Đánh giá ảnh hưởng của một nhà máy nhiệt điện lên chất lượng không khí sử dụng công cụ mô hình phát tán

TỔ NG QUAN TÀI LI Ệ U

Nhi ệt điệ n và v ấn đề ô nhi ễ m không khí

1.1.1 Tình hình phát tri ển ngành nhiệt điện

Năng lượng là yếu tố thiết yếu trong đời sống xã hội, với sự phát triển không ngừng của xã hội, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng cao.

Việt Nam có tiềm năng lớn về khoáng sản năng lượng, đang được khai thác để phát triển kinh tế xã hội Nhu cầu điện ngày càng tăng nhanh do tăng trưởng kinh tế mạnh mẽ Để đáp ứng nhu cầu này, Việt Nam đã đặt mục tiêu tăng tổng công suất điện từ 35.000 MW năm 2015 lên 60.000 MW vào năm 2020 và 129.500 MW vào năm 2030 Trong bối cảnh áp lực tăng trưởng điện vẫn còn lớn và các nguồn thủy điện, năng lượng tái tạo chưa đủ đáp ứng, nhiệt điện than đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội.

Theo số liệu tổng kết năm 2019, tổng công suất điện cả nước đạt 54.880

Nhiệt điện than đóng góp 20.200 MW, chiếm 36,1% tổng công suất 57.000 MW của Việt Nam, với sản lượng 150 tỷ kWh trong tổng số 231 tỷ kWh điện cả năm Đây là nguồn điện ổn định, hoạt động lên tới 7.000 giờ/năm, và gần đây thường xuyên đạt 8.000 giờ/năm do nhu cầu điện tăng cao Nguyên liệu chính cho sản xuất nhiệt điện hiện nay bao gồm than, dầu và khí tự nhiên Nhiều nhà máy điện mới đang được xây dựng, chủ yếu là nhiệt điện than, nhờ vào nguồn nguyên liệu ổn định, chi phí xây dựng thấp và thời gian thi công nhanh hơn so với thủy điện.

Theo Quy hoạch điện VII (điều chỉnh), đến năm 2030, sẽ có 18 dự án nhiệt điện than đang được triển khai và chuẩn bị đầu tư Nếu hoàn thành, các dự án này sẽ tăng thêm 21.200 MW công suất nhiệt điện than, nâng tổng công suất lên 41.400 MW, bao gồm cả 20.200 MW hiện có Dự kiến, tổng công suất đặt nguồn điện vào năm 2030 sẽ đạt 129.500 MW.

MW, nhiệt điện than chiếm 31,8% giảm đi so với hiện nay

Đến năm 2030, nguồn điện truyền thống sẽ vẫn giữ vai trò chủ đạo trong cơ cấu năng lượng, với nhiệt điện than chiếm khoảng 31,8%, nhiệt điện khí (bao gồm cả LNG) khoảng 29,2%, thủy điện 18% và năng lượng tái tạo gần 21%.

Đến năm 2030, Việt Nam sẽ vẫn thiếu nguồn điện dự phòng nếu tiếp tục duy trì hoặc gia tăng tốc độ phát triển kinh tế hiện tại.

Theo báo cáo của Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam, trữ lượng than của Việt Nam ước tính khoảng 10 tỷ tấn, trong đó đã thăm dò được 3,5 tỷ tấn, chủ yếu là than antraxit Bên cạnh đó, trữ lượng than nâu ở Việt Nam cũng rất lớn nhưng vẫn chưa được khai thác nhiều Các mỏ than lớn chủ yếu tập trung tại Quảng Ninh, nơi có nhiều nhà máy nhiệt điện than lớn ở miền Bắc, như nhiệt điện Cẩm Phả.

Phòng, Mạo Khê, Phả Lại, Uông Bí, Mông Dương, Nghi Sơn, Thái Bình…

Hình 1 1 Tổng công suất ngành nhiệt điện than theo QHĐ VII điều chỉnh

1.1.2 Các lo ại khí thải phát sinh Đặc trưng của khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu phụ thuộc vào thành phần và tính chất của nhiên liệu Nguồn nguyên liệu chính được sử dụng cho quá trình sản xuất là than antraxit - loại than có hàm lượng tro cao, khi đốt tạo ra lượng khói bụi lớn Lò hơi đốt than có khí thải chủ yếu mang theo tro bụi, CO2,

CO, SO2 và NOx là các sản phẩm phát sinh từ quá trình cháy Mặc dù CO2 không trực tiếp gây ô nhiễm sức khỏe con người và hệ sinh thái, nhưng nó góp phần vào hiệu ứng nhà kính, làm tăng nhiệt độ toàn cầu, do đó cần được kiểm soát theo các thỏa thuận quốc tế Hàm lượng lưu huỳnh trong than thường vượt quá 0,5%, dẫn đến nồng độ SO2 trong khí thải cao, vượt qua quy chuẩn xả thải cho phép Ngoài ra, các khí thải từ phương tiện giao thông trong nhà máy, chất hữu cơ bay hơi rò rỉ từ ống dẫn, bụi than tại các cảng và trong quá trình chuyển và vận chuyển than cũng là những nguồn ô nhiễm cần chú ý.

Theo Quy chuẩn QCVN 22:2009/BTNMT, khí thải từ các nhà máy nhiệt điện than chứa các thành phần ô nhiễm như bụi, NOx và SO2 Những thành phần này được hình thành từ các quá trình hoạt động của nhà máy.

- Bụi phát sinh từ tro trong than;

- NOx phát sinh từ Nitrogen trong không khí và trong nhiên liệu khi cháy ở nhiệt độ cao;

- SO2 phát sinh từhàm lượng lưu huỳnh trong than

Các tác nhân ô nhiễm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người và môi trường sinh thái Để bảo vệ môi trường, hàm lượng chất ô nhiễm cần phải dưới mức quy định của Quy chuẩn QCVN 22:2009/BTNMT, quy định giới hạn phát thải cho phép từ các nhà máy nhiệt điện đốt than, dầu và khí Hơn nữa, khí thải từ các nhà máy nhiệt điện cũng cần đảm bảo không làm tăng nồng độ chất ô nhiễm vượt quá quy chuẩn ở khu vực lân cận.

Theo QCVN 19:2009/BTNMT, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp, việc đốt than tạo ra khí CO yêu cầu tuân thủ các tiêu chuẩn nhằm đảm bảo chất lượng không khí xung quanh.

1.1.3 V ấn đề ô nhiễm không khí từ các nhà máy nhiệt điện

Sự phát triển của nhiệt điện đã dẫn đến việc phát sinh các chất thải, đặc biệt là khí thải từ quá trình đốt nhiên liệu than, gây ô nhiễm môi trường và tiềm ẩn nhiều nguy cơ Khói thải từ các nhà máy nhiệt điện đốt than chứa bụi và các sản phẩm khí như CO2, NO, SO2, cùng với một số khí khác như HCl, NO2, N2O và SO3 Những khí thải này đều có tác hại nghiêm trọng đối với môi trường, trong đó CO, NOx và SO2 có thể gây tổn hại đến não và phổi, dẫn đến các triệu chứng như đau đầu, khó thở, thậm chí tử vong Đặc biệt, CO2 góp phần vào tình trạng ấm lên toàn cầu, làm gia tăng biến đổi khí hậu.

Bụi thoát ra từ ống khói của các nhà máy nhiệt điện có kích thước rất nhỏ, thường là vi mô, và có thể phát tán xa hàng chục km, dễ dàng xâm nhập vào đường hô hấp của con người sống xung quanh Trong bụi chứa nhiều kim loại độc hại như chì, asen, đồng và kẽm, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe Ngoài ra, bụi còn làm giảm vẻ đẹp cảnh quan, hạn chế tầm nhìn và có thể dẫn đến tai nạn giao thông Bụi cũng phủ lên lá cây, làm giảm khả năng quang hợp, ảnh hưởng đến năng suất cây trồng và có thể khiến cây cối héo úa và chết.

Khói thải từ các nhà máy nhiệt điện chứa các axit như SOx, NOx và khí clo, khi tương tác với hơi nước trong khí quyển, tạo ra mưa axit với độ pH dưới 5,6, gây hủy hoại đất đai, mùa màng, kết cấu kim loại và ảnh hưởng đến sức khỏe con người, bao gồm các bệnh về da và hô hấp Ngoài ra, các khí như CO2 và N2O trong khói thải cũng góp phần vào hiệu ứng nhà kính, làm tăng nhiệt độ trái đất Nhiều dự báo cho thấy hiện tượng ấm lên toàn cầu do các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch thải ra chiếm tới 30% tổng lượng CO2 phát thải vào khí quyển.

Phương pháp xác đị nh phát th ả i

1.2.1 T ổng quan về phương pháp xác định mức độ phát thải Đểxác định phát thải từ các quá trình phát sinh chất ô nhiễm có thể sử dụng nhiều phương pháp: quan trắc phát thải, cân bằng vật chất, mô hình phát thải hay hệ số phát thải Mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng

1.2.1.1 Phương pháp quan trắc phát thải [6]

Quan trắc phát thải là phương pháp quan trọng để xác định nồng độ chất ô nhiễm trong không khí, thường được áp dụng cho các nguồn phát thải điểm Phương pháp này bao gồm hai hình thức chính: quan trắc liên tục (CEMS) và quan trắc không liên tục (Source Test).

1 Phương pháp quan trắc liên tục nguồn thải (CEM S )

Trong phương pháp này, lượng chất ô nhiễm được xác định dựa trên dữ liệu quan trắc liên tục từ nguồn thải (CEMS) Các thông tin cần thiết để thực hiện tính toán bao gồm:

- Dữ liệu CEMS về nồng độ chất ô nhiễm trong dòng khí thải

- Lưu lượng dòng khí thải

- Thời gian phát thải của nguồn thải

Từ ba dữ liệu trên, thải lượng chất ô nhiễm phát thải ra môi trường được tính toán theo công thức sau:

E: Tốc độ phát thải chất ô nhiễm thải ra môi trường (tấn/năm)

Co: nồng độ chất ô nhiễm ở điều kiện tiêu chuẩn (25 o C, 760 mmHg) theo kết quả quan trắc (mg/Nm 3 )

Qo: lưu lượng khí thải ởđiều kiện tiêu chuẩn (25 o C, 760 mmHg) (Nm 3 /giờ) t: Thời gian hoạt động của nguồn thải (giờ/năm)

Phương pháp tính toán tốc độ phát thải chất ô nhiễm bằng cách sử dụng dữ liệu quan trắc liên tục cho phép xác định chính xác lượng thải thực tế từ nguồn thải, với điều kiện dữ liệu CEMS được đảm bảo tin cậy So với các phương pháp khác, phương pháp quan trắc liên tục mang lại kết quả chính xác hơn về lượng thải Tuy nhiên, phương pháp này cũng tồn tại một số hạn chế nhất định.

- Tốn kém: Chi phí cho hoạt động quan trắc liên tục khí thải công nghiệp thường rất tốn kém

- Một số chất ô nhiễm chưa thể quan trắc liên tục

2 Phương pháp quan trắc không liên tục (Source Test)

Phương pháp quan trắc liên tục mang lại độ chính xác cao nhưng tốn kém cho việc duy trì hệ thống Ngược lại, phương pháp quan trắc không liên tục giúp giảm chi phí bằng cách thực hiện quan trắc trong khoảng thời gian xác định và ngoại suy tốc độ phát thải trong thời gian dài hơn Tuy nhiên, kết quả quan trắc ngắn hạn chỉ phản ánh bản chất nguồn thải trong những khoảng thời gian nhất định, dẫn đến sai số khi áp dụng cho các hệ thống không ổn định Để đảm bảo độ tin cậy, cần thực hiện điều tra sơ bộ về mức độ hoạt động của nguồn thải Phương pháp không liên tục có thể áp dụng cho các nguồn thải ổn định, trong khi nguồn thải có công suất thay đổi liên tục yêu cầu thiết lập chương trình quan trắc định kỳ để thu thập dữ liệu đại diện.

Các vấn đề cần xem xét khi sử dụng phương pháp quan trắc nguồn thải:

Phương pháp quan trắc nguồn thải cung cấp kết quả kiểm kê đáng tin cậy và phản ánh chính xác hơn về mức độ phát thải thực tế khi được áp dụng đúng cách.

‐ Độ tin cậy của kết quả phụ thuộc rất lớn vào thiết bịvà phương pháp quan trắc

Dữ liệu phát thải trong một khoảng thời gian nhất định có thể được sử dụng để ước lượng lượng khí thải hàng năm, với điều kiện rằng quy trình sản xuất không thay đổi và hoạt động diễn ra ổn định.

Đối với việc quan trắc không liên tục, chương trình quan trắc cần đảm bảo thu thập dữ liệu đại diện cho điều kiện hoạt động bình thường của nguồn thải.

1.2.1.2 Phương pháp sử dụng hệ số phát thải

Hệ số phát thải (EF - Emission Factor) là công cụ ước tính lượng ô nhiễm không khí theo US EPA, thể hiện mối quan hệ giữa lượng chất ô nhiễm phát thải và các hoạt động liên quan Hệ số này thường được diễn đạt dưới dạng khối lượng chất ô nhiễm trên một đơn vị khối lượng, thể tích nhiên liệu hoặc sản phẩm, với đơn vị như g/kg nhiên liệu hoặc g/kg sản phẩm Độ chính xác của ước tính phát thải phụ thuộc vào ba thông số cơ bản.

• Hiệu quả kiểm soát khí thải của các thiết bị kiểm soát khí thải của cơ sở sản xuất

Chi tiết công thức tính toán được trình bày tại mục 1.2.2

1.2.1.3 Phương pháp cân bằng vật chất

Nguyên tắc của phương pháp cân bằng vật chất dựa trên định luật bảo toàn khối lượng Phương trình cân bằng vật chất được thiết lập cho các chất đầu vào và đầu ra của quá trình dựa trên phản ứng hóa học và biến đổi lượng thành phần nhiên liệu Từ đó, có thể tính toán lượng chất ô nhiễm hình thành và quy đổi ra hệ số phát thải cho từng loại quá trình và chất ô nhiễm.

Phương pháp này hiệu quả nhất khi áp dụng cho các trường hợp sản xuất liên quan đến biến đổi vật lý hoặc các phản ứng hóa học đơn giản, chẳng hạn như quá trình cháy.

Các vấn đề cần xem xét khi sử dụng phương pháp cân bằng vật chất:

Phương pháp cân bằng vật chất không phù hợp cho các quá trình có phản ứng chuyển hóa phức tạp, vì chúng có thể tạo ra sản phẩm trung gian và sản phẩm phụ.

Trong phương pháp cân bằng vật chất, khí thải được ước tính dựa trên số liệu dòng vật chất vào và ra khỏi quá trình sản xuất Tuy nhiên, sai số trong tính toán dòng vào hoặc ra có thể dẫn đến sai lệch trong kết quả Phương pháp này không hiệu quả khi sự chênh lệch giữa dòng vào và dòng ra là nhỏ.

1.2.1.4 Phương pháp mô hình phát thải

Phương pháp ước tính phát thải được áp dụng cho các tính toán phức tạp với nhiều yếu tố ảnh hưởng, sử dụng các mô hình thực nghiệm để xác định lượng thải từ các nguồn khác nhau Phương pháp này phù hợp cho việc tính toán tốc độ phát thải từ nguồn giao thông, biogenic và geoenic Tuy nhiên, độ chính xác của kết quả phụ thuộc vào chất lượng thông số đầu vào và các giả thiết trong mô hình Trước khi áp dụng, cần xem xét khả năng cung cấp dữ liệu đầu vào cho mô hình, vì các mô hình khác nhau yêu cầu thông tin khác nhau.

1.2.2 Phương pháp hệ số phát thải

Trong nghiên cứu này, luận văn áp dụng phương pháp hệ số phát thải để tính toán tốc độ phát thải các chất ô nhiễm từ nguồn thải, từ đó sử dụng những dữ liệu này làm đầu vào cho mô hình phân tích.

Các y ế u t ố ảnh hưởng đế n m ức độ phát tán các ch ấ t ô nhi ễ m t ừ ngu ồ n tĩnh

Khí thải sau khi ra khỏi miệng ống khói sẽđược phát tán trong không khí

Nồng độ chất ô nhiễm phát tán từ nguồn thải bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau Những yếu tố này có thể được phân loại thành ba nhóm chính: yếu tố liên quan đến nguồn thải, yếu tố khí tượng, và yếu tố địa hình.

1.3.1 Nhóm y ếu tố về nguồn thải

Các yếu tố của nguồn thải bao gồm tốc độ phát thải chất ô nhiễm, tốc độ và nhiệt độ khí thải, chiều cao và đường kính đỉnh của nguồn, cùng với bản chất của khí thải.

Tốc độ phát thải là khối lượng chất ô nhiễm được thải ra ngoài khí quyển trong một đơn vị thời gian, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định mức độ ô nhiễm không khí Khi tốc độ phát thải tăng, lượng chất ô nhiễm trong khí quyển cũng gia tăng, dẫn đến sự gia tăng mức độ ô nhiễm môi trường.

- Tốc độ của khí thải: là vận tốc của khí thải trước khi thoát ra khỏi nguồn

Thông thường, đó là vận tốc của khí thải tính theo đường kính đỉnh của nguồn

Vận tốc khí thải càng lớn thì phát tán chất ô nhiễm càng xa và ngược lại

Nhiệt độ khí thải trong ống khói trước khi thải ra khí quyển có vai trò quan trọng trong quá trình phát tán Khi nhiệt độ khí thải cao, độ chênh lệch nhiệt độ giữa khí thải và không khí bên ngoài cũng gia tăng, dẫn đến sự khác biệt về khối lượng riêng Điều này làm cho khối khí được nâng cao hơn, từ đó giúp quá trình phát tán khí thải diễn ra xa hơn.

Chiều cao của nguồn, tính từ mặt đất đến đỉnh ống khói, đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát tán chất ô nhiễm Chiều cao càng lớn sẽ giúp chất ô nhiễm được phát tán xa hơn Tuy nhiên, việc nâng cao chiều cao nguồn để giảm nồng độ khí thải còn bị giới hạn bởi các yếu tố kinh tế, kỹ thuật trong xây dựng và những yếu tố khác ảnh hưởng đến lưu không.

Đường kính ống khói ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng và tốc độ khí thải Ống khói có đường kính nhỏ sẽ dẫn đến tốc độ khí thải cao hơn và chiều cao nâng của cột khói lớn hơn, giúp quá trình phát tán khí thải xa hơn Ngược lại, ống khói có đường kính lớn sẽ giảm tốc độ và chiều cao của khí thải.

Khí thải có bản chất bao gồm các tính chất vật lý và hóa học của chất ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến quá trình phát tán của chúng trong khí quyển Chẳng hạn, khí thường phát tán xa hơn so với chất lỏng, trong khi các chất có trọng lượng lớn dễ bị sa lắng khô và ướt hơn các chất nhẹ Ngoài ra, bụi có kích thước hạt lớn thường phát tán gần hơn do bị sa lắng nhanh chóng, dẫn đến việc chúng rơi gần ống khói hơn.

1.3.2 Nhóm y ếu tố về điều kiện khí tượng

Ngoài nguồn thải, điều kiện khí tượng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc lan truyền các chất ô nhiễm trong không khí Các yếu tố khí tượng như tốc độ gió và độ ổn định của khí quyển ảnh hưởng đáng kể đến sự phân tán của ô nhiễm.

Tốc độ gió là tốc độ di chuyển của không khí trong khí quyển, được hình thành do sự chênh lệch áp suất giữa các khu vực Sự biến đổi liên tục của không khí theo cả chiều đứng và ngang gây ra sự xáo trộn trong tầng khí quyển, ảnh hưởng đến quá trình phát tán và pha loãng khí thải Yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sự không ổn định của khí quyển Trong cùng một điều kiện, tốc độ gió cao hơn sẽ dẫn đến khả năng phát tán và pha loãng khí thải tốt hơn.

- Độ ổn định của khí quyển:

Thời gian trong ngày, bức xạ mặt trời, mức độ che phủ của mây và cường độ gió là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự phát tán chất ô nhiễm trong không khí Do đó, khu vực bị ảnh hưởng bởi nguồn phát tán cũng phụ thuộc vào các yếu tố này Các nhà khí tượng phân loại sự ổn định của không khí thành 6 mức độ, được ký hiệu là A, B, C, D, E, F, như thể hiện trong Bảng 1.1.

Bảng 1 1 Các cấp độ ổn định của khí quyển

Tốc độ gió tầng mặt U (m/s)

Bức xạ mặt trời Q (0,01 kW/m 2 )

Với: A: Cấp rất không ổn định D: Cấp trung bình

B: Cấp không ổn định điển hình E: Cấp ổn định nhẹ C: Cấp không ổn định nhẹ F: Cấp ổn định

1.3.3 Y ếu tố về địa hình Ảnh hưởng của các yếu tốđịa hình không kém phần quan trọng đối với quá trình phát tán chất ô nhiễm trong khí quyển Đó là ảnh hưởng của các công trình, nhà cửa, cây cối hoặc đồi, núi xung quanh nguồn thải đang xét Sựảnh hưởng này không những chỉ đối với chiều cao mà ngay cả với chiều rộng của các công trình, nhà cửa cũng ảnh hưởng không kém phần quan trọng Vì vậy, khi xem xét khả năng phát tán chất ô nhiễm ở các vùng này cần phải xem xét vị thế thực tế của nơi đặt nguồn thải với các điều kiện gió địa phương. Để tính toán khảnăng phát tán chất ô nhiễm trong môi trường dưới sựảnh hưởng của các yếu tố về nguồn thải và điều kiện khí tượng, địa hình, hiện nay, phương pháp mô hình hóa đang là hướng tiếp cận được sử dụng phổ biến.

QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨ U, TH Ự C NGHI Ệ M

Quá trình thu th ậ p thông tin, d ữ li ệ u

2.1.1 Quá trình chu ẩn bị

- Lựa chọn mô hình sử dụng: Mô hình Meti-lis

Mô hình Meti-lis, như đã đề cập ở mục 1.4.3, là một phần mềm hiệu quả với giao diện thân thiện, hiện đang được sử dụng phổ biến trên toàn cầu và tại Việt Nam.

- Lựa chọn khu vực, đối tượng nghiên cứu:

Quá trình phát tán phụ thuộc vào điều kiện địa hình, vì vậy để giảm thiểu sai số trong tính toán và mô phỏng, luận văn đã chọn khu vực có địa hình tương đối bằng phẳng xung quanh Nhà máy nhiệt điện Sông Hậu.

1 và khu vực lân cận là đối tượng nghiên cứu phù hợp với tiêu chí lựa chọn

Nhà máy điện Sông Hậu 1 nằm trong Trung tâm Điện lực Sông Hậu - Hậu

Giang là một trong những trung tâm nhiệt điện than quan trọng tại miền Nam, được quy hoạch theo Tổng sơ đồ phát triển Điện lực Việt Nam giai đoạn VI Quy hoạch này đã được Chính phủ phê duyệt thông qua Quyết định số 110/2007/QĐ-TTg vào ngày 18 tháng 7 năm 2007.

Bộ Công Thương đã phê duyệt quy hoạch đấu nối các trung tâm điện lực vào hệ thống điện quốc gia nhằm đảm bảo cung cấp điện cho phát triển kinh tế xã hội giai đoạn 2006 - 2025, cụ thể qua Quyết định số 6722/QĐ-BCT ngày 23/12/2008 và Quyết định số 6949/QĐ-BCT ngày 30/12/2010 Trung tâm Điện lực Sông Hậu tọa lạc bên bờ sông Hậu, thuộc Cụm công nghiệp tập trung Phú Hữu A, hiện nay là Ấp Phú Xuân, thị trấn Mái Dầm, huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang.

Hình 2 1 Vị trí Nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1

Để sử dụng mô hình Meti-lis hiệu quả, cần tìm hiểu kỹ lưỡng các bước thực hiện mô hình, cũng như các điều kiện và định dạng dữ liệu đầu vào Việc nắm rõ các yếu tố này sẽ giúp tối ưu hóa quá trình chạy mô hình và đạt được kết quả chính xác.

2.1.2 Thu th ập thông tin, dữ liệu về khu vực, đối tượng lựa chọn nghiên cứu Đối với mô hình được lựa chọn sử dụng để nghiên cứu, Mô hình Meti-lis yêu cầu các thông số, dữ liệu đầu vào cần thiết phải thu thập bao gồm:

Bảng 2 1 Các thông số đầu vào của mô hình Meti-lis [20]

Tên Dữ liệu đầu vào

Chất ô nhiễm Tên chất, khối lượng, dạng tồn tại

Chếđộ mô phỏng Hệ số phát thải theo chếđộ mô phỏng (giờ, tháng) ngắn hạn hay dài hạn

Dữ liệu khí tượng Hướng gió, tốc độgió, độổn định của khí quyển, nhiệt độ môi trường

Bản đồ Bản đồ khu vực cần mô phỏng

Nguồn điểm bao gồm tọa độ, cao độ, đường kính ống khói, tốc độ phát thải và nhiệt độ khí thải Trong khi đó, nguồn đường được xác định bởi tọa độ, hệ số phát thải và độ dài của đường.

Vật cản, các yếu tố công trình xây dựng

Tọa độ, chiều cao và các thông tin khác của công trình

Thông tin khu vực mô phỏng

Chiều cao mô phỏng và ô lưới các điểm cần được tính toán từ mô hình phát tán, trong đó nồng độ tại các điểm còn lại trong khu vực mô phỏng được nội suy từ các giá trị đã có.

Dựa trên bảng thông tin dữ liệu cần thiết, chúng ta đã xác định được các số liệu cần thu thập để thực hiện mô phỏng phát tán khí thải bằng mô hình Meti-lis.

2.1.2.1 Thu thập thông tin, dữ liệu điều kiện tự nhiên khu vực Nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1

Dữ liệu được thu thập bao gồm nhóm khí tượng khu vực, bản đồ dự án và các yếu tố địa hình, vật cản cùng với các công trình xây dựng xung quanh nguồn thải, cụ thể là ống khói của Nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1.

1 Điều kiện khí hậu khu vực nhà máy

Nhà máy nhiệt điện Sông Hậu 1 tọa lạc tại xã Phú Hữu A, huyện Châu Thành, tỉnh Hậu Giang, nằm trong vòng đai nội chí tuyến.

Vùng Bắc bán cầu, gần xích đạo, có khí hậu nhiệt đới gió mùa với hai mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 do gió Tây Nam và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 do gió Đông Bắc Nhiệt độ trung bình quanh năm đạt 27°C, không có sự chênh lệch lớn Tháng 4 là tháng có nhiệt độ cao nhất, lên tới 35°C, trong khi tháng 12 có nhiệt độ thấp nhất, khoảng 20,3°C.

Mùa mưa tại khu vực này kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11, chiếm từ 92 - 97% tổng lượng mưa hàng năm, với lượng mưa trung bình khoảng 1800 mm Tháng 9 là thời điểm có lượng mưa cao nhất, đạt 250,1 mm Độ ẩm trung bình trong năm có sự phân hóa rõ rệt theo mùa, với chênh lệch khoảng 11% giữa tháng ẩm nhất và tháng ít ẩm nhất Độ ẩm thấp nhất rơi vào tháng 3 và 4, đạt 77%, trong khi độ ẩm trung bình hàng năm là 82%.

Dữ liệu về điều kiện khí tượng của khu vực phục vụ chạy mô hình có thể sử dụng theo:

Dữ liệu khí tượng phục vụ cho việc chạy mô hình được thu thập từ trạm quan trắc thời tiết Tân Sơn Hòa, nằm tại ấp Phú Xuân, thị trấn Mái Dầm.

353 Nguyễn Trọng Tuyến, phường 1, quận Tân Bình (Vị trí trạm: Vĩ độ: 10.817, Kinh độ106.667, Độ cao 5m);

Trạm khí tượng Vị Thanh, tọa lạc tại xã Vị Tân, thị xã Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang, có tọa độ địa lý với vĩ độ 10.817 và kinh độ 106.667, nằm ở độ cao 5m.

- Số liệu thực đo tại trạm khí tượng Cần Thơ (Vị trí trạm: Vĩ độ: 10.02, Kinh độ 105.47, Độ cao 10m)

KẾ T QU Ả VÀ TH Ả O LU Ậ N

S ố li ệu khí tượ ng

Khu vực nghiên cứu có cao độ chỉ từ 1 đến 1,5m so với mực nước biển, do đó địa hình không ảnh hưởng nhiều đến mô phỏng phát tán khí Luận văn tập trung vào việc xử lý số liệu khí tượng thu thập từ trạm khí tượng Cần Thơ, với tần suất 4 lần quan sát mỗi ngày trong khoảng thời gian từ 01/11/2015 đến 31/7/2019 Đặc biệt, số liệu về gió được đo liên tục theo giờ, và vị trí quan trắc khí tượng là 10m so với mặt đất.

Dữ liệu gió đã được phân tích bằng phần mềm Pavanaarekh V5, cho thấy hướng gió chính trong năm là Nam Tây Nam Hướng gió thịnh hành trong khu vực có sự phân chia rõ rệt theo từng mùa Hình 3.1 minh họa sự phân bổ hướng gió chủ đạo trong khu vực nghiên cứu.

- Vào mùa xuân (từtháng 2 đến tháng 4) hướng gió chủđạo là Bắc Tây Bắc rõ rệt Tốc độ gió trung bình trong lúc thời tiết ổn định là 1,5 - 3,3 m/s

- Vào mùa hè (từtháng 5 đến tháng 7) hướng gió chủđạo là Nam Tây Nam rõ rệt Tốc độ gió trung bình trong lúc thời tiết ổn định là 3,3 - 5,5 m/s

Vào mùa thu, từ tháng 8 đến tháng 10, hướng gió chủ đạo chủ yếu là Bắc Tây Bắc và Nam Tây Nam Tốc độ gió trung bình trong thời gian thời tiết ổn định dao động từ 1,5 đến 3,3 m/s.

- Vào mùa đông (từ tháng 11 đến tháng 1 năm sau) hướng gió chủ đạo là

Bắc và Bắc Tây Bắc rõ rệt Tốc độ gió trung bình trong lúc thời tiết ổn định là 1,5

Tốc độ gió trung bình tại khu vực này tương đối mạnh, với mức phổ biến từ 1,5 đến 3,3 m/s, đạt tần suất 57,6% Ngoài ra, có những thời điểm gió mạnh lên đến cấp 5, tuy nhiên tần suất xảy ra chỉ chiếm 0,018%.

Phân tích hướng gió theo mùa cho phép xác định các khu vực và đối tượng có khả năng chịu tác động từ hoạt động của Nhà máy Nhiệt điện Sông Hậu 1.

- Khu vực phía Bắc, Bắc Tây Bắc nhà máy: Thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long;

- Khu vực phía Nam, Nam Tây Nam nhà máy: xã Phú Hữu (huyện Châu Thành), thị xã Ngã Bảy

Mức độ phát tán bụi và khí thải phụ thuộc vào thời điểm trong ngày và nhiều yếu tố khác, đặc biệt là nhiệt độ và độ ổn định của khí quyển, được xác định qua bức xạ mặt trời.

Hình 3 1 Hoa gió khu vực nghiên cứu (thời gian khảo sát từ ngày 01/11/2015 đến ngày 31/7/2019)

Hình 3 2 Phân bố tần suất gió (thời gian khảo sát từ ngày 01/11/2015 đến ngày

Mô hình Meti-lis cung cấp phân tích dữ liệu khí tượng chi tiết, cho thấy các thống kê đặc trưng về tốc độ gió tại các thời điểm khác nhau trong ngày.

Hình 3 3 Đặc trưng gió tại các thời điểm trong ngày (thời gian khảo sát từ ngày 01/11/2015 đến ngày 31/7/2019)

Vào lúc 1 giờ, dữ liệu từ obs 1 cho thấy gió chủ yếu thổi từ hướng Tây với tần suất 14,35% và tốc độ trung bình đạt 3,4 m/s, đây cũng là tốc độ gió trung bình cao nhất trong khoảng thời gian này.

Vào lúc 7 giờ, hướng gió chủ yếu trong khu vực là hướng Đông, với tần suất đạt 18,39% và tốc độ trung bình 4,3 m/s Tuy nhiên, vận tốc gió trung bình lớn nhất ghi nhận được tại thời điểm này là 4,8 m/s theo hướng Tây.

Vào lúc 13 giờ, tại điểm quan sát 3, gió chủ yếu thổi từ hướng Đông Đông Nam với tần suất đạt 16,5% và tốc độ trung bình là 2,5m/s Tuy nhiên, vận tốc gió trung bình lớn nhất ghi nhận được vào thời điểm này là 2,8m/s, thổi theo hướng Tây.

Vào lúc 19 giờ, tại trạm quan trắc obs 4, gió chủ yếu thổi từ hướng Tây Tây Nam với tần suất 17,15% và tốc độ trung bình đạt 2,4 m/s Đặc biệt, vận tốc gió trung bình lớn nhất ghi nhận được tại thời điểm này là 2,9 m/s theo hướng Tây.

Hình 3 4 Đặc trưng về độ ổn định khí quyển của khu vực (thời gian khảo sát từ ngày

Với dữ liệu đầu vào là ánh sáng và lượng bức xạ mặt trời (đính kèm tại Phụ lục

Dữ liệu khí tượng thô từ cột 8 và cột 9 (trang 1 ÷ 107) đã được bộ phận phân tích khí tượng của phần mềm Meti-lis phân loại và tính toán độ ổn định của khí quyển khu vực, như thể hiện trong Hình 3.4 Kết quả cho thấy độ ổn định khí quyển chủ yếu đạt loại D, với 23% vào ban ngày và 17% vào ban đêm, điều này hoàn toàn phù hợp với đặc điểm tốc độ gió mạnh của khu vực nghiên cứu.

Mô hình Meti-lis cung cấp phân tích chi tiết về các đặc trưng khí tượng, bao gồm hướng gió, tốc độ gió trung bình và độ ổn định khí quyển cho từng quan sát trong từng mùa.

- Thời điểm Obs 1 (1 giờ): Vận tốc gió TB lớn nhất là 3,4m/s theo hướng Đông

Bắc (hướng gió phổ biến là Đông Đông Nam - 31,98% với vận tốc TB là 2,8m/s); Độ ổn định khí quyển loại D, E, F

Vào thời điểm Obs 2 lúc 7 giờ, vận tốc gió trung bình lớn nhất đạt 4,3 m/s, chủ yếu theo hướng Đông Hướng gió phổ biến là Đông Đông Nam với tỉ lệ 31,65% và vận tốc trung bình là 3,8 m/s Độ ổn định khí quyển được phân loại là loại D.

- Thời điểm Obs 3 (13 giờ): Vận tốc gió TB lớn nhất, cũng là hướng gió phổ biến (32,21%) là 2,6m/s theo hướng Đông Đông Nam; Độổn định khí quyển loại A, AB, B,

- Thời điểm Obs 4 (19 giờ): Vận tốc gió TB lớn nhất là 3,6m/s theo hướng Đông

Bắc (hướng gió phổ biến là Đông Nam - 30,81% với vận tốc TB là 2,2m/s); Độổn định khí quyển loại D, E, F

Vào thời điểm Obs 1 (1 giờ), vận tốc gió trung bình lớn nhất đạt 3,3 m/s theo hướng Tây, với hướng gió phổ biến là Tây Tây Nam (chiếm 30%) và vận tốc trung bình là 3,1 m/s Độ ổn định khí quyển được phân loại là D, E, F.

K ế t qu ả mô ph ỏ ng m ức độ phát tán b ụ i và m ộ t s ố ch ấ t ô nhi ễ m d ạ ng khí

Kết quảđánh giá mức độ tác động do khí thải phát sinh từ Nhà máy nhiệt điện

Sông Hậu 1 được đánh giá thông qua các kịch bản đã đề ra, với việc xem xét tác động cộng gộp của môi trường hiện tại và so sánh với quy định về ngưỡng tối đa các chất khí độc hại theo QCVN 05:2013/BTNMT Trong đó, thông số bụi sẽ được coi là tương đương với TSP và thông số NOx sẽ được xem như NO2 Bảng quy định ngưỡng của QCVN 05:2013/BTNMT được trình bày dưới đây.

Bảng 3 1 Ngưỡng quy định của một số chất khí độc hại trong môi trường không khí xung quanh theo QCVN 05:2013/BTNMT (àg/m 3 )

TT Thông số Trung bình 1 giờ Trung bình 8 giờ Trung bình

1 Tổng bụi lơ lửng (TSP) 300 - 200 100

Theo chương trình quan trắc môi trường năm 2018 tại tỉnh Hậu Giang, có 13 vị trí quan trắc được thực hiện tại 6 thời điểm khác nhau trong năm Các vị trí quan trắc không khí được lựa chọn cho nghiên cứu và mô phỏng phát tán bao gồm KK04, KK05, KK11, KK12 và KK19, nằm gần khu vực nhà máy Kết quả quan trắc sẽ được sử dụng để xác định hiện trạng môi trường nền, từ đó tiến hành tính toán cộng gộp và đánh giá kết quả.

Kết quả quan trắc chất lượng môi trường không khí tại khu vực lân cận cho thấy hàm lượng tổng bụi lơ lửng (TSP) dao động từ 85 đến 323 µg/m³, trong khi nồng độ SO2 nằm trong khoảng 52 đến 218 µg/m³ và NO2 từ 74 đến 266 µg/m³, tùy thuộc vào từng vị trí và thời điểm quan trắc.

Bảng 3 2 Hiện trạng chất lượng môi trường không khí khu vực lân cận [23]

Ghi chú: Vị trí lấy mẫu quan trắc:

- KK04: Ngã 3 Cái Tắc, TT Cái Tắc, huyện Châu Thành A, cách ống khói nhà máy khoảng 15km vềhướng Tây Tây Nam;

- KK05: Cạnh UBND Huyện, TT Ngã Sáu, huyện Châu Thành, cách ống khói nhà máy khoảng 7km vềhướng Tây Nam;

- KK11: Làng nghề sản xuất than, xã Tân Thành, TX Ngã Bảy, cách ống khói nhà máy khoảng 13km vềhướng Nam Tây Nam;

- KK12: KCN Tân Phú Thạnh, huyện Châu Thành A, cách ống khói nhà máy khoảng 14km vềhướng Tây;

- KK19: Gần bãi rác Tân Long, huyện Phụng Hiệp, cách ống khói nhà máy khoảng 13km vềhướng Tây Nam

Với mỗi vị trí, lựa chọn giá trị kết quả quan trắc lớn nhất để tính toán cộng gộp, xem xét tác động lớn nhất có thể xảy ra

Hình 3 5 Bản đồ vị trí các điểm quan trắc môi trường không khí trên địa bàn tỉnh Hậu Giang, năm 2018 [23]

3.2.1 K ết quả mô phỏng mức độ phát tán tổng bụi lơ lửng (TSP)

Nhà máy áp dụng biện pháp xử lý bụi với hiệu suất thực tế 99%

Từ kết quả mô phỏng ta thống kê được:

Bảng 3 3 Nồng độ TSP trung bình (TB) phát sinh lớn nhất theo kịch bản 1

STT Thời điểm C TB TSP max (àg/m 3 )

Mùa xuân Mùa hè Mùa thu Mùa đông

Giá trị trung bình (TB) trong luận văn này phản ánh nồng độ trung bình của chất ô nhiễm trong khoảng thời gian khảo sát và tại các khung giờ được xác định.

Bản đồ phân bố tổng bụi lơ lửng theo kịch bản 1 vào các mùa trong năm được thể hiện tại Hình 3 6

Vào mùa xuân và mùa đụng, nồng độ TSP trung bình cao nhất ghi nhận là 4 µg/m³ và 2 µg/m³, tại vị trí cách ống khói nhà máy khoảng 1,32 km về hướng Tây Bắc, gần khu vực nhà máy.

Bê tông xi măng Cần Thơ – Hậu Giang

- Vào mựa hố, nồng độ TSP TB cao nhất là 2àg/m 3 , tại vị trớ cỏch ống khúi nhà máy khoảng 1,3km vềhướng Đông Bắc

Vào mùa thu, nồng độ TSP trung bình cao nhất ghi nhận được là 1 µg/m³, tại vị trí cách ống khói nhà máy khoảng 4,5 km về phía Đông, thuộc khu vực xã Lục Sỹ Thành, huyện Trà Ôn, tỉnh Vĩnh Long Tuy nhiên, mức độ phát tán TSP có sự khác biệt đáng kể tại từng thời điểm trong ngày, như được thể hiện trong các hình 3.7 đến 3.10.

Dựa trên đặc điểm hướng gió, tốc độ gió và độ ổn định khí quyển đã nêu ở mục 3.1, kết quả mô phỏng phát tán TSP cho kịch bản 1 được trình bày theo từng thời điểm trong các mùa.

Vào lúc 1 giờ, nồng độ TSP trung bình cao nhất ghi nhận là 1µg/m³, tại vị trí cách ống khói nhà máy khoảng 54 km về hướng Tây Tây Bắc, thuộc địa phận thị trấn Cờ Đỏ, Tp Cần Thơ.

Vào lúc 7 giờ, nồng độ TSP trung bình cao nhất đạt 2µg/m³, được ghi nhận tại vị trí cách ống khói nhà máy khoảng 42km theo hướng Tây Tây Bắc, thuộc địa phận thị trấn Cờ Đỏ, TP Cần Thơ.

Vào lúc 13 giờ, nồng độ TSP trung bình cao nhất ghi nhận được là 16 µg/m³, tại vị trí cách ống khói nhà máy khoảng 1,3 km về hướng Tây Bắc, gần khu vực Nhà máy Bê tông xi măng Cần Thơ - Hậu Giang và Công ty CP Việt Nam Food Hậu Giang.

Vào lúc 17 giờ, nồng độ TSP trung bình cao nhất ghi nhận được là 1 µg/m³, tại vị trí cách ống khói nhà máy khoảng 55 km theo hướng Tây Tây Bắc, thuộc địa phận thị trấn Cờ Đỏ, thành phố Cần Thơ.

Vào lúc 1 giờ, nồng độ TSP trung bình cao nhất đạt 1µg/m³, được ghi nhận tại vị trí cách ống khói nhà máy khoảng 50km về hướng Đông Đông Bắc, thuộc địa phận xã Khánh Thạch Tân, thị trấn Mỏ Cày, tỉnh Bến Tre.

Vào lúc 7 giờ, nồng độ bụi TSP trung bình cao nhất ghi nhận được là 2µg/m³, tại vị trí cách ống khói nhà máy khoảng 29km về hướng Đông, thuộc địa phận xã Hiếu Thành, huyện Vũng Liêm, tỉnh Vĩnh Long.

Vào lúc 13 giờ, nồng độ TSP trung bình cao nhất ghi nhận là 9 µg/m³, tại vị trí cách ống khói nhà máy khoảng 1,9 km về hướng Đông Đông Bắc, thuộc địa phận xã Phú Thành, thị xã Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long.

Vào lúc 17 giờ, nồng độ TSP trung bình cao nhất ghi nhận được là 1 µg/m³, tại vị trí cách ống khói nhà máy khoảng 47 km về hướng Đông, thuộc địa phận xã Phương Thạch, huyện Càng Long, tỉnh Trà Vinh.