CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.2. Dự báo, đánh giá tác động đến môi trường không khí trong giai đoạn vận hành dự án
3.2.2 Nguồn gây tác động liên quan đến chất thải
Khí thải phát sinh trong giai đoạn vận hành ổn định của Nhà máy xi măng Đồng Lâm chủ yếu từ các công đoạn sản xuất như nghiền, phối liệu, nung clinker, nghiền clinker,…và hoạt động vật chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm bao gồm các chất ô nhiễm chính là bụi, SOx, NOx, COx…
a. Bụi và khí thải phát sinh từ hoạt động vận chuyển nguyên vật liệu
Bụi và các khí độc: CO, CO2, SO2, NOx…do các phương tiện vận chuyển nguyên vật liệu, sản phẩm và phương tiện cá nhân của người lao động phát thải gây ra.
Dựa vào khối lượng nguyên vật liệu vận chuyển hàng năm trong quá trình vận hành nhà máy và tải trọng xe vận chuyển, có thể tính toán được số lượt xe vận chuyển ra vào nhà máy, cụ thể như sau:
Khối lượng nguyên vật liệu phục vụ dự án khoảng 3.029.360 tấn/năm và khối lượng sản phẩm xuất của dự án lớn nhất là 900.000tấn xi măng/năm. Vậy tổng khối lượng nguyên vật liêu và sản phẩm xuất bằng đường bộ của dự án là khoảng 3.929.360 tấn/năm, tương đương với 327.446,67 tấn/tháng.
Bảng 3.10. Số lượt xe vận chuyển hàng hóa ra vào nhà máy Khối lượng nguyên
liệu và sản phẩm (tấn/năm)
Tải trọng xe vận chuyển (tấn)
Số lượt xe vận chuyển (chuyến/ngày)
Số lượt xe vận chuyển tính trên
1 đơn vị thời gian (lượt/s)
3.929.360 20 614 0,007
Tải lượng các chất ô nhiễm do các phương tiện vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm của nhà máy được thể hiện trong bảng sau.
Bảng 3.11. Tải lượng các chất ô nhiễm do phương tiện vận chuyển thải ra Chất ô
nhiễm
Hệ số ô nhiễm (mg/m)
Số lượt vận chuyển tính trên
đơn vị thời gian (lượt/s) Tải lượng (mg/m.s)
TSP 1,6
0,007
0,0112
SO2 7,26S 0,002541
NOx 18,2 0,1274
CO 7,3 0,0511
(Nguồn: Ước tính hệ số ô nhiễm theo WHO, 2015) Ghi chú: S là tỉ lệ % S trong dầu DO, S thực tế = 0,05.
Để đánh giá những tác động của bụi và khí thải do vận chuyển áp dụng mô hình tính toán Sutton xác định nồng độ chất ô nhiễm tại một điểm bất kỳ. Phương pháp tính toán là chia toạ độ điểm tính với khoảng chia 5m trên trục ngang x và 0,5m trên trục đứng z.
Nồng độ của chất ô nhiễm sẽ ứng với mỗi điểm toạ độ tính toán ở một điểm bất kỳ như sau:
u
h z h
E z
C
Z
Z Z
δ
δ
δ
− −
+
− +
=
2 2 2
2
2 ) exp (
2 ) exp (
8 . 0
Trong đó:
C: nồng độ chất ô nhiễm trong không khí (mg/m3)
E: Tải lượng chất ô nhiễm phát sinh từ quá trình vận chuyển (mg/m.s) Z: độ cao của điểm tính toán: 0,5(m)
h: độ cao của mặt đường so với mặt đất xung quanh: 0,2 (m) u: Tốc độ gió trung bình tại khu vực (m/s)
δZ: hệ số khuyếch tán chất ô nhiễm theo phương z (m).
Hệ số khuyếch tán chất ô nhiễm δZtheo phương đứng z với độ ổn định tại khu vực thực hiện dự án là B, được xác định theo công thức:δZ =0.53x0.7 3. Trong đó x là khoảng cách theo chiều gió thổi tại điểm tính toán so với nguồn thải (m). Về mùa hè hướng gió thịnh hành là hướng Đông Nam; mùa đông hướng gió thịnh hành là Đông Bắc với tốc độ gió trung bình là 1m/s.
Nồng độ bụi và chất ô nhiễm trong không khí tại khu vực được tính toán theo công thức dưới đây, số liệu tính toán được thể hiện tại sau:
Ckv = C+ C0 (Trong đó C0: là nồng độ môi trường nền khu vực) Bảng 3.12. Nồng độ bụi và khí thải phát tán trên đường giao thông TT Khoảng cách (m) δZ Bụi
(àg/m3)
SO2
(àg/m3)
NOx
(àg/m3)
CO (àg/m3)
1 5 1,72 273,4 177 94,86 6.036
2 10 2,85 212,2 147 88,63 4.931
3 15 3,83 186,8 134,24 87,5 1.366
4 20 4,72 172,7 127,32 86,27 4.476
5 25 5,56 163,5 122,8 85,48 4.056
6 50 6,35 157,1 119,6 84,9 3939
QCVN 05:2013/BTNMT 300 350 200 30.000
Qua kết quả tính toán ở trên có thể thấy, nồng độ bụi và các khí độc trong môi trường xung quanh do tác động của khí thải phát sinh từ hoạt động của các phương tiện
cơ giới phục vụ việc vận chuyển nguyên, nhiên liệu và sản phẩm trong giai đoạn vận hành nhà máy vẫn thấp hơn nhiều giới hạn tối đa cho phép theo QCVN 05:20013/BTNMT. Do đó, tác động do khí thải từ các phương tiện cơ giới phục vụ dự án trong giai đoạn vận hành được đánh giá là nhỏ tuy nhiên cũng cần có các biện pháp giảm thiểu.
b. Bụi và khí thải phát sinh từ hoạt động sản xuất - Ô nhiễm bụi:
Bụi là vấn đề ô nhiễm chính với nghành sản xuất xi măng, bụi phát sinh từ các cộng đoạn sản xuất của nhà máy như nghiền nguyên liệu, nghiền than, nung clinker, làm nguội clinker, xuất xi măng… Theo phương pháp tính toán nhanh của WHO, tải lượng bụi phát sinh từ các công đoạn sản xuất chính của dây chuyền sản xuất clinker và dây chuyền sản xuất xi măng của Nhà máy xi măng Đồng Lâm được tính toán dự báo như sau.
Bảng 3.13. Tải lượng bụi từ các công đoạn sản xuất chính của Dự án trong trường hợp không có hệ thống xử lý bụi
TT Cộng đoạn sản xuất chính
Hệ số phát thải bụi
(kg/tấn clinker)
Khối lượng bụi phát thải tấn/ngày tấn/năm
1 Dự trữ than trong silô 0,10 0,25 80
2 Phân loại than 0,18 0,45 144
3 Nghiền than (hệ thống đốt gián
tiếp) 10,00 25 8.000
4 Chứa nguyên liệu sản xuất 0,14 0,35 112
5 Nghiền liệu sơ cấp và thứ cấp
Không có kiểm soát bụi 4,2 10,5 3.360
Có lọc túi vải 0,02 0,05 16
6 Nghiền liệu cấp ba
Không có hệ thống kiểm soát bụi 5,1 12,75 4.080
Có lọc túi vải 0,026 0,065 20,8
7 Vận chuyển nguyên liệu bằng băng tải
Không có hệ thống kiểm soát bụi 1,5 3,75 1.200
Kiểm soát bụi tốt 0,075 0,1875 60
8 Nung clinker theo phương pháp khô
Không có hệ thống kiểm soát bụi 120 300 96.000
Có lọc túi vải 0,34 0,85 272
9 Làm nguội clinker
Không có hệ thống kiểm soát bụi 10,6 26,5 8.480
Có hệ thống lọc túi vải 0,01 0,025 8
10 Chứa clinker trong silô 0,12 0,3 96
11 Nghiền clinker (máy nghiền con lăn)
Không có hệ thống kiểm soát bụi 85 212,5 68.000
Có lọc túi vải 0,43 1,075 344
Tổn g
Không có hệ thống kiểm soát bụi 592,35 189.552 Có hệ thống kiểm soát bụi 28,6025 9.152,8 (Nguồn: Assessment of Sources of Air, Water and Land Pollution, Geneva, 1993 của
WHO) Ghi chú: Công suất của Nhà máy xi măng Đồng Lâm thuộc Dự án nhà máy xi măng Đồng Lâm là 1.000.000tấn xi măng/năm. Thời gian hoạt động của Dự án nhà máy xi măng Đồng Lâm là 320 ngày/năm.
Qua bảng trên có thể thấy, trong trường hợp không có các biện pháp kiểm soát bụi, tổng lượng bụi phát thải vào không khí xung quanh từ các công đoạn nghiền xi măng của nhà máy xi măng Đồng Lâm là rất lớn.
c. Dự báo phát tán ô nhiễm từ khí thải Nhà máy xi măng Đồng Lâm
• Tính toán tải lượng các chất ô nhiễm trong khói thải lò nung
Bảng 3.14. Nhiên liệu sử dụng cho hoạt động của lò đốt là than cám 3cHG Quảng Ninh
Cp (%) Hp (%) Op (%) Np (%) Sp (%) Ap (%) Wp (%)
74 3,1 2,5 0,4 0,5 13,5 6,0
Nhiệt năng của nhiên liệu tính theo công thức Mendelev:
Qp = 81Cp + 246Hp - 26(Op - Sp) - 6Wp
= 81 x 74 + 246 x 3,1 - 26 x (2,5 - 0,5) - 6 x 6 = 6668,6 kcal/kgNL
Tải lượng các chất ô nhiễm trong khí thải lò đốt được tính toán trên cơ sở thành phần và đặc tính của nhiên liệu đốt, chất thải đem đốt, đặc tính của nguồn thải và điều kiện môi trường không khí xung quanh. Phương pháp tính toán được xác định dựa vào lượng sản phẩm cháy, tải lượng các chất ô nhiễm thải ra khi đốt cháy nhiên liệu.
Bảng 3.15. Các đại lượng của quá trình cháy
ST
T Đại lượng tính toán Đơn vị Công thức tính Kết quả
1
Lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy
m3chuẩn/kgNL Vo = 0,089Cp + 0,264Hp -
0,0333(Op - Sp) 7,34
2 Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy
m3chuẩn/kgNL Va = ( 1+ 0,0016d)Vo
7,55
3 Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số thừa không khí α = 1,2 – 1,6 chọn = 1.5
m3chuẩn/kgNL Vt = αVa
11,32
4 Lượng khí SO2 trong sản
phẩm cháy m3chuẩn/kgNL VSO2 = 0,683×10-2 Sp 0,003
5
Lượng khí CO trong sản phẩm cháy với hệ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ học η (η = 0,01 - 0,05 ) chọn η = 0,03
m3chuẩn/kgNL VCO = 1,865×10-2×η×Cp 0,04
6 Lượng khí CO2 trong sản
phẩm cháy m3chuẩn/kgNL VCO2 = 1,853×10-2(1- η) × Cp 1,33 7 Lượng hơi nước trong sản
phẩm cháy m3chuẩn/kgNL VH2O = 0,111Hp + 0,0124Wp +
0,0016 dVt 0,74
8 Lượng khí N2 trong sản
phẩm cháy m3chuẩn/kgNL VN2 = 0,8×10-2×Np + 0,79×Vt 8,95 9 Lượng khí O2trong không
khí thừa m3chuẩn/kgNL VO2 = 0,21(α - 1) ×Va 0,79
10
a) Lượng khí NOx trong sản phẩm cháy (xem như NO2 : ρNO2 = 2,054 kg/
m3chuẩn
kg/h MNOx = 3,953×10-8 × (B×Qp)1,18
88,41 b) Quy đổi ra m3chuẩn/
kgNL m3chuẩn/kgNL VNOx = MNOx / (B x ρNOx) 3,42 x 10-3 c) Thể tích khí N2tham
gia vào phản ứng của NOx
m3chuẩn/kgNL VN2 (NOx) = 0,5×VNOx 1,71 x 10-3 d) Thể tích khí O2 tham
gia vào phản ứng của NOx
m3chuẩn/kgNL VO2 (NOx) = VNOx 3,42 x 10-3 11
Lượng SPC tổng cộng ở điều kiện tiêu chuẩn
m3chuẩn/kgNL VSPC = VSO2 + VCO + VCO2 + VH2O + VN2 + VO2 + VNOx - VN2 (NOx) -VO2
11,85
ST
T Đại lượng tính toán Đơn vị Công thức tính Kết quả
(NOx)
12 Lưu lượng khói (SPC) ở điều kiện thực tế (tkhói=
1500C) m3/ s LT = x 64,12
13 Tải lượng khí SO2 với
ρSO2 = 2,926 kg/m3chuẩn g/s MSO2 = 30,65
14 Tải lượng khí CO với
ρCO = 1,25 kg/m3chuẩn g/s MCO = 174,58
15 Tải lượng khí CO2với
ρCO2 =1,977 kg/m3chuẩn g/s MCO2 = 9181,02
16 Tải lượng khí NOx g/s MNOx = 24,56
17 Tải lượng tro bụi với hệ số tro bay theo khói a = 0,1 – 0,85 chon a= 0,5
g/s Mbụi = 235,69
18
Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói:
a) Khí SO2
b) Khí CO
c) KhíNOx
d) Bụi
mg/m3 CSO2 = MSO2 / LT
CCO = MCO / LT
CNOx = MNOx / LT
Cbụi = Mbụi / LT
478 2722,7 383,03 3675,76
Trong đó:
Sp, Cp, , Hp Op , Np , Ap Wp - thành phần làm việc của nhiên liệu, %
ρSO2, ρCO, ρNOx - trọng lượng đơn vị của các chất tương ứng ở điều kiện t = 0oC, p = 760 mmHg, kg/m3chuẩn
a - hệ số tro bay theo khói η - Hệ số cháy không hoàn toàn.
α - Hệ số không khí thừa.
Q - Lượng nhiệt do nhiên liệu toả ra trong 1 giờ, Q = 6668,6 kcal/h.
B - lượng nhiên liệu tiêu thụ trong 1giờ, B = 12570 kg/h.
So với QCVN 23-2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khí thải công nghiệp sản xuất xi măng cho như sau:
Nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp sản xuất xi măng được tính theo công thức:
Cmax = C x Kp x Kv
Trong đó:
Cmax - Nồng độ tối đa cho phép của các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp sản xuất xi măng, mg/Nm3 ;
C - Nồng độ của các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp sản xuất xi măng quy định tại mục 2.2 của QCVN 23:2009/BTNMT, mg/Nm3;
Kp - Hệ số công suất quy định tại mục 2.3 của QCVN 23:2009/BTNMT;
Kv - Hệ số vùng, khu vực quy định tại mục 2.4 của QCVN 23:2009/BTNMT.
Đây là nhà máy xi măng đã được đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất hiện được đầu tư xây dựng mỏ rộng dây chuyền nghiền xi măng công suất 1.000.000tấn xi măng/năm, địa điểm xây dựng tại khu vực nông thôn miền núi nên nồng độ C lấy theo cột B2, hệ số Kp = 0,8 và Kv = 1,4.
Lưu lượng khói (SPC) ở điều kiện 25°C là:
LT(25) = x = 45,16 m3/s
Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói ở điều kiện chuẩn là:
CS02 = MSO2/LT(25) = 678,7 mg/Nm3 CCO = MCO / LT(25) = 3865,8 mg/Nm3 CNox = MNOx / LT(25) = 543,8 mg/Nm3 Cbụi = Mbụi / LT(25) = 5218,9 mg/Nm3
Vậy nồng độ tối đa cho phép (Cmax) của các thông số ô nhiễm trong khí thải công nghiệp sản xuất xi măng sẽ là:
Bảng 3.16. Tổng hợp nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải T
T Thông số Nồng độ C (mg/Nm3)
Nồng độ tối đa cho phép Cmax
(mg/Nm3)
Nồng độ C theo tính toán
Tải lượng (g/s)
1 Bụi tổng 100 112 5218,9 235,69
2 CO 500 560 3865,8 174,58
3 NO2 1000 1.120 543,8 24,56
4 SO2 500 560 678,7 30,65
Nhận xét:
Căn cứ vào số liệu tính toán nồng độ chất ô nhiễm ở điều kiện tiêu chuẩn và so sánh với quy chuẩn cụ thể cho nhà máy sản xuất xi măng Đồng Lâm ta nhận thấy:
Nồng độ phát thải NOx (tính theo NO2) nằm trong giới hạn nồng độ tối đa cho phép Nồng độ bụi và các khí CO, SO2 vượt giới hạn nồng độ tối đa cho phép => Cần có biện pháp xử lý kỹ thuật.
• Điều kiện khí tượng:
Bảng 3.17. Nhiệt độ trung bình, vận tốc gió trung bình
Thán g
Tần suất gió các tháng trong năm (%)
Tốc độ gió
Nhiệ t độ trun g bình
Độ ổn định
khí quyể
n Hướng gió
N NE E SE S SW W NW lặn
g
1 4,4 5,9 5,4 7,6 0,3 0 18,4 35 23 2,5 18 D
2 2,6 2,1 10,5 11,3 0,3 0,8 13,2 40,2 19 2,4 19 D
3 2,9 2,1 14 16,2 0,7 2,6 11,6 25,2 24,6 2,2 21,5 C
4 3 3,2 22,3 17,9 0,4 1,8 6,5 17,7 27,1 2,4 25 C
5 3,4 3,3 15 9,8 1,3 5,5 13,9 16,1 31,7 2,4 27,7 C
6 3,7 2,7 10,2 3,7 1,9 7,5 16,2 15,3 38,7 2,4 28,9 C
7 4,4 3,2 8,9 4,9 1,8 9 26,3 16,1 25,4 2,9 29,2 C
8 2,9 2,1 9,2 5,1 1,2 7,3 21,3 15,4 35,5 2,2 28 C
9 6,9 3,8 7,5 5,5 0,8 2,3 12,2 28,4 32,7 2,1 26,1 C
10 5 2,7 5,2 1,3 0,5 0,5 26,7 29,1 29 2,2 23,8 C
11 4,3 2,2 4,2 3,3 0 4,7 11,2 53 17 2,5 21 D
12 4,8 2,6 6 6,3 0,2 0,5 10,4 48,8 20,5 2,5 18,4 D
Tháng
Tần suất gió các tháng trong năm (ngày) - đã làm tròn Số ngày trong
thán g
Độ ổn định
khí quyể
n Hướng gió (góc - độ)
0 45 90 135 180 225 270 315 0
1 1 2 2 2 0 0 6 11 7 31 4
2 1 1 3 3 0 0 4 11 5 28 4
3 1 1 4 5 0 1 3 8 7 30 3
4 1 1 7 5 0 1 2 5 8 30 3
5 1 1 5 3 0 2 4 5 10 31 3
6 1 1 3 1 1 2 5 5 12 31 3
7 1 1 3 1 1 3 8 5 8 31 3
8 1 1 3 2 0 2 6 5 11 31 3
9 2 1 2 2 0 1 4 9 10 31 3
10 2 1 2 0 0 0 8 9 9 31 3
11 1 1 1 1 0 1 3 16 5 29 4
12 1 1 2 2 0 0 3 15 6 30 4
Cả
năm 364 -
(Nguồn: Khí hậu và thủy văn tỉnh Quảng Bình – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 2013) Bảng 3.18 Thông số phát thải của nguồn thải chính
Độ cao
(m) Đường kính (m)
Lưu lượng (Nm3/h)
Nhiệt độ thải, oC
Khu vực tháp trao đổi nhiệt 114 4 940.000 150
Khu vực nghiền than 40 1,85 650.000 180
Khu vực làm nguội clinker 30 3,5 140.000 80
Khu vực nghiền xi măng 1 36 2 91.200 90
Khu vực nghiền xi măng 2 36 2 91.200 90
d. Kết quả chạy mô hình
Kết quả tính toán mô phỏng lan truyền khí NO2 và SO2 từ nhà xi măng Đồng Lâm bằng phần mềm METI-LIS theo các kịch bản khác nhau được trình bày dưới đây:
Kết quả lan truyền NO2 tại độ cao 1,5m và theo các khoảng thời gian từ tháng 4 đến tháng 9 và từ tháng 10 đến tháng 3:
Hình 3.1. Bản đồ khuếch tán khí NO2 trong giai đoạn từ tháng 4 đến tháng 9
Hình 3.2. Bản đồ khuếch tán khí NO2 trong giai đoạn từ tháng 10 đến tháng 3
Nhận xét: Dựa vào bản đồ khuếch tán NO2 trong điều kiện hướng gió thay đổi vào các mùa khác nhau ta thấy trong giai đoạn từ tháng 4 đến tháng 9 nồng độ NO2 khu vực nhà máy vượt quá so với QCVN 05:2013/BTNMT trung bình 1 năm là 0,04mg/m3. Trong giai đoạn từ tháng 10 đến tháng 3, nồng độ NO2 khu vực nhà máy thấp hơn so với QCVN 05:2013/BTNMT.
Kết quả lan truyền SO2 tại độ cao 1,5m và theo các khoảng thời gian từ tháng 4 đến tháng 9 và từ tháng 10 đến tháng 3:
Hình 3.3. Bản đồ khuếch tán khí SO2 trong giai đoạn từ tháng 4 đến tháng 9
Hình 3.4. Bản đồ khuếch tán khí SO2 trong giai đoạn từ tháng 10 đến tháng 3
Nhận xét: Dựa vào bản đồ khuếch tán khí SO2 ta thấy trong cả 2 giai đoạn thời gian khác nhau thì nồng độ SO2 khu vực dự án vẫn vượt quá so với QCVN 05:2013/BTNMT trung bình 1 năm là 0,05mg/m3
Kết quả lan truyền bụi tại độ cao 1,5m và theo các khoảng thời gian từ tháng 4 đến tháng 9 và từ tháng 10 đến tháng 3:
Hình 3.5. Bản đồ khuếch tán bụi trong giai đoạn từ tháng 4 đến tháng 9
Hình 3.6. Bản đồ khuếch tán bụi trong giai đoạn từ tháng 10 đến tháng 3.
Nhận xét: Dựa vào bản đồ lan truyền ô nhiễm bụi ta thấy trong cả 2 giai đoạn thời gian nồng độ bụi khu vực dự án đều vượt quá rất nhiều so với QCVN 05:2013/BTNMT trung bình 1 năm là 0,1mg/m3. Khu vực bị ảnh hưởng nặng nề nhất là khu vực ít dân phía Đông Nam nhà máy.