Embed Size (px)
Citation preview
i
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRỊNH QUỲNH ANH
ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ
DO HOẠT ĐỘNG ĐÚC CƠ KHÍ TẠI NHÀ MÁY
VITECH VIỆT NAM, CỤM CÔNG NGHIỆP TÂN
HỒNG – HOÀN SƠN, BẮC NINH
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
Hà Nội – Năm 2014
ii
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRỊNH QUỲNH ANH
ĐÁNH GIÁ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG KHÔNG KHÍ
DO HOẠT ĐỘNG ĐÚC CƠ KHÍ TẠI NHÀ MÁY
VITECH VIỆT NAM, CỤM CÔNG NGHIỆP TÂN
HỒNG – HOÀN SƠN, BẮC NINH
Chuyên ngành: Môi trường trong phát triển bền vững
(Chương trình đào tạo thí điểm)
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.TRỊNH THỊ THANH
Hà Nội – Năm 2014
iii
LỜI CẢM ƠN
Được sự phân công của Trung tâm nghiên cứu tài nguyên và môi trường, Đại
học Quốc gia Hà Nội, và sự đồng ý của Cô giáo hướng dẫn PGS. TS. Trịnh Thị
Thanh tôi đã thực hiện đề tài “Đánh giá ô nhiễm môi trường không khí do hoạt
động đúc cơ khí tại nhà máy Vitech Việt Nam, cụm công nghiệp Tân Hồng – Hoàn
Sơn, Bắc Ninh”.
Để hoàn thành khóa luận này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo đã
tận tình hướng dẫn, giảng dạy trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và rèn luyện
ở Trung tâm nghiên cứu tài nguyên và môi trường, Đại học Quốc gia Hà Nội.
Xin chân thành cảm ơn Cô giáo hướng dẫn PGS.TS. Trịnh Thị Thanh đã tận
tình, chu đáo hướng dẫn tôi thực hiện khóa luận này.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng để thực hiện đề tài một cách hoàn chỉnh nhất,
song do buổi đầu mới làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực
tế sản xuất cũng như hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi
những thiếu sót nhất định mà bản thân chưa thấy được. Tôi rất mong được sự góp ý
của quý Thầy, Cô giáo và các bạn đồng nghiệp để khóa luận được hoàn chỉnh hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 8 tháng 11 năm 2014
Học viên
Trịnh Quỳnh Anh
iv
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã
được cảm ơn và thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được ghi rõ nguồn gốc.
Học viên thực hiện Luận văn
Trịnh Quỳnh Anh
v
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... iv
MỤC LỤC .................................................................................................................. v
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ............................................................................ viii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ ix
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................... x
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................................ 2
3. Đối tượng, phạm vi ............................................................................................................... 2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ............................................................................ 2
5. Cấu trúc của luận văn ............................................................................................................ 2
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ......................................... 4
1.1. Giới thiệu chung về ngành đúc cơ khí ở Việt Nam ........................................................ 4
1.1.1. Mô tả quá trình đúc cơ khí ................................................................................ 4
1.1.2. Sử dụng tài nguyên, ô nhiễm môi trường và an toàn sản xuất trong ngành đúc
cơ khí ........................................................................................................................... 6
1.2. Một số phương pháp xử lý khí bụi đã áp dụng của một số nhà máy đúc cơ khí ......... 9
1.2.1. Lọc bụi túi vải .................................................................................................... 9
1.2.2. Lọc bụi tĩnh điện .............................................................................................. 11
1.2.3. Phương pháp cylone ........................................................................................ 12
1.2.4. Phương pháp ướt ............................................................................................. 13
1.3. Đánh giá hiệu quả của một số phương pháp xử lý bụi của nhà máy đúc cơ khí ....... 13
1.4. Tổng quan về Nhà máy Vitech Việt Nam ..................................................................... 15
1.4.1. Lịch sử hình thành và phát triển của Công ty ................................................. 15
1.4.2. Công nghệ của nhà máy .................................................................................. 20
1.4.3. Nhu cầu sử dụng nguyên liệu, nhiên liệu của nhà máy Vitech ....................... 22
1.5. Hiện trạng các công trình xử lý khí thải ......................................................................... 23
vi
CHƢƠNG 2. ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................... 25
2.1. Địa điểm, thời gian ........................................................................................................... 25
2.2. Phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 25
2.2.1. Phương pháp luận: .......................................................................................... 25
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 25
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .............................................................. 29
3.1. Hiện trạng chất lượng môi trường không khí tại nhà máy Vitech .............................. 29
3.1.1. Chất lượng môi trường khí thải ...................................................................... 29
3.1.2. Phương pháp thực hiện lấy mẫu ..................................................................... 31
3.2. Tính toán tải lượng chất ô nhiễm không khí trong quá trình đốt cháy nhiên liệu ...... 33
3.2.1. Nhiên liệu dùng cho quá trình sấy khuôn ....................................................... 33
3.2.2. Tính toán tải lượng ô nhiễm từ quá trình sấy sử dụng nhiên liệu là dầu FO
của nhà máy .............................................................................................................. 34
3.2.3. Tính toán tải lượng chất ô nhiễm trong quá trình đúc .................................... 37
3.2. Tính toán quá trình khuếch tán chất ô nhiễm môi trường không khí theo mô hình
Gauss ........................................................................................................................................ 39
3.2.1. Giới thiệu về mô hình lan truyền Gauss.......................................................... 39
3.2.2. Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói .................................................... 42
3.3. Ứng dụng mô hình Gauss mô phỏng quá trình khuếch tán ô nhiễm môi trường
không khí vào hoạt động của nhà máy Vitech ..................................................................... 43
3.3.1. Số liệu đầu vào ................................................................................................ 43
3.4. Đánh giá sự ô nhiễm môi trường không khí do hoạt động của Nhà máy Vitech Việt
Nam ........................................................................................................................................ 51
3.4.1. Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp
khi phát tán vào môi trường không khí (QCVN 19:2009/BTNMT) .......................... 51
3.4.2. Nhận xét .......................................................................................................... 52
3.5. Một số biện pháp kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí tại Nhà máy Vitech Việt
Nam bằng sản xuất sạch hơn .................................................................................................. 53
vii
3.5.1. Các biện pháp sản xuất sạch hơn có thể áp dụng cho nhà máy ..................... 53
3.5.2. Tính khả thi và chi phí hiệu quả đối với sản xuất sạch hơn............................ 59
3.6. Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí bằng giải pháp khống chế và xử lý tại
nguồn 61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 63
1. Kết luận ................................................................................................................................ 63
2. Kiến nghị .............................................................................................................................. 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 64
viii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi trường
BYT : Bộ Y tế
CCN : Cụm công nghiệp
KCN : Khu công nghiệp
MTKK : Môi trường không khí
NL : Năng lượng
PP : Phương pháp
QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
QĐ : Quyết định
TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
TCVS : Tiêu chuẩn vệ sinh
TNHH : Trách nhiệm hữu hạn
VOCs : Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi
ix
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tiêu thụ nguyên nhiên liệu trên một tấn sản phẩm [4] ......................................... 7
Bảng 1.2. So sánh hiệu quả các phương pháp xử lý bụi ...................................................... 14
Bảng 1.3. Lượng mưa, độ ẩm tương đối và nhiệt độ trung bình trong 5 năm ................... 18
Bảng 3.1. Kết quả phân tích môi trường không khí khu vực sản xuất ............................... 29
Bảng 3.2. Kết quả phân tích môi trường không khí xung quanh ........................................ 30
Bảng 3.3. Kết quả phân tích môi trường không khí sau ống thoát khí ............................... 30
Bảng 3.4. Bảng thành phần phần trăm các chất trong dầu FO............................................ 34
Bảng 3.5. Kết quả tính toán tải lượng và nồng độ khí thải và bụi phát sinh khi đốt cháy
nhiên liệu dầu FO[1] ............................................................................................................... 35
Bảng 3.6. Bảng so sánh kết qủa nồng độ chất ô nhiễm tính toán lý thuyết với giới hạn
cho phép của khí thải nhà máy đang hoạt động theo QCVN 19:2009/BTNMT .............. 37
Bảng 3.7. Tải lượng các chất ô nhiễm trong quá trình nấu chảy kim loại ......................... 38
Bảng 3.8. Nồng độ các chất ô nhiễm của các nguồn thải .................................................... 39
Bảng 3.9. Tải lượng các chất ô nhiễm sau khi qua thiết bị xử lý ........................................ 39
Bảng 3.10. Nguồn gây ô nhiễm và tải lượng các chất gây ô nhiễm ................................... 45
Bảng 3.11. Nồng độ Cmax và khoảng cách Xmax của các chất ô nhiễm ............................... 45
Bảng 3.12. Nồng độ các chất ô nhiễm của các nguồn thải K1 ........................................... 47
Bảng 3.13. Nồng độ các chất ô nhiễm của các nguồn thải K2 ........................................... 48
Bảng 3.14. Nồng độ tổng hợp của các chất gây ô nhiễm .................................................... 48
Bảng 3.15. Sự thay đổi nồng độ của NOx ............................................................................. 49
Bảng 3.16. Sự thay đổi nồng độ của CO ............................................................................... 49
Bảng 3.17. Sự thay đổi nồng độ của SO2 .............................................................................. 50
Bảng 3.18. Sự thay đổi nồng độ của Bụi ............................................................................... 51
Bảng 3.19. Nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm ............................................................ 52
Bảng 3.20. So sánh nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm từ các nguồn thải với tiêu
chuẩn cho phép ........................................................................................................................ 52
x
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Nguyên liệu đầu vào và phát thải trong quá trình đúc kim loại .................. 6
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý lọc bụi bằng túi vải ........................................................... 9
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý lọc bụi tĩnh điện ............................................................. 11
Hình 1.4. Mô hình xử lý bụi bằng cyclone ............................................................... 12
Hình 1.5. Quy trình công nghệ đúc cơ khí của nhà máy Vitech ............................... 21
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải từ lò điện ........... 23
Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải từ lò sấy ............. 24
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ CO ................................................. 50
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ SO2 ................................................. 50
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ Bụi ................................................. 51
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, càng ngày càng
có nhiều nhà máy, khu công nghiệp tập trung được xây dựng và đưa vào hoạt động
tạo ra một khối lượng sản phẩm công nghiệp chiếm tỷ trọng cao trong toàn bộ sản
phẩm của nền kinh tế quốc dân. Bên cạnh đó, sản xuất công nghiệp cũng gây nên
nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường, trong đó có môi trường không khí. Nếu
không có biện pháp thích đáng thì môi trường nói chung và môi trường không khí
nói riêng xung quanh các nhà máy, các khu công nghiệp tập trung sẽ đứng trước
nguy cơ bị xấu đi trầm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người. Ô nhiễm
không khí do hoạt động công nghiệp vẫn đang là một nguồn gây ô nhiễm môi
trường nghiêm trọng nhất.
Ngành công nghiệp nặng đóng góp rất nhiều chất thải gây ô nhiễm môi
trường nhất do đặc thù sản xuất, trong đó ngành công nghiệp đúc cơ khí là một
trong những ngành phát thải nhiều nhất. Khí thải từ ngành đúc cơ khí chủ yếu là các
loại khí vô cơ như CO, SO2, NOx và bụi trong quá trình nấu luyện kim loại.
CCN Tân Hồng, nơi tập trung nhiều các doanh nghiệp thuộc ngành công
nghiệp nặng như đúc cơ khí, chế tạo máy, sản xuất vật liệu xây dựng,… ô nhiễm
chủ yếu là do khói bụi của các doanh nghiệp. Chẳng hạn, Công ty Vitech Việt Nam,
mặc dù công ty đã có nhiều cố gắng trong việc đầu tư hệ thống hút bụi, song do
công nghệ xử lý không phù hợp nên trong quá trình sản xuất, bụi kim loại và khí
thải chưa được xử lý hết đã phát tan sang cả các doanh nghiệp xung quanh gây ô
nhiễm môi trường CCN, làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm của doanh nghiệp
sản xuất các mặt hàng cần độ sáng bóng, an toàn vệ sinh…
Làm thế nào để đánh giá mức độ ô nhiễm với nhiều thời điểm và điều kiện
khác nhau (mùa hè, mùa đông, điều kiện khí tượng thủy văn…) và làm thế nào để
xác định được nguy cơ ô nhiễm ở vị trí nào là cao nhất… với mô hình tính toán phát
tán ô nhiễm sẽ giúp giải quyết các vấn đề này một cách nhanh chóng. Đề tài “Đánh
giá ô nhiễm môi trường không khí do hoạt động đúc cơ khí tại nhà máy Vitech Việt
2
Nam, Cụm công nghiệp Tân Hồng – Hoàn Sơn, Bắc Ninh”được thực hiện nhằm
đánh giá những ảnh hưởng tới môi trường không khí do hoạt động của nhà máy gây
ra, qua đó, đề xuất biện pháp giảm thiểu và khắc phục nhằm đảm bảo yêu cầu về
bảo vệ môi trường và mục đích có lợi cho con người.
2. Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu hiện trạng môi trường không khí xung quanh khu vực Nhà máy
Vitech Việt Nam.
- Đánh giá chất lượng và đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường
không khí xung quanh khu vực nhà máy.
3. Đối tƣợng, phạm vi
- Đối tượng: Nhà máy Vitech Việt Nam – Cụng công nghiệp Tân Hồng –
Hoàn Sơn, Từ Sơn, Bắc Ninh.
- Phạm vi: môi trường không khí trong phạm vi quy hoạch của công ty, kiểm
soát ô nhiễm môi trường không khí xung quanh nhà máy Vitech Việt Nam.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Tính toán và kiểm tra sự phát tán các chất ô nhiễm môi trường không khí
được dựa trên mô hình Gauss đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng rộng rãi, kết
quả thu được đáng tin cậy, mô hình tính toán cho biết mức độ ô nhiễm, phạm vi ô
nhiễm và vị trí đạt ô nhiễm cực đại.
Mô hình Gauss lý thuyết chỉ được xây dựng cho một nguồn thải độc lập,
nhưng đề tài này đã xây dựng, tính toán, xác định mức ô nhiễm tổng hợp từ hai
nguồn thải, giúp các cơ quan chức năng có thể đánh giá được tính hình ô nhiễm môi
trường không khí tại Nhà máy Vitech Việt Nam, để từ đó đề xuất các biện pháp
giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí.
5. Cấu trúc của luận văn
Kết cấu của luận văn gồm những phần cơ bản như sau:
- Mở đầu
- Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
- Chương 2. Địa điểm, thời gian, phương pháp luận và phương pháp nghiên
cứu
3
- Chương 3. Kết quả nghiên cứu
- Kết luận và kiến nghị
4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Giới thiệu chung về ngành đúc cơ khí ở Việt Nam
1.1.1. Mô tả quá trình đúc cơ khí
Đúc là phương pháp chế tạo sản phẩm bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn
có hình dạng nhất định, sau khi kim loại hóa rắn trong khuôn ta thu được vật đúc có
hình dáng giống như khuôn đúc.
Đúc kim loại là một ngành công nghệ truyền thống, được phát triển qua
nhiều giai đoạn, từ công nghệ rất thủ công đến hiện đại. Sản phẩm đúc kim loại hiện
đã đáp ứng được nhu cầu rất cao về tính chất cơ, lý, hóa, đồng thời đạt được độ
chính xác cao của các ngành công nghiệp. Trên thế giới, Trung Quốc, Ấn Độ, Bra-
xin, Mê hi cô … là những nước có ngành công nghiệp đúc phát triển nhanh và mạnh
mẽ nhất.
Tại Việt Nam, nghề đúc kim loại xuất hiện cách đây trên 3000 năm cùng với
nghề rèn. Từ cuối thập niên 50 của thế kỷ 20, các xưởng đúc gang, đúc thép, đúc
hợp kim màu được hình thành. Cũng trong giai đoạn này, một số nhà máy được xây
dựng như nhà máy Cơ khí Hà Nội, nhà máy đóng tàu Bạch Đằng, cơ khí trung tâm
Cẩm Phả, khu gang thép Thái Nguyên… Việc đúc kim loại trong giai đoạn này chủ
yếu phục vụ sản phẩm chính của đơn vị, thiếu tính mềm dẻo, đa dạng theo yêu cầu
thị trường. Thiết bị công nghệ còn lạc hậu, tỷ lệ phế phẩm cao nên lợi nhuận kinh
doanh thấp. Trong một thời gian dài tiếp theo, ngành đúc kim loại thiếu sự quan tâm
và vốn đầu tư để phát triển.
Gần đây ngành đúc kim loại đã được chuyển biến tích cực. Một số doanh
nghiệp đã đầu tư vào công nghệ đúc mới, bao gồm dây chuyền đúc đồng bộ với các
thiết bị kiểm tra, phân tích nhanh chất lượng kim loại, nâng cao độ chính xác của
vật đúc. Một số dây chuyền, thiết bị công nghệ mới đã được đưa vào đầu tư, lắp đặt
tại Việt Nam như:
- Dây chuyền làm khuôn tự động DISAMATIC của Công ty Cơ khí Đông
Anh;
5
- Hệ thống thiết bị hoàn chỉnh làm khuôn Furan chất lượng cao, dây chuyền
đúc khuôn tươi cỡ nhỏ cơ khí hóa lỏng của Công ty Cơ khí Việt Nhật; Công ty Cổ
phần cơ khí Luyện kim (SADAKIM);
- Công nghệ đúc mẫu chảy, mẫu cháy các chi tiết phức tạp, chất lượng cao
cho ngành cơ khí, với công suất 600 tấn/năm của Công ty cổ phần cơ khí & đúc kim
loại Sài Gòn (SAMECO); Công ty liên doạn VIDPOL…
- Một số máy đúc áp lực hiện đại cũng đã được nhập và sử dụng, mang lại
hiệu quả đúc một số chi tiết cho ngành xe máy, khóa, quạt điện.
Theo các thông tin từ trang web của Bộ Công Thương, sản lượng đúc năm
2000 của Việt Nam là 41.000 tấn; năm 2004 là 295.000 tấn và năm 2006 đạt
370.000 tấn (theo thông lệ quốc tế, chỉ tính đúc hình, kể cả ống nước mà không tính
các sản phẩm đúc còn phải tiếp tục tạo hình bằng các phương pháp biến dạng khác
như cán, kéo dây thép, đồng hoặc ép chảy nhôm hình. Như vậy, bình quân tỷ lệ
trọng lượng vật đúc/đầu người năm 2006 của Việt Nam mới đạt khoảng 4,5
kg/người. Trong khi đó, năm 2003 Thái Lan đạt 5,13 kg; Trung Quốc: 14,5 kg; Đài
Loan: 65,12 kg; năm 2007 Trung Quốc đã đạt chỉ số 23,75 kg/người.
Cho đến thời điểm này, Việt Nam chưa có số liệu thống kê, bóc tách phân
loại các dạng hợp kim sử dụng trong ngành sản xuất đúc. Trên cơ sở các số liệu
thống kê từ tài liệu “Nghiên cứu đề xuất mô hình phát triển ngành đúc Việt Nam
đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước” do Hội Đúc – Luyện kim
Việt Nam thực hiện năm 2009 cho thấy: lượng hợp kim nhôm đúc và các loại hợp
kim mầu khác chỉ chiếm 10 – 12% trong tổng sản lượng vật đúc.
Ngành đúc Việt Nam đang tạo ra các sản phẩm thay thế sản phẩm ngoại nhập
cho ngành công nghiệp cơ khí, xi măng, khai thác mỏ… và bước đầu xuất khẩu các
sản phẩm chất lượng cao ra nước ngoài.
Tùy theo trình độ công nghệ, ngành đúc kim loại thường có tỷ lệ kim loại
nạp lò/thành phẩm cao, tiêu thụ nhiều nhiên liệu, năng lượng và vấn đề về chất thải
(rắn, lỏng, khí) cũng như an toàn lao động, vệ sinh môi trường công nghiệp. Trong
một số trường hợp, khi độ chính xác thấp, tỷ lệ sản phẩm hỏng cao cũng góp phần
6
vào việc tiêu thụ tài nguyên lớn. Đúc kim loại là ngành công nghiệp có tiềm năng về
tái chế kim loại quay vòng.
1.1.2. Sử dụng tài nguyên, ô nhiễm môi trường và an toàn sản xuất trong ngành đúc
cơ khí
Hình ảnh dưới đây sẽ miêu tả các dạng tài nguyên được sử dụng và các
nguồn thải phát sinh trong cơ sở đúc kim loại.
Hình 1.1. Nguyên liệu đầu vào và phát thải trong quá trình đúc kim loại
Tiêu thụ nguyên nhiên liệu
Tiêu thụ nguyên nhiên liệu phụ thuộc vào đặc điểm vật đúc, thiết bị sử dụng
để nấu chảy kim loại, loại khuôn sử dụng và công nghệ đúc. Tỷ lệ đậu, ngót và sản
phẩm hỏng ảnh hưởng lớn đến mức tiêu thụ nguyên nhiên liệu trên một đơn vị sản
phẩm. Do đó, tiêu thụ nguyên nhiên liệu trong ngành đúc được xác định với một
đơn vị sản phẩm. Do đó, tiêu thụ nguyên nhiên lệu trong ngành đúc được xác định
với một đơn vị sản phẩm, được trình bày trong bảng sau:
Cơ sở đúc kim loại
Nhiệt thải Khí thải Tiếng ồn
Phế kim loại
Điện/Gas/Than/Dầu
Nước
Vật liệu đầm lò
Vật liệu làm khuôn, thao
Vật đúc
Đậu, ngót, sản phẩm
hỏng, khuôn (kim loại)
Nước
thải
Khuôn,
(cát)
Xỉ Vật
liệu
đầm lò
7
Bảng 1.1. Tiêu thụ nguyên nhiên liệu trên một tấn sản phẩm [4]
Thông số Đơn vị Số liệu trên thế giới Số liệu tại Việt Nam
Năng lượng
Lò đứng kWh/tấn 700 – 1100
Lò cảm ứng kWh/tấn 520 – 800 750 – 1300
Lò điện hồ quang kWh/tấn 500 – 700 1300 – 1800
Nước làm mát m3/tấn 0,76 – 0,90 4,0 – 5,0
Vật liệu đầm lò kg/tấn - 3,7 – 20,4
Vật liệu làm khuôn
Cát mới kg/tấn 312 – 349 126 – 1473
Cát tái sinh % 94 – 96 80 – 98
Ghi chú:
- Tiêu thụ cho nấu chảy là nhiều nhất, được quy đổi từ nhiên liệu (điện, gas,
than, dầu) sử dụng cho quá trình nấu chảy kim loại.
- Số liệu trên thế giới được tổng hợp từ tài liệu liên quan đến công nghệ tốt
nhất hiện có.
- Số liệu tại Việt Nam được tổng hợp từ kinh nghiệm thực tế tại Nhà máy
Vitech Việt Nam và Công ty TNHH một thành viên Cơ khí Đông Anh.
Các vấn đề môi trường và an toàn sản xuất
Phần lớn các doanh nghiệp ngành đúc Việt Nam đang phải đối mặt với các
vấn đề liên quan đến môi trường và an toàn lao động. Trong đó đáng quan tâm nhất
là nhiệt thải, khí thải (bụi) và chất thải rắn (xỉ thải, vật liệu làm khuôn – ruột, vật
liệu xây lò). Ngoài ra còn vấn đề tiếng ồn và nước thải nếu không được xử lý, tuần
hoàn. Các phát thải liên quan đến đậu ngót, sản phẩm hỏng, khuôn (kim loại ư)
hỏng… được tuần hoàn, tái sử dụng. Tỷ lệ này cần được theo dõi sát sao và giảm
thiểu nhằm giảm tiêu thụ năng lượng.
* Khí thải:
Các chất có trong khí thải ngành đúc gồm:
- Bụi: bụi và khói kim loại được thải ra môi trường trong quá trình nạp liệu
vào lò và quá trình làm sạch vật đúc. Các hạt silic được sinh ra chủ yếu từ công
8
đoạn đánh bóng, mài hoặc từ công đoạn làm khuô, ruột, dỡ và làm sạch vật đúc, tái
sinh cát và chuẩn bị cát.
- VOCs: các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi bao gồm một số các hydrocacbon đã
bị oxi hóa một phần và một số hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) được phát hiện
trong môi trường tại công đoạn làm khuôn, đúc, làm nguội, và dỡ vật đúc.
- Chì, kẽm, cadimi và các kim loại nặng khác: các kim loại này được tìm
thấy khi phân tích bụi từ hệ thống lọc bụi của các cơ sở sản xuất đúc.
- Các loại khí khác: CO, SO2, NOx,… cũng được phát hiện trong môi trường
làm việc.
* Nƣớc thải
Ngành đúc kim loại sử dụng nước cho hệ thống làm mát các thiết bị công
nghệ, làm nguội sản phẩm, xử lý khí thải, xỉ lò và làm mát nhà xưởng bằng mành
nước trong quá trình đúc… Nước thường được tuần hoàn, tái sử dụng. Ngành đúc
kim loại chỉ phát sinh nước thải sản xuất khi không có hệ thống tuần hoàn nước.
Nước thải có nhiệt độ cao.
* Chất thải rắn
Xỉ, vật liệu đầm lò, khuôn (cát) sau khi sử dụng là các nguồn chất thải rắn
chính. Lượng xỉ nhiều hay ít phụ thuộc vào lượng tạp chất phi kim loại có trong
nguyên liệu. Lượng vật liệu đầm lò thải ra phục thuộc vào vật liệu ban đầu và tuổi
thọ lớp vật liệu. Tùy theo loại khuôn, khuôn cát sau khi đúc có thể được tuần hoàn,
tái sử dụng lại một phần. Phần còn lại phải thải bỏ theo các quy định bảo vệ môi
trường.
* Nhiệt, cháy nổ và an toàn trong sản xuất
Ngành đúc có môi trường làm việc tiếp xúc với nhiệt độ cao. Quá trình nấu,
rót, đúc, tôi, nhiệt luyện… đều có nguy cơ tiếp xúc với nhiệt độ cao. Rủi ro cháy nổ
dễ xảy ra nhất với quá trình nấu, cần kiểm soát chặt chẽ phế kim loại, loại bỏ các
vật dễ cháy nổ trước khi nạp lò.
9
1.2. Một số phƣơng pháp xử lý khí bụi đã áp dụng của một số nhà máy đúc cơ
khí
1.2.1. Lọc bụi túi vải
Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý lọc bụi bằng túi vải
Nguyên lý lọc bụi của vải trong xử lý khí thải như sau: Lấy 1 tấm vải lọc cho
không khí đi qua, các hạt bụi lớn sẽ được giữ lại trên bề mặt vải lọc theo nguyên lý
rây, do va chạm nên các hạt nhỏ hơn sẽ bám lại trên bề mặt vải, lực hấp dẫn và lực
hút tĩnh điện, dần dần sẽ tạo nên một màn bụi dày có thể giữ lại các hạt bụi nhỏ hơn.
Hiệu quả lọc đạt tới 99%. Sau một thời gian lớp bụi quá dày nên sẽ cho khí thải đi
qua gỡ lớp bụi này xuống. Thao tác này là hoàn nguyên khả năng lọc.
Vải lọc có thể là vải dệt hay vải không dệt, hay hỗn hợp cả 2 loại. Nó thường
được làm bằng sợi tổng hợp để ít bị ngấm hơi ẩm và bền chắc.Chiều dày vải lọc
càng cao thì hiệu quả lọc càng lớn.
Các loại sợi có độ xe thấp thường được dùng làm loại vải dệt, đường kính sợi
lớn, dệt với chỉ số cao theo kiểu dệt đơn. Chiều dày tấm vải thường trong khoảng
0,3mm. Trọng lượng khoảng 300~500 g/m2.
10
Loại vải không dệt thường làm từ sợi len hay bông thô. Để tạo tấm vải thô có
chiều dày 3~5mm. Người ta trải sợi thành các màng mỏng và đưa qua máy định
hình [2,7,9].
Loại vải hỗn hợp là loại vải dệt, sau đó được xử lý bề mặt bằng keo hay sợi
bông mịn. Đây là loại vải nhập ngoại thông dụng hiện nay. Chúng có chiều dày
1,2~5mm.
Với túi lọc hình tròn của vải lọc và đường kính D =125~250 mm có thể lớn
hơn, chiều dài 1,5 đến 2 m. Có thể may thành hình hộp chữ nhật có chiều rộng b
=20~60mm; Dài l =0,6~2m. Hàng trăm túi lọc có thể có trong 1 thiết bị.
Túi lọc tròn thường kín một đầu, đầu kia để trống. Khi hoạt động, đầu để
trống gắn kết với cổ dẫn khí lọc vào túi trên bề mặt của buồng lọc bụi. Trước khi
lọc không khí đi vào trong túi qua cổ, dòng khí đi xuyên qua túi vải ra khoang khí
sạch và thoát ra ngoài. Với hướng đi này sẽ làm túi vải phình ra theo bề mặt lọc
hình trụ tròn. Miệng túi nối thường được quay xuống phía dưới để tháo bụi ra khỏi
túi.
Không khí đi từ bên ngoài vào bên trong túi, Túi phải có khung làm từ kim
loại để túi không bị xẹp lại khi làm việc. Với sơ đồ này, miệng túi nối với mặt sàng
thường được quay lên phía trên.
Với túi lọc hình hộp chữ nhật buộc phải có khung căng túi vải.
Khoảng cách giữa các túi chọn từ 30 ~ 100mm.
Việc hoàn nguyên bề mặt lọc có thể tiến hành sau khi ngừng cho không khí
đi qua thiết bị và làm sạch bụi trên mặt vải bằng 2 cách:
- Rung rũ bằng cơ khí nhờ một cơ cấu đặc biệt.
- Thổi ngược lại bằng khí nén hay không khí sạch.
Thiết bị này lúc nào cũng có hai hay nhiều ngăn vì làm việc gián đoạn xen kẽ
(hay nhiều block trong cùng 1 ngăn) để có thể rũ bụi. Tải trọng không khí của vải
lọc thông thường là 150~200 m/h. Trở lực của thiết bị khoảng 120~150 kg/m2. Chu
kỳ rũ bụi là 2~3 h.
Tính toán sơ bộ thiết bị như sau:
11
Tổng diện tích túi lọc bụi yêu cầu: F = Q/(150~180)(m2)
Diện tích của 1 túi:
Túi tròn: f = p x D x I (m2)
Túi hộp chữ nhật: f = 2 x (a + b) x l (m2)
Số túi trong 1 ngăn lọc: n = F/f (lấy tròn)/(túi).
Với:
Q – Lưu lượng khí thải cần lọc (m3/h)
D – Đường kính túi lọc hình trụ tròn (m)
a; b; l – Chiều rộng, chiều dày và chiều dài túi hộp chữ nhất(m)
1.2.2. Lọc bụi tĩnh điện
Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý lọc bụi tĩnh điện
Lọc bụi tĩnh điện là hệ thống lọc bỏ các hạt bụi có kích thước nhỏ khỏi dòng
không khí chảy qua buồng lọc, trên nguyên lý ion hoá và tách bụi ra khỏi không khí
khi chúng đi qua vùng có trường điện lớn. Buồng lọc bụi tĩnh điện (hay Silo lọc bụi)
được cấu tạo hình tháp tròn hoặc hình hộp chữ nhật, bên trong có đặt các tấm cực
song song hoặc các dây thép gai. Hạt bụi với kích thước nhỏ, nhẹ bay lơ lửng trong
không khí được đưa qua buồng lọc có đặt các tấm cực. Trên các tấm cực, ta cấp
điện cao áp một chiều cỡ từ vài chục cho đến 100kV để tạo thành một điện trường
có cường độ lớn. Hạt bụi khi đi qua điện trường mạnh sẽ bị ion hoá thành các phân
12
tử ion mang điện tích âm sau đó chuyển động về phía tấm cực dương và bám vào
tấm cực đó.
Hiệu quả của hệ thống lọc bụi tĩnh điện phụ thuộc vào rất nhiều các yếu tố
như: kích thước của hạt bụi, tính chất của điện cực, thiết bị điện điều khiển điện
trường, tốc độ chuyển động và sự phân bố đồng đều lượng không khí trong vùng
điện trường. Tùy theo lưu lượng bụi của buồng lọc mà hệ thống tự động điều chỉnh
điện áp cao áp vào buồng lọc, sao cho đạt được hiệu suất lọc bụi cao nhất. Với điều
kiện hoạt động tốt hệ thống có thể đạt hiệu suất lọc bụi đạt trên 98%. Bụi sẽ được
tách khỏi các tấm cực bằng nước rửa hoặc bằng việc rung rũ tấm cực [2,7,9].
1.2.3. Phương pháp cylone
Mô hình xử lý bụi bằng Cyclon
Hình 1.4. Mô hình xử lý bụi bằng cyclone
Cyclone là thiết bị tách bụi ra khỏi không khí bằng lực ly tâm. Không khí
mang bụi được đưa vào phần trên của Cyclone theo phương tiếp tuyến. Nhờ thế
13
dòng không khí sẽ chuyển động xoắn ốc bên trong vỏ hình trụ và hạ dần về phía
dưới. Khi gặp phần đáy hình phễu dòng không khí được đẩy ngược lên và thoát ra
ngoài. Trong quá trình chuyển động xoắn ốc các hạt bụi chịu tác dụng của lực ly
tâm làm cho chúng có xu hướng tiến dần về phía vỏ hình trụ hoặc đáy phểu rồi
chạm vào thành thiết bị rơi xuống dưới [2,7,9].
Ưu điểm của Cyclone:
- Trở lực ổn định cho một lưu lượng khí
- Xử lý hiệu quả với bụi có nồng độ cao
- Chịu được hỗn hợp khí có nhiệt độ cao
- Không có bộ phận chuyển động, không có lõi lọc nên không cần thay thế
- Chi phí vận hành thấp
- Làm việc liên tục và hiệu quả đối với hạt bụi thô.
1.2.4. Phương pháp ướt
Khói thải từ quá trình sản xuất được đưa vào thiết bị lọc, trong thiết bị lọc có
bố trí dàn nước phun, khi khói vào bị nước từ trên tưới xuống, thể khí và thể nước
tiếp xúc với nhau, do trong nước đã hòa sẵn hóa chất, tạp chất lẫn bụi trong khí dưới
tác dụng với hóa chất sẽ nhanh chóng kết dính lại, do trọng lực, tạp chất và bụi theo
dòng nước rơi xuống đáy thiết bị. Nước tại đáy thiết bị sa khi lắng đọng sẽ được
bơm tuần hoàn sử dụng lại. Nước tại đáy thiết bị sau khi lắng đọng sẽ được bơm
tuần hoàn sử dụng lại bã cặn đọng, sau một thời gian nhất định sẽ vệ sinh gom bỏ.
Không khí sau khi lọc theo lực hút thoát ra ngoài qua ống khói. Thích hợp với các
nhà máy sử dụng thiết bị đốt dầu, các lò hơi, lò nung. Các loại máy móc thiết bị cần
lọc bụi, các loại hình khí thải công nghiệp cần xử lý [2,7,9].
1.3. Đánh giá hiệu quả của một số phƣơng pháp xử lý bụi của nhà máy đúc cơ khí
Hiệu quả của một số phương pháp xử lý bụi của nhà máy được thể hiện trong
bảng dưới đây.
14
Bảng 1.2. So sánh hiệu quả các phương pháp xử lý bụi
Phƣơng pháp Ƣu điểm Nhƣợc điểm
Buồng lắng bụi - Cấu tạo đơn giản
- Độ bền cao, dễ vận hành
- Giá thành thấp
- Chi phí năng lượng không
lớn và có thể lọc được bụi có
tính mài mòn
- Ngoài ra, hoạt động của
buồng lắng không chịu ảnh
hưởng của nhiệt độ và đảm
bảo lắng được bụi thô.
- Chỉ lọc được bụi có kích
thước tương đối lớn
- Để lắng được các hạt nhỏ,
kích thước của buồng lắng phải
rất lớn chiếm nhiều diện tích
không gian lắp đặt thiết bị
- Hiệu quả lọc đối với các hạt
nhỏ hơn 5µm, thậm chí trong
các buồng lắng kích thước lớn
hầu như bằng 0
- Hiệu suất xử lý thấp (40 –
60%)
Cyclon - Cấu tạo đơn giản
- Hiệu suất cao 60 -80%
(cyclone khô); 80 – 95%
(cyclone ướt)
- Chỉ lọc được bụi có kích
thước tương đối lớn
- Với xử lý lưu lượng lớn,
chiếm nhiều diện tích không
gian lắp đặt thiết bị.
Lọc bụi túi vải - Hiệu suất cao 90 -95% - Trở lực cao
- Chỉ dùng được với bụi khô,
nhiệt độ tương đối thấp
(<100ºC)
- Giá thành thiết bị cao
Lọc tĩnh điện Hiệu suất cao 95 – 99% - Tốn năng lượng và không áp
dụng được với các loại khí có
khả năng cháy, nổ
- Giá thành thiết bị cao
Lọc ướt - Dễ chế tạo, giá thành thấp,
nhưng hiệu quả lọc bụi cao
- Có thể lọc được bụi có kích
thước dưới 0,1µm
- Có thể làm việc với khí có
nhiệt độ và độ ẩm cao
- Thiết bị lọc bằng phương
pháp ướt có lợi thế hơn các
thiết bị lọc khác là nó có thể
được sử dụng trong trường
hợp khí nóng và bụi, chất lỏng
kết dính, không an toàn về
cháy nổ
- Năng lượng lớn
- Khí ướt gây những vấn đề
như xâm thực ăn mòn, sản
phẩm thải ở dạng cắn bùn yêu
cầu phải xử lý nước thải
- Lượng nước khổng lồ khoảng
0,05 – 0,1 m3 nước cho 100 m
3
khí là lượng nước yêu cầu,
lượng nước này quay vòng
cùng bụi cho ra lượng cắn bùn
quánh rất đáng quan tâm, làm
phức tạp cho hệ thống thoát
nước và xử lý nước thải.
15
Phƣơng pháp Ƣu điểm Nhƣợc điểm
- Thiết bị lọc ướt, ngoài lọc
bụi và lọc khí, tức dùng chúng
như thiết bị hấp thụ, còn có
thể làm nguội và làm ẩm khí,
tức như thiết bị trao đổi nhiệt
hòa trộn.
Có thể áp dụng một trong những biện pháp trên tại khu các khu vực phát sinh
bụi của nhà máy như khu làm sạch, khu mài.
1.4. Tổng quan về Nhà máy Vitech Việt Nam
1.4.1. Lịch sử hình thành và phát triển của Công ty
Nhân lực của công ty
Công ty TNHH Vitech Việt Nam là một trong những công ty thành viên của
Công ty TNHH Vitech Singapore được thành lập vào năm 2007 tại CCN Tân Hồng
– Hoàn Sơn (thuộc KCN Tiên Sơn mở rộng), xã Tân Hồng, thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc
Ninh. Ngày 28/12/2007, Công ty TNHH Vitech Việt Nam đã được Ban quản lý các
khu công nghiệp tỉnh Bắc Ninh phê duyệt và cấp giấy chứng nhận đầu tư lần đầu số
212043.000098 cho phép dự án "Nhà máy đúc cơ khí" chính thức đi vào thực hiện,
công ty đã tiến hành thay đổi giấy chứng nhận đầu tư lần 01 ngày 21/05/2008, thay
đổi lần 02 ngày 04/11/2009.
Nhà máy Vitech được thành lập với chức năng chuyên sản xuất các loại đầu
nối ống các loại, dây cáp với quy mô hiện nay là hơn 11 triệu sản phẩm/năm. Hiện
tại, nhà máy có 2 dây chuyền đúc với 11 lò đúc các loại.
Hiện tại, nguồn nhân lực của công ty có khoảng 300 công nhân viên, đều là
đội ngũ có chuyên môn và tay nghề cao. Trong đó, có 5 kỹ sư công nghiệp nặng tốt
nghiệp Đại học Bách Khoa Hà Nội, các công nhân làm việc đều là những thợ lành
nghề, có kinh nghiệm, kiến thức chuyên ngành.
Nhìn chung, đội ngũ nhân lực của công ty có thể đáp ứng được nhu cầu sản
xuất của nhà máy và nhu cầu tiêu thụ của thị trường. Ngoài ra, với đội ngũ công
nhân viên tốt thì quá trình sản xuất của nhà máy cũng sẽ tiết kiệm hơn và sạch hơn,
góp phần làm giảm các tác động xấu đến môi trường.
16
Vị trí địa lý của nhà máy
Nhà máy nằm trong CCN Tân Hồng - Hoàn Sơn, Bắc Ninh, một tỉnh thuộc
khu vực Đồng bằng châu thổ sông Hồng, do đó, sẽ chịu ảnh hưởng của thời tiết, khí
hậu, các đặc điểm tự nhiên đặc trưng khác của vùng châu thổ sông Hồng.
* Vị trí địa lý:
- Nằm sát đường quốc lộ 1A mới, nối liền Hà Nội với Bắc Giang và các tỉnh
phía Bắc cũng như với Trung Quốc (tỉnh Quảng Tây);
- Cách trung tâm Thủ đô Hà Nội khoảng 20 km;
- Cách sân bay Nội Bài khoảng 40 km (theo quốc lộ 18);
- Cách cảng biển Cái Lân khoảng 130 km;
- Cách cửa khẩu Lạng Sơn khoảng 112 km.
Nằm trên trục đường giao thông quan trọng, nối liền các trung tâm kinh tế
lớn như Hà Nội, Hải Phòng, Quảng Ninh cũng như sân bay Quốc tế Nội Bài và các
cảng biển Quốc tế,… Do vậy rất thuận tiện cho việc vận chuyển xuất nhập khẩu hàng
hóa.
* Địa hình, địa chất:
- Địa hình:
Địa hình của khu vực dự án tương đối bằng phẳng, có hướng dốc chủ yếu từ
Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông, được thể hiện qua các dòng chảy mặt đổ về
sông Đuống và sông Thái Bình. Mức độ chênh lệch địa hình không lớn, cao độ thấp
nhất là 3,5 m và cao nhất là 4,6 m, trung bình là 4,0 m.
- Địa chất
+ Địa chất công trình:
Đặc điểm của khu đất xây dựng Nhà máy tương tự như CCN Tân Hồng – Hoàn
Sơn, mang những nét đặc trưng của cấu trúc địa chất thuộc vùng trũng sông Hồng, có
bề dày trầm tích đệ Tứ chịu ảnh hưởng rõ rệt của cấu trúc mỏng.
Theo báo cáo khảo sát công trình của Công ty khảo sát và Xây dựng - Bộ xây
dựng tại khu vực Từ Sơn tháng 7 năm 2006, đặc điểm các lớp đất ở khu vực dự án theo
thứ tự từ trên xuống dưới như sau:
17
- Lớp 1: Đất trồng trọt, có chiều dày trung bình là 2,5 m. Thành phần chủ yếu bên
trên là cát mịn, màu xám ghi, bên dưới là sét màu xám ghi, xám nâu, trang thái dẻo mềm –
dẻo chảy.
- Lớp 2: Sét dẻo thấp, trạng thái dẻo cứng – nửa cứng, màu xám loang lổ nâu đỏ,
có bề dày biến đổi từ 2,5 – 8,4 m; trung bình 4 m.
- Lớp 3: Sét dẻo thấp, trạng thái dẻo mềm – dẻo chảy, màu xám ghi, xàm vàng,
xám xanh loang lỗ nâu đỏ. Chiều dày từ 1,0 – 7,9 m; trung bình 2 m.
- Lớp 4: Bùn sét lẫn hữu cơ, màu xám đen, có chứa vật chất hữu cơ, trạng thái
dẻo chảy. Chiều dày của lớp biến đổi từ 1,5 – 7,2 m; trung bình 4 m.
- Lớp thấu kính 4a: Sét dẻo thấp, trạng thái dẻo mềm, màu xám ghi, xám đen.
Chiều dày lớp thay đổi từ 3,3 – 14,8 m; trung bình 7,0 m.
- Lớp 6: Sét dẻo thấp, trạng thái dẻo mềm, màu xám đen, xám ghi, xám xanh,
xám vàng. Chiều dày lớp thay đổi từ 2,5 - 6,6 m; trung bình 3,5 m.
- Lớp 7: Cát hạt nhỏ - vừa, trạng thái chặt vừa – chặt, màu xám ghi, xám sáng,
bão hòa nước. Chiều dày lớp chưa được xác định.
- Lớp 8: Đất sét từ rất cứng đến cứng, sét nạc (CH, CL, MH).
- Lớp 9: Đất sét nạc cứng, sét pha cát (CL, SC).
- Lớp 10a: Đất cát nặng trung bình, đất sét cứng pha cát mịn (SC, SP, SC-SM).
- Lớp 10ab: Đất sét nạc, từ cứng đến mềm (SH, CL).
- Lớp 10b: Đất cát nặng trung bình, đất bùn cứng có thành phần sét pha cát (SC,
SP, SC-SM).
Lớp 2 và 3 thích hợp cho cấu trúc nền cơ sở. Khả năng chịu lực cho phép của
lớp này có thể từ 80/100kN/m2, phụ thuộc vào kích thước và độ sâu của vị trí sử dụng.
Đối với cấu trúc của các vật nặng trung bình thì lớp 10a và 10b có thể được sử
dụng như tầng chịu lực đóng cọc.
Đối với cấu trúc nặng (cao ốc), tầng chịu lực thích hợp nhất cho khoan cọc là
tầng có lớp sỏi dày đặc mà có thể gặp phải dưới tầng 10b. Tầng nước ngầm nằm sâu
từ 0,3 đến 1,9 m.
Nhìn chung, đặc điểm địa chất ở khu vực tương đối ổn định. Từ số liệu khảo sát
18
cho thấy tính chất cơ lý của nền địa chất công trình khá tốt.
+ Địa chất thủy văn:
Qua số liệu khoan giếng của CCN cho thấy mực nước ngầm ở khu vực ổn
định ở độ sâu 50-70 m. Kết quả phân tích các thành phần hóa học của các mẫu nước
cho thấy, nước dưới đất có mức độ từ ăn mòn yếu đến ăn mòn xâm thực mạnh đối
với bê tông cốt thép. Nước thuộc loại Clorua – Bicarbonat – Natri + Kali + canxi.
Nước dưới đất tồn tại trong lớp cát lẫn sỏi và lớp nứt nẻ của đá sét bột kết.
* Khí tượng, thủy văn:
CCN Tân Hồng nằm trong vùng đồng bằng Bắc Bộ, thuộc vùng khí hậu nhiệt
đới gió mùa, có 4 mùa rõ rệt: xuân, hạ, thu, đông nhưng chủ yếu có 2 mùa chính là
mùa mưa và mùa khô.
- Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10: Lượng mưa chiếm 70% lượng mưa của
cả năm và tập trung vào các tháng 07, 08 và 09. Hướng gió chủ đạo là theo hướng
Đông Nam.
- Mùa khô thừ tháng 11 đến tháng 03 năm sau: Tháng 1 và tháng 2 thường có
mưa phùn và thời tiết giá rét kéo dài do ảnh hưởng của các đợt không khí lạnh.
Hướng gió chủ đạo là theo hướng Đông Bắc.
Bảng 1.3. Lượng mưa, độ ẩm tương đối và nhiệt độ trung bình trong 5 năm
Năm Lƣợng mƣa
(mm/năm)
Độ ẩm tƣơng đối
(%)
Nhiệt độ ( toC) Số giờ nắng
2008 1240 78 24,7 1363
2009 1659 78 24,6 1462
2010 2268 79 23,7 1234
2011 1612 77 24,9 1413
2012 1239 78 24,9 1256
(Nguồn: Trung tâm dự báo khí tượng thủy văn Bắc Ninh)
* Nhiệt độ không khí: Nhiệt độ không khí trung bình năm là 23oC tới 25
oC.
Nhiệt độ trung bình năm cao nhất là 24,9 o
C vào năm 2012. Nhiệt độ trung bình
năm thấp nhất là 23,7 oC vào năm 2010.
19
* Lượng mưa: Mùa mưa kéo dài từ tháng 04 đến tháng 10. Mùa khô từ tháng
11 đến tháng 03 năm sau. Trong mùa khô, có những tháng hầu như không mưa,
lượng mưa trong những tháng này chỉ khoảng 0,5 – 0,6 mm. Lượng mưa trung bình
năm 2012 trong khu vực dự án là 1.543 mm.
* Độ ẩm tương đối: Độ ẩm trung bình hàng năm vào khoảng 83 %.
* Nắng: Trung bình năm 2012 có tổng số giờ nắng là 1.145 giờ, tháng nhiều
giờ nắng nhất là tháng 08 với tổng giờ nắng trung bình 189 giờ, tháng có ít giờ nắng
nhất là tháng 01 với 4 giờ nắng.
* Bốc hơi: Lượng bốc hơi hàng năm dao động không lớn, trung bình là
1.029mm, cao nhất đạt 1.329,8mm và thấp nhất là 892mm. Năm 2012, lượng bốc hơi
cao nhất là tháng 10 (123,9mm).
* Tốc độ gió và hướng gió:
Tại khu vực Từ Sơn, trong năm có hai mùa chính, mùa đông có gió hướng
bắc và đông bắc từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Mùa hè có gió hướng nam và
đông nam từ 4 đến tháng 11 hàng năm. Tại khu vực dự án chịu ảnh hưởng của bão
tương tự khu vực đồng bằng Bắc bộ. Hàng năm xảy ra 8 - 10 trận bão với tốc độ gió
từ 20 - 30m/s thường kèm theo mưa lớn và kéo dài.
- Tốc độ gió trung bình trong năm: 2,5m/s;
- Tốc độ gió cực đại trong năm: 34m/s.
* Các hiện tượng bất thường:
Do tỉnh Bắc Ninh nằm giữa khu vực đồng bằng Bắc bộ nên các hiện tượng bất
thường có cùng điểm chung với hầu hết các tỉnh khác trong cùng khu vực.
Mưa đá cũng đã xảy ra trong khu vực nhưng không phải là hiện tượng
thường xuyên (với tần suất 10 - 15 năm/lần) và chỉ gây thiệt hại nhỏ. Theo số liệu
của tổng cục khí tượng thuỷ văn, từ năm 1954 đến nay thì trận mưa đá lớn nhất xảy
ra tại khu vực vào năm 1957.
Ngoài ra ở đồng bằng Bắc bộ có những khu vực xảy ra vòi ròng, gió lốc,…
mức độ thiệt hại của những hiện tượng thời tiết bất thường này rất khó xác định,
20
gây ảnh hưởng xấu đến quá trình sản xuất và sinh hoạt của nhân dân trong khu vực.
Tuy nhiên, khu vực dự án chưa xảy ra hiện tượng như vậy.
* Độ bền vững của khí quyển:
Độ bền vững của khí quyển được xác định theo tốc độ gió, bức xạ mặt trời
vào ban ngày và độ che phủ của mây vào ban đêm.
Khu vực Bắc Ninh có lượng mây trung bình năm vào khoảng 7,5/10. Thời kỳ
nhiều mây nhất vào cuối mùa đông (tháng 3), lượng mây trung bình là 9/10, ít mây
nhất là 4 tháng cuối năm, tháng cực tiểu là tháng 10, 11 lượng mây trung bình chỉ là
6/10.
Các điều kiện tự nhiên của khu vực sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến sự lan truyền
các chất ô nhiễm trong môi trường không khí.
1.4.2. Công nghệ của nhà máy
Quá trình đúc cơ khí bằng lò điện
Nhà máy Vitech sử dụng lò điện (lò cảm ứng và lò hồ quang) để nấu chảy
kim loại, phục vụ cho quá trình đúc. Quy trình công nghệ của nhà máy như sau:
21
Hình 1.5. Quy trình công nghệ đúc cơ khí của nhà máy Vitech
Thuyết minh quy trình
- Nấu chảy kim loại: Từ nguyên liệu đầu vào là các phôi kim loại bằng đồng,
nhôm dạng tấm (được nhập khẩu từ nước ngoài Hàn Quốc, Đài Loan) được nấu
chảy trong lò cảm ứng (dùng điện) và lò nấu bằng điện ở nhiệt độ 700-1200°C. Ở
nhiệt độ này, nguyên liệu ở trạng thái lỏng sẽ được công nhân múc và rót vào khuôn
kim loại để định hình. Sau khi sản phẩm được định hình trong khuôn (1-10 phút) và
được làm mát, sản phẩm nhôm tự nguội, sản phẩm đồng một số tự nguội, một số
làm nguội bằng nước tuần hoàn không thải ra môi trường, sản phẩm được lấy ra
khỏi khuôn.
- Công đoạn làm khuôn cho sản phẩm: Khuôn kim loại được tạo thành từ
thép tấm, được gia công trên máy phay để tạo hình sản phẩm khi đúc. Lõi cát được
Nguyên liệu
Lò cảm ứng
Rót vào khuôn
Cắt bavia sơ bộ, nhiệt luyên (đổi
với nhôm)
Cắt làm sạch bavia
(PP phun bi)
Gia công cắt gọt
sản phẩm
Cát trắng
Tạo khuôn
(máy)
Chất tạo xỉ
Nhiệt, hơi kim loại,
CO, SO2, xỉ, khuôn vỡ
Bavia kim loại, bụi
kim loại
Bavia kim loại, ồn, bụi
kim loại, dầu cắt gọt
thải,nước lẫn dầu
Bi
Kiểm tra, đóng gói sản phẩm Sản phẩm và bìa
carton hỏng
Nước, dầu cắt gọt
22
làm bằng loại cát nhựa được đông cứng bằng nhiệt (200-400°C), lõi này được sử
dụng để tạo hình bên trong của sản phẩm.
- Cắt kênh, đậu, làm sạch bavia: Sản phẩm sau đúc được chuyển qua máy cắt
và máy mài để cắt bỏ các phần thừa ngoài sản phẩm và làm sạch bavia cạnh sắc trên
sản phẩm.
- Gia công cắt gọt: làm sạch bề mặt làm việc của sản phẩm (tạo các lỗ, ren...
trên sản phẩm).
- Kiểm tra, đóng gói: Sản phẩm sau khi được gia công sẽ được chuyển qua
các công đoạn kiểm tra chất lượng bằng mắt và các dưỡng kiểm không ảnh hưởng
đến môi trường bao gồm kiểm tra rò khí, rỗ, ngoại quan.Sau đó được đưa tới dây
chuyền lắp ráp để lắp ráp với các phụ kiện kèm theo. Cuối cùng được đóng vào
thùng carton để nhập vào kho.
Làm sạch bề mặt bằng phun bi: Sản phẩm sau khi được cắt, mài bavia được
đưa vào máy phun bi, bi chuyên dụng kích thước từ 0.3-0.5 mm được phun vào bề
mặt sản phẩm với tốc độ cao trong buồng kín của máy làm cho bề mặt sản phẩm
đồng đều và đẹp hơn, loại bỏ các phần bavia còn lại.
- Gia công cắt gọt sản phẩm: Sau khi sản phẩm được làm sạch bề mặt bằng
phương pháp phun bi, sản phẩm được chuyển sang các máy gia công để gia công
các.
1.4.3. Nhu cầu sử dụng nguyên liệu, nhiên liệu của nhà máy Vitech
Nhà máy Vitech có sử dụng một lò hơi cho công đoạn sấy khuôn. Lò hơi này
chạy bằng nhiên liệu là dầu FO và Gas (LPG).
Với công suất như hiện tại, lượng dầu FO mà nhà máy sử dụng khoảng 50
tấn dầu FO/tháng tương đương 70 kg/h.
1.4.4. Một số vấn đề còn tồn tại đối với sự ô nhiễm môi trường không khí xung
quanh Nhà máy Vitech Việt Nam
Cùng với sự phát triển của ngành đúc cơ khí nói riêng và Nhà máy Vitech
Việt Nam nói riêng, việc gây ra các vấn đề ô nhiễm môi trường, đặc biệt là môi
trường không khí xung quanh khu vực nhà máy là một vấn đề bức thiết. Mặc dù
23
công ty đã lắp đặt thiết bị thu hồi và xử lý khí thải nhưng vẫn chưa giải quyết triệt
để được sự ô nhiễm môi trường không khí xung quanh (theo báo cáo giám sát môi
trường định kỳ của Nhà máy Vitech hàng năm). Theo đó, nồng độ bụi và một số
chất vô cơ khác trong các lần đo đạc đã có lần vượt tiêu chuẩn nhiều lần cho phép.
Cụ thể trong báo cáo quan trắc định kỳ 6 tháng đầu năm 2014, nồng độ bụi đo được
là 450 µg/m3, vượt 1,5 lần so với tiêu chuẩn; nồng độ CO đo được được vượt 2,0
lần so với tiêu chuẩn theo QCVN 05:2013/BTNMT. Do đó, nhà máy cần có biện
pháp cải tiến hệ thống xử lý để đảm bảo xử lý triệt để các chất ô nhiễm trước khi xả
ra ngoài môi trường.
1.5. Hiện trạng các công trình xử lý khí thải
1.5.1. Hệ thống xử lý khí thải từ lò điện
Hiện tại, nhà máy đang vận hành hệ thống xử lý khí thải từ lò cảm ứng và lò
điện hồ quang với lưu lượng xử lý 10000 m3/h, sử dụng công nghệ hấp thụ và hấp
phụ bằng than hoạt tính, đi qua lớp vật liệu lọc, hiệu suất xử lý đạt 65% [9].
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải từ lò điện (lò đúc):
Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải từ lò điện
Nguyên lý hoạt động
Khí thải từ các khu vực phát sinh (lò nấu, lò đúc) sẽ được các chụp hút hút về
hệ thống xử lý khí thải tập trung. Tại các vị trí phát sinh khí thải có lắp đặt các chụp
hút để hút khí thải, khí thải từ chụp hút đi qua quạt hút và đến tháp xử lý. Tại đây,
khí được đưa qua một lớp vật liệu lọc có giàn phun sương để dập bụi.
1.5.2. Hệ thống xử lý khí thải từ lò sấy
Lò điện Chụp hút Quạt hút Tháp xử lý
Khí thải đạt
QCVN 19, 20:2009/BTNMT
24
Hệ thống xử lý khí thải từ lò sấy dùng dầu FO được sử dụng để xử lý khí thải
phát sinh từ lò sấy, lưu lượng xử lý 35000 m3/h, sử dụng phương pháp lọc bụi túi
vải và cyclone với hiệu suất xử lý đạt 90% [9].
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải từ lò sấy:
Hình 1.7. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống xử lý khí thải từ lò sấy
Nguyên lý hoạt động
Bụi được hút qua buồng lọc khí, khí được lọc qua 6 quả lọc có màng ngăn,
bụi được giữ lại, sau đó đẩy tiếp qua bể nước lọc thêm lần nữa. Bụi được lắng tại
đây, khí được đưa tiếp vào tháp xử lý bằng than hoạt tính.
Lò sấy Chụp hút Buồng lọc bụi Cyclone
Tháp xử lý khí Khí thải đạt
(QCVN 19, 20:2009/BTNMT
25
CHƢƠNG 2. ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN, PHƢƠNG PHÁP LUẬN VÀ
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Địa điểm, thời gian
* Địa điểm
Nghiên cứu được thực hiện tại nhà máy Vitech, cụm công nghiệp Tân Hồng
– Hoàn Sơn, Bắc Ninh.
* Thời gian thực hiện:
Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 4 năm 2014 đến
tháng 10 năm 2014.
2.2. Phƣơng pháp luận và phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp luận:
Phương pháp luận rất đơn giản, đó là dùng các số liệu, công cụ đo đạc và mô
hình để đánh giá hiện trạng chất lượng môi trường không khí khu vực nhà máy. Từ
đó tìm ra biện pháp giảm thiểu.
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu
a) Phương pháp tham khảo, thu thập số liệu liên quan
Tuỳ từng ngành khoa học, người nghiên cứu sử dụng các phương pháp thu
thập thông tin khác nhau.
Các loại thông tin: Các cơ sở lý thuyết liên quan đến nội dung và đối tượng
nghiên cứu; Kết quả nghiên cứu của các đồng nghiệp trong và ngoài ngạnh; Sự
kiện/số liệu; Tài liệu thống kê.
Các dạng tồn tại của thông tin: - Tài liệu: Tác phẩm khoa học, Sách giáo
khoa, Tạp chí chuyên ngành, báo chí, các báo cáo khoa học... - Hiện vật: Dạng tồn
tại trong thực tế của vật chất.
Các phương pháp chủ yếu để thu thập thông tin: Nghiên cứu tài liệu hoặc đối
thoại trực tiếp với đồng nghiệp; quan sát trên đối tượng khảo sát; Thực nghiệm trực
tiếp trên đối tượng khảo sát hoặc trên những vật mô phỏng.
Trong nghiên cứu khoa học, nhà nghiên cứu thường sử dụng các phương
pháp cơ bản sau để thu thập thông tin:
26
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Mục đích nghiên cứu tài liệu là tìm hiểu
lịch sử nghiên cứu, nắm bắt những nội dung đồng nghiệp đi trước đã làm, không
mất thời gian lặp lại những công việc mà đồng nghiệp đi trước đã thực hiện. Nội
dung phân tích có thể bao gồm: Phân tích nguồn, phân tích tác giả, phân tích nội
dung và tổng hợp tài liệu
- Phương pháp phi thực nghiệm: Là một phương pháp thu thập thông tin dựa
trên sự quan sát, quan trắc những sự kiện đã hoặc đang tồn tại, trên cơ sở đó phát
hiện quy luật của sự vật hoặc hiện trượng. Trong phương pháp phi thực nghiệm,
người nghiên cứu chỉ quan sát những gì đã và đang tồn tại, không có bất cứ sự can
thiệp nào gây biến đổi trạng thái của đối tượng nghiên cứu.
- Phương pháp thực nghiệm: Phương pháp này chủ yếu được sử dụng trong
các ngành khoa học thực nghiệm. Thực nghiệm là phương pháp thu thập thông tin
bằng cách quan sát trong điều kiện có gây biến đổi đối tượng khảo sát một cách chủ
định. Bằng cách thay đổi tham số, người nghiên cứu có thể thu được những kết quả
mong muốn, như: Tách riêng từng phần thuần nhất của đối tượng nghiên cứu để
quan sát; Biến đổi các điều kiện tồn tại của đối tượng nghiên cứu; Rút ngắn được
thời gian tiếp cận trong quan sát; Tiến hành những thực nghiệm lặp lại nhiều lần để
kiểm tra lẫn nhau; Không bị hạn chế về không gian và thời gian.
- Phương pháp trắc nghiệm.
Các thông tin thu thập được phục vụ cho luận văn bao gồm:
- Thông tin liên quan đến hiện trạng môi trường khu vực xung quanh nhà
máy.
- Thông tin về quy mô sản xuất, công nghệ sản xuất của nhà máy.
- Thông tin về nguyên liệu sử dụng của nhà máy.
b) Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu
Tổng hợp và xử lý số liệu hay dữ liệu là một trong các bước cơ bản của một
nghiên cứu, bao gồm xác định vấn đề nghiên cứu; thu thập số liệu; xử lý số liệu;
phân tích số liệu và báo cáo kết quả. Xác định rõ vấn đề nghiên cứu giúp việc thu
27
thập số liệu phải xác định trước các yêu cầu của phân tích để có thể thu thập đủ và
đúng số liệu như mong muốn.
Điều cốt lõi của phân tích số liệu là suy diễn thống kê, nghĩa là mở rộng
những hiểu biết từ một mẫu ngẫu nhiên thành hiểu biết về tổng thể, hay còn gọi là
suy diễn quy nạp. Bản thân số liệu chỉ là số liệu thô, qua xử lý phân tích trở thành
thông tin và sau đó thành tri thức. Đây chính là điều mà các nghiên cứu đều mong
muốn.
Phương pháp này sẽ bổ sung cho phương pháp trên. Tức sau khi thu thập đầy
đủ các thông tin, số liệu về vấn đề nghiên cứu cần phải tổng hợp, xử lý và phân tích
chúng. Từ kết quả phân tích có thể đưa ra các suy diễn cho vấn đề nghiên cứu, từ đó
tìm ra biện pháp giải quyết.
c) Phương pháp mô hình hóa
Mô hình hóa là phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm trên mô hình của
một hiện tượng thay vì nghiên cứu trực tiếp hiện tượng ấy ở dạng tự nhiên. Hay nói
cách khác, phương pháp mô hình hóa nghiên cứu hệ thống thông qua việc xây dựng
các mô hình hoạt động của nó. Phương pháp mô hình hóa được sử dụng khi biết rõ
các yếu tố đầu vào, đầu ra và các phép biến đổi bên trong hệ thống.
Trong báo cáo này sử dụng mô hình lan truyền chất ô nhiễm trong không khí
để tính toán nồng độ phát thải các chất ô nhiễm và lan truyền các chất ô nhiễm trong
khí quyển từ các nguồn điểm.
Hiện nay, trên thế giới, có rất nhiều các mô hình tính toán ô nhiễm môi
trường không khí chia thành 3 hướng chính sau đây:
* Hướng 1: Mô hình thống kê kinh nghiệm dựa trên cơ sở lý thuyết Gauss.
Các nhà khoa học có công phát triển hướng mô hình này là Taylor, Sutton,
Tunner… và hiện nay được các nhà khoa học trên thế giới hoàn thiện thêm.
* Hướng 2: Mô hình thống kê thủy động lực học sử dụng lý thuyết khuếch
tán rối trong điều kiện khí quyển có phân tầng nhiệt, mô hình này được Berliand
hoàn thiện và áp dụng thành công ở Nga (nên còn gọi là mô hình Berliand).
28
* Hướng 3: Mô hình số trị phải giải một hệ từ 7-9 phương trình nhiệt động
lực học, cân bằng ẩm và cân bằng tạp chất. Hướng nghiên cứu này đang ở giai đoạn
thử nghiệm, chưa thu được kết quả mấy.
Có lẽ mô hình thích hợp để phản ánh đầy đủ hiện tượng lan truyền các chất ô
nhiễm từ một nguồn thải ra môi trường xung quanh là mô hình Gauss. Tác động ô
nhiễm từ nguồn phát thải được biểu diễn bằng sự phân bố nồng độ các chất trong
không gian 3 chiều (x, y, z). Trong thực tế, trục của nguồn phát là không ổn định,
chúng ta có thể xem nó dao động quanh một vị trí, một đường trục trung bình. Nồng
độ ô nhiễm phân bố trên các mặt cắt đứng theo hàm Gauss phụ thuộc vào cường độ
thải các nguồn, tác động gió, chiều cao và đặc biệt là điều kiện khí quyển. Chính vì
sự lan truyền chất ô nhiễm ra môi trường xung quanh rất nhạy cảm với điều kiện khí
quyển và mô hình Gauss với sự phát triển của Sutton hay Pasquill phản ánh được
yếu tố đó nên ta sẽ chọn mô hình này để trình tính toán tác động môi trường.
29
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Hiện trạng chất lƣợng môi trƣờng không khí tại nhà máy Vitech
3.1.1. Chất lượng môi trường khí thải
Hoạt động sản xuất của ngành đúc cơ khí không thể tránh khỏi việc phát sinh
các khí thải. Tuy nhiên, tùy vào công nghệ, nhiên liệu nhà máy sử dụng và các biện
pháp giảm thiểu mà tác động của các loại khí thải này đến môi trường là ít hay
nhiều.
Vào ngày 15/8/2014, trong điều kiện thời tiết có nắng nhẹ, nhiệt độ ngoài
trời 25ºC, điều kiện phù hợp để lấy mẫu. Do đó, tại nhà máy Vitech, đã tiến hành đo
đạc môi trường không khí tại một số vị trí vào ngày 15/8/2014, mẫu được phân tích
tại Trung tâm khoa học công nghệ và môi trường ETS cho ra kết quả như sau:
Bảng 3.1. Kết quả phân tích môi trường không khí khu vực sản xuất
Theo kết quả phân tích như trên, chất lượng môi trường không khí khu vực
sản xuất (lò đúc) của nhà máy đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép theo TCVS
3733/2002/QĐ-BYT, trong 8h. (Kết quả đo đạc chỉ có giá trị tại thời điểm lấy mẫu).
TT Chỉ tiêu đo đạc
và phân tích Kết quả
Phƣơng pháp
thử nghiệm
TCVS
3733/2002/QĐ-
BYT, trong 8h
1 Bụi lơ lửng (mg/m3) 0,328 TCVN 5065:1995 8
2 Tiếng ồn (dBA) 78-82 TCVN 5965:1995 85
3 Nhiệt độ (oC) 24,8
Đo nhanh
(Testo 610)
34
4 Độ ẩm (%) 68,4 80
5 Tốc độ gió (m/s) 0,4 0,4*
6 Ánh sáng (lux) 162 150**
7 NO2 (mg/m3) 0,192 TCVN 6138:1996 5
8 SO2 (mg/m3) 0,138 TCVN 5971:1995 5
9 CO (mg/m3) 3,11 TCVN 5972:1995 20
10 Hơi nhôm (mg/m3) <0,001 NOISH 2
11 Hơi đồng (mg/m3) <0,001 NOISH 0,1
30
Bảng 3.2. Kết quả phân tích môi trường không khí xung quanh
Nhận xét: Kết quả đo đạc, phân tích mẫu không khí khu vực xung quanh tại
khu vực hành lang vào xưởng sản xuấtcách xưởng sản xuất 5m, cách vị trí ống thoát
khí của nhà máy 100 m có các chỉ tiêu đều đạt QCVN 05:2013/BTNMT, trong 1h
và QCVN 26:2010/BTNMT, khu vực thông thường, từ 6h đến 21h.
Bảng 3.3. Kết quả phân tích môi trường không khí sau ống thoát khí
Ghi chú: K1 – Mẫu không khí lấy sau ống thoát khí khu vực đúc
K2 – Mẫu không khí lấy sau ống thoát khí khu vực lò hơi
TT Chỉ tiêu đo đạc
và phân tích Kết quả
Phƣơng pháp
thử nghiệm
QCVN
05:2013/BTNMT,
trong 1h
1 Bụi lơ lửng (µg/m3) 146 TCVN 5065:1995 300
2 Tiếng ồn (dBA) 61-66 TCVN 5965:1995 70
(QCVN 26:2010)
3 NO2 (µg/m3) 148 TCVN 6138:1996 200
4 SO2 (µg/m3) 125 TCVN 5971:1995 350
5 CO (µg/m3) 1250 TCVN 5972:1995 30000
TT Chỉ tiêu phân tích
Kết quả Phƣơng pháp
thử nghiệm
QCVN 19:2009/
BTNMT, cột B K1 K2
1 Bụi (mg/Nm3) 59,4 47,1 TCVN 5067:1995 200
2 NO2 (mg/Nm3) 108,6 124,8 TCVN 6138:1996 850
3 SO2 (mg/Nm3) 31,5 48,3 TCVN 5971:1995 500
4 CO (mg/Nm3) 206,8 184,5 TCVN 5972:1995 1000
5 Hơi nhôm
(mg/Nm3)
<0,01 KPT NOISH -
6 Hơi đồng
(mg/Nm3)
<0,01 KPT NOISH 10
31
Nhận xét: Tất cả các chỉ tiêu đo đạc tại thời điểm lấy mẫu đều nằm trong giới
hạn cho phép theo QCVN 19:2009/BTNMT, cột B.
3.1.2. Phương pháp thực hiện lấy mẫu
* Địa điểm quan trắc lấy mẫu:
Việc lựa chọn địa điểm quan trắc và lấy mẫu cần phải tuân thủ nguyên tắc
sau: địa điểm phải phản ánh được chất lượng không khí từ các hoạt động đúc cơ
khí.
* Chiều cao lấy mẫu
Độ cao điểm đo và chiều cao lấy mẫu phải phản ánh được tác động của ô
nhiễm không khí do hoạt động đúc cơ khí đến chất lượng không khí phải thỏa mãn
các điều kiện sau:
+ Không gần nguồn thải
+ Không bị ảnh hưởng của địa hình
+ Phản ánh đúng nồng độ nền của khu vực.
* Phương pháp lấy mẫu 1:
Một mẫu đại diện của khí được lấy từ bên trong đường ồn bằng một đầu dò
lấy mẫu và được chuyển đến bộ phận thu mẫu qua hệ thống ổn định khí mẫu và
đường ống dẫn mẫu. Trên quá trình mẫu chuyển đến bộ phận thu mẫu, các khí được
ổn định để loại sol khí, bụi và các chat cản trở khác.
Hệ thống thu mẫu được sử dụng là: lấy mẫu khí vào dụng cụ chứa.
Quy trình kỹ thuật quan trắc: các khí ô nhiễm được lấy mẫu bằng cách hút
một mẫu khí qua hệ dãy ống nghiệm chứa dung dịch hấp thụ chọn lọc, sau khi lấy
mẫu dung dịch hấp thụ được bảo quản, vận chuyển về phòng thí nghiệm và tiến
hành phân tích.
Phương pháp này được dùng để xác định một số khí ô nhiễm như: SO2, NOx,
hơi axit, hơi kiềm, hơi kim loại…
Mức độ đại diện của mẫu cho nguồn thải phụ thuộc vào: tính đồng đều của
tốc độ khí trong mặt phẳng lấy mẫu; Nồng độ khí cần xác định; Độ ẩm của khí ống
khói; Sự xâm nhập của không khí…
32
* Phương pháp lấy mẫu 2:
Mẫu khí được hút ra và đưa vào bộ phận thu mẫu. Về nguyên tắc, bộ phận
thu mẫu gồm: Đầu dò lấy mẫu: Một bộ tách bụi, đặt ở trước hệ thống ống hấp thụ;
Hệ thống ống hấp thụ; Hệ thống bơm hút; Hệ thống đo lưu lượng khí; có thiết bị
loại hơi ẩm.
* Quy trình kỹ thuật quan trắc và phân tích bụi: dựa theo TCVN 5977-2009.
Nguyên tắc: Một đầu lấy mẫu dạng thon được đặt trong ống dẫn; hướng vào
dòng khí đang chuyển động, và mẫu khí được lấy mẫu một cách đẳng tốc trong một
khoảng thời gian đã định. Vì có sự phân bố không đồng đều của bụi ở trong ống dẫn
nên cần lấy nhiều mẫu ở nhiều điễm đã chọn trên thiết bị ống dẫn. Bụi trong mẫu
khí được tách ra bằng một cái lọc, sau đó được làm khô và cân.
Nồng độ bụi được tính từ lượng cân bụi và thể tích mẫu khí. Lưu lượng của
bụi được tính từ nồng độ bụi và tốc độ thể tích của khí trong ống dẫn.
* Lấy mẫu và phân tích hàm lượng NO2 trong khí thải:
Nito oxit trong mẫu khí được hấp thụ vào dung dịch hydro peroxyt kiềm (1,2
mol/l NaOH/ 0,6% H2O2) khi có mặt ion đồng (Cu2+
) để nito oxit bị oxi hóa thành
ion nitrit. Ở những nồng độ trên, ion nitrat không sinh ra trong dung dịch hấp thụ
cản trở việc tạo mầu. Nồng độ nitrit được xác định bằng cách dùng máy trắc quang
đo độ hấp thụ của dung dịch tạo mầu từ phản ứng của sunfanilamit với
naphtyletylendiamin (NEDA) ở bước sóng 545 nm.
* Lấy mẫu và phân tích hàm lượng SO2 trong khí thải:
Sự hấp thụ lưu huỳnh dioxit có trong mẫu khí thải khi đi qua dung dịch axit
sunfuric. Điều chỉnh độ pH của dung dịch mẫu đạt tới 3,5 bằng dung dịch natri
hydroxit hoặc dung dịch axit perocloric. Xác định nồng độ khối lượng các ion
sunfat có trong dung dịch mẫu đã xử lý bằng cách chuẩn độ với dung dịch bari
perclorat khi dùng Thorin làm chất chỉ thị và tính toán nồng độ khối lượng lưu
huỳnh dioxit.
33
3.2. Tính toán tải lƣợng chất ô nhiễm không khí trong quá trình đốt cháy nhiên
liệu
3.2.1. Nhiên liệu dùng cho quá trình sấy khuôn
Đối với công nghệ đúc cơ khí của nhà máy Vitech Việt Nam, kim loại sau
khi nấu chảy sẽ được rót vào khuôn đúc để định hình sản phẩm. Sản phẩm được lấy
ra khỏi khuôn sau khi định hình. Trước khi lấy sản phẩm ra khỏi khuôn sẽ tiến hành
sấy khuôn.
Mục đích của quá trình sấy nhằm nâng cao độ bền, tính thông khí và giảm
bớt khả năng tạo khí của khuôn và lõi khi rót kim loại. Sấy chỉ thực hiện khi cần
đúc những chi tiết yêu cầu kỹ thuật cao, vật đúc lớn và cao, có hình dạng phức tạp,
nhiều phần lồi lõm, chịu lực lớn.
Thực chất của quá trình sấy là dùng một nguồn nhiệt để làm bốc hơi nước
trong khuôn và lõi. Song song với quá trình bốc hơi nước còn có quá trình oxy hóa
các chất dính kết.
Nhiệt độ và thời gian của quá trình sấy tỉ lệ nghịch với nhau. Nhiệt độ sấy
càng cao thì hơi nước bốc càng nhanh, tốc độ sấy cao, thời gian sấy giảm. Tuy
nhiên, nếu nhiệt độ quá cao làm cho hơi nước bốc hơi quá mạnh, có mặt ngoài khô
nhanh còn phía trong ẩm làm cho hỗn hợp co giãn không đều, dễ sinh nứt nẻ. Nhiệt
độ sấy thấp quá thì tốc độ sấy chậm, khuôn và lõi sấy không khô nên dễ sinh khuyết
tật đúc. Nhiệt độ trung bình nhà máy sử dụng khoảng 250 - 300ºC.
Nhà máy sử dụng hai loại nhiên liệu cho quá trình sấy là dầu FO và Gas
(LPG) [8].
* Dầu FO:
Lượng dầu FO sử dụng cho quá trình sấy khuôn là 2,5 kg dầu FO/1 tấn sản
phẩm, công suất của lò sấy: 30 tấn/h.
Với công suất hiện tại của nhà máy là 20.000 tấn sản phẩm/tháng. Như vậy,
lượng dầu FO sử dụng cho quá trình sấy khuôn của nhà máy khoảng 50.000 kg dầu
FO/tháng tương đương 70 kg/h.
34
3.2.2. Tính toán tải lượng ô nhiễm từ quá trình sấy sử dụng nhiên liệu là dầu FO
của nhà máy
Theo Giáo trình ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3, của Trần Ngọc
Chấn. Chúng ta có thể tính toán được nồng độ của các chất ô nhiễm trong quá trình
đốt cháy nhiên liệu là dầu FO như sau:
Quá trình đốt dầu FO thải ra bụi và khí độc hại (NOx, COx, SOx). Có thể ước
tính lưu lượng, nồng độ và tải lượng các chất ô nhiễm như sau:
Lượng nhiên liệu tiêu thụ B, kg/h B = 70 (50 tấn/tháng)
Hệ số cháy không hoàn toàn Eta (0,01-0,05): = 0,006
Hệ số thừa không khí Anfa: = 1,4
Hệ số mang tro bụi theo khói: a = 0,5
Nhiệt độ khói ở miệng ống khói, oC: tkhói = 200ºC
Thành phần dầu FO theo phần trăm trọng lượng như sau:
Bảng 3.4. Bảng thành phần phần trăm các chất trong dầu FO
% Độ ẩm
toàn phần
(Wp)
% Độ ẩm
(Ap)
% Lưu
huỳnh (Sp)
% Các bon
(Cp)
% Hyđro
(Hp)
% Ni tơ
(Np)
% Ôxy
(Op)
3 0,3 2,9 83,4 10 0,2 0,2
Nhiệt năng của nhiên liệu dầu FO theo công thức Mendeleev:
Qp = 81.Cp + 246 Hp – 26 (Op – Sp) – 6 Wp (kcal/kgNL)
Qp = 81 x 83,4 + 246 x 10 – 26 (0,2 – 2,9) – 6 x 3 = 9267 kcal/kg.
Coi quá trình đốt cháy nhiên liệu là hoàn toàn, nên lượng CO sinh ra được
đốt cháy hết. Vì vậy, luận văn chỉ tính toán lượng bụi và khí NOx, SO2 sinh ra trong
quá trình đốt cháy dầu FO trong lò sấy.
Kết quả tính toán như sau:
35
Bảng 3.5. Kết quả tính toán tải lượng và nồng độ khí thải và bụi phát sinh khi đốt
cháy nhiên liệu dầu FO[1]
TT Đại lƣợng tính Công thức tính Đơn vị Kết quả
1 Lượng không khí khô lý
thuyết
Vo = 0,089Cp + 0,26Hp –
0,0333 (Op-Sp)
m3
chuẩn/kg
NL
10,112
2
Lượng không khí ẩm lý
thuyết cần cho quá trình cháy
(ở t = 30oC ; = 65%; d =
17g/kg)
Va = (1 + 0,0016d)Vo
m3
chuẩn/kg
NL
10,387
3
Lượng không khí ẩm thực tế
với hệ số thừa không khí =
1,2 – 1,6 ( lấy =1,4 )
Vt = *Va
m3
chuẩn/kg
NL
14,54
4 Lượng khí SO2 trong SPC VSO2 = 0,683*Sp/100
m3
chuẩn/kg
NL
19,8.10-3
5
Lượng khí CO trong SPC với
hệ số cháy không hoàn toàn
về hoá học và cơ học ( =
0,01-0,05)
VCO = *Cp/100
m3
chuẩn/kg
NL
0,005
6 Lượng khí CO2 trong SPC VCO2 = 1,853(1 - )
*Cp/100
m3
chuẩn/kg
NL
1,536
7 Lượng hơi nước trong SPC VH2O = 0,111Hp +
0,0124Wp + 0,0016dVt
m3
chuẩn/kg
NL
1,17
8 Lượng khí N2 trong SPC VN2 = 0,8Np/100 + 0,79Vt
m3
chuẩn/kg
NL
11,488
9 Lượng khí O2 trong không
khí thừa VO2 = 0,21( - 1)Va
m3
chuẩn/kg
NL
0,872
10 a) Lượng khí NOx trong SPC MNox=3,953.10-8
.(BQ)1.18
kg/h 0,285
36
TT Đại lƣợng tính Công thức tính Đơn vị Kết quả
(xem như NO2: NO2 =
2,054 kg/m3 chuẩn)
b) Quy đổi m3 chuẩn/kgNL
c) Thể tích khí tham gia vào
phản ứng của NOx
d) Thể tích khí O2 tham gia
vào phản ứng của NOx
VNox = MNox/B*Nox
VN2(Nox) = 0,5.VNox
VO2(Nox)= VNox
m3
chuẩn/kg
NL
1,982.10-3
0,7.10-3
1,982.10-3
11 Lượng SPC tổng cộng SPC ở
điều kiện chuẩn)
VSPC = Tổng các mục(4-9)
+10b – 10c – 10d
m3
chuẩn/kg
NL
10,473
12 Lượng khói (SPC) ở điều
kiện chuẩn Lc = VSPC.B/3600 m
3/s 0,58
13 Lượng khói (SPC ở điều kiện
thực tế to = 200
oC)
Lt = Lc(273 + t khói)/273 m3/s 1,005
14 Lượng khí SO2 với SO2
=2,926 kg/m3chuẩn
MSO2 = VSO2*B*SO2
*1000/3600 g/s 0,888
15 Lượng khí NOx với NOx =
2,054kg/m3chuẩn
MNox = 1,73*1000/3600
g/s 0,481
16
Lượng cho bụi với hiệu số tro
bay theo khói a = 0,1- 0,85 (lấy
a = 0,8)
Mbụi=10*a*Ap*B/3600 g/s 6,667
17 Nồng độ phát thải chất ô nhiễm
trong khói thải
CSO2 = MSO2/Lt g/m3
0,883
CNox = MNOx/Lt g/m3
0,478
Cbụi = Mbụi/Lt g/m3
6,634
Ghi chú: m3 chuẩn/kg NL – mét khối chuẩn trên 1 kg nhiên liệu.
So sánh nồng độ chất ô nhiễm trong khí thải được tính toán ở trên với tiêu
chuẩn cho phép về khói thải QCVN 19:2009/BTNMT.
37
Bảng 3.6. Bảng so sánh kết qủa nồng độ chất ô nhiễm tính toán lý thuyết với giới
hạn cho phép của khí thải nhà máy đang hoạt động theo QCVN 19:2009/BTNMT
TT Chất ô nhiễm Giá trị tính toán
mg/Nm3
QCVN 19:2009/BTNMT
(cột B)
1 SO2 883 500
2 NOx 478 850
4 Bụi khói 6.634 200
Từ bảng trên ta thấy, theo tính toán lý thuyết thì nồng độ các chất ô nhiễm do
đốt dầu FO phục vụ cho lò sấy khuôn đều vượt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN
19:2009/BTNMT, cột B.
3.2.3. Tính toán tải lượng chất ô nhiễm trong quá trình đúc
Hiện tại, để phục vụ cho quá trình đúc, có sử dụng 2 loại lò đúc:
- Lò điện hồ quang: 20 tấn/mẻ/h (2 lò)
- Lò cảm ứng: 30 tấn/mẻ/h (7 lò)
Qua số liệu đo đạc định kỳ tại nhà máy, lượng các chất ô nhiễm môi trường
không khí trung bình tại nhà máy như sau [5]:
Khí thải sinh ra từ lò điện hồ quang: 20 tấn/giờ
Bụi: 4080 (g/tấn)
SO2: 480 g/tấn
NOx: 128 g/tấn
CO: 7200 g/tấn
Khí thải sinh ra từ lò điện cảm ứng: 30 tấn/giờ
Bụi: 5100 (g/tấn)
SO2: 600 g/tấn
NOx: 160 g/tấn
CO: 9000 g/tấn
Tải lượng các chất ô nhiễm sinh ra sẽ được tính bằng công thức sau:
38
Như vậy, tải lượng các chất ô nhiễm phát sinh trong quá trình sử dụng lò
điện để nấu chảy kim loại theo tính toán lý thuyết như sau:
Tải lượng các chất ô nhiễm từ lò nấu cảm ứng:
Bụi: (4080*30)*2/3600 = 68 (g/s)
SO2: (480*30)*2/3600 = 8 (g/s)
NOx: (128*30)*2/3600 = 2,13 (g/s)
CO: (7200*30)*2/3600 = 120 (g/s)
Tải lượng các chất ô nhiễm từ lò điện hồ quang:
Bụi: (5100*20)/3600 = 28,33 (g/s)
SO2: (600*20)/3600 = 3,33 (g/s)
NOx: (160*20)/3600 = 0,89 (g/s)
CO: (9000*20)/3600 = 50 (g/s)
Tải lượng các chất ô nhiễm phát sinh từ hoạt động nấu chảy kim loại được
tổng hợp trong bảng sau:
Bảng 3.7. Tải lượng các chất ô nhiễm trong quá trình nấu chảy kim loại
Thành phần Đơn vị Lò nấu cảm ứng Lò điện hồ quang
Lượng Tải lượng
(g/s)
Lượng Tải lượng
(g/s)
Bụi g/tấn 4080 68 5100 28,33
SO2 g/tấn 480 8 600 3,33
NOx g/tấn 128 2,13 160 0,89
CO g/tấn 7200 120 9000 50
Từ các số liệu đã có, ta có bảng tổng hợp nồng độ và tải lượng các chất ô
nhiễm của các nguồn thải như sau:
Tải lượng (g/s) =
Lượng (g/tấn) x Công suất (tấn/h)
3600
39
Bảng 3.8. Nồng độ các chất ô nhiễm của các nguồn thải
Thành
phần
Đơn vị Lò điện
hồ quang
Lò cảm
ứng
Đốt dầu
FO
Ống khói
K1
Ống khói
K2
Bụi g/s 28,33 68 0,03 96,33 0,03
SO2 g/s 3,33 8 0,13 11,33 0,13
NOx g/s 0,89 2,13 0,00 3,02 0,00
CO g/s 50 120 1,21 170 1,21
Tại nhà máy Vitech đã có hai hệ thống xư lý khí thải, một hệ thống xử lý khí
thải từ lò điện có hiệu suất xử lý 65%, và một hệ thống xử lý khí thải từ lò hơi có
hiệu suất xử lý 90%.
Tải lượng của các nguồn khí thải sau khi đã qua thiết bị xử lý như sau:
Bảng 3.9. Tải lượng các chất ô nhiễm sau khi qua thiết bị xử lý
Nguồn
thải
h(m) D (m) L (m3/s) Tải lượng M (g/s) sau khi qua thiết bị xử lý
NOx CO SO2 Bụi
K1 24 2,8 46 2,13 120 8 23,8
K2 25 3,85 111 1,45 82,71 5,56 4,62
K1: Ống khói của lò đúc cảm ứng và lò điện hồ quang; hiệu suất xử lý 65%.
K2: Ống khói của lò sấy sử dụng dầu FO; hiệu suất xử lý 90%.
3.2. Tính toán quá trình khuếch tán chất ô nhiễm môi trƣờng không khí theo
mô hình Gauss
3.2.1. Giới thiệu về mô hình lan truyền Gauss
Khi mô tả quá trình khuếch tán chất ô nhiễm trong không khí bằng mô hình
toán học thì mức độ ô nhiễm không khí thường được đặc trưng bằng trị số nồng độ
chất ô nhiễm phân bố trong không gian và biến đổi theo thời gian.
Trong trường hợp tổng quát, trị số trung bình của nồng độ ô nhiễm trong
không khí phân bố theo thời gian và không gian được mô tả từ phương trình chuyển
tải vật chất (hay là phương trình truyền nhiệt) và biến đổi hóa học đầy đủ như sau:
x y z c
C C C C C C C Cu v w k k k C C w
t x y z x x y y z z z
(1)
40
Trong đó:
C : Nồng độ chất ô nhiễm trong không khí.
x,y,z: Các thành phần toạ độ theo trục Ox, Oy, Oz.
t : Thời gian.
Kx, Ky, Kz: Các thành phần của hệ số khuyếch tán rối theo các trục Ox, Oy
Oz.
u,v,w : Các thành phần vận tốc gió theo trục Ox, Oy, Oz.
Wc : Vận tốc lắng đọng của các chất ô nhiễm
: Hệ số tính đến sự liên kết của chất ô nhiễm với các phần tử khác của
môi trường không khí.
: Hệ số tính đến sự biến đổi chất ô nhiễm thành các chất khác do những
quá trình phản ứng hoá học xảy ra trên đường lan truyền.
Lượng chất ô nhiễm trong luồng khói có thể được xem như tổng hợp của vô
số khói phụt tức thời, những khối phụt đó được gió mang đi và dần dần nở rộng ra
khí ra xa ống khói giống như một ổ bánh mì được cắt ra thành nhiều lát mỏng và
xếp chồng kề mép lên nhau.
Lượng chất ô nhiễm trong từng lát mỏng trong luồng khói có thể được xem
như nhau, tức là bỏ qua sự trao đổi chất từ lát này sang lát nọ kề bên nhau trên trục
x. Từ cách lập luận đó, sẽ viết được phương trình:
2 214
1/24 ( )
zy
y zt k k
zy
MC eut k k
(2)
Đặt:
20.5y yukx
(3)
20.5z zukx
(4)
xtu
(5)
41
Trong đó y và z - được gọi là hệ số khuyếch tán theo phương ngang và
phương đứng, có thứ nguyên là độ dài bằng m. Ta được công thức cơ sở của mô
hình lan truyền chất ô nhiễm theo luật phân phối chuẩn Gauss hay còn gọi là “mô
hình Gauss” cơ sở:
2 2 2 22 2 2 22 2 2 2
2 2
zy y z
y z y z
z zy y
M MC e e eu u
(6)
Bằng nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm người ta thấy rằng sự phân bố
nồng độ trên mặt cắt trực giao với trục luồng theo chiều ngang y và theo chiều đứng
z và tuân theo dạng hình chuông của luật phân phối chuẩn Gauss với sai phương
chuẩn nào đó. Ta có biểu thức:
2 22 22 2( ) ( )
2y z
y z
zy
M MC y z e eu u
(7)
Điều cần lưu ý trước tiên là trong các công thức trên các toạ độ y và z đều
tính từ trục của luồng khói.
Khi chuyển về hệ trục x, y, z mà gốc O trùng với chân ống khói trên mặt đất
thì y không thay đổi nhưng z phải được thay thế bằng z - H hoặc H – z, do đó ta
được:
2 2
2 2( )
2 2
2y z
y z H
zy
MC e eu
(8)
Từ các công thức trên, có thể rút ra công thức tính toán khuếch tán chất ô
nhiễm từ nguồn điểm cao liên tục như sau:
2 2 2
2 2 2( ) ( )
2 2 2
2y z z
y z H z H
zy
MC e e eu
(9)
42
Khi tính toán nồng độ ô nhiễm trên mặt đất thì z = 0 và công thức (29) trở
thành:
2 2
2 2( )
2 2y z
y H
zy
MC e eu
(10)
Trường hợp tính sự phân bố nồng độ trên mặt đất dọc theo trục gió (trục x),
ta cho y = 0 thu được:
2
2( )
2 z
H
zy
MC eu
(11)
Xác định nồng độ ô nhiễm cực đại theo công thức sau:
Heu
QC
y2
(12)
Trong đó :
- Q: Tải lượng chất ô nhiễm, mg/s
- C: Nồng độ chất ô nhiễm tại toạ độ đo
- x: Hoành độ điểm đo (theo hướng gió), m
- y: Tung độ điểm đo (theo hướng gió), y
- z: Độ cao điểm đo, m
- Gốc toạ độ là chân ống khói
- u: Tốc độ gió tại đường tâm dải khói, m/s
Tốc độ gió thay đổi theo chiều cao và độ bền vững khí quyển. Trong công
thức tính phát tán Gaussian tốc độ gió tính tại độ cao hiệu quả.
3.2.2. Tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói
Tại miệng ống khói, nhờ vận tốc phụt, luồng khói có một động năng ban đầu
làm cho nó có xu hướng bốc thẳng lên trên. Mặt khác, do nhiệt độ của khói cao hơn
nhiệt độ không khí xung quanh, luồng khói chịu tác dụng của “lực nổi” do chênh
lệch nhiệt độ gây ra. Cùng với các lực nâng, luồng khói chịu tác động của lực gió
nằm ngang, do đó đỉnh cao nhất của luồng khói sẽ nằm cách ra ống khói một
khoảng cách nhất định nào đó xuôi theo chiều gió. Khi đã đạt được độ cao ấy tức là
43
lúc động năng ban đầu của luồng khói đã bị triệt tiêu và nhiệt độ khói đã trở nên cân
bằng với nhiệt độ của khí quyển do kết quả của quá trình hoà trộn với không khí
xung quanh, luồng khói sẽ giữ phương nằm ngang song song với chiều gió.
Chiều cao hiệu quả của ống khói H được tính theo công thức như sau:
1.4
1 ,khoi
Th D mu T
Trong đó:
D - đường kính của miệng ống khói, m;
- vận tốc ban đầu của luồng khói tại miệng ống khói, m/s
u - vận tốc gió, m/s; u = 1,5 m/s
Tkhoi - Nhiệt độ tuyệt đối của khói tại miệng ống khói, K;Tkhoi = 160ºC
T - Chênh lệch nhiệt độ giữa khói và không khí xung quanh, oC hoặc K;
T = 132ºC
LS
Trong đó:
L – là lưu lượng khí thải (m3/s)
S - Diện tích miệng ra của ống thải (m2)
3.3. Ứng dụng mô hình Gauss mô phỏng quá trình khuếch tán ô nhiễm môi
trƣờng không khí vào hoạt động của nhà máy Vitech
3.3.1. Số liệu đầu vào
Áp dụng mô hình tính toán phát tán Gauss đối với các thông số đầu vào như
sau :
- Loại địa hình: Đô thị
- Nhiệt độ môi trường : 2980K
- Tốc độ gió bề mặt : 1,5 m/s
- Độ bền vững khí quyển : Loại B
- Lưu lượng khí thải : 1.500 Nm3/h
- Đường kính ống khói : 0,4m
44
- Chiều cao ống khói: 10 m
- Nhiệt độ khí thải: 3380K
- Lượng dầu sử dụng: 204 lít/giờ
- Tải lượng ô nhiễm:
Đối với nguồn thải K1 (Ống khói khu vực lò đúc)
+ Bụi : 23,8 g/s
+ CO : 120 mg/s
+ SO2 : 8 mg/s
+ NOx : 2,13 mg/s
Đối với nguồn thải K2 (Ống khói khu vực lò sấy)
+ Bụi : 4,62 g/s
+ CO : 82,71 g/s
+ SO2 : 5,56 g/s
+ NOx : 1,45 g/s
Dựa vào mô hình tính toán phát tán của Gauss và các số liệu đầu vào trên ta
tính được nồng độ cực đại của các thông số gây ô nhiễm phát tán vào môi trường
xung quanh như sau:
*Chiều cao hiệu quả của ống khói
+ Tại ống khói K1: =
= 9,38 (m/s)
+ Tại ống khói K2: =
= 22,6(m/s)
Thay vào công thức tính chiều cao hiệu quả của ống khói, ta có:
∆h1 = 9,5 (m)
∆h1 = 32,5 (m)
Kết quả tính toán chiều cao hiệu quả của ống khói được thể hiện trong bảng
sau:
45
Bảng 3.10. Nguồn gây ô nhiễm và tải lượng các chất gây ô nhiễm
Nguồn
thải
L (m3/s) MNOx
(g/s)
MCO
(g/s)
MSO2
(g/s)
MBụi
(g/s)
Chiều cao hiệu
quả của ống
khói (m)
K1 46 2,13 120 8 23,8 19,5
K2 111 1,45 82,71 5,56 4,62 42,5
* Tính nồng độ ô nhiễm cực đại các chất gây ô nhiễm của các nguồn thải
Từ hoạt động đúc cơ khí, nấu chảy kim loại bằng lò điện, lò cảm ứng, sấy
khuôn bằng lò sấy sử dụng dầu FO, các chất gây ô nhiễm phát sinh dưới dạng khí
thải và bụi nhẹ.
Áp dụng công thức tính nồng độ cực đại các chất gây ô nhiễm của các nguồn
thải, ta được kết quả tính toán nồng độ ô nhiễm cực đại các chất gây ô nhiễm của
các nguồn thải được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.11. Nồng độ Cmax và khoảng cách Xmax của các chất ô nhiễm
Nguồn thải Cmax (mg/m3) Xmax (km)
NOx CO SO2 Bụi NOx CO SO2 Bụi
K1 0,067 3,748 0,250 0,743 0,249 0,249 0,249 0,249
K2 0,027 1,516 0,102 0,085 0,328 0,328 0,328 0,328
Từ bảng trên ta thấy, đối với nguồn thải K1, nồng độ các chất ô nhiễm đạt
cực đại tại vị trí cách 249 m so với nguồn thải. Đối với nguồn thải K2, nồng độ các
chất ô nhiễm đạt cực đại tại vị trí cách 328m so với nguồn thải.
* Tổng hợp quá trình khuếch tán của các chất gây ô nhiễm của các nguồn
thải
Dựa vào tải lượng các chất gây ô nhiễm ở trên và lý thuyết tính toán lan
truyền ô nhiễm theo mô hình Gauss, ta có thể tính toán được tải lượng các chất ô
nhiễm ở các khoảng cách x bất kỳ. Cụ thể như sau:
Mô hình được sử dụng với giả thiết khói thải sau khi ra khỏi ống khói sẽ pha
trộn với không khí và phát tán trong không khí theo hướng gió theo một hình chóp
nón có đỉnh chóp là vị trí miệng ống khói.
Phương trình phát tán Gauss cho một nguồn điểm là:
46
2 2 2
2 2 2( ) ( )
2 2 2
2y z z
y z H z H
zy
MC e e eu
Trong đó:
- M: Tải lượng chất ô nhiễm, mg/s
- C: Nồng độ chất ô nhiễm tại toạ độ đo
- y: Tung độ điểm đo (theo hướng gió), y
- z: Độ cao điểm đo, m
- Gốc toạ độ là chân ống khói
- u: Tốc độ gió tại đường tâm dải khói, m/s
Tốc độ gió thay đổi theo chiều cao và độ bền vững khí quyển. Trong công
thức tính phát tán Gauss tốc độ gió tính tại độ cao hiệu dụng (H).
- H: Chiều cao tâm dải khói (độ cao hiệu dụng), m. (Thông thường nhiệt độ
khói thải cao hơn nhiệt độ môi trường nên khói thải sau khi thoát khỏi
ống khói sẽ bay lên cao).
H = h + h, m
- h : Chiều cao vật lý của ống khói.
- h: Độ cao dải khói được nâng lên so với đỉnh ống khói (độ dựng dải
khói). h phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ khói thải, tốc độ gió.
- z: Hệ số phát tán theo phương thẳng đứng, m
- y: Hệ số phát tán theo phương ngang , m
Hệ số z, y phụ thuộc vào hoảng cách theo hướng gió, phụ thuộc độ bền
vững khí quyển và loại địa hình.
Áp dụng mô hình tính toán phát tán Gauss đối với các thông số đầu vào như sau:
+ Loại địa hình: đô thị
+ Nhiệt độ môi trường: 298ºK
+ Tốc độ gió bề mặt: 1,5 m/s
+ Độ bền vững khí quyển: Loại B
+ Đường kính ống khói: 2,5 m
47
+ Chiều cao ống khói: 10 m
+ Nhiệt độ khí thải: 160ºC
Hệ số khuyếch tán chất ô nhiễm z theo phương thẳng đứng (z) với độ ổn
định khí quyển tại khu vực nghiên cứu là loại B, được xác định theo công thức tính
toán như dưới đây:
σz= bxc + d
Với cấp độ ổn định khí quyển loại B, x ≤ 1 km ta có:
b = 106,6; c= 1,149; d = 3,3
Thay vào biểu thức, ta được:
σz = 106,6x1,149
+ 3,3
Hệ số khuyếch tán chất ô nhiễm σy theo phương nằm ngang (y) với độ ổn
định khí quyển tại khu vực nghiên cứu là loại B, được xác định theo công thức tính
toán như dưới đây:
σy = ax0,894
Với cấp độ ổn định khí quyển loại B, x ≤ 1 km ta có:
a = 156
Thay vào biểu thức, ta được:
σy = 156x0,894
Giả thiết nồng độ các chất ô nhiễm lan truyền theo trục x, y = 0.
Nồng độ các chất ô nhiễm Cx của các nguồn thải tính theo khoảng cách x
được thể hiện trong bảng dưới đây:
Bảng 3.12. Nồng độ các chất ô nhiễm của các nguồn thải K1
TT Khoảng
cách
x (m)
σz σy NOx
(mg/m3)
CO
(mg/m3)
SO2
(mg/m3)
Bụi
(mg/m3)
1. 200 20,07 37 0,059 3,3 0,22 0.65
2. 400 59,3 68,76 0,05 2,8 0,18 0,55
3. 600 62,5 98,8 0,028 2,1 0,1 0,32
4. 800 85,8 127,8 0.017 1 0,07 0,2
5. 1000 109,9 156 0,011 0,6 0,04 0,12
48
Bảng 3.13. Nồng độ các chất ô nhiễm của các nguồn thải K2
TT Khoảng
cách
x (m)
σz σy NOx
(mg/m3)
CO
(mg/m3)
SO2
(mg/m3)
Bụi
(mg/m3)
1. 200 20,07 37 0,0125 0,7 0,05 0,05
2. 400 59,3 68,76 0,025 1,4 0,1 0,09
3. 600 62,5 98,8 0,017 1 0,07 0,06
4. 800 85,8 127,8 0,01 0,6 0,04 0,03
5. 1000 109,9 156 0,008 0,4 0,025 0,01
Từ bảng trên ta thấy, nồng độ các chất ô nhiễm tại nguồn thải K1, thấp hơn
nồng độ các chất ô nhiễm tại nguồn thải K2. Như vậy, việc sử dụng nhiên liệu là
dầu FO sinh ra nhiều các chất ô nhiễm hơn việc sử dụng nhiên liệu điện cho quá
trình sản xuất. Đến vị trí cách nguồn thải 1km, nồng độ các chất ô nhiễm gần như
tiến tới 0. Do đó, hoạt động của nhà máy không tác động đến các khu vực ngoài
phạm vi 1 km.
* Đồ thị biểu diễn nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất dọc theo chân ống khói
của các nguồn thải
Nồng độ tổng hợp của các nguồn thải (K12) được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.14. Nồng độ tổng hợp của các chất gây ô nhiễm
Khoảng cách
x (m)
NOx (mg/m3) CO (mg/m
3) SO2 (mg/m
3) Bụi (mg/m
3)
200 0,0715 4 0,27 0,7
400 0,075 4,2 0,28 0,64
600 0,045 3,1 0,17 0,38
800 0,027 1,6 0,11 0,23
1000 0,019 1 0,065 0,22
Từ số liệu trong bảng trên, có thể biểu diễn sự thay đổi nồng độ của các chất
ô nhiễm như trình bày dưới đây.
49
Bảng3.15. Sự thay đổi nồng độ của NOx
x
200 (m) 249(m) 328(m) 400(m) 600(m) 800(m) 1000(m)
K1 0.059 0.067 0.058 0.05 0.028 0.017 0.011
K2 0.0125 0.02 0.027 0.025 0.017 0.01 0.008
K12 0.0715 0.087 0.085 0.075 0.045 0.027 0.019
Hình 3.1. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ NOx
Từ hình 3.1, ta thấy nồng độ chất ô nhiễm NOx khi kết hợp hai nguồn thải
đạt cực đại tại vị trí cách nguồn thải 249 m với giá trị là 0,89 mg/m3.
Bảng 3.16. Sự thay đổi nồng độ của CO
200 (m) 249(m) 328(m) 400(m) 600(m) 800(m) 1000(m)
K1 3,3 3,748 3,4 2,8 2,1 1 0,6
K2 0,7 1,2 1,516 1,4 1 0,6 0,4
K12 4 4,948 4,916 4,2 3,1 1,6 1
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
0 200 249 328 400 600 800 1000
Nồng độ (mg/m3)
Khoảng cách (m)
NOx
K1
K2
K12
50
Hình 3.2. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ CO
Từ kết quả trên, cho thấy nồng độ chất gây ô nhiễm CO đạt cực đại tại vị trí
249 m với giá trị 4,98 mg/m3.
Bảng 3.17. Sự thay đổi nồng độ của SO2
200 (m) 249(m) 328(m) 400(m) 600(m) 800(m) 1000(m)
K1 0,22 0,25 0,22 0,18 0,1 0,07 0,04
K2 0,05 0,07 0,102 0,1 0,07 0,04 0,025
K12 0,27 0,32 0,322 0,28 0,17 0,11 0,065
Hình 3.3. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ SO2
Từ hình 3.3, ta thấy nồng độ chất gây ô nhiễm SO2 đạt cực đại tại khoảng
cách 294 m với giá trị là 0,322 mg/m3.
0
1
2
3
4
5
6
0 200 249 328 400 600 800 1000
Nồng độ (mg/m3)
Khoảng cách (m)
CO
K1
K2
K12
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0 200 249 328 400 600 800 1000
Nồng độ (mg/m3)
Khoảng cách (m)
SO2
K1
K2
K12
51
Bảng 3.18. Sự thay đổi nồng độ của Bụi
200 (m) 249(m) 328(m) 400(m) 600(m) 800(m) 1000(m)
K1 0,65 0,743 0,68 0,55 0,32 0,2 0,12
K2 0,05 0,07 0,085 0,09 0,06 0,03 0,01
K12 0,7 0,813 0,765 0,64 0,38 0,23 0,22
Hình 3.4. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nồng độ Bụi
Từ kết quả trên, ta thấy, nồng độ chất gây ô nhiễm bụi đạt cực đại tại vị trí
cách 249 m, với giá trị là 0,85 mg/m3.
Như vậy, khi kết hợp hai nguồn thải, nồng độ các chất gây ô nhiễm đều đạt
cực đại tại vị trí cách nguồn thải 249 m.
3.4. Đánh giá sự ô nhiễm môi trƣờng không khí do hoạt động của Nhà máy
Vitech Việt Nam
3.4.1. Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp
khi phát tán vào môi trường không khí (QCVN 19:2009/BTNMT)
Nồng độ phát thải của các chất gây ô nhiễm được tính bằng tải lượng các
chất ô nhiễm (mg/s)/lưu lượng phát thải của chúng (m3/s). Nồng độ phát thải của
các chất ô nhiễm đối với các nguồn thải được thể hiện trong bảng sau:
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0 200 249 328 400 600 800 1000
Nồng độ (mg/m3)
Khoảng cách (m)
Bụi
K1
K2
K12
52
Bảng 3.19. Nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm
Nguồn
thải
L
(m3/s)
Tải lượng M (g/s) Nồng độ phát thải Cft (mg/m3)
MNOx
(g/s)
MCO
(g/s)
MSO2
(g/s)
MBụi
(g/s) NOx CO SO2 Bụi
K1 46 2,13 120 8 23,8 46,3 2608,7 173,9 517,4
K2 111 1,45 82,71 5,56 4,62 13,06 744,5 50 41,6
So sánh nồng độ các chất gây ô nhiễm đối với nguồn thải với QCVN
19:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với
bụi và các chất vô cơ, được kết quả như thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.20. So sánh nồng độ phát thải của các chất ô nhiễm từ các nguồn thải với
tiêu chuẩn cho phép
Nguồn
thải
Nồng độ phát thải Cft (mg/m3) QCVN
19:2009/BTNMT
Số lần vượt
NOx CO SO2 Bụi NOx CO SO2 Bụi NOx CO SO2 Bụi
K1 46,3 2608,7 173,9 517,4 850 1000 500 200 0 2,6 0 2,58
K2 13,06 744,5 50 41,6 850 1000 500 200 0 0 0 0
Từ bảng sao sánh trên, nhận thấy nồng độ bụi và CO trong khí thải xưởng
đúc đã vượt tiêu chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT.
3.4.2. Nhận xét
Nguồn gây ô nhiễm chủ yếu của Nhà máy Vitech là ống khói từ lò cảm ứng
và lò điện và chất gây ô nhiễm là bụi, CO. Các chất ô nhiễm khác vẫn nằm trong
giới hạn cho phép.
Từ các kết quả trên ta thấy giữa kết quả tính toán và nồng độ đo đạc thực tế
có sự chênh lệch nhau. Nguyên nhân của sự sai khác này được xác định có thể do
một số yếu tố như sau:
- Mô hình tính toán sử dụng các thông số đầu vào ở điều kiện chuẩn, còn
thực tế đo đạc sẽ xuất hiện các yếu tố làm lệch chuẩn.
- Mô hình tính toán phát tán tại nguồn điểm, thực tế, quá trình đo đạc có thể
sẽ có sai số do các khí thải đã phóng không và bị pha loãng, điều này làm giảm
nồng độ các chất gây ô nhiễm trong mẫu khí thải được đo đạc.
53
- Số liệu phân tích có thể là kết quả mẫu không khí xung quanh, mô hình tính
toán là tính toán cho nguồn điểm.
3.5. Một số biện pháp kiểm soát ô nhiễm môi trƣờng không khí tại Nhà máy
Vitech Việt Nam bằng sản xuất sạch hơn
3.5.1. Các biện pháp sản xuất sạch hơn có thể áp dụng cho nhà máy
Trong phần này sẽ nêu ra một số giải pháp quản lý nội vị cho nhà máy
Vitech.
a) Giải pháp liên quan đến nấu chảy
* Các giải pháp quản lý nguyên liệu
Để giảm tỷ lệ tổn thất kim loại do bị oxy hóa trong quá trình lưu kho/bãi,
đồng thời hạn chế ô nhiễm đất, ô nhiễm nước, có thể thực hiện các biện pháp quản
lý sau:
- Phân ô hoặc sử dụng các thùng chứa để phân biệt và lưu trữ riêng biệt các
loại kim loại khác nhau theo bản chất, tỷ trọng. Áp dụng nguyên tắc liệu vào trước
sử dụng trước);
- Sử dụng máy ép phế để tăng tỷ trọng phế liệu gang, thép trước khi nạp lò;
- Kho, bãi chứa phế liệu gang, thép cần được bê tông hóa nhằm hạn chế đất
cát vào trong mẻ liệu của lò. Nếu là bãi không có mái che cần có rãnh thoát nước
thấm tràn, hố tụ nước tách riêng tránh ô nhiễm nguồn nước mặt. Điều này, nhà máy
Vitech đang thực hiện rất tốt;
- Trong điều kiện khí hậu của Việt Nam, nên có mái che cho khu chứa
nguyên liệu (kim loại, trợ dung phụ gia, vật liệu làm khuôn, ruột và đặc biệt là vật
liệu chịu lửa).
Tạp chất phi kim loại sau khi nấu chảy sẽ bị loại ra dưới dạng xỉ, bụi phát
thải ra môi trường. Lượng tạp chất càng lớn, lượng phát thải ra môi trường càng
lớn.
* Các giải pháp tận dụng nhiệt thải
Nhà máy sử dụng lò điện (lò cảm ứng, lò hồ quang) nên có thể áp dụng giải
pháp tận dụng nhiệt thải để gia nhiệt phế liệu trước khi nạp lò bằng cách nạp liệu
54
liên tục ngược chiều với dòng khí thải (lò cảm ứng) hoặc dẫn khí thải gia nhiệt thép
phế trước khi nạp lò (lò hồ quang có lỗ hút thứ 4 trên nóc lò).
* Các giải pháp ngăn ngừa hình thành Dioxin/Furan
Ngoài bụi và các chất vô cơ, khí thải phát sinh từ quá trình nấu luyện ở lò
cảm ứng và lò điện hồ quang có thể chứa các loại khí độc hại, trong đó phải kể đến
Dioxin và Furan. Ở các nước công nghiệp đang phát triển thường áp dụng các biện
pháp sau để giảm phát thải (PCDD/PCDF):
+ Loại trừ đến mức tối đa những loại vật chất có tiềm năng gây ô nhiễm lớn
như nhựa, sơn, dầu mỡ. Cố gắng loại bỏ những kim loại mầu trong thép phế vì
chúng là những chất xúc tác thúc đẩy việc tạo thành các chất ô nhiễm độc hại. Nhà
máy Vitech sử dụng nguyên liệu đầu vào là các phế liệu sạch, khâu tuyển chọn rất
kỹ càng. Do đó, đã phần nào giảm thiểu các khí phát thải gây ô nhiễm môi trường.
+ Sơ chế thép phế để tăng tỷ trọng đống, giảm số lần mở nắp lò nạp liệu gây
tổn thất năng lượng và phát thải khí, bụi ra môi trường quanh lò và toàn bộ nhà
xưởng.
+ Lượng dự trữ thép phế không nên quá 45 -50 ngày vì thép phế để ngoài
trời với thời tiết nóng, ẩm, mưa, nắng… sẽ thúc đẩy quá trình tạo gỉ (bị oxy hóa)
gây tổn thất về trọng lượng và tiêu tốn năng lượng, chất phụ gia;
+ Nên tìm mọi cách để cô lập/bịt kín các nguồn phát tán bụi để dễ hút và xử lý.
+ Cần kiểm tra năng lực hút của chụp hút trên cao nhằm đảm bảo khả năng
hút hết lượng khí thải công nghệ và lượng khí xâm nhập vào nhà xưởng. Chụp hút
làm việc tốt sẽ cải thiện điều kiện làm việc của công nhân và giảm thải bụi ra môi
trường ngoài nhà xưởng.
+ Đối với những lò chưa có mỏ đốt phụ, nên có thiết kế để cải tạo bổ sung
mỏ đốt phụ để tận thu năng lượng hóa học của các khí cháy như CO và
hydrocacbon.
+ Với những lò thu khí thải EAF từ lỗ thứ 4 trên nóc lò (hoặc hút trực tiếp từ
lỗ trên tường lò, nơi tiếp giáp với đỉnh) có thể xem xét việc lắp đặt buồng đốt phụ
ngoài lò nếu không gian cho phép vì nhiệt độ khí thải hút trực tiếp từ lò >800ºC,
55
duy trì ở nhiệt độ này khoảng 2 giây (có thể phải hun thêm một lượng nhỏ nhiên
liệu), sau đó làm nguội nhanh (trong vòng 2 giây) xuống <200ºC để phân hủy
PCDD/F.
+ Với những lò EAF hút khí thải gián tiếp kết hợp với chụp hút trên cao, việc
lắp thêm buồng đốt phụ không khả thi vì nhiệt độ khí thải thấp (khoảng <200ºC), sẽ
tiêu tốn một lượng lớn nhiên liệu để nâng nhiệt > 800ºC nhằm phân hủy PCDD/F.
+ Giải pháp lắp đặt hệ thống phun cacbon hoạt tính trước bộ lọc túi vải cho
các loại lò EAF là cần thiết để thu giữ PCDD/F hấp thụ trên bề mặt các hạt cacbon,
giảm phát thải PCDD/F ra môi trường.
b) Các giải pháp liên quan đến đúc và chuẩn bị khuôn, ruột, mẫu
* Các giải pháp áp dụng kỹ thuật – công nghệ tiên tiến
Cải thiện hiệu quả sản xuất đúc trên cơ sở áp dụng các giải pháp sau:
+ Ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong việc thiết kế khuôn, mẫu, tính toán
hệ thống đậu ngót, rót, giảm lượng dư gia công, đảm bảo kích thước hình học cho
các vật đúc phức tạp.
+ Sử dụng các máy làm khuôn và ruột/thao hiện đại: Các máy làm khuôn và
ruột/thao hiện đại có phần mềm lưu trữ các thông số và chương trình cài đặt cho các
sản phẩm khác nhau. Do đó, khi thay đổi sản phẩm, sẽ giảm thiểu được thời gian và
số lần chạy thử nghiệm, giảm được lượng vật liệu làm khuôn, ruột và tiết kiệm năng
lượng.
+ Kiểm soát tốt toàn bộ quá trình từ khâu chuẩn bị nguyên, vật liệu, làm
khuôn, ruột, nấu luyện, đúc rót, xử lý nhiệt và xử lý chất thải trước khi thải ra môi
trường. Nếu làm tốt sẽ đảm bảo được năng suất, chất lượng, giảm tỷ lệ sai hỏng, hạ
giá thành, tăng sức cạnh tranh cho sản phẩm.
* Các giải pháp trong đúc với khuôn cát
- Các giải pháp giảm chất kết dính:
Việc giảm chất kết dính không chỉ mang lại hiệu quả kinh tế mà còn cải thiện
môi trường làm việc. Các phương pháp hạn chế sử dụng chất kết dính gồm:
+ Thực hiện lưu kho chất kết dính phù hợp với yêu cầu nhà sản xuất.
56
+ Sử dụng cát có chất lượng phù hợp với loại chất kết dính.
+ Quản lý tốt việc lưu trữ cát và kiểm tra cát (độ sạch, kích thước hạt, hình
dạng, độ ẩm) là nhân tố quan trọng. Sử dụng cát có tỷ lệ cát mịn thấp và tận dụng
cát tuần hoàn cũng sẽ giảm thiểu lượng chất kết dính cần sử dụng.
+ Kiểm tra, giám sát lượng chất kết dính trong cát thu hồi để điều chỉnh
lượng chất kết dính cần bổ sung.
+ Làm mát cát thu hồi trước khi sử dụng để giảm chất kết dính bị cháy.
+ Nhiệt độ của cát phải được duy trì trong một dải hẹp, cùng với việc thường
xuyên kiểm tra và điều chỉnh lượng chất làm cứng thêm vào. Đặt máy sấy cát ngay
trước máy trộn cát giúp kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ hơn.
+ Bảo dưỡng, vệ sinh máy trộn; tối ưu hóa hiệu suất máy trộn nhờ giám sát
và điều khiển quá trình vận hành máy.
+ Chất lượng khuôn: kiểm tra, giải quyết và ngăn ngừa khuyết tật khuôn.
Lợi ích môi trường: Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi chiếm tới 50 – 60 % trọng
lượng chất kết dính. Phần lớn các chất hữu cơ dễ bay hưi này sử dụng trong quá
trình trộn cát và rót kim loại. Do đó, giảm sử dụng chất kết dính tương ứng giảm
phát thải các chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC).
- Thay thế keo phủ gốc rượu bằng gốc nước:
Một số lợi thế của keo phủ gốc nước so với keo gốc rượu:
+ An toàn (không có nguy cơ cháy nổ).
+ Ít ảnh hưởng tới sức khỏe của công nhân (do ít tiếp xúc với dung môi hữu
cơ).
+ Giảm chi phí thuốc thử (nước thay vì rượu).
+ Cho bề mặt vật đúc tốt hơn.
+ Giảm thời gian phá khuôn.
Tuy nhiên, khi thay thế keo phủ gốc rượu bằng keo phủ gốc nước, cần chú ý
đến một số khó khăn sau:
+ Cần thời gian và không gian lớn hơn.
+ Tuổi thọ của lớp phủ khuôn ngắn hơn (1-2 tuần) và phát thải mùi.
57
Các phương pháp khô có thể áp dụng: sử dụng không khí cưỡng bức, sóng
ngắn, sóng hồng ngoại và sấy.
- Các giải pháp giảm cát sử dụng:
Tỷ lệ cát/kim loại có thể giảm bằng cách:
+ Sử dụng nhiều hòm khuôn có kích thước khác nhau để phù hợp với từng
sản phẩm đúc.
+ Chèn các khối hoặc vật liệu khác thay cát cho các lỗ rỗng trên hòm khuôn
để giảm nhu cầu sử dụng cát.
+ Chỉ sử dụng cát mới tại phần tiếp xúc bề mặt kim loại. Cát thu hồi, cát chất
lượng thấp sử dụng ở các phần còn lại.
+ Giảm thiều thất thoát cát trong quá trình vận chuyển.
+ Tối ưu hóa hệ thống trộn cát.
- Các giải pháp tái sử dụng cát:
- Xử lý cát bằng bánh mài:
+ Khi quay cát trong hệ thống bánh mài, lớp chất kết dính, bentonite trên cát
sẽ được loại bỏ. Trước khi xử lý, cát phải được làm khô ở độ ẩm dưới 0,2%. Bụi
sinh ra từ hệ thống bánh mài được khử bằng hệ thống xyclon hoặc túi lọc. Bụi này
chứa cặn bentonite và bụi than có thể được tuần hoàn để làm ruột. Nhờ có bentonite
trong bụi, bụi cát tuần hoàn có sức căng bề mặt tốt hơn, việc tái sử dụng bụi giảm
lượng khuôn phế và bề mặt vật đúc bóng hơn.
- Xử lý cát bằng nhiệt:
Nhiệt được sử dụng để đốt chất kết dính và các tạp chất lẫn trong cát tuần
hoàn. Trước khi đưa vào nung, cát tuần hoàn cần được xử lý đạt kích thước chuẩn
và loại bỏ kim loại. Nhiệt từ quá trình sản xuất có thể được thu hồi để xử lý cát.
* Áp dụng công nghệ đúc với khuôn mẫu cháy
Khuôn mẫu cháy sử dụng cát không có chất kết dính. Năng lượng sử dụng
trong công nghệ đúc khuôn mẫu cháy nhỏ hơn nhiều so với công nghệ đúc truyền
thống. Năng lượng này giảm khi đúc, nấu chảy và chuẩn bị cát.
* Áp dụng công nghệ đúc với khuôn vỏ mỏng
58
Thay vì đúc khuôn cát, khuôn vỏ mỏng được tạo bằng sáp. Công nghệ này
giảm phát thải bụi so với công nghệ đúc khuôn cát truyền thống. Phát thải khí VOC
được hạn chế, lượng chất thải (bụi và kim loại) giảm, sản lượng đúc tăng.
e) Các giải pháp liên quan đến hoàn thiện sản phẩm
* Làm sạch
- Làm sạch nhờ hiệu ứng kết hợp giữa cơ chế điện và thủy lực:
Hiệu ứng này được áp dụng để làm sạch vật đúc và có thể giảm bụi và giảm
điện năng tiêu thụ so với làm sạch bằng phương pháp phun bi.
Theo đó, vật đúc được nhúng vào bể chứa nước. Người ta tạo ra một điện thế
giữa vật đúc và điện cực trong nước, làm hình thành một áp lực mạnh (có thể lên tới
3 Kbar – 300 MN/m2). Áp lực này tạo ra hiệu ứng cơ học lên bề mặt vật đúc và loại
bỏ cát khỏi vật đúc.
Hiệu quả của giải pháp:
+ Việc làm sạch hoàn toàn trong thời gian ngắn (10-40 giây) và tiêu tốn rất ít
năng lượng.
+ Giải pháp này không yêu cầu hệ thống thu bụi, và do đó giảm lượng khí
thông gió cần để làm sạch không khí.
+ Xung điện phát sinh trong nước có thể làm nóng nước trong bể, nước sau
làm sạch có thể tận dụng để sử dụng trong nhà máy.
Tuy nhiên, cần phải quan tâm quản lý cát ướt tái sinh.
- Làm sạch bằng máy bắn cát quay ly tâm thay cho máy bắn cát khí nén:
Có thể sử dụng máy bắn cát/máy bắn bi để làm sạch bề mặt vật đúc. Máy bắn
cát/máy bắn bi được tạo áp lực bắn theo hai phương pháp: phương pháp sử dụng
cánh quạt quay, tạo lực ly tâm để bắn bi/cát; hoặc phương pháp sử dụng áp lực khí
để bắn.
Việc sử dụng máy bắn cát/máy bắn bi dùng khí nén không hiệu quả về năng
lượng và tốn nhiều chi phí so với máy bắn cát/máy bắn bi sử dụng cánh quạt.
Nguyên nhân: phần lớn các máy nén khí chỉ chuyển được ít hơn 20% năng lượng
dầu vào thành khí nén, do đó không hiệu quả về năng lượng.
59
* Xử lý nhiệt
- Kiểm soát và cải tiến lò ủ nhiệt:
Sản phẩm sau đúc và hoàn thiện được nhiệt luyện theo một trong hai phương
pháp: Ram (ủ) và tôi. Trong công đoạn Ram, sản phẩm đúc được đưa vào lò ủ nhiệt
nhằm đồng đều cấu trúc sản phẩm, sau đó làm mát từ từ. Công đoạn này sử dụng
nhiều năng lượng do cần duy trì nhiệt độ cao trong lò ủ nhiệt.
- Sử dụng nhiên liệu sạch trong lò nhiệt luyện kết hợp với hệ thống kiểm soát
đầu đốt bằng máy vi tính:
Tại lò nhiệt luyện, sử dụng nhiên liệu tự nhiên hoặc nhiên liệu có hàm lượng
sunfua thấp sẽ làm giảm ô nhiễm khí thải. Ngoài ra, vận hành lò tự động cho phép
kiểm soát cơ chế làm việc và nhiệt độ của lò, cũng như giảm thiểu năng lượng tiêu
thụ.
Thực hiện giải pháp thay thế nhiên liệu và kiểm soát lò tự động sẽ làm giảm
được các chất ô nhiễm như CO, SO2, NOx.
3.5.2. Tính khả thi và chi phí hiệu quả đối với sản xuất sạch hơn
a) Tính khả thi
Việc thực hiện đánh giá sản xuất sạch hơn tuân theo nguyên tắc cơ bản là
mọi nguyên nhiên liệu vào quy trình sản xuất, nếu không nằm lại trong sản phẩm sẽ
bị thải ra môi trường, dưới dạng này hoặc dạng khác. Việc triển khai đánh giá sản
xuất sạch hơn một cách bài bản sẽ hỗ trợ doanh nghiệp tìm được đường đi cũng như
dạng chuyển đồi của các loại nguyên liệu đó để tìm ra các phương pháp giảm thiểu
lượng sử dụng một cách hữu hiệu nhất, đồng thời có thể tăng được năng suất, chất
lượng của sản phẩm và tiết kiệm chi phí xử lý môi trường.
Việc áp dụng sản xuất sạch hơn yêu cầu sự cam kết và hỗ trợ mạnh mẽ của
Ban lãnh đạo doanh nghiệp, đó là yếu tố quyết định cho thành công của chương
trình. Yếu tố quan trọng nữa là thời gian và sự nỗ lực của các bộ phận trong toàn
doanh nghiệp dành cho sản xuất sạch hơn.
60
Dựa vào thực tế hoạt động của nhà máy Vitech Việt Nam và dựa vào điều
kiện hiện có của nhà máy để đưa ra nhận xét về tính khả thi khi áp dụng sản xuất
sạch hơn tại nhà máy.
Các giải pháp sản xuất sạch hơn rất khả thi khi thực hiện tại nhà máy Vitech:
+ Các giải pháp về quản lý nguyên liệu vô cùng đơn giản và dễ dàng thực
hiện, chi phí không cao, hiện nhà máy đã đang thực hiện.
+ Các giải pháp tận dụng nhiệt thải.
+ Các giải pháp áp dụng kỹ thuật – công nghệ tiên tiến.
+ Các giải pháp giảm chất kết dính.
+ Thay thế keo phủ gốc rượu bằng keo phủ gốc nước.
+ Các giải pháp liên quan đến hoàn thiện sản phẩm.
+ Giải pháp tận dụng nhiệt thải.
b) Chi phí hiệu quả đối với sản xuất sạch hơn
* Chi phí:
Chi phí để thực hiện sản xuất sạch hơn không lớn, đều tận dụng hiện trạng
của nhà máy để cải tiến cho thân thiện hơn với môi trường.
Chi phí cho giải pháp quản lý nguyên liệu: nhà máy đã có sẵn cơ sở hạ tầng,
chỉ tốn một chút chi phí cho cải tạo, sửa chữa để tạo thành khu chứa nguyên liệu
đảm bảo yêu cầu.
Chi phí cho việc áp dụng kỹ thuật – công nghệ tiên tiến: Nhà máy Vitech
không phải nhà máy đúc cơ khí lớn, tuy nhiên có vốn đầu tư nước ngoài, hơn nữa
sản phẩm đều được xuất khẩu, do đó nguồn lợi và nguồn vốn luôn lưu thông. Hơn
nữa, các thiết bị máy móc mà nhà máy sử dụng đã tương đối hiện đại. Như vậy, để
đầu tư cải tiến thành dây chuyền hiện đại hơn không hề khó khăn.
Ngoài ra, hiện nhà máy đã thực hiện một số biện pháp như dần thay thế dầu
FO bằng khí LPG, thay thế keo gốc rượu bằng keo gốc nước, một số biện pháp với
khuôn cát do đó việc đầu tư chi phí để tiếp tục thực hiện sẽ không lớn.
61
Để áp dụng triệt để các biện pháp sản xuất sạch hơn, chi phí sẽ cao hơn so
với thực trạng sản xuất. Tuy nhiên, nhà máy hoàn toàn có thể chấp nhận được mức
chênh lệch này.
* Hiệu quả
Thường thì các kết quả thu được không được chắc chắn là hoàn toàn chính
xác bởi các dự liệu sử dụng có thể: dựa trên những suy đoán có tính toán; được biết
là không hoàn toàn chính xác; không thống nhất hoàn toàn về phương pháp; dựa
trên những ước đoán địa phương; thiếu một số dữ liệu cần thiết, những bước phân
tích độ nhạy; xác định những thông số nghi ngờ; xác định khoảng dao động hợp lý.
Dựa vào thực tế thự hiện tại một số cơ sở, nhà máy tương tự như Công ty cơ
khí công nghệ cao Sao Xanh, việc thực hiện sản xuất sạch hơn tại nhà máy Vitech
sẽ đem lại hiệu quả cao với chi phí bỏ ra không lớn.
3.6. Kiểm soát ô nhiễm môi trƣờng không khí bằng giải pháp khống chế và xử
lý tại nguồn
Từ các kết quả tính toán ở trên, các chất gây ô nhiễm chủ yếu là các chất vô
cơ, bụi lơ lửng.
Đối với bụi trong ngành đúc cơ khí chủ yếu là bụi có kích thước lớn, có thể
cải tiến cyclone để lọc và thu hồi bụi. Trong một số nhà máy đúc cơ khí, có sử dụng
thiết bị lọc bụi túi vải, hiệu suất xử lý cao, nhưng giá thành cao và khó vận hành
hơn cyclone. Hơn nữa, bụi từ lò đúc sẽ có nhiệt độ cao, không thể sử dụng lọc bụi
túi vải.
Đối với khí thải phát sinh từ các lò nấu chảy kim loại, có thể cải tiến hệ
thống xử lý bằng cách tăng độ dày lớp than hoạt tính, tăng diện tích tiếp xúc của lớp
vật liệu lọc, xử lý theo hai quá trình như sau:
+ Quá trình xử lý ướt: Nhằm xử lý các khí độc vô cơ và một số khí hữu cơ có
tính axit tan trong nước NOx; SOx; CO; Hơi kim loại,…
Dòng khí thải phát sinh từ các lò nấu được hút vào tháp xử lý. Tại tháp xử lý,
dòng khí đi từ dưới lên sẽ được tiếp xúc với dòng dung dịch có tính kiềm (pH = 8-
8,5) được phun từ trên xuống, nhờ lớp vật liệu đệm sẽ làm tăng khả năng tiếp xúc
62
giữa dòng khí và nước. Sau quá trình xử lý ướt, các khí vô cơ và bụi cơ bản đã được
hấp thụ hết vào nước.
+ Quá trình xử lý khô:
Sau khi qua quá trình xử lý ướt, dòng khí tiếp tục đi qua lớp than hoạt tính
dày để hấp phụ các khí hữu cơ có trong khí thải trước khi thải ra môi trường nhờ hệ
thống ống khói. Do trong thành phần khí thải lò nấu có rất ít khí hữu cơ nên định kỳ
nên định kỳ phải thay lớp than hoạt tính cũng tương đối dài, khoảng từ 6 - 8 tháng.
Khí sau khi qua hệ thống xử lý đảm bảo đạt tiêu chuẩn khí thải công nghiệp
(QCVN 19:2009/BTNMT, QCVN 20:2009/BTNMT).
* Tính khả thi của biện pháp
Hiện tại, nhà máy đã có 2 hệ thống xử lý khí thải với hiệu suất xử lý là 65%
và 90%. Việc cải tiến hệ thống trên nền tảng có sẵn không hề khó khăn và hoàn toàn
có thể thực hiện. Hiện tại, nhà máy cũng đang xem xét cải tạo hệ thống để đảm bảo
sản xuất sạch, an toàn cho môi trường.
* Chi phí:
Chi phí để xây dựng một hệ thống xử lý mới sẽ rất lớn. Tuy nhiên, chi phí để
cải tiến, nâng cao hiệu suất xử lý của một hệ thống đã có sẵn sẽ thấp hơn rất nhiều.
* Hiệu quả:
Việc cải tiến hệ thống sẽ làm tăng hiệu suất xử lý, khí thải ra sẽ đảm bảo đạt
TCVN.
Biện pháp tăng bề dày than hoạt tính sẽ đem lại hiệu quả xử lý cao, chi phí
cho lượng than hoạt tính tăng thêm là không lớn, do giá cả than hoạt tính hiện nay
không quá đắt đỏ.
63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
- Môi trường không khí sau ống thoát khí của nhà máy có hàm lượng bụi và
CO vượt tiêu chuẩn cho phép. Chỉ tiêu CO sau ống thoát khí lò điện vượt là 2,6; chỉ
tiêu bụi sau ống thoát khí lò điện vượt 5,38 lần so với QCVN 19:2009/BTNMT.
- Trên cơ sở lý thuyết khuếch tán, luận văn đã áp dụng phương pháp tính
toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao để xác định hiện trạng môi trường
không khí Nhà máy Vitech theo nồng độ của từng chất thải riêng biệt, của từng ống
khói, cũng như theo nồng độ tổng cộng các chất ô nhiễm do hai ống khói đồng thời
thải ra. Cụ thể nồng độ các chất ô nhiễm từ ống thoát khí lò điện đạt cực đại tại
khoảng cách 249 m, nồng độ các chất ô nhiễm từ ống thoát khí lò sấy đạt cực đại tại
khoảng cách 328 m.
- Bằng chương trình excel 2007, có thể lập được biểu đồ biểu thị sự biến đổi
các trị số nồng độ ô nhiễm các chất, của từng ống khói cũng như biểu đồ tổng hợp
phân bố nồng độ ô nhiễm trên mặt đất.
2. Kiến nghị
Vấn đề trước hết là công ty cần áp dụng thêm một số biện pháp sản xuất sạch
hơn trong ngành đúc cơ khí, đối với công nghệ nấu chảy bằng lò điện (lò điện hồ
quang, lò cảm ứng), và công nghệ đúc khuôn cát.
Đồng thời Nhà máy có thể thành lập một bộ phận thường xuyên giám sát
định kỳ hay phòng bảo vệ môi trường tại công ty, và nên tiến hành giám sát định kỳ
6 tháng để thường xuyên kiểm soát hiện trạng môi trường không khí, kịp thời xử lý
các vấn đề liên quan đến ô nhiễm môi trường không khí nếu môi trường bị ô nhiễm.
64
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trần Ngọc Chấn (2000), Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, Tập 1, 2, 3, NXB
Khoa học và kỹ thuật Hà Nội.
2. Phạm Tiến Dũng (2009), Các loại nguồn thải chất gây ô nhiễm không khí,
voer.edu.vn, truy cập ngày 24/9/2014, http://voer.edu.vn/m/cac-loai-nguon-thai-
chat-gay-o-nhiem-moi-truong-khi/5899aeb9.
3. Phạm Ngọc Đăng (1997), Ô nhiễm môi trường không khí, NXB Khoa học kỹ
thuật Hà Nội.
4. Nguyễn Văn Thái và Chu Đức Khải (2009), Nghiên cứu đề xuất mô hình phát
triển ngành đúc Việt Nam, đáp ứng yêu cầu CNH-HĐH đất nước, Hội Khoa học kỹ
thuật Đúc – Luyện kim Việt Nam.
5. Nguyễn Thị Yên Phương (2012), Nghiên cứu hiện trạng và đề xuất biện pháp
kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí tại công ty cổ phần thép Đà Nẵng – KCN
Liên Chiểu – Đà Nẵng, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Đà Nẵng.
6. Nguyễn Thị Việt Trà (2012), Đánh giá ảnh hưởng và đề xuất biện pháp giảm
thiểu ô nhiễm môi trường tại xí nghiệp thiếc Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên, Luận văn
Thạc sĩ, Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
7. Lâm Minh Triết và Nguyễn Đinh Tuấn (2010), Hiện trạng ô nhiễm không khí và
công nghệ xử lý ô nhiễm không khí tại vùng kinh tế trọng điểm phía Nam, Viện Môi
trường và tài nguyên đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh.
8. Công ty TNHH Vitech Việt Nam (2010), Báo cáo đánh giá tác động môi trường
dự án Nhà máy đúc cơ khí, Công ty TNHH Vitech Việt Nam, Bắc Ninh.
9. Sở Khoa học, công nghệ và môi trường thành phố Hồ Chí Minh (1998), Sổ tay
hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp, Tập 5, Xử
lý ô nhiễm môi trường ngành nấu đúc kim loại, Sở Khoa học, công nghệ và môi
trường thành phố Hồ Chí Minh.
65
10. Sector policies and programs division and Office of air quality planning and
standards (2012), Available and emerging technologies for reducing greenhouse
gas emission from the iron and steel industry, United States environmental
protection agency.
11. Wang YJ et al. (2010), Application of analytical pyrolysis in air pollution
control for green sand casting industry, Huan Jing Ke Xue.
66
PHỤ LỤC
67
