Trong những năm gần đây, chúng ta không thể phủ nhận được sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế cũng như khoa học kỹ thuật của thế giới. Nền công nghiệp thế giới đã đạt đến trình độ kỹ thuật cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận. Cùng với sự phát triển ấy, mức sống của con người cũng được nâng cao và nhu cầu của con người cũng có nhiều thay đổi. Tuy nhiên, hệ quả của sự phát triển ấy là một loạt các vấn đề về môi trường như trái đất nóng lên, ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước, mực nước biển dâng hay biến đổi khí hậu … Trước thực trạng ấy con người đã có ý thức về bảo vệ môi trường, ý thức về mối quan hệ giữa “phát triển kinh tế” và “bảo vệ môi trường”. Vấn đề “phát triển bền vững” đã không còn xa lạ và đây là mối quan tâm không của riêng ai đặc biệt là các nước đang trên đà phát triển như Việt Nam chúng ta. Hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nên nhu cầu xây dựng cơ sở vật chất kỹ thuật, cơ sở hạ tầng cho các khu công nghiệp, xây dựng đường giao thông, nhà ở và các công trình khác tăng lên rõ rệt. Do đó nhu cầu về nguyên vật liệu xây dựng đặc biệt là nhu cầu về ximăng tăng cao. Yêu cầu tất yếu được đặt ra là ngành công nghiệp ximăng cần được đầu tư phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu trên. Trước thực tế đó, nhà máy ximăng Hải Phòng mới ra đời với mục đích cung cấp ximăng cho thị trường trong nước và xuất khẩu đồng thời thay thế nhà máy ximăng Hải Phòng cũ đã không đáp ứng được nhu cầu ximăng cũng như không đảm bảo các tiêu chuẩn môi trường. Đặc trưng của chất thải ngành công nghiệp ximăng là ô nhiễm bụi gây tác hại lớn với môi trường và sức khoẻ con người, bụi là nguồn ô nhiễm chủ yếu cần được xử lý. Do đó việc thiết kế một hệ thống xử lý bụi trong nhà máy trước khi thải ra môi trường không khí là hết sức cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp ximăng. Nhà máy ximăng Hải Phòng mới sản xuất ximăng với công nghệ lò quay theo phương pháp khô nên sản lượng ximăng lớn và ô nhiễm ít hơn nhiều so với công nghệ lò đứng. Trong đồ án đề cập tới hệ thống xử lý bụi ximăng bao gồ
Đồ án tốt nghiệp - xử lý bụi nhà máy ximăng lò quay Mở đầu Trong năm gần đây, phủ nhận phát triển vượt bậc kinh tế khoa học kỹ thuật giới Nền công nghiệp giới đạt đến trình độ kỹ thuật cao, với nhiều thành tựu đáng ghi nhận Cùng với phát triển ấy, mức sống người nâng cao nhu cầu người có nhiều thay đổi Tuy nhiên, hệ phát triển loạt vấn đề môi trường trái đất nóng lên, nhiễm khơng khí, nhiễm nguồn nước, mực nước biển dâng hay biến đổi khí hậu … Trước thực trạng người có ý thức bảo vệ môi trường, ý thức mối quan hệ “phát triển kinh tế” “bảo vệ môi trường” Vấn đề “phát triển bền vững” khơng cịn xa lạ mối quan tâm không riêng đặc biệt nước đà phát triển Việt Nam Hiện nước ta giai đoạn cơng nghiệp hố, đại hoá đất nước nên nhu cầu xây dựng sở vật chất kỹ thuật, sở hạ tầng cho khu công nghiệp, xây dựng đường giao thông, nhà cơng trình khác tăng lên rõ rệt Do nhu cầu nguyên vật liệu xây dựng đặc biệt nhu cầu ximăng tăng cao Yêu cầu tất yếu đặt ngành công nghiệp ximăng cần đầu tư phát triển mạnh để đáp ứng nhu cầu Trước thực tế đó, nhà máy ximăng Hải Phịng đời với mục đích cung cấp ximăng cho thị trường nước xuất đồng thời thay nhà máy ximăng Hải Phòng cũ không đáp ứng nhu cầu ximăng không đảm bảo tiêu chuẩn môi trường Đặc trưng chất thải ngành công nghiệp ximăng ô nhiễm bụi gây tác hại lớn với môi trường sức khoẻ người, bụi nguồn ô nhiễm chủ yếu cần xử lý Do việc thiết kế hệ thống xử lý bụi nhà máy trước thải mơi trường khơng khí cần thiết để đảm bảo phát triển bền vững ngành cơng nghiệp ximăng Nhà máy ximăng Hải Phịng sản xuất ximăng với cơng nghệ lị quay theo phương pháp khô nên sản lượng ximăng lớn ô nhiễm nhiều so với cơng nghệ lị đứng Trong đồ án đề cập tới hệ thống xử lý bụi ximăng bao gồm thiết bị lọc bụi tay áo thiết bị lọc bụi tĩnh điện Bùi Trọng Tấn – Công nghệ môi trường_K48 Đồ án tốt nghiệp - xử lý bụi nhà máy ximăng lò quay Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XIMĂNG I.1 Vai trò ximăng nhu cầu ximăng : Theo thống kê từ năm 1991 đến năm 1996, nhu cầu ximăng Việt Nam có tăng trưởng đột biến mức bình quân 20% năm Trong tăng trưởng sản lượng ximăng nước đạt mức bình quân 15% năm hầu hết nhà máy ximăng lò quay đạt sản lượng tối đa Vì để đáp ứng đủ nhu cầu ximăng cho xây dựng thời gian này, nước ta phải nhập tới 6,37 triệu ximăng Nhu cầu ximăng nước từ năm 1996 đến 2005 phân theo vùng lãnh thổ sau : Khu vực M Bắc M.Trung M.Nam Tổng 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 3,645 4,374 5,247 6,300 7,560 8,390 9,320 10,25 11,160 1,215 1,458 1,749 2,100 2,520 2,800 3,100 3,410 3,720 3,240 3,888 4,664 5,600 6,20 7,460 8,280 9,110 9,920 8,10 9,72 11,66 14,00 16,80 18,65 20,70 22,77 24,82 Đơn vị triệu Nếu tính phần ximăng cho xuất nghị đại hội Đảng lần thứ VIII đề (mức xuất 15 – 20 %) lượng ximăng cần thiết năm 2000 – 2005 sau : Năm Nhu cầu ximăng nước (kể xuất khẩu) 2000 19-20 2001 21-22 2002 24-25 2003 26-27 2004 29-30 2005 30-32 Đơn vị triệu Để đáp ứng nhu cầu trên, Bộ, Ngành, Địa phương đặc biệt tổng công ty ximăng Việt Nam có biện pháp cải tạo nâng cấp đầu tư nhà máy ximăng sản lượng ximăng đạt sau : Khu vực M Bắc M Trung M Nam Lò đứng Tổng 1997 4,75 0,20 2,40 2,00 9,35 1998 6,05 0,40 2,90 2,50 11,85 1999 7,30 0,50 3,05 3,00 13,85 2000 9,65 0,50 3,05 3,00 16,20 2001 14,78 0,50 3,05 3,00 21,33 2002 18,65 0,50 3,05 3,00 25,20 2003 20,93 0,95 3,05 3,00 27,93 Bùi Trọng Tấn – Công nghệ môi trường_K48 2004 2005 21,63 22,75 1,40 1,60 3,05 3,05 3,00 3,00 29,08 30,40 Đơn vị triệu 2005 12,170 4,060 10,820 27,05 Đồ án tốt nghiệp - xử lý bụi nhà máy ximăng lò quay Như dù cải tạo nâng cấp lượng ximăng sản xuất nhà máy đạt xấp xỉ mức tiêu dùng nội địa khơng có phần cho xuất Lượng ximăng thiếu hụt cao vào năm 2000 – triệu tấn, sau giảm dần I.2 So sánh cơng nghệ sn xut ximng : Chỉ tiêu Lò quay CN khô kỹ thuật CN ớt CN lò đứng Đá vôi, đất sét, thạch cao Phối liệu vào lò dới dạng bột mịn có độ Phối liệu ẩm 1ữ 2% (Lò có vào lò dới Phối liệu vào xyclon trao đổi dạng bùn lò dới dạng nhiệt) dạng viên pat có độ viên, độ ẩm Phối liệu có độ ẩm 12ữ 14% ẩm 35ữ 12ữ16% ( lò có xích canxinato 40% ) Phèi liƯu cã Phèi liƯu kh«ng trén lÉn víi trén lÉn víi than than ( phèi liƯu x¸m ) ( phối liệu đen ) Nhiên liệu Than, dầu, khí Bùi Trọng Tấn – Công nghệ môi trường_K48 Đồ án tốt nghiệp - xử lý bụi nhà máy ximăng lũ quay Mức tiêu tốn nhiên liệu/đv Nhỏ Lớn Trung bình Sử dụng lò quay để nung clinke Sử dụng lò sản phẩm đứng để Quá Có hệ thống trao Phải qua nung clinke Phải qua giai trình đổi nhiệt xyclon giai đoạn đoạn sấy nung xích canxinato sấy (giảm (giảm độ ẩm ( thực chất ghi độ ẩm từ từ 14% nung trao đổi 40% xuèng 2%) nhiÖt ) xuèng 2%) Bùi Trọng Tấn – Công nghệ môi trường_K48 Đồ án tốt nghiệp - xử lý bụi nhà máy ximăng lò quay - Làm việc liên tục, phối liệu đợc - Làm việc nạp từ đấu cao lò, đảo trộn gián đoạn, theo vòng quay lò phối liệu cấp vào theo mẻ, Nguyên lý làm việc - Quá trình tạo khoáng đợc diễn từ theo chiều dài lò xuống, - Công suất lớn 3000 - 5800 - Quá trình tấn/ngày, gấp khoáng hoá ữ 10 lần công suất lò diễn theo đứng chiều cao lò - Than đợc đốt riêng từ buồng viên than, trình nung luyện nhận phối liệu nhiệt từ khí nóng từ buồng đốt - Quá trình than cháy diễn lò nung, cháy diễn - NhiƯt ®é nung 14500C, chÊt l- tõng ợng sản phẩm tốt, ổn định, chất viên liệu lợng xi măng tốt so với lò -Nhiệt độ đứng nung cha đảm bảo giới hạn 1420 ữ 14500C Bựi Trọng Tấn – Công nghệ môi trường_K48 Đồ án tốt nghiệp - xử lý bụi nhà máy ximăng lò quay Phương pháp lị quay khơ phương pháp có mức tiêu thụ nhiên liệu/đơn vị sản phẩm nhỏ nhất, phương pháp gây nhiễm mơi trường trình bày phần I.3 Phương pháp lị quay khơ : I.3.1 u cầu nguyên liệu, nhiên liệu sản phẩm : Ximăng Pooc lăng PC Các tiêu Giá trị PC 40 PC 30 Lượng sót sàng 0,08mm, %, max Hàm lượng SO3, %, max Hàm lượng MgO, %, max Hàm lượng nung, %, max Hàm lượng cháy thiêu, %, max 15 PC 50 12 3,5 5,0 5,0 1,5 Ximăng Pooc lăng hỗn hợp Các tiêu Giá trị PCB 30 PCB 40 Lượng sót sàng 0,08mm, %, max Hàm lượng SO3, %, max 3.Clinker ximăng Pooc lăng Tên tiêu Hàm lượng CaO tự do, %, max Hàm lượng CaO, % Hàm lượng SiO2, % Hàm lượng Al2O3, % Hàm lượng Fe2O3, % Hàm lượng MgO, %, max Hệ số bão hồ vơi LSF Mơ đun Silic SIM Mô đun nhôm AIM 12 3,5 Giá trị 1,5 58 – 67 18 – 26 3–8 2–5 88 – 100 2,0 – 2,6 1,0 – 2,0 Hệ số bão hồ : Bùi Trọng Tấn – Cơng nghệ môi trường_K48 Đồ án tốt nghiệp - xử lý bụi nhà máy ximăng lò quay LSF = (CaO – CaOtd)/(2,8.SiO2 + 1,18.Al2O3 + 0,65.Fe2O3) Mô đun Silicat : MS = SiO2/(Al2O3 + Fe2O3) Mô đun Alumin : MA = Al2O3/Fe2O3 Bột phối liệu để nung clinker Tên tiêu Hàm lượng SiO2, % Hàm lượng Al2O3, % Hàm lượng Fe2O3, % Hàm lượng CaO, % Hệ số bão hồ vơi LSF Mơ đun Silicat SIM Mơ đun Nhơm AIM Độ ẩm sau máy nghiền, % Lượng sót sàng 0,09mm, %, max Giá trị 12,5 – 15 2,0 – 4,0 1,8 – 3,5 42,0 – 46,0 93 – 107 2,0 – 2,7 0,8 – 2,0 8,0), tổng độ khống hố lớn (500 -1000mg/l) • Nước thải từ trình làm nguội clinker, làm nguội thiết bị nghiền nguyên nhiên liệu nghiền ximăng, nước lò … có nhiệt độ cao, chứa váng dầu lượng định cặn lơ lửng Dầu mỡ nước thải sản xuất lan truyền khuếch tán thành lớp màng mỏng cản trở trình trao đổi chất, hoạt động sống thuỷ sinh vật khu vực sông Bạch Đằng sông Thải Theo nguyên tắc loại nước làm nguội, lắng sơ sau đưa vào chu trình cấp nước tuần hồn • Nước thải rửa thiết bị, vệ sinh bể chứa dầu MFO … có hàm lượng dầu, cặn lơ lửng, COD lớn Lượng nước thải nhỏ song chất độc hại gây ảnh hưởng đáng kể đến hệ sinh thái vực nước nhỏ Ngoài khu vực cịn có số loại nước thải khác với lưu lượng nhỏ nước thải trình khai thác đá vơi Tràng Kênh, Gia Đước, nước từ trình tách cặn trạm xử lý nước cấp … gây nhiễm cho ao hồ xung quanh b) Nước thải sinh hoạt Bùi Trọng Tấn – Công nghệ môi trường_K48 16 Đồ án tốt nghiệp - xử lý bụi nhà máy ximăng lò quay Định mức nước tiêu thụ cho nhu cầu sinh hoạt 0,15 m3/tấn clinker (495 m3/ngày) Các chất độc hại có nước thải sinh hoạt : • Nước thải sinh hoạt nhà máy lưu lượng khoảng 495 m3/ngày có hàm lượng cặn lơ lửng từ 200 -250 mg/l, BOD5 từ 120 – 150 mg/l, tổng Nitơ 26 -28mg/l Trong nước thải cịn có loại vi khuẩn gây bệnh đặc trưng số Feacal coliforms lớn (trong khoảng 104 – 106 MPN/100ml) • Mơi trường nước thải có độ mặn cao, khả phân huỷ chất hữu có nguồn gốc phế thải bị hạn chế Xu thuỷ triều đẩy phế thải vào bờ Do nước thải sinh hoạt gây ô nhiễm cho vùng nước gần điểm xả, đặc biệt loại phân cặn không thu hồi tích tụ lại tạo nên vùng yếm khí nước làm mỹ quan khu vực bờ sông c) Nước mưa Nhà máy xây dựng diện tích rộng 27,66 hàng trăm khác khu vực khai thác đá vôi, đất sét Như có trận mưa 100mm với hệ số dịng chảy 0,6 lượng nước mưa chảy tràn qua khu vực nhà máy sông Bạch Đằng sông Thải 16.596 m3 Trong nước mưa đặc biệt nước mưa đợt đầu chứa nhiều loại cặn bẩn khác Hàm lượng cặn lơ lửng nước mưa đợt đầu 20 phút sau mưa lớn (1000 – 5000 mg/l), hàm lượng sunfat, nitrit, silic, nhôm … loại nước mưa lớn Do khơng có biện pháp xử lý nước mưa đợt đầu gây ô nhiễm cho vùng nước lớn từ sông Đá Bạch, sông Giá, sông Thải đến giếng khơi khu vực Thành phần, tính chất loại nước thải nước mưa đợt đầu khu vực tổng hợp bảng 4-1 Bảng 4-1 Thành phần tính chất nước thải nhà máy STT Nước thải Nước thải Nước Nước Nước Chỉ tiêu công nghệ làm nguội thải từ thải sinh mưa đợt thiết bị kho dầu hoạt đầu o Nhiệt độ, C 25-30 30-40 20-28 20-80 20-25 pH 7,8-8,5 7,2-8,0 7,0-8,0 7,0-7,6 6,5-7,2 Hàm lượng cặn 500-1500 50-300 50-150 100-250 1000lơ lửng, mg/l 5000 Tổng độ khoáng 500-1000 100-300 150-500 300-800 300-800 hoá, mg/l BOD5, mg/l 15-50 20-30 200-500 100-250 50-200 Bùi Trọng Tấn – Công nghệ môi trường_K48 17 Đồ án tốt nghiệp - xử lý bụi nhà máy ximăng lò quay COD, mg/l SiO2, mg/l SO42-, mg/l Hàm lượng dầu mỡ, mg/l 50-200 10-50 20-100 0,1-1 2,0 BOD5 mg/l 180 20 Tổng N mg/l 35 20 Tổng P mg/l COD mg/l 400 50 Hàm lượng dầu mỡ mg/l Không phân huỷ Như nước thải nhà máy sau xử lý sinh học hoàn toàn Aeroten đáp ứng yêu cầu chất lượng nước thải công nghiệp phép xả vào nguồn nước mặt loại A theo TCVN 5945-1995 I.3.3.2 Chất thải rắn : Nguồn phát sinh chất thải rắn : Do nguyên liệu tuyển chọn nơi khai thác nên khơng có phế thải rắn từ nguyên liệu nhà máy Trong trình hoạt động nhà máy, chất thải rắn cơng nghiệp chủ yếu bao bì, giấy phế thải, nguyên vật liệu rơi vãi trình vận chuyển Lượng chất thải rắn sinh hoạt khoảng 755 cán công nhân viên làm việc nhà máy sinh khoảng 1m3/ngày Các chất thải rắn sinh hoạt sản xuất không xử lý tốt gây ảnh hưởng xấu đến mơi trường đất, nước, khơng khí điều kiện thuận lợi cho phát triển loại vi khuẩn có nhiều lồi vi khuẩn có khả gây bệnh Chất thải rắn hữu tái sử dụng, chất vơ bền vững độc hại a) Đối với chất rắn vô Các chất rắn vô thường bền vững ảnh hưởng đến mơi trường Tuy nhiên chất thải rắn loại thường rải rác, khơng có kế hoạch thu gom có khả gây ô nhiễm môi trường thông qua đường sau : • Ơ nhiễm khơng khí gió hại rắn nhỏ vào khơng khí gây bụi • Nước mưa chảy tràn qua bãi thải kéo theo chất thải rắn dạng bột làm tăng độ đục nước thải, ảnh hưởng đến chất lượng nước sông Bùi Trọng Tấn – Công nghệ môi trường_K48 20