Ứng dụng mô hình gauss đánh giá sự lan truyền khí thải của nhà máy lọc dầu dung quất

Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực môi trường ngày càng mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là việc ứng dụng các phần mềm mô hình hóa môi trường trong công tác quản lý và dự báo

MỤC LỤC

1

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay , công nghệ thông tin là một phần không thể thiếu cho sự phát triển kinh

tế - xã hội Nó được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau Môi trường cũng là một ngành không ngoại lệ Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực môi trường ngày càng mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là việc ứng dụng các phần mềm mô hình hóa môi trường trong công tác quản lý và dự báo ô nhiễm

Ứng dụng mô hình hóa để tính các chất gây ô nhiễm sẽ giúp doanh nghiệp có các

cơ sở dự báo và đánh giá khía cạnh kinh tế do ô nhiễm, xây dựng các mô hình tính toán cho hệ thống kiểm soát và quản lý ô nhiễm, là luận chứng để đưa ra các phương pháp dự báo dài hạn phục vụ cho công tác quy hoạch của các tổ chức, doanh nghiệp

Vì vậy, Trong khuôn khổ bài đồ án môn Mô hình hóa môi trường này, tôi chọn đề

tài: “Ứng dụng mô hình Gauss đánh giá sự lan truyền khí thải của nhà máy lọc dầu Dung Quất”

I TỔNG QUAN

I.1.Tổng quan về mô hình Gauss

Mô hình Gauss là mô hình đánh giá về sự lan truyền chất ô nhiễm rộng rãi trên thế giới, được áp dụng cho các nguồn thải điểm

Hình 1: Mô phỏng mô hình Gauss

Mô hình Gauss được EPA khuyến cáo dùng cho các tính toán mang tính quy phạm Các thông tin, giả thiết trong mô hình Gauss gồm:

- Tải lượng ô nhiễm không đổi

- Vận tốc và hướng gió không thay đổi trên cùng độ cao

- Hệ số khuếch tán không đổi

- Nồng độ chất ô nhiễm không đổi

Dưới đây là các nhóm thông tin cần thiết để xây dựng kịch bản

Hình 2: Các nhóm thông tin cần thiết cho mô hình Gauss

3

I.2.Tổng quan về nhà máy lọc dầu dung quất

Nhà máy lọc dầu Dung Quất, thuộc Khu kinh tế Dung Quất, là nhà máy lọc dầu

đầu tiên của Việt Nam xây dựng, thuộc địa phận xã Bình Thuận và Bình Trị, huyện

Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi Đây là một trong những dự án kinh tế lớn, trọng điểm quốc gia của Việt Nam trong giai đoạn đầu thế kỷ 21

Nhà máy chiếm diện tích khoảng 810 ha, trong đó 345 ha mặt đất và 471 ha mặt biển Công suất tối đa của nhà máy là 6,5 triệu tấn dầu thô năm tương đương 148.000 thùng/ngày, dự kiến đáp ứng khoảng 30% nhu cầu tiêu thụ xăng dầu ở Việt Nam

Nhà máy sản xuất khí hóa lỏng LPG, propylene, polypropylene, xăng A92 và A95, dầu hỏa, nhiên liệu phản lực, diesel và dầu nhiên liệu Nhà máy gồm 14 phân xưởng chế biến công nghệ, 10 phân xưởng năng lượng phụ trợ và 8 hạng mục ngoại vi

Trong quá trình hoạt động, các phân xưởng nhỏ của nhà máy làm các công việc lọc dầu tạo ra các loại khí ô nhiễm Các khí này sẽ được đưa vào không khí thông qua các ống khói, có tác động không hề nhỏ tới môi trường, đặc biệt môi trường khí

Để làm rõ hơn về mức độ ảnh hưởng của các chất ô nhiễm gây ra cho môi trường trong quá trình làm việc của nhà máy, tôi đã lựa chọn một phân xưởng chế biến của nhà máy để tìm hiểu quá trình phát thải ô nhiễm khí thải tại nơi này với môi trường xung quanh

Các kết quả của mô hình được trình bày ở dưới

II KẾT QUẢ CHẠY MÔ HÌNH GAUSS

Một phân xưởng chế biến thuộc nhà máy lọc dầu Dung Quất có ống khói cao 45m, đường kính miệng ống khói là 1.2m Nhà máy phát thải chất ô nhiễm là NO2 với tải lượng phát thải là 32g/s, lưu lượng khí thải là 10.05m3/s, nhiệt độ của khí thải là

2000C Ống khói này đặt tại khu vực nông thôn Số liệu khí tượng như sau:

STT Thời gian

trong ngày

Vận tốc gió

Hướng gió Độ ổn

định

Nhiệt độ không khí xung quanh

Bằng cách sử dụng mô hình Gauss, hãy biến đổi:

a Tính vệt nâng ống khói?

b Tính toán hệ số khuếch tán σy(x), σz(x) tại khoảng cách x = 500 m

c Tính sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm dọc theo hướng gió tại điểm cách ống khói 1500m?

d Tính sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm dọc theo hướng gió tại khoảng cách 1500m và cách đường trục 500m theo phương trục y?

(Chọn hướng gió tính toán là hướng Tây)

Trả lời:

a Theo công thức Holland, ta có vệt nâng ống khói:

Ta có:

• D: đường kính

• P: áp suất khí quyển, milibar (1atm = 1013mbar)

• Tkhoi, Txq: Nhiệt độ của khí và không khí xung quanh (K)

• a: Hệ số hiệu chỉnh

- Cấp A, B, C nhân hệ số 1.1 hoặc 1.2

- Cấp D, E, F nhân hệ số 0.8 hoặc 0.9

Kết quả: Vệt nâng ống khói theo hướng Tây: ∆h = 9,978335 (m)

b Theo công thức tính hệ số khuếch tán với độ ổn định loại C:

5

T: thời gian đo (phút)

Kết quả: σy(500) = 53,674504

σz(500) = 38,138504

Hình 3: Kết quả tính hệ số khuếch tán

c Theo công thức tính nồng độ trên mặt đất dọc theo hướng gió (trục x):

Trong đó:

H = h+Δh M: Tải lượng phát thải (mg/s)

Kết quả: C_theohuongio(1500,0) = 0,154263 (mg/m³)

Hình 4: Kết quả nồng độ chất ô nhiễm tại điểm (1500;0)

d Theo công thức tính nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất:

Kết quả: C_theohuongio(1500,500) = 0,000786 (mg/m³)

Hình 5: Kết quả nồng độ chất ô nhiễm tại điểm (1500;500) Nhận xét:

Nhìn vào biểu đồ kết quả ta thấy điểm có nồng độ chất ô nhiễm cao nhất là

xmax=500m, Cmax=0,586mg/m3

Tổng diện tích bị ô nhiễm là rất lớn, theo tính toán kết quả là: 55397665,723(m²) Vùng bị ảnh hưởng nặng nahats trong khoảng 200m – 500m xung quanh ống khói theo hướng gió

7

KẾT LUẬN

Các hoạt động của nhà máy thải ra một lượng khí thải NO2 rất lớn, gây ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân, người lao động trong và xung quanh khu vực nhà máy nếu không được quản lý tốt và xử lý thích hợp Vì vậy mà việc tính toán lượng NO2 phát thải ra môi trường xung quanh là rất quan trọng

Trong đề tài này đã tính toán được nồng độ NO2 lan truyền trong không khí theo bán kính dựa trên mô hình Gauss

Kết quả này có thể giúp cho cơ quan quản lý môi trường và chính quyền các cấp xem xét việc đầu tư của dự án và đề ra được các biện pháp quản lý thích hợp cho nhà máy

Về phía Công ty, dựa vào kết quả này Công ty có thể đưa ra biện pháp quản lý và có giải pháp hợp lý nhằm giảm thiểu ảnh hưởng tới sức khỏe của người lao động cũng như giảm thiểu các sự cố môi trường