CÁC CHẤT THẢI TRONG QUÁ TRÌNH sản XUẤT và ẢNH HƯỞNG của nó đến môi TRƯỜNG

I CÁC CHẤT THẢI TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NĨ ĐẾN MƠI TRƯỜNG Nước thải : Lượng nước thường cung cấp cho sản xuất 1980 m 3/ngày, gồm : nước chuẩn bị nguyên liệu, vệ sinh cơng nghiệp, làm nguội máy móc thiết bị, … Lượng nước thải hình thành trình sản xuất lấy 80% lượng nước cấp 1584 m 3/ngày Vậy nguồn gây ô nhiễm môi trường nước nước thải sản xuất : • • • • • Nước thải sản xuất từ trình nghiền nguyên liệu chứa bùn nhiều tạp chất rắn có kim loại sắt, nhơm, silic Nước thải từ q trình nghiền than có hàm lượng cặn lơ lửng cao, nhiều tạp quặng pirit Nước thải rửa sân, tưới sân, khử bụi … chứa nhiều tạp chất rắn loại chất bẩn khác Nước thải từ trình làm nguội clinker, làm nguội thiết bị nghiền nguyên nhiên liệu nghiền xi măng, nước lò … có nhiệt độ cao, chứa váng dầu lượng định cặn lơ lửng 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 Chất thải rắn : 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 1m 3/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 Chất thải rắn hữu tái sử dụng, chất vơ bền vững độc hại Ơ nhiễm môi trường vật lý : 3.1 Tiếng ồn rung động : Tiếng ồn rung phát chủ yếu từ thiết bị sản xuất động cơ, máy bơm,máy quạt từ phương tiện vận chuyển nguyên, nhiên liệu sản phẩm hoạt động Do nhà máy có nhiều máy móc, thiết bị hoạt động nên tiếng ồn rung ảnh hưởng công nhân sản xuất không ảnh hưởng khu dân cư xung quanh 3.2.Ô nhiễm nhiệt : Quá trình cơng nghệ sản xuất xi măng có sử dụng nhiệt cho công đoạn nghiền nguyên liệu, nghiền than, nghiền xi măng (t = 90 – 98°C), nồi hơi, hệ thống vận chuyển bột liệu lò nung clinker Tổng nhiệt lượng toả vào không gian nhà xưởng lớn làm nhiệt độ bên nhà xưởng tăng cao,gây ảnh hưởng tới q trình hơ hấp thể người gây ảnh hưởng đến sức khỏe suất lao động Để giảm nhẹ ô nhiễm nhiệt, nhà máy áp dụng giải pháp thông gió tự nhiên kết hợp với thơng gió khí để tạo mơi trường làm việc tốt cho cơng nhân Ô nhiễm nhiệt chủ yếu tác động đến sức khoẻ công nhân làm việc phân xưởng có nhiệt độ cao nghiền liệu lò nung, cấp liệu lò, vận chuyển clinker, nghiền than, nghiền xi măng (nhiệt độ khí thải 90°C), làm nguội clinker (nhiệt độ khí thải max 330°C) Q trình phát sinh bụi khí thải : Xét tồn hoạt động nhà máy từ khâu khai thác vận chuyển nguyên, nhiên liệu đến khâu xuất sản phẩm bụi khí thải sinh nhiều cơng đoạn khác Tuy nhiên khí thải độc hại chiếm phần nhỏ nguồn nhiễm khơng khí chủ yếu trình sản xuất xi măng bụi Tuỳ thuộc vào nguồn phát sinh mà bụi cơng đoạn có thành phần, nồng độ kích thước khác chúng mang đặc trưng khác a) Các điểm phát sinh khí thải cơng đoạn : Cơng đoạn khai thác, đập (ngồi hàng rào nhà máy) vận chuyển đá vôi kho nhà máy : Nguồn bụi sinh từ hoạt động nổ mìn, vận chuyển đá vơi phương tiện vận tải từ mỏ nhà máy Khi đến nhà máy bụi phát sinh từ phễu tiếp nhận Cơng nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang đá vôi (cỡ hạt < 1500mm) máy búa khỏi máy (cỡ hạt ≤ 50mm) Ở công đoạn này, máy búa không gây bụi mà bụi chủ yếu sinh ôtô đổ đá vôi vào phễu, lượng bụi lớn Sau máy đập búa đá vôi cỡ hạt ≤ 50mm chuyển đến kho chứa hệ thống băng tải cao su cầu rải liệu di động, giai đoạn trình đổ rót, chuyển đổi vị trí băng tải phát sinh bụi vào mơi trường khơng khí xung quanh Cơng đoạn khai thác, đập nhỏ (bên ngồi nhà máy) vận chuyển đất sét kho nhà máy : Nguồn bụi phát sinh từ phễu tiếp nhận đá sét (cỡ hạt ≤ 500mm) máy đập búa trục sau khỏi máy (cỡ hạt ≤ 50mm) Ra khỏi máy đập búa đá sét vận chuyển kho chứa băng tải cao su thiết bị rải đống giữa, trình phát sinh bụi từ điểm rót vị trí chuyển đổi đá sét Đối với nguyên liệu Silica, xỉ Pirit than : Chỉ có nguồn phát sinh bụi trình tiếp nhận vận chuyển nguyên liệu sử dụng chung dây chuyền với vận chuyển đá sét (không qua công đoạn đập) nên vị trí phát sinh bụi tương tự vận chuyển đá sét Đối với thạch cao phụ gia : Nguồn bụi phát sinh trình bốc nguyên liệu, cấp liệu cho máy đập búa 150t/h để xử lý cỡ hạt từ ≤ 500mm xuống ≤ 30mm vị trí chuyển đổi băng tải cao su với băng rải đống di động Tại kho chứa đồng nguyên liệu : Bụi phát sinh từ vị trí chuyển đổi băng tải vị trí đổ rót ngun liệu vào két định lượng Công đoạn tồn trữ rút nguyên liệu cho máy nghiền : Nguồn bụi phát sinh trình rút kho nhờ băng cào, điểm chuyển đổi băng tải cao su điểm rót vào két định lượng trước máy nghiền Công đoạn nghiền nguyên liệu : Cơng nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang Nguyên liệu từ két định lượng qua hệ thống cân định lượng xuống băng tải chuyển vào máy nghiền Tại máy nghiền liên hợp chu trình kín (có sử dụng khí thải đốt than lò nung ngun liệu lò nung clinker để sấy khơ ngun liệu nâng cao hiệu suất cho trình nghiền) hạt mịn đưa tới xyclon Tại xyclon hạt mịn giữ lại theo hệ thống gầu nâng máng khí động tới Silơ đồng phần khí bụi đưa qua lọc bụi tĩnh điện để đảm bảo nồng độ bụi khí thải ≤ 50mg/Nm nhiệt độ khí thải ≤ 150°C Phần khí bụi thải mơi trường qua ống khói (số 03) có lưu lượng 5.800 Nm3/ph, D = 5m, H = 100m Trong trường hợp máy nghiền không hoạt động nguồn khí thải chuyển vào tháp điều hồ có hệ thống phun nước làm lạnh giảm nhiệt độ xuống ≤ 150°C đưa thiết bị lọc bụi tĩnh điện trước thải qua ống khói Cơng đoạn đồng bột liệu cấp liệu lò nung : Bột phối liệu vận chuyển lên đỉnh cấp vào thùng cấp liệu, phát sinh máng thuỷ lực đổ từ băng tải vào thùng đưa vào cân định lượng tới xyclon lò sinh vị trí bột liệu vào khỏi cân Silô đồng băng tải bụi bột liệu vận chuyển cấp liệu Tiếp theo bột liệu nung Tại bụi chủ yếu phát Công đoạn nghiền cung cấp than : Nguồn nhiễm có vị trí phát sinh tương tự cơng đoạn nghiền phối liệu Những vị trí phát sinh khí bụi q trình rút than từ kho, vận chuyển đổ rót vào két than thơ, vào máy nghiền lăn đứng Tại máy sấy nghiền than, than bột vận chuyển dòng khí nóng (từ máy làm nguội clinker) tới xyclon lắng để chuyển tới két than mịn Phần khí sau sấy than đưa qua thiết bị lọc bụi điện thải qua ống khói (số 09) có lưu lượng thải 1300 Nm3/ph, D = 1,8m, H = 43m t = 90°C 10 Hệ thống Xyclon trao đổi nhiệt buông phân huỷ : Công nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang Do hệ thống kín hồn tồn nên khơng sinh bụi mà có lượng nhiệt toả môi trường xung quanh thành Xyclon buồng phân huỷ Khí thải buồng phân huỷ (bộ phận tiền nung) sử dụng làm tác nhân sấy cho nghiền liệu với nhiệt độ sấy khoảng 260 – 280°C, sau thải ngồi qua ống khói (số 03) lưu lượng 5800 Nm 3/ph, D = 5m, H = 100m, t = 90°C (max 150°C) 11 Công đoạn nung Clinker : Bột liệu sau Canxi hố buồng phân huỷ vào lò nung để tiếp tục q trình nung Clinker Ngn gây nhiễm chủ yếu khí nóng toả xung quanh vỏ đầu lò Tồn bao bọc kín nên khí thải sinh từ lò nung khơng chúng đưa qua thiết bị làm lạnh kiểu ghi 12 Công đoạn làm nguội clinker : Clinker từ lò nung có nhiệt độ rât cao làm lạnh đột ngột thiết bị làm lạnh kiểu ghi nhằm làm nguội clinker từ 1350°C xuống khoảng 90°C Hệ thống làm lạnh sử dụng quạt gió lưu lượng 6.800 Nm 3/ph lấy khơng khí bên thổi qua ghi xáo trộn clinker nằm ghi đồng thời hạ nhiệt clinker Khí thải ngăn thứ thiết bị làm lạnh có nhiệt độ cao cấp cho buồng phân huỷ Phần lại qua lọc bụi điện 05EP101, phần sử dụng để nghiền sấy than, phần thải ngồi qua ống khói (số 05) lưu lượng 3.000 Nm3/ph, D = 5m, H = 43m, t = 330°C 13 Công đoạn vận chuyển chứa clinker : Bụi công đoạn phát sinh chủ yếu trình chuyển đổi băng tải đổ clinker vào Silô 14 Công đoạn nghiền xi măng : Nguồn ô nhiễm chủ yếu bụi xi măng trình từ cân định lượng xuống hệ thống vận chuyển xi măng Bột xi măng sau khỏi máy nghiền chuyển tới thiết bị phân ly tập trung vào xyclon lắng chuyển tới Silô chứa Phần khí thải sau phân ly xử lý thiết bị lọc bụi túi 08.BF.301 (năng suất 26.000m3/h) Phần khí thải cho thơng gió máy nghiền xử lý thiết bị lọc bụi tĩnh điện 08.EP.101 thải ngồi qua ống khói (số 08) lưu lượng 1.000 m3/ph, D = 2m, H = 49m, t = 45°C Cơng nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang 15 Cơng đoạn chứa đóng bao xi măng thành phẩm : Bụi sinh chủ yếu bụi xi măng trình vận chuyển xi măng đến Silô 16 Công đoạn phụ trợ : Nhà nồi sử dụng dầu MFO cho nồi công suất 1.500 kg hơi/h Quá trình đốt dầu sinh khí thải bụi, chúng thải ngồi qua ống khói (số 12) lưu lượng 3420 m3/h, D = 0,5m, H = 43m Như nguồn gây ô nhiễm khơng khí nhà máy chủ yếu khói lò hơi, buồng đốt, bụi trình đập nghiền, vận chuyển nguyên nhiên liệu, xi măng bụi, khí độc từ trình nung, làm lạnh cliker nghiền xi măng b) Đặc trưng nhiễm bụi khí thải : Đặc trưng ô nhiễm từ hệ thống sản xuất mơi trường khơng khí nhiễm bụi (bụi than, đá sét, đá vôi, thạch cao, xỉ pirit,clinker, xi măng bụi trình đốt dầu MFO), khí độc (SO2, NO2, CO2) Ơ nhiễm từ nguồn thải nhà máy Tải lượng chất ô nhiễm hoạt động nhà máy gây tổng kết bảng Công nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang Bảng Tải lượng nhiễm khí từ nguồn thải Nhà máy XMHP Hệ Hoạt động công nghệ số ô nhiễm Tải lượng ô nhiễm (kg/tấn clinker) B ụi Dự trữ than (silô) (tấn/năm) S O2 N O2 - ụi - ,1 Đập, nghiền, sàng than (**) - - - - - - ,075 ,34 ,02 ,15 - - - 235 - - ,12 24,74 - - ,13 Cơng nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ 060,3 - ,05 Vận chuyển theo tàu 9,9 Dự trữ xi măng (silô) 53,43 ,048 Dự trữ clinker (silô) 7,96 Nghiền clinker (**) 0,97 Làm lạnh clinker (**) 45,53 ,02 clinker (**) - ,14 Nghiền nung nguyên liệu, O2 06,03 Vận chuyển băng tải (*) O2 N - ,102 Đập, sàng nguyên liệu (*) S 03,95 Dự trữ nguyên liệu B 35,14 - - Trang ,01 0,4 Tổng cộng 179,87 060,3 235 Ghi : Số lượng clinker 3.300 tấn/ngày hay 1.039.500 tấn/năm • Vận chuyển xi măng trạng thái đóng bao (*) Các cơng đoạn trang bị lọc bụi túi • (**) Các cơng đoạn trang bị lọc bụi tĩnh điện Như vậy, khối lượng chất ô nhiễm thải năm từ tất nguồn trường hợp thiết bị xử lý hoạt động 1.179,87 bụi; 1.060,3 SO 2.235 NO2 Trong trường hợp thiết bị lọc bụi tĩnh điện không hoạt động (gặp cố) cơng đoạn có sử dụng thiết bị lọc bụi tĩnh điện tải lượng ô nhiễm tăng lên : • • • • Đập, nghiền, sàng than : Nghiền, nung nguyên liệu, clinker Làm lạnh Clinker Nghiền xi măng 318,94 g/s 4888,89 g/s 404,86 g/s 404,86 g/s Ơ nhiễm từ q trình đốt nhiên liệu Trong q trình sản xuất nhà máy có phận sử dụng nhiên liệu đốt với khối lượng lớn : • • • Lò nung sơ (buồng phân huỷ) : 9,71 than/h + 0,137 t/h MFO Lò nung clinker : 8,10 than/h + 0.137 t/h MFO Lò đốt dầu MFO : đốt 150 ngày năm Trong : 50 ngày đốt 0,25 t/h (đốt hết công suất) Công nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang 100 ngày đốt 0,125 t/h Xét tất nguồn thải từ nhà máy xi măng khí thải từ lò nung ngun liệu lò nung clinker, khí thải từ cơng đoạn sấy ngun liệu lò nguồn kiểm sốt Tải lượng chất nhiễm khí thải, thải qua ống khói tính tốn sở hệ số nhiễm Tổ chức Y tế giới WHO thông số thành phần than đặc điểm q trình cơng nghệ nhà máy Kết qủa tính tốn lượng nhiễm bụi khí độc hại nhà máy xi măng Hải Phòng dùng nhiên liệu than cám 3+4 Quảng Ninh, trường hợp có khơng có hệ thống xử lý tổng kết bảng Bảng Tải lượng chất ô nhiễm đốt nhiên liệu C Tải lượng ô nhiễm (g/s) hất ô Tổng nhiễ tải lượng (g/s) m Lò nung Lò nung Lò sơ nguyên clinker liệu A B ụi B 1 39,82 A ,75 B 16,07 A ,46 Cơng nghệ sản xuất xi măng lò quay khô B ,05 A1+ A2+A3 ,05 B1+ B2+B3 368, 691 4,66 Trang than ,016 S O2 ,0002 6,97 N O2 ,016 6,97 ,221 - - - ,67 - O 951,8 951,8 6,09 294,5 6,09 294,5 6,09 ,152 6,09 ,076* 64,3 55* 10.4 20,35 ,152* 55* ,152 64,6 64,3 0 25* ,335* 71,8 64,6 0 25* ,67 72,5 71,8 0 72,5 0 4,63 5* ,725* ,335* C 368, 665* ,45 ,725* 9,56 ,025* ,45 ,221 9,56 ,025* 2,50 ,221 5,45 ,0002 2,50 ,221 5,45 10.4 20,35 10.4 20,32* 10.4 20,32* Ghi : Ký hiệu A - xử lý Ký hiệu B - xử lý thiết bị lọc bụi tĩnh điện Ký hiệu có gạch chân biểu thị lượng dầu MFO dùng cho lò nung Ký hiệu (*) – tính cho trường hợp đốt 125 kg/h dầu MFO Vậy, tính theo lượng nhiên liệu sử dụng trình sản xuất xi măng trường hợp hệ thống xử lý không hoạt động, ngày nhà máy thải vào Công nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang 10 mơi trường 31.854,9 kg bụi khói, 6.269,184 kg SO 2, 5.589,216 kg NO2 900.318,24 kg CO Nồng độ chất ô nhiễm khí thải vào môi trường : Việc tính tốn nồng độ nhiễm thải mơi trường dựa sở tải lượng ô nhiễm (Bảng 3-1) lưu lượng khí thải (bảng 3-2) Kết biểu thị bảng Bảng Nồng độ chất nhiễm khí thải Ống khói Lưu Chất lượng khí thải nhiễm Nồng độ (mg/m3) TCCP (mg/m3) (m3/h) Nguồn thải số 3 Bụi 134,34 400 348.888 H = 100m (50.57 SO2 D = 5m 4,72*) 403,02 NO2 t = 150oC 500 1000 849,53 Nguồn thải số 360.000 Bụi 18,33 H = 43m D = 5m 400 (4.048, 6*) t = 330oC Nguồn thải số Công nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang 11 H = 43m 60.000 Bụi 233,75 D = 1,8m 400 (19136 ,4*) t = 90oC Nguồn thải số 78.000 Bụi 88,18 H = 49m 400 (18685 D = 2m ,85*) t = 90oC Nguồn thải số 12 10.520 H = 43m Bụi 17,11 400 SO2 496,20 500 NO2 229,28 1.000 D = 0,5m t = 300oC Ký hiệu (*) thể trường hợp thiết bị lọc bụi tĩnh điện không hoạt động So sánh nồng độ chất nhiễm khí thải từ ống khói trường hợp thiết bị lọc bụi tĩnh điện hoạt động với tiêu chuẩn cho phép ta thấy nồng độ chất nhiễm khí thải nhỏ tiêu chuẩn cho phép V • HƯỚNG XỬ LÝ CHẤT THẢI Sản xuất hơn: Giải pháp thay nguyên nhiên liệu : - Chứa hàm lượng S,C,N thấp Công nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang 12 Sử dụng loại xỉ có hàm lượng S thấp Vd : xỉ lò tầng sôi – 2% S Phương pháp thay đổi công nghệ : - Giảm lượng chất thải phát sinh Vd: nghiền kín thay cho máy nghiền hở - Sử dụng thiết bị gia công nguyên liệu đại - Nhiệt độ xi măng lò > 1000°C => khí khỏi lò mang theo lượng nhiệt lớn tận dụng để sấy,tiết kiệm lượng q trình sản xuất [4] Hướng xử lý khí thải: Xử lý bụi : kết hợp nhiều thiết bị xử lý bụi buồng lắng,xyclon,thiết bị lọc bụi tay áo,thiết bị lọc bụi tĩnh điện Khí thải độc hại: SO2 : hấp thụ dung dịch có tính kiềm : Na2CO3, Ca(OH)2, NaOH CO : hấp thụ dung dịch muối phức đồng oxi hóa nhiệt CO2 : hấp thụ dung dịch kiềm HF : thay phụ gia để khơng tạo HF xử lý đắt - • • • - TÀI LIỆU THAM KHẢO Khoáng vật học Silicat – Huỳnh Đức Minh Công nghệ vật liệu – Phạm Văn Thái,Nguyễn Hữu Dũng,Phạm Quang Lộc,Bùi Chương,Nguyễn Anh Dũng [2 – 15,16] Bài giảng Lò xi măng – Th.S Hồng Trung Ngơn(Khoa Cơng nghệ vật liệu) Các q trình sản xuất [4 -29,30,31] Công nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang 13 Cơng nghệ sản xuất xi măng lò quay khơ Trang 14 ... tính cho trường hợp đốt 125 kg/h dầu MFO Vậy, tính theo lượng nhiên liệu sử dụng trình sản xuất xi măng trường hợp hệ thống xử lý không hoạt động, ngày nhà máy thải vào Công nghệ sản xuất xi măng... khí thải 90°C), làm nguội clinker (nhiệt độ khí thải max 330°C) Quá trình phát sinh bụi khí thải : Xét tồn hoạt động nhà máy từ khâu khai thác vận chuyển nguyên, nhiên liệu đến khâu xuất sản. .. chất nhiễm khí thải từ ống khói trường hợp thiết bị lọc bụi tĩnh điện hoạt động với tiêu chuẩn cho phép ta thấy nồng độ chất nhiễm khí thải nhỏ tiêu chuẩn cho phép V • HƯỚNG XỬ LÝ CHẤT THẢI Sản