Đánh giá hiện trạng và đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí của cụm các cơ sở sản xuất thép tại khu công nghiệp hòa khánh TP đà nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TIẾN NAM ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ CỦA CỤM CÁC CƠ SỞ SẢN XUẤT THÉP TẠI KHU CÔNG NG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN TIẾN NAM

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ CỦA CỤM CÁC CƠ SỞ SẢN XUẤT THÉP TẠI KHU CÔNG NGHIỆP HÒA KHÁNH – TP ĐÀ NẴNG

Chuyên ngành:Kỹ thuật môi trường

Mã số: 8520320

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Đà Nẵng - Năm 2018

Công trình được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Đình Huấn

Phản biện 1: TS Phan Như Thúc

Phản biện 2: TS Nhan Hồng Quang

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật môi trường họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày 03 tháng 11 năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách khoa

- Thư viện Khoa Môi Trường, Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

KCN Hòa Khánh – TP Đà Nẵng là nơi tập trung nhiều cơ sở sản xuất thép quy mô lớn như Công ty thép Hòa Phát, Công ty thép Việt – Mỹ, Công ty thép VNECO.SSM Ngoài ra trong KCN Hòa Khánh đang có một cụm các cơ sở sản xuất thép quy mô vừa và nhỏ gồm khoảng 10 doanh nghiệp Tuy nhiên, hiện nay chỉ có các cơ sở sản xuất như Công ty thép Thường Thắng Đạt, Công ty thép DANA – Nhật, Công ty thép Tấn Quốc, Công ty thép Tấn Hiền hoạt động thường xuyên Theo kết quả kiểm tra của Ban quản lý các KCN và chế xuất Đà Nẵng năm 2016, dây chuyền sản xuất cũng như các hệ thống xử lý khí thải lò luyện thép, lò nung của các cơ sở đang hoạt động đều đã lạc hậu, không khép kín và gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường không khí xung quanh [1] Bên cạnh đó, theo khảo sát tại khu vực cụm các cơ sở sản xuất thép của bản thân, tác giả nhận thấy các cơ sở này thải một lượng khí thải làm phát sinh nhiều bụi trong khu vực cụm sản xuất và khu vực lân cận

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu hiện trạng MTKK xung quanh cụm các cơ sở sản xuất thép trong KCN Hòa Khánh

- Đánh giá mức độ ô nhiễm và đề xuất biện pháp giảm thiểu – kiểm soát ô nhiễm MTKK xung quanh cụm các cơ sở sản xuất thép

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Cung cấp các số liệu liên quan cũng như phương pháp mô phỏng ô nhiễm từ các ống khói của cơ sở sản xuất thép, đồng thời làm tài liệu tham khảo cho sinh viên trong quá trình học tập

- Ý nghĩa thực tiễn: Góp phần bảo vệ môi trường nói chung bởi các cơ sở sản xuất thép đến cuộc sống người dân trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Các nguồn phát thải, các tác nhân ô nhiễm không khí, tiếng ồn trong cụm các cơ sở sản xuất thép tại KCN Hòa Khánh

4.2 Phạm vi nghiên cứu

+ Phạm vi nghiên cứu tổng quát: KCN Hòa Khánh và các vùng lân cận chịu ảnh hưởng của cụm các cơ sở sản xuất thép này + Phạm vi nghiên cứu chi tiết: Cụm các cơ sở sản xuất thép tại KCN Hòa Khánh, quận Liên Chiểu, TP Đà Nẵng

5 Phương pháp nghiên cứu

5.1 Phương pháp thu thập tài liệu, số liệu có liên quan

5.2 Phương pháp khảo sát thực địa

5.3 Phương pháp đo đạc lấy mẫu, phân tích

5.4 Phương pháp mô hình hóa

5.5 Phương pháp tham khảo ý kiến chuyên gia

6 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá hiện trạng MTKK xung quanh cụm các cơ sở sản xuất thép trong KCN Hòa Khánh

- Mô phỏng sự khuếch tán của các ống khói để xem xét sự phát tán các chất ô nhiễm đến các khu dân cư và các công trình lân cận

- Đề xuất biện pháp giảm thiểu – kiểm soát ô nhiễm MTKK xung quanh cụm các cơ sở sản xuất thép

7 Bố cục của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục, luận văn gồm có 4 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan vấn đề ô nhiễm không khí của ngành sản xuất thép

Chương 2 : Đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường không khí của cụm các cơ sở sản xuất thép tại KCN Hòa Khánh

Chương 3: Mô phỏng khuếch tán ô nhiễm không khí tại cụm các cơ sở sản xuất thép

Chương 4 : Đề xuất biện pháp kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VẤN ĐỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

CỦA NGÀNH SẢN XUẤT THÉP

1.1 Môi trường không khí các cơ sở sản xuất thép trên thế giới 1.2 Môi trường không khí các cơ sở sản xuất thép ở Việt Nam 1.3 Môi trường không khí các cơ sở sản xuất thép tại KCN ở thành phố Đà Nẵng

Theo báo cáo kết quả kiểm tra việc chấp hành các quy định về bảo vệ môi trường đối với các cơ sở luyện, cán thép tại KCN Hòa Khánh thì hầu hết dây chuyền sản xuất cũng như các hệ thống xử lý khí thải lò luyện thép, lò nung của các cơ sở đang hoạt động luyện, cán thép tại KCN Hòa Khánh đều đã lạc hậu, không khép kín và gây

ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường không khí xung quanh Hầu hết các cơ sở chỉ lắp đặt hệ thống xử lý khí thải lò nung phôi và lò luyện cán thép bằng công nghệ tháp tiếp xúc khí – nước hoặc cyclone ướt thông qua chụp hút gián tiếp theo phương tiếp tuyến và lắp đặt ống khói cao 15m Hiện tại các công nghệ xử lý trên đã lạc hậu, hiệu suất xử lý thấp, do đó phần lớn khí thải không thông qua hệ thống xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khu vực dân cư lân cận[1]

1.4 Tổng quan về phần mềm mô phỏng khuếch tán ô nhiễm MTKK

Phần mềm Meti-lis: Các mô hình Meti-lis phiên bản tiếng anh

là dựa trên phiên bản tiếng Nhật 2.02 được phát triển bởi Bộ kinh tế, thương mại và công nghiệp (Meti), trung tâm nghiên cứu rủi ro hóa chất (CRM), AIST cùng với sự hợp tác của nhiều tổ chức khác Mô hình Meti-lis được xây dựng trên phương trình Gauss, tính toán trong điều kiện ổn định Phương trình được sử dụng để mô hình hóa sự phát thải của nguồn điểm

CHƯƠNG 2 - ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÔNG KHÍ CỦA CỤM CÁC CƠ SỞ SẢN XUẤT THÉP TẠI KCN HÒA KHÁNH

2.1 Các cơ sở sản suất thép tại KCN Hòa Khánh

2.1.1 Khu công nghiệp Hòa Khánh

2.1.1.1 Lịch sử hình thành

2.1.1.2 Vị trí và điều kiện khí tượng

2.1.2 Các cơ sở sản xuất thép tại KCN Hòa Khánh

Bảng 2.1 Các cơ sở sản xuất thép trong KCN Hòa Khánh

TT Tên các doanh nghiệp, nhà máy Ngành nghề

1 Công ty TNHH Xuân Hưng Sắt thép

6 Công ty TNHH Minh Trường Thép

7

Xí nghiệp sắt thép Hòa Hiệp

Thép - buôn bán & kho chứa

8 Công ty thép Đà Nẵng Thép

9 Công ty TNHH Nam Dương Thép

10 Công ty TNHH thép Quốc Tuấn Thép

2.2 Quy trình công nghệ sản xuất của các cơ sở sản xuất thép

2.2.1 Quy trình công nghệ sản xuất của cơ sở sản xuất thép DANA – Nhật

2.2.2 Quy trình công nghệ sản xuất của cơ sở sản xuất thép Thường Thắng Đạt

2.2.3 Quy trình công nghệ sản xuất của cơ sở sản xuất thép Tấn Quốc

2.2.4 Quy trình công nghệ sản xuất của cơ sở sản xuất thép Tấn Hiền

Đánh giá chung: Hầu hết các nhà máy tại cụm sản xuất thép

trong KCN Hòa Khánh đều sử dụng công nghệ lò nung liên tục bằng than để nung phôi phục vụ cho quá trình cán, kéo; công nghệ sản xuất này làm phát sinh rất nhiều bụi và khí thải độc hại từ quá trình đốt than vào môi trường không khí nếu không được xử lý Đối với nhà máy Tấn Hiền hiện đang sử dụng công nghệ lò hồ quang điện để luyện thép với nguyên liệu chính là sắt thép phế liệu; công nghệ sản xuất này phát sinh bụi và khí thải chủ yếu do sắt thép phế liệu bị nung chảy mà không có sự phát thải do đốt nhiên liệu Gần đây nhà máy thép DANA – Nhật đã đầu tư lắp đặt lò khí hóa than để nung phôi thay cho lò nung liên tục bằng than, đây là công nghệ sản xuất tiên tiến được nhiều nhà máy trên giới cũng như ở Việt Nam áp dụng 2.3 Hiện trạng chất lượng môi trường không khí của cụm các

cơ sở sản xuất thép tại KCN Hòa Khánh

2.3.1 Các nguồn phát thải và tác nhân gây ô nhiễm môi trường không khí tại các cơ sở sản xuất thép

2.3.1.1 Cơ sở sản xuất thép DANA – Nhật

Bảng 2.3 Các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí

TT Nguồn phát sinh Tác nhân gây ô nhiễm

1 Khí thải phát sinh từ lò nung Bụi, CO, SO2, H2S,

khí hóa than nhiệt

2 Kho chứa tro xỉ Bụi, nước nhiễm bẩn

do nước mưa chảy qua

2.3.1.2 Cơ sở sản xuất thép Thường Thắng Đạt

2.3.1.3 Cơ sở sản xuất thép Tấn Quốc

2.3.1.4 Cơ sở sản xuất thép Tấn Hiền

2.3.2 Hiện trạng ô nhiễm không khí tại KCN Hòa Khánh

2.4 Hiện trạng các công trình xử lý khí thải

2.4.1 Cơ sở sản xuất thép DANA – Nhật

Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật của hệ thống xử lý khí than

TT Thiết bị Thông số kỹ thuật

TT Thiết bị Thông số kỹ thuật

2.4.2 Cơ sở sản xuất thép Thường Thắng Đạt

Các thông số thiết kế của tháp lọc ướt:

- Lưu lượng khí thải cần xử lý 5000 m3/h

- Vận tốc dòng khí di chuyển trong cyclone Vcyl = 2 m/s

- Vận tốc khí đi trong ống khói = 6 m/s

- Đường kính ống khói: D = 0,54 m

- Chiều cao ống khói từ 12 -16m

- Bể chứa nước tuần hoàn của tháp hấp thụ có dung tích 30 m3, kích thước D x R x C = 4m x 3m x 2,5m

2.4.3 Cơ sở sản xuất thép Tấn Quốc

Thông số kỹ thuật của hệ thống như sau:

- Bể có dung tích 24 m3, kích thước các cạnh D x R x C = 3m x 3m x 2,6m

- Ống khói cao 16m, D = 0,6m, S= 1,13 m2

- Vận tốc khí đi trong ống khói V = 5,5 m/s

2.4.4 Cơ sở sản xuất thép Tấn Hiền

Đánh giá chung: Dựa vào hiện trạng các hệ thống xử lý khí

thải hiện tại có thể thấy các nhà máy Thường Thắng Đạt, Tấn Quốc

và Tấn Hiền chỉ lắp đặt hệ thống tháp hấp thụ ướt để xử lý chung cho bụi và khí thải, các hệ thống này chỉ xử lý được một lượng nhỏ bụi và

SO2 còn các khí CO, NO2 không xử lý được.v Trong khi đó nhà máy DANA – Nhật có lắp đặt thêm thiết bị lắng và lọc bụi sau lò khí hóa than nhưng không có thiết bị xử lý sau lò nung nên vẫn chưa xử lý được triệt để chất ô nhiễm phát sinh khi nung phôi Hầu hết các nhà

máy thép tại cụm sản xuất này đều chỉ lắp đặt một hệ thống xử lý chung cho các chất ô nhiễm mà không lắp đặt thiết bị xử lý cho từng chất ô nhiễm cụ thể như thiết bị lọc bụi tay áo, do đó hệ thống xử lý hiện tại không thể xử lý triệt để các chất ô nhiễm phát sinh Bên cạnh

đó các nhà máy xây dựng ống khói phát thải có chiều cao và đường kính chưa đảm bảo làm tăng nguy cơ phát tán lượng lớn chất ô nhiễm vào môi trường Công tác bảo trì, bảo dưỡng thiết bị xử lý cũng chưa được các nhà máy quan tâm dẫn đến tình trạng xuống cấp của các thiết bị xử lý làm giảm hiệu xuất xử lý và tăng nguy cơ gây ô nhiễm môi trường

2.5 Kết quả đo đạc khảo sát hiện trạng môi trường

Bảng 2.6 Kết quả phân tích các mẫu không khí xung quanh cụm các

cơ sở sản xuất thép trong KCN Hòa Khánh lấy ngày 14/08/2018

Bảng 2.7 Kết quả phân tích các mẫu không khí xung quanh cụm các

cơ sở sản xuất thép trong KCN Hòa Khánh lấy ngày 11/09/2018

+ KK1: Mẫu không khí tại khu vực giữa đường số 9 và 9A cách nhà máy thép Thường Thắng Đạt 50m trong KCN Hòa Khánh;

+ KK2 : Mẫu không khí tại khu vực đường số 9A cách nhà máy thép Thường Thắng Đạt 150m trong KCN Hòa Khánh;

+ KK3 : Mẫu không khí tại khu vực đường số 6 cách nhà máy thép Tấn Hiền 100m trong KCN Hòa Khánh;

+ KK4 : Mẫu không khí tại khu vực đường số 7 cách nhà máy thép Tấn Quốc 100m trong KCN Hòa Khánh

Nhận xét: Theo kết quả phân tích mẫu không khí lấy tại 4 vị

trí khác nhau xung quanh cụm các cơ sở sản xuất thép trong KCN Hòa Khánh vào các thời điểm khác nhau có thể thấy các chỉ tiêu đều thấp hơn QCVN 05:2013/BTNMT Tuy nhiên kết quả phân tích mẫu tại vị trí giữa đường số 9 và 9A cách nhà máy thép Thường Thắng Đạt 50m có nồng độ bụi khá cao, trong khi các chỉ tiêu khác đều có giá trị thấp, điều đó chứng tỏ hoạt động của các nhà máy xung quanh khu vực này cũng như hoạt động vận chuyển của các loại phương tiện giao thông làm phát sinh chủ yếu là bụi vào môi trường không khí xung quanh

CHƯƠNG 3 - MÔ PHỎNG KHUẾCH TÁN Ô NHIỄM KHÔNG

KHÍ TẠI CỤM CÁC CƠ SỞ SẢN XUẤT THÉP

3.1 Cơ sở lý thuyết mô hình khuếch tán

3.2 Dữ liệu nguồn thải

Bảng 3.4 Tình hình sử dụng nhiên liệu đốt các nhà máy

TT Tên doanh nghiệp

Công suất (tấn/năm)

Nhiên liệu

Lượng NL

sử dụng (Kg/h)

1 Công ty CP thép DANA –

2 Công ty TNHH MTV

Thường Thắng Đạt 20.000 Than đá 330

3 Công ty TNHH Tấn Quốc 50.000 Than đá 500

4 Công ty TNHH Tấn Hiền 1.000 Điện 100

Hình 3.11 Giao diện tính sản phẩm cháy

3.3.2 Chương trình mô phỏng sự phát thải của nguồn điểm

3.4 Xây dựng các kịch bản khuếch tán ô nhiễm

Kịch bản 1: Các nhà máy hoạt động theo công suất thực tế

và không lắp đặt hệ thống xử lý khí thải

Kịch bản 2: Các nhà máy hoạt động theo công suất thực tế

và có xử lý khí thải như cam kết khi xây dựng nhà máy

Kịch bản 3: Các nhà máy hoạt động nâng công suất sản xuất trong tương lai và vẫn giữ nguyên hệ thống xử lý

3.5 Kết quả mô phỏng của mô hình khuếch tán

3.5.1 Kịch bản 1: Các nhà máy hoạt động theo công suất thực tế

và không lắp đặt hệ thống xử lý khí thải

Bảng 3.9 Tải lượng ô nhiễm các nguồn thải khi không có hệ thống

xử lý

Tải lượng ô nhiễm tại nguồn

(g/h) (g/h) (g/h) (g/h)

1 Công ty Cổ phần thép

TT Nguồn thải

Tải lượng ô nhiễm tại nguồn

(g/h) (g/h) (g/h) (g/h)

2 Công ty TNHH MTV Thường Thắng Đạt 39.600 3.294 976 12.344

3 Công ty TNHH Tấn Quốc 57.600 4.993 1.591 18.705

Hình 3.14 Mô phỏng phát tán ô nhiễm bụi khi không có hệ thống xử

lý của nhà máy DANA - Nhật

Nhận xét: Khi các nhà máy này hoạt động sẽ phát tán ra môi

trường một lượng lớn bụi vượt QCVN vào môi trường không khí xung quanh (Hình 3.14); mức độ ô nhiễm cực đại có thể đạt tới 4,75 mg/m3, tức gấp 15,8 lần tiêu chuẩn cho phép Bên cạnh đó khi các nhà máy DANA – Nhật và Thường Thắng Đạt hoạt động cùng lúc thì nồng độ bụi tăng lên rất cao và phạm vi phát tán cũng rộng hơn, phạm vi ô nhiễm có thể lan xa tới 600m

3.5.2 Kịch bản 2: Các nhà máy hoạt động theo công suất thực tế

và vận hành hệ thống xử lý khí thải hiện có

Bảng 3.10 Tải lượng ô nhiễm tại ống khói khi các nhà máy thép có

vận hành hệ thống xử lý

Tải lượng ô nhiễm tại ống khói

Hình 3.17 Mô phỏng phát tán ô nhiễm bụi khi vận hành hệ thống xử

lý của nhà máy thép DANA – Nhật

Nhận xét: Kết quả cho thấy khi nhà máy thép có vận hành hệ

thống xử lý bụi và khí thải với hiệu suất xử lý hiện tại thì vệt khói xuất hiện màu đỏ ở các hình mô phỏng phát tán ô nhiễm bụi, phạm vi

ô nhiễm có thể lan xa tới 270m, mức độ ô nhiễm cực đại có thể đạt tới 0,5 mg/m3, tức gấp 1,67 lần tiêu chuẩn cho phép (hình 3.17)

3.5.3 Kịch bản 3: Các nhà máy hoạt động nâng công suất sản xuất trong tương lai và vẫn giữ nguyên hệ thống xử lý

Bảng 3.14 Tải lượng ô nhiễm các nguồn thải khi các nhà máy thép

nâng công suất và giữ nguyên hệ thống xử lý

Tải lượng ô nhiễm tại nguồn

Nhận xét: Kết quả cho thấy nếu các nhà máy thép tăng

công suất và hoạt động với hệ thống xử lý bụi và khí thải hiện tại thì vệt khói xuất hiện màu đỏ ở các hình mô phỏng phát tán ô nhiễm bụi, phạm vi ô nhiễm có thể lan xa tới 500m, mức độ ô nhiễm cực đại có

thể đạt tới 0,74 mg/m3, tức gấp 2,46 lần tiêu chuẩn cho phép Đối với

mô phỏng phát tán SO2, NO2, CO thì vệt khói chỉ có màu xanh đồng nghĩa với việc với hiệu suất xử lý hiện tại của các nhà máy thì hệ thống xử lý chỉ có thể xử lý được các loại khí phát sinh mà không xử

lý được bụi do đó môi trường không khí xung quanh vẫn bị ô nhiễm bụi khi các nhà máy này hoạt động

3.6 Đánh giá các thông số kỹ thuật của ống khói

3.6.1 Đánh giá chiều cao ống khói

+ Đối với nhà máy DANA – Nhật chiều cao ống khói để không gây ô nhiễm bụi là 20 m so với 15m như hiện tại Do đó chiều cao ống khói hiện tại không đạt yêu cầu

+ Đối với nhà máy Thường Thắng Đạt chiều cao ống khói để không gây ô nhiễm khoảng 14m so với 15m như hiện tại Điều đó chứng tỏ chiều cao ống khói của Thường Thắng Đạt chấp nhận dược

+ Đối với nhà máy Tấn Hiền: dựa vào mô phỏng Meti –lis để không gây ô nhiễm thì chiều cao ống khói khoảng 7m so với 10m hiện tại Do đó chiều cao ống khói hiện tại đạt yêu cầu

+ Đối với nhà máy Tấn Quốc chiều cao ống khói để không gây ô nhiễm là 18m so với 16m như hiện tại Do đó chiều cao ống khói hiện tại đạt yêu cầu

3.6.2 Đánh giá đường kính ống khói

+ Nhà máy thép DANA –Nhật: có lưu lượng khí thải L= 3,5

m3/s; đường kính ống khói hiện tại D = 0,3 m suy ra vận tốc khí trong ống khói 𝜔= 50 m/s > 16 m/s là không hợp lý => ống khói quá nhỏ => tổn thất lớn, khả năng làm việc của quạt không đảm bảo Do

đó để đảm bảo vận tốc khí trong ống khói và giảm thiểu ô nhiễm cần phải xây dựng ống khói có đường kính D = 0,54 m Do vậy đường kính ống khói nhà máy không đạt yêu cầu

+ Nhà máy thép Thường Thắng Đạt: lưu lượng khí thải L = 1,4 m3/s; đường kính ống khói D = 0,54 m suy ra vận tốc khí trong