Bước đầu nghiên cứu dự báo phát thải ô nhiễm khí của ngành sản xuất xi măng

Nội dung bài viết trình bày bước đầu nghiên cứu dự báo phát thải ô nhiễm khí của ngành sản xuất xi măng. Để hiểu rõ hơn, mời các bạn tham khảo chi tiết nội dung bài viết này.

K t qu nghiên c u KHCN BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU DỰ BÁO PHÁT THẢI Ơ NHIỄM KHÍ CỦA NGÀNH SẢN XUẤT XI MĂNG ThS Nguyễn Việt Thắng Trung tâm KH Môi trường Phát triển bền vững Viện Nghiên cứu KHKT Bảo hộ lao động I HỆ THỐNG DỰ BÁO Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP IPPS 1.1 Giới thiệu chung IPPS hệ thống ước tính khối lượng phát thải chất gây ô nhiễm môi trường hoạt động sản xuất công nghiệp dựa theo số liệu thống kê sản xuất, lao động số liệu kinh tế liên quan đến sản xuất nhà máy IPPS xây dựng năm 1995, kết nỗ lực hợp tác nghiên cứu Trung tâm Nghiên cứu kinh tế thuộc Cục Tổng điều tra Mỹ, Cục Bảo vệ môi trường Mỹ Ban Nghiên cứu sách Ngân hàng Thế giới với mục đích trợ giúp quan quản lý môi trường nước, đặc biệt nước có thu nhập thấp trung bình, đáp ứng nhu cầu liệu phát thải ô nhiễm; nhờ xây dựng hệ thống điều chỉnh chi phí – hiệu nhằm kiểm soát giảm thiểu ô nhiễm [2] IPPS phát triển nhóm nghiên cứu phát triển Ngân hàng Thế Giới Tải lượng ô nhiễm đánh giá dựa hai thông số kinh tế số lượng người lao động tổng sản lượng 1.2 Hệ số cường độ ô nhiễm Đối với loại hóa chất phát thải loại hình môi trường khác nhau, hệ số cường độ ô nhiễm tính theo công thức sau: Hệ số cường độ ô nhiễm = Tổng lượng chất gây ô nhiễm/Tổng mức sản xuất Tổng lượng chất gây ô nhiễm lấy từ sở Bảng 1: Hệ số cường độ ô nhiễm IPPS ngành sản xuất xi măng theo số người lao động [2] STT Thơng sӕ Bөi CO NO2 SO2 Ĉѫn vӏ Pounds/1.000 NLĈ Ghi chuù: pound = 453,59237 g HӋ sӕ cѭӡng ÿӝ nhiӉm 12.710.943 1.485.323 12.202.952 26.282.045 liệu phát thải chương trình điều tra phát thải hóa chất độc hại (TRI) Mỹ US.EPA triển khai từ năm 1987 Trong mô hình IPPS, hệ số cường độ ô nhiễm tính toán cho chất ô nhiễm như: • Môi trường không khí: SO2, NO2, CO, TSP, PM10, VOCs; • Môi trường nước: BOD5 TSS; • Môi trường đất: Hóa chất độc hại (Benzen, CH3Cl, C2H5Cl, Toluen, Xylen) kim loại nặng (gồm Sb, As, Be, Cd, Cr, Cu, CN, Pb, Hg, Ni, Tl Zn) Tổng mức sản xuất tính theo: • Tổng sản lượng thực loại sản phẩm; • Tổng giá trị sản xuất tính theo khối lượng hàng hóa xuất xưởng; • Lợi nhuận; • Số lao động Trong hệ thống IPPS, hệ số cường độ ô nhiễm không khí ngành sản xuất xi măng có giá trị cụ thể Bảng Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013 27 K t qu nghiên c u KHCN II DỰ BÁO PHÁT THẢI Ô NHIỄM KHÍ CỦA NGÀNH SẢN XUẤT XI MĂNG 2.1 Kế hoạch khảo sát, quan trắc chất lượng khí thải Dựa mục tiêu phạm vi nghiên cứu, để kiểm chứng hệ số cường độ ô nhiễm mô hình IPPS lựa chọn sở sản xuất mang tính đại diện, dễ dàng hồi cứu số liệu có điều kiện thuận lợi cho việc đo đạc, quan trắc chất lượng khí thải, đề tài khảo sát số nhà máy sản xuất xi măng miền Bắc lựa chọn 02 sở tỉnh Thanh Hoá, Công ty Cổ phẩn Xi măng Bỉm Sơn Công ty Xi măng Nghi Sơn Đây 02 số sở sản xuất xi măng lớn miền Bắc nước, có đặc điểm phù hợp với mục tiêu tiêu chí lựa chọn đề tài Công ty xi măng Bỉm Sơn có tổng cộng dây chuyền, đó, dây chuyền số ngừng hoạt động công nghệ cũ, lạc hậu, không đảm bảo lợi nhuận gây ô nhiễm môi trường (tận dụng hệ thống nghiền than cho dây chuyền số 2) Năm 2001, dây chuyền số công ty xi măng Bỉm Sơn vừa cải tạo lại từ phương pháp lò quay ướt sang sử dụng lò quay khô công suất 3.500 Clinker/ngày Còn dây chuyền số xây dựng 28 nâng công suất lên triệu tấn/năm vào năm 2008 2.2 Thiết bị quan trắc lấy mẫu chất lượng khí thải • Thiết bị lấy mẫu bụi đường ống CASELLA (Anh); • Thiết bị đo nhanh chất lượng khí thải Drager MSI – PRO2 (Đức); Từ kết tính toán cho 04 đợt đo đạc năm, đề tài tổng hợp hệ số cường độ ô nhiễm cho 02 nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn năm 2011 phương pháp trung bình cộng có trọng số Công thức tính trung bình cộng có trọng số là: • Vi áp kế ALNOR – DX530 (USA); • Thiết bị đo nhanh nhiệt độ khí thải GTH-1300 (Đức); • Cân phân tích SCIENTECH – SA 120 (Mỹ); • Tủ sấy QUINCY 7186D62 (Mỹ) 2.3 Hệ số cường độ ô nhiễm khí ngành sản xuất xi măng Hệ số cường độ ô nhiễm cho bụi chất ô nhiễm dạng khí tính theo công thức sau: Hệ số cường độ ô nhiễm = Tổng lượng chất gây ô nhiễm/Tổng mức sản xuất Trong đó, tổng lượng chất ô nhiễm tính toán từ kết quan trắc chất lượng khí thải 02 nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn trình bày Tổng mức sản xuất tính theo biến số số người lao động sản lượng Các số liệu lấy từ báo cáo thường niên hoạt động sản xuất kinh doanh 02 nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn năm 2011 Trong x1, x2, xn phần tử tập, w1, w2, , wn trọng số tương ứng phần tử, i thứ tự i phần tử trọng số khoảng từ đến n Trong nghiên cứu đề tài, giá trị xi (i=1-4) hệ số cường độ ô nhiễm 02 nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn (tương ứng đợt quan trắc vào quý I, II, III IV năm 2011); wi tương ứng với trọng số công suất hoạt động dây chuyền sản xuất 02 nhà máy a Theo số người lao động Qua kết tính toán bảng thấy, hệ số cường độ ô nhiễm tính theo số người lao động nhà máy xi măng Nghi Sơn cao nhiều so với nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nguyên nhân chủ yếu số lượng người lao động làm việc nhà máy xi măng Nghi Sơn thấp khoảng lần so với nhà máy xi măng Bỉm Sơn (lần lượt 560 2.169 người lao động) Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013 K t qu nghiên c u KHCN Khi so sánh hệ số cường độ ô nhiễm theo số người lao động từ kết tính toán đề tài hệ thống dự báo ô nhiễm công nghiệp IPPS cho nhóm ngành xi măng – vôi – thạch cao, hệ số cường độ ô nhiễm cho bụi, CO NOx tính theo số lượng người lao động tương đồng, chênh lệch dao động khoảng 1,1 đến 1,3 lần Duy có hệ số cường độ ô nhiễm cho SO2 có chênh lệch lớn, kết đề tài thấp so với IPPS khoảng từ 6,5 lần (xem Hình 1) Bảng 2: Hệ số cường độ ô nhiễm tính theo số người lao động TT Kí hiệu mẫu BS1 Công ty BS2 xi măng BS3 Bỉm Sơn BS4 Trung bình NS1 Công ty NS2 xi măng Nghi NS3 Sơn NS4 Công ty Trung bình Hệ số cường độ ô nhiễm (tấn/1.000 NLĐ) Bụi CO NOx SO2 13,7 9,2 31,7 31,6 42,7 0,8 13,4 15,6 28,7 3,1 10,6 11,5 12,2 8,0 23,3 22,9 23,9±14,3 5,5±4,0 20,9±9,7 21,5±8,9 39,8 14,4 10,0 6,7 67,5 58,7 12,5 8,9 53,8 28,0 36,1±16,9 15,7 7,2 10,5±4,2 51,4 134,7 72,6±38,8 10,0 23,4 12,9±6,7 Ghi chuù: BSi, NSi (i=1-4): Các hệ số cường độ ô nhiễm tương ứng cho 04 đợt quan trắc vào quý I, II, III IV năm 2011 02 nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn Hình 1: Hệ số cường độ ô nhiễm tính theo số lượng người lao động Hệ số cường độ ô nhiễm cho SO2 thấp hẳn so với hệ số IPPS Nguyên nhân chủ yếu sai lệch kể đến như: • Thứ nhất, trình chuyển đổi hệ số IPPS mà cụ thể giá trị đồng đô la Mỹ năm 1987 Việt Nam đồng Các hệ số cường độ ô nhiễm IPPS biểu thị khối lượng chất ô nhiễm tính pound (1 pound = 453,59237 gram) triệu đô la Mỹ (tại thời điểm năm 1987) Chính vậy, chuyển đổi giá trị đồng đô la Mỹ năm 1987 giá trị Việt Nam đồng gặp nhiều khó khăn • Thứ hai, hệ số IPPS tính toán từ năm 1987 dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng sử dụng dầu (có hàm lượng lưu huỳnh khoảng 5-8%) làm nhiên liệu cho trình nung clinker Còn nay, 02 nhà máy sản xuất xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn sử dụng than (than cám 4A Quảng Ninh với hàm lượng lưu huỳnh khoảng 0,3-0,5%) • Thứ ba, dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng có hệ thống tiền nung tiền canxi hoá (preheater/precalciner) trước đưa vào lò nung Đồng thời, hợp chất tính kiềm tự nhiên xi măng có khả hấp thụ SO2 vào sản phẩm Tuỳ thuộc vào quy trình công nghệ hàm lượng lưu huỳnh, mức hấp thụ dao Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013 29 K t qu nghiên c u KHCN động khoảng 70 đến 95%) Chính vậy, hệ số cường độ ô nhiễm SO2 thấp hẳn so với hệ số cường độ ô nhiễm IPPS Tuy nhiên, tương đồng hệ số cường độ ô nhiễm tính theo số lượng người lao động đề tài với hệ số IPPS phù hợp với nghiên cứu trước Ngân hàng giới nước phát triển Những nghiên cứu hệ số cường độ ô nhiễm tính toán theo số người lao động giá trị đảm bảo xác cho dự báo phát thải ô nhiễm Do biến số chịu ảnh hưởng yếu tố kinh tế như: giá thành nguyên, nhiên liệu, sản phẩm chi phí phát sinh trình sản xuất b Theo sản lượng hàng năm (Bảng 3) Các hệ số cường độ ô nhiễm IPPS không tính theo sản lượng mà lại biến số quan trọng đánh giá mức độ phát thải khí đặc biệt có chênh lệch giá sản phẩm khu vực Đồng thời, liệu doanh thu, lợi nhuận đặc biệt số lượng người lao động chưa cập nhật đầy đủ sản lượng thông số có sẵn có quy hoạch sách phát triển kinh tế - xã hội quốc gia Khi so sánh hệ số cường độ ô nhiễm theo sản 30 lượng 02 nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn với hệ số phát thải WHO US.EPA, thấy kết tương đồng, chênh lệch lớn (xem hình 2) Các hệ số cường độ ô nhiễm cho bụi NOx đề tài thấp so với hệ số WHO US.EPA khoảng 1,1 đến lần, hệ số SO2 tương đối đồng Duy có hệ số cường độ ô nhiễm cho CO đề tài thấp lần so với hệ số US.EPA Nguyên nhân dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp lò quay khô có phận tiền nung tiền canxi hoá (preheater/precalciner) Do đó, phản ứng diễn triệt để hơn, giảm đáng kể lượng CO khí thải môi trường Bảng 3: Hệ số cường độ ô nhiễm tính theo sản lượng TT Công ty Kí hiệu mẫu BS1 Công ty xi măng Bỉm Sơn BS2 2,23 0,04 0,70 0,82 BS3 2,00 0,21 0,74 0,80 BS4 0,75 1,33±0,85 0,49 0,29±0,20 1,43 1,08±0,39 1,41 1,12±0,33 NS1 0,50 0,13 0,86 0,11 NS2 0,20 0,09 0,82 0,12 NS3 0,56 0,16 0,53 0,10 NS4 0,50 0,45±0,16 0,13 0,13±0,03 2,43 1,03±0,87 0,42 0,17±0,16 Trung bình Công ty xi măng Nghi Sơn Trung bình Hệ số cường độ ô nhiễm (kg/tấn xi măng) Bụi CO NOx SO2 0,59 0,40 1,37 1,36 Ghi chuù: BSi, NSi (i=1-4): Các hệ số cường độ ô nhiễm tương ứng cho 04 đợt quan trắc vào quý I, II, III IV năm 2011 02 nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn Hình 2: Hệ số cường độ ô nhiễm tính theo sản lượng Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013 K t qu nghiên c u KHCN Qua kết tính toán hệ số cường độ ô nhiễm cho bụi, CO, NOx SO2 nhà máy sản xuất xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn theo sản lượng hàng năm, thấy hệ số cường độ ô nhiễm tính toán tương đồng với hệ số WHO US.EPA 2.4 Dự báo phát thải khí cho ngành sản xuất xi măng Đối với 02 nhà máy mà đề tài tiến hành khảo sát quan trắc Công ty Cổ phần Xi măng Bỉm Sơn Công ty Xi măng Nghi Sơn, sử dụng kết tính toán hệ số cường độ ô nhiễm trung bình để dự báo mức phát thải khí cho 02 nhà máy năm 2011 Các kết cụ thể nêu bảng Theo tính toán mức phát thải khí theo số người lao động sản lượng 02 nhà máy, thấy, kết dự báo mức phát thải khí 02 nhà máy kết quan trắc đề tài có chênh lệch phản ánh cách tương đối mức phát thải 02 nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn năm 2011 Bảng 4: Dự báo mức phát thải khí 02 nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn năm 2011 Chất ô nhiễm Đơn vị Bụi CO NOx SO2 Bỉm Sơn Nghi Sơn Theo sản lượng Bỉm Nghi Sơn Sơn 5.292 2.020 3.841 1.357 5.192 1.800 1.227 589 834 395 638 395 4.624 4.066 3.121 3.118 4.260 3.654 4.761 721 3.222 512 3.183 698 Theo soá NLĐ Kết quan trắc đề tài Bỉm Nghi Sơn Sơn Hình 3: Mức phát thải khí 02 nhà máy xi măng tính theo số người lao động Cụ thể, tính toán theo số người lao động, mức phát thải nhà máy xi măng Bỉm Sơn cao nhiều so với nhà máy xi măng Nghi Sơn (xem hình 3) Điều phản ánh rõ ràng qua chênh lệch số lượng người lao động 02 nhà máy Với dây chuyền công nghệ đồng mang tính tự động hoá cao, số lượng người lao động làm việc nhà máy xi măng Nghi Sơn nhà máy xi măng Bỉm Sơn khoảng lần (560 so với 2.214 người) Tương tự trên, kết tính toán mức phát thải khí 02 nhà máy xi măng theo sản lượng cho thấy khác biệt dây chuyền công nghệ sản lượng 02 nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn (xem Hình 4) Đối với nhà máy xi măng Nghi Sơn, 02 dây chuyền dây chuyền đồng nhà thầu Nhật Bản thiết kế, lắp đặt, vận hành bảo dưỡng Chính vậy, trình kiểm soát tốt, giảm lượng chất ô nhiễm phát thải từ trình sản xuất Ngược lại, nhà máy xi măng Bỉm Sơn, sản lượng chênh lệch với nhà máy Nghi Sơn dây chuyền công nghệ lại chưa thực đồng Chính thiếu đồng dẫn đến trình không kiểm soát tốt, làm tăng lượng chất ô nhiễm phát thải từ trình sản xuất Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013 31 K t qu nghiên c u KHCN Hình 4: Mức phát thải khí 02 nhà máy xi măng tính theo sản lượng Tóm lại, qua phân tích đánh giá trên, thấy dự báo phát thải ô nhiễm bụi tính toán hệ số cường độ ô nhiễm tính theo số người lao động tương đối xác so với kết quan trắc đề tài Ngược lại, dự báo phát thải ô nhiễm chất ô nhiễm dạng khí (CO, SO2 NOx) tính toán hệ số cường độ ô nhiễm tính theo sản lượng lại cho kết gần với kết quan trắc đề tài Tuy nhiên, ngành công nghiệp sản xuất xi măng bụi yếu tố ô nhiễm quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm nói chung ô nhiễm không khí nói riêng Chính vậy, đề tài khuyến cáo sử dụng hệ số cường độ ô nhiễm tính theo số người lao động để dự báo phát thải ô nhiễm khí cho ngành sản xuất xi măng III KẾT LUẬN Các kết tính toán hệ số cường độ ô nhiễm tính toán theo số lượng người lao động cho 02 nhà máy sản xuất xi măng có tương đồng với nghiên cứu Ngân hàng Thế giới phương pháp IPPS để dự báo ô nhiễm nước phát triển Sự chênh lệch hệ số cường độ ô nhiễm mức phát thải nhà máy xi măng Bỉm Sơn Nghi Sơn phản ánh khác biệt trình độ đồng dây chuyền công nghệ 02 nhà máy Trong điều kiện ngành sản xuất xi măng Việt Nam nay, tồn song song 32 dây chuyền cũ, lạc hậu chuyển đổi công nghệ (đại diện nhà máy xi măng Bỉm Sơn, Hoàng Thạch, Bút Sơn…) dây chuyền mới, đại đồng (đại diện nhà máy xi măng Nghi Sơn, Hải Phòng, Sông Thao…) Chính vậy, để dự báo phát thải ô nhiễm khí cho ngành sản xuất xi măng, sử dụng hệ số cường độ ô nhiễm nhà máy xi măng Bỉm Sơn để tính toán cho nhà máy có dây chuyền cũ, lạc hậu chuyển đổi công nghệ (nhóm 1) hệ số cường độ ô nhiễm nhà máy xi măng Nghi Sơn để tính toán cho nhà máy với dây chuyền mới, đại đồng (nhóm 2) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hemamala Hettige, Paul Martin, Manjula Singh and David Wheeler (1994), The Industrial Pollution Projection System [2] U.S Environmental Protection Agency (2002), Compilation of Air Pollutant Emission Factors, AP-42, 5th Ed., Vol.1 [3] World Health Organization (1993), Assessment of sources of air, water, and land pollution, A guide to rapid source inventory techniques and their use in formulating environmentel control strategies Part one: rapid inventory techniques in environmental pollution Geneva [4] Công ty Cổ phần Xi măng Bỉm Sơn (2011), Báo cáo thường niên năm 2011 [5] Ngân hàng giới (2008), Đánh giá phân tích tác động ngành công nghiệp chế biến, chế tạo Việt Nam [6] QĐ số 1488/QĐ-TTg Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam giai đoạn 2011 – 2020 định hướng đến năm 2030 [7] TS Tạ Ngọc Dũng (2008), Công nghệ xi măng Đại học Bách Khoa Hà Nội Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013 ... nghiên c u KHCN II DỰ BÁO PHÁT THẢI Ô NHIỄM KHÍ CỦA NGÀNH SẢN XUẤT XI MĂNG 2.1 Kế hoạch khảo sát, quan trắc chất lượng khí thải Dựa mục tiêu phạm vi nghiên cứu, để kiểm chứng hệ số cường độ ô. .. (đại diện nhà máy xi măng Nghi Sơn, Hải Phòng, Sông Thao…) Chính vậy, để dự báo phát thải ô nhiễm khí cho ngành sản xuất xi măng, sử dụng hệ số cường độ ô nhiễm nhà máy xi măng Bỉm Sơn để tính... động để dự báo phát thải ô nhiễm khí cho ngành sản xuất xi măng III KẾT LUẬN Các kết tính toán hệ số cường độ ô nhiễm tính toán theo số lượng người lao động cho 02 nhà máy sản xuất xi măng có