Nghiên cứu đặc điểm phát thải dioxin và furan trong sản xuất thép và xi măng ở việt nam

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Văn Thƣờng NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM PHÁT THẢI DIOXIN VÀ FURAN TRONG SẢN XUẤT THÉP VÀ XI MĂNG Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Hà Nội - 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Văn Thƣờng NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM PHÁT THẢI DIOXIN VÀ FURAN TRONG SẢN XUẤT THÉP VÀ XI MĂNG Ở VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng Mã số: 62 44 03 01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: HDC: PGS.TS Đỗ Quang Huy HDP: TS Nguyễn Hùng Minh Hà Nội - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các kết quả, số liệu luận án trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận án Nguyễn Văn Thƣờng LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Đỗ Quang Huy, giảng viên cao cấp Khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội TS Nguyễn Hùng Minh, Trƣởng phịng phân tích Dioxin Độc chất, Trung tâm Quan trắc môi trƣờng – Tổng cục Môi trƣờng tận tình hƣớng dẫn giúp đỡ tơi suốt q trình nghiên cứu luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, tập thể Nhà khoa học Khoa Mơi trƣờng, Phịng Đào tạo sau đại học Phòng/Ban chức Trƣờng giúp đỡ suốt thời gian học tập thực đề tài luận án Trong q trình nghiên cứu, tơi nhận đƣợc nhiều giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi 02 dự án quốc tế tài trợ 01 đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nƣớc Dự án “Xây dựng phịng thí nghiệm Dioxin” Tổng cục Môi trƣờng, Bộ Tài nguyên Môi trƣờng thực Dự án “Áp dụng Phƣơng pháp luận kỹ thuật tốt có (BAT) kinh nghiệm mơi trƣờng tốt (BEP) để trình diễn việc giảm phát thải chất nhiễm hữu khó phân huỷ phát sinh không chủ định (U-POP) từ ngành công nghiệp Việt Nam” Tổng cục Môi trƣờng, Bộ Tài nguyên Mơi trƣờng chủ trì thực Đặc biệt tài trợ đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nƣớc “Nghiên cứu xác định độ tồn lƣu lan tỏa dioxin nguồn gốc từ chất da cam Biên Hòa Đà Nẵng khác biệt đặc trƣng dioxin từ nguồn phát thải khác; đề xuất giải pháp ngăn chặn phơi nhiễm dioxin”, mã số KHCN-33.01/11-15 thuộc Chƣơng trình nghiên cứu Khoa học Cơng nghệ cấp nhà nƣớc mã số KHCN-33/11-15 Tôi xin gửi lời cảm ơn tới nhà máy, doanh nghiệp, nơi tiến hành nghiên cứu đặc điểm phát thải dioxin từ hoạt động công nghiệp Hải Dƣơng, Thái Nguyên, Đồng Nai, Đà Nẵng Kiên Giang tạo điều kiện cho đề tài thực lấy mẫu thu thập thông tin nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới nhà khoa học, bạn bè đồng nghiệp tham gia hỗ trợ, đóng góp cho ý kiến công bố khoa học hội nghị tạp chí khoa học chuyên ngành Tôi xin đƣợc bày tỏ biết ơn gia đình ln chia sẻ, động viên ân cần suốt thời gian thực đề tài nghiên cứu Cuối xin chân thành cảm ơn Hội đồng khoa học giúp đỡ bảo vệ thành công luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận án Nguyễn Văn Thƣờng MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ DIOXIN VÀ FURAN 1.1.1 Tính chất vật lý hóa học dioxin furan 1.1.2 Độc tính dioxin furan 1.1.3 Đánh giá rủi ro tiếp cận hệ số độc 10 1.1.4 Các ảnh hƣởng tới môi trƣờng sức khỏe ngƣời 11 1.2 SỰ HÌNH THÀNH DIOXIN VÀ FURAN TRONG MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG CÔNG NGHIỆP 13 1.2.1 Cơ chế hình thành phát thải 13 1.2.2 Sự hình thành dioxin furan ngành cơng nghiệp luyện thép sản xuất xi măng 21 1.3 SỰ PHÁT THẢI DIOXIN VÀ FURAN TỪ CÁC HOẠT ĐỘNG LUYỆN THÉP VÀ SẢN XUẤT XI MĂNG 28 1.3.1 Các kết nghiên cứu giới 28 1.3.2 Một số kết nghiên cứu Việt Nam 32 1.4 HỆ SỐ PHÁT THẢI VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢM PHÁT THẢI DIOXIN VÀ FURAN TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP LUYỆN THÉP VÀ SẢN XUẤT XI MĂNG 40 1.4.1 Hệ số phát thải dioxin furan 40 1.4.2 Các biện pháp giảm phát thải dioxin furan 42 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 47 2.2 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 48 2.2.1 Các lò luyện thép 48 2.2.2 Các lò nung xi măng 49 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50 2.3.1 Phƣơng pháp điều tra, khảo sát thu thập số liệu nghiên cứu 50 2.3.2 Phƣơng pháp kỹ thuật lấy mẫu 51 2.3.3 Các phƣơng pháp kỹ thuật phân tích 57 2.3.4 Phƣơng pháp phân tích tỷ lệ đặc trƣng đồng loại dioxin furan 62 2.3.5 Phƣơng pháp tính tốn hệ số phát thải dioxin furan 63 2.3.6 Phƣơng pháp xử lý số liệu thống kê 64 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 66 3.1 NỒNG ĐỘ DIOXIN PHÁT THẢI TỪ CÁC LÒ LUYỆN THÉP VÀ LÒ NUNG CLANHKE XI MĂNG 66 3.1.1 Nồng độ dioxin phát thải từ lò luyện thép 66 3.1.2 Nồng độ dioxin phát thải từ lò nung clanhke xi măng 73 3.1.3 Đánh giá giá trị TEQ theo WHO-TEQ I-TEQ 79 3.1.4 Đánh giá giá trị TEQ theo điều kiện oxy tham chiếu 81 3.1.5 Đánh giá tƣơng quan nồng độ HCl nồng độ dioxin khí thải 82 3.1.6 Đánh giá ảnh hƣởng thành phần đồng nguyên liệu tới nồng độ dioxin furan 85 3.1.7 Đánh giá ảnh hƣởng thành phần clo nhiên liệu tới nồng độ dioxin furan 88 3.1.8 Đánh giá ảnh hƣởng điều kiện vận hành hệ thống xử lý khí thải tới nồng độ dioxin 90 3.2 ĐẶC TRƢNG ĐỒNG LOẠI CỦA DIOXIN PHÁT THẢI TỪ CÁC LÒ LUYỆN THÉP VÀ NUNG CLANHKE XI MĂNG 92 3.2.1 Đặc trƣng đồng loại dioxin phát thải từ lò luyện thép 92 3.2.2 Đặc trƣng đồng loại dioxin phát thải từ lò nung clanhke 100 3.3 HỆ SỐ PHÁT THẢI DIOXIN TỪ CÁC LÒ LUYỆN THÉP VÀ NUNG CLANHKE XI MĂNG 106 3.3.1 Hệ số phát thải dioxin từ lò luyện thép 106 3.3.2 Hệ số phát thải dioxin từ lò nung clanhke 110 3.4 ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP GIẢM PHÁT THẢI DIOXIN 112 3.4.1 Các biện pháp giảm phát thải dioxin từ lò luyện thép 112 3.4.2 Các biện pháp giảm phát thải dioxin từ lò nung clanhke 113 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 PHỤ LỤC 119 DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT AP C D HpCD D/F HxCD D/F I-TEF Ah R AT SD R I-TEQ LXM MSD BA T/ BE P NMT OCD D/F PCB B OF PeCD D/F B HF dlPCB CT N H PCDD EA F ES P HR GC /H R M S PCDF Bag House Filter – Lọc bụi túi vải Air Pollution Control Device – Thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí Aryl hydrocarbon Receptor – Thụ thể Aryl hiđrocacbon Agency for Toxic Substances and Disease Registry - Cơ quan đăng ký dịch bệnh chất độc Mỹ Best Available Techniques/ Best Environmental Practices – Kỹ thuật tốt có/Kinh nghiệm mơi trƣờng tốt Blast Oxygen Furnace – Lò thổi oxy Chất thải nguy hại Electric Arc Furnace – Lò hồ quang điện Electrostatic Precipitator – Thiết bị lọc bụi tĩnh điện High Resolution Gas Chromatography/ High Resolution Mass Spectrometry – Sắc kí khí phân giải cao/Khối phổ phân giải cao Heptaclo Dibenzo-p-dioxin/furan Hexaclo Dibenzo-p-dioxin/furan International Toxic Equivalency Factors – Hệ số độc tƣơng đƣơng quốc tế International Toxic Equivalency Qoutient– Đƣơng lƣợng độc tƣơng đƣơng quốc tế Lò xi măng Mass Spectrophotometry Detector – Detector khối phổ Nhà máy thép Octaclo Dibenzo-p-dioxin/furan Policlo Biphenyl Pentaclo Dibenzo-p-dioxin/furan Dioxin-like PCB – PCB giống dioxin Polyclo Dibenzo-p-dioxin Polyclo Dibenzofuran 1.6 Bảng kết lấy mẫu khí thải NMT3-G1 ISOKINETIC SAMPLING DATA Plant NamePacefic Steel-Making (Trung tan) Sampling LocationKCN Hoa Khanh-Da Nang OperatorThuong # of Points Across24 Ideal Nozzle Diameter and IsoKinetic Factor Setup Pressures Traverse Point # Sampling Time Clock Time (Θ) Fill hh:mm:s A-1 0.0 15.0 30.0 45.0 60.0 75.0 90.0 105.0 120.0 135.0 150.0 7:10:00 7:25:00 7:40:00 7:55:00 8:10:00 8:25:00 8:40:00 8:55:00 9:10:00 9:25:00 9:40:00 150.0 9:40:00 A-2 A-3 Last Pt Last Pt Average Values 1.7 Bảng kết lấy mẫu khí thải NMT3-G2 ISOKINETIC SAMPLING DATA Plant NamePacefic Steel-Making (Trung tan) Sampling LocationKCN Hoa Khanh-Da Nang OperatorThuong # of Points Across24 Ideal Nozzle Diameter and IsoKinetic Factor Setup Pressures Traverse Point # Sampling Time Clock Time (Θ) Fill A-1 A-2 A-3 Last Pt Last Pt Average Values 0.0 15.0 30.0 105.0 120.0 135.0 145.0 165.0 180.0 180.0 7:00:00 7:15:00 7:30:00 8:45:00 9:00:00 9:15:00 9:25:00 9:45:00 1.8 Bảng kết lấy mẫu khí thải NMT3-G1 ISOKINETIC SAMPLING DATA Plant NameVicasa Bien Hoa Steel Sampling LocationEAF steel-making stack OperatorThuong # of Points Across12 Traverse Time (Θ) Fill A-1 A-2 A-3 Last Pt Last Pt Average Values Sampling Point # 0.0 15.0 30.0 45.0 60.0 75.0 90.0 105.0 120.0 135.0 150.0 165.0 180.0 180.0 1.9 Bảng kết lấy mẫu khí thải NMT3-G2 ISOKINETIC SAMPLING DATA Plant NameVicasa Bien Hoa Steel Sampling LocationEAF steel-making stack OperatorThuong # of Points Across12 Traverse Sampling Point # Time Fill (Θ) A-1 A-2 A-3 A-1 Last Pt Last Pt Average Values 0.0 15.0 30.0 60.0 75.0 90.0 105.0 120.0 135.0 150.0 165.0 180.0 195.0 210.0 225.0 225.0 1.10 Bảng kết lấy mẫu khí thải NMT3-G3 ISOKINETIC SAMPLING DATA Plant NameVicasa Bien Hoa Steel Sampling LocationEAF steel-making stack OperatorThuong # of Points Across12 Traverse Point # Sampling Time (Θ) Fill A-1 A-2 A-3 Last pt Last Pt Average Values 0.0 15.0 30.0 45.0 60.0 75.0 90.0 105.0 120.0 135.0 150.0 165.0 180.0 195.0 210.0 225.0 240.0 240.0 Phụ lục 2.1: Kết phân tích dioxin furan mẫu khí thải tro bay thu thập lị luyện thép STT Chất phân tích 10 11 12 13 14 15 16 17 WHO I-TEQ (ng TEQ/Nm ) 2,3,7,8-TCDD 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,4,7,8-HxCDD 1,2,3,6,7,8-HxCDD 1,2,3,7,8,9-HxCDD 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD OCDD 2,3,7,8-TCDF 1,2,3,7,8-PeCDF 2,3,4,7,8-PeCDF 1,2,3,4,7,8-HxCDF 1,2,3,6,7,8-HxCDF 1,2,3,7,8,9-HxCDF 2,3,4,6,7,8-HxCDF 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF OCDF -TEQ (ng TEQ/Nm ) Phụ lục 2.2: Kết phân tích dioxin furan mẫu khí thải tro bay thu thập lò luyện thép STT Chất phân tích 2,3,7,8-TCDD 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,4,7,8-HxCDD 1,2,3,6,7,8-HxCDD 1,2,3,7,8,9-HxCDD 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD OCDD 2,3,7,8-TCDF 1,2,3,7,8-PeCDF 10 2,3,4,7,8-PeCDF 11 1,2,3,4,7,8-HxCDF 12 1,2,3,6,7,8-HxCDF 13 1,2,3,7,8,9-HxCDF 14 2,3,4,6,7,8-HxCDF 15 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 16 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 17 OCDF -TEQ (ng TEQ/Nm ) WHO I-TEQ (ng TEQ/Nm ) Phụ lục 2.3: Kết phân tích dioxin furan mẫu khí thải tro bay thu thập lị luyện thép STT Chất phân tích 2,3,7,8-TCDD 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,4,7,8-HxCDD 1,2,3,6,7,8-HxCDD 1,2,3,7,8,9-HxCDD 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD OCDD 2,3,7,8-TCDF 1,2,3,7,8-PeCDF 10 2,3,4,7,8-PeCDF 11 1,2,3,4,7,8-HxCDF 12 1,2,3,6,7,8-HxCDF 13 1,2,3,7,8,9-HxCDF 14 2,3,4,6,7,8-HxCDF 15 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 16 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 17 OCDF -TEQ (ng TEQ/Nm ) WHO I-TEQ (ng TEQ/Nm ) Phụ lục 2.4: Kết phân tích dioxin furan mẫu khí thải tro bay thu thập lò luyện thép STT Chất phân tích 2,3,7,8-TCDD 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,4,7,8-HxCDD 1,2,3,6,7,8-HxCDD 1,2,3,7,8,9-HxCDD 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD OCDD 2,3,7,8-TCDF 1,2,3,7,8-PeCDF 10 2,3,4,7,8-PeCDF 11 1,2,3,4,7,8-HxCDF 12 1,2,3,6,7,8-HxCDF 13 1,2,3,7,8,9-HxCDF 14 2,3,4,6,7,8-HxCDF 15 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 16 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 17 OCDF -TEQ (ng TEQ/Nm ) WHO I-TEQ (ng TEQ/Nm ) Phụ lục 2.5: Kết phân tích dioxin furan mẫu khí thải tro bay thu thập lò nung xi măng STT Chất phân tích 2,3,7,8-TCDD 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,4,7,8-HxCDD 1,2,3,6,7,8-HxCDD 1,2,3,7,8,9-HxCDD 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD OCDD 2,3,7,8-TCDF 1,2,3,7,8-PeCDF 10 2,3,4,7,8-PeCDF 11 1,2,3,4,7,8-HxCDF 12 1,2,3,6,7,8-HxCDF 13 1,2,3,7,8,9-HxCDF 14 2,3,4,6,7,8-HxCDF 15 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 16 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF 17 OCDF -TEQ (ng TEQ/Nm ) WHO I-TEQ (ng TEQ/Nm ) Phụ lục 2.6: Kết phân tích dioxin furan mẫu khí thải tro bay thu thập lò nung xi măng STT Chất phân tích 10 11 12 13 14 15 16 17 WHO I-TEQ (ng TEQ/Nm ) 2,3,7,8-TCDD 1,2,3,7,8-PeCDD 1,2,3,4,7,8-HxCDD 1,2,3,6,7,8-HxCDD 1,2,3,7,8,9-HxCDD 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD OCDD 2,3,7,8-TCDF 1,2,3,7,8-PeCDF 2,3,4,7,8-PeCDF 1,2,3,4,7,8-HxCDF 1,2,3,6,7,8-HxCDF 1,2,3,7,8,9-HxCDF 2,3,4,6,7,8-HxCDF 1,2,3,4,6,7,8-HpCDF 1,2,3,4,7,8,9-HpCDF OCDF -TEQ (ng TEQ/Nm ) ... Việt Nam 32 1.4 HỆ SỐ PHÁT THẢI VÀ CÁC BIỆN PHÁP GIẢM PHÁT THẢI DIOXIN VÀ FURAN TRONG NGÀNH CÔNG NGHIỆP LUYỆN THÉP VÀ SẢN XUẤT XI MĂNG 40 1.4.1 Hệ số phát thải dioxin. .. THẢI DIOXIN VÀ FURAN TỪ CÁC HOẠT ĐỘNG LUYỆN THÉP VÀ SẢN XUẤT XI MĂNG 1.3.1 Các kết nghiên cứu giới 1.3.1.1 Phát thải từ lò luyện thép Trong nghiên cứu năm 1999, Sakai công phát thải dioxin furan. .. biệt đặc trƣng, yếu tố ảnh hƣởng đến phát thải dioxin furan từ nguồn cơng nghiệp Vì vậy, việc tiếp tục nghiên cứu đặc điểm phát thải, chế phát thải yếu tố ảnh hƣởng tới phát thải dioxin furan