Nghiên cứu xác định phát thải một số chất ô nhiễm không khí của Nhà máy xi măng sông Lam 2 và đánh giá mức độ phát tán của chúng

Nghiên cứu xác định phát thải một số chất ô nhiễm không khí của Nhà máy xi măng sông Lam 2 và đánh giá mức độ phát tán của chúng Nghiên cứu xác định phát thải một số chất ô nhiễm không khí của Nhà máy xi măng sông Lam 2 và đánh giá mức độ phát tán của chúng luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN TIẾN THÀNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH PHÁT THẢI MỘT SỐ CHẤT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG SÔNG LAM VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÁT TÁN CỦA CHÚNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI – NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRẦN TIẾN THÀNH NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH PHÁT THẢI MỘT SỐ CHẤT Ô NHIỄM KHƠNG KHÍ CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG SƠNG LAM VÀ ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÁT TÁN CỦA CHÚNG Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS.NGHIÊM TRUNG DŨNG Hà nội – Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn thạc sỹ kỹ thuật: “Nghiên cứu xác định phát thải số chất nhiễm khơng khí Nhà máy xi măng Sông Lam đánh giá mức độ phát tán chúng” thực với hướng dẫn PGS.TS Nghiêm Trung Dũng Đây chép cá nhân, tổ chức Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn xác định đánh giá Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung mà tơi trình bày luận văn Hà Nội, ngày … tháng … năm 2018 HỌC VIÊN Trần Tiến Thành i LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập chương trình cao học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đến nay, nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý Thầy Cơ, gia đình bạn bè Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, xin gửi đến quý Thầy, Cô Viện Khoa học Công nghệ môi trường, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho suốt thời gian học tập làm luận văn tốt nghiệp thạc sỹ Thứ hai, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nghiêm Trung Dũng định hướng cho đề tài có tính áp dụng thực tiễn cao cơng việc Đồng thời góp ý kiến giúp tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp thạc sỹ Thứ ba, xin gửi lời cảm ơn tới Viện Môi trường phát triển bền vững, nơi công tác, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập chương trình cao học thực luận văn Thứ tư, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới anh, chị Phòng Tổ chức - Hành phịng điện Cơng ty cổ phần Xi măng Sơng Lam nhiệt tình giúp đỡ tơi trình thực luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn gia đình, bạn bè hết lịng ủng hộ, giúp đỡ để tơi hồn thành luận văn Học viên Trần Tiến Thành ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN……………….…………………………………….……………i LỜI CẢM ƠN…… …………….…………………………………………………ii PHẦN MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Đối tượng nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sản xuất xi măng vấn đề nhiễm khơng khí 1.2 Phương pháp xác định phát thải 1.2.1 Phương pháp xác định mức độ phát thải nguồn tĩnh 1.2.2 Phương pháp quan trắc nguồn tĩnh 1.2.2.1 Lấy mẫu bụi 1.2.2.2 Quan trắc chất ô nhiễm dạng khí 10 1.2.2.3 Đo số thông số phụ quan trắc phát thải 11 1.3 Mức độ phát tán chất ô nhiễm từ nguồn tĩnh 12 1.4 Mô hình phát tán chất nhiễm khơng khí từ nguồn tĩnh 15 1.4.1 Mơ hình AERMOD 18 1.4.2 Các yêu cầu đầu vào mơ hình 21 1.5 Giới thiệu nhà máy xi măng Sông Lam 22 CHƯƠNG Q TRÌNH THỰC NGHIỆM 2.1 Q trình quan trắc phát thải 27 2.1.1 Quá trình chuẩn bị 27 iii 2.1.2 Thực quan trắc 31 2.2 Xác định mức độ phát thải 39 2.3 Xác định mức độ phát tán chất ô nhiễm không khí 36 2.3.1 Chạy mơ hình phát tán 36 2.3.1.1 Với bụi 36 2.3.1.2 Với số chất nhiễm dạng khí 36 2.3.2 Q trình chạy mơ hình 37 2.3.2.1 Số liệu đầu vào mơ hình 37 2.3.2.2 Các bước chạy mô hình AERMOD 39 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Nồng độ chất nhiễm khí thải 49 3.2 Mức độ phát thải 52 3.2.1 Hệ số phát thải 52 3.2.2 Tốc độ phát thải 54 3.3 Mức độ phát tán 55 3.3.1 Đối với bụi 55 3.3.1.1 Kịch 55 3.3.1.2 Kịch 58 3.3.1.3 Kịch 61 3.3.2 Đối với số chất nhiễm dạng khí 65 3.3.2.1 Phát tán NO2 66 3.3.2.2 Phát tán SO2 70 Kết luận 75 Tài liệu tham khảo 76 iv PHẦN PHỤ LỤC Phụ lục Vị trí điểm lấy mẫu 80 Phụ lục Hướng gió tốc độ gió 82 Phụ lục Sản lượng clinker lượng than tiêu thụ nhà máy 95 Phụ lục Quá trình lấy mẫu bụi 97 Phụ lục Thơng số chạy mơ hình 100 Phụ lục Một số hình ảnh trình thực luận văn 102 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các cấp ổn định khí 14 Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật hệ thống lắng bụi tĩnh điện 26 Bảng 1.3 Thơng số kỹ thuật ống khói lị nung nhà máy xi măng Sông Lam 26 Bảng 3.1 Kết quan trắc khí thải lị nung nhà máy xi măng Sông Lam 49 Bảng 3.2 Hệ số phát thải tính theo sản phẩm, nhiên liệu .52 Bảng 3.3 Kết tính tốc độ phát thải nhà máy xi măng Sông Lam 55 Bảng 3.4 Diện tích phân bố bụi theo kịch (mùa mưa) 56 Bảng 3.5 Diện tích phân bố bụi theo kịch (mùa khô) 57 Bảng 3.6 Diện tích phân bố bụi theo kịch (mùa mưa) 60 Bảng 3.7 Diện tích phân bố bụi theo kịch (mùa khô) 60 Bảng 3.8 Diện tích phân bố bụi theo kịch (mùa mưa) 63 Bảng 3.9 Diện tích phân bố bụi theo kịch (mùa khô) 64 Bảng 3.10 Diện tích phân bố NO2 (mùa mưa) .66 Bảng 3.11 Diện tích phân bố NO2 theo ( mùa khô) .68 Bảng 3.12 Diện tích phân bố SO2 (mùa mưa) .70 Bảng 3.13 Diện tích phân bố SO2 (mùa khơ) 72 vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Quan hệ chi phí độ tin cậy phương pháp đánh giá phát thải .5 Hình 1.2 Vị trí lấy mẫu ống khói Hình 1.3 Giản đồ xác định số điểm lấy mẫu Hình 1.4 Ví dụ mơ tả phân bố vị trí 12 điểm hút mẫu tiết diện ống khói có tiết diện trịn tiết diện hình hình chữ nhật Hình 1.5 Lấy mẫu isokinetic khơng isokenetic 10 Hình 1.6 Phân loại mơ hình kỹ thuật mơi trường 15 Hình 1.7 Cấu trúc sơ đồ hệ thống AERMOD 20 Hình 1.8 Giao diện phần mềm AERMOD View TM Version 9.4 21 Hình 1.9 Sản lượng clinker nhà máy từ 10/2015 đến 9/2016 23 Hình 1.10 Lượng than tiêu thụ nhà máy từ 10/2015 đến 9/2016 24 Hình 2.1 Vị trí quan trắc bụi khí thải 28 Hình 2.2 Phân bố điểm quan trắc bụi khí thải 28 Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý thiết bị lấy mẫu bụi Nguồn: [17] .30 Hình 2.4 Sơ đồ lắp đặt hệ thống đo hàm ẩm 32 Hình 2.5 Ống Pitot hình chữ S .32 Hình 2.6 Trang web thu thập liệu quan trắc khí tượng .38 Hình 2.7 Hoa gió khu vực nghiên cứu 39 Hình 2.8 Các bước chạy mơ hình AERMOD 40 Hình 2.9 Tạo lập file chạy mơ hình .41 Hình 2.10 Cấu trúc liệu tệp tin (*.sfc) 42 Hình 2.11 Cấu trúc liệu tệp tin (*.pfl) .43 Hình 2.12 Nhập liệu đầu vào 44 Hình 2.13 Q trình chạy mơ hình 45 Hình 2.14 Hiển thị kết tính tốn mơ hình 46 vii Hình 2.15 Hiển thị dạng vector hình ảnh 47 Hình 2.16 Chập đồ khu vực nghiên cứu 48 Hình 3.1 So sánh hệ số phát thải chất nhiễm khơng khí 53 Hình 3.2 Mức độ phân bố bụi theo kịch 1, mùa mưa 56 Hình 3.3 Mức độ phân bố bụi theo kịch 1, mùa khơ .58 Hình 3.4 Mức độ phân bố bụi theo kịch (mùa mưa) 59 Hình 3.5 Mức độ phân bố bụi theo kịch (mùa khô) .61 Hình 3.6 Mức độ phân bố bụi theo kịch 3, mùa mưa 62 Hình 3.7 Mức độ phân bố bụi theo kịch (mùa khô) .65 Hình 3.8 Mức độ phân bố NO2 (mùa mưa) 67 Hình 3.9 Mức độ phân bố NO2 (mùa khô) .69 Hình 3.10 Mức độ phân bố SO2 (mùa mưa) 71 Hình 3.11 Mức độ phân bố SO2 (mùa khơ) 73 viii TÀI LIỆU THAM KHẢO US Environmental Protecion Agency (1994), Portland Cement Manufacturing, AP-42, 5th Ed, Vol 1, Chapter 11, Office of Air Quality Planning and Standards Nghiêm Trung Dũng (2016), Bài giảng mơn “Kỹ thuật kiểm sốt nhiễm khơng khí” dùng cho học viên cao học ngành Kỹ thuật môi trường, Viện Khoa học Công nghệ môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội European Environmental Agency (2009), EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook US Environmental Protecion Agency (2002), Compilation of Air Pollutant Emission Factors, AP-42, 5th Ed, Vol US Environmental Protection Agency (1994), Air Emissions Measurement Center, Method - Sample and Velocity traverses for stationary sources Noel de Nevers (2010), Air pollution control engineering, Waveland Press US Evironmental Protection Agency (2005), Air Emissions Measurement Center, Method – Determination of Stack Gas Velocity and Volumetric Flow Rate (Type S Pitpot Tube) US Environmental Protecion Agency (1994), Air Emissions Measurement Center, Method - Determination of moisture content in stack gases Trần Ngọc Chấn (2001), Ô nhiễm khơng khí xử lý khí thải tập 3, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 10 Bùi Tá Long (2008), Mơ hình hóa mơi trường, Nhà xuất Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh 11 US Environmental Protecion Agency (1978), Handbook of Industrial Guide for Air Pollution Control 12 US Environmental Protection Agency,AERMOD Description of Model formulation,https://www3.epa.gov/scram001/7thconf/aermod/aermod_mfd.pdf, 15/6/2018 13 Lê Trình (2015), Đánh giá tác động môi trường xã hội dự án đầu tư nước quốc tế, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 76 14 Lake Environmental, Met Data, https://www.weblakes.com/services/met_data.html, 10/8/2017 15 Sở Tài nguyên môi trường tỉnh Nghệ An (2007), Báo cáo đánh giá tác động môi trường phục vụ giai đoạn vận hành Dự án “Thay đổi công nghệ, bổ sung thiết bị, nâng công suất nhà máy xi măng 12/9 Nghệ An 1.500 clinker/ngày tương đương 55 vạn xi măng/năm”, Nghệ An 16 Sở Tài nguyên môi trường tỉnh Nghệ An (2016), Báo cáo kết thực cơng trình bảo vệ mơi trường phục vụ giai đoạn vận hành Dự án “Thay đổi công nghệ, bổ sung thiết bị, nâng công suất nhà máy xi măng 12/9 Nghệ An 1.500 clinker/ngày tương đương 55 vạn xi măng/năm”, Nghệ An 17 US Environmental Protection Agency (1994), Emissions Measurement Center, Method - Sample and Velocity traverses for stationary sources 18 US Environmental Protecion Agency (1994), Emissions Measurement Center, Method - Gas Analysis for the Determination of Dry Molecular 19 US Environmental Protection Agency (1997), Procedures for Preparing Emission Factor Documents 20 National Oceanic and Asmostpheric Admintration, Vinh, https://gis.ncdc.noaa.gov/maps/ncei, 15/8/2017; 21 National Aeronautics and Space Aministration, Nghe An https://earthdata.nasa.gov/search?q=Viet+Nam, 25/10/2018; 22 Bộ tài nguyên môi trường (2015), Thông tư 40/2015/TT-/BTNMT – Thông tư quy trình kỹ thuật quan trắc khí thải 23 Bộ tài nguyên môi trường (2009), QCVN 23:2009/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp sản xuất xi măng 24 Công ty Cổ phần Xi măng Sông Lam (2017), Báo cáo sản lượng định mức tiêu thụ nhiên liệu giai đoạn vận hành thử nghiệm Dự án “Thay đổi công nghệ, bổ sung thiết bị, nâng công suất nhà máy xi măng 12/9 Nghệ An 1.500 clinker/ngày tương đương 55 vạn xi măng/năm”, Nghệ An 25 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 environmental control strategies Part one: rapid inventory techniques environmental 77 pollution 26 Trung tâm Tiêu chuẩn – Đo lường – Chất lượng nhà nước khu vực II (2016), Kết quan trắc 12 nhà máy xi măng 27 Bộ tài nguyên môi trường (2015), QCVN 05:215/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng không khí xung quanh 78 PHẦN PHỤ LỤC 79 PHỤ LỤC VỊ TRÍ LẤY MẪU Bảng Vị trí điểm lấy mẫu ống khói có tiết diện trịn (% đường kính ống khói tính từ thành phía ống khói đến điểm lấy mẫu) Vị trí điểm lấy mẫu Số điểm lấy mẫu đường kính 10 12 14 16 18 20 22 24 14,6 6,7 4,4 3,2 2,6 2,1 1,8 1,6 1,4 13 1,1 1,1 85,4 25,0 14,6 10,5 8,2 6,7 5,7 4,9 4,4 3,9 3,5 3,2 75,0 29,6 19,4 14,6 11,8 9,9 8,5 7,5 6,7 6,0 5,5 93,3 70,4 32,3 22,6 17,7 14,6 12,5 10,9 9,7 8,7 7,9 85,4 67,7 34,2 25,0 20,1 16,9 14,6 12,9 11,6 10,5 95,6 80,6 65,8 35,6 26,9 22,0 18,8 16,5 14,6 13,2 89,5 77,4 64,4 36,6 28,3 23,6 20,4 18,0 16,1 96,8 85,4 75,0 63,4 37,5 29,6 25,0 21,8 19,4 91,8 82,3 73,1 62,5 38,2 30,6 26,2 23,0 10 97,4 88,2 79,9 71,7 61,8 38,8 31,5 27,2 11 93,3 85,4 78,0 70,4 61,2 39,3 32,3 12 97,9 90,1 83,1 76,4 69,4 60,7 39,8 13 94,3 87,5 81,2 75,0 68,5 60,2 14 98,2 91,5 85,4 79,6 73,8 67,7 15 95,1 89,1 83,5 78,2 72,8 16 98,4 92,5 87,1 82,0 77,0 17 95,6 90,3 85,4 80,6 18 98,6 93,3 88,4 83,9 19 96,1 91,3 86,8 20 98,7 94,0 89,5 21 96,5 92,1 22 98,9 94,5 23 96,8 24 99,9 Nguồn: [5] 80 Bảng Hệ số nhiên liệu số loại nhiên liệu đốt TT Loại nhiên liệu Khoảng F0 TT Loại nhiên Khoảng F0 liệu Khí đốt: Than: Than antraxit 1,016 - 1,130 (Nhựa 1,083 - 1,230 Khí thiên nhiên 1,600 - 1,838 Propan 1,434 - 1,586 Butan 1,045 - 1,553 than non Bitum đường) Dầu: Phần cất Phần không 1,260 - 1,431 Gỗ 1,000 - 1,120 cất 1,210 - 1,370 Vỏ 1,003 - 1,130 Nguồn: [22] 81 PHỤ LỤC HƯỚNG GIÓ VÀ TỐC ĐỘ GIĨ 82 PHỤ LỤC Q TRÌNH SẢN XUẤT CỦA NHÀ MÁY Bảng Sản lượng clinker lượng than tiêu thụ nhà máy xi măng Sông Lam 2(từ 10/2015- 9/2016) TT Thời gian Lượng than tiêu thụ (tấn) Sản lượng clinker (tấn) 10/2015 4.259 29.179 11/2015 6.848 46.816 12/2015 6.186 43.831 1/2016 6.737 47.288 2/2016 5.649 41.472 3/2016 6.689 50.295 4/2016 6.712 50.851 5/2016 6.643 49.950 6/2016 6.591 49.560 10 7/2016 6.623 50.176 11 8/2016 6.680 50.220 12 9/2016 6.506 49.290 Nguồn: [24] 95 Mỏ đá vôi Trạm đập Mỏ đá vôi Kho đá vôi Trạm cân đong nghiền liệu Nghiền liệu Nghiền than Nghiền Silo đồng Cấp liệu lò Lò nung Silo clinker Cân đong nghiền xi măng Bazan Trạm đập Thạch cao Nghiền xi măng Silo xi măng Đóng bao Xuất xi măng bao ơtơ Hình Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất NMXM Sông Lam Nguồn: [15, 16] 96 PHỤ LỤC QUÁ TRÌNH LẤY MẪU BỤI + Đối với mẫu bụi OK1 97 + Đối với mẫu bụi OK2 98 + Đối với mẫu bụi OK3 99 PHỤ LỤC THƠNG SỐ CHẠY MƠ HÌNH I Số liệu địa hình khu vực nhà máy Hình Ảnh vệ tinh Google khu vực nhà máy xi măng Sông Lam 100 Hình Bản đồ địa hình khu vực nhà máy xi măng Sông Lam 101 PHỤ LỤC MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN LUẬN VĂN Hình Impinger đầu lấy mẫu nozzle Hình Quá trình lấy mẫu nhà máy xi măng Sông Lam 102 ... xuất xi măng - Mục tiêu cụ thể:  Xác định mức độ phát thải từ nhà máy xi măng Sông Lam  Đánh giá mức độ phát tán chất nhiễm khơng khí khí thải từ nhà máy xi măng Sông Lam  Nội dung nghiên cứu. .. cần xác định mức độ phát thải mức độ phát tán nhà máy Với lý trên, đề tài ? ?Nghiên cứu xác định phát thải số chất nhiễm khơng khí Nhà máy Xi măng Sông Lam đánh giá mức độ phát tán chúng? ?? lựa chọn... tiêu nghiên cứu - Mục tiêu tổng quát:  Góp phần xây dựng hệ số phát thải chất ô nhiễm không khí cho ngành sản xuất xi măng;  Đánh giá mức độ phát tán chất ô nhiễm không khí khí thải từ nhà máy