2006
Mục đích của việc so sánh này nhằm kiểm tra lại công tác bảo vệ môi trường của Nhà máy. Và đánh giá sự ổn định của công tác bảo vệ môi trường của nhà máy. Từ đó có biện pháp điều chỉnh, bảo trì kịp thời các hệ thống xử lý đảm bảo cho sự phát triển bền vững. Bảo vệ môi trường ngày càng tốt hơn.
Bảng 3.7. So sánh chất lượng không khí khu vực nhà máy giữa tháng 04 và tháng 11 năm 2006 TT Ký hiệu mẫu Hàm lượng chất ô nhiễm (mg/m3) Bụi SO2 NO2 CO 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 1 K1A- UW 400m 0,25 0,33 0,102 0,110 0,096 0,074 2,1 3,0 2 K2A- DW 100m 0,39 0,24 0,198 0,092 0,071 0,055 4,7 3,2 3 K3A- DW 200m 0,27 0,28 0,268 0,107 0,088 0,055 3,2 2,7 4 K4A- DW 400m 0,30 0,31 0,207 0,106 0,073 0,068 5,4 2,3 5 K5A- DW 800m 0,20 0,27 0,296 0,073 0,078 0,045 1,5 2,0 TCVN 7365 – 2003
(Trung bình theo ca) 6 5 5 20
TCVN 5937-1995 0,3 0,5 0,4 40
Nhận xét: So sánh kết quả của 2 lần khảo sát cho thấy các chỉ số về bụi, NO2 sai lệch nhau không nhiều và có chiều hướng thấp hơn so với lần đo trước đó. Riêng chỉ số SO2 và CO tại một số vị trí khảo sát có chiều hướng giảm đáng kể và vài vị trí cao hơn lần khảo sát trước, tuy nhiên nhìn chung các thông số khí thải có chiều hướng được cải thiện và vẫn đảm bảo các tiêu chuẩn môi trường tương ứng.
Ngoài ra nồng độ các chất ô nhiễm của 2 lần đo còn chịu ảnh hưởng bởi yếu tố thời tiết, khí hậu giữa 2 khoảng thời gian khác nhau.
Bảng 3.8. Các yếu tố vi khí hậu khu vực nhà máy tháng 04 năm 2006 TT Ký hiệu mẫu đo Các yếu tố vi khí hậu
Nhiệt độ (0C) Độ ẩm (%) Tốc độ gió (m/s) 1 K1A- UW 400m 32,5 73 1,5 – 3,0 2 K2A- DW 100m 32,0 73 0,8 – 1,8 3 K3A- DW 200m 30,5 71 2,2 – 3,8 4 K4A- DW 400m 30,1 72 1,0 – 2,5 5 K5A- DW 800m 29,6 70 0,8 – 1,7
Bảng 3.9. So sánh mức áp suất ồn khu vực nhà máy của tháng 04 năm 2006 và tháng 11 năm 2006
TT Ký hiệu mẫu đo
Độ ồn tích phân trung bình (dBA)
LMAX LEQA 04/06 11/06 04/06 11/06 1 K1A- UW 400m 81,4 87,1 69,6 70,4 2 K2A- DW 100m 86,4 69,0 71,1 67,2 3 K3A- DW 200m 84,3 69,3 70,4 61,9 4 K4A- DW 400m 68,3 76,0 59,4 60,5 5 K5A- DW 800m 85,7 77,3 72,4 63,5
TCVSLĐ 3733/2002/QĐ-BYT (trong khu vực nhà máy) ≤ 85 TCVN 5949 - 1998 ≤ 75
Nhận xét: Kết quả cho thấy Nhà máy đã quan tâm đến công tác bảo vệ môi trường và đã hạn chế được tiếng ồn của Nhà máy, và đảm bảo được các tiêu chuẩn môi trường tương ứng.
Bảng 3.10. So sánh mức áp suất ồn trên đường biên nhà máy giữa tháng 04 năm 2006 và tháng 11 năm 2006
TT Ký hiệu mẫu đo
Độ ồn tích phân trung bình (dBA)
LMAX LEQA
04/06 11/06 04/06 11/06
1 K6 - Điểm P 90,8 65,5 61,2 52,7
2 K7 - Điểm R 91,6 88,2 65,3 70,7
TCVN 5949 - 1998 - ≤ 75
Nhận xét: Kết quả cho thấy tiếng ồn khu vực xung quanh nhà máy tương đối giảm và đạt tiêu chuẩn môi trường tương ứng. Riêng vị trí K7 – Điểm R là vị trí đường biên của nhà máy cạnh đường giao thông nên chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài do đó hai thời điểm đo khác nhau chịu ảnh hưởng khác nhau và kết quả tháng 11 cao hơn tháng 04.
Bảng 3.11. So sánh kết quả đo chất lượng khí tại nguồn thải khu vực sản xuất xi măng tháng 04 năm 2006 và tháng 11 năm 2006 Mẫu đo Hàm lượng chất ô nhiễm (mg/Nm3) % (oC) Bụi SO2 NO2 NOx CO CO2 O2 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 K1E Kiln Stack 169 135 36,7 38,5 <10 25 55 80 1063 1.600 172 227 12,9 10,8 6,8 9,2 K2E Ciment mill-1 104 100 59,47 70,7 - - - - K3E Ciment mill-2 103 106 53,97 95,5 - - - - K4E Cooler EP 297 290 10,90 25,0 - 16 - - - 36 - 20 - 0,7 - 20,2 K5E Coal mill 87 92 169,13 27,6 <10 50 45 54 890 1080 198 185 5,7 5,4 5,7 15,1 TCVN 5939 – 1995 (B) 100 500 - 1000 500 - - TCVN 6993-2001 - 225 - 450 225 - -
Nhận xét:
- Hàm lượng bụi tại các ống khói K1E, K2E, K3E, K4E, có chiều hướng tăng lên dù vẫn còn trong giới hạn cho phép, nhưng điều này cho thấy hệ thống lọc bụi của các ống khói đang trong tình trạng xuống cấp cần phải được bảo trì, các tay áo loc bụi cần được thay mới.
- Hàm lượng NOx phát thải của ống khói lò nung Kiln Stack tăng rất nhiều so với tháng 4 năm 2006 và cao hơn tiêu chuẩn tương ứng 1,6 lần. Chính vì vậy cần phải có hệ thống xử lý NOx cho ống khói này. Đối với ống khói máy nghiền và sấy than hàm lượng phát thải NOx cũng tăng và vượt tiêu chuẩn cho phép, điều này cho thấy cần phải cải tạo hệ thống đốt của lò sấy để giảm hàm lượng NOx thải ra môi trường.
- Hàm lượng CO và SO2 phát thải của ống khói lò nung Kiln Stack và ống khói máy nghiền và sấy than tuy có tăng nhưng vẫn còn rất thấp so với tiêu chuẩn cho phép điều này có thể chấp nhận được. Tuy nhiên cũng cần phải chú ý cải tạo, bảo trì thiết bị nhằm hạn chế sự gia tăng khí thải thoát ra môi trường.
Bảng 3.12. So sánh chất lượng khí thải ống khói máy phát điện giữa tháng 04 năm 2006 và tháng 11 năm 2006 Ống khói T ( oC) Hàm lượng chất ô nhiễm (mg/Nm 3) (%) SO2 NO2 NOx CO CO2 O2 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 04/06 11/06 K6E N0 2 327 343 1.821 1.530 160 97 3.330 1.760 239 600 6,1 6,1 12,8 12,9 K7E N0 3 - 325 - 1.600 - 130 - 2.550 - 340 - 6,1 - 13,1 K8E N0 5 343 315 1.942 1.920 155 170 3.175 3.460 218 270 6,3 5,8 12,7 13,2 K9E N0 6 350 306 1.842 1.720 157 185 3.176 3.550 217 280 6,4 5,8 12,4 13,4 TCVN 5939 – 1995 (B) 500 - 1.000 500 - - TCVN 6993-2001 225 - 450 225 - -
Nhận xét: Thời điểm đo giữa hai lần đo khác nhau, các tổ máy hoạt động luân phiên để bảo dưỡng nên có tổ máy không cùng hoạt động để thực hiện so sánh.
Hàm lượng SO2 phát thải vào môi trường thay đổi không đáng kể. Tuy nhiên vẫn cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn cho phép. Chính vì vậy Nhà máy cần phải có hệ thống xử lý trước khi phát thải vào môi trường.
Hàm lượng CO có chiều hướng gia tăng có thể là do máy hoạt động sau một thời gian đã cũ nên hiệu suất đốt nhiên liệu cũng giảm, và các ống khói lâu ngày bị bám mụi than khi mở nắp đo đạc đã phụt ra theo dòng khí. Tuy nhiên hầu hết lượng CO phát thải của các ống khói máy phát điện vẫn còn trong tiêu chuẩn cho phép.
Lượng phát thải NOx vẫn tăng và vẫn cao hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn cho phép, Nhà máy vẫn chưa có biện pháp khắc phục. Chính vì vậy Nhà máy cần phải có hệ thống xử lý NOx trước khi phát thải ra môi trường để bảo vệ môi trường không khí ngày càng xấu đi của chúng ta.
Chương 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CHO NHÀ MÁY XI MĂNG HÒN CHÔNG
Hầu hết các chất gây ô nhiễm không khí của nhà máy đều đạt tiêu chuẩn môi trường nhưng phát thải tại nguồn của ống khói lò nung (Kiln Stack), máy nghiền than (Coal mill), ống khói của nhà máy phát điện đều có hàm lượng NOx vượt mức tiêu chuẩn 5939-1995 (B).
Vì vậy cần thiết phải xây dựng hệ thống xử lý NOx để nâng cao công tác bảo vệ môi trường cho nhà máy, bên cạnh đó cũng cần phải xây dựng hệ thống xử lý SO2 cho nhà máy phát điện hoặc thay đổi nhiên liệu đốt của nhà máy để giảm bớt lượng SO2 phát thải vào môi trường.
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NOX CHO NHÀ MÁY
XI MĂNG HÒN CHÔNG 4.1. Tổng quan các phương pháp xử lý NOx
4.1.1. Phương pháp hấp phụ
Hấp phụ là quá trình phân ly khí dựa trên các ái lực của một số chất rắn đối với một số loại khí có mặt trong hỗn hợp khí nói chung và trong khí thải nói riêng, trong quá trình đó, các phân tử khí thải bị giữ lại trên bề mặt của vật liệu rắn. Vật liệu rắn được sử dụng trong quá trình này được được gọi là chất hấp phụ, còn chất khí bị giữ lại trong quá trình này gọi là chất bị hấp thụ.
Có hai loại hấp phụ là hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học:
- Hấp phụ vật lý: là hấp phụ đa phân tử (hấp phụ nhiều lớp), lực liên kết là lực hút giữa các phân tử (lực Vander – Waals) không tạo thành hợp chất bề mặt.
- Hấp phụ hóa học: là hấp phụ đơn phân tử (hấp phụ một lớp), lực liên kết là liên kết hóa học, tạo nên hợp chất bề mặt.
Vật liệu làm chất hấp phụ: là vật liệu xốp với bề mặt bên trong lớn, được tạo thành do tổng hợp nhân tạo hay tự nhiên.
Vật liệu hấp phụ cần đáp ứng các yêu cầu sau: - có khả năng hấp phụ cao;
- Phạm vi tác dụng rộng; - Có độ bền cơ học cần thiết;
- Có khả năng hoàn nguyên dễ dàng; - Giá thành rẻ.
Chất hấp phụ: thông thường là các chất như than hoạt tính, silicagel, nhôm hoạt tính, zeolit …
- Than hoạt tính: được đặc trưng bởi tính kỵ nước, vì vậy nó được ứng dụng rộng rãi để xử lý các dạng ẩm khác nhau. Nhược điểm cơ bản của than hoạt tính là kém bền cơ học và dễ cháy.
- Silicagel: là oxit silic vô định hình ngậm nước (SiO2.nH2O), silicagel không cháy, có nhiệt độ tái sinh thấp (110 – 200oC) và đủ độ bền cơ học. Tuy nhiên, nó bị phá hủy bởi các giọt ẩm.
- Nhôm hoạt tính (oxit nhôm được hoạt hóaAl2O3.nH2O, 0<n<6) được điều chế bằng cách nung các hydrocid nhôm khác nhau, nhôm hoạt tính bền dưới tác dụng của các giọt ẩm, chúng được ứng dụng để thu hồi các hợp chất hữu cơ phân cực và sấy khí.
- Zeolit là các nhóm silic, chứa các oxit kim loại kiềm và kiềm thổ. Công thức hóa học tổng quát của Zeolic là Me2/nO.Al2O3.xSiO2.7H2O (ở đây, Me là cation kim loại kiềm, n – hóa trị của nó). Zeolit có khả năng hấp phụ lớn hơi nước và giữ được hoạt tính cao ở nhiệt độ tương đối lớn (150 – 250oC) đây là ưu điểm nổi bật của Zeolit.
Hiệu quả hấp phụ:
NOx được hấp phụ mạnh bởi than hoạt tính. Tuy nhiên khi tiếp xúc với các oxit nitơ than có thể cháy và nổ. Ngoài ra, than có độ bền cơ học thấp và khi phục hồi có thể chuyển NOx thành NO.
Khả năng hấp phụ NOx của silicagel thấp hơn than hoạt tính nhưng nó bền cơ học, không cháy, cũng giống như than hoạt tính khi tái sinh có thể chuyển NOx thành NO.
Nhôm hoạt tính hấp phụ NOx với hiệu suất không cao và độ bền cơ học kém.
4.1.2. Phương pháp hấp thụ
Hấp thụ là phương pháp dựa trên cơ sở của quá trình truyền khối, nghĩa là phân chia hai pha. Phụ thuộc vào tương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp thụ trong pha khí.
Phương pháp hấp thụ được chia ra làm hai loại: hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học. - Hấp thụ vật lý dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng.
- Hấp thụ hóa học: chất hấp thụ tham gia phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ. Để hấp thụ các oxit nitơ người ta dùng nước, dung dịch kiềm, axit và chất oxi hóa.
4.1.2.1. Hấp thụ bằng nước
Khi hấp thụ NO2 bằng nước một phần axit nitric được sinh ra ở pha khí: 3NO2 + H2O <=> 2HNO3 + NO + Q
Để xử lý các oxit nitơ có thể sử dụng dung dịch oxi già loãng.
NO2 + H2O = 2HNO3 +NO N2O3 + H2O2 <=> N2O4 + H2O N2O4 + H2O <=> HNO3 + HNO2
Yếu tố cơ bản xác định kinh tế của quá trình là lưu lượng oxi già (vào khoảng 6kg/tấn axit).
Hấp thụ NOx thành HNO3 tăng theo độ tăng của nồng độ axit và áp sất riêng phần của NOx. Để thúc đẩy quá trình có thể dùng chất xúc tác. Hiệu quả xử lý có thể đạt 97%.
4.1.2.2. Hấp thụ bằng kiềm
Người ta sử dụng nhiều dung dịch kiềm và muối khác nhau. Hấp thụ hóa học NO2
bằng dung dịch Soda diễn ra theo phương trình phản ứng sau: 2NO2 + Na2CO3 = NaNO3 +CO2 + Q
Các phương trình phản ứng cho quá trình hấp thụ N2O3 bằng các dung dịch kiềm hoặc huyền phù khác như sau:
2NaOH + N2O3 = 2NaNO2 + H2O Na2CO3 + N2O3 = 2NaNO2
2NaHCO3 + N2O3 = 2NaNO2 + 2CO2 + H2O 2KOH + N2O3 = 2KNO2 + H2O
K2CO3 + N2O3 = 2KNO2 + CO2
2KHCO3 + N2O3 = 2KNO2 + 2CO2 + H2O Ca(OH)2 + + N2O3 = Ca(NO2)2 + H2O CaCO3 + N2O3 = Ca(NO2)2 + CO2
Mg(OH)2 + N2O3 = Mg(NO2)2 + H2O MgCO3 + N2O3 = Mg(NO2)2 +CO2
Ba(OH)2 + N2O3 = Ba(NO2)2 + H2O BaCO3 + N2O3 = Ba(NO2)2 + CO2
2NH4OH + N2O3 = 2NH4NO2 + H2O
2NH4HCO3 + N2O3 = 2NH4NO2 + H2O + CO2
Khi hấp thụ N2O3 độ hoạt động của các dung dịch kiềm giảm theo thứ tự sau:
KOH > NaOH > Ca(OH)2 > Na2CO3 > K2CO3 > Ba(OH)2 > 1 0,84 0,80 0,78 0,63 0,56 NaHCO3 > KHCO3 > MgCO3 > BaCO3 > CaCO3 > Mg(OH)2
Các chỉ số nêu lên độ hoạt động của dung dịch kiềm tương đối so với dung dịch KOH . Các dữ liệu này tương ứng với các nồng độ ban đầu của dung dịch là 100g/l và thời gian hấp thụ là 10 phút.
4.1.2.3. Hấp thụ chọn lọc
Để hấp thụ NO khi không có O2 trong pha khí, có thể sử dụng các dung dịch FeSO4, FeCl2, Na2S2O2, NaHCO3.
Phương trình phản ứng tạo thành các phức sau: FeSO4 +NO <=> Fe(NO)SO4
FeCl2 + NO <=> Fe(NO)Cl2
Khi đun nóng đến 95 – 100oC, phức Fe(NO)SO4 phân rã, sinh ra NO, còn dung dịch được dùng lại. Phức Fe(NO)Cl2 cũng phân rã tương tự.
Dung dịch FeSO4 dễ kiếm và hấp thụ hiệu quả. Khả năng hấp thụ của dung dịch phụ thuộc vào nồng độ FeSO4, nhiệt độ và nồng độ NO trong pha khí. Ở nhiệt độ 20 - 25oC dung dịch có thể hấp thu No với nồng độ thấp, sự có mặt của axit H2SO4, HNO3, các muối và hợp chất hữu cơ trong dung dịch làm giảm khả năng hấp thụ của nó. Tuy nhiên sự có mặt H2SO4 với nồng độ 0,5 – 1,5% thể tích bảo vệ FeSO4 khỏi bị oxi hóa bởi oxi trong không khí thành Fe2(SO4)3.
Sử dụng dung dịch Na2S2O3, NaHSO4, (NH2)2CO sẽ tạo thành nitơ . 2Na2S2O3 + 6NO = 3N2 + 2na2So4 + 2SO2
2NaHSO3 + 2NO = N2 + 2NaHSO4
2(NH2)2CO + 6NO = 5N2 + 4H2O + 2CO2
Ở nhiệt độ cao hơn 200oC, NO liên kết với NH3 theo phản ứng: 4NH3 + 6No → 5N2 + 6H2O
Axit sunfuaric được sử dụng để hấp thụ NO2 và N2O3: H2SO4 + 2NO = HNSO5 + HNO3
2H2SO4 + N2O3 = 2 HNSO5 + H2O
Khi đun nóng hoặc pha loãng bằng nước HNSO5 sẽ sinh ra các oxit nitơ: HNSO5 + H2O = 2HSO4 + NO + NO2
Tương tác giữa các oxit nitơ với chất hấp thụ hiệu quả nhất ở nhiệt độ 20 – 40oC.
4.1.2.4. Phương pháp hấp thụ đồng thời SO2 và NOx
Khí thải chứa SO2 và NOx sinh ra khi đốt nhiên liệu có lưu huỳnh. Xử lý đồng thời