STT Đặc điểm hoạt
động LXM1 LXM2 LXM3 LXM4
1 Loại hình cơng nghệ Lị quay Lò quay Lị quay Lị quay
2
Cơng suất thực tế của lò luyện (nghìn tấn/năm)
1.100 1.200 1.200 2.000
3 Nguyên liệu đá vôi
(nghìn tấn/năm) 820 860 660 1.100
4 Nguyên liệu đất sét
(nghìn tấn/năm) 200 200 120 350
5 Nhiên liệu than
(nghìn tấn/năm) 340 135 62 150
6 Tần suất hoạt động ≥80% ≥80% ≥80% ≥80%
7 Hệ thống kiểm sốt
khí thải (APCDs) ESP ESP ESP ESP
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát và thu thập số liệu nghiên cứu
Trong luận án này, chúng tôi kế thừa các kết quả nghiên cứu có liên quan, các số liệu, báo cáo đƣợc thu thập, tham khảo và trích dẫn.
Đối tƣợng nghiên cứu của luận án là các nhà máy luyện thép và các nhà máy sản xuất xi măng lò quay. Một số nhà máy, cơ sở hoạt động đƣợc lựa chọn tƣơng ứng từ mỗi đối tƣợng nghiên cứu này. Do đó, số lƣợng và lĩnh vực hoạt động, sản xuất cũng khá đa dạng. Vì vậy, trong nghiên cứu này, chúng tơi đã sử dụng phƣơng pháp điều tra, khảo sát thực tế tại các nhà máy để lựa chọn đối tƣợng nghiên cứu phù hợp.
Trên cơ sở các nhóm ngành theo danh sách của bộ công cụ hƣớng dẫn của UNEP (20 nguồn phát thải) [79], đề tài luận án đã tiến hành thu thập danh sách các nhà máy/nguồn phát thải điển hình ở Việt Nam, sau đó sàng lọc và đối chiếu với
danh sách các nguồn đặc trƣng đƣợc đƣa ra bởi UNEP để lựa chọn các nguồn phát thải điển hình và đặc trƣng phục vụ nghiên cứu.
Trong quá trình điều tra, khảo sát để đánh giá và lựa chọn đối tƣợng nghiên cứu, các thông tin cần đƣợc thu thập, khảo sát thực tế bao gồm: loại hình cơng nghệ, cơng suất thiết kế và thực tế, nguyên, nhiên liệu sử dụng. Bên cạnh đó, hệ thống hệ xử lý khí thải của các nhà máy luyện thép, lò nung xi măng cũng đƣợc thu thập thơng tin nghiên cứu để có cái nhìn tổng quan về hiện trạng và trình độ cơng nghệ xử lý khí thải. Các kết quả khảo sát thu thập đƣợc sẽ là các thông tin hỗ trợ biện luận kết quả nghiên cứu.
2.3.2. Phƣơng pháp và kỹ thuật lấy mẫu
2.3.2.1. Phương pháp lấy mẫu dioxin và furan trong khí thải và tro bay
Các mẫu phát thải cơng nghiệp đƣợc thu thập bao gồm mẫu tro xỉ, mẫu tro bay và mẫu khí thải đƣợc thu thập theo các phƣơng pháp tiêu chuẩn của Việt Nam và thế giới. Đặc biệt đối với các mẫu khí thải tại nguồn cần phải đƣợc thu thập theo phƣơng pháp đẳng động học để đánh giá chính xác nồng độ chất ơ nhiễm và lƣu lƣợng thải ra môi trƣờng. Hiện nay, có một số phƣơng pháp tiêu chuẩn đƣợc sử dụng phổ biến trên thế giới để lấy mẫu xác nồng độ dioxin phát thải từ các nguồn phát thải tĩnh nhƣ phƣơng pháp 23 của US EPA, phƣơng pháp EN 1948 của EU phƣơng pháp JIS K.0311:2008 của Nhật Bản [27, 43, 87]. Các phƣơng pháp này đều có độ tin cậy cao và phù hợp cho lấy mẫu dioxin trong khí thải theo kỹ thuật đẳng động học. Trong các phƣơng pháp này, phƣơng pháp 23 yêu cầu kiểm soát chất lƣợng quá trình lấy mẫu cụ thể và chi tiết hơn cả. Do đó, chúng tơi đã lựa chọn phƣơng pháp 23 của US EPA là phƣơng pháp đƣợc sử dụng trong nghiên cứu của luận án.
Nguyên tắc của phƣơng pháp lấy mẫu dioxin trong khí thải là thu thập dioxin tồn tại ở trong pha bụi và pha khí bằng thiết bị hút mẫu chủ động với tốc độ hút mẫu đƣợc duy trì bằng với tốc độ dịng khí tại mặt cắt lấy mẫu trong ống khói. Các mẫu khí thải đƣợc thu thập bằng thiết bị lấy mẫu ESC C5000 (Environmental Supply Company, USA). Dioxin tồn tại ở pha bụi sẽ đƣợc thu thập trên cái lọc bụi đƣợc
làm bằng sợi thạch anh (Quartz Fiber Filter – QFF) và dioxin tồn tại ở pha khí sẽ đƣợc hấp thu vào vật liệu XAD-2. Trƣớc khi lấy mẫu tại hiện trƣờng, các chất chuẩn đồng hành bao gồm 13Cl4-2,3,7,8-TCDD, 13C-1,2,3,4,7,8-HxCDD, 13C- 2,3,4,7,8-PeCDF, 13C-1,2,3,4,7,8-HxCDF, 13C-1,2,3,4,7,8,9-HpCDF đƣợc thêm vào vật liệu hấp thu XAD-2 để đánh giá hiệu suất của quá trình thu mẫu.
Trong nghiên cứu của luận án này, mẫu khí thải đƣợc thu thập trong điều kiện vận hành ổn định bình thƣờng của mỗi nhà máy. Thời gian thu thập mẫu khí thải theo phƣơng pháp 23 thƣờng kéo dài từ 3 đến 4 giờ liên tục cho mỗi mẫu, do đó việc kiểm sốt chất lƣợng lấy mẫu cũng đƣợc thực hiện trong thời gian này. Thể tích khí thải thu đƣợc ở điều kiện lấy mẫu đƣợc chuyển đổi về điều kiện khí khơ ở nhiệt độ 25oC, áp suất 760 mm Hg và oxy ở điều kiện lấy mẫu (Nm3).
Để đánh giá kết quả lấy mẫu, hiệu suất thu hồi của cả 5 chất chuẩn đồng hành đều phải trên 70% và tỷ lệ % đẳng động học (tỷ lệ sai khác giữa tốc độ hút mẫu và tốc độ thực tế của dịng khí thải) phải nằm trong khoảng 90 ÷ 110 %. Bên cạnh đó, để đảm bảo và kiểm sốt chất lƣợng lấy mẫu tại hiện trƣờng (QA/QC) thì mẫu trắng vận chuyển và mẫu trắng hiện trƣờng cũng đƣợc thu thập chiếm 10-20% số lƣợng mẫu đƣợc thu thập. Mẫu sau khi đƣợc thu thập ở hiện trƣờng đƣợc đƣa về Phịng thí nghiệm Dioxin và Độc chất, Trung tâm Quan trắc môi trƣờng, Tổng cục Môi trƣờng bảo quản và phân tích xác định 17 đồng loại độc của dioxin và furan.
Trong luận án này, phƣơng pháp EPA 23 sử dụng kỹ thuật lấy mẫu đẳng động học đã đƣợc lựa chọn để sử dụng với một số thay đổi trong quy trình chuẩn bị vật liệu hấp thụ XAD-2 và cái lọc bụi. Vật liệu XAD-2 đƣợc chiết làm sạch bằng axeton, sau đó chiết bằng toluen trong thời gian 16 giờ. Cái lọc bụi đƣợc nung ở 400oC trong thời gian 6 giờ, nhiệt độ này là điểm trên của nhiệt độ hóa hơi của 17 đồng loại độc của dioxin và furan, do đó bằng cách này có thể loại bỏ các chất ảnh hƣởng và gây nhiễm bẩn vật liệu lấy mẫu.
2.3.2.2. Lấy mẫu tại các lò luyện thép
Mẫu khí thải ống khói đƣợc thu thập theo phƣơng pháp US EPA 23A của Cơ quan Bảo vệ môi trƣờng Mỹ. Đối với mỗi nhà máy, mỗi đợt lấy mẫu thu thập 02
mẫu khí thải liên tục. Do nồng độ dioxin và furan trong các mẫu khí thải thƣờng khá thấp, do đó thời gian lấy mẫu trung bình là 03 giờ liên tục. Thời gian lấy mẫu khí thải tƣơng đƣơng với thời gian của 03 mẻ luyện thép (trung bình là 45 phút/mẻ). Việc thu thập mẫu khí thải liên tục trong thời gian của 03 mẻ luyện thép nhằm mục đích lấy mẫu đại diện tránh sự ảnh hƣởng của thành phần nguyên liệu luyện khác nhau giữa các mẻ dẫn tới sai số giữa các mẫu thu thập đƣợc. Thời gian lấy mẫu khí thải đƣợc tính tốn trong nghiên cứu này trong khoảng 2-4 giờ liên tục.
Các mẫu tro bay đƣợc thu thập đồng thời trong quá trình lấy mẫu khí thải, mẫu thu thập là mẫu phức đƣợc đồng nhất từ 10 mẫu đơn. Trong nghiên cứu này đã thu thập mẫu phát thải tại 04 lị luyện thép bằng cơng nghệ lò EAF.
Tại các lò luyện thép đƣợc khảo sát và lựa chọn để nghiên cứu, khí thải đƣợc thu gom từ lị luyện và khí thải phát tán khi nạp, tháo xỉ và đổ khn. Các dịng khí thải này đƣợc thu gom và xử lý ở trong hệ thống lọc bụi BHF đƣợc trang bị ở các nhà máy. Mẫu tro bay đƣợc thu thập tại vị chí phễu hứng bụi của hệ thống lọc bụi và đồng nhất thành các mẫu đại diện. Vị trí lấy mẫu khí thải và tro bay tại các lị luyện thép bằng cơng nghệ lị EAF đƣợc mơ tả trong hình 2.1.
Các thơng số cơ bản trong q trình lấy mẫu và tổng hợp các mẫu thu thập tại 04 lị luyện thép đƣợc trình bày ở bảng 2.6.