CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiện trạng công tác bảo vệ môi trường tại nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1
3.1.1. Các công trình thu gom, xử lý
Để giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường xung quanh trong quá trình hoạt động cũng nhƣ đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn, quy chuẩn môi trường theo quy định của pháp luật, nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 đã thực hiện các công trình, biện pháp xử lý chất thải với công nghệ tiên tiến, hiện đại, cụ thể nhƣ sau:
3.1.1.1 Công trình thu gom, xử lý nước thải
Để xử lý hiệu quả lượng nước thải phát sinh, nhà máy đã lắp đặt các hệ thống xử lý nước thải để xử lý các loại nước thải sau đây:
- Nước thải sinh hoạt - Nước thải công nghiệp - Nước thải làm mát
Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt:
Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt của nhà máy hoạt động theo sơ đồ sau:
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt
Thuyết minh hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt:
Nước thải sinh hoạt của nhà máy phát sinh từ các hoạt động sử dụng nước hàng ngày của các cán bộ, công nhân viên. Lượng phát sinh chủ yếu từ khu vực nhà hành chính và các khối nhà trực vận hành trong nhà máy đƣợc thu gom tập trung về trạm xử lý nước thải. Trạm xử lý nước thải của nhà máy sử dụng công nghệ AAO (yếm khí, thiếu khí, hiếu khí) để xử lý nước thải.
Đây là công nghệ tiên tiến đang đƣợc sử dụng hiện nay tại các công trình xử lý nước thải sinh hoạt [6]:
- Hệ thống yếm khí: Chức năng chính của hệ thống yếm khí là làm giàu phốt pho thoát ra từ bùn. Yếm khí là một điều kiện trong cả oxy hòa tan và phân tử oxy liên kết, chẳng hạn nhƣ trong nitrat là vắng mặt. Sự ra đời của oxy hòa tan hoặc oxy phân tử bị liên kết như nitrat vào môi trường yếm khí sẽ ngăn cản việc giải phóng và hấp thụ tiếp sau đó của phốt pho. Nước thải đi vào bể thiếu khí do tràn.
- Hệ thống thiếu khí: Chức năng chính của hệ thống thiếu khí là de- nitrat hóa xảy ra. Nước thải từ cuối giai đoạn hiếu khí là được phục hồi để bắt đầu của giai đoạn thiếu khí và cung cấp oxy liên kết ở dạng nitrat với vi khuẩn khử nitơ. Nước thải đi vào bể hiếu khí bằng cách tràn.
- Hệ thống hiếu khí: Chức năng chính của hệ thống hiếu khí là quá trình oxy hóa vật liệu các bon, hấp thụ phốt pho xảy ra mạnh mẽ và amoniac đƣợc oxy hóa thành nitrat. Một phần chất lỏng đã đƣợc khuấy trộn đƣợc tái tuần hoàn tới bể thiếu khí do de-nitrat hóa một lần bằng cách bơm tuần hoàn bùn
Chất lỏng đã khuấy trộn đƣợc chuyển sang bể lắng bằng cách tràn, nơi mà các vi sinh vật được tạo ra để định cư ở dưới đáy. Các vi khuẩn định cư đƣợc tái chế trở lại bể yếm khí.
Hiện nay, công nghệ O đã và đang chứng minh đƣợc hiệu quả xử lý cao đối với nước thải sinh hoạt tại nhiều công trình không chỉ tại Quảng Ninh mà còn trên toàn quốc. Việc nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 sử dụng trạm xử lý nước thải ứng dụng công nghệ xử lý O để xử lý nước thải sinh hoạt phát sinh là hoàn toàn phù hợp. Nước thải sau thu gom và xử lý của nhà máy
hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu của QCVN 40:2011/BTNMT loại B (hệ số Kq=1, Kf=0,9) và QCVN 14:2008/BTNMT trước khi xả ra kênh thải nước làm mát của nhà máy.
Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp:
Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp của nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 có công suất 165 m3/h với công nghệ lắng- lọc- trung hòa.
Hình 3.2. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải công nghiệp Nguyên lý hoạt động của Hệ thống xử lý nước thải công nghiệp:
Nước thải công nghiệp của nhà máy được đưa về bể chứa 4.000 m3. Sau đó, nước thải công nghiệp được đưa về bể điều chỉnh pH. Tại đây, nước được khuấy trộn đều, các hóa chất đƣợc cung cấp một cách nhanh chóng và đồng đều nhất.
Sau bể điều chỉnh pH, nước thải được tự chảy sang bể khuấy trộn sau đó lượng nước thải cùng các bông bùn được gom vào một phễu thu và đường ống chảy sang bể lắng bùn.
Tại bể lắng bùn các bông bùn đƣợc thu vào hố thu bùn giữa đáy bể lắng. Sau đó bùn được xả xuống bể cô đặc bùn qua hệ thống van và đường
ống. Phần nước trong bên trên được thu vào máng gom nước rồi chuyển sang bể chứa nước thải đã lắng.
Tại bể cô đặc bùn lƣợng bùn đƣợc lắng chìm xuống đáy bể và đƣợc cánh gạt bùn gom vào giữa đáy bể, sau đó đƣợc bơm bùn bơm tới khu vực thải tro xỉ.
Tại bể chứa nước thải đã lắng, nước được bơm nước thải có công suất 165m3/h bơm tới bộ lọc áp lực.
Tại bộ lọc áp lực có chứa các vật liệu lọc: Có nhiệm vụ giữ lại các tạp chất bẩn lơ lửng, các bông bùn nhỏ tàn dƣ không lắng đƣợc tại bể lắng kéo theo. Nước sau bộ lọc áp lực được tiếp tục đưa sang bộ lọc than hoạt tính. Tại bộ lọc than hoạt tính có chứa vật liệu lọc là than hoạt tính. Lớp vật liệu lọc này hấp thụ các hợp chất hữu cơ, clo dư,…có trong nước. Nước thải sau bộ lọc than hoạt tính đƣợc đƣa sang bể điều chỉnh pH lần cuối.
Tại bể điều chỉnh pH lần cuối: Tại đây nước thải được cấp HCl hoặc NaOH để điều chỉnh pH của nước trong khoảng 5,5~9. Nước sau khi được điều chỉnh pH tại bể điều chỉnh pH lần cuối được tự chảy sang bể chứa nước thải đã xử lý.
Bơm nước thải sau xử lý: có nhiệm vụ bơm lượng nước thải đã xử lý tới hố thu chung cùng với nước thải sinh hoạt đã xử lý và nước thải làm mát thải ra kênh xả nước làm mát.
Đánh giá thiết kế công nghệ và xây dựng của hệ thống xử lý nước thải trên của nhà máy hoàn toàn đáp ứng yêu cầu trong vấn đề xử lý nước thải công nghiệp phát sinh, đảm bảo chất lượng nước thải công nghiệp trước khi xả thải chung vào với nước làm mát của nhà máy.
Hệ thống thu gom và thoát nước thải làm mát
Sơ đồ nguyên lý vận hành hệ thống thu gom và thoát nước làm mát của NMNĐ Mông Dương 1 như sau:
Hình 3.3. Sơ đồ công nghệ thu gom và thoát nước làm mát
Nước thải làm mát sau khi đi qua bình ngưng của mỗi tổ máy được thu gom, xả vào hố siphon qua đường ống thép tròn có đường kính 2,8m, chiều dài mỗi đoạn ống 250m. Nước làm mát từ hệ thống làm mát phụ trợ vòng ngoài của mỗi tổ máy đƣợc thu gom bằng ống nhựa chịu nhiệt D110 và bơm thẳng vào Siphon của tổ máy 1.
Các siphon này một phần có tác dụng tản nhiệt và giảm hàm lƣợng clo dư trong nước thải với bề mặt thoáng và cường độ khuấy trộn lớn. Tác dụng chủ yếu của Siphon là trộn không khí vào nước làm mát bằng áp lực dòng chảy nhằm tăng diện tích tiếp xúc pha lỏng - khí và đƣa hỗn hợp này vào kênh ngầm dẫn đến cửa xả.
Nước thải từ siphon sau khi được pha trộn với không khí chảy vào kênh ngầm có chiều dài 350m, độ dốc 0,01% tiết diện ngang 3x6,5m nhằm giảm cường độ dòng nước và tăng thời gian tiếp xúc cưỡng bức giữa nước với không khí để hạ nhiệt độ và giảm thiểu clo dư trong nước.
Nước thải làm mát từ 02 tuyến kênh ngầm qua cửa xả, sau đó theo kênh xả nước thải chung của Trung tâm điện lực Mông Dương chảy ra Luồng Gạc.
Tại đây, quá trình hạ nhiệt và giảm thiểu clo dƣ tiếp tục diễn ra nhờ mặt thoát tự nhiên hồ chứa và kênh xả. Cửa xả chung của 2 tuyến kênh thoát nước làm mát bằng bê tông cốt thép và mực nước trung bình trong kênh thải và tại cửa xả khi nhà máy đi vào hoạt động là khoảng 3,4 m [6].
Qua đây, ta có thể nhận thấy biện pháp hạ nhiệt độ, giảm lƣợng clo dƣ trong nước làm mát bằng 02 hố siphon và kênh ngầm, kênh xả nước thải chung trước khi chảy ra Luồng Gạc của nhà máy có thể đáp ứng yêu cầu đặt ra trong hầu hết các tình huống. Tuy nhiên, với tình hình biến đổi khí hậu, các hiện tượng thời tiết cực đoan như nắng nóng dài ngày diễn ra thường xuyên hơn, đặc biệt trong mùa nắng nóng (nhiệt độ không khí có thể lên đến hơn 40°C) thì việc trao đổi nhiệt tại các siphon và kênh xả nước thải sẽ kém hiệu quả hơn, dẫn đến nhiệt độ nước làm mát tại điểm xả thải trên Luồng Gạc sẽ luôn tiệm cận giá trị GHCP, thậm chí nhiều thời điểm trong ngày thậm chí còn vượt GHCP. Điều này sẽ có tác động đáng kể đến môi trường nước cũng như hệ sinh thái tại khu vực nước biển ven bờ. Do đó, hiện nay yêu cầu đặt ra là nhà máy cần có các biện pháp mới để giảm thiểu các tác động tiêu cực này.
3.1.1.2. Các công trình, biện pháp xử lý bụi, khí thải
Công trình xử lý khí thải của nhà máy đã đƣợc thực hiện theo đúng cam kết trong báo cáo Đánh giá tác động môi trường của nhà máy. Theo đó với công nghệ lò hơi kiểu CFB của nhà máy, bột đá vôi đƣợc bơm vào lò tầng sôi, tại đây xảy ra các phản ứng giữa đá vôi với S trong than và khí SO2 sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu than ngay trong lò và một phần phản ứng đƣợc tiếp tục diễn ra trong quá trình phát thải bụi, khí thải qua hệ thống tản nhiệt và hệ lọc bụi tĩnh điện (ESP). Sơ đồ nguyên lý dây chuyền công nghệ xử lý khí thải của nhà máy áp dụng chung cho cả hai tổ máy đƣợc trình bày trên hình dưới đây [6]:
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý công nghệ xử lý khí thải
Trên sơ đồ nguyên lý công nghệ xử lý bụi, khí thải của nhà máy, các công đoạn xử lý chủ yếu đƣợc thực hiện bao gồm:
- Khử SO2 bằng đá vôi trong lò hơi:
Nhà máy nhiệt điện Mông Dương sử dụng công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn tự nhiên (CFB). Với công nghệ này khử SO2 trong khói thải bằng cách đốt kèm đá vôi cùng với than trong lò hơi.
Trong quá trình đốt cháy nhiên liệu, đá vôi đƣợc bơm vào lò cùng than để khử SO2 phát sinh từ quá trình đốt cháy than. Hầu hết khí SO2 đƣợc sinh ra sẽ phản ứng với bột đá và chuyển hóa thành CaSO4 bằng các phản ứng sau:
Đối với khí thải SO2 sinh ra từ quá trình đốt cháy than antraxit:
S (trong than) + O2 → SO2
CaCO3 (Rắn) → CaO (Rắn) + CO2
CaO (Rắn) + SO2 + O2 → CaSO4 (Rắn)
Hoặc các phản ứng trực tiếp của đá vôi với CaCO3 nhƣ sau:
SO2 + CaCO3 → CaSO3 + CO2
SO3 + CaCO3 → CaSO4 + CO2
2NO2 + CaO (Rắn) → Ca(NO3)2(Rắn) - Hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP):
Nhằm đảm bảo tiêu chuẩn môi trường về nồng độ bụi trong khói thải và tại mặt đất, Nhà máy đầu tƣ tổng cộng 08 thiết bị lọc bụi tĩnh điện (ESP), trong đó gồm 02 thiết bị cho mỗi lò hơi. Khí thải mang tro bay sau khi đi qua thiết bị thu hồi nhiệt đƣợc đẩy vào ESP bằng quạt cƣỡng bức. Tại đây bụi đƣợc tách loại đạt hiệu quả ≥ 99,5%. Nồng độ bụi trong khói thải nằm trong giới hạn cho phép <136 mg/Nm3
Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống ESP Nguyên lý làm việc của hệ thống ESP:
Ở điều kiện bình thường, các phân tử khói chỉ có rất ít các điện tử tự do vì thế chúng là môi trường cách điện rất tốt. Khi ta đặt 1 điện thế lên 2 cực (một cực dạng ống hay dây sợi, 1 cực dạng tấm phẳng) đặc tính cách điện môi
trường giữa 2 bản cực sẽ thay đổi. Dưới tác dụng của điện trường các phân tử khí bị phá vỡ, tạo ra các điện tử tự do (ion âm) và các ion dương, các điện tử vừa đƣợc giải phóng mang năng lƣợng và có vận tốc lớn sẽ va chạm với các phần tử khác tạo ra nhiều cặp electron (ion âm) và ion dương. Quá trình đó gọi là sự hình thành vầng quang và làm biến đổi trạng thái cách điện của môi trường thành trạng thái dẫn điện. Cực phóng là cực âm, cực lắng là cực dương và đƣợc nối đất.
Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương đã xây dựng 02 ống khói, mỗi ống khói gồm 02 đường khói thải có chiều cao 200m. Đường kính trong của mỗi ống khói là 4m. Khí thải sau lọc bụi tĩnh điện đƣợc dẫn qua ống khói thải đƣợc kiểm soát bằng hệ thống đo quan trắc khí thải tự động liên tục ở độ cao 123m.
Có thể nhận thấy các công trình biện pháp xử lý khí thải của nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 đã được thiết kế và xây dựng theo đúng các cam kết trong Đánh giá tác động môi trường của nhà máy. Hiện nay, các công nghệ xử lý này đƣợc đánh giá là phù hợp và đang đƣợc sử dụng ở nhiều nhà máy nhiệt điện chạy than trên cả nước. Do đó nếu được vận hành tốt, hàm lượng các chất ô nhiễm trong khí thải thoát ra môi trường từ ống khói nhà máy nhƣ bụi tổng, khí SO2, NOx, CO,… đều đáp ứng các quy định tại QCVN 22:2009/BTNMT (Cột B2, Kp=0,85, Kv=0,8). Tuy nhiên, có một khía cạnh cần xem xét đó là nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 có lưu lượng xả khí thải rất lớn (khoảng 2 triệu m3/giờ với 04 lò hoạt động) nên dù nồng độ các chất ô nhiễm trong khí thải nằm dưới ngưỡng GHCP nhưng các tác động của khói bụi đến môi trường không khí xung quanh là không thể tránh khỏi, đặc biệt các tác động lâu dài đến vi khí hậu của các khu vực lân cận.
3.1.1.3. Công trình, biện pháp quản lý chất thải rắn và chất thải nguy hại
Đối với tro xỉ
Hệ thống tro, xỉ của nhà máy nhiệt điện Mông Dương 1 có chức năng thu hồi toàn bộ lƣợng tro, xỉ phát sinh trong quá trình vận hành Nhà máy với khối lượng khoảng 1,125 triệu tấn/năm và vận chuyển đến bãi xỉ lưu trữ bằng hệ thống khép kín.
* Hệ thống xỉ đáy
Hệ thống xỉ đáy có chức năng vận chuyển toàn bộ xỉ đáy của các lò hơi.
Xỉ đáy từ mỗi lò hơi đƣợc đƣa qua 04 bộ làm mát tro xỉ (Stripper Cooler) A, B, C, D. Mỗi bộ làm mát xỉ đƣợc thiết kế với công suất 14,6 tấn/giờ cho trường hợp đốt than xấu nhất. Trong trường hợp dừng một bộ làm mát vẫn đảm bảo công suất lò 100%. Trong năm 2020, Công ty đã lắp đặt thêm hệ thống chuyển xỉ đáy bằng vít tải chuyển xỉ cho lò 1B.
Bên trong bộ làm mát xỉ đƣợc chia làm 04 khoang: khoang Stripper Cooler, khoang làm mát số 1, khoang làm mát số 2, khoang làm mát số 3;
trong các khoang này có các nấm gió cao áp để định hướng dòng chảy của tro, xỉ qua các khoang và làm mát xỉ một phần. Tại khoang làm mát số 2, 3 có bố trí các giàn nước ngưng để làm mát xỉ, lượng nhiệt này sẽ gia nhiệt cho nước ngưng chạy trong giàn ống nước làm mát để tận dụng nhiệt của tro, xỉ và tăng hiệu suất nhiệt của tổ máy.
Xỉ đáy ra khỏi bộ làm mát xỉ qua van quay rót xỉ xuống 4 máng cào xỉ.
Hệ thống xích cào với năng suất 62,6 tấn/giờ sẽ vận chuyển xỉ đến silo xỉ đáy.
Đối với lò 1A và lò 2B, hệ thống xích cào sẽ vận chuyển xỉ đƣa đến hệ thống gầu nâng để đƣa về silo xỉ đáy. Hệ thống băng tải xích cào đƣợc thiết kế dự phòng 100% công suất, bình thường một tuyến làm việc, một tuyến dự phòng.
Xỉ đáy được nghiền trước khi đi vào silo xỉ đáy, mỗi lò hơi được thiết kế 01 silo xỉ đáy có thể tích 1.850 m3 để chứa xỉ.
* Hệ thống tro bay
Hệ thống vận chuyển tro bay của NMNĐ Mông Dương 1 có chức năng vận chuyển tro bay từ các phễu tro của bộ sấy không khí, phễu tro bộ hâm và phễu tro của bộ lọc bụi tĩnh điện đƣa tới silo tro bay. Từ đó tro đƣợc tập kết tại silo tro bay trước khi đưa xuống bộ trộn ướt (với nước biển) để đưa tới hệ thống vận chuyển xỉ ƣớt đẩy hỗn hợp tro lên bãi xỉ.
* Trạm bơm tro xỉ và tuyến ống vận chuyển tro xỉ lên bãi xỉ:
- Trạm bơm: trạm bơm tro xỉ đƣợc thiết kế để vận chuyển toàn bộ lƣợng tro xỉ của Nhà máy trung bình hàng năm khoảng 1,125 triệu m3/năm (tương đương 1,4 triệu tấn/năm).
- Bơm: gồm có 03 bơm (bình thường 02 bơm làm việc, 01 bơm dự phòng), do đường ống vận chuyển xỉ dài khoảng 2.300 m, nhiều đoạn gấp khúc, trở lực và tổn thấp áp lực đường ống rất lớn nên mỗi bơm sẽ có 2 cấp bơm với cùng cấp áp lực 33 mH2O.
- Đường ống: được thiết kế để vận chuyển tro, xỉ từ trạm bơm trong Nhà máy đến bãi xỉ, chế tạo bằng thép và đƣợc lót bởi lớp đá bazan dày 20 mm để chống mài mòn cơ học và hóa học.
Qua quy trình xử lý và vận chuyển tro xỉ, tro bay của nhà máy có thể nhận thấy quy trình trên tồn tại nhƣợc điểm đó là tro xỉ đƣợc bơm đến bãi chứa xỉ sẽ bị nhiễm mặn không thể tái sử dụng để làm nguyên liệu trong xây dựng. Lƣợng tro xỉ tồn chứa tại bãi xỉ gây tiềm ẩn các tác động tiêu cực: nguy cơ gây phát tán bụi trong mùa khô hanh và nước thải bãi xỉ chảy tràn trong mùa mƣa lớn.
Hiện nay, để hạn chế lƣợng xỉ đổ ra bãi xỉ, công ty nhiệt điện Mông Dương đang ký Hợp đồng thu gom và vận chuyển, xử lý tro xỉ với các đơn vị có chức năng để làm vật liệu xây dựng hoặc san lấp mặt bằng, bao gồm: Công ty CP XD và phát triển Đông Bắc, Công ty TNHH Nguyễn Trung Kiên, Công ty TNHH TM & DVTM PMC Việt Nam, Liên danh công ty Đông Bắc – Minh Phong, Công ty TNHH TMDV VT&XD Thái Minh. Tuy nhiên, các hợp đồng này có thời gian không dài (từ 1-2 năm) do đó có thể nhận thấy đầu ra cho nguồn tro xỉ phát sinh của nhà máy vẫn còn chƣa ổn định tiềm ẩn nhiều rủi ro. Ngoài ra việc kiểm soát trong quá trình vận chuyển và xử lý xỉ thải của các đơn vị xử lý cũng là một vấn đề cần đƣợc quan tâm [8].