CÁC VẤN ĐỀ Ô NHIỄM VÀ GIẢI PHÁP XỬ LƯ MÔI TRƯỜNG

CHO LÀNG NGHỀ ĐÚC TẠI AN NHƠN TỈNH B̀NH ĐỊNH

 

NGUYỄN VĂN PHƯỚC, PHAN XUÂN THẠNH, TRẦN TIẾN KHÔI

Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM

 

Tóm tắt: Ngày nay với sự phát triển của xă hội, tài nguyên thiên nhiên ngày một cạn kiệt do sự khai thác sử dụng của con ngưới. Chính v́ vậy việc tái chế, tái sử dụng lại nguồn tài nguyên này là một việc rất có ư nghĩa. Tại huyện An Nhơn Tỉnh B́nh Định đă h́nh thành làng nghề nấu đúc kim loại màu như đồng, nhôm, gang. Tuy nhiên với công nghệ thủ công và khí thải sinh ra do quá tŕnh nấu chảy kim loại đă gây ô nhiễm môi trường. Báo cáo này sẽ tŕnh bày về các vấn đề ô nhiễm và giải pháp xử lư ô nhiễm do làng nghề nấu đúc gây ra.

 

1..T̀NH H̀NH SẢN XUẤT TẠI LÀNG NGHỀ NẤU ĐÚC KIM LOẠI

Tại xă Đập Đá, huyện An Nhơn các cơ sở nấu đúc kim loại tập trung vào việc nấu đúc ch́, nấu đồng, đúc gang và nấu nhôm. Các cơ sở có diện tích từ 300-1000 m2, khoảng cách trung b́nh từ nơi nấu đúc kim loại đến khu vực xung quanh là 71m.

Nhiên liệu đầu vào bao gồm ch́ từ các b́nh accu phế thải; nhôm, đồng, gang từ tole, vỏ lon bia, nước ngọt, các vỏ thiết bị máy móc làm bằng nhôm bị hư, thậm chí có cả vỏ của những quả đạn pháo hoặc các kíp nổ bằng nhôm. Đồng gang cũng vậy từ các vật dụng, thiết bị máy bằng đồng và gang phế thải. Các phế liệu này được chủ cơ sở thu mua lại từ khắp các nơi bởi những người thu mua ve chai nhỏ.

Tại cơ sở các phế liệu này được phân loại theo lại tốt xấu nấu riêng như nhôm dẻo riêng, nhôm lọ riêng v.v…bán thành phẩm thu được có thể đạt đến 90% từ các phế liệu.

Tần suất nấu đúc kim loại trung b́nh là 12 ngày/lần. Thời gian mỗi lần đúc kim loại là 6, 7 giờ. Các loại nguyên liệu sử dụng là than củi, than đá, dầu DO, dầu nhớt phế thải, sản lượng b́nh quân 1 lần đúc là 1 tấn. Các loại thiết bị sử dụng là máy nổ, quạt gió, máy dầu được sản xuất trong nước và ngoài nước như Trung Quốc, Mỹ. Các thiết bị chủ yếu được sản xuất vào những năm 1980-1990.

Hệ thống thông gió bao gồm thông gió tự nhiên và quạt hút. Các cơ sở có quy mô nhỏ th́ sử dụng thông gió tự nhiên trong khi đó các cơ sở có quy mô vừa và lớn có trang bị các quạt hút. Kết quả cho thấy có khoảng 50% cơ sở trang bị quạt hút số c̣n lại sử dụng hệ thống thông gió tự nhiên.

Hệ thống thoát khí thải không được trang bị tại các cơ sở nhỏ. Các cơ sở quy mô trung b́nh và nhỏ được trang bị rất ít. Trong số các cơ sở điều tra chỉ có khoảng 24% cơ sở trang bị hệ thống thoát khí thải và chiều cao ống khói từ 5-10 m. Lượng tro, xỉ kim loại thải ra mỗi ngày trung b́nh là 147 kg tùy thuộc vào quy mô cơ sở.

Các loại phế thải được tận dụng làm vật liệu lấp đường, chôn lấp, đổ bỏ hoặc tái chế. Đa số làm vật liệu lấp đường, tỉ lệ tái chế rất thấp chiếm khoảng 8%. Hiện tại, các cơ sở quy mô vừa và lớn chưa có biện pháp xử lư khói, bụi triệt để mà chỉ trang bị các ống khói để phát tán khí đi xa.

2. HIỆN TRẠNG MÔI TRƯỜNG TẠI LÀNG NGHỀ

Hiện trạng môi trường cần quan tâm nhiều nhất tại các cơ sở đúc kim loại là nguồn nước sử dụng, nước thải, nhà vệ sinh, các h́nh thức xử lư rác sinh hoạt và khí thải từ các ḷ nấu đúc lim loại.

Nguồn nuớc sử dụng tại các cơ sở là các loại giếng đào và giếng đóng. Các loại giếng đào thông thường có độ sâu thấp hơn giếng đóng độ sâu trung b́nh là 10 m so với giếng đóng là 32 m.

Nước thải sinh hoạt cũng như sản xuất hiện nay đa số là chưa xử lư đạt tiêu chuẩn hợp vệ sinh chủ yếu là bằng phương pháp chảy tràn tự thấm và thải xuống cống rănh mà chủ yếu là chảy tràn tự thấm chiếm 69%.

Rác thải sinh hoạt tại các cơ sở được xử lư bằng các phương pháp chôn hoặc đốt tại chỗ, thu gom tập trung, đổ tại bô rác quy định hoặc thải xuống kênh rạch.

Khí thải từ các ḷ nấu đúc rất nhiều lan tỏa ra các khu vực xung quanh, mặc dù nằm trong khu vực tiểu thủ công nghiệp như rất gần các hộ dân, do đó khí thải đă ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt động đời sống của những người dân, cần phải xử lư khí thải đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi thải ra ngoài môi trường xung quanh.

Do quy mô sản xuất của các cơ sở làng nghề khá lớn và tập trung tại một xă nên trong quá tŕnh sản xuất các cơ sở đă gây ô nhiễm môi trường xung quanh một cách trầm trọng. Các chất ô nhiễm chính của loại h́nh này là khí thải, bụi kim loại và các sản phẩm cháy như CO, CO2, NO2, SO2. Do hiện nay các cơ sở sản xuất chưa có hệ thống xử lư khí thải nên khí thải sinh ra phát tán vào khu dân cư gây ngột ngạt và đă bị quần chúng phản đối quyết liệt.

Để có cơ sở đánh giá hiện trạng cũng như chất lượng môi trường xung quanh cơ sở nấu đúc kim loại Khoa Môi Trường đă tiến hành đo đạc, lấy mẫu và phân tích chất lượng không khí xung quanh tại thị trấn Đập Đá, huyện An Nhơn. Mẫu được lấy làm 2 đợt kết quả như sau:

Kết quả khảo sát tiếng ồn và chất lượng không khí tại khu vực Thị trấn Đập Đá

Bảng 1:  Đợt 1 - Ngày lấy mẫu 5/8/2002

VỊ TRÍ ĐO ĐẠC

Thời gian

Tiếng ồn (dBA)

K1

9h30 – 5/8/2002

55,4

K2

15h00 – 5/8/2002

60,7

K3

16h30 – 5/8/2002

65,5

K4

9h00 – 6/8/2002

68,2

K5

10h00 – 6/8/2002

59,8

K6

11h00 – 6/8/2002

57,3

K7

12h00 - 6/8/2002

60,4

TCVN 5949-1995

-

70(1), 75(2)

 

Bảng 2: Đợt 2 - Ngày lấy mẫu 8-9/12/2002

VỊ TRÍ ĐO ĐẠC

Thời gian

Tiếng ồn (dBA)

K1

10h30 – 9/12/2002

52,2

K2

11h00 – 9/12/2002

60,7

K3

9h30 – 9/12/2002

72,4

K4

10h00 – 8/12/2002

67,8

K5

9h00 – 8/12/2002

57,4

K6

11h00 – 8/12/2002

54,9

K7

12h00- 8/12/2002

61,3

TCVN 5949-1995

-

70(1), 75(2)

 

Ghi chú:

(1): TCVN 5949-1995, Giới hạn mức ồn cho phép tại khu dân cư (từ 6h-18h)

(2): Giới hạn mức ồn cho phép tại khu sản xuất nằm xen kẽ khu dân cư (từ 6h-18h).

Bảng 3:  Đợt 1 - Ngày lấy mẫu 5/8/2002

VỊ TRÍ KHẢO SÁT

BỤI

(mg/m3)

SO2

(mg/m3)

NO2

(mg/m3)

CO

(mg/m3)

K1

0,48

0,842

0,537

12,3

K2

0,42

0,756

0,543

14,5

K3

0,35

0,067

0,051

6,1

K4

0,34

0,065

0,048

5,3

K5

0,36

0,563

0,549

10,6

K6

0,30

0,053

0,044

3,2

K7

0,46

0,936

0,542

14,1

TCVN 5937-1995

0,3

0,5

0,4

40

Bảng 4:  Đợt 2 - Ngày lấy mẫu 8-9/12/2002

VỊ TRÍ KHẢO SÁT

BỤI

 (mg/m3)

SO2

(mg/m3)

NO2

(mg/m3)

CO

(mg/m3)

K1

0,47

0,839

0,531

11,2

K2

0,39

0,752

0,538

12,3

K3

0,31

0,064

0,046

3,3

K4

0,30

0,062

0,044

3,5

K5

0,39

0,655

0,539

8,6

K6

0,27

0,031

0,024

1,2

K7

0,44

0,906

0,533

12,9

TCVN 5937-1995,

0,3

0,5

0,4

40

Ghi chú:

 (1): TCVN 5937-1995, Giới hạn các chất ô nhiễm không khí trong không khí xung quanh.

·        K1: Khu vực gần ḷ nấu ch́, cơ sở Ông Ngô Thanh Sơn (khu tiểu thủ công nghiệp).

·        K2: Khu vực xưởng đúc gang, cơ sở Ông Hiển (Nam Tân, Nhơn Hậu, An Nhơn).

·        K3: Khu vực cầu Đập Đá.

·        K4: Khu vực ngả ba Quốc lộ 1 và đường lên Nhơn Hậu.

·        K5: Cống trong thị trấn Đập Đá, gần đường lên khu tiểu thủ công nghiệp.

·        K6: Ngă ba đi thôn Bằng Châu, cách quốc lộ 1A 700met.

·        K7: khu vực gần ḷ nấu nhôm, cơ sở ông Phạm Văn Xây.

Bảng 5:  Kết quả chất lượng khí thải cơ sở ông Phạm Văn Xây

STT

Kư Hiệu Mẫu

Nhiệt Độ

Nồng độ chất ô nhiễm

 

 

 

(oC)

Bụi (mg/m3)

SO2

(mg/m3)

NOX

(mg/m3)

CO

(mg/m3)

O2

(%)

CO2

(%)

1

K1

214

3240

780

540

270

13,9

5,7

2

K2

 

 

943

634

250

14,1

5,7

3

K3

 

 

853

596

265

14,9

4,8

4

K4

 

 

1147

572

235

14,9

4,8

5

K5

 

 

986

678

289

13,8

5,9

TCVN5939-1995

-

200

500

1000

500

-

-

TCVN6993-2001

-

200

360

720

360

-

-

Các vị trí thu mẫu ở những thời điểm khác nhau, 10phút lấy một lần         

Ḷ nấu nhôm đốt bằng nhiên liệu nhớt máy thải.

Kết quả khảo sát chất lượng không khí tại khu vực sản xuất và môi trường xung quanh làng nghề cho thấy:

·        Các yếu tố vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm không khí và tiếng ồn xung quanh khu vực sản xuất đo đạc được đều tốt. Do đa số các xưởng của cơ sở sản xuất không có tường xung quanh chỉ có mái che nên sự thông thoáng môi trường rất tốt

·        Tuy nhiên môi trường không khí khu vực đă bị ô nhiễm trầm trọng bởi bụi và khói thải. Nồng độ bụi, SO2, NO2 không những cao tại khu vực sản xuất mà c̣n cao ở khu vực xung quanh.

·        Nồng độ bụi vượt tiêu chuẩn cho phép tại hầu hết các vị trí đo, cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ 1,1 - 1,6 lần. Nồng độ SO2 tại các vị trí gần ḷ nấu ch́, gang và ḷ nấu nhôm thuộc cơ sở Ong Ngô Thanh Sơn, cơ sở Ong Hiển (Nam Tân, Nhơn Hậu, An Nhơn), cơ sở ông Phạm Văn Xây (khu tiểu thủ công nghiệp) cao hơn tiêu chuẩn cho phép từ 1,12 - 1,81 lần. NO2 cũng vượt tiêu chuẩn cho phép 1,32 - 1,37 lần.

·        Nồng độ CO tuy thấp hơn tiêu chuẩn nhưng cũng cao hơn so với phông môi trường tại khu vực.

Kết quả đo chất lượng khí thải của cơ sở Ông Phạm văn Xây cho thấy khí thải có nồng độ bụi rất cao (gấp 15 lần tiêu chuẩn cho phép thải), nồng độ SO2 trung b́nh là 1000 mg/m3 (gấp 2 lần tiêu chuẩn cho phép thải). Nồng độ NO2 đạt tiêu chuẩn cho phép thải ra ngoài môi trường. Như vậy, đối với khí thải của các cơ sở nấu kim loại, chúng ta cần quan tâm xử lư bụi và khí SO2.

Khí thải từ ḷ nấu kim loại sử dụng nhiên liệu là dầu, than đá, nhớt cặn … có nồng độ bụi và SO2 vượt tiêu chuẩn cho phép. Nếu không có biện pháp cải tạo hay lắp đặt thiết bị xử lư khí thải th́ ô nhiễm không khí sẽ tiếp tục ảnh hưởng trực tiếp đến công nhân lao động trực tiếp tại các phân xưởng và người dân cũng như môi trường sinh thái xung quanh khu vực sản xuất.

3. Đề xuất công nghệ xử lư

Các nguyên liệu ban đầu là các phế liệu rất nhiều loại, đủ dạng do đó thành phần tạp chất cũng nhiều, phần lớn là oxit kim loại bao phủ bên ngoài và bụi đất bám trên nguyên liệu.

Nhiên liệu đốt là dầu cặn từ nhớt máy thải ra nên sản phẩm cháy chứa nhiều bụi và hơi khí độc như: SO2, NO2, CO, Hydro cacbon...

  

* Sơ đồ qui tŕnh công nghệ :

 

3.1. Thuyết minh công nghệ xử lư

   3.1.1. Hệ thống hấp thu:

Hệ thống hấp thu dùng để xử lư các chất khí có tính acid như SO2, NOx; đồng thời cũng có tác dụng lọc rửa bụi mịn trong khói thải. Hệ thống gồm có:

·        Tháp hấp thu

·        Bồn chứa dung dịch

·        Bơm dung dịch hoá chất

Trong tháp hấp thu, khói thải và dung dịch hấp thu tiếp xúc ngược ḍng bên trong thiết bị hấp thu, quá tŕnh chuyển khối xảy ra: các chất khí hoà tan vào dung dịch hấp thu, phản ứng với hoá chất trong đó và được tách ra khỏi ḍng khói thải.

Hoá chất sử dụng là dung dịch xút (Na2CO3) với nồng độ khoảng 1-5 %.

Dung dịch hấp thu sẽ được tuần hoàn và bổ sung tùy theo giá trị pH của nước. 

    3.1.2. Các công tŕnh phụ

-     Thiết bị xử lư có tổn thất áp lực khoảng 150- 250 mmH2O, do đó phải sử dụng thêm quạt ly tâm tăng cường áp lực.

-     Khói thải sau xử lư được thải vào môi trường thông qua ống khói cao 15m để tạo điều kiện phát tán, pha loăng tốt.

Căn cứ vào số liệu điều tra thực tế tại làng nghề, các cơ sở sản xuất được chia thành 5 nhóm theo công suất và loại nhiên liệu sử dụng. Các cơ sở trong cùng một nhóm có tính chất khí thải giống nhau và lưu lượng khói thải tương đương nhau. D là nhóm sử dụng nhiên liệu dầu, T là nhóm sử dụng nhiên liệu than.

3.2. Thiết kế sơ bộ

   3.2.1.  Tính toán lượng khói thải:

Lượng khói thải được tính toán theo lượng nhiên liệu sử dụng:

·        Trung b́nh 1kg nhiên liệu khi cháy hoàn toàn sẽ phát sinh khoảng 11 – 12 m3 khói thải ở điều kiện nhiệt độ thường.

·        Với nhiệt độ thực tế của khói thải và chế độ đốt không hoàn toàn, lượng khói phát sinh tính theo hệ số khí dư (14.5% O2) vào khoảng 45m3/kg nhiên liệu.

·        Kết quả tính toán lưu lượng được tŕnh bày trong bảng 6 và 7.

Bảng 6:  Lưu lượng khói thải phát sinh cho ḷ nấu sử dụng nhiên liệu là dầu cặn

STT  .

Nhóm cơ sở .

Nhin liệu
 (kg/h)

Định mức khí thải  (m3/kg)

Lưu lượng khí thải (m3/h)

Lưu lượng hút thực tế(m3/h)

Lưu lượng thieát keá(m3/h)

1

D1

10

18.6

185.9

465

500

2

D2

30

18.6

557.8

1395

1500

 

Bảng 7:  Lưu lượng khói thải phát sinh cho ḷ nấu sử dụng nhiên liệu than

STT  .

Nhóm cơ sở .

Than

 (kg/h)

Định mức khí thải  (m3/kg)

Lưu lượng khí thải (m3/h)

Lưu lượng hút thực tế(m3/h)

Lưu lượng thiết kế(m3/h)

1

T1

< 20

20.8

312.4

781

800

2

T2

40 - 60

20.8

937.1

2343

2400

3

T3

80  - 100

20.8

1978.3

4946

5000

* Tính toán tháp hấp thu và các thiết bị phụ trợ

Kích thước cơ bản của tháp hấp thu và thiết bị phụ trợ được tŕnh bày trong bảng 8 và 9.

Bảng 8.  Thông số ban đầu thiết kế tháp hấp thu          

STT

Nhóm cơ sở

 

Nhin liệu

(kg/h)

Lưu lượng thiết kế

(m3/h)

Nhiệt độ khói thải

(oC)

Cột p

(mm nước)

 

Vận tốc khí qua thp

(m/s)

Tỉ lệ phun nước

(lít/m3 khí)

1

D1

10

500

100

250

1

0.8

2

D2

30

1500

100

250

1

0.8

3

T1

20

800

100

250

1

0.8

4

T2

50

2400

100

250

1

0.8

5

T3

100

5000

100

250

1

0.8

 

Bảng 9   Thông số, kích thước thiết kế của tháp hấp thu và các thiết bị phụ trợ

 

STT

 

Đường kính tháp
d1 (mm)

Đường kính miệng ra – vào d2 (mm)

Chiều cao

 thp
H (mm)

Cơng suất quạt

(HP)

Cơng suất bơm nước (HP)

Lưu lượng nước phun

(l/h)

1

500

150

2500

1

1/2

400

2

800

260

2500

2

1

1200

3

600

200

2500

2

1/2

640

4

900

330

2500

3

1

1920

5

1300

450

3000

5

2

4000

 

4. Kết quả triển khai

4.1  Triển khai thực tế tại cơ sở và kết quả đạt được:

           

Tại cơ sở của Ông Phạm văn Xây, một hệ thống hấp thu đă được lắp đặt với thiết bị chính là tháp hấp thu dạng phun rỗng có đường kính 800 mm và cao 2500 mm. Sau thời gian vận hành thử nghiệm và đạt ổn định, hệ thống đă được kiểm tra để xác định hiệu quả xử lư. Kết quả đo đạc tŕnh bày trong bảng 10.

Bảng 10. Kết quả chất lượng khí thải sau khi qua hệ thống xử lư

STT

Kết quả

Nồng độ chất ô nhiễm

 

 

Bụi

SO2

NOX

CO

1

Đầu vào (mg/m3)

3240

943

643

270

2

Đầu ra (mg/m3)

76

250

215

268

3

Hiệu suất xử lư %

97.7

73.5

66.6

0,74

4

TCVN –5939 - 1995

200

500

1000

500

5

TCVN 6993 - 2001

200

360

720

360

 

Kết quả đo đạc cho thấy hệ thống xử lư khí thải với thiết bị chính là tháp phun rỗng có hiệu suất xử lư bụi rất cao - 97,7 % và hiệu suất xử lư khí acid tương đối cao: SO2 đạt 73,5 % và NO2 đạt 66,6%, hiệu quả xử lư CO không đáng kể.  Khí thải sau xử lư đạt tiêu chuẩn cho phép thải vào môi trường.

4.2 Khái toán chi phí:

Chi phí đầu tư hệ thống xử lư:            18.000.000 đồng

Tính toán chi phí xử lư cho 1 tấn sản phẩm:

Lượng sản phẩm(tấn)

Điện năng tiêu thu (quạt, bơm)

Lượng nước    sử dụng

Hóa chất    (kg)

Nhân công

1

(2 + 1)HP x 10

4m3

2

-

 

·        Chi phí điện năng tiêu thụ:

3HP x 0.75 x 10h x 800đ  =  18.000đ

·        Chi phí bơm nước:

0.75kw x 1h x 800đ =  600đ

·        Chi phí hóa chất:

2kg x 3.000đ  =  6.000đ

·        Tổng chi phí vận hành:     18.000đ  +  600đ  +  6000đ  =  24.600đ/tấn

 

5. Kết Luận

·        Hiện trạng thực tế ḷ nấu đúc tại B́nh Định c̣n thủ công, sử dụng nhiên liệu rẻ tiền như than, dầu nhớt cặn do đó sinh ra nhiều bụi và khí ô nhiễm như: SO2. Khí thải sinh ra trong quá tŕnh nấu không có hệ thống xử lư gây ô nhiễm môi trường trầm trọng.

·        Tổng chi phí đầu tư ban đầu không lớn phù hợp với vốn đầu tư của chủ cơ sở. Có thể giảm kinh phí đầu tư hệ thống xử lư khí thải bằng cách sử dụng vật liệu rẻ tiền sẵn có tại địa phương như gạch, bê tông.

·        Hiệu quả xử lư của thiết bị tốt chi phí vận hành thấp.

Xử lư khí thải ô nhiễm từ các cơ sở của làng nghề nấu đúc kim loại là rất cần thiết cho môi trường và sự phát triển bền vững. Với những kết quả triển khai thực tế cho thấy: thiết bị đơn giản, chế tạo trong nước phù hợp với địa phương, vận hành dễ dàng với chi phí thấp. Để cải thiện môi trường tại làng nghề, cần phải triển khai nhân rộng phương án nêu trên cho toàn bộ các cơ sở nấu đúc tại làng nghề Tỉnh B́nh Định.