Tổng quan nghiên cứu

Ô nhiễm môi trường không khí đang là vấn đề cấp bách tại nhiều khu công nghiệp, đặc biệt là các nhà máy sản xuất tôn mạ kẽm. Tại Việt Nam, ngành công nghiệp này phát triển mạnh với khoảng 26 nhà máy sản xuất tôn mạ kẽm, tập trung chủ yếu ở các tỉnh phía Nam như Đồng Nai, Bình Dương, Đà Nẵng, TP. Hồ Chí Minh và Long An. Công ty TNHH Thép Trung Nguyên, tỉnh Bình Thuận, là một trong những đơn vị sản xuất tôn mạ kẽm có quy mô với sản lượng 60.000 tấn/năm, tuy nhiên đã gây ra nhiều phản ứng tiêu cực về ô nhiễm không khí tại khu vực xung quanh.

Nghiên cứu tập trung khảo sát hiện trạng môi trường không khí tại Công ty TNHH Thép Trung Nguyên, đặc biệt là khí thải phát sinh từ ba nguồn chính: bể tẩy rửa, bể mạ và lò cấp nhiệt cho bể mạ sử dụng dầu FO. Kết quả đo đạc cho thấy nồng độ bụi trong khí thải từ lò cấp nhiệt dao động từ 379 – 383 mg/Nm³, cao gấp 2 lần quy chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT; nồng độ SO₂ từ 3150 – 3217 mg/Nm³, vượt 6,4 lần giới hạn cho phép. Mục tiêu nghiên cứu là đề xuất công nghệ xử lý khí thải phù hợp, hiệu quả về mặt kỹ thuật và kinh tế nhằm giảm thiểu ô nhiễm, đồng thời đề xuất các biện pháp kiểm soát môi trường không khí cho công ty.

Phạm vi nghiên cứu tập trung tại Công ty TNHH Thép Trung Nguyên, tỉnh Bình Thuận, trong giai đoạn khảo sát và phân tích từ năm 2015 đến 2016. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hỗ trợ doanh nghiệp vừa và nhỏ đầu tư công nghệ xử lý khí thải phù hợp, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hình ảnh doanh nghiệp trong bối cảnh phát triển bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình xử lý khí thải trong ngành công nghiệp mạ kẽm nhúng nóng, bao gồm:

  • Lý thuyết hấp thụ khí (Absorption): Quá trình truyền khối trong đó các phân tử khí ô nhiễm hòa tan vào pha lỏng, thường sử dụng tháp đệm, tháp đĩa hoặc tháp phun để tăng diện tích tiếp xúc giữa khí và dung dịch hấp thụ. Các dung dịch phổ biến gồm nước, NaOH, Ca(OH)₂, Na₂CO₃, giúp trung hòa các khí axit như HCl, SO₂.

  • Lý thuyết hấp phụ (Adsorption): Quá trình liên kết các phân tử khí vào bề mặt chất rắn như than hoạt tính, rây phân tử, silicagel. Phương pháp này hiệu quả trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm dạng hơi, mùi khó chịu và các hợp chất hữu cơ.

  • Mô hình đánh giá hiệu quả xử lý khí thải: Dựa trên so sánh nồng độ các chất ô nhiễm trước và sau xử lý với quy chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT và các tiêu chuẩn vệ sinh lao động.

Các khái niệm chính bao gồm: nồng độ bụi, SO₂, NOx, kim loại nặng (Pb, Zn), hiệu suất xử lý, công nghệ mạ kẽm nhúng nóng, và các phương pháp xử lý khí thải như lọc bụi tĩnh điện, lọc ướt, tháp hấp thụ.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực địa tại Công ty TNHH Thép Trung Nguyên, bao gồm đo đạc khí thải tại ba khu vực ô nhiễm chính: bể tẩy rửa, bể mạ và lò cấp nhiệt. Sử dụng thiết bị đo hiện đại như máy Testo 350-XL, máy hút bụi HVS 500, thiết bị phân tích SO₂, NO₂, CO, HCl, Pb, Zn theo tiêu chuẩn US EPA và TCVN.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích mẫu khí thải theo các phương pháp chuẩn quốc tế và Việt Nam, so sánh với quy chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT. Đánh giá hiệu quả hệ thống xử lý khí thải hiện tại và xác định nguyên nhân gây ô nhiễm vượt mức cho phép.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 3/2015 đến tháng 5/2015, bao gồm khảo sát thực địa, lấy mẫu, phân tích phòng thí nghiệm và đề xuất công nghệ xử lý.

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lấy mẫu khí thải tại 3 vị trí chính trong nhà máy, đảm bảo đại diện cho các nguồn phát thải chính. Phương pháp chọn mẫu tuân thủ quy định kỹ thuật nhằm đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của số liệu.

  • Phương pháp xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel và AutoCAD để quản lý, tính toán và mô phỏng kết quả. Kiểm tra sai số và quy đổi đơn vị để so sánh với tiêu chuẩn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng khí thải tại lò cấp nhiệt: Nồng độ bụi đo được từ 379 – 383 mg/Nm³, vượt gấp 2 lần quy chuẩn QCVN 19:2009/BTNMT. Nồng độ SO₂ dao động từ 3150 – 3217 mg/Nm³, cao gấp 6,4 lần giới hạn cho phép. Các chỉ tiêu khác như NOx, CO, HCl đều nằm trong giới hạn cho phép.

  2. Hiệu quả hệ thống xử lý khí thải tại bể tẩy rửa và bể mạ: Hệ thống xử lý khí thải hiện tại hoạt động hiệu quả, giảm đáng kể các chất ô nhiễm. Nồng độ bụi và khí độc hại tại các vị trí này đều đạt quy chuẩn, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

  3. Nguyên nhân gây ô nhiễm và khiếu nại: Khí thải từ lò cấp nhiệt không được xử lý, xả trực tiếp ra môi trường, là nguyên nhân chính dẫn đến các vụ kiện tụng và đơn thư phản ánh của người dân xung quanh nhà máy.

  4. Đánh giá công nghệ xử lý hiện tại: Hệ thống xử lý khí thải cho bể tẩy rửa và bể mạ sử dụng công nghệ hấp thụ và lọc bụi ướt, phù hợp với quy mô và điều kiện của công ty. Tuy nhiên, công nghệ xử lý khí thải lò cấp nhiệt chưa được đầu tư hoặc vận hành hiệu quả.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của ô nhiễm không khí tại Công ty TNHH Thép Trung Nguyên là do khí thải từ lò cấp nhiệt sử dụng dầu FO không được xử lý, dẫn đến nồng độ bụi và SO₂ vượt quy chuẩn nghiêm trọng. So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, tình trạng này tương tự với các nhà máy mạ kẽm quy mô vừa và nhỏ, nơi công nghệ xử lý khí thải chưa được đầu tư đồng bộ hoặc vận hành không ổn định.

Hệ thống xử lý khí thải tại bể tẩy rửa và bể mạ đã được cải tiến và vận hành hiệu quả, thể hiện qua việc các chỉ tiêu ô nhiễm đều đạt quy chuẩn. Điều này phù hợp với các nghiên cứu về công nghệ hấp thụ và lọc bụi ướt được áp dụng phổ biến trong ngành.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh nồng độ bụi và SO₂ tại các nguồn phát thải trước và sau xử lý, cũng như bảng tổng hợp hiệu quả xử lý từng khu vực. Việc đề xuất công nghệ xử lý khí thải cho lò cấp nhiệt cần ưu tiên các giải pháp đơn giản, chi phí hợp lý nhưng đảm bảo hiệu quả kỹ thuật, phù hợp với điều kiện tài chính của doanh nghiệp.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Cải tạo hệ thống xử lý khí thải lò cấp nhiệt: Lắp đặt tháp hấp thụ sử dụng dung dịch kiềm (NaOH hoặc Ca(OH)₂) để trung hòa SO₂ và lọc bụi bằng thiết bị lọc tĩnh điện hoặc lọc ướt. Mục tiêu giảm nồng độ bụi và SO₂ xuống dưới giới hạn quy chuẩn trong vòng 6 tháng. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý công ty phối hợp với nhà thầu công nghệ môi trường.

  2. Nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống xử lý hiện tại: Đào tạo nhân viên vận hành, bảo trì định kỳ hệ thống xử lý khí thải tại bể tẩy rửa và bể mạ nhằm duy trì hiệu suất xử lý trên 90%. Thời gian thực hiện liên tục, chủ thể: bộ phận kỹ thuật và môi trường công ty.

  3. Kiểm soát quá trình đốt nhiên liệu: Sử dụng nhiên liệu sạch hơn hoặc cải tiến công nghệ đốt để giảm phát thải SO₂ và bụi. Thực hiện trong vòng 12 tháng, chủ thể: phòng sản xuất và kỹ thuật.

  4. Xây dựng hệ thống giám sát môi trường tự động: Lắp đặt thiết bị đo nồng độ khí thải liên tục tại các nguồn phát thải chính để kịp thời phát hiện và xử lý sự cố. Thời gian triển khai 9 tháng, chủ thể: phòng môi trường và ban lãnh đạo công ty.

  5. Tăng cường tuyên truyền và phối hợp với cộng đồng: Thực hiện các chương trình truyền thông về bảo vệ môi trường, tiếp nhận phản hồi từ người dân để cải thiện hoạt động sản xuất. Chủ thể: phòng quan hệ công chúng, liên tục trong năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Ban lãnh đạo và phòng kỹ thuật các doanh nghiệp sản xuất tôn mạ kẽm: Giúp hiểu rõ về các nguồn phát thải, công nghệ xử lý khí thải phù hợp với quy mô doanh nghiệp, từ đó đưa ra quyết định đầu tư hiệu quả.

  2. Cơ quan quản lý môi trường địa phương: Cung cấp cơ sở khoa học để đánh giá hiện trạng ô nhiễm, giám sát và đề xuất các biện pháp kiểm soát ô nhiễm không khí tại các khu công nghiệp.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật môi trường: Là tài liệu tham khảo về công nghệ xử lý khí thải trong ngành công nghiệp mạ kẽm, phương pháp khảo sát và phân tích môi trường thực tế.

  4. Nhà thầu và tư vấn công nghệ môi trường: Hỗ trợ trong việc thiết kế, lựa chọn và triển khai các hệ thống xử lý khí thải phù hợp với điều kiện kỹ thuật và kinh tế của doanh nghiệp vừa và nhỏ.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao khí thải từ lò cấp nhiệt lại gây ô nhiễm nghiêm trọng hơn các nguồn khác?
    Lò cấp nhiệt sử dụng dầu FO làm nhiên liệu, phát sinh lượng lớn bụi và SO₂ do quá trình đốt cháy không hoàn hảo và không có hệ thống xử lý khí thải. Nồng độ bụi và SO₂ vượt quy chuẩn lần lượt gấp 2 và 6,4 lần, gây ô nhiễm nghiêm trọng.

  2. Công nghệ xử lý khí thải hiện tại tại bể tẩy rửa và bể mạ có hiệu quả như thế nào?
    Hệ thống xử lý sử dụng công nghệ hấp thụ và lọc bụi ướt, hoạt động ổn định, giúp giảm đáng kể các chất ô nhiễm, đảm bảo nồng độ bụi và khí độc hại đạt quy chuẩn cho phép.

  3. Phương pháp hấp thụ khí thải là gì và tại sao được ưu tiên sử dụng?
    Hấp thụ là quá trình truyền khối trong đó khí ô nhiễm hòa tan vào dung dịch lỏng, thường là dung dịch kiềm hoặc nước. Phương pháp này hiệu quả trong việc loại bỏ khí axit như SO₂, HCl và có thể áp dụng cho lưu lượng khí lớn với chi phí hợp lý.

  4. Làm thế nào để giảm chi phí đầu tư công nghệ xử lý khí thải cho doanh nghiệp vừa và nhỏ?
    Có thể lựa chọn các công nghệ đơn giản, dễ vận hành như tháp hấp thụ với dung dịch kiềm, kết hợp với thiết bị lọc bụi tĩnh điện hoặc lọc ướt. Đồng thời, tối ưu hóa vận hành và bảo trì để nâng cao hiệu quả xử lý, giảm chi phí vận hành.

  5. Tại sao cần xây dựng hệ thống giám sát khí thải tự động?
    Hệ thống giám sát tự động giúp theo dõi liên tục nồng độ các chất ô nhiễm, phát hiện kịp thời sự cố hoặc sai lệch trong quá trình xử lý, từ đó có biện pháp khắc phục nhanh chóng, đảm bảo tuân thủ quy chuẩn môi trường.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định ba nguồn phát thải chính tại Công ty TNHH Thép Trung Nguyên, trong đó lò cấp nhiệt là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất với nồng độ bụi và SO₂ vượt quy chuẩn lần lượt 2 và 6,4 lần.
  • Hệ thống xử lý khí thải tại bể tẩy rửa và bể mạ hoạt động hiệu quả, góp phần giảm thiểu ô nhiễm không khí.
  • Đề xuất công nghệ xử lý khí thải cho lò cấp nhiệt sử dụng tháp hấp thụ dung dịch kiềm kết hợp thiết bị lọc bụi tĩnh điện hoặc lọc ướt, phù hợp về mặt kỹ thuật và kinh tế.
  • Các giải pháp quản lý, vận hành và giám sát môi trường được đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu tác động môi trường.
  • Nghiên cứu là cơ sở khoa học quan trọng giúp doanh nghiệp và các cơ quan quản lý lựa chọn công nghệ xử lý khí thải phù hợp, hướng tới phát triển bền vững.

Ban lãnh đạo công ty và các bên liên quan nên triển khai các đề xuất trong vòng 6-12 tháng tới để cải thiện chất lượng môi trường không khí, đồng thời tiếp tục nghiên cứu và cập nhật công nghệ mới nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển lâu dài.