Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nhà máy Nhiệt điện An Khánh I (do Công ty Cổ phần Nhiệt điện An Khánh làm chủ đầu tư) được xây dựng tại xã An Khánh, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên với công suất thiết kế 100 MW (tổng vốn đầu tư khoảng 4.200 - 4.300 tỷ đồng), sử dụng tổng thầu EPC từ Tập đoàn Điện khí nhân dân Trung Quốc. Dự án hoàn thành xây dựng, tiến hành chạy thử cuối năm 2014 và chính thức phát điện thương mại hòa lưới điện quốc gia từ tháng 4 năm 2015. Đây là một trong những dự án nhiệt điện tư nhân quy mô lớn, giữ vai trò quan trọng trong việc cung ứng điện năng, đóng góp ngân sách và giải quyết việc làm cho khoảng 450 lao động địa phương. Tuy nhiên, hoạt động đốt than công suất lớn cùng các công đoạn bốc dỡ, vận chuyển nguyên nhiên liệu và xử lý tro xỉ tiềm ẩn nguy cơ phát sinh khí thải, bụi và tiếng ồn, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống và sức khỏe của cộng đồng dân cư xung quanh.

Xuất phát từ yêu cầu kiểm soát ô nhiễm và nâng cao hiệu quả quản lý môi trường tại cơ sở công nghiệp, khóa luận tốt nghiệp ngành Khoa học Môi trường của tác giả Lưu Trung Lâm (Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên) đã tập trung giải quyết các mục tiêu sau:

  1. Mục tiêu tổng quát: Phân tích và đánh giá hiện trạng môi trường không khí tại khu vực sản xuất và khu vực xung quanh Nhà máy Nhiệt điện An Khánh.
  2. Mục tiêu cụ thể:
    • Đánh giá chất lượng môi trường không khí tại các vị trí làm việc và khí thải ống khói của nhà máy.
    • Xác định các nguồn gây ô nhiễm môi trường không khí phát sinh từ quy trình vận hành và phụ trợ.
    • Đề xuất các biện pháp kỹ thuật và quản lý nhằm tăng cường bảo vệ môi trường không khí tại đơn vị.

Đối tượng nghiên cứu: Môi trường không khí tại khu vực sản xuất và khu vực dân cư lân cận Nhà máy Nhiệt điện An Khánh.

Phạm vi và thời gian nghiên cứu:

  • Phạm vi không gian: Khu vực sản xuất thuộc khuôn viên nhà máy (diện tích 35,5 ha) và các khu dân cư lân cận thuộc xã An Khánh (huyện Đại Từ) và xã Phúc Hà (thành phố Thái Nguyên).
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện từ ngày 03/01/2017 đến ngày 30/04/2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng nội dung dựa trên hệ thống cơ sở lý luận về ô nhiễm không khí công nghiệp, cơ chế phát tán chất ô nhiễm trong tầng đối lưu khí quyển và khung văn bản quy phạm pháp luật hiện hành của Việt Nam:

  • Khung pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng:

    • Luật Bảo vệ Môi trường năm 2014 (Luật số 55/2014/QH13).
    • Nghị định số 19/2015/NĐ-CP, Nghị định số 179/2013/NĐ-CP và Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT quy định về quản lý chất thải nguy hại.
    • Các quy chuẩn so sánh: QCVN 22:2009/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp nhiệt điện - áp dụng Cột B từ 01/01/2015); QCVN 24:2016/BYT (Mức tiếp xúc cho phép tiếng ồn tại nơi làm việc); QCVN 27:2016/BYT (Giá trị rung cho phép tại nơi làm việc); Tiêu chuẩn vệ sinh lao động TC 3733/2002/QĐ-BYT; QCVN 05:2009/BTNMT và QCVN 06:2009/BTNMT về chất lượng không khí xung quanh.

  • Phương pháp nghiên cứu:

    • Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp và kế thừa: Thu thập các hồ sơ pháp lý, tài liệu công nghệ, quy trình sản xuất của nhà máy và kế thừa chuỗi số liệu quan trắc định kỳ đợt 1 năm 2017 do Công ty Cổ phần Kỹ thuật và Phân tích Môi trường thực hiện.
    • Phương pháp điều tra, phỏng vấn xã hội học: Thực hiện khảo sát bằng phiếu điều tra và phỏng vấn trực tiếp 50 hộ dân tại các xóm Chầm Hồng, Bãi Chè, Tân Tiến (xã An Khánh) nằm trong bán kính từ 200 m đến 1000 m tính từ nhà máy để đánh giá mức độ cảm nhận về bụi, tiếng ồn và thống kê tỷ lệ mắc bệnh liên quan đến đường hô hấp giai đoạn 2015 - 2016.
    • Phương pháp so sánh, tổng hợp và xử lý số liệu: Phân loại, tổng hợp kết quả đo đạc thực tế, lập bảng đối chiếu với các ngưỡng giới hạn tối đa cho phép trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn quốc gia để đưa ra nhận định khách quan.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài gắn liền với việc vận hành thương mại của Nhà máy Nhiệt điện An Khánh I; xác định rõ mục tiêu tổng quát, 3 mục tiêu cụ thể, 4 yêu cầu kỹ thuật cùng ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của nghiên cứu trong công tác kiểm soát môi trường không khí cục bộ.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Hệ thống hóa các khái niệm nền tảng về môi trường, ô nhiễm không khí, nguồn thải tự nhiên và nhân tạo (công nghiệp, giao thông, nông nghiệp, sinh hoạt). Phân tích độc tính sinh học của các khí phát thải đặc thù như $\text{NO}_x$, $\text{SO}_2$, $\text{CO}$ đối với sức khỏe con người, động thực vật và vật liệu xây dựng. Điểm qua thực trạng ô nhiễm không khí trên thế giới (Hồng Kông, London, Moscow), tại Việt Nam và trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên — nơi mỗi ngày phát sinh trên 400 tấn chất thải sinh hoạt, đồng thời đối mặt với tình trạng bụi vượt quy chuẩn tới 5 lần tại các khu vực khai thác mỏ than lộ thiên và nhà máy xi măng lân cận.

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Xác định đối tượng, phạm vi không gian và thời gian nghiên cứu. Thiết lập hệ thống 3 vị trí lấy mẫu quan trắc không khí gồm:

  • K-1: Không khí khu vực nhà nghiền than (tọa độ $21^\circ35'905''\text{N} - 105^\circ45'849''\text{E}$), vị trí có nền bê tông, máy nghiền than hoạt động phát sinh bụi và tiếng ồn.
  • K-2: Không khí khu vực chân lò nung (tọa độ $21^\circ35'864''\text{N} - 105^\circ45'910''\text{E}$), vị trí có khói bay nhẹ, lò nung hoạt động, tiếng ồn lớn.
  • OK-1: Khí thải ống khói lò hơi tuần hoàn (tọa độ $21^\circ35'846''\text{N} - 105^\circ45'900''\text{E}$), lấy mẫu tại lỗ thăm ống khói.

Đồng thời, chương này mô tả chi tiết phương pháp điều tra 50 hộ dân và danh mục các chỉ tiêu phân tích vật lý, hóa học, kim loại nặng.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

  • Thông tin công nghệ và nguồn thải: Giới thiệu dây chuyền sản xuất sử dụng 2 lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB), nhiên liệu than từ mỏ Khánh Hòa và Núi Hồng kết hợp đốt kèm đá vôi khử lưu huỳnh. Hơi nước quá nhiệt ($535^\circ\text{C}$, $80 - 90\text{ atm}$) làm quay 2 tổ tuabin máy phát công suất $57{,}5\text{ MW}\times2$ ($3000\text{ vòng/phút}$).
  • Hiện trạng công tác bảo vệ môi trường đã triển khai: Đặt thấp các cân băng và dây chuyền; bao che kín băng tải nguyên liệu; phun nước dập bụi 4 lần/ngày; lắp hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) và lọc bụi túi vải, chuyển tro xỉ sang xưởng vật liệu không nung; lắp đệm chống rung cao su, lò xo chịu lực cho quạt gió và máy nghiền.
  • Kết quả quan trắc không khí khu vực làm việc và khí thải: Toàn bộ các chỉ tiêu hóa lý, bụi và kim loại nặng đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN và tiêu chuẩn vệ sinh lao động. Tuy nhiên, chỉ tiêu tiếng ồn tại khu vực chân lò nung ($84{,}5\text{ dBA}$) tiệm cận sát ngưỡng giới hạn cho phép ($85\text{ dBA}$).
  • Kết quả điều tra xã hội học: Tổng hợp đánh giá của 50 hộ dân về mức độ bụi (66% đánh giá bình thường, 24% bụi, 10% rất bụi) và tiếng ồn (44% bình thường, 38% ồn, 18% rất ồn); theo dõi tình hình bệnh tật năm 2015 và 2016.
  • Đề xuất giải pháp: Đưa ra 3 nhóm giải pháp chính gồm tăng cường quản lý môi trường nội bộ, kiểm soát bụi/ồn từ các nguồn phân tán (sử dụng xe quét hút bụi, phun ẩm đường sá, trồng cây xanh) và cải thiện điều kiện lao động cho công nhân.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết mức độ đáp ứng các quy chuẩn môi trường của nhà máy; kiến nghị định kỳ duy trì công tác quan trắc, thường xuyên bảo dưỡng hệ thống lọc bụi tay áo và nghiên cứu tính khả thi của việc chuyển đổi nhiên liệu khí hóa lỏng trong dài hạn.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng quan trắc môi trường

Số liệu quan trắc môi trường không khí tại khu vực sản xuất và khí thải ống khói của Nhà máy Nhiệt điện An Khánh (đợt 1 năm 2017) được thể hiện qua các bảng sau:

STT Thông số phân tích Đơn vị Vị trí K-1 (Nhà nghiền than) Vị trí K-2 (Chân lò nung) QCVN 24:2016/BYT QCVN 27:2016/BYT TC 3733/2002/QĐ-BYT
1 Tiếng ồn $\text{dBA}$ 83,7 84,5 85 - -
2 Độ rung $\text{cm/s}$ 0,71 0,67 - 1,0 -
3 $\text{CO}_2$ $\text{mg/m}^3$ 689 776 - - 1800
4 $\text{CO}$ $\text{mg/m}^3$ 3,34 5,90 - - 40
5 $\text{NO}_2$ $\text{mg/m}^3$ 0,097 0,165 - - 10
6 Bụi tổng $\text{mg/m}^3$ 2,12 1,25 - - 4
7 Bụi $\text{Pb}$ $\text{mg/m}^3$ KPHĐ KPHĐ - - -
8 Bụi $\text{Zn}$ $\text{mg/m}^3$ KPHĐ KPHĐ - - -
9 Bụi $\text{As}$ $\text{mg/m}^3$ KPHĐ KPHĐ - - -
10 Bụi $\text{Cd}$ $\text{mg/m}^3$ KPHĐ KPHĐ - - -

(Ghi chú: KPHĐ: Không phát hiện được; (-): Chưa có quy định).

Đối với khí thải tại ống khói lò hơi tầng sôi tuần hoàn (OK-1), nồng độ các chất ô nhiễm đều thấp hơn ngưỡng quy định tại QCVN 22:2009/BTNMT (Cột B):

STT Thông số phân tích Đơn vị Kết quả tại OK-1 Giới hạn QCVN 22:2009/BTNMT (Cột B)
1 $\text{CO}$ $\text{mg/Nm}^3$ 117 -
2 $\text{NO}_2$ $\text{mg/Nm}^3$ 324 650
3 $\text{SO}_2$ $\text{mg/Nm}^3$ 69,4 500
4 Bụi $\text{TSP}$ $\text{mg/Nm}^3$ 168 200
5 Bụi kim loại ($\text{Cd, Hg, Zn, Pb, As}$) $\text{mg/Nm}^3$ KPHĐ -

Kết quả khảo sát cộng đồng dân cư

Kết quả điều tra 50 hộ dân tại 3 xóm lân cận về mức độ tác động môi trường:

  • Về ô nhiễm bụi: 33 phiếu (66%) nhận định ở mức bình thường; 12 phiếu (24%) phản ánh có bụi; 5 phiếu (10%) phản ánh rất bụi.
  • Về ô nhiễm tiếng ồn: 22 phiếu (44%) nhận định bình thường; 19 phiếu (38%) phản ánh bị ồn; 9 phiếu (18%) phản ánh rất ồn (tập trung tại các hộ gần khu vực máy nghiền và tuyến đường vận chuyển).
  • Thống kê bệnh liên quan đến bụi (giai đoạn 2015 - 2016): Số ca mắc bệnh có xu hướng gia tăng nhẹ, tập trung ở nhóm người già và trẻ em: Viêm phổi (1 ca năm 2015 lên 3 ca năm 2016); Viêm phế quản (duy trì 2 ca); Hen suyễn (tăng từ 0 lên 1 ca); Viêm mũi (tăng từ 4 lên 5 ca); Bệnh về mắt (tăng từ 6 lên 8 ca).

Đóng góp và giải pháp đề xuất

  • Cung cấp bộ dữ liệu thực chứng về chất lượng không khí làm việc và khí thải ống khói của một nhà máy nhiệt điện sử dụng công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB) tại vùng trung du Bắc Bộ sau 2 năm vận hành thương mại.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp giảm thiểu ô nhiễm khả thi:
    • Quản lý: Tập huấn định kỳ quy trình ứng phó sự cố hóa chất, nhiên liệu cho cán bộ; tuyên truyền ý thức môi trường cho công nhân.
    • Kỹ thuật nguồn phân tán: Tăng cường làm ẩm các khâu bốc dỡ than/đá vôi; trang bị xe quét hút bụi chuyên dụng trên tuyến đường nội bộ; bổ sung thiết bị giảm thanh, đệm chống rung cho máy công suất lớn; duy trì vành đai cây xanh cách ly.
    • Bảo hộ lao động: Cấp phát đầy đủ nút tai chống ồn, khẩu trang hoạt tính cho công nhân trực tiếp tại xưởng nghiền và chân lò nung.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:

    • Thời gian thực hiện đề tài ngắn (4 tháng, từ tháng 1 đến tháng 4 năm 2017), chuỗi dữ liệu quan trắc kế thừa mới chỉ phản ánh một thời điểm (đợt 1 năm 2017) mà chưa bao quát được sự biến thiên theo các mùa khí hậu khác nhau trong năm (mùa khô và mùa mưa).
    • Số lượng vị trí quan trắc môi trường làm việc còn hạn chế (2 điểm khu vực sản xuất, 1 điểm khí thải ống khói); chưa mở rộng đo đạc nồng độ bụi và khí độc trực tiếp tại các điểm dân cư ngoài hàng rào nhà máy.
    • Đề xuất chuyển đổi sang nhiên liệu khí hóa lỏng mới dừng ở mức định hướng lý thuyết, chưa có tính toán chi tiết về mặt kinh tế, chi phí đầu tư chuyển đổi công nghệ lò hơi.

  • Hướng nghiên cứu tiếp:

    • Thiết lập mạng lưới quan trắc định kỳ đa điểm theo không gian và thời gian (4 quý/năm) cả bên trong và ngoài hàng rào nhà máy.
    • Áp dụng các mô hình toán học (như AERMOD, ISC3) để mô phỏng sự phát tán và lan truyền của các chất ô nhiễm ($\text{SO}_2$, $\text{NO}_x$, bụi lơ lửng) theo điều kiện khí tượng và địa hình thực tế tại khu vực huyện Đại Từ.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tư liệu thực tế phục vụ cho:

  • Sinh viên và học viên: Chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường có thể tham khảo phương pháp luận kết hợp giữa đánh giá quan trắc kỹ thuật và điều tra xã hội học cộng đồng trong các đề tài tốt nghiệp liên quan đến công nghiệp nhiệt điện đốt than.
  • Cán bộ quản lý môi trường tại doanh nghiệp (HSE): Tham khảo quy trình nhận diện nguồn thải phát tán (bụi băng tải, nhà nghiền than, tro xỉ đáy và tro bay) và cách thức thiết lập biện pháp kiểm soát giảm thiểu ô nhiễm bụi, tiếng ồn trong nhà xưởng.

Câu hỏi thường gặp

1. Nhà máy Nhiệt điện An Khánh I sử dụng công nghệ đốt và xử lý khí thải gì?
Nhà máy sử dụng công nghệ 2 lò hơi tầng sôi tuần hoàn (CFB), đốt than cùng đá vôi để khử $\text{SO}_2$ trực tiếp trong buồng đốt. Khí thải sau khi ra khỏi lò hơi được xử lý qua hệ thống lọc bụi tĩnh điện (ESP) và lọc bụi tay áo trước khi thoát ra môi trường qua ống khói.

2. Nồng độ các chất ô nhiễm tại ống khói lò hơi (OK-1) có đáp ứng quy chuẩn kỹ thuật quốc gia không?
Có. Kết quả phân tích khí thải tại điểm OK-1 cho thấy các thông số đều đạt QCVN 22:2009/BTNMT (Cột B): $\text{NO}_2$ đạt $324\text{ mg/Nm}^3$ (giới hạn 650); $\text{SO}_2$ đạt $69{,}4\text{ mg/Nm}^3$ (giới hạn 500); Bụi $\text{TSP}$ đạt $168\text{ mg/Nm}^3$ (giới hạn 200); các kim loại nặng ($\text{Pb, Cd, As, Hg, Zn}$) đều ở mức không phát hiện được.

3. Thông số môi trường nào tại khu vực làm việc có giá trị đo đạc tiệm cận ngưỡng quy chuẩn?
Mức ồn tại khu vực chân lò nung (vị trí K-2) ghi nhận giá trị $84{,}5\text{ dBA}$, tiệm cận sát ngưỡng tiếp xúc tối đa cho phép theo QCVN 24:2016/BYT ($85\text{ dBA}$). Do đó, khu vực này cần ưu tiên trang bị bảo hộ thính giác cho người lao động và bảo dưỡng thiết bị giảm rung ồn.

4. Khảo sát 50 hộ dân lân cận ghi nhận ý kiến đánh giá như thế nào về tiếng ồn và bụi?
Về bụi, có 66% hộ dân đánh giá ở mức bình thường, 24% đánh giá có bụi và 10% đánh giá rất bụi. Về tiếng ồn, có 44% nhận định bình thường, 38% cảm thấy ồn và 18% đánh giá rất ồn (chủ yếu do máy móc vận hành và hoạt động xe tải vận chuyển nguyên liệu).

5. Tác giả đã đề xuất những giải pháp kỹ thuật cụ thể nào để giảm bụi phát tán từ nguồn hở?
Tác giả đề xuất giữ ẩm liên tục tại các đầu rót của băng tải, duy trì che chắn kín các kho xưởng chứa nguyên liệu thô, trang bị thêm xe quét hút bụi đường nội bộ, tăng tần suất phun nước dập bụi đường sá trong mùa khô nóng và trồng thêm các dải cây xanh cách ly xung quanh khuôn viên nhà máy.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lưu Trung Lâm đã đánh giá toàn diện hiện trạng chất lượng môi trường không khí tại Nhà máy Nhiệt điện An Khánh I thông qua kết hợp số liệu quan trắc thực tế và điều tra xã hội học 50 hộ dân lân cận. Kết quả nghiên cứu xác nhận các chỉ tiêu khí thải ống khói và không khí lao động đều nằm trong ngưỡng cho phép theo các quy chuẩn hiện hành (QCVN 22:2009/BTNMT, QCVN 24:2016/BYT, QCVN 27:2016/BYT), dù tiếng ồn tại chân lò nung ($84{,}5\text{ dBA}$) đang ở mức tiệm cận giới hạn. Các giải pháp kỹ thuật, quản lý và bảo hộ lao động do tác giả đề xuất có tính thực tiễn cao, giúp đơn vị duy trì hiệu quả sản xuất gắn liền với nhiệm vụ bảo vệ môi trường bền vững.