NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP

NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP

NGĂN NGỪA Ô NHIỄM CÔNG NGHIỆP

Giảng viên: PGS.TS Lê Thanh Hải

vô cơ NPK

BAT cho ngành sản xuất phân bón

vô cơ NPK

NỘI DUNG

[1] European Commission, August 2007, Reference Document on Best Available Techniques for the Manufacture of Large Volume Inorganic Chemicals -

Ammonia, Acids and Fertilisers.

[2] Bộ Công Thương, 2010, Tài liệu hướng dẫn Sản xuất sạch hơn ngành Công nghiệp sản xuất phân bón NPK.

[3] Lớp Quản lý Môi trường 2011, 2011, Kỹ thuật sẵn có tốt nhất áp dụng cho ngành sản xuất hóa chất vô cơ - amoniac, axit và phân bón.

[4] European Fertilizer Manufacturers Association, 2000, Best Available

Techniques for Pollution Prevention and Control in the European Fertilizer

Industry

[5]

http://www.solexthermal.com/library/articles-and-case-studies/the-bulk-solids-coo ler

Sản xuất phân bón hóa học là một ngành rất quan

trọng, có vai trò lớn trong việc phát triển nông nghiệp,

đảm bảo nguồn lương thực cho con người.

 Gia tăng sản xuất

 Gia tăng tiêu thụ

Tình hình sản xuất và tiêu thụ phân bón hóa học

Hình 2.1 Tình hình tiêu thụ phân bón trên thế giời 1960 - 2000

(IFA, 2002)

TỔNG QUAN NGÀNH SẢN XUẤT

PHÂN BÓN VÔ CƠ

1

 Các loại phân bón vô cơ chủ yếu:

Phân bón đơn

Phân bón hỗn hợp

 Sản phẩm NPK gồm NP, PK, NK và NPK: Nitơ (%N)

Phốt pho (%P 2 O 5 )

Kali (%K 2 O)

Các chất dinh dưỡng thứ yếu

Các tố vi lượng

Bảng 2.1 Mức tiêu thụ lượng chất/hợp chất có trong các loại phân bón được sử dụng thường xuyên nhất ở Tây Âu (Theo 9, Áo UBA, 2002).

Phương pháp sản xuất phân bón hóa học

 Phương pháp pha trộn hỗn hợp axit, mà

không cần phân hủy đá phosphate.

 Phương pháp pha trộn hỗn hợp axit có phân hủy đá phosphate.

 Sản xuất bằng quá trình nitrophosphate.

 Pha trộn cơ học nhiều thành phần dinh

dưỡng.

Quy trình trộn cơ học phân bón NPK

Nguyên liệu Đơn vị Mức trung bình

Nguyên liệu chính (Ure,

Công đoạn Tiêu hao/ Phát thải Các vấn đề môi trường

Gây ồn và mùi cho khu vực xung quanh

Gây ồn và mùi cho khu vực xung quanh

Ô nhiễm bụi, NH3, NOx ảnh hưởng tới chất lượng môi trường không khíGây ồn và mùi cho khu vực xung quanh

Tiêu tốn nhiệt (dầu FO)Phát sinh tiếng ồnPhát thải bụiPhát sinh khí thải (từ quá trình đốt dầu FO)

Ô nhiễm bụi, NH3, NOx ảnh hưởng tới chất lượng môi trường không khíGây ồn và mùi cho khu vực xung quanh và người lao động

Gây ồn và mùi cho khu vực xung quanh

Làm nguội Tiêu tốn năng lượng (điện)

Phát thải bụi

Ảnh hưởng đến chất lượng môi trường không khí xung quanh

Gây ồn và mùi

STT Công đoạn Thông

số Giá trị

Đơn vị

1 Nghiền, phối

mg/ m3

 Nước thải phát sinh chủ yếu từ quá trình xử lý khí thải, ở tháp hấp thu bụi Lượng nước thải này có thể tái

sử dụng triệt để bằng cách để lắng và sử dụng tuần

hoàn lại.

 Chất thải rắn: bùn cặn sinh ra do quá trình xử lý

nước thải và khí thải, bụi thu hồi từ hệ thống khí thải và được tái sử dụng lại, bán thành phẩm phân NPK rơi vãi xuống nền, bao bì hư hỏng.

SXSH áp dụng cho quy trình sản xuất phân bón NPK

bằng phương pháp trộn cơ học

Sản xuất phân bón NPK bằng phương pháp phối trộn

cơ học  khâu vê viên tạo hạt

SẢN XUẤT SẠCH HƠN TRONG NGÀNH

SẢN XUẤT PHÂN BÓN NPK

2

1 Phun ẩm trong công đoạn phối trộn

- Phun ẩm để tạo mầm hạt, nhằm giảm thời gian vê viên tạo hạt, nâng cao hiệu suất vê viên tạo hạt

- Giảm phát tán bụi

2 Tối ưu hóa tốc độ quay và độ nghiêng của đĩa

Quá trình tạo hạt đạt hiệu suất cao nhất nếu góc

nghiêng của đĩa là 48 o , ứng với vận tốc quay là 11 vòng/phút (đĩa có đường kính 4m).

Hình 3.1 Máy tạo hạt dạng đĩa

3 Thay đổi vật liệu chế tạo đĩa vê viên, tạo hạt

Thay đổi từ thép CT3 sang inox

4 Khống chế độ ẩm thích hợp

Độ ẩm của phối liệu gây hiện tượng kết khối lớn.

Phối liệu quá khô, sẽ làm cho khả năng kết dính giữa các hạt trở nên khó khăn

Độ ẩm tối ưu nhất cho quá trình này là từ 4 - 6% khi

đó sẽ cho hiệu quả vê viên cao nhất.

6 Thu hồi bụi

Thu hồi bằng cyclon để làm nguyên liệu tuần hoàn về công đoạn vê viên, tạo hạt.

7 Thay đổi bao bì sản phẩm

bao bì một lớp PP  sản phẩm bị ẩm

Thay bằng bao bì bao bì hai lớp PP, PE hoặc bao PP tráng PE

STT Hạng mục Hiện trạng Lợi ích khi áp

2 Năng lượng

Hạt loại bỏ sau sàng tuần hoàn lại lớn 30-50% trong khi các nhà máy tốt hiện nay là 20-40%

Giảm tiêu thụ điện, nhiệt 10-20% khi nâng cao hiệu suất

vê viên, tạo hạt.

3 Khí thải

Bụi, mùi tại các khu vực sản xuất do hệ thống thu hồi và xử

lý bụi và khí chưa tốt Hệ thống phối trộn, đóng bao thủ công.

Giảm bụi, mùi

Bảng 3.1 Tiềm năng SXSH trong sản xuất NPK

Những ưu điểm của SXSH so với sản xuất thông thường

Công đoạn Sản xuất thông thường Sản xuất sạch hơn

Phối trộn nguyên liệu

- Nguyên liệu được trộn đều trong thùng trộn dạng thùng quay, đặt nghiêng

- Khâu phối trộn nguyên liệu phát sinh nhiều bụi

- Phun ẩm trong công đoạn phối trộn  độ ẩm làm giảm lượng bụi phát sinh

- Nước ở quá trình xử lý khí tuần hoàn lại để sử dụng cho quá trình này  tận dụng được nước, nhiệt, dinh dưỡng trong nước xử lý khí

- Nâng cao hiệu suất tạo hạt

Vê viên, tạo hạt

- Đĩa vê viên được đặt nghiêng một góc khoảng 40-50o so với phương ngang

- Vật liệu chế tạo đĩa vê viên là thép CT3  Nguyên liệu bị dính chặt và kết khối trên bề mặt đĩa, làm giảm khả năng lăn trượt, giảm hiệu suất tạo hạt

- Độ ẩm của quá trình vê viên không ổn định, cao quá hoặc thấp quá  giảm năng suất tạo hạt

- Dùng nước sạch để tạo độ ẩm cho quá trình tạo hạt  tiêu tốn nước

- Tối ưu hóa tốc độ quay của đĩa vê viên là 11 vòng/phút và độ nghiêng của đĩa là 48o

- Thay đổi vật liệu chế tạo đĩa vê viên là inox  Tránh hiện tượng ăn mòn và giữ cho bề mặt đĩa vê viên luôn phẳng, ma sát thấp, thuận lợi cho quá trình lăn trượt của vật liệu, năng suất tạo hạt cao hơn

- Khống chế độ ẩm tối ưu nhất cho quá trình này là từ 4 - 6%,  hiệu quả tạo hạt cao nhất

- Tận dụng lại nước và nhiệt trong nước xử lý khí thải để tạo độ ẩm cho quá trình tạo hạt  giảm lượng nước tiêu thụ và nước thải

Sấy, sàng, làm

nguội

- Phát sinh nhiều bụi và khí độc hại do sử dụng than và dầu FO để sấy

- Bụi không được thu hồi  thất thoát nguyên liệu

- Bụi từ khí thải quá trình sấy, sàng, làm nguội được thu hồi bằng cyclon  tận dụng lại bụi làm nguyên liệu tuần hoàn cho công đoạn tạo hạt

Đóng gói sản

phẩm

- Sử dụng bao bì một lớp PP, bao

bì không kín  sản phẩm bị hút ẩm

- Sử dụng các loại bao bì hai lớp

PP, PE hoặc bao PP tráng PE  giảm khả năng hút ẩm vào sản phẩm

Bảng 3.2 So sánh Sản xuất thông thường và sản xuất sạch hơn

BAT CỦA NGÀNH SẢN XUẤT

PHÂN BÓN VÔ CƠ

Áp dụng cho cả 4 phương pháp sản xuất:

- Phương pháp pha trộn hỗn hợp axit, mà không cần phân hủy đá phosphate.

- Phương pháp pha trộn hỗn hợp axit có phân

hủy đá phosphate.

- Sản xuất bằng quá trình nitrophosphate.

- Pha trộn cơ học nhiều thành phần dinh dưỡng.

3

Kỹ thuật sản xuất NPK theo BAT

Bảng 4.3 Mức phát thải khí thải vào không khí khi sản xuất 1 tấn phân bón NPK (Áo, UBA,

2002)

BAT NGÀNH SẢN XUẤT

PHÂN BÓN VÔ CƠ

Phương pháp giảm thiểu:

- Kiểm soát nhiệt độ phân hủy

- Tỷ lệ chính xác của đá phosphate/axit.

- Giảm lượng hình thành NOx bằng cách sử dụng đá phosphate có hàm lượng các hợp chất hữu cơ và các muối kim loại màu thấp.

2 Áp dụng thiết bị làm nguội vách ngăn 

 Làm nguội để tránh  đông kết trong quá

Lợi ích so với các thiết bị khác (thiết bị làm nguội thùng quay và làm nguội tầng sôi):

 Giảm lượng khí thải và tiết kiệm năng lượng.

 Thiết kế nhỏ gọn

Không yêu cầu thiết bị phụ trợ.

Không tạo ra lượng bụi nhiều (do

sự di chuyển nhẹ nhàng trong hoạt động).

Chi phí lắp đặt và chi phí vận hành thấp.

Khí ấm (60 - 650C, 40.000 m3/giờ) được sử dụng vải lọc hoặc xyclon hiệu quả cao để loại trừ bụi.

Sau khi bụi được loại trừ, không khí ấm được tái chế để sử dụng cho

hệ thống sấy

 Lợi ích đạt được: Tiết kiệm năng lượng ở thiết bị

• Giảm thiểu năng lượng bơm tuần hoàn thiết bị lọc.

• Giảm thiểu phát thải Florua và lượng khí ẩm ra ngoài khí quyển.

• Giảm lượng nước cần bổ sung (thiết bị lọc).

 Mục tiêu: Kiểm soát và giảm thiểu lượng vật liệu tái

chế từ quá trình sàng lọc quay lại thiết bị tạo hạt, sấy.

 Các cách tiếp cận:

1 Kiểm soát việc phân phối kích thước trực tuyến.

2 Lựa chọn kích thước khung lưới của thiết bị sàng thích hợp.

3 Lựa chọn thiết bị nghiền phù hợp Ví dụ: trục lăn và băng chuyền thiết bị nghiền.

4 Sử dụng phễu tràn để kiểm soát việc tái chế hạt

Khí thô Mức độ phát thải Hiệu

quả

Tham khảo mg/Nm3 Nm3/giờ mg/Nm3 kg/giờ %

x Sử dụng đá phosphate Maroc, kết quả cao hơn từ việc hoạt động hết công suất

Bảng 4.8 Mức độ phát thải trung bình đạt được và hiệu quả lọc đa tầng [9, Áo UBA, 2002]

Lợi ích môi trường

Khí nguyên liệu Mức độ phát thải Hiệu

quả Tham khảo mg/Nm 3 Nm 3 /giờ mg/Nm 3 mg/giờ %

Bụi 150

Khoảng 250.000

11,1 - 26,6 6,7 82

AMI,Linz (quá trình nitrophosphate)

20 6,8 BASF,

Ludwighshafen (quá trình trộn hỗn hợp hợp axit với HNO3)

NH 3 0 - 10 0-3,4

HF 1,4 0,5

Bảng 4.9 Mức độ phát thải trung bình và hiệu quả từ việc lọc kết hợp [9, Úc UBA, 2002; 78, Đức UBA, 2001]

Phương pháp tiếp cận:

1 Tái chế lượng NO x trong chất lỏng thiết bị lọc từ việc xử lý khí thải của công đoạn phân hủy đá phosphat.

2 Tái chế chất lỏng từ quá trình tuyển cát.

3 Tránh đồng ngưng tụ hơi từ quá trình bốc hơi.

4 Kết hợp lọc khí thải từ quá trình trung hòa, bốc hơi

và tạo hạt (như đã trình bày ở phần trên).

5 Sử dụng nước thải làm môi trường lọc.

Tái chế chất lỏng quá trình tuyển cát 0,4 0,02 kg P2O5/tấn P2O5

Bảng 4.10 Lượng phát thải khí thải từ quá trình tái chế chất lỏng

của quá trình lọc và tuyển cát.

Công đoạn BAT SXSH

hàm lượng các chất hữu

cơ và kim loại màu thấp, xác định tỉ lệ phản ứng chính xác của đá

phosphote và axit để giảm lượng NOx hình thành

Chọn nguyên liệu thích hợp và đúng tỉ lệ phối trộn để giảm tỉ lệ vỡ khi tạo hạt

Những ưu điểm của BAT so với SXSH

Phối trộn - Phun ẩm tạo mầm hạt

để giảm thời gian tạo hạt

và nâng cao hiệu suất tạo hạt đồng thời giảm phát sinh bụi trong quá trình trộn và tạo hạt

- Sử dụng tuần hoàn nước xử lý khí để sử dụng cho quá trình này

để tận dụng nhiệt trong nước rửa khí

để nâng nhiệt cho quá trình phối liệu nâng cao hiệu

suất tạo hạt và tận thu các chất dinh dưỡng trong nước xử lý khí

Vê viên, tạo hạt - Áp dụng thiết bị hóa

tròn hạt: Kết hợp 2 công

đoạn tạo hạt và sấy bằng cách sử dụng thiết bị thùng quay nghiêng được chia thành một vùng tạo hạt và một vùng sấy

- Áp dụng thùng quay

tạo hạt: Dung dịch NP

thu được từ quá trình trung hòa ở nhiệt độ khoảng 135°C cùng với một lượng nước khoảng

4 - 12% được pha trộn với các muối cần thiết và các sản phẩm tái chế sau

đó được bơm và phun vào một thùng quay tạo hạt Nước bốc hơi trong thùng quay được mang

đi bởi một dòng chảy đồng lưu của không khí

Hạt hình thành được sấy khô trong một thiết bị sấy thùng quay với không khí nóng

- Áp dụng tháp prill :

Dung dịch NP bốc hơi

từ quá trình trung hòa được trộn với một lượng muối cần thiết và sản phẩm tái chế Hàm lượng

- Điều chỉnh góc nghiêng của đĩa là 48˚, vận tốc quay 11

vòng/phút để đạt hiệu quả tạo hạt cao nhất

- Thay thế vật liệu chế tạo đĩa từ thép CT3 sang thép inox, sẽ tránh được hiện tượng ăn mòn và giữ cho bề mặt đĩa luôn phẳng, ma sát thấp, thuận lợi cho quá trình lăn trượt của vật liệu

- Điều chỉnh độ ẩm nguyên liệu phối trộn 4-6% để tối ưu hóa quá trình tạo hạt

- Thay đổi nhiệt độ của nước để thay đổi độ nhớt của nước

Sấy Dùng xiclon hay vải lọc

để thu hồi bụi tái chế cho quá trình tạo hạt

Sử dụng xiclon thu hồi bụi đưa sang công đoạn

xử lý khí rồi tái sử dụng

ở công đoạn tạo hạt

Sàng Giảm tỉ lệ hạt phải quay

lại tái chế ở công đoạn tạo hạt để tăng năng suất

và tiết kiệm năng lượng bằng cách:

- Kiểm soát việc phân phối kích thước sản phẩm trực tuyến

- Lựa chọn kích thước khung lưới của thiết bị sàng thích hợp

- Lựa chọn thiết bị nghiền phù hợp, ví dụ:

trục lăn hoặc băng chuyền thiết bị nghiền

- Sử dụng phễu tràn để kiểm soát việc tái chế hạt

Tuần hoàn các hạt kích thước dưới sàng quay lại công đoạn tạo hạt

Làm nguội Các thiết bị thường sử

- Dùng kĩ thuật lọc đa tầng khí thải chứa NOx

để tái sử dụng nguyên liệu và giảm thiểu phát thải khí NOx

- Kết hợp xử lý khí thải

từ quá trình trung hòa/bốc hơi và tạo hạt

- Lợi ích: một lượng đáng kể nước thải từ quá trình lọc khí thải của quá trình trung hòa/bốc hơi

và hóa tròn hạt không cần xử lý còn dung dịch

AN thì được tái chế quay lại quy trình

- Tuần hoàn nước nóng lại công đoạn tạo hạt

- Tuần hoàn bụi lại làm nguyên liệu cho công đoạn tạo hạt

Đóng bao - Thay đổi bao bì 1 lớp

thành 2 lớp để giảm khả năng hút ẩm vào sản phẩm

- Thay đổi phương pháp đóng bao từ thủ công sang tự động để giảm bụi

KẾT LUẬN

dụng bộ lọc vải hay bộ lọc bằng gốm để đạt được

cách sử dụng băng tải được che đậy, lưu trữ trong nhà, và thường xuyên làm sạch/quét dọn khuôn viên nhà máy và bến cảng.

BAT ngành sản xuất Phân bón NPK ở những nội dung:

BAT là nâng cao hiệu suất bằng cách kết hợp các kỹ thuật:

Áp dụng thiết bị làm nguội vách ngăn.

•Tái chế khí ấm.

•Lựa chọn kích thước khung lưới của thiết bị sàng thích hợp, lựa chọn thiết bị nghiền phù hợp, ví dụ trục con lăn hoặc băng chuyền thiết bị nghiền.

•Áp dụng tăng những phễu tràn để kiểm soát tái chế hạt.

•Áp dụng đo lường phân phối kích thước sản phẩm để kiểm soát tái chế hạt.

BAT ngành sản xuất Phân bón NPK ở những nội dung:

BAT ngành sản xuất Phân bón NPK ở những nội dung:

quá trình phân hủy đá phosphate bằng một hoặc kết hợp các cách sau:

•Kiểm soát nhiệt độ chính xác.

•Kiểm soát tỷ lệ đá/axit thích hợp.

•Lựa chọn đá phosphat.

•Hoặc kiểm soát các thông số khác có liên quan.

BAT ngành sản xuất Phân bón NPK ở những nội dung:

 BAT là giảm thiểu lượng phát thải vào không khí từ quá trình phân hủy đá phosphate, tuyển cát bằng cách

áp dụng thiết bị lọc đa tầng.

 BAT là giảm thiểu lượng phát thải vào không khí từ quá trình trung hòa, tạo hạt, sấy, phủ, và làm nguội bằng những kỹ thuật sau:

•Loại bỏ bụi bằng xyclon và/hoặc vải lọc.

 BAT là giảm thiểu lượng nước thải bằng cách tái

chế nước, nhiệt.

BAT kết hợp với Sản xuất sạch hơn một cách phù hợp với điều kiện của Việt Nam sẽ đem lại những hiệu quả lớn hơn trong công tác ngăn ngừa ô nhiễm, bảo vệ môi trường

Cảm ơn sự theo dõi của thầy

và các bạn