Ứng dụng mô hình gauss đánh giá sự lan truyền khí thải của nhà máy lọc dầu dung quất

MỤC LỤC

1


LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay , công nghệ thông tin là một phần không thể thiếu cho sự phát triển kinh
tế - xã hội. Nó được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực khác nhau. Môi trường cũng là
một ngành không ngoại lệ. Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực môi
trường ngày càng mang lại nhiều lợi ích, đặc biệt là việc ứng dụng các phần mềm mô
hình hóa môi trường trong công tác quản lý và dự báo ô nhiễm.
Ứng dụng mô hình hóa để tính các chất gây ô nhiễm sẽ giúp doanh nghiệp có các
cơ sở dự báo và đánh giá khía cạnh kinh tế do ô nhiễm, xây dựng các mô hình tính
toán cho hệ thống kiểm soát và quản lý ô nhiễm, là luận chứng để đưa ra các phương
pháp dự báo dài hạn phục vụ cho công tác quy hoạch của các tổ chức, doanh nghiệp.
Vì vậy, Trong khuôn khổ bài đồ án môn Mô hình hóa môi trường này, tôi chọn đề
tài: “Ứng dụng mô hình Gauss đánh giá sự lan truyền khí thải của nhà máy lọc dầu
Dung Quất”

2


I.

TỔNG QUAN

I.1. Tổng quan về mô hình Gauss

Mô hình Gauss là mô hình đánh giá về sự lan truyền chất ô nhiễm rộng rãi trên thế
giới, được áp dụng cho các nguồn thải điểm.

Hình 1: Mô phỏng mô hình Gauss
Mô hình Gauss được EPA khuyến cáo dùng cho các tính toán mang tính quy phạm.
Các thông tin, giả thiết trong mô hình Gauss gồm:
-

Tải lượng ô nhiễm không đổi

-

Vận tốc và hướng gió không thay đổi trên cùng độ cao

-

Hệ số khuếch tán không đổi

-

Nồng độ chất ô nhiễm không đổi

Dưới đây là các nhóm thông tin cần thiết để xây dựng kịch bản.

Hình 2: Các nhóm thông tin cần thiết cho mô hình Gauss
3


I.2. Tổng quan về nhà máy lọc dầu dung quất

Nhà máy lọc dầu Dung Quất, thuộc Khu kinh tế Dung Quất, là nhà máy lọc dầu
đầu tiên của Việt Nam xây dựng, thuộc địa phận xã Bình Thuận và Bình Trị, huyện
Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi. Đây là một trong những dự án kinh tế lớn, trọng điểm

quốc gia của Việt Nam trong giai đoạn đầu thế kỷ 21.
Nhà máy chiếm diện tích khoảng 810 ha, trong đó 345 ha mặt đất và 471 ha mặt
biển. Công suất tối đa của nhà máy là 6,5 triệu tấn dầu thô năm tương đương 148.000
thùng/ngày, dự kiến đáp ứng khoảng 30% nhu cầu tiêu thụ xăng dầu ở Việt Nam.
Nhà máy sản xuất khí hóa lỏng LPG, propylene, polypropylene, xăng A92 và A95,
dầu hỏa, nhiên liệu phản lực, diesel và dầu nhiên liệu. Nhà máy gồm 14 phân xưởng
chế biến công nghệ, 10 phân xưởng năng lượng phụ trợ và 8 hạng mục ngoại vi.
Trong quá trình hoạt động, các phân xưởng nhỏ của nhà máy làm các công việc lọc
dầu tạo ra các loại khí ô nhiễm. Các khí này sẽ được đưa vào không khí thông qua các
ống khói, có tác động không hề nhỏ tới môi trường, đặc biệt môi trường khí.
Để làm rõ hơn về mức độ ảnh hưởng của các chất ô nhiễm gây ra cho môi trường
trong quá trình làm việc của nhà máy, tôi đã lựa chọn một phân xưởng chế biến của
nhà máy để tìm hiểu quá trình phát thải ô nhiễm khí thải tại nơi này với môi trường
xung quanh.
Các kết quả của mô hình được trình bày ở dưới.

4


KẾT QUẢ CHẠY MÔ HÌNH GAUSS

II.

Một phân xưởng chế biến thuộc nhà máy lọc dầu Dung Quất có ống khói cao 45m,
đường kính miệng ống khói là 1.2m. Nhà máy phát thải chất ô nhiễm là NO 2 với tải
lượng phát thải là 32g/s, lưu lượng khí thải là 10.05m 3/s, nhiệt độ của khí thải là
2000C. Ống khói này đặt tại khu vực nông thôn. Số liệu khí tượng như sau:
STT

Thời gian

trong ngày

Vận tốc
gió

Hướng gió

Độ ổn
định

Nhiệt độ không
khí xung quanh

1

6

2.4

Tây Tây Nam

C

30

2

18

3

Tây

C

23

Bằng cách sử dụng mô hình Gauss, hãy biến đổi:
a. Tính vệt nâng ống khói?
b. Tính toán hệ số khuếch tán σy(x), σz(x) tại khoảng cách x = 500 m
c. Tính sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm dọc theo hướng gió tại điểm cách ống

khói 1500m?
d. Tính sự phân bố nồng độ chất ô nhiễm dọc theo hướng gió tại khoảng cách

1500m và cách đường trục 500m theo phương trục y?
(Chọn hướng gió tính toán là hướng Tây)
Trả lời:
a. Theo công thức Holland, ta có vệt nâng ống khói:

Ta có:
•

D: đường kính

•

P: áp suất khí quyển, milibar (1atm = 1013mbar)

•

Tkhoi, Txq: Nhiệt độ của khí và không khí xung quanh (K)

•

a: Hệ số hiệu chỉnh
-

Cấp A, B, C nhân hệ số 1.1 hoặc 1.2

-

Cấp D, E, F nhân hệ số 0.8 hoặc 0.9

Kết quả: Vệt nâng ống khói theo hướng Tây: ∆h = 9,978335 (m)
b. Theo công thức tính hệ số khuếch tán với độ ổn định loại C:
5


T: thời gian đo (phút)
Kết quả: σy(500) = 53,674504
σz(500) = 38,138504

Hình 3: Kết quả tính hệ số khuếch tán
c. Theo công thức tính nồng độ trên mặt đất dọc theo hướng gió (trục x):

Trong đó:
H = h+Δh
M: Tải lượng phát thải (mg/s)
Kết quả: C_theohuongio(1500,0) = 0,154263 (mg/m³)

Hình 4: Kết quả nồng độ chất ô nhiễm tại điểm (1500;0)
d. Theo công thức tính nồng độ chất ô nhiễm trên mặt đất:

6


Kết quả: C_theohuongio(1500,500) = 0,000786 (mg/m³)

Hình 5: Kết quả nồng độ chất ô nhiễm tại điểm (1500;500)
Nhận xét:
Nhìn vào biểu đồ kết quả ta thấy điểm có nồng độ chất ô nhiễm cao nhất là
xmax=500m, Cmax=0,586mg/m3
Tổng diện tích bị ô nhiễm là rất lớn, theo tính toán kết quả là: 55397665,723(m²)
Vùng bị ảnh hưởng nặng nahats trong khoảng 200m – 500m xung quanh ống khói
theo hướng gió.

7


KẾT LUẬN
Các hoạt động của nhà máy thải ra một lượng khí thải NO 2 rất lớn, gây ảnh hưởng tới sức
khỏe của người dân, người lao động trong và xung quanh khu vực nhà máy nếu không được
quản lý tốt và xử lý thích hợp. Vì vậy mà việc tính toán lượng NO 2 phát thải ra môi trường
xung quanh là rất quan trọng.
Trong đề tài này đã tính toán được nồng độ NO 2 lan truyền trong không khí theo bán kính
dựa trên mô hình Gauss
Kết quả này có thể giúp cho cơ quan quản lý môi trường và chính quyền các cấp xem xét
việc đầu tư của dự án và đề ra được các biện pháp quản lý thích hợp cho nhà máy
Về phía Công ty, dựa vào kết quả này Công ty có thể đưa ra biện pháp quản lý và có giải

pháp hợp lý nhằm giảm thiểu ảnh hưởng tới sức khỏe của người lao động cũng như giảm
thiểu các sự cố môi trường.

8