Nghiên cứu khả năng thu hồi nguồn năng lượng khí sinh học từ quá trình xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên

26 203 0
  • Loading ...
    Loading ...
    Loading ...

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Tài liệu liên quan

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 06/05/2017, 11:39

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG  HUỲNH MINH HIỀN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI NGUỒN NĂNG LƯỢNG KHÍ SINH HỌC TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHẾ BIẾN MỦ CAO SU THIÊN NHIÊN Chuyên ngành: Công nghệ môi trường Mã số: 60.85.06 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2012 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Văn Quang Phản biện 1: Phản biện 2: Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp Đại học Đà Nẵng vào ngày … tháng … năm 2012 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm học liệu, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trong năm gần ñây, bối cảnh tài nguyên thiên nhiên ñang dần cạn kiệt khí sinh học (Biogas) ñược xem nguồn lượng tái tạo có tiềm lớn ñang ñược khuyến khích phát triển Nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên có nồng ñộ chất hữu cao chủ yếu chất hữu dễ phân hủy sinh học nên hoàn toàn thích hợp cho việc xử lý sinh học kỵ khí kết hợp với việc tận thu nguồn lượng khí sinh học Trên giới, nghiên cứu nước Ấn Độ, Trung Quốc ñã cho thấy hiệu thu hồi Biogas từ trình XLNT chế biến mủ cao su cao Ở nước ta, nhà máy chế biến mủ cao su quan tâm ñến việc XLNT nhằm ñảm bảo tiêu chuẩn môi trường quy ñịnh mà chưa có biện pháp hiệu ñể xử lý bùn cặn sinh thu hồi Biogas từ trình xử lý Cặn bể gạn mủ cao su bùn hoạt tính dư không ñược thu gom thường xuyên nên làm ảnh hưởng ñến hiệu suất xử lý nước thải, ñồng thời trình phân hủy kỵ khí cặn bùn làm phát sinh mùi hôi thối, gây ô nhiễm môi trường Xuất phát từ sở trên, thực ñề tài ”Nghiên cứu khả thu hồi nguồn lượng khí sinh học từ trình xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên” MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Xác ñịnh ñược thành phần Biogas (CH4, CO2, O2, khí khác) sản lượng Biogas (lít khí/g COD) sinh từ trình phân hủy kỵ khí nước thải bùn cặn thu từ HT XLNT cao su Footer Page of 126 Header Page of 126 - Xác ñịnh thời gian lưu thủy lực (HRT) tối ưu trình phân hủy ñối với loại nguyên liệu khác nhau; ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU * Đối tượng nghiên cứu : Đối tượng nghiên cứu ñề tài (1) nước thải cao su mương ñánh ñông cặn từ trình keo tụ nước thải mương ñánh ñông (lấy nhà máy cao su Hiệp Đức - Quảng Nam); (2) cặn từ bể gạn mủ (lấy HTXLNT nhà máy cao su Gio Linh – Quảng Trị); (3) váng cao su từ bể tuyển bùn hiếu khí (lấy từ trình vận hành mô hình tuyển mô hình hiếu khí Phòng Thí nghiệm) * Phạm vi nghiên cứu: Xác ñịnh thông số vận hành mô hình kỵ khí xử lý nước thải bùn cặn cao su quy mô Phòng thí nghiệm Thời gian thực ñề tài từ tháng 12/2011 ñến 8/2012 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp thống kê; - Phương pháp khảo sát thực ñịa; - Phương pháp tiêu chuẩn; - Phương pháp mô hình; - Phương pháp xử lý số liệu & ñánh giá kết quả; Nơi tiến hành thực nghiệm: Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ môi trường, Đại học Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5.1 Ý nghĩa khoa học Đóng góp thêm số liệu cho nghiên cứu có liên quan thu hồi Biogas từ trình XLNT chế biến mủ cao su 5.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết ñề tài ñược ứng dụng ñể giải vấn ñề tồn nhà máy chế biến mủ cao su: (1) hoàn thiện quy trình công nghệ XLNT; (2) giảm thiểu ô nhiễm mùi hôi từ HTXLNT (3) thu hồi nguồn lượng khí sinh học phục vụ sản xuất BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN Luận văn gồm có 03 Chương trình bày theo bố cục sau: Mở ñầu Chương Tổng quan Chương Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu Chương Kết nghiên cứu thảo luận Kết luận kiến nghị Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 NƯỚC THẢI TỪ QUÁ TRÌNH CHẾ BIẾN MỦ CAO SU THIÊN NHIÊN 1.1.1 Ngành công nghiệp cao su nước ta Cao su ngành công nghiệp quan trọng, ñóng góp lớn vào tổng giá trị kim ngạch xuất nước ta Hiện nay, cao su trồng ñứng thứ tỷ suất lợi nhuận, sau cà phê 1.1.2 Thành phần, tính chất hóa học mủ cao su quy trình công nghệ chế biến mủ cao su 1.1.2.1 Thành phần tính chất hóa học mủ cao su Thành phần hóa học mủ cao su bao gồm: cao su (35-40%), protein (2%), Quebrachilol (1%) , xà phòng, acid beo (1% ), chất vô (0,5%), nước (50 – 60%) Phân tử cao su isoprene polymer (cis-1,4polyisoprene [C5H8]n) có khối lượng phân tử 105 -107 1.1.2.2 Công nghệ chế biến mủ cao su Ở Việt Nam ñang áp dụng quy trình công nghệ chế biến mủ ly tâm, mủ cốm, mủ tờ mủ tạp - Công nghệ chế biến mủ ly tâm: Mủ ly tâm ñược chế biến dưa phương pháp quay ly tâm ñể tách hạt mủ cao su khỏi nước khác tỷ trọng chúng - Công nghệ chế biến mủ nước (mủ tờ mủ cốm): Hai loại mủ ñều ñược chế biến qua công ñoạn: ñánh ñông mủ nước, gia công học (cán tờ, băm nhỏ), sấy khô cuối phân loại, cân ép kiện Sản phẩm dây chuyền chế biến mủ tờ cao su dày 3-4mm ñược ép thành kiện nặng 33kg, sản phẩm dây chuyền chế biến mủ cốm hạt cao su có ñường kính 6mm ñược ép thành kiện nặng 33kg -Công nghệ chế biến mủ tạp: Mủ tạp ñược chế biến qua công ñoạn: Xử lý nguyên liệu (ngâm, rửa mủ), gia công học, sấy khô cuối Footer Page of 126 Header Page of 126 phân loại, cân ép kiện Do mủ tạp có lẫn nhiều tạp chất ñất, cát… nên công ñoạn gia công học ñược thực kỹ qua nhiều công ñoạn nhỏ cắt, cán, băm nhỏ nhằm làm hết chất bẩn dính bám khối mủ Sản phẩm dây chuyền giống với dây chuyền chế biến mủ cốm hạt cao su có ñường kính 6mm ñược ép thành kiện nặng 33kg 1.1.3 Nguồn gốc, thành phần tính chất nước thải cao su 1.1.3.1 Nguồn gốc phát sinh nước thải - Dây chuyền chế biến mủ ly tâm: Nước thải sinh từ trình ly tâm mủ; rửa máy móc thiết bị vệ sinh nhà xưởng - Dây chuyền chế biến mủ nước (mủ cốm mủ tờ): Nước thải sinh từ khâu ñánh ñông; máy cán, băm; rửa máy móc thiết bị vệ sinh nhà xưởng - Dây chuyền chế biến mủ tạp: Nước thải sinh từ trình ngâm, rửa mủ tạp; máy cắt, cán, băm; rửa máy móc thiết bị vệ sinh nhà xưởng 1.1.3.2 Thành phần, tính chất nước thải cao su - Dây chuyền chế biến mủ ly tâm: Nước thải có pH cao (911); nồng ñộ chất hữu nitơ cao (COD ≈ 6.000-7.000 mg/l; Nt ≈ 500-600 mg/l) - Dây chuyền chế biến mủ nước (mủ cốm mủ tờ): Nước thải có pH thấp (4-5,6); nồng ñộ chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng nitơ cao (COD ≈ 3.500-4.500 mg/l; Nt ≈ 90-150 mg/l; SS ≈ 800-1.200 mg/l) - Dây chuyền chế biến mủ tạp: Nước thải có pH tương ñối thấp (5-6); nồng ñộ chất hữu nitơ không cao nồng ñộ chất rắn lơ lửng cao (COD ≈ 500-1000 mg/l; Nt ≈ 40-50 mg/l; SS ≈ 1.000-2.500 mg/l) 1.1.4 Các ảnh hưởng nước thải cao su ñến môi trường 1.1.4.1 Ảnh hưởng ñến môi trường tự nhiên Footer Page of 126 Header Page of 126 Nếu không ñược xử lý kiểm soát, nước thải cao su ảnh hưởng xấu ñến môi trường nước mặt hệ sinh thái thủy sinh Ngoài ra, trình phân hủy nước thải phát sinh mùi hôi gây làm ô nhiễm môi trường không khí 1.1.4.2 Ảnh hưởng ñến sức khoẻ người kinh tế xã hội Ô nhiễm môi trường nước không khí nước thải cao su gián tiếp ảnh hưởng ñến sức khỏe người sống làm việc vùng bị ảnh hưởng nhà máy cao su Ngoài ra, nguồn nước mặt bị ô nhiễm làm suy giảm chất lượng nước tưới tiêu nuôi trồng thủy hải sản, ảnh hưởng ñến ngành kinh tế khác nông nghiệp ngư nghiệp 1.2 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU 1.2.1 Công nghệ xử lý nước thải cao su Thế giới Các nghiên cứu XLNT từ trình chế biến mủ cao su thiên nhiên ñã ñược bắt ñầu từ năm ñầu thập kỷ 60 kỷ 20 Ở châu Á, trình công nghệ thường sử dụng xử lý học kết hợp với xử lý sinh học Malaysia nước ñi ñầu nghiên cứu ứng dụng công nghệ XLNT cao su, tiếp ñến nước Thái Lan, Indonesia, Ấn Độ… Trong 20 năm trở lại ñây, công nghệ xử lý ñã ñạt ñược bước tiến lớn, ngày ñược hoàn thiện việc kiểm soát chất ô nhiễm nước thải ñã trở nên ñơn giản 1.2.2 Công nghệ xử lý nước thải cao su Việt Nam Công nghệ XLNT nước ta nhìn chung giống với công nghệ ñược áp dụng giới, chủ yếu sử dụng phương pháp học sinh học Phương pháp học với biện pháp kỹ thuật bao gồm: bể gạn thu hồi mủ; tách chất lơ lửng biện pháp tuyển bể lắng ngang kết hợp với việc sử dụng loại hóa chất keo tụ Các trình công nghệ biện pháp kỹ thuật công trình chủ yếu là: UASB bùn Footer Page of 126 Header Page of 126 hoạt tính (Aeroten, hồ hiếu khí, mương oxy hóa) Với nhà máy có diện tích ñất rộng xưởng tư nhân có quy mô ñầu tư nhỏ thường sử dụng hồ sinh học nhiều bậc kết hợp với việc thả lục bình [4] 1.2.3 Các vấn ñề tồn - Công ñoạn tách mủ chưa ñược hiệu làm ảnh hưởng ñến công trình xử lý sinh học phía sau; - Nồng ñộ chất dinh dưỡng (Nt NH4+ - N) nước thải sau xử lý cao so với tiêu chuẩn xả thải; - Chưa giải ñược vấn ñề mùi hôi trình phân hủy kỵ khí bùn cặn từ hệ thống xử lý 1.3 TỔNG QUAN VỀ KHÍ SINH HỌC (BIOGAS) 1.3.1 Bioagas trình sản xuất khí biogas 1.3.1.1 Bản chất hóa học Biogas Biogas sản phẩm bay ñược trình lên men kỵ khí phân giải hợp chất hữu Thành phần Biogas gồm có CH4, CO2, H2S, H2, O2, N2,… Trong ñó, CH4 thành phần chủ yếu loại khí cháy ñược 1.3.1.2 Nguồn nguyên liệu sản xuất khí sinh học Tất phế liệu, phế thải có nguồn gốc thực vật sản xuất nông lâm nghiệp, chế biến nông lâm sản sinh hoạt gia ñình ñều sử dụng làm nguyên liệu sản xuất khí sinh học 1.3.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng ñến trình lên men tạo khí Các yếu tố ảnh hưởng ñến trình lên men tạo khí sinh học nhiệt ñộ môi trường, ñộ pH hỗn hợp bể phân hủy, tỉ lệ C/N nguyên liệu, tỉ lệ pha loãng, thời gian lưu thủy lực, ñặc tính nguyên liệu, tốc ñộ bổ sung nguyên liệu vào bể phân hủy, mức ñộ kỵ khí ñộc tố… 1.3.2 Cơ sở sinh học trình lên men tạo khí sinh học Quá trình lên men kỵ khí sinh metan gồm 03 giai ñoạn là: thủy phân, Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 10 lên men axit lên men metan 1.4 CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG THU HỒI BIOGAS TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU 1.4.1 Các nghiên cứu ứng dụng nước Hiện nay, Châu Á Ấn Độ Trung Quốc hai quốc gia ñầu tiên ñã thực nghiên cứu thu hồi Biogas từ trình XLNT cao su ứng dụng vào trình sản xuất (sấy sản phẩm) Kết nghiên cứu Trung Quốc từ nước thải chế biến cao su ñịnh chuẩn cho thấy lượng khí sinh > 01 m3/m3 nước thải.ngày trình lên men nhiệt ñộ thường (CH4≈ 60%) Kết nghiên cứu Ấn Độ từ nước thải chế biến mủ tờ xông khói (RSS) cho thấy lượng khí sinh 360 lít/m3 nước thải 1.4.2 Các nghiên cứu ứng dụng nước Ở nước ta chưa có công trình nghiên cứu thu hồi khí sinh học từ trình XLNT cao su ñược công bố chưa ñược ứng dụng thực tế nhà máy cao su 1.5 HIỆN TRẠNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI CÁC NHÀ MÁY CHẾ BIẾN MỦ CAO SU TRÊN ĐỊA BÀN MIỀN TRUNG TÂY NGUYÊN 1.5.1 Giới thiệu chung Trên ñịa bàn Miền Trung - Tây Nguyên có khoảng 25 nhà máy chế biến mủ cao su ñang hoạt ñộng 03 dự án ñang ñược triển khai thực Công suất sản xuất nhà máy dao ñộng từ 500 – 12.000 tấn/năm 1.5.2 Hiện trạng XLNT nhà máy chế biến mủ cao su Hiện nay, hầu hết nhà máy ñều ñã có HTXLNT với công suất từ 60 - 2.000 m3/ngày ñêm Công nghệ xử lý nước thải phần lớn dựa vào phương pháp học (lắng cát, gạn mủ, tuyển nổi) sinh học (kỵ khí, hiếu khí, tùy tiện) Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 12 2.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm 2.2.2.1 Mô hình kỵ khí 500ml khảo sát sát khả sinh khí Mô hình gồm có 03 bình ủ kỵ khí 500 ml Mỗi bình ñược lắp ñặt thêm ống dẫn khí, van khóa túi chứa khí Thời gian vận hành mô hình từ ngày 07/01/2012 – 02/02/2012 - Nạp bùn kỵ khí cặn, bùn vào serum với thể tích ñã ñược tính toán theo tỉ lệ nguyên liệu : bùn kỵ khí = 1:1 ñược trình bày Bảng 2.1 - Hàng ngày, tiến hành ñảo trộn hỗn hợp serum theo dõi lượng khí sinh Khi túi ñầy khí tiến hành lưu trữ khí ñể ño thành phần thể tích khí sinh vào cuối ñợt thực nghiệm Đầu cuối ñợt thực nghiệm lấy mẫu hỗn hợp bình kỵ khí phân tích thông số pH, ñộ ẩm, ñộ tro, ñộ kiềm, COD Hình 2.2 - Mô hình kỵ khí 500ml Bảng 2.1 - Tỉ lệ nguyên liệu bùn kỵ khí nạp vào bình 500ml Bình Nguyên liệu nạp vào mô hình Tỉ lệ Bình Cặn cao su bể gạn mủ bùn kị khí 1:1 Bình Bùn hiếu khí bùn kị khí 1:1 Cặn cao su bể gạn mủ, bùn hiếu khí Bình 1:1:2 bùn kị khí 2.2.2.2 Mô hình kỵ khí 40 lít phân hủy nước thải bùn cặn a) Trường hợp nạp liệu gián ñoạn Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 13 Mô hình gồm 03 bình ủ kỵ khí tích 40 lít Mỗi bình ñược lắp ñặt ñường ống dẫn khí, ống ño áp suất, van khóa túi chứa khí hệ thống sục khí tuần hoàn ñể ñảo trộn hỗn hợp bùn cặn - Nạp bùn kỵ khí cặn, bùn vào serum với thể tích ñã ñược tính toán theo tỉ lệ nguyên liệu : bùn kỵ khí = 1:1 Chú thích: Bình ủ khí 40 lít; Hỗn hợp cặn bùn; Ống ñảo trộn khí ñục lỗ; Ống xả ñáy; Máy nén khí; Ống dẫn khí; Túi chứa khí Hình 2.3 - Mô hình kỵ khí 40 lít Bảng 2.2 - Tỉ lệ nguyên liệu bùn kỵ khí nạp vào mô hình kỵ khí 40l (trường hợp nạp liệu gián ñoạn) Thực nghiệm Bình Thực nghiệm Bình (4/022 09/3/2012) Bình Bình Thực nghiệm Bình 2 (10-30/ 3/2012) Bình Thực nghiệm Bình Footer Page 13 of 126 Nguyên liệu nạp vào mô hình Cặn cao su bể gạn mủ bùn kị khí Cặn cao su bể gạn mủ bùn kị khí Cặn cao su bể gạn mủ bùn kị khí Cặn keo tụ nước thải mương ñánh ñông bùn kị khí Nước thải mương ñánh ñông bùn kị khí Cặn cao su bể gạn mủ bùn kị khí (giữ nguyên bùn cặn Bình Thực nghiệm 1) Nước thải mương ñánh ñông bùn kị khí Tỉ lệ 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 Header Page 14 of 126 (06-23/ 4/2012) 14 Bình Bùn hiếu khí, nước thải mương 1:1:2 ñánh ñông bùn kị khí Bình Bùn hiếu khí, váng cao su từ bể 1:4:5 tuyển bùn kị khí Hàng ngày, tiến hành sục khí ñảo trộn hỗn hợp mô hình ño ñạc thành phần, thể tích khí sinh Đầu cuối ñợt thực nghiệm lấy mẫu hỗn hợp mô hình phân tích thông số pH, ñộ ẩm, ñộ tro, ñộ kiềm, COD, Nt, Pt b) Trường hợp nạp liệu liên tục Trong trường hợp này, mô hình ñược lắp ñặt thêm bình chứa nước thải (V = 20 lít); hệ thống ống dẫn van khóa ñể cấp nước thải vào lấy nước thải Mô hình ñược vận hành 01 ñợt (từ ngày 27/6/2012 ñến ngày 22/8/2012) với nguyên liệu ñầu vào nước thải mương ñánh ñông - Khởi ñộng mô hình: nạp 40 lít hỗn hợp nước thải bùn kỵ khí vào bình kỵ khí Sau 15 ngày: + Hàng ngày, tiến hành sục khí tuần hoàn ño ñạc thành phần, thể tích khí sinh bình + Nạp nước thải vào bình kỵ khí (01 lít/ngày), ñồng thời lấy nước thải ñầu Lấy mẫu, phân tích thông số pH, ñộ kiềm, COD, NH4+ nước thải ñầu vào mô hình Đầu cuối ñợt thực nghiệm, lấy mẫu hỗn hợp bình phân tích thông số pH, ñộ ẩm, ñộ tro, ñộ kiềm, COD 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1 Phương pháp thống kê 2.3.2 Phương pháp khảo sát thực ñịa 2.3.3 Phương pháp mô hình 2.3.4 Phương pháp tiêu chuẩn 2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu & ñánh giá kết Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 15 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU & THẢO LUẬN 3.1 KẾT QUẢ KHẢO SÁT NƯỚC THẢI VÀ CẶN TẠI CÁC NHÀ MÁY CAO SU 3.1.1 Kết khảo sát nước thải cặn nhà máy cao su Gio Linh - Quảng Trị 3.1.1.1 Nguồn phát sinh biện pháp xử lý Nước thải sinh từ dây chuyền chế biến mủ cốm mủ tạp Lượng nước thải dao ñộng từ 1.200 - 1.500 m3/ngày ñêm Nhà máy ñã ñầu tư ñưa vào vận hành HTXLNT với công suất 1.500 m3/ngày ñêm Bùn cặn sinh từ HTXLNT ñược thu gom chứa sân phơi bùn ñể tách nước 3.1.1.2 Kết phân tích nước thải cặn nhà máy Kết phân tích cho thấy nước thải nhà máy có ñộ pH thấp, nồng ñộ COD, SS Nt, Pt cao Cặn bể gạn mủ có hàm lượng chất hữu (COD) Nitơ cao Độ tro: 19,7 – 25,6%, ñộ kiềm: 3.700 - 6.000 mg/l ñộ ẩm: 77,8 - 82% 3.1.2 Kết khảo sát nước thải cặn bùn nhà máy cao su Hiệp Đức 3.1.2.1 Nguồn phát sinh biện pháp xử lý Nước thải sinh từ dây chuyền chế biến mủ tờ, mủ cốm mủ tạp Lượng nước thải sinh tối ña 600 m3/ngày ñêm Hiện nay, nhà máy hoạt ñộng chưa hết công suất lượng nước thải nên tạm thời nước thải ñược chứa xử lý sơ hồ tùy nghi (thời gian lưu tháng) thời gian ñầu tư xây dựng HTXL 3.1.2.2 Kết phân tích nước thải cặn nhà máy Footer Page 15 of 126 Header Page 16 of 126 16 Kết ño ñạc, phân tích cho thấy nước thải nhà máy có ñộ pH thấp, nồng ñộ SS, COD, Nt, Pt cao Cặn hàm lượng chất hữu (COD), Nitơ cao Độ tro: 30,6 - 2534,2%, ñộ kiềm: 3.700 – 5.300 mg/l ñộ ẩm: 92,5 – 93,9% 3.2 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 3.2.1 Kết khảo sát khả sinh khí với mô hình kỵ khí 500ml 3.2.1.1 Khả sinh khí Kết vận hành mô hình cho thấy thu hồi Biogas từ trình phân hủy kỵ khí nước thải bùn cặn cao su 3.2.1.2 Các thông số trình phân hủy * Thành phần khí sinh học: Chất lượng khí V (ml) 1800 sinh từ trình 1685 1595 1600 1400 phân hủy kỵ khí cặn 1200 1000 cao su bể gạn mủ tốt so với bùn hiếu khí Thành phần 800 575 600 400 200 Bình Bình Bình Biogas gồm có: CH4 (27-55%), CO2 (21,724,3%), O2 (0,6-1,5%), Hình 3.1 - Đồ thị biểu diễn lượng khí sinh bình – Mô hình kỵ khí 500ml khí khác (19-49%), * Sản lượng khí sinh ra: Một gam chất hữu cặn cao su bể gạn mủ, bùn hiếu khí dư hỗn hợp cặn - bùn có khả sinh 0,17; 0,09 0,15 lít khí sinh học 3.2.2 Kết vận hành mô hình xử lý bùn cặn 40 lít 3.2.2.1 Kết vận hành mô hình 40 lít trường hợp nạp liệu gián ñoạn a) Kết Thực nghiệm Footer Page 16 of 126 Header Page 17 of 126 17 * Thời gian lưu thủy lực tối ưu: Thời gian lưu tối ưu phân hủy cặn bể gạn mủ cao su 30 ngày * Thành phần khí sinh học: 12 sinh từ trình 10 mủ gồm có: CH4 (dao ñộng từ 28,5-76,2%, trung bình 62%), CO2 (dao ñộng từ 15,237,1%, trung bình 25%), O2 (dao ñộng từ 0,1-7%, trung V1, V2, V3 (lít/ngày) phân hủy cặn bể gạn V1 V2 V3 ∑V1 Tkk ∑V2 ∑V3 240 210 180 150 120 90 60 Tkk (0C); ∑V1, ∑V2, ∑V3 (lít) Thành phần Biogas 30 0 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Thời gian thực nghiệm (ngày) Hình 3.3 - Đồ thị biểu diễn lượng khí sinh theo thời gian (Thực nghiệm 1) bình 1,37%), khí khác (dao ñộng từ 0,6-57,9%, trung bình 12,37%) Khí Biogas sinh cháy ñược, cho lửa màu xanh * Sản lượng khí sinh - Một gam chất hữu cặn bể gạn mủ có khả sinh 0,15 - 0,28 lít khí sinh học (trung bình 0,22 lít/g) b) Kết Thực nghiệm phân hủy nước thải mương ñánh ñông cặn từ trình keo tụ nước thải cao su là 12 ngày V1, V2, V3 (lít/ngày) tối ưu: Thời gian lưu tối ưu V2 V3 Tkk ∑V1 ∑V2 ∑V3 11 110 10 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 * Thành phần khí sinh học: - Thành phần Biogas sinh Footer Page 17 of 126 11 Thời gian thực nghiệm (ngày) 13 15 17 Hình 3.7 - Đồ thị biểu diễn lượng khí sinh theo thời gian (Thực nghiệm 2) Tkk (0C); ∑V1, ∑V2, ∑V3 (lít) V1 * Thời gian lưu thủy lực Header Page 18 of 126 18 từ trình phân hủy nước thải cao su mương ñánh ñông gồm có: CH4 (dao ñộng từ 3,5-68,9%, trung bình 40,5%), CO2 (dao ñộng từ 11,8-38,2%, trung bình 24,8%), O2 (dao ñộng từ 0,2-10,5%, trung bình 3,1%), khí khác (dao ñộng từ 6,1-62,4%, trung bình 31,7%) Khí Biogas sinh cháy ñược, cho lửa màu xanh - Thành phần Biogas sinh từ trình phân hủy cặn từ trình keo tụ nước thải cao su gồm có: CH4 (dao ñộng từ 4,7-73,4%, trung bình 45,3%), CO2 (dao ñộng từ 13,8-54,1%, trung bình 31,0%), O2 (dao ñộng từ 0,2-10%, trung bình 2,1%), khí khác (dao ñộng từ 4,1-47,3%, trung bình 11,5%) Khí Biogas sinh cháy ñược, cho lửa màu xanh * Sản lượng khí: Một gam chất hữu nước thải cao su (từ mương ñánh ñông) cặn cao su từ trình keo tụ nước thải có khả sinh 0,12 0,17 lít khí sinh học c) Kết Thực nghiệm * Thời gian lưu thủy lực tối ưu: Thời gian lưu tối ưu phân hủy hỗn hợp bùn hiếu khí váng cao su tuyển 10 ngày * Thành phần khí sinh học: V1 sinh từ trình phân V2 V3 ∑V1 Tkk ∑V2 ∑V3 80 70 hủy hỗn hợp bùn hiếu khí dư - nước thải cao su V1, V2, V3 (lít) 60 50 40 30 mương ñánh ñông 20 10 gồm có: CH4 (dao ñộng từ 20-51,1%, trung bình 30,2%), CO2 (dao ñộng từ 4,8-26,6%, trung Tkk (0C); ∑V1, ∑V2, ∑V3 (lít) - Thành phần Biogas 0 10 11 12 13 14 15 16 17 Thời gian thực nghiệm (ngày) Hình 3.9 - Đồ thị biểu diễn lượng khí sinh theo thời gian (Thực nghiệm 3) bình 15,5%), O2 (dao ñộng từ 0,2-8%, trung bình 1,8%), khí khác (dao ñộng từ Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 19 21,6-71,9%, trung bình 52,5%) Khí Biogas sinh cháy ñược, cho lửa màu xanh - Thành phần Biogas sinh từ trình phân hủy hỗn hợp bùn hiếu khí dư - váng cao su tuyển gồm có: CH4 (dao ñộng từ 25,469,7%, trung bình 49,8%), CO2 (dao ñộng từ 6,3-27,6%, trung bình 20,6%), O2 (dao ñộng từ 0,2-2%, trung bình 0,8%), khí khác (dao ñộng từ 6,1-66,4%, trung bình 28,8%) Khí Biogas sinh cháy ñược, cho lửa màu xanh * Sản lượng khí: - Một gam chất hữu bùn hiếu khí dư có khả sinh 0,09 lít khí sinh học - Một gam chất hữu váng cao su tuyển có khả sinh 0,06 lít khí sinh học 3.2.2.2 Kết vận hành mô hình 40 lít trường hợp nạp liệu liên tục * Thành phần khí sinh học: cao su mương ñánh ñông gồm có: CH4 (dao ñộng từ 23,9- ∑V1 ∑V2 ∑V3 90 80 70 60 50 40 (dao ñộng từ 10,1-35,5%, trung 30 20 10 bình 27,9%), O2 (dao ñộng từ 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 Thời gian (ngày) Hình 3.11- Đồ thị biểu diễn lượng khí sinh theo theo thời gian (Thực nghiệm 4) trung bình 32,9%) Khí Biogas sinh cháy ñược, cho lửa màu xanh Footer Page 19 of 126 Tkk khác (dao ñộng từ 10,3-54,3%, V3 54,7%, trung bình 38,6%), CO2 0,1-7,2%, trung bình 0,6%), khí V2 V 1, V2, V3 (lít/ng ày) từ trình phân hủy nước thải 100 V1 Tkk (0C); ∑V1, ∑V2, ∑V3 (lít) Thành phần Biogas sinh Header Page 20 of 126 20 * Sản lượng khí: 100 7000 mương ñánh ñông có khả sinh từ 0,35-0,42 lít khí sinh học, trung bình 0,39 lít khí sinh học * Sự biến thiên ñộ kiềm hiệu suất xử lý chất hữu - Độ kiềm bên COD (mg/l); Độ kiềm (mg/l) nước thải cao su từ 90 6000 80 70 5000 60 4000 50 3000 40 30 2000 20 1000 10 0 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Thời gian (ngày) Độ kiềm nước vào (mg/l) COD vào (mg/l) Độ kiềm nước (mg/l) COD (mg/l) Hiệu suất COD (%) Hình 3.14 - Đồ thị biểu diễn biến thiên ñộ kiềm hiệu suất loại bỏ chất hữu mô hình kỵ khí nạp liệu liên tục bình ủ kỵ khí ñược trì ổn ñịnh mức cao suốt thời gian thực nghiệm Mặc dù ñộ kiềm nước thải ñầu vào thấp (dao ñộng từ 150-600 mg/l) ñộ kiềm nước thải ñầu tương ñối cao (dao ñộng từ 1.200 – 3.380 mg/l, trung bình 1.500 mg/l) - Hiệu suất xử lý chất hữu mô hình tương ñối cao Nồng ñộ COD nước thải khỏi mô hình tương ñối ổn ñịnh (trung bình 860 mg/l) dù nồng ñộ COD nước ñầu vào có dao ñộng ñộng lớn (từ 1.200 – 7.180 mg/l) Với thời gian lưu nước 25 ngày tải trọng chất hữu 0,3 - 0,5 kgCOD/m3.ngày hiệu suất xử lý COD trung bình ñạt 58,2%, cao ñạt 91,7% 3.3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THU HỒI KHÍ SINH HỌC TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẠI NHÀ MÁY CAO SU HIỆP ĐỨC 3.3.1 Cơ sở ñề xuất - Lượng nước thải nhà máy 600 m3/ngày ñêm; Footer Page 20 of 126 Hiệu suất xử lý COD (%) Một gam chất hữu Header Page 21 of 126 21 - Nhà máy sử dụng củi ñể sấy sản phẩm với lượng tiêu thụ khoảng 432 tấn/năm (ñịnh mức 72 kg/tấn) Ước tính chi phí nhiên liệu 2,6 tỉ ñồng/năm Trên sở thực nghiệm khả sinh khí từ trình phân hủy kỵ khí bùn cặn nước thải cao su, ñề xuất phương án XLNT kết hợp với thu hồi Biogas từ hệ thống xử lý ñể phục vụ hoạt ñộng sản xuất nhà máy cao su Hiệp Đức 3.3.2 Đề xuất lựa chọn phương án 3.3.2.1 Đề xuất phương án * Phương án 1: Phương án tách riêng nước thải từ mương ñánh ñông ñể xử lý riêng với dòng nước thải khác (nước từ dây chuyền cán băm, nước vệ sinh nhà xưởng, nước rửa thiết bị, nước thải từ dây chuyền mủ tạp…) - Nước thải khác: ñược dẫn vào dây chuyền xử lý gồm công ñoạn: Lắng cát + Gạn mủ ướt Hồ sinh học Tuyển Bể SBR Bãi lọc ñất Nguồn tiếp nhận - Nước thải mương ñánh ñông bùn cặn từ bể gạn mủ, bể tuyển nổi, bể SBR ñược ñưa trực tiếp vào bể kỵ khí ñể loại bỏ chất hữu kết hợp với tận thu khí sinh học làm nhiên liệu phục vụ cho hoạt ñộng sản xuất Nước thải sau bể kỵ khí ñược dẫn bể ñiều hòa ñể tiếp tục xử lý * Phương án 2: Phương án tách không tách riêng nước thải từ mương ñánh ñông với dòng nước thải khác Các loại nước thải ñược dẫn vào dây chuyền xử lý gồm công ñoạn: Lắng cát + Gạn mủ ướt Hồ sinh học Footer Page 21 of 126 Tuyển Nguồn tiếp nhận Bể SBR Bãi lọc ñất Header Page 22 of 126 22 Bùn cặn từ bể gạn mủ, bể tuyển bể SBR ñược ñưa vào bể kỵ khí ñể loại bỏ chất hữu kết hợp với tận thu khí sinh học làm nhiên liệu phục vụ cho hoạt ñộng sản xuất 3.3.2.2 Lựa chọn phương án Sau so sánh ưu nhược ñiểm phương án, ñề xuất lựa chọn phương án 3.3.3 Phân tích ñánh giá 3.3.3.1 Chi phí lợi ích từ việc thu hồi Biogas Để thu hồi sử dụng Biogas vào sản xuất, nhà máy phải tốn chi phí ñầu tư ban ñầu hạng mục công trình thiết bị với chi phí ñầu tư ban ñầu ước tính khoảng 1,5 tỉ ñồng Bù lại, lợi ích mà nhà máy thu ñược tiết kiệm ñược nhiên liệu sản xuất, lợi ích khác môi trường Với phương án công nghệ ñề xuất, tính toán ñược sản lượng Biogas thu hồi từ hệ thống XLNT 300 m3/ngày, sản lượng khí metan 180 m3/ngày (tương ñương 160 lít dầu DO) Như vậy, thu hồi ñược lượng nhiệt 1620 Kcal/ngày từ hệ thống XLNT Nhiệt lượng cần thiết ñể sấy sản phẩm 300 Kcal/tấn, lượng khí Biogas thu hồi sử dụng ñể sấy ñược 5,4 sản phẩm ngày Tỉ lệ nhiên liệu tiết kiệm ñược cho trình sấy sản phẩm nhà máy 27% 3.3.3.2 Tính khả thi phương án * Thuận lợi: - Diện tích ñất xây dựng: Diện tích ñất ñảm bảo ñể xây dựng hạng mục công trình XLNT theo phương án ñề xuất - Công nghệ thiết bị: Công nghệ ñốt khí Biogas sở cải tiến lò ñốt dầu ñã ñược thực thành công nhà máy tinh bột sắn Do vậy, thuận lợi cho nhà máy ñể tiếp cận triển khai áp dụng công nghệ này; Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 23 * Khó khăn: Việc thu hồi Biogas phục vụ sản xuất chưa ñược triển khai ứng dụng nhà máy cao su Các biện pháp kỹ thuật công trình phân hủy cặn cao su chưa ñược thử nghiệm thực tế, khó khăn không nhỏ ñối với nhà máy ứng dụng thí ñiểm mô hình vào thực tế * Đánh giá chung: Trên sở phân tích Chi phí - Lợi ích, tham khảo thực tế áp dụng nhà máy chế biến tinh bột sắn ý kiến chuyên gia, ñánh giá công nghệ XLNT kết hợp với thu hồi Biogas nhà máy cao su Hiệp Đức phương án ñề xuất hoàn toàn khả thi -KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Kết khảo sát nước thải cặn nhà máy cao su Gio Linh nhà máy cao su Hiệp Đức cho thấy: - Nước thải cao su có ñộ pH thấp nồng ñộ chất hữu cơ, nitơ cao Nước thải sản xuất nhà máy Gio Linh có pH dao ñộng từ 4,7 – 5,9; COD dao ñộng từ 1.200 - 3.700 mg/l Nt dao ñộng từ 80 158 mg/l Nước thải mương ñánh ñông nhà máy Hiệp Đức có pH dao ñộng từ 4,0 – 5,1; COD dao ñộng từ 4.800 – 5.800 Nt dao ñộng từ 140 - 198 mg/l; - Cặn thu hồi bể gạn mủ HTXLNT nhà máy Gio Linh có hàm lượng chất hữu nitơ cao: COD dao ñộng từ 34.750 – 47.700 mg/l; Nt dao ñộng từ 328 - 420 mg/l Độ kiềm cao, dao ñộng từ 3.700 – 6.000 mg/l; ñộ tro dao ñộng từ 19,7 - 25,6% ñộ ẩm dao ñộng từ 77,8 - 82% - Cặn thu hồi từ trình keo tụ nước thải mương ñánh ñông nhà máy Hiệp Đức có nồng ñộ chất hữu nitơ cao: COD dao Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 24 ñộng từ 16.850 – 21.200 mg/l; Nt dao ñộng từ 359 - 405 mg/l Độ kiềm cao, dao ñộng từ 900 - 1.200 mg/l; ñộ tro dao ñộng từ 30,6 - 34,2% ñộ ẩm dao ñộng từ 90 - 92% Kết vận hành mô hình kỵ khí 500ml cho thấy: - Có thể thu hồi Biogas từ trình phân hủy kỵ khí nước thải bùn cặn thu hồi từ trình XLNT chế biến mủ cao su; - Lượng khí sinh từ trình phân hủy cặn cao su nhiều có chất lượng tốt so với bùn hiếu khí Kết vận hành mô hình kỵ khí 40 lít cho thấy: * Trong trường hợp nạp liệu gián ñoạn: - Thành phần, sản lượng khí sinh thời gian lưu tối ưu ñối với loại nguyên liệu sau: + Đối với cặn cao su bể gạn mủ: thành phần khí trung bình gồm CH4 (61,3%), CO2 (25%), O2 (1,3%), khí khác (12,4%); sản lượng khí 0,15 0,28 lít/g COD; thời gian lưu tối ưu 30 ngày + Đối với cặn cao su từ trình keo tụ nước thải: thành phần khí trung bình gồm CH4 (52,2%), CO2 (28,3%), O2 (0,6%), khí khác (19%); sản lượng khí 0,2 lít/g COD; thời gian lưu tối ưu 12 ngày + Đối với nước thải mương ñánh ñông: thành phần khí trung bình gồm CH4 (60%), CO2 (20,9%), O2 (0,6%), khí khác (18,5%); sản lượng khí 0,12 – 0,15 lít/g COD; thời gian lưu tối ưu 12 ngày + Đối với hỗn hợp bùn hiếu khí – nước thải cao su: thành phần khí trung bình gồm CH4 (30,2%), CO2 15,5%), O2 (1,8%), khí khác (52,5%); sản lượng khí 0,09 lít/g COD; thời gian lưu tối ưu 10 ngày + Đối với hỗn hợp váng cao su tuyển – bùn hiếu khí: thành phần khí trung bình gồm CH4 (49,8%), CO2 20,6%), O2 (0,8%), khí khác (28,8%); sản lượng khí 0,06 lít/g COD; thời gian lưu tối ưu 10 ngày Footer Page 24 of 126 Header Page 25 of 126 25 - Khí sinh học thu hồi từ trình phân hủy kỵ khí nước thải bùn cặn cao su cháy tốt (ngọn lửa có màu xanh) Do vậy, sử dụng ñể làm nhiên liệu * Trong trường hợp nạp liệu liên tục: Khi vận hành mô hình kỵ khí liên tục ñối với nước thải cao su mương ñánh ñông cho thấy: - Thành phần sản lượng khí sinh ra: + Khí Biogas có chất lượng thấp so với trường hợp nạp liệu theo mẻ Thành phần khí trung bình gồm: CH4 (36-40,6%), CO2 (27,1-29,3%), O2 (0,5-0,7%), khí khác (29,6-36,4%) + Sản lượng khí sinh cao trường hợp nạp liệu theo mẻ Sản lượng khí trung bình 0,39 lít/g COD - Kết khảo sát biến thiên ñộ kiềm hiệu suất xử lý COD: + Độ kiềm bình ủ khí ổn ñịnh thuận lợi cho trình lên men tạo khí sinh học (trung bình 1.500 mg/l); + Với thời gian lưu nước thải 25 ngày hiệu suất xử lý COD trung bình ñạt 58,2%, cao ñạt 91,7%; - Khí sinh học thu hồi từ trình phân hủy kỵ khí nước thải bùn cặn cao su cháy tốt (ngọn lửa có màu xanh) Do vậy, sử dụng ñể làm nhiên liệu Quá trình kỵ khí phân hủy chất rắn chất keo cặn cao su Lượng cặn lại bể kỵ khí viên cao su rời (kích thước 1-2 cm), tồn trạng thái polyme bền vững nên thể thu hồi ñể sản xuất sản phẩm thứ cấp Việc ứng dụng kết nghiên cứu vào thực tế nhà máy chế biến mủ cao su hoàn toàn khả thi mặt kinh tế kỹ thuật Qua ñó, giúp nhà máy cao su hoàn thiện ñược quy trình công nghệ XLNT, giải ñược vấn ñề mùi hôi sinh từ HTXLNT thu hồi ñược nguồn lượng khí sinh học từ trình XLNT ñể phục vụ cho hoạt ñộng sản xuất Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 26 KIẾN NGHỊ Các ñề xuất bước nghiên cứu sau: Nghiên cứu xác ñịnh khả sinh khí bùn, cặn cao su trường hợp nạp liệu liên tục; Nghiên cứu biện pháp lọc tạp khí Biogas ñể nâng cao nhiệt trị khí (trong trường hợp nạp liệu liên tục) Nghiên cứu biện pháp tháo/hút cặn cao su khỏi bể kỵ khí ñể việc ứng dụng mô hình vào thực tế tốt -HẾT - Footer Page 26 of 126 ... làm phát sinh mùi hôi thối, gây ô nhiễm môi trường Xuất phát từ sở trên, thực ñề tài Nghiên cứu khả thu hồi nguồn lượng khí sinh học từ trình xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên MỤC... NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CAO SU 1.2.1 Công nghệ xử lý nước thải cao su Thế giới Các nghiên cứu XLNT từ trình chế biến mủ cao su thiên nhiên ñã ñược bắt ñầu từ năm ñầu thập kỷ 60 kỷ 20 Ở châu Á, trình. .. thể thu hồi Biogas từ trình phân hủy kỵ khí nước thải bùn cặn thu hồi từ trình XLNT chế biến mủ cao su; - Lượng khí sinh từ trình phân hủy cặn cao su nhiều có chất lượng tốt so với bùn hiếu khí
- Xem thêm -

Xem thêm: Nghiên cứu khả năng thu hồi nguồn năng lượng khí sinh học từ quá trình xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên, Nghiên cứu khả năng thu hồi nguồn năng lượng khí sinh học từ quá trình xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên, Nghiên cứu khả năng thu hồi nguồn năng lượng khí sinh học từ quá trình xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên

Từ khóa liên quan