Quản lý môi trường: Sản xuất than sinh học từ lõi ngô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM MÔN: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG  TIỂU LUẬN Chủ đề: SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGÔ GVHD: THS.Trương Nguyễn Như Quỳnh Nhóm Họ tên SV MSSV Lớp Thiệu Thanh Hiếu DH61802261 D18 – TP04 Hồ Thị Mai Phương DH61805395 D18 – TP04 Hà Thị Ngọc Trâm DH61806378 D18 – TP04 Nguyễn Thanh Thảo DH61801127 D18 – TP04 Nguyễn Hiệp Thuận DH61805675 D18 – TP04 Năm học: 2021 - 2022 Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngơ MỤC LỤC CHƯƠNG I: TÌNH HÌNH RÁC THẢI NÔNG NGHIỆP CHƯƠNG 2: LÝ DO SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGÔ 2.1 Giới thiệu ngô: 2.2 Tình hình sản xuất ngô giới Việt Nam: 2.3 Nguyên liệu 2.4 Ứng dụng lõi ngô CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGÔ 3.1 Tổng quan than sinh học 3.2 Quy trình cơng nghệ 3.3 Thuyết minh quy trình: 10 3.4 Công nghệ: 10 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ KHÍ THẢI 11 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 13 Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngơ CHƯƠNG I: TÌNH HÌNH RÁC THẢI NÔNG NGHIỆP Theo tổng hợp Chi cục Trồng trọt Bảo vệ thực vật tỉnh, ước tính năm, địa phương địa bàn phát sinh khoảng 15-20 triệu phế phẩm nông nghiệp từ rơm, rạ, thân cây, sau thu hoạch loại trồng, khoảng 10-15 triệu chất thải chăn ni Ngồi ra, bình qn sản xuất lúa vụ thải môi trường khoảng đến 1,5 kg bao bì, chai lọ đựng thuốc bảo vệ thực vật; trồng hoa, rau vụ thải đến kg rác thải từ phân bón thuốc bảo vệ thực vật Hiện nay, lượng phế phẩm từ hoạt động sản xuất trồng trọt, chăn ni người dân tận dụng để làm loại thức ăn chăn nuôi hay sử dụng để làm phân bón hữu Lượng rác thải rắn ngày gia tăng số lượng chủng loại gây nguy ô nhiễm môi trường Theo đánh giá Chi cục Trồng trọt Bảo vệ thực vật tỉnh, thực giải pháp để thu gom, phân loại xử lý rác thải nơng nghiệp, song việc xử lý cịn nhiều hạn chế, hiệu xử lý chưa cao Hiện, nhiều người dân chưa chấp hành quy định xử lý rác thải, rác thải rắn hoạt động sản xuất nơng nghiệp Bởi vậy, rác q trình sản xuất bị vứt vương vãi nhiều cánh đồng, bờ ruộng Nguyên nhân nguồn lực hạn chế, trang thiết bị sử dụng để thu gom lạc hậu, rác thải hoạt động sản xuất nông nghiệp phát sinh ngày nhiều, đa dạng chủng loại Cơ chế, sách định hướng cho việc thu gom, xử lý rác thải, chất thải chưa thực đồng Các bộ, ngành Trung ương UBND tỉnh cần có sách đầu tư, phát triển phân bón hữu cơ, tận dụng nguyên liệu dư thừa từ sản xuất nơng nghiệp Có sách đầu tư xây dựng bãi tập kết, khu vực lưu chứa bao gói thuốc bảo vệ thực vật, phân bón Hình thành mơ hình HTX cơng tác bảo vệ mơi trường Bên cạnh đó, đơn vị, địa phương Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngô cần tiếp tục tuyên truyền nâng cao ý thức người dân việc bảo vệ môi trường lượng rác thải ngày tăng, đa dạng chủng loại Đồng thời, đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng chuyển giao giải pháp công nghệ xử lý ô nhiễm môi trường Tăng cường đầu tư, hỗ trợ tổ chức, cá nhân đổi trang thiết bị, máy móc, cơng nghệ việc xử lý chất thải rắn CHƯƠNG 2: LÝ DO SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGÔ 2.1 Giới thiệu ngơ: Ngơ lương thực quan trọng tồn giới bên cạnh lúa mì lúa gạo Ở nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á Châu Phi, người ta sử dụng ngơ làm lương thực cho người với phương thức đa dạng theo vùng địa lý tập quán nơi Ngô nguồn thức ăn cho chăn nuôi quan trọng nay: 70% chất tinh bột thức ăn chăn nuôi sản xuất từ lõi ngơ Ngơ cịn ngun liệu cho ngành công nghiệp lương thực, thực phẩm công nghiệp nhẹ để sản xuất rượu cồn, tinh bột, dầu, glucozo, bánh kẹo… 2.2 Tình hình sản xuất ngơ giới Việt Nam: ❖ Trên giới: Trên giới ngô ngũ cốc quan trọng, diện tích đứng thứ sau lúa mì lúa nước, sản lượng đứng thứ cao ngũ cốc Năm 1961 diện tích ngơ tồn giới đạt 105,5 triệu ha, suất 19,4 tạ/ha, sản lượng 205 triệu Đến năm 2009 diện tích trồng ngơ giới đạt khoảng 159,5 triệu ha, suất bình quân 51,3 tạ/ha, sản lượng 817,1 triệu Trong Mỹ, Trung Quốc, Brazil nước đứng đầu diện tích sản lượng ❖ Việt Nam Ở Việt Nam, ngô lượng thực quan trọng thứ sau lúa nước hoa màu quan trọng trồng nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng mùa vụ gieo trồng hệ thống canh tác Cây ngô không cung cấp lương thực cho người, vật nuôi mà cịn trồng xóa đói giảm nghèo tỉnh có điều kiện kinh tế khó khăn Sản xuất ngô qua năm không ngừng tăng diện tích, suất sản lượng Năm 2001 tổng diện tích trồng ngơ 730.000 ha, đến năm 2005 tăng lên đến triệu Năm 2010 diện tích trồng ngơ nước đạt 1126,9 nghìn ha, suất 40,9 tạ/ha, sản lượng 4,6 triệu Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngô Hình 2.1: Lõi ngơ Chính lượng sản xuất ngơ lớn lượng lõi ngô sau tuốt hạt lớn Hằng năm, có khoảng triệu lõi ngô thải từ trình chế biến từ q trình chế biến nơng sản Lõi ngô sau loại phần làm chất đốt, phần nhỏ làm bột sản xuất nấm, phần lớn thải môi trường gây ô nhiễm, mĩ quan sinh thái Đây nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất than sinh học 2.3 Nguyên liệu ❖ Cấu trúc lõi ngơ Hình 2.2: Cấu trúc lõi ngơ Lõi ngơ mặt hình thái bao bọc lớp trấu ngô (chaff), phần lõi (pith) vùng trung tâm xốp mềm vòng gỗ (woody ring) cứng hình thành Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngơ ❖ Thành phần hóa học: Bảng 2.1: Thành phần hóa học lõi ngơ Thành phần hóa học lõi ngô Thành phần Hàm lượng chất khô (%, w/w) Cellulose 41.27 Hemicellulose 46.00 Lignin 7.4 Thành phần chủ yếu lõi ngô cellulose, hemicellulose lignin Trong cellulose hemicellulose chiếm 80% khó bị vi sinh vật phân hủy 2.4 Ứng dụng lõi ngô ✓ Phơi khô để làm trà Trà lõi ngô vừa thơm vừa mát tốt cho sức khỏe ✓ Lõi ngô dùng tẩy vết bẩn: Mang lõi ngô chà rửa bồn rửa bát, nơi cáu bẩn, vết bẩn bám lâu kẽ hở bong tức ✓ Lõi ngơ cịn nghiền nhỏ dùng làm nguyên liệu trồng nấm hay thức ăn cho vật ni ✓ Có thể lên men lõi ngơ để thu etanol axit lactic ✓ Người ta cịn phối trộn lõi ngơ với bê tơng để trở thành bê tơng lõi ngơ có đặc tính nhẹ ✓ Chế tạo than hoạt tính - than sinh học với đặc điểm khơng khói, cháy lâu, bắt lửa nhanh vừa nhiên liệu thân thiện với môi trường, vừa giải pháp hạn chế phế phẩm ngành công nghiệp thực phẩm thải môi trường CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGƠ 3.1 Tổng quan than sinh học ❖ Giới thiệu: Than sinh học (biochar) loại than hình thành nhiệt phân chất hữu nhiệt độ khoảng 400 – 600oC điều kiện yếm khí Thuật ngữ biochar trở nên thông dụng ngành nông nghiệp để loại than tạo từ loại chất thải hữu sản xuất nông lâm nghiệp trấu, rơm rạ, thân cà cây, vỏ hạt cà phê, đậu đỗ, cùi bắp, mùn cưa, phoi bào, gỗ vụn… Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngơ Hình 3.1: Than sinh học từ lõi ngơ ❖ Tính chất: Than sinh học chất khơng độc (kể ăn phải nó) Trong trình chế tạo than sinh học, chất thải dễ tiêu hủy phương pháp đốt Nếu chất lọc kim loại nặng việc thu hồi lại từ tro đốt dễ Than sinh học sử dụng để hấp phụ chất hữu cơ, chất độc, xử lý nước sinh hoạt nước thải, làm môi trường, khử mùi, ngăn tác nhân gây ảnh hưởng đến sức khỏe người, chống ô nhiễm môi trường sống ❖ Ứng dụng: Y tế (Carbo medicinalis – than dược): để tẩy trùng độc tố sau bị ngộ độc thức ăn,… Trong kỹ thuật, than sinh học thành phần lọc khí (trong đầu lọc thuốc lá, miếng hoạt tính trang), khử mùi tủ lạnh máy điều hịa nhiệt độ… Quản lý mơi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngơ Hình 3.2: Ứng dụng than sinh học Xử lý nước (lọc nước gia đình): để tẩy chất bẩn vi lượng Ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp hóa dầu, sản xuất dược phẩm, khai khống, nơng nghiệp, bảo quản, hàng không vũ trụ, lĩnh vực quân sự,… Đều cần phải sử dụng than sinh học với khối lượng lớn 3.2 Quy trình cơng nghệ Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngô Lõi ngô Sàng Đá cục, mảnh thủy tinh Nghiền Sàng Sấy khơ Ép Than hóa Khí thải Làm lạnh Đóng gói Nhập kho Than sinh học Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngơ 3.3 Thuyết minh quy trình: Ngun liệu đưa sang hệ thống sàng tuyển để loại bỏ tạp chất đá cục, mảnh thủy tinh… Sau đó, đem nghiền sàng lại để thu nguyên liệu bột (mùn) Nguyên liệu sàng tuyển sấy khô đến độ ẩm đạt yêu cầu công nghệ tạo khuôn than Và mùn đưa vào máy ép trụ để hình thành than dài 45 cm, đường kính 5.0 đến 5.5 cm, có hình vng hình lục giác Những than đưa vào lị than hố thành than sinh học Đây cơng đoạn quan trọng trình sản xuất than khơng khói, mang tính chất định 80% tồn quy trình Mơi trường nung diễn điều kiện thiếu khơng khí, nhiệt cao từ 400 – 600 độ C diễn giai đoạn: • Giai đoạn 1: Nhiệt độ cao làm bay nước có ngun liệu, giúp ngun liệu khơ Nếu sơ chế nguyên liệu cách phơi khô sấy khơ trước q trình than hóa tiêu tốn lượng tăng hiệu mẻ than thành phẩm • Giai đoạn 2: Sau nước bay hết khỏi nguyên liệu, hợp chất hữu hấp thu nhiệt lớn, diễn phản ứng phân hủy, biến đổi công thức bắt đầu giải phóng khí • Giai đoạn 3: giai đoạn carbon hóa Nguyên liệu đưa dạng carbon, chất hữu nhẹ bay khỏi vật chất rắn, tạo thành lỗ hổng (lỗ xốp) nguyên liệu, trở thành than sinh học Sản phẩm than khơng khói sau lị làm nguội trước tiến hành đóng gói vận chuyển đến nhà kho bảo quản có độ ẩm mơi trường thích hợp, an tồn dễ vận chuyển khâu phân phối tiêu thụ sản phẩm 3.4 Công nghệ: ✓ Mơ hình hợp lý xây dựng nhà máy sản xuất có cơng suất 1.000 - 1.200 tấn/năm ✓ Thiết bị dùng cho nhà máy công suất bao gồm: o Máy nghiền: Dùng để nghiền gỗ, bìa bắp… có đường kính ≥10 cm thành mùn cưa o Sàng rung: Để loại bỏ tạp chất vật cứng trước sấy ép o Máy sấy: Dùng để sấy mùn cưa sau nghiền sàng tuyển o Máy ép thanh: Dùng để ép thành củi gỗ dài 45 - 50 cm, đường kính 5.0 đến 5.5 cm o Lị than hố: Dùng phương pháp đốt yếm khí củi thành than 10 Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngơ CHƯƠNG 4: XỬ LÝ KHÍ THẢI Để giảm thiểu nhiễm mơi trường khơng khí đảm bảo chất lượng môi trường sống người dân việc xử lý khí thải nhà máy than việc làm cần thiết Khí thải nhà máy than có lưu lượng lớn, nồng độ bụi cao, chứa nhiều chất ô nhiễm dạng khí SO2, NO2,… có tác hại nghiêm trọng đến sức khỏe người môi trường SO2 xử lý phương pháp hấp thụ dung dịch Ca(OH)2 rẻ tiền, dễ kiếm Chất thải thứ cấp đưa dạng thạch cao, không gây ô nhiễm cho môi trường tách đem chôn lấp dễ dàng Ca(OH)2 + SO2 => H2O + CaSO3 Ca(OH)2 ngồi tác dụng hấp thụ khí SO2 cịn có tác dụng làm nguội dịng khí thải nhằm đáp ứng tiêu chuẩn nhiệt độ dòng khí thải đầu ống khói Hình 4.1: Tháp hấp thụ xử lý khí thải Đối với xử lý khí NO2, người ta thường sử dụng phương pháp khử xúc tác có chọn lọc với chất khử NH3 chất xúc tác V2O5, nhiệt độ làm việc khoảng từ 300 – 450oC Đây phương pháp có hiệu xuất xử lý cao, nhiệt độ làm việc thấp nhiều so với phương pháp khử khác Quá trình khử thực bề mặt xúc tác V2O5 tạo thành Nitơ nước với phản ứng khử sau: 6NO + 4NH3 > 6H2O + N2 4NO + 4NH3 + O2 > 6H2O + 4N2 11 Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngô 6NO2 + 8NH3 > 12H2O + 7N2 2NO2 + 4NH3 + O2 > 6H2O + 3N2 Để xử lý bụi, lựa chọn kết hợp buồng lắng xyclone Không khí với bụi vào thiết bị theo phương tiếp tuyến với ống trụ chuyển động xoáy trịn xuống phía Khi dịng khí bụi chuyển động theo quỹ đạo trịn (dịng xốy) hạt bụi có trọng lượng lớn phân tử khí chịu tác dụng lực ty tâm văng xa trục va vào thành Khi bụi chạm thành, bị qn tính rơi xuống ngăn chứa bụi phía Cịn với hạt bụi nhẹ đọng lại làm thành lớp cuối đủ nặng bị rơi xuống đáy Hình 4.2: Thiết bị lọc bụi cyclone 12 Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngơ ❖ Quy trình xử lý khí thải CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Trong năm gần đây, ngành nông nghiệp nước ta phát triển mạnh mẽ số lượng chất lượng Đặc biệt, trình chế biến nông sản thải hàng triệu lõi ngô năm Người dân sử dụng lượng nhỏ lõi ngơ, cịn lại chủ yếu thải mơi trường, gây nhiễm nguồn nước, Vì nguồn ngun liệu dồi mà bị lãng phí nên việc tận dụng làm than sinh học mang lại nhiều lợi ích cho mơi trường, khơng giúp người nơng dân tăng thêm thu nhập từ phế phấm Than sinh học không nhiên liệu đốt thơng thường mà cịn mang lại lợi ích ngành công nghiệp, nông nghiệp, chăn nuôi Than sinh học ngày quan tâm lo ngại biến đổi khí hậu, hiệu ứng nhà kính khí thải CO2 từ nhà máy cơng nghiệp Không than sinh học tiếp tục ý có hội khơi phục đất bạc màu, cải thiện suất trồng 13 .. .Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngơ MỤC LỤC CHƯƠNG I: TÌNH HÌNH RÁC THẢI NÔNG NGHIỆP CHƯƠNG 2: LÝ DO SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGÔ 2.1 Giới thiệu ngô: ... tạ/ha, sản lượng 4,6 triệu Quản lý môi trường Sản xất than sinh học từ lõi ngô Hình 2.1: Lõi ngơ Chính lượng sản xuất ngơ lớn lượng lõi ngô sau tuốt hạt lớn Hằng năm, có khoảng triệu lõi ngô thải từ. .. Tình hình sản xuất ngô giới Việt Nam: 2.3 Nguyên liệu 2.4 Ứng dụng lõi ngô CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT THAN SINH HỌC TỪ LÕI NGÔ 3.1 Tổng quan than sinh học