Giải pháp sử dụng máy phát điện biogas để tạo nguồn điện năng từ khí biogas thu hồi ở trạm xử lý nước thải: Nghiên cứu thí điểm tại trạm xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm Công

Thu hồi khí Biogas để tái sử dụng trong thực tế ở Việt Nam đã triển khai từ những năm cuối thế kỷ 20, việc sử dụng khí Biogas để chạy động cơ đốt trong đã được nghiên cứu rất nhiều gần đây. Nghiên cứu tập trung vào phân tích áp dụng phát điện từ khí Biogas cho trạm xử lý nước thải và đánh giá hiệu quả kinh tế thu được từ quá trình tái tạo năng lượng này.

CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC- SESSION ONE GIẢI PHÁP SỬ DỤNG MÁY PHÁT ĐIỆN BIOGAS ĐỂ TẠO NGUỒN ĐIỆN NĂNG TỪ KHÍ BIOGAS THU HỒI Ở TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI: NGHIÊN CỨU THÍ ĐIỂM TẠI TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM CÔNG TY CPV FOOD, CƠNG SUẤT 8.000M3/NGÀY ĐÊM, TỈNH BÌNH PHƯỚC Lê Thị Vân Anh (1), Nguyễn Phương Duy*, Nguyễn Trung Hiếu*, Bùi Đức Hiếu*, Nguyễn Đức Quân* *Khoa Kỹ thuật hạ tầng Môi trường Đô thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Người hướng dẫn: NCS Nguyễn Minh Ngọc TÓM TẮT Thu hồi khí Biogas để tái sử dụng thực Việc áp dụng động phát điện chạy khí tế Việt Nam triển khai từ năm Biogas cho trạm xử lý nước thải có sử cuối kỷ 20, việc sử dụng khí Biogas để dụng thiết bị UASB chưa triển chạy động đốt nghiên cứu khai đánh giá hiệu kinh tế Nghiên nhiều gần Các thiết bị động chạy cứu tập trung vào phân tích áp dụng phát khí Biogas thương mại hóa áp điện từ khí Biogas cho trạm xử lý nước thải dụng rộng rãi cho hộ cá nhân, nhà máy, xí đánh giá hiệu kinh tế thu từ nghiệp … trình tái tạo lượng Từ khóa: Biogas, UASB, phát điện, CH4, trạm xử lý nước thải MỞ ĐẦU Việc thu hồi sử dụng khí Biogas Với nghiên cứu gần động khí gas áp dụng Việt Nam từ thập niên 90 Bùi Văn Ga cộng (2012), H.T Công kỷ 20, việc thu hồi sử dụng khí N.Q Khánh (2015), N.Đ Hùng cộng (2015), Biogas áp dụng cho hộ cá thể, nghiên cứu ứng dụng khí gas khí Biogas cơng ty, nhà máy… mục tiêu phần để nghiên cứu động phát điện khí lớn sử dụng làm nguyên liệu đốt, điều gas, điều cho thấy tiềm ứng dụng phù hợp với hộ cá thể nhà máy tái tạo lượng trạm xử lý nước thải chăn ni, cịn đơn vị khác chưa có thực phẩm có nồng độ nhiễm cao dây phù hợp đáng kể chuyền xử lý có sử dụng thiết bị UASB 22 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION ONE Từ thiết bị UASB dây chuyền xử lý Nước thải nhà máy chế biến công nghiệp nước thải có nồng độ nhiễm cao, ta thu thực phẩm có tải lượng chất thải gây nguồn khí Biogas có chứa hàm lượng nhiễm (bảng 1): CH4 từ 50% đến 70%, nguồn khí thay Bảng Hàm lượng chất nhiễm nước thải sử dụng để đun nấu (sử dụng hạn chế trạm xử lý nước thải bán với giá thành TT Thơng số Đơn vị Giá trị thấp) tích lũy dùng cho động BOD5 mg/l 1500 ÷ 2000 phát điện, nguồn điện sử dụng COD mg/l 2000 ÷ 2800 cho nhu cầu trạm xử lý Với lưu lượng nước thải 8.000m3/ngày đêm, tải lượng CH4 dự báo tạo theo phân tích IPCC (2006), tương ứng (bảng 2): PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mơ hình nghiên cứu Dựa dây chuyền xử lý nước thải Công ty CPV Food, cơng suất 8.000m3/ngày đêm, tỉnh Bình Phước, nhóm nghiên cứu đưa vào ứng dụng động phát điện khí Biogas từ lượng khí Biogas thu bể UASB để phục vụ số nhu cầu cho trạm xử lý (hình 1) UASB Hệ thống Thu gom lưu trữ khí Biogas Bảng Tính tốn sơ lượng khí Biogas tạo từ trạm xử lý 8000 m3/ngày TT Hàm lượng CH4 Đơn vị Giá trị Theo BOD kg/ngày 7200 ÷ 9600 Theo COD kg/ngày 4000 ÷ 5600 Hiện có loại động chuyển đổi áp dụng khí Biogas để phát điện động xăng động diesel Trong Hệ thống Máy phát điện chuyển đổi động xăng sang động sử dụng Biogas thuận lợi đơn giản so Hệ thống Thiết bị đièu chỉnh phân phối điện Phụ tải điện với chuyển đổi động Diesel, với nghiên cứu N.K Tùng cộng (2019) chuyển đổi động xăng sang sử dụng Hình Sơ đồ bố trí hệ thống cơng trình nghiên cứu Biogas, cho thấy với tỷ lệ khí CH4 64% khí Biogas hiệu suất phát điện 2.2 Phân tích kỹ thuật Nghiên cứu IPCC (20006) cho thấy lượng tạo khí Biogas tính theo động cịn 55% so với sử dụng nhiên liệu xăng tỷ lệ 0,6 kg CH4/kg BOD 0,25kg CH4/ Mơ hình nghiên cứu dự kiến sử dụng động kg COD chạy khí Biogas cải tạo từ động xăng DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 23 CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC- SESSION ONE 2.3 Đánh giá giá trị nghiên cứu đề xuất Hiệu kinh tế dự án đánh giá Khi sử dụng khí Biogas để phát điện lợi ích dư dựa mức độ so sánh sử động cải tạo từ động xăng, trạm dụng trực tiếp khí Biogas hiệu từ xử lý nước thải tiêu thụ nguồn khí phát điện khí Biogas mang lại, Biogas tạo trình xử lý nước thải trình bao gồm lợi ích tạo điện từ thiết bị UASB từ khí Biogas trừ giá trị sử dụng trực tiếp Hiệu q trình tính thơng qua lượng điện tạo phục vụ cho nhu cầu thắp sáng, giảm chi phí cho trạm xử lý nước thải khí Biogas, nhân cơng vận hành, bảo dưỡng thiết bị, sau lấy giá trị đầu tư (xây dựng cơng trình, máy phát điện, thiết bị điện phụ trợ khác) chia cho giá trị lợi ích dư phân tích để tính thời gian hồn vốn cơng trình KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO Thu hồi sử dụng khí Biogas trạm 1] Nguyễn Khắc Tùng, Nguyễn Đức Khánh, Trịnh Xuân Phong, Nguyễn Trung Kiên (B), Đặng Huy xử lý nước thải có thiết bị UASB cho mục Cường, Bùi Văn Chinh Nghiên cứu sử dụng nhiên đích phát điện hiệu khả quan liệu khí sinh học cụm máy phát điện cỡ nhỏ dùng hộ gia đình Tạp chí Khoa học Công đảm bảo nguồn lượng tái tạo liên tục, đồng thời giảm chi phí sử dụng cho trạm xử lý nước thải nghệ, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, 2019 [2] Nguyễn Đình Hùng, Nguyễn Hữu Hường, Đoàn Thanh Vũ, Vũ Việt Thắng Ứng dụng biogas chạy máy phát điện cỡ nhỏ nông thôn Việt Nam Tạp Lượng điện tạo nguồn khí Biogas chí phát triển KH&CN, tập 12, số 14, pp: 5-11, 2009 trạm xử lý nước thải cần nghiên [3] Bùi Văn Ga cộng Hệ thống cung cấp Biogas cứu thực nghiệm cho rõ ràng hơn, phụ cho động máy phát điện 2HP Tạp chí KH&CN thuộc vào loại máy phát điện, lượng khí thực tế hiệu suất phát điện Đại học Đà Nẵng, số (20), 2007 [4] Huỳnh Thanh Công, Nguyễn Quốc Khánh Hiện trạng & xu hướng nghiên cứu động đốt sử dụng biogas Tạp chí phát triển KH&CN, tập 18, Thời gian hồn vốn đầu tư cơng trình cần xem xét đầy đủ, để đánh giá số K7- 2015, 2015 [5] IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas hữu ích đề xuất nghiên cứu Inventories Volume - Waste Chapter wastewater treatment and discharge https:// www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol5 html, 2006 24 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION ONE CÁC KÝ HIỆU UASB: Bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) CH4: Khí mê tan [kg] BOD5: Nhu cầu oxy sinh hóa (lượng oxy cần thiết để oxy hóa sinh học chất hữu ngày đầu nhiệt độ 20ºC) [mg/l] COD: Nhu cầu oxy hoá học (lượng oxy cần thiết để oxy hố hồn tồn carbon hữu thành CO2 nước) [mg/l] TÁC GIẢ Ý TƯỞNG Lê Thị Vân Anh, sinh viên năm thứ 3, Nguyễn Đức Quân, sinh viên năm thứ 2, chuyên ngành Kỹ thuật môi trường đô thị, chuyên ngành Kỹ thuật môi trường đô thị, Khoa Kỹ thuật hạ tầng môi trường Đô Khoa Kỹ thuật hạ tầng môi trường Đô thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Email: Levananh15112000@gmail.com Email: Ducquan0907@gmail.com Bùi Đức Hiếu, sinh viên năm thứ 4, chuyên ngành Kỹ thuật cấp nước, Khoa Kỹ thuật hạ tầng mơi trường Đô thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN NCS Nguyễn Minh Ngọc, tốt nghiệp Trường ĐH Thủy Lợi năm 2002 với chuyên ngành thủy văn môi trường, năm 2006 Email: buiduchieu2622@gmail.com trở thành giảng viên Khoa Kỹ thuật hạ Nguyễn Trung Hiếu, sinh viên năm thứ tầng môi trường Đô Thị, Trường ĐH Kiến 3, chuyên ngành Kỹ thuật cấp thoát nước, trúc Hà Nội Email: ngocnm@hau.edu.vn Khoa Kỹ thuật hạ tầng môi trường Đô Các lĩnh vực nghiên cứu gồm Xây thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội dựng cơng trình, thủy lực học, kỹ thuật hạ Email: trunghieu.nguyen.hau@gmail.com tầng đô thị, ứng dụng tin học, môi trường Nguyễn Phương Duy, sinh viên năm thứ xử lý chất thải 3, chuyên ngành Kỹ thuật cấp thoát nước, Khoa Kỹ thuật hạ tầng môi trường Đô thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Email:2k49duy@gmail.com DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 25 ... từ xử lý nước thải tiêu thụ nguồn khí phát điện khí Biogas mang lại, Biogas tạo trình xử lý nước thải trình bao gồm lợi ích tạo điện từ thiết bị UASB từ khí Biogas trừ giá trị sử dụng trực tiếp... trị nghiên cứu đề xuất Hiệu kinh tế dự án đánh giá Khi sử dụng khí Biogas để phát điện lợi ích dư dựa mức độ so sánh sử động cải tạo từ động xăng, trạm dụng trực tiếp khí Biogas hiệu từ xử lý nước. .. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mơ hình nghiên cứu Dựa dây chuyền xử lý nước thải Công ty CPV Food, công suất 8.000m3/ngày đêm, tỉnh Bình Phước, nhóm nghiên cứu đưa vào ứng dụng động phát điện khí Biogas