Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu khả năng thu hồi khí sinh học từ bùn thải đô thị

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Bùi Thị Thủy NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI KHÍ SINH HỌC TỪ BÙN THẢI ĐƠ THỊ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội - 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Bùi Thị Thủy NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THU HỒI KHÍ SINH HỌC TỪ BÙN THẢI ĐƠ THỊ Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải Hà Nội - 2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài: “ Nghiên cứu khả thu hồi khí sinh học từ bùn thải thị” Trong q trình thực luận văn, nhận giúp đỡ quý báu thầy cô bạn bè Trước hết, xin chân thành cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải trực tiếp hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành tốt luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy, cô Khoa Môi trường – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội giúp đỡ bồi dưỡng cho kiến thức quý báu suốt trình học tập trường Khoa học Tự nhiên Hà Nội Tôi xin cảm ơn đề tài Nhiệm vụ bảo vệ Môi trường QMT.12.03 PGS.TS Trần Văn Quy chủ trì tài trợ kinh phí để tơi thực luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp ln bên tơi, động viên khích lệ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng .năm Bùi Thị Thủy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bùn thải đô thị 1.1.1 Khái niệm bùn thải 1.1.2 Phân loại bùn thải 1.1.3 Nguồn gốc bùn thải 1.1.4 Đặc điểm, tính chất bùn thải 1.1.5 Tác động bùn thải đến môi trường 1.1.6 Quy chuẩn, tiêu chuẩn bùn thải quy định quản lý bùn thải 1.1.7 Công nghệ xử lý bùn thải đô thị 15 1.2 Tổng quan khí sinh học 20 1.2.1 Định nghĩa biogas 20 1.2.2 Công nghệ sản xuất biogas 21 1.2.3 Khả sinh khí từ q trình ủ biogas 26 1.2.4 Lợi ích từ biogas 28 1.3 Nghiên cứu ứng dụng thu hồi khí sinh học từ q trình xử lý bùn thải thị29 1.3.1 Các nghiên cứu ứng dụng giới 29 1.3.2 Các nghiên cứu Việt Nam vấn đề tồn 33 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Đối tượng nghiên cứu 34 2.2 Phương pháp nghiên cứu 35 2.2.1 Thu thập, tổng hợp tài liệu thứ cấp 35 2.2.2 Điều tra, khảo sát thực địa 35 2.2.3 Lấy xử lý mẫu 35 2.2.4 Các phương pháp nghiên cứu phịng thí nghiệm 35 2.2.5 Phương pháp phân tích, xử lý số liệu 37 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Kết khảo sát, nghiên cứu bùn thải thực trạng quản lý, xử lý bùn thải 38 3.1.1 Thực trạng quản lý, xử lý bùn thải Hà Nội 38 3.1.2 Kết phân tích bùn 41 3.2 Kết thực nghiệm xây dựng mơ hình thu hồi khí sinh học từ bùn thải thị49 3.2.1 Đầu vào cho mơ hình ủ 49 3.2.2 Tổng lượng biogas thu sau thời gian ủ 35 ngày 51 3.2.3 Các kết đánh giá đầu trình 58 3.2.4 Đánh giá suất sinh biogas 64 3.3 Thảo luận tiềm công nghệ biogas Việt Nam 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng : Bảng giá trị trung bình thành phần bùn Bang (Mỹ) Bảng 2: Quy định US-EPA bùn thải tùy theo mục đích sử dụng Bảng 3: Đề xuất tiêu chuẩn EU hàm lượng hợp chất hữu bùn thải áp dụng cho nông nghiệp 10 Bảng 4: Đề xuất tiêu chuẩn EU hàm lượng kim loại nặng bùn thải áp dụng cho nông nghiệp 10 Bảng 5: Giá trị giới hạn số kim loại bùn theo tiêu chuẩn số nước giới 11 Bảng 6: Giá trị giới hạn số vi sinh vật bùn theo tiêu chuẩn số nước giới 13 Bảng 7: Hàm lượng tuyệt đối sở (H) thông số bùn thải 14 Bảng 8: Thành phần biogas 20 Bảng 9: Chất lượng biogas theo nguồn nguyên liệu đầu vào 21 Bảng 10: Tổng kết q trình phân giải kỵ khí 22 Bảng 11: Sản lượng khí thu từ phân hủy chất thông thường 27 Bảng 12: Các phương pháp phân tích mẫu 35 Bảng 13: Một số đặc điểm dinh dưỡng bùn 43 Bảng 14: Số lượng vi sinh vật bùn thải 44 Bảng 15: Hàm lượng kim loại nặng bùn thải 46 Bảng 16: Bảng giá trị ngưỡng nguy hại Zn, Cd, Cr, Ni theo hàm lượng tổng chất rắn 47 Bảng 17: Các thông số đầu vào cho trình ủ 49 Bảng 18: Thời gian đạt suất cực trị mẫu bùn ủ 58 Bảng 19: Hàm lượng kim loại nặng mẫu bùn thải sau ủ 63 Bảng 20: Tổng kết số kết nghiên cứu phân giải kỵ khí bùn thải thị 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH Hình 1: Cơng nghệ xử lý bùn thải điển hình 16 Hình 2: Bản đồ khu vực lấy mẫu 34 Hình 3: Mơ hình ủ bùn thải 36 Hình 4: Hàm lượng chất hữu bùn 42 Hình 5: Diễn biến lượng khí sinh theo thời gian ủ mẫu bùn NMXLNT 51 Hình 6: Tổng lượng khí theo thời gian ủ mẫu bùn NMXLNT 52 Hình 7: Diễn biến lượng khí sinh theo thời gian ủ mẫu bùn hồ 53 Hình 8: Tổng lượng khí theo thời gian ủ mẫu bùn hồ 54 Hình 9: Diễn biến lượng khí sinh theo thời gian ủ mẫu bùn cống 55 Hình 10: Tổng lượng khí theo thời gian ủ mẫu bùn cống 56 Hình 11: Giá trị pH trước sau ủ 59 Hình 12: Hàm lượng phần trăm TKN trước sau ủ 60 Hình 13: Hàm lượng phần trăm TOM trước sau ủ 61 Hình 14: Sản lượng biogas theo khối lượng bùn tươi 66 Hình 15: Sản lượng biogas theo lượng chất hữu 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BNN BTNMT BYds BYfs CDM CTR CP DHV CR Dw EU HTXLNT MSS NRC QCVN QĐ TCCP TCVN TNHH NN US - EPA MTV UWWTD WHO Bộ Nông nghiệp Bộ Tài nguyên Môi trường Năng suất biogas theo lượng phân giải vật chất hữu Năng suất biogas theo khối lượng bùn tươi Clean Development Mechanism - Cơ chế phát triển Chất thải rắn Chế phẩm Thành viên tổ chức quốc tế kỹ thuật Trung & Đông Âu Dry weight – Khối lượng khô European Union - Liên minh Châu Âu Hệ thống xử lý nước thải Municipal sewage sludge – Bùn thải đô thị United States National Research Council - Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ Quy chuẩn Việt Nam Quyết định Tiêu chuẩn cho phép Tiêu chuẩn Việt Nam Trách nhiệm hữu hạn Nhà nước thành viên US Environmental Protection Agency - Cơ Quan Bảo Vệ Môi Sinh Hoa Kỳ Urban Waste Water Treatment Directive - Chỉ thị xử lý nước thải đô thị Tổ chức Y tế Thế giới LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học MỞ ĐẦU Bùn thải đô thị phát sinh ngày nhiều vấn đề đáng quan tâm, đặc biệt với đô thị nước phát triển Các trầm tích sơng hồ, bùn đáy hệ thống kênh rạch – cống rãnh, bùn thải từ nhà máy xử lý nước cấp, nước thải sinh hoạt, bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải nhà máy, sở công nghiệp tiểu thủ cơng nghiệp có chứa nhiều thành phần chất ô nhiễm, bùn thải từ hoạt động xây dựng thải vào môi trường ngày nhiều lượng thành phần Tại thành phố lớn nước ta nay, ngày ước tính có hàng trăm bùn thải phát sinh từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt đô thị, công nghiệp, từ hoạt động nạo vét kênh rạch, trạm/nhà máy xử lý nước cấp, cơng trình xây dựng… Nhu cầu người ngày phát triển kéo theo lượng chất thải phát sinh hàng ngày tăng, thải vào hệ thống thoát nước nguồn tạo thành bùn thải Bùn bao gồm chủ yếu nước, khoáng chất chất hữu cơ, ngồi bùn thải chứa chất dễ bay hơi, gây bệnh sinh vật gây bệnh, vi khuẩn, kim loại nặng, ion vô với hóa chất độc hại từ chất thải cơng nghiệp, hóa chất gia dụng thuốc trừ sâu gây nguy ô nhiễm cho môi trường không xử lý tốt Việc xử lý lượng bùn thải cịn nhiều bất cập, chưa có hướng giải triệt để Ở Việt Nam, phần nhỏ bùn thải tái chế sử dụng hợp lý Những biện pháp xử lý chôn lấp không kiểm sốt, ép khơ, đổ bỏ khu vực xa dân cư, thải vào đại dương lại biện pháp khơng có lợi áp dụng chủ yếu Thực tế thúc đẩy nhà khoa học, người làm cơng nghệ mơi trường tìm kiếm công nghệ, cách thức việc xử lý bùn thải, việc ứng dụng cần thực theo hướng tái sử dụng cao để giảm phần LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học lượng bùn thải ngồi mơi trường, vừa đảm bảo chất lượng xử lý vừa ứng dụng hợp lý điều kiện nước ta Áp dụng cơng nghệ sinh học xử bùn thải có nhiều bước tiến mới, đặc biệt công nghệ xử lý kỵ khí với nhiều ưu điểm vượt trội so với xử lý hiếu khí làm tăng tải lượng xử lý hệ thống, giảm diện tích mặt để xây dựng, giảm chi phí xây dựng, vận hành hệ thống, khối lượng bùn thải từ trình xử lý kỵ khí thấp, bùn lại loại nước tốt Phương pháp xử lý kỵ khí cịn có đặc điểm tạo khí sinh học (biogas) thu hồi tận dụng tốt sử dụng làm lượng khiến quy trình sản xuất thân thiện với môi trường đồng thời hấp dẫn mặt kinh tế Do đó, việc thu hồi tái sử dụng lượng khí từ trình xử lý cần quan tâm đặc biệt để tránh gây nhiễm mơi trường lãng phí lượng khí đốt sinh Xuất phát từ lí trên, thực đề tài: “Nghiên cứu khả thu hồi khí sinh học từ bùn thải thị” với mục tiêu tìm giải pháp khả thi để thu hồi đánh giá thu hồi khí sinh học từ bùn thải đô thị Luận văn sâu nghiên cứu cơng nghệ phân hủy kỵ khí bùn thải giới Việt Nam, khoanh vùng khu vực nghiên cứu thí điểm nội thành Hà Nội để khảo sát trạng quản lý, xử lý bùn, phân tích tính chất, đặc điểm bùn xây dựng, đánh giá số mơ hình ủ kỵ khí bùn thải lấy từ khu vực nghiên cứu Luận văn hoàn thành cung cấp giá trị thông tin bổ sung liên quan đến bùn thải thị thu hồi khí sinh học từ bùn thải thị Kết đề tài phát triển để ứng dụng giải vấn đề tồn xử lý tái sử dụng bùn thải đô thị LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan bùn thải đô thị 1.1.1 Khái niệm bùn thải Bùn thải định nghĩa sản phẩm thải cuối vật chất cịn lại tạo từ q trình xử lý nước thải dân dụng nước thải công nghiệp, bao gồm q trình xử lý nước số q trình khác Bùn dạng rắn, hỗn hợp bán rắn, lỏng tùy theo cơng nghệ quy trình xử lý Thuật ngữ đơi sử dụng thuật ngữ chung cho chất rắn tách biệt với huyền phù nước, hỗn hợp vật chất thường chứa lượng đáng kể nước khoảng trống hạt rắn, có thành phần đồng tồn thể tích, có kích thước hạt nhỏ 2mm có độ ẩm lớn 70% [31] Các trình xử lý nước thải dẫn đến việc tách chất gây nhiễm chuyển chúng sang pha tích nhỏ (bùn) Như sau trình xử lý làm nước thải, nước tái sử dụng lại bùn tạo thành thải Xử lý bùn thải khó lượng bùn lớn, thành phần khác nhau, độ ẩm cao bùn khó lọc Giá thành xử lý thải bùn chiếm khoảng 25 - 50% tổng giá thành quản lý chất thải Bùn thải đô thị (MSS) : bùn thải tạo từ trình xử lý nước đô thị, chủ yếu nước thải sinh hoạt, kết hợp với số loại nước thải khác Có nhiều dạng bùn phát sinh với hoạt động đô thị bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt, bùn bể tự hoại, bùn sơng hồ, cống rãnh nước, bao gồm bùn thải từ hoạt động công nghiệp khu vực đô thị [36] Hiện khái niệm “bùn thải” xác định văn pháp luật Việt Nam theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia ngưỡng nguy hại bùn thải từ trình xử lý nước QCVN 50: 2013/BTNMT Theo định nghĩa bùn thải phát sinh từ q trình xử lý nước hỗn hợp chất rắn, tách, lắng, tích tụ thải từ q trình xử lý nước [3] LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học Bảng 20: Tổng kết số kết nghiên cứu phân giải kỵ khí bùn thải đô thị Nguồn tham khảo a Quy mô thí nghiệm Năng suất biogas TVS giảm (m3/kg VS) (%) HRT (ngày) [9] Phịng thí nghiệm 0,6 – 0,9 14 -30 45 [10] Ứng dụng 0,6a 29 – 36 20 [12] Phịng thí nghiệm 0,4 -0,5 a 19 – 35 20 [13] Phịng thí nghiệm 0,15 – 0,25 a 18 -27 – 12 [14] Pilot 0,6 24 20 - 30 tính theo CH4 Tương tự, ghi nhận tổng hợp nhiều nghiên cứu quy mô pilot hay nghiên cứu đầy đủ nhà khoa học Ahring, 1994; Aitken et al., 1992; Garber, 1982; Iranpour et al., 2002; Moen et al., 2003; Nielsen, 1999; Nielsen et al., 2001; Rimkus et al., 1982; Zábránská et al., 2002 cho thấy sản lượng biogas tối ưu từ q trình phân giải kỵ khí bùn thải tính theo Nm3/1000kg vật chất hữu khơ khoảng 920 – 980, tỷ lệ TOM suy giảm tối đa sau q trình ủ kỵ khí 45 – 55 % trọng lượng khô [22] Trong nghiên cứu này, tổng sản lượng khí thu mẫu bùn ủ theo thứ tự 12,44; 16,06; 3,05; 4,29; 0,39; 0,6 (Nl) Dựa theo giá trị tổng sản lượng khí khối lượng bùn tươi đưa vào bình ủ, ta tính sản lượng khí sinh theo khối lượng bùn tươi (Nl/kg bùn tươi) Dựa theo tỷ lệ OM cịn lại bùn sau ủ, ta tính toán sản lượng biogas theo lượng OM phản ứng (Nl/kg OM) Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Mẫu Khối lượng bùn tươi 2,5 2,5 2,35 2,35 2,32 2,32 (kg) khí (Nl) Tổng lượng 12,44 16,06 3,05 4,29 0,39 0,6 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học BYfs (Nl/kg bùn tươi) BY (Nl/kg bùn tươi) 6.42 4.98 1.27 1.79 0.17 0.26 Hình 14: Sản lượng biogas theo khối lượng bùn tươi Năng suất thu hoạch khí biogas tính tốn theo cơng thức: BYds = BP / mTOM giảm Trong đó: BYds : sản lượng biogas theo lượng OM (Nl/g OM) BP : tổng sản lượng khí khối lượng bùn tươi đưa vào bình ủ mTOM giảm : khối lượng TOM suy giảm sau trình ủ (g) Theo đó, suất khí biogas thu hoạch tính theo lượng phân giải sinh học vật chất hữu có mẫu bùn ủ từ đến có giá trị tương ứng 0,31; 0,34; 0,44; 0,51; 0,38; 0,47 (Nl/g OM) Byds (Nl/g OM) Byds (Nl/g OM) 0.44 0.31 0.34 0.51 0.47 0.38 Hình 15: Sản lượng biogas theo lượng chất hữu 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học Sự sai khác tỷ lệ BYds BYfs nhận thấy rõ ràng, suất tính theo khối lượng bùn tươi khơng tuyến tính với suất tính theo TOM chuyển đổi khối lượng bùn tươi Ví dụ, , BYds mẫu bùn ủ (0,31) có giá trị nhỏ BYds mẫu bùn ủ (0,44) BYfs mẫu bùn ủ có giá trị 4,98 lớn nhiều lần giá trị mẫu bùn ủ (1,27) Sự khác biệt thể rõ giá trị suất biogas theo chuyển đổi đơn vị vật chất hữu cơ, ví dụ lượng chất hữu chuyển đổi (1g OM), mẫu bùn ủ điều kiện khác lại cho suất khác (0,31; 0,34; 0,44; 0,51; 0,38; 0,47 Nl) Điều lý giải giá trị TOM mẫu bùn ủ khác lớn, lượng TOM chuyển đổi sau trình phân giải kỵ khí khác nhau, khối lượng bùn tươi đưa vào tương đương Ở suất biogas tính theo TOM mẫu bùn nhỏ hơn, tổng lượng TOM bùn đầu vào lại lớn, kéo theo lượng khí sinh lượng bùn tươi đưa vào lớn Giá trị BYfs đại lượng đánh giá đơn giản, dễ thực tính tốn dựa vào khối lượng bùn tươi đầu vào Theo đó, với khối lượng bùn tươi đưa vào khác nhau, ta xác định tương đối tổng lượng khí sinh Tuy nhiên giá trị mang tính định tính khơng xác biến động thành phần đầu vào tính khơng ổn định q trình ủ biogas Giá trị BYfs thích hợp để ứng dụng điều kiện đầu vào ổn định thành phần trình ủ biogas khơng có biến động lớn Giá trị BYds đại diện chất lượng trình phân giải kỵ khí Đây thơng số có vai trị đặc biệt quan trọng, thước đo hiệu việc sử dụng phần hữu bùn thải vi khuẩn Việc bổ sung chế phẩm sinh học giải pháp kịp thời, giúp cho q trình khống hóa chất hữu cơ, sinh biogas thuận lợi Kết có chế phẩm EM có chứa lượng lớn vi sinh vật hữu hiệu gồm vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm mốc, có vai trị thúc đẩy tăng hiệu suất phân giải chất hữu bao gồm chất hữu dễ phân hủy tinh bột, protein chất khó phân giải xenluloza Có thể nhận thấy hiệu sử dụng EM tốt mẫu bùn cống, sau bùn 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học hồ cuối bùn nhà máy xử lý nước thải Điều lý giải bùn nhà máy xử lý nước thải bùn có TS cao TS=21%, bùn định hình dạng rắn, ẩm, hoạt động vi sinh vật chế phẩm không linh hoạt mẫu bùn dạng lỏng bùn hồ bùn cống với TS = 6% 3% Hơn nữa, bùn nhà máy xử lý nước thải có hàm lượng kim loại nặng cao, gây tác động tới trình phân giải kỵ khí tác dụng ức chế tính độc hại kim loại nặng cho q trình acid hóa phân giải kỵ khí báo cáo nghiên cứu khác (ví dụ: Demirel Yenigun, 2002) Từ kết suất biogas từ mơ hình ủ biogas nghiên cứu này, thấy suất biogas tương đối thấp so sánh với trung bình chung giới (0,6 m3/kg vật chất khô – tương đương 0,6 l/g TOM)[36] thấp nhiều so với suất biogas tối đa thực tế (920 - 980 Nm3/1000kg vật chất hữu khô –tương đương 0,92 – 0,98 Nl/g TOM) [22] Năng suất biogas theo vật chất khô nghiên cứu ghi nhận có giá trị trung bình 0,41(Nl/g OM); cao 0,51(Nl/g OM) thấp 0,31(Nl/g OM) Sự khác biệt giá trị có nhiều nguyên nhân, ảnh hưởng bùn thải đầu vào khu vực nghiên cứu (thành phần phức tạp hơn, thơng số độc tính với vi sinh vật phân giải kỵ khí pH thấp, hàm lượng kim loại nặng cao ) ổn định trình chưa cao, đặc biệt với thơng số nhiệt độ q trình ủ Năng suất sinh khí hay sản lượng khí thơng số sử dụng rộng rãi Tuy nhiên, dao động thông số khơng thể tránh được, chí trạng thái cân bằng, đặc trưng hầu hết hệ thống sinh học có thay đổi hàng ngày Từ thực nghiệm cho thấy, giá trị suất biogas từ bùn thải giá trị nhạy cảm dễ biến động yếu tố ảnh hưởng khác tăng, giảm đột ngột nhiệt độ; tăng giảm đột ngột pH Trên thực tế khơng thể trì tất điều kiện hoạt động môi trường số không đổi để trình xảy cách ổn định Việc ổn định suất khí tăng suất khí mục tiêu khó khăn quan trọng để đảm bảo ứng dụng công nghệ biogas thành công 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội 3.3 Luận văn thạc sĩ khoa học Thảo luận tiềm công nghệ biogas Việt Nam Với kết suất khí biogas trên, coi giá trị mẫu bùn ủ thí nghiệm đại diện đặc trưng cho mẫu bùn khu vực, áp dụng vào thực tế phát sinh bùn thải đô thị khu vực nghiên cứu theo khảo sát (phần 3.1.1), ta tính tốn lượng khí biogas thu từ bùn cống nghìn m3 – 10 nghìn m3, lượng khí biogas từ bùn sơng hồ 180 nghìn m3– 250 nghìn m3, lượng khí biogas từ bùn nhà máy xử lý 11 nghìn m3 – 14 nghìn m3 Với tổng lượng biogas ước tính hàng năm sản xuất khu vực nghiên cứu 200 nghìn m3– 280 nghìn m3 , lợi ích kinh tế thu tương đương 120 nghìn - 170 nghìn kg dầu hỏa, 160 nghìn – 220 nghìn kg than, 250 nghìn -350 nghìn kW điện, trị giá 370 tỷ - 500 tỷ Việt Nam đồng, ngồi cịn lợi ích mơi trường xã hội khác, cho thấy tiềm lớn ứng dụng công nghệ Việt Nam Tuy nhiên, sản xuất khí sinh học từ bùn thải xem lĩnh vực mẻ Việt Nam, Việt Nam có kinh nghiệm phong phú việc sử dụng khí sinh học xử lý chất thải chăn nuôi vùng nơng thơn Việt Nam có quan tâm nghiên cứu hướng áp dụng công nghệ biogas xử lý bùn thải nhiên nghiên cứu ủ yếm khí bùn thải thị cịn chưa có nhiều, số kết đạt bước đầu, ứng dụng thực tế nhiều hạn chế Một vấn đề thiết yếu việc sản xuất khí sinh học dựa bùn thải Việt Nam tỷ lệ sản xuất khí sinh học bùn thải thấp đến mức doanh thu khí sinh học khơng thể trang trải chi phí xử lý bùn nước thải Hiện chưa có thống kê đáng tin cậy từ liệu quan quản lý sản lượng khí sinh học thu hồi từ bùn thải đô thị Việt Nam theo số nghiên cứu độc lập, sản lượng khí sinh học trung bình bùn thải Việt Nam tương đối thấp Điều tìm thấy tương quan với sản lượng sinh khí số nước lân cận Trung Quốc (7,5 mét khối khí sinh học cho mét khối bùn thô (Wu et al., 2009) so với Bắc Âu 38 mét khối khí sinh học cho mét khối bùn (Christensen, 2010) bị ảnh hưởng chất lượng nước thải, công nghệ xử lý nước thải, quy mô 69 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học quản lý xử lý bùn chưa phát triển ảnh hưởng tới chất lượng sinh khí Có thể nhìn nhận tương lai, dịng chảy không ổn định nguồn cung cấp số lượng tương đối nhỏ lý phổ biến ảnh hưởng tới phát triển việc ứng dụng sản xuất khí sinh học từ bùn thải ( Liu , 2010) Hơn nữa, chi phí đầu tư chi phí hoạt động cao nguồn ngân sách bù đắp quyền khơng đủ Kết chưa có trọng để đầu tư vào việc sản xuất khí sinh học Và Việt Nam nay, khơng có mơ hình thương mại để sản xuất khí sinh học nhà máy xử lý bùn nước thải Một số khó khăn gặp phải việc ứng dụng xử lý yếm khí chất thải nước thải nước phát triển có Việt Nam liệt kê (Lettinga, 1995, 2001; Switzenbum, 1995; Tafdrup, 1995; Iza et al., 1991): - Nhà thầu thiếu kinh nghiệm chuyên gia tư vấn => nhà máy chất lượng - Thiếu thông tin đáng tin cậy tiềm cơng nghệ - Sự khơng hồn chỉnh học thuật, hành chính, luật pháp sở hạ tầng thương mại khu vực / quốc gia - Thiếu kiến thức hệ thống thực tế, đơi chí viện nghiên cứu trường đại học - Khơng có đầy đủ nghiên cứu thí điểm, khơng có kinh nghiệm đầy đủ quy mơ - Khơng có nhà khai thác giáo dục cách, thiếu tín nhiệm, thiếu kiến thức kỹ thuật bảo trì sửa chữa - Chính quyền nhà hoạch định sách thiếu thơng tin - Trong số trường hợp, nơi sẵn có đất không tốn kém, chôn lấp hay đổ thải giải pháp kinh tế so với xử lý yếm khí Để thúc đẩy việc thực sử dụng hợp lý phân hủy yếm khí cơng nghệ, cần có đầu tư, đào tạo xây dựng chương trình thích hợp với điều kiện khu vực áp dụng Công việc nghiên cứu khoa học lĩnh vực cần đẩy 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học mạnh Ngoài cịn có cần tài trợ từ phủ tổ chức quốc tế, dự án nhà máy thí điểm / thử nghiệm quy mô (Foresti năm 2001; Karekezi, 1994) Tuy nhiên, sản lượng khí sinh học thấp khơng có nghĩa việc sản xuất khí sinh học từ bùn thải kết thúc thất bại Việt Nam Những mặt tích cực việc cần lưu ý, đặc biệt tình hình thực tế quan quản lý nhà môi trường nhận thấy rằng: bùn thải đô thị sản phẩm phụ tránh khỏi trình xử lý nước thải; tăng dân số phát triển đô thị tăng lượng bùn tạo ra, gánh nặng tài cho thành phố gây suy thối mơi trường tiếp tục chôn lấp đổ thải Đồng thời với nó, việc xử lý bùn thải cách, bùn thải mặt hàng có giá trị, tái sử dụng loại hàng hóa mang lại lợi ích quản lý cách giảm thiểu rủi ro sức khỏe cộng đồng môi trường Với nhìn nhận đó, nhà nước có sách hỗ trợ cho nghiên cứu để bước áp dụng vào thực tiễn Từ năm 2010 nay, Chính phủ ban hành nhiều sách khuyến khích đầu tư lĩnh vực lượng tái tạo, với mục tiêu tới năm 2020 tăng tổng lượng tái tạo phục vụ sản xuất, đời sống lên 4,5% Đây điều kiện tiền đề tốt thúc đẩy phát triển cơng nghệ biogas nói chung công nghệ biogas ứng dụng với bùn thải đô thị nói riêng Cơ hội khác để phát triển sản xuất khí sinh học từ bùn thải xuất phát từ tiềm gia tăng nhu cầu khí tự nhiên lĩnh vực giao thơng Việt Nam Để giảm lượng khí thải, khí thiên nhiên nén ưu tiên để thúc đẩy Bio- mê-tan thay khí đốt tự nhiên sử dụng xe Bên cạnh đó, sản xuất từ sinh khối , Bio - mê-tan mơi trường thân thiện so với khí đốt tự nhiên Do đó, hy vọng tương lai tươi sáng cho hướng Việt Nam 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Khoa Môi trường – ĐHKHTN Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Trong thành phần bùn thải lấy nghiên cứu nội thành Hà Nội có hàm lượng vật chất hữu cao, dao động từ 4,19 – 42,95 % Kết phân tích hàm lượng nitơ tổng số bùn thải cao, so với đất thuộc loại trung bình đến giàu Đặc biệt bùn nhà máy xử lý nước thải Yên Sở Kim Liên thuộc loại giàu (% N 1,3 3,08 %) Do thành phần nguồn thải không ổn định nên hàm lượng nitơ bùn hệ thống thoát nước thải đô thị chênh lệch nhiều (cao 0,81% thấp 0,11%) Hàm lượng P tổng số bùn cao, dao động từ 0,49 – 8,09 %, lớn gấp nhiều lần so với đất giàu photpho So với % hàm lượng kali đất bùn thải thuộc mức độ nghèo,