Hiện nay, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường rất nghiêm trọng là chất thải hữu cơ sinh ra từ các hoạt động của con người: sản xuất và chế biến nông lâm sản và đặc biệt là nước thải của ngành chăn nuôi,nước thải tinh bột sắn, sản xuất bia, … nhưng việc xử lý các chất hữu cơ còn nhiều hạn chế, khi dân số ngày một gia tăng, kéo theo nhu cầu sản xuất ngày càng lớn lên lượng nước thải ra ngày càng nhiều, đòi hỏi cần thiết phải có hệ thống xử lý nước thải ở nhiều nơi nhằm duy trì cân bằng sinh thái, tạo điều kiên phát triển bền vững, an toàn với môi trường.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT NGÀNH KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Môn Công nghệ môi trường 2 1. Mai Thế Tâm 2. Nguyễn Ngọc Hữu 3. Nguyễn Ngọc Sơn 4. Mai Thanh Điền PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ SINH HỌC KỊ KHÍ BIOGAS VÀ ỨNG DỤNG MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Nhóm: GVHD: Th.S Đào Minh Trung Tiểu luận Môn Công nghệ môi trường 3 Môn Công nghệ môi trường 4 Môn Công nghệ môi trường !"#$%&'()'*+ Hiện nay, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường rất nghiêm trọng là chất thải hữu cơ sinh ra từ các hoạt động của con người: sản xuất và chế biến nông lâm sản và đặc biệt là nước thải của ngành chăn nuôi,nước thải tinh bột sắn, sản xuất bia, … nhưng việc xử lý các chất hữu cơ còn nhiều hạn chế, khi dân số ngày một gia tăng, kéo theo nhu cầu sản xuất ngày càng lớn lên lượng nước thải ra ngày càng nhiều, đòi hỏi cần thiết phải có hệ thống xử lý nước thải ở nhiều nơi nhằm duy trì cân bằng sinh thái, tạo điều kiên phát triển bền vững, an toàn với môi trường. !"#$%, !"#$%&'%()*+,%- ,.('&'%/ 0/12"#3#4#('5!"#$%&'%()*+,%-,. / !" # $% & 0'" 5 Môn Công nghệ môi trường Chăn nuôi ngày một phát triển, xử lý chất thải chăn nuôi đang là một vấn đề khá bức xúc. ( Theo thống kê của Bô nông nghiệp vào 1-2014, tổng lượng gia súc nuôi trên Việt Nam là 9897 con) -> Tạo ra lượng chất thải rất lớn -> Đòi hỏi phải có công nghệ xử lý bền vững -> Đảm bảo môi trường trong sạch. -> Đồng thời trong quá trình xử lý sẽ tạo ra nguồn năng lượng mới. 0/1-6 '- 6 Môn Công nghệ môi trường -123 4$567 89:&+; 4$5$%<' 89:&+; Trâu bò lớn 20 - 25 10 - 15 Heo < 10 kg 0,5 - 1 0,3 -0,7 Heo 14 -45 kg 1 - 3 0,7 - 2 Heo 45 -100 kg 3 -5 2 - 4 Gia cầm 0,08 //73*859%"#3%#:% ;'<1'6=>0?%@+A0@/=B/0C2D = !"#$%&>+- 0/E1F6'< GH '-9# 0//F6'< GHI!I 9# Ngành nuôi trồng thủy sản thời gian qua đã có những bước phát triển vượt bậc về diện tích và sản lượng nuôi trồng với quy mô lớn. Cụ thể, năm 2013, sản lượng thủy sản của cả đạt hơn 2,2 triệu tấn, trong đó cá nuôi là 1,7 triệu tấn và tôm là gần 7 Môn Công nghệ môi trường 400 nghìn tấn , với mức tăng trưởng hằng năm là 17,8%. Cùng với đó là sự phát triển của các cơ sở chế biến thủy sản, với tổng số các cơ sở chế biến xuất khẩu trong vùng là 206 cơ sở, tổng công suất chế biến khoảng gần một triệu tấn/năm; giá trị xuất khẩu của toàn vùng đạt khoảng bốn tỷ USD/năm. Tuy nhiên, thực tế thời gian qua cho thấy, các hoạt động nuôi trồng thủy sản và chế biến thủy sản đã phát sinh các sinh các vấn đề ô nhiễm nguồn nước, với các nguồn thải chính như: Bùn thải trong quá trình nuôi trồng thủy sản (nuôi tôm công nghiệp, nuôi tôm thâm canh, nuôi cá tra công nghiệp ) chứa các nguồn thức ăn dư thừa thối rữa bị phân hủy, các loại hóa chất và thuốc kháng sinh, các loại khoáng chất Diatomit, Dolomit, lưu huỳnh đọng, các chất độc hại có trong đất phèn Nguồn nước thải trong ngành chế biến thủy sản, chủ yếu được thải ra từ nước rửa nguyên liệu, sơ chế nguyên liệu, chế biến sản phẩm, các nguồn nước vệ sinh nhà xưởng sản xuất, nước rửa máy móc, dụng cụ trong các phân xưởng chế biến ? !"#$%@&"6(+ 0/J/ -HK5 8 Môn Công nghệ môi trường Theo thống kê, cả nước có gần 500 doanh nghiệp sản xuất giấy, trong đó chỉ có khoảng 10% doanh nghiệp đạt tiêu chuẩn môi trường cho phép, còn hầu hết các nhà máy đều không có hệ thống xử lý nước thải hoặc có nhưng chưa đạt yêu cầu, vì thế tình trạng gây ô nhiễm môi trường do sản xuất giấy cũng đang là vấn đề được nhiều người quan tâm. So với nhiều ngành công nghiệp sản xuất khác, ngành giấy có mức độ ô nhiễm cao và dễ gây tác động đến con người và môi trường xung quanh do ô nhiễm từ nguồn nước thải xử lý không đạt yêu cầu. Công nghệ sản xuất giấy ở Việt Nam còn rất lạc hậu. Để sản xuất ra một tấn giấy thành phẩm, các nhà máy phải sử dụng từ 30-100 m 3 nước, trong khi các nhà máy giấy hiện đại của thế giới chỉ sử dụng 7-15 m 3 /tấn giấy. Sự lạc hậu này không chỉ gây lãng phí nguồn nước ngọt, tăng chi phí xử lý nước thải mà còn đưa ra sông, rạch lượng nước thải khổng lồ. Hiện nay, xử lý nước thải chứa các hợp chất hữu cơ có nhiều biện pháp, nhưng chủ yếu xử lý bằng biện pháp sinh học được coi là giải pháp thân thiện với môi trường và được ứng dụng nhiều trên thế giới. Một trong những tiến bộ kỹ thuật được áp dụng khá phổ biến là sử dụng hầm kị khí biogas. Khi áp dụng phương pháp này dựa trên hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải mang lại hiệu quả cao, chi phí hơp lý không gây ô nhiễm môi trường xung quanh đồng thời tạo ra một nguồn năng lượng mới, năng lượng sạch góp phần quan trọng trong việc bảo đảm an ninh năng lượng. AB#$%@&C+-D'( Bia là loại nước uống được tạo ra khá lâu đời và là loại nước uống được ưa chuộng trên thế giới. Ở Việt Nam bia có cách đây trên 100 năm và hiện nay do nhu cầu của thị trường ngành sản xuất bia có sự phát triển mạnh mẽ. Vì thế, trong những năm gần đây các nhà máy bia được đầu tư xây dựng ngày càng nhiều. Mặt khác, chính sách của nhà nước khuyến khích xây dựng &-D'( như một ngành kinh tế mạnh giúp tăng nguồn thu ngân sách nhà nước. Bên cạnh sự tăng trưởng của ngành bia thì vấn đề nước thải là một trong những vấn đề nan giải cần có cách giải quyết. 9 Môn Công nghệ môi trường Ô nhiễm hữu cơ rất cao trong nước thải sản xuất rượu bia, các chất hữu cơ phân hủy rất nhanh nên nước thải có màu đen và gây ô nhiễm nghiêm trọng cộng với các chất hỗ trợ quá trình sản xuất như: CaCO3, CaSO4, H3PO4, NaOH, Na2CO3…. Những chất này có thành phần hóa học rất nguy hại nếu được thải ra vùng thủy cục bên cạnh mà không được xử lý tốt. Nguồn gốc nước thải: - Nước thải có hàm lượng hữu cơ thấp: Nước rửa chai công đoạn cuối; Nước làm mát máy và vệ sinh nhà máy; Nước thải sinh hoạt của công nhân. - Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao: Nước thải từ công đoạn nấu; Công đoạn lên men và lọc bia; Nước rửa chai ban đầu; công đoạn chiết chai.; Nước thải vệ sinh các thiết bị. 0/L1F6'5'9% #('5!% 10 [...]... cào rác để tránh cản trở dòng chảy 2.2 Phương pháp sinh học 2.2.1 Phương pháp sinh học hiếu khí 2.2.1.1 Hiệu xuất chuyển hóa 20 Môn Công nghệ môi trường Hình 2.7: Hiệu suất chuyển hóa của quá trình hiếu khí (Nguồn – TS.Nguyễn Thị Liên Thương – Bài giảng Biogas) 2.2.1.2 Các loại bể sinh học hiếu khí 2.2.1.2.1 Bể bùn hoạt tính Là một công trình làm sạch sinh học điển hình nhất và có tính "năng... giảm khả năng giữ huyền phù 2.2.2 Phương pháp sinh học kỵ khí 2.2.2.1 Phương pháp biogas 2.2.2.1.1 Khái niệm về Biogas Là nguồn năng lượng tái sinh chứa methane và khí carbonic được sinh ra từ sự phân huỷ kỵ khí hay sự lên men của chất hữu cơ của chất thải gia súc, từ các ngành công nghiệp như giấy, tinh bột, trong điều kiện thiếu không khí 2.2.2.1.2 Quá trình lên men khí metan: HỢP CHẤT HỮU CƠ PHỨC... sản xuất khí Biogas - phân hữu cơ sinh học ” Kết quả: • Sản xuất khí biogas dùng cho đời sống và sinh hoạt của một số hộ dân trong xã nông thôn mới Hiếu Trung, huyện Tiểu Cần, tỉnh Trà Vinh • Sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ nguồn phân gia súc và phế phẩm biogas • Sản xuất rau an toàn tận dụng nguồn phân hữu cơ sinh học từ các mô hình Trên kỷ yếu hội nghị khoa học môi trường và công nghệ sinh học 2011,... 2.2.3 So sánh phương pháp hiếu khí và phương pháp kị khí Các điểm khác biệt chủ yếu giữa hệ vi sinh vật yếm khí và hiếu khí được Gerardi (2003) tổng kết trong bảng sau: 30 Môn Công nghệ môi trường Đặc điểm Các vi khuẩn quan trọng Chất mang điện tử cuối cùng Lượng vi sinh vật tạo thành Sản phẩm từ các phản ứng Sinh vật bậc cao Ni-trat hóa Hiếu khí Vi khuẩn hiếu khí bắt buộc kể cả vi sinh vật ni-trat... Chuyển hóa năng lượng của quy trình yếm khí và hiếu khí (Srinivas, 2008) Yếm khí Hiếu khí E A A B C C B D Hình 2.16: Hiệu quả sử dụng năng lượng của quá trình phân hủy yếm khí và hiếu khí ( Gray, 2004) Trong đó: (A) Thất thoát dạng nhiệt (B) Hô hấp (E) Không sử dụng (C) Tổng hợp tế bào (D) Tích lũy trong sản phẩm So sánh quy trình hiếu khí và quy trình yếm khí Đặc điểm Hiếu khí Sử dụng năng lượng... Hồ sinh học Là một khối nước nằm trong nội địa có kích thước từ nhỏ, trung bình đến lớn, bề mặt của hồ tiếp xúc với không khí Hồ là một trong những hình thức lâu đời nhất để xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Hồ sinh học dùng để xử lý những nguồn thải thứ cấp với cơ chế phân hủy các chất hữu cơ xảy ra một cách tự nhiên Các hồ sinh học có thể là các hồ đơn hoặc thường được kết hợp với các phương. .. 5,75% nhiên liệu sinh học (bao gồm biogas, ethanol, biodiesel) vào năm 2010 Thụy Điển là quốc gia đầu tiên ở châu âu triển khai dự án thí điểm “thành phố biogas Hiện, nước này có khoảng 4.000 phương tiện công cộng chạy bằng biogas Tại đây, 13 Môn Công nghệ môi trường cứ 10 trạm bơm nhiên liệu thông thường sẽ có một trạm biogas Chính phủ Thuỵ Điển đã đề ra các chính sách thuế để đảm bảo giá biogas rẻ hơn... thuộc nhiều và điều kiện thời tiết 2.2.1.2.3 Bể lọc sinh học Sử dụng vi sinh vật để phân hủy những hợp chất hữu cơ ( hoặc biến đổi những hợp chất vô cơ) thành cac-bon-nic, nước và muối Khi hệ thống lọc sinh học được lắp đặt, vi sinh vật đã có sẵn trong nguyên liệu mà ở đó nó được sử dụng như một lớp lọc Hình 2.10: Bể lọc Sinh học 2.2.1.2.3.1 Ưu điểm: - Chiếm ít diện tích vì không cần bể lắng trong... Hồ Sinh học 2.2.1.2.2.1 Ưu điểm: 22 Môn Công nghệ môi trường - Thân thiện với môi trường Vốn đầu tư ít, chi phí hoạt động rẻ tiền Quản lí đơn giản và hiệu quả cũng khá cao Không yêu cầu kỹ thuật cao Giảm thiểu được các vi sinh vật gây bệnh 2.2.1.2.2.2 Nhược điểm: - Thời gian xử lí khá dài Đòi hỏi phải có mặt bằng rộng Quá trình xử lí phụ thuộc nhiều và điều kiện thời tiết 2.2.1.2.3 Bể lọc sinh học. .. độ ổn định thấp hơn Khoảng hoạt động rộng Khoảng hoạt động hẹp hơn hơn Ít hơn Nhiều hơn pH của hệ thống Nhu cầu alkalinity Bảng 2.4: Quy trình hiếu khí và yếm khí ( tổng hợp từ Srinivas, 2008) 33 Môn Công nghệ môi trường 2.3 Phương pháp hóa học 2.3.1 Phương pháp trung hòa Nước thải chứa các axit hoặc kiềm vô cơ trước khi thải vào hệ thống nước hoặc tái sử dụng trong các quá trình công nghệ cần được . KHÍ BIOGAS VÀ ỨNG DỤNG MÔN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Nhóm: GVHD: Th.S Đào Minh Trung Tiểu luận Môn Công nghệ môi trường 3 Môn Công nghệ môi trường 4 Môn Công nghệ môi. chạy bằng biogas. Tại đây, 13 Môn Công nghệ môi trường cứ 10 trạm bơm nhiên liệu thông thường sẽ có một trạm biogas. Chính phủ Thuỵ Điển đã đề ra các chính sách thuế để đảm bảo giá biogas rẻ. thấp: Nước rửa chai công đoạn cuối; Nước làm mát máy và vệ sinh nhà máy; Nước thải sinh hoạt của công nhân. - Nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao: Nước thải từ công đoạn nấu; Công đoạn lên men