NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THU HỒI NĂNG LƯỢNG TỪ CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN SEN CHIỂU, HUYỆN PHÚC THỌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Mạnh Tuấn NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THU HỒI NĂNG LƯỢNG TỪ CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN SEN CHIỂU, HUYỆN PHÚC THỌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2015 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Mạnh Tuấn LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THU HỒI NĂNG LƯỢNG TỪ CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN SEN CHIỂU, HUYỆN PHÚC THỌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Đặng Đình Thống Hà Nội – Năm 2015 LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể thầy cô giáo khoa Môi trường, trường Đại học khoa học tự nhiên truyền đạt cho kiến thức tạo điều kiện giúp đỡ hoàn thành chương trình học cao học suốt hai năm qua Đặc biệt xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Đặng Đình Thống dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn, bảo tận tình cho hoàn thành đề tài nghiên cứu Tôi xin gửi lời cảm ơn tới phòng Tài nguyên & Môi trường huyện Phúc Thọ, UBND xã Sen Chiểu, thành phố Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho tiếp cận thu thập thông tin, lấy mẫu phân tích cần thiết trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp người động viên giúp đỡ suốt trình học tập thực đề tài Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Học viên Nguyễn Mạnh Tuấn MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Hiện trạng sản xuất làng nghề Sen Chiểu 1.1.1 Quy trình sản xuất bún 1.1.2 Quy trình sản xuất đậu phụ 1.2 Hiện trạng môi trường làng nghề 1.2.1 Hiện trạng môi trường nước 1.2.1.1 Hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt 1.2.1.2 Hiện trạng chất lượng môi trường nước ngầm .11 1.2.1.3 Hiện trạng chất lượng môi trường nước thải 12 1.2.2 Hiện trạng môi trường không khí 14 1.2.3 Hiện trạng thu gom chất thải rắn 15 1.3 Công nghệ khí sinh học 17 1.3.1 Tổng quan công nghệ khí sinh học 17 1.3.2 Đặc trưng công nghệ khí sinh học 22 1.3.3 Hiện trạng ứng dụng công nghệ khí sinh học làng nghề Sen Chiểu 32 1.3.4 Công nghệ khí sinh học phù hợp với đặc điểm chất thải làng nghề Sen Chiểu 36 CHƯƠNG - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 38 2.2 Phương pháp nghiên cứu 38 2.2.1 Phương pháp thống kê 38 2.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát trường lấy mẫu 39 2.2.3 Phương pháp đánh giá, phân tích 42 CHƯƠNG - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 47 3.1 Đặc điểm nguồn chất thải làng nghề trạng sử dụng công nghệ khí sinh học làng nghề 47 3.1.1 Đặc điểm nguồn chất thải làng nghề 47 3.1.2 Hiện trạng sử dụng công nghệ khí sinh học làng nghề 49 3.2 Tính toán đánh giá tiềm khí sinh học từ nguồn chất thải làng nghề Sen Chiểu 52 3.2.1 Tiềm khí sinh học thu từ dạng chất thải làng nghề Sen Chiểu52 3.2.2 Năng lượng sử dụng ngày hộ gia đình sản xuất bún điển hình làng nghề Sen Chiểu 53 3.3 Đánh giá hiệu kinh tế, xã hội môi trường công nghệ khí sinh học việc xử lý chất thải làng nghề 54 3.3.1 Hiệu kinh tế 54 3.3.2 Hiệu xã hội môi trường 55 3.4 Đề xuất, kiến nghị mô hình khí sinh học giải pháp triển khai thực trình xử lý nước thải làng nghề 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 1.1 Đặc điểm nguồn chất thải trạng sử dụng công nghệ khí sinh học 74 1.2 Đánh giá tiềm khí sinh học từ nguồn chất thải làng nghề 75 1.3 Hiệu kinh tế, xã hội môi trường công nghệ khí sinh học 75 1.4 Đề xuất, kiến nghị mô hình khí sinh học giải pháp triển khai thực trình xử lý nước thải làng nghề 75 2.1 Đối với công tác nghiên cứu 76 2.2 Đối với công tác quy hoạch vùng sản xuất tập trung 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Số lượng hộ dân tham gia sản xuất chế biến NSTP làng nghề Sen Chiểu…………………………………………………………………… .3 Bảng 1.2 : Lượng nước thải sản xuất bún sản phẩm… Bảng 1.3: Nhu cầu sử dụng nguyên, nhiên liệu sản xuất bún (trên sản phẩm)……………………………………………………………… Bảng 1.4: Lượng nước thải sản xuất đậu phụ (trên sản phẩm)………………………………………………………………………… Bảng 1.5: Nhu cầu sử dụng nguyên, nhiên liệu sản xuất đậu phụ (trên sản phẩm)……………………………………………………………… Bảng 1.6: Chất lượng nước mặt………………………………………… Bảng 1.7: Chất lượng nước ngầm…………………………………………… 11 Bảng 1.8: Chất lượng nước thải………………………………………… 13 Bảng 1.9: Kết phân tích tiêu Không khí xung quanh………… .15 Bảng 1.10: So sánh hai dạng công nghệ khí sinh học ứng dụng làng nghề………………………………………………………………………… 35 Bảng 2.1: Các thông số nước mặt phương pháp xác định .41 Bảng 2.1: Sản lượng khí metan lý thuyết từ gam gluxit, protit lipit (theo khối lượng khô) …………………………………………………… 43 Bảng 2.2 Các thông số không khí xung quanh phương pháp xác định 44 Bảng 2.3: Sản lượng khí metan lý thuyết từ gam gluxit, protit lipit (theo khối lượng khô) .45 Bảng 2.4: Sản lượng khí metan lý thuyết từ chất thải lợn…………… 45 Bảng 3.1: Thống kê lượng nước thải sản xuất chế biến nông sản thực phẩm làng nghề Sen Chiểu theo ngày………………………………………………… .48 Bảng 3.2: Thống kê lượng chất thải từ chăn nuôi lợn làng nghề Sen Chiểu theo ngày…………………………………………………………………… 48 Bảng 3.3: Nhiên liệu than sử dụng sản xuất chế biến NSTP làng nghề Sen Chiểu………………………………………………… ……………… .50 Bảng 3.4: So sánh lượng từ hai dạng nhiên liệu sử dụng chủ yếu làng nghề Sen Chiểu………………………………………………………… 51 Bảng 3.5: Tiềm KSH từ chất thải làng nghề Sen Chiểu……… …… 52 Bảng 3.6: So sánh mức lượng KSH thu với nhu cầu lượng theo ngày hộ gia đình chế biến NSTP………………………………… .53 Bảng 3.7: So sánh dạng nhiên liệu thông dụng sử dụng hộ sản xuất iển hình…………………………………….………………… 55 Bảng 3.8: Các thông số đầu vào nước thải … … 61 Bảng 3.9: Các thông số nước thải trước sau xử lý bể điều hòa 62 Bảng 3.10: Các thông số nước thải trước sau xử lý bể UASB 63 Bảng 3.11: Các thông số nước thải trước sau xử lý bể Aeroten 65 Bảng 3.12: Diện tích mặt công trình xử lý nước thải … … 68 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Quy trình sản xuất bún làng nghề .4 Hình 1.2: Quy trình sản xuất đậu phụ làng nghề Hình 1.3: Ba giai đoạn chuyển hoá chất hữu tạo khí sinh học………… .23 Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động bể phân hủy kị khí ……………………… 29 Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý bể ANALIFT……………………… .29 Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý bể ANAFIZ……………………… .31 Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý bể ANAFLUX……………………… 31 Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý bể biogas composite ứng dụng cho hộ gia đình…………………………………………… 34 Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý bể UASB 37 Hình 2.1: Vị trí địa điểm lấy mẫu phân tích chất lượng môi trường làng nghề Sen Chiểu………………………………………… 42 Hình 3.1: Đề xuất quy trình xử lý nước thải chế biến NSTP quy mô tập trung………………………………………………………………………… 61 Hình 3.2: Mạng lưới cấp khí metan khu sản xuất tập trung………… .73 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical oxygen Demand) COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand) KSH Khí sinh học NSTP Nông sản thực phẩm QCVN Quy chuẩn Việt Nam TSS UASB Tổng lượng chất rắn lơ lửng nước Phương pháp xử lý bùn kỵ khí có dòng hướng lên (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) UBND Ủy ban nhân dân XLNT Xử lý nước thải PHẦN MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, phát triển làng nghề đóng góp phần lớn tốc độ phát triển kinh tế làng nghề nói riêng địa phương nơi có làng nghề nói chung Hoạt động sản xuất làng nghề tạo số lượng lớn sản phẩm hàng hóa, trực tiếp tạo công ăn việc làm chỗ cho người địa phương Tuy nhiên, nay, phát triển làng nghề mang lại hệ xấu môi trường làng nghề Tính đến thời điểm cuối năm 2013, theo thống kê Hiệp hội làng nghề Việt Nam có khoảng 1400 làng nghề quy mô nước, có 300 làng nghề truyền thống có lịch sử phát triển nửa kỷ, 70% tổng số làng nghề tập trung tỉnh phía Bắc[3] Nhìn mô sản xuất làng nghề mang tính chất sản xuất nhỏ lẻ, phân tán, quy mô sản xuất theo hộ gia đình, với công nghệ sản xuất lạc hậu gây nhiều khó khăn trình quy hoạch xử lý kiểm soát ô nhiễm môi trường làng nghề Theo đánh giá trạng môi trường làng nghề hầu hết không đạt tiêu chuẩn chất lượng môi trường, nhiều làng nghề có mức độ ô nhiễm nghiêm trọng Nếu biện pháp để cải thiện vấn đề hệ ô nhiễm môi trường tác động ngược trở lại phát triển kinh tế địa phương gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe người dân làng nghề dân cư vùng lân cận Làng nghề Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội có truyền thống 40 năm với nghề làm bún đậu phụ Nghề truyền thống tạo nhiều công ăn việc làm, tăng thêm thu nhập người dân so với sản xuất nông nghiệp đơn Tuy nhiên, với phát triển quy mô sản xuất, gia tăng số lượng hộ gia đình tham gia sản xuất làng nghề kéo theo ô nhiễm môi trường trở nên nghiêm trọng hơn, đặc biệt ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nước khu vực làng nghề (Các thông số lấy theo bảng 6.1: Giá trị điển hình thông số thiết kế bể aeroten, Tính toán thiết kế công trình XLNT, Trịnh Xuân Lai – 2009) Tính thời gian lưu bể Aeroten: t V 407   21,7 tb Qh 18,75 Chọn thể tích bể aeroten xây dựng: V = 15,8 x 8,6 x 3,0 = 407 m3 Diện tích mặt xây dựng: D x R = 15,8 x 8,6  136 m3 Bể lắng li tâm Nước thải với bùn hoạt tính từ bể Aeroten chảy vào bể lắng li tâm, diễn trình tách nước thải bùn Bùn hoạt tính lắng xuống đáy, nước thải phía chảy tràn sang bể tiếp xúc khử trùng Hiệu suất lắng bể: Thông số SS Nước thải đầu vào Hiệu suất xử Nước thải đầu (mg/l) lý (mg/l) 108,4 70% >33 Tính toán dung tích bể lắng: V = Qhtb x t = 18,75 x = 37,5 m3 Trong đó: Qhtb : Lưu lượng nước thải trung bình giờ, Q = 18,75 m3/h t: Thời gian lưu nước bể lắng, lấy t = Tỉ trọng bề mặt cho bể lắng: LA= 16,4 – 32,8 m3/m2.ngày Chọn LA= 16,4 m3/m2.ngày (theo bảng 9.1, Tính toán công trình XLNT, Trịnh Xuân Lai) Diện tích bể lắng, tính theo tải trọng bề mặt : 66 SL  Qngày LA  450  27,44m 16,4 Đường kính bể: D   SL    27,44  6m 3,14 Bể khử trùng Sau giai đoạn xử lý học, sinh học song song với việc làm giảm nồng độ chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định số lượng vi trùng giảm đáng kể đến 90 – 95% Tuy nhiên, lượng vi trùng cao theo nguyên tắc bảo vệ vệ sinh nguồn nước, cần thực giai đoạn khử trùng nước thải Ở bể khử trùng, với thời gian tiếp xúc chlorine nước, xảy trình diệt khuẩn Nước thải sau xử lý đạt QCVN 40:2011- Loại B1 Thể tích bể khử trùng: V  Qhtb t  18,75 x  9,5 m3 Chọn thời gian lưu bể khử trùng: t = 0,5 Chọn kích thước xây dựng bể: D x R x H = 3,2 x x 1,5 = 9,6 m3 Diện tích xây dựng bể: D x R = 3,2 x = 6,4 m2 Sân phơi bùn Bùn hoạt tính từ bể lắng phần hồi lưu bể Aeroten bể UASB để tăng cường hiệu xử lý sinh học Phần bùn hoạt tính dư lại bơm lên sân phơi bùn để làm khô tách nước Nước thu hồi sân phơi bùn tuần hoàn bể trung hoà để tiếp tục xử lý Bùn làm khô (độ ẩm 87%) định kỳ thu hồi để sử dụng làm phân bón vi sinh dùng nông nghiệp Lượng bùn dư ngày: Pr = 0,8 x B + 0,3 x La = 0,8 x 120,4 + 0,3 x 682,85 = 286,78 mg/l Trong đó: 67 B: Lượng chất hữu lơ lửng nước thải đưa vào Aeroten, B = 120,4 mg/l La: Hàm lượng BOD5 đưa vào bể Aeroten, La = 682,85 mg/l Hàm lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất: Pmax = k x Pr = 1,15 x 286,78 = 329,8 mg/l Trong đó: k - Hệ số không điều hòa bùn hoạt tính dư, K = 1,15 – 1,2 + Lượng bùn dư lớn nhất: qmax Qtbh  Pmax 18,75  329,8    0,62 C 10000 Trong đó: qnước: Lượng nước tách từ bùn, qnước= 90%xqmax= 90%x0,62 = 0,56 m3/ngày C: nồng độ bùn dư (10g/l) + Lượng cặn đưa sân phơi bùn: qc = qmax – qnước = 0,62 – 0,56 = 0,06 m3/h = 1,44 m3/ngày Chọn thời gian tháng xả bùn lần Vậy: V = 1,44 x 60 = 86,4 m3 Kích thước bể xây dựng: D x R x H = 8,5 x 5,5 x 1,85 Diện tích xây dựng bể: D x R = 8,5 x 5,5 = 46,75 m2 Bảng 3.12: Diện tích mặt công trình xử lý nước thải STT Loại bể Diện tích xây dựng Vật liệu xây dựng Bể điều hòa 92,00 m2 Bê tông cốt thép Bể kị khí (UASB) 24,50 m2 Bê tông cốt thép Bể hiếu khí(Aerotank) Bể lắng li tâm 136,00 m2 Bê tông cốt thép 27,44 m2 Bê tông cốt thép 68 6,40 m2 Bê tông cốt thép Bể khử trùng Sân phơi bùn Tổng diện tích 46,75 m2 Bê tông 333,00 m2 Tính toán lượng khí metan sinh từ bể UASB Khí sinh học thu từ hệ thống XLNT kỵ khí làm sạch, tinh chế để loại bỏ CO2, H2O, H2S, đưa vào mạng lưới cung cấp khí metan cho nhà máy khu công nghiệp Đồng thời, song song với mạng lưới cấp điện, mạng lưới cấp khí metan dùng sản xuất chế biến NSTP nhà máy đảm bảo tự chủ lượng giảm chi phí sản xuất thực phẩm Lượng COD bị loại bỏ xử lý bể UASB: 70% x 4707 x 10-3 = 3,295kg/m3 nước thải Lượng khí metan sinh là: 3,295 x 0,35 x 450 = 519m3khí metan/ngày Lượng khí metan chiếm từ 65-70% thành phần KSH, chọn 70%, lượng KSH sinh ngày là: 519 : 0,7 = 741,4 m3KSH/ngày Hệ thống bể UASB lắp đặt bể đường ống dẫn KSH bể Đường kính đường ống nhánh dẫn khí từ bể UASB tính sau: D1   Qtbs  741,4   0,013m   v1  3,14 10  24  3600  Chọn D1 = 13mm Trong đó: Qtbs : Lưu lượng KSH giây v1 : vận tốc khí ống dẫn, chọn v1 = 10m/s 69 Như vậy, đường ống nhánh dẫn KSH từ bể có đường kính ống D1 = 13mm; D2 = 25mm Đường ống dẫn khí dẫn vào để tinh chế làm chọn đường kính ống D3 = 40mm Các đường ống dẫn khí nhánh đến khu vực hóa lỏng đường ống khí đến cụm sản xuất khu tập trung có đường kính ống dẫn D4 = 25mm Để đảm bảo điều kiện an toàn nhà máy nhu cầu sử dụng khí metan lượng khí metan dư thừa so với nhu cầu sử dụng, khí metan hóa lỏng phục vụ nhu cầu nhiên liệu Các đường ống nhánh dẫn đến khu sản xuất để sử dụng chia nhỏ theo nhu cầu sử dụng lượng có đường kính ống dẫn D5 = 15mm Ngoài ra, điểm nút giao đường ống dẫn lắp đặt thêm van đồng hồ đo lưu lượng để kiểm soát lượng khí sử dụng đóng mở cần thiết Ví dụ: Khi lượng khí metan dư thừa thời điểm mở van sang chiết khí metan vào ban đêm khu sản xuất nghỉ hoạt động van cung cấp khí cho nhà máy đóng lại van cung cấp khí để hóa lỏng metan mở Mỗi bình khí metan chứa đến 80 lít khí metan Các loại bình khí metan dùng phục vụ nhu cầu dân sinh phục vụ nhu cầu công nghiệp Với mạng lưới cấp khí metan lắp đặt khu sản xuất đưa đến nhà máy để tận dụng lượng thu từ hệ thống XLNT kỵ khí Mạng lưới phải đảm bảo tiêu chuẩn an toàn lao động, phòng chống cháy nổ đảm bảo điều kiện khác vận hành để đảm bảo áp suất khí metan cung cấp đạt yêu cầu lượng Hệ thống thu gom nước thải Nước thải thu gom từ cụm sản xuất khu tập trung Các cụm sản xuất bao gồm nhiều hộ sản xuất gồm công ty sản xuất tập trung thu gom đường ống cống chảy tự nhiên (vận tốc dòng nước thải chọn v = 0,01m/s) Các đường ống dẫn từ cụm sản xuất có đường ống nhánh 70 d1=40cm; ống nhánh nhỏ từ hộ cụm thiết kế theo trạng sản xuất Đường ống thu gom nước thải có đường kính d2=100cm phân phối vào bể điều hòa trước xử lý kỵ khí:  Qstb  0,0052 d2    0,814(m), chọn d2 = 100cm  v 3,14  0,01 Ống dẫn thiết kế rộng lượng nước thải tính toán có để đảm bảo nhu cầu sản xuất tăng lên mở rộng quy mô sản xuất khu tập trung Đường ống thiết kế tăng lên với hệ số 1,2 so với trạng đảm bảo khả thoát nước thải trình sản xuất Trong đó, đảm bảo phát triển sản xuất khu sản xuất tập trung tương lai Sau nước thải thu gom bể điều hòa, nước thải phân phối sang đơn nguyên UASB (trong có đơn nguyên dự trữ) Thiết bị phân phối nước vào dàn ống khoan lỗ đưa nước thải từ phía đáy bể bơm đẩy lên phía mặt bể Vận tốc nước thải chảy ống tạo thành nhờ bơm đẩy có vận tốc từ 1,4-2,5m/s, chọn vận tốc v=1,5m/s Đường kính ống nhánh phân phối vào bể đơn nguyên: d5  Qstb  0,0052   0,033 (m), chọn d5 = 33mm  1,5  3,14 1,5  Hệ thống an toàn hệ thống cấp khí metan Trong hệ thống cấp khí bố trí van tự động thiết bị đo áp suất khí lắp đặt điểm mốc theo sơ đồ hình 3.2 Các van hoạt động theo chế độ tự động đóng mở cần thiết sửa chữa có cố Ngoài ra, hệ thống lắp đặt thiết bị đo cảnh báo rò rỉ khí metan, thiết bị tự động báo động âm ánh sáng nồng độ khí mêtan vượt ngưỡng đặt trước (nồng độ 1%) Bể dự trữ khí metan thiết kế dự trữ tương đương thể tích khí sinh khoảng 22m3/h Chọn kích thước bể dự trữ 2m x 5m x 2,2m, 71 diện tích xây dựng bể 2m x 5m = 10m2 Bể có tác dụng dự trữ khí metan có cố đường ống cấp khí, thực dự trữ trình bảo trì, bảo dưỡng đường ống theo định kỳ Ngoài ra, hệ thống bố trí công nghệ hóa lỏng khí metan vào bình gas tích 80 lít Đảm bảo an toàn cho hệ thống cấp khí áp suất gia tăng gây nguy hiểm dẫn đến rò rỉ hệ thống cấp khí 72 d2 d4 d3 Song chắn rác d5 d5 Bể số Bể số d5 Bể D1 D2 D3 số D1 Bể số Tinh chế d1 Bể dự trữ KSH D4 d2 Cụm sx d1 D4 D1 Bể số D5 Cụm sx Hóa lỏng d5 d5 d3 Cụm sx D1 D1 Bể điều hòa D5 d4 Hình 3.2: Nguyên lý mạng lưới cấp khí metan thu gom nước thải khu sản xuất tập trung D: Đường ống cấp khí (D1=13mm; D2=25mm; D3=40mm; D4=25mm; D5=15mm) d: Đường ống thu gom nước thải (d1=40cm; d2=100cm; d3=40cm; d4=30cm; d5=33mm) 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 1.1 Đặc điểm nguồn chất thải trạng sử dụng công nghệ khí sinh học * Đặc điểm nguồn chất thải Hai nguồn chất thải sản sinh trình chế biến NSTP kết hợp chăn nuôi có hàm lượng chất hữu cao, dễ phân huỷ gồm nước thải chế biến NSTP chất thải từ chăn nuôi lợn (nguồn chất thải thứ cấp từ trình tận dụng bã thải, nước vo sản xuất chế biến NSTP) Tổng lượng chất thải thống kê bao gồm: Tổng lượng nước thải (trừ lượng nước thải sản xuất đậu phụ) 441,15m3/ngày 161.019,8 m3/năm, chất thải từ chăn nuôi lợn 4.027,5kg/ngày 1.470.037,5kg/năm *Hiện trạng sử dụng công nghệ KSH Số hộ sản xuất chế biến NSTP áp dụng công nghệ KSH chiếm khoảng 40% tổng số hộ Như vậy, tiềm KSH lớn chưa khai thác chiếm tới 60% lượng chất thải chưa qua xử lý Mục đích sử dụng hộ công nghệ KSH gồm 04 mục đích chính: - Đun nấu hộ gia đình: Với tổng số 197 hộ tổng mức lượng sử dụng để đun nấu ước tính 1969 MJ/ngày; - Sử dụng đun nấu công đoạn chế biến NSTP: Tổng lượng than sử dụng ước tính 6364,5kg/ngày cung cấp lượng nhiệt khoảng 83881,56MJ việc sử dụng KSH thay than đun nấu chế biến NSTP biện pháp góp phần bảo vệ môi trường; - Chạy động đốt trong, thắp sáng: Có số hộ gia đình sử dụng bóng đèn KSH để thắp sáng hầu hết hộ khác không sử dụng cho mục đích này, hiệu suất biến đổi từ KSH trực tiếp để thắp sáng thấp vào khoảng 35% 74 lượng chuyển đổi thành điện nguyên nhân khác thiếu nguyên liệu KSH nguồn KSH chưa tinh chế để sử dụng chạy động sinh điện - Sử dụng bùn thải, nước thải từ biogas làm phân bón nông nghiệp: Dạng phân bón người dân thường xuyên sử dụng có hàm lượng chất hữu cao tốt cho trồng góp phần giảm lượng phân bón hoá học cần thiết sử dụng nông nghiệp 1.2 Đánh giá tiềm khí sinh học từ nguồn chất thải làng nghề Sen Chiểu Năng lượng từ KSH thu từ nguồn chất thải làng nghề theo tiềm tính toán khoảng 50,41% nhu cầu lượng cần thiết để phục vụ nhu cầu lượng sản xuất chế biến NSTP Nếu sử dụng nguồn lượng để nấu ăn nguồn KSH ko sử dụng hết lượng dùng đun nấu chiếm lượng nhỏ (khoảng 5% so với nguồn lượng KSH tiềm năng) Vì vậy, lượng từ KSH thay có hiệu dạng lượng khác dạng lượng gây ô nhiễm than đá sử dụng 1.3 Hiệu kinh tế, xã hội môi trường công nghệ khí sinh học Tiết kiệm chi phí lượng không nhỏ để sử dụng vào mục đích khác nhau: Đun nấu, sử dụng công đoạn chế biến NSTP Việc tự chủ nguồn nhiên liệu đem lại cho người dân tiết kiệm chi phí sản xuất mà tiết kiệm thời gian đun nấu, góp phần cải thiện đời sống Ngoài ra, việc áp dụng công nghệ KSH đem lại hiệu bảo vệ môi trường sống xung quanh, giảm thiểu tình trạng ô nhiễm nguồn nước làng nghề 1.4 Đề xuất, kiến nghị mô hình khí sinh học giải pháp triển khai thực trình xử lý nước thải làng nghề Trước vấn đề đặt môi trường làng nghề có việc áp dụng công nghệ KSH Theo đó, vấn đề quy hoạch làng nghề, khu sản xuất tập trung quan trọng để giải vấn đề ô nhiễm môi trường làng nghề Các 75 giải pháp lại mang tính trước mắt, giúp giải phần vấn đề ô nhiễm trình sản xuất quy mô sản xuất nhỏ lẻ, tính chất hộ gia đình manh mún, theo truyền thống Vì vây, giai đoạn phát triển vấn đề cấp thiết đòi hỏi công nghệ sản xuất tiên tiến, tập trung tạo khối lượng sản phẩm lớn tiêu hao nhiên liệu Trong đó, đặc biệt vấn đề phải đảm bảo vệ sinh môi trường Vấn đề sản xuất quy mô lớn quy hoạch điều cần thiết phù hợp với yêu cầu đặt có yêu cầu bảo vệ môi trường Việc sản xuất tập trung, quy mô lớn dễ dàng việc kiểm soát ô nhiễm trình sản xuất Nước thải đưa vào hệ thống xử lý nước thải chung khu sản xuất tập trung, cụm công nghiệp làng nghề đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường Kiến nghị 2.1 Đối với công tác nghiên cứu Nghiên cứu khả sinh khí thu hồi nước thải chế biến NSTP quy mô công nghiệp Do trình nghiên cứu hạn chế thời gian, trình nghiên cứu tiến hành làng nghề Sen Chiểu Nên cần thiết phải có nghiên cứu, đánh giá tổng thể yếu tố ảnh hưởng việc áp dụng nhiều loại hình công nghệ KSH làng nghề chế biến NSTP để có đánh giá hiệu từ việc áp dụng công nghệ KSH quy mô hộ gia đình quy mô công nghiệp 2.2 Đối với công tác quy hoạch vùng sản xuất tập trung Tiêu chí quy hoạch: Cần gắn kết với mục tiêu xây dựng nông thôn mới, gắn kết với ngành nghề truyền thống địa phương quy hoạch phát triển ngành nghề cho vùng kinh tế rộng lớn không phục vụ nhu cầu địa phương mà tiến tới xây dựng thương hiệu sản phẩm Quy mô sản xuất: Tiến tới sản xuất lớn, sản lượng lớn, tiêu hao nhiên liệu giảm lượng chất thải trình sản xuất 76 Quy hoạch bảo vệ môi trường: Trong khu sản xuất chế biến NSTP tập trung xây dựng hệ thống XLNT kỵ khí kết hợp với thu KSH Hạn chế hình thức sản xuất chế biến NSTP hộ gia đình, nhỏ lẻ khu dân cư trường hợp xả thải gây ô nhiễm sản xuất khu vực quy hoạch Khuyến khích đầu tư, đổi công nghệ, sản xuất quy mô lớn lĩnh vực chế biến NSTP vào khu sản xuất tập trung Đề xuất công nghệ XLNT tập trung có áp dụng công nghệ yếm khí để thu KSH dùng để tái sản xuất giảm nồng độ ô nhiễm nước thải có hàm lượng chất hữu cao để giảm chi phí XLNT Tận thu khí metan từ công nghệ XLNT kỵ khí để cung cấp lượng cho cụm sản xuất chế biến NSTP khu tập trung 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Ðặng Kim Chi (2005), “Hướng dẫn áp dụng giải pháp cải thiện môi trường làng nghề chế biến nông sản thực phẩm”, tr 5-11, 22-27 Hoàng Kim Giao (2011), “Công nghệ khí sinh học quy mô hộ gia đình”, Cục Chăn nuôi, Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn Hiệp hội làng nghề Việt Nam (2013), “Thống kê làng nghề nước” Nguyễn Quang Khải (2002), Công nghệ khí sinh học, NXB Lao động - Xã hội Nguyễn Quang Khải & Nguyễn Gia Lượng (2010), “Công nghệ khí sinh học chuyên khảo”, NXB Khoa học Tự nhiên - Công nghệ, tr 8-28 Trịnh Xuân Lai (2009), “Tính toán thiết kế công trình xử lý nước thải”, NXB Xây Dựng Lương Ðức Phẩm (2007), “Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học”, NXB Xây Dựng, tr 79-80, 202-209 QCVN 40:2011/BTNMT (2011), Quy chuẩn quốc gia nước thải công nghiệp Nguyễn Thị Minh Sáng cộng (2010), “Nghiên cứu xác định thuộc tính làng nghề chế biến nông sản địa bàn tỉnh Hà Tây đề xuất công nghệ khả thi cho xử lý nước thải dạng chất thải rắn”, báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu cấp bộ, tr 8-27 10 Ðặng Ðình Thống & Lê Danh Liên (2005), Cơ sở lượng tái tạo, NXB Khoa học Kỹ thuật, tr 213-217 11 Uỷ ban nhân dân xã Sen Chiểu (2012, 2013, 2014), “Báo cáo công tác môi trường địa bàn xã”, Sen Chiểu, Phúc Thọ, Hà Nội 78 Tiếng Anh: 12 B T Nijaguna (2006), “Biogas Technology”, New Age International Pulishers 13 Charles Banks (2001), “Anaeobic digestion and energy”, University of Southampton 14 Douglas W Hamilton, Ph.D., P.E (2013),“Anaerobic Digestion of Animal Manures: Methane Production Potential of Waste Materials”, Springer 15 Gareth M.Evans & Judith C.Furlong (2001), “Environmental Biotechnology Theory and Application”, A John Wiley & Sons Ltd Publication 16 Joshua Bright Amenoree (2013), “Waste to Energy”, Utah State University 17 Joy Agnew (2002), “ABE 482 Lecture 9”, University of Saskatchewan 18 Mahmoud M El-Halwagi (1986), “Biogas Technology, Transfer and Diffusion”, Elsevier Applied Science Publishers, London & NewYork 19 Naomi B Klinghoffer & Marco J.Castaldi (2013), “Waste to Energy Conversion Technology”, Woodhead Publishsing 20 Satoto Endar Nayono (2010), “Anaerobic Digestion of Organic Solid Waste for Energy Production”, Scientific Publishsing 21 Soma Dutta & Ibrahim H.Rehman & Preeti Malhotra & Venkata Ramana R (2006), “Biogas: the India NGO experience”, AFPRO, CHF 22 Strategy & Action Plan (2011), “Anaerobic Digestion, Department of Energy & Climate Change”, DEFRA 23 Tasneem Abbasi & S.M Tauseef & S.A Abbasi (2012), “Biogas energy”, Springer Nguồn website: 24 http://bavicomposite.com.vn/nguyen-ly-hoat-dong-cua-ham-be-biogas- composite.html 79 25.http://websrv1.ctu.edu.vn/coursewares/thuysan/hethongnuoithuysan/Chuong%20 2%20Mo%20hinh%20ca%20heo.htm 26 http://ecchue.gov.vn/tim-hieu-cac-loai-khi-gay-hieu-ung-nha-kinh/ 27.http://cuiep.divivu.com/Tin-tuc/234991/8093/Nhiet-tri-cua-mot-so-nguyen-lieudot-thong-dung.html 28 http://thanhanoi.com/than-da-cac-loai/ 80 [...]... dụng công nghệ khí sinh học tại làng nghề, cần thiết phải có một giải pháp giải quyết triệt để hơn đối với tình trạng ô nhiễm như hiện nay đó là giải pháp sản xuất tập trung trong đó áp dụng công nghệ kỵ khí trong xử lý nước thải Vì vậy, Đề tài Nghiên cứu giải pháp thu hồi năng lượng từ chất thải làng nghề sản xuất chế biến nông sản Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội bằng công nghệ khí sinh học ... tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường làng nghề chế biến NSTP Sen Chiểu, tận dụng chất thải để sản xuất năng lượng phục vụ nhu cầu năng lượng của làng nghề bằng công nghệ KSH tập trung Đề xuất mô hình XLNT bằng phương pháp kỵ khí thu hồi năng lượng với quy mô sản xuất tập trung của làng nghề III Nội dung nghiên cứu Nội dung số 1: Điều tra, thống kê số hộ, quy mô sản xuất... không có phát sinh lượng chất thải rắn trong quá trình sản xuất chế biến đậu phụ; Lượng nước thải từ quá trình sản xuất đậu không lớn (khoảng 1,52m3/tấn sản phẩm) và chứa hàm lượng chất hữu cơ lớn và gây ô nhiễm đối với môi trường nếu không qua xử lý 1.2 Hiện trạng môi trường làng nghề Xã Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội là xã trọng điểm chế biến bún, đậu phụ và các sản phẩm từ nông sản khác... xuất sản xuất bún và đậu phụ trong làng nghề Sen Chiểu Nội dung số 2: Tìm hiểu mức độ áp dụng và mục đích sử dụng công nghệ KSH trong làng nghề Nội dung số 3: Đánh giá tiềm năng KSH từ chất thải của làng nghề và so sánh với mức năng lượng từ các nguồn nhiên liệu đang được sử dụng trong làng nghề Nội dung số 4: Đề xuất mô hình KSH tập trung 2 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU Hiện trạng sản xuất làng nghề. .. thành phẩm mới đưa vào sử dụng và sản xuất, tuy nhiên chất lượng nước sinh hoạt cũng chưa đạt tiêu chuẩn đối với nước cấp 1.2.1.3 Hiện trạng chất lượng môi trường nước thải Làng nghề với tính chất ngành chế biến NSTP là ngành có nhu cầu dùng tới lượng nước lớn, sử dụng nguyên liệu chủ yếu là gạo và đậu tương làm để chế biến thành các sản phẩm: Bún, đậu phụ,… Vì vậy, nước thải chủ yếu từ công đoạn chế. . .Từ thực tiễn đó đòi hỏi phải có các biện pháp thích hợp để cải thiện ô nhiễm làng nghề với chi phí chấp nhận được với đa số người dân làng nghề, và phù hợp với tập quán sản xuất của làng nghề Một trong các giải pháp góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tăng thêm thu nhập (thông qua việc thu thêm năng lượng) đó là việc ứng dụng công nghệ khí sinh học để xử lý nước thải và sản xuất nhiên liệu Từ. .. rác thải gây ô nhiễm cho môi trường làng nghề 16 1.3 Công nghệ khí sinh học 1.3.1 Tổng quan về công nghệ khí sinh học Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ dưới tác động của quần thể các vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) trong môi trường không có ôxi được gọi là quá trình phân huỷ kỵ khí (yếm khí) Sản phẩm thu được từ quá trình này là một hỗn hợp khí cháy bao gồm khoảng: 60% khí metan (CH4), 30% khí cacbonic... sản xuất bún (trên 1 tấn sản phẩm): STT Nhu cầu Khối lượng/ 1 tấn sản phẩm 1 Gạo tẻ (tấn) 4,5-5 2 Than (tấn) 0,12 3 Điện (kwh) 87 4 Nước (m3) 9,25 (Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005) 5 Từ sơ đồ quy trình sản xuất bún ta có thể thấy rằng: Sản xuất bún không phát sinh chất thải rắn, lượng khí thải phát sinh ít (sử dụng 120kg than/tấn sản phẩm); Nước thải từ sản xuất bún thải ra lượng nước lớn (hơn 8,5m3/tấn sản. .. chuyển hoá thành KSH, phần còn lại không phân huỷ hết được gọi là phụ phẩm KSH 1.3.1.2 Tình hình phát triển công nghệ khí sinh học trên thế giới Quá trình phân huỷ kỵ khí đã được phát triển từ một kỹ thu t biến đổi sinh khối tương đối đơn giản với mục đích để sản xuất năng lượng đã trở thành một hệ thống đa chức năng được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau: - Xử lý các chất thải hữu cơ và nước thải với... triển của công nghệ KSH tại Việt Nam là tự phát, và nhỏ lẻ do không có tổ chức đầu mối và quản lý chất lượng công trình KSH - Thời kỳ 2003 - đến nay: Là thời kỳ công nghệ KSH được ứng dụng rộng rãi ở Việt Nam trên nhiều lĩnh vực: Nông nghiệp, công nghiệp, chất thải đô thị, nông thôn với nhiều quy mô từ nhỏ đến quy mô lớn và đạt được những thành công nhất định 1.3.2 Đặc trưng của công nghệ khí sinh học 1.3.2.1