Tiềm năng thu hồi, sử dụng khí sinh học theo cơ chế phát triển sạch (CDM) - Nghiên cứu áp dụng cho các nhà máy chế biến tinh bột sắn khu vực miền Trung

Header Page of 126 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG PHẠM ĐÌNH LONG TIỀM NĂNG THU HỒI, SỬ DỤNG KHÍ SINH HỌC THEO CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN SẠCH (CDM) – NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CHO CÁC NHÀ MÁY CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN KHU VỰC MIỀN TRUNG Chuyên ngành: Công nghệ Môi trường Mã số: 60 85 06 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐÀ NẴNG – 2012 Footer Page of 126 Header Page of 126 Công trình ñược hoàn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học: TS Trần Văn Quang Phản biện 1: TS Mai Tuấn Anh Phản biện 2: PGS.TS Trần Cát Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật Môi trường họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 18 tháng 11 Năm 2012 Có thể tìm luận văn - Trung tâm thông tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm học liệu, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng Footer Page of 126 Header Page of 126 MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Việt nam nước xuất tinh bột sắn lớn thứ giới, với sản lượng tinh bột sắn ñạt 7714.000 tấn, nhà máy chế biến tinh bột (TBS) trải dài từ Bắc vào Nam, chủ yếu tập trung tỉnh Miền trung – Tây Nguyên Theo thống kê chưa ñầy ñủ Việt nam có khoảng 70 nhà máy chế biến tinh bột sắn có công suất từ 50 sp/ngày trở lên, ñó khu vực miền Trung có 18 nhà máy chế biến tinh bột sắn quy mô vừa lớn Do trọng ñầu tư dây chuyền sản xuất ñại, dự án ñầu tư thường quan tâm ñến việc ñầu tư hệ thống xử lý nước sản xuất hệ thống thu hồi khí biogas ñể tái phục vụ sản xuất dẫn ñến tình trạng ô nhiễm môi trường xung quanh Nước thải từ trình chế biến tinh bột sắn chứa nhiều hợp chất hữu dễ phân hủy, lượng chất hữu cao loại sản xuất bia, chăn nuôi…, ñem ủ kỵ khí chất hữu ta thu ñược lượng lớn khí biogas, lượng khí biogas ñủ ñể cung cấp nhiệt cho lò sấy tinh bột làm nhiên liệu chạy máy phát ñiện Do ñó, ñược ñầu tư cách khoa học, dự án tiếp cận với chế phát triển CDM (Clean Developement Mechanism), chế cho phép nhà ñầu tư thu ñược chứng giảm phát khí gây hiệu ứng nhà kính (CER), nhà ñầu tư cắt giảm ñược CO2 quy ñổi ñược Ủy ban chấp hành Quốc tế CDM (EB) cấp CER, chứng ñược phép mua bán thương mại theo chế linh hoạt nghị ñịnh thư Kyoto (KP), giá CO2 quy ñổi ñược giao dịch sàn cacbon khoảng – 10 USD, theo tính toán sơ nhà máy chế biến tinh bột sắn công suất 100 sp/ngày áp dụng chế phát triển CDM năm nhà máy ñó thu khoảng -5 tỷ ñồng từ việc bán CER Ngoài nhà máy tiết kiệm ñược chất ñốt, giảm ô nhiễm môi trường Để ñánh giá ñược khả thu hồi tận dụng khí sinh học từ nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn cần giải vấn ñề như: (1) Xác ñịnh sản lượng khí biogas sinh từ trình xử lý nước thải (2) Phương án thu hồi sử dụng nguồn khí sinh học cho hiệu (3) Hướng tiếp cận chế phát triển CDM dự án Vì lý trên, tác giả chọn ñề tài “Tiềm thu hồi, sử dụng nguồn khí sinh học theo chế phát triển (CDM) – Nghiên cứu áp dụng cho nhà máy chế biến tinh bột sắn khu vực Miền Trung” ñể làm luận văn tốt nghiệp cao học ngành Kỹ thuật Môi trường MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Xác ñịnh thành phần, lưu lượng khí sinh học (biogas) từ nước thải chế biến tinh bột sắn phương pháp lên men kỵ khí - Nghiên cứu tính toán tận dụng khí sinh học phục vụ sản suất cho nhà máy chế biến tinh bột sắn thuộc khu vực Miền Trung theo chế phát triển CDM Footer Page of 126 Header Page of 126 ĐỐI TƯỢNG PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Nước thải tinh bột sắn nhà máy chế biến tinh bột sắn có công suất từ 50 sp/ngày.ñêm trở lên thuộc khu vực Miền trung Cơ chế phát triển CDM cho nhà máy chế biến tinh bột sắn Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt ñộ lượng bùn kỵ khí ñến khả sinh biogas nước thải TBS ñiều kiện phòng thí nghiệm Ứng dụng kết khả sinh biogas ñể tính toán thu hồi, sử dụng khí biogas phục vụ sản xuất theo chế phát triển CDM cho nhà máy chế biến tinh bột sắn thuộc khu vực Miền Trung PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Phương pháp thống kê, thu thập nghiên cứu tài liệu 4.2 Phương pháp ñiều tra khảo sát thực tế 4.3 Phương pháp thực nghiệm 4.4 Các phương pháp khác + Phương pháp xử lý số liệu, ñánh giá kết + Phương pháp vận hành + phương pháp mô hình vật lý Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5.1 Ý nghĩa khoa học + Cơ sở xác ñịnh tính chất lưu lượng khí biogas từ nước thải chế biến tinh bột sắn + Tài liệu tham khảo học tập giảng dạy sở ñào tạo 5.2 Ý nghĩa thực tiễn + Xác ñịnh khả thu hồi biogas nhà máy chế biến tinh bột sắn + Xác ñịnh khả thực dự án CDM cho nhà máy chế biến tinh bột sắn CẤU TRÚC LUẬN VĂN Cấu trúc luận văn gồm có nội dung ñược tóm tắt sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Đối tượng, nội dung phương pháp nghiên cứu Chương 3: Kết thảo luận Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục Footer Page of 126 Header Page of 126 CHƯƠNG I – Tổng Quan 1.1.TỔNG QUAN NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN 1.1.1 Tiềm ngành chế biến tinh bột sắn Việt Nam Việt Nam nước xuất tinh bột sắn ñứng thứ giới, sau Indonesia Thái Lan Thị trường xuất Việt Nam Trung Quốc, Đài Loan, phần nhỏ xuất sang thị trường châu Âu (chiếm 1.7% thị phần châu Âu) Trong năm gần ñây, lực sản xuất chế biến sắn Việt Nam ñã có bước tiến ñáng kể Năm 2008 diện tích trồng sắn nước ta ñã tăng mạnh từ 270.000 (năm 2005) lên 510.000 Sản lượng sắn năm 2009 ước ñạt 8,1 ñến 8,6 triệu Cùng với diện tích sắn ñược mở rộng, sản lượng suất sắn ñược sản xuất tăng lên theo thời gian Hình mô tả tốc ñộ tăng trưởng diện tích trồng sắn sản lượng sắn Việt nam Theo hình 1, tốc ñộ tăng trưởng sản lượng tinh bột sắn cao gấp nhiều lần so với gia tăng diện tích trồng sắn Điều cho thấy công nghệ chế biến sản phẩm từ sắn Việt nam ngày tiên tiến Theo thống kê nước có khoảng 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn với quy mô công nghiệp, công suất 50 – 200 tấn/ngày 4000 sở sản xuất thủ công Trong ñó khoảng 40 – 50% sản lượng từ nhà máy chế biến quy mô lớn, lại quy mô vừa nhỏ Từ thống kê cho thấy, Ngành sản xuất chế biến tinh bột sắn ñóng vai trò quan trọng cấu sản xuất Nông nghiệp Việt Nam Vì cần ñầu tư nghiên cứu ñể nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm chi phí sản xuất 1.1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn nguồn chất thải Hiện giới có nhiều công nghệ sản xuất tinh bột sắn, tùy thuộc vào công nghệ mà chất lượng tinh bột sắn tiêu hao nhiên liệu khác 1.1.2.1 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn Trên Thế giới Ở Việt nam 1.1.2.2 Các nguồn chất thải - Nước thải sản xuất + Công ñoạn rửa củ, công ñoạn chiếm 15 – 20% lượng nước sử dụng + Từ công ñoạn cắt nhỏ mài ñến ñến công ñoạn sấy tinh bột, công ñoạn chiếm 70 – 80% lượng nước sử dụng - Lưu lượng chế ñộ thải: Lưu lượng nước thải phụ thuộc vào công suất công nghệ sản xuất, thông thường nhà máy chế TBS quy mô lớn từ 50 sp/ngày trở lên thải khoảng 2000 – 15000 m3/ngày Chế ñộ thải: ñặc trưng nhà máy sản xuất TBS làm việc ca ngày liên tục tháng nên chế ñộ thải ổn ñịnh lưu lượng thải không thay ñổi nhiều - Chất thải rắn Chất thải rắn phát sinh chủ yếu từ công ñoạn: + Công ñoạn bóc vỏ, chất thải chủ yếu ñất cát, vỏ lụa công ñoạn chiếm khoảng 10% tổng lượng chất rắn phát sinh + Công ñoạn tách bã, ñây công ñoạn phát sinh lượng chất thải rắn lớn, chiếm 40% tổng khối lượng nguyên liệu ñưa vào sản xuất Footer Page of 126 Header Page of 126 1.2 CÁC BIỆN PHÁP KIỂM SOÁT Ô NHIỄM HIỆN NAY 1.2.1 Trên giới Như ñã biết, Thái Lan indonexia hai nước xuất tinh bột sắn lớn giới Bên cạnh ñó có số Quốc gia India, Trung Quốc, Braxin, Peru…, có công nghiệp chế biến tinh bột sắn tiên tiến Do ñặc thù việc sản xuất xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn lưu lượng lớn, giá trị COD cao, pH thấp sản xuất tiêu tốn nhiều lượng cho việc kéo máy công tác nhiệt sấy tinh bột nên công nghệ xử lý nước thải nhà máy ñi theo xu hướng sử dụng trình kỵ khí xử lý nước thải kết hợp thu hồi khí biogas ñể tạo nhiệt ñiện phục vụ sản xuất, phần ñiện cung cấp cho ñiện lưới quốc gia Công trình kỵ khí thường ñược nhà máy sử dụng loại bể sau: bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), bể UAF (Upflow Anaerobic Filter) ưu ñiểm loại bể hiệu suất xử lý chất hữu cao, lượng khí biogas thu hồi lớn, tốn diện tích so với bể CIGAR 1.2.2 Ở Việt Nam Ban ñầu nhà máy xây dựng hệ thống xử lý chủ yếu theo công nghệ Thái Lan Tuy nhiên công nghệ xử lý nước thải Thái Lan lúc tỏ không phù hợp với ñiều Việt Nam nên công trình xử lý ñược ñầu tư không ñồng dẫn ñến hiệu suất xử lý không cao khả thu hồ khí biogas Đứng trước yêu bảo vệ môi trường nhà máy ñã ñầu tư cải tạo hệ thống xử lý nước thải hệ thống ñược cải tạo tản hệ thống xử lý cũ, hầu hết nhà ñều chọn phương án cải tạo hồ kỵ khí thành bể CIGAR Nhận xét chung: Nhìn chung, công nghệ xử lý nước thải Việt Nam số quốc gia giới ñều dựa tảng trình kỵ khí hồ sinh học ñể xử lý, ñiều hòa nước thải Khác biệt nhà máy loại công trình kỵ khí khả thu hồi khí biogas ñể sản xuất nhiệt phục vụ công ñoạn sấy khô tinh bột Tại Việt Nam, khí biogas ñược hồi ñược chủ yếu dùng ñể ñốt lò tải nhiệt sấy tinh bột 1.2.3 Hiện trạng sản xuất tận thu khí biogas nhà máy chế biến tinh bột sắn Việt Nam Cho ñến hầu hết nhà máy chế biến tinh bột sắn Việt Nam ñều ñầu tư công trình kỵ khí ñặc biệt bể CIGAR ñể thu hồi khí biogas phục vụ sản xuất Tùy theo diện tích, công suất chế biến nhà máy mà quy mô bể CIGAR lớn hay nhỏ, việc tính toán thiết hệ thống thu hồi sử dụng khí biogas không ñược tính toán cụ thể, chủ yếu học tập từ nhà máy ñã xây dựng trước ñó nên sản xuất thu hồi khí biogas gặp vấn ñề sau: Nước thải không ñược ñược xử lý sơ (kiềm hóa) trước ñưa vào công trình kỵ khí gây ảnh hưởng ñến trình phân hủy kỵ khí Lưu lượng khí biogas thường không ñủ cung cấp cho lò hơi, ñặc biệt mùa ñông Footer Page of 126 Header Page of 126 Chất lượng khí biogas thấp, hàm lượng khí CH4 thường dao ñộng khoảng 45 – 50%, cá biệt số nhà máy hàm lượng CH4 ñạt khoảng 40% Công nghệ cung cấp khí biogas cho lò ñơn giản chủ yếu dùng quạt ly tâm ñể thổi biogas vào buồng cháy, ñó việc lãng phí biogas ñiều tránh khỏi Khí biogas không ñược xử lý, chủ yếu tách nước sơ sau ñó cấp thẳng vào buồng cháy, ñiều làm giảm tuổi thọ hệ thống trao ñổi nhiệt lò 1.3 KHÁI NIỆM QUÁ TRÌNH KỴ KHÍ Quá trình phân hủy kỵ khí trình phân hủy sinh học chất hữu ñiều kiện oxi không khí vi sinh vật kỵ khí (thế oxy hóa khử khoảng 250mV), Quá trình phân hủy kỵ khí chủ yếu ñược chia làm giai ñoạn sau: - Giai ñoạn thủy phân - Giai ñoạn axit hóa - Giai ñoạn tạo axeton - Giai ñoạn mêtan hóa 1.3.1 Đặc ñiểm vi sinh vật tạo Mêtan [1] Các vi khuẩn tạo mêtan loài hoàn toàn kỵ khí, có mặt oxi ñược coi ñộc tố ảnh hưởng tới trình sinh trưởng phát triển vi sinh vật, ñây loại vi khuẩn sinh khí mêtan Thời gian ñể vi khuẩn phát triển khác thay ñổi tùy theo chất ñược dùng từ vài cho vi khuẩn ưa hydro ñến vài ngày cho vi khuẩn axetoclast 1.3.2 Khí sinh học (Biogas) Thành phần khí sinh học tạo phụ thuộc vào chất ñiều kiện hoạt ñộng chất lên men Thành phần khí sinh học dao ñộng khoảng sau : CH4 : 55 75%, ; H2S : - 5% ; CO2 : 25 - 40% ; N2 : - 7% ; khí khác 1.3.3 Phân loại - Quá trình sinh trưởng lơ lửng - Quá trình sinh trưởng gắn kết 1.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng ñến trình kỵ khí [8],[12] 1.3.4.1 Mức ñộ kỵ khí KSH ñược sinh hoạt ñộng nhiều vi sinh vật, ñó vi khuẩn sinh mêtan quan trọng Những vi khuẩn sống môi trường kỵ khí tuyệt ñối Vì vậy, bể KSH phải tuyệt ñối kín 1.3.4.2 pH pH từ 6,2 ñến 7,8 khoảng tốt cho vi khuẩn mêtan hóa hoạt ñộng Hầu hết trình mêtan hóa diễn khoảng pH từ 6,7 ñến 7,6 khoảng tối ưu từ 7,0 ñến 7,2 1.3.4.3 Nhiệt ñộ Vi khuẩn kị khí tồn khoảng dao ñộng nhiệt lớn, từ lạnh ñến o 70 C, phát triển mạnh khoảng từ 25oC ñến 40oC (khoảng mesophilic) từ 50oC ñến 65oC (thermophilic) Nhiệt ñộ tối ưu cho phân hủy mesophilic 35oC (95oF) hầm ủ phải trì 30oC – 35oC cho phân hủy xảy thuận lợi Footer Page of 126 Header Page of 126 1.3.4.4 Thời gian lưu Thời lượng nguyên liệu bể ủ ñược gọi thời gian lưu Thời gian thích hợp phụ thuộc vào nguyên liệu ñầu vào, ñiều kiện môi trường mục ñích dụng sản phẩm sau ủ.Thời gian lưu trung bình trình khô từ 14 – 30 ngày 1.3.4.5 Nồng ñộ chất rắn (Total Solid) Quá trình phân hủy kị khí ướt có nồng ñộ chất rắn tổng cộng (TS) từ 10 – 20% phân hủy kị khô từ 22 – 40% 1.3.4.6 Khuấy trộn Mục ñích việc khuấy trộn bể ủ ñể tăng khả tiếp xúc nguyên liệu với vi khuẩn, tạo ñiểu kiện cho trình phân hủy ñược diễn nhanh 1.3.4.7 Tải trọng hữu (Organic Loading Rate) Tải trọng hữu (OLR) xác ñịnh lượng chất rắn ñược ñưa vào bể ủ OLR cao cần nhiều vi khuẩn phân hủy 1.3.4.8 Tỉ lệ Cacbon/Nitơ (C/N): Tỉ lệ Cacbon/Nitơ thước ño quan hệ lượng Cacbon hữu Nitơ có mặt nguyên liệu Tỉ lệ C/N tốt từ 20 - 30, với hầu hết nguồn , mức 25 tối ưu 1.3.4.9 Tỷ lệ phối trộn loại chất thải rắn hữu Rất nhiều nghiên cứu gần ñây ñã chứng minh hiệu sinh khí biogas chất lượng biogas tăng cao nguyên liệu ñầu vào ñược phối trộn nhiều loại chất hữu 1.3.5 Các công trình kỵ khí ngành chế biến tinh bột sắn 1.3.5.1 Hồ tùy tiện Hồ tùy tiện công trình xử lý nước thải TBS ñiều kiện tự nhiên, hồ xảy trình phân hủy hiếu khí, kỵ khí tùy tiện 1.3.5.2 Bể biogas (CIGAR) Để khắc phục số nhược ñiểm hồ kỵ khí, người ta tiến hành phủ cho hồ kỵ khí lớp lót ñáy hồ bề mặt hồ nhằm tạo hệ kỵ khí tuyệt ñối ngăn không cho nước thải thấm vào ñất gây ô nhiễm nước ngầm Công trình kiểm soát gọi bể biogas hay CIGAR 1.3.5.3 Bể kỵ khí Một số nhà máy chế biến tinh bột sắn ñược ñầu tư xây dựng chọn bể kỵ khí kiểu dòng tiếp xúc ngược UASB có giá thể dính bám có xáo trộn khí Các loại bể ñược xây dựng kiên cố BTCT, thép không rỉ BTCT kết hợp với màng chống thấm HDPE 1.4 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN SẠCH Để ứng phó với tượng biến ñổi khí hậu, quốc gia ñã nhóm họp ñã thông qua Công ước khung Liên hợp quốc biến ñổi khí hậu UNFCCC ñược thông qua tháng năm 1992 Rio de Janeiro, Brazil, mục tiêu công ước ‘‘ổn ñịnh nồng ñộ không khí trông khí mức cho phép, ngăn ngừa tác ñộng nguy hiểm ñối với hệ thống khí hậu’’ Tuy nhiên ñể xác ñịnh ñược chế thực việc giảm KNK vấn ñề liên từ năm 1992 ñến năm 1997 Hội nghị bên (COP) ñã nhóm họp ñể ñưa nguyên tắc thực UNFCCC 175 nước ñã nhóm họp Nhật Bản ñã thông qua nghị ñịnh thư Kyoto vào ngày 11 tháng 12 năm 1997 có hiệu lực từ ngày 16 tháng năm 2005 Tới 180 quốc gia ñã phê chuẩn hiệp ước Nghị ñịnh chia quốc thành 02 nhóm : Footer Page of 126 Header Page of 126 Nhóm : Các quốc gia bắt buộc phải cắt giảm KNK, quốc gia thuộc phụ lục I nghị ñịnh Nhóm : Các quốc gia không bắt buộc cắt giảm KNK Theo Hiệp ước KP, quốc gia phải ñạt ñược mục tiêu trước tiên phạm vi quốc gia Tuy nhiên, Nghị ñịnh thư Kyoto ñưa phương thức nhằm hỗ trợ nước việc thực mục tiêu bắt buộc thông qua ba chế thị trường Ba chế Kyoto: Thương mại phát thải (Emissions Trading - ET), thường ñược hiểu với tên "thị trường carbon", Buôn bán lượng tiêu phát thải nước phát triển với Đồng thực (Joint Implementation - JI), chuyển nhượng tiêu phát thải nước phát triển, ñược kết nối với dự án giảm phát thải cụ thể Cơ chế phát triển (Clean Developement Mechanism - CDM) Cho phép dự án giảm phát thải hỗ trợ phát triển bền vững nước ñang phát triển thu ñược CERs (Certified Emission Reductions) cho chủ ñầu tư dự án 1.5 ĐẶC ĐIỂM CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN SẠCH CDM + Sản phẩm dự án CDM chứng giảm phát thải CERs + Lượng phát thải dự án CDM nhỏ dự án ñầu tư bình thường 1.6 QUY TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN THEO CƠ CHẾ PHÁT TRIỂN SẠCH CDM [3] Trước tiến hành dự án (tiến hành lần) Thiết kế dự án Các Bên tham gia dự án (PP) Thẩm ñịnh Tổ chức tác nghiệp (DOE) Cơ quan quốc gia có thẩm quyền Chấp nhận ñăng ký DOE/Ban ñiều hành (EB) Sau tiến hành dự án (tiến hành ñịnh kỳ) Giám sát PP Bên thứ ba Thẩm tra chức nhận DOE (nhìn chung không giống bước 2) Cấp phát EB Hình 1.26: Các bước thực dự án theo CDM 1.6.1 Thiết kế xây dựng dự án 1.6.2 Thẩm ñịnh 1.6.3 Chấp nhận ñăng ký 1.6.4 Giám sát 1.6.5 Thẩm tra/chứng nhận 1.6.6 Ban hành CERs 1.7 Tiềm triển vọng phát triển dự án CDM Việt Nam 1.7.1 Các lĩnh vực tiềm [14] Việt Nam chủ yếu tham gia khoảng nhóm ngành thủy ñiện (119 dự án), Năng lượng sinh học (5 dự án), khí bãi rác (4 dự án) tránh phát thải CH4 (25 dự án) 1.7.2 Một số dự án CDM việt nam (Danh sách dự án CDM ñã ñược EB quốc tế chấp nhận) xem phần phụ lục Footer Page of 126 Header Page 10 of 126 10 1.8 NGÀNH SẢN XUẤT TBS Ở KHU VỰC MIỀN TRUNG Theo thống kê ñến năm 2010, Miền trung khu vực có diện tích sản lượng sắn lớn nước với 155 nghìn.ha với sản lượng 2,61 triệu tấn, chiếm 31% sản lượng sắn nước Theo thống kê chưa ñầy ñủ Miền trung có khoảng 18 nhà máy chế biến tinh bột sắn có công suất 50 tấnsp/ngày Sản lượng tinh bột sắn ước tính 500.000 tấn/năm 1.9 TIỀM NĂNG XÂY DỰNG CÁC DỰ ÁN CDM CHO NGÀNH CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN Hiện khu vực Miền trung có khoảng 18 nhà máy chế biến tinh bột sắn, trình sản xuất số nhà máy ñã ñầu tư hệ thống thu hồi khí biogas theo chế phát triển CDM ñể thay cho nhiên liệu hóa thạch phục vụ sản xuất Trung bình năm nhà máy giảm khoảng 30.000 – 40.000 tCO2/năm Nếu tất nhà máy chế biến tinh bột sắn ñầu tư hệ thống thu hồi khí biogas theo chế phát triển CDM năm nhà máy cắt giảm khoảng 600.000 tCO2/năm tương ñương với khoảng 120 tỷ VND CHƯƠNG II - ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2.1.1 Nước thải sản xuất hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn khu vực Miền Trung 2.1.1.1 Nước thải tinh bột sắn - Đối với nước rửa sắn tươi : Ô nhiễm chủ yếu cặn lắng cặn lơ lững, ñộ ñục cao Lưu lượng nhỏ, chiếm khoảng – 10% tổng lưu lượng nước thải - Đối với nước thải công nghệ : Ô nhiễm chủ yếu chất hữu dễ phân hủy (BOD5 6200 – 23000 mg/l), hàm lượng ñộc tố CN- từ 19 – 36 mg/l, chất lơ lửng, pH thấp, chất dinh dưỡng N, P 2.1.1.2 Hệ thống xử lý nước thải Các nhà máy chế biến tinh bột sắn Việt Nam giới ưu tiên sử dụng công trình bể UASB, bể CIGAR hệ thống hồ sinh học công trình hệ thống xử lý nước thải nhà máy Ưu ñiểm: + Chi phí ñầu tư vận hành thấp + Ít tiêu tốn lượng + Tận dụng khí biogas phục vụ sản xuất Nhược ñiểm: + Diện tích sử dụng lớn 2.1.2 Nhu cầu sử dụng lượng tiềm áp dụng CDM cho nhà máy khu vực Miền Trung 2.1.2.1 Nhu cầu lượng phục vụ sản xuất.[10] - Điện : ñể tạo sản phẩm tiêu tốn khoảng 175 – 180 KWh - Nhiên liệu hóa thạch chủ yếu dầu DO, FO than ñá Để tạo sản phẩm cần 0,03 dầu FO 0,6 - 0,8 than ñá 0,02 -0,025 dầu DO 2.1.2.2 Tiềm áp dụng CDM Nước thải tinh bột sắn chứa lượng lớn hàm lượng chất hữu cơ, lượng chất hữu ñược phân hủy ñiều kiện yếm khí sản sinh lượng lớn khí Footer Page 10 of 126 Header Page 12 of 126 12 Đợt 2: + Thời gian khảo sát từ ngày 15/06 – 15/07/2012 + Địa ñiểm khảo sát (xem bảng 2.2) Bảng 2.2: Danh sách khảo sát nhà máy tinh bột sắn (ñợt 2) STT TÊN NHÀ MÁY Nhà chế biến máy tinh bột sắn Sê Pôn Nhà máy tinh bột sắn Fococev Huế Nhà máy chế biến Tinh Bột Sắn Như Xuân Nhà máy SX Tinh Bột Sắn Yên Thành Nhà máy chế biến tinh bột sắn Hà Tĩnh ĐỊA CHỈ LIÊN HỆ Km3 xã Thuận Bang, Hướng Hóa, Quảng Trị Huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên-Huế Xã Hóa Quỳ, Huyện Như Xuân, Thanh Hóa Huyện Yên Thành, Nghệ An xã Kỳ Sơn - Kỳ Anh – Hà Tĩnh CÔNG SUẤT 160 Sp/ngày 150 Sp/ngày 150 Sp/ngày 80 Sp/ngày 100 Sp/ngày 2.2.2.2 Xác ñịnh nhu cầu sử dụng lượng nhà máy TBS Sau tiến hành ñiều tra khảo sát nhà máy chế biến tinh bột sắn, ta lập bảng thống kê xác ñịnh dạng ñịnh mức sử dụng lượng cho nhà máy Đây sở cho việc tính toán áp dụng chế phát triển CDM 2.2.3 Xác ñịnh khả sinh khí biogas trình phân hủy kỵ khí nước thải chế biến TBS 2.2.3.1.Thiết lập mô hình thí nghiệm Mô hình sinh khí biogas từ nước thải tinh bột sắn ñược thực ñiều kiện nhiệt ñộ khác nhau: Bình sinh khí có thiết bị gia nhiệt kiểm soát nhiệt ñộ, bình sinh khí ñể ñiều kiện nhiệt ñộ môi trường a) Mô hình lên men ấm Nước thải ñược lên men ñiều kiện lên men ấm (nhiệt ñộ 35oC) có khuấy trộn - Cấu tạo thông số kỹ thuật: (chi tiết xem phụ lục) - Tỉ lệ phối trộn nguyên liệu: Để xác ñịnh tỷ lệ pha trộn bùn kỵ khí nước thải bình sinh khí ñược phối trộn theo tỷ lệ bảng 2.3 Bảng 2.3: Tỷ lệ phối trộn bùn kỵ khí nước thải tinh bột sắn Bình Bình Bình Bình Ký hiệu (B1) (B2) (B3) (B4) Nước thải TBS (lít) 25,5 15 Bùn kỵ khí (lít) 4,5 15 21 30 Tổng thể tích (lít) 30 30 30 30 b) Mô hình lên men ñiều kiện môi trường xung quanh Hỗn hợp nước thải ñược lên men ñiều kiện nhiệt ñộ môi trường có khuấy trộn tay - Cấu tạo thông số kỹ thuật: (Chi tiết xem phụ lục) - Tỉ lệ phối trộn nguyên liệu: Để xác ñịnh tỷ lệ pha trộn bùn kỵ khí nước thải bình sinh khí ñược phối trộn theo tỷ lệ bảng 2.4 Footer Page 12 of 126 Header Page 13 of 126 13 Bảng 2.4: Tỷ lệ phối trộn bùn kỵ khí nước thải tinh bột sắn Bình Bình Bình Ký hiệu (B1C) (B2C) (B3C) Nước thải TBS (lít) 25,5 15 Bùn kỵ khí (lít) 4,5 15 21 Tổng thể tích (lít) 30 30 30 - Nước thải TBS bùn kỵ khí ñược lấy trực tiếp từ hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn FoCoCev – Quảng Nam Nước thải ñược lấy từ mương dẫn nước thải nhà máy chứa vào thùng nhựa 60 lít, Do nước thải có giá trị pH – nên việc bảo quản nước thải ñược dễ dàng Bùn kỵ khí ñược lấy từ bể biogas thông bơm bùn tuần hoàn 2.2.3.2 Nguyên tắc hoạt ñộng Sau nạp hỗn hợp nước thải bùn cho bình sinh khí tiến hành theo dõi thông số sau : + Nhiệt ñộ môi trường nhiệt ñộ bình + Thường xuyên kiểm giá trị pH + Lưu lượng thành phần khí biogas sinh (ño thông số %CH4, %CO2, %O2, H2S ppm, CO ppm) + Thường xuyên khuấy trộn hỗn hợp ñối với trường hợp không gia nhiệt + Thời gian sinh khí 2.2.3.3 Vận hành, theo dõi bình sinh khí - Thời gian ño khí: từ – ngày tiến hành ño lượng khí sinh thành phần khí biogas lần Duy trì phép ño cho ñến bình ngưng sinh khí - Kết thúc ñợt thí nghiệm tiến hành lấy mẫu nước thải phân tích ñầu 2.2.3.4 Xác ñịnh thành phần nước thải, bùn kỵ khí khí biogas - Nước thải bùn kỵ khí : ñược bảo quản phân tích Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ Môi trường – Đại học Đà Nẵng - Khí biogas: thành phần khí biogas ñược xác ñịnh máy ño khí gas GFM 435 2.2.4 Tính toán khả thu hồi sử dụng khí sinh học theo chế phát triển CDM [15] Sau ñã có ñầy ñủ thông tin nước thải ñịnh mức sử dụng lượng, ta tính toán sản lượng khí biogas thu hồi ñược, tổng lượng nhiệt việc ñốt khí biogas sinh Từ ñó xác ñịnh tổng lượng giảm phát thải KNK nhà máy 2.2.5 Lập phương án ñầu tư theo CDM cho nhà máy chế biến tinh bột sắn Fococev Quảng Nam Để thấy rõ lợi ích việc phát triển dự án theo chế phát triển CDM, tiến hành tính toán cụ thể cho nhà máy chế biến tinh bột sắn Fococev Quảng Nam 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp thu thập nghiên cứu tài liệu - Phương pháp ñiều tra khảo sát thực tế - Phương pháp thống kê - Phương pháp thực nghiệm - Các công thức tính toán CDM Footer Page 13 of 126 Header Page 14 of 126 14 CHƯƠNG – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 NƯỚC THẢI TINH BỘT SẮN VÀ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI 3.1.1 Nước thải tinh bột sắn Hầu hết nhà máy chế biến tinh bột sắn khu vực Miền Trung ñều sử dụng công nghệ chế biến Thái Lan nên tính chất thành phần nước thải nhà máy có tương ñồng ñịnh 3.1.2 Hệ thống xử lý nước thải tinh bột sắn Qua trình khảo sát cho thấy hầu hết hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn khu vực Miền Trung ñược thiết kế ñơn giản, chủ yếu sử dụng bể CIGAR hồ sinh học ñể xử lý nước thải, số sử dụng thêm bể UASB bể cân hệ thống xử lý nước thải Trong trình thiết kế xây dựng vận hành, nhà máy thường gặp phải vấn ñề sau: + Do chi phí xây dựng cao nên dung tích bể UASB số nhà máy không ñảm bảo thời gian lưu nước, chí khả xử lý yếm khí + Để khắc phục tình trạng nhà máy chuyển từ bể UASB sang bể CIGAR Dung tích bể CIGAR lớn nhiều lần so với bể UASB ñồng thời chi phí xây dựng thấp Tuy nhiên bể CIGAR khó ñể phân phối ñều nước bể xáo trộn khí, dẫn tới “vùng nước chết bể lớn” hiệu sinh khí không cao + Nước thải không ñược kiềm hóa trước dẫn vào bể kỵ khí, gây ức chế cho trình phân hủy kỵ khí + Nước thải sau công trình kỵ khí chủ yếu ñược xử lý hồ sinh học nên thường xuyên xảy tượng phú dưỡng, gây phát tán mùi hôi, ñặc biệt vào mùa hè 3.2 HIỆN TRẠNG THU HỒI, SỬ DỤNG KHÍ BIOGAS VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TẠI CÁC NHÀ MÁ CHẾ BIẾN TBS 3.2.1 Kết khảo sát khả thu hồi sử dụng khí biogas nhà máy chế biến Kết khảo sát ñược thể bảng 3.2 3.3 Bảng 3.2: Công suất lượng nước thải nhà máy Lượng Tổng Q Công Số ngày Tổng COD TÊN NHÀ MÁY nước nước suất SX SL vào TB thải thải tấn/ngày Ngày/năm tấn/năm m3/tsp m3/ngày (mg/l) NM SX TBS Như Xuân 150 160 24,000 23 3,450 6,850 NM SX TBS Yên Thành 80 150 12,000 21 1,680 8,120 NM chế biến TBS Hà Tĩnh 100 160 16,000 22 2,200 8,325 NM chế biến TBS Sê Pôn 160 200 32,000 24,5 3,920 7750 NM tinh bột sắn Fococev 150 160 21,600 22 2,640 8,320 Huế NM TBS Fococev Q Nam 120 180 21,600 21 2,520 5660 NM chế biến TBS Tịnh Phong 150 200 30,000 23 3,450 7520 NM sản xuất TBS Sơn Hải 50 220 11,000 17 850 9,125 NM CP TBS XK Bình Định 60 280 16,800 18 1,080 6,430 NM chế biến TBS Đồng 120 240 28,800 22 2,640 6,830 Xuân Footer Page 14 of 126 Header Page 15 of 126 15 Bảng 3.3: Hiện trạng sử dụng khí biogas sản xuất TÊN NHÀ MÁY Công trình kỵ khí Loại công trình NM SX TBS Như Xuân NM SX TBS Yên Thành NM chế biến TBS Hà Tĩnh NM chế biến TBS Sê Pôn NM tinh bột sắn Fococev Huế NM TBS Fococev Q Nam NM chế biến TBS Tịnh Phong NM sản xuất TBS Sơn Hải NM CP TBS XK Bình Định NM chế biến TBS Đồng Xuân Bể CIGAR Bể CIGAR Bể UASB Bể CIGAR bể UASB Bể CIGAR Bể CIGAR Bể CIGAR bể UASB Bể CIGAR Bể CIGAR Bể CIGAR Dung tích (m3) 8,000 25.000 3500 23.000 3600 18.000 20.000 54.000 2500 5.400 32.000 35.000 Hiện trạng Đang hoạt ñộng x x x Ngưng hoạt ñộng Lưu lượng khí biogas Sản Đốt xuất bỏ (m3/h) * - x 600 - x x * - * - * * - x Bể UASB x x x Ghi : (*) Lựu lượng khí biogas ñủ cung cấp cho sản xuất chưa thống kê cụ thể ( ) Chỉ dùng biogas ñể ñốt phụ trợ với than dầu (-) Chỉ ñốt bỏ áp lực bể CIGAR cao 3.2.2 Kết khảo sát trạng sử dụng lượng phục vụ sản xuất nhà máy Kết khảo sát trạng sử dụng lượng nhà máy ñược thể bảng 3.4 Bảng 3.4: Tổng hợp dạng lượng nhu sử dụng nhà máy TBS TÊN NHÀ MÁY NM SX TBS Như Xuân NM SX TBS Yên Thành NM chế biến TBS Hà Tĩnh NM chế biến TBS Sê Pôn NM tinh bột sắn Fococev Huế NM TBS Fococev Q Nam NM chế biến TBS Tịnh Phong NM sản xuất TBS Sơn Hải NM CP TBS XK Bình Định NM chế biến TBS Đồng Xuân Điện MW /năm 3960 2160 2720 5300 3652 3672 5370 2856 5350 4752 Định mức nhiên liệu Dầu DO Dầu FO (tấn/ (tấn năm) /năm) 576 288 259.2 330 - Than (tấn/nă m) 777.6 - Biogas m3/năm 1,200,000 1,020,000 800,000 2,880,000 1,920,000 1,188,000 3,000,000 605,000 1,000,000 2,448,000 3.3 KHẢ NĂNG SINH KHÍ NƯỚC THẢI TINH BỘT SẮN Việc khảo sát khả sinh khí nước thải tinh bột sắn chia làm ñợt Footer Page 15 of 126 Tổng nhiệt lượng MJ /năm 27,038,563 22,957,776 18,021,946 64,819,080 43,213,147 26,768,776 67,519,332 13,636,708 22,519,260 55,097,107 Header Page 16 of 126 16 3.3.1 Thích nghi bùn hoạt tính với nước thải TBS Thời gian tiến hành thí nghiệm : từ ngày 01/03 – 20/03/2012 Nhận xét : - Đối với bùn kỵ khí : từ kết thể bảng 3.5 thông qua cảm quan ta nhận thấy Hỗn hợp bùn kỵ khí lấy từ hệ thống xử lý nước thải nhà máy có màu ñen, ñể lắng ống ñong hỗn hợp không phân lớp rõ rệt ñiều thể tính ñồng ñều hỗn hợp bùn Đồng thời giá trị phân tích ñược cho thấy chất lượng bùn ñưa vào thí nghiệm ñảm bảo - Đối với nước thải : từ kết thể bảng thông qua cảm quan ta nhận thấy + Nước thải có màu vàng nhạt trắng ñục, ñể lắng ống ñong phần bã sắn phần nước có chứa cặn lơ lững phân lớp rõ rệt Do ñó tiến hành nạp liệu cần phải liên tục khuấy trộn ñể ñảm bảo tính ñồng ñều nước thải + Giá trị pH thấp, ñiều lợi cho trình kỵ khí + Giá trị CN- vượt gấp 200 lần tiêu chuẩn cho phép, gây ức chế trình sinh trưởng vi sinh vật + Cặn lơ lửng nước thải lắng nhanh ñó phải thường xuyên khuấy trộn ñể làm tăng khả tiếp xúc bùn kỵ khí nước thải Bảng 3.6: Kết nước thải sau phân hủy kỵ khí ñợt STT Đơn vị Chỉ tiêu pH SS Độ tro Độ kiềm (CaCO3) COD N-T P-T B1 mg/l % mg/l mg/l mg/l mg/l 329 1500 908 98 32.94 Chỉ tiêu Nước thải ñầu ñợt B2 B3 B4 B1C B2C 5 5 640 386 350 314 25.6 1550 1350 4530 1450 1500 980 980 1220 940 169.4 121.8 118.5 114.8 40.55 28.71 25.45 22.63 B3C 380 1575 1000 135.8 31.65 Nhận xét : Từ Bảng 3.6 cho ta thấy + Giá trị pH, ñộ kiềm, tăng nhẹ Hiệu suất chuyển hóa chất hữu khoảng 77-79 % + Hiệu xuất xử lý N,P không cao, hiệu suất khoảng 30 % Tương ứng với tỷ lệ phối trộn ta có hàm lượng chất hữu bình khác Kết sinh khí biogas 45 40 35 30 25 20 15 10 B1 % CH4 Footer Page 16 of 126 CO2 O2 Ngày 45 40 35 30 25 20 15 10 B1C % Ngày CH4 CO2 10 11 12 O2 Header Page 17 of 126 17 Hình 3.3: Đồ thị thành phần khí biogas bình B1 B1C (ñợt 1) % 60 B2 B2C % 40 35 50 30 25 20 15 40 30 20 10 10 Ngày CH4 CO2 Ngày O2 CH4 10 11 12 CO2 O2 Hình 3.4: Đồ thị thành phần khí biogas bình B2 B2C (ñợt 1) % B3 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 Ngày CH4 CO2 B3C % Ngày O2 CH4 10 11 12 CO2 O2 Hình 3.5: Đồ thị thành phần khí biogas bình B3 B3C (ñợt 1) 70 % B4 60 50 40 30 20 10 Ngày CH4 CO2 O2 Hình 3.6: Đồ thị thành phần khí biogas bình B4 (bùn kỵ khí) Nhận xét : - Đối với bùn kỵ khí (B4) + Chất lượng khí biogas sinh từ bùn kỵ khí tốt, nồng ñộ chất khí thể ñúng tính chất khí biogas , nồng ñộ khí CH4 dao ñộng khoảng (1,5 – 65,6)% Điều ñó cho thấy chất lượng bùn kỵ khí ñảm bảo cho trình lên men kỵ khí - Đối với nước thải tinh bột sắn + Ứng với tỷ lệ phối trộn khác chất lượng khí biogas khác + Nguyên liệu phối trộn theo tỷ lệ bình B1, B1C B3, B3C cho khí chất lượng thấp, nồng ñộ khí CH4 dao ñộng khoảng (0 – 18,5)%, nồng ñộ khí CO2 cao dao ñộng khoảng từ (27 – 48) % + Nguyên liệu phối trộn theo tỷ lệ bình B2, B2C cho chất lượng khí biogas tốt, nồng ñộ khí CH4 dao ñộng khoảng (18 – 57,6)% , nồng ñộ khí CO2 cao, nồng ñộ dao ñộng khoảng (3,6 – 59,2)% Footer Page 17 of 126 Header Page 18 of 126 18 + Thời gian sinh khí bình có gia nhiệt ngắn bình không gia nhiệt, lượng khí sinh bình gia nhiệt cao bình không gia nhiệt Tuy nhiên thành phần khí sinh bước ñầu hai trường hợp nói tương ñương nhau, chênh lệch lớn nồng ñộ chất khí khí biogas + Nồng ñộ khí khác H2S CO cao, H2S>5000 ppm, CO> 2000 ppm V (lít) B1 25 B2 B3 20 B4 15 B3C B2C 10 B1C Ngày 10 11 12 Tổng lượng khí biogas sinh ñợt Hình 3.8: Diễn biến tổng lưu lượng khí sinh (ñợt 1) Nhận xét : Do ñây giai ñoạn tạo ñiều kiện thích nghi bùn kỵ khí nước thải tinh bột sắn nên chất lượng, lưu lượng khí biogas sinh chưa cao chưa ổn ñịnh - Tổng lượng khí sinh nhiều tỷ lệ phối trộn bình B2 B2C - Chu kỳ sinh khí bình có gia nhiệt ngày bình không gia nhiệt 12 ngày - Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu bình B2 B2C cho lượng khí nhiều 19,52 lít khí biogas - Lượng khí sinh bình B4 (bình có bùn kỵ khí) cho thấy lượng khí sinh từ bùn kỵ khí không nhiều khoảng 2,93 lít, thời gian sinh khí ngắn Như không ảnh hưởng nhiều ñến kết sinh bình thí nghiệm 3.3.2 Xác ñịnh thành phần, lưu lượng khí biogas sinh (ñợt 2,3) Thực nghiệm ñợt : Bảng 3.9: Kết nước thải sau phân hủy kỵ khí ñợt Đơn Chỉ tiêu Nước thải vị vào ñợt pH SS mg/l 1509 Độ kiềm mg/l 1375 (CaCO3) COD mg/l 5120 N-T mg/l 167.2 P-T mg/l 95.61 B1C 4024 Kết Nước thải ñầu ñợt B2C B3C B1 B2 6.5 5 950 388 117 781 B3 1354 1850 1800 1887.5 1825 1800 1036 1156 159.6 193.2 13.87 23.66 992 229.6 17.13 1750 1076 1006 1148 145.6 218.4 173.6 24.47 24.47 23.66 Nhận xét: Từ bảng 3.9, cho ta thấy ñộ kiềm hiệu suất phân hủy chất hữu ñã tăng nhiều so với lần thí nghiệm ñợt 1, ñiều cho thấy bùn kỵ khí ñã thích nghi Footer Page 18 of 126 Header Page 19 of 126 19 ñược với nước thải TBS tiêu khác N-T, P-T… không thay ñổi nhiều so với thí nghiệm ñợt + Kết chất lượng khí biogas sinh tương ứng với tỷ lệ phối trộn (ñợt 2) % B1 45 40 35 30 25 20 15 10 % B1C 60 50 40 30 20 10 CH4 10 11 Ngày CO2 O2 CH4 10 11 12 CO2 Ngày O2 Hình 3.9: Đồ thị thành phần khí biogas B1 B1C (ñợt 2) % B2 70 60 60 50 50 40 40 B2C % 30 30 20 20 10 10 Ngày CH4 CO2 10 11 O2 CH4 10 11 12 CO2 Ngày O2 Hình 3.10: Đồ thị thành phần khí biogas bình B2 B2C (ñợt 2) % B3 60 % B3C 45 40 50 35 40 30 30 25 20 20 15 10 10 Ngày CH4 CO2 10 11 O2 Ngày CH4 CO2 10 11 12 O2 Hình 3.11: Đồ thị thành phần khí biogas bình B3 B3C (ñợt 2) Nhận xét : Tương tự thí nghiệm ñợt 1, ứng với tỷ lệ phối trộn khác cho thành phần khí biogas khác Tuy nhiên so với ñợt 1, thành phần khí CH4 thí nghiệm ñợt tăng nhanh ổn ñịnh Cụ thể : + Chất lượng khí biogas sinh từ tỷ lệ phối trộn bình B1, B1C B3, B3C có tăng lên không ñáng kể, giá trị CH4 cao ñạt 17% ñối với trường hợp không gia nhiệt 16.1 % ñối với trường hợp gia Ở tỷ lệ thành phần CO2 chiếm chủ yếu số thời ñiểm nồng ñộ CO2 ñạt gần 60%, + Chất lượng khí biogas sinh từ tỷ lệ phối trộn bình B2, B2C tốt, trình sinh khí ñã diễn ổn ñịnh nồng ñộ CH4 trường hợp dao ñộng khoảng (50 – 65%), CO2 dao ñộng khoảng (23 – 34%), nồng ñộ H2S > 5000 ppm, CO Footer Page 19 of 126 Header Page 20 of 126 20 > 2000 ñây ñược xem làm khoảng giá trị ñặc trưng cho khí biogas sinh từ nguồn nguyên liệu có giá trị pH thấy V (lít) 25 20 B1 B2 15 B3 B1C 10 B3C B2C Ngày 10 11 12 Tổng lượng khí biogas sinh ñợt Hình 3.13: Diễn biến tổng lưu lượng khí sinh (ñợt 2) Nhận xét : Từ hình 3.12: ta thấy thời gian sinh khí nhiều diễn ngày ñầu tiên, sau ñó lượng khí sinh ngày giảm dần, kết thúc khoảng khoảng ngày thứ 10 – 12 Thời gian sinh khí diễn 12 ngày Từ hình 3.13: Tổng lượng khí sinh bình B2 B2C lớn ñạt lần lượng 21 lít 17.6 lít Các bình B1, B1C B3, B3C cho lượng khí gần tương ñương khoảng 15 lít Điều cho thấy không khác biệt nhiều lượng khí biogas sinh tỷ lệ phối trộn bình B1,B1C B3, B3C Thực nghiệm ñợt Thời gian tiến hành thí nghiệm từ ngày 01/05 – 20/05/2012 Kết thí nghiệm sinh khí Đợt Bảng 3.10: Kết phân tích nước thải TBS trước sau ủ trình sinh khí Kết Đơn Nước Nước thải ñầu ñợt Chỉ tiêu vị thải vào B1C B2C B3C B1 B2 B3 ñợt pH 4.5 5.2 5.5 6.8 5.3 SS mg/l 1290 678 523 912 714 651 1260 Độ kiềm mg/l 1720 1830 1930 2035 1915 1865 1970 (CaCO3) COD mg/l 7520 1844 1828 1908 1812 2052 1892 N-T mg/l 114.8 159.6 193.2 207.2 128.8 163.8 198.8 P-T mg/l 44.38 21.02 51.48 20.31 19.24 15.32 23.51 SO4 mg/l 232 - Footer Page 20 of 126 Header Page 21 of 126 21 + Kết chất lượng khí biogas sinh tương ứng với tỷ lệ phối trộn (ñợt 3) % B1 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 B1C % 60 10 Ngày CH4 CO2 Ngày 10 11 O2 CH4 10 11 12 CO2 O2 Hình 3.14: Đồ thị thành phần khí biogas bình B1 B1C (ñợt 3) % B2 % B2C 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 Ngày CH4 CO2 Ngày 10 11 CH4 O2 CO2 10 11 12 O2 Hình 3.15: Đồ thị thành phần khí biogas B2 B2C (ñợt 3) % B3 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 CH4 CO2 10 11 O2 Ngày B3C % 60 CH4 CO2 10 11 12 Ngày O2 Hình 3.16: Đồ thị thành phần khí biogas B3 B3C (ñợt 3) Nhận xét : Tương tự thực nghiệm 2, diễn biến nồng ñộ chất khí sinh bình thay ñổi nhiều Từ hình 3.14 3.16 thành phần khí sinh bình B1, B1C B3, B3C cho lượng khí CH4 thấp nồng ñộ CH4 dao ñộng trong khoảng (10 – 20)%, ngược lại nồng ñộ CO2 lại cao, dao ñộng khoảng (30 – 58)% Từ hình 3.15 : ta thấy tỷ lệ phối trộn bình B2 B2C trường hợp gia nhiệt không gia nhiệt ñều cho nồng ñộ khí CH4 cao ổn ñịnh nồng ñộ CH4 dao ñộng khoảng (50 – 60)%, CO2 dao ñộng khoảng (20 – 40)% Footer Page 21 of 126 Header Page 22 of 126 22 V (lít) 25 20 B1 B2 15 B3 B1C 10 B2C B3C Ngày 10 11 12 Tổng lượng khí biogas sinh ñợt Hình 3.18: Diễn biến tổng lưu lượng khí sinh (ñợt 3) Nhận xét : Từ hình 3.18, bảng cho ta thấy, dù lượng chất hữu nước thải thí nghiệm cao ñợt thí nghiệm Tỷ lệ phối trộn bình B2 có gia nhiệt cho lượng khí biogas cao 20,85 lít Nhận xét chung: + 1g chất hữu nước thải tinh bột sắn sinh 0.26 – 0.34 lít biogas, ñó CH4 chiếm khoảng (55 – 60)% + Thời gian phân hủy khoảng - 12 ngày + Nên trì nồng ñộ bùn kỵ khí bể kỵ khí khoảng 50% thể tích bể + Việc gia nhiệt cho hỗn hợp nước thải giúp rút ngắn thời gian sinh khí, không làm tăng nồng ñộ CH4 so với trường hợp không gia nhiệt 3.3.3 Kết tính toán khả thu hồi sử dụng khí biogas theo chế CDM Bảng 3.13: Ước tính tổng lượng giảm phát thải KNK nhà máy khảo sát ST CODremove, BEww,treatment,y = ∑i Qww,i, y TÊN NHÀ MÁY T CERs i,y NM SX TBS Như Xuân 552,000 0.00514 10,648 NM SX TBS Yên Thành 252,000 0.00609 5,762 NM chế biến TBS Hà Tĩnh 352,000 0.00624 8,252 NM chế biến TBS Sê Pôn 784,000 0.00581 17,111 NM tinh bột sắn Fococev Huế 528,200 0.00525 12,371 NM TBS Fococev Q Nam 453,600 0.00384 6,540 NM chế biến TBS Tịnh Phong 690,000 0.00564 14,612 NM sản xuất TBS Sơn Hải 187,000 0.00684 4,805 NM CP TBS XK Bình Định 302,400 0.00525 5,961 10 NM chế biến TBS Đồng Xuân 633,600 0.00513 12,204 Tổng cộng 98,267 Như năm nhà máy cắt giảm ñược khoảng 98,267 tCO2e/năm Hiện miền Trung có khoảng 18 nhà máy chế biến tinh bột sắn, ước tính nhà máy áp dụng theo chế phát triển CDM cắt giảm ñược khoảng 200,000 tCO2e/năm tương ñương khoảng triệu USD, thông thường vòng ñời dự án CDM khoảng – 10 năm Footer Page 22 of 126 Header Page 23 of 126 23 3.3.4 Kết tính toán áp dụng cho nhà máy chế biến TBS Fococev Quảng Nam theo chế CDM - Tên dự án : Dự án chuyển ñổi nhiên liệu từ diesel sang dùng khí sinh học nhà máy chế biến TBS Fococev Quảng Nam Tỉnh Quảng Nam, Việt Nam 3.3.4.1 Mô tả hoạt ñộng dự án: Nhà máy tinh bột sắn Fococev – Quảng Nam hàng năm sản xuất khoảng 24.000 tinh bột sắn, ñồng thời thải khoảng 840.000 m3 nước thải 3.3.4.2 Mô tả kỹ thuật dự án: - Vị trí dự án : - Mô tả ñiều kiện tự nhiên dự án: - Loại hình dự án: + Mục tiêu KN K (CO2/CH4/N 2O/HFCs/PFCs/SF6): CO2 + Loại hoạt ñộng (Giảm/Hấp thụ CO2): Giảm + Lĩnh vực hoạt ñộng: Chuyển ñổi nhiên liệu 3.2.4.3 Phương pháp ñường sở Nhà máy tinh bột sắn Fococev Quảng Nam có hồ sinh học yếm khí sản sinh lượng biogas tương ứng với nồng ñộ chất hữu ñưa vào hồ việc sử dụng lò ñốt dầu ñể cung cấp nhiệt cho việc sấy tinh bột sắn Phát thải từ việc tiêu thụ dầu phần ñường sở kịch dự án Hệ thống hồ kịch ñường sở cũ không dùng nguồn ñiện nhiệt Việc sử dụng giải pháp xử lý nước thải hồ ñang phổ biến Việt Nam Trong hoạt ñộng dự án, hồ yếm khí ñược phủ bạt ñể thu hồi khí biogas, khí biogas thu hồi ñược xử lý sơ sử dụng cho việc sản xuất nhiệt lò ñốt Nước thải công nghệ Nước rửa củ NM sản xuất Điều chỉnh pH Bể lắng cặn Dầu DO Nồi chạy biogas Bể lắng Protein Bể lắng cát Bể CIGAR Hồ sinh học số Gas Đốt bỏ Điện lưới quốc gia Hồ sinh học số – 9) Hồ sinh học số 10 Đường biên dự Nguồn tiếp nhận Hình 3.20: Kịch ñường sở theo dự án CDM nhà máy Fococev – Quảng Nam 3.3.4.4 Lựa chọn phương pháp luận Sử dụng phương pháp luận ñây ñể tính toán cho dự án quy mô nhỏ: AMS.III.H: thu hồi mêtan xử lý nước thải AMS.I.C: Sản xuất nhiệt sử dụng không sử dụng ñiện Ngoài dự án sử dụng công thức sau: Footer Page 23 of 126 Header Page 24 of 126 24 + Công cụ xác ñịnh lượng phát thải dự án từ việc ñốt khí có CH4 (PL 13, EB 28) + Công cụ tính lượng phát thải theo kịch ñường sở, dự án và/hoặc lượng phát thải từ việc tiêu thụ ñiện (EB 39) - Tính toán lượng phát thải ñường sở Lượng phát thải ñường sở tổng lượng phát thải từ xử lý nước thải ñường sở (tính toán sử dụng AMS.III.H.) lượng phát thải từ tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch (tính toán sử dụng AMS.I.C.) Bảng 3.20: Lượng phát thải ñường sở Tổng lượng BEww,treatment, EGthermal,y BE tổng Năm Tổng lượng khí (tCO2/năm) cộng (tCO2/ biogas thu biogas cho ñốt y cháy (tCO2/năm) năm) ñược 3 (Nm /năm) (Nm /năm) 2013 866,949 8,669 7426.5 1111.5 8583 2014 866,949 8,669 7426.5 1111.5 8583 2015 866,949 8,669 7426.5 1111.5 8583 2016 866,949 8,669 7426.5 1111.5 8583 2017 866,949 8,669 7426.5 1111.5 8583 2018 866,949 8,669 7426.5 1111.5 8583 2019 866,949 8,669 7426.5 1111.5 8583 2020 866,949 8,669 7426.5 1111.5 8583 2021 866,949 8,669 7426.5 1111.5 8583 2022 866,949 8,669 7426.5 1111.5 8583 - Tính toán lượng phát thải dự án PEy = PEpower, y +PEww,treatment , y + PE s,treatment , y + PE ww,discharge, y + PE s, final, y + PEfugitive , y + PE biomass , y + PEflaring ,y (3.4) Bảng 3.23: Lượng phát thải dự án Năm Lưu lượng khí Tiêu thụ PE từ tiêu thụ biogas ñiện ñiện (MW/năm) (tCO2/năm) (Kg/giờ) 2013 79.17 125.3 162.9 2014 79.17 125.3 162.9 2015 79.17 125.3 162.9 2016 79.17 125.3 162.9 2017 79.17 125.3 162.9 2018 79.17 125.3 162.9 2019 79.17 125.3 162.9 2020 79.17 125.3 162.9 2021 79.17 125.3 162.9 2022 79.17 125.3 162.9 - LƯỢNG GIẢM PHÁT THẢI ERy,exante = BEy,exante − (PEy,exante + LEy,exante ) Footer Page 24 of 126 PE từ ñốt không hiệu (tCO2/năm) 14.6 14.6 14.6 14.6 14.6 14.6 14.6 14.6 14.6 14.6 PE tổng cộng (tCO2/năm) 177.5 177.5 177.5 177.5 177.5 177.5 177.5 177.5 177.5 177.5 (3.8) Header Page 25 of 126 25 Bảng 3.24: Lượng giảm phát thải dự kiến dự án (tCO2/năm) Ước tính lượng giảm Ước tính tổng Ước tính lượng phát thải hoạt ñộng lượng giảm phát Năm giảm phát thải dự án (tCO2/năm) thải (tCO2/năm) sở (tCO2/năm) 2013 8583 177.5 8405.4 2014 8583 177.5 8405.4 2015 8583 177.5 8405.4 2016 8583 177.5 8405.4 2017 8583 177.5 8405.4 2017 8583 177.5 8405.4 2019 8583 177.5 8405.4 2020 8583 177.5 8405.4 2021 8583 177.5 8405.4 2022 8583 177.5 8405.4 Tổng 85,830 1,775 84,054 Nhận xét: Ước tính năm nhà máy cắt giảm phát thải CO2 8405.4 tấn, CO2 = CERs, năm nhà máy thu ñược 8405 chứng giảm phát CERs Hiện CERs ñược giao dịch khoảng 10USD, năm nhà máy thu ñược 84050 UDS Bên cạnh ñó năm nhà máy tiết kiệm khoảng 259 dầu DO 777 than, góp phần bình ổn giá nhiên liệu bảo vệ môi trường Footer Page 25 of 126 Header Page 26 of 126 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đề tài ñã thực ñầy ñủ nội dung nghiên cứu ñã ñề xuất, qua ñó ñề tài ñã ñạt ñược mục tiêu nghiên cứu sau: Nước thải từ trình chế biến tinh bột sắn chứa nhiều hợp chất hữu dễ phân hủy nên sử dụng phương pháp kỵ khí ñể xử lý nước thải tinh bột sắn Thành phần biogas sinh từ nước thải tinh bột sắn ñược thu hồi dùng làm nhiên liệu thay cho than, dầu ñể cấp cho lò dầu tải nhiệt ñộng ñốt Với thực nghiệm sinh biogas từ nước thải tinh bột sắn cho ta thấy, tỷ lệ phối trộn nước thải bùn kỵ khí theo tỉ lệ 1:1 cho lưu lượng thành phần biogas tốt Cứ 1KgCOD sinh khoảng 0,24 - 0,26 m3 biogas với thành phần biogas ño ñược CH4 (50 - 60)%, CO2 (20 - 40)%, khí khác H2S > 5000 ppm, CO > 2000 ppm Căn theo phương pháp AMS.III.H kết khảo sát 10 nhà máy tinh bột sắn thuộc khu vực Miền Trung cho thấy, nhà máy chế tinh bột sắn có công suất 50 sp/ngày trở lên ñều thực dự án ñầu tư theo chế phát triển CDM Ước tính tổng lượng giảm phát thải nhà máy tinh bột sắn thuộc khu vực Miền Trung khoảng 100,131 tCO2/năm Nếu ñầu tư dự án CDM cho Nhà máy chế biến tinh bột sắn Fococev Quảng Nam lượng giảm phát KNK ñạt ñược khoảng 84,050 tCO2/10 năm, năm nhà máy thu khoảng 84.000 USD từ việc bán chứng CERs tiết kiệm khoảng 259 dầu DO 777 than KIẾN NGHỊ Để hoàn thiện ñề tài này, nhận thấy cần nghiên cứu thêm vấn ñề sau: khả thích nghi phát triển vi sinh vật kỵ khí ñiều kiện pH thấp nước thải chế biến tinh bột sắn Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ thu hồi sử dụng khí biogas nhà máy chế biến tinh bột sắn Lập dự án ñầu tư theo chế phát triển cho nhà má chế biến tinh bột sắn Footer Page 26 of 126 ... sát nhà máy tinh bột sắn (ñợt 2) STT TÊN NHÀ MÁY Nhà chế biến máy tinh bột sắn Sê Pôn Nhà máy tinh bột sắn Fococev Huế Nhà máy chế biến Tinh Bột Sắn Như Xuân Nhà máy SX Tinh Bột Sắn Yên Thành Nhà. .. chế phát triển CDM dự án Vì lý trên, tác giả chọn ñề tài Tiềm thu hồi, sử dụng nguồn khí sinh học theo chế phát triển (CDM) – Nghiên cứu áp dụng cho nhà máy chế biến tinh bột sắn khu vực Miền Trung ... sát nhà máy tinh bột sắn (ñợt 1) STT TÊN NHÀ MÁY Nhà máy chế biến tinh bột sắn Fococev Quảng Nam Nhà máy chế biến tinh bột sắn Tịnh Phong Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Sơn Hải Nhà máy CP tinh bột