Nghiên cứu kỹ thuật làm sạch khí sinh học bằng phương pháp sử dụng dung dịch hấp thụ Ba(OH)2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Tôn Nữ Thị Phương Vi ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT LÀM SẠCH KHÍ SINH HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG DUNG DỊCH HẤP THỤ Ba(OH)2 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Hà Nội, 7/2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Tôn Nữ Thị Phương Vi ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT LÀM SẠCH KHÍ SINH HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG DUNG DỊCH HẤP THỤ Ba(OH)2 Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 8520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Văn Mạnh Hà Nội, 7/2020 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan nội dung trình bày ḷn văn tớt nghiệp “Nghiên cứu kỹ thuật làm khí sinh học phương pháp sử dụng dung dịch hấp thụ Ba(OH)2” là nghiên cứu cá nhân tôi, sở số liệu, số liệu tham khảo Những tài liệu sử dụng tham khảo luận văn đã nêu rõ phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết trình bày đồ án là hoàn toàn trung thực, sai xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu kỷ luật môn và nhà trường đề Hà Nội, tháng năm 2020 Sinh viên Tôn Nữ Thị Phương Vi Lời cảm ơn Lời đầu tiên, xin chân thành gửi lời cám ơn đến Ban lãnh đạo Viện Công nghệ Môi trường và Ban lãnh đạo Công ty Cổ phần bia Sài Gòn – Miền Trung đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tơi hoàn thành chương trình học học viện Luận văn tốt nghiệp thực Hệ thớng lên men yếm khí bùn thải, sinh khí sinh học để phát điện và bùn thải sau lên men thu gom sản xuất làm phân bón hữu Đây là đề tài phối hợp Công ty CP bia Sài Gòn – Miền Trung và Viện Cơng nghệ Mơi trường Do đó, tơi tạo điều kiện học tập, nghiên cứu chuyên gia Viện triển khai xây dựng dự án, vận hành thử nghiệm và sản xuất Đây là sở để thực nội dung nghiên cứu cá nhân Xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến PGS.TS Đỗ Văn Mạnh, phó viện trưởng Viện Cơng nghệ Mơi trường đã tận tình hướng dẫn, bảo em śt q trình học tập và làm khóa ḷn Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Học viện nói chung, thầy khoa Kỹ tḥt mơi trường nói riêng đã truyền đạt nhiều kiến thức bổ ích chuyên ngành, giúp em nắm bắt sở lý thuyết và tạo điều kiện giúp đỡ śt q trình học tập Ći cùng, em xin chúc Ban lãnh đạo Viện Công nghệ Môi trường, Ban lãnh đạo Cơng ty Cổ phần bia Sài Gịn – Miền Trung và thầy cô giáo sức khỏe, thành công Sinh Viên Tôn Nữ Thị Phương Vi i MỤC LỤC CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY KỊ KHÍ THU HỒI KHÍ SINH HỌC 1.2 SỰ CẦN THIẾT PHẢI LÀM SẠCH KHÍ SINH HỌC 10 1.2.1 Hydrogen sulphide (H2S) 11 1.2.2 Siloxane 12 1.2.3 Cacbonic (CO2) .14 1.2.4 Amoniac (NH3) 14 1.3 TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ LÀM SẠCH KHÍ SINH HỌC 15 1.3.1 Loại bỏ H2S và NH3 phương pháp hóa lý 15 1.3.2 Các phương pháp loại bỏ Siloxan 27 1.3.3 Loại bỏ H2S phương pháp sinh học 30 1.3.4 Một số phương pháp phổ biến làm khí sinh học giới 37 1.3.5 Cơng nghệ làm khí sinh học Việt Nam 41 1.4 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SINH HỌC BẰNG THIẾT BỊ LY TÂM TRỌNG LỰC TỐC ĐỘ CAO 43 1.5 HÓA CHẤT SỬ DỤNG TRONG PHƯƠNG PHÁP LÀM SẠCH KHÍ SINH HỌC 46 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNGVÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48 2.1.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 48 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 48 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 48 2.2 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU 48 2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 53 2.2.1 Quy trình thí nghiệm 53 ii 2.2.2 Các nội dung nghiên cứu 59 2.2.2.1 Nội dung Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dung dịch hấp thụ đến hiệu suất loại bỏ H2S và CO2 .59 2.2.2.2 Nội dung Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ quay thiết bị HGRPB đến hiệu suất loại bỏ H2S và CO2 .60 2.2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng tớc độ dịng khí đến hiệu suất loại bỏ H2S và CO2 .60 2.2.2.4 Nghiên cứu ảnh hưởng tớc độ dịng dung dịch đến hiệu suất loại bỏ H2S và CO2 61 2.2.2.5 Nội dung Đánh giá độ bão hòa dung dịch hấp thụ Ba(OH)2 theo thời gian 62 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 63 2.3.1 Phương pháp thực nghiệm .63 2.3.2 Phương pháp lấy mẫu và phân tích 64 2.3.3 Phương pháp kế thừa .66 2.3.4 Phương pháp chuyên gia 67 2.3.5 Phương pháp tính toán .67 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 68 3.1 MƠ HÌNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG XỬ LÝ BÙN YẾM KHÍ TẠI NHÀ MÁY 68 3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH HẤP THỤ ĐẾN HIỆU SUẤT LOẠI BỎ H2S VÀ CO2 Error! Bookmark not defined 3.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ QUAY CỦA THIẾT BỊ HGRPB ĐẾN HIỆU SUẤT LOẠI BỎ H2S VÀ CO2 74 3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ DỊNG KHÍ ĐẾN HIỆU SUẤT LOẠI BỎ H2S VÀ CO2 77 3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ DÒNG DUNG DỊCH ĐẾN HIỆU SUẤT LOẠI BỎ H2S VÀ CO2 79 iii 3.5 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ĐỘ BÃO HÒA CỦA DUNG DỊCH HẤP THỤ Ba(OH)2 THEO THỜI GIAN 82 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 PHỤ LỤC .90 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT EDTA Etylenediaminetetraacetic axetic HEDTA Axithydrôxy-ethylethylenediaminetriacetic HGRPB Thiết bị quay ly tâm tốc độ cao (High Gravity Rotating Packed Bed) QG/QL Tỉ lệ lưu lượng khí vào và lưu lượng dung dịch hấp thụ rpm Vòng/phút (revolutions per minute) COD Nhu cầu oxy hóa học SCOD Nhu cầu oxy hóa học hịa tan STOC Tổng cacbon hữu hịa tan TC Cacbon tổng sớ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TOC Tổng cacbon hữu TS Tổng chất rắn TXLNT Trạm xử lý nước thải VS Chất rắn bay XLNT Xử lý nước thải v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần và tính chất khí sinh học Bảng 1.2 Một số phương pháp làm CO2 từ hỗn hợp biogas .38 Bảng 1.3.Một số phương pháp làm H2S từ hỗn hợp biogas 39 Bảng 2.1 Giá trị đặc trưng bùn hữu sử dụng nghiên cứu Error! Bookmark not defined Bảng 2.2 Chất lượng khí biogas dùng làm nhiên liệu cho máy phát điện 56 Bảng 2.3 Các thơng sớ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởngcủa nồng độ dung dịch hấp thụ đến hiệu suất loại bỏ H2S và CO2 59 Bảng 2.4 Các thơng sớ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởngcủa tốc độ quay thiết bị HGRPB đến hiệu suất loại bỏ H2S và CO2 60 Bảng 2.5 Các thông số thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng tớc độ dịng khí đến hiệu suất loại bỏ H2S và CO2 61 Bảng 2.6 Các thơng sớ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng tớc độ dịng dung dịch đến hiệu suất loại bỏ H2S và CO2 .61 Bảng 2.7 Đánh giá độ bão hòa dung dịch hấp thụ theo thời gian 62 Bảng 2.8 Các bước thực thí nghiệm làm khí .622 Bảng 2.9 Các thơng sớ và phương pháp phân tích thành phần biogas 66 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Q trình phân hủy kị khí .6 Hình 1.2 Sơ đồ q trình phân hủy kị khí chất thải hữu Hình 1.3 Sơ đồ làm khí biogas dịng ngược 18 Hình 1.4 Loại bỏ H2S phương pháp lọc sinh học 31 Hình 1.5 Sơ đồ làm khí biogas dịng ngược 33 Hình 1.6 Sơ đồ làm khí biogas dịng ngược 34 Hình 1.7 Hiệu suất loại bỏ H2S phương pháp sinh học 35 Hình 1.8 Sơ đồ ứng dụng khí sinh học Error! Bookmark not defined.2 Hình 1.9 Thiết bị làm khí biogas HGRPB dùng nghiên cứu Error! Bookmark not defined.4 Hình 1.10 Nguyên lý thiết bị làm khí biogas HGRPB dùng nghiên cứu Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải nhà máy 570 Hình 2.2 Sơ đồ mơ hình xử lý bùn yếm khí nhà máy 572 Hình 2.3 Thiết bị làm khí biogas HGRPB thực tế pilot .574 Hình 2.4 Bớ trí thí nghiệm nghiên cứu 575 Hình 2.5 Túi chứa biogas thô (bên phải) và túi chứa biogas tinh (bên trái) 576 Hình 2.6 Bồn chứa và máy khuấy trộn hóa chất 57 Hình 2.7 Động quay ly tâm biến tần .57 Hình 2.8 Máy thổi khí 58 Hình 2.9 Lưu lượng kế đo khí 58 Hình 2.10 Bơm hóa chất 58 Hình 2.11 Lưu lượng kế đo hóa chất 58 Hình 2.12 Đo nhanh chất lượng khí biogas trường 65 HCO2 (%) 76 69.42% 50.00% 100% 93.71% 77.85% 81.51% 97.80% 87.30% 79.19% 81.51% Hiệu suất loạ i bỏ % 80% 77.85% 69.42% 60% 50.00% CO2 40% H2S 20% 0% 600 900 1200 1500 Tốc độ quay thiết bị (rpm) Hình 3.3 Ảnh hưởng tớc độ quay thiết bị HGRPB đến hiệu suất loại bỏ H2S, CO2 Từ đồ thị Hình 3.3 ta thấy hiệu suất loại bỏ H 2S và CO2 tăng dần tăng tốc độ quay thiết bị HGRPB từ 600 - 1200 rpm Kết này là tăng tớc độ quay thiết bị dung dịch lỏng càng tạo màng mỏng hay giọt nhỏ để q trình chuyển khới pha khí và pha lỏng triệt để và trình hấp thụ diễn hoàn toàn Cụ thể tốc độ quay thiết bị tăng từ 600 ÷ 1200 rpm hiệu suất loại bỏ H2S và CO2 tăng nhanh tương ứng từ 79,19÷93,71% và 50÷77,85% Tuy nhiên, với tớc độ quay q lớn (1500 rpm) hiệu suất tăng lên không đáng kể, hiệu suất đạt 81,5 % đối với CO2 và 97,8% đối với H2S Xu hướng này tương tự Gou và cộng hiệu loại bỏ H2S nhận tối ưu đạt 99,8% tốc độ quay thiết bị là 1100 vòng/phút và cao so với kết nghiên cứu Chu và cộng tốc độ quay thiết bị là 1200 vòng/phút việc loại bỏ CO2 77 Do đó, với hiệu loại bỏ thí nghiệm này, chọn tớc độ quay thiết bị là 1200 rpm cho thí nghiệm 3.4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ DỊNG KHÍ ĐẾN HIỆU SUẤT LOẠI BỎ H2S VÀ CO2 Với giá trị nồng độ Ba(OH) là 0,01 M và tốc độ quay thiết bị HGRPB là 1200 rpm đã lựa chọn Thí nghiệm này thực điều kiện tớc độ dịng khí là 2,5; 5,0; 7,5; 10 lít/phút Ta có kết sau: Kết thử nghiệm ảnh tốc độ dịng khí đến hiệu suất loại bỏ H2S CO2 Thí nghiệm [H2S] (ppm) Thông số ban đầu 3567 [CO2] (%) 27.3 Thơng số cố định Lưu lượng chất lỏng QL(lít/phút) Nồng độ Ba(OH)2(M) 0,25 (15 lít/h) 0.01 (Lựa chọn giá trị từ Thí nghiệm 1) Tớc độ quay (vịng/phút) 1200 (Lựa chọn giá trị từ Thí nghiệm 2) Thơng số khảo sát Lưu lượng khí biogas QG (lít/phút) 2,5; 5; 7,5; 10 Thông số theo dõi CCO2, CH2S Kết quả Lưu lượng biogas (lít/phút) [H2S] (ppm) khí QG 2.5 7.5 10 166 202 270 320 154 78 211 302 387 170 270 280 345 Tb CH2S % 163.33 227.67 284.00 350.67 HH2S (%) 95.42% 93.62% 92.04% 90.17% [CO2] (%) 6.5 7.5 8.8 10.7 5.8 6.2 6.9 7.2 7.3 9.5 11.6 9.5 6.17 7.20 8.53 10.60 77.41% 73.63% 68.74% 61.17% Tb CCO2 ppm HCO2 (%) Kết nghiên cứu ảnh hưởng tớc độ dịng khí vào hiệu suất tách H2S, CO2 Hình 3.4 95.42% 100% 93.62% 77.41% 92.04% 90.17% 73.63% Hiệu suất 80% loại bỏ % 68.74% 61.17% 60% H2S 40% CO2 20% 0% 2.5 7.5 10 Tốc độ khí (l/phút) Hình 3.4 Ảnh hưởng tớc độ dịng khí đến hiệu suất loại bỏ H2S, CO2 Từ đồ thị biểu diễn Hình 3.4 ta thấy hiệu suất loại bỏ H2S và CO2 giảm dần tớc độ khí tăng dần điều kiện tớc độ dịng chất lỏng và tớc độ quay thiết bị xác định Điều này giải thích là tăng tớc độ dịng khí cung cấp lượng lớn hàm lượng H2S, CO2 và làm giảm thời gian tiếp xúc khí và lỏng, dẫn tới việc loại bỏ H 2S, CO2bị hạn chế tớc độ dịng khí cao và nồng độ chất lỏng định Cụ thể tăng tớc độ khí từ 79 2,5 - 10 (lít/phút) hiệu suất loại bỏ H 2S, CO2 giảm tương ứng từ 95,42 xuống 90,17% và từ 77,41 xuống 61,17% và giảm cách nhanh xuống 90,17% đối với H2S và 61,17% đối với CO2 So sánh với liệu phát Chu và cộng cho thấy xu hướng giá trị thử nghiệm, hiệu suất loại bỏ SO2 đạt 98% sử dụng dung dịch hấp thụ Na2SO3 Như vậy để loại bỏ H2S, CO2 biogas thiết bị HGRPB ta chọn tớc độ khí vào thiết bị là 2,5 (lít/phút) 3.5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TỐC ĐỘ DÒNG DUNG DỊCH ĐẾN HIỆU SUẤT LOẠI BỎ H2S VÀ CO2 Với điều kiện thí nghiệm thu là nồng độ dung dịch hấp thụ Ba(OH)2 là 0,01 M, tốc độ quay thiết bị HGRPB là 1200 rpm, tớc độ khí QG là 2,5 lít/phút,tiếp tục thực thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng tớc độ dịng dung dịc Thí nghiệm thực điều kiện tớc độ dịng dung dịch là 3,0; 5,0; 7,5 và 15 l/h (tương đương 0,05; 0,083; 0,125; 0,25 lít/phút) Kết thực sau: Kết thử nghiệm ảnh tốc độ dòng dung dịch đến hiệu suất loại bỏ H2S CO2 Thí nghiệm [H2S] (ppm) Thơng số ban đầu 3567 [CO2] (%) 27.3 Thông số cố định Nồng độ Ba(OH)2(M) 0.01 (Lựa chọn giá trị từ Thí nghiệm 1) Tớc độ quay (vịng/phút) 1200 (Lựa chọn giá trị từ Thí nghiệm 2) Lưu lượng biogas QG (lít/phút) 2,5 (Lựa chọn giá trị từ Thí nghiệm 3) Thơng số khảo sát Lưu lượng khí chất lỏng QL(lít/h) 3; 5; 7,5; 15 tương ứng (0.05; 0.083; 0.125; 80 0.25; 2.5 lít/phút) Tương ứng tỉ lệ QG/QL 50, 30, 20, 10 Thông số theo dõi CCO2, CH2S Kết quả Lưu lượng chất lỏng QL (lít/phút) 0.05 0.083 0.125 0.25 [H2S] (ppm) 71.2 68 63 69 65 62 81.2 89.3 78.4 114.2 109.8 98.7 Tb CH2S % 67.40 65.33 82.97 107.57 HH2S (%) 98.11% 98.17% 97.67% 96.98% [CO2] (%) 6.4 6.2 3.9 4.2 4.3 3.5 3.9 3.7 5.9 2.9 3.7 3.5 6.17 3.43 3.93 3.83 77.41% 87.42% 85.59% 85.96% Tb CCO2 ppm HCO2 (%) Kết nghiên cứu ảnh hưởng tớc độ dịng dung dịch vào hiệu suất tách H2S, CO2 thể Hình 3.5 81 100% Hiệu suất loại bỏ % 98.11% 80% 98.17% 97.67% 96.98% 87.42% 85.59% 85.96% 77.41% 60% H2S 40% CO2 20% 0% 0.05 0.083 0.125 0.25 Tốc độ lỏng (l/phút) Hình 3.5 Ảnh hưởng tớc độ dịng dung dịch đến hiệu suất loại bỏH2S, CO2 Từ kết Hình 3.5 ta thấy hiệu suất loại bỏ H 2S và CO2 tăng dần tốc độ dung dịch hấp thụ tăng dần điều kiện dịng khí và tớc độ quay thiết bị xác định Điều này giải thích là tăng lưu lượng dung dịch hấp thụ khoảng thời gian tương tác với thể tích khí lượng dung dịch qua nhiều cho hiệu cao Như vậy chứng tỏ tớc độ dung dịch càng cao càng có lợi cho q trình làm biogas Cụ thể với tớc độ chất lỏng là 0,05 lít/phút hiệu suất loại bỏ H 2S sau làm đạt hiệu suất là 98,11 %, tiếp tục tăng tốc độ chất lỏng từ 0,083 -0,25 lít/phút nồng độ H2S sau làm là giảm dần 96,98%.Từ đồ thị Hình 3.4 cho thấy tăng tớc độ dịng dung dịch từ 0,05 -0,083 lít/phút hiệu suất loại bỏ CO2 tăng nhanh từ 77,41 - 87,42% tương ứng Khi tiếp tục tăng tớc độ dung dịch hiệu suất này thay đổi khơng kể, có xu hướng giảm dần So sánh với kết nghiên cứu Viện Công nghệ môi trường, kết tương tự thu tác giả nghiên cứu tối ưu thiết bị HGRPB cách khảo sát lưu lượng dịng khí vào từ Q G = 2,5 l/p với lưu lượng dòng dung dịch hấp thụ là KOH từ QG = 0.05 -0.25 l/p cho kết tương tự 82 Trong nghiên cứu này nghiên cứu tới ưu hóa thiết bị nghiên cứu tốc độ quay thiết bị từ 600 - 1500 rpm Do vậy để tối ưu hiệu suất loại bỏ và tiết kiệm dung dịch ta chọn tốc độ dung dịch hấp thụ phù hợp là 0,083 (lít/phút) 3.6 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ĐỘ BÃO HỊA CỦA DUNG DỊCH HẤP THỤ Ba(OH)2 THEO THỜI GIAN Để đánh giá mức độ bão hòa dung dịch hấp thụ Ba(OH) theo thời gian, thí nghiệm thực điều kiện phù hợp đã lựa chọn là nồng độ dung dịch hấp thụ Ba(OH) là 0,01 M (pH = 12) và tốc độ quay thiết bị HGRPB là 1200 rpm, tớc độ khí QG là 2,5 lít/phút, tớc độ dung dịch 0,083 (lít/phút) Với độ biến thiên thời gian cách 10 phút lần đo đến dung dịch hấp thụ trở nên bão hòa trung hòa hoàn toàn (pH = – 8) Kết thực sau: Kết thử nghiệm đánh giá độ bão hòa dung dịch hấp thụ theo thời gian Thí nghiệm Thông số cố định Nồng độ Ba(OH)2(M) Tốc độ quay (vịng/phút) 0.01 (Lựa chọn giá trị từ Thí nghiệm 1) 1200 (Lựa chọn giá trị từ Thí nghiệm 2) Lưu lượng biogas QG (lít/phút) 2,5 (Lựa chọn giá trị từ Thí nghiệm 3) Lưu lượng khí chất lỏng QL tương ứng 0.083 lít/phút (Lựa chọn giá trị (lít/h) từ Thí nghiệm 4) Thơng số khảo sát Thời gian hấp thụ (phút) Thông số theo dõi 0, 10, 20, 30, 40, 50…… pH dung dịch Kết biến đổi pH dung dịch theo thời gian thể Hình 3.6 83 Trung bình [H2S] (ppm) 3487 [CO2] (%) Tgian bão hòa 29.2 2975 3294 3252 25.7 26.4 27.1 pH_a pH_b pH_c pH 10 11.5 11.4 11.2 11.37 20 10.9 10.3 10.6 10.6 30 10.3 9.8 10.5 10.2 40 9.5 9.6 9.7 9.6 50 8.8 9.3 9.3 9.13 60 7.4 8.8 8.4 8.2 70 6.9 8.6 8.2 7.9 80 7.2 7.1 7.15 90 6.86 (phút) 6.86 14 pH 13 12 11 11.37 10.6 10.2 9.6 10 9.13 8.2 7.9 7.15 6.86 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Thời gian (phút) Hình 3.5 Độ bão hòa dung dịch hấp thụ theo thời gian 84 Khi trình hấp thụ diễn theo thời gian nồng độ H 2S, CO2 liên tục tích lũy dịng dung dịch, đồng thời nồng độ dung dịch giảm dần theo thời gian Cụ thể đồ thị Hình 3.6 cho thấy với nồng độ ban đầu dung dịch hấp thụ Ba(OH) là 12 sau khoảng thời gian là 80 phút dung dịch hấp thụ có pH trung tính pH = 7,15 Kết cho thấy độ bão hòa dung dịch phụ thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm, nồng độ nhiễm càng cao thời gian bão hòa dung dịch càng ngắn Tác giả thực với nhiều thí nghiệm và theo phương pháp tính tốn trung bình nhận thấy thời gian đạt độ bão hịa dung dịch Ba(OH)2 là khoảng 80 phút 85 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Từ kết thu thí nghiệm trên, đã thiết lập thơng sớ vận hành thích hợp cho thiết bị, đem lại hiệu làm cao nhất, đảm bảo chất lượng khí biogas phục vụ cho nhu cầu phát điện, kết sau: - Với nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ dung dịch hấp thụ Ba(OH)2 đến hiệu suất loại bỏ H2S và CO2: Lựa chọn nồng độ dung dịch hấp thụ Ba(OH)2 thiết bị HGRPB là 0,01 M cho thí nghiệm - Với nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ quay thiết bị HGRPB: Để tối ưu mặt lượng và hiệu suất loại bỏ ta chọn tốc độ quay thiết bị là 1200 rpm cho thí nghiệm - Với nghiên cứu ảnh hưởng tớc độ khí: Để loại bỏ H2S, CO2 biogas thiết bị HGRPB ta chọn tớc độ khí vào thiết bị là 2,5 (lít/phút) - Với nghiên cứu ảnh hưởng tớc độ dung dịch: Để tối ưu hiệu suất loại bỏ và tiết kiệm dung dịch ta chọn tốc độ dung dịch hấp thụ phù hợp là 0,083 (l/p), tương ứng với tỷ lệ QG/QL là 30 - Đánh giá độ bão hòa dung dịch hấp thụ Ba(OH)2 theo thời gian: Sau đã xác định thơng sớ thích hợp cho q trình làm khí bao gồm: CBa(OH)2 là 0,01 M (pH = 12), tốc độ quay thiết bị HGRPB là 1200 rpm, tớc độ khí QG là 2,5 lít/phút, tớc độ dung dịch 0,083 (lít/phút), nghiên cứu đã xác định thời gian đạt độ bão hòa dung dịch Ba(OH) là 80 phút KIẾN NGHỊ - Sử dụng hóa chất Ba(OH)2 và thơng sớ vận hành thích hợp để xử lý khí thải sinh học có tính chất ô nhiễm tương tự để đạt độ tinh khiết cao, với hàm lượng H2S < 50 ppm, đáp ứng yêu cầu cấp cho máy phát 86 - Tiếp tục thử nghiệm hóa chất khác và tìm kiếm thông số vận hành phù hợp nhằm đa dạng hóa chất xử lý khí biogas - Đề tài nên nhân rộng hệ thống xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia nhằm ứng dụng cơng nghệ xử lý khí sinh học vào thực tiễn và giảm thiểu ô nhiễm môi trường 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO Khan Imran Ullah, Mohd Hafiz Dzarfan Othman, Haslenda Hashim, Takeshi Matsuura, AF Ismail, et al, 2017, Biogas as a renewable energy fuel– A review of biogas upgrading, utilisation and storage, Energy Conversion and Management, 150:277-94 Bộ sách tham khảo Đỗ Văn Mạnh (chủ biên), Trịnh Văn Tuyên, Lê Xuân Thanh Thảo, Lê Minh Tuấn, Trần Thị Liên, Nguyễn Tuấn Minh, Kỹ thuật tiền xử lý bùn, phân hủy yếm khí, làm khí Biogas và phát điện Nhà Xuất khoa học tự nhiên và công nghệ Wonglertarak Watcharapol, Boonchai Wichitsathian, 2014, Alkaline pretreatment of waste activated sludge in anaerobic digestion, J Clean Ener Technol, 2:118-21 Mao Chunlan, Yongzhong Feng, Xiaojiao Wang, Guangxin Ren, 2015, Review on research achievements of biogas from anaerobic digestion, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 45:540-55 Lee Tsung-Han, Sheng-Rung Huang, Chiun-Hsun Chen, 2013, The experimental study on biogas power generation enhanced by using waste heat to preheat inlet gases, Renewable energy, 50:342-7 Ryckebosch E., M Drouillon, H Vervaeren, 2011, Techniques for transformation of biogas to biomethane, Biomass and Bioenergy, 35:1633-45 Lettinga G, POLL HULSHOFF, 1995, Anaerobic reactor technology: reactor and process design, International Course on anaerobic treatment, Wageningen Agricultural University/IHE Delft, Wageningen, 17:28 Gauli Bibesh, 2018, Commissioning of Biogas Reactor Helsinki Metropolia University of Applied Sciences Deublein Dieter, Angelika Steinhauser, 2011, Biogas from waste and renewable resources: an introduction John Wiley & Sons 10 Persson M., Jonsson, O., Wellinger, A., 2007, Biogas upgrading to vehicle fuel standards and grid., EA Bioenerg., 1–32 11 Bailón Allegue L., Hinge, J., 2014, Biogas upgrading Evaluation of methods for H2S removal, Danish Technological Centre, Copenhagen:1–31 88 12 Huertas J.I., Giraldo, N., Izquierdo, S., 2011, Removal of H2S and CO2 from biogas by amine absorption, Mass Transfer in Chemical Engineering Processes, 307 13 Bauer Fredric, Tobias Persson, Christian Hulteberg, Daniel Tamm, 2013, Biogas upgrading – technology overview, comparison and perspectives for the future, Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 7:499-511 14 Schiavon D.C., Cardoso, F.H., Frare, L.M., Gimenes, M.L., Pereira, N.C., 2014, Purification of biogas for energy use, 37: 643–8 15 Ga Bùi Văn, 2008, Sử dụng biogas để chạy động diesel cỡ nhỏ, Đại học Đà Nẵng, 16 Nguyễn Thành Thuận, 2011, Nghiên cứu cải tiến công nghệ đốt khí biogas lị dầu truyền nhiệt 17 Nguyễn Công Thắng, 2012, Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu Biogas nén cho xe tải nhẹ 18 Qian Zhi, Qi Chen, Ignacio E Grossmann, 2017, Optimal synthesis of rotating packed bed reactor, Computers & Chemical Engineering, 105:15260 19 Lu X., P Xie, D B Ingham, L Ma, M Pourkashanian, 2018, A porous media model for CFD simulations of gas-liquid two-phase flow in rotating packed beds, Chemical Engineering Science, 189:123-34 20 C Ramshaw, 1995, The Incentive for Process Intensification, Proceedings of 1st International Conference of Process Intensification for Chemical Industry 1995 21 Trương Thị Hòa Đỗ Văn Mạnh , cộng sự, 2019, Báo cáo tổng kết đề tài thuộc Nhiệm vụ Nghị định thư: "Nghiên cứu phát triển công nghệ thích ứng xử lý bùn hữu thu khí sinh học phát điện", Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam 22 Emami-Meibodi Majid, Mojtaba Soleimani, Soheil Bani-Najarian, 2018, Toward enhancement of rotating packed bed (RPB) reactor for CaCO nanoparticle synthesis, International Nano Letters, 8:189-99 23 Tippayawong N, P Thanompongchart, 2010, Biogas quality upgrade by simultaneous removal of CO2 and H2S in a packed column reactor, Energy, 35:4531-5 89 24 Guo Kai, Jiawu Wen, Ying Zhao, Yu Wang, Zhenzhen Zhang, et al, 2014, Optimal packing of a rotating packed bed for H2S removal, Environmental science & technology, 48:6844-9 25 Chu Guang-Wen, Jia Fei, Yong Cai, Ya-zhao Liu, Yue Gao, et al, 2018, Removal of SO2 with sodium sulfite solution in a rotating packed bed, Industrial & Engineering Chemistry Research, 57:2329-35 90 PHỤ LỤC KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM ... HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Tôn Nữ Thị Phương Vi ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT LÀM SẠCH KHÍ SINH HỌC BẰNG PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG DUNG DỊCH HẤP THỤ Ba(OH)2. .. giả đề xuất đề tài: ? ?Nghiên cứu kỹ thuật làm khí sinh học phương pháp sử dụng dung dịch hấp thụ Ba(OH)2? ?? nhằm đánh giá hiệu trình làm thành phần khí CO2 và H2S hỗn hợp khí biogas kỹ tḥt quay... cam đoan Tôi xin cam đoan nội dung trình bày luận văn tốt nghiệp ? ?Nghiên cứu kỹ thuật làm khí sinh học phương pháp sử dụng dung dịch hấp thụ Ba(OH)2? ?? là nghiên cứu cá nhân tôi, sở số liệu,