Nghiên cứu khả năng thu hồi nguồn năng lượng khí sinh học từ quá trình xử lý nước thải chế biến mủ cao su thiên nhiên

1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG  HUỲNH MINH HI N NGHIÊN C U KH NĂNG THU H I NGU N NĂNG LƯ NG KHÍ SINH H C T QUÁ TRÌNH X LÝ NƯ C TH I CH BI N M CAO SU THIÊN NHIÊN Chuyên ngành: Công ngh môi trư ng Mã s : 60.85.06 TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Đà N ng – Năm 2012 Cơng trình đư c hồn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: TS Tr n Văn Quang Ph n bi n 1: Ph n bi n 2: Lu n văn s ñư c b o v trư c H i ñ ng ch m Lu n văn t t nghi p th c sĩ k thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày … tháng … năm 2012 Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm Thông tin-H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm h c li u, Đ i h c Đà N ng M Đ U TÍNH C P THI T C A Đ TÀI Trong nh ng năm g n ñây, b i c nh tài nguyên thiên nhiên d n c n ki t khí sinh h c (Biogas) ñư c xem m t nh ng ngu n lư ng tái t o có ti m r t l n ñang ñư c khuy n khích phát tri n Nư c th i ch bi n m cao su thiên nhiên có n ng đ ch t h u cao ch y u ch t h u d phân h y sinh h c nên hồn tồn thích h p cho vi c x lý sinh h c k khí k t h p v i vi c t n thu ngu n lư ng khí sinh h c Trên th gi i, nghiên c u t i nư c n Đ , Trung Qu c ñã cho th y hi u qu thu h i Biogas t trình XLNT ch bi n m cao su r t cao nư c ta, hi n nhà máy ch bi n m cao su ch m i quan tâm ñ n vi c XLNT nh m ñ m b o tiêu chu n môi trư ng quy ñ nh mà chưa có bi n pháp hi u qu ñ x lý bùn c n sinh thu h i Biogas t trình x lý C n t i b g n m cao su bùn ho t tính dư khơng đư c thu gom thư ng xuyên nên làm nh hư ng ñ n hi u su t x lý nư c th i, đ ng th i q trình phân h y k khí c n bùn làm phát sinh mùi hôi th i, gây ô nhi m môi trư ng Xu t phát t nh ng s trên, th c hi n ñ tài ”Nghiên c u kh thu h i ngu n lư ng khí sinh h c t trình x lý nư c th i ch bi n m cao su thiên nhiên” M C ĐÍCH NGHIÊN C U - Xác đ nh ñư c thành ph n c a Biogas (CH4, CO2, O2, khí khác) s n lư ng Biogas (lít khí/g COD) sinh t q trình phân h y k khí nư c th i bùn c n thu t HT XLNT cao su - Xác ñ nh th i gian lưu th y l c (HRT) t i ưu c a trình phân h y ñ i v i t ng lo i nguyên li u khác nhau; Đ I TƯ NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U * Đ i tư ng nghiên c u : Đ i tư ng nghiên c u c a ñ tài (1) nư c th i cao su t i mương đánh đơng c n t trình keo t nư c th i mương đánh đơng (l y t i nhà máy cao su Hi p Đ c - Qu ng Nam); (2) c n t b g n m (l y t i HTXLNT c a nhà máy cao su Gio Linh – Qu ng Tr ); (3) váng cao su t b n n i bùn hi u khí (l y t q trình v n hành mơ hình n n i mơ hình hi u khí t i Phịng Thí nghi m) * Ph m vi nghiên c u: Xác ñ nh thơng s v n hành mơ hình k khí x lý nư c th i bùn c n cao su quy mơ Phịng thí nghi m Th i gian th c hi n ñ tài t tháng 12/2011 ñ n 8/2012 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U - Phương pháp th ng kê; - Phương pháp kh o sát th c ñ a; - Phương pháp tiêu chu n; - Phương pháp mơ hình; - Phương pháp x lý s li u & ñánh giá k t qu ; Nơi ti n hành th c nghi m: Trung tâm Nghiên c u B o v môi trư ng, Đ i h c Đà N ng 5 Ý NGHĨA KHOA H C VÀ TH C TI N C A Đ TÀI 5.1 Ý nghĩa khoa h c Đóng góp thêm s li u cho nghiên c u có liên quan v thu h i Biogas t trình XLNT ch bi n m cao su 5.2 Ý nghĩa th c ti n K t qu c a ñ tài có th ñư c ng d ng ñ gi i quy t v n ñ t n t i c a nhà máy ch bi n m cao su: (1) hồn thi n quy trình cơng ngh XLNT; (2) gi m thi u ô nhi m mùi hôi t HTXLNT (3) thu h i ngu n lư ng khí sinh h c ph c v s n xu t B C C C A LU N VĂN Lu n văn g m có 03 Chương trình bày theo b c c sau: M ñ u Chương T ng quan Chương Đ i tư ng, n i dung phương pháp nghiên c u Chương K t qu nghiên c u th o lu n K t lu n ki n ngh CHƯƠNG T NG QUAN 1.1 NƯ C TH I T QUÁ TRÌNH CH BI N M CAO SU THIÊN NHIÊN 1.1.1 Ngành công nghi p cao su nư c ta Cao su m t nh ng ngành công nghi p quan tr ng, đóng góp r t l n vào t ng giá tr kim ng ch xu t kh u nư c ta Hi n nay, cao su tr ng ñ ng th v t su t l i nhu n, ch sau cà phê 1.1.2 Thành ph n, tính ch t hóa h c c a m cao su quy trình cơng ngh ch bi n m cao su 1.1.2.1 Thành ph n tính ch t hóa h c c a m cao su Thành ph n hóa h c c a m cao su bao g m: cao su (35-40%), protein (2%), Quebrachilol (1%) , xà phòng, acid beo (1% ), ch t vô (0,5%), nư c (50 – 60%) Phân t b n c a cao su isoprene polymer (cis-1,4polyisoprene [C5H8]n) có kh i lư ng phân t 105 -107 1.1.2.2 Công ngh ch bi n m cao su Vi t Nam hi n ñang áp d ng quy trình cơng ngh ch bi n m ly tâm, m c m, m t m t p - Công ngh ch bi n m ly tâm: M ly tâm ñư c ch bi n dưa phương pháp quay ly tâm ñ tách h t m cao su kh i nư c s khác v t tr ng gi a chúng - Công ngh ch bi n m nư c (m t m c m): Hai lo i m ñ u ñư c ch bi n qua cơng đo n: đánh đơng m nư c, gia cơng h c (cán t , băm nh ), s y khô cu i phân lo i, cân ép ki n S n ph m c a dây chuy n ch bi n m t t m cao su dày 3-4mm ñư c ép thành ki n n ng 33kg, s n ph m c a dây chuy n ch bi n m c m h t cao su có đư ng kính 6mm đư c ép thành ki n n ng 33kg -Công ngh ch bi n m t p: M t p ñư c ch bi n qua cơng đo n: X lý ngun li u (ngâm, r a m ), gia công h c, s y khô cu i phân lo i, cân ép ki n Do m t p có l n nhi u t p ch t ñ t, cát… nên cơng đo n gia cơng h c ñư c th c hi n k qua nhi u cơng đo n nh c t, cán, băm nh nh m làm s ch h t ch t b n dính bám kh i m S n ph m c a dây chuy n gi ng v i dây chuy n ch bi n m c m h t cao su có đư ng kính 6mm đư c ép thành ki n n ng 33kg 1.1.3 Ngu n g c, thành ph n tính ch t nư c th i cao su 1.1.3.1 Ngu n g c phát sinh nư c th i - Dây chuy n ch bi n m ly tâm: Nư c th i sinh t trình ly tâm m ; r a máy móc thi t b v sinh nhà xư ng - Dây chuy n ch bi n m nư c (m c m m t ): Nư c th i sinh t khâu đánh đơng; máy cán, băm; r a máy móc thi t b v sinh nhà xư ng - Dây chuy n ch bi n m t p: Nư c th i sinh t trình ngâm, r a m t p; máy c t, cán, băm; r a máy móc thi t b v sinh nhà xư ng 1.1.3.2 Thành ph n, tính ch t nư c th i cao su - Dây chuy n ch bi n m ly tâm: Nư c th i có pH cao (911); n ng ñ ch t h u nitơ r t cao (COD ≈ 6.000-7.000 mg/l; Nt ≈ 500-600 mg/l) - Dây chuy n ch bi n m nư c (m c m m t ): Nư c th i có pH th p (4-5,6); n ng đ ch t h u cơ, ch t r n lơ l ng nitơ cao (COD ≈ 3.500-4.500 mg/l; Nt ≈ 90-150 mg/l; SS ≈ 800-1.200 mg/l) - Dây chuy n ch bi n m t p: Nư c th i có pH tương đ i th p (5-6); n ng ñ ch t h u nitơ không cao n ng ñ ch t r n lơ l ng cao (COD ≈ 500-1000 mg/l; Nt ≈ 40-50 mg/l; SS ≈ 1.000-2.500 mg/l) 1.1.4 Các nh hư ng c a nư c th i cao su đ n mơi trư ng 1.1.4.1 nh hư ng đ n mơi trư ng t nhiên N u khơng đư c x lý ki m soát, nư c th i cao su s nh hư ng x u đ n mơi trư ng nư c m t h sinh thái th y sinh Ngồi ra, q trình phân h y nư c th i s phát sinh mùi hôi gây làm nhi m mơi trư ng khơng khí 1.1.4.2 nh hư ng ñ n s c kho ngư i kinh t xã h i Ô nhi m mơi trư ng nư c khơng khí nư c th i cao su s gián ti p nh hư ng ñ n s c kh e c a ngư i s ng làm vi c vùng b nh hư ng c a nhà máy cao su Ngoài ra, ngu n nư c m t b ô nhi m s làm suy gi m ch t lư ng nư c tư i tiêu nuôi tr ng th y h i s n, nh hư ng đ n ngành kinh t khác nơng nghi p ngư nghi p 1.2 CÔNG NGH X LÝ NƯ C TH I CAO SU 1.2.1 Công ngh x lý nư c th i cao su Th gi i Các nghiên c u XLNT t trình ch bi n m cao su thiên nhiên ñã ñư c b t ñ u t nh ng năm ñ u th p k 60 c a th k 20 châu Á, q trình cơng ngh thư ng s d ng x lý h c k t h p v i x lý sinh h c Malaysia nư c ñi ñ u nghiên c u ng d ng công ngh XLNT cao su, ti p ñ n nư c Thái Lan, Indonesia, n Đ … Trong 20 năm tr l i ñây, công ngh x lý ñã ñ t ñư c nh ng bư c ti n l n, ngày ñư c hoàn thi n vi c ki m sốt ch t nhi m nư c th i tr nên đơn gi n 1.2.2 Cơng ngh x lý nư c th i cao su t i Vi t Nam Công ngh XLNT nư c ta nhìn chung gi ng v i cơng ngh đư c áp d ng th gi i, ch y u s d ng phương pháp h c sinh h c Phương pháp h c v i bi n pháp k thu t bao g m: b g n thu h i m ; tách ch t lơ l ng b ng bi n pháp n n i ho c b ng b l ng ngang k t h p v i vi c s d ng lo i hóa ch t keo t Các q trình cơng ngh bi n pháp k thu t cơng trình ch y u là: UASB bùn ho t tính (Aeroten, h hi u khí, mương oxy hóa) V i nhà máy có di n tích đ t r ng xư ng tư nhân có quy mơ ñ u tư nh thư ng s d ng h sinh h c nhi u b c k t h p v i vi c th l c bình [4] 1.2.3 Các v n ñ t n t i - Cơng đo n tách m chưa đư c hi u qu làm nh hư ng đ n cơng trình x lý sinh h c phía sau; - N ng ñ ch t dinh dư ng (Nt NH4+ - N) nư c th i sau x lý v n cao so v i tiêu chu n x th i; - Chưa gi i quy t ñư c v n đ mùi q trình phân h y k khí bùn c n t h th ng x lý 1.3 T NG QUAN V KHÍ SINH H C (BIOGAS) 1.3.1 Bioagas trình s n xu t khí biogas 1.3.1.1 B n ch t hóa h c c a Biogas Biogas s n ph m bay đư c c a q trình lên men k khí phân gi i h p ch t h u Thành ph n c a Biogas g m có CH4, CO2, H2S, H2, O2, N2,… Trong ñó, CH4 thành ph n ch y u m t lo i khí cháy đư c 1.3.1.2 Ngu n nguyên li u s n xu t khí sinh h c T t c ph li u, ph th i có ngu n g c th c v t s n xu t nông lâm nghi p, ch bi n nông lâm s n sinh ho t gia đình đ u có th s d ng làm nguyên li u s n xu t khí sinh h c 1.3.1.3 Các y u t Các y u t nh hư ng đ n q trình lên men t o khí nh hư ng đ n q trình lên men t o khí sinh h c nhi t đ mơi trư ng, đ pH c a h n h p b phân h y, t l C/N c a nguyên li u, t l pha loãng, th i gian lưu th y l c, ñ c tính ngun li u, t c đ b sung ngun li u vào b phân h y, m c ñ k khí đ c t … 1.3.2 Cơ s sinh h c c a trình lên men t o khí sinh h c Q trình lên men k khí sinh metan g m 03 giai đo n là: th y phân, 10 lên men axit lên men metan 1.4 CÁC NGHIÊN C U VÀ T QUÁ TRÌNH X NG D NG THU H I BIOGAS LÝ NƯ C TH I CAO SU 1.4.1 Các nghiên c u ng d ng Hi n nay, t i Châu Á nư c ngồi n Đ Trung Qu c hai qu c gia ñ u tiên ñã th c hi n nh ng nghiên c u thu h i Biogas t trình XLNT cao su ng d ng vào trình s n xu t (s y s n ph m) Trung Qu c t nư c th i ch bi n cao su ñ nh K t qu nghiên c u chu n cho th y lư ng khí sinh > 01 m3/m3 nư c th i.ngày trình lên men c u nhi t ñ thư ng (CH4≈ 60%) K t qu nghiên n Đ t nư c th i ch bi n m t xơng khói (RSS) cho th y lư ng khí sinh 360 lít/m3 nư c th i 1.4.2 Các nghiên c u ng d ng nư c nư c ta hi n chưa có cơng trình nghiên c u thu h i khí sinh h c t q trình XLNT cao su ñư c công b chưa ñư c ng d ng th c t t i nhà máy cao su 1.5 HI N TR NG X CH BI N M LÝ NƯ C TH I T I CÁC NHÀ MÁY CAO SU TRÊN Đ A BÀN MI N TRUNG - TÂY NGUYÊN 1.5.1 Gi i thi u chung Trên ñ a bàn Mi n Trung - Tây Nguyên hi n có kho ng 25 nhà máy ch bi n m cao su ñang ho t ñ ng 03 d án ñang ñư c tri n khai th c hi n Công su t s n xu t c a nhà máy dao ñ ng t 500 – 12.000 t n/năm 1.5.2 Hi n tr ng XLNT t i nhà máy ch bi n m cao su Hi n nay, h u h t nhà máy đ u có HTXLNT v i cơng su t t 60 - 2.000 m3/ngày đêm Cơng ngh x lý nư c th i ph n l n d a vào phương pháp h c (l ng cát, g n m , n n i) sinh h c (k khí, hi u khí, tùy ti n) 12 2.2.2 Nghiên c u th c nghi m 2.2.2.1 Mơ hình k khí 500ml kh o sát sát kh sinh khí Mơ hình g m có 03 bình k khí 500 ml M i bình đư c l p đ t thêm ng d n khí, van khóa túi ch a khí Th i gian v n hành mơ hình t ngày 07/01/2012 – 02/02/2012 - N p bùn k khí c n, bùn vào serum v i th tích đư c tính tốn theo t l ngun li u : bùn k khí = 1:1 đư c trình bày t i B ng 2.1 - Hàng ngày, ti n hành ñ o tr n h n h p serum theo dõi lư ng khí sinh Khi túi đ y khí ti n hành lưu tr khí đ đo thành ph n th tích khí sinh vào cu i đ t th c nghi m Đ u cu i ñ t th c nghi m l y m u h n h p bình k khí phân tích thơng s pH, đ m, đ tro, đ ki m, COD Hình 2.2 - Mơ hình k khí 500ml B ng 2.1 - T l nguyên li u bùn k khí n p vào bình 500ml Bình Ngun li u n p vào mơ hình T l Bình C n cao su t i b g n m bùn k khí 1:1 Bình Bùn hi u khí bùn k khí 1:1 C n cao su t i b g n m , bùn hi u khí Bình 1:1:2 bùn k khí 2.2.2.2 Mơ hình k khí 40 lít phân h y nư c th i bùn c n a) Trư ng h p n p li u gián đo n 13 Mơ hình g m 03 bình k khí có th tích 40 lít M i bình đư c l p ñ t ñư ng ng d n khí, ng ño áp su t, van khóa túi ch a khí h th ng s c khí tu n hồn ñ ñ o tr n h n h p bùn c n - N p bùn k khí c n, bùn vào serum v i th tích đư c tính tốn theo t l ngun li u : bùn k khí = 1:1 Chú thích: Bình khí 40 lít; H n h p c n bùn; ng đ o tr n khí đ c l ; ng x ñáy; Máy nén khí; ng d n khí; Túi ch a khí Hình 2.3 - Mơ hình k khí 40 lít B ng 2.2 - T l nguyên li u bùn k khí n p vào mơ hình k khí 40l (trư ng h p n p li u gián ño n) Th c nghi m Bình Th c nghi m Bình (4/022 09/3/2012) Bình Bình Th c nghi m Bình 2 (10-30/ 3/2012) Bình Th c nghi m Bình Nguyên li u n p vào mơ hình C n cao su t i b g n m bùn k khí C n cao su t i b g n m bùn k khí C n cao su t i b g n m bùn k khí C n keo t nư c th i mương đánh đơng bùn k khí Nư c th i mương đánh đơng bùn k khí C n cao su t i b g n m bùn k khí (gi nguyên bùn c n Bình c a Th c nghi m 1) Nư c th i mương đánh đơng bùn k khí T l 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 1:1 14 (06-23/ 4/2012) Bình Bùn hi u khí, nư c th i mương 1:1:2 đánh đơng bùn k khí Bình Bùn hi u khí, váng cao su n i t b 1:4:5 n n i bùn k khí Hàng ngày, ti n hành s c khí đ o tr n h n h p mơ hình đo đ c thành ph n, th tích khí sinh Đ u cu i m i ñ t th c nghi m l y m u h n h p mô hình phân tích thơng s pH, đ m, đ tro, ñ ki m, COD, Nt, Pt b) Trư ng h p n p li u liên t c Trong trư ng h p này, mơ hình đư c l p đ t thêm bình ch a nư c th i (V = 20 lít); h th ng ng d n van khóa đ c p nư c th i vào l y nư c th i Mơ hình đư c v n hành 01 đ t (t ngày 27/6/2012 ñ n ngày 22/8/2012) v i nguyên li u ñ u vào nư c th i mương đánh đơng - Kh i đ ng mơ hình: n p 40 lít h n h p nư c th i bùn k khí vào bình k khí Sau 15 ngày: + Hàng ngày, ti n hành s c khí tu n hồn đo đ c thành ph n, th tích khí sinh c bình + N p nư c th i vào bình k khí (01 lít/ngày), đ ng th i l y nư c th i ñ u L y m u, phân tích thơng s pH, đ ki m, COD, NH4+ nư c th i ñ u vào mơ hình Đ u cu i đ t th c nghi m, l y m u h n h p bình phân tích thơng s pH, ñ m, ñ tro, ñ ki m, COD 2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 2.3.1 Phương pháp th ng kê 2.3.2 Phương pháp kh o sát th c đ a 2.3.3 Phương pháp mơ hình 2.3.4 Phương pháp tiêu chu n 2.3.5 Phương pháp x lý s li u & ñánh giá k t qu 15 CHƯƠNG K T QU NGHIÊN C U & TH O LU N 3.1 K T QU KH O SÁT NƯ C TH I VÀ C N T I CÁC NHÀ MÁY CAO SU 3.1.1 K t qu kh o sát nư c th i c n c a nhà máy cao su Gio Linh - Qu ng Tr 3.1.1.1 Ngu n phát sinh bi n pháp x lý Nư c th i sinh t dây chuy n ch bi n m c m m t p Lư ng nư c th i dao ñ ng t 1.200 - 1.500 m3/ngày ñêm Nhà máy ñã ñ u tư đưa vào v n hành HTXLNT v i cơng su t 1.500 m3/ngày ñêm Bùn c n sinh t HTXLNT ñư c thu gom ch a sân phơi bùn ñ tách nư c 3.1.1.2 K t qu phân tích nư c th i c n c a nhà máy K t qu phân tích cho th y nư c th i nhà máy có đ pH th p, n ng ñ COD, SS Nt, Pt cao C n t i b g n m có hàm lư ng ch t h u (COD) Nitơ r t cao Đ tro: 19,7 – 25,6%, ñ ki m: 3.700 - 6.000 mg/l ñ m: 77,8 - 82% 3.1.2 K t qu kh o sát nư c th i c n bùn t i nhà máy cao su Hi p Đ c 3.1.2.1 Ngu n phát sinh bi n pháp x lý Nư c th i sinh t dây chuy n ch bi n m t , m c m m t p Lư ng nư c th i sinh t i ña 600 m3/ngày ñêm Hi n nay, nhà máy ho t đ ng chưa h t cơng su t lư ng nư c th i nên t m th i nư c th i ñư c ch a x lý sơ b h tùy nghi (th i gian lưu tháng) th i gian ñ u tư xây d ng HTXL 3.1.2.2 K t qu phân tích nư c th i c n c a nhà máy 16 K t qu ño ñ c, phân tích cho th y nư c th i nhà máy có đ pH th p, n ng ñ SS, COD, Nt, Pt r t cao C n hàm lư ng ch t h u (COD), Nitơ r t cao Đ tro: 30,6 - 2534,2%, ñ ki m: 3.700 – 5.300 mg/l ñ m: 92,5 – 93,9% 3.2 K T QU TH C NGHI M 3.2.1 K t qu kh o sát kh sinh khí v i mơ hình k khí 500ml 3.2.1.1 Kh sinh khí K t qu v n hành mơ hình cho th y có th thu h i Biogas t q trình phân h y k khí nư c th i bùn c n cao su 3.2.1.2 Các thơng s c a q trình phân h y * Thành ph n khí sinh h c: Ch t lư ng khí V (ml) 1800 sinh t q trình 1685 1595 1600 1400 phân h y k khí c n 1200 1000 cao su t i b g n m t t so v i bùn hi u khí Thành ph n 800 575 600 400 200 Bình Bình Bình Biogas g m có: CH4 (27-55%), CO2 (21,724,3%), O2 (0,6-1,5%), Hình 3.1 - Đ th bi u di n lư ng khí sinh t i bình – Mơ hình k khí 500ml khí khác (19-49%), * S n lư ng khí sinh ra: M t gam ch t h u c n cao su t i b g n m , bùn hi u khí dư h n h p c n - bùn có kh sinh l n lư t 0,17; 0,09 0,15 lít khí sinh h c 3.2.2 K t qu v n hành mơ hình x lý bùn c n 40 lít 3.2.2.1 K t qu v n hành mơ hình 40 lít trư ng h p n p li u gián ño n a) K t qu Th c nghi m 17 * Th i gian lưu th y l c t i ưu: Th i gian lưu t i ưu phân h y c n t i b g n m cao su 30 ngày * Thành ph n khí sinh h c: q trình phân h y c n t i b g n m g m có: CH4 (dao đ ng t 28,5-76,2%, trung bình 62%), CO2 (dao đ ng t 15,2- 37,1%, bình trung 25%), O2 (dao ñ ng t 0,1-7%, trung V2 V3 ∑V1 Tkk ∑V2 ∑V3 240 210 10 V1, V2, V3 (lít/ngày) sinh t V1 12 180 150 120 90 60 Tkk (0C); ∑V1, ∑V2, ∑V3 (lít) Thành ph n Biogas 30 0 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Th i gian th c nghi m (ngày) Hình 3.3 - Đ th bi u di n lư ng khí sinh theo th i gian (Th c nghi m 1) bình 1,37%), khí khác (dao đ ng t 0,6-57,9%, trung bình 12,37%) Khí Biogas sinh cháy đư c, cho ng n l a màu xanh * S n lư ng khí sinh - M t gam ch t h u c n t i b g n m có kh sinh 0,15 - 0,28 lít khí sinh h c (trung bình 0,22 lít/g) b) K t qu Th c nghi m V1 V2 V3 Tkk ∑V1 ∑V2 ∑V3 mương đánh đơng c n t trình keo t nư c th i cao su là 12 ngày 100 V1, V2, V3 (lít/ngày) phân h y nư c th i t i 110 10 90 80 70 60 50 40 30 t i ưu: Th i gian lưu t i ưu 11 20 10 * Thành ph n khí sinh h c: - Thành ph n Biogas sinh 11 Th i gian th c nghi m (ngày) 13 15 17 Hình 3.7 - Đ th bi u di n lư ng khí sinh theo th i gian (Th c nghi m 2) Tkk (0C); ∑V1, ∑V2, ∑V3 (lít) * Th i gian lưu th y l c 18 t trình phân h y nư c th i cao su t i mương đánh đơng g m có: CH4 (dao đ ng t 3,5-68,9%, trung bình 40,5%), CO2 (dao đ ng t 11,8-38,2%, trung bình 24,8%), O2 (dao đ ng t 0,2-10,5%, trung bình 3,1%), khí khác (dao đ ng t 6,1-62,4%, trung bình 31,7%) Khí Biogas sinh cháy đư c, cho ng n l a màu xanh - Thành ph n Biogas sinh t trình phân h y c n t trình keo t nư c th i cao su g m có: CH4 (dao đ ng t 4,7-73,4%, trung bình 45,3%), CO2 (dao đ ng t 13,8-54,1%, trung bình 31,0%), O2 (dao đ ng t 0,2-10%, trung bình 2,1%), khí khác (dao đ ng t 4,1-47,3%, trung bình 11,5%) Khí Biogas sinh cháy đư c, cho ng n l a màu xanh * S n lư ng khí: M t gam ch t h u nư c th i cao su (t mương đánh đơng) c n cao su t trình keo t nư c th i có kh sinh l n lư t 0,12 0,17 lít khí sinh h c c) K t qu Th c nghi m * Th i gian lưu th y l c t i ưu: Th i gian lưu t i ưu phân h y h n h p bùn hi u khí váng cao su n n i 10 ngày * Thành ph n khí sinh h c: V1 V2 V3 ∑V1 Tkk ∑V2 ∑V3 sinh t trình phân 80 70 h y h n h p bùn hi u khí dư - nư c th i cao su V1, V2, V3 (lít) 60 50 40 30 t i mương đánh đơng 20 10 g m có: CH4 (dao đ ng t 20-51,1%, trung bình 30,2%), CO2 (dao ñ ng t 4,8-26,6%, trung 0 10 11 12 13 14 15 16 17 Th i gian th c nghi m (ngày) Hình 3.9 - Đ th bi u di n lư ng khí sinh theo th i gian (Th c nghi m 3) bình 15,5%), O2 (dao đ ng t 0,2-8%, trung bình 1,8%), khí khác (dao ñ ng t Tkk (0C); ∑V1, ∑V2, ∑V3 (lít) - Thành ph n Biogas 19 21,6-71,9%, trung bình 52,5%) Khí Biogas sinh cháy ñư c, cho ng n l a màu xanh - Thành ph n Biogas sinh t trình phân h y h n h p bùn hi u khí dư - váng cao su n n i g m có: CH4 (dao đ ng t 25,469,7%, trung bình 49,8%), CO2 (dao đ ng t 6,3-27,6%, trung bình 20,6%), O2 (dao đ ng t 0,2-2%, trung bình 0,8%), khí khác (dao đ ng t 6,1-66,4%, trung bình 28,8%) Khí Biogas sinh cháy đư c, cho ng n l a màu xanh * S n lư ng khí: - M t gam ch t h u bùn hi u khí dư có kh sinh 0,09 lít khí sinh h c - M t gam ch t h u váng cao su n n i có kh sinh 0,06 lít khí sinh h c 3.2.2.2 K t qu v n hành mơ hình 40 lít trư ng h p n p li u liên t c * Thành ph n khí sinh h c: cao su t i mương đánh đơng g m có: CH4 (dao ñ ng t 23,9- V2 V3 Tkk ∑V1 ∑V2 ∑V3 90 V 1, V2, V3 (lít/ng ày) t trình phân h y nư c th i 100 V1 80 70 60 50 40 54,7%, trung bình 38,6%), CO2 (dao đ ng t 10,1-35,5%, trung 30 20 10 bình 27,9%), O2 (dao đ ng t 0,1-7,2%, trung bình 0,6%), khí khác (dao ñ ng t 10,3-54,3%, 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 Th i gian (ngày) Hình 3.11- Đ th bi u di n lư ng khí sinh theo theo th i gian (Th c nghi m 4) trung bình 32,9%) Khí Biogas sinh cháy ñư c, cho ng n l a màu xanh Tkk (0C); ∑V1, ∑V2, ∑V3 (lít) Thành ph n Biogas sinh 20 * S n lư ng khí: 100 7000 mương đánh đơng có kh sinh t 0,35-0,42 lít khí sinh h c, trung bình lý ch t h u - Đ ki m bên bình 70 60 4000 50 3000 40 30 2000 20 1000 10 bi n thiên ñ ki m hi u su t x 80 5000 0,39 lít khí sinh h c * S COD (mg/l); Đ ki m (mg/l) nư c th i cao su t 90 6000 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Th i gian (ngày) Đ ki m nư c (mg/l) Đ ki m nư c vào (mg/l) COD vào (mg/l) COD (mg/l) Hi u su t COD (%) Hình 3.14 - Đ th bi u di n s bi n thiên ñ ki m hi u su t lo i b ch t h u c a mơ hình k khí n p li u liên t c k khí ñư c trì n ñ nh m c cao su t th i gian th c nghi m M c dù ñ ki m nư c th i ñ u vào th p (dao ñ ng t 150-600 mg/l) ñ ki m nư c th i ñ u tương ñ i cao (dao ñ ng t 1.200 – 3.380 mg/l, trung bình 1.500 mg/l) - Hi u su t x lý ch t h u c a mơ hình tương ñ i cao N ng ñ COD nư c th i kh i mơ hình tương đ i n đ nh (trung bình 860 mg/l) dù n ng ñ COD nư c ñ u vào có s dao ñ ng ñ ng l n (t 1.200 – 7.180 mg/l) V i th i gian lưu nư c 25 ngày t i tr ng ch t h u 0,3 - 0,5 kgCOD/m3.ngày hi u su t x lý COD trung bình đ t 58,2%, cao nh t ñ t 91,7% 3.3 Đ XU T PHƯƠNG ÁN THU H I KHÍ SINH H C T QUÁ TRÌNH X Hi u su t x lý COD (%) M t gam ch t h u LÝ NƯ C TH I T I NHÀ MÁY CAO SU HI P Đ C 3.3.1 Cơ s ñ xu t - Lư ng nư c th i c a nhà máy 600 m3/ngày ñêm; 21 - Nhà máy s d ng c i ñ s y s n ph m v i lư ng tiêu th kho ng 432 t n/năm (ñ nh m c 72 kg/t n) Ư c tính chi phí nhiên li u 2,6 t ñ ng/năm Trên s th c nghi m v kh sinh khí t q trình phân h y k khí bùn c n nư c th i cao su, chúng tơi đ xu t phương án XLNT k t h p v i thu h i Biogas t h th ng x lý ñ ph c v ho t ñ ng s n xu t t i nhà máy cao su Hi p Đ c 3.3.2 Đ xu t l a ch n phương án 3.3.2.1 Đ xu t phương án * Phương án 1: Phương án tách riêng nư c th i t mương đánh đơng đ x lý riêng v i dịng nư c th i khác (nư c t dây chuy n cán băm, nư c v sinh nhà xư ng, nư c r a thi t b , nư c th i t dây chuy n m t p…) - Nư c th i khác: ñư c d n vào dây chuy n x lý g m cơng đo n: L ng cát + G n m t H sinh h c Tuy n n i B SBR Bãi l c ñ t Ngu n ti p nh n - Nư c th i mương đánh đơng bùn c n t b g n m , b n n i, b SBR ñư c ñưa tr c ti p vào b k khí đ lo i b ch t h u k t h p v i t n thu khí sinh h c làm nhiên li u ph c v cho ho t ñ ng s n xu t Nư c th i sau b k khí đư c d n v b u hịa đ ti p t c x lý * Phương án 2: Phương án tách không tách riêng nư c th i t mương đánh đơng v i dòng nư c th i khác Các lo i nư c th i ñư c d n vào dây chuy n x lý g m cơng đo n: L ng cát + G n m t H sinh h c Tuy n n i Ngu n ti p nh n B SBR Bãi l c ñ t 22 Bùn c n t b g n m , b n n i b SBR ñư c ñưa vào b k khí ñ lo i b ch t h u k t h p v i t n thu khí sinh h c làm nhiên li u ph c v cho ho t ñ ng s n xu t 3.3.2.2 L a ch n phương án Sau so sánh ưu c ñi m c a t ng phương án, chúng tơi đ xu t l a ch n phương án 3.3.3 Phân tích đánh giá 3.3.3.1 Chi phí l i ích t vi c thu h i Biogas Đ thu h i s d ng Biogas vào s n xu t, nhà máy ph i t n chi phí ñ u tư ban ñ u h ng m c cơng trình thi t b v i chi phí đ u tư ban đ u c tính kho ng 1,5 t ñ ng Bù l i, l i ích mà nhà máy thu đư c ti t ki m ñư c nhiên li u s n xu t, l i ích khác v mơi trư ng V i phương án cơng ngh đ xu t, chúng tơi tính tốn đư c s n lư ng Biogas có th thu h i t h th ng XLNT 300 m3/ngày, s n lư ng khí metan 180 m3/ngày (tương đương 160 lít d u DO) Như v y, có th thu h i ñư c lư ng nhi t 1620 Kcal/ngày t h th ng XLNT Nhi t lư ng c n thi t ñ s y s n ph m 300 Kcal/t n, v y lư ng khí Biogas thu h i có th s d ng đ s y ñư c 5,4 t n s n ph m m i ngày T l nhiên li u ti t ki m đư c cho q trình s y s n ph m c a nhà máy 27% 3.3.3.2 Tính kh thi c a phương án * Thu n l i: - Di n tích đ t xây d ng: Di n tích đ t đ m b o ñ xây d ng h ng m c công trình XLNT theo phương án đ xu t - Cơng ngh thi t b : Cơng ngh đ t khí Biogas s c i ti n lị ñ t d u ñã ñư c th c hi n thành công nhà máy tinh b t s n Do v y, thu n l i cho nhà máy ñ ti p c n tri n khai áp d ng cơng ngh này; 23 * Khó khăn: Vi c thu h i Biogas ph c v s n xu t chưa ñư c tri n khai ng d ng t i nhà máy cao su Các bi n pháp k thu t cơng trình phân h y c n cao su chưa ñư c th nghi m th c t , v y s khó khăn khơng nh đ i v i nhà máy ng d ng thí m mơ hình vào th c t * Đánh giá chung: Trên s phân tích Chi phí - L i ích, tham kh o th c t áp d ng t i nhà máy ch bi n tinh b t s n ý ki n chuyên gia, chúng tơi đánh giá cơng ngh XLNT k t h p v i thu h i Biogas t i nhà máy cao su Hi p Đ c phương án ñ xu t hoàn toàn kh thi -K T LU N VÀ KI N NGH K T LU N K t qu kh o sát nư c th i c n t i nhà máy cao su Gio Linh nhà máy cao su Hi p Đ c cho th y: - Nư c th i cao su có đ pH th p n ng ñ ch t h u cơ, nitơ cao Nư c th i s n xu t t i nhà máy Gio Linh có pH dao đ ng t 4,7 – 5,9; COD dao ñ ng t 1.200 - 3.700 mg/l Nt dao ñ ng t 80 158 mg/l Nư c th i t i mương ñánh đơng c a nhà máy Hi p Đ c có pH dao ñ ng t 4,0 – 5,1; COD dao ñ ng t 4.800 – 5.800 Nt dao ñ ng t 140 - 198 mg/l; - C n thu h i t i b g n m c a HTXLNT nhà máy Gio Linh có hàm lư ng ch t h u nitơ r t cao: COD dao ñ ng t 34.750 – 47.700 mg/l; Nt dao ñ ng t 328 - 420 mg/l Đ ki m r t cao, dao ñ ng t 3.700 – 6.000 mg/l; ñ tro dao ñ ng t 19,7 - 25,6% ñ m dao ñ ng t 77,8 - 82% - C n thu h i t trình keo t nư c th i mương đánh đơng c a nhà máy Hi p Đ c có n ng ñ ch t h u nitơ r t cao: COD dao 24 ñ ng t 16.850 – 21.200 mg/l; Nt dao ñ ng t 359 - 405 mg/l Đ ki m cao, dao ñ ng t 900 - 1.200 mg/l; ñ tro dao ñ ng t 30,6 - 34,2% ñ m dao ñ ng t 90 - 92% K t qu v n hành mô hình k khí 500ml cho th y: - Có th thu h i Biogas t trình phân h y k khí nư c th i bùn c n thu h i t trình XLNT ch bi n m cao su; - Lư ng khí sinh t trình phân h y c n cao su nhi u có ch t lư ng t t so v i bùn hi u khí K t qu v n hành mơ hình k khí 40 lít cho th y: * Trong trư ng h p n p li u gián ño n: - Thành ph n, s n lư ng khí sinh th i gian lưu t i ưu ñ i v i t ng lo i nguyên li u sau: + Đ i v i c n cao su t i b g n m : thành ph n khí trung bình g m CH4 (61,3%), CO2 (25%), O2 (1,3%), khí khác (12,4%); s n lư ng khí 0,15 0,28 lít/g COD; th i gian lưu t i ưu 30 ngày + Đ i v i c n cao su t trình keo t nư c th i: thành ph n khí trung bình g m CH4 (52,2%), CO2 (28,3%), O2 (0,6%), khí khác (19%); s n lư ng khí 0,2 lít/g COD; th i gian lưu t i ưu 12 ngày + Đ i v i nư c th i t i mương đánh đơng: thành ph n khí trung bình g m CH4 (60%), CO2 (20,9%), O2 (0,6%), khí khác (18,5%); s n lư ng khí 0,12 – 0,15 lít/g COD; th i gian lưu t i ưu 12 ngày + Đ i v i h n h p bùn hi u khí – nư c th i cao su: thành ph n khí trung bình g m CH4 (30,2%), CO2 15,5%), O2 (1,8%), khí khác (52,5%); s n lư ng khí 0,09 lít/g COD; th i gian lưu t i ưu 10 ngày + Đ i v i h n h p váng cao su n n i – bùn hi u khí: thành ph n khí trung bình g m CH4 (49,8%), CO2 20,6%), O2 (0,8%), khí khác (28,8%); s n lư ng khí 0,06 lít/g COD; th i gian lưu t i ưu 10 ngày 25 - Khí sinh h c thu h i t q trình phân h y k khí nư c th i bùn c n cao su cháy t t (ng n l a có màu xanh) Do v y, có th s d ng đ làm nhiên li u * Trong trư ng h p n p li u liên t c: Khi v n hành mô hình k khí liên t c đ i v i nư c th i cao su t i mương ñánh ñông cho th y: - Thành ph n s n lư ng khí sinh ra: + Khí Biogas có ch t lư ng th p so v i trư ng h p n p li u theo m Thành ph n khí trung bình g m: CH4 (36-40,6%), CO2 (27,1-29,3%), O2 (0,5-0,7%), khí khác (29,6-36,4%) + S n lư ng khí sinh cao trư ng h p n p li u theo m S n lư ng khí trung bình 0,39 lít/g COD - K t qu kh o sát s bi n thiên ñ ki m hi u su t x lý COD: + Đ ki m bình khí ln n đ nh thu n l i cho q trình lên men t o khí sinh h c (trung bình 1.500 mg/l); + V i th i gian lưu nư c th i 25 ngày hi u su t x lý COD trung bình đ t 58,2%, cao nh t đ t 91,7%; - Khí sinh h c thu h i t trình phân h y k khí nư c th i bùn c n cao su cháy t t (ng n l a có màu xanh) Do v y, có th s d ng đ làm nhiên li u Q trình k khí ch phân h y ch t r n ch t keo c n cao su Lư ng c n l i b k khí viên cao su r i (kích thư c 1-2 cm), t n t i tr ng thái polyme b n v ng nên có th th thu h i ñ s n xu t s n ph m th c p Vi c ng d ng k t qu nghiên c u vào th c t t i nhà máy ch bi n m cao su hoàn toàn kh thi v m t kinh t k thu t Qua đó, có th giúp nhà máy cao su hồn thi n đư c quy trình cơng ngh XLNT, gi i quy t đư c v n đ mùi sinh t HTXLNT thu h i ñư c ngu n lư ng khí sinh h c t q trình XLNT đ ph c v cho ho t ñ ng s n xu t 26 KI N NGH Các ñ xu t nh ng bư c nghiên c u ti p theo sau: Nghiên c u xác ñ nh kh sinh khí c a bùn, c n cao su trư ng h p n p li u liên t c; Nghiên c u bi n pháp l c t p khí Biogas đ nâng cao nhi t tr c a khí (trong trư ng h p n p li u liên t c) Nghiên c u bi n pháp tháo/hút c n cao su kh i b k khí đ vi c ng d ng mơ hình vào th c t t t -H T - ... X LÝ NƯ C TH I CAO SU 1.2.1 Công ngh x lý nư c th i cao su Th gi i Các nghiên c u XLNT t trình ch bi n m cao su thiên nhiên ñã ñư c b t ñ u t nh ng năm ñ u th p k 60 c a th k 20 châu Á, q trình. .. có cơng trình nghiên c u thu h i khí sinh h c t trình XLNT cao su đư c cơng b chưa ñư c ng d ng th c t t i nhà máy cao su 1.5 HI N TR NG X CH BI N M LÝ NƯ C TH I T I CÁC NHÀ MÁY CAO SU TRÊN Đ... C n cao su t i b g n m bùn k khí C n cao su t i b g n m bùn k khí C n cao su t i b g n m bùn k khí C n keo t nư c th i mương đánh đơng bùn k khí Nư c th i mương đánh đơng bùn k khí C n cao su