Nước thải sản xuất của các cơ sở sản xuất tinh bột khoai mì được thu gom và xử lý bằng công nghệ UASB kết hợp thu hồi Biogas. Công nghệ này ngoài việc xử lý ô nhiễm môi trường triệt để, còn tận thu lại một lượng lớn khí nhà kính CH4 và CO2 phát tán ra môi trường bằng việc thu hồi để làm nhiên liệu đốt và chạy máy phát điện.
Hình 4.7. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng UASB kết hợp thu hồi Biogas
Theo sơ đồ công nghệ nêu trên, thì quy trình xử lý nước thải kết hợp sản xuất Biogas bao gồm các công đọan chính sau đây :
− Sau khi qua song chắn rác để loại bỏ rác có kích thước lớn (Ví dụ : bã mì, rễ) làm cản trở các công trình xử lý tiếp theo, nước thải đi vào bể điều hòa B101 (xảy ra quá trình thủy phân sinh học), sau đó nước thải được đưa sang bể khử khí B102 có cánh khuấy để đảo trộn đều nước thải với dung dịch trung hòa là NaOH có nồng độ thích hợp. Tại đây, nước thải được đưa về pH thích hợp để chuẩn bị cho giai đoạn xử lý kị khí tiếp theo. Trong xử lý kị khí, giá trị pH của môi trường ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hoạt động, sinh sản và phát triển của vi sinh vật. Đối với từng nhóm, từng loài vi sinh vật, có một khoảng pH tối ưu. Trong xử lý kị khí sinh khí mê tan thì có 2 nhóm thực hiện:
+ Nhóm vi sinh vật thực hiện quá trình axít hóa làm cho giá trị pH môi trường giảm đi. Khi độ pH xuống thấp thì quá trình axít hóa chậm lại;
+ Nhóm thứ hai thực hiện quá trình mê tan hóa phát triển tốt ở giá trị pH gần trung tính hoặc trung tính.
− Nước thải sau khi được điều chỉnh pH sẽ đi vào hệ thống UASB (gồm 01 bể UASB). Hệ thống UASB dùng men vi sinh và nuôi cấy tại nhà máy. Men này có đặc
Bể điều hòa B101 Bể khử khí B102 Hệ thống điều chỉnh pH Bể Metan D101 Nước thải sau song chắn rác Thiết bị lọc ẩm Lò hơi Hồ sinh học
tuần hoàn nước
trưng là 2 loại vi khuẩn axít và mêtan có thể sống với nhau để đẩy nhanh quá trình phân hủy chất hữu cơ trong nước thải thành khí sinh học với hàm lượng mêtan từ 65- 70% .
Các thông số kỹ thuật của bể UASB: - Hiệu suất loại bỏ COD: 70-95%;
- Lượng biogas sinh ra: 80-85 m3/tấn tinh bột sắn; - Mêtan trong biogas: 65-70%;
- Lượng nhiên liệu (Dầu FO, DO) thay thế: 0,6 l/m3 biogas.
Nguyên tắc hoạt động của bể UASB: Nước thải từ dưới bể đi lên, hỗn hợp bùn kị khí
trong bể hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, phân hủy và chuyển hóa chúng thành khí và nước thải. Các hạt bùn cặn bám vào các bọt khí được sinh ra nổi lên bề mặt làm xáo trộn và gây ra dòng tuần hoàn cục bộ trong lớp cặn lơ lửng. Khi hạt cặn nổi lên va phải tấm chắn của bể sẽ bị vỡ ra, khí thoát lên trên và cặn rơi xuống. Khí thoát ra được dẫn vào bể biogas, các hạt cặn trong ngăn lắng của bể tách bùn lắng xuống đáy bể và tuần hoàn lại vùng phản ứng kị khí.
Hình 4.8. Sơ đồ họat động của Bể UASB
Ghi chú: L: Nước G: Khí S: Cặn lơ lửng BỂ UASB Bùn lắng Lớp bùn lơ lửng Đầu vào Vùng lắng Tấm chắn Đầu ra Vùng chứa bùn Tấm chắn khí Khí thoát ra
Sau khi qua bể UASB, nước thải được bơm qua hệ thống các hồ sinh học trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
− Biogas thu từ bể UASB sẽ được dẫn vào hệ thống sử dụng khí sinh học bao gồm: + Hệ thống đường ống vận chuyển khí sinh học làm bằng vật liệu thép không gỉ
SUS 304 và HDPE PN6 có khả năng chịu đựng sự ăn mòn và điều kiện thời tiết ngoài trời.
+ Ống thổi khí, chống cháy nổ.
+ Hệ thống an toàn bao gồm các bình chứa làm khô và ngưng tụ tự động, thiết bị truyền áp suất, thiết bị cảm nhiệt, các van an toàn, thiết bị phát hiện rò rỉ.
+ Hệ thống kiểm tra sản xuất và sử dụng biogas là bán tự động, được điều khiển bởi chương trình PLC và SCADA, các dữ liệu vận hành sẽ được lưu giữ theo thời gian thực nhằm kiểm tra tính hiệu quả của hệ thống.
+ Phần mềm của hệ thống điều khiển cho phép thay đổi vận hành vào bất cứ lúc nào mà không cần thay đổi mạng điều khiển.
Khí biogas sinh ra được khử H2S và lọc ẩm dùng để đốt lò hơi cung cấp nhiệt cho tháp sấy và phát điện. Một phần Mêtan thừa sẽ được đốt tại họng đốt để cân bằng áp suất trong bể biogas.
Khí biogas thu được từ quá trình xử lý nước thải của nhà máy tinh bột sắn có những thành phần chính như sau:
- Metan(CH4): 65-70%; - Dioxit cacbon (CO2): 25%; - Nitơ (N2): 0¸3%;
- Hyđrô (H2): 0¸1%;
- Sulfua hydrô (H2S): 0¸1%;