nƣớc thải lựa chọn
3.3.1. Kết quả tính toán lượng phát thải KNK khi không thu gom và xử lý nước thải (Phương án 1)
Tính toán lƣợngphát thải từ quá trình tự phân hủy chất hữu cơ là xenlulozo. Vì nếu không kể đến nƣớc, tinh bột thì xenlolozolà thành phần chính trong sắn củ [1, 5].
Áp dụng phƣơng trình (3, 5) ở mục 2.2.4 cho xelulozo với công thức hóa học chung là (C6H10O5)n để tính lƣợng phát thải nhƣ sau:
(C6H10O5)n + n H2O → 3n CH4 + 3n CO2 (6) Tỉ lệ CH4 / COD:
B = (3 x 16 ) : (6 x 32) = 0,25 (gCH4 /gCOD)
Chọn giá trị COD của nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn tại Dƣơng Liễu là 9715,7 (mg/l) (giá trị COD đƣợc lấy trung bình từ kết quả phân tích COD thực nghiệm)
Với tổng lƣợng nƣớc thải là 910000 (m3/năm) [20]. Tính đƣợc hàm lƣợng hữu cơ trong nƣớc thải là:
COD = 9715,7 x 910000 x 10-6 = 8841,287(tCOD /năm) Lƣợng phát thải CH4 : mCH4 = 8841,287 x 0,25 = 2210,322 (tCH4 /năm)
Mà 1gCH4 = 21gCO2e nên lƣợng phát thải KNK khi không thu hồi và xử lý nƣớc thải của các cơ sở sản xuất tinh bột sắn tại Dƣơng Liễu là
2210,322 x 21 = 46416,62 (tCO2e /năm).
3.3.2. Kết quả đánh giá hiệu quả giảm phát thải KNK khi xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn
Để tính toán lƣợng giảm phát thải KNK khi xử lý nƣớc thải cần xác định đƣờng biên phát thải.
Kết quả xác định đường biên phát thải của hoạt động giải pháp CN KSH
Kịch bản đƣờng biên sẽ đƣợc giả thuyết thiết lập và mô tả theo hình 3.6 dƣới đây:
Hình 3.6. Kết quả xác định đƣờng biên phát thải của hoạt động giải pháp CN KSH
Nƣớc thải từ sản xuất tinh bột sắn đƣợc bơm qua bể điều hòa để xử lý sơ bộ trƣớc khi vào bể UASB. Theo đó, các hạt thô bị loại bỏ. Chỉ các hạt nhỏ, mịn với hàm lƣợng xơ thấp mới đƣợc đƣa vào xử lý kị khí tại bể UASB. Vì hiệu quả xử lý của hệ khá cao nên hầu hết các thành phần này đều bị chuyển hóa hoàn toàn mà tạo ra rất ít bùn. Biogas thu hồi đƣợc sẽ sử dụng để sinh nhiệt trong nồi hơi đốt than. Trong trƣờng hợp khẩn cấp, khí biogas đƣợc đốt bằng đuốc đốt. Đuốc đốt tự hoạt động nếu áp lực trong hệ thống quá cao.
Theo đó, nguồn và loại khí thải trong đƣờng biên phát thải đƣợc xác định theo bảng 3.3 sau đây:
Bảng 3.3. Kết quả xác định đƣờng biên phát thải giả thuyết
Mục Nguồn Khí
Đƣợc bao gồm
Biện luận/diễn giải
Đƣờng cơ sở
Phát thải do xả nước thải đã xử lý vào sông/hồ
CH4 Không Phạm vi chỉ là bể UASB, phần còn lại của hệ thống xử lý hiếu khí cùng với việc xả nƣớc thải vào sông không đƣợc tích hợp ở đây
N2O Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán CO2 Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán
Phát thải từ hệ thống xử lý nước thải
CH4 Có Là nguồn phát thải chính trong phát thải cơ sở
N2O Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán CO2 Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán
Phát thải do phân hủy bùn
CH4 Không Không có hoạt động xử lý bùn N2O Không Không có hoạt động xử lý bùn CO2 Không Không có hoạt động xử lý bùn
Phát thải do tiêu thụ điện năng/nhiên liệu hóa thạch
CH4 Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán N2O Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán CO2 Có Vì giải pháp CN KSH có sử dụng than
Hoạt động giải pháp CN KSH Phát thải do sự có mặt của cacbon hữu cơ có thể phân hủy trong nước
thải đã qua xử lý ra sông/hồ
CH4 Không Phạm vi chỉ là bể UASB, phần còn lại của hệ thống xử lý hiếu khí cùng với việc xả nƣớc thải vào sông/hồ không đƣợc tích hợp ở đây.
N2O Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán
CO2 Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán bỏ qua để đơn giản trong tính toán
Phát thải từ toàn bộ hệ thống xử lý nước thải mà không trang bị thiết bị thu hồi biogas
CH4 Không
Phạm vi của đƣờng biên phát thải chỉ là bể UASB. Phần tiếp theo của hệ thống xử lý không đƣợc tích hợp vào trong các tính toán phát thải đƣờng cơ sở, do đó cũng không đƣợc tính trong các tính toán phát thải của hoạt động giải pháp CN KSH.
N2O Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán CO2 Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán
Phát thải từ hệ thống xử lý bùn mà
CH4 Không Không có hoạt động xử lý bùn Không có hoạt động xử lý bùn
trang bị phần thu
hồi biogas CO2 Không
Không có hoạt động xử lý bùn
Phát thải do sử dụng điện năng tại các khu vực có hoạt động giải pháp
CH4 Không
Sử dụng điện từ mạng lƣới điện quốc gia để chạy các thiết bị trong hệ thống xử lý nƣớc thải (AMS.IC)
N2O Không
CO2 Có
Phát thải
nhất thời do tính kém hiệu quả của hệ thống thu khí
CH4 Không Chƣa có công thức tính
N2O Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán CO2 Không Chƣa có công thức tính
Phát thảitừ sự phân hủy yếm khí bùn cuối cùng
CH4 Không Không hoạt động xử lý bùn nào đƣợc tích hợp trong kịch bản hoạt động giải pháp CN KSH
được sinh ra bởi hệ thống xử lý trong hoạt động
của giải pháp
CO2 Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán
Phát thải do quá trình đốt cháy không hoàn toàn ở đuốc đốt
CH4 Có Là một phát thải quan trọng kịch bản hoạt động giải pháp CN KSH N2O Không Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán
CO2 Không
Lƣợng phát thải không đáng kể nên bỏ qua để đơn giản trong tính toán
Phát thải từ sinh khối được lưu giữ ở điều kiện kỵ khí
CH4 Không Không có sự lƣu giữ sinh khối N2O Không Không có sự lƣu giữ sinh khối
Kết quả tính toán lượng phát thải KNK khi xử lý nước thải theo các phương án lựa chọn
Phương án 2: Lượng phát thải khi xử lý nước thải nhưng không thu hồi khí metan (Lượng phát thải đường cơ sở)
Theo kết quả xác định đƣờng phát thải cơ sở mô tả tại bảng 3.3 thì công thức (1, 2) tại mục 2.2.5 đƣợc viết lại nhƣ sau:
BE= BExl + BEnhiệt
Bảng 3.4. Kết quả tính toán lƣợng phát thải đƣờng cơ sở (BE)
Đại lƣợng Mô tả Giá trị Nguồn
BExl = Q x CODNL x ηCOD x MCF x Bo x UF x
GWPCH4 (tCO2e/năm)
24060,89 AMS-III.H
Q Lƣợng nƣớc thải đƣợc xử lý tại hệ thống xử lý nƣớc thải (m3/năm)
910000 [20]
CODNL Lƣơng COD đƣợc xử lý (tấn/m3
) (9715,7 – 1394) x 10-6 = 0,0083217
Dựa theo số liệu thực nghiệm trung bình. CODv = 9715,7 (mg/l) ; CODr = 1394 (mg/l)
ηCOD Hiệu quả xử lý COD 0,85 Giá trị trung bình
MCF Hệ số hiệu chỉnh metan đối với hệ thống xử lý nƣớc thải
0,8 AMS-III.H/bảng III.H.1
Bo Năng suất sinh khí mê tan của nƣớc thải (kg CH4/kg COD)
0,25 Giá trị mặc định theo AMS-III.H
UF Hệ số hiệu chỉnh mô hình để tính toán độ bất trắc của mô hình
0,89 Giá trị mặc định theo AMS-III.H
GWPCH4 Tiềm năng gây hiện tƣợng ấm lên toàn cầu của khí metan
BEnhiệt = BEnhiệt,CO2 = ( EGnhiệt : ηnhiệt ) x EFCO2
(tCO2e/năm)
7166,896 AMS-I.C
EGnhiệt Lƣợng hơi/nhiệt cấp bởi hoạt động
dự án trong năm = Q x CODvx ηCOD
x YBiogasx 0,65 x 50,03 x 10-3 (TJ)
75,76 Hiệu suất chuyển hóa khí (YBiogas = 0,30 l/gCOD); Nhiệt trị thực của metan theo IEA (NCVmetan = 50,03 (TJ/1000 tấn)
ηnhiệt Hệ số phát thải CO2 từ nhiên liệu hóa
thạch (tCO2/TJ)
1,0 IPCC.2006. Tập 2. Chƣơng 1. Bảng 1.4
EFCO2 Hiệu suất sử dụng nhiên liệu hóa thạch trong trƣờng hợp không có hoạt động dự án
94,60 EB 41. Phiên bản 02. Bảng B.6.1
Phương án 3: Lượng phát thải khi xử lý có thu hồi khí metan (Lượng phát thải hoạt động giải pháp CN KSH)
Dựa vào đƣờng phát thải của hoạt động CN KSH mô tả ở bảng 3.4, công thức (4) mục 2.2.5 đƣợc viết lại nhƣ sau:
PE= PEđiện + PEđốt
Bảng 3.5. Kết quả tính toán lƣợng phát thải của hoạt động CN KSH (PE)
Đại lƣợng Mô tả Giá trị Nguồn
PEđiện = EGđiệnr x EF điện x (1+ δtryền)
(tCO2e/năm ) 377,51 AMS-III.H
EGđiện
Lƣợng điện tiêu thụ cho hoạt
động CN KSH (MWh/năm) 17 x 8760 / 1000 Tổng công suất các thiết bị lắp đặt (Xem phụ lục 1) EFđiện
Hệ số phát thải lƣới điện
(tCO2e/MWh) 1,3 EB 39 / Phiên
bản 01
δtruyền Tỷ lệ tổn thất điện năng dùng
để truyền tải và phân phối (%) 9,5
Báo cáo của EVN (2011) [77] PEđốt = TMthừa x (1-ηđốt ) x GWPCH4 / 1000 (tCO2e/năm) 3406 EB 28. Phiên bản 01. Phƣơng trình 15.
TMthừa = FVthừa x fvCH4 x ρCH4 (kg/năm) 1621715
EB 28. Phiên bản 02. Phƣơng
trình 13
FVthừa Lƣợng biogas thừa đƣợc lƣu
giữ trong 1 giờ (kg/h) 397,78 [40]
fvCH4 Nồng độ metan trong biogas 0,65 [26]
ρCH4 Tỷ trọng của metan (kg/m3
) 0,716 EB 28. Phiên bản 01
ηdốt Hiệu suất đốt trong 1 giờ 0,9 EB 28. Phiên bản 01.
GWPCH4 Tiềm năng gây hiện tƣợng ấm
lên toàn cầu của khí metan 21
Giá trị mặc định theo AMS-III.H
PE= PEđiện + PEđốt (tCO2e/năm) 3783,51
Kết quả tính toán lượng giảm phát thải
Áp dụng công thức 5 mục 2.2.5, ta tính đƣợc lƣợng giảm phát thải KNK:
ER = BE – PE
ER = (BExl + BEnhiệt) – (PEđiện + PEđốt)
ER= 31227,79 – 3783,51 = 27444,28 ((tCO2e/năm)
3.3.3 Kết quả tính toán hiệu quả kinh tế từ bán chứng chỉ CER và khi thay thế một phần lượng than sử dụng cho quá trình sản xuất tinh bột sắn bằng khí sinh một phần lượng than sử dụng cho quá trình sản xuất tinh bột sắn bằng khí sinh học thu hồi
Giả định tính toàn hiệu quả kinh tế khi tham gia CDM đƣợc trình bày chi tiết ở bảng 3.6
Bảng 3.6. Hiệu quả kinh tế khi tham gia CDM (tính theo giả định)
Hạng mục Số lƣợng Đơn giá Thành tiền Tổng cộng
Chi phí
Xây dựng hệ thống UASB có thu khí (đường ống dẫn đuốc đốt, máy đo lưu lượng khí, quạt thổi khí…), nghiên cứu
thiết kế, giám sát, thử nghiệm, chi phí khác 1 29 tỷ đồng 29 tỷ đồng 29,33 tỷ đồng Điện năng 148920 kWh/năm (1 ) Từ 401k Wh trở lên: 2192 đồng/kWh 0,33 tỷ đồng Doanh thu Giảm phát thải 27444,28 tCO2e/năm 15,39 €/tCO2e(2) 1€ = 26115,79 đồng(3) 422367,41 €/năm (11,03 tỷ đồng/năm) 12,5 tỷ đồng
Nhiên liệu hóa thạch ( than) 0,03 tấn/tấn sp x 70000 = 2100 tấn 700000 đồng/tấn(4) 1,47 tỷ đồng/năm
Thời gian hoàn vốn 2,4 năm
Chú thích : (1) Báo giá của EVN (Thông tư 17/2012 TT-BCT) (2) Báo giá của Point Carbon (11/06/2012) (3) Tỷ giá ngoại tệ Vietcombank (14/06/2012) (4) Báo giá của TKV (6/2012)
Nhận thấy, chỉ mất 2,4 năm để thu hồi vốn. Sau 2,4 năm đầu, lợi ích làng nghề Dƣơng Liễu thu đƣợc từ việc xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn có thu hồi metan là 12,5 tỷ đồng/năm.
Nhƣ vậy, ta có thể nói rằng, lƣợng giảm phát thải theo nghiên cứu này là cơ sở tốt để triển khai áp dụng CDM đối với việc xử lý nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn của làng nghề Dƣơng Liễu – Hà Nội.
3.4. Đề xuất giải pháp phù hợp để xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột sắn giảm phát thải khí nhà kính phát thải khí nhà kính
Qua quá trình nghiên cứu thực tế hoạt động sản xuất tinh bột sắn tại làng nghề Dƣơng Liễu, Hoài Đức, Hà Nội; cũng nhƣ nghiên cứu, tìm hiểu các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải công nghiệp, đặc biệt là xử lý nƣớc thải các ngành sản xuất lƣơng thực, thực phẩm, tôi xin đề xuất giải pháp để xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột sắn giảm phát thải khí nhà kính nhƣ sau:
Hình 3.7. Sơ đồ công nghệ xử lý nƣớc thải
Bể điều hòa
Bể keo tụ, tạo bông Bể lắng 1 Bể UASB Bể bùn hoạt tính Bể lắng 2 Nước vôi Cấp khí, khuấy trộn Môi trƣờng tiếp nhận Chất trợ lắng, khuấy trộn Cấp khí Bể chứa bùn Nƣớc thải Song chắn rác Bể lắng cát Bể axit khử CN- Bể trung hòa Hồ hiếu khí Bùn tuần hoàn Sân phơi bùn Biogas
Thuyết minh công nghệ:
Nƣớc thải đƣợc xử lý sơ bộ tại các hộ sản xuất. Để hạn chế hiện tƣợng tắc đƣờng ống do rác thải có kích thƣớc lớn, tại đầu các đƣờng ống thu gom nƣớc thải có bố trí các song chắn rác bằng kim loại. Nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn có chứa nhiều cát, mảnh kim loại nhỏ,…trong nguyên liệu, trong nƣớc thải vệ sinh nhà xƣởng. Vì vậy, nƣớc thải đƣợc đƣa qua bể lắng cát, bể này có tác dụng giữ lại phần lớn các hạt có kích thƣớc lớn hơn 0.2mm bao gồm những hạt cát rời và một phần cát dính trong lớp vỏ gỗ, tránh ảnh hƣởng tới máy bơm và các thiết bị xử lý.
Sau đó, nƣớc thải đƣợc đƣa về khu xử lý nƣớc thải tập trung của làng nghề thông qua hệ thống cống thu gom riêng biệt. Tại đây, nƣớc thải tiếp tục đƣợc đƣa qua bể điều hòa, sự dao đồng nồng độ và lƣu lƣợng nƣớc thải ở các thời điểm sẽ ảnh hƣởng đến chế độ công tác của mạng lƣới và các công trình xử lý, đặc biệt quan trọng với các công trình hóa lý, sinh học. Bể điều hòa có tác dụng làm ổn định nồng độ nƣớc thải, tăng hiệu quả xử lý nƣớc thải. Quá trình khuấy trộn và cấp khí liên tục tại bể điều hòa tạo ra sự ổn định lƣu lƣợng và nồng độ các chất ô nhiễm nhƣ: BOD5, COD, CN-…
Nƣớc thải đƣợc đƣa qua bể axit để xử lý CN- để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý sinh học tiếp theo.
Tiếp theo nƣớc thải đƣợc bơm vào bể trung hòa. Tại đây, nƣớc thải sẽ đƣợc châm thêm dung dịch nƣớc vôi để tăng độ pH lên khoảng từ 6,5-7,5. Các thiết bị đo pH đƣợc lắp đặt và kết nối với các bơm định lƣợng tự động để đảm bảo độ pH ổn định.
Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng trong nƣớc thải theo kết quả phân tích tƣơng đối cao. Vì vậy, để tăng hiệu quả lắng, nƣớc thải đƣợc dẫn vào bể keo tụ tạo bông. Dƣới tác dụng của các chất trợ keo tụ (PAC và polime) và hệ thống mô tơ cánh khuấy tốc độ chậm, các bông cặn li ti sẽ chuyển động, va chạm, kết dính và hình thành nên những bông cặn có kích thƣớc và khối lƣợng lớn gấp nhiều lần bông cặn ban đầu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lắng ở bể lắng. Hỗn hợp nƣớc và bông cặn ở bể keo tụ tạo bông tự chảy sang bể lắng 1.
Bể lắng 1 có chức năng loại bỏ các chất lắng đƣợc mà các chất này có thể gây ra hiện tƣợng bùn lắng trong nguồn tiếp nhận, tách dầu mỡ và các chất nổi khác, giảm tải trọng hữu cơ cho các công đoạn xử lý phía sau.
Từ bể lắng 1, nƣớc thải đƣợc bơm sang bể phản ứng UASB. Nƣớc thải đƣợc nạp từ phía đáy bể, đi qua lớp bùn hạt, quá trình xử lý nƣớc thải xảy ra khi các chất hữu cơ tiếp xúc với bùn hạt. Vận tốc lắng của bùn khá cao, nhờ đó có thể vận hành thiết bị kỵ khí với vận tốc ngƣợc dòng từ dƣới lên cao. Trong bể sinh học kỵ khí (UASB) xảy ra quá trình phân huỷ các chất hữu cơ hòa tan và dạng keo trong nƣớc thải với sự tham gia của các vi sinh vật yếm khí. Vi sinh vật yếm khí sẽ hấp thụ các chất hữu cơ hoà tan có trong nƣớc thải, phân huỷ và chuyển hoá chúng thành khí (khoảng 70 – 80% là metan, 20 – 30% là cacbonic), bên cạnh đó hợp chất CN-
(có nhiều trong nước thải ngành sản xuất tinh bột sắn) đƣợc phân hủy đáng kể, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý hiếu khí trong bể bùn hoạt tính. Sau khi xử lý kỵ