Kết quả từ hình 3.12 cho thấy, hiệu suất chuyển hóa khí giao động trong khoảng 0,25 – 0,41 lít/ gCODchuyển hóa, trung bình đạt 0,33 lít/ gCODchuyển hóa.
Như vậy, các kết quả về hiệu suất sinh biogas và tỷ lệ % CH4 trong biogas thu được cũng khá tương đồng với kết quả của các nghiên cứu trước đây về xử lý nước thải mía đường bằng hệ UASB [11,40,45].
3.2.5. Đánh giá hiệu quả của q trình thực nghiệm xử lý nước thải mía đường bằng hệ UASB
Sau thời gian tiến hành thực nghiêm xử lý nước thải mía đường bằng hệ UASB quy mơ phịng thí nghiệm qua 3 giai đoạn với thời gian lưu thủy lực và tải lượng khác nhau chúng tôi thu được các kết quả trung bình như sau:
Bảng 3.4. Đánh giá hiệu quả của q trình xử lý thực nghiệm
Thơng số Đơn vị Giai đoạn 1 Giai đoạn 2 Giai đoạn 3
Thể tích làm việc lít 8 8 8
Tải lượng gCOD/lít.ngày 2,47 4,8 7,37
Lưu lượng đầu
vào (ra) lít/ngày 8 16 24
COD đầu vào mg/l 2320 2402 2375
COD đầu ra mg/l 433 345 1000
Hiệu suất xử lý % 81,5 88,9 58,5
pHđầu ra - 6,8 7 6,5
Lưu lượng biogas lít/ngày 5,2 12,2 8,9
CH4 % 54,4 60,7 41,5
Hiệu suất sinh
Biogas lít/gCODchuyển hóa 0,34 0,36 0,28
Kết quả nghiên cứu cho thấy, ở tải trọng hữu cơ 4,8 gCOD/lít.ngày với thời gian lưu thủy lực 12 giờ hệ UASB đạt hiệu suất xử lý nước thải mía đường cao nhất, với hiệu suất xử lý COD đạt 88,9%, thể tích khí biogas là 12,2 lít/ngày, tỷ lệ khí metan là 60,7% và hiệu suất sinh khí đạt 0,36 lít/gCODchuyển hóa.
Như vậy, các kết quả thu được cũng khá phù hợp với kết quả của các nghiên cứu trước đây khi sử dụng hệ UASB để xử lý nước thải mía đường [Alllison, 1990; Chang, 1999, Mehrdad, 2007]. Tuy nhiên, giá trị COD đầu ra của hệ UASB vẫn cịn khá cao, trung bình 283 mg/lít gấp 1,9 lần tiêu chuẩn xả thải theo QCVN
40:2011/BTNMT cột B, do đó cần phải xử lý tiếp theo bằng cơng nghệ xử lý hiếu khí hoặc hồ sinh học tùy nghi.
3.3. Kết quả tiềm năng thu hồi khí metan khí xử lý nước thải mía đường cơng ty đường Hịa Bình
a) Tính theo lý thuyết
Tính tốn tiềm năng thu hồi khí metan từ q trình tự phân hủy chất hữu cơ là xenlulozơ. Vì nếu khơng kể đến nước, đường thì xenlulozơ là thành phần chính trong nước thải mía đường.
Áp dụng phản ứng (3) và phương trình (5) ở trên (mục 1.3.3) cho xenlulozơ với cơng thức hóa học chung là (C6H10O5)n để tính lượng khí metan sinh ra như sau:
(C6H10O5)n + nH2O → 3nCH4 + 3nCO2 (6) Tỷ lệ CH4/COD:
B = (3 x 16) : (16 x 32) = 0,25 (gCH4/gCOD) (7)
Chọn giá trị COD của nước thải mía đường 2580 mg/L [11]. Với lượng mía sản xuất 60000 tấn mía/vụ [5] và là lượng nước thải ra trung bình khi sản xuất 1 tấn
mía là 14 m3 [11]. Tổng lượng nước thải của công ty đường Hịa Bình là 840000
m3/vụ.
Ta có giá trị COD trong nước thải là:
COD = 84 x 104 x 2580 x 10-6 = 2167,2 (tấn COD/vụ)
Lượng CH4 sinh ra:
mCH4 = 2167,2 x 0,25 = 541,8 (tấn CH4/vụ)
b) Tính theo hệ số thực nghiệm
Từ kết quả quá trình thực nghiệm xử lý nước thải bằng hệ UASB ta có hiệu suất sinh Biogas của q trình tối ưu là 0,36 lít Biogas/gCODchuyển hóa, trong đó khí
CH4 chiếm 60,7%. Vậy ta có hiệu suất sinh khí metan là:
0,36 x 60,7% = 0,21852 (lít CH4/gCODchuyển hóa)
Mặt khác, từ kết quả bảng 3.1 đặc tính nguồn và ơ nhiễm nước thải sản xuất mía đường cơng ty đường Hịa Bình ta có tổng tải lượng COD của nguồn 3 và nguồn 4 phù hợp qua xử lý kỵ khí bằng hệ UASB là:
2002 + 564 = 2566 (kgCOD/ngày)
Vậy, tiềm năng thu hồi khí metan từ nước thải mía đường cơng ty đường Hịa Bình bằng việc tách dịng và xử lý kỵ khí qua hệ UASB là:
VCH4 = 2566 x 0,21852 = 560,7 (m3CH4/ngày)
Theo lý thuyết 1m3 biogas (75% CH4) tương đương với 1,4kWh điện do vậy
ước tính tiềm năng năng lượng do thu hồi khí metan của cơng ty là khoảng: 1000kWh/ngày.
3.4. Đề xuất quy trình cơng nghệ phù hợp để xử lý nước thải mía đường theo
định hướng thu hồi năng lượng
Qua quá trình nghiên cứu thực tế hiện trạng sản xuất đặc tính nước thải, cơng nghệ xử lý nước thải cơng ty mía đường Hịa Bình ; cũng như tìm hiểu, nghiên cứu thực nghiệm công nghệ UASB để xử lý nước thải, đặc biệt là xử lý nước thải nghành mía đường. Tơi xin đề xuất giải pháp để xử lý nước thải mía đường như sau: