.Giá trị các khí thành phần trong biogas thu được

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu hành động giảm nhẹ biến đổi khí hậu trong xử lý nước thải lò giết mổ tập trung khu vực hà nội nghiên cứu điển hình tại lò giết mổ vạn phúc (Trang 58)

Ngày pH Nhiệt độ o C VCO2 lít VCH4 lít VBiogas lít 1 6.85 30.5 - - - 2 7.4 30.6 0.37 0.59 0.96 3 7.36 30.8 0.88 1.71 2.59 4 7.11 30.7 0.68 1.28 1.97 5 7.15 31.1 1.22 2.38 3.60 6 7.09 32.6 1.51 2.81 4.32 7 7.01 32.6 1.97 3.36 5.33 8 7.21 32.4 2.76 4.92 7.68 9 7.02 31.8 3.20 5.44 8.64 10 7.03 32 3.33 5.79 9.12 11 7.06 31 3.24 5.52 8.76 12 7.04 31.3 3.54 6.37 9.91 13 7.1 31.3 3.04 5.74 8.78 14 7.03 31.2 3.09 5.74 8.83 15 7.14 31.4 3.47 6.80 10.27 16 7.14 31.4 3.43 6.84 10.27 17 7.31 31.5 3.46 6.91 10.37 18 7.4 31.2 3.65 7.27 10.92 19 7.45 31.1 3.86 7.69 11.54 20 7.5 31 3.93 7.83 11.76 21 7.45 31 3.93 7.30 11.23 22 7.39 30.6 4.24 7.88 12.12

Ngày pH Nhiệt độ o C VCO2 lít VCH4 lít VBiogas lít 28 7.47 31 5.34 10.36 15.70 29 7.37 31.3 5.46 10.60 16.06 30 7.1 31.2 5.70 10.14 15.84 31 7.24 31.4 5.88 11.40 17.28 32 7.24 31.5 5.95 11.55 17.50 33 7.21 32.7 6.01 11.66 17.66 34 7.2 32.6 6.07 11.79 17.86 35 7.27 32.7 5.01 9.73 14.74 36 7.32 31.1 4.28 8.68 12.96 37 7.3 31 4.50 8.36 12.86 38 7.45 31.2 4.24 8.24 12.48 39 7.5 30.6 4.22 7.95 12.17 40 7.46 30 4.10 7.61 11.71 41 7.54 31 3.95 7.57 11.52 42 7.54 31.4 3.43 6.65 10.08 43 7.57 31.2 2.88 5.85 8.74 44 7.59 31.1 2.07 4.17 6.24 45 7.37 30.6 2.13 3.95 6.07 46 7.1 31 2.16 3.84 6.00 47 7.24 31.1 2.05 3.88 5.93 48 7.24 30.8 1.93 3.61 5.54 49 7.21 31 1.84 3.40 5.23 50 7.2 30.6 1.68 3.12 4.80 51 7.27 30 1.67 3.13 4.80 52 7.32 31 1.49 2.83 4.32 53 7.3 31.3 1.43 2.77 4.20 54 7.45 31.2 1.19 2.51 3.70 55 7.5 31.5 1.11 2.25 3.36 56 7.45 31.3 0.95 1.93 2.88 57 7.5 31 0.67 1.35 2.02 58 7.46 30.9 0.49 1.02 1.51 59 7.54 30.6 0.35 0.71 1.06 60 7.54 30.5 0.25 0.51 0.77 61 7.59 30.7 0.22 0.43 0.65

3.2.1.2. Nhận xét kết quả thu khí sinh học

Sau một thời gian hoạt động kết quả đạt được như sau:

- Khí sinh ra ban đầu đảm bảo được chất lượng phục vụ làm nhiên liệu chạy máy phát điện, nhưng sau một thời gian hơn một tháng vật liệu hấp thụ, hấp phụ để xử lý đã gần bão hòa dẫn đến chất lượng khí kém. Như vậy, cần phải kiểm sốt vật liệu xử lý khí định kỳ.

- Lượng khí sinh ra trong bể phân hủy không đều, tăng dần sau đó giảm dẫn đến lượng khí sau xử lý cũng khơng ổn định.

- Khí mêtan chiếm khoảng từ 61,6 - 66,8%, khí CO2 chiếm khoảng từ 33,2 - 38,4% theo thể tích. Kết quả ph hợp với các nghiên cứu trước là mêtan chiếm khoảng từ 40 - 75%, khí CO2 chiếm khoảng từ 20 - 60% theo thể tích . Khoảng kết quả khí thu được hẹp hơn giúp cho q trình tính tốn tiền xử lý biogas cụ thể là xử lý CO2 hoặc tính tốn cho q trình sử dụng khí sinh ra như phát điện, sinh nhiệt…được chính xác hơn.

Tổng lượng CH4 thu được là 352 lít trên 2,75 kgVS tương đương với 0,128 m3CH4/kgVS. Trong đó nghiên cứu trên thiết bị yếm khí bán liên tục với các loại chất thải kết hợp trong đó có chất thải giết mổ là 0,3m3CH4/kgVS .

3.2.2. Kết quả của phƣơng pháp tiền xử lý khí sinh học

3.2.2.1. Xác định lưu lượng khí

Khí sinh ra từ bể xử lý kỵ khí được dẫn đến thiết bị xác định lưu lượng khí và thành phần khí sinh ra (thành phần khí trước khi xử lý). Sau đó được dẫn q thiết bị tiền xử lý, thành phần khí sau khi ra khỏi thiết bị được xác định hàm lượng để đánh giá hiệu quả xử lý của thiết bị nghiên cứu. Các khí sau khi xác định hàm lượng được quy về thể tích ở điều kiện mơi trường (áp suất, nhiệt độ) nghiên cứu.

Tên khí Thành phần (%) Yêu cầu sau xử lý(%)

Cacbon dioxit CO2 33 - 39 <2%

Hydro sulphide H2S 1 - 4 <4 ppm

Khí khác N2, H2… 1 -

Xác định lưu lượng khí: bằng phương pháp đẩy nước ra khỏi bình kín, nối ống dẫn khí từ bể phân hủy vào bình kín chứa nước. Khi áp suất trong bình cân bằng với áp suất trong bể phân hủy thì lượng khí sinh ra trong bể sẽ bằng lượng nước được đẩy ra khỏi bình kín. Nước trong bình kín được điều chỉnh pH<2 làm giảm khả năng hấp thụ của các khí thành phần.

Xác định lượng khí H2S và CO2 sinh ra: H2S được hấp thụ vào môi trường dung dịch chất hấp thụ tạo màu và phân tích hàm lượng bằng phương pháp so màu theo TCVN 6637-2000, CO2 được xác định theo phương pháp chuẩn độ lượng Ba(OH)2 dư với nguyên tắc sau: CO2 được hấp thụ vào dung dịch Ba(OH)2 có nồng độ xác định, sau quá trình hấp thụ kết thúc phân tích hàm lượng Ba(OH)2 cịn lại thì ta xác định được Ba(OH)2 đã phản ứng với CO2 từ đó tính được lượng CO2 sinh ra.

Hình 3.21. Hấp thụ khí CO2 và H2S trong q trình phân tích hàm lượng

3.2.2.2. Hiệu quả xử lý khí bằng nước

Theo như nghiên cứu trước ta xác định được khoảng thời gian sinh khí lớn nhất là trong vòng một tháng đầu tiên. Do vậy khảo sát trong 31 ngày ta được kết quả như sau: Thể tích CO2 sinh ra theo các ngày dao động trong khoảng từ 0.37 – 5.95 lít, thể tích CO2 cịn lại sau hấp thụ bằng nước trong khoảng 0.1-3.5 lít. Hiệu suất của q trình hấp thụ khí CO2 giảm dần từ 67% trong hai ngày đầu tiên đến 41% trong những ngày

cuối của quá trình khảo sát.Điều này cho thấy một phần khả năng hấp thụ giảm bởi nồng độ CO2 đầu vào cao, một phần do quá trình hấp thụ dần đến thời điểm bão hòa.

Phương pháp hấp thụ bằng nước với ưu điểm là giá thành rẻ, dễ hoàn nguyên dung dịch hấp thụ bằng cách gia nhiệt. Hiệu quả xử lý CO2 tính trung bình là 54%. Tuy nhiên có nhược điểm là gần như khơng xử lý được thành phần H2S.

Hình 3.22. Hiệu quả xử lý CO2 bằng phương pháp hấp thụ vào nước

3.2.2.3. Hiệu quả xử lý khí bằng dung dịch NaOH

Với q trình xử lý khí biogas bằng phương pháp hấp thụ vào dung dịch NaOH 5% thì cả lượng H2S và CO2 đều bị giảm mạnh. Với H2S hiệu quả lên đến 95% trong giai đoạn đầu và giảm dần xuống cịn 84% trong những ngày cuối q trình khảo sát.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Thể tích khí H2S trước hấp thụ (lít) Thể tích khí H2S sau hấp thụ (lít) Hiệu quả xử lý H2S (x100%)

Do phản ứng hấp thụ CO2 bởi dung dịch NaOH xảy ra mạnh nên hiệu quả xử lý CO2 với phương pháp này rất cao, có thời điểm lên tới 99%, thời điểm thấp nhất vẫn đạt tới 87%.

Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là chi phí xử lý tốn kém, khơng thể hồn nguyên dung dịch hấp thụ.

Hình 3.24. Hiệu quả xử lý CO2 bằng dung dịch NaOH

3.2.2.4. Bộ lọc khí sinh học từ các vật liệu tái chế

Thể tích khí H2S sinh ra tăng dần theo thời gian từ 0.04 -0.7 lít/ngày; thể tích H2S sau xử lý cũng tăng dần theo thời gian từ 0.004 – 0.28 lít/ngày. Hiệu suất của q trình lọc khí H2S giảm dần từ 92% trong ngày thứ 2 xuống cịn 60% trong ngày thứ 31.

Hình 3.25. Đồ thị hiệu quả xử lý H2S bằng phoi sắt

0 1 2 3 4 5 6 7 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Ngày Thể tích khí CO2 trước khi hấp thụ (lít) Thể tích khí CO2 sau khi hấp thụ (lít) Hiệu quả xử lý CO2 (x100%) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Ngày Thể tích H2S đầu vào (lít) Thể tích H2S sau xử lý (lít) Hiệu suất xử lý H2S (x100%)

Đối với phương pháp xử lý d ng phoi sắt thì hiệu quả xử lý CO2 giảm không đáng kể, cụ thể hiệu suất xử lý trong khoảng từ 4,1-7%.

Với những ưu nhược điểm của các phương pháp đã khảo sát, c ng với mục đích sử dụng của khí biogas sinh ra, mơ hình tiền xử lý khí biogas được đề xuất là sự kết hợp giữa vật liệu hấp phụ là phoi sắt để xử lý H2S và hấp thụ CO2 bằng nước.

3.3. Kết quả nghiên cứu tiềm năng sử dụng khí biogas - Chuyển hóa biogas thành điện năng

Tổng lượng điện tiêu thụ cho toàn hệ thống bao gồm:

Bảng 3.4. Lượng điện tiêu thụ cho hệ thống xử lý nước thải

Thiết bị Số lượng Công suất

(kW/h)

Tổng số điện tiêu thụ (Kw/h)

Bơm nước thải (chạy 1/8

công suất) 1 0.125 0.016

Bơm đảo trộn bể thiếu khí 2 0.054 0.108

Máy thổi khí bể hiếu khí 1 0.25 0.25

Bơm tuần hoàn b n 1 0.012 0.012

Bơm tuần hoàn HK-TK 1 0.025 0.025

Bơm nước vào màng (chạy

1/3 ngày) 1 0.75 0.25

Bơm hút nước ra khỏi

màng ( chạy 1/5 công suất) 1 0.125 0.025

Tổng số (kW/h) 0.686

Khí biogas được sinh ra từ q trình xử lý nước thải lị giết mổ. Lượng khí bắt đầu tăng nhanh trong khoảng 25 ngày đầu tiên tính bắt đầu từ khi cho chất thải vào bể phân hủy. Sau đó lượng khí đi vào ổn định, khi đó khi lượng khí sinh ra giảm ta bổ sung thêm chất thải để duy trì lượng khí biogas sinh ra đáp ứng được đủ thể tích cho vận hành máy phát điện. Lượng khí biogas, CH4 cũng như lượng điện sinh ra từ máy

Hình 3.26. Tỷ lệ lượng điện so với biogas và CH4 phát sinh hàng ngày

Như vậy, lượng điện trung bình sinh ra từ biogas trong một ngày là 1,8kW. Trong khi đó lượng điện tiêu thụ cho cả hệ thống trong một ngày là 0,686kW x 8 giờ bằng 5,49kW. Vậy nguồn điện năng tạo ra từ biogas đáp ứng được 32,7% lượng điện cần thiết để vận hành hệ thống.

KẾT LUẬN

Luận văn đã đạt đƣợc một số kết quả sau:

- Khảo sát, phân tích được thành phần, tỉ lệ các chất ô nhiễm trong nước thải của lò giết mổ Vạn Phúc, Hà Nội.

Nước thải lị giết mổ nói chung và tại lị giết mổ nói riêng có hàm lượng chất hữu cơ cao. Nước thải giết mổ là hỗn hợp bao gồm cả tiết, nước tiểu, nước rửa, lông, mỡ, cát. Nước thải giết mổ cịn có thể chứa một lượng lớn phân, thức ăn đang tiêu hóa mà trong quá trình giết mổ thải ra. Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất trong chăn nuôi.

- Nghiên cứu áp dụng phương pháp xử lý nước thải của lò giết ph hợp và hiệu quả - xử lý bằng công nghệ sinh học kị khí kết hợp với hiếu khí.

Mặc d hàm lượng các chất hữu cơ trong nước thải giết mổ rất cao nhưng kết quả hàm lượng các chất hữu cơ trong nước thải giết mổ đã qua xử lý đều đạt tiêu chuẩn xả thải cho phép vì vậy cần thiết ứng dụng rộng rãi quy mô xử lý nước thải giết mổ bằng cơng nghệ này nhằm góp phần bảo vệ nguồn nước và môi trường.

- Nghiên cứu, xây dựng và lắp đặt được hệ thống xử lý nước thải lị giết mổ quy mơ phịng thí nghiệm có thu hồi khí mêtan làm năng lượng tái tạo.

Quy mô của nghiên cứu mới chỉ ứng với hệ thống xử lý nước thải quy mơ phịng thí nghiệm nhưng kết quả cho thấy được tiềm năng to lớn của khí biogas sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải. Lượng điện năng tiết kiệm được đã đáp ứng được 30% tổng lượng điện tiêu thụ cho hệ thống xử lý nước thải. Ngoài ra, việc chuyển hóa biogas thành năng lượng đã giải quyết vấn đề ô nhiễm m i, giảm khí nhà kính, thúc đẩy năng lượng tái tạo phục vụ phát triển kinh tế và môi trường.

- Nghiên cứu là cơ sở cho việc phát triển giải pháp công nghệ tiên tiến xử lý hiệu quả, triệt để chất thải từ lò mổ tập trung và thu hổi khí mêtan làm năng lượng tái tạo, giảm

vào các hình thức biogas khác như: chăn ni, nơng nghiệp và các hình thức phát sinh chất thải giàu chất hữu cơ khác.

Nghiên cứu này làm cơ sở để xây dựng, hoàn thiện và vận hành các bể xử lý chất thải lò mổ đạt hiệu quả cao với chi phí, giá thành thấp và tận thu được năng lượng góp phần trong việc giảm phát thải khí nhà kính ra mơi trường, giảm nhẹ biến đổi khí hậu.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu Tiếng Việt

1. Bạch Mạnh Điều, Nguyễn Văn Hải, Trịnh Văn Hiển (2009),Ứng dụng một số giải

pháp kỹ thuật sinh học xử lý nước thải góp phần giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường ở cơ sở giết mổ gia súc gia cầm và chế biến sản phẩm chăn ni, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Chăn ni, (số 19).

2. PGS. TS. B i Hữu Đoàn (2011). Quản lý chất thải chăn nuôi. NXB ĐH Nông Nghiệp. Hà Nội .

3. Dự án Chương trình khí sinh học cho ngành chăn ni Việt Nam (2007-2011), Sổ

tay sử dụng khí sinh học, Hà Nội.

4. Đỗ Lễ Tân (2013), Thực trạng, giải pháp và tiềm năng sử dụng khí biogas cho động cơ máy phát điện, Hà Nội.

5. Hồng Đình Hịa và cộng sự (2005), Báo cáo đề tài KC.04.07/01-05, TT Thông tin và Tư liệu Quốc gia, Hà Nội

6. Thạc sĩ Huỳnh Tấn Vụ, ghiên cứu sử dụng cỏ Vertiver để xử lý nước thải từ các

bãi rác và nước thải sản xuất, Hậu Giang.

7. TS Lâm Minh Triết (2008), Xử lý nước thải công nghiệp và đô thị. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia, TPHCM.

8. Lê Quốc Tuấn (2012), ghiên cứu tác hạ của việc giết mổ gia súc gia cầm thủ công tự phát trên địa bàn T Hồ Chí Minh, Trường Đại Học Nông Lâm Thành

Phố Hồ Chí Minh.

9. Nguyễn Văn Cách và cộng sự (2011), Báo cáo đề tài KC.04.23/06-10; TT Thông tin và Tư liệu Quốc gia, Hà Nội.

10. Ngô Thị Phương Nam, Phạm Khắc Liệu, Trịnh Thị Giao Chi (2008), Nghiên cứu

xử lý nước thải giết mổ gia súc bằng q trình sinh học hiếu khí thể bám trên vật liệu polymer tổng hợp, Tạp chí Khoa học, Đại học Huế, (số 48).

11. Nguyễn Thị Hoa Lý (2005), Một số vấn đề liên quan đến việc xử lý nước thải chăn

ni lị mổ, Tạp chí Khoa học ơng nghiệp, (Số 5).

14. Trần H ng Thuận (2014), ghiên cứu chế tạo modul màng lọc polyme hợp khối phục vụ xử lý nước thải chăn nuôi. Hà Nội.

15. Trần Liên Hà và cộng sự (2006), Xác định khả năng loại bỏ cac-bon đồng hoá của

các phương pháp xử lí nước, Tạp chí Khoa học và cơng nghệ,khối 6 trường ĐH kỹ

thuật, (số 55), tr. 117-120, Hà Nội.

Tài liệu Tiếng Anh

16. Boni, M.R., Sbaffoni, S., Tuccinardi, L(2013),The Influence of Slaughterhouse

Waste on Fermentative H2 Production from Food Waste: Preliminary Results,

Waste Management.

17. Benjaminsson, J, & Nilsson, R. (2009 November), Distributionsformer for biogas ochnaturgas i Sverige, Grontmij.

18. Bruno, L. M.; Lima Filho, J. L. and Castro, H. F. (2008), Comparative performance of microbial lipases immobilized on magnetic polysiloxane polyvinyl alcohol particles, Braz Arch Biol Technol, Vol 51, 889-896.

19. Charles K.J., Ashbolt N.J., Roser D.J., McGuinness R and Deere D.A (2005)

Effluent quality from 200 on-site sewage systems: design values for guidelines,

Water Science and Technology, Vol. 51, p. 163-169.

20. Chan Ch and Lim PE (2007), Evaluation of sequencing batch reactor perfomance

with aerated and unaerated FILL periods in treating phenol-containing wastewater, Bioresour Technol, Vol. 98, p. 1333-1338.

21. De Feo G (2007), Carbon and nitrogen removal from low-strength domestic wastewater with a two-stage submerged biological filter, J, Environ Sci Health,

Vol. 42, p. 641-647.

22. Franke-Whittle, I.H and Insam, H (2013), Treatment alternatives of slaughterhouse wastes, and their effect on the inactivation of different pathogens: A review; Critital Review InMicrobiology, Vol. 39(2), p. 139–151.

23. Gate-International. Report,Anaerobic Treatment of Slaughterhouse Waste and

Wastewater.

24. Luo, G. and Angelidaki, I (2012) Integrated Biogas Upgrading and Hydrogen Utilization in an Anaerobic Reactor Containing Enriched Hydrogenotrophic Methanogenic Culture, Journal of Biotechnology and Bioengineering,Vol 109

(11), p. 2729-2736.

25. Peter Weiland (2010) Biogas Production: Current State and Perspectives. Applied

26. Huber solution for waster and waste treatment in industrial plants. [online] at <Http://www.huber.de>. [Accessed 15 August 2015]

27. Zitomer D.H., Duran M., Albert R. and Guven E (2007),Thermophilic aerobic

Một phần của tài liệu (LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu hành động giảm nhẹ biến đổi khí hậu trong xử lý nước thải lò giết mổ tập trung khu vực hà nội nghiên cứu điển hình tại lò giết mổ vạn phúc (Trang 58)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(101 trang)