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

26 738 0
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

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

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

Ngày đăng: 30/12/2013, 13:47

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan