Luận văn thạc sĩ: Tiềm năng thu hồi, sử dụng khí sinh học theo cơ chế phát triển sạch (CDM) - Nghiên cứu áp dụng cho các nhà máy chế biến tinh bột sắn khu vực miền Trung

Chia sẻ: Sdfas Vfdtg | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

128
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiềm năng thu hồi, sử dụng khí sinh học theo cơ chế phát triển sạch (CDM) - Nghiên cứu áp dụng cho các nhà máy chế biến tinh bột sắn khu vực miền Trung.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn thạc sĩ: Tiềm năng thu hồi, sử dụng khí sinh học theo cơ chế phát triển sạch (CDM) - Nghiên cứu áp dụng cho các nhà máy chế biến tinh bột sắn khu vực miền Trung

1 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Đ I H C ĐÀ N NG PH M ĐÌNH LONG TI M NĂNG THU H I, S D NG KHÍ SINH H C THEO CƠ CH PHÁT TRI N S CH (CDM) – NGHIÊN C U ÁP D NG CHO CÁC NHÀ MÁY CH BI N TINH B T S N KHU V C MI N TRUNG 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 – 2012
2 Công trình ñư c hoàn 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: TS. Mai Tu n Anh Ph n bi n 2: PGS.TS Tr n Cát Lu n văn này 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 Môi trư ng h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 18 tháng 11 Năm 2012. Có th tìm 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 Bách Khoa Đà N ng.
3 M Đ U 1. LÝ DO CH N Đ TÀI Vi t nam là nư c xu t kh u tinh b t s n l n th 3 th gi i, v i s n lư ng tinh b t s n ñ t 7714.000 t n, các nhà máy ch bi n tinh b t (TBS) tr i dài t B c vào Nam, nhưng ch y u t p trung các t nh Mi n trung – Tây Nguyên. Theo th ng kê chưa ñ y ñ hi n t i Vi t nam có kho ng 70 nhà máy ch bi n tinh b t s n có công su t t 50 t n sp/ngày tr lên, trong ñó khu v c mi n Trung có 18 nhà máy ch bi n tinh b t s n quy mô v a và l n. Do ch chú tr ng ñ u tư dây chuy n s n xu t hi n ñ i, các d án ñ u tư thư ng ít quan tâm ñ n vi c ñ u tư h th ng x lý nư c s n xu t và h th ng thu h i khí biogas ñ tái ph c v s n xu t. d n ñ n tình tr ng ô nhi m môi trư ng xung quanh. Nư c th i t quá trình ch bi n tinh b t s n ch a r t nhi u h p ch t h u cơ d phân h y, lư ng ch t h u cơ này còn cao hơn các lo i hình như s n xu t bia, chăn nuôi…, n u ñem k khí các ch t h u cơ này thì ta có th thu ñư c lư ng l n khí biogas, lư ng khí biogas này ñ ñ cung c p nhi t cho các lò s y tinh b t ho c có th làm nhiên li u ch y máy phát ñi n. Do ñó, n u ñư c ñ u tư m t cách khoa h c, các d án có th ti p c n v i cơ ch phát tri n s ch CDM (Clean Developement Mechanism), cơ ch này cho phép các nhà ñ u tư có th thu ñư c các ch ng ch gi m phát khí gây hi u ng nhà kính (CER), n u nhà ñ u tư c t gi m ñư c 1 t n CO2 quy ñ i s ñư c y ban ch p hành Qu c t v CDM (EB) c p 1 CER, ch ng ch này ñư c phép mua bán thương m i theo cơ ch linh ho t c a ngh ñ nh thư Kyoto (KP), giá 1 t n CO2 quy ñ i ñư c giao d ch trên sàn cacbon kho ng 8 – 10 USD, theo tính toán sơ b m t nhà máy ch bi n tinh b t s n công su t 100 t n sp/ngày n u áp d ng cơ ch phát tri n s ch CDM thì m i năm nhà máy ñó có th thu v kho ng 2 -5 t ñ ng t vi c bán CER. Ngoài ra nhà máy còn ti t ki m ñư c ch t ñ t, gi m ô nhi m môi trư ng. Đ có th ñánh giá ñư c kh năng thu h i và t n d ng khí sinh h c t nư c th i c a nhà máy ch bi n tinh b t s n thì c n gi i quy t các v n ñ như: (1) Xác ñ nh s n lư ng khí biogas sinh ra t quá trình x lý nư c th i. (2) Phương án thu h i và s d ng ngu n khí sinh h c sao cho hi u qu . (3) Hư ng ti p c n cơ ch phát tri n s ch CDM c a d án. Vì nh ng lý do trên, tác gi ch n ñ tài “Ti m năng thu h i, s d ng ngu n khí sinh h c theo cơ ch phát tri n s ch (CDM) – Nghiên c u áp d ng cho các nhà máy ch bi n tinh b t s n khu v c Mi n Trung” ñ làm lu n văn t t nghi p cao h c ngành K thu t Môi trư ng. 2. M C ĐÍCH NGHIÊN C U - Xác ñ nh thành ph n, lưu lư ng khí sinh h c (biogas) t nư c th i ch bi n tinh b t s n b ng phương pháp lên men k khí - Nghiên c u tính toán t n d ng khí sinh h c ph c v s n su t cho các nhà máy ch bi n tinh b t s n thu c khu v c Mi n Trung theo cơ ch phát tri n s ch CDM.
4 3. Đ I TƯ NG PH M VI NGHIÊN C U Đ i tư ng nghiên c u: Nư c th i tinh b t s n và các nhà máy ch bi n tinh b t s n có công su t t 50 t n sp/ngày.ñêm tr lên thu c khu v c Mi n trung. Cơ ch phát tri n s ch CDM cho các nhà máy ch bi n tinh b t s n. Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u nh hư ng c a nhi t ñ và lư ng bùn k khí ñ n kh năng sinh biogas c a nư c th i TBS trong ñi u ki n phòng thí nghi m. ng d ng k t qu kh năng sinh biogas ñ tính toán thu h i, s d ng khí biogas ph c v s n xu t theo cơ ch phát tri n s ch CDM cho các nhà máy ch bi n tinh b t s n thu c khu v c Mi n Trung. 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 4.1. Phương pháp th ng kê, thu th p và nghiên c u tài li u 4.2. Phương pháp ñi u tra kh o sát th c t . 4.3. Phương pháp th c nghi m 4.4. Các phương pháp khác + Phương pháp x lý s li u, ñánh giá k t qu . + Phương pháp v n hành + phương pháp mô hình v t lý 5. Ý NGHĨA KHOA H C VÀ TH C TI N C A Đ TÀI 5.1. Ý nghĩa khoa h c + Cơ s xác ñ nh tính ch t và lưu lư ng khí biogas t nư c th i ch bi n tinh b t s n. + Tài li u tham kh o trong h c t p và gi ng d y t i các cơ s ñào t o. 5.2. Ý nghĩa th c ti n + Xác ñ nh kh năng thu h i biogas t i các nhà máy ch bi n tinh b t s n. + Xác ñ nh kh năng th c hi n d án CDM cho các nhà máy ch bi n tinh b t s n. 6. C U TRÚC LU N VĂN C u trúc lu n văn g m có các n i dung ñư c tóm t t như sau: Chương 1: T ng quan Chương 2: Đ i tư ng, n i dung và phương pháp nghiên c u. Chương 3: K t qu và th o lu n K t lu n và ki n ngh Tài li u tham kh o Ph l c.
5 CHƯƠNG I – T ng Quan 1.1.T NG QUAN NGÀNH CH BI N TINH B T S N 1.1.1. Ti m năng ngành ch bi n tinh b t s n Vi t Nam Vi t Nam là nư c xu t kh u tinh b t s n ñ ng th 3 trên th gi i, sau Indonesia và Thái Lan. Th trư ng xu t kh u chính c a Vi t Nam là Trung Qu c, Đài Loan, m t ph n nh xu t sang th trư ng châu Âu (chi m 1.7% th ph n châu Âu). Trong nh ng năm g n ñây, năng l c s n xu t và ch bi n s n c a Vi t Nam ñã có bư c ti n b ñáng k . Năm 2008 di n tích tr ng s n c a nư c ta ñã tăng m nh t 270.000 ha (năm 2005) lên 510.000 ha. S n lư ng s n c năm 2009 ư c ñ t 8,1 ñ n 8,6 tri u t n. Cùng v i di n tích s n ñư c m r ng, s n lư ng cũng như năng su t s n ñư c s n xu t cũng tăng lên theo th i gian. Hình 1 mô t t c ñ tăng trư ng c a di n tích tr ng s n cũng như s n lư ng s n c a Vi t nam. Theo hình 1, t c ñ tăng trư ng c a s n lư ng tinh b t s n cao hơn g p nhi u l n so v i s gia tăng c a di n tích tr ng s n. Đi u này cho th y công ngh ch bi n các s n ph m t s n c a Vi t nam ngày càng tiên ti n. Theo th ng kê trên c nư c có kho ng trên 60 nhà máy ch bi n tinh b t s n v i quy mô công nghi p, công su t 50 – 200 t n/ngày và trên 4000 cơ s s n xu t th công. Trong ñó kho ng 40 – 50% s n lư ng là t các nhà máy ch bi n quy mô l n, còn l i là quy mô v a và nh . T nh ng th ng kê trên cho th y, Ngành s n xu t và ch bi n tinh b t s n ñóng vai trò quan tr ng trong cơ c u s n xu t Nông nghi p Vi t Nam. Vì v y c n ñ u tư nghiên c u ñ nâng cao ch t lư ng s n ph m, gi m chi phí s n xu t. 1.1.2. Công ngh s n xu t tinh b t s n và các ngu n ch t th i Hi n nay trên th gi i có r t nhi u công ngh s n xu t tinh b t s n, tùy thu c vào m i công ngh mà ch t lư ng tinh b t s n và tiêu hao nhiên li u cũng khác nhau. 1.1.2.1. Công ngh s n xu t tinh b t s n Trên Th gi i Vi t nam 1.1.2.2 Các ngu n ch t th i. - Nư c th i s n xu t + Công ño n r a c , công ño n này chi m 15 – 20% lư ng nư c s d ng + T công ño n c t nh và mài ñ n khi ñ n công ño n s y tinh b t, các công ño n này chi m 70 – 80% lư ng nư c s d ng. - Lưu lư ng và ch ñ th i: Lưu lư ng nư c th i ph thu c vào công su t và công ngh s n xu t, thông thư ng m i nhà máy ch TBS quy mô l n t 50 t n sp/ngày tr lên thì th i ra kho ng 2000 – 15000 m3/ngày. Ch ñ th i: do ñ c trưng c a nhà máy s n xu t TBS làm vi c 3 ca m i ngày và liên t c trong 1 tháng nên ch ñ th i n ñ nh lưu lư ng th i không thay ñ i nhi u. - Ch t th i r n Ch t th i r n phát sinh ch y u t 2 công ño n: + Công ño n bóc v , ch t th i ch y u là ñ t cát, v l a công ño n này ch chi m kho ng 10% t ng lư ng ch t r n phát sinh + Công ño n tách bã, ñây là công ño n phát sinh lư ng ch t th i r n l n, chi m 40% t ng kh i lư ng nguyên li u ñưa vào s n xu t.
6 1.2. CÁC BI N PHÁP KI M SOÁT Ô NHI M HI N NAY 1.2.1. Trên th gi i Như chúng ta ñã bi t, Thái Lan và indonexia là hai nư c xu t kh u tinh b t s n l n nh t th gi i. Bên c nh ñó có còn m t s Qu c gia như India, Trung Qu c, Braxin, Peru…, cũng có n n công nghi p ch bi n tinh b t s n tiên ti n. Do ñ c thù c a vi c s n xu t và x lý nư c th i ch bi n tinh b t s n là lưu lư ng l n, giá tr COD cao, pH th p. s n xu t tiêu t n nhi u năng lư ng cho vi c kéo máy công tác và nhi t s y tinh b t nên công ngh x lý nư c th i t i các nhà máy này ñi theo m t xu hư ng là s d ng quá trình k khí x lý nư c th i k t h p thu h i khí biogas ñ t o nhi t năng và ñi n năng ph c v s n xu t, m t ph n ñi n năng cung c p cho ñi n lư i qu c gia. Công trình k khí thư ng ñư c nhà máy s d ng là các lo i b sau: b UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), b UAF (Upflow Anaerobic Filter). ưu ñi m c a các lo i b này là hi u su t x lý ch t h u cơ cao, lư ng khí biogas thu h i l n, ít t n di n tích so v i b CIGAR. 1.2.2. Vi t Nam Ban ñ u các nhà máy xây d ng h th ng x lý ch y u là theo công ngh c a Thái Lan. Tuy nhiên công ngh x lý nư c th i c a Thái Lan lúc b y gi t ra không phù h p v i ñi u Vi t Nam nên các công trình x lý ñư c ñ u tư không ñ ng b d n ñ n hi u su t x lý không cao và không có kh năng thu h khí biogas. Đ ng trư c các yêu v b o v môi trư ng các nhà máy ñã ñ u tư c i t o h th ng x lý nư c th i. các h th ng này ñư c c i t o trên n n t n h th ng x lý cũ, h u h t các nhà ñ u ch n phương án c i t o h k khí thành b CIGAR Nh n xét chung: Nhìn chung, công ngh x lý nư c th i Vi t Nam và m t s qu c gia trên th gi i ñ u d a trên n n t ng quá trình k khí và h sinh h c ñ x lý, ñi u hòa nư c th i. Khác bi t gi a các nhà máy là lo i công trình k khí và kh năng thu h i khí biogas ñ s n xu t nhi t ph c v công ño n s y khô tinh b t. T i Vi t Nam, khí biogas ñư c h i ñư c ch y u dùng ñ ñ t lò t i nhi t s y tinh b t 1.2.3. Hi n tr ng s n xu t và t n thu khí biogas t i các nhà máy ch bi n tinh b t s n t i Vi t Nam. Cho ñ n này h u h t các nhà máy ch bi n tinh b t s n Vi t Nam ñ u ñ u tư các công trình k khí ñ c bi t là b CIGAR ñ thu h i khí biogas ph c v s n xu t. Tùy theo di n tích, công su t ch bi n c a m i nhà máy mà quy mô b CIGAR l n hay nh , vi c tính toán thi t h th ng thu h i và s d ng khí biogas cũng không ñư c tính toán c th , ch y u là h c t p t các nhà máy ñã xây d ng trư c ñó nên s n xu t và thu h i khí biogas g p nh ng v n ñ sau: Nư c th i không ñư c ñư c x lý sơ b (ki m hóa) trư c khi ñưa vào công trình k khí gây nh hư ng ñ n quá trình phân h y k khí Lưu lư ng khí biogas thư ng không ñ cung c p cho lò hơi, ñ c bi t là mùa ñông.
7 Ch t lư ng khí biogas th p, hàm lư ng khí CH4 thư ng dao ñ ng trong kho ng 45 – 50%, cá bi t m t s nhà máy hàm lư ng CH4 ch ñ t kho ng 40% Công ngh cung c p khí biogas cho lò hơi khá ñơn gi n ch y u là dùng qu t ly tâm ñ th i biogas vào bu ng cháy, do ñó vi c lãng phí biogas là ñi u không th tránh kh i. Khí biogas không ñư c x lý, ch y u là tách nư c sơ b sau ñó c p th ng vào bu ng cháy, ñi u này s làm gi m tu i th c a h th ng trao ñ i nhi t c a lò hơi. 1.3. KHÁI NI M QUÁ TRÌNH K KHÍ Quá trình phân h y k khí là quá trình phân h y sinh h c ch t h u cơ trong ñi u ki n không có oxi không khí b i các vi sinh v t k khí (th oxy hóa kh kho ng - 250mV), Quá trình phân h y k khí ch y u ñư c chia làm 4 giai ño n sau: - Giai ño n th y phân - Giai ño n axit hóa - Giai ño n t o axeton - Giai ño n mêtan hóa 1.3.1. Đ c ñi m c a vi sinh v t t o Mêtan [1] Các vi khu n t o mêtan là loài hoàn toàn k khí, s có m t c a oxi ñư c coi là m t ñ c t nh hư ng t i quá trình sinh trư ng và phát tri n c a vi sinh v t, dư i ñây là các lo i vi khu n sinh khí mêtan chính. Th i gian ñ vi khu n phát tri n r t khác nhau và thay ñ i tùy theo ch t n n ñư c dùng t vài gi cho vi khu n ưa hydro ñ n vài ngày cho các vi khu n axetoclast. 1.3.2. Khí sinh h c (Biogas) Thành ph n khí sinh h c t o ra ph thu c vào ch t n n và ñi u ki n ho t ñ ng c a các ch t lên men. Thành ph n khí sinh h c dao ñ ng trong kho ng sau : CH4 : 55 - 75%, ; H2S : 1 - 5% ; CO2 : 25 - 40% ; N2 : 2 - 7% ; các khí khác. 1.3.3. Phân lo i - Quá trình sinh trư ng lơ l ng - Quá trình sinh trư ng g n k t. 1.3.4. Các y u t nh hư ng ñ n quá trình k khí [8],[12] 1.3.4.1. M c ñ k khí KSH ñư c sinh ra do ho t ñ ng c a r t nhi u vi sinh v t, trong ñó các vi khu n sinh mêtan là quan tr ng nh t. Nh ng vi khu n này ch s ng trong môi trư ng k khí tuy t ñ i. Vì v y, b KSH ph i tuy t ñ i kín. 1.3.4.2. pH pH t 6,2 ñ n 7,8 là kho ng t t nh t cho vi khu n mêtan hóa có th ho t ñ ng. H u h t quá trình mêtan hóa di n ra kho ng pH t 6,7 ñ n 7,6 và kho ng t i ưu là t 7,0 ñ n 7,2. 1.3.4.3. Nhi t ñ Vi khu n k khí có th t n t i trong kho ng dao ñ ng nhi t l n, t r t l nh ñ n 70 C, nhưng phát tri n m nh nh t là trong 2 kho ng t 25oC ñ n 40oC (kho ng o mesophilic) và t 50oC ñ n 65oC (thermophilic). Nhi t ñ t i ưu cho s phân h y mesophilic là 35oC (95oF) và m i h m ph i duy trì gi a 30oC – 35oC cho s phân h y x y ra thu n l i nh t.
8 1.3.4.4. Th i gian lưu Th i lư ng nguyên li u trong b ñư c g i là th i gian lưu. Th i gian thích h p ph thu c vào nguyên li u ñ u vào, ñi u ki n môi trư ng và m c ñích s d ng s n ph m sau .Th i gian lưu trung bình c a các quá trình khô t 14 – 30 ngày. 1.3.4.5. N ng ñ ch t r n (Total Solid) Quá trình phân h y k khí ư t có n ng ñ ch t r n t ng c ng (TS) t 10 – 20% và phân h y k khô t 22 – 40%. 1.3.4.6. Khu y tr n M c ñích c a vi c khu y tr n trong b là ñ tăng kh năng ti p xúc c a nguyên li u v i các vi khu n, t o ñi u ki n cho quá trình phân h y ñư c di n ra nhanh hơn. 1.3.4.7. T i tr ng h u cơ (Organic Loading Rate) T i tr ng h u cơ (OLR) xác ñ nh lư ng ch t r n ñư c ñưa vào b . OLR cao c n nhi u vi khu n phân h y. 1.3.4.8. T l Cacbon/Nitơ (C/N): T l Cacbon/Nitơ là m t thư c ño quan h gi a lư ng Cacbon h u cơ và Nitơ có m t trong nguyên li u. T l C/N t t nh t t 20 - 30, v i h u h t các ngu n , m c 25 là t i ưu. 1.3.4.9. T l ph i tr n các lo i ch t th i r n h u cơ R t nhi u nghiên c u g n ñây ñã ch ng minh hi u qu sinh khí biogas và ch t lư ng biogas s tăng cao khi nguyên li u ñ u vào ñư c ph i tr n b i nhi u lo i ch t h u cơ. 1.3.5. Các công trình k khí trong ngành ch bi n tinh b t s n 1.3.5.1. H tùy ti n H tùy ti n là công trình x lý nư c th i TBS trong ñi u ki n t nhiên, trong h x y ra các quá trình phân h y hi u khí, k khí và tùy ti n 1.3.5.2. B biogas (CIGAR) Đ kh c ph c m t s như c ñi m c a h k khí, ngư i ta ti n hành ph cho h k khí l p lót ñáy h và b m t h nh m t o ra h k khí tuy t ñ i và ngăn không cho nư c th i th m vào ñ t gây ô nhi m nư c ng m. Công trình ki m soát này g i là b biogas hay CIGAR. 1.3.5.3. B k khí M t s nhà máy ch bi n tinh b t s n ñư c ñ u tư xây d ng m i ch n các b k khí ki u dòng ti p xúc ngư c UASB có giá th dính bám ho c có xáo tr n b ng cơ khí. Các lo i b này ñư c xây d ng kiên c b ng BTCT, thép không r ho c BTCT k t h p v i màng ch ng th m HDPE. 1.4. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH CƠ CH PHÁT TRI N S CH Đ ng phó v i hi n tư ng bi n ñ i khí h u, các qu c gia ñã nhóm h p và ñã thông qua Công ư c khung c a Liên h p qu c v bi n ñ i khí h u UNFCCC ñư c thông qua này 9 tháng 5 năm 1992 t i Rio de Janeiro, Brazil, m c tiêu c a công ư c là ‘‘ n ñ nh n ng ñ không khí trông khí quy n m c cho phép, ngăn ng a các tác ñ ng nguy hi m c a nó ñ i v i h th ng khí h u’’. Tuy nhiên ñ xác ñ nh ñư c cơ ch th c hi n vi c các gi m KNK cũng như các v n ñ liên thì t năm 1992 ñ n năm 1997 H i ngh các bên (COP) ñã nhóm h p ñ ñưa ra các nguyên t c th c hi n UNFCCC. 175 nư c ñã nhóm h p t i Nh t B n và ñã thông qua ngh ñ nh thư Kyoto vào ngày 11 tháng 12 năm 1997 và có hi u l c t ngày 16 tháng 2 năm 2005. T i nay 180 qu c gia ñã phê chu n hi p ư c này. Ngh ñ nh chia các qu c thành 02 nhóm :
9 Nhóm 1 : Các qu c gia b t bu c ph i c t gi m KNK, là các qu c gia thu c ph l c I c a ngh ñ nh này Nhóm 2 : Các qu c gia không b t bu c c t gi m KNK. Theo Hi p ư c KP, các qu c gia ph i ñ t ñư c m c tiêu c a mình trư c tiên là ph m vi qu c gia. Tuy nhiên, Ngh ñ nh thư Kyoto cũng ñưa ra nh ng phương th c nh m h tr các nư c này trong vi c th c hi n m c tiêu b t bu c thông qua ba cơ ch th trư ng. Ba cơ ch Kyoto: Thương m i phát th i (Emissions Trading - ET), thư ng ñư c hi u v i tên "th trư ng carbon", Buôn bán lư ng ch tiêu phát th i gi a các nư c phát tri n v i nhau Đ ng th c hi n (Joint Implementation - JI), là chuy n như ng các ch tiêu phát th i gi a các nư c phát tri n, ñư c k t n i v i các d án gi m phát th i c th Cơ ch phát tri n s ch (Clean Developement Mechanism - CDM). Cho phép các d án gi m phát th i h tr phát tri n b n v ng các nư c ñang phát tri n thu ñư c CERs (Certified Emission Reductions) cho ch ñ u tư d án 1.5. Đ C ĐI M CƠ CH PHÁT TRI N S CH CDM + S n ph m c a d án CDM là ch ng ch gi m phát th i CERs. + Lư ng phát th i c a d án CDM s luôn nh hơn m t d án ñ u tư bình thư ng. 1.6. QUY TRÌNH TH C HI N D ÁN THEO CƠ CH PHÁT TRI N S CH CDM [3] Trư c khi ti n hành d án (ti n hành m t l n) Thi t k d án Th m ñ nh Ch p nh n ñăng ký Các Bên tham gia d án T ch c tác nghi p (DOE) DOE/Ban ñi u hành (EB) (PP) Cơ quan qu c gia có th m quy n Sau khi ti n hành d án (ti n hành ñ nh kỳ) Giám sát Th m tra và ch c nh n C p phát PP ho c Bên th ba DOE (nhìn chung không gi ng như EB bư c 2) Hình 1.26: Các bư c th c hi n d án theo CDM. 1.6.1. Thi t k và xây d ng d án 1.6.2. Th m ñ nh 1.6.3. Ch p nh n ñăng ký 1.6.4. Giám sát 1.6.5. Th m tra/ch ng nh n 1.6.6. Ban hành CERs 1.7. Ti m năng và tri n v ng phát tri n các d án CDM Vi t Nam. 1.7.1. Các lĩnh v c ti m năng [14] Vi t Nam ch y u tham gia kho ng 4 nhóm ngành như th y ñi n (119 d án), Năng lư ng sinh h c (5 d án), khí bãi rác (4 d án) và tránh phát th i CH4 (25 d án). 1.7.2. M t s d án CDM vi t nam (Danh sách các d án CDM ñã ñư c EB qu c t ch p nh n) xem ph n ph l c
10 1.8. NGÀNH S N XU T TBS KHU V C MI N TRUNG. Theo th ng kê ñ n năm 2010, Mi n trung là khu v c có di n tích và s n lư ng s n l n nh t c nư c v i 155 nghìn.ha v i s n lư ng 2,61 tri u t n, chi m 31% s n lư ng s n c a c nư c. Theo th ng kê chưa ñ y ñ hi n nay Mi n trung có kho ng 18 nhà máy ch bi n tinh b t s n có công su t trên 50 t nsp/ngày. S n lư ng tinh b t s n ư c tính trên 500.000 t n/năm. 1.9. TI M NĂNG XÂY D NG CÁC D ÁN CDM CHO NGÀNH CH BI N TINH B T S N Hi n nay t i khu v c Mi n trung có kho ng 18 nhà máy ch bi n tinh b t s n, trong quá trình s n xu t m t s nhà máy ñã ñ u tư h th ng thu h i khí biogas theo cơ ch phát tri n s ch CDM ñ thay th cho nhiên li u hóa th ch ph c v s n xu t. Trung bình m i năm các nhà máy gi m kho ng 30.000 – 40.000 tCO2/năm. N u t t c các nhà máy ch bi n tinh b t s n ñ u tư h th ng thu h i khí biogas theo cơ ch phát tri n s ch CDM thì m i năm các nhà máy này c t gi m kho ng 600.000 tCO2/năm tương ñương v i kho ng 120 t VND. CHƯƠNG II - Đ I TƯ NG, N I DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U 2.1. Đ I TƯ NG NGHIÊN C U 2.1.1. Nư c th i s n xu t và h th ng x lý nư c th i t i nhà máy ch bi n tinh b t s n khu v c Mi n Trung. 2.1.1.1 Nư c th i tinh b t s n. - Đ i v i nư c r a s n tươi : Ô nhi m ch y u là c n l ng và c n lơ l ng, ñ ñ c cao. Lưu lư ng nh , chi m kho ng 5 – 10% t ng lưu lư ng nư c th i. - Đ i v i nư c th i công ngh : Ô nhi m ch y u là các ch t h u cơ d phân h y (BOD5 6200 – 23000 mg/l), hàm lư ng ñ c t CN- t 19 – 36 mg/l, ch t lơ l ng, pH th p, các ch t dinh dư ng như N, P. 2.1.1.2. H th ng x lý nư c th i. Các nhà máy ch bi n tinh b t s n Vi t Nam và trên th gi i ưu tiên s d ng các công trình như b UASB, b CIGAR và h th ng các h sinh h c là các công trình chính trong h th ng x lý nư c th i c a nhà máy Ưu ñi m: + Chi phí ñ u tư và v n hành th p + Ít tiêu t n năng lư ng. + T n d ng khí biogas ph c v s n xu t. Như c ñi m: + Di n tích s d ng l n. 2.1.2. Nhu c u s d ng năng lư ng và ti m năng áp d ng CDM cho các nhà máy khu v c Mi n Trung. 2.1.2.1. Nhu c u năng lư ng ph c v s n xu t.[10] - Đi n năng : ñ t o ra 1 t n s n ph m tiêu t n kho ng 175 – 180 KWh. - Nhiên li u hóa th ch ch y u là d u DO, FO và than ñá. Đ t o ra 1 t n s n ph m c n 0,03 t n d u FO ho c 0,6 - 0,8 t n than ñá ho c 0,02 -0,025 t n d u DO. 2.1.2.2. Ti m năng áp d ng CDM Nư c th i tinh b t s n ch a lư ng l n hàm lư ng ch t h u cơ, lư ng ch t h u cơ này n u ñư c phân h y trong ñi u ki n y m khí s s n sinh ra lư ng l n khí
11 biogas, th y ñư c ñi u ñó các nhà máy ch bi n tinh b t s n ñã ñ u tư các b CIGAR ho c các b k khí quy mô l n nh m thu h i lư ng khí biogas ñ thay th nhiên li u như than ñá, d u DO, FO và làm gi m phát tán mùi hôi ra môi trư ng xung quanh. 2.2. N I DUNG NGHIÊN C U 2.2.1. Sơ ñ nghiên c u Xác ñ nh kh năng sinh khí biogas t nư c th i TBS Kh o sát các nhà m t s ñi u ki n môi trư ng máy ch bi n TBS khác nhau Hi n tr ng thu h i và Nhu c u năng lư ng Thành ph n Lưu lư ng s d ng khí sinh h c ph c v s n xu t khí biogas khí biogas Tính toán t n thu khí sinh h c theo CDM Tính toán c th cho 01 nhà máy TBS Hình 2.2: Sơ ñ nghiên c u ti m năng th c hi n CDM t i nhà máy khu v c Mi n Trung. 2.2.2 Kh o sát hi n tr ng thu h i, s d ng khí biogas và nhu c u s d ng năng lư ng t i các nhà máy ch bi n TBS. 2.2.2.1. Kh o sát hi n tr ng thu h i, s d ng khí biogas. Đ ñánh giá hi n tr ng và kh năng thu h i s d ng khí biogas c a các nhà máy thu c khu v c Mi n trung tôi ti n hành kh o sát 10 nhà máy. Các nhà máy này có công su t t 50 – 240 t nSp/ngày. Danh sách kh o sát các nhà máy ch bi n tinh b t s n thư c khu v c Mi n Trung. Đ t 1: + Th i gian kh o sát t ngày 01/05 – 01/06/2012. + Đ a ñi m kh o sát (xem b ng 2.1) B ng 2.1: Danh sách kh o sát các nhà máy tinh b t s n (ñ t 1) CÔNG STT TÊN NHÀ MÁY Đ A CH LIÊN H SU T 1 Nhà máy ch bi n tinh b t s n Xã Qu An – Huy n Qu 120 t n Sp/ Fococev Qu ng Nam Sơn –Qu ng Nam ngày 2 Nhà máy ch bi n tinh b t s n T nh Huy n T nh Phong - Qu ng 100 t n Sp/ Phong Ngãi ngày 3 Nhà máy s n xu t tinh b t s n Sơn Huy n Sơn Hà, Qu ng 50 t n Sp/ H i Ngãi ngày 4 Nhà máy CP tinh b t s n XK Bình Thôn H u L c – M Hi p 60 t n Sp/ Đ nh – Phù M - Bình Đ nh ngày 5 Nhà máy ch bi n tinh b t s n Đ ng Thôn Long Hà Th tr n La 120 t n Sp/ Xuân Hai, H. Đ ng Xuân, Phú ngày yên
12 Đ t 2: + Th i gian kh o sát t ngày 15/06 – 15/07/2012. + Đ a ñi m kh o sát (xem b ng 2.2) B ng 2.2: Danh sách kh o sát các nhà máy tinh b t s n (ñ t 2) STT TÊN NHÀ MÁY Đ A CH LIÊN H CÔNG SU T 1 Nhà ch bi n máy tinh b t s n Sê Km3 xã Thu n Bang, 160 t n Pôn Hư ng Hóa, Qu ng Tr . Sp/ngày 2 Huy n Phong Đi n, t nh 150 t n Nhà máy tinh b t s n Fococev Hu Th a Thiên-Hu Sp/ngày Nhà máy ch bi n Tinh B t S n Như Xã Hóa Quỳ, Huy n Như 150 t n 3 Xuân Xuân, Thanh Hóa Sp/ngày 4 Nhà máy SX Tinh B t S n Yên Huy n Yên Thành, Ngh 80 t n Thành An Sp/ngày 5 Nhà máy ch bi n tinh b t s n Hà xã Kỳ Sơn - Kỳ Anh – Hà 100 t n Tĩnh Tĩnh Sp/ngày 2.2.2.2. Xác ñ nh nhu c u s d ng năng lư ng c a các nhà máy TBS. Sau khi ti n hành ñi u tra kh o sát t i các nhà máy ch bi n tinh b t s n, ta l p b ng th ng kê xác ñ nh các d ng và ñ nh m c s d ng năng lư ng cho t ng nhà máy. Đây là cơ s cho vi c tính toán áp d ng cơ ch phát tri n s ch CDM. 2.2.3. Xác ñ nh kh năng sinh khí biogas c a quá trình phân h y k khí nư c th i ch bi n TBS 2.2.3.1.Thi t l p mô hình thí nghi m Mô hình sinh khí biogas t nư c th i tinh b t s n ñư c th c hi n trong 2 ñi u ki n nhi t ñ khác nhau: Bình sinh khí có thi t b gia nhi t và ki m soát nhi t ñ , bình sinh khí ñ trong ñi u ki n nhi t ñ môi trư ng. a) Mô hình lên men m Nư c th i ñư c lên men trong ñi u ki n lên men m (nhi t ñ 35oC) có khu y tr n - C u t o và thông s k thu t: (chi ti t xem ph l c) - T l ph i tr n nguyên li u: Đ xác ñ nh t l pha tr n gi a bùn k khí và nư c th i thì các bình sinh khí ñư c ph i tr n theo t l như b ng 2.3 B ng 2.3: T l ph i tr n gi a bùn k khí và nư c th i tinh b t s n. Bình 1 Bình 2 Bình 3 Bình 4 Ký hi u (B1) (B2) (B3) (B4) Nư c th i TBS (lít) 25,5 15 9 0 Bùn k khí (lít) 4,5 15 21 30 T ng th tích (lít) 30 30 30 30 b) Mô hình lên men trong ñi u ki n môi trư ng xung quanh H n h p nư c th i ñư c lên men trong ñi u ki n nhi t ñ môi trư ng có khu y tr n b ng tay. - C u t o và thông s k thu t: (Chi ti t xem ph l c) - T l ph i tr n nguyên li u: Đ xác ñ nh t l pha tr n gi a bùn k khí và nư c th i thì các bình sinh khí ñư c ph i tr n theo t l như b ng 2.4
13 B ng 2.4: T l ph i tr n gi a bùn k khí và nư c th i tinh b t s n. Bình 1 Bình 2 Bình 3 Ký hi u (B1C) (B2C) (B3C) Nư c th i TBS (lít) 25,5 15 9 Bùn k khí (lít) 4,5 15 21 T ng th tích (lít) 30 30 30 - Nư c th i TBS và bùn k khí ñư c l y tr c ti p t h th ng x lý nư c th i c a nhà máy ch bi n tinh b t s n FoCoCev – Qu ng Nam. Nư c th i ñư c l y t mương d n nư c th i c a nhà máy và ch a vào các thùng nh a 60 lít, Do nư c th i có giá tr pH 4 – 5 nên vi c b o qu n nư c th i ñư c d dàng hơn. Bùn k khí ñư c l y t b biogas thông quá bơm bùn tu n hoàn. 2.2.3.2. Nguyên t c ho t ñ ng Sau khi n p h n h p nư c th i và bùn cho các bình sinh khí thì ti n hành theo dõi các thông s như sau : + Nhi t ñ môi trư ng và nhi t ñ trong bình + Thư ng xuyên ki m giá tr pH + Lưu lư ng và thành ph n khí biogas sinh ra (ño các thông s %CH4, %CO2, %O2, H2S ppm, CO ppm). + Thư ng xuyên khu y tr n h n h p ñ i v i trư ng h p không gia nhi t + Th i gian sinh khí 2.2.3.3 V n hành, theo dõi bình sinh khí - Th i gian ño khí: t 1 – 2 ngày ti n hành ño lư ng khí sinh ra và thành ph n khí biogas 1 l n. Duy trì phép ño cho ñ n khi các bình ngưng sinh khí. - K t thúc m i ñ t thí nghi m ti n hành l y m u nư c th i phân tích ñ u ra. 2.2.3.4. Xác ñ nh thành ph n c a nư c th i, bùn k khí và khí biogas. - Nư c th i và bùn k khí : ñư c b o qu n và phân tích t i Trung tâm Nghiên c u và B o v Môi trư ng – Đ i h c Đà N ng. - Khí biogas: thành ph n khí biogas ñư c xác ñ nh b ng máy ño khí gas GFM 435 2.2.4. Tính toán kh năng thu h i và s d ng khí sinh h c theo cơ ch phát tri n s ch CDM. [15] Sau khi ñã có ñ y ñ các thông tin v nư c th i và ñ nh m c s d ng năng lư ng, ta có th tính toán s n lư ng khí biogas có th thu h i ñư c, t ng lư ng nhi t do vi c ñ t khí biogas sinh ra. T ñó xác ñ nh t ng lư ng gi m phát th i KNK c a các nhà máy. 2.2.5. L p phương án ñ u tư theo CDM cho nhà máy ch bi n tinh b t s n Fococev Qu ng Nam. Đ th y rõ l i ích c a vi c phát tri n các d án theo cơ ch phát tri n s ch CDM, tôi ti n hành tính toán c th cho nhà máy ch bi n tinh b t s n Fococev Qu ng Nam. 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U - Phương pháp thu th p và nghiên c u tài li u - Phương pháp ñi u tra kh o sát th c t . - Phương pháp th ng kê - Phương pháp th c nghi m - Các công th c tính toán CDM
14 CHƯƠNG 3 – K T QU VÀ TH O LU N 3.1. NƯ C TH I TINH B T S N VÀ H TH NG X LÝ NƯ C TH I 3.1.1. Nư c th i tinh b t s n H u h t các nhà máy ch bi n tinh b t s n khu v c Mi n Trung ñ u s d ng công ngh ch bi n c a Thái Lan nên tính ch t và thành ph n nư c th i t i các nhà máy này có s tương ñ ng nh t ñ nh. 3.1.2. H th ng x lý nư c th i tinh b t s n. Qua quá trình kh o sát cho th y h u h t h th ng x lý nư c th i t i các nhà máy ch bi n tinh b t s n t i khu v c Mi n Trung ñư c thi t k khá ñơn gi n, ch y u s d ng b CIGAR và các h sinh h c ñ x lý nư c th i, m t s ít s d ng thêm b UASB và b cân b ng trong h th ng x lý nư c th i. Trong quá trình thi t k xây d ng và v n hành, các nhà máy thư ng g p ph i nh ng v n ñ như sau: + Do chi phí xây d ng cao nên dung tích b UASB t i m t s nhà máy không ñ m b o th i gian lưu nư c, th m chí không có kh năng x lý y m khí. + Đ kh c ph c tình tr ng trên các nhà máy chuy n t b UASB sang b CIGAR. Dung tích b CIGAR l n hơn nhi u l n so v i b UASB ñ ng th i chi phí xây d ng th p hơn. Tuy nhiên b CIGAR r t khó ñ phân ph i ñ u nư c trong b n u không có xáo tr n cơ khí, d n t i “vùng nư c ch t trong b l n” và hi u qu sinh khí không cao. + Nư c th i không ñư c ki m hóa trư c khi d n vào b k khí, gây c ch cho quá trình phân h y k khí. + Nư c th i sau công trình k khí ch y u ñư c x lý b ng h sinh h c nên thư ng xuyên x y ra hi n tư ng phú dư ng, gây phát tán mùi hôi, ñ c bi t là vào mùa hè. 3.2. HI N TR NG THU H I, S D NG KHÍ BIOGAS VÀ NHU C U S D NG NĂNG LƯ NG T I CÁC NHÀ MÁ CH BI N TBS. 3.2.1. K t qu kh o sát kh năng thu h i và s d ng khí biogas t i các nhà máy ch bi n. K t qu kh o sát ñư c th hi n trong b ng 3.2 và 3.3. B ng 3.2: Công su t và lư ng nư c th i t i các nhà máy. Lư ng T ng Q Công S ngày T ng COD TÊN NHÀ MÁY nư c nư c su t SX SL vào TB th i th i t n/ngày Ngày/năm t n/năm m3/tsp m3/ngày (mg/l) NM SX TBS Như Xuân 150 160 24,000 23 3,450 6,850 NM SX TBS Yên Thành 80 150 12,000 21 1,680 8,120 NM ch bi n TBS Hà Tĩnh 100 160 16,000 22 2,200 8,325 NM ch bi n TBS Sê Pôn 160 200 32,000 24,5 3,920 7750 NM tinh b t s n Fococev 150 160 21,600 22 2,640 8,320 Hu NM TBS Fococev Q Nam 120 180 21,600 21 2,520 5660 NM ch bi n TBS T nh Phong 150 200 30,000 23 3,450 7520 NM s n xu t TBS Sơn H i 50 220 11,000 17 850 9,125 NM CP TBS XK Bình Đ nh 60 280 16,800 18 1,080 6,430 NM ch bi n TBS Đ ng 120 240 28,800 22 2,640 6,830 Xuân
15 B ng 3.3: Hi n tr ng s d ng khí biogas trong s n xu t. Lưu lư ng khí TÊN NHÀ MÁY Công trình k khí Hi n tr ng biogas Dung Đang Ngưng S n Lo i công Đ t tích ho t ho t xu t trình b (m3) ñ ng ñ ng (m3/h) NM SX TBS Như Xuân B CIGAR 8,000 x - NM SX TBS Yên Thành B CIGAR 25.000 x * - NM ch bi n TBS Hà Tĩnh B UASB 3500 x - B CIGAR và 23.000 NM ch bi n TBS Sê Pôn x 600 - b UASB và 3600 NM tinh b t s n Fococev Hu B CIGAR 18.000 x * - NM TBS Fococev Q Nam B CIGAR 20.000 x - B CIGAR và 54.000 B NM ch bi n TBS T nh Phong x * - b UASB và 2500 UASB NM s n xu t TBS Sơn H i B CIGAR 5.400 x - NM CP TBS XK Bình Đ nh B CIGAR 32.000 x * - NM ch bi n TBS Đ ng Xuân B CIGAR 35.000 x * - Ghi chú : (*) L u lư ng khí biogas ñ cung c p cho s n xu t nhưng chưa th ng kê c th . ( ) Ch dùng biogas ñ ñ t ph tr v i than ho c d u. (-) Ch ñ t b khi áp l c trong các b CIGAR quá cao 3.2.2. K t qu kh o sát hi n tr ng s d ng năng lư ng ph c v s n xu t c a các nhà máy. K t qu kh o sát hi n tr ng s d ng năng lư ng t i các nhà máy ñư c th hi n trong b ng 3.4 B ng 3.4: T ng h p các d ng năng lư ng và nhu s d ng c a các nhà máy TBS. Đi n TÊN NHÀ MÁY Đ nh m c nhiên li u T ng nhi t năng lư ng D u DO D u FO Than Biogas MW (t n/ (t n (t n/nă m3/năm MJ /năm /năm năm) /năm) m) NM SX TBS Như Xuân 3960 - 576 - 1,200,000 27,038,563 NM SX TBS Yên Thành 2160 - - - 1,020,000 22,957,776 NM ch bi n TBS Hà Tĩnh 2720 - 288 - 800,000 18,021,946 NM ch bi n TBS Sê Pôn 5300 - - - 2,880,000 64,819,080 NM tinh b t s n Fococev Hu 3652 - - - 1,920,000 43,213,147 NM TBS Fococev Q Nam 3672 259.2 - 777.6 1,188,000 26,768,776 NM ch bi n TBS T nh Phong 5370 - - - 3,000,000 67,519,332 NM s n xu t TBS Sơn H i 2856 - 330 - 605,000 13,636,708 NM CP TBS XK Bình Đ nh 5350 - - - 1,000,000 22,519,260 NM ch bi n TBS Đ ng Xuân 4752 - - - 2,448,000 55,097,107 3.3 KH NĂNG SINH KHÍ NƯ C TH I TINH B T S N Vi c kh o sát kh năng sinh khí nư c th i tinh b t s n chia làm 3 ñ t
16 3.3.1 Thích nghi bùn ho t tính v i nư c th i TBS Th i gian ti n hành thí nghi m : t ngày 01/03 – 20/03/2012. Nh n xét : - Đ i v i bùn k khí : t k t qu th hi n b ng 3.5 và thông qua c m quan ta nh n th y H n h p bùn k khí l y t h th ng x lý nư c th i c a nhà máy có màu ñen, khi ñ l ng trong ng ñong h n h p này không phân l p rõ r t ñi u này th tính ñ ng ñ u c a h n h p bùn. Đ ng th i các giá tr phân tích ñư c cũng cho th y ch t lư ng bùn ñưa vào thí nghi m là ñ m b o. - Đ i v i nư c th i : t k t qu th hi n b ng và thông qua c m quan ta nh n th y + Nư c th i có màu vàng nh t ho c tr ng ñ c, khi ñ l ng trong ng ñong ph n bã s n và ph n nư c có ch a c n lơ l ng phân l p rõ r t. Do ñó khi ti n hành n p li u c n ph i liên t c khu y tr n ñ ñ m b o tính ñ ng ñ u c a nư c th i. + Giá tr pH khá th p, ñi u này không có l i cho quá trình k khí. + Giá tr CN- vư t g p 200 l n tiêu chu n cho phép, như v y s gây c ch quá trình sinh trư ng c a vi sinh v t. + C n lơ l ng trong nư c th i l ng khá nhanh do ñó ph i thư ng xuyên khu y tr n ñ làm tăng kh năng ti p xúc gi a bùn k khí và nư c th i. B ng 3.6: K t qu nư c th i sau khi phân h y k khí ñ t 1 Ch tiêu Đơn STT Ch tiêu Nư c th i ñ u ra ñ t 1 v B1 B2 B3 B4 B1C B2C B3C 1 pH - 5 5 5 7 5 5 5 2 SS mg/l 329 640 386 - 350 314 380 3 Đ tro % - - - 25.6 - - - 4 Đ ki m (CaCO3) mg/l 1500 1550 1350 4530 1450 1500 1575 5 COD mg/l 908 980 980 - 1220 940 1000 6 N-T mg/l 98 169.4 121.8 - 118.5 114.8 135.8 7 P-T mg/l 32.94 40.55 28.71 - 25.45 22.63 31.65 Nh n xét : T B ng 3.6 cho ta th y + Giá tr pH, ñ ki m, tăng nh . Hi u su t chuy n hóa ch t h u cơ kho ng 77-79 % + Hi u xu t x lý N,P không cao, hi u su t kho ng 30 %. Tương ng v i các t l ph i tr n ta có các hàm lư ng ch t h u cơ trong m i bình là khác nhau K t qu sinh khí biogas % B1 % B1C 45 45 40 40 35 35 30 30 25 25 20 20 15 15 10 10 5 5 0 0 Ngày Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CH4 CO2 O2 CH4 CO2 O2
17 Hình 3.3: Đ th thành ph n khí biogas c a bình B1 và B1C (ñ t 1) % B2 % B2C 60 40 50 35 30 40 25 30 20 20 15 10 10 Ngày 5 0 0 Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CH4 CO2 O2 CH4 CO2 O2 Hình 3.4: Đ th thành ph n khí biogas c a bình B2 và B2C (ñ t 1) % B3 % B3C 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 Ngày 0 Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CH4 CO2 O2 CH4 CO2 O2 Hình 3.5: Đ th thành ph n khí biogas c a bình B3 và B3C (ñ t 1) % 70 B4 60 50 40 30 20 10 0 Ngày 1 2 3 4 5 CH4 CO2 O2 Hình 3.6: Đ th thành ph n khí biogas c a bình B4 (bùn k khí). Nh n xét : - Đ i v i bùn k khí (B4) + Ch t lư ng khí biogas sinh ra t bùn k khí r t t t, n ng ñ c a các ch t khí th hi n ñúng tính ch t c a khí biogas , n ng ñ khí CH4 dao ñ ng kho ng (1,5 – 65,6)% . Đi u ñó cho th y ch t lư ng bùn k khí ñ m b o cho quá trình lên men k khí. - Đ i v i nư c th i tinh b t s n. + ng v i m i t l ph i tr n khác nhau thì ch t lư ng khí biogas cũng khác nhau + Nguyên li u ph i tr n theo t l bình B1, B1C và B3, B3C cho khí ch t lư ng khá th p, n ng ñ khí CH4 dao ñ ng trong kho ng (0 – 18,5)%, n ng ñ khí CO2 cao dao ñ ng trong kho ng t (27 – 48) % + Nguyên li u ph i tr n theo t l bình B2, B2C cho ch t lư ng khí biogas khá t t, n ng ñ khí CH4 dao ñ ng trong kho ng (18 – 57,6)% , n ng ñ khí CO2 cũng khá cao, n ng ñ dao ñ ng trong kho ng (3,6 – 59,2)%.
18 + Th i gian sinh khí c a các bình có gia nhi t ng n hơn các bình không gia nhi t, lư ng khí sinh ra các bình gia nhi t cũng cao hơn các bình không gia nhi t. Tuy nhiên thành ph n khí sinh ra bư c ñ u c a hai trư ng h p nói trên là tương ñương nhau, không có s chênh l ch l n v n ng ñ c a các ch t khí trong khí biogas. + N ng ñ các khí khác như H2S và CO cũng r t cao, H2S>5000 ppm, CO> 2000 ppm. V (lít) B1 25 B2 20 B3 B4 15 B3C B2C 10 B1C 5 Ngày 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 T ng lư ng khí biogas sinh ra c a ñ t 1 Hình 3.8: Di n bi n t ng lưu lư ng khí sinh ra (ñ t 1) Nh n xét : Do ñây là giai ño n t o ñi u ki n thích nghi gi a bùn k khí và nư c th i tinh b t s n nên ch t lư ng, lưu lư ng khí biogas sinh ra chưa cao và chưa n ñ nh. - T ng lư ng khí sinh ra nhi u nh t t l ph i tr n bình B2 và B2C - Chu kỳ sinh khí c a bình có gia nhi t là 9 ngày và bình không gia nhi t là 12 ngày. - T l ph i tr n nguyên li u bình B2 và B2C cho lư ng khí nhi u nh t là 19,52 lít khí biogas. - Lư ng khí sinh ra bình B4 (bình ch có bùn k khí) cho th y lư ng khí sinh ra t bùn k khí không nhi u kho ng 2,93 lít, th i gian sinh khí ng n. Như v y s không nh hư ng nhi u ñ n k t qu sinh c a các bình thí nghi m. 3.3.2 Xác ñ nh thành ph n, lưu lư ng khí biogas sinh ra (ñ t 2,3) Th c nghi m ñ t 2 : B ng 3.9: K t qu nư c th i sau khi phân h y k khí ñ t 2 K t qu Đơn Ch tiêu Nư c th i Nư c th i ñ u ra ñ t 2 v vào ñ t 2 B1C B2C B3C B1 B2 B3 pH - 4 5 5 6.5 5 5 5 SS mg/l 1509 4024 950 388 117 781 1354 Đ ki m mg/l 1375 1850 1800 1887.5 1825 1750 1800 (CaCO3) COD mg/l 5120 1036 1156 992 1076 1006 1148 N-T mg/l 167.2 159.6 193.2 229.6 145.6 218.4 173.6 P-T mg/l 95.61 13.87 23.66 17.13 24.47 24.47 23.66 Nh n xét: T b ng 3.9, cho ta th y ñ ki m và hi u su t phân h y ch t h u cơ ñã tăng nhi u hơn so v i l n thí nghi m ñ t 1, ñi u này cho th y bùn k khí ñã thích nghi
19 ñư c v i nư c th i TBS. các ch tiêu khác như N-T, P-T… không thay ñ i nhi u so v i thí nghi m ñ t 1 + K t qu ch t lư ng khí biogas sinh ra tương ng v i các t l ph i tr n (ñ t 2) % % 45 B1 60 B1C 40 50 35 30 40 25 30 20 15 20 10 10 5 0 0 Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CH4 CO2 O2 CH4 CO2 O2 Hình 3.9: Đ th thành ph n khí biogas B1 và B1C (ñ t 2) % B2 % B2C 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 Ngày Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CH4 CO2 O2 CH4 CO2 O2 Hình 3.10: Đ th thành ph n khí biogas bình B2 và B2C (ñ t 2) % % 60 B3 45 B3C 40 50 35 40 30 25 30 20 20 15 10 10 5 0 Ngày 0 Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CH4 CO2 O2 CH4 CO2 O2 Hình 3.11: Đ th thành ph n khí biogas bình B3 và B3C (ñ t 2) Nh n xét : Tương t thí nghi m ñ t 1, ng v i m i t l ph i tr n khác thì cho thành ph n khí biogas khác nhau. Tuy nhiên so v i ñ t 1, thành ph n khí CH4 thí nghi m ñ t 2 tăng nhanh hơn và khá n ñ nh. C th : + Ch t lư ng khí biogas sinh ra t t l ph i tr n các bình B1, B1C và B3, B3C có tăng lên nhưng không ñáng k , giá tr CH4 cao nh t ch ñ t 17% ñ i v i trư ng h p không gia nhi t là 16.1 % ñ i v i trư ng h p gia. 2 t l này thành ph n CO2 chi m ch y u t i m t s th i ñi m n ng ñ CO2 ñ t g n 60%, + Ch t lư ng khí biogas sinh ra t t l ph i tr n các bình B2, B2C khá t t, khi quá trình sinh khí ñã di n ra n ñ nh thì n ng ñ CH4 c a c 2 trư ng h p dao ñ ng kho ng (50 – 65%), CO2 dao ñ ng kho ng (23 – 34%), n ng ñ H2S > 5000 ppm, CO
20 > 2000 ñây ñư c xem làm kho ng giá tr ñ c trưng cho khí biogas sinh t các ngu n nguyên li u có giá tr pH th y. V (lít) 25 20 B1 B2 15 B3 B1C 10 B3C B2C 5 0 Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 T ng lư ng khí biogas sinh ra c a ñ t 2 Hình 3.13: Di n bi n t ng lưu lư ng khí sinh ra (ñ t 2) Nh n xét : T hình 3.12: ta th y th i gian sinh khí nhi u nh t di n ra trong 6 ngày ñ u tiên, sau ñó lư ng khí sinh ra m i ngày gi m d n, k t thúc kho ng kho ng ngày th 10 – 12. Th i gian sinh khí di n ra trong 12 ngày. T hình 3.13: T ng lư ng khí sinh ra c a bình B2 và B2C là l n nh t ñ t l n lư ng là 21 lít và 17.6 lít. Các bình B1, B1C và B3, B3C cho lư ng khí g n tương ñương nhau kho ng 15 lít. Đi u này cho th y không s khác bi t nhi u v lư ng khí biogas sinh ra gi a 2 t l ph i tr n các bình B1,B1C và B3, B3C. Th c nghi m ñ t 3 Th i gian ti n hành thí nghi m t ngày 01/05 – 20/05/2012. K t qu thí nghi m sinh khí Đ t 3. B ng 3.10: K t qu phân tích nư c th i TBS trư c và sau quá trình sinh khí. K t qu Đơn Nư c Nư c th i ñ u ra ñ t 3 Ch tiêu v th i vào B1C B2C B3C B1 B2 B3 ñ t3 pH - 4.5 5.2 5.5 6.8 5 5.3 6 SS mg/l 1290 678 523 912 714 651 1260 Đ ki m mg/l 1720 1830 1930 2035 1915 1865 1970 (CaCO3) COD mg/l 7520 1844 1828 1908 1812 2052 1892 N-T mg/l 114.8 159.6 193.2 207.2 128.8 163.8 198.8 P-T mg/l 44.38 21.02 51.48 20.31 19.24 15.32 23.51 SO4 mg/l 232 - - - - - -