NGHIÊN CỨU TÁI CHẾ DẦU MỠ TỪ NƯỚC THẢI NHÀ HÀNG KHÁCH SẠN LÀM NHIÊN LIỆU SINH HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
∗∗∗∗∗∗∗∗∗∗

DƯƠNG THỊ THANH THỦY

NGHIÊN CỨU TÁI CHẾ DẦU MỠ TỪ NƯỚC THẢI NHÀ
HÀNG KHÁCH SẠN LÀM NHIÊN LIỆU SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Ngành: Kỹ Thuật Môi Trường

GVHD1: ThS. NGUYỄN THỊ THANH PHƯỢNG
GVHD2: ThS. PHẠM TRUNG KIÊN

Thành Phố Hồ Chí Min
Tháng 7/2010


i

TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Đề tài “Nghiên cứu tái chế dầu mỡ trong nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên
liệu sinh học” ñược thực hiện nhằm giải quyết khó khăn trong xử lý nước thải
nhiễm dầu mỡ và sản xuất ñược nhiên liệu thân thiện với môi trường giảm thiểu
phát thải CO2 gây hiệu ứng nhà kính. Bên cạnh ñó cũng góp phần giải quyết những
khó khăn trong tình trạng nhiên liệu hóa thạch ñang ngày càng cạn kiệt.
Để ñạt ñược mục ñích ñề ra, ñề tài sẽ thực hiện các nội dung sau:
-

Thu thập các tài liệu về Biodiesel nghiên cứu phương pháp ñiều chế

Biodiesel từ chất thải.

-

Tham khảo các ñề tài nghiên cứu ñã thực hiện.

-

Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu tái chế dầu mỡ ñược lấy trong thành phần
nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon.

-

Đề xuất công nghệ sản xuất biodiesel từ dầu mỡ trong nước thải.

-

Thiết kế dây chuyền sản suất biodiesel từ dầu mỡ trong nước thải công suất
15m3 dầu mỡ/ ngày.

-

Tính toán chi phí ñầu tư, sinh lợi từ sản xuất biodiesel.

Kết quả ñạt ñược cho thấy khả năng thu hồi biodiesel từ nước thải nhà hàng khách
sạn ñạt ñược (80%), chi phí sản xuất biodiesel là 10 triệu ñồng/m3 dầu mỡ. Đề tài
ñã tính toán thiết kế cho nhà máy sản xuất với qui mô 15m3 dầu mỡ/ngày ñể thu
gom dầu mỡ từ các khách sạn lớn tại TP.HCM, dự án tuy có qui mô rất nhỏ nhưng
theo tính toán ñã có lợi nhuận ñáng kể, do ñó nghiên cứu ñã mang lại lợi ích lớn cho
việc thu hồi biodiesel góp phần giảm ô nhiễm nước thải, giảm phát sinh chất thải

dầu mỡ và thay thế nhiên liệu hóa thạch ñang ngày càng cạn kiệt.

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


ii

MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG...............................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ẢNH ....................................................................................................vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................................ vii
CHƯƠNG 1 .............................................................................................................................1
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................................1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ.......................................................................................................... 1
1.2 MỤC TIÊU KHÓA LUẬN...................................................................................... 2
1.3 NỘI DUNG KHÓA LUẬN ..................................................................................... 2
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................................................................ 2
1.5 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI..................................................................... 3
CHƯƠNG 2 .............................................................................................................................4
TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU ..............................................................4
2.1 TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL .............................................................................. 4
2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của biodiesel.................................................. 4
2.1.2 Định nghĩa biodiesel và ưu nhược ñiểm của biodiesel ..................................... 5
2.1.3 Các phương pháp sản xuất biodiesel................................................................. 7
2.2 TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ................................................ 12
2.2.1 Tổng quan về khách sạn Park Hyatt Saigon.................................................... 12
2.2.2 Tổng quan về nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon ................................... 12
CHƯƠNG 3 ...........................................................................................................................18
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................18

3.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.......................................................................... 18
3.1.1 Lựa chọn phương pháp nghiên cứu................................................................. 18
3.1.2 Nguyên liệu ..................................................................................................... 18
3.1.3 Thiết bị ............................................................................................................ 19
3.1.4 Địa ñiểm nghiên cứu ....................................................................................... 20
3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .................................................................................. 20

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


iii

3.2.1 Lựa chọn các thông số nghiên cứu.................................................................. 20
3.2.2 Quy trình tái chế biodiesel .............................................................................. 21
3.2.3 Mô tả thí nghiệm ............................................................................................. 22
3.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .................................................................................... 25
3.3.1 Kết quả thí nghiệm 1 ....................................................................................... 25
3.3.2 Kết quả thí nghiệm 2 ....................................................................................... 26
3.3.3 Kết quả thí nghiệm 3 ....................................................................................... 26
3.3.4 Kết quả thử nghiệm mẫu sản phẩm biodiesel ................................................. 27
3.3.5 Phân tích ảnh hưởng của các yếu tố ñã chọn .................................................. 27
3.3.6 Điều kiện tối ưu cho phản ứng ñiều chế biodiesel .......................................... 29
CHƯƠNG 4 ...........................................................................................................................30
THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIODIESEL ...............................................30
4.1 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ........................................................................................... 30
4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ....................................................................................... 32
4.3 TÍNH TOÁN KINH TẾ ......................................................................................... 33
4.3.1 Chi phí ñầu ra .................................................................................................. 33
4.3.2 Chi phí ñầu vào ............................................................................................... 34
4.3.3 Lợi nhuận thu vào (tính trên 1m3 dầu mỡ) ...................................................... 39

CHƯƠNG 5 ...........................................................................................................................40
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................40
5.1 KẾT LUẬN ............................................................................................................ 40
5.2 KIẾN NGHỊ ........................................................................................................... 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................42
PHỤ LỤC 1: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ........................................................................... I
1 THÍ NGHIỆM 1................................................................................................................ I
2 THÍ NGHIỆM 2................................................................................................................ I
3 THÍ NGHIỆM 3...............................................................................................................II

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


iv

PHỤ LỤC 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BIODIESEL
TỪ DẦU MỠ TRONG NƯỚC THẢI NHÀ HÀNG KHÁCH SẠN CÔNG SUẤT
15M3/NGÀY.......................................................................................................................... III
PHỤ LỤC 3: QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ ĐIÊZEN SINH HỌC
GỐC (B100) .......................................................................................................................... IX
PHỤ LỤC 4: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM MẪU DIESEL SINH HỌC GỐC B100
XI

PHỤ LỤC 5: HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM TÁI CHẾ DẦU MỠ tỪ NƯỚC THẢI
NHÀ HÀNG KHÁCH SẠN LÀM NHIÊN LIỆU SINH HỌC .................................XII
PHỤ LỤC 6: HÌNH ẢNH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT DẦU DIESEL SINH HỌC
TẠI CÔNG TY TNHH MINH TÚ CẦN THƠ .......................................................... XIV

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học

v

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2-1.Các thành phần của nước thải chưa xử lý............................................................ 13
Bảng 2-2. Kết quả phân tích chất lượng nước thải Khách sạn Park Hyatt Saigon ................. 16
Bảng 2-3. Các chỉ tiêu hóa lý của dầu mỡ từ nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon ........... 16
Bảng 3-1. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm phục vụ cho nghiên cứu ..................................... 19
Bảng 3-2. Các thông số nghiên cứu................................................................................... 21
Bảng 3-3. Bảng phân bố các Thí nghiệm ........................................................................... 23
Bảng 3-4. Mô tả các thí nghiệm ........................................................................................ 23
Bảng 3-5. Kết quả thử nghiệm mẫu dielsel sinh học B100 .................................................. 27
Bảng 4-1. Thông số thiết kế các bồn thiết bị ...................................................................... 32
Bảng 4-2. Chi phí xây dựng dây chuyền sản xuất biodiesel ................................................ 34
Bảng 4-3. Chi phí thiết bị ................................................................................................. 35
Bảng4-4. Chi phí hóa chất sử dụng cho phản ứng Biodiesel thô.......................................... 35
Bảng 4-5. Chi phí hóa chất sử dụng cho phản ứng hấp thụ biodiesel ................................... 36
Bảng 4-6. Chi phí hóa chất sử dụng cho phản ứng tách glycerin thô ................................... 36
Bảng 4-7. Chi phí thu hồi MeOH dư sau phản ứng ............................................................ 36
Bảng 4-8. Chi phí nhân công ............................................................................................ 37
Bảng 4-9. Chi phí vận chuyển .......................................................................................... 37

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2-1. Sản lượng Biodiesel sản xuất trên thế giới từ năm 1999-2006 .............................. 5
Hình 2-2. Sơ ñồ thí nghiệm của quá trình chuyển hoá este (thiết bị phản ứng) ..................... 11

Hình 2-3. Sơ ñồ công nghệ xử lý nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon ............................ 15
Hình 2-4. Bể bẫy mỡ khách sạn Park Hyatt Saigon ............................................................ 17
Hình 3-1. Thiết bị thí nghiệm phản ứng ñiều chế biodiesel ................................................. 19
Hình 3-2. Quy trình tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm biodiesel ............. 21
Hình 3-3. Hiệu suất thu biodiesel ở thời gian 60 phút......................................................... 25
Hình 3-4. Hiệu suất thu biodiesel ở thời gian 90 phút......................................................... 26
Hình 3-5. Hiệu suất thu biodiesel ở thời gian 120 phút ....................................................... 26
Hình 3-6. So sánh hiệu suất thu biodiesel cao nhất dưới ảnh hưởng của thời gian ............... 27
Hình 4-1. Sơ ñồ công nghệ sản xuất biodiesel ................................................................... 31

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


vii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
MeOH : ........................................................................Methanol
ME: ...............................................................................methyl este
XLNT: ..........................................................................Xử lý nước thải
TNHH: ..........................................................................Trách nhiệm hữu hạn

CP DV KHCN........................................................cổ phần dịch vụ khoa học công
nghệ
HC: ...............................................................................Hiñrô cacbon
SS (Suspended Solids): ................................................Cặn lơ lửng
BOD (Biochemical Oxygen Demand): ........................Nhu cầu oxy sinh hóa
COD (Chemical Oxygen Demand): .............................Nhu cầu oxy hóa học
QUATEST 3(Quality Assurance &Testing Center 3): Trung Tâm Kỹ Thuật Tiêu Chuẩn
Đo Lường Chất Lượng 3
TCVN : ........................................................................Tiêu chuẩn Việt Nam

ASTM: .........................................................................Tiêu chuẩn chất lượng cho Biodiesel
tại Hoa Kỳ

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


1

1 CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Dầu mỡ ñộng thực vật là sản phẩm khó phân hủy. Đây là một trong những nguồn
gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, nếu lượng chất thải này thải tự nhiên
không kiểm soát vào hệ thống thoát nước sẽ gây ra hiện tượng tạo màng ngăn cản
quá trình khuyếch tán ôxi, lâu dài sẽ gây ra tình trạng tắc nghẽn hệ thống thoát
nước do lượng mỡ tụ lại ñông ñặc thành những khối lớn trong hệ thống. Tác hại
lớn hơn nữa là sẽ làm ảnh hưởng ñến hệ thống thoát nước chung của cộng ñồng
cũng như ô nhiễm môi trường.
Hiện nay, ngành du lịch Việt Nam ngày càng phát triển, theo số liệu của tổng cục
du lịch Việt Nam, ước tính lượng khách quốc tế ñến Việt Nam trong 3 tháng ñầu
năm ñã lên tới 1.351.224 lượt. Trong ñó riêng tháng 3 – 2010 là 473.509 lượt
người, tăng 6,1% so với tháng 2/2010, và tăng tới 56% so với tháng 1/2009. Các
nhà hàng khách sạn bếp ăn hiện ñại mọc lên ngày càng nhiều ñang sử dụng một
lượng dầu mỡ rất lớn phục vụ cho ẩm thực. Lượng dầu mỡ dư thừa sẽ theo nước thải
ra ngoài môi trường sẽ gây rất nhiều khó khăn cho công tác xử lý và bảo vệ môi
trường, có thể làm mất hình ảnh ñất nước Việt Nam tươi ñẹp thân thiện với môi
trường trong mắt khách du lịch quốc tế.

Trong những năm gần ñây việc khai thác quá mức nguồn nhiên liệu hóa thạch ñã
khiến chúng ñang dần cạn kiệt. Theo dự ñoán, trữ lượng dầu thô trên thế giới chỉ
còn ñáp ứng nhu cầu năng lượng trong vòng vài chục năm nữa với tốc ñộ tăng
trưởng kinh tế như hiện nay. Bên cạnh ñó giá nhiên liệu xăng dầu hóa thạch ñang
ngày càng tăng. Do ñó việc nghiên cứu tìm kiếm những nguồn nhiên liệu thay thế
ñã và ñang ñược tích cực thực hiện.
Hiện nay, ñã có rất nhiều các nhà khoa học trong và ngoài nước nghiên cứu tìm
kiếm nguồn nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu hóa thạch trong ñó phải kể ñến
nhiên liệu sinh học (biodiesel). Biodiesel ñược nghiên cứu sản xuất từ rất nhiều
Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


2

nguồn nguyên liệu khác nhau như dầu thực vật: ñậu nành, dầu hạt cao su, dầu
mè…và mỡ ñộng vật: mỡ cá basa, dầu mỡ ñộng thực vật ñã qua sử dụng…Bên
cạnh ñó còn có một nguồn nguyên liệu cũng có thể sản xuất biodiesel lại giải
quyết ñược khó khăn trong vấn ñề xử lý nước thải nhiễm dầu mỡ ñó là: “tinh lọc
dầu mỡ ñộng thực vật trong nước thải ñem tái chế làm biodiesel”
MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

1.2

Xác ñịnh công nghệ tái chế dầu mỡ trong nước thải nhà hàng khách sạn ñể sản
xuất biodiesel từ ñó ứng dụng thiết kế dây chuyền sản xuất biodiesel ñạt TCVN
7717 : 2007 về diesel sinh học gốc B100
NỘI DUNG ĐỀ TÀI

1.3

Tổng quan về biodiesel và các phương pháp ñiều chế biodiesel.
Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải của khách sạn Park Hyatt Saigon ñể sản
xuất nhiên liệu sinh học.
Xác ñịnh các thông số tối ưu ñể sản xuất biodiesel
-

Thời gian phản ứng;

-

Hàm lượng xúc tác;

-

Tỷ lệ MeOH : dầu mỡ;

-

Nhiệt ñộ phản ứng;

Tối ưu hóa công nghệ sản xuất biodiesel từ ñó xây dựng quy trình tái chế dầu mỡ
trong nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon làm nhiên liệu sinh học.
Thiết kế dây chuyền sản xuất biodiesel từ dầu mỡ ñộng thực vật trong nước thải
nhà hàng khách sạn công suất 15m3 dầu mỡ/ ngày.
1.4

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thu thập tổng quan tài liệu.

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


3

Nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm với mẫu dầu mỡ thu thập từ hệ
thống XLNT của khách sạn Park Hyatt Saigon.
Phân tích, thống kê, tổng hợp kết quả.
Tính toán kinh tế dự án xây dựng dây chuyền tái chế biodiesel ñể xác ñịnh hiệu
quả ñầu tư và lợi ích kinh tế môi trường.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI ĐỀ TÀI

1.5

Đối tượng nghiên cứu tái chế dầu mỡ trong thành phần nước thải khách sạn Park
Hyatt Saigon làm dầu diesel sinh học.
Phạm vi ñề tài:
-

Nghiên cứu trong ñiều kiện phòng thí nghiệm.

-

Độ lặp lại là 3 lần.

-

Chỉ nghiên cứu trên hóa chất chiết tách : MeOH.

-

Xúc tác nghiên cứu : NaOH.

-

Không thay ñổi nhiệt ñộ phản ứng.

Thiết kế dây chuyền sản xuất biodiesel từ dầu mỡ trong nước thải.

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


4

2 CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU
2.1

TỔNG QUAN VỀ BIODIESEL

2.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của biodiesel
Biodiesel bắt ñầu ñược sản xuất khoảng giữa năm 1800, trong thời ñiểm ñó người
ta chuyển hóa dầu thực vật ñể thu glycerin ứng dụng làm xà phòng và thu ñược
các phụ phẩm là methyl hoặc ethyl ester gọi chung là biodiesel.
Năm 1893 lần ñầu tiên Rudolf Diesel ñã sử dụng biodiesel do ông sáng chế ñể
chạy máy. Trong bối cảnh nguồn tài nguyên dầu mỏ ñang cạn kiệt và những tác
ñộng xấu lên môi trường của việc sử dụng nhiên liệu, nhiên liệu tái sinh sạch trong
ñó có biodiesel ñang ngày càng khẳng ñịnh vị trí là nguồn nhiên liệu thay thế khả
thi.
Năm 1900 tại hội chợ thế giới tổ chức tại Paris, Diesel ñã biểu diễn ñộng cơ dùng

dầu biodiesel chế biến từ dầu lạc. Trong những năm của thập kỷ 90, Pháp ñã triển
khai sản xuất biodiesel từ dầu hạt cải và ñược dùng ở dạng B5 (5% biodiesel với
95% diesel) và B30 (30% biodiesel trộn với 70% diesel).
Các nước trên thế giới ñã sản xuất biodiesel với số lượng ngày càng nhiều và tăng
rất nhanh, có thể tham khảo biểu ñồ hình 2-1 biểu diễn lượng biodiesel ñược sản
xuất trong những năm gần ñây.
Hiện nay, người ta sử dụng biodiesel bằng cách pha trộn biodiesel vào thành phần
diesel từ 5 ÷ 30%. Ở châu Âu, theo 2003/30/EC của EU thì từ ngày 31 tháng 12
năm 2005 ít nhất là 2% và cho ñến 31 tháng 12 năm 2010 ít nhất là 5,75% các
nhiên liệu dùng ñể chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo. Ở Mỹ, biodiesel ñã ñược
sử dụng từ năm 2005 dưới dạng B20.

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


5

160
140
120

triệu lít

100
80
60
40
20
0
1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

năm
sản lượng Biodiesel

Hình 2-1 Sản lượng Biodiesel sản xuất trên thế giới từ năm 1999-2006

2.1.2 Định nghĩa biodiesel và ưu nhược ñiểm của biodiesel
2.1.2.1 Định nghĩa
Biodiesel là dầu diesel sinh học, ñược xem là nguồn nhiên liệu sạch, hoàn toàn có
thể thay thế nhiên liệu dầu ñốt hóa thạch diesel thông thường. Theo tiêu chuẩn
ASTM thì biodiesel ñược ñịnh nghĩa: “là các mono alkyl ester của các acid mạch
dài có nguồn gốc từ các lipit có thể tái tạo lại như: dầu thực vật, mỡ ñộng vật,
ñược sử dụng làm nhiên liệu cho ñộng cơ diesel”.
Biodiesel là một chất lỏng có màu vàng nhạt ñến vàng nâu, hoàn toàn không trộn
lẫn với nước. Biodiesel có ñiểm sôi cao (thông thường khoảng 150oC hay 302oF),
áp suất hơi thấp, trọng lượng riêng khoảng 0.86 g/cm3, và hoàn toàn không phải là

hóa chất ñộc hại. Độ nhớt của biodiesel tương ñương của dầu diesel thông thường.
2.1.2.2 Ưu nhược ñiểm của biodiesel
a Ư u ñiểm
Về mặt môi trường

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


6

Giảm lượng phát thải khí CO2, do ñó giảm ñược lượng khí thải gây ra hiệu ứng
nhà kính.
Không có hoặc chứa rất ít các hợp chất của lưu huỳnh (<0,001% so với ñến 0,2%
trong dầu Diesel)
Hàm lượng các hợp chất khác trong khói thải như: CO, SOx, HC chưa cháy, bồ
hóng giảm ñi ñáng kể nên có lợi rất lớn ñến môi trường và sức khoẻ con người.
Không chứa HC thơm nên không gây ung thư.
Có khả năng tự phân huỷ và không ñộc (phân huỷ nhanh hơn Diesel 4 lần, phân
huỷ từ 85 - 88% trong nước sau 28 ngày).
Giảm ô nhiễm môi trường nước và ñất.
Giảm sự tiêu dùng các sản phẩm dầu mỏ.
Về mặt kỹ thuật
Có chỉ số cetan cao hơn Diesel.
Biodiesel rất linh ñộng có thể trộn với diesel theo bất kì tỉ lệ nào.
Biodiesel có ñiểm chớp cháy cao hơn diesel, ñốt cháy hoàn toàn, an toàntrong tồn
chứa và sử dụng.
Biodiesel có tính bôi trơn tốt. Ngày nay ñể hạn chế lượng SOx thải ra không khí,
người ta hạn chế tối ña lượng S trong dầu Diesel. Nhưng chính những hợp chất lưu
huỳnh lại là những tác nhân giảm ma sát của dầu Diesel. Do vậy dầu Diesel có
tính bôi trơn không tốt và ñòi hỏi việc sử dụng thêm các chất phụ gia ñể tăng tính

bôi trơn. Trong thành phần của biodiesel có chứa Oxi. Cũng giống như S, O có tác
dụng giảm ma sát. Cho nên biodiesel có tính bôi trơn tốt.
Do có tính năng tượng tự như dầu Diesel nên nhìn chung khi sử dụng không cần
cải thiện bất kì chi tiết nào của ñộng cơ (riêng ñối với các hệ thống ống dẫn, bồn
chứa làm bằng nhựa ta phải thay bằng vật liệu kim loại).
Về mặt kinh tế

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


7

Sử dụng nhiên liệu biodiesel ngoài vấn ñề giải quyết ô nhiễm môi trường nó còn
thúc ñẩy ngành nông nghiệp phát triển, tận dụng tiềm năng sẵn có của ngành nông
nghiệp như dầu phế thải, mỡ ñộng vật, các loại dầu khác ít có giá trị sử dụng trong
thực phẩm.
Giảm chi phí cho việc xử lý nước thải nhiễm dầu mỡ.
Hạn chế nhập khẩu nhiên liệu Diesel, góp phần tiết kiệm cho quốc gia một khoản
ngoại tệ lớn.
b Nhược ñiểm
Biodiesel có nhiệt ñộ ñông ñặc cao hơn Diesel một ít gây khó khăn cho các nước
có nhiệt ñộ vào mùa ñông thấp. Tuy nhiên ñối với các nước nhiệt ñới, như Việt
Nam chẳng hạn thì ảnh hưởng này không ñáng kể.
Biodiesel có nhiệt trị thấp hơn so với diesel.
Trở ngại lớn nhất của việc thương mại biodiesel trước ñây là chi phí sản suất cao.
Do ñó làm cho giá thành biodiesel khá cao, nhưng với sự leo thang giá cả nhiên
liệu như hiện nay thì vấn ñề này không còn là rào cản nữa.
Hiện nay biodiesel thường ñược sản xuất chủ yếu là theo mẻ. Đây là ñiều bất lợi vì
năng suất thấp, khó ổn ñịnh ñược chât lượng sản phẩm cũng như các ñiều kiện của
quá trình phản ứng. Một phương pháp có thể tránh hoặc tối thiểu khó khăn này là

sử dụng quá trình sản xuất liên tục.
Ngoài ra, biodiesel rất háo nước nên cần những biện pháp bảo quản ñặc biệt ñể
tránh tiếp xúc với nước. Biodiesel không bền, rất dễ bị oxi hóa nên gây nhiều khó
khăn trong việc bảo quản.
2.1.3 Các phương pháp sản xuất biodiesel
Hiện nay, ñể sản xuất biodiesel từ những nguồn nguyên liệu khác nhau có nhiều
phương pháp. Nói chung các phương pháp này ñều dựa trên nguyên tắc làm giảm
làm giảm ñộ nhớt và tăng chỉ số cetan cho nguyên liệu ñể tính chất của nó gần
giống với nhiên liệu diesel.

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


8

2.1.3.1. Phương pháp sấy nóng
Phương pháp này dựa trên ñồ thị thay ñổi của ñộ nhớt theo nhiệt ñộ của nhiên liệu.
Độ nhớt của dầu thực vật sẽ giảm khi nhiệt ñộ tăng lên. Tăng nhiệt ñộ lên quá cao
làm thay ñổi trạng thái nhiệt và ảnh hưởng xấu ñến hệ thống cấp nhiên liệu. Mặt
khác phương pháp này không cải thiện ñược trị số cetan của mỡ cá. Do ñó phương
pháp này chỉ thích hợp ñể áp dụng ñồng thời với các phương pháp khác.
2.1.3.2. Phương pháp pha loãng
Phương pháp pha loãng là một trong những phương pháp ñơn giản làm giảm ñộ
nhớt và tăng chỉ số cetan, có thể sử dụng nhiên liệu diesel ñể làm môi chất pha
loãng. Pha loãng các nguyên liệu bằng diesel sẽ tạo ra một hỗn hợp nhiên liệu
mới. Đây là một hỗn hợp cơ học giữa nguyên liệu và diesel, hỗn hợp này ñồng
nhất và bền vững. Các chỉ số ñặc tính của hỗn hợp dầu mỡ nguyên liệu/diesel tùy
thuộc vào tỷ lệ thành phần giữa dầu mỡ nguyên liệu và diesel và các chỉ số này
thường không ñạt ñược tính chất như diesel.
2.1.3.3. Phương pháp nhũ tương hóa

Nhiên liệu ban ñầu là dầu mỡ ñộng thực vật, rượu và chất tạo sức căng bề mặt với
thiết bị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương dầu mỡ – rượu, trong ñó các hạt rượu có
kích thước hạt khoảng 150 nm ñược phân bố ñều trong nhũ tương.
Nhiên liệu thu ñược có ñộ nhớt tương ñương diesel, tỷ lệ rượu càng lớn thì ñộ nhớt
nhũ tương càng giảm. Tuy nhiên, lúc ñó dễ tạo ra các hạt nhũ tương nhỏ, khả năng
phân lớp tăng lên làm nhũ tương kém ñồng nhất do ñó cần có biện pháp bảo quản
thích hợp. Nhiệt ñộ hóa hơi của rượu thấp nên một phần rượu bay hơi sẽ cản trở
quá trình làm việc bình thường của ñộng cơ. (7)
2.1.3.4. Phương pháp cracking
Quá trình cracking dầu mỡ ñộng thực vật gần giống như cracking dầu mỏ. Nguyên
tắc cơ bản là cắt ngắn mạch HC của dầu mỡ dưới tác dụng của nhiệt ñộ và chất
xúc tác thích hợp. Sản phẩm thường gồm nhiên liệu khí, xăng, diesel và một số

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


9

sản phẩm phụ khác. Với các ñiều kiện khác nhau sẽ nhận ñược tỷ lệ nhiên liệu
thành phẩm khác nhau. Cracking có thể thực hiện trong môi trường khí nitơ hoặc
không khí.
Nhược ñiểm cơ bản của phương pháp này là tốn năng lượng ñể ñiều chế nhiên
liệu. Sản phẩm thu ñược bao gồm nhiều thành phần nhiên liệu khác nhau và ñặc
biệt là khó thực hiện ñược ở quy mô lớn. (7)
2.1.3.5. Phương pháp este hóa
Phương pháp este hóa dầu mỡ ñộng thực vật là phương pháp ñược chú ý nhiều
trong thời gian gần ñây, nguyên lý chuyển hóa cơ bản có thể miêu tả như là phản
ứng của một phần tử triglyceride (axit béo không no, có ñộ nhớt cao) và ba nguyên
tử rượu tạo thành este của axit béo và một nguyên tử glycerin.
Điều kiện của phản ứng này là cần có xúc tác và nhiệt ñộ thích hợp, khi này lần

lượt các liên kết R1CO_, R2CO_, R3CO_, bị tách ra khỏi phân tử triglyceride. Các
sản phẩm thay thế ñầu tiên là diglyceride, sau ñó là monoglyceride và cuối cùng là
glycerin. Glycerin dễ dàng ñược tách ra khỏi este và sử dụng trong các ngành công
nghiệp khác.
Phản ứng chuyển hóa ester còn gọi là phản ứng alcol phân, là phản ứng giữa một
este với một ancol tạo thành một este mới và một alcol mới. Đối với nguyên liệu
là dầu mỡ, thành phần este là triglycerid

(1 )

Rượu sử dụng trong phản ứng này là rượu no ñơn chức bậc một hoặc bậc 2, có số
nguyên tử cacbon từ 1 ñến 8, trong ñó MeOH ñược sử dụng rộng rãi nhất vì giá
thành rẻ, dễ phản ứng với triglyceride và dễ hòa tan xúc tác.

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


10

Phản ứng transester hóa là phản ứng giữa triglyceride (thành phần chính trong dầu
mỡ ñộng thực vật) và alcohol (phương trình 1). Sản phẩm biodiesel thu ñược là
hỗn hợp mono- alkyl este. Sự hiện diện của xúc tác (acid, kiềm) sẽ thúc ñẩy quá
trình phản ứng. Để hệ số chuyển ñổi cao phải dùng lượng MeOH dư do phản ứng
transester hóa là quá trình thuận nghịch.
Cơ chế phản ứng:
Phương trình chuyển hóa biodiesel cơ bản (phương trình 1).
Phản ứng chuyển este hóa mỡ, dầu.
Trong ñó R1, R2, R3 là các acid béo no hoặc không no chứa trong mỡ cá tra, dầu
thực vật, các acid hữu cơ chiếm chủ yếu trong dầu mỡ ñộng vật như:
Palmitic:

R = - (CH2)14 – CH3

Stearic :

R = - (CH2)16 – CH3

Oleic:

R = - (CH2)7CH = CH(CH2)7CH3

Trong ñó palmitic acid chứa 16C, stearic acid có 18C, oleic acid 18C và có nối
ñôi.
Để thực hiện phản ứng chuyển hóa này cần có chất xúc tác như NaOH, hoặc
KOH.
Vai trò của các chất xúc tác này rất quan trọng vì nó phản ứng với MeOH trước ñể
tạo tiền chất cho phản ứng:
Phản ứng 1: Tạo Alkoxide
CH3OH + NaOH

CH3ONa + H2O

Trong môi trường có nước alkoxide phân ly tạo CH3O- và Na+, CH3O- tiếp tục
thực hiện phản ứng tiếp theo.
Phản ứng 2: Tạo Triglyceride amion

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


11

Phản ứng 3: Tạo diglyceride và CH3OTiếp tục cho các phản ứng dây chuyền tiếp theo ñể tạo ra monoglyceride, methyl
este và cuối cùng tạo glycerol và methyl este.
Như vậy: trong quá trình này cứ 01 phân tử Triglyceride tác dụng với 03 phân tử
CH3OH tạo ra 01 phân tử glycerol và 03 phân tử methyl este. (7)

Hình 2-2. Sơ ñồ thí nghiệm của quá trình chuyển hoá este
(thiết bị phản ứng)

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


12

TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

2.2

Theo tin từ Tổng cục Du lịch Việt Nam, trong tháng 2-2010, lượng khách quốc tế
ñến Việt Nam ñạt gần 447.000 lượt khách, tăng hơn 30% so với tháng 2-2009.
Trong ñó tăng cao nhất là lượng khách ñến từ Campuchia, Trung Quốc, Hàn
Quốc, Thái Lan… Tại TPHCM, trong tháng 2-2010, khách quốc tế ñến TPHCM
ước ñạt 288.000 lượt khách, tăng 15% so với cùng kỳ năm 2009.
Theo thống kê của Sở du lịch thành phố Hồ Chí Minh thì hiện nay trên ñịa bàn
Tp.HCM có 11 khách sạn 5 sao, 8 khách sạn 4 sao, 20 khách sạn 3 sao và 576 nhà
hàng lớn nhỏ. Đây chính là những nguồn cung cấp nguyên liệu sản xuất biodiesel.
2.2.1 Tổng quan về khách sạn Park Hyatt Saigon
Park Hyatt Saigon là một khách sạn 5 sao tọa lạc trên một khu ñất rộng trên
6.500m2 tại số 101 Hai Bà Trưng và một mặt mở ra hướng công trường Lam Sơn,
phía sau Nhà hát Thành phố. Nhờ vào vị trí ñắc ñịa ñó, cùng với kiến trúc và trang

bị hiện ñại, tuy chỉ mới khánh thành - chính thức ñi vào hoạt ñộng từ tháng
10.2005 nhưng Park Hyatt Saigon ñã nhanh chóng nổi tiếng và trở thành một
khách sạn quốc tế hàng ñầu tại TP.HCM.
Khách sạn Park Hyatt Saigon có 252 phòng ñạt tiêu chuẩn 5 sao, 3 nhà hàng và 1
bar cùng nhiều dịch vụ chăm sóc và giải trí khác.
Hàng ngày khách sạn phục vụ cho hoạt ñộng của:
-

Nhân viên phục vụ : 480 người/ngày.

-

Khách hàng: 200 khách/ngày.

2.2.2 Tổng quan về nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon
Hàng ngày, khách sạn sử dụng 260m3/ngày nước ñể phục vụ cho hoạt ñộng của
mình như chế biến thực phẩm, sinh hoạt của khách, nhân viên…Nguồn nước sử
dụng của khách sạn ñược cung cấp bởi Công ty cấp nước Bến Thành.
Nước thải của Khách sạn phát sinh từ các nguồn:

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


13

-

Nước mưa và nước chảy tràn bề mặt (ñược quy ước là nước thải sạch) ñược
phép xả thẳng ra nguồn tiếp nhận (hệ thống thoát nước của thành phố).

-

Nước thải sinh hoạt.

Nước thải phát sinh trong quá trình sinh hoạt của nhân viên làm việc trong khách
sạn và khách. Nước thải này chứa chủ yếu là các chất cặn bã, các chất dinh dưỡng
(N, P) các chất rắn lơ lửng (SS), các chất hữu cơ (BOD,COD và các vi khuẩn), khi
thải ra ngoài môi trường nếu không ñược xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường.
Nước thải khu vực bếp nấu và khu vực ăn uống của nhà hàng trong khách sạn chủ
yếu là dầu mỡ, chất dinh dưỡng, vi khuẩn, cặn thừa… Với nước thải loại này, nếu
không ñược xử lý trước khi thải ra ngoài sẽ gây hiện tượng phú dưỡng nguồn
nước, làm ô nhiễm hữu cơ cho nơi tiếp nhận nước thải.
Ngoài ra nước thải khu vực giặt giũ khu vực chứa chất tẩy rửa và các chất hoạt
ñộng bề mặt sẽ làm cho nguồn nước bị nhiễm hóa chất khó phân hủy làm chất vi
sinh vật có ích trong nước, hạn chế quá trình phân hủy chất hữu cơ và khả năng tự
làm sạch của nguồn nước…
Lượng nước thải của khách sạn Park Hyatt Saigon khoảng 260 m3/ngày (dựa theo
lượng nước cấp). Theo “Waste Water Engineering – tài liệu nước thải khách sạn
Park Hyatt Saigon” thành phần nước thải chưa xử lý (bảng 2-1).
Bảng 0-1.Các thành phần của nước thải chưa xử lý
Chất ô nhiễm

Đơn vị
Thấp

Tổng hàm lượng cặn (TS)
Cặn hòa tan (TDS)
Cặn không bay hơi
Cặn dễ bay hơi
Cặn lơ lửng (SS)

Cặn không bay hơi
Cặn bay hơi
Cặn lắng ñược
BOD5, 200C
Tổng carbon hữu cơ (TOC)
COD

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

350
250
145
105
100
20
80
5
110
80
250

Nồng ñộ
Trung
bình
720
500
300
200
220
55
165
0
220
160
500

Cao
1200
850
525
325
350
75
275
20
400
290
1000

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học

14

Nitrogen (N tổng)
Nitơ hữu cơ
NH3
NO2
NO3
Phosphorus (P tổng)
Phospho hữu cơ
Phospho vô cơ
Cl2
SO42Độ kiềm
Dầu mỡ
Tổng coliform
Hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs)

mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

MPN/100ml
µg/l

20
8
12
0
0
4
1
3
30
20
50
50
106-107
<100

40
5
25
0
0
8
3
5
50
30
100
100

107-108
100 - 400

85
35
50
0
0
15
5
10
100
50
200
200
108-109
>400

(Nguồn: Tài liệu nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon, Ngày 10/02/2010)

Từ bảng 2.1 ta thấy hàm lượng dầu mỡ là khá cao (cao nhất 200 mg/l và thấp nhất
50 mg/l). Lượng dầu mỡ này mới chỉ ñược tách khỏi nước thải bằng hệ thống bể
bẫy mỡ chứ chưa ñược xử lý. Các thành phần khác ñều ñược xử lý qua hệ thống
xử lý nước thải trước khi thải ra hệ thống thoát nước chung của thành phố. Trong
ñề tài này chỉ quan tâm tới việc xử lý lượng dầu mỡ trong nước thải.
Sơ ñồ công nghệ xử lý nước thải tại khách sạn.
Nước thải từ nhà vệ sinh, giặt ủi, nhà bếp qua các bể trung gian ñặt xung quanh
nhà hàng ñược thu gom về trạm xử lý nước thải. Riêng nước thải từ nhà bếp ñược
ñưa qua bể bẫy mỡ trước khi vào hệ thống.

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


15

Nước thải giặt tẩy

Nước thải sinh hoạt

Nước thải nhà bếp
(
Bể bẫy mỡ

SCR

HẦM BƠM

BỂ KỊ KHÍ
Máy thổi khí
BỂ ĐIỀU HÒA
Máy thổi khí
BỂ AROTEN

BỂ CHỨA BÙN

BỂ LẮNG
chlorine
BỂ KHỬ TRÙNG

Bể chứa sau khi xử lý

Thải ra nguồn tiếp nhận

khí

Nước thải

bùn

chlorine

Hình 2-3. Sơ ñồ công nghệ xử lý nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon
(Nguồn Tài liệu nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon, Ngày 10/02/2010)

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


16

Bảng 2-2. Kết quả phân tích chất lượng nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon

Stt
1
2
3
4
5

Chỉ tiêu
pH

BOD5
Dấu mỡ
TSS
Colifrom

Đơn vị

Kết quả

mg/l
mg/l
mg/lMPN/100ml

7,75
66
3,84
97
46.000

QCVN
14:2008/BTNMT
5–9
50
20
00
5000

(Nguồn: Công ty CP DV KHCN Sắc ký Hải Đăng, ngày 07/01/2010)

Ở bảng 2-2 ta có thể thấy hàm lượng dầu mỡ ñã giảm rõ rệt do trước khi ñưa vào

hệ thống xử lý nước thải ñã ñược lọc qua hệ thống bể bẫy mỡ. Vì vậy, nguyên liệu
cho cho sản xuất biodiesel sẽ ñược thu gom tại hệ thống bể bẫy mỡ của khách sạn.
Bảng 2-3. Các chỉ tiêu hóa lý của dầu mỡ từ nước thải khách sạn
Park Hyatt Saigon

Tính chất
Tỷ trọng
Độ nhớt 400C
Chỉ số acid
Điểm chớp cháy
Điểm vẩn ñục
Điểm chảy
Hàm lượng nước
Cặn cacbon

Đơn vị
mm2/s
mgKOH/g mẫu
0
C
0
C
0
C
mg/kg
%kl

Dầu mỡ
0,892
10,31

1,7
280
46
40
1000
0,38

(Nguồn: Tài liệu nước thải khách sạn Park Hyatt Saigon, Ngày 10/02/2010)

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học


17

Hình 2-4. Bể bẫy mỡ khách sạn Park Hyatt Saigon

Nghiên cứu tái chế dầu mỡ từ nước thải nhà hàng khách sạn làm nhiên liệu sinh học