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

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 mơi trư ng
Mã s : 60.85.06

TĨM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T

Đà N ng – Năm 2012


2
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


3

M

Đ U

1. TÍNH C P THI T C A Đ TÀI
Trong nh ng năm g n ñây, trong b i c nh tài nguyên thiên nhiên
ñang d n c n ki t thì khí sinh h c (Biogas) đư c xem là m t trong
nh ng ngu n năng lư ng tái t o có ti m năng r t l n và đang đư c
khuy n khích phát tri n.
Nư c th i ch bi n m cao su thiên nhiên có n ng đ các ch t
h u cơ cao và ch y u là các ch t h u cơ 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 năng lư ng khí sinh h c.
Trên th gi i, các nghiên c u t i các nư c như

n Đ , Trung

Qu c ñã cho th y hi u qu thu h i Biogas t quá trình XLNT ch
bi n m cao su là r t cao.
nư c ta, hi n nay các nhà máy ch bi n m cao su ch m i

quan tâm ñ n vi c XLNT nh m ñ m b o các tiêu chu n môi trư ng
quy đ nh mà chưa có bi n pháp hi u qu ñ x lý bùn c n sinh ra
cũng như thu h i Biogas t quá trình x lý. C n t i b g n m cao su
cũng như 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 cơ s trên, tơi th c hi n đ tài ”Nghiên c u
kh năng thu h i ngu n năng lư ng khí sinh h c t q trình x lý
nư c th i ch bi n m cao su thiên nhiên”.
2. M C ĐÍCH NGHIÊN C U
- Xác ñ nh ñư c thành ph n c a Biogas (CH4, CO2, O2, khí khác)
và s n lư ng Biogas (lít khí/g COD) sinh ra t q trình phân h y k
khí nư c th i và bùn c n thu t HT XLNT cao su.


4
- Xác ñ nh th i gian lưu th y l c (HRT) t i ưu c a quá trình
phân h y ñ i v i t ng lo i nguyên li u khác nhau;
3. 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 là (1). nư c th i cao su t i
mương đánh đơng và c n t q 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 tuy n n i và bùn hi u khí (l y t q
trình v n hành các mơ hình tuy n n i và mơ hình hi u khí t i Phịng
Thí nghi m).
* Ph m vi nghiên c u:
Xác đ nh các thơng s v n hành mơ hình k khí x lý nư c th i

và bùn c n cao su

quy mô Phịng thí nghi m.

Th i gian th c hi n ñ tài t tháng 12/2011 ñ n 8/2012.
4. 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
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 các nghiên c u có liên quan v thu
h i Biogas t q trình XLNT ch bi n m cao su.
5.2. Ý nghĩa th c ti n
K t qu c a đ tài có th ñư c ng d ng ñ gi i quy t các v n ñ
t n t i c a các 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 và
(3) thu h i ngu n năng lư ng khí sinh h c ph c v s n xu t.
6. B

C C C A LU N VĂN

Lu n văn g m có 03 Chương và trình bày theo b c c sau:

M ñ u
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 nghiên c u và th o lu n
K t lu n và ki n ngh

------------------------


6
CHƯƠNG 1. T NG QUAN
1.1. NƯ C TH I T

QUÁ TRÌNH CH BI N M

CAO SU THIÊN

NHIÊN
1.1.1. Ngành cơng nghi p cao su

nư c ta

Cao su là m t trong nh ng ngành cơng 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 là cây

tr ng ñ ng th 2 v t su t l i nhu n, ch sau cây cà phê.
1.1.2. Thành ph n, tính ch t hóa h c c a m cao su và quy trình công
ngh ch bi n m cao su

1.1.2.1. Thành ph n và 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 cơ (0,5%),
nư c (50 – 60%). Phân t cơ b n c a cao su là 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 nay đang áp d ng các quy trình công ngh ch bi n m ly
tâm, m c m, m t và m t p.
- Công ngh ch bi n m ly tâm: M ly tâm ñư c ch bi n dưa trên phương
pháp quay ly tâm ñ tách các h t m cao su ra kh i nư c do s khác nhau
v t tr ng gi a chúng.
- Công ngh ch bi n m nư c (m t và m c m): Hai lo i m này ñ u
ñư c ch bi n qua các công ño n: đánh đơng m nư c, gia cơng cơ h c (cán
t , băm nh ), s y khô và cu i cùng là phân lo i, cân và ép ki n. S n ph m
c a dây chuy n ch bi n m t là các t m cao su dày 3-4mm ñư c ép thành
ki n n ng 33kg, còn s n ph m c a dây chuy n ch bi n m c m là các

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 các cơng đo n: X
lý ngun li u (ngâm, r a m ), gia công cơ h c, s y khô và cu i


7
cùng là phân lo i, cân và ép ki n. Do m t p có l n nhi u t p ch t
như đ t, cát… nên cơng đo n gia cơng cơ h c đư c th c hi n k qua
nhi u cơng đo n nh như c t, cán, băm nh ... nh m làm s ch h t các
ch t b n dính bám trong kh i m . S n ph m c a dây chuy n này
cũng gi ng v i dây chuy n ch bi n m c m là các 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 và 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 ra t quá trình
ly tâm m ; r a máy móc thi t b và v sinh nhà xư ng.
- Dây chuy n ch bi n m nư c (m c m và m t ): Nư c th i
sinh ra t khâu ñánh đơng; các máy cán, băm; r a máy móc thi t b
và v sinh nhà xư ng.
- Dây chuy n ch bi n m t p: Nư c th i sinh ra t quá trình
ngâm, r a m t p; máy c t, cán, băm; r a máy móc thi t b và 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 khá cao (911); n ng đ ch t h u cơ và 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 và m t ): Nư c th i
có pH th p (4-5,6); n ng ñ ch t h u cơ, ch t r n lơ l ng và 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 cơ và nitơ khơng cao nhưng n ng đ 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


8
N u khơng đư c x lý và ki m soát, nư c th i cao su s

nh hư ng x u

đ n mơi trư ng nư c m t và h sinh thái th y sinh. Ngoài ra, quá trình phân
h y nư c th i s phát sinh mùi hôi gây làm ô nhi m môi trư ng khơng khí.
1.1.4.2. nh hư ng đ n s c kho con ngư i và kinh t xã h i

Ô nhi m mơi trư ng nư c và khơng khí do nư c th i cao su s gián ti p
nh hư ng ñ n s c kh e c a con ngư i s ng và làm vi c trong vùng b

nh

hư ng c a các nhà máy cao su. Ngồi ra, ngu n nư c m t b ơ nhi m s làm
suy gi m ch t lư ng nư c tư i tiêu và nuôi tr ng th y h i s n, nh hư ng
ñ n các ngành kinh t khác như nông nghi p và 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 trên Th gi i
Các nghiên c u XLNT t quá 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, các

q trình cơng ngh thư ng s d ng là x lý cơ h c k t h p v i x lý sinh
h c. Malaysia là nư c ñi ñ u trong nghiên c u và ng d ng cơng ngh
XLNT cao su, ti p đ n là các nư c như Thái Lan, Indonesia, n Đ …
Trong 20 năm tr l i đây, cơng ngh x lý ñã ñ t ñư c nh ng bư c ti n
l n, ngày càng đư c hồn thi n và vi c ki m sốt các ch t ơ nhi m trong
nư c th i ñã tr nên ñơn gi n.
1.2.2. Công 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 trên th gi i, ch y u s d ng các phương pháp cơ h c và sinh h c.

Phương pháp cơ h c v i các bi n pháp k thu t bao g m: các b g n thu h i
m ; tách các ch t lơ l ng b ng các bi n pháp tuy n n i ho c b ng các b
l ng ngang k t h p v i vi c s d ng các lo i hóa ch t keo t . Các q trình
cơng ngh và bi n pháp k thu t cơng trình ch y u là: UASB và bùn


9
ho t tính (Aeroten, h hi u khí, mương oxy hóa). V i các nhà máy có
di n tích đ t r ng và các xư ng tư nhân có quy mơ đ 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 đ t n t i
- Cơng ño n tách m chưa ñư c hi u qu làm nh hư ng đ n các cơng
trình x lý sinh h c phía sau;
- N ng đ các ch t dinh dư ng (Nt và NH4+ - N) trong nư c th i sau x
lý v n còn cao so v i tiêu chu n x th i;
- Chưa gi i quy t ñư c v n ñ mùi hơi do 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 và q trình s n xu t khí biogas
1.3.1.1. B n ch t hóa h c c a Biogas
Biogas là s n ph m bay hơi đư c c a q trình lên men k khí phân
gi i các h p ch t h u cơ. Thành ph n c a Biogas g m có CH4, CO2, H2S,
H2, O2, N2,… Trong đó, CH4 là thành ph n ch y u và là m t lo i khí cháy
đư c.
1.3.1.2. Ngu n ngun 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 trong s n xu t nông lâm nghi p, ch bi n nông lâm s n và 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 như nhi t

đ mơi trư ng, đ pH c a h n h p trong 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, đ c tính ngun li u, t c ñ b
sung nguyên li u vào b phân h y, m c đ k khí và ñ c t …

1.3.2. Cơ s sinh h c c a q trình lên men t o khí sinh h c
Q trình lên men k khí sinh metan g m 03 giai ño n là: th y phân,


10
lên men axit và 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 và ng d ng
Hi n nay, t i Châu Á thì

nư c ngồi

n Đ và Trung Qu c là hai qu c gia

ñ u tiên ñã th c hi n nh ng nghiên c u thu h i Biogas t quá trình
XLNT cao su và ng d ng vào quá 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 ra > 01 m3/m3 nư c th i.ngày trong
quá 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 ra là 360 lít/m3 nư c th i.
1.4.2. Các nghiên c u và ng d ng trong nư c
nư c ta hi n nay chưa có cơng trình nghiên c u thu h i khí
sinh h c t quá trình XLNT cao su đư c cơng b cũng như chưa
ñư c ng d ng th c t t i các 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 nay có kho ng 25
nhà máy ch bi n m cao su ñang ho t ñ ng và 03 d án ñang ñư c
tri n khai th c hi n. Công su t s n xu t c a các nhà máy dao ñ ng t
500 – 12.000 t n/năm.
1.5.2. Hi n tr ng XLNT t i các nhà máy ch bi n m cao su
Hi n nay, h u h t các nhà máy đ u đã 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 các phương pháp cơ h c (l ng cát, g n m , tuy n n i) và
sinh h c (k khí, hi u khí, tùy ti n).


11
1.5.3. Các v n ñ t n t i
- Hi u qu XLNT thư ng khơng n đ nh, đ c bi t chưa x lý
tri t ñ ñư c các ch t dinh dư ng (NH4+-N, PO43--P);
- Chưa x lý hi u qu bùn c n sinh ra t HTXL;
- Khơng ki m sốt đư c v n đ mùi hôi sinh ra t HTXL;

CHƯƠNG 2. Đ I TƯ NG, N I DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U
2.1. Đ I TƯ NG NGHIÊN C U
Đ i tư ng nghiên
c u c a ñ tài là nư c
th i mương đánh đơng
và c n t q trình keo
t nư c th i (l y t i nhà
máy cao su Hi p Đ c Qu ng Nam), c n t b
g n

m

(l y

t i

HTXLNT c a nhà máy

Hình 2.1 - Đ i tư ng nghiên c u

cao su Gio Linh – Qu ng Tr ), váng cao su tuy n n i và bùn hi u khí
(l y t q trình v n hành các mơ hình tuy n n i và mơ hình hi u
khí t i Phịng Thí nghi m).
2.2. N I DUNG NGHIÊN C U
2.2.1. Kh o sát thành ph n, tính ch t nư c th i và c n c a các
nhà máy cao su
L y m u nư c th i và c n t i các nhà máy cao su Gio Linh –
Qu ng Tr và Hi p Đ c – Qu ng Nam đem v Phịng thí nghi m đ
phân tích các thơng s ñ c trưng.


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 năng sinh khí
Mơ hình này 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 và 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 và c n, bùn vào các serum v i th tích đã đư c
tính tốn theo t l ngun li u : bùn k khí = 1:1 và đư c trình bày
t i B ng 2.1.

- Hàng ngày, ti n hành ñ o tr n h n h p
trong các serum và theo dõi lư ng khí sinh ra.
Khi túi đ y khí thì ti n hành lưu tr khí đ ño
thành ph n và th tích khí sinh ra vào cu i ñ t
th c nghi m.
Đ u và cu i ñ t th c nghi m l y m u h n
h p trong các bình k khí phân tích các 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 và bùn k khí n p vào bình 500ml
Bình
Ngun li u n p vào mơ hình
T l
Bình 1 C n cao su t i b g n m và bùn k khí
1:1
Bình 2 Bùn hi u khí và bùn k khí
1:1
C n cao su t i b g n m , bùn hi u khí và
Bình 2
1:1:2
bùn k khí
2.2.2.2. Mơ hình k khí 40 lít phân h y nư c th i và bùn c n
a) Trư ng h p n p li u gián ño n

13
Mơ hình này g m 03 bình

k khí có

th tích 40 lít. M i bình đư c l p đ t
đư ng ng d n khí, ng đo áp su t, van
khóa và túi ch a khí và h th ng s c khí
tu n hồn đ đ o tr n h n h p bùn c n.
- N p bùn k khí và c n, bùn vào các
serum v i th tích đã đư c tính tốn theo
t l nguyên li u : bùn k khí = 1:1 .
Chú thích:
1. Bình khí 40 lít; 2. H n h p c n
bùn; 3. ng đ o tr n khí đ c l ; 4. ng
x đáy; 5. Máy nén khí; 6. ng d n
khí; 7. Túi ch a khí

Hình 2.3 - Mơ hình k
khí 40 lít

B ng 2.2 - T l nguyên li u và bùn k khí n p vào mơ hình k khí
40l (trư ng h p n p li u gián đo n)
Th c nghi m
Bình
1
Th c nghi m
1
Bình
(4/022

09/3/2012)
Bình
3
Bình
1
Th c nghi m
Bình
2
2
(10-30/
3/2012)
Bình
3
Th c nghi m

Bình
1

Nguyên li u n p vào mơ hình
C n cao su t i b g n m và bùn k
khí
C n cao su t i b g n m và bùn k
khí
C n cao su t i b g n m và bùn k
khí
C n keo t nư c th i mương đánh
đơng và bùn k khí
Nư c th i mương đánh đơng và
bùn k khí
C n cao su t i b g n m và bùn k

khí (gi nguyên bùn c n trong Bình
3 c a Th c nghi m 1)
Nư c th i mương đánh đơng và
bùn k khí

T l
1:1
1:1
1:1
1:1
1:1

1:1

1:1


14
3
(06-23/
4/2012)

Bình Bùn hi u khí, nư c th i mương
1:1:2
2
đánh đơng và bùn k khí
Bình Bùn hi u khí, váng cao su n i t b
1:4:5
tuy n n i và bùn k khí
3

Hàng ngày, ti n hành s c khí ñ o tr n h n h p trong mô hình và
đo đ c thành ph n, th tích khí sinh ra. Đ u và cu i m i
ñ t th c nghi m l y m u h n h p trong mơ hình phân tích các thơng
s pH, ñ m, ñ 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 và van khóa đ c p nư c
th i vào và l y nư c th i ra. Mô 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 ñánh ñông.
- Kh i đ ng mơ hình: n p 40 lít h n h p nư c th i và bùn k khí
vào 3 bình k khí. Sau 15 ngày:
+ Hàng ngày, ti n hành s c khí tu n hồn và ño ñ c thành ph n,
th tích khí sinh ra c 3 bình.
+ N p nư c th i vào các bình k khí (01 lít/ngày), đ ng th i l y
nư c th i ñ u ra. L y m u, phân tích các thơng s pH, đ ki m,
COD, NH4+ trong nư c th i ñ u vào và ra mơ hình.
Đ u và cu i đ t th c nghi m, l y m u h n h p trong 3 bình phân
tích các 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 3.

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 và c n c a nhà máy cao su Gio
Linh - Qu ng Tr
3.1.1.1. Ngu n phát sinh và bi n pháp x lý
Nư c th i sinh ra t dây chuy n ch bi n m c m và 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 và ñưa vào v n hành HTXLNT v i cơng su t 1.500
m3/ngày đêm.
Bùn c n sinh ra t HTXLNT ñư c thu gom và ch a trong sân
phơi bùn ñ tách nư c.
3.1.1.2. K t qu phân tích nư c th i và 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 và Nt, Pt cao. C n t i b g n m có hàm lư ng
ch t h u cơ (COD) và Nitơ r t cao. Đ tro: 19,7 – 25,6%, ñ ki m:
3.700 - 6.000 mg/l và ñ

m: 77,8 - 82%.

3.1.2. K t qu kh o sát nư c th i và c n bùn t i nhà máy cao su
Hi p Đ c
3.1.2.1. Ngu n phát sinh và bi n pháp x lý
Nư c th i sinh ra t dây chuy n ch bi n m t , m c m và m
t p. Lư ng nư c th i sinh ra t i ña 600 m3/ngày ñêm.
Hi n nay, nhà máy ho t ñ ng chưa h t công su t và lư ng nư c th i ít
nên t m th i nư c th i ñư c ch a và x lý sơ b trong h tùy nghi (th i

gian lưu là 6 tháng) trong th i gian ñ u tư xây d ng HTXL.

3.1.2.2. K t qu phân tích nư c th i và c n c a nhà máy


16
K t qu đo đ 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 cơ
(COD), Nitơ r t cao. Đ tro: 30,6 - 2534,2%, ñ ki m: 3.700 – 5.300
mg/l và 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 năng sinh khí v i mơ hình k khí
500ml
3.2.1.1. Kh năng sinh khí
K t qu v n hành mơ hình cho th y có th thu h i Biogas t quá
trình phân h y k khí nư c th i và 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 ra 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
hơn so v i bùn hi u
khí.

Thành

ph n

800
575

600

400
200
0
Bình 1

Bình 2

Bình 3

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 ra t i 3 bình –
Mơ hình k khí 500ml

khí khác (19-49%),
* S n lư ng khí sinh ra: M t gam ch t h u cơ trong c n cao su
t i b g n m , bùn hi u khí dư và h n h p c n - bùn có kh năng
sinh ra l n lư t là 0,17; 0,09 và 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 trong trư ng h p n p li u
gián ño n
a) K t qu Th c nghi m 1


17
* Th i gian lưu th y l c t i ưu: Th i gian lưu t i ưu khi phân
h y c n t i b g n m cao su là 30 ngày.
* Thành ph n khí sinh h c:

quá 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 đ ng t
0,1-7%,

trung

V2

V3

∑V1

Tkk

∑V2

∑V3
240
210

10
V1, V2, V3 (lít/ngày)

sinh ra t

V1
12

180
8

150

6

120
90

4

60
2

Tkk (0C); ∑V1, ∑V2, ∑V3 (lít)

Thành ph n Biogas

30

0

0
1

3

5

7

9

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 ra
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 ra cháy đư c, cho ng n l a màu xanh.
* S n lư ng khí sinh ra
- M t gam ch t h u cơ trong c n t i b g n m có kh năng sinh
ra 0,15 - 0,28 lít khí sinh h c (trung bình 0,22 lít/g).
b) K t qu Th c nghi m 2
V1

V2

V3

Tkk

∑V1

∑V2

∑V3

mương đánh đơng và c n t
q trình keo t nư c th i cao
su là là 12 ngày.

100

9

V1, V2, V3 (lít/ngày)

khi phân h y nư c th i t i

110

10

90

8

80

7

70

6

60

5

50

4

40

3

30

2

t i ưu: Th i gian lưu t i ưu

11

20

1

10

0

* Thành ph n khí sinh
h c:
- Thành ph n Biogas sinh ra

0
1

3

5

7

9
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 ra 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 quá 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 ra cháy đư c, cho ng n l a màu xanh.
- Thành ph n Biogas sinh ra t quá trình phân h y c n t quá
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 ra cháy ñư c, cho
ng n l a màu xanh.
* S n lư ng khí:
M t gam ch t h u cơ trong nư c th i cao su (t mương đánh
đơng) và c n cao su t q trình keo t nư c th i có kh
năng sinh ra l n lư t là 0,12 và 0,17 lít khí sinh h c.
c) K t qu Th c nghi m 3
* Th i gian lưu th y l c t i ưu: Th i gian lưu t i ưu khi phân
h y h n h p bùn hi u khí và váng cao su tuy n n i là 10 ngày.
* Thành ph n khí sinh h c:
V1

V2

V3

∑V1

Tkk

∑V2

∑V3

9

sinh ra t quá trình phân

80

8

70

h y h n h p bùn hi u
khí dư - nư c th i cao su

V1, V2, V3 (lít)

7

60

6

50

5
40
4
30

3

t i mương đánh đơng

20

2

10

1

g m có: CH4 (dao ñ ng
t 20-51,1%, trung bình
30,2%), CO2 (dao ñ ng t
4,8-26,6%,

trung

0

0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

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 ra 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 ra cháy đư c, cho
ng n l a màu xanh.
- Thành ph n Biogas sinh ra t quá trình phân h y h n h p bùn
hi u khí dư - váng cao su tuy n n i g m có: CH4 (dao ñ ng t 25,469,7%, trung bình 49,8%), CO2 (dao ñ 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 ra cháy

đư c, cho ng n l a màu xanh.
* S n lư ng khí:
- M t gam ch t h u cơ trong bùn hi u khí dư có kh năng sinh ra
0,09 lít khí sinh h c.
- M t gam ch t h u cơ trong váng cao su tuy n n i có kh năng
sinh ra 0,06 lít khí sinh h c.
3.2.2.2. K t qu v n hành mơ hình 40 lít trong trư ng h p n p li u
liên t c
* Thành ph n khí sinh h c:
6

cao su t i mương đánh đơng
g m có: CH4 (dao đ ng t 23,9-

V2

V3

Tkk

∑V1

∑V2

∑V3

90

5

V 1, V2, V3 (lít/ng ày)

t q trình phân h y nư c th i

100

V1

80
70

4

60
3

50

40

2

54,7%, trung bình 38,6%), CO2
(dao ñ ng t 10,1-35,5%, trung

30

1

0

20
10
0
1

4

bình 27,9%), O2 (dao ñ ng t
0,1-7,2%, trung bình 0,6%), khí
khác (dao đ ng t 10,3-54,3%,

7

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 ra theo theo th i gian (Th c
nghi m 4)

trung bình 32,9%). Khí Biogas
sinh ra cháy đư c, cho ng n l a màu xanh.

Tkk (0C); ∑V1, ∑V2, ∑V3 (lít)

Thành ph n Biogas sinh ra

20
* S n lư ng khí:

100
7000

mương đánh đơng có kh
năng sinh ra t 0,35-0,42 lít
khí sinh h c, trung bình

lý

ch t h u cơ
- Đ ki m bên trong các
bình

70
60

4000

50

3000

40
30

2000

20
1000

10
0
1

bi n thiên ñ

ki m và hi u su t x

80

5000

0

0,39 lít khí sinh h c.
* S

COD (mg/l); Đ ki m (mg/l)

trong nư c th i cao su t

90

6000

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

27

29

31

33

35

Th i gian (ngày)
Đ ki m trong nư c ra (mg/l)

Đ ki m trong nư c vào (mg/l)
COD vào (mg/l)

COD ra (mg/l)

Hi u su t COD (%)

Hình 3.14 - Đ th bi u di n s bi n thiên ñ
ki m và hi u su t lo i b các ch t
h u cơ c a mơ hình k khí n p li u liên t c

k khí đư c duy trì

n đ nh và

m c cao trong su t th i gian th c nghi m. M c dù ñ

ki m trong nư c th i ñ u vào th p (dao ñ ng t

150-600 mg/l)

nhưng ñ ki m trong nư c th i ñ u ra tương ñ i cao (dao ñ ng t
1.200 – 3.380 mg/l, trung bình là 1.500 mg/l).

- Hi u su t x lý ch t h u cơ c a các mơ hình tương đ i cao.
N ng ñ COD trong nư c th i ra kh i mơ hình tương đ i n đ nh
(trung bình 860 mg/l) dù n ng đ COD trong nư c đ u vào có s dao
đ ng đ ng l n (t 1.200 – 7.180 mg/l). V i th i gian lưu nư c 25
ngày và t i tr ng ch t h u cơ là 0,3 - 0,5 kgCOD/m3.ngày thì hi u
su t x lý COD trung bình ñ 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 cơ

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 là 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 là 2,6 t ñ ng/năm.

Trên cơ s th c nghi m v kh năng sinh khí t q trình phân
h y k khí bùn c n và 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 và l a ch n phương án
3.3.2.1. Đ xu t phương án
* Phương án 1:
Phương án này tách riêng nư c th i t mương đánh đơng đ x
lý riêng v i các dòng 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 các cơng
đo n: L ng cát + G n m
ư 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 và bùn c n t b g n m , b tuy n
n i, b SBR ñư c ñưa tr c ti p vào b k khí đ lo i b ch t h u cơ
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

đi u hịa đ

ti p t c x lý.
* Phương án 2:
Phương án này tách không tách riêng nư c th i t mương đánh
đơng v i các dịng nư c th i khác.
Các lo i nư c th i ñư c d n vào dây chuy n x lý g m các cơng
đo n: L ng cát + G n m
ư 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 tuy n n i và b SBR ñư c ñưa vào b
k khí đ lo i b ch t h u cơ 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 khi so sánh các ưu như c ñi m c a t ng phương án, chúng
tơi đ xu t l a ch n phương án 1.
3.3.3. Phân tích và đánh giá
3.3.3.1. Chi phí và l i ích t vi c thu h i Biogas

Đ thu h i và s d ng Biogas vào s n xu t, nhà máy ph i t n chi
phí ñ u tư ban ñ u các h ng m c cơng trình và thi t b v i chi phí
đ u tư ban đ u ư c tính kho ng 1,5 t ñ ng.
Bù l i, các l i ích mà nhà máy thu ñư c là ti t ki m ñư c nhiên
li u s n xu t, và các 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 là 300 m3/ngày, s n lư ng khí metan là 180
m3/ngày (tương đương 160 lít d u DO). Như v y, có th thu h i ñư c
lư ng nhi t là 1620 Kcal/ngày t h th ng XLNT. Nhi t lư ng c n
thi t ñ s y s n ph m là 300 Kcal/t n, như 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 là 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 ñ t ñ m b o ñ xây d ng các
h ng m c cơng trình XLNT theo phương án ñ xu t.
- Công ngh và thi t b : Cơng ngh đ t khí Biogas trên cơ s c i
ti n lị đ t d u đã đư c th c hi n thành công các nhà máy tinh b t
s n. Do v y, thu n l i cho nhà máy ñ ti p c n và tri n khai áp d ng
công 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 các 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 trong th c t , do v y s là khó
khăn khơng nh đ i v i nhà máy khi ng d ng thí đi m mơ hình này
vào th c t .

* Đánh giá chung: Trên cơ s phân tích Chi phí - L i ích, tham
kh o th c t áp d ng t i các nhà máy ch bi n tinh b t s n và ý ki n
chun 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 như phương án đ xu t trên là
hồn tồn kh thi.

-----------------------K T LU N VÀ KI N NGH
1. K T LU N
1. K t qu kh o sát nư c th i và c n t i các nhà máy cao su Gio
Linh và nhà máy cao su Hi p Đ c cho th y:
- Nư c th i cao su có đ pH th p và n ng đ các 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 và Nt dao ñ ng t 80 158 mg/l. Nư c th i t i mương đánh đơng c a nhà máy Hi p Đ c có
pH dao đ ng t 4,0 – 5,1; COD dao ñ ng t 4.800 – 5.800 và 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 các ch t h u cơ và 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% và ñ
m dao ñ ng t 77,8 - 82%.
- C n thu h i t quá trình keo t nư c th i mương đánh đơng c a nhà
máy Hi p Đ c có n ng đ các ch t h u cơ và 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% và ñ

m dao

ñ ng t 90 - 92%.
2. K t qu v n hành mơ hình k khí 500ml cho th y:
- Có th thu h i Biogas t quá trình phân h y k khí nư c th i và bùn
c n thu h i t quá trình XLNT ch bi n m cao su;
- Lư ng khí sinh ra t q trình phân h y c n cao su nhi u hơn và có
ch t lư ng t t hơn so v i bùn hi u khí.
3. 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 ra và th i gian lưu t i ưu ñ i v i t ng
lo i nguyên li u như 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 là 0,15 0,28 lít/g
COD; th i gian lưu t i ưu là 30 ngày.
+ Đ i v i c n cao su t quá 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 là 0,2 lít/g COD; th i gian lưu t i ưu là 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
là 0,12 – 0,15 lít/g COD; th i gian lưu t i ưu là 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 là 0,09 lít/g COD; th i gian lưu t i ưu là 10 ngày.
+ Đ i v i h n h p váng cao su tuy 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 là 0,06 lít/g COD; th i gian lưu t i ưu là 10
ngày.


25

- Khí sinh h c thu h i t quá trình phân h y k khí nư c th i và
bùn c n cao su cháy t t (ng n l a có màu xanh). Do v y, có th s
d ng ñ làm nhiên li u.
* Trong trư ng h p n p li u liên t c:
Khi v n hành mơ hình k khí liên t c đ i v i nư c th i cao su t i
mương đánh đơng cho th y:
- Thành ph n và s n lư ng khí sinh ra:
+ Khí Biogas có ch t lư ng th p hơn 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 ra cao hơn trong trư ng h p n p li u theo
m . S n lư ng khí trung bình là 0,39 lít/g COD.
- K t qu kh o sát s bi n thiên ñ ki m và hi u su t x lý COD:
+ Đ ki m trong các bình khí ln n đ nh và thu n l i cho
quá 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 là 25 ngày thì hi u su t x lý COD
trung bình ñ t 58,2%, cao nh t ñ t 91,7%;
- Khí sinh h c thu h i t quá trình phân h y k khí nư c th i và
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.
4. Q trình k khí ch phân h y các ch t r n và ch t keo trong
c n cao su. Lư ng c n cịn l i trong b k khí là các 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 đ s n xu t s n ph m th c p.
5. Vi c ng d ng k t qu nghiên c u vào th c t t i các nhà máy
ch bi n m cao su là hoàn toàn kh thi v m t kinh t và k thu t.
Qua đó, có th giúp các nhà máy cao su hồn thi n đư c quy trình
cơng ngh XLNT, gi i quy t đư c v n đ mùi hơi sinh ra t
HTXLNT và thu h i ñư c ngu n năng lư ng khí sinh h c t q
trình XLNT đ ph c v cho ho t ñ ng s n xu t.