ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

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

Nguyễn Mạnh Tuấn

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THU HỒI NĂNG LƯỢNG

TỪ CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN

SEN CHIỂU, HUYỆN PHÚC THỌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

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

Nguyễn Mạnh Tuấn

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THU HỒI NĂNG LƯỢNG

TỪ CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN

SEN CHIỂU, HUYỆN PHÚC THỌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã số: 60440301

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS. Đặng Đình Thống

Hà Nội – Năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể các thầy cô giáo khoa

Môi trường, trường Đại học khoa học tự nhiên đã truyền đạt cho tôi những

kiến thức cơ bản và tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành chương trình học cao

học trong suốt hai năm qua.

Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Đặng Đình

Thống đã dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi

hoàn thành đề tài nghiên cứu này.

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới phòng Tài nguyên & Môi trường huyện

Phúc Thọ, UBND xã Sen Chiểu, thành phố Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận

lợi cho tôi tiếp cận và thu thập những thông tin, lấy mẫu phân tích cần thiết

trong quá trình thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp là những người

đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Hà Nội, ngày tháng năm 2015

Học viên

Nguyễn Mạnh Tuấn

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TAI LIÊU ................................................................. 3

1.1. Hiện trạng sản xuất làng nghề Sen Chiểu .............................................................. 3

1.1.1. Quy trình sản xuất bún ........................................................................................... 4

1.1.2. Quy trình sản xuất đậu phụ .................................................................................... 6

1.2. Hiện trạng môi trường làng nghề .......................................................................... 8

1.2.1. Hiện trạng môi trường nước .................................................................................. 8

1.2.1.1. Hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt .................................................. 8

1.2.1.2. Hiện trạng chất lượng môi trường nước ngầm ............................................. 11

1.2.1.3. Hiện trạng chất lượng môi trường nước thải ................................................ 12

1.2.2. Hiện trạng môi trường không khí ........................................................................ 14

1.2.3. Hiện trạng thu gom chất thải rắn ........................................................................ 15

1.3. Công nghệ khí sinh học ....................................................................................... 17

1.3.1. Tổng quan về công nghệ khí sinh học ................................................................. 17

1.3.2. Đặc trưng của công nghệ khí sinh học ............................................................... 22

1.3.3. Hiện trạng ứng dụng công nghệ khí sinh học của làng nghề Sen Chiểu ......... 32

1.3.4. Công nghệ khí sinh học phù hợp với đặc điểm của chất thải làng nghề Sen

Chiểu ................................................................................................................................. 36

CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 38

2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 38

2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 38

2.2.1. Phương pháp thống kê .......................................................................................... 38

2.2.2. Phương pháp điều tra khảo sát hiện trường và lấy mâu ................................... 39

2.2.3. Phương pháp đánh giá, phân tích ....................................................................... 42

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................. 47

3.1. Đặc điểm của nguồn chất thải làng nghề và hiện trạng sử dụng công nghệ khí

sinh học của làng nghề ............................................................................................... 47

3.1.1. Đặc điểm của nguồn chất thải làng nghề ........................................................... 47

3.1.2. Hiện trạng sử dụng công nghệ khí sinh học của làng nghề .............................. 49

3.2. Tính toán đánh giá tiềm năng của khí sinh học từ nguồn chất thải làng nghề Sen

Chiểu ........................................................................................................................... 52

3.2.1. Tiềm năng khí sinh học thu được từ các dạng chất thải làng nghề Sen Chiểu 52

3.2.2. Năng lượng sử dụng trong một ngày của một hộ gia đình sản xuất bún điển

hình làng nghề Sen Chiểu ............................................................................................... 53

3.3. Đánh giá hiệu quả về kinh tế, xã hội và môi trường của công nghệ khí sinh học

trong việc xử lý chất thải làng nghề ........................................................................... 54

3.3.1. Hiệu quả về kinh tế ................................................................................................ 54

3.3.2. Hiệu quả về xã hội và môi trường ....................................................................... 55

3.4. Đề xuất, kiến nghị về mô hình khí sinh học và giải pháp triển khai thực hiện

trong quá trình xử lý nước thải làng nghề .................................................................. 57

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 70

1.1. Đặc điểm nguồn chất thải và hiện trạng sử dụng công nghệ khí sinh học .......... 74

1.2. Đánh giá tiềm năng của khí sinh học từ nguồn chất thải làng nghề .................... 75

1.3. Hiệu quả về kinh tế, xã hội và môi trường của công nghệ khí sinh học ............. 75

1.4. Đề xuất, kiến nghị về mô hình khí sinh học và giải pháp triển khai thực hiện

trong quá trình xử lý nước thải làng nghề .................................................................. 75

2.1. Đối với công tác nghiên cứu tiếp theo ................................................................. 76

2.2. Đối với công tác quy hoạch vùng sản xuất tập trung .......................................... 76

TÀI LIÊU THAM KHẢO ...................................................................................... 78

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Số lượng hộ dân tham gia sản xuất chế biến NSTP tại làng nghề Sen

Chiểu…………………………………………………………………….......................3

Bảng 1.2 : Lượng nước thải trong sản xuất bún trên 1 tấn sản phẩm…........................5

Bảng 1.3: Nhu cầu sử dụng nguyên, nhiên liệu trong sản xuất bún (trên 1 tấn sản

phẩm)………………………………………………………………..............................5

Bảng 1.4: Lượng nước thải trong sản xuất đậu phụ (trên 1 tấn sản

phẩm)………………………………………………………………………….............7

Bảng 1.5: Nhu cầu sử dụng nguyên, nhiên liệu trong sản xuất đậu phụ (trên 1 tấn sản

phẩm)………………………………………………………………..............................7

Bảng 1.6: Chất lượng nước mặt………………………………………….....................9

Bảng 1.7: Chất lượng nước ngầm…………………………………………….............11

Bảng 1.8: Chất lượng nước thải…………………………………………....................13

Bảng 1.9: Kết quả phân tích các chỉ tiêu Không khí xung quanh…………...............15

Bảng 1.10: So sánh hai dạng công nghệ khí sinh học ứng dụng tại làng

nghề…………………………………………………………………………..............35

Bảng 2.1: Các thông số nước mặt và phương pháp xác định.........................................41

Bảng 2.1: Sản lượng khí metan lý thuyết từ 1 gam gluxit, protit và lipit (theo khối

lượng khô) ……………………………………………………....................................43

Bảng 2.2. Các thông số không khí xung quanh và phương pháp xác định.....................44

Bảng 2.3: Sản lượng khí metan lý thuyết từ 1 gam gluxit, protit và lipit (theo khối

lượng khô).........................................................................................................................45

Bảng 2.4: Sản lượng khí metan lý thuyết từ chất thải của lợn……………...................45

Bảng 3.1: Thống kê lượng nước thải sản xuất chế biến nông sản thực phẩm của làng

nghề Sen Chiểu theo ngày………………………………………………….................48

Bảng 3.2: Thống kê lượng chất thải từ chăn nuôi lợn trong làng nghề Sen Chiểu theo

ngày……………………………………………………………………......................48

Bảng 3.3: Nhiên liệu than sử dụng trong sản xuất chế biến NSTP làng nghề Sen

Chiểu…………………………………………………..……………….......................50

Bảng 3.4: So sánh năng lượng từ hai dạng nhiên liệu sử dụng chủ yếu trong làng nghề

Sen Chiểu…………………………………………………………..............................51

Bảng 3.5: Tiềm năng KSH từ chất thải làng nghề Sen Chiểu………...……................52

Bảng 3.6: So sánh mức năng lượng KSH thu được với nhu cầu năng lượng theo ngày

của hộ gia đình chế biến NSTP………………………………….................................53

Bảng 3.7: So sánh các dạng nhiên liệu thông dụng được sử dụng đối với một hộ sản

xuất iển hình…………………………………….…………………............................55

Bảng 3.8: Các thông số đầu vào của nước thải …..…...................................................61

Bảng 3.9: Các thông số cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý của bể điều

hòa.............................................................................................................................62

Bảng 3.10: Các thông số cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý của bể

UASB........................................................................................................................63

Bảng 3.11: Các thông số cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý của bể

Aeroten......................................................................................................................65

Bảng 3.12: Diện tích mặt bằng các công trình xử lý nước thải …..…...........................68

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Quy trình sản xuất bún trong làng nghề.........................................................4

Hình 1.2: Quy trình sản xuất đậu phụ trong làng nghề..................................................6

Hình 1.3: Ba giai đoạn chuyển hoá chất hữu cơ tạo khí sinh

học………….................................................................................................................23

Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của bể phân hủy kị khí ………………………........29

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý bể ANALIFT………………………...............................29

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý bể ANAFIZ………………………...............................31

Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý bể ANAFLUX……………………….............................31

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý của bể biogas composite ứng dụng cho hộ gia

đình……………………………………………..........................................................34

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý của bể UASB.....................................................................37

Hình 2.1: Vị trí địa điểm lấy mẫu phân tích chất lượng môi trường tại làng nghề Sen

Chiểu…………………………………………............................................................42

Hình 3.1: Đề xuất quy trình xử lý nước thải chế biến NSTP quy mô tập

trung…………………………………………………………………………............61

Hình 3.2: Mạng lưới cấp khí metan trong khu sản xuất tập trung…………...............73

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical oxygen Demand)

COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)

KSH Khí sinh học

NSTP Nông sản thực phẩm

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

TSS Tổng lượng chất rắn lơ lửng trong nước

UASB Phương pháp xử lý bùn kỵ khí có dòng hướng lên trên (Upflow

Anaerobic Sludge Blanket)

UBND Ủy ban nhân dân

XLNT Xử lý nước thải

1

PHẦN MỞ ĐẦU

I. Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, sự phát triển của các làng nghề đang đóng góp phần lớn về tốc độ

phát triển kinh tế đối với các làng nghề nói riêng và địa phương nơi có làng nghề

nói chung. Hoạt động sản xuất của làng nghề đã tạo ra một số lượng lớn các sản

phẩm hàng hóa, trực tiếp tạo công ăn việc làm tại chỗ cho người địa phương. Tuy

nhiên, hiện nay, sự phát triển của làng nghề cũng mang lại những hệ quả xấu đối với

môi trường của các làng nghề. Tính đến thời điểm cuối năm 2013, theo thống kê

của Hiệp hội làng nghề Việt Nam có khoảng trên 1400 làng nghề trên quy mô cả

nước, trong đó có trên 300 làng nghề truyền thống có lịch sử phát triển trên nửa thế

kỷ, và 70% tổng số các làng nghề tập trung tại các tỉnh phía Bắc[3]. Nhìn chung quy

mô sản xuất của làng nghề vẫn mang tính chất sản xuất nhỏ lẻ, phân tán, quy mô

sản xuất theo hộ gia đình, với công nghệ sản xuất lạc hậu đã gây nhiều khó khăn

trong quá trình quy hoạch xử lý và kiểm soát ô nhiễm môi trường làng nghề. Theo

các đánh giá hiện trạng môi trường tại các làng nghề thì hầu hết đều không đạt các

tiêu chuẩn về chất lượng môi trường, trong đó nhiều làng nghề có mức độ ô nhiễm

rất nghiêm trọng. Nếu chúng ta không có biện pháp để cải thiện vấn đề này thì hệ

quả của ô nhiễm môi trường sẽ tác động ngược trở lại sự phát triển về kinh tế của

địa phương và gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người dân làng nghề và dân cư

các vùng lân cận.

Làng nghề Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội có truyền thống

trên 40 năm với nghề làm bún và đậu phụ. Nghề truyền thống này đã tạo ra nhiều

công ăn việc làm, tăng thêm thu nhập của người dân so với sản xuất nông nghiệp

đơn thuần. Tuy nhiên, hiện nay cùng với sự phát triển về quy mô sản xuất, gia tăng

về số lượng hộ gia đình tham gia sản xuất trong làng nghề kéo theo sự ô nhiễm môi

trường trở nên nghiêm trọng hơn, đặc biệt là ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi

trường nước trong khu vực làng nghề.

2

Từ thực tiễn đó đòi hỏi phải có các biện pháp thích hợp để cải thiện ô

nhiễm làng nghề với chi phí chấp nhận được với đa số người dân làng nghề, và

phù hợp với tập quán sản xuất của làng nghề. Một trong các giải pháp góp phần

giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tăng thêm thu nhập (thông qua việc thu thêm năng

lượng) đó là việc ứng dụng công nghệ khí sinh học để xử lý nước thải và sản xuất

nhiên liệu. Từ thực tiễn ứng dụng công nghệ khí sinh học tại làng nghề, cần thiết

phải có một giải pháp giải quyết triệt để hơn đối với tình trạng ô nhiễm như hiện

nay đó là giải pháp sản xuất tập trung trong đó áp dụng công nghệ kỵ khí trong xử

lý nước thải. Vì vậy, Đề tài “Nghiên cứu giải pháp thu hồi năng lượng từ chất

thải làng nghề sản xuất chế biến nông sản Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành

phố Hà Nội bằng công nghệ khí sinh học” được xây dựng và thực hiện.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường làng nghề chế biến

NSTP Sen Chiểu, tận dụng chất thải để sản xuất năng lượng phục vụ nhu cầu năng

lượng của làng nghề bằng công nghệ KSH tập trung. Đề xuất mô hình XLNT bằng

phương pháp kỵ khí thu hồi năng lượng với quy mô sản xuất tập trung của làng

nghề.

III. Nội dung nghiên cứu

Nội dung số 1: Điều tra, thống kê số hộ, quy mô sản xuất sản xuất bún và

đậu phụ trong làng nghề Sen Chiểu.

Nội dung số 2: Tìm hiểu mức độ áp dụng và mục đích sử dụng công nghệ

KSH trong làng nghề .

Nội dung số 3: Đánh giá tiềm năng KSH từ chất thải của làng nghề và so

sánh với mức năng lượng từ các nguồn nhiên liệu đang được sử dụng trong làng

nghề.

Nội dung số 4: Đề xuất mô hình KSH tập trung.

3

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TAI LIÊU

1.1. Hiện trạng sản xuất làng nghề Sen Chiểu

Hiện nay, làng nghề Sen Chiểu hiện có khoảng 200 hộ chế biến bún, đậu phụ

và các sản phẩm khác từ gạo. Trong đó các hộ sản xuất đã đầu tư máy móc thay thế

các công đoạn làm bằng thủ công trước kia nhưng hầu hết trong số đó đều là máy

móc cũ đã cũ kỹ và lạc hậu. Các sản phẩm từ chế biến nông sản thực phẩm (NSTP)

đã mang lại cho các hộ gia đình nguồn thu nhập không nhỏ, theo thống kê của

UBND xã Sen Chiểu tổng sản phẩm hàng năm đạt khoảng 30 nghìn tấn, tổng giá trị

đạt khoảng 90 tỷ đồng, đóng góp vào ngân sách địa phương hơn 20 tỷ đồng (hơn

50%) trong cơ cấu ngân sách của xã, giải quyết việc làm cho khoảng 2000 lao động

của địa phương và cả các vùng lân cận[11]. Trong quá trình sản xuất, để tận dụng

bã thải từ chế biến nông sản, mỗi hộ gia đình thường nuôi kết hợp thêm từ 8-10 con

lợn. Vì thế, các nguồn chất thải từ chế biến NSTP kết hợp với chăn nuôi là rất lớn

và gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường của làng nghề đặc biệt là đối với môi

trường nước.

Bảng 1.1: Số lượng hộ dân tham gia sản xuất chế biến NSTP tại làng nghề Sen

Chiểu

Loại hình sản xuất Số hộ Tỷ lệ

Bún 179 48,2%

Đậu phụ 18 4,9%

Khác 174 46,9%

Tổng số 371 100%

(Nguồn: UBND xã Sen Chiểu, 2014)

Trong tổng số 371 hộ tham gia làm nghề có thể thấy số hộ dân sản xuất bún

chiếm tỷ lệ cao nhất khoảng gần một nửa số hộ dân, ngoài ra các hộ sản xuất đậu

phụ chiếm tỷ lệ nhỏ, các hộ khác tham gia vào mạng lưới phân phối sản phẩm, hoặc

làm công cho các hộ sản xuất khác.

4

Nghề sản xuất chế biến các sản phẩm từ gạo này đã đem lại nguồn thu nhập

ổn định và cao hơn nhiều so với sản xuất nông nghiệp thuần tuý. Vì vậy, điều cấp

thiết hiện nay đó là phải có các biện pháp để làm giảm ảnh hưởng tiêu cực từ quá

trình sản xuất chế biến NSTP của làng nghề đến môi trường và cân bằng với nhu

cầu phát triển kinh tế, sản xuất chế biến NSTP, tạo công ăn việc làm, thúc đẩy sự

phát triển của kinh tế địa phương.

1.1.1. Quy trình sản xuất bún

Với nguyên liệu là 450kg gạo sẽ sản xuất được 1 tấn bún thành phẩm được

mô tả theo sơ đồ sau:

(Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005)

Hình 1.1: Quy trình sản xuất bún trong làng nghề

Ngâm

Gạo

Vo gạo

Xay bột

Ủ chua, tách nước

Nước: 3m3

Điện: 750wh

Làm nguội

Bún thành phẩm

(1 tấn)

Nước thải: 3m3

Nước: 1m3

Điện: 250wh Nước thải: 1m3

Nước: 1m3

Điện bơm nước: 750wh

Điện chạy mô tơ: 85kwh

Nước thải: 2.5m3

Vắt bún, luộc chín

Thấu bột Nước: 0,25m3

Nước: 0,5m3

Than: 120kg

Nước thải: 0,5m3

Xỉ than: 12kg

Nước thải: 1,5m3 Nước: 1,5m3

Điện: 375wh

5

Gạo được vo sạch sau đó ngâm trong 6 giờ đồng hồ cho nở rồi đem xay

thành bột. Bôt được ngâm trong vòng 1-4 ngày tùy vào điều kiện thời tiết sau đó

được đem đi thấu để tạo độ dẻo cho bột. Các công đoạn xay, vắt, làm chín có thể

được thực hiện bằng thủ công hoặc sử dụng máy móc (sử dụng máy ép sợi: Bún

được làm chín bằng hơi được cung cấp từ hệ thống ống dẫn đến băng chuyền) sau

đó được làm lạnh để tạo thành bún thành phẩm[1].

Dòng nước thải từ quá trình sản xuất bún gồm nước vo gạo, nước ngâm gạo,

từ ủ chua, làm chín và làm nguội. Thực chất nước thải từ công đoạn vo gạo ban đầu

được tái sử dụng làm thức ăn cho gia súc. Vì thế, căn cứ vào bảng 1 cho thấy nước

thải từ quá trình sản xuất sẽ vào khoảng 8,5m3/tấn sản phẩm.

Bảng 1.2 : Lượng nước thải trong sản xuất bún trên 1 tấn sản phẩm:

STT Công đoạn sản xuất Mức nước thải (m3) Tỷ lệ Phương án đề xuất xử lý

1 Vo gạo 3 35,3% Xử lý hầm biogas

2 Ngâm gạo 1 11,8% Xử lý hầm biogas

3 Ủ chua 2,5 29,4% Xử lý hầm biogas

4 Vắt bún 0,5 5,9% Xử lý hầm biogas

5 Làm nguội 1,5 17,6% Xử lý hầm biogas

6 Tổng 8,5 100% Xử lý hầm biogas

Bảng 1.3: Nhu cầu sử dụng nguyên, nhiên liệu trong sản xuất bún

(trên 1 tấn sản phẩm):

STT Nhu cầu Khối lượng/1 tấn sản phẩm

1 Gạo tẻ (tấn) 4,5-5

2 Than (tấn) 0,12

3 Điện (kwh) 87

4 Nước (m3) 9,25

(Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005)

6

Từ sơ đồ quy trình sản xuất bún ta có thể thấy rằng: Sản xuất bún không phát

sinh chất thải rắn, lượng khí thải phát sinh ít (sử dụng 120kg than/tấn sản phẩm);

Nước thải từ sản xuất bún thải ra lượng nước lớn (hơn 8,5m3/tấn sản phẩm), có

nồng độ chất ô nhiễm cao (COD lên đến hơn 5000mg/l nước thải) do đó dễ bị phân

huỷ sinh học. Nếu lượng nước thải này không được xử lý mà thải trực tiếp ra môi

trường, vượt quá khả năng phân huỷ, đồng hoá của các vi sinh vật từ đó sẽ gây ra

tình trạng ô nhiễm. Trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong nước sẽ sản

sinh ra mùi hôi thối nồng nặc rất khó chịu.

1.1.2. Quy trình sản xuất đậu phụ

Với 1 tấn nguyên liệu sẽ sản xuất được 3,2 tấn đậu thành phẩm theo sơ đồ mô

tả như sau:

(Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005)

Hình 1.2: Quy trình sản xuất đậu phụ trong làng nghề

Đỗ tương

Ngâm Nước: 2m3

Điện: 500Wh

Nước thải: 1,85m3

Vỏ đỗ: 150kg

Nước: 7m3

Điện chạy môtơ: 37,5kWh

Điện bơm nước: 1750Wh

Xay

Lọc, tách bã Bã đậu: 2 tấn

(nước chiếm 89%) Điện: 375kWh

Đun sôi Xỉ than: 8kg Than: 80kg

Đánh giấm Nước chua: 0,3m3

Lắng đậu, tách nước Nước thải: 2m3

Đóng khuôn, ép Nước thải: 1m3

Cắt

Đậu thành phẩm

7

Trong thực tế, công nghệ sản xuất đậu phụ khá đơn giản, dễ thực hiện vì thế

sản xuất đậu phụ rất phổ biến ở quy mô hộ gia đình và có mặt hầu khắp các địa

phương trong nước. Sản phẩm làm ra tại mỗi địa phương hay mỗi hộ gia đình có

chất lượng sản phẩm khá khác biệt.

Hầu hết các công đoạn sản xuất đậu phụ đều được cơ giới hóa: Đỗ tương sau

khi đãi sạch, ngâm cho trương lên rồi được đưa sang công đoạn xay ướt, bột lỏng

sau đó xay ướt và lọc bằng túi vải để tách phần bã đậu. Nước đậu sau khi lọc được

nấu chín, sản phẩm là sữa đậu nành được đưa sang công đoạn đánh giấm chua, tách

phần óc đậu đưa vào ép khuôn tạo thành đậu phụ thành phẩm[1].

Bảng 1.4: Lượng nước thải trong sản xuất đậu phụ (trên 1 tấn sản phẩm)

STT Công đoạn sản xuất Mức nước thải (m3) Tỷ lệ Phương án đề xuất xử lý

1 Ngâm đỗ 0,58 38,2% Xử lý hầm biogas

2 Lắng đậu 0,63 41,4% Xử lý hầm biogas

3 Đóng khuôn 0,31 20,4% Xử lý hầm biogas

4 Tổng 1,52 100% Xử lý hầm biogas

Bảng 1.5: Nhu cầu sử dụng nguyên, nhiên liệu trong sản xuất đậu phụ

(trên 1 tấn sản phẩm)

STT Nhu cầu Khối lượng/1 tấn sản phẩm

1 Đỗ tương (tấn) 0,312

2 Than (tấn) 0,078

3 Điện (kwh) 24

4 Nước (m3) 2,91

(Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005)

Từ sơ đồ quy trình sản xuất đậu phụ cho thấy, quá trình sản xuất đậu phụ thải

ra lượng chất thải rắn lớn (khoảng 2 tấn bã thải/3,2 tấn sản phẩm), lượng bã thải từ

sản xuất đậu phụ được các hộ gia đình tận dụng lại làm thức ăn cho chăn nuôi. Vì

8

vậy, trong thực tế không có phát sinh lượng chất thải rắn trong quá trình sản xuất

chế biến đậu phụ; Lượng nước thải từ quá trình sản xuất đậu không lớn (khoảng

1,52m3/tấn sản phẩm) và chứa hàm lượng chất hữu cơ lớn và gây ô nhiễm đối với

môi trường nếu không qua xử lý.

1.2. Hiện trạng môi trường làng nghề

Xã Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội là xã trọng điểm chế biến

bún, đậu phụ và các sản phẩm từ nông sản khác cung cấp cho vùng huyện và các

huyện, thị xung quanh. Năm 2004, Sen Chiểu được công nhận là làng nghề truyền

thống[11].

Làng nghề chế biến NSTP Sen Chiểu là một trong những loại hình sản xuất

thực phẩm lâu đời, sản xuất theo quy mô hộ gia đình và phân tán trong khu dân cư.

Sự phát triển của làng nghề chế biến NSTP theo cách tự phát, mở rộng tùy tiện,

không theo quy hoạch và trình độ kỹ thuật thấp. Việc sản xuất nhỏ lẻ dẫn đến khó

đổi mới về công nghệ, khó quản lý, hiệu quả kinh tế không cao và lượng chất thải

lớn gây ra các vấn đề ô nhiễm môi trường.

Hiện nay, theo kết quả báo cáo của UBND xã Sen Chiểu cho thấy một bộ

phận người dân có mắc các bệnh về tai - mũi - họng, hô hấp và tiêu hoá (chiếm

khoảng 20% số dân làng nghề đã mắc phải)[11]. Nguyên nhân của các bệnh này là

do vấn đề ô nhiễm nguồn nước và ô nhiễm không khí gây ảnh hưởng trực tiếp đến

sức khoẻ của người dân.

1.2.1. Hiện trạng môi trường nước

1.2.1.1. Hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt

Xã Sen Chiểu đã có hệ thống đường cống rãnh dùng để tiêu thoát nước cho

cả nước thải sản xuất thực phẩm, sinh hoạt và chất thải chăn nuôi, lượng nước thải

sinh hoạt chưa được xử lý, một số hộ gia đình trong làng nghề có áp dụng biogas để

xử lý nước thải và chất thải chăn nuôi nhưng chưa phổ biến. Mặc dù đã được xây

dựng kết nối với hệ thống thoát nước vào các kênh dẫn tương đối hợp lý nhưng

không được tu bổ, nạo vét thường xuyên nên nhiều đoạn cống rãnh bị lấp bởi rác,

9

nhiều chỗ bị ứ tắc cục bộ, hệ thống cống rãnh không có nắp đậy, một số nơi bề rộng

cống rãnh nhỏ. Vì vậy vào ngày mưa có những đoạn gây úng ngập, ngày nắng thì

bốc mùi hôi thối khó chịu. Vào mùa sản xuất do nhu cầu nhiều nên công suất sản

xuất tăng lên có thể dẫn đến tình trạng quá tải và gây tràn nước ra lòng lề đường

giao thông.

Với các nguồn nước ao, hồ, sông trong xã được sử dụng làm nơi chứa các

loại nước thải sản xuất, sinh hoạt, chăn nuôi chưa qua xử lý, thải trực tiếp vào

nguồn tiếp nhận. Các ao hồ không có sự trao đổi nước với bên ngoài, khả năng tự

làm sạch kém, hàm lượng chất ô nhiễm cao (thể hiện trong bảng kết quả phân tích)

vượt ngưỡng chịu tải của ao hồ, các thông số COD, BOD, NH4+, TSS,

Coliform…vượt nhiều lần cho phép theo quy chuẩn QCVN 08/2008-BTNMT. Mặt

khác do hàm lượng chất ô nhiễm vượt nhiều lần đã làm nhiều loại động thực vật

trong các ao hồ bị chết và suy giảm đa dạng loài.

Ngoài ra, các hoạt động nông nghiệp cũng ảnh hưởng đến chất lượng nguồn

nước mặt, việc sử dụng phân bón hóa học trong nông nghiệp, thuốc bảo vệ thực vật

đã tạo nên một dư lượng lớn chất ô nhiễm thải vào môi trường nước mặt, khi hàm

lượng các chất tăng cao có thể gây chết các loài động vật, sinh vật sống ở các tầng

nước mặt, các loại rau, quả được trồng trọt và tưới tiêu bằng nước kênh mương, ao

hồ, bị ô nhiễm và có thể là nguồn gây nhiễm độc cho người dân.

Bảng 1.6: Chất lượng nước mặt

TT

Thông số TN

Đơn vị

Kết quả phân tích QCVN

08:2008

/BTNMT

Cột B1

So sánh mức độ ô nhiễm

với QCVN 08/2008 Cột B1

NM1 NM2 NM3 NM1 NM2 NM3

1 pH - 6,14 6,46 7,02 5,5 – 9 - - -

2 DO (Oxy hòa

tan) mg/l 7,22 6,73 11,59 ≥ 4 - - -

3 TSS mg/l 85 76 86 50 170% 152% 172%

4 COD mg/l 357 272 285 30 1119% 907% 950%

10

5 BOD5 (200C) mg/l 187 148 158 15 1247% 987% 1053%

6 NH+4 theo N mg/l 8 11 7 0,5 1600% 2200% 1400%

7 Cl- mg/l 115 134 113 600 19,2% 22,3% 18,8%

8 NO2- theo N mg/l 0,08 0,11 1,12 0,04 200% 275% 280%

9 NO3- theo N mg/l 8 8,6 22 10 80% 86% 220%

10 PO43- theo P mg/l 0,26 0,21 6 0,3 87% 70% 2000%

11 Fe mg/l 1,13 0,85 0,79 1,5 75,3% 56,7% 52,7%

12 Coliform MPN/100ml 24250 21733 10417 7500 323% 290% 139%

(Nguồn: Trung tâm tư vấn dịch vụ Tài nguyên Môi trường – Đại học TN&MT Hà Nội –

Tháng 8/2015)

TT Ký hiệu

mẫu Vị trí lấy mẫu Tọa độ

1 NM1 Kênh Mương Đầm dẫn nước tưới

tiêu 21o8’58,55’’ N , 105o31’35,32’’ E

2 NM2 Kênh Mương Nội đồng 21o8’52,95’’ N , 105o31’33,99’’ E

3 NM3 Nước trong hồ tại ngã 3 cụm 6 21o8’58,66’’ N, 105o31’21,12’’E

Nhận xét : Từ các kết quả phân tích trên cho ta thấy chất lượng môi trường

nước mặt (ao, hồ, kênh dẫn) ở Sen Chiểu chứa hàm lượng các chất hữu cơ rất cao:

Hàm lượng chất hữu cơ trong mẫu cao hơn giới hạn cho phép nhiều lần như COD

cao hơn từ 9-10 lần, BOD cao hơn 10-12 lần, Coliform cao hơn 2-3 lần theo quy

định tại QCVN 08/2008/BTNMT cột B1. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước mặt tại

làng nghề Sen Chiểu chủ yếu đến từ các hoạt động sản xuất chế biến NSTP thải ra

lượng nước thải chưa qua xử lý vào môi trường nước dẫn đến tình trạng ô nhiễm

nặng nguồn nước mặt. Nước mặt bị ô nhiễm cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của

nguồn nước ngầm tại khu vực này, làm ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt

của các hộ dân. Mà nguồn nước ngầm lại là nguồn nước sinh hoạt chủ yếu của các

hộ dân làng nghề sử dụng. Ta có thể dự báo nếu quy mô sản xuất tăng thì lưu lượng

nước xả thải trong khu vực làng nghề ngày càng nhiều dẫn đến chất lượng nước mặt

11

ngày càng bị ô nhiễm hơn, vì vậy cần có định hướng quy hoạch các hộ sản xuất,

chăn nuôi ra khu vực riêng biệt đồng thời có các biện pháp thích hợp để tiến hành

xử lý nước thải sản xuất CBTP trước khi xả thải ra môi trường để giảm mức độ ô

nhiễm đến môi trường nước mặt như hiện nay.

1.2.1.2. Hiện trạng chất lượng môi trường nước ngầm

Bảng 1.7: Chất lượng nước ngầm

TT Thông số TN Đơn vị Kết quả phân tích QCVN 09-

2008/BTNMT

So sánh với

QCVN

09/2008/BTNMT

NN1 NN2 NN1 NN2

1 pH - 7,11 6,93 5,5 – 8,5 - -

2 Độ cứng

(theo CaCO3) mg/l 68,3 62,2 500 13,7% 12,4%

3 Chất rắn tổng

số mg/l 48 - 52 61 - 63 1500 3,5% 4,2%

4 NH4

+

(tính theo N) mg/l 0,6 0,96 0,1 600% 960%

5 Cl- mg/l 16 21 250 6,4% 8,4%

6 NO2

-

(tính theo N) mg/l 0,07 0,08 1,0 7% 8%

7 NO3

(tính theo N) mg/l 0,11 0,17 15 0,73% 1,13%

8 Fe mg/l 2,7 2,1 5 54% 42%

9 E - Coli MPN/100ml 0 0 Không phát

hiện - -

(Nguồn: Trung tâm tư vấn dịch vụ Tài nguyên Môi trường – Đại học TN&MT Hà Nội,

Tháng 8/2015)

12

ttTT Ký hiệu

mẫu Vị trí lấy mẫu Tọa độ

1 NN1 Hộ dân Phùng Văn Sinh,

Cụm 11 21o9’00,6’’ N, 105o31’31,9’’ E

2 NN2 Hộ dân Bùi Đình Huy, Cụm

11 21o9’01,5’’ N, 105o31’27,3’’ E

Nhận xét: Kết quả phân tích cho thấy đa số các chỉ tiêu trong nước ngầm

chưa vượt quá giới hạn, riêng chỉ tiêu NH4+ đã vượt tiêu chuẩn 6 lần theo QCVN

09:2008/BTNMT. Nguyên nhân khiến nguồn nước ngầm bị nhiễm amoni là do các

hợp chất chứa nitơ có trong chất thải trong sinh hoạt và hoạt động sản xuất, chăn

nuôi thải ra môi trường. Dưới tác động của các vi sinh vật, chúng chuyển hóa thành

amoni (NH4-). Amoni nhờ nước mưa dần thẩm thấu qua đất, ngấm vào các mạch

nước ngầm và tồn tại ở dưới cho đến khi được khai thác.

Thực tế, các hộ dân trong làng nghề sử dụng nước sinh hoạt theo cách truyền

thống bằng phương pháp bơm nước ngầm sau đó cho chảy qua bể lọc 3 lớp: Cát,

sỏi, đá(hoặc than hoạt tính). Cuối cùng nước thành phẩm mới đưa vào sử dụng và

sản xuất, tuy nhiên chất lượng nước sinh hoạt cũng chưa đạt tiêu chuẩn đối với

nước cấp.

1.2.1.3. Hiện trạng chất lượng môi trường nước thải

Làng nghề với tính chất ngành chế biến NSTP là ngành có nhu cầu dùng tới

lượng nước lớn, sử dụng nguyên liệu chủ yếu là gạo và đậu tương làm để chế biến

thành các sản phẩm: Bún, đậu phụ,… Vì vậy, nước thải chủ yếu từ công đoạn chế

biến NSTP sau đó được thải trực tiếp ra môi trường hoặc được một số hộ xử lý qua

hệ thống biogas hộ gia đình. Ngoài ra, các hộ dân thường nuôi lợn kết hợp chế biến

thực phẩm để tận dụng nguồn chất thải từ sản xuất chế biến NSTP.

13

Bảng 1.8: Chất lượng nước thải

TT Thông số TN Đơn vị Kết

quả PT

QCVN

40:2011/BTNMT

Loại B1

So sánh với

QCVN 08/2008

Loại B1

1 pH - 5,4 5,5 – 9 -

2 DO (Oxy hòa tan) mg/l 6,73 ≥ 4 -

3 TSS mg/l 301 100 301%

4 COD mg/l 5230 150 3487%

5 BOD5 (200C) mg/l 2371 50 4742%

6 NH+4 theo N mg/l 35 10 350%

7 Cl- mg/l 527 1000 52,7%

8 PO4

3-

(tính theo P) mg/l 49 6 816,7%

9 Fe mg/l 3,2 5 64%

10 Coliform MPN/100ml 35733 5000 714,7%

(Nguồn: Trung tâm tư vấn dịch vụ Tài nguyên Môi trường - Đại học TN&MT -

Tháng 8/2015)

TT Ký hiệu

mẫu Vị trí lấy mẫu Tọa độ

1 NT1 Nước thải sản xuất của hộ ông

Phùng Văn Sinh, Cụm 11 21o9’00,6’’ N, 105o31’31,9’’ E

Nhận xét: Nước thải sản xuất sau khi phân tích đã vượt quy chuẩn QCVN

08:2008/BTNMT rất nhiều lần như: COD gấp khoảng 35 lần, BOD5 gấp 47 lần,

Coliform gấp khoảng 7 lần, nồng độ pH thấp hơn tiêu chuẩn cho phép. Như vậy,

nước thải sản xuất chế biến NSTP của làng nghề rất giàu các chất hữu cơ và dễ phân

huỷ bởi các vi sinh vật. Vì vậy, nếu nước thải không được xử lý mà thải thẳng ra

môi trường sẽ gây ra tình trạng ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng trong làng nghề.

14

Hiện nay, để xử lý nước thải chế biến NSTP, có một số hộ dân trong làng

nghề đã xây dựng thiết bị biogas để xử lý nước thải và kết hợp với xử lý chất thải

trong chăn nuôi.

1.2.2. Hiện trạng môi trường không khí

Với làng nghề sản xuất chế biến thực phẩm nói chung và làng nghề CBTP

Sen Chiểu nói riêng, nguồn gây ô nhiễm điển hình nhất là từ các chất hữu cơ dạng

rắn và chất hữu cơ tồn đọng trong nước thải bị phân hủy yếm khí tạo ra các mùi hôi

thối nồng nặc khó chịu. Các mùi hôi gây ra chủ yếu gồm các khí như: H2S, CH4,

NH3… được tạo ra trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Ngoài ra trong khi sản

xuất chế biến NSTP cần cung cấp một lượng nhiệt lớn để đun nấu và sản xuất, do

vậy các hộ sản xuất đã sử dụng một lượng lớn nhiên liệu chất đốt chủ yếu là than,

củi cho các công đoạn sản xuất và thải vào không khí các khí như: CO, CO2, SO2,

NO2… Do vậy đối với những hộ sản xuất chế biến NSTP có sử dụng nhiên liệu than

để sản xuất sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của người lao động.

Việc sử dụng chất đốt trong nông nghiệp và giao thông cũng ảnh hưởng đến

môi trường không khí và tiếng ồn, tuy nhiên theo ghi nhận thì ô nhiễm tiếng ồn ở xã

Sen Chiểu chưa vượt quá giới hạn cho phép trong quy chuẩn 26:2010/BTNMT.

Việc phát sinh khói bụi trong sản xuất nông nghiệp (do tình trạng đốt rơm rạ làm

phân bón trong nông nghiệp) có xảy ra, nhưng mang tính tức thời vào các thời điểm

thu hoạch theo mùa vụ, theo ghi nhận tại thời điểm lấy mẫu thì hàm lượng bụi trong

không khí không vượt quá quy chuẩn QCVN 05:2009/BTNMT.

Các nguồn gây ô nhiễm không khí hiện tại ở làng nghề là những nguồn phát

sinh nhỏ lẻ và phân tán (các bếp lò sản xuất của các hộ dân) vì thế khu vực chịu ảnh

hưởng trực tiếp đối với người dân là tại các bếp đun này. Theo thông số quan trắc

không khí tại các điểm tại ngã tư và khu vực trung tâm làng nghề thì chất lượng

không khí đo được tại bảng 1.9 đều chưa vượt quá giới hạn trong quy chuẩn QCVN

05:2009/BTNMT.

15

Bảng 1.9: Kết quả phân tích các chỉ tiêu Không khí xung quanh

TT Thông số Đơn vị

Kết quả phân

tích

QCVN

05:2009/BTNM

T

So sánh với

QCVN 05/2009

KK1 KK2 KK1 KK2

1 Nhiệt độ oC 21,9 22,1 - -

2 Độ ẩm % 59 62,2 - -

3 Tốc độ gió m/s 0,9 1,1 - -

4 Hướng gió ĐN TB - -

5 Độ ồn dBA 48 - 52 61 - 63 70 Phù hợp

6 Bụi tổng mg/m3 0,21 0,22 0,3 70% 73,3%

7 NO2 mg/m3 0,11 0,09 0,2 55% 45%

8 CO mg/m3 24 18 30 80% 60%

9 SO2 mg/m3 0,21 0,19 0,35 60% 54,3%

(Nguồn: Trung tâm tư vấn dịch vụ Tài nguyên Môi trường - Đại học TN&MT, tháng

8/2015)

TT Ký hiệu

mẫu Vị trí lấy mẫu Tọa độ

1 KK1 KV cạnh hồ Linh Chiểu 21o8’54,01’’ N, 105o31’29,9’’

E

2 KK2 KV dân cư cụm 11 21o8’57,76’’ N, 105o31’25,3’’

E

Nhận xét: Hiện nay mức độ ô nhiễm không khí trong khu vực làng nghề theo

các thông số quan trắc vẫn dưới mức giới hạn cho phép. Mức độ ảnh hưởng từ việc

đốt than để chế biến NSTP ảnh hưởng trực tiếp đến người sản xuất. Do vậy, hạn chế

sử dụng than trong sản xuất bằng dạng nhiên liệu khác ít gây ô nhiễm hơn là góp

16

phần giảm thải khí độc ô nhiễm khu vực sản xuất và giảm lượng chất thải rắn(xỉ

than) sau xử dụng.

1.2.3. Hiện trạng thu gom chất thải rắn

Hiện nay với tổng lượng rác thải trung bình năm khoảng 2.570 tấn, trong đó

có khoảng hơn 200 tấn là bã thải từ quá trình sản xuất đậu phụ, bã đậu được tận thu

để làm thức ăn gia súc, một lượng nhỏ do chất lượng kém được chất đống ven đường

đi, đổ ra các bãi rác công cộng, thậm chí có thể chảy theo dòng nước thải đổ ra các

kênh mương chung của xã gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng hơn, dễ gây tắc

nghẽn các cống rãnh, kênh mương vào thời gian sản xuất cao điểm.

Khối lượng rác thải sinh hoạt và từ các hoạt động khác (thương mại, sinh hoạt,

dịch vụ,…) với gần 800 tấn mỗi năm (trung bình khoảng 2,2 tấn/ngày). Lượng rác thải

sinh hoạt được chuyển phần lớn ra bãi rác chung. Song, việc thu gom rác do tổ vệ sinh

của xã tiến hành chỉ với tần suất 2 - 3 ngày 1 lần, thậm chí còn lâu hơn, cũng có thể do

việc thu gom chưa triệt để nên một lượng rác không nhỏ vận được thải bừa bãi ven đường

đi, khu tập kết rác thải… gây ùn ứ, ô nhiễm môi trường.

Chất thải chăn nuôi, một phần được gia đình thu gom làm phân bón, hoặc xử

lý biogas, số còn lại được xả trực tiếp ra hệ thống cống rãnh chung.

* Hiện trạng xử lý rác thải

- Xử lý bã thải từ chế biến nông sản: Bã thải từ quá trình sản xuất được tận

dụng làm thức ăn chăn nuôi.

- Xử lý rác thải: Hiện nay, rác thải được thu gom bởi Công ty Môi trường đô thị

Sơn Tây, song mỗi lần vận chuyển chỉ có một xe rác đi gom ở nhiều địa phương khác

nên với khối lượng rác lớn cũng không xử lý được triệt để. Bãi rác hiện nay hầu hết đã

quá tải, đồng thời việc xử lý chậm, chưa kịp thời là nguyên nhân tồn đọng rác thải gây

ô nhiễm cho môi trường làng nghề.

17

1.3. Công nghệ khí sinh học

1.3.1. Tổng quan về công nghệ khí sinh học

Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ dưới tác động của quần thể các vi sinh

vật (chủ yếu là vi khuẩn) trong môi trường không có ôxi được gọi là quá trình phân

huỷ kỵ khí (yếm khí). Sản phẩm thu được từ quá trình này là một hỗn hợp khí cháy

bao gồm khoảng: 60% khí metan (CH4), 30% khí cacbonic (CO2) và 10% hỗn hợp

các khí khác (hidro H2, nitơ N2, ôxi O2, sunfuahidro H2S, ...)[5]. Quá trình này còn

được gọi là quá trình lên men metan và quần thể vi sinh vật ở trên được gọi là các vi

sinh vật metan.

1.3.1.1. Nguồn gốc của khí sinh học

a. Khí sinh học trong thiên nhiên (Khí đầm lầy, khí thiên nhiên, khí mỏ)

Dưới sâu những lớp nước không tồn tại ôxi hoà tan, các sinh vật khi chết đi

sẽ trải qua quá trình phân huỷ kị khí và sinh ra các bọt khí. Các bọt khí sau khi sinh

ra được giữ lại dưới các lớp khoáng vật dần dần tạo thành các mỏ khí thiên nhiên.

Hiện tượng này thường xảy ra ở các hồ ao nước đọng và các đầm lầy do có đủ các

điều kiện tạo thành khí sinh học (KSH). Hàm lượng metan trong khí đầm lầy dao

động mạnh trong khoảng từ 25%-84%[5].

Khí đầm lầy trải qua nhiều thời kỳ địa chất và bị nhốt trong lòng đất từ đây

tạo thành các mỏ khí thiên nhiên có hàm lượng metan rất cao, thường cao trên

90%[5]. Qua những biến đổi địa chất, hoặc quá trình hoạt động của núi lửa tạo ra

những vết nứt địa chất, khí thiên nhiên được giải phóng ra và bốc cháy tạo thành

dòng lửa bốc cháy dữ dội.

Ngày nay, khí thiên nhiên được con người khai thác ở quy mô công nghiệp

và được sử dụng cung cấp nhiên liệu trong nhiều ngành kinh tế khác. Tại Việt Nam

đã phát hiện được nguồn khí thiên nhiên ở khu vực Đồng bằng sông Hồng, tại Thái

Bình đã đi vào khai thác phục vụ sản xuất điện năng và làm nhiên liệu đốt cho

ngành công nghiệp gốm, sứ, thuỷ tinh,...

Khí metan cũng tồn tại trong thành phần của khí dầu mỏ còn gọi là khí đồng

hành (vào khoảng 30-40%)[5]. Trong các mỏ dầu, các khí này một phần tách thành

18

lớp khí phía trên lớp dầu mỏ, một phần hoà tan trong dầu. Dầu mỏ cũng là sản phẩm

của sự phân huỷ chậm xác của các loài sinh vật bị vùi sâu dưới các lớp đất, ở đây

dầu thấm vào các lớp đất xốp trong một vùng rộng lớn, tạo thành túi dầu. Túi dầu

gồm 3 lớp chính như sau: Lớp khí dầu mỏ phía trên thường có áp suất lớn; Lớp dầu

lỏng ở giữa; Và lớp nước mặn ở dưới cùng[5].

Than đá cũng là sản phẩm của quá trình phân huỷ khị khí xác động thực vật

tích tụ với khối lượng lớn bị chôn vùi dưới lòng đất, xảy ra trong nhiều thời kỳ địa

chất khác nhau. Trong các lớp than đá được hình thành cũng có hỗn hợp khí mà

thành phần chủ yếu là khí metan. Đây cũng là nguyên nhân gây ra các vụ nổ hầm

khai thác than trên thế giới.

b. Khí sinh học nhân tạo:

Để sản xuất KSH người ta xây dựng hoặc chế tạo các thiết bị sản xuất KSH

gọi tắt là thiết bị KSH. Nhiên liệu để sản xuất KSH là các chất hữu cơ như: Phân

động vật, các loại thực vật (bèo, cỏ, rơm, rạ,...), các chất hữu cơ (rác thải sinh hoạt

hữu cơ, bùn cống), nước thải công nghiệp (đường mía, đồ hộp, rau quả, thuỷ sản,

giết mổ, chế biến tinh bột, giấy, cao su, dược phẩm,...). Những nguyên liệu này

được nạp vào thiết bị KSH. Từ thiết bị KSH này tạo ra điều kiện thuận lợi để vi sinh

vật phân huỷ các chất hữu cơ có trong chất thải và sản sinh ra KSH.

Trong quá trình phân huỷ, chỉ một phần nguyên liệu được chuyển hoá thành

KSH, phần còn lại không phân huỷ hết được gọi là phụ phẩm KSH.

1.3.1.2. Tình hình phát triển công nghệ khí sinh học trên thế giới

Quá trình phân huỷ kỵ khí đã được phát triển từ một kỹ thuật biến đổi sinh

khối tương đối đơn giản với mục đích để sản xuất năng lượng đã trở thành một hệ

thống đa chức năng được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau:

- Xử lý các chất thải hữu cơ và nước thải với phạm vi tải lượng hữu cơ và

nồng độ cơ chất rộng.

- Sản xuất và sử dụng năng lượng.

- Cải thiện vệ sinh, giảm mùi hôi thối.

- Sản xuất phân bón chất lượng cao.

19

KSH sản sinh ra được sử dụng vào các mục đích như:

- Sản xuất nhiệt hoặc hơi.

- Sản xuất điện hoặc điện kết hợp với nhiệt.

- Nguồn năng lượng cung cấp nhiệt, hơi, cấp điện, làm mát.

- Nhiên liệu cho các loại phương tiện giao thông.

- Sản xuất hoá chất.

- Pin nhiên liệu.

Ban đầu các hoạt động nghiên cứu là nghiên cứu cơ bản về quá trình phân

huỷ kỵ khí của các cơ chất tương đối đồng nhất với hàm lượng chất hữu cơ trong

giới hạn khoảng 5-10%, sang nghiên cứu sự phân huỷ của những nguyên liệu có

mức độ phức tạp hơn đòi hỏi phải có những kiểu bể phân huỷ cải tiến hiệu quả hơn

trong xử lý[5].

Công nghệ KSH đã phát triển rộng rãi trên thế giới từ các nước phát triển

(Đức, Đan Mạch, Pháp....) cho tới những nước đang phát triển (Trung Quốc, Ấn

Độ,...) với đa mục đích và đa chức năng tuỳ theo nhu cầu sử dụng.

Những bể xử lý nhỏ, truyền thống được áp dụng trên quy mô hộ gia đình sử

dụng nhiều ở các nước đang phát triển. Những công trình lớn hơn cỡ trung bình và

lớn được sử dụng trong các trang trại có quy mô lớn với nguồn nguyên liệu dồi dào.

Các công trình này được nâng cấp lên thành nhà máy có chức năng phân huỷ kỵ khí

các nguồn chất thải như: Chất thải của các động vật được chăn nuôi trong trang trại,

phụ phẩm cây trồng, chất thải của lò mổ, chất thải của công nghiệp chế biến lương

thực, bùn cống, rác thải hữu cơ của các hộ gia đình sau khi đã phân loại. KSH được

sản xuất từ các nhà máy ở quy mô công nghiệp này được lọc sạch (hàm lượng

metan có thể đạt đến 97%) đưa vào hệ thống cấp khí thiên nhiên cung cấp cho các

hộ gia đình sử dụng. Mạng lưới này rất phát triển ở các nước Châu Âu nhất là tại

Đan Mạch, nước có nền nông nghiệp phát triển sạch[5].

Đức là nước dẫn đầu thế giới về công nghệ KSH. Công nghệ của Đức đã

được xuất khẩu sang nhiều nước châu Âu và châu Á. KSH được sản xuất ra để

cung cấp cho các nhà máy phát điện với các công suất: 20, 150, 200 và 500kW.

20

Năm 2006: Ở Đức đã có 820 công trình KSH được xây dựng mới nâng tổng số

công trình KSH nông nghiệp lên 3700 công trình và Đức là nhà sản xuất năng

lượng từ KSH số 1 thế giới. Năm 2007, sản lượng điện KSH của cả Châu Âu vào

khoảng 17.272 GWh, trong đó Đức chiếm 42,5% tương đương với 7338 GWh.

KSH tạo ra điện chiếm 1,2% sản lượng điện của Đức hàng năm, chiếm gần 10%

năng lượng tái tạo. Năm 2007, sản lượng điện KSH là 22400 GWh trong đó 49%

từ bãi rác và 51% từ các nhà máy KSH thương mại và nông nghiệp[5]. Thành tựu

này của Đức có được là nhờ chính sách phát triển và khuyến khích năng lượng tái

tạo rất hiệu quả. Luật năng lượng tái tạo của Đức tạo ra môi trường thương mại

cạnh tranh thuận lợi, trong đó ưu tiên phát triển năng lượng tái tạo . Luật quy định

giá mua điện cho các công ty phân phối trong 20 năm[8]. Giá có tính đến tính chất

sạch của điện và thưởng cho các nhà sản xuất dựa theo tiêu chuẩn về hiệu suất, đổi

mới công nghệ và hướng về nông nghiệp. Sự khuyến khích của nhà nước cộng

hưởng với nền công nghiệp hiện đại đã làm cho nước Đức là một trong số ít các

quốc gia trên thế giới có công nghệ KSH tiên tiến hàng đầu.

Đan Mạch là quốc gia đi đầu trong lĩnh vực xây dựng các nhà máy phân

huỷ kỵ khí tập trung có khả năng xử lý tổng hợp các nguồn chất thải như: Chất

thải của các động vật được chăn nuôi trong trang trại, phụ phẩm nông nghiệp, chất

thải của lò mổ, chất thải của công nghiệp chế biến lương thực, bùn cống, rác thải

hữu cơ của các hộ gia đình sau khi đã phân loại. Các nhà máy này có chức năng

rất quan trọng trong việc đảm bảo vệ sinh môi trường của các khu dân cư, các gia

đình sống phân tán, mặt khác còn cung cấp một nguồn năng lượng đáng kể đối với

những khu vực này.

Tại Thuỵ Điển đã tiến hành làm sạch KSH (lọc bỏ tạp chất và hơi nước)

dùng làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông từ những năm 90 của thế kỷ

XX, đặc biệt đối với phương tiện xe buýt công cộng. Năm 2007, 50% số phương

tiện giao thông chạy bằng KSH là trên đất nước Thuỵ Điển[5].

Trung Quốc là nước đi sau trong công nghệ KSH trên thế giới, vì vậy việc áp

dụng và phát triển công nghệ KSH tại đây theo chiều rộng và đại trà:

21

- Phát triển theo hướng hộ gia đình: Công trình có quy mô nhỏ 6-10m3 và

phát triển theo xu hướng nông nghiệp sinh thái trong đó công nghệ KSH giữ vai trò

liên kết. Ví dụ như mô hình ba kết hợp gồm các thành phần: Đất trồng trọt, khu

chăn nuôi và nhà vệ sinh gắn với thiết bị KSH. Hoặc mô hình bốn kết hợp thêm

thành phần nhà kính so với mô hình ba kết hợp. Nhà kính là bộ khung cơ bản là cấu

trúc chính của mô hình. Thiết bị công nghệ KSH, chuồng nuôi gia súc, gia cầm, đất

trồng trọt được đặt bên trong nhà kính.

- Phát triển theo hướng các công trình trung bình và lớn: Các công trình có

chức năng xử lý chất thải trong các trang trại chăn nuôi, lò mổ tập trung, nhà máy

bia, rượu, đường, dược phẩm.

- Phát triển theo hướng xử lý nước thải sinh hoạt trong các thành phố: Là một

trong những công trình qua trọng trong việc bảo vệ môi trường sống khu dân cư.

Tại Ấn Độ, Uỷ ban công nghiệp nông thôn (KVIC) là một tổ chức được

chính phủ tài trợ đã có nhiều đóng góp cho sự phát triển của công nghệ KSH ở Ấn

Độ. Từ đầu những năm 80 của thế kỷ XX, Bộ Các nguồn năng lượng phi truyền

thống đã khuyến khích trong nước xây dựng các công trình KSH quy mô hộ gia

đình thông qua các chương trình và trợ giá xây dựng và bảo dưỡng công trình, công

tác tuyên truyền, huấn luyện, hoạt động của các trung tâm kỹ thuật và các tổ chức

triển khai tại địa phương. Việc ứng dụng toàn diện công nghệ KSH đối với đối

tượng hộ gia đình ở Ấn Độ chưa phát triển mạnh như Trung Quốc. Quá trình đưa

công nghệ KSH áp dụng vào các ngành khác cũng khá chậm chạp. Đặc biệt trong

lĩnh vực xử lý chất thải, nước thải các công trình KSH còn tương đối ít, trong khi đó

công nghệ được áp dụng tại đây được cung cấp bởi các nhà cung cấp nước ngoài.

1.3.1.2. Tình hình phát triển công nghệ khí sinh học tại Việt Nam

Công nghệ KSH ở Việt Nam đã được biết đến từ những năm 1960. Lịch sử

phát triển của công nghệ KSH có thể chia ra làm 5 thời kỳ[5]:

- Thời kỳ 1960 - 1975: Tại miền Bắc, một số cá nhân và tổ chức đã xây thử

một số công trình ở vài nơi như Hà Nội, Bắc Thái, Hà Nam Ninh, Hải Hưng (năm

1964 tại Bắc Thái, đã xây dựng Xưởng phát điện mêtan đầu tiên của Việt Nam),

22

nhưng đều bị ngừng hoạt động sau một thời gian ngắn vì lý do về kỹ thuật và quản

lý.

Miền Nam: Năm 1960, Nha Khảo cứu Nông lâm súc - Chính quyền Sài Gòn

đã nghiên cứu sản xuất khí mê tan từ phân động vật, nhưng không ứng dụng triển

khai được vì khí hóa lỏng và phân bón vô cơ được nhập khẩu ồ ạt trong thời gian

đó.. Từ cuối năm 60 đến đầu những năm 70, công nghệ KSH gần như bị lãng quên.

- Thời kỳ 1976 - 1980: Nhiều viện nghiên cứu, Ban Khoa học kỹ thuật và

nhiều tổ chức, cá nhân cũng đã tiến hành thiết kế xây dựng, nhưng kết quả đạt được

rất hạn chế.

- Thời kỳ 1981 - 1990: Điển hình là việc hợp tác quốc tế về nghiên cứu, triển

khai công nghệ KSH với các tổ chức nước ngoài như: Viện Sinh lý Sinh hóa Vi sinh

vật (Liên Xô cũ), Tổ chức OXFAM (Anh quốc), UNICEF (Liên hợp

quốc), ACCT (Tổ chức các nước nói tiếng Pháp), SIDA (Thụy Điển) ...

- Thời kỳ 1991 - 2002: Trong giai đoạn này, sự phát triển của công nghệ

KSH tại Việt Nam là tự phát, và nhỏ lẻ do không có tổ chức đầu mối và quản lý

chất lượng công trình KSH.

- Thời kỳ 2003 - đến nay: Là thời kỳ công nghệ KSH được ứng dụng rộng

rãi ở Việt Nam trên nhiều lĩnh vực: Nông nghiệp, công nghiệp, chất thải đô thị,

nông thôn với nhiều quy mô từ nhỏ đến quy mô lớn và đạt được những thành công

nhất định.

1.3.2. Đặc trưng của công nghệ khí sinh học

1.3.2.1. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ

Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo

ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, quá trình này

có thể chia làm ba giai đoạn gồm: Giai đoạn thuỷ phân và lên men, gia đoạn sinh

axit và giai đoạn sinh metan. Căn cứ vào ba giai đoạn này của quá trình phân huỷ kỵ

khí, người ta đã ứng dụng công nghệ tách pha để nâng cao hiệu suất sinh học, nhằm

23

làm tăng hiệu suất sinh khí bằng phương pháp phân tách từng giai đoạn với các điều

kiện sinh học tối ưu nhất.

Hình 1.3: Ba giai đoạn chuyển hoá chất hữu cơ tạo khí sinh học[5]

a. Giai đoạn 1: Giai đoạn thuỷ phân và lên men

Là giai đoạn đầu tiên của sự chuyển hoá hợp chất cao phân tử (polymer)

thành các chất đơn phân tử (monomer). Thuỷ phân là phản ứng phân huỷ một liên

kết hoá học bằng cách thêm vào một phân tử nước. Lên men là quá trình phân huỷ

kỵ khí do các vi sinh vật thực hiện quá trình này, mà khởi đầu lá quá trình đường

phân và kết thúc là sự chuyển hoá axit piruvic thành rượu hoặc axit lactic. Hiện

tượng lên men dùng để chỉ phương thức chuyển hoá bằng thuỷ phân các chất hữu

cơ mà cơ thể sống và các tế bào sử dụng để tạo ra năng lượng hoá học dưới dạng

ATP nhưng không có mặt oxi.

Các polysacarit bị thuỷ phân thành monosacarit và tiếp tục chuyển hoá thành

axit pyruvic. Protein bị thuỷ phân thành các amino axit, và sau đó lại chuyển hoá

thành axit hữu cơ và amoniac. Tiếp theo, các axit hữu cơ này lại được phân huỷ

thành axit hữu cơ đơn giản hơn: Axit propionic, axit axetic, axit butyric, các axit

Monosacarit Peptit,

Aminoaxit,

amin

Axetat + H2 + CO2

Propionat, Butyrat

Polisacarit Protein Lipit

Este,

axit béo,

rượu

Giai đoạn 1

Giai đoạn 2

CH4 + CO2+ H2O Giai đoạn 3

24

béo mạch dài, ethanol (rượu etyl). Lipit bị thuỷ phân thành glyxerol (loại rượu đơn

giản nhất) và các axit béo.

Xenluloza có nhiều trong thân cây và phân trâu bò, lợn. Xenluloza thường

kết hợp với licnin và hemixenluloza để tạo ra cấu trúc sợi gỗ phức tạp mà vi khuẩn

cũng không dễ phân huỷ. Vì vậy, tốc độ phân huỷ xenluloza là mấu chốt để tăng tốc

độ sinh KSH. Một hệ men xenluloza phức hợp do vi khuẩn phân huỷ xenluloza

được sinh ra để phân huỷ hợp chất này.

Hemixenluloza là cơ chất quan trọng để lên men KSH, dễ được vi khuẩn sử

dụng. Để phân huỷ hợp chất này cần có một nhóm hỗn hợp hệ men phức hợp do cấu

trúc và sự hình thành phức tạp của hemixenluloza.

Tinh bột là một loại polime được hình thành bởi các đơn vị đường glucoza

với hai loại mạch thẳng và mạch vòng. Tinh bột sẽ bị thuỷ phân thành glucoza bởi

các men phân huỷ.

Protein là một hợp chất có cấu trúc phức tạp, với 20 loại axit amin khác nhau

được liên kết bằng chuỗi peptit. Có hai loại protein: Protein đơn giản chỉ gồm các

axit amin và protein tiếp hợp gồm cả axit amin và các gốc hữu cơ và vô cơ. Vi

khuẩn sử dụng protein như sau: Vi khuẩn tiết ra men proteinaza ngoại bào để phân

huỷ protein thành các peptit mạch ngắn (polipeptid và olipolipeptit). Các peptit này

tiếp tục bị phân huỷ thành axit amin bởi men peptidaza ngoại bào hoặc xâm nhập

ngay tế bào và bị phân huỷ thành axit amin. Một phần amino axit được vi khuẩn sử

dụng, một phần bị khử amin tạo thành các axit bay hơi, axit isopropionic, axit

valeric, và các axit thơm khác nhau, amoni, sunphit, cacbonic,... Polypeptit, axit

amin và amoni đều là nguồn nito tốt cho các loại vi khuẩn và chúng có thể chuyển

hoá thành protein trong quá trình lên men sinh học. Đối với bể phân huỷ bình

thường, nếu thiếu protein cũng không bị ảnh hưởng nhiều. Nếu quá trình khử amin

quá mạnh, hàm lượng amoni quá cao quá trình phân huỷ kỵ khí bị ức chế đó là hiện

tượng nhiễm độc.

Lipit tạo thành bởi glyxerol, axit béo và một số hợp chất khác và được liên

kết bằng liên kết béo hoặc ete. Lipit gồm hai loại đơn giản và phức tạp. Loại đơn

25

giản bao gồm axit béo và rượu, loại phức tạp gồm phosphatit và glycolipit. Chất

béo, glyxerol bị thuỷ phân sẽ tiếp tục chuyển hoá thành phosphoglyxeraldehyt và

sau đó thành axit pyvuric và tham gia vào quá trình dị hoá pyvurat.

b. Giai đoạn 2: Giai đoạn sinh hidro và axit

Là giai đoạn trung gian của quá trình tạo KSH. Các chất được tạo ra trong

giai đoạn 1: Axit propionic, axit butyric, axit lactic, axit béo mạch dài, rượu,... sẽ

được chuyển hoá tiếp tục thành axit axetic và hidro. Trong quá trình này, cũng tạo

ra cacbonic, các sản phẩm trung gian cũng có thể trở thành cơ chất ban đầu. Các

monosacarit được chuyển hoá thành các axetat, peptit, axit béo, amino axit, amit,

este,.... sinh ra trong giai đoạn thuỷ phân và lên men được chuyển hoá thành hidro

và axit axetic.

c. Giai đoạn 3: Giai đoạn sinh metan

Các phân tử H2 và CO2 kết hợp với than tạo ra khí metan (CH4) và quá trình

lên men các axit và rượu càng tạo thêm nhiều khí metan.

4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O

CH3CH2OH + CO2 → CH3COOH + CH4

CH3COOH → CH4 + CO2

CH3CH2CH2COOH + H2O + CO2 → CH3COOH + CH4

Trong quá trình phân huỷ kỵ khí ba giai đoạn trên đều xảy ra đồng thời. Nếu

trong quá trình phân huỷ bất cứ một giai đoạn nào vượt trội hơn các giai đoạn còn

lại đều ảnh hưởng đến quá trình sản sinh khí metan.

1.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản sinh khí sinh học

Quá trình phân huỷ kỵ khí hay lên men metan là quá trình diễn ra phức tạp.

Tham gia vào quá trình này, có hàng trăm loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và không

bắt buộc. Chúng có thể tiến hành phân huỷ cơ chất ở ba mức nhiệt độ khác nhau:

Sinh vật ưa lạnh (từ 10-15oC), Sinh vật ưa ấm (từ 30-45oC), Sinh vật ưa nhiệt cao

(từ 45oC trở lên). Thời gian lên men diễn ra khá dài cùng với các điêu kiện tối ưu và

nhiệt độ từ 45-55oC thời gian lên men cũng diễn ra khoảng 10-15 ngày, với nhiệt độ

thấp hơn thời gian lên men có thể kéo dài hàng tháng[5].

26

Các vi khuẩn tham gia vào quá trình này được chia làm hai nhóm: Nhóm vi

khuẩn sinh metan và Nhóm vi khuẩn không sinh metan.

Nhóm vi khuẩn sinh metan tham gia vào ba giai đoạn chuyển hoá sinh hoá

trong suốt quá trình tạo KSH là một quần hệ các vi khuẩn gồm hai nhóm có chức

năng khác nhau và hoạt động tương hỗ lẫn nhau chia thành: Nhóm vi khuẩn không

sinh metan (gồm: Vi khuẩn thuỷ phân, lên men và vi khuẩn sinh Hidro và axit),

nhóm vi khuẩn metan.

Nhóm vi khuẩn không sinh metan có chức năng chuyển hoá các chất hữu cơ

phức tạp thành đơn giản, gồm các vi khuẩn lên men, tạo hidro và axetat. Nhóm này

bao gồm: Vi khuẩn, nấm, protozoa trong đó nhóm vi khuẩn có vai trò quan trọng

nhất trong quá trình tạo KSH.

a. Môi trường kỵ khí

Quá trình lên men KSH tạo ra khí sinh học có thành phần chủ yếu là metan

và các chất khí khác do hoạt động phân huỷ của các vi sinh vật kỵ khí tạo ra. Trong

số những vi sinh vật này, vi khuẩn sinh metan là quan trọng nhất. Sự có mặt của oxi

sẽ ức chế hoạt động của các vi khuẩn này thậm chí có thể tiêu diệt chúng. Vì thế,

người ta phải đảm bảo môi trường kỵ khí tuyệt đối trong môi trường lên men. Sự có

mặt của oxi hoà tan trong môi trường lên men là yếu tố không có lợi trong quá trình

sinh khí metan.

b. Nhiệt độ

Có hai vùng nhiệt độ thích hợp cho sự lên men của vi khuẩn sinh khí

methane: một là messophilic (nhiệt độ trung bình) biến động từ 20 – 45oC, và hai là

thermophilic (nhiệt độ cao) trong vùng nhiệt trên 45oC. Nhiệt độ tối ưu là 35oC cho

vùng thứ nhất và 55oC cho vùng thứ hai[2].

Sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình sinh khí. Vi khuẩn

sinh khí methane rất nhạy cảm với nhiệt độ, biên độ nhiệt độ thay đổi cho phép là

10oC trong mỗi ngày. Nhiệt độ dưới 10oC làm vi khuẩn hoạt động kém và KSH sẽ

không được sinh ra hoặc rất ít. Ở Việt Nam nhiệt độ trung bình từ 18 – 32o là thuận

lợi cho hoạt động của vi sinh, sinh khí methane[2].

27

c. Độ pH

Mỗi loại vi khuẩn đều có giới hạn pH sinh trưởng (cực tiểu, cực đại và tối

thích) vì vậy chúng được chia thành nhiều nhóm như: Ưa pH trung bình (6,5-7,5),

ưa kiềm, chịu kiềm, ưa axit, chịu axit[2].

Độ pH rất quan trọng đối với hoạt động sống của vi khuẩn sinh khí methane.

Vi khuẩn sinh khí methane thích hợp ở pH 6,5 – 7. Khi pH lớn hơn 8 hay nhỏ hơn 6

thì hoạt động của nhóm vi khuẩn giảm dần[2].

d. Độ ẩm

Các vi khuẩn tham gia vào quá trình tạo KSH đều thuộc loại ưa nước. Do

vậy, nếu thiếu nước, nước trong tế bào vi khuẩn sẽ bị loại ra, trao đổi chất bị suy

giảm và tế bào sẽ chết dẫn đến suy giảm khả năng sinh KSH.

e. Đặc tính của nguyên liệu

Hàm lượng chất khô: Quá trình phân giải chất hữu cơ sinh khí metan xảy ra

thuận lợi nhất khi nguyên liệu có hàm lượng chất khô tối ưu vào khoảng 7-9%. Đối

với bèo tây hàm lượng này là 4-5%, rơm rạ là 5-8%. Nguyên liệu ban đầu có hàm

lượng chất khô cao hơn tối ưu nên khi nạp vào thiết bị KSH cần pha thêm nước. Tỷ

lệ pha loãng thích hợp là 1-3 lít cho 1kg chất thải tươi[2].

Tỷ lệ cacbon và nitơ của nguyên liệu: Các chất hữu cơ được cấu tạo bởi

nhiều nguyên tố hoá học chủ yếu là cacbon, hidro, nitơ, phôtpho và lưu huỳnh. Tỷ

lệ giữa lượng cacbon và nitơ (C/N) là một chỉ tiêu để đánh giá khả năng phân giải

của vi khuẩn. Vi khuẩn kỵ khí tiêu thụ cacbon nhiều nitơ khoảng 30 lần[2]. Nếu tỷ

lệ này quá cao thì quá trình phân giải xảy ra chậm, nếu tỷ lệ quá thấp thì quá trình

phân giải ngừng trệ vì tích luỹ quá nhiều amoniac (NH4) là chất gây độc đối với vi

khuẩn ở nồng độ cao.

Chất thải của trâu bò và lợn có tỷ lệ C/N thích hợp với yêu cầu trên. Chất

thải của người và gia cầm có tỷ lệ C/N thấp. Các nguyên liệu nguồn gốc thực vật

thì tỷ lệ C/N cao, thực vật càng già thì tỷ lệ này càng lớn. Để đảm bảo tỷ lệ C/N

28

thích hợp, người ta thường trộn hỗn hợp nhiều loại nguyên liệu để đạt được tỷ lệ

C/N tối ưu.

f. Thời gian lưu

Thời gian lưu là thời gian nguyên liệu nằm trong thiết bị KSH. Thời gian

nguyên liệu ở trong thiết bị là khoảng thời gian phân huỷ tạo ra KSH. Trong chế độ

nạp liên tục, nguyên liệu được bổ sung hàng ngày. Một lượng nguyên liệu mới được

nạp vào thay thế chỗ của nguyên liệu cũ dần đẩy nguyên liệu cũ ra ống thoát.

g. Các độc tố

Hoạt động của vi khuẩn bị hạn chế hoặc bị tiêu diệt bởi các độc tố có trong

môi trường phân huỷ kỵ khí. Khi hàm lượng các độc tố này vượt quá ngưỡng nhất

định sẽ tiêu diệt các vi khuẩn kỵ khí. Vì vậy, sự có mặt của các chất này là có hại

cho quá trình phân huỷ kỵ khí. Các độc tố đối với vi khuẩn kỵ khí phổ biến đó là:

Nước xà phòng, chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, dầu nhờn, các loại thuốc bảo vệ thực

vật, các loại thuốc sát trùng, kháng sinh,....

1.3.2.3. Thiết bị khí sinh học tại Việt Nam

a. Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng

Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng được sử dụng khá phổ biến tại

Việt Nam, là quá trình phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn và được thực hiện trong

công trình gọi là bể metan.

Các công trình này đều dựa trên phương thức phân hủy kị khí sinh metan của

các vi sinh vật lơ lửng có trong nước thải. Thiết kế cho các công trình có sự khác

biệt nhau từ quá trình đưa nước thải vào thiết bị cho đến các phương thức gia nhiệt

và thiết kế.

Thiết bị khí sinh học đơn giản được áp dụng cho nhu cầu dân sinh tại các hộ

gia đình tại Việt Nam có thiết kế đơn giản xây bằng gạch, hoặc bằng chất liệu

composite để xử lý chất thải trong chăn nuôi và các loại phế phẩm khác. Ứng dụng

này hiện nay khá phổ biến để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm và thu KSH để sử dụng

làm nhiên liệu đốt.

29

Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của bể phân hủy kị khí

Trong công nghiệp, để đẩy nhanh quá trình phân hủy kị khí, người ta sẽ thiết

kế cho các thiết bị KSH có các bộ phận gia nhiệt, cánh khuấy, hoặc thiết kế dòng

nước thải hướng lên để tăng tiếp xúc của vi sinh vật với chất hữu cơ có trong nước

thải đạt hiệu suất cao hơn và giảm tải cho các bước xử lý kế tiếp. Một số thiết bị

KSH với phương pháp tiếp xúc lơ lửng được giới thiệu như sau:

- Bể lên men có thiết bị trộn và bể lắng riêng: (ANALIFT)

1.Nước thải vào; 2.Nước sau xử lý; 3.Bùn dư; 4.Tuần hoàn bùn; 5.KSH; 6.Cánh khuấy; 7.Loại khí; 8. Lắng

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý bể ANALIFT[7]

30

Công trình gồm một bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết bị

điều chỉnh bùn tuần hoàn. Giữa 2 thiết bị chính có một thiết bị loại khí để loại bỏ

khí tắc trong các cục bùn vón. Các cục bùn vón này ảnh hưởng đến quá trình lắng

của bùn. Với hai bể phản ứng và lắng riêng biệt cho phép phản ứng ở các bể độc lập

và có thể chuyển bùn liên thông từ 2 bể và ít chịu ảnh hưởng bởi lưu lượng nước

thải do đó dễ dàng bảo trì và khởi động.

- Bể xử lý nước thải ở lớp bùn kị khí với dòng hướng lên: (UASB)

Phần này chi tiết được giới thiệu tại phần 1.3.4.1. Mục tiêu của công nghệ

khí sinh học áp dụng.

Bể UASB có sự cải tiến so với ANALIFT bởi dòng nước thải đầu vào được

bơm hướng từ dưới đáy bể tạo dòng nước hướng lên trong bể tăng tiếp xúc của vi

sinh vật với chất thải và đẩy mạnh quá trình phân hủy kị khí. Có thể xử lý bùn dư

tuần hoàn từ công trình hiếu khí phía sau. Có thiết kế và vận hành ít phức tạp hơn

so với công nghệ kỵ khí với sinh trưởng gắn kết.

b. Phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết

Đây là phương pháp xử lý kị khí nước thải dựa trên sinh trưởng dính bám với

vi khuẩn kị khí trên các giá mang. Hai quá trình phổ biến của phương pháp này là

lọc kị khí và lọc với lớp vật liệu trương nở, được dùng để xử lý nước thải chứa các

chất cacbon hữu cơ. Quá trình này cũng được dùng để khử nitrat.

- Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ: (ANAFIZ)

Phương pháp này lớp vi sinh vật phát triển thành màng mỏng trên vật liệu

làm giá mang bằng chất dẻo, có dòng nước thải chảy qua.

Vật liệu có thể là chất dẻo ở dạng tấm sắp xếp hay là vật liệu rời hoặc hạt

như các hạt polyspiren có đường kính từ 3-5mm, chiều dày lớp vật liệu là 2m. Lọc

kị khí là một tháp chứa đầy các loại vật liệu rắn khác nhau dùng để khử các chất

hữu cơ cacbon có trong nước thải. Nước thải được đưa từ dưới và lọc hướng lên

trên để tiếp xúc với các loại vật liệu. Trên mặt các vật liệu có các loại vi sinh vật kị

khí dính bám và tùy tiện phát triển thành màng mỏng. Lớp màng này không bị rưar

trôi và có thể tồn tại lên đến 100 ngày và ngắn hơn nếu thời gian lưu nước ngắn.

31

1.Nước thải vào; 2.Nước sau xử lý; 3.Tuần hoàn; 4. Đến bể chứa; 5.Tháo rửa.

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý bể ANAFIZ[7]

Lọc kị khí thích hợp với nước thải có nồng độ ô nhiễm thấp với nhiệt độ

thích hợp. Bùn cặn được giữ lại tại các khe rỗng của lớp lọc. Sau 2-3 tháng rửa bùn

1 lần, thau rửa lọc.

- Lọc kị khí với vật liệu giả lỏng trương nở: (ANAFLUX)

1.Nước thải đầu vào; 2.Nước sau xử lý; 3.Bùn lỏng; 4.Tuần hoàn của Biolife; 5.KSH

Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý bể ANAFLUX[7]

32

Vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bởi dòng nước

dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ trong một đơn

vị thể tích là lớn nhất. Ví dụ: Hạt vật liệu Biolite đặc biệt có kích thước nhỏ hơn

0,5mm với những đặc tính: Cấu tạo lỗ nên diện tích riêng khá lớn, khối lượng nhỏ,

chịu được va đập.

Lọc gồm cột phản ứng làm bằng thép hoặc chất dẻo, cần chống ăn mòn bên

trong và cách nhiệt. Nước ra được quay lại để pha loãng nước thải chảy vào lọc và

giữ lưu lượng 5-10m/h để giữ cho lớp vật liệu xốp-trương nở. Do có thể giữ được

mật độ cao vi sinh vật trên bề mặt vật liệu xốp-trương nở này, nên phương pháp này

có thể dùng để xử lý nước thải sinh hoạt đô thị. Khi sử dụng vật liệu lọc này cần có

điểm lưu ý thu hồi các vật liệu lọc theo dòng chảy, nếu muốn loại huyền phù phải

đặt thiết bị lắng trong bước tiếp theo. Với lưu lượng nước thải xử lý lớn và trong

thời gian tương đối ngắn phải thực hiện axit hóa sơ bộ nước thải trước khi xử lý.

ANAFLUX thích hợp với nước thải có chỉ số COD dưới 2500mg/l và hiệu suất lọc

có thể lên tới 90%.

1.3.3. Hiện trạng ứng dụng công nghệ khí sinh học của làng nghề Sen

Chiểu

1.3.3.1. Các nguồn chất thải từ sản xuất của làng nghề

Trong các nghề chế biến NSTP ở Sen Chiểu hiện nay chiếm tỷ trọng lớn nhất

về khối lượng sản phẩm và số hộ tham gia sản xuất chủ yếu là sản xuất bún chiếm

khoảng 90% sản lượng và hơn 80% số hộ sản xuất. Ở tất cả các xóm đều có các hộ

tham gia sản xuất bún với quy mô trung bình của các hộ khoảng 300kg sản

phẩm/ngày[10]. Do tập quán sản xuất nhỏ lẻ, vốn đầu tư thấp, chưa có quy hoạch

vùng sản xuất tập trung nên nơi sản xuất chế biến thực phẩm chính là nơi ở của các

hộ gia đình. Hầu hết các hộ gia đình sản xuất thực phẩm trong làng nghề đều kết hợp

nuôi thêm từ 8-10 con lợn để tận dụng làm thức ăn chăn nuôi từ nguồn bã thải hoặc

nước thải từ quá trình sản xuất.

* Căn cứ vào nguồn chất thải sản sinh trong quá trình sản xuất của làng nghề,

ta có thể chia ra làm hai đối tượng riêng biệt như sau:

33

Đối tượng 1: Sản xuất chế biến thực phẩm không kết hợp chăn nuôi

Các hộ gia đình này gồm 18 hộ gia đình chiếm trên tổng số 197 hộ (chiếm

9,14% tổng số hộ sản xuất chế biến NSTP) nằm rải rác trên địa bàn làng nghề với

quy mô sản xuất vào khoảng 200kg sản phẩm/ngày/hộ đối với sản xuất bún thải ra

một lượng nước thải vào khoảng 1,7m3/ngày(theo bảng 1.2). Với sản xuất đậu là

50kg sản phẩm/ngày/hộ thải ra một lượng nước thải không đáng kể khoảng

0,076m3/ngày(theo bảng 1.4). Nước thải từ sản xuất được chảy thẳng ra cống rãnh

thoát nước của địa phương hoà lẫn với nước thải sinh hoạt, nước lau rửa sàn, rửa

thiết bị trong quá trình sản xuất. Lượng nước thải này gây ô nhiễm cục bộ tại khu

vực xung quanh nơi sản xuất (đặc trưng với mùi hôi thối, ruồi nhặng xuất hiện

nhiều, ô nhiễm nguồn nước tại cống rãnh và ao hồ xung quanh). Cộng thêm hệ

thống thoát nước làng nghề chưa hoàn chỉnh, thoát nước kém gây ngập úng cục bộ,

ách tắc dòng chảy vào thời điểm mưa bão.

Đối tượng 2: Sản xuất chế biến thực phẩm kết hợp chăn nuôi

Các hộ gia đình này gồm 179 hộ gia đình chiếm trên tổng số 197 hộ (chiếm

90,86% tổng số hộ sản xuất chế biến NSTP) với quy mô sản xuất trung bình khoảng

300kg sản phẩm/ngày/hộ đối với sản xuất bún thải ra một lượng nước thải trung

bình khoảng 2,55m3/ngày(theo bảng 1.2). Với sản xuất đậu là khoảng 100kg sản

phẩm/ngày thải ra một lượng nước thải không lớn khoảng 0,152m3/ngày(theo bảng

1.4). Các hộ gia đình này kết hợp chăn nuôi lợn trung bình 10 con/hộ, lượng chất

thải từ chăn nuôi khoảng 2,25kg chất thải/con/ngày[10]. Các nguồn chất thải sẽ

được thải thẳng ra môi trường hoặc được các hộ đưa vào hệ thống bể biogas để xử

lý và thu khí sử dụng làm nguồn nhiên liệu đun nấu, trong quá trình sản xuất và thắp

sáng.

b. Hiện trạng ứng dụng công nghệ khí sinh học trong làng nghề hiện nay

- Giai đoạn trước năm 2012, thực hiện chương trình do chính phủ Hà Lan hỗ

trợ thực hiện mục tiêu vệ sinh môi trường nông thôn, ở địa bàn Sen Chiểu được ứng

dụng bể biogas hộ gia đình xây bằng gạch với thể tích trung bình từ 8-10m3.

34

Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý của bể khí sinh học xây bằng gạch ứng dụng cho

hộ gia đình[2]

- Giai đoạn sau năm 2012, thiết bị sản xuất khí biogas có thay đổi, ứng dụng

hai loại bể biogas: Xây bằng gạch hoặc sử dụng bể biogas composit thể tích từ 7-

9m3.

Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý của bể khí sinh học composite ứng dụng cho

hộ gia đình[30]

Từ những miêu tả trên, ta có bảng so sánh về ưu nhược điểm của hai dạng

công nghệ KSH được ứng dụng tại làng nghề Sen Chiểu hiện nay:

35

Bảng 1.10: So sánh hai dạng công nghệ KSH đang ứng dụng tại làng nghề Sen Chiểu:

Hầm xây bằng gạch Hầm composite

Ưu

điểm

- Giá thành lắp đặt hợp lý với quy

mô hộ gia đình.

- Công nghệ và vận hành đơn giản.

- Có thể dùng để xử lý các dạng chất

thải có thành phần chất hữu cơ cao

và khó phân huỷ.

- Thu được KSH dùng cho các nhu

cầu về năng lượng.

- Giá thành lắp đặt hợp lý với quy

mô hộ gia đình.

- Công nghệ và vận hành đơn giản.

- Có thể dùng để xử lý các dạng

chất thải có thành phần chất hữu cơ

cao và khó phân huỷ.

- Thu được KSH dùng cho các nhu

cầu về năng lượng.

- Độ bền và tuổi thọ cao khó bị ăn

mòn bởi axit.

- Được cung cấp dịch vụ thi công,

bảo hành, bảo dưỡng do công ty

cung cấp.

Nhược

điểm

- Hầm dễ bị lún nứt do địa chất yếu

dẫn đến khả năng bị rò rỉ và mất mát

KSH.

- Dễ bị ăn mòn vật liệu do dung dịch

xử lý có tính axit cao.

- Kỹ thuật thi công cần độ khéo léo

và am hiểu kỹ thuật.

- Bảo dưỡng khó khăn do cấu tạo

nắp hầm cố định.

- Không có bộ phận tích trữ KSH.

- Không có bộ phận tích trữ KSH.

36

1.3.4. Công nghệ khí sinh học phù hợp với đặc điểm của chất thải làng

nghề Sen Chiểu

1.3.4.1. Mục tiêu của công nghệ khí sinh học áp dụng

- Giải quyết triệt để tình trạng ô nhiễm nguồn nước khu vực làng nghề sản

xuất chế biến NSTP.

- Sử dụng công nghệ khí sinh học tập trung để tận dụng năng lượng từ nước

thải sản xuất.

- Giải quyết được nguồn chất thải có hàm lượng chất hữu cơ đầu vào cao

(COD = 5230mg/l).

- Tận dụng nguồn nhiên liệu KSH làm nhiên liệu dùng chế biến NSTP.

1.3.4.1. Công nghệ khí sinh học đề xuất áp dụng

a. Tiêu chí lựa chọn

- Sự phù hợp với quy hoạch vùng sản xuất tập trung của xã, huyện và thành

phố.

- Giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường: Xử lý được các nguồn nước thải

CBTP có hàm lượng hữu cơ cao đặc trưng chất thải làng nghề Sen Chiểu.

- Tận thu được nguồn KSH dùng làm nguồn năng lượng để sử dụng.

b. Lựa chọn thiết bị UASB để ứng dụng

Nguyên lý hoạt động: Bể phản ứng được làm bằng bêtông, cốt thép không gỉ

được cách nhiệt với bên ngoài. Trong bể phản ứng với dòng nước dâng lên qua nền

bùn rồi tiếp tục vào bể lắng đặt cùng với bể phản ứng. Khí metan được tạo ra ở giữa

lớp bùn. Hỗn hợp khí-lỏng và bùn làm cho bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng. Với quy

trình như vậy, bùn được tiếp xúc với nhiều chất hữu cơ có trong nước thải và quá

trình phân hủy xảy ra tích cực. Các loại khí tạo ra trong điều kiện kỵ khí sẽ tạo ra

vòng tuần hoàn cục bộ, giúp cho việc hình thành những hạt bùn hoạt tính và giữ cho

chúng ổn định. Một số bọt khí và hạt bùn có khí bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn

hợp khí phía trên bể. Khi va phải lớp lưới chắn phía trên, các bọt khí bị vỡ và hạt

bùn được tách ra lại lắng xuống dưới. Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, vận

tốc dòng hướng lên phải giữ ở khoảng từ 0,6 – 0,9 m/h.

37

Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý của bể UASB[7]

1. Bơm cấp nước thô; 2. Nước sau xử lý; 3. Bể phản ứng; 4. Tuần hoàn bùn;

5. Tới bể chứa; 6. Khí sinh học; 7. Bình tăng áp; 8. Bể lắng.

Bùn trong bể metan là khối vi sinh vật kị khí và tùy nghi đóng vai trò phân

hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ. Bùn hoạt tính này hình thành hai vùng rõ rệt:

Khoảng 1/4 chiều cao từ đáy bể lên là lớp bùn do các hạt keo tụ, nồng độ khoảng 5-

7%. Phía trên là lớp bùn lơ lửng với nồng độ 1000-3000mg/l gồm các bông cặn

chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi xuống. Bùn có

nồng độ cao đảm bảo cho phép bể hoạt động với tải trọng cao. Để đảm bảo cho bể

hoạt động với nồng độ cao, người ta phải cấy giống vi sinh vật của hai pha axit và

pha metan.

38

CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG VA PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ KSH để xử lý

chất thải đối với làng nghề xã Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội.

2.2.2. Đối tượng nghiên cứu: Chất thải từ quá trình sản xuất chế biến NSTP

của làng nghề xã Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội (gồm nước thải từ

sản xuất bún, đậu phụ và chất thải từ lợn).

2.2.3. Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý ô nhiễm

môi trường làng nghề chế biến NSTP Sen Chiểu, tận dụng chất thải để sản xuất

năng lượng phục vụ nhu cầu năng lượng của làng nghề bằng công nghệ KSH tập

trung. Đề xuất mô hình XLNT bằng phương pháp kỵ khí thu hồi năng lượng với

quy mô sản xuất tập trung của làng nghề.

2.2.3. Nội dung nghiên cứu

Nội dung số 1: Điều tra, thống kê số hộ, quy mô sản xuất sản xuất bún và

đậu phụ trong làng nghề Sen Chiểu.

Nội dung số 2: Tìm hiểu mức độ áp dụng và mục đích sử dụng công nghệ

KSH trong làng nghề .

Nội dung số 3: Đánh giá tiềm năng KSH từ chất thải của làng nghề và so

sánh với mức năng lượng từ các nguồn nhiên liệu đang được sử dụng trong làng

nghề.

Nội dung số 4: Đề xuất mô hình KSH tập trung.

2.2. Phương pháp nghiên cứu

2.2.1. Phương pháp thống kê

- Thu thập các tư liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, tình hình sản

xuất, chế biến thực phẩm của làng nghề Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, TP Hà Nội;

Thu thập các tư liệu về hiện trạng môi trường và hiện trạng hoạt động sản xuất chế

biến thực phẩm làng nghề Sen Chiểu có ảnh hưởng tới môi trường tự nhiên bao

39

gồm: Chất thải, môi trường đất, nước..., và hiện trạng áp dụng công nghệ KSH

trong xử lý môi trường làng nghề.

Do sự hạn chế về thời gian và nguồn lực để thực hiện nên việc thống kê được

kế thừa những tài liệu, số liệu nghiên cứu đã được công bố trong đó kết hợp với quá

trình khảo sát, điều tra thực tế theo hộ gia đình có tính chất đại diện nhất để thu thập

số liệu và tổng hợp nghiên cứu. Cụ thể những đối tượng đại diện được điều tra gồm:

Đối tượng 1: Hộ gia đình sản xuất chế biến thực phẩm không kết hợp chăn

nuôi.

Đối tượng 2: Hộ gia đình sản xuất chế biến thực phẩm kết hợp chăn nuôi.

2.2.2. Phương pháp điều tra khảo sát hiện trường và lấy mâu

- Số liệu thu được qua việc xử lý kết quả phân tích các chỉ tiêu mẫu: Tại

Trung tâm tư vấn và dịch vụ Tài nguyên và Môi trường - Đại học Tài nguyên và

Môi trường Hà Nội tháng 8/2015.

- Số lượng mẫu lấy: Do hạn chế về kinh phí, số lượng mẫu lấy không nhiều;

nhưng đảm bảo đại diện để đánh giá hiện trạng môi trường cho làng nghề.

Công tác lấy mẫu luôn tuân thủ theo các nguyên tắc sau:

+ Toạ độ lấy mẫu hiện trường được thực hiện dựa trên hệ thống thông tin định

vị toàn cầu GPS (Global Positionging System).

+ Các điểm quan trắc phải đại diện cho vùng có tính đặc trưng, chú trọng

những nơi, vùng, các hoạt động sản xuất kinh doanh có nguy cơ gây ô nhiễm môi

trường cao.

+ Phản ánh đúng hiện trạng chất lượng các thành phần môi trường đảm bảo

tính khách quan, thường xuyên, lôgic.

+ Đảm bảo tính khoa học, chính xác cho dự báo, diễn biến môi trường, đề xuất

các giải pháp phòng chống, khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

+ Việc lấy mẫu hiện trường và phân tích trong phòng thí nghiệm được tuân thủ

theo các tiêu chuẩn kỹ thuật, QCVN hiện hành, theo các yêu cầu của đảm bảo chất

lượng và kiểm soát chất lượng trong quan trắc môi trường.

40

Các quy chuẩn hiện hành của Việt Nam được sử dụng trong đề tài gồm:

+ QCVN 05: 2013/BTNMT: QCKTQG về chất lượng không khí xung quanh

+ QCVN 08: 2008/BTNMT: QCKTQG về chất lượng nước mặt

+ QCVN 09: 2008/BTNMT: QCKTQG về chất lượng nước ngầm

+ QCVN 40:2011/BTNMT: QCKTQG về chất lượng nước thải

Lựa chọn vị trí lấy mâu:

- Đối với mẫu nước mặt:

NM1: Kênh mương đầm dẫn nước tưới tiêu (21o8’58,55’’ N , 105o31’35,32’’ E)

NM2: Kênh mương Nội đồng (21o8’52,95’’ N , 105o31’33,99’’ E)

NM3: Nước trong hồ tại ngã 3 cụm 6 (21o8’58,66’’ N, 105o31’21,12’’E)

- Đối với mẫu nước ngầm:

-

Đối với mẫu nước thải:

NT1: Nước thải sản xuất hộ ông

Phùng Văn Sinh, Cụm 11 (21o9’00,6’’ N, 105o31’31,9’’ E)

- Đối với mẫu không khí:

KK1: Khu vực cạnh hồ Linh Chiểu (21o8’54,01’’ N, 105o31’29,9’’ E)

KK2: Khu vực dân cư cụm 11 (21o8’57,76’’ N, 105o31’25,3’’ E)

a. Lấy mẫu nước

* Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu nước

Lấy mẫu quan trắc chất lượng nước mặt thực hiện theo hướng dẫn của các tiêu

chuẩn quốc gia:

- TCVN 5992:1995 (ISO 5667-2: 1991) - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng

dẫn kỹ thuật lấy mẫu;

NN1: Hộ dân Phùng Văn Sinh, Cụm 11 (21o9’00,6’’ N, 105o31’31,9’’ E)

NN2: Hộ dân Bùi Đình Huy, Cụm 11 (21o9’01,5’’ N, 105o31’27,3’’ E)

41

- TCVN 5993:1995 (ISO 5667-3: 1985) - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng

dẫn bảo quản và xử lý mẫu;

- TCVN 5994:1995 (ISO 5667-4: 1987) - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng

dẫn lấy mẫu ở hồ ao tự nhiên và nhân tạo;

- TCVN 5996:1995 (ISO 5667-6: 1990) - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng

dẫn lấy mẫu ở sông và suối.

* Phương pháp xác định mẫu nước

Các phương pháp phân tích mẫu được trình bày ở bảng sau:

Bảng 2.1. Các thông số nước mặt và phương pháp xác định

TT Thông số Phương pháp xác định

1 pH Đo pH tại hiện trường bằng máy Mettler

Toledo MX 300

2 DO TCVN 7324-2004

3 TSS TCVN 6625-2000 (ISO 11923-1997)

4 BOD5 TCVN 6001-1995 (ISO 5815-1989)

5 COD TCVN 6491-1999 (ISO 6060-1989)

6 NH4+ TCVN 5988-1995 (ISO 5664-1984)

7 Độ kiềm (CaCO3) TCVN 6636 - 1 : 2000

8 Cl- TCVN 6194-1996 (ISO 9297-1989)

9 Nitrit (NO2-) TCVN 6178-1996 (ISO 6777-1984)

10 Nitrat (NO3-) tính theo N TCVN 6180-1996 (ISO 7890-3-1988)

11 Tổng P (tínhtheo P) TCVN 6494-1:2011 (ISO 10304 -1:2007)

12 Coliform TCVN 6187-1-1996 (ISO 9308-1-1990)

b. Lấy mẫu không khí xung quanh:

Phương pháp đo, phân tích và lấy mẫu không khí tại hiện trường được trình

bày tại bảng sau:

42

Bảng 2.2. Các thông số không khí xung quanh và phương pháp xác định

TT Thông số Phương pháp xác định

1 Nhiệt độ Đo bằng máy Tenmars TM-404

2 Độ ẩm Đo bằng máy Tenmars TM-404

3 Tốc độ gió Đo bằng máy Tenmars TM-404

4 Hướng gió Đo bằng máy YOUNG 05103

5 Độ ồn Đo bằng máy Extech 407355-KIT-5

6 Bụi tổng TCVN 5067:1995

7 NO2 TCVN 6137:2009

8 CO TCVN 7725:2007 (ISO 4224:2000)

9 SO2 TCVN 7726:2007 (ISO 10498:2004)

Hình 2.1: Vị trí địa điểm lấy mẫu phân tích chất lượng môi trường tại làng

nghề Sen Chiểu

43

2.2.3. Phương pháp đánh giá, phân tích

2.2.3.1. Phương pháp tính toán lượng khí lý thuyết

* Giá trị lý thuyết: (0,35m3 CH4/kg COD)

Chất hữu cơ có hàm lượng năng lượng cao sẽ sản sinh ra nhiều metan hơn so

với hàm lượng năng lượng thấp hơn trong môi trường yếm khí. Hàm lượng chất hữu

cơ trong nước thải được đo bằng phương pháp oxi hoá toàn bộ các chất hữu cơ có

trong nước:

OM + O2 CO2 + H2O + E (1)

Trong đó: OM: Tổng lượng các chất hữu cơ

E: Năng lượng

Lượng oxi cần thiết để oxi hoá toàn bộ các chất hữu cơ có trong nước thành

cacbonic và nước là nhu cầu oxi hoá học (COD). Từ phương trình 1 ta thấy năng

lượng sản sinh ra tỷ lệ thuận với quá trình oxi hoá[13].

Quá trình yếm khí diễn ra trong môi trường không có oxi theo phương trình

sau:

OM + nhiệt + vi sinh vật CH4 + CO2 + H2O + E (2)

Từ phương trình 2, ta thấy lượng oxi từ chất hữu cơ được chuyển hoá hết

thành cacbonic và nước. Như vậy cacbon (năng lượng) được chuyển hoá hết thành

metan. Do metan là chất dễ cháy nên ta có phương trình sau:

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (3)

Khối lượng phân tử của các chất là: 4CHm = 16;

2Om = 32; 2COm = 44;

OHm2

= 18, vậy ta có:

16g + 2 x 32g 44g + 2 x 18g (4)

Như vậy theo phương trình 4, thì 1mol metan (16g) tương ứng với 2 mol oxi

(64g) cần thiết để oxi hoá cacbon có trong metan. Vậy, mỗi gam metan tương ứng

44

với 4 gam oxi cần thiết hay có thể nói rằng 4g COD tương ứng sản sinh ra 1g

metan.

Với 1mol khí tại điều kiện tiêu chuẩn là 22,4 dm3, 1kg COD tương ứng với

250g metan. Do đó, 250g metan tương đương với 250:16 = 349,8 lít khí và tương

đương với 0,35 m3 khí. Vậy, ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn mỗi 1kg COD sẽ tạo

ra được 0,35 m3 khí metan theo lý thuyết[13]. Hệ số sinh khí 0,35 m3 khí metan/kg

COD được chấp nhận dùng trong tính toán thiết kế các công trình KSH nhằm tối ưu

hóa các giai đoạn của quá trình sản sinh KSH.

Thông số COD trong nước thải sản xuất chế biến NSTP tại làng nghề Sen

Chiểu là 5,23kg/m3 vì vậy tiềm năng sinh khí metan trên mỗi m3 nước thải sẽ cho hệ

số sinh khí metan là:

5,23kg COD/m3 * 0,35m3CH4/kg COD = 1,8305 m3CH4/m3 nước thải

* Sử dụng phương trình Buswell để tính toán sản lượng khí lý thuyết từ phân

động vật (lợn)[5]:

CnHaObNd + (4

3

24

dban ) H2O (

8

3

482

dban ) CH4 +

(8

3

482

dban ) CO2 + d NH3

Trong đó: n: Số nguyên tử cacbon có trong phân tử của cơ chất

a: Số nguyên tử hidro có trong phân tử của cơ chất

b: Số nguyên tử oxi có trong phân tử của cơ chất

d: Số nguyên tử nitơ có trong phân tử của cơ chất

Từ phương trình Buswell cho thấy 1 mol cơ chất CnHaObNd sinh ra lượng metan là

(8

3

482

dban ). Gọi khối lượng mol của cơ chất là M thì lượng metan sinh ra do

1 gam cơ chất là )8

3

482(

1 dban

M .

45

Trong điều kiện tiêu chuẩn: Lượng khí metan do 1 gam cơ chất sinh ra là:

22,4 x )8

3

482(

1 dban

M = )

8

3

482(

4,22 dban

M lít

Có thể dùng công thức Buswell để tính sản lượng KSH lý thuyết cho các

nguyên liệu hữu cơ. Các nguyên liệu phổ biến để lên men KSH là khác biệt, nhưng

đều có những thành phần chủ yếu: Gluxit, protit và lipit. Vì vậy, sản lượng khí

metan lý thuyết từ 3 chất này theo bảng sau:

Bảng 2.3: Sản lượng khí metan lý thuyết từ 1 gam gluxit, protit và lipit (theo

khối lượng khô)[5]

Sản lượng khí (lít)

Thành phần

Metan

Gluxit 0,37

Protit 0,49

Lipit 1,04

Sản lượng khí metan lý thuyết cho từng loại nguyên liệu có thể được tính

theo công thức sau: E = 0,37A + 0,49B + 1,04C

Trong đó: A: Khối lượng gluxit trong 1 gam nhiên liệu (g)

B: Khối lượng protit trong 1 gam nhiên liệu (g)

C: Khối lượng lipit trong 1 gam nhiên liệu (g)

Từ đây, ta có thể tính sản lượng khí metan lý thuyết của chất thải từ chăn

nuôi lợn theo bảng sau:

Bảng 2.4: Sản lượng khí metan lý thuyết từ chất thải của lợn[5]

Sản lượng

Nguyên liệu

Thành phần trong 1 gam chất

khô (g)

Sản lượng khí metan lý

thuyết (lít/g chất khô)

Gluxit Protit Lipit Metan

46

Chất thải của lợn 0,4204 0,1148 0,0603 0,2745

Với tỷ lệ chất khô trong 1kg phân lợn là 33%[13] từ đây, ta tính toán được hệ

số sinh khí metan từ phân lợn sẽ bằng:

0,2745m3/kg * 33% = 0,090585 m3/kg phân lợn tươi.

Như vậy, ta chọn hệ số 0,090585 m3/kg là hệ số sinh khí từ phân lợn dùng để

tính toán tiềm năng sinh khí của phân lợn trong khuôn khổ luận văn này.

47

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1. Đặc điểm của nguồn chất thải làng nghề và hiện trạng sử dụng công

nghệ khí sinh học của làng nghề

3.1.1. Đặc điểm của nguồn chất thải làng nghề

Căn cứ vào đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường nước và không khí ở các

phần trên, cho thấy rằng tình trạng ô nhiễm nước là nghiêm trọng và có tác động

đáng kể nhất đến môi trường chung của làng nghề và phù hợp với tính chất của làng

nghề chế biến NSTP. Trong quá trình chế biến NSTP thải ra hai nguồn chất thải

gồm: Nước thải và bã thải. Tuy nhiên, một phần nước thải và toàn bộ bã thải chế

biến đậu phụ được tận dụng làm thức ăn chăn nuôi lợn. Vì vậy, nguồn ô nhiễm chủ

yếu từ sản xuất của làng nghề từ hai nguồn đó là: Nước thải chế biến NSTP và chất

thải từ chăn nuôi lợn.

Hai nguồn chất thải này có hàm lượng chất hữu cơ cao, dễ phân huỷ do vậy

nếu không được xử lý sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng, cộng thêm tù đọng nước thải

gây phân huỷ yếm khí tạo mùi hôi thối rất khó chịu.

Nguồn chất thải của làng nghề từ hai nguồn trên được trình bày cụ thể như

sau:

- Nước thải từ quá trình sản xuất bún có hàm lượng COD cao trên 5000mg/l

(trừ lượng chất thải, nước thải từ sản xuất đậu được tận dụng làm thức ăn chăn nuôi

sẽ không đưa vào thống kê). Lượng nước thải sản xuất bún: 8,5 m3/tấn sản

phẩm(theo bảng 1.1), sản xuất đậu phụ: 1,52 m3/tấn sản phẩm(theo bảng 1.3).

Như vậy, như đã thống kê ở phần 1.3.3: Đối tượng 1: Sản xuất bún:

1,7m3/ngày; Sản xuất đậu: 0,076m3/ngày. Với đối tượng 2: Sản xuất bún:

2,55m3/ngày; Sản xuất đậu: 0,152m3/ngày.

- Chất thải từ chăn nuôi: Trung bình 10 con lợn/hộ sản xuất, lượng chất thải

2,25kg/con/ngày[10].

48

Bảng 3.1: Thống kê số lượng nước thải sản xuất chế biến nông sản thực phẩm

của làng nghề Sen Chiểu theo ngày

Ghi chú: “ - ”: Không tính toán

Bảng 3.2: Thống kê lượng chất thải từ chăn nuôi lợn trong làng nghề Sen

Chiểu theo ngày:

Tổng lượng chất thải gồm: Tổng lượng nước thải (trừ lượng nước thải sản

xuất đậu phụ): 441,15m3/ngày, chất thải từ chăn nuôi lợn 4027,5kg/ngày. Hỗn hợp

chất thải này rất giàu chất hữu cơ và hoàn toàn có thể dùng để xử lý bằng hệ thống

Đối tượng 1 Đối tượng 2

Sản xuất bún Sản xuất

đậu phụ Sản xuất bún

Sản xuất

đậu phụ

Số hộ sản xuất 15 3 163 16

Lượng thải/hộ 1,7m3 0,076m3 2,55m3 0,152m3

Nước thải 25,5m3 0,228m3 415,65m3 2,432m3

Tỷ lệ % lượng nước thải 5,78% - 94,22% -

Tổng lượng nước thải 441,15m3/ngày

161.020 m3/năm

Đối tượng 1 Đối tượng 2

Số hộ sản xuất 8 179

Số con lợn 0 1790

Hệ số chất thải 0 2,25kg/con

Lượng chất thải 0 4027,5kg

Tổng lượng chất thải thu được 4027,5kg/ngày

1.470.038 kg/năm

49

bể biogas quy mô hộ gia đình. Như vậy, lượng nước thải từ quá trình sản xuất chế

biến NSTP của làng nghề trong một năm khoảng 161.020 m3/năm, lượng chất thải

thu được từ quá trình chăn nuôi lợn là khoảng 1.470.038 kg/năm.

3.1.2. Hiện trạng sử dụng công nghệ khí sinh học của làng nghề

Như đã đề cập ở phần 3, chương I, việc ứng dụng công nghệ KSH là khá

giản đơn gồm hai dạng thiết bị sử dụng chính: Sử dụng vật liệu gạch với thiết bị

KSH nắp cố định và bể vật liệu composite. Trong đó, kỹ thuật thi công bể biogas

bằng gạch hoàn toàn do các thợ địa phương thi công nên có nhiều hạn chế về mặt

kỹ thuật xây dựng cũng như không đúng theo thiết kế. Vì thế, dạng bể này mặc dù

được các cấp chính quyền hỗ trợ một phần về mặt tài chính nhưng tỉ lệ sử dụng

được và sinh KSH chiếm tỷ lệ không cao vào khoảng 50% số bể khảo sát có khả

năng sinh KSH, số còn lại không hoạt động do bị lún, nứt bể, thi công không đúng

thiết kế[11]. Hiện nay, dạng bể composite được lắp đặt và sử dụng nhiều tại làng

nghề, bước đầu trong vài năm trở lại đây, cho thấy hiệu quả hơn với bể xây do thi

công đơn giản hơn, khả năng sinh khí và hoạt động hiệu quả đều đạt 100% số bể lắp

đặt, có chế độ lắp đặt, bảo hành tận nơi do doanh nghiệp cung ứng cung cấp.

Theo khảo sát trên quy mô làng nghề, số lượng hộ gia đình sản xuất chế biến

NSTP ứng dụng công nghệ KSH chiếm khoảng 40% tổng số hộ làm nghề. Như vậy

tiềm năng khai thác KSH từ các nguồn chất thải làng nghề còn rất lớn( >60% tiềm

năng chưa khai thác).

Mục đích sử dụng KSH và các phế thải (bùn thải, nước thải) từ quá trình sử

dụng công nghệ KSH hiện nay như sau:

* Đun nấu gia đình, công đoạn sản xuất thực phẩm:

- Đun nấu gia đình:

Theo Hoàng Kim Giao, 2011, lượng KSH sử dụng trong hộ gia đình gồm 4

người có mức sử dụng nhiên liệu KSH trong nấu ăn vào khoảng 480 lít KSH trong

một giờ[2]. Lượng này có thể thay đổi tuỳ theo nhu cầu sử dụng, cũng như tuỳ theo

các ngày cũng có sự khác biệt. Vì thế, trong tính toán xin chọn thông số 500 lít

50

(tương đương 0,5m3) KSH trong một ngày cho một hộ gia đình. Nhiệt trị của KSH

vào khoảng 22MJ/m3[13]. Thống kê mức năng lượng sử dụng đun nấu trong một

ngày trên quy mô số hộ điều tra như sau:

0,5(m3/ngày) x 22(MJ) x 197(hộ) = 1969 MJ/ngày

- Công đoạn sản xuất thực phẩm:

Hiện nay, một số hộ dân tại làng nghề có sử dụng công nghệ KSH vào đun

nấu trong chế biến NSTP, năng lượng từ KSH cung cấp giảm thiếu việc sử dụng

than trong chế biến NSTP góp phần giảm nguy cơ ô nhiễm không khí và chất thải

rắn.

Theo quy trình chế biến NSTP đã nêu ở phần 1: Sản xuất bún tiêu thụ 0,12

tấn than/tấn sản phẩm(theo bảng 1.3); sản xuất đậu tiêu thụ 0,078 tấn than/tấn sản

phẩm(theo bảng 1.5).

Bảng 3.3: Nhiên liệu than sử dụng trong sản xuất chế biến NSTP làng nghề Sen

Chiểu

Đối tượng 1 Đối tượng 2

Sản xuất

bún

Sản xuất

đậu phụ

Sản xuất

bún

Sản xuất đậu

phụ

Số hộ sản xuất 15 3 163 16

Sản phẩm (kg/ngày) 200 50 300 100

Nhiên liệu than tiêu thụ

(kg/ngày/lượng sản phẩm) 24 3,9 36 7,8

Lượng nhiên liệu than tiêu

thụ (kg/ngày) 360 11,7 5868 124,8

Tổng lượng nhiên liệu than

tiêu thụ (kg/ngày) 6364,5

51

Giả sử toàn bộ các hộ sản xuất thực phẩm sử dụng nhiên liệu KSH để thay

thế nhiên liệu than sử dụng trong sản xuất chế biến NSTP (thực tế phần lớn các hộ

có sử dụng biogas đã không còn sử dụng than trong quá trình sản xuất mà thay vào

đó là kết hợp sử dụng KSH với nhiên liệu khí hoá lỏng hoặc điện năng), ta có so

sánh như sau:

Bảng 3.4: So sánh năng lượng từ hai dạng nhiên liệu sử dụng chủ yếu trong

làng nghề Sen Chiểu

Nhiên liệu sử dụng Nhiệt trị Quy đổi Tổng nhiên

liệu

Năng lượng

cung cấp

Than cám 7c 3150cal/kg 13,18MJ/kg* 6364,5 kg 83881,56MJ

Nhiên liệu KSH 22MJ/m3 22MJ/m3 3812,8m3 83881,56MJ

Khí metan 36MJ/m3 36MJ/m3 2330,04m3 83881,56MJ

*Ghi chú: 1cal = 4,184J

Nếu quá trình sản xuất chế biến NSTP trong làng nghề chỉ sử dụng than đá

sẽ vào khoảng 6364,5kg trong một ngày. Trong khi đó, nhiên liệu KSH thu được từ

thiết bị KSH đang áp dụng sẽ được các hộ dân sử dụng thay thế một phần nhiên liệu

than trong sản xuất chế biến NSTP là một trong những biện pháp tốt và cần thiết

làm giảm nguy cơ ô nhiễm không khí quy mô làng nghề, và góp phần giảm hoặc

loại trừ lượng xỉ than và lượng khí thải trong quá trình sử dụng đồng thời làm giảm

nguy cơ ô nhiễm môi trường.

- Chạy động cơ đốt trong và thắp sáng:

Trong số các hộ gia đình trong làng nghề thuộc đối tượng nghiên cứu không

sử dụng chạy động cơ đốt trong, có một số ít hộ gia đình sử dụng 1-2 bóng đèn

KSH để thắp sáng ngoài sân còn hầu hết các hộ khác đều không sử dụng cho mục

đích này. Nguyên nhân thứ nhất hiệu suất biến đổi từ KSH trực tiếp để thắp sáng là

rất thấp (chỉ khoảng 35% năng lượng được chuyển đổi thành điện[13]). Thứ hai là

thiếu nguyên liệu KSH để chạy động cơ sinh điện vì vậy lượng điện sinh ra không

52

đủ liên tục để các thiết bị điện hoạt động. Do đó, sử dụng KSH vào mục đích phát

điện chỉ có thể khả thi khi áp dụng trên quy mô công nghiệp.

* Sử dụng bùn thải, nước thải từ biogas làm phân bón trong nông nghiệp:

Bùn thải, nước thải từ hệ thống biogas được người dân tận dụng làm phân

bón sử dụng trong nông nghiệp. Dạng phân bón này có hàm lượng chất hữu cơ cao

rất tốt, cải tiến đất, làm đất đai tơi xốp, giàu chất dinh dưỡng cho các loại cây trồng

nông nghiệp, làm tăng lượng vi sinh vật có lợi trong đất. Mặt khác, quá trình này

còn làm giảm lượng phân bón hoá học cần thiết sử dụng cho cây trồng, tiết kiệm

được một phần chi phí sản xuất nông nghiệp.

3.2. Tính toán đánh giá tiềm năng của khí sinh học từ nguồn chất thải

làng nghề Sen Chiểu

3.2.1. Tiềm năng khí sinh học thu được từ các dạng chất thải làng nghề

Sen Chiểu

Theo đánh giá tại mục 3.1.1, các nguồn chất thải của làng nghề có thể sản

sinh ra khí sinh học thì có hai nguồn chủ yếu gồm: Nước thải sản xuất bún và chất

thải từ chăn nuôi lợn. Vậy ta có thể tính toán tiềm năng khí sinh học từ các dạng

chất thải này trong một ngày như sau:

Bảng 3.5: Tiềm năng KSH từ chất thải làng nghề Sen Chiểu

STT Danh mục Chất thải từ lợn Nước thải sản xuất

1 Lượng nhiên liệu 4027,5kg 441,15m3

2 Hệ số sinh metan 0,090585m3/kg 1,8305m3CH4/m3 nước thải

3 Lượng khí metan thu được 364,83m3 807,53m3

4 Tổng lượng khí metan thu

được

1.172,36 m3/ngày

427.912 m3/năm

5 Nhiệt lượng của metan 36MJ/m3[17]

6 Tổng nhiệt lượng thu được 42204,82MJ/ngày

53

Nhận xét: Căn cứ vào số liệu tính toán thu được ở bảng 3.5 ta thấy nhiệt

lượng thu được từ các nguồn chất thải bằng khoảng hơn một nửa (50,36%) nhu cầu

năng lượng sử dụng trong chế biến NSTP của làng nghề trong một ngày

(83811,56MJ/ngày). Do vậy, việc sử dụng năng lượng từ nhiên liệu KSH để phục

vụ cho công đoạn sản xuất của làng nghề có thể thay thế một phần năng lượng sử

dụng trong các công đoạn sản xuất, giảm việc sử dụng nhiên liệu than, giảm một

nửa chi phí sử dụng nhiên liệu trong sản xuất. Như vậy, từ đây có thể thấy được

hiệu quả về kinh tế cũng như môi trường từ việc sử dụng KSH làm nhiên liệu trong

quá trình sản xuất của làng nghề.

Trong một năm lượng khí metan có thể thu được từ các dạng chất thải làng

nghề ước tính vào khảng 427.912 m3 khí metan cung cấp một lượng nhiệt năng vào

khoảng 15.404.832MJ.

3.2.2. Năng lượng sử dụng trong một ngày của một hộ gia đình sản xuất

bún điển hình làng nghề Sen Chiểu

Thống kê mức năng lượng sử dụng và tiềm năng KSH của một hộ gia đình

sản xuất bún điển hình của làng nghề Sen Chiểu theo ngày như sau:

Bảng 3.6: So sánh mức năng lượng KSH thu được với nhu cầu năng lượng theo

ngày của hộ gia đình chế biến NSTP

Tiềm năng năng lượng KSH Năng lượng tiêu thụ

Nước thải

sản xuất bún

Số lợn nuôi Năng lượng dùng

trong sản xuất

Năng lượng

dùng đun nấu

Chất thải 2,55m3 22,5kg 36kg than 0,5m3 KSH

Hệ số 1,8305 0,090585 13,18 MJ/kg 22 MJ/m3

Sản lượng 4,67m3 CH4 2,04 m3 CH4 474,5 MJ 11 MJ

Năng lượng 168,12 MJ 73,4 MJ 474,5 MJ 11 MJ

Tổng 241,52 MJ 485,5 MJ

So sánh 49,75% 100%

54

Việc tận dụng KSH từ thiết bị KSH của các hộ gia đình để thay thế khoảng

một nửa nhu cầu năng lượng dùng trong sản xuất và đun nấu gia đình là một nguồn

năng lượng sạch. Trong đó: Năng lượng dùng trong đun nấu chỉ chiếm khoảng 5%

năng lượng tiềm năng từ các dạng chất thải; So sánh với năng lượng tiềm năng từ

phân lợn thì chiếm khoảng 15%. Như vậy, nếu chỉ dùng KSH vào nhu cầu đun nấu

sẽ rất thừa thãi. Dùng KSH tận dụng vào công đoạn sản xuất chế biến NSTP sẽ sử

dụng hết được lượng KSH sinh ra và giảm thất thoát KSH.

Việc thu hồi năng lượng từ chất thải góp phần giảm thiểu tình trạng ô nhiễm

môi trường khu vực làng nghề và tạo ra nguồn nhiên liệu đốt tự chủ trong sản xuất

và sinh hoạt.

3.3. Đánh giá hiệu quả về kinh tế, xã hội và môi trường của công nghệ

khí sinh học trong việc xử lý chất thải làng nghề

3.3.1. Hiệu quả về kinh tế

Khí sinh học cung cấp năng lượng sạch cho các hoạt động như đun nấu và

thắp sáng. Trước khi có công trình khí sinh học, hầu hết các hộ gia đình sử dụng

loại nhiên liệu phổ biến như: Điện, củi, rơm, rạ, trấu, cành cây khô, than và khí hóa

lỏng. Sau khi các hộ gia đình này xây dựng công trình khí sinh học, việc sử dụng

các loại nhiên liệu thường dùng có sự thay đổi khá rõ rệt. Các hộ gia đình hiện nay

có áp dụng công nghệ KSH thường tự chủ được nguồn nhiên liệu vì thế nên ngoài

việc sử dụng KSH trong đun nấu, sản xuất họ còn sử dụng thêm khí hóa lỏng hoặc

dùng thêm điện để đun nấu.

Với một mức tiềm năng lượng thu được từ các dạng chất thải ước tính trong

một ngày là 241,52 MJ đối với một hộ gia đình sản xuất chế biến NSTP điển hình ta

thấy lượng KSH thu được trong 1 ngày tương đương với các dạng năng lượng khác

cụ thể như trong bảng 3.7 trong đó: Than cám bằng khoảng 18kg, khí hoá lỏng bằng

khoảng 6m3, củi ép mùn cưa bằng khoảng 14kg, củi ép trấu bằng khoảng 21kg.

55

Bảng 3.7: So sánh các dạng nhiên liệu thông dụng được sử dụng đối với một hộ

sản xuất điển hình

STT Dạng nhiên liệu Năng lượng Nhiệt trị Khối lượng

1 KSH 241,52 MJ 22MJ/m3 10,98m3

2 Than cám 7c 241,52 MJ 13,18MJ/kg 18,32kg

3 Khí hoá lỏng LPG 241,52 MJ 40MJ/kg[27] 6,04m3

4 Củi ép mùn cưa 241,52 MJ 17,58MJ/kg[27] 13,74kg

5 Củi ép trấu 241,52 MJ 11,72MJ/kg[27] 20,61kg

Việc sử dụng KSH trong một năm đối với hộ gia đình này có thể tương

đương con số ước tính như sau:

18,32 (kg than) x 3.000 (đồng/kg)[28] x 365 (ngày) = 20.060.400 đồng

Theo đánh giá tại phần 3.2.1, tiềm năng khí metan thu được từ các dạng chất

thải làng nghề là: 427.912 m3 khí metan cung cấp một lượng nhiệt năng vào khoảng

15.404.832MJ. Như vậy, ta có thể tính toán được phần năng lượng KSH theo ngày

đem lại sẽ là: Tổng nhiệt lượng KSH thu được/13,18MJ/kg(nhiệt trị của than) sẽ là

số lượng than có thể thay thế:

15.404.832MJ : 13,18MJ/kg = 1.168.804 (kg than/năm)

Căn cứ vào quy trình sản xuất bún đã được nêu tại phần 1.1.1. thì lượng xỉ

than sau sử dụng bằng khoảng 10% lượng than đốt. Vậy lượng KSH được sử dụng

thay thế than trong quá trình đốt sẽ giảm đi một lượng xỉ than khoảng 117 tấn/năm.

Như vậy, việc áp dụng công nghệ KSH và thu KSH làm năng lượng sử dụng

có thể đem lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế cũng như môi trường, thay thế được một

phần nhiên liệu than sử dụng trong sản xuất và giảm lượng xỉ than thải ra hàng năm

lên tới 117 tấn.

3.3.2. Hiệu quả về xã hội và môi trường

- Tự chủ được nguồn nhiên liệu

56

Với nguồn nhiên liệu tự chủ có sẵn từ hệ thống KSH được lắp đặt, các hộ

dân sẽ chủ động được trong việc sử dụng nhiên liệu, tiết kiệm thời gian và công sức

trong việc tìm kiếm nhiên liệu khác để phục vụ đun nấu, sản xuất.

- Nguồn nhiên liệu đun nấu có nhiệt trị trung bình cao(22MJ)

So với các loại nhiên liệu truyền thống được sử dụng như: Rơm rạ, gỗ củi,

trấu, than cám,... KSH có nhiệt trị trung bình cao hơn và ổn định hơn các loại nhiên

liệu truyền thống. Việc sử dụng nhiên liệu KSH để đun đốt có lợi ích trong tiết kiệm

được thời gian, công sức trong đun nấu.

- Hệ thống KSH được kết hợp với chuồng trại, nơi sản xuất

Việc xây dựng hệ thống KSH hộ gia đình được kết hợp với nâng cấp chuồng

trại chăn nuôi, thu hồi nước thải sản xuất chế biến NSTP, nhà vệ sinh,... Việc này

tạo ra môi trường tiện nghi hơn, sạch sẽ hơn cho các hộ gia đình vùng nông thôn,

góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống người dân.

Nếu chất thải làng nghề không được xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường đặc

biệt đối với môi trường nước mặt và nước ngầm bị ảnh hưởng nghiêm trọng nhất.

Vì đặc tính của chất thải làng nghề chế biến NSTP có hàm lượng chất hữu cơ cao

gây ra hiện tượng phú dưỡng môi trường nước, trong đó xảy ra hiện tượng phân huỷ

yếm khí tại nơi nước thải tù đọng gây mùi hôi thối khó chịu. Môi trường nước chứa

hàm lượng vi sinh vật, giun sán và coliform gấp nhiều lần mức cho phép, tiềm ẩn

nguy cơ cao các bệnh đường ruột và ký sinh trùng. Mặt khác, chất hữu cơ trong

nước bị phân huỷ sinh ra amoni cao thẩm thấu vào trong nước ngầm, khi nước

ngầm tiếp xúc với không khí amoni trong nước sẽ kết hợp với oxi có trong không

khí sinh ra nitrat (NO2-) và nitrit (NO3

-). Vì thế nước sinh hoạt sẽ bị nhiễm nhiều

nitrit. Khi chất này được hấp thụ vào cơ thể (qua ăn uống), nó sẽ làm giảm khả năng

chuyên chở oxi của hồng cầu (do nitrit kết hợp với hemoglobin trong máu), gây

bệnh da xanh tái, thiếu máu, suy giảm sức khoẻ. Nitrit đặc biệt nguy hiểm đối với

trẻ em dưới 06 tháng tuổi, có thể làm trẻ chậm lớn, gây các bệnh về đường hô hấp.

57

Trường hợp chất thải làng nghề chế biến NSTP được xử lý sẽ mang lại

những lợi ích về môi trường như sau:

- Giảm thiểu ô nhiễm gây ra từ nước thải và chất thải chăn nuôi.

- Không gây các mùi hôi thối do quá trình phân huỷ yếm khí, đảm bảo vệ

sinh môi trường nông thôn.

- Nơi sản xuất chế biến NSTP, chuồng trại chăn nuôi sạch sẽ, hợp vệ sinh

môi trường khu dân cư nông thôn, đảm bảo sức khỏe và phòng tránh các bênh

truyền nhiễm.

- Giảm sử dụng nhiên liệu hoá thạch, giảm chi phí trong sản xuất chế biến

NSTP, tận dụng nguồn năng lượng tái tạo sản sinh từ chất thải.

3.4. Đề xuất, kiến nghị về mô hình khí sinh học và giải pháp triển khai

thực hiện trong quá trình xử lý nước thải làng nghề

* Những tồn tại, hạn chế của mô hình khí sinh học hiện đang áp dụng tại

làng nghề Sen Chiểu

- Quá trình phát triển của làng nghề có xu hướng mở rộng cả về quy mô và

số lượng sản phẩm tạo ra. Những hộ mới tham gia sản xuất có xu hướng đổi mới

máy móc, thiết bị sản xuất để tăng hiệu quả, tăng sản lượng và giảm các công đoạn

làm thủ công. Việc kết hợp sản xuất với chăn nuôi là một giải pháp trước mắt đối

với mô hình sản xuất nhỏ lẻ này vì mục đích tận dụng phế phẩm trong chế biến

NSTP làm thức ăn chăn nuôi. Đây không phải là một mô hình sản xuất về lâu dài vì

lượng chất thải và nước thải sản sinh ra rất khó kiểm soát và thu hồi vào một hệ

thống chung và việc tiến hành đầu tư vào một hệ thống xử lý chất thải chung cho

quy mô rộng lớn và phân tán như vậy của làng nghề là một giải pháp không khả thi.

- Việc sản xuất nhỏ lẻ, quy mô hộ gia đình, tận dụng nơi ở làm nơi sản xuất

không chỉ gây ảnh hưởng đến hộ sản xuất mà tác động tới khu vực dân cư lân cận.

Và rất khó có thể tiếp cận được với việc đổi mới công nghệ sản xuất hay áp dụng

công nghệ xử lý chất thải tiên tiến, triệt để đối với các hộ sản xuất trong làng nghề.

58

- Ứng dụng công nghệ KSH hiện nay trong các hộ gia đình sản xuất chế biến

NSTP chưa thực sự đồng bộ từ các cấp hay được quan tâm đúng mức đối với hiện

trạng sản xuất của làng nghề Sen Chiểu hiện nay. Thứ nhất, đối với công nghệ KSH

áp dụng có nhiều mô hình công nghệ KSH được áp dụng với công nghệ thi công

khác biệt. Thứ hai, việc hỗ trợ xây dựng thiết bị, hầm KSH chưa được các cấp quan

tâm đúng mức, nhiều chương trình được triển khai áp dụng nhưng không có một

đầu mối chung, hoặc chưa được các hộ dân biết đến. Thứ ba, công nghệ thi công tại

chỗ còn hạn chế dẫn đến thiết bị KSH không hoạt động được. Thứ tư, việc áp dụng

công nghệ KSH đều do hộ gia đình tự tìm hiểu, hoặc học theo hộ gia đình khác đã

ứng dụng.

- Sản phẩm KSH được các hộ sử dụng, thu hồi còn chưa hiệu quả. Điển hình

có các hộ sản xuất, đun nấu không sử dụng hết do sản xuất không liên tục, chưa có

thiết bị tích trữ, hoặc dự trữ KSH. Một số chưa có thiết bị lọc khử mùi, chưa có áp

kế theo dõi, không sử dụng KSH để thắp sáng. Một số chưa sử dụng KSH vào công

đoạn sản xuất chế biến NSTP do chưa bố trí tiện lợi hoặc do sử dụng đun lâu dài áp

suất khí không đáp ứng đủ.

- Việc thất thoát, rò rỉ khí metan từ các thiết bị KSH tuy không lớn nhưng

góp phần vào quá trình ấm lên của trái đất. Nếu so sánh hiệu suất gây ấm bầu khí

quyển của trái đất thì khí metan gây ra hiệu ứng nhà kính cao gấp 21 lần so với khí

cacbonic[25]. Vì vậy, chúng ta cũng rất cần quan tâm và kiểm soát vấn đề này, giảm

mức thấp nhất khả năng rò rỉ khí metan từ các thiết bị KSH.

* Đề xuất, kiến nghị

- Hỗ trợ về kinh phí xây dựng và kỹ thuật đối với các hộ gia đình áp dụng

công nghệ biogas

Chính quyền địa phương cần xây dựng phương án hỗ trợ ban đầu về kinh phí

hoặc vay vốn ưu đãi để xây dựng, lắp đặt thiết bị KSH đối với các hộ gia đình có

nhu cầu ở làng nghề. Giới thiệu kỹ thuật viên, hoặc công ty có uy tín trong lĩnh vực

thiết bị KSH để tư vấn, hướng dẫn trong quá trình triển khai thực hiện và đi vào sử

59

dụng. Để nhằm mục tiêu toàn bộ các hộ sản xuất chế biến NSTP của làng nghề đều

ứng dụng công nghệ KSH.

Giúp người dân hiểu rõ về những lợi ích của KSH đem lại, hiểu rõ, vận hành

và sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng KSH như: Giúp giảm thiểu ô nhiễm môi

trường, góp phần làm sạch môi trường; Tiết kiệm và hạn chế được việc sử dụng các

dạng năng lượng hoá thạch từ đó giảm chi phí sản xuất và tăng thêm lợi nhuận; Tận

dụng phế thải từ biogas làm phân bón hữu cơ trong nông nghiệp hoặc kết hợp mô

hình VAC; Hướng dẫn cách thức giúp người dân sử dụng hiệu quả năng lượng

trong đun nấu và thắp sáng tránh thất thoát, hao phí KSH.

- Giải pháp quy hoạch, sản xuất tập trung theo quy hoạch chung

Mục tiêu:

Giảm thiểu tình trạng ô nhiễm môi trường làng nghề và tiến tới không còn

đối tượng sản xuất chế biến NSTP trong khu dân cư tập trung; Nhằm tạo ra khu sản

xuất hàng hoá tập trung đáp ứng các yêu cầu về an toàn thực phẩm, bảo vệ môi

trường; Xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung để xử lý nước thải sản sinh

trong quá trình sản xuất, tận dụng KSH tái sản xuất; Là biện pháp quản lý môi

trường có hiệu quả và đảm bảo mục tiêu phát triển bền vững và xây dựng nông thôn

mới trong giai đoạn hiện nay.

Phát triển khu sản xuất tập trung với ngành nghề hiện có gắn với chuyển dịch

cơ cấu kinh tế nông thôn do quy hoạch sản xuất tập trung sẽ lấy đi một phần đất sản

xuất nông nghiệp dẫn đến thiếu việc làm và thiếu đất sản xuất. Lực lượng lao động

này sẽ chuyển sang làm các ngành nghề khác và một phần sẽ phục vụ trong ngành

sản xuất chế biến NSTP của làng nghề. Từ đó góp phần tạo công việc, có thu nhập

ổn định tại chỗ đối với người dân địa phương, gắn với chương trình xây dựng nông

thôn mới.

Ưu đãi đầu tư đối với các doanh nghiệp, hộ gia đình sản xuất chế biến NSTP

có công nghệ tiên tiến, tạo ra khối lượng sản phẩm lớn và sản xuất sạch hơn, tiêu

tốn ít năng lượng hơn.

60

Đảm bảo khoảng cách theo quy định đối với các khu đô thị, khu dân cư tập

trung (ít nhất 500m); Áp dụng hệ thống xử lý nước thải kỵ khí để thu hồi khí metan

dùng để tái sản xuất; Xây dựng kế hoạch đưa các hộ gia đình sản xuất ra khỏi khu

vực dân cư vào địa điểm đã được quy hoạch sản xuất.

Tính khả thi của giải pháp sản xuất theo quy mô tập trung:

+ Được quy hoạch vùng sản xuất tập trung có trong quy hoạch Nông thôn

mới của xã Sen Chiểu và phù hợp với quy hoạch phát triển chung của huyện Phúc

Thọ và quy hoạch phát triển cụm công nghiệp làng nghề trên địa bàn thành phố Hà

Nội.

+ Phù hợp với yêu cầu ngày càng cao trong việc bảo vệ môi trường trong chế

biến NSTP, đảm bảo mục tiêu phát triển bền vững và sản xuất hàng hóa tập trung.

+ Phù hợp với yêu cầu hội nhập quốc tế và phát triển sản phẩm hàng hóa có

chứng nhận nguồn gốc sản phẩm, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và bảo vệ môi

trường, đảm bảo yêu cầu xuất khẩu.

+ Công nghệ KSH đã được áp dụng và kiểm chứng tại Việt Nam vừa giải quyết

được nguồn chất thải có hàm lượng chất hữu cơ cao, vừa tạo ra nguồn năng lượng đáp

ứng một phần đáng kể nhu cầu năng lượng trong sản xuất.

- Đề xuất quy trình xử lý nước thải tập trung cho khu chế biến NSTP

Sơ đồ quy trình XLNT và khái toán diện tích xây dựng hệ thống XLNT tập

trung được trình bày như sau:

61

Hình 3.1: Đề xuất quy trình xử lý nước thải chế biến NSTP quy mô tập trung

Song chắn rác (giỏ rác)

Nước thải sản xuất được chảy qua song chắn rác để loại bỏ dị vật có kích

thước lớn lẫn vào nước thải. Vì những dị vật này có thể cản trở quá trình xử lý nước

thải(XLNT) hoặc làm hỏng máy bơm. Vì vậy, lượng rác thải này sẽ được thu gom

và được tập trung vào nơi quy định.

Bảng 3.8: Các thông số đầu vào của nước thải

TT Thông số Đơn vị Nước thải

trước xử lý

QCVN

40:2011/BTNMT

Loại B1

1 SS mg/l 301 100

2 BOD5 mg/l 2371 150

Song chắn rác

Nước thải

Bùn Bể chứa bùn

Bể điều hòa

Cấp khí

Khí sinh học Bể UASB

Bể hiếu khí

Bể lắng

Bể khử trùng

Nguồn tiếp nhận

Clo

Tách

nư

ớc

Làm phân bón

62

3 COD mg/l 5230 100

4 Lượng nước thải ngày đêm m3 450

5 Lượng nước thải theo giờ m3 18,75

6 Lượng nước thải theo giây m3 0,0052

Bể điều hòa

Nước thải được thu gom từ nhiều nhà máy, phân xưởng sản xuất trong khu

sản xuất qua song chắn rác được đưa vào bể điều hòa của XLNT. Nhờ quá trình

khuấy trộn bằng khí cấp liên tục từ máy thổi khí, nước thải trong bể được điều hòa

về lưu lượng và thành phần các chất ô nhiễm như COD, BOD, SS,....và được trộn

đều với hóa chất điều chỉnh pH. Mặt khác, nước thải được cấp oxi liên tục làm tăng

cường khả năng lên men hiếu khí, hạn chế quá trình lên men yếm khí, do đó tránh

được mùi hôi thối và giảm COD, BOD trong nước thải. Sau khi qua bể điều hòa

lượng BOD, COD giảm đáng kể, khoảng từ 5 – 10%. Cuối cùng, nước thải được

bơm qua bể kị khí (UASB) bằng hệ thống bơm chìm.

Bảng 3.9: Các thông số cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý của bể điều hòa

TT Thông số Nước thải đầu vào

(mg/l)

Hiệu suất xử

lý

Nước thải đầu ra

(mg/l)

1 SS 301 50% 150,5

2 BOD5 2371 10% 2133,9

3 COD 5230 10% 4707

Thể tích bể điều hòa: V = Qtb.T.K

Trong đó: Qtb : lưu lượng trung bình giờ, Qtb = 18,75 m3/h

T: Thời gian lưu của nước thải trong bể, T = 9 h

K: Hệ số tuần hoàn nước, K = 1,25

Vậy: V = 18,75 x 9 x 1,25 = 210,94 m3

Chọn kích thước xây dựng: D x R x H = 12 x 7 x 2,6 (m)

63

Diện tích mặt bằng xây dựng: D x R = 12 x 7 = 92 m2

Bể kị khí (UASB)

Do tải lượng ô nhiễm hữu cơ đầu vào khá lớn, để giảm thiểu tiêu hao năng

lượng cho quá trình xử lý sinh học hiếu khí, giảm lượng bùn thải phải xử lý và giảm

chi phí đầu tư cũng như giảm chi phí vận hành của hệ thống xử lý nước thải và tận

thu được KSH từ quá trình XLNT. Tại bể kị khí (UASB), các vi sinh vật kỵ khí sẽ

phân hủy phần lớn các chất ô nhiễm có trong nước thải. Mật độ bùn sinh học kỵ khí

được duy trì ở nồng độ cao nhằm tăng cường khả năng phân hủy các chất ô nhiễm.

Nước thải phân phối vào bể UASB theo hướng từ dưới lên trên thông qua dàn ống

đục lỗ đặt dưới đáy có tác dụng khuấy trộn hỗn hợp nước thải - bùn kị khí trong bể

và tách khí.

Bảng 3.10: Các thông số cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý của bể UASB

TT Thông số Nước thải đầu vào

(mg/l)

Hiệu suất xử

lý

Nước thải đầu ra

(mg/l)

1 SS 150,5 20% 120,4

2 BOD5 2133,9 68% 682,85

3 COD 4707 70% 1412

Lượng COD cần xử lý trong một ngày đêm là:G = Q x (CODV - CODR)

Trong đó: Q: Lượng nước thải trong một ngày đêm

CODV: Lượng COD trong nước thải đầu vào

CODR: Lượng COD trong nước thải đầu ra

Vậy: G = 450 x (4707 – 1412) x 10-3 = 1482,75 kg/ngàyđêm

Thể tích phần phản ứng: orgorg

RVn

L

G

L

CODCODQV

)(

Trong đó: Lorg: Tải trọng hữu cơ thể tích(kg COD/m3.ngày)

64

Chọn Lorg = 12 kg COD/m3.ngày (chọn theo bảng 12.1, Tính

toán thiết kế các công trình XLNT, Trịnh Xuân Lai - 2009)

Vậy: )(6,12312

75,1482 3mVn

Diện tích thiết bị UASB:

h

mh

m

v

QA

9.0

75,183

20,83 m2 trong đó v là vận tốc

hướng dòng chọn v = 0,9 m/h.

Chia làm 4 bể → diện tích mỗi bể = 20,83 ÷ 4 = 5,21(m2)

Chọn thêm một bể dự phòng, tổng là 5 bể đơn nguyên. Bể dự phòng có tác

dụng dự phòng trong các trường hợp hỏng hóc của một trong 4 nguyên đơn chính

hoặc trường hợp nước thải đầu vào tăng đột biến trong quá trình vận hành xử lý.

Chọn kính thước thiết bị UASB: Bể có dạng hình hộp chữ nhật có diện tích

mặt bằng: 2,0 × 2,6 = 5,2 (m2)

Diện tích mặt bằng mỗi bể: A1 = 5,2 m2

Chiều cao của vùng xử lý yếm khí: )(74,42,55

6,123

5 1

1 mxxA

VH n

Tổng chiều cao của mỗi bể: H = H1 + H2 + H3 = 4,74 +1,2 + 0,3 = 6,24 (m)

Trong đó : H2: Chiều cao vùng lắng, chọn H2 = 1,2m

H3: Chiều cao dự trữ, chọn H3 = 0,3m

Bể hiếu khí (Aerotank)

Nước thải sau bể UASB sẽ tự chảy qua bể sinh học hiếu khí (Aeroten). Tại bể

Aeroten, không khí được cấp vào liên tục nhằm cung cấp oxy cho quá trình phân

huỷ sinh học hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ còn lại trong nước thải. Tại bể sẽ

diễn ra quá trình sinh học hiếu khí được duy trì nhờ không khí cấp từ máy thổi khí

và quá trình oxy hóa được xảy ra nhờ bùn hoạt tính lơ lửng.

65

Để vi sinh vật hoạt động và phát triển, đạt hiệu quả xử lý cao thì lượng oxy

hòa tan trong nước ở bể sinh học phải đạt từ 4 – 6 mg/l. Tùy thuộc vào nhiệt độ của

môi trường, nhiệt độ của nước thải trong bể mà độ hòa tan của oxy trong nước có

khác nhau. Cho nên trong quá trình vận hành phải thường xuyên kiểm tra bằng thiết

bị đo DO để điều chỉnh và vận hành hệ thống cung cấp khí cho phù hợp và hiệu

quả. Ngoài ra độ pH phải nằm trong khoảng từ 5,5 – 9,0 và tỷ lệ các chất dinh

dưỡng BOD5 : N : P trong khoảng 100 : 5 : 1. Hiệu suất xử lý các chất hữu cơ của

bể Aeroten đạt 90 – 95%. Nước thải sau bể Aeroten tự chảy qua bể lắng ly tâm để

tách bùn ra khỏi nước thải trước khi chảy qua.

Bảng 3.11: Các thông số cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý của bể Aeroten

TT Thông số Nước thải đầu vào

(mg/l)

Hiệu suất xử

lý

Nước thải đầu ra

(mg/l)

1 SS 120,4 10% 108,4

2 BOD5 682,85 93% <50

3 COD 1412 90% 141,2

Thể tích bể Aeroten theo công thức sau:

)1505,01(3000

)5085,682(155,0450

)1(

)(

cd

tac

KX

LLYQV

407 m3

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước thải trung bình ngày đêm, Q= 450m3/ngđ;

Y: Hệ số sản lượng tế bào, Y = 0,5mgVSS/mgBOD

θ: Thời gian lưu bùn trong bể Aeroten , θ = 15 ngày

La: Hàm lượng BOD5 đi vào bể Aeroten, La = 682,85mg/l

Lt : Hàm lượng BOD5 sau khi xử lý, Lt = 50 mg/l

X: Nồng độ bùn hoạt tính trong bể Aeroten, X =3000 mg/l

Kd : Hệ số phân hủy nội bào, Kd = 0,05 ngày-1

66

(Các thông số được lấy theo bảng 6.1: Giá trị điển hình của các thông số thiết

kế bể aeroten, Tính toán thiết kế các công trình XLNT, Trịnh Xuân Lai – 2009)

Tính thời gian lưu trong bể Aeroten:

75,18

407tb

hQ

Vt 21,7 giờ

Chọn thể tích bể aeroten được xây dựng: V = 15,8 x 8,6 x 3,0 = 407 m3

Diện tích mặt bằng xây dựng: D x R = 15,8 x 8,6136 m3

Bể lắng li tâm

Nước thải cùng với bùn hoạt tính từ bể Aeroten được chảy vào bể lắng li

tâm, tại đây diễn ra quá trình tách giữa nước thải và bùn. Bùn hoạt tính sẽ lắng

xuống đáy, nước thải phía trên chảy tràn sang bể tiếp xúc khử trùng.

Hiệu suất lắng của bể:

Thông số Nước thải đầu vào

(mg/l)

Hiệu suất xử

lý

Nước thải đầu ra

(mg/l)

SS 108,4 70% >33

Tính toán dung tích bể lắng:

V = tb

hQ x t = 18,75 x 2 = 37,5 m3

Trong đó:

tb

hQ : Lưu lượng nước thải trung bình trong 1 giờ, Q = 18,75 m3/h

t: Thời gian lưu nước trong bể lắng, lấy t = 2 giờ

Tỉ trọng bề mặt cho bể lắng: LA= 16,4 – 32,8 m3/m2.ngày

Chọn LA= 16,4 m3/m2.ngày (theo bảng 9.1, Tính toán các công trình

XLNT, Trịnh Xuân Lai)

Diện tích bể lắng, tính theo tải trọng bề mặt :

67

244,274,16

450m

L

QS

A

ngày

L

Đường kính bể:

14,3

44,2744

LS

D 6m

Bể khử trùng

Sau các giai đoạn xử lý cơ học, sinh học song song với việc làm giảm nồng

độ các chất ô nhiễm đạt tiêu chuẩn quy định thì số lượng vi trùng cũng giảm đáng

kể đến 90 – 95%. Tuy nhiên, lượng vi trùng vẫn còn cao và theo nguyên tắc bảo vệ

vệ sinh nguồn nước, cần thực hiện giai đoạn khử trùng nước thải. Ở bể khử trùng,

với thời gian tiếp xúc giữa chlorine và nước, sẽ xảy ra quá trình diệt khuẩn. Nước

thải sau xử lý đạt QCVN 40:2011- Loại B1.

Thể tích của bể khử trùng: tQV tb

h 18,75 x 2

1 9,5 m3

Chọn thời gian lưu trong bể khử trùng: t = 0,5 giờ

Chọn kích thước xây dựng bể: D x R x H = 3,2 x 2 x 1,5 = 9,6 m3

Diện tích xây dựng bể: D x R = 3,2 x 2 = 6,4 m2

Sân phơi bùn

Bùn hoạt tính từ bể lắng một phần sẽ được hồi lưu về bể Aeroten và bể UASB

để tăng cường hiệu quả xử lý sinh học. Phần bùn hoạt tính dư còn lại sẽ được bơm

lên sân phơi bùn để làm khô và tách nước. Nước thu hồi tại sân phơi bùn được tuần

hoàn về bể trung hoà để tiếp tục được xử lý. Bùn đã được làm khô (độ ẩm còn 87%)

định kỳ được thu hồi để sử dụng làm phân bón vi sinh dùng trong nông nghiệp.

Lượng bùn dư hằng ngày:

Pr = 0,8 x B + 0,3 x La = 0,8 x 120,4 + 0,3 x 682,85 = 286,78 mg/l

Trong đó:

68

B: Lượng chất hữu cơ lơ lửng trong nước thải đưa vào Aeroten, B =

120,4 mg/l

La: Hàm lượng BOD5 đưa vào bể Aeroten, La = 682,85 mg/l

Hàm lượng bùn hoạt tính dư lớn nhất:

Pmax = k x Pr = 1,15 x 286,78 = 329,8 mg/l

Trong đó: k - Hệ số không điều hòa của bùn hoạt tính dư, K = 1,15 – 1,2.

+ Lượng bùn dư lớn nhất:

10000

329,875,18maxmax

C

PQq

h

tb 0,62

Trong đó:

qnước: Lượng nước tách ra từ bùn,

qnước= 90%xqmax= 90%x0,62 = 0,56 m3/ngày

C: nồng độ bùn dư (10g/l)

+ Lượng cặn đưa về sân phơi bùn:

qc = qmax – qnước = 0,62 – 0,56 = 0,06 m3/h = 1,44 m3/ngày

Chọn thời gian 2 tháng xả bùn một lần.

Vậy: V = 1,44 x 60 = 86,4 m3

Kích thước bể xây dựng: D x R x H = 8,5 x 5,5 x 1,85

Diện tích xây dựng bể: D x R = 8,5 x 5,5 = 46,75 m2

Bảng 3.12: Diện tích mặt bằng các công trình xử lý nước thải

STT Loại bể Diện tích xây dựng Vật liệu xây dựng

1 Bể điều hòa 92,00 m2 Bê tông cốt thép

2 Bể kị khí (UASB) 24,50 m2 Bê tông cốt thép

3 Bể hiếu khí(Aerotank) 136,00 m2 Bê tông cốt thép

4 Bể lắng li tâm 27,44 m2 Bê tông cốt thép

69

5 Bể khử trùng 6,40 m2 Bê tông cốt thép

6 Sân phơi bùn 46,75 m2 Bê tông

7 Tổng diện tích 333,00 m2

Tính toán lượng khí metan sinh ra từ bể UASB

Khí sinh học thu được từ hệ thống XLNT kỵ khí được làm sạch, tinh chế để

loại bỏ CO2, H2O, H2S,... sẽ được đưa vào mạng lưới cung cấp khí metan cho các

nhà máy trong khu công nghiệp. Đồng thời, song song với mạng lưới cấp điện,

mạng lưới cấp khí metan dùng trong sản xuất chế biến NSTP tại các nhà máy này

đảm bảo tự chủ về năng lượng và giảm chi phí sản xuất thực phẩm.

Lượng COD bị loại bỏ trong xử lý tại bể UASB:

70% x 4707 x 10-3 = 3,295kg/m3 nước thải

Lượng khí metan sinh ra là: 3,295 x 0,35 x 450 = 519m3khí metan/ngày

Lượng khí metan chiếm từ 65-70% trong thành phần KSH, chọn 70%, như

vậy lượng KSH sinh ra trong ngày là: 519 : 0,7 = 741,4 m3KSH/ngày

Hệ thống 5 bể UASB được lắp đặt mỗi bể một đường ống dẫn KSH ở chính

giữa của bể.

Đường kính của mỗi đường ống nhánh dẫn khí từ bể UASB được tính như

sau:

43600241014,3

4,7414

4

4

1

1v

QD

s

tb

0,013m

Chọn D1 = 13mm

Trong đó: s

tbQ : Lưu lượng KSH trong mỗi giây

1v : vận tốc khí trong ống dẫn, chọn 1v = 10m/s

70

Như vậy, mỗi đường ống nhánh dẫn KSH từ bể có đường kính ống D1 =

13mm; D2 = 25mm. Đường ống dẫn khí chính dẫn vào để tinh chế làm sạch chọn

đường kính ống là D3 = 40mm.

Các đường ống dẫn khí nhánh đến khu vực hóa lỏng và đường ống khí đến

các cụm sản xuất trong khu tập trung có đường kính ống dẫn là D4 = 25mm. Để

đảm bảo điều kiện an toàn khi các nhà máy không có nhu cầu sử dụng khí metan

hoặc lượng khí metan dư thừa so với nhu cầu sử dụng, khí metan sẽ được hóa lỏng

phục vụ nhu cầu nhiên liệu. Các đường ống nhánh dẫn đến các khu sản xuất để sử

dụng được chia nhỏ theo nhu cầu sử dụng năng lượng có đường kính ống dẫn D5 =

15mm.

Ngoài ra, tại mỗi điểm nút giao các đường ống dẫn được lắp đặt thêm các

van và đồng hồ đo lưu lượng để kiểm soát lượng khí sử dụng và có thể đóng mở khi

cần thiết. Ví dụ: Khi lượng khí metan dư thừa trong một thời điểm được mở van

sang chiết khí metan hoặc khi vào ban đêm các khu sản xuất nghỉ hoạt động thì van

cung cấp khí cho các nhà máy được đóng lại và van cung cấp khí để hóa lỏng metan

được mở ra. Mỗi một bình khí metan có thể chứa đến hơn 80 lít khí metan. Các loại

bình khí metan này được dùng phục vụ nhu cầu dân sinh hoặc phục vụ nhu cầu

công nghiệp.

Với mạng lưới cấp khí metan được lắp đặt trong khu sản xuất đưa đến các

nhà máy để tận dụng năng lượng thu được từ hệ thống XLNT kỵ khí. Mạng lưới

này phải đảm bảo các tiêu chuẩn về an toàn lao động, phòng chống cháy nổ và đảm

bảo các điều kiện khác về vận hành để đảm bảo áp suất khí metan cung cấp đạt yêu

cầu về năng lượng.

Hệ thống thu gom nước thải

Nước thải được thu gom từ các cụm sản xuất trong khu tập trung. Các cụm sản

xuất có thể bao gồm các nhiều hộ sản xuất hoặc chỉ gồm một công ty sản xuất được

tập trung thu gom bằng đường ống cống chảy tự nhiên (vận tốc dòng nước thải chọn

v = 0,01m/s). Các đường ống dẫn từ các cụm sản xuất có đường ống nhánh

71

d1=40cm; các ống nhánh nhỏ hơn từ các hộ trong cụm được thiết kế theo hiện trạng

sản xuất. Đường ống thu gom nước thải chính có đường kính d2=100cm được phân

phối vào bể điều hòa trước khi xử lý kỵ khí:

01,014,3

0052,0442

v

Qd

tb

s

0,814(m), chọn d2 = 100cm

Ống dẫn chính được thiết kế rộng hơn lượng nước thải tính toán hiện có để

đảm bảo nhu cầu sản xuất tăng lên và mở rộng quy mô sản xuất trong khu tập trung.

Đường ống được thiết kế tăng lên với hệ số 1,2 so với hiện trạng đảm bảo khả năng

thoát nước thải trong quá trình sản xuất. Trong đó, đảm bảo sự phát triển sản xuất

của khu sản xuất tập trung trong tương lai.

Sau khi nước thải được thu gom về bể điều hòa, nước thải sẽ được phân phối

sang 4 đơn nguyên UASB (trong đó có 1 đơn nguyên dự trữ). Thiết bị phân phối

nước vào là các dàn ống được khoan lỗ đưa nước thải từ phía đáy bể bơm đẩy lên

phía trên mặt bể. Vận tốc của nước thải chảy trong ống được tạo thành nhờ các bơm

đẩy có vận tốc từ 1,4-2,5m/s, chọn vận tốc v=1,5m/s.

Đường kính các ống nhánh phân phối vào các bể đơn nguyên:

45,114,3

0052,04

45,15

tb

sQd 0,033 (m), chọn d5 = 33mm.

Hệ thống an toàn của hệ thống cấp khí metan

Trong hệ thống cấp khí được bố trí các van tự động và thiết bị đo áp suất khí

được lắp đặt tại các điểm mốc theo sơ đồ tại hình 3.2. Các van này hoạt động theo

chế độ tự động đóng mở khi cần thiết và khi sửa chữa hoặc có sự cố. Ngoài ra, hệ

thống được lắp đặt các thiết bị đo và cảnh báo khi rò rỉ khí metan, thiết bị sẽ tự động

báo động bằng âm thanh và ánh sáng khi nồng độ khí mêtan vượt quá ngưỡng đặt

trước (nồng độ 1%).

Bể dự trữ khí metan được thiết kế dự trữ tương đương thể tích khí sinh ra

trong một giờ là khoảng 22m3/h. Chọn kích thước bể dự trữ là 2m x 5m x 2,2m,

72

diện tích xây dựng của bể là 2m x 5m = 10m2. Bể có tác dụng dự trữ khí metan khi

có sự cố tại các đường ống cấp khí, thực hiện dự trữ trong quá trình bảo trì, bảo

dưỡng đường ống theo định kỳ. Ngoài ra, hệ thống được bố trí công nghệ hóa lỏng

khí metan vào các bình gas có thể tích 80 lít. Đảm bảo an toàn cho hệ thống cấp khí

khi áp suất gia tăng gây nguy hiểm dẫn đến rò rỉ trong hệ thống cấp khí.

73

Hình 3.2: Nguyên lý mạng lưới cấp khí metan và thu gom nước thải trong khu sản xuất tập trung

D: Đường ống cấp khí (D1=13mm; D2=25mm; D3=40mm; D4=25mm; D5=15mm)

d: Đường ống thu gom nước thải (d1=40cm; d2=100cm; d3=40cm; d4=30cm; d5=33mm)

d2

d3 d4

Bể

số 1

Bể

điều

hòa D1

D1

D4

D5

D5

D4 D3

d1

d1

D1

D1

D1

D2

d2

d3 d4

d5

Bể

số 2

Bể

số 3

d5 d5

d5 d5

So

ng

chắn

rác

Cụm sx 1

Cụm sx 2

Cụm sx 3

Bể dự trữ

KSH

Hóa lỏng

Bể

số 4

Bể

số 5

Tinh chế

74

KẾT LUẬN VA KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

1.1. Đặc điểm nguồn chất thải và hiện trạng sử dụng công nghệ khí sinh

học

* Đặc điểm nguồn chất thải

Hai nguồn chất thải sản sinh trong quá trình chế biến NSTP kết hợp chăn

nuôi có hàm lượng chất hữu cơ cao, dễ phân huỷ gồm nước thải chế biến NSTP và

chất thải từ chăn nuôi lợn (nguồn chất thải thứ cấp từ quá trình tận dụng bã thải,

nước vo trong sản xuất chế biến NSTP).

Tổng lượng chất thải thống kê bao gồm: Tổng lượng nước thải (trừ lượng

nước thải sản xuất đậu phụ) là 441,15m3/ngày và 161.019,8 m3/năm, chất thải từ

chăn nuôi lợn là 4.027,5kg/ngày và 1.470.037,5kg/năm.

*Hiện trạng sử dụng công nghệ KSH

Số hộ sản xuất chế biến NSTP áp dụng công nghệ KSH chiếm khoảng 40%

tổng số hộ. Như vậy, tiềm năng KSH còn rất lớn chưa được khai thác chiếm tới

60% lượng chất thải chưa qua xử lý.

Mục đích sử dụng của các hộ đối với công nghệ KSH hiện nay gồm 04 mục

đích chính:

- Đun nấu hộ gia đình: Với tổng số 197 hộ thì tổng mức năng lượng sử dụng

để đun nấu ước tính là 1969 MJ/ngày;

- Sử dụng đun nấu trong công đoạn chế biến NSTP: Tổng lượng than sử

dụng ước tính là 6364,5kg/ngày cung cấp lượng nhiệt năng khoảng 83881,56MJ và

việc sử dụng KSH thay thế than trong đun nấu chế biến NSTP là biện pháp góp

phần bảo vệ môi trường;

- Chạy động cơ đốt trong, thắp sáng: Có một số ít hộ gia đình sử dụng bóng

đèn KSH để thắp sáng còn hầu hết các hộ khác đều không sử dụng cho mục đích

này, do hiệu suất biến đổi từ KSH trực tiếp để thắp sáng thấp vào khoảng 35% năng

75

lượng chuyển đổi thành điện và nguyên nhân khác do thiếu nguyên liệu KSH và

nguồn KSH chưa được tinh chế để sử dụng chạy động cơ sinh điện.

- Sử dụng bùn thải, nước thải từ biogas làm phân bón trong nông nghiệp: Dạng

phân bón này được người dân thường xuyên sử dụng do có hàm lượng chất hữu cơ

cao tốt cho cây trồng và góp phần giảm lượng phân bón hoá học cần thiết sử dụng

trong nông nghiệp.

1.2. Đánh giá tiềm năng của khí sinh học từ nguồn chất thải làng nghề

Sen Chiểu

Năng lượng từ KSH thu được từ các nguồn chất thải của làng nghề theo tiềm

năng tính toán bằng khoảng 50,41% nhu cầu năng lượng cần thiết để phục vụ nhu

cầu năng lượng trong sản xuất chế biến NSTP. Nếu chỉ sử dụng nguồn năng lượng

này để nấu ăn thì nguồn KSH sẽ ko sử dụng được hết vì năng lượng dùng trong đun

nấu chỉ chiếm một lượng rất nhỏ (khoảng 5% so với nguồn năng lượng KSH tiềm

năng). Vì vậy, năng lượng từ KSH thay thế có hiệu quả các dạng năng lượng khác

và dạng năng lượng gây ô nhiễm hơn như than đá hiện đang được sử dụng.

1.3. Hiệu quả về kinh tế, xã hội và môi trường của công nghệ khí sinh

học

Tiết kiệm được chi phí năng lượng không nhỏ để sử dụng vào các mục đích

khác nhau: Đun nấu, sử dụng trong công đoạn chế biến NSTP. Việc tự chủ về

nguồn nhiên liệu này đem lại cho người dân không những tiết kiệm chi phí sản xuất

mà còn tiết kiệm được thời gian trong đun nấu, góp phần cải thiện đời sống. Ngoài

ra, việc áp dụng công nghệ KSH đem lại những hiệu quả về bảo vệ môi trường sống

xung quanh, giảm thiểu tình trạng ô nhiễm nguồn nước trong làng nghề.

1.4. Đề xuất, kiến nghị về mô hình khí sinh học và giải pháp triển khai

thực hiện trong quá trình xử lý nước thải làng nghề

Trước các vấn đề đặt ra về môi trường của làng nghề trong đó có việc áp

dụng công nghệ KSH. Theo đó, vấn đề quy hoạch làng nghề, khu sản xuất tập trung

là quan trọng nhất để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường đối với làng nghề. Các

76

giải pháp còn lại chỉ mang tính trước mắt, giúp giải quyết một phần vấn đề ô nhiễm

trong quá trình sản xuất đối với quy mô sản xuất nhỏ lẻ, tính chất hộ gia đình manh

mún, theo truyền thống.

Vì vây, trong giai đoạn phát triển mới vấn đề cấp thiết đòi hỏi công nghệ sản

xuất tiên tiến, tập trung tạo ra khối lượng sản phẩm lớn và tiêu hao ít nhiên liệu hơn.

Trong đó, đặc biệt là vấn đề phải đảm bảo vệ sinh môi trường. Vấn đề sản xuất quy

mô lớn được quy hoạch là điều cần thiết phù hợp với các yêu cầu được đặt ra trong

đó có yêu cầu về bảo vệ môi trường. Việc sản xuất tập trung, quy mô lớn sẽ dễ dàng

hơn trong việc kiểm soát ô nhiễm trong quá trình sản xuất. Nước thải sẽ được đưa

vào hệ thống xử lý nước thải chung của khu sản xuất tập trung, cụm công nghiệp

làng nghề đó đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn về môi trường.

2. Kiến nghị

2.1. Đối với công tác nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu khả năng sinh khí và thu hồi nước thải chế biến NSTP trên quy

mô công nghiệp.

Do quá trình nghiên cứu còn hạn chế về thời gian, vì vậy quá trình nghiên

cứu chỉ tiến hành đối với làng nghề Sen Chiểu. Nên cần thiết phải có nghiên cứu,

đánh giá tổng thể các yếu tố ảnh hưởng việc áp dụng nhiều loại hình công nghệ

KSH đối với các làng nghề chế biến NSTP để có sự đánh giá về hiệu quả từ việc áp

dụng công nghệ KSH quy mô hộ gia đình và quy mô công nghiệp.

2.2. Đối với công tác quy hoạch vùng sản xuất tập trung

Tiêu chí quy hoạch: Cần gắn kết với mục tiêu xây dựng nông thôn mới, gắn

kết với ngành nghề truyền thống của địa phương và quy hoạch phát triển ngành

nghề cho một vùng kinh tế rộng lớn hơn không chỉ phục vụ nhu cầu của địa phương

mà tiến tới xây dựng thương hiệu sản phẩm.

Quy mô sản xuất: Tiến tới sản xuất lớn, sản lượng lớn, ít tiêu hao nhiên liệu

và giảm lượng chất thải trong quá trình sản xuất.

77

Quy hoạch bảo vệ môi trường: Trong khu sản xuất chế biến NSTP tập trung

được xây dựng hệ thống XLNT kỵ khí kết hợp với thu KSH. Hạn chế hình thức sản

xuất chế biến NSTP hộ gia đình, nhỏ lẻ trong khu dân cư nhất là đối với các trường

hợp xả thải gây ô nhiễm và sản xuất tại khu vực ngoài quy hoạch. Khuyến khích

đầu tư, đổi mới công nghệ, sản xuất quy mô lớn trong lĩnh vực chế biến NSTP vào

khu sản xuất tập trung.

Đề xuất công nghệ XLNT tập trung trong đó có áp dụng công nghệ yếm khí

để thu KSH dùng để tái sản xuất cũng như giảm nồng độ ô nhiễm đối với nước thải

có hàm lượng chất hữu cơ cao để giảm chi phí XLNT. Tận thu khí metan từ công

nghệ XLNT kỵ khí để cung cấp năng lượng cho các cụm sản xuất chế biến NSTP

trong khu tập trung.

78

TAI LIÊU THAM KHẢO

Tiếng Việt:

1. Ðặng Kim Chi (2005), “Hướng dân áp dụng các giải pháp cải thiện môi trường

làng nghề chế biến nông sản thực phẩm”, tr. 5-11, 22-27.

2. Hoàng Kim Giao (2011), “Công nghệ khí sinh học quy mô hộ gia đình”, Cục

Chăn nuôi, Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn.

3. Hiệp hội làng nghề Việt Nam (2013), “Thống kê làng nghề trên cả nước”.

4. Nguyễn Quang Khải (2002), Công nghệ khí sinh học, NXB Lao động - Xã hội.

5. Nguyễn Quang Khải & Nguyễn Gia Lượng (2010), “Công nghệ khí sinh học

chuyên khảo”, NXB Khoa học Tự nhiên - Công nghệ, tr. 8-28.

6. Trịnh Xuân Lai (2009), “Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải”, NXB

Xây Dựng.

7. Lương Ðức Phẩm (2007), “Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh

học”, NXB Xây Dựng, tr. 79-80, 202-209.

8. QCVN 40:2011/BTNMT (2011), Quy chuẩn quốc gia về nước thải công nghiệp.

9. Nguyễn Thị Minh Sáng và cộng sự (2010), “Nghiên cứu xác định các thuộc tính

của làng nghề chế biến nông sản trên địa bàn tỉnh Hà Tây và đề xuất công nghệ khả

thi cho xử lý nước thải và các dạng chất thải rắn”, báo cáo tổng kết đề tài nghiên

cứu cấp bộ, tr. 8-27.

10. Ðặng Ðình Thống & Lê Danh Liên (2005), Cơ sở năng lượng mới và tái tạo,

NXB Khoa học Kỹ thuật, tr. 213-217.

11. Uỷ ban nhân dân xã Sen Chiểu (2012, 2013, 2014), “Báo cáo công tác môi

trường trên địa bàn xã”, Sen Chiểu, Phúc Thọ, Hà Nội.

79

Tiếng Anh:

12. B. T. Nijaguna (2006), “Biogas Technology”, New Age International Pulishers.

13. Charles Banks (2001), “Anaeobic digestion and energy”, University of

Southampton.

14. Douglas W. Hamilton, Ph.D., P.E. (2013),“Anaerobic Digestion of Animal

Manures: Methane Production Potential of Waste Materials”, Springer.

15. Gareth M.Evans & Judith C.Furlong (2001), “Environmental Biotechnology

Theory and Application”, A John Wiley & Sons Ltd. Publication.

16. Joshua Bright Amenoree (2013), “Waste to Energy”, Utah State University.

17. Joy Agnew (2002), “ABE 482 Lecture 9”, University of Saskatchewan.

18. Mahmoud M. El-Halwagi (1986), “Biogas Technology, Transfer and

Diffusion”, Elsevier Applied Science Publishers, London & NewYork.

19. Naomi B. Klinghoffer & Marco J.Castaldi (2013), “Waste to Energy Conversion

Technology”, Woodhead Publishsing.

20. Satoto Endar Nayono (2010), “Anaerobic Digestion of Organic Solid Waste for

Energy Production”, Scientific Publishsing.

21. Soma Dutta & Ibrahim H.Rehman & Preeti Malhotra & Venkata Ramana R

(2006), “Biogas: the India NGO experience”, AFPRO, CHF.

22. Strategy & Action Plan (2011), “Anaerobic Digestion, Department of Energy &

Climate Change”, DEFRA.

23. Tasneem Abbasi & S.M. Tauseef & S.A. Abbasi (2012), “Biogas energy”,

Springer.

Nguồn website:

24. http://bavicomposite.com.vn/nguyen-ly-hoat-dong-cua-ham-be-biogas-

composite.html

80

25.http://websrv1.ctu.edu.vn/coursewares/thuysan/hethongnuoithuysan/Chuong%20

2%20Mo%20hinh%20ca%20heo.htm

26. http://ecchue.gov.vn/tim-hieu-cac-loai-khi-gay-hieu-ung-nha-kinh/

27.http://cuiep.divivu.com/Tin-tuc/234991/8093/Nhiet-tri-cua-mot-so-nguyen-lieu-

dot-thong-dung.html

28. http://thanhanoi.com/than-da-cac-loai/