Nghiên cứu sản xuất và sử dụng khí sinh học từ nước thải ngành chế biến cao su

LỜI MỞ ĐẦU Khí sinh học lần đầu tiên được phát hiện vào cuối thế kỷ 18. Nó là sản phẩm bay hơi được của quá trình lên men kỵ khí phân giải các hợp chất hữu cơ phức tạp. Thành phần chủ yếu của khí sinh học là mêtan chiếm khoảng 60 – 70%, phần còn lại là CO2 thường dao động từ 35 – 40%. Ngoài ra còn một phần rất nhỏ các hỗn hợp khí khác như H2S, H2, O2, N2, Các khu vực nông thôn ở các nước đang phát triển có sự đa dạng về sinh khối có sẵn như củi, chất thải nông nghiệp và chất thải động vật. Khí sinh học giải quyết một phần nhu cầu về chất đốt, nhiên liệu để thắp sáng, củi, dầu lửa, góp phần cải thiện môi trường và đời sống ở nông thôn. Đến nay việc sử dụng khí sinh học được phát triển rộng rãi tại nhiều quốc gia trên thế giới. Trung Quốc và Ấn Độ là hai nước đang phát triển đứng đầu về mức độ phát triển công nghệ khí sinh học trên thế giới. Hiện nay, Trung Quốc có khoảng 7 triệu công trình cỡ gia đình, khoảng 800 công trình cỡ trung và cỡ lớn, và khoảng 50 nghìn công trình khí sinh học xử lý nước thải sinh hoạt. Tại Ấn Độ hiện có hơn 3 triệu công trình đã được xây dựng. Cả hai nước đều đầu tư vào việc ứng dụng công nghệ khí sinh học toàn diện và thu được kết quả tốt trong các mặt sử dụng khí (dùng để đun nấu, thắp sáng, chạy máy nổ, ấp trứng, sưởi ấm gà con, ). Tại Việt Nam, công nghệ khí sinh học được ứng dụng thử nghiệm từ những năm 60. Đến nay ở nước ta, số công trình khí sinh học được xây dựng trong toàn quốc khoảng 30000. Công trình khí sinh học không những nhằm bảo vệ môi trường mà còn cung cấp khí thỏa mãn các nhu cầu đun nấu, thắp sáng, cho người dân. Chương 1: TỔNG QUAN 1.1. Đặt vấn đề Sự gia tăng dân số cùng với Khoa học kỹ thuật phát triển sử dụng rộng rãi các loại năng lượng hóa thạch (than đá, dầu mỏ, khí đốt, ) trong công nghiệp, nông nghiệp và dân dụng làm chóng cạn và đã dẫn đến khủng hoảng nghiêm trọng các dạng năng lượng này. Để ngăn chặn sự đe dọa môi trường cần thiết tìm ra các nguồn tài nguyên khác của năng lượng có thể phục hồi như năng lượng thủy triều, năng lượng gió, năng lượng mặt trời. Gần đây, việc khai thác nguồn năng lượng sinh học nhằm đáp ứng các nhu cầu về chất đốt và làm nguyên liệu cho các động cơ đốt trong đang được con người quan tâm, nhất là người dân ở nông thôn với nguồn nguyên liệu chủ yếu từ phân gia súc, gia cầm, lá cây sau khi thu hoạch Ngoài ra, nước thải giàu chất hữu cơ của những ngành công nghiệp cũng là một trong những nguyên liệu được quan tâm và nghiên cứu để sản xuất khí sinh học. Hiện nay, ngành công nghiệp chế biến cao su ở nước ta đang phát triển mạnh với sản lượng cao su chế biến ngày càng tăng, kèm theo đó là lượng nước thải ra. Đây là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường thêm trầm trọng. Nước thải chế biến cao su chủ yếu chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học (95%) như axit béo, đường, protein, lipid và các muối khoáng. Các thành phần của nước thải chế biến cao su hoàn toàn thích hợp cho xử lý sinh học để sản xuất khí sinh học. Bên cạnh sản lượng cao su tăng lên là nguồn nhiên liệu sử dụng để sấy cao su ngày càng nhiều. Do đó, tiềm năng sử dụng khí sinh học làm nguồn cung cấp nhiên liệu phục vụ cho công việc này rất được khuyến khích. Sử dụng nước thải chế biến cao su để sản xuất khí sinh học góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời sử dụng khí sinh học làm nhiên liệu để sấy cao su sẽ tiết kiệm được nguồn nhiên liệu đốt. Xuất phát từ những vấn đề trên, đề tài Nghiên cứu sản xuất và sử dụng khí sinh học từ nước thải ngành chế biến cao su” được thực hiện. 1.2. Mục tiêu của luận văn - Xác định khả năng sản xuất khí sinh học từ nước thải chế biến cao su; - Xác định hiệu quả sử dụng khí sinh học vào việc sấy cao su tờ; - Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chế biến cao su tờ sau quá trình sản xuất khí sinh học. 1.3. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là nước thải chế biến cao su tờ (RSS) trong sản xuất thực tế và dựa trên mô hình pilot xử lý nước thải với công suất xử lý 2 m3/ngày. Số liệu được thu thập và phân tích tại Phòng Thí Nghiệm Nước thải Bộ Môn Chế Biến Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam. 1.4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp tổng hợp: tổng hợp tài liệu có liên quan đến khí sinh học và nước thải chế biến cao su - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết + Nghiên cứu quá trình lên men kỵ khí sinh khí sinh học + Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất khí sinh học - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm + Phương pháp nghiên cứu dựa trên cơ sở xây dựng, vận hành và kiểm nghiệm mô hình mô phỏng ở quy mô pilot. + Phân tích các chỉ tiêu lý hóa trong phòng thí nghiệm theo TCVN của nước thải đầu vào và đầu ra bể xử lý sinh học kỵ khí. 1.5. Phạm vi nghiên cứu Đánh giá khả năng sản xuất và sử dụng khí sinh học từ nước thải chế biến cao su tờ dựa trên mô hình pilot.