thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học bio ethanol miền trung, tỉnh quảng ngãi, công suất 5 000 m3 ngày đêm

Trong quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học các nhà máy sẽ thải ra môi trường một lượng lớn chất thải gây ô nhiễm môi trường đất, không khí,… đặc biệt là môi trường nước.. Nước thải tro

Trang 1

Ngãi, công suất 5.000 m /ngày đêm

TÓM TẮT

Nhiên liệu sinh học đang phát triển và dần thay thế cho lượng dầu mỏ đang cạn kiệt Việc sử dụng nhiên liệu sinh học là vấn đề đáng quan tâm hiện nay Trong quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học các nhà máy sẽ thải ra môi trường một lượng lớn chất thải gây ô nhiễm môi trường đất, không khí,… đặc biệt là môi trường nước

Với nồng độ ô nhiễm khá cao trong quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học, cần phải được xử lý nước thải trước khi xả thải ra môi trường Nước thải trong quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học có chứa hàm lượng COD, BOD và TSS rất cao, độ pH thấp, nhiệt độ cao (khoảng 900C), hàm lượng tổng Nitơ và Photpho cũng khá cao… Lượng nước thải này nếu không thông qua chu trình xử lý một cách triệt để các chất ô nhiễm

mà xả thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận thì không chỉ sẽ gây ô nhiễm nguồn nước mặt

mà nguồn nước dưới đất cũng bị ảnh hưởng khá nghiêm trọng, tác động xấu đến đời sống của thủy sinh dưới nước cũng như là sức khỏe của con người trong quá trình tiếp xúc.Với lượng nước thải của Nhà máy có công suất khoảng 5.000 m3/ngày đêm, ta phải lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sao cho phù hợp với tính chất nước thải của sản xuất nhiên liệu sinh học Sơ đồ công nghệ xử lý với kết hợp giữa xử lý sơ bộ, hóa lý và sinh học nên nước thải đầu ra đạt chuẩn xả thải cột A QCVN 60MT:2015/BTNMT và được xả vào hệ thống thoát nước mưa của Khu kinh tế Dung Quất Nước thải sau sản xuất sau khi được pha loãng với lượng nước rửa máy móc được dẫn qua các công trình xử lý sơ bộ và được nâng pH, sau khi đi vào các công trình xử lý sinh học kỵ khí Biogas, UASB và hiếu khí hoạt động theo mẻ SBR tiếp theo nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải giảm đi đáng kể và được ổn định tại hồ sinh học hiếu khí trước khi xả thải ra hệ thống thoát nước mưa Chi phí đầu tư, quản lý vận hành cho trạm xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Miền Trung này khá cao, ước tính chi phí khoảng 111.145.000.000 VND với chi phí xử lý một m3 nước thải là khoảng 8.500 VND Tuy chi phí cao nhưng đem lại cho môi trường nguồn nước sau khi xả thải không gây ô nhiễm là điều nên làm Đề tài “Thiết

kế trạm xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol Miền Trung, tỉnh Quảng Ngãi, công suất 5.000 m3/ngày đêm” giải quyết được vấn đề đáng

lo ngại về môi trường nước

Bio-Ethanol

Trang 2

ABSTRACTS

Biofuels are growing and gradually replacing the depleted oil The use of biofuels is a matter of concern today In the process of biofuel production, the plants will emit large amounts of pollutants that pollute the soil, air, etc., especially the water environment Given the high level of contamination in the production of biofuels, wastewater must

be treated before being discharged into the environment

Waste water in the process of producing biofuels contains very high levels of COD, BOD and TSS, low pH, high temperature (about 900C), total nitrogen and phosphorus content Without thorough treatment of pollutants that directly discharges into the receiving water, not only will it pollute the surface water, but underground water will also be seriously affected To the life of aquatic aquatic life as well as human health during the exposure With the waste water of the plant with a capacity of about 5,000

m3 / day, we must select the water treatment technology Dispose of waste in accordance with waste water characteristics of biofuel production The treatment technology with a combination of pre-treatment, chemical and biological treatment results in waste water discharge standard QCVN 60MT: 2015 / BTNMT column A and is discharged into the drainage system of the economic zone Dung Quat Post-production wastewater, after being diluted with the amount of rinse water, is mechanically led through pre-treatment and elevated pH after entry into biogas, UASB and aerobic biogas The SBR batch followed the concentration of pollutants in wastewater significantly reduced and stabilized at the aerobic lagoon before discharge

to the storm water drainage system The cost of investment, management and operation of the wastewater treatment plant for Central Vietnam Biofuel Production Plant is rather high, estimated at approximately 111,145,000,000 VND with the cost of one m3 wastewater treatment 8,500 VND However, the high cost of providing water

to the environment after the discharge is not polluting is what should be done Designing a wastewater treatment plant for the Central Bio-Ethanol Biofuel Production Plant in Quang Ngai province with a capacity of 5,000 m3 / day to address the concern of the water environment

Bio-Ethanol

Trang 3

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

BOD : Nhu cầu oxy sinh học

BTNMT : Bộ Tài nguyên & Môi trường

COD : Nhu cầu oxy hóa học

NLSH : Nhiên liệu sinh học

UASB : Upflow Anaerobic Sludge Blanket - Bể kị khí lớp bùn chảy ngược dòng

BSR-BF : Công ty CP Nhiên liệu sinh học Dầu khí Miền Trung

HDPE : Gọi theo tên loại nguyên liệu nhựa dùng để sản xuất là High Density Polyethylene compound, nghĩa là hợp chất nhựa Polyethylene có tỷ trọng cao

DDFS : Chất độn thức ăn gia súc

Trang 4

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU

Bảng 1 Kế hoạch thực hiện đồ án 15

Bảng 1.1 Thành phần nước thải sản xuất 27

Bảng 1.2 Thành phần nước thải sinh hoạt 27

Bảng 3.1 Thông số nồng độ ô nhiễm nước thải sản xuất nhiên liệu sinh học 44

Bảng 3.2 Hiệu suất phương án 1 51

Bảng 3.3 Hiệu suất phương án 2 52

Bảng 3.4 Ưu – nhược điểm 2 phương án 53

Bảng 3.5 Kết quả tính toán mương dẫn song chắn rác 54

Bảng 3.7 Thông số sân phơi cát 59

Bảng 3.8 Thông số bể thu gom 60

Bảng 3.9 Thông số bể Biogas 65

Bảng 3.10 Các dạng khuấy trộn trong bể điều hòa 66

Bảng 3.11 Thông số bể điều hòa 69

Bảng 3.12 Các thông số thiết kế bể lắng 1 73

Bảng 3.13 Các thông số thiết kế bể trung gian 73

Bảng 3.14 Các thông số đầu vào bể UASB 74

Bảng 3.15 Thông số bể UASB 80

Bảng 3.16 Thông số bể điều hòa 2 81

Bảng 3.17 Các thông số cơ bản tính toán SBR 81

Bảng 3.18 Thông số đầu vào bể SBR 82

Bảng 3.19 Thông số bể SBR 96

Bảng 3.20 Tổn thất áp lực qua các công trình XLNT 99

Bảng 3.21 Cao trình tính toán 99

Bảng 3.22 Thay đổi kích thước bể sau khi hợp khối 100

Bảng 4.1 Chi phí xây dựng 101

Bảng 4.2 Chi phí thiết bị 102

Bảng 4.3 Bảng chi phí nhân công và quản lý 105

Trang 5

Bảng 4.4 Bảng chi phí điện năng 106

Bảng 4.5 Bảng chi phí hóa chất 106

Bảng 5.1 Các tác động ảnh hưởng chất lượng môi trường 108

Bảng 5.2 Chương trình giám sát môi trường dự kiến cho Nhà máy 110

Trang 6

Trang 7

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

TÓM TẮT 3

ABSTRACTS 4

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 5

DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU 6

DANH MỤC BẢN VẼ 8

MỤC LỤC 9

MỞ ĐẦU 12

CHƯƠNG I 16

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIO-ETHANOL MIỀN TRUNG, QUẢNG NGÃI 16

1.1 GIỚI THIỆU 16

1.1.1 Giới thiệu Nhà máy nhiên liệu sinh học Miền Trung 16

1.1.2 Giới thiệu về tỉnh Quảng Ngãi 21

1.1.3 Tổng quan về nhiên liệu sinh học 23

1.1.4 Đặc tính nước thải Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol Miền Trung 24

1.1.5 Thành phần, tính chất nước thải sản xuất nhiên liệu sinh học 27

1.2 CƠ SỞ HẠ TẦNG 29

1.3 HOẠT ĐỘNG KINH DOANH 29

1.3.1 Quy mô sản xuất 29

1.3.2 Sản phẩm của Nhà máy 29

1.4 GIỚI THIỆU MẶT BẰNG 30

1.5 CÔNG SUẤT NHÀ MÁY 30

CHƯƠNG II 31

TỔNG QUAN NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 31 2.1 CHỈ TIÊU CƠ BẢN 31

2.1.1 Chỉ tiêu lý học 31

2.1.2 Chỉ tiêu hóa học 31

2.1.3 Chỉ tiêu sinh học 31

Trang 8

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI 31

2.2.1 Phương pháp xử lý cơ học 31

2.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa – lý 32

2.2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 33

2.2.4 Xử lý hoàn thiện 39

2.2.5 Phương pháp xử lý bùn cặn 39

2.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ÁP DỤNG ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC 40

CHƯƠNG III 44

ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 44

3.1 NGUYÊN TẮC LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 44

3.2 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 44

3.2.1 Thông số nước thải và Quy chuẩn đầu ra 44

3.2.3 Hiệu suất xử lý 51

3.2.4 Phân tích ưu – nhược điểm của 2 phương án 53

3.3 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 53

3.4 TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ 54

3.4.1 Song chắn rác thô 54

3.4.2 Bể lắng cát ngang 57

3.4.3 Sân phơi cát 59

3.4.4 Lưới rác tinh 59

3.4.5 Hố thu gom 59

3.4.6 Bể chứa dung dịch NaOH và bơm châm NaOH 60

3.4.7 Bể trung hòa 61

3.4.8 Bể Biogas 62

3.4.9 Bể điều hòa 1 66

3.4.10 Bể lắng 1 69

3.4.11 Bể trung gian 73

3.4.12 Bể UASB 74

3.4.13 Bể điều hòa 2 81

3.4.14 Bể SBR 81

3.4.15 Hồ hiếu khí làm thoáng tự nhiên 96

3.5 TÍNH TOÁN CAO TRÌNH CÔNG TRÌNH XỬ LÝ 99

CHƯƠNG IV 101

KHAI TOÁN SƠ BỘ CHI PHÍ 101

4.1 CHI PHÍ ĐẦU TƯ 101

4.1.1 Chi phí xây dựng (A2) 101

Trang 9

4.1.2 Chi phí thiết bị (B2) 102

Chi phí đường ống phụ tùng 105

4.1.3 Chi phí khác 105

4.2 KHAI TOÁN CHI PHÍ VẬN HÀNH CÔNG NGHỆ 105

4.2.1 Chi phí nhân công và quản lý (E2) 105

4.2.2 Chi phí điện năng 106

4.2.3 Chi phí hóa chất 106

4.2.4 Chi phí bảo vệ môi trường 106

CHƯƠNG V 108

SƠ BỘ VỀ VẤN ĐỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG 108

5.1 CÁC CĂN CỨ PHÁP LÝ 108

5.2 CÁC TÁC ĐỘNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG VÀ GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 108

5.3 CHƯƠNG TRÌNH GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG MÔI TRƯỜNG 110

THI CÔNG – VẬN HÀNH – QUẢN LÝ CÔNG TRÌNH 113

6.1 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 113

6.1.1 Trình tự thực hiện cơ bản của việc xây dựng trạm xử lý 113

6.1.2 Đặc điểm của việc thực hiện công trình 113

6.1.3 Lực lượng thi công 113

6.1.4 Biện pháp thi công 113

6.1.5 Giải pháp và chỉ tiêu kỹ thuật 114

6.2 QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI 115

6.2.1 Giai đoạn khởi động bể SBR 115

6.2.2 Giai đoạn vận hành bể SBR 116

6.2.3 Nguyên nhân và biện pháp khắc phục sự cố trong vận hành hệ thống xử lý 116 6.2.4 Tổ chức quản lý và kỹ thuật an toàn 117

6.2.5 Bảo trì 118

KẾT LUẬN 119

KIẾN NGHỊ 120

TÀI LIỆU THAM KHẢO 121

THÔNG TIN TÁC GIẢ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 122

PHỤ LỤC 123

Trang 10

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của thiết kế

Nhiên liệu sinh học đã được các nhà khoa học nước ta chú ý đến từ những năm cuối của thế kỷ XX và cho đến nay đã có một số nghiên cứu điều chế Diesel sinh học theo phương pháp este hóa với nguyên liệu là đậu tương, dầu dừa, dầu phế thải, các loại hạt

có dầu… cũng như nghiên cứu phản ứng transeste hóa bằng siêu âm, nhiệt phân hay hydro hóa nhưng chỉ là việc làm tự phát và kết quả chỉ mang tinh định hướng hoặc học thuật

Từ sau năm 2000 đã có một số xí nghiệp, công ty, đơn vị nghiên cứu tổ chức sản xuất nhiên liệu sinh học dưới dạng pilot như công ty Minh Tú (Cần Thơ), ĐH Bách khoa

TP Hồ Chí Minh, Viện Hóa Công Nghiệp Hà Nội, Viện khoa học Vật liệu Ứng dụng TPHCM… được dư luận quan tâm

Nhiên liệu sinh học (NLSH) là loại nhiên liệu có nguồn gốc từ các vật liệu sinh học như các loại thực vật (lúa mì, ngô, đậu tương, sắn,…), chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu mè…), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, trấu, chất thải vật nuôi…), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa,…) NLSH có thể chia làm các loại

Cồn sinh học: được sản xuất từ quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như đường, tinh bột, xenlulo… Sử dụng phổ biến nhất hiện nay là etanol sinh học Etanol được pha thêm các chất biến tính để sử dụng cho xe cơ giới

Dầu Diesel sinh học: là loại nhiên liệu được sản xuất từ dầu, mỡ động thực vật, có tính chất tương đương với Diesel truyền thống Diesel sinh học có thể sử dụng dưới dạng nguyên chất (B100) hoặc pha với dầu Diesel truyền thống để chạy động cơ Diesel

Khí sinh học: được tạo ra từ quá trình lên men các vật liệu hữu cơ, sản phẩm tạo thành ở dạng khí, có thể dùng làm nhiên liệu đốt cháy thay cho khí đốt từ sản phẩm dầu mỏ

Trên thị trường xăng dầu hiện nay, loại nhiên liệu lưu thông chính là E5 (là loại nhiên liệu pha trộn 95% xăng dầu mỏ truyền thống với 5% etanol biến tính) và B5 (95% điêzen dầu mỏ truyền thống pha với 5% B100)

Vấn đề được nhấn mạnh ở đây là trong quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học từ sắn lát khô của nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học gây ô nhiễm môi trường như: đất, không khí, đặc biệt là môi trường nước thông qua việc phát sinh các thành phần có nồng độ ô nhiễm cao ra nguồn thải

Trang 11

Nước thải trong quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học có chứa hàm lượng COD, BOD

và TSS rất cao, độ pH thấp, nhiệt độ cao (khoảng 900C), hàm lượng tổng Nitơ và Photpho cũng khá cao… Lượng nước thải này nếu không thông qua chu trình xử lý một cách triệt để các chất ô nhiễm mà xả thải trực tiếp ra nguồn tiếp nhận thì không chỉ sẽ gây ô nhiễm nguồn nước mặt mà nguồn nước dưới đất cũng bị ảnh hưởng khá nghiêm trọng, tác động xấu đến đời sống của thủy sinh dưới nước cũng như là sức khỏe của con người trong quá trình tiếp xúc

Cho nên đề tài “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol Miền Trung, Quảng Ngãi công suất là 5.000 m 3 /ngày đêm”

là rất thiết thực Đề tài sẽ thiết kế trạm xử lý để thu hồi hết lượng nước thải của nhà máy và cho nước thải đi qua các công đoạn xử lý để xử lý hết các chất ô nhiễm có trong nguồn nước thải và đạt Quy chuẩn xả thải theo QCVN 60-MT:2015/BTNMT cột

A ra nguồn tiếp nhận

2 Mục tiêu chung của thiết kế

Đưa ra và lựa chọn được sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sao cho phù hợp với tính chất nước thải của nhà máy sản xuất NLSH

Tính toán thiết kế các công trình đơn vị cho trạm xử lý nước thải nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol Miền Trung, Quảng Ngãi phải đạt Quy chuẩn xả thải theo QCVN 60-MT:2015/BTNMT cột A trước khi xả ra nguồn tiếp nhận

3 Đối tượng nghiên cứu

Nước thải được thải ra trong quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học

Nước thải sinh hoạt sinh ra từ công nhân viên của nhà máy

Nước thải vệ sinh tổng hợp: Là nước thải phát sinh từ việc rửa sàn, dụng cụ,…

4 Phạm vi và giới hạn thực hiện thiết kế

Phạm vi: Xử lý nước thải cho Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol được

xây dựng tại khu Kinh tế Dung Quất, thuộc xã Bình Thuận, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi

Giới hạn đề tài

 Trong khuôn khổ xử lý nước thải mà chưa đề cập đến các khía cạnh ô nhiễm môi trường khác như: không khí, chất thải rắn, tiếng ồn… và công tác bảo vệ môi trường cho toàn bộ khu vực

 Không tính toán đến hệ thống mạng lưới thu gom và trạm bơm trung chuyển

 Nhà máy không thu gom và xử lý nước mưa

5 Nội dung thực hiện

Trang 12

Nội dung 1:Tổng quan về Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol Miền

Trung, Quảng Ngãi

Nội dung 2:Tổng quan về nước thải sản xuất nhiên liệu sinh học và các công trình xử

lý tiêu biểu được sử dụng

Nội dung 3:Đề xuất hai phương án xử lý nước thải, phân tích ưu – nhược điểm của hai

phương án xử lý nước thải

Nội dung 4: Lựa chọn và tính toán chi tiết các công trình đơn vị đã được lựa chọn

Nội dung 5: Khai toán kinh tế cho phương án xử lý được lựa chọn

Nội dung 6:Tính toán chi phí xử lý quy về 1m3 nước thải cho phương án xử lý được lựa chọn

Nội dung 7:Sơ bộ về vấn đề bảo vệ môi trường khi đưa ra trạm XLNT cho Nhà máy

sản xuất nhiên liệu sinh học

Nội dung 8: Quản lý – vận hành trạm XLNT

Nội dung 9: Hoàn thành các bản vẽ kỹ thuật

6 Phương pháp thực hiện

Phương pháp tham khảo tài liệu trên Internet và xử lý số liệu về nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Miền Trung

Phương pháp đề xuất sơ đồ công nghệ

Phương pháp so sánh nhằm biết được các thông số sau xử lý so với QCVN MT:2015/BTNMT cột A

60-Phương pháp trao đổi ý kiến: Trong quá trình thực hiện đề tài có tham khảo ý kiến của cán bộ hướng dẫn về vấn đề có liên quan

Phương pháp tính toán các công trình đơn vị theo phương án đã được lựa chọn ở phía trên

Phương pháp tin học văn phòng để soạn thảo văn bản hoặc có thể lập bảng tính để phục vụ cho việc tính toán các công trình đơn vị

Phương pháp thực hiện vẽ Autocad trên phần mềm Autocad để thể hiện bản vẽ về các công trình

7 Ý nghĩa đề tài thiết kế

Về môi trường

Việc thực hiện đồ án này giúp em hiểu biết hơn về sự ô nhiễm của nước thải trong sản xuất nhiên liệu sinh học – vấn đề nan giải cần được giải quyết Việc xử lý nước thải nhằm đảm bảo được lượng nước thải thải ra nguồn tiếp nhận đạt Quy chuẩn xả thải theo QCVN 60-MT:2015/BTNMT cột A ra nguồn tiếp nhận để không gây ô nhiễm môi trường, không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường sống của thủy sinh dưới nước – sự đa dạng của sinh vật sống trong nước

Trang 13

Tuần

Về kinh tế xã hội

Đáp ứng vấn đề cần được giải quyết về xả thải của Công ty CP nhiên liệu sinh học dầu khí Miền Trung, Quảng Ngãi Thúc đẩy sự phát triển về mặt kinh tế cho ngành sản xuất nhiên liệu sinh học ngày càng cao đáp ứng nhu cầu của người dân về vấn đề sử dụng nhiên liệu sinh học trong cuộc sống Góp phần làm cho xã hội trở nên văn minh hơn để xứng tầm với tốc độ công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước của Việt Nam

về Nhà máy sản xuất

nhiên liệu sinh học

Bio-Ethanol Miền Trung,

Trang 14

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT NHIÊN LIỆU SINH HỌC BIO-ETHANOL MIỀN TRUNG, QUẢNG NGÃI 1.1 GIỚI THIỆU

1.1.1 Giới thiệu Nhà máy nhiên liệu sinh học Miền Trung

a Tên Nhà máy

Tên Nhà máy: Công ty CP Nhiên liệu sinh học Dầu khí Miền Trung (BSR-BF)

Địa chỉ: Khu KT Dung Quất, Bình Thuận - Bình Sơn - Quảng Ngãi

Điện thoại: 055.3614666 Fax: 055.3614555 Email: info@bsr-bf.com.vn

b Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol Miền Trung, Quảng Ngãi

Nhà máy được xây dựng trên diện tích 24,62 ha, tại khu Kinh tế Dung Quất, thuộc xã Bình Thuận, huyện Bình Sơn, tỉnh Quảng Ngãi

Nhà máy đóng trên địa bàn Khu công nghiệp lọc hóa dầu đầu tiên của Việt Nam, tập trung nhiều dự án công nghiệp có quy mô lớn, gần cảng biển nước sâu Dung Quất, sân bay Chu Lai và khu đô thị mới Vạn Tường, là trung tâm kinh tế của tỉnh Quảng Ngãi trong vùng kinh tế trọng điểm miền Trung, có ý nghĩa quan trọng về quốc phòng Bên cạnh đó, nhà máy cũng giáp với các trục đường chính của KCN Dung Quất nối tới đường Quốc lộ 1A, rất thuận lợi để vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm đi tiêu thụ trong các vùng lân cận theo đường bộ

Sự ra đời Nhà máy sản xuất bio-ethanol Dung Quất sẽ tạo ra nguồn nhiên liệu sinh học giá rẻ làm nguyên liệu chế biến xăng, tiến tới thay thế một phần xăng; giảm bớt lượng khí thải CO2 của động cơ ra môi trường; góp phần tăng thu nhập cho người nông dân, thúc đẩy tăng trưởng kinh tế địa phương, chuyển hướng tích cực từ các cây trồng khác sang cây nguyên liệu; tạo ra nhiều công ăn việc làm cho người lao động công nghiệp cũng như nông nghiệp; tạo hiệu ứng dây chuyền phát triển kinh tế; góp phần xoá đói giảm nghèo, công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp, nông thôn của Đảng và Nhà nước

Trong bối cảnh khủng hoảng kinh tế toàn cầu, sự sụt giảm mạnh giá dầu thô trong nửa cuối năm 2008 và đầu năm 2009 đã gây ra những khó khăn, thách thức đối với Petrovietnam trong kế hoạch đầu tư các dự án Trong bối cảnh đó, việc tiếp tục và đẩy mạnh thực hiện Dự án đầu tư xây dựng Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Dung Quất đã thể hiện quyết tâm của Petrovietnam cũng như tính khả thi và hiệu quả kinh tế của Dự án này

Trang 15

Việc khởi công xây dựng nhà máy là kết quả nỗ lực phấn đấu của Công ty PCB và sự chỉ đạo sâu sát, quyết liệt của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam trong hơn một năm qua Đây còn một sự kiện hết sức quan trọng đối với Công ty PCB trên bước đường xây dựng và trưởng thành; tiếp tục khẳng định hướng đi đúng đắn của Tập đoàn Dầu khí Quốc gia Việt Nam trong chiến lược phát triển ngành Dầu khí Việt Nam đến năm 2015, định hướng đến năm 2025 đã được Bộ Chính trị kết luận và Thủ tướng Chính phủ phê duyệt

Trước đó, ngày 24/8/2009, Công ty PCB và Tổng công ty PTSC đã ký hợp đồng thiết

kế - mua sắm - xây lắp (EPC) thuộc Dự án đầu tư xây dựng Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Dung Quất Đây là hợp đồng lớn nhất và quan trọng nhất của Dự án để thực hiện xây dựng Nhà máy, bao gồm toàn bộ các phân xưởng công nghệ và phụ trợ, các hạng mục công trình chung khác trong phạm vi hàng rào nhà máy Để thực hiện dự

án này, Tổng công ty PTSC hợp tác liên danh với đối tác là Công ty Alfa Laval (Ấn Độ) cùng thực hiện Liên danh PTSC – Alfa Laval cũng sẽ mời nhà thầu phụ Delta-T (Mỹ) tham gia cung cấp bản quyền công nghệ cho Dự án

Phạm vi công việc giao cho Liên danh các nhà thầu do Tổng công ty PTSC đứng đầu theo Hợp đồng EPC gồm: Thiết kế chi tiết; mua sắm vật tư thiết bị; xây dựng; lắp đặt; chạy thử, nghiệm thu và chuyển giao cho Chủ đầu tư vận hành nhà máy Ngoài ra, nhà thầu còn phải thực hiện công tác đào tạo đội ngũ vận hành và bảo dưỡng nhà máy cho Chủ đầu tư Hợp đồng này có giá trị khoảng 60 triệu USD Thời gian thực hiện hợp đồng là 18 tháng Thời gian hoàn thành và bàn giao công trình cho chủ đầu tư là tháng 3/2011

Dự án nằm trong Đề án phát triển nhiên liệu sinh học của Việt Nam đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg ngày 20/11/2007 Đây là Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học thứ

2 của Petrovietnam được khởi công Trước đó, Petrovietnam đã khởi công xây dựng Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học đầu tiên của mình tại tỉnh Phú Thọ và dự kiến khởi công xây dựng Nhà máy thứ 3 tại tỉnh Bình Phước trong năm 2010

Dự án nằm trong Đề án phát triển nhiên liệu sinh học của Việt Nam đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt tại Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg ngày 20/11/2007 Đây là Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học thứ

2 của Petrovietnam được khởi công Trước đó, Petrovietnam đã khởi công xây dựng Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học đầu tiên của mình tại tỉnh Phú Thọ và dự kiến khởi công xây dựng Nhà máy thứ 3 tại tỉnh Bình Phước trong năm 2010

Tại Lễ khởi công, Tổng công ty Tài chính CP Dầu khí Việt Nam (PVFC) cùng các ngân hàng BIDV, VCB, Ocean Bank và Liên Việt Bank cũng đã ký kết hợp đồng tín

Trang 16

dụng trị giá gần 1.000 tỷ đồng với Công ty Cổ phần nhiên liệu sinh học Dầu khí Miền trung để triển khai xây dựng dự án

Thông tin về Công ty CP Nhiên liệu Sinh học Dầu khí Miền Trung (PCB)

c Thông tin về tình hình sản xuất nhiên liệu sinh học trên thế giới

Hiện nay, 47% Ethanol nhiên liệu trên thế giới được sản xuất từ mía đường và 53% được sản xuất từ nguyên liệu chứa tinh bột Năm 2003 toàn thế giới đã sản xuất được 38,5 tỷ lít Ethanol nhiên liệu (trong đó châu Mỹ chiếm khoảng 70%, châu Á 17%, châu Âu 10%), trong đó 70% được dùng làm nhiên liệu, 30% được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, y tế, hoá chất Đến năm 2007, lượng Ethanol nhiên liệu sản xuất đã tăng lên 56 tỷ lít, trong đó tỷ lệ sử dụng làm nhiên liệu tăng lên 75% Dự báo đến năm

2012 (khi Nghị định thư Kyoto có hiệu lực), lượng Ethanol nhiên liệu thế giới sẽ tăng lên 79,3 tỷ lít và tỷ lệ sử dụng làm nhiên liệu tăng lên tới 85%

Việt Nam vừa mới có lộ trình bắt buộc sử dụng xăng sinh học, nhưng thực tế loại xăng này đã được dùng khá rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới từ khá lâu, thậm chí theo Mạng Thông tin Khoa học và Công nghệ TP.HCM, Ethanol được dùng chạy xe từ những năm 1930, nhưng do giá dầu mỏ sau đó giảm nên ethanol không được chú ý phát triển Những năm 1970, công nghiệp sản xuất ethanol phát triển ở Brazil và Mỹ nên Ethanol sử dụng trong xe lại được quan tâm, nhưng chỉ thực sự phát triển trong 10 năm vừa qua trước nguy cơ dầu mỏ cạn kiệt và có những chính sách hỗ trợ của chính phủ các nước Hơn 50 nước trên thế giới đã sử dụng ethanol pha xăng để chạy xe, dẫn đầu là Mỹ (trên 90% Ethanol nhiên liệu được pha xăng E10) và Brazil (bắt buộc sử dụng E22 đến E25), Ấn Độ sử dụng tối đa E5, Thái Lan bắt buộc sử dụng E5, E10 và E85 được giới thiệu từ 2008

Trang 17

Với những cánh đồng mía bạt ngàn, Brazil sớm đưa ra chương trình nhiên liệu Ethanol dựa trên cây mía ngay từ những năm 1970 và hiện là nước sản xuất ethanol lớn thứ 2 thế giới (thứ nhất là Mỹ) đồng thời là nước xuất khẩu ethanol lớn nhất Brazil còn là nước đi đầu về phát triển nhiên liệu sinh học và có chương trình sử dụng nhiên liệu sinh học lâu dài và thành công nhất, trở thành một hình mẫu cho các nước đang phát triển ở khu vực châu Mỹ Latinh, vùng Caribê và châu Phi

Theo Wikipedia, Brazil cũng là nước từng phát triển mạnh dòng xe chỉ chạy Ethanol thuần túy không pha thêm xăng và không cần khan nước ethanol, với khoảng hơn 4 triệu ô tô và xe tải nhẹ chạy bằng Ethanol nguyên chất vào cuối những năm 1980, chiếm khoảng 33% lượng xe cơ giới của nước này, nhưng sau đó dòng xe này bị hạn chế sản xuất và tiêu thụ do một số yếu tố Đầu tiên, giá xăng dầu giảm mạnh do tình trạng dư thừa dầu của những năm 1980 Tiếp đó, việc đồng đô la Mỹ phải điều chỉnh

do lạm phát đã đưa giá dầu giảm từ mức trung bình 78,2 USD/thùng vào năm 1981 xuống mức 26,8 USD/thùng vào năm 1986 Ngoài ra, vào giữa năm 1989, một đợt thiếu nguồn cung cấp nhiên liệu Ethanol trên thị trường Brazil đã khiến hàng nghìn chiếc xe nằm xếp hàng dài ở các trạm xăng hoặc trong garage do hết xăng Thời điểm

đó, chính phủ Brazil đã có một số quy định khá chặt chẽ để kiểm soát giá xăng và ethanol nhiên liệu, đồng thời đưa ra các trợ cấp để giá ethanol không cao hơn 65% giá xăng Khi giá đường tăng mạnh ở các thị trường quốc tế vào cuối năm 1988 và chính phủ đã không đặt hạn ngạch xuất khẩu đường, sản xuất dịch chuyển mạnh theo hướng

Trang 18

sản xuất đường gây ra thiếu hụt nguồn cung Ethanol Không đáp ứng được nhu cầu của số xe chạy Ethanol, chính phủ Brazil bắt đầu nhập khẩu Ethanol từ châu Âu và châu Phi trong năm 1991 Đồng thời, chính phủ đã bắt đầu giảm trợ cấp Ethanol, đánh dấu sự khởi đầu của việc bãi bỏ các quy định trước đó về ngành công nghiệp sản xuất Ethanol và chấm dứt chương trình năng lượng Pro-alcool vốn dành ưu tiên cho xăng sinh học Xăng sinh học hiện dùng phổ biến ở Brazil là E18, E20, E25 và hiện không còn dòng xe chạy ethanol nguyên chất nữa

Mỹ trở thành nhà sản xuất nhiên liệu Ethanol lớn nhất thế giới vào năm 2005 Năm

2011, Mỹ sản xuất được 13,9 tỷ gallon (52,6 tỷ lít) Ethanol vào năm 2011, tăng từ 13,2

tỷ gallon (49,2 tỷ lít) năm 2010, và tăng từ 1,63 tỷ gallon vào năm 2000 Brazil và Mỹ chiếm 87,1% sản lượng Ethanol toàn cầu vào năm 2011 Thị phần Ethanol của Mỹ tăng từ chỉ hơn 1% trong năm 2000 lên hơn 3% vào năm 2006 và lên 10% năm 2011 Năng lực sản xuất trong nước tăng lên 15 lần sau năm 1990 Tính đến tháng 12/2011, Hiệp hội nhiên liệu tái tạo RFA đã thống kê được 209 nhà máy chưng cất Ethanol đang được vận hành tại 29 bang của Mỹ, 140 đang được xây dựng hoặc mở rộng Hầu hết các dự án Ethanol mở rộng là nhằm mục đích cập nhật công nghệ để cải thiện sản xuất ethanol, nâng cao hiệu quả năng lượng và chất lượng của nguồn nguyên liệu

Đến năm 2011, hầu hết các xe trên những con đường của Mỹ có thể chạy bằng xăng E10, và các nhà sản xuất đã bắt đầu sản xuất xe có thiết kế phù hợp với tỷ lệ ethanol cao hơn nhiều Đến đầu năm 2013 có khoảng 11 triệu xe có khả năng chạy xăng E85 lưu thông ở Mỹ, tuy nhiên do nguồn cung nhiên liệu không đáp ứng được nên hầu như không có xăng E85 Vào tháng 1/2011, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) đã cấp phép lưu hành xăng E15 nhưng chỉ bán cho các ô tô hoặc xe tải nhẹ sản xuất từ năm 2011 trở về sau, tuy nhiên không bắt buộc các trạm xăng phải cung cấp xăng E15 Mặc dù vậy, hầu hết các trạm xăng không có đủ máy bơm để cung cấp loại xăng E15, rất ít máy bơm xăng được chứng nhận có thể dùng để bơm E15 và không có xe chuyên dụng để lưu trữ E15, do đó xăng sinh học phổ biến ở Mỹ vẫn là E10

Trên thế giới, Brasil, Mỹ và Trung Quốc là 3 quốc gia đứng đầu về sản xuất và sử dụng Ethanol nhiên liệu Trong khu vực Đông Nam Á, Thái Lan là quốc gia phát triển rất nhanh về sản xuất và sử dụng xăng pha cồn sản xuất từ phế phẩm của sắn, hạt ngô, cây ngô, đường, bã mía Năm 2004, Thái Lan đã sản xuất trên 280.000 m3 cồn, đầu tư thêm 20 nhà máy để năm 2015 có trên 2,5 tỷ lít cồn dùng làm nhiên liệu

d Thông tin về tình hình sản xuất nhiên liệu sinh học ở Việt Nam

Cồn ở Việt Nam được sản xuất chủ yếu từ nguồn nguyên liệu rỉ mía đường Mỗi năm tổng công suất sản xuất cồn trên cả nước đều tăng tập trung ở 3 nhà máy lớn có công suất từ 15.000 – 30.000 lít/ngày là nhà máy đường Hiệp Hoà, Lam Sơn, nhà máy bia

Trang 19

rượu Bình Tây… và hàng trăm cơ sở sản xuất có quy mô nhỏ lẻ với công suất từ 3.000 – 50.000 lít/ngày Sản lượng cồn Việt Nam hiện nay còn rất nhỏ, công suất sản xuất của mỗi nhà máy cũng nhỏ, các đơn vị sản xuất cồn đang gặp nhiều khó khăn do nguồn nguyên liệu không ổn định, công nghệ sản xuất lạc hậu, tốn nhiều chi phí sản xuất nên sản phẩm không có sức cạnh tranh cao Do nhu cầu thị trường tiêu thụ cồn trong nước ngày càng tăng, các đơn vị sản xuất cồn trong nước đẩy mạnh sản xuất, đồng thời mở rộng thêm nhiều nhà máy mới (Công ty cổ phần mía đường Biên Hoà đầu tư xây dựng nhà máy công suất 50.000 tấn/năm, Công ty Đồng Xanh đầu tư xây dựng nhà máy công suất 60.000 lít/ngày, Công ty CP Cồn sinh học Việt Nam đầu tư nhà máy 66.000 m3/năm tại Đắc Lắc, BIDV đầu tư nhà máy công suất 100.000 tấn/năm tại Quảng Nam, Công ty CP Hoá dầu và Nhiên liệu Sinh học Dầu khí xây dựng nhà máy công suất 100.000 tấn/năm tại Phú Thọ…)

e Cơ cấu tổ chức Nhà máy

Số ngày làm việc trong năm: 330 ngày

Số ca sản xuất trong ngày: 3 ca

Số giờ làm việc mỗi ca: 8 giờ

1.1.2 Giới thiệu về tỉnh Quảng Ngãi

a Vị trí địa lý

Quảng Ngãi là một tỉnh thuộc vùng Duyên hải Nam Trung Bộ Lãnh thổ của tỉnh trải dài theo hướng Bắc – Nam trong khoảng 100km với chiều ngang theo hướng Đông – Tây hơn 60km, ứng với tọa độ địa lý từ 14032’ đến 15025’ vĩ tuyến Bắc và từ 108006’ tới 109004’ kinh tuyến Đông Phía Bắc giáp tỉnh Quảng Nam với đường ranh giới chung khoảng 60km; phía Tây giáp các tỉnh Gia Lai, Kon Tum trên chiều dài 142km

Hội đồng quản trị

Ban giám đốc

Phòng TCHC

Phòng TKT

Kho nguyên- vật liệu

Khác

Phòng KHKD

Phòng

KT

Trang 20

dựa lưng vào dãy Trường Sơn, phía Nam giáp tỉnh Bình Định với chiều dài 70km, phía Đông giáp biển với chiều dài khoảng 130km Quảng Ngãi cách thủ đô Hà Nội 883 km

về phía Nam và cách Thành phố Hồ Chí Minh 838 km về phía Bắc

b Điều kiện tự nhiên

- Địa hình: Đồi núi chiếm tới gần 2/3 lãnh thổ của Quảng Ngãi Địa hình phân hóa theo chiều Đông – Tây và tạo thành vùng: Vùng đồng bằng ven biển ở phía Đông

và vùng đồi núi rộng lớn chạy dọc phía Tây với những đỉnh nhô cao trên 1.000m

- Khí hậu: Quảng Ngãi nằm trong đới nội chí tuyến với khí hậu nhiệt đới gió mùa Một năm có hai mùa rõ rệt: mùa khô và mùa mưa

Nhiệt độ trung bình năm đạt 25,6 – 26,90C, nhiệt độ cao nhất lên tới 410C

Số giờ nắng trung bình năm là 2.131giờ

Độ ẩm tương đối trung bình năm đạt 84,3%

Lượng mưa trung bình năm đạt 2504mm

- Thủy văn: Mạng lưới sông suối của tỉnh Quảng Ngãi tương đối phong phú và phân

bố đều trên khắp lãnh thổ Phần lớn sông ngòi đều bắt nguồn từ dãy Trường Sơn đổ

ra biển Đông với đặc điểm chung là ngắn, dốc, lòng sông cạn, hẹp với lưu lượng nước có sự phân hóa rõ rệt giữa các mùa trong năm Ở Quảng Ngãi có 4 con sông chính là: sông Trà Bồng, sông Trà Khúc, sông Vệ, sông Trà Câu Quảng Ngãi có nhiều suối khoáng, suối nước nóng như: Thạch Bích (Trà Bồng), Hà Thanh, Vin Cao (Sơn Hà), Lộc Thịnh, Bình Hòa (Bình Sơn); Hòa Thuận (Nghĩa Hành), Đàm Lương, Thạch Trụ (Mộ Đức)…

c Tài nguyên

Đất đai: Quảng Ngãi hiện có 9 nhóm đất chính: đất cát biển, đất mặn, đất phù sa, đất glây, đất xám, đất đỏ, đất đen, đất nứt nẻ và đất xói mòn mạnh trơ sỏi đá Chất lượng đất của Quảng Ngãi thuộc loại trung bình Đất có chất lượng tốt chỉ chiếm 21% tổng diện tích tự nhiên của tỉnh

Sinh vật: Có nhiều gỗ quý (lim, dổi, chò, kiền kiền…), cây làm nguyên liệu cho ngành tiểu thủ công nghiệp (tre, nứa, song mây, lá nón…), cây thuốc (sa nhân, hà thủ ô, thiên niên kiện, sâm…)

Khoáng sản: Trên địa bàn tỉnh Quảng Ngãi có một số khoáng sản, các mỏ được phát hiện gồm có mỏ bôxít ở Bình Sơn, mỏ sắt ở núi Võng, núi Đôi huyện Mộ Đức, mỏ than bùn ở Bình Sơn, mỏ graphit ở Hưng Nhượng huyện Sơn Tịnh, mỏ cao lanh ở Sơn Tịnh, mỏ granit ở Trà Bồng và Đức Phổ, đá vôi san hô ở Lý Sơn, Ba Làng An, Sa Huỳnh, cát thạch anh ở Bình Thạnh (Bình Sơn), Tru Trổi (Đức Phổ)…

Trang 21

Đường sắt: Tuyến đường sắt Bắc – Nam chạy qua địa phận của tỉnh dài 96km

Đường thủy: Dọc bờ biển Quảng Ngãi có 6 cửa lạch lớn nhỏ thông ra biển: Sa Cần, Sa

Kỳ, Sa Huỳnh, Cửa Đại, Cửa Lở, Cửa Mỹ Á…

1.1.3 Tổng quan về nhiên liệu sinh học

- Ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương )

- Chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân, )

- Sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải )…

b Phân loại

NLSH có thể được phân loại thành các nhóm chính như sau

Diesel sinh học (Biodiesel) là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự và có thể

sử dụng thay thế cho loại dầu Diesel truyền thống Biodiesel được điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường được thực hiện thông qua quá trình transester hóa bằng cách cho phản ứng với các loại rượu phổ biến nhất là methanol

Xăng sinh học (Biogasoline) là một loại nhiên liệu lỏng, trong đó có sử

dụng Ethanol như là một loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì Ethanol được chế biến thông qua quá trình lên men các sản phẩm hữu cơ như tinh bột, xen-lu-lô, lignocellulose Ethanol được pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học có thể thay thế hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống

Trang 22

Khí sinh học (Biogas) là một loại khí hữu cơ gồm Methane và các đồng đẳng khác

Biogas được tạo ra sau quá trình ủ lên men các sinh khối hữu cơ phế thải nông nghiệp, chủ yếu là cellulose, tạo thành sản phẩm ở dạng khí Biogas có thể dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ

c Ưu điểm

Trước kia, nhiên liệu sinh học hoàn toàn không được chú trọng Hầu như đây chỉ là một loại nhiên liệu thay thế phụ, tận dụng ở quy mô nhỏ Tuy nhiên, sau khi xuất hiện tình trạng khủng hoảng nhiên liệu ở quy mô toàn cầu cũng như ý thức bảo vệ môi trường lên cao, NLSH bắt đầu được chú ý phát triển ở quy mô lớn hơn do có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá )

Thân thiện với môi trường: Chúng có nguồn gốc từ thực vật, mà thực vật trong quá

trình sinh trưởng (quang hợp) lại sử dụng CO2 – Dioxit Cacbon (là khí gây hiệu ứng nhà kính - một hiệu ứng vật lý khiến Trái Đất nóng lên) nên được xem như không góp phần làm trái đất nóng lên

Nguồn nhiên liệu tái sinh: Các nhiên liệu này lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp

và có thể tái sinh Chúng giúp giảm sự lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống

d Hạn chế

Việc sản xuất cồn sinh học từ các nguồn tinh bột hoặc các cây thực phẩm được cho là không bền vững do ảnh hưởng tới an ninh lương thực Khả năng sản xuất với quy mô lớn cũng còn kém do nguồn cung cấp không ổn định vì phụ thuộc vào thời tiết và nông nghiệp Bên cạnh đó, giá thành sản xuất NLSH vẫn cao hơn nhiều so với nhiên liệu truyền thống từ đó việc ứng dụng và sử dụng NLSH vào đời sống chưa thể phổ biến rộng

1.1.4 Đặc tính nước thải Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol Miền

Trung

Nguyên liệu được sử dụng là sắn lát khô, trên thị trường được bán ở dạng sắn khúc 40 – 70 mm sắn được gọt khoảng 65 – 70% vỏ và được phơi trên nền đất nên lượng cát, đá,… cho nên lẫn vào sắn lắt tương đối nhiều Công ty Cổ phần Nhiên liệu sinh học Dầu khí Miền Trung lựa chọn và thu mua sắn lát khô có độ ẩm và lẫn tạp chất tương đối ít nhằm giảm lượng tiêu hao nước cũng như chi phí trong quá trình xử lý và làm sạch nước thải

- Nước thải sản xuất sinh ra từ dây chuyền sản xuất với nguyên liệu sắn lát khô có thông số đặc trưng như: pH thấp, hàm lượng chất hữu cơ cao thể hiện qua các chất

lơ lửng (SS), nhu cầu oxy sinh học (BOD), nhu cầu oxy hóa học (COD), các chất

Trang 23

dinh dưỡng N, P,… với nồng độ rất cao, vượt nhiều lần so với Quy chuẩn xả thải Nước thải được sinh ra từ các hoạt động sản xuất chính sau đây

 Khi bóc vỏ, mài củ, ép bã: Chứa một hàm lượng lớn cyanua, alcoloid, antoxian, protein, xenluloza, pectin, đường và tinh bột Đây là nguồn chính gây ô nhiễm nước thải, thường dao động trong khoảng 20 – 25 m3/tấn nguyên liệu, có chứa SS, BOD, COD ở mức rất cao Vitamin B chứa trong sắn có hàm lượng khá cao và chúng sẽ bị mất đi qua quá trình lên men chưng cất Do ở đây Công ty sử dụng sắn lát khô (độ

ẩm lớn nhất khoảng 16% - TCVN 4295:2009) cho nên hàm lượng Cyanua được giảm đi đáng kể trong quá trình bào bớt vỏ và phơi khô do vậy hàm lượng cyanua

có trong nước thải qua quá trình sản xuất là không đáng kể Đặc biệt trong quá trình sản xuất Bio-Ethanol khi nấu ở nhiệt độ cao đã pha loãng với nước cho nên hàm lượng ít không có ảnh hưởng gì đến nấm men Ngoài ra lượng muối Cyanat khi chưng cất không bay hơi nên được loại cùng với bã hèm

 Axit HCN là độc tố có trong vỏ sắn Khi chưa được đào lên, trong củ sắn không

có HCN tự do mà ở dạng glucozit gọi là phazeolutanin có công thức hóa học

C17H10NO6 Sau khi được đào lên, dưới tác dụng của enzym xyanoaza hoặc trong môi trường axit thì phazeolutanin phân hủy tạo thành glucoza, axeton và axit xyanuahdric Axit này gây độc toàn thân cho người Cyanua ở dạng lỏng trong dung dịch là chất linh hoạt Khi vào cơ thể, nó kết hợp với enzym xitochrom làm men này

ức chế khả năng cấp oxy cho hồng cầu Do đó, làm các cơ quan của cơ thể bị thiếu oxy Nồng độ HCN thấp có thể gây chóng mặt, miệng đắng và buồn nôn Nồng độ HCN cao gây cảm giác bồng bềnh, khó thở, hoa mắt, da hồng, co giật, mê man, bất tỉnh, đồng tử giãn, đau nhói vùng tim, tim ngừng đập và tử vong Trong sản xuất, HCN tồn tại trong nước thải, phản ứng với sắt tạo thành Cyanua có màu xám Nếu không được tách nhanh, HCN sẽ ảnh hưởng tới màu của tinh bột và màu của nước thải Hàm lượng độc tố HCN trong củ sắn là 0,001 – 0,04%, chủ yếu ở vỏ Nước thải của các nhà máy sản xuất tinh bột sắn quy mô lớn thường có BOD từ 6.200 – 23.000 mg/l Nếu nước thải không được xử lý triệt để, không đạt tiêu chuẩn môi trường trước khi thải vào nguồn tiếp nhận thì sẽ gây nghiêm trọng cho nguồn nước, đất và không khí

- Nước thải từ việc rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng: Có chứa dầu máy, SS, BOD

- Nước thải sinh hoạt (bao gồm nước thải từ nhà bếp, nhà tắm, nhà vệ sinh) chứa các chất cặn bã, SS, BOD, COD, các chất dinh dưỡng (N, P)…

Nếu hàm lượng ô nhiễm có trong nước thải không được xử lý triệt để khi thải bỏ ra môi trường sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến đời sống của các sinh vật sống dưới nước, ngăn cản quá trình quang hợp làm thiếu hụt oxy hòa tan, ô nhiễm môi trường nước rất

Trang 24

nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và làm mất vẻ mỹ quan khu tiếp nhận Cần phải xử lý triệt để các thông số ô nhiễm trong nước thải trước khi đưa ra nguồn tiếp nhận Với công suất là 100.000 m3

/Ethanol năm thì vấn đề xử lý nước thải trong quá trình hoạt động của nhà máy mang tính rất cấp bách Các thông số ô nhiễm tập trung chủ yếu trong nước thải dịch hèm sau khi tách Bio-Ethanol ra khỏi nguyên liệu ban đầu là sắn lát khô qua các phương pháp tách và sấy khô bã hèm Ngoài nước thải trong quá trình tách Bio-Ethanol ra khỏi nguyên liệu sắn lát khô thì còn có lượng nước thải vệ sinh máy móc và lượng nước thải sinh hoạt của công nhân sử dụng trong lúc làm việc

Sơ đồ thể hiện quá trình sản xuất Bio-Ethanol từ nguyên liệu sắn lát khô

Nguyên liệu (Sắn lát khô)

Làm sạch Tách tạp chất Nghiền Hòa bột

Hồ hóa Đường hóa Nhân men - Lên men

Chưng cất Tách nước Bio-Ethanol (99,8%)

Dịch hèm

Bã hèm

Dịch hèm sau khi tách bã

Nước vệ sinh thiết bị

Nước rửa nguyên liệu Nước

Trang 25

1.1.5 Thành phần, tính chất nước thải sản xuất nhiên liệu sinh học

a Thành phần nước thải

Nước thải nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học gồm: Lượng nước thải sản xuất và lượng nước thải vệ sinh thiết bị cùng với lượng nước thải sinh hoạt của công nhân khi nhà máy hoạt động: Nồng độ BOD, COD, TSS cao, pH thấp do đậm chất axit, hàm lượng N và P trong nước thải cũng cao đáng kể so với Quy chuẩn xả thải thì nồng độ cao hơn rất nhiều lần và phải xử lý triệt để trước khi xả thải ra nguồn

Trang 26

b Tính chất nước thải

Nước thải sản xuất NLSH Bio-Ethanol Dung Quất với nguyên liệu từ sắn lát thì nồng

độ ô nhiễm được thể hiện qua các thông số đạt ở ngưỡng rất cao cần được xử lý tốt trước khi xả thải ra nguồn phải đạt Cột A của QCVN 60-MT:2015/BTNMT

Từ nguyên liệu sắn cắt lát, làm sạch nguyên liệu rồi tách tạp chất (đất, cát,…) ra khỏi nguyên liệu trước tiến hành đem sắn phơi khô và nghiền mịn thành bột tạo thành các phần tử nhỏ phục vụ cho quá trình sản xuất Bio-Ethanol Sau đó, hòa bột sắn với nước tạo thành hỗn hợp bột Quá trình hồ hóa – đường hóa nhằm mục đích: chuyển hóa dextrin sang dạng đường đơn, đường lên men được Enzyme gluco amylaza được sử dụng để chuyển hóa tinh bột hòa tan thành đường lên men Trong công đoạn lên men tiếp theo dịch sau khi được hồ hóa – đường hóa được làm nguội xuống và được đưa sang công đoạn lên men Thời gian lên men đối với dịch đường hóa là từ 48 – 72 giờ,

pH cho quá trình lên men từ 4,2 – 4,5 Nhiệt độ lên men từ 28 – 320C và nhiệt độ lên men tối ưu là 320C Quy trình lên men được sử dụng là lên men theo mẻ bao gồm 1 thùng hòa men, 1 thùng nhân giống men, 4 thùng lên men và 1 thùng chứa giấm chín Quá trình lên men là quá trình sinh ra nhiệt, một lượng nhiệt lớn được tạo ra gây ức chế quá trình lên men, do vậy dịch lên men cần được duy trì nhiệt độ ổn định bằng cách làm mát dịch cưỡng bức ở thiết bị trao đổi nhiệt bên ngoài thùng lên men và giải phóng khí CO2

Sau khi lên men, hỗn hợp giữa Bio-Ethanol và các sản phẩm khác được gọi là giấm chín có nồng độ Bio-Ethanol khoảng 9 – 14% Giấm chín thu được sau quá trình lên men được chuyển đến công đoạn chưng cất để tách Bio-Ethanol ra khỏi giấm chín

Tiếp đến là giai đoạn chưng cất, với mục đích là tách Bio-Ethanol ra khỏi giấm chín,

loại bỏ các tạp chất và nâng nồng độ Bio-Ethanol lên 95% Nhà máy áp dụng hệ thống chưng cất đa áp suất gồm 3 tháp chưng cất: 2 tháp chưng cất thô và 1 tháp chưng cất tinh

Tháp chưng cất thô: (1 tháp hoạt động ở áp suất chân không, 1 tháp hoạt động ở áp

suất khí quyển) có nhiệm vụ tách Ethanol ra khỏi giấm chín, nâng nồng độ Ethanol lên 40 – 70% và hèm thải được tách ra ở đáy tháp

Bio-Tháp chưng cất tinh: Hỗn hợp Bio-Ethanol và nước thoát từ đỉnh tháp chưng cất

thô được ngưng tụ và đưa vào tháp cất tinh để tách Bio-Ethanol và tạp chất, nâng nồng độ Bio-Ethanol lên 95 – 96%

Cuối cùng ta tiến hành giai đoạn tách nước, để sử dụng làm nhiên liệu thì Bio-Ethanol tiếp tục được đưa qua công đoạn tách nước và tách axit để nâng nồng độ lên khoảng

99,8% Nhà máy sử dụng công nghệ lọc rây phân tử để tách nước Hơi Bio-Ethanol

thoát ra từ tháp cất tinh được gia nhiệt siêu tốc để hóa hơi hoàn toàn sau đó được cấp

Trang 27

vào hệ thống tách nước bằng rây phân tử Khi hỗn hợp Bio-Ethanol và nước ở dạng hơi đi qua lớp vật liệu Zeolites 3A, nước sẽ bị giữ lại, còn hơi Bio-Ethanol sẽ thoát ra

ở đáy tháp và được ngưng tụ

1.2 CƠ SỞ HẠ TẦNG

Bố trí các hạng mục cần căn cứ vào các yếu tố sau

- Hướng gió chính là hướng Đông và Tây Bắc

- Vị trí lưới điện, vị trí thoát nước mưa ở hướng Tây dọc theo đường công nghiệp của khu vực Nhà máy

- Vị trí thoát nước thải ở hướng Bắc của mặt bằng

- Vị trí tiếp nhận nước sạch nằm ở góc Tây Nam của mặt bằng

- Mỗi hạng mục được bố trí theo tiêu chuẩn thiết kế về đường ống và khoảng cách thiết bị

Nhà hành chính, nhà ăn ca, gara, trạm y tế được bố trí đầu hướng gió song song với tuyến đường 4 làn xe của KKT Dung Quất, ngay gần nhà bảo vệ và cổng ra vào thuận tiện cho việc quản lý và liên hệ làm việc của khách hàng với Nhà máy Kho sắn được bố trí gần cổng ra vào để thuận lợi cho quá trình tiếp nhận nguyên liệu Còn lại toàn bộ các hạng mục phục vụ sản xuất và phụ trợ được bố trí thành các trục ngang theo hướng Nam – Bắc

1.3 HOẠT ĐỘNG KINH DOANH

1.3.1 Quy mô sản xuất

Đây là nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học có quy mô đầu tư lớn nhất Miền Trung hiện nay, sử dụng công nghệ tiên tiến, công suất 100.000 (m3 ethanol/năm), thời gian xây dựng 18 tháng, sử dụng nguyên liệu sắn lát khô để sản xuất Ethanol Nguồn thu mua nguyên liệu là tại khu vực Tây Nguyên và Nam Trung Bộ

1.3.2 Sản phẩm của Nhà máy

Ethanol (Sản phẩm chính) Nguyên liệu: Sử dụng khoảng 240.000 tấn sắn lát khô/năm

CO2: 20.000 tấn/năm (trong giai đoạn I) Định hướng giai đoạn II đầu tư thêm một dây chuyền 20.000 tấn/năm

Chất độn thức ăn gia súc (DDFS): khoảng 76 tấn/ngày

Khí Biogas: khoảng 70.000 Nm3/ngày Được sử dụng để đốt lò hơi sản xuất điện và hơi nước quá nhiệt phục vụ sản xuất

(Nguồn: [2])

Trang 28

1.4 GIỚI THIỆU MẶT BẰNG

Phía Đông cách hành lang tuyến ống của NMLD khoảng 90m

Phía Tây cách tuyến đường Võ Văn Kiệt khoảng 800m

Phía Bắc giáp đường dân sinh và đồi núi thôn Đông Lổ

Phía Nam giáp với khu đất quy hoạch khu hóa chất hóa dầu

1.5 CÔNG SUẤT NHÀ MÁY

Trong quá trình SX NLSH, nhà máy sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh cũng như sức khỏe của con người cho nên việc “Thiết kế trạm xử lý nước thải cho nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol” là điều thiết yếu cần phải thực hiện nhằm bảo vệ môi trường, giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước, tránh gây ảnh hưởng đến cuộc sống của những người dân sinh sống gần khu vực đó

Nguồn phát sinh

Nước thải sản xuất và nước thải từ việc rửa máy móc – thiết bị - trạm khử khoáng - nước xả đáy lò hơi và tháp giải nhiệt

Qsản xuất = 2.506 (m3/ngày)

Qrửa máy móc, thiết bị = 2.208 (m3/ngày)

Khi nhà máy đi vào hoạt động sẽ thu hút khoảng 300 lao động cả gián tiếp và trực tiếp Theo TCXD, định mức nước cấp sinh hoạt là 100 lít/người.ngày, mức phát sinh nước thải sinh hoạt là 80 lít/người/ngày đêm (tương đương khoảng 80% nước cấp) Ta tính được tổng lưu lượng nước thải sinh hoạt phát sinh trong quá trình hoạt động của Nhà máy khoảng 24 m3/ngày Q xử lý = 2.506 + 2.208 +24 = 4.738 (m 3 /ngày)

Lượng nước thải sản xuất được pha loãng nhờ lượng nước từ việc máy móc – thiết bị nhằm đảm vảo hoạt động của các công trình trong công nghệ xử lý

 Chọn công suất cần xử lý là 5.000 (m 3

/ngày)

(Nguồn: [2])

Trang 29

CHƯƠNG II TỔNG QUAN NƯỚC THẢI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

NƯỚC THẢI 2.1 CHỈ TIÊU CƠ BẢN

Oxy hòa tan (DO)

Nhu cầu oxy sinh học (BOD)

Nhu cầu oxy hóa học (COD)

Cacbon hữu cơ toàn phần hay tổng cacbon hữu cơ (TOC)

Nhu cầu oxy lý thuyết (ThOD) hay nhu cầu oxy toàn phần (TOD)

Trang 30

Song chắn rác nhằm chắn giữ các cặn bẩn có kích thước lớn hay ở dạng sợi: giấy, rau

cỏ, rác … được gọi chung là rác Rác được chuyển tới máy nghiền để nghiền nhỏ, sau

đó được đem đi chôn lấp hoặc xử lý Đối với các tạp chất < 5 mm thường dùng lưới chắn rác Cấu tạo của thanh chắn rác gồm các thanh kim loại tiết diện hình chữ nhật, hình tròn hoặc bầu dục… gồm hai loại song chắn rác thô và song chắn rác tinh

b Bể lắng cát

Bể lắng cát dùng để tách các chất bẩn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn nhiều so với trọng lượng riêng của nước như xỉ than, cát ra khỏi nước thải Cát từ bể lắng cát được đưa đi phơi khô ở sân phơi và cát khô thường được sử dụng lại cho những mục đích xây dựng Có ba loại bể lắng cát: bể lắng cát ngang (cả hình vuông và hình chữ nhật), bể lắng cát thổi khí và bể láng cát dòng xoáy

c Bể lắng

Bể lắng dùng để tách các chất lơ lửng có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước Chất lơ lửng nặng hơn sẽ từ từ lắng xuống đáy, còn chất lơ lửng nhẹ hơn sẽ nổi lên mặt nước hoặc tiếp tục theo dòng nước đến công trình xử lý tiếp theo Dùng những thiết bị thu gom và vận chuyển các chất bẩn lắng và nổi (ta gọi là cặn) tới công trình xử lý cặn Các bể lắng có thể bố trí nối tiếp nhau Quá trình lắng tốt nhất có thể loại đến 90 – 95% lượng cặn có trong nước thải Vì vậy, đây là quá trình quan trọng trong xử lý nước thải, thường bố trí xử lý ban đầu hay sau khi xử lý sinh học Để có thể tăng cường quá trình lắng ta có thể thêm vào chất đông tụ sinh học

Thông thường trong bể lắng, người ta thường phân ra làm 4 vùng: Vùng phân phối nước vào; vùng lắng các hạt cặn; vùng chứa và cô đặc cặn; vùng thu nước ra

Bể lắng được chia làm ba loại: Bể lắng đứng; Bể lắng ngang; Bể lắng ly tâm

d Bể điều hòa

Do đặc điểm công nghệ sản xuất của một số ngành, lưu lượng và nồng độ nước thải thường không đều theo các giờ trong ngày đêm Sự dao động lớn về lưu lượng và nồng

độ dẫn đến những hậu quả xấu về chế độ công tác của mạng lưới và các công trình xử

lý Do đó bể điều hòa được dùng để duy trì dòng thải và nồng độ vào công trình xử lý

ổn định, khắc phục những sự cố vận hành do sự dao động về nồng độ và lưu lượng của nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình xử lý sinh học

2.2.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa – lý

Bản chất của quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hoá lý là áp dụng các quá trình vật lý và hoá học để đưa vào nước thải chất phản ứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hoá học, tạo thành các chất khác dưới dạng cặn hoặc chất hoà tan nhưng không độc hại hoặc gây ô nhiễm môi trường Giai đoạn xử lý hoá lý có

Trang 31

thể là giai đoạn xử lý độc lập hoặc xử lý cùng với các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học trong công nghệ xử lý nước thải hoàn chỉnh

Phương pháp hóa – lý chủ yếu được ứng dụng để xử lý nước thải công nghiệp

Những phương pháp hoá lý thường được áp dụng để xử lý nước thải là : keo tụ, đông

tụ, tuyển nổi, hấp phụ, trao đổi ion, thấm lọc ngược và siêu lọc …

a Phương pháp keo tụ và đông tụ

Quá trình lắng chỉ có thể tách được các hạt rắn huyền phù nhưng không thể tách được các chất gây nhiễm bẩn ở dạng keo và hòa tan vì chúng là những hạt rắn có kích thước quá nhỏ Để tách các hạt rắn đó một cách có hiệu quả bằng phương pháp lắng, cần tăng kích thước của chúng nhờ sự tác động tương hổ giữa các hạt phân tán liên kết thành tập hợp các hạt, nhằm tăng vận tốc lắng của chúng Việc khử các hạt keo rắn bằng lắng trọng lượng đòi hỏi trước hết cần trung hòa điện tích của chúng, thứ đến là liên kết chúng với nhau Quá trình trung hoà điện tích thường được gọi là quá trình đông tụ (coagulation), còn quá trình tạo thành các bông lớn hơn từ các hạt nhỏ gọi là quá trình keo tụ (flocculation)

b Phương pháp tuyển nổi

Phương pháp tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém ra khỏi pha lỏng Trong xử lý nước thải, tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng và làm đặc bùn sinh học Ưu điểm cơ bản của phương pháp này so với phương pháp lắng là có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ hoặc nhẹ, lắng chậm, trong một thời gian ngắn Khi các hạt đã nổi lên bề mặt, chúng có thể thu gom bằng bộ phận vớt bọt

Các phương pháp tuyển nổi thường áp dụng là

Tuyển nổi chân không

Tuyển nổi áp lực (tuyển nổi khí tan)

Tuyển nổi cơ giới

Tuyển nổi với cung cấp không khí qua vật liệu xốp

Tuyển nổi điện

Tuyển nổi sinh học

Tuyển nổi hóa học

2.2.3 Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

Xử lý sinh học có thể ứng dụng để làm sạch hoàn toàn các loại nước thải chứa chất hữu cơ hoà tan hoặc phân tán nhỏ Do vậy phương pháp này thường là giai đoạn xử lý

bậc hai (thứ cấp) sau xử lý cơ học hoặc sau xử lý hóa học Cơ sở của phương pháp xử

lý sinh học là dựa vào khả năng oxy hóa và phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải của vi sinh vật trong điều kiện tự nhiên hoặc trong điều kiện nhân tạo Các vi sinh

Trang 32

vật sử dụng các hợp chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng Trong quá trình dinh dưỡng, chúng nhận các chất dinh dưỡng để xây dựng

tế bào, sinh trưởng và sinh sản vì thế sinh khối của chúng được tăng lên Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Phương pháp xử lý sinh học có thể thực hiện trong điều kiện hiếu khí (với sự có mặt của oxy)

hoặc trong điều kiện kỵ khí (không có oxy)

 Loại các bông cặn ra khỏi nước thải bằng quá trình lắng

Các quá trình sinh học có thể diễn ra trong điều kiện tự nhiên hoặc nhân tạo Trong điều kiện tự nhiên việc xử lý xảy ra trên các bể thông khí (aerotank) và các thiết bị lọc sinh học Kiểu công trình xử lý được chọn phù thuộc vào vị trí của nhà máy, điều kiện khí hậu, nguồn cấp nước, thể tích nước thải công nghiệp và sinh hoạt, thành phần và nồng độ chất ô nhiễm Trong các quá trình nhân tạo, các quá trình xử lý xảy ra với tốc

độ lớn hơn trong điều kiện tự nhiên

a Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên

Để tách các chất bẩn hữu cơ dạng keo và hoà tan trong điều kiện tự nhiên người ta xử

lí nước thải trong ao, hồ (hồ sinh vật) hay trên đất (cánh đồng tưới, cánh đồng lọc…)

Hồ sinh vật

Hồ sinh vật là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi là hồ oxy hoá,

hồ ổn định nước thải, … xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học Trong hồ sinh vật diễn ra quá trình oxy hóa sinh hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loại thủy sinh vật khác, tương tự như quá trình làm sạch nguồn nước mặt Vi sinh vật

sử dụng oxy sinh ra từ rêu tảo trong quá trình quang hợp cũng như oxy từ không khí để oxy hoá các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu thụ CO2, photphat và nitrat amon sinh ra từ

sự phân huỷ, oxy hoá các chất hữu cơ bởi vi sinh vật Để hồ hoạt động bình thường cần phải giữ giá trị pH và nhiệt độ tối ưu Nhiệt độ không được thấp hơn 60C

Hồ sinh vật hiếu khí

Quá trình xử lí nước thải xảy ra trong điều kiện đầy đủ oxy, oxy được cung cấp qua mặt thoáng và nhờ quang hợp của tảo hoặc hồ được làm thoáng cưỡng bức nhờ các hệ

thống thiết bị cấp khí Độ sâu của hồ sinh vật hiếu khí không lớn từ 0,5 - 1,5m

Hồ sinh vật tuỳ tiện

Có độ sâu từ 1.5 – 2.5m, trong hồ sinh vật tùy tiện, theo chiều sâu lớp nước có thể diễn ra hai quá trình: Oxy hoá hiếu khí và lên men yếm khí các chất bẩn hữu cơ Trong

Trang 33

hồ sinh vật tùy tiện vi khuẩn và tảo có quan hệ tương hổ đóng vai trò cơ bản đối với sự chuyển hóa các chất

Hồ sinh vật yếm khí

Có độ sâu trên 3m, với sự tham gia của hàng trăm chủng loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc

và kỵ khí không bắt buộc Các vi sinh vật này tiến hành hàng chục phản ứng hoá sinh học để phân huỷ và biến đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành những chất đơn giản,

dễ xử lý Hiệu suất giảm BOD trong hồ có thể lên đến 70% Tuy nhiên nước thải sau khi ra khỏi hồ vẫn có BOD cao nên loại hồ này chỉ chủ yếu áp dụng cho xử lý nước thải công nghiệp rất đậm đặc và dùng làm hồ bậc 1 trong tổ hợp nhiều bậc

Cánh đồng tưới - Cánh đồng lọc

Cánh đồng tưới là những khoảng đất canh tác, có thể tiếp nhận và xử lý nước thải Xử

lý trong điều kiện này diễn ra dưới tác dụng của vi sinh vật, ánh sáng mặt trời, không khí và dưới ảnh hưởng của các hoạt động sống thực vật, chất thải bị hấp thụ và giữ lại trong đất, sau đó các loại vi khuẩn có sẵn trong đất sẽ phân huỷ chúng thành các chất đơn giản để cây trồng hấp thụ Nước thải sau khi ngấm vào đất, một phần được cây trồng sử dụng Phần còn lại chảy vào hệ thống tiêu nước ra sông hoặc bổ sung cho nước nguồn

b Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học trong điều kiện nhân tạo

b.1 Xử lý sinh học trong điều kiện hiếu khí

Quá trình xử lý nước thải sử dụng bùn hoạt tính dựa vào hoạt động sống của vi sinh vật hiếu khí Trong bể Aerotank, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho

vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thành các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Bùn hoạt tính có màu nâu sẫm chứa các chất hữu cơ hấp thụ từ nước thải và là nơi cư trú để phát triển của vô số vi khuẩn và bi sinh vật khác Các vi sinh vật đồng hóa các chất hữu cơ có trong nước thải thành các chất dinh dưỡng cung cấp cho sự sống Trong quá trình phát triển, vi sinh vật sử dụng các chất để sinh sản và giải phóng năng lượng, nên sinh khối của chúng tăng lên nhanh Như vậy các chất hữu cơ có trong nước thải được chuyển hóa thành các chất vô cơ như H2O, CO2 không độc hại cho môi trường

Bể Aerotank

Là bể chứa hỗn hợp nước thải và bùn hoạt tính, được cấp liên tục vào bể để trộn đều

và giữ cho bùn ở trạng thái lơ lửng trong nước thải và cấp đủ oxy cho vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải Khi ở trong bể, các chất lơ lửng đóng vai trò là các hạt nhân để cho các vi khuẩn cư trú, sinh sản và phát triển dần lên thanh các bông cặn gọi là bùn hoạt tính Vi khuẩn và các vi sinh vật sống dùng chất nền (BOD) và chất dinh dưỡng (N,P) làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành các tế bào mới Số lượng bùn hoạt tính sinh ra trong thời gian lưu lại trong bể Aerotank của lượng nước thải ban đầu đi vào trong bể không đủ làm giảm

Trang 34

nhanh các chất hữu cơ do đó phải sử dụng lại một phần bùn hoạt tính đã lắng xuống đáy ở bể lắng đợt 2, bằng cách tuần toàn bùn bể Aerotank để đảm bảo nồng đọ vi sinh vật trong bể Phần bùn hoạt tính dư được đưa về bể nén bùn hoặc các công trình xử lý bùn cặn khác để xử lý Bể Aerotank hoạt động phải có hệ thống cung cấp khí đầy đủ

và liên tục

Mương oxy hóa

Mương oxy hóa là dạng cải tiến của bể aerotank khuấy trộn hoàn chỉnh có dạng vòng hình chữ O làm việc trong chế độ làm thoáng kéo dài với dung dịch bùn hoạt tính lơ lửng trong nước thải chuyển động tuần hoàn liên tục trong mương

Quá trình vi sinh dính bám

Phần lớn vi khuẩn có khả năng sinh sống và phát triển trên bề mặt vật rắn, khi có đủ độ

ẩm và thức ăn là các hợp chất hữu cơ, muối khoáng và oxy Chúng dính bám vào bề mặt vật rắn bằng chất Gelatin do chính vi khuẩn tiết ra và chúng có thể dễ dàng di chuyển trong lớp gelatin dính bám này Đầu tiên vi khuẩn cư trú hình thành tập trung ở một khu vực, sau đó màng bi sinh không ngừng phát triển, phủ kín toàn bộ bề mặt vật rắn bằng một lớp tế bào Chất dinh dưỡng (hợp chất hữu cơ, muối khoáng) và oxy có trong nước thải cần xử lý khuếch tán qua màng biofilm vào tận lớp xenlulo Sau một thời gian, sự phân lớp hoàn thành: lớp ngoài cùng là lớp hiếu khí được oxy khuếch tán xâm nhập, lớp giữa là lớp tùy nghi, lớp trong là lớp yếm khí không có oxy Bề dày của các lớp này phụ thuộc vào loại vật liệu đỡ (vật liệu lọc) Bề dày lớp hoạt tính hiếu khí thường khoảng 300 – 400m

Bể lọc sinh học

Bể lọc sinh học là công trình nhân tạo, trong đó nước thải được lọc qua vật liệu rắn có bao bọc một lớp màng vi sinh vật Bể lọc sinh học gồm các phần chính như sau: phần chứa vật liệu lọc, hệ thống phân phối nước đảm bảo tưới đều lên toàn bộ bề mặt bể, hệ thống thu và dẫn nước sau khi lọc, hệ thống phân phối khí cho bể lọc Quá trình oxy hóa chất thải trong bể lọc sinh học diễn ra giống như trên cánh đồng lọc nhưng với cường độ lớn hơn nhiều Màng vi sinh vật đã sử dụng và xác vi sinh vật chết theo nước trôi khỏi bể được tách khỏi nước thải ở bể lắng đợt II Để đảm bảo quá trình oxy hóa sinh hóa diễn ra ổn định, oxy được cấp cho bể lọc bằng các biện pháp thông gió tự nhiên hoặc thong gió nhân tạo Vật liệu lọc của bể lọc sinh học có thể là nhự Plastic, xỉ vòng gốm, đá Granit…

Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC)

Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC) bao gồm các đĩa tròn polystyrene hoặc polyvinyl chloride đặt gần sát nhau Đĩa nhúng chìm khoảng 40% trong nước thài và quay tốc độ chậm Khi đĩa quay, màng sinh khối trên đĩa tiếp xúc với chất hữu cơ có trong nước

Trang 35

thải và sau đó tiếp xúc với đĩa oxy Đĩa quay tạo điều kiện chuyển hóa oxy và luôn giữ sinh khối trong điều kiện hiếu khí Đồng thời đĩa quay còn tạo nên lực cắt loại bỏ các màng vi sinh không còn khả năng bám dính và giữ chúng ở dạng lơ lửng để đưa qua bể lắng đợt II Khác với quần thể vi sinh vật ở bùn hoạt tính, thành phần loài và số lượng các loài là tương đối ổn định Vi sinh vật trong màng bám trên đĩa quay gồm các vi khuẩn kị khí tùy tiện và các sinh vật hiếu khí Khi lượng không khí không cung cấp

đủ thì vi sinh vật tạo thành màng mỏng gồm các chủng vi sinh vật yếm khí, trong điều kiện yếm khí vi sinh vật thường tạo mùi khó chịu Nấm và vi sinh vât hiếu khí phát triển ở màng trên, và cùng tham gia vào việc phân hủy các chất hữu cơ Sự đóng góp nấm chỉ quan trọng trong trường hợp pH nước thải thấp, hoặc các loại nước thải công nghiệp đặc biệt, vì nấm không thể cạnh tranh với các loài vi khuẩn về thức ăn trong điều kiện bình thường

Bể sinh học theo mẻ - SBR

Thực chất của bể sinh học hoạt động theo mẻ (SBR) là một dạng của bể Aerotank Khi xây dựng bể SBR nước thải chỉ cần đi qua song chắn, bể lắng cát và tách dầu mỡ nếu cần rồi đi thẳng vào bể Bể Aerotank làm việc theo mẻ liên tục có ưu điểm là khử được các hợp chất chứa nito, photpho khi vận hành đúng các quy trình hiếu khí, thiếu khí và yếm khí Bể sinh học làm việc theo từng mẻ kế tiếp được thực hiện theo 5 giai đoạn

Giai đoạn 1: Đưa nước thải vào bể Nước thải đã qua song chắn rác và bể lắng cát,

tách dầu mỡ, tự chảy hoặc bơm vào bể đến mức định trước

Giai đoạn 2: Tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính bằng sục khí

hay làm thoáng bề mặt để cấp oxy vào nước và khuấy trộn đều hỗn hợp Thời gian làm thoáng phụ thuộc vào chất lượng nước thải, yêu cầu về mức độ xử lý

Giai đoạn 3: Lắng trong nước Quá trình diễn ra trong môi trường tĩnh, hiệu quả

thủy lực của bể đạt 100% Thời gian lắng trong và cô đặc bùn thường kết thúc sớm hơn 2 giờ

Giai đoạn 4: Tháo nước đã được lắng trong ở phần trên của bể ra công trình tiếp

theo hoặc nguồn tiếp nhận

Giai đoạn 5: Chờ đợi để nạp mẻ mới, thời gian chờ đợi phụ thuộc vào thời gian vận

hành 4 quy trình trên và vào số lượng bể, thứ tự nạp nước nguồn vào bể Ở những công ty có dòng chảy đều có thể bố trí lịch hoạt động để tút thời gian xuống còn bằng 0

b.2 Xử lý sinh học trong điều kiện kỵ khí

Phân hủy kị khí là quá trình phân hủy các chất hữu cơ thành chất khí (CH4, CO2) trong điều kiện không có oxy Các động lực của quá trình kị khí và cân bằng vật chất nói chung là tương tự như các hệ thống hiếu khí, tuy nhiên có một vài khác biệt cần được cân nhắc Việc huyển hóa các axit hữu cơ thành khí metan sản sinh ra ít năng lượng

Trang 36

Lượng chất hữu cơ chuyển hóa thành khí vào khoảng 80 – 90% Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nhiệt độ nước thải, pH, nồng độ MLSS Nhiệt độ thích hợp cho phản ứng sinh khí là từ 320C – 350C Trong trường hợp nhiệt độ nhỏ hơn 300

C có thể cung cấp them nhiệt độ để đạt được nhiệt độ tối ưu cho hoạt động của vi sinh vật lên men kị khí Tuy nhiên khí Metan sinh ra từ bình phản ứng có thể được sử dụng để cung cấp nhiệt

Ưu điểm nổi bật của quá trình xử ly kị khí là lượng bùn sản sinh ra rất thấp, vì thế chi phí cho việc xử lý bùn thấp hơn nhiều so với các quá trình xử lý hiếu khí Trong quá trình lên men kị khí, thường có 4 nhóm VSV phân hủy vật chất hữu cơ nối tiếp nhau

Nước thải được đưa trực tiếp vào dưới đáy bể và được phân phối đồng đều ở đó, sau

đó chảy ngược lên xuyên qua lớp bùn sinh học hạt nhỏ (bông bùn) và các chất bẩn hữu

cơ được tiêu thụ ở đó Các bọt khí Metan và Cacbonic nổi lên trên được thu bằng các chụp khí để dẫn ra khỏi bể Nước thải tiếp theo đó sẽ diễn ra sự phân tách 2 pha lỏng

và rắn Pha lỏng được dẫn ra khỏi bể, còn pha rắn thì hoàn lưu lại lớp bông bùn Sự tạo thành và dùy duy trì các hạt bùn là vô cùng quan trọng trong khi vận hành vể UASB Nước thải được phân phối từ dưới lên, qua lớp bùn kỵ khí, tại đây sẽ diễn ra quá trình phân hủy chất hữu cơ bởi các vi sinh vật, hiệu quả xử lý của bể được quyết định bởi tầng vi sinh này Hệ thống tách pha phía trên bê làm nhiệm vụ tách các pha rắn – lỏng

và khí, qua đó thì các chất khí sẽ bay lên và được thu hồi, bùn sẽ rơi xuống đáy bể và nước sau xử lý sẽ theo máng lắng chảy qua công trình xử lý tiếp theo

b.3 Xử lý sinh học trong điều kiện thiếu khí

Nguyên tắc của phương pháp này là trong điều kiện thiếu oxy (hàm lượng oxy hòa tan được giữ trong nước là 1mg/l) thì các chất dinh dưỡng như nito, photpho có trong nước thải sẽ bị các vi sinh vật tùy nghi phân hủy Phương pháp chủ yếu là khử nitrat

Trang 37

2.2.4 Xử lý hoàn thiện

Khử trùng nước thải là giai đoạn cuối cùng của công nghệ xử lý nước thải nhằm loại

bỏ vi trùng và virus gây bệnh trước khi xả vào nguồn nước

Để khử trùng nước thải có thể sử dụng clo và các hợp chất chứa clo, có thể tiến hành khử trùng bằng ozon, tia hồng ngoại, ion bạc,… nhưng cần phải cân nhắc về mặt kinh tế: Dùng Clo hơi qua thiết bị định lượng clo; Hypoclorit – Canxi dạng bột – Ca(ClO)2; Hypoclorit – Natri, nước javel NaClO; Ozon; Tia cực tím (UV) do đèn thủy ngân áp lực thấp sản ra

2.2.5 Phương pháp xử lý bùn cặn

Xử lý cặn hiệu quả nhất bàng phương pháp lên men kỵ khí với sự tham gia của VSV

kỵ khí Quá trình sinh hoá kỵ khí cặn hữu cơ rất phức tạp:

Các chất hữu cơ (C)  acid béo + Biogas (CO2, CH4, H2)

Các chất hữu cơ (N)  NH3, N2

Chất hữu cơ (S)  H2S

Sau khi lên men, tính chất cặn thay đổi và V thay đổi (không tan  chất tan + khí) Quá trình lên men kỵ khí gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn lên men acid; giai đoạn lên men kiềm

Các công trình xử lý cặn

Bể tự hoại; bể lắng 2 vỏ; bể Biogas; một số công trình rác cặn: Ép dây đai , Sân phơi

bùn, Bể nén bùn,…

Trang 38

2.3 MỘT SỐ CÔNG NGHỆ ÁP DỤNG ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SẢN XUẤT

NHIÊN LIỆU SINH HỌC

Sơ đồ công nghệ Xử lý nước thải Nhà máy sản xuất Cồn Đại Việt

Nước thải

Bể điều hòa Tháp giải nhiệt

Bể EGSB Tháp giải nhiệt

Bể UASB

Bể Aerotank

Hồ nhiên liệu KCN Tâm Thắng - Sông Sê rơ pok (Cột B QCVN40:2011/BTNMT)

Trang 39

sản xuất Cồn Đại Việt là một trong những vấn đề nan giải và cần được xử lý Sơ đồ công nghệ XLNT trên nhằm xử lý nước thải đạt Cột B,QCVN 40:2011/BTNMT và xả thải ra KCN Tâm Thắng - Sông Sê rơ pok

EGSB (Expanded granular sludge bed) – Bể xử lý nước thải kỵ khí sử dụng lớp bùn hạt mở rộng

Là một hình thức biến thể của UASB (Công nghệ xử lý nước thải kỵ khí dòng hướng lên qua lớp bùn) Điểm mới của công nghệ EGSB đó chính là việc bơm trờ lại một phần dong nước thải ra, do đó làm cho vận tốc của dòng nước thải đi lên qua lớp bùn hạt mở rộng có thể đạt trên 6 m/h, cao hơn nhiều so với tốc độ dòng lên từ 0,5 – 1,5 m/h của hệ thống UASB Chính điểm mới này cho phép mở rộng lớp bùn hạt, cải thiện

sự tiếp xúc giữa nước thải và quần thể vi sinh vật chứa trong lớp bùn hạt và làm các chất hữu cơ có thể thấm sâu vào lớp bùn hạt mà không cần sự xáo trộn cơ học Vận tốc dòng được gia tăng bằng việc tối đa hóa chiều cao bể phản ứng và kết hợp việc tuần hoàn dòng nước đầu ra Do tốc độ dòng lên cao có thể làm gia tăng sự rửa trôi bùn từ

hệ thống Chụp thu khí hoạt động như một thiết bị phân tách 3 pha: rắn, lỏng, khí Đây

là một phần quan trọng của hệ thống EGSB Nó giúp cho hệ thống thu hồi được khí sinh học tạp ra trong quá trình phân hủy chất hữu cơ, ngăn ngừa bùn hạt trào ra ngoài

hệ thông và giảm chất rắn lơ lửng trong dòng ra sau xử lý

Sự khác biệt giữa EGSB so với quá trình diễn ra trong bể UASB đó là có thể hoạt động ở tải trọng cao hơn và theo đó bể EGSB thường cao và mảnh hơn Ở cả hai hệ thống, nước thải trong bể khuấy trộn với các dưỡng chất và kiểm soát các thông số pH, nhiệt độ Vận tốc dòng nước thải đi lên và sự đồng đều của nước thải được bơm vào bể phản ứng được kiểm soát bằng hệ thống phân phối được thiết kế đặc biệt Các chất hữu

cơ có trong nước thải được phân hủy tạo thành khí ga xuyên qua thể tích sinh khối VSV có trong lớp bùn hạt

Ưu điểm của công nghệ EGSB

Giảm được vốn đầu tư khi xây dựng hệ thống: với tốc độ xử lý cao sẽ làm giảm kích thước của công trình khi phải xử lý một lưu lượng nước thải nhất định

Giảm diện tích để xây dựng, phù hợp với những nhà máy có mặt bằng nhỏ;

Hệ thống có độ ổn định cao ngay cả với những điều kiện hoạt động không thuận lợi; Hiệu quả xử lý COD cao với thời gian lưu thấp;

Tạo ra khí CH4 tinh khiết cao để tái sử dụng;

Nhu cầu năng lượng cho quá trình vận hành thấp

Trang 40

Sơ đồ công nghệ Xử lý nước thải Nhà máy Cồn và tinh bột sắn Đăk Tô 1

(Nguồn:[3])

Ghi chú

1: Sản xuất cồn công nghiệp

Bể CIGAR: Bể kỵ khí phủ bề mặt (Cover in Ground anaerobic reactor)

Nhà máy cồn Đắk Tô có công suất 50.000 tấn/năm cần 313.000 tấn sắn tươi hoặc 135.000 tấn/năm sắn khô Thông số đặc trưng của nước thải sản xuất cồn từ nguyên liệu củ sắn:

Nhu cầu nước thải: 10 – 12 (m3/tấn sp) khoảng 1.700 – 2.000 (m3/ngày đêm)

Tải lượng COD : 45.000 - 50.000 (mg/l)

Vì nước thải từ sản xuất cồn có tính chất gần giống nước thải tinh bột sắn nên có thể

sử dụng cùng hệ thống để xử lý Căn cứ vào hệ thống xử lý hiện có tại Nhà máy sản xuất tinh bột sắn, cần cải tạo và bổ sung thêm hồ xử lý để đảm bảo nước thải xử lý đạt yêu cầu

Nước thải Lưới chắn rác Làm nguội

Bể CIGAR

Mương oxy hóa

Bể lắng

Hồ sinh học Sông Pô Cô (Cột B, QCVN40:2011/BTNMT)

Định dạng
Số trang	126
Dung lượng	2,19 MB