Một số kết quả ứng dụng công nghệ xử lý chất thải và sử dụng nguồn năng lượng từ quá trình xử lý trong ngành chế biến nông - Lâm sản và chăn nuôi miền Trung - Tây Nguyên

Xử lý chất thải và sửdụng nguồn nănglượng tạo ra từ quá trình xử lý là mong muốn không chỉ của các nhà khoa học Việt Nam mà của cả các nhà khoa học trên thế giới. Việt Nam trong những năm qua đã phát triển mạnh mẽ bể Biogas để xử lý chất thải chăn nuôi và chế biến nông sản. Trong chăn nuôi, đã sử dụng hầm ủ khí sinh học (Biogas) với mô hình KT1, KT2 và KT3 vừa xử lý chất thải vừa tạo ra khí đốt phục vụ cho các hộ gia đình ở nông thôn Việt Nam. Công nghệ xử lý chất thải kết hợp với việc tạo ra nguồn năng lượng trong chăn nuôi đã được một số nước trên thế giới áp dụng từ những năm 1980. Ấn Độ và Trung Quốc là hai quốc gia phát triển mạnh công nghệ xử lý chất thải bằng bể Biogas. Từ những năm 2000, một số nhà máy chế biến tinh bột sắn ở nước ta đã có hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ sinh học tự nhiên theo kiểu lên men yếm khí hở (theo công nghệ của Thái Lan) để xử lý nước thải. Công nghệ này có chi phí đầu tư và vận hành thấp, phù hợp với các cơ sở có diện tích mặt bằng rộng. Về nguyên tắc, tại các hệ thống này, nước tự chảy từ hồ đầu tiên đến hồ cuối cùng, có thời gian lưu đủ dài để phân huỷ chất ô nhiễm trong nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi đổ vào thuỷ vực. Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống xử lý nước thải theo công nghệ này đều hoạt động kém hiệu quả, nồng độ các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải đi vào hệ thống vẫn cao hơn tiêu chuẩn cho phép. Đáng lưu ý là ở các hồ yếm khí dạng hở, trong quá trình phân huỷ yếm khí, phát sinh nhiều loại khí có mùi hôi. Ngoài việc áp dụng công nghệ phân huỷ sinh học tự nhiên để xử lý nước thải như trên, tại một số nhà máy đã áp dụng các hệ thống xử lý sinh học khác như phương pháp bùn hoạt tính. Tuy nhiên, hiện nay các hệ thống này chỉ giải quyết được khoảng 30-50% lượng nước thải. Nước thải từ chế biến mủ cao su gây ô nhiễm môi trường với các chỉ tiêu như BOD, COD, TSS, Amoni... Trong những năm đầu 1990, nhiều hệ thống xử lý nước thải chế biến mủ cao su đã được thực hiện, nhưng chất lượng nước thải sau xử lý chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Nhìn chung, nước thải sau xử lý có các chỉ tiêu COD và BOD ở giá trị trung bình cao hơn khoảng 9 lần so với giới hạn theo TCVN 5945:1995. Trong khi đó, nồng độ amoniac (theo N) vượt khoảng 8 lần so với tiêu chuẩn. Hiện nay, nhiều nước trên thế giới đã ứng dụng thực vật để làm sạch môi trường bằng bãi lọc thực vật. Kết quả ứng dụng loài Thuỷ trúc (Cypeus alteru- folius) trên một loại hình đất ngập nước mới ở miền Nam Trao đi - Bàn lu!n MƠT SƠ KÊT QUA ƯNG DUNG CƠNG NGHÊ XƯ LY CHÂT THAI VA SƯ DUNG NGUƠN NĂNG LƯƠNG TƯ QUA TRINH XƯ LY TRONG NGANH CHÊ BIÊN NƠNG - LÂM SAN VA CHĂN NUƠI MIÊN TRUNG – TÂY NGUYÊN TS. Vương Nam Đàn Phân viện BHLĐ & BVMT miền Trung Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013106 Trao đi - Bàn lu!n Trung Quốc đã cho thấy hiệu quả trong việc xử lý Amoni, COD trong nước thải. Từ năm 2010 đến 2012, Phân viện BHLĐ và BVMT miền Trung – Tây Nguyên (viết tắt tiếng Anh là SILEP) đã ứng dụng thành công công nghệ vi sinh để xử lý chất thải và sử dụng nguồn khí sinh học biogas từ quá trình xử lý cho một số cơ sở chế biến nông – lâm sản và chăn nuôi. Sau đây là một số kết quả ứng dụng. 1. Các hệ thống xử lý chất thải chế biến nông - lâm sản và chăn nuôi Bảng 1 là chất lượng nước thải của các cơ sở chế biến tinh bột sắn, cao su và chăn nuôi gia súc. Theo bảng 1, dễ dàng thấy rằng nước thải của các cơ sở sản xuất được khảo sát phù hợp với việc áp dụng công nghệ xử lý sinh học (tỷ lệ BOD5/COD từ 0,5 – 0,64 là phù hợp). Mặt khác, nước thải các cở sở nêu trên rất thích hợp cho quá trình lên men kỵ khí. Theo nghiên cứu, vi sinh vật kỵ khí thường sử dụng nguồn hữu cơ cacbon nhanh hơn sử dụng ni tơ khoảng 30 lần (tỷ lệ C/N là 30/1). Bảng 1 cho thấy tỷ lệ C/N ≈ 21/1 ở nước thải chăn nuôi lợn, tỷ lệ C/N ≈ 40/1 ở nước thải chế biến tinh bột sắn, và tỷ lệ C/N ≈ 15/1 ở nước thải chế biến mủ cao su. Nước thải có các tỷ lệ C/N trên được xem là nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất CH4. Xí nghệp chăn nuôi gia súc Lệ Ninh lắp đặt hệ thống xử lý ô nhiễm nước thải với công suất 150m3/ngày-đêm. Nhà máy chế biến tinh bột sắn sông Dinh lắp đặt hệ thống xử lý ô nhiễm nước thải với công suất 600m3/ngày-đêm. Nhà máy chế biến cao su Lệ Ninh lắp đặt hệ thống xử lý ô nhiễm nước thải với công suất 120m3/ngày-đêm. Hệ thống xử lý nước thải cao su hoạt động theo nguyên lý tự chảy, quá trình xử lý các chất ô nhiễm trong nước theo cơ chế làm sạch tự nhiên bằng thực vật thủy sinh và các vi sinh vật Bảng 1. Chất lượng nước thải một số cơ sở sản xuất Nguồn: SILEP Hình 1: Thi công lắp đặt hệ thống xử lý nước thải 107Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013 trong nước (bảng 2). Kết quả cho thấy các chỉ tiêu trong nước thải chăn nuôi đều đạt quy chuẩn Việt Nam (bảng 3). Hệ thống xử lý nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn đã đạt được kết quả nhất định. Hàm lượng BOD, COD giảm hơn 10 lần, tăng pH từ 4 lên 6-7, giảm hàm lượng Cyanua 3 lần (bảng 4). 2. Sử dụng nguồn năng lượng sinh học Biogas từ quá trình xử lý chất thải Hỗn hợp khí sinh học (Biogas) bao gồm CH4, hơi nước, CO2 và một hàm lượng nhỏ khí H2S. Để loại bỏ hơi nước, khí CO2 và một số khí tạp khác nhằm tăng khí CH4 thông qua thiết bị lọc khí (hình 2). Hỗn hợp khí được hút từ bể vào thiết bị, đường dẫn khí đi từ dưới lên trên. Thiết bị cấu tạo bằng các chóp nón đục lỗ để tách khí và ngưng tụ hơi nước. Khí H2S, CO2, NH3 cùng với nước tách ra từ thiết bị được dẫn về và hòa tan cùng với nước thải từ Biogas vào hồ xử lý sinh học. Trong đường ống thu khí xẩy ra quá trình nước chảy xuôi về hồ sinh học và dòng khí chuyển động ngược lại về thiết bị lọc. Lượng nước được tách ra từ thiết bị cùng với các loại khí H2S, CO2, NH3 chảy vào hồ xử lý ô nhiễm nước thải bằng sinh vật thủy sinh đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào môi trường. Lượng khí CH4 thu được nạp vào bình chứa khí thay dầu DO Bảng 2. Chất lượng nước thải chế biến cao su sau khi xử lý Nguồn: Trung tâm Đo lường chất lượng khu vực 2 Nguồn: Trung tâm quan trắc và Kỹ thuật môi trường Quảng Bình Nguồn: Đề tài mã số 209-03/TLĐ Bảng 3. Chất lượng nước thải chăn nuôi gia súc sau khi xử lý Bảng 4: Chất lượng nước thải tinh bột sắn sau khi xử lý Trao đi - Bàn lu!n Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013108 Trao đi - Bàn lu!n phục vụ đốt lò hơi. Lượng khí CH4 thu được từ hệ thống xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn, chế biến cao su và chăn nuôi gia súc làm nhiên liệu thay thế dầu CO và than B4 đốt lò hơi sấy sản phẩm. Tại nhà máy chế biến tinh bột sắn, khí CH4 sau khi lọc được phun thẳng vào buồng đốt và thay thế được 60% lượng than B4 đốt lò hơi. Sau khi vận hành đốt thử nghiệm thành công với đầu đốt lưỡng nhiên liệu dầu DO và khí CH4 do Italia sản xuất, theo nhận xét của Giám đốc nhà máy, có thể tiết kiệm được 6 lít dầu DO cho 1 tấn sản phẩm do sử dụng khí CH4. Nhà máy chế biến cao su Lệ Ninh có công suất 1000 tấn/năm sản phẩm. Mỗi một tấn sản phẩm cao su cần tiêu thụ 47 lít dầu DO để sấy. Mỗi năm nhà máy phải tiêu tốn 47.000 lít dầu DO. Theo nhận Hình 2: Thiết bị xử lý H2S, CO2, NH3 tăng CH4 Bảng 5. Kết quả phân tích CH4 trước và sau thiết bị lọc khí nhà máy cao su Hình 3: Sử dụng khí CH4 thay than B4 và dầu DO đốt lò hơi 109Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013 Trao đi - Bàn lu!n xét, nhà máy có thể tiết kiệm được 3,4 lít dầu DO cho một tấn sản phẩm do sử dụng khí CH4. Một số trao đổi thay lời kết Phân viện BHLĐ và BVMT miền Trung - Tây Nguyên đã ứng dụng thành công công nghệ sinh học để xử lý nước thải chế biến cao su, tinh bột sắn và chăn nuôi. Phương pháp sinh học như sử dụng các vi khuẩn yếm khí, hiếu khí hoạt động tốt khi giá trị pH trong nước thải > 6,5. Nước thải chế biến cao su, tinh bột sắn với giá trị pH < 5, chương trình phối hợp đã sử dụng một số vật liệu tự nhiên để tăng pH > 6,5, thuận lợi cho các loại vi khuẩn hoạt động. Một điều dễ nhận thấy là hàm lượng Amoni trong nước thải chế biến cao su, chăn nuôi sau khi qua xử lý yếm khí, hiếu khí vẫn cao hơn giá trị theo qui chuẩn nhiều lần. Thông thường, người ta sử dụng một số loại hóa chất để loại bỏ yếu tố này. Phân viện đã ứng dụng mương “đất ướt” kết hợp với một số loài thực vật sống chìm trong nước để xử lý ô nhiễm Amoni. Kết quả hàm lượng Amoni trong nước thải sau xử lý giảm đáng kể và đạt qui chuẩn Việt Nam. Phân Viện BHLĐ và BVMT miền Trung - Tây Nguyên cũng đã ứng dụng thành công các phương pháp tạo khí sinh học từ chất thải chế biến cao su, tinh bột sắn và chăn nuôi. Trong đó, chất thải từ chế biến tinh bột sắn tạo ra khí sinh học lớn nhất, tiếp đến là dịch thải chăn nuôi gia súc và cuối cùng là nước thải chế biến cao su. Nghiên cứu của Phân Viện cho thấy, trong hỗn hợp khí sinh học thì CH4 chiếm 40 – 60% (thông thường là 60 – 80%), hơi nước chiếm 10- 15%, CO2 từ 20-30%, H2S còn lại là một số tạp khí khác. Để tăng tỷ lệ CH4, cần thiết phải loại bỏ các tạp khí trong hỗn hợp. Phân Viện đã chế tạo thành công thiết bị loại bỏ tạp khí. Việc sử dụng CH4 thay dầu DO đốt lò hơi cho nhà máy chế biến thức ăn gia súc đã giảm đáng kể chi phí sản xuất. Ảnh minh họa, Nguồn: Internet Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2013110