Quá trình xử lý biogas
uy trình xử lí chất thải bằng công nghệ biogas được tiến hành theo 5 bước như sau:Bước 1: Xử lí về khí Show
Bể chứa sau biogas là nơi chứa nước thải như một nguồn duy nhất và đồng thời cũng là bể chứa hệ thống hoạt động liên tục. Trong hệ thống này sẽ kết hợp giữa chức năng điều hòa và kị khí. Ở đây quá trình xử lí kị khí diễn ra mạnh và nồng độ chất ô nhiễm từ sau bể xử lí được khoảng 50%- 60%. Bước 2: Xử lí về hóa lí Bể keo tụ và tạo bông: Tại bể keo tụ và tạo bông nước thải từ hồ trải bạt được bơm luân phiên. Để thúc đẩy quá trình diễn ra nhanh ta bố trí moto trong bể để thực hiện quá trình xáo trộn. Trong nước có một phần các hạt được tồn tạ ở dạng keo mịn phân tán, kích thước hạt giao động khoảng 0,1- 10 micromet. Rất khó có thể tách các hạt này ra bởi chúng không nổi cũng cũng không lắng. Do diện tích bề mặt và thể tích lớn nhưng kích thước lại nhỏ nên hiện tượng hóa học bề mặt trở nên rất quan trọng. Bể lắng bùn hóa lý: Nước thải từ bể keo tụ và tạo bông đi theo đường ống phân phối để phân phối nước thải trên toàn bộ bề mặt diện tích ngang ở gần đáy bể. Thiết kế ống phân phối sao cho nước thải khi ra khỏi ống và đi lên với vận tốc chậm, điều kiện môi trường tĩnh, lúc đó các bông cặn hình thành. Tỉ trọng của nó đủ lớn để thắng vận tốc của dòng nước thải đi lên sẽ lắng xuống đáy bể. Hàm lượng cặn của nước thải ra khỏi bể lắng giảm 40-60%. Cặn lắng được đưa vào bể chứa bùn hóa lý và được bơm đi xử lí định kì. Sau đó nước thải sẽ chảy vào bể để chỉnh độ PH Bước 3: Xử lí stripping Vì nước thải trong chăn nuôi có chứa nhiều chất độc hại như hàm lượng N và P rất cao so với các loại chất thải khác cho nên cần phải có biện pháp xử lí phù hợp để xử lí N,P giảm ô nhiễm cho những giai đoạn sau, tăng hiệu suất xử lí của toàn bộ quá trình. Do vậy giải pháp Stripping để giiar quyết vấn đề này, hiệu quả xử lí đạt khoảng 85-95%ở PH từ 10- 11,5.  Bước 4:Giai đoạn xử lí sinh học Bể anoxic: trong điều kiện khí hiếm các vi sinh vật sẽ xảy ra quá trình natri hóa và khử natri hóa. Quá trình này sinh ra sản phẩm là khí nito- khí này không ảnh hưởng tới môi trường. Quá trình này diễn ra theo ba cơ chế sau: quá trình natri hóa, quá trình khử natri và bể aerotank. Bước 5: hoàn thiện khâu xử lí Bể khử trùng: Bằng phương pháp sinh học nước thải sau khi sử lí còn chứa khoảng 105-106 vi khuẩn trong 100ml, hầu như các loại vi khuẩn không phải là vi trùng gây bệnh nhưng cũng không loại trừ một số khả năng gây bệnh. Sau khi qua hệ thống nước thải sẽ đạt tiêu chuẩn nguồn xả: Q CVN 40:2011/BTNMT. Như vậy với tính năng vượt trôi của mình thì việc xử lí chất thải bằng công nghệ biogas là được bà con ưa chuộng nhất Mục Lục
Trước tiên, chúng ta sẽ đi sơ qua về các công nghệ xử lý nước thải trong chăn nuôi heo (lợn), gà, trâu bò,… Một số phương pháp đã và đang được áp dụng hiệu quả tại Việt Nam. Khác với quy trình xử lý nước thải khu công nghiệp, quy trình xử lý nước thải trong chăn nuôi chủ yếu dùng kết hợp các phương pháp sinh học hóa lý. Các phương pháp thường được ứng dụng như: Phương pháp xử lý yếm khíĐây là phương pháp được ứng dụng rất hiệu quả để xử lý giai đoạn đầu của cả quá trình, phương pháp này bao gồm nước thải có chứa phân từ việc rửa chuồng trại. Đây là phương pháp không thể thay thế khi xử lý nước thải bao gồm cả phân và nước, do hàm lượng chất khô và chất hữu cơ cao nên nếu sử dụng các phương pháp khác sẽ quá tải và không đạt hiệu quả mong muốn. Mặt khác, trong phân gia súc (heo, gà, bò,…) có chứa lượng lớn khoảng 60% – 65% chất hữu cơ nên khi phân hủy bằng phương pháp này sẽ thu được một lượng lớn khí Biogas (CH4) để tận dụng làm nguồn khí đốt phục vụ cho trang trại, tiết kiệm được chi phí. Phương pháp này hiện nay vẫn được sử dụng nhiều ở các trang trại, đồng thời vẫn được tiếp tục nghiên cứu nên sẽ có nhiều cải tiến đáng kể. Tuy nhiên, phổ biến nhất vẫn là bể dạng hình vòm cầu để thu khí Biogas, dạng này sử dụng nhiều cho quy mô gia đình, trang trại.
Phương pháp xử lý hiếu khíSử dụng phương pháp này để xử lý nước thải đã được tách ra từ phân sau quá trình phân hủy yếm khí do quá trình phân hủy yếm khí chỉ đạt được 60% – 70% quy trình, do đó mà nước thải sau quá trình yếm khí vẫn chưa đạt được tiêu chuẩn thải ra môi trường. Vì vậy mà cần phải sử dụng phương pháp xử lý hiếu khí để xử lý triệt để hơn. Phương pháp xử lý hiếu khí nước thải chăn nuôi được áp dụng theo nhiều dạng khác nhau như: bùn hoạt tính lơ lửng (Aeroten), lọc sinh học qua lớp vật liệu, mương oxy hóa,… Phương pháp xử lý bằng hồ sinh họcPhương pháp này thường được ứng dụng ở nhiều trang trại, cơ sở chăn nuôi có diện tích lớn, ứng dụng phương pháp này để xử lý nước thải sau công đoạn sử lý nước thải yếm khí thu Biogas. Các trang trại có thể kết hợp vừa chăn nuôi – xử lý nước thải, vừa nuôi thủy hải sản (cá, tôm,…), tuy nhiên hiệu quả xử lý nước thải của phương pháp này rất thấp và thường gây ô nhiễm môi trường nước do các loại tảo có trong ao hồ và các loại thực vật thủy sinh khác phát triển mạnh (do dư thừa chất dinh dưỡng). Phương pháp xử lý bằng bãi lọc trồng câyPhương pháp này được ứng dụng khá nhiều trên thế giới, nhưng hiện nay tại Việt Nam mới nghiên cứu và áp dụng. Phương pháp này khá đơn giản, chủ yếu áp dụng vào giai đoạn sau để loại bỏ triệt để các chất dinh dưỡng, cặn, và vi sinh vật. Nguyên lý của phương pháp này chủ yếu sử dụng thực vật chịu nước và tạo hệ vi sinh vật để hấp thụ, phân hủy các chất dinh dưỡng còn lại trong nước. Phương pháp hóa lýPhương pháp này chủ yếu áp dụng để loại bỏ cặn và trung hòa cũng như khử trùng. Biogas là gì?Biogas hay còn được gọi là khí sinh học, là một dạng khí hỗn hợp được sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí của phân động vật và những hợp chất hữu cơ lên men dưới tác động của nuôi cấy vi sinh vật. Thành phần của khí Biogas (hay khí sinh học Biogas) gồm có: khí metan – CH4 chiếm hơn 60%, khí cacbonic – CO2 chiếm khoảng 30%, và một số loại khí khác như N2, H2, H2S,… Khí metan chiếm lượng lớn trong hỗn hợp khí sinh học Biogas, và đây là khí tạo ra năng lượng khí đốt nhờ vào khả năng gây cháy. Lượng khí Biogas sinh ra phụ thuộc vào nhiều yếu tố như quá trình phân hủy sinh học, loại phân, tỷ lệ phối trộn với nước và nhiệt độ môi trường,… Đặc tính của khí sinh học BiogasTrọng lượng riêng của khí Biogas khoảng 0.95 kg/m3, tỷ lệ này có thể thay đổi tùy thuộc vào tỷ lệ khí metan – CH4 có trong hỗn hợp. Khí Biogas rất dễ cháy khi được hòa lẫn đúng tỷ lệ với không khí, thường là 1/9 – 1/10 so với không khí. Cơ chế hình thành khí sinh học BiogasPhân của các loài gia súc như heo, bò, trâu, ngựa,… và các chất hữu cơ có trong nước thải dưới tác động của vi sinh vật trong môi trường hiếm khí sẽ bị phân hủy thành các chất hòa tan và chất khí (CH4, CO2, N2, H2, H2S,…). Trải qua nhiều quá trình phản ứng, phần lớn các chất khí được chuyển hóa thành metan và khí cacbonic, một phần nhỏ các nguyên tố khác như nito (N), phốt pho (P),… cũng bị thất thoát ra ngoài qua quá trình phân hủy từ hầm Biogas. Sự phân hủy kỵ khí diễn ra qua nhiều giai đoạn, với sự tham gia của nhiều chủng loại, chẳng hạn như sự phân hủy tinh bột, protein và lipid thành acid amin, glyxerol, acid béo, methylamine, và các chất khác. Phản ứng cuối cùng là tạo ra liên kết cao phân tử có có thể phá hủy bởi các vi sinh vật yếm khí như xenlulozo, lignin. Lý do sử dụng Biogas trong xử lý nước thải chăn nuôiThực tế cho thấy, quy trình xử lý nước thải bằng hầm Biogas luôn đem đến nhiều ưu điểm, cùng với những tác động tích cực với môi trường, cũng như đem lại hiệu quả kinh tế cao khi các hộ chăn nuôi tận dụng được nguồn khí gas có sẵn. Dưới đây là một số ưu điểm của quy trình xử lý nước thải chăn nuôi gia súc bằng Biogas
Trên đây là những sơ lược về khí Biogas, tiếp theo chúng ta sẽ đi sâu về quy trình công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi bằng Biogas. Quy trình xử lý nước thải chăn nuôi bằng hầm ủ BiogasNhư ở trên chúng tôi đã đề cập về hiệu quả và tính tiết kiệm của việc xử lý nước thải dùng hẩm ủ Biogas, hệ thống xử lý nước thải này có hai chế độ vận hành là tự động và vận hành bằng tay khi gặp sự cố kỹ thuật. Dưới đây là từng bước quy trình xử lý. Hố thuToàn bộ các loại nước thải và chất thải của trang trại chăn nuôi gà, heo, bò sẽ được hệ thống mương dẫn thu gom và chảy vào hố thu. Hố thu này được bố trí kiểu hố thu nước tĩnh, các hạt sạn, cát sẽ bị lắng xuống đáy hố và được loại bỏ ra ngoài bằng máy bơm chìm nước thải Tsurumi. Từ hố thu, nước thải chăn nuôi sẽ chảy vào hầm Biogas. Hầm BiogasBên trong hầm Biogas, dưới sự tác động của chế phẩm vi sinh tốc độ cao, kết hợp với tác động của các loại vi sinh vật kỵ khí, nước thải sẽ bị lên men giúp làm giảm hàm lượng các chất ô nhiễm có trong nước thải chăn nuôi. Lượng ô nhiễm này sẽ giảm đến mức phù hợp với tải trọng ở mức cho phép của hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi sau Biogas, đồng thời sản sinh ra khí Biogas sử dụng vào trong sản xuất, sinh hoạt. Ngoài ra hệ thống máy khuấy chìm Faggiolati bên trong hầm sẽ xáo trộn nước thải nhằm tránh lắng cặn và tạo điều kiện sinh khí Biogas (CH4) triệt để nhất. Lượng khí từ hầm Biogas có lẫn nhiều loại khí như CH4, H2, H2S, CO2,… sẽ được dẫn qua hệ thống tách nước và khử H2S nhằm thu lại khí metan CH4. Khí CH4 này sẽ được dẫn vào bình nén khí và khi đó có thể sử dụng trực tiếp. Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi sau BiogasTùy thuộc vào quy định hiện hành của cơ quan chức năng và yêu cầu của chủ đầu tư công trình mà thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi cho phù hợp. Hiện nay, quy định trong nước thải chăn nuôi là QCVN 62 2016, quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi nêu rõ các cơ sở nào chỉ cần xử lý qua Biogas, cơ sở chăn nuôi nào phải xử lý triệt để nhằm đạt các thông số ô nhiễm theo QCVN. Hình ảnh quy trình xử lý khí Biogas phục vụ sản xuất – đốt – phát điệnMột số hình ảnh xử lý nước thải chăn nuôi thu khí Biogas |
