Nội dung

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 TÓM TẮT LUẬN VĂN Họ và tên học viên: Nguyễn Mạnh Tuấn Giới tính: Nam Ngày sinh: 18/12/1990 Nơi sinh: Bắc Ninh Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đặng Đình Thống - Viện Công nghệ sạch, Hiệp hội Công nghệ môi trường Việt Nam, Bộ Công Thương Tên đề tài luận văn: “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” 1 TÓM TẮT LUẬN VĂN 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. 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 2 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. 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. 3 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường làng nghề chế biến nông sản thực phẩm Sen Chiểu, tận dụng chất thải để sản xuất năng lượng phục vụ nhu cầu năng lượng của làng nghề bằng công nghệ khí sinh học tập trung. Đề xuất mô hình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí thu hồi năng lượng với quy mô sản xuất tập trung của làng nghề. 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 khí sinh học trong làng nghề . - Nội dung số 3: Đánh giá tiềm năng khí sinh họctừ 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 khí sinh học tập trung. 4 CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Hiện trạng sản xuất làng nghề Sen Chiểu 1.1.1. Quy trình sản xuất bún 1.1.2. Quy trình sản xuất đậu phụ 1.2. Hiện trạng môi trường làng nghề 1.2.1. Hiện trạng môi trường nước 1.2.1.1. Hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt 1.2.1.2. Hiện trạng chất lượng môi trường nước ngầm 1.2.1.3. Hiện trạng chất lượng môi trường nước thải 1.2.2. Hiện trạng môi trường không khí 1.2.3. Hiện trạng thu gom chất thải rắn 1.3. Công nghệ khí sinh học 1.3.1. Tổng quan về công nghệ khí sinh học 1.3.2. Đặc trưng của công nghệ khí sinh học 1.3.3. Hiện trạng ứng dụng công nghệ khí sinh học của làng nghề Sen Chiểu 1.3.4. Công nghệ khí sinh học phù hợp với đặc điểm của chất thải làng nghề Sen Chiểu 5 CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ khí sinh học để xử lý chất thải đối với làng nghề xã Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội. Đối tượng nghiên cứu: Chất thải từ quá trình sản xuất chế biến nông sản thực phẩm 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. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp thống kê Thu thập các tư liệu về tình hình sản xuất, chế biến thực phẩm, hiện trạng môi trường của làng nghề Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội và hiện trạng áp dụng công nghệ khí sinh học trong xử lý môi trường làng nghề. 2.2.2. Phương pháp điều tra khảo sát hiện trường và lấy mẫu Các mẫu phân tích được thực hiện theo hướng dẫn của các tiêu chuẩn quốc gia và quy chuẩn quốc gia hiện hành đối với phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu nước mặt, nước ngầm, nước thải và không khí trong làng nghề. 2.2.3. Phương pháp đánh giá, phân tích Dựa trên phương pháp tính toán lượng khí lý thuyết đối với các ngồn chất thải từ làng nghề để tính toán và đánh giá tiềm năng khí sinh học lý thuyết của làng nghề Sen Chiểu. 6 CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. 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 nông sản thực phẩm kết hợp chăn nuôi có hàm lượng chất hữu cơ cao, dễ phân huỷ gồm nước thải chế biến nông sản thực phẩm 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 nông sản thực phẩm). 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 khí sinh học Số hộ sản xuất chế biến nông sản thực phẩm áp dụng công nghệ khí sinh học chiếm khoảng 40% tổng số hộ. Như vậy, tiềm năng khí sinh học 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 khí sinh học 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 nông sản thực phẩm: Tổng lượng than sử dụng ước tính là 6364,5kg/ngày cung cấp 7 lượng nhiệt năng khoảng 83881,56MJ và việc sử dụng khí sinh học thay thế than trong đun nấu chế biến nông sản thực phẩm 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 khí sinh học để thắp sáng còn hầu hết các hộ khác đều không sử dụng cho mục đích này, do hiệu suất biến đổi từ khí sinh học trực tiếp để thắp sáng thấp vào khoảng 35% năng lượng chuyển đổi thành điện và nguyên nhân khác do thiếu nguyên liệu khí sinh học và nguồn khí sinh học 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. 3.2. Đánh giá tiềm năng của khí sinh học từ nguồn chất thải làng nghề Sen Chiểu Năng lượng từ khí sinh học 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 nông sản thực phẩm. Nếu chỉ sử dụng nguồn năng lượng này để nấu ăn thì nguồn khí sinh học 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 khí sinh học tiềm năng). Vì vậy, năng lượng từ khí sinh học thay thế có hiệu quả các dạng năng lượng khác 8