CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC- SESSION ONE

GIẢI PHÁP SỬ DỤNG MÁY PHÁT ĐIỆN BIOGAS ĐỂ TẠO
NGUỒN ĐIỆN NĂNG TỪ KHÍ BIOGAS THU HỒI Ở TRẠM XỬ LÝ
NƯỚC THẢI: NGHIÊN CỨU THÍ ĐIỂM TẠI TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI
CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM CÔNG TY CPV FOOD, CÔNG SUẤT
8.000M3/NGÀY ĐÊM, TỈNH BÌNH PHƯỚC
Lê Thị Vân Anh (1), Nguyễn Phương Duy*, Nguyễn Trung Hiếu*,
Bùi Đức Hiếu*, Nguyễn Đức Quân*
*Khoa Kỹ thuật hạ tầng và Môi trường Đô thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
Người hướng dẫn: NCS. Nguyễn Minh Ngọc

TÓM TẮT
Thu hồi khí Biogas để tái sử dụng trong thực

Việc áp dụng động cơ phát điện chạy khí

tế ở Việt Nam đã triển khai từ những năm

Biogas cho các trạm xử lý nước thải có sử

cuối thế kỷ 20, việc sử dụng khí Biogas để

dụng thiết bị UASB hiện nay chưa được triển

chạy động cơ đốt trong đã được nghiên cứu

khai và đánh giá hiệu quả kinh tế. Nghiên

rất nhiều gần đây. Các thiết bị động cơ chạy

cứu tập trung vào phân tích áp dụng phát

khí Biogas đã được thương mại hóa và áp

điện từ khí Biogas cho trạm xử lý nước thải

dụng rộng rãi cho hộ cá nhân, nhà máy, xí

và đánh giá hiệu quả kinh tế thu được từ q

nghiệp …

trình tái tạo năng lượng này.

Từ khóa: Biogas, UASB, phát điện, CH4, trạm xử lý nước thải.

1. MỞ ĐẦU
Việc thu hồi và sử dụng khí Biogas đã

Với các nghiên cứu gần đây về động cơ khí gas

được áp dụng tại Việt Nam từ thập niên 90

như Bùi Văn Ga và cộng sự (2012), H.T Công và

của thế kỷ 20, việc thu hồi và sử dụng khí

N.Q Khánh (2015), N.Đ Hùng và cộng sự (2015),

Biogas được áp dụng cho các hộ cá thể,


đã nghiên cứu ứng dụng khí gas và khí Biogas

cơng ty, nhà máy… nhưng mục tiêu phần

để nghiên cứu về động cơ phát điện bằng khí

lớn là sử dụng làm nguyên liệu đốt, điều

gas, điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng

này phù hợp với hộ cá thể hoặc nhà máy

tái tạo năng lượng tại các trạm xử lý nước thải

chăn ni, cịn các đơn vị khác thì chưa có

thực phẩm có nồng độ nhiễm cao và trong dây

sự phù hợp đáng kể.

chuyền xử lý có sử dụng thiết bị UASB.

22 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO


CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION ONE

Từ thiết bị UASB trong dây chuyền xử lý


Nước thải nhà máy chế biến cơng nghiệp

nước thải có nồng độ ơ nhiễm cao, ta thu

thực phẩm có tải lượng chất thải gây ơ

được nguồn khí Biogas có chứa hàm lượng

nhiễm (bảng 1):

CH4 từ 50% đến 70%, nguồn khí này thay

Bảng 1. Hàm lượng chất ơ nhiễm trong nước thải

vì sử dụng để đun nấu (sử dụng hạn chế ở
trạm xử lý nước thải hoặc bán với giá thành

TT

Thông số

Đơn vị

Giá trị

rất thấp) được tích lũy và dùng cho động cơ

1

BOD5


mg/l

1500 ÷ 2000

phát điện, nguồn điện năng được sử dụng

2

COD

mg/l

2000 ÷ 2800

cho các nhu cầu ngay tại trạm xử lý.

Với lưu lượng nước thải 8.000m3/ngày đêm,
tải lượng CH4 dự báo tạo ra theo phân tích
của IPCC (2006), tương ứng (bảng 2):

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Mơ hình nghiên cứu
Dựa trên dây chuyền xử lý nước thải Công
ty CPV Food, công suất 8.000m3/ngày đêm,
tỉnh Bình Phước, nhóm nghiên cứu đưa
vào ứng dụng động cơ phát điện bằng khí
Biogas từ lượng khí Biogas thu được ở bể
UASB để phục vụ một số nhu cầu cho trạm
xử lý (hình 1).


UASB

Hệ thống
Thu gom và lưu
trữ khí Biogas

Bảng 2. Tính tốn sơ bộ lượng khí Biogas tạo ra
từ trạm xử lý 8000 m3/ngày
TT

Hàm lượng CH4

Đơn vị

Giá trị

1

Theo BOD

kg/ngày

7200 ÷ 9600

2

Theo COD

kg/ngày


4000 ÷ 5600

Hiện nay có 2 loại động cơ chuyển đổi
khi áp dụng khí Biogas để phát điện là
động cơ xăng và động cơ diesel. Trong đó

Hệ thống
Máy phát điện

chuyển đổi động cơ xăng sang động cơ sử
dụng Biogas thuận lợi và đơn giản hơn so

Hệ thống
Thiết bị đièu chỉnh
và phân phối điện

Phụ tải điện

với chuyển đổi bằng động cơ Diesel, với
nghiên cứu của N.K Tùng và cộng sự (2019)
về chuyển đổi động cơ xăng sang sử dụng

Hình 1. Sơ đồ bố trí hệ thống cơng trình nghiên cứu

Biogas, cho thấy với tỷ lệ khí CH4 là 64%
trong khí Biogas thì hiệu suất phát điện

2.2 Phân tích kỹ thuật
Nghiên cứu cơ bản của IPCC (20006) cho

thấy lượng tạo khí Biogas được tính theo

động cơ cịn 55% so với sử dụng nhiên liệu
xăng.

tỷ lệ 0,6 kg CH4/kg BOD hoặc 0,25kg CH4/

Mơ hình nghiên cứu dự kiến sử dụng động

kg COD.

cơ chạy khí Biogas được cải tạo từ động cơ
xăng.
DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 23


CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC- SESSION ONE

2.3 Đánh giá giá trị của nghiên cứu đề xuất

Hiệu quả kinh tế của dự án được đánh giá

Khi sử dụng khí Biogas để phát điện bằng

lợi ích dư dựa trên mức độ so sánh giữa sử

động cơ cải tạo từ động cơ xăng, các trạm

dụng trực tiếp khí Biogas và hiệu quả từ


xử lý nước thải sẽ tiêu thụ được nguồn khí

phát điện bằng khí Biogas mang lại, quá

Biogas tạo ra trong quá trình xử lý nước thải

trình sẽ bao gồm lợi ích tạo ra điện năng

từ thiết bị UASB.

từ khí Biogas trừ đi giá trị sử dụng trực tiếp

Hiệu quả của q trình sẽ được tính thơng
qua lượng điện năng tạo ra phục vụ cho
nhu cầu thắp sáng, sự giảm chi phí cho
trạm xử lý nước thải.

khí Biogas, nhân cơng vận hành, bảo dưỡng
thiết bị, sau đó lấy giá trị đầu tư (xây dựng
cơng trình, máy phát điện, thiết bị điện phụ
trợ khác) chia cho giá trị lợi ích dư đã phân
tích để tính thời gian hồn vốn cơng trình.

3. KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Thu hồi và sử dụng khí Biogas ở các trạm

1] Nguyễn Khắc Tùng, Nguyễn Đức Khánh, Trịnh

Xuân Phong, Nguyễn Trung Kiên (B), Đặng Huy

xử lý nước thải có thiết bị UASB cho mục

Cường, Bùi Văn Chinh. Nghiên cứu sử dụng nhiên

đích phát điện sẽ hiệu quả khả quan và

liệu khí sinh học trên cụm máy phát điện cỡ nhỏ
dùng trong hộ gia đình. Tạp chí Khoa học và Công

đảm bảo nguồn năng lượng tái tạo liên
tục, đồng thời giảm chi phí sử dụng cho
các trạm xử lý nước thải.

nghệ, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, 2019.
[2] Nguyễn Đình Hùng, Nguyễn Hữu Hường, Đồn
Thanh Vũ, Vũ Việt Thắng. Ứng dụng biogas chạy
máy phát điện cỡ nhỏ tại nông thôn Việt Nam. Tạp

Lượng điện năng tạo ra nguồn khí Biogas

chí phát triển KH&CN, tập 12, số 14, pp: 5-11, 2009.

ở trạm xử lý nước thải cần được nghiên

[3] Bùi Văn Ga và cộng sự. Hệ thống cung cấp Biogas

cứu thực nghiệm cho rõ ràng hơn, vì phụ


cho động cơ máy phát điện 2HP. Tạp chí KH&CN

thuộc vào loại máy phát điện, lượng khí
thực tế và hiệu suất phát điện.

Đại học Đà Nẵng, số 3 (20), 2007.
[4] Huỳnh Thanh Công, Nguyễn Quốc Khánh. Hiện
trạng & xu hướng nghiên cứu động cơ đốt trong
sử dụng biogas. Tạp chí phát triển KH&CN, tập 18,

Thời gian hồn vốn đầu tư cơng trình cần
được xem xét một đầy đủ, để đánh giá sự

số K7- 2015, 2015.
[5] IPCC. Guidelines for National Greenhouse Gas

hữu ích của đề xuất nghiên cứu.

Inventories. Volume 5 - Waste. Chapter 6 wastewater treatment and discharge. https://
www.ipcc-nggip.iges.or.jp/public/2006gl/vol5.
html, 2006.

24 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO


CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION ONE

CÁC KÝ HIỆU
UASB: Bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn
kỵ khí (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)

CH4: Khí mê tan [kg]
BOD5: Nhu cầu oxy sinh hóa (lượng oxy cần thiết để oxy
hóa sinh học các chất hữu cơ trong 5 ngày đầu trong
nhiệt độ 20ºC) [mg/l]
COD: Nhu cầu oxy hố học (lượng oxy cần thiết để oxy
hố hồn tồn carbon hữu cơ thành CO2 và nước) [mg/l]

TÁC GIẢ Ý TƯỞNG
Lê Thị Vân Anh, sinh viên năm thứ 3,

Nguyễn Đức Quân, sinh viên năm thứ 2,

chuyên ngành Kỹ thuật môi trường đô thị,

chuyên ngành Kỹ thuật môi trường đô thị,

Khoa Kỹ thuật hạ tầng và môi trường Đô

Khoa Kỹ thuật hạ tầng và môi trường Đô

thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.

thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.

Email:

Email:

Bùi Đức Hiếu, sinh viên năm thứ 4, chuyên
ngành Kỹ thuật cấp thoát nước, Khoa Kỹ

thuật hạ tầng và môi trường Đô thị, Trường
Đại học Kiến trúc Hà Nội.

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
NCS. Nguyễn Minh Ngọc, tốt nghiệp
Trường ĐH Thủy Lợi năm 2002 với chuyên
ngành thủy văn và môi trường, năm 2006

Email:

trở thành giảng viên của Khoa Kỹ thuật hạ

Nguyễn Trung Hiếu, sinh viên năm thứ

tầng và môi trường Đô Thị, Trường ĐH Kiến

3, chuyên ngành Kỹ thuật cấp thoát nước,

trúc Hà Nội. Email:

Khoa Kỹ thuật hạ tầng và môi trường Đô

Các lĩnh vực nghiên cứu cơ bản gồm Xây

thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.

dựng công trình, thủy lực học, kỹ thuật hạ

Email:


tầng đơ thị, ứng dụng tin học, môi trường

Nguyễn Phương Duy, sinh viên năm thứ

và xử lý chất thải.

3, chuyên ngành Kỹ thuật cấp thốt nước,
Khoa Kỹ thuật hạ tầng và mơi trường Đô
thị, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội.
Email:

DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO | 25