Energy and carbon footprints of different technologies for energy recovery from wastewater of the Vietnamese seafood processing industry

So sánh lượng năng lượng và dấu chân carbon từ các công nghệ thu hồi năng lượng từ nước thải chế biến thủy sản tại Việt Nam

Abstract

The treatment of industrial wastewater with high organic loads has large potential for energy recovery and reduction of GHG-Emissions. In this work, the Energy and Carbon Footprints of different process technologies for the treatment of fat rich wastewater from the Vietnamese seafood industry have been determined. Three options have been compared: the current lowtech solution in which the fat is used as an input for biodiesel production, the anaerobic treatment of the fat with power generation from the biogas and a combined option in which the fat is converted to biodiesel and the effluent is pre-treated anaerobically. All options need aerobic post-treatment to ensure that current regional effluent standards are met. Energy consumption and recovery as well as other emission sources have been analysed during construction and operation phase of the plants, while demolition phase has been neglected. All analyzed options have a positive net energy output which sums up to 5.24; 4.56 and 11.16 kWh per treated m³ of wastewater for variants 1, 2 and 3. The corresponding Carbon Footprints are -0,90; -0,69 and -2,24 KgCO₂/m³. Hence, anaerobic digestion of the fat cannot improve neither the net energy output nor the Carbon Footprint of the treatment plant, while the combination of biodiesel production and anaerobic pre-treatment reduces energy consumption during the operational phase and recovers more than twice as much energy as the other options. Furthermore, all variants have a negative carbon footprint and thus save CO₂ emissions, since the carbon in the wastewater is biogenic and the recovered energy can replace fossil fuels.

Việc xử lý nước thải công nghiệp với hàm lượng hữu cơ cao có tiềm năng rất lớn trong việc thu hồi năng lượng và làm giảm phát thải khí nhà kính. Trong nghiên cứu này, lượng năng lượng và khí thải gây ô nhiễm môi trường (dấu chân Carbon) từ các công nghệ xử lý nước thải giàu chất béo ngành công nghiệp chế biến thủy sản tại Việt Nam đã được nghiên cứu. 3 phương pháp đã được so sánh: giải pháp hiện tại sử dụng chất béo làm nguyên liệu sản xuất diesel sinh học; phương pháp xử lý kỵ khí chất béo có sản sinh năng lượng và phương pháp kết hợp trong đó chất béo được chuyển thành diesel sinh học và nước thải đầu ra được xử lý kỵ khí. Lượng năng lượng tiêu thụ và thu hồi cũng như các nguồn phát thải khác đều đã được phân tích trong suốt quá trình xây dựng và vận hành nhà máy. Các phương pháp phân tích đều cho kết quả tích cực về mặt năng lượng, chẳng hạn như 1m3 nước thải tạo ra lần lượt 5,24; 4,56 và 11,16 kWh tương ứng với các phương pháp 1, 2, 3. Lượng CO₂ lần lượt là 0,90; 0,69 và 2,24 Kg CO₂ /m³. Do đó, xử lý kỵ khí chất béo không thể cải thiện lượng năng lượng đầu ra hoặc dấu chân carbon của nhà máy xử lý, trong khi việc kết hợp sản xuất diesel sinh học và tiền xử lý kỵ khí làm giảm lượng năng lượng tiêu thụ trong quá trình vận hành và thu hồi lượng năng lượng nhiều gấp 2 lần các phương pháp khác. Ngoài ra, các phương pháp đều tạo ra giá trị dấu chân carbon âm, tức là làm giảm lượng phát thải CO₂, vì carbon trong nước thải là carbon sinh học và năng lượng thu hồi có thể thay thế nhiên liệu hóa thạch.