Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
f) Bãi chôn lấp hợp vệ sinh

f) Bãi chôn lấp hợp vệ sinh

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ q trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



-



-



-



-



-



Bãi rác vệ sinh có thể nhận tất cả các loại chất thải rắn mà không cần thiết phải thu

gom riêng lẻ hay phâ loại từng loại.

Bãi rác vệ sinh rất linh hoạt trong khi sử dụng. Ví dụ, khi khối lượng rác gia tăng

có thể tăng cường thêm cơng nhân và thiết bị cơ giới, trong khi đó các phương

pháp khác phải mở rộng nhà máy để tăng công suất.

Do bị nén chặt và phủ đất lên trên nên các côn trùng, chuột bọ, ruồi muỗi khó có

thể sinh sơi nẩy nở.

Các hiện tượng cháy ngầm hay cháy bùng khó có thể xảy ra, ngồi ra giảm thiểu

được các mùi hơi thối gây ơ nhiễm khơng khí.

Góp phần làm giảm nạn ơ nhiễm nước ngầm và nước mặt.

Các bãi rác vệ sinh khi bị chơn lấp đầy, chúng ta có thể xây dựng chúng thành các

công viên, các sân chơi, sân vận động, cơng viên giáo dục, sân golf, hay các cơng

trình phục vụ nghỉ ngơi giải trí (recreational facilities). Ví dụ ở Hoa Kỳ có các sân

vận động Denver, Colorado, Mout Transhmore có nguồn gốc là các bãi chơn lấp.

 Tuy nhiên việc hình thành các bãi chơn rác vệ sinh cũng có một số

nhược điểm:

Các bãi rác vệ sinh đòi hỏi diện tích đất đai lớn, một thành phố đơng dân có số

lượng rác thải càng nhiều thì diện tích bãi thải càng lớn. Người ta ước tính một

thành phố có quy mơ 10.000 dân thì trong một năm thải ra một lượng rác có thể

lấp đầy diện tích 1 hecta với chiều sâu 3m.

Các lớp đất phủ ở các bãi rác vệ sinh thường hay bị gió thổi mòn và phát tán đi xa.

Các bãi rác vệ sinh thường tạo ra các khí CH 4 hoặc khí H2S độc hại có khả năng

gây cháy nổ hay gây cháy nổ hay gây ngạt. Tuy nhiên khí CH 4 có thể được thu hồi

để làm khí đốt.

Nếu khơng xây dựng và quản lý tốt có thể gây ra ơ nhhiễm nước ngầm và ơ nhiễm

khơng khí.



2.2.4 Rác thải sinh hoạt hữu cơ

Rác thải sinh hoạt hữu cơ là loại rác thải có nguồn gốc từ thiên nhiên, dễ phân

hủy có thành phần chính là C, H, O. Đây là đối tượng nghiên cứu của đồ án này. Tỉ lệ

rác thải hữu ở các đô thị ở Việt Nam tương đối cao khoảng 50 -60% thành phần rác

thải đô thị, đây là nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất phân vi sinh và các loại chế

phẩm khác đem lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trương.

Nguồn gốc:

-



Phần bỏ đi của thực phẩm sau khi lấy đi phần chế biến được thức ăn cho

con người như các loại rau, củ quả đã bị hư, thối…

Phần thực phẩm thừa hoặc hư hỏng không thể sử dụng cho con người như

Cơm, canh, thức ăn còn thừa hoặc bị thiu…. Các loại bã chè, bã cafe.



20



Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ q trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



-



Các loại hoa, lá cây, cỏ không được con người sử dụng sẽ trở thành rác

thải trong môi trường như cỏ cây bị xén/ chặt bỏ, hoa rụng….



Hiện nay tại Việt Nam phần lớn rác thải hữu cơ không được phân loại tại nguồn,

không được xử lý và đưa về bãi chôn lấp gây ra ô nhiễm môi trường nặng nề, gây

nhiều dịch bệnh.

Phương thức xử lý rác thải hữu cơ tại các đô thị của Việt Nam chủ yếu là chôn

lấp, chỉ một phần nhỏ được xử lý, ủ compost thành phân vi sinh bón cho cây trồng.

Trước đây, một phần nhỏ rác thải hữu cơ này được thu gom để chăn ni gia súc, gia

cầm. Nhưng hiện nay thói quen đó khơng nhiều do đã có thức ăn cơng nghiệp cho gia

súc và gia cầm.

2.3 Tổng quan về quá trình sinh học kỵ khí

2.3.1 Bản chất về q trình sinh học kỵ khí

Trong điều kiện khơng có oxy, các chất hữu cơ có thể bị phân hủy nhờ vi sinh vật

và sản phẩm cuối cùng là khí biogas (CH 4 + CO2). Q trình xử lý kỳ khí được thể

hiện bằng phương trình như sau:

CaHbOcNdSe + 1/4(4a–b–2c+3d+2e)H2O → 1/8(4a –b+2c+3d-2e)CO2 + 1/8(4a +

b – 2c – 3d – 2e)CH4 + dNH3 + eH2S + Sinh khối vi sinh vật + ΔG0

Ghi chú: ΔG0: năng lượng kJ/gCOD.

Q trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vi khuẩn kỵ khí chủ yếu diễn ra qua các

quá trình sau:

Quá trình thủy phân:

Thủy phân các chất hữu cơ phức tạp và các chất béo thành các chất hữu cơ đơn

giản hơn như monosacarit, amino axit hoặc các muối khác. Đây là nguồn dinh dưỡng

và năng lượng cho vi khuẩn hoạt động. Thủy phân là bước đầu tiên trong các q trình

phân hủy kỵ khí. Trong bước này, các hợp chất hữu cơ phức tạp như carbohydrate,

protein và lipid bị thủy phân thành các phân tử hữu cơ hòa tan trong nước như đường,

amino axit và các axit béo bởi các enyme như cellulase, amylase, protease hay lipase.

Vi khuẩn thủy phân là các vi khuẩn kỵ khí. Q trình thủy phân có thể là bước quyết

định tốc độ phản ứng nếu chất nền chứa các phân tử lớn hoặc các hạt có tỉ lệ bề mặt

trên thể tích lớn. Trong khi đó nếu các chất dễ phân hủy bước xác định tốc độ phản

ứng là axetat và metan hóa. Sau khi các tiền chất được thủy phân, giai đoạn tiếp theo là

chuyển chất đến tế bào và phân hủy bằng các vi khuẩn lên men trong giai đoạn axit

hóa.

Q trình axit hóa

21



Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ quá trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



Trong giai đoạn axit hóa, các phân tử hữu cơ hòa tan sẽ được vi khuẩn lên men

hoặc ơxi hóa kỵ khí. Các vi khuẩn này có thể là các vi khuẩn bắt buộc hoặc tùy nghi.

Trong hệ thống kỵ khí ổn định, q trình phân hủy chính cho sản phẩm là acetate,

carbon dioxide và hydrogen. Các hợp chất trung gian, như là các axit béo, cồn khơng

có nhiều. Hướng phân hủy này có hiệu suất tạo năng lượng cao hơn cho vi khuẩn và

sản phẩm của q trình có thể được sử dụng trực tiếp bởi các vi khuẩn metan hóa. Tuy

nhiên, khi nồng độ hydro và format cao, các vi khuẩn lên men sẽ thay đổi hướng để

tạo các chất chuyển hóa dễ bị khử hơn. Các sản phẩm từ bước axit hóa bao gồm

khoảng 51% acetat, 19% H2/CO2, và 30% các sản phẩm có tính khử, chẳng hạn như

VFA, rượu hoặc lactat. Bước axit hóa thường được coi là bước nhanh nhất trong phân

hủy kỵ khí các chất hữu cơ phức tạp.

Q trình axetat hóa:

Các chất trung gian được tạo thành trong gian đoạn axit hóa, bao gồm axit béo

chứa hơn hai nguyên tử carbon, rượu có hơn một nguyên tử cacbon và các axit béo

thơm phân nhánh. Những sản phẩm này không sử dụng được trực tiếp trong metan hóa

và cần tiếp tục bị oxy hóa thành acetat và H 2 trong bước axetat hóa bằng vi khuẩn khử

proton kết hợp với nguồn sử dụng hydro. Các sản phẩm từ axetat hóa trở thành các

chất nền cho các bước cuối cùng của xử lý hóa kỵ khí, được gọi là q trình metan

hóa.

Q trình sinh metan:

Các nhóm vi khuẩn kỵ khí lên men kiềm (chủ yếu là các loại vi khuẩn lên men

metan như methanosarcina và methanothrix) đã chuyển hóa axit axetic và hydro thành

CH4, CO2.



Hình 2.5 Đặc điểm của q trình sinh học kỵ khí.



22



Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ quá trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



(Nguồn [8])

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình kỵ khí

a) Độ pH

Độ pH là chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất và điều kiện làm việc ổn

định của quá trình xử lý kỵ khí. Điều kiện tối ưu cho bể phản ứng kỵ khí là pH = 7,0 –

7,2, q trình bị dừng khi pH ở mức gần 6,0. Các vi khuẩn sinh axit tạo axit hữu cơ và

là nguyên nhân làm giảm độ pH trong hệ xử lý. Trong trường hợp pH của hệ xử lý

giảm xuống dưới mức cho phép cần có biện pháp hỗ trợ để pH có thể phục hồi bằng

cách bổ sung một số hóa chất có tính kiềm cao như vơi (CaO), ammonium khan,

NaOH, NaHCO3, Na2CO3. Hầu hết các vi khuẩn tạo mêtan hoạt động trong phạm vi

pH từ 6.7 – 7.4, tối ưu là từ 7- 7.2, sự phân hủy có thể thất bại nếu pH gần ở mức 6.0.

b) Nhiệt độ

Trong các hệ xử lý kỵ khí, q trình sinh metan được thực hiện ở nhiệt độ

thường, nhiệt độ ấm (30 – 37 0C, tối ưu ở 350C) hay nhiệt độ cao (50 – 55 0C, tối ưu ở

550C), tùy thuộc vào loại công nghệ áp dụng.

Sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ ảnh hưởng đến q trình sinh khí. Vi khuẩn sinh

khí metan rất nhạy cảm với nhiệt độ, biên độ nhiệt độ thay đổi cho phép là 10 oC trong

mỗi ngày. Nhiệt độ dưới 10oC làm vi khuẩn hoạt động kém và gas sẽ khơng được sinh

ra hoặc rất ít. Ở Việt Nam nhiệt độ trung bình từ 18 – 32 oC là thuận lợi cho hoạt động

của vi sinh, sinh khí metan.

c) Ẩm độ

Ẩm độ đạt 91,5 – 96% thì thích hợp cho vi khuẩn sinh methane phát triển, ẩm độ

lớn hơn 96% thì tốc độ phân hủy chất hữu cơ có giảm, sản lượng khí sinh ra thấp.

d) Thành phần dinh dưỡng (Hàm lượng chất khô):

Để đảm bảo q trình sinh khí bình thường và liên tục phải cung cấp đầy đủ

nguyên liệu cho sự sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn. Thành phần chủ yếu của

nguyên liệu phải cấp là C và N; với cacbon ở dạng là cacbohydrate, còn nitơ ở dạng

nitrate, protein, amoniac. Ngồi việc cung cấp đầy đủ nguyên liệu C và N cần phải

đảm bảo tỉ lệ tương ứng C/N. Tỉ lệ thích hợp sẽ đảm bảo cân đối dinh dưỡng cho hoạt

động sống của vi sinh vật kỵ khí, trong đó C sẽ tạo năng lượng còn N sẽ tạo cơ cấu của

tế bào. Nhiều thí nghiệm cho thấy với tỉ lệ C/N = 25/1 – 30/1 thì sự phân hủy kỵ khí

xảy ra tốt.



23



Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng từ q trình đồng xử lý kỵ khí

bùn thải sinh học và rác thải sinh hoạt hữu cơ.



2.3.3 Lợi ích của cơng nghệ biogas

a) Tạo ra nguồn năng lượng

Q trình tạo ra nguồn năng lượng khí biogas từ hoạt động phân hủy yếm khí của

các chất thải hữu cơ là lợi ích cao nhất của cơng nghệ biogas. Thực tiễn sản xuất

biogas trong khu vực nơng thơn có một số thuận lợi như bù đắp nhiên liệu, than , dầu,

gỗ và các vấn đề liên quan đến việc quản lý và hệ thống mạng lưới phân phối năng

lượng. Lượng chất thải hữu cơ cần thiết cho quá trình sản xuất biogas thì dồi dào.

Giảm nhu cầu sử dụng gỗ trong rừng và những nổ lực trồng cây rừng trong tương lai.

b) Ổn định chất thải

Các phản ứng sinh học xuất hiện trong q trình phân hủy yếm khí sẽ làm giảm

nồng độ của các chất hữu cơ từ 30 - 60% và ổn định bùn có thể dùng để làm phân bón

và cải tạo đất.

c) Cung cấp chất dinh dưỡng

Các chất dinh dưỡng (N, P, K) hiện diện trong chất thải thường tồn tại dưới dạng

phức chất và rất khó hấp phụ bởi cây trồng. Sau khi phân hủy ít nhất 50%, N hiện diện

dưới dạng ammonia hòa tan, có thể thực hiện hóa trình nitrate hóa tạo thành NO 3-. Vì

vậy quá trình phân hủy sẽ tăng đô hữu dụng của N trong các chất hữu cơ từ 30 - 60%.

Hàm lượng P, K không thay đổi trong q trình phân hủy. Q trình phân hủy khơng

phân hủy hay dịch chuyển bất cứ thành phần nào trong các dạng dinh dưỡng của chất

thải đô thị và trong các trại và làm cho nó hữu dụng thích hợp cho việc hấp thụ của cây

trồng. Bùn lắng từ quá trình phân hủy được xem như là chất làm ổn định và cải tạo đặc

tính vật lý đất.

d) Ức chế hoạt tính của mầm bệnh

Trong thời gian ủ phân yếm khí chất thải được phân hủy trong thời gian khoảng

15 - 50 ngày, nhiệt độ 35oC. Những điều kiện này thích hợp cho việc ức chế một số

mầm bệnh như là vi khuẩn, virus, động vật nguyên sinh, trứng giun sán.

Kỹ thuật biogas có một vài trở ngại. Khi so sánh với các giải pháp lựa chọn khác

như là ủ phân compost thì các yếu tố như là ổn định chất thải và ức chế mầm bệnh thì

phương pháp ủ phân compost tốt hơn nhiều. Một giới hạn khác bao gồm chi phí cao,

sản phẩm biogas biến đổi theo mùa, cũng như các vấn đề như là vận hành và bảo trì.

Bởi vì việc ức chế mầm bệnh trong phân hủy yếm khí khơng hồn chỉnh và bùn

hình thành từ quá trình phân hủy tồn tại dưới dạng dung dịch, do đó cần lưu ý khi lưu

trữ và sử dụng lại bùn từ q trình phân hủy. Có lẻ đây là lý do làm cho việc sử dụng

bùn từ các hầm tự hoại bị hạn chế.



24



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

f) Bãi chôn lấp hợp vệ sinh

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×