Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh học

Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh họcXử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh học

Xử lý chất thải rắn ph ơng pháp ủ sinh học ThS Văn Hữu Tập Trường Đ i học Khoa hc - HTN 11/2/2013 Nội dung giảng Giới thiệu chung Cơ sở lý thuyết trình xử lý phơng pháp sinh học Một số loại vi sinh vËt sư dơng ë ViƯt Nam xư lý chất thải đô thị Các công nghệ xử lý chất thải phơng pháp ủ sinh học Một số hình ảnh xử lý chất thải phơng pháp ủ sinh häc 11/2/2013 Giíi thiƯu chung 11/2/2013 Khái niệm sinh học coi q trình ổn định sinh hóa chất hữu để thành chất mùn Quá trình thực theo hai phương pháp:  Phương pháp yếm khí  Phương pháp hiếu khí (thổi khí cưỡng bức) Việc chất th i với thành phần c a chất th i ch yếu chất hữu phân h y Cơng nghệ chất th i q trình phân gi i phức t p c¸c gluxit, lipit protein hàng lo t vi sinh vật hiếu khí kỵ khí đ m nhiệm Cơng nghệ sinh học đống tĩnh thống khí cưỡng bức, luống có đ o định kỳ vửa thổi khí vừa đ o 11/2/2013 u, nh ợc điểm ph ơng pháp u điểm:  Gi m diện tích đất chôn lấp chất th i, tăng kh chống ô nhiễm môi trường  Sử d ng l i 50% chất hữu có thành phần chất th i để chế biễn làm phân bón  Phân lo i lo i rác th i tái sử d ng ph c v cho công nghiệp  Vận hành đơn gi n Nh ợc điểm:  Mức độ tự động hóa c a cơng nghệ chưa cao  Việc phân lo i ph i thực th công nên nh hưởng đến sức khỏe c a người công nhân  Chất lượng s n phm cha cao, không đồng 11/2/2013 Cơ sở lý thuyết trình xử lý phơng pháp sinh học 11/2/2013 Quá trình hình thành chất hữu tự nhiên - Cây xanh dùng quang để tổng hợp chất hữu từ khí cacbonic nớc: 6CO2 + 6H2O lợng mặt trời C6H12O6 + 6O2 - Lá có sắc tố đặc biệt diệp lục để phân huỷ CO2 nớc; giữ lại C, O, H để tổng hợp chất hữu - chủ yếu gluxit, - Muốn tổng hợp protein axit béo cần phải bổ sung nguyên tố N dới dạng nitrat amoni; - Bổ sung nguyên tố P dới dạng phosphat (P2O5) - Bổ sung K, Fe, S, nguyên tố vi lợng khác 11/2/2013 Lu trình chất hữu cuéc sèng CO2 + H2O Chất hữu tõ trồng Các nguyên tố dinh dỡng Chuyn húa vào thể động vật Chuyển hoá vào thể ngời Rác thải hữu 11/2/2013 Các chất hữu rác thải Thành phần chất hữu chủ yếu rác thải là: hydratcarbon, protein, lipit Hydratcarbon bao gåm: * Xenluloza chiÕm tû träng lín nhÊt (kho¶ng 50%) - Nằm giấy, gỗ, thân cây, rau, rơm, rạ, vải - Cấu trúc sợi, khoảng 10-12 nghìn gốc gluco pyranoza, - Các sợi liên kết với thành bó nhỏ gọi microfibrin dạng đặc dạng rỗng, - Xenluloza có cấu trúc bền vững, không tan nớc, không bị tiêu hoá đờng tiêu hoá ngời động vật, nhng bị phân huỷ vi sinh vật 11/2/2013 Các chất hữu rác thải Thành phần chất hữu chủ yếu rác thải là: hydratcarbon, protein, lipit Hydratcarbon bao gồm: * Lignin hợp chất cao phân tử đợc cấu thành từ ba loại rợu chủ yếu là: trans-p-cumarylic (~80%), trans – conferylic (6%) vµ trans-xynapylic (14%) - Lignin bền vững với tác dụng enzym - Lignin không bị phân huỷ vi vi khuẩn yếm khí - Bị phân huỷ vi sinh vật hiếu khí tạo thành chất mùn, - Nhiều khả biến đổi thành phenol, - Bị phân giải kiềm (natri bisunfit) axit sunfua 11/2/2013 10 Sự phân huỷ chất cỏc vi sinh vt tự nhiên Vi sinh vật có mặt khắp nơi tự nhiên: đất, nớc không khí Chúng có kích thớc nhỏ (tính m), gặp điều kiện thuận lợi chúng phát triển nhanh Các nhóm vi sinh vËt gåm: - Nguyªn sinh vËt (protozoa): cã cấu trúc nhân đơn bào, có nhiều tự nhiên, - Tảo (Algae) đợc gọi thực vật có tế bào clorophil, sống dới nớc 11/2/2013 14 Sự phân huỷ chất cỏc vi sinh vt tù nhiªn (tiÕp theo) - NÊm (fungi): cã cÊu trúc nhân đơn bào đa bào, có kích thớc rÊt nhá, cã mét sè kÝch thưíc rÊt lín nh nấm ăn - Vi khuẩn (bacteria): có nhiều hình dạng khác nhau: hình cầu, hình que hình soắn; cã kÝch thíc tÕ bµo tõ 0,5 - m Chúng thờng gây bệng cho ngời nh uốn ván, tả, lao, viêm họng Nhng chúng có vai trò quan trọng thiên nhiên, công nghiệp đặc biệt lĩnh vực công nghệ môi trờng - Xạ khuẩn (actinomycetes) có cấu trúc hình sợi Chúng phân huỷ nhanh xác động vật thực vật, nhiều loài tổng hợp đợc kháng sinh Là loại gây bệnh cho ngời - Virus tế bào, kích thớc nhỏ, cấu trúc đơn giản nhiều so với vi khuẩn Virus nguyên nhân gây nhiều bệnh ngời động vật 11/2/2013 15 Sự phân hủ c¸c chÊt vi sinh vật tù nhiªn (tiÕp theo) Q trình sinh học q trình oxy hóa hóa – sinh chất hữu lo i vi sinh vật khác Những vi sinh vật phát triển theo cấp số nhân, chậm sau nhanh Thành phần vi sinh vật có đống bao gồm:     Các ch ng giống vi sinh vật phân h y xenluloza Vi sinh vật phân gi i protein Vi sinh vật phân gi i tinh bột Ví sinh vật phân gi i phosphat 11/2/2013 16 Sự hoạt động vi sinh vật đống ủ Các trình sinh hóa diễn đống ch yếu ho t động c a vi sinh vật sử d ng hợp chất hữu nguồn dinh dưỡng cho ho t động sống c a chúng Rác hữu t i đống phân h y theo nhiều giai đo n chuyển hóa sinh học khác  Q trình phân h y hiếu khí: chất hữu bị oxi hóa sinh hóa thành d ng đơn gi n protein, tinh bột, chất béo lượng định xenluloza  Quá trình chuyển hóa yếm khí kỵ khí: Các chất hữu đơn gi n chuyển hóa tiếp thành axit béo dễ bay hơi, rượu, CO2 N2 khí metan Các vi sinh vật chia thành nhóm sau:  Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển m nh nhiệt độ từ – 20oC  Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển m nh nhiệt độ từ 20 – 40oC  Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển m nh nhiệt độ từ 40 – 70oC 11/2/2013 17 Các yếu tố ảnh h ởng đến tiến độ ủ chất l ợng sn phm Các yếu tố ảnh hwởng đến tiến ®é ph¸t triĨn cđa vi sinh vËt: Tû lƯ c¸c dỡng chất chất thải hữu Nhit ẩm nh hưởng c a pH Độ thống khí phân phối O2 11/2/2013 18 Các yếu tố nh hưởng đến tiến độ chất lượng s n phẩm (tiÕp theo) ảnh hởng tỷ lệ dỡng chất chất thải hữu - Các vi sinh vật cần thành phần C, N, P để tự nuôi dỡng phát triển - Các vi sinh vật kỵ khí nhu cầu chất dinh dỡng so với vi sinh vật hiếu khí - Cần tránh tăng đột ngột lợng chất thải (20 % lợng chất thải ngày) gây phá vỡ cân trình phân huỷ - Các vi sinh vật tiêu thụ carbon khoảng 20-30 lần so với nitơ khoảng 100 lần so với photpho Tỷ số tối u C/N/P=100/4-5/1 Nếu tỷ lệ C/N cao tức lợng N rác thải thấp, trình phân huỷ protein chậm, cần bổ sung vật liệu hữu giàu Nitơ nh cây, rỉ đờng, bùn cặn - - Một số chất dinh dỡng vi lợng khác K, S, Mn, Fe … cịng cho sù ph¸t triĨn cđa vi sinh vËt 11/2/2013 19 Các yếu tố nh hưởng đến tiến độ chất lượng s n phm (tiếp theo) ảnh hởng nhiệt độ: - Tốc độ phân huỷ chất hữu đống ủ tăng kéo theo nhiệt độ tăng, - Thờng thờng nhiệt độ đống ủ tăng 10oC tốc độ phân huỷ tăng gấp lần - Mục đích ủ chất thải đạt đợc nhiệt độ 60oC thời gian h đến ngày - Nhiệt độ cao nên trì 70oC nhiệt độ nhiều vi sinh vật gây bệnh bị tiêu diệt, trình phân huỷ đạt cao bắt đầu giảm dần - Không nên để nhiệt độ cao rác thải bị khô làm loại vi khuẩn bị tiêu diệt - Kích thớc đống ủ nên trì có độ cao từ 2,5-3 m, đờng kính kho¶ng 3-5 m 11/2/2013 20 Các yếu tố nh hưởng đến tiến độ chất lượng s n phẩm (tiÕp theo) ảnh hởng độ ẩm: - Nớc cần cho sống vi sinh vật, phải trì độ ẩm cho phát triển vi sinh vật - Độ ẩm mức 50-60% tối u cho trình ủ đ phân huỷ chất hữu - Độ ẩm dới 40% tốc độ phân huỷ chậm lại - Độ ẩm khoảng 80% lớn gây khó khăn cho việc thổi khí, gây trở lực cao, - Rác đem ủ hiếu khí nên đợc nghiền có kích thớc rừ 2-5 cm để thông gió đợc tốt, cho vào đống ủ vật liệu xốp tạo cấu trúc chứa mao quản cho thông gió 11/2/2013 21 Cỏc yu t nh hưởng đến tiến độ chất lượng s n phm (tiếp theo) ảnh hởng độ pH: - pH môi trờng nuối cấy quan trọng loài sinh vật thờng thích nghi với khoảng pH riêng biệt; - Phần lớn vi sinh vật phát triển bình thờng pH=6-8 - Nhng giai đoạn phân huỷ tạo axit vi sinh vật (chủ yếu nm mốc) phát triển pH=4-5 - Đặc biệt có loại vi khuẩn Thiobacillus ferrookydans phát triển pH=1-2 - Khi nhiệt độ tăng, độ pH môi trờng ủ rác thải tăng đến giá trị kiềm nhẹ (pH=7,5-8,5) 11/2/2013 22 Các yếu tố nh hưởng đến tiến độ chất lượng s n phẩm (tiÕp theo) ¶nh hởng oxy chế độ cấp khí: - Cũng nh thể sống khác, vi sinh vật cần oxy để sinh trởng phát triển - Các vi sinh vật ban đầu phân huỷ chất hữu bề mặt hạt sử dụng oxy khoảng không hạt, hàm lợng oxy giảm dần - Theo thời gian VSV phân huỷ lớp hạt (trong mao quản) sử dung oxy mao dẫn - Hàm lợng oxy mao dẫn 5% thể tích/thể tích mao quản - Phải cung cấp oxy cách thông gió tự nhiên cỡng - Đối với thông gió tự nhiên: đống ủ phải nhỏ kích thớc hạt phải lớn phải đảo liên tục, ngày đầu phải đảo hàng ngày, sau dần - Đối với thông gió cỡng phải cung cấp oxy khoảng 0,1 m3/phút/tấn rác thải khô - Theo dõi thay đổi nhiệt độ, nhiệt độ cao nhu cầu oxy lớn nhiệt độ 45-65 oC lợng không khí cần cấp khoảng 0,12-0,15 m3/phút/tấn rác thải khô 11/2/2013 23 B ng Các yếu tố môi trường nh hưởng đến vi sinh vật Yếu tố mơi tr ờng Nhiệt độ, oC §é Èm Nồng độ muối, %NaCl pH Nồng độ oxi, % thÓ tÝch Áp suất, kPa Ánh sáng 11/2/2013 Khoảng xác định 15 – 70 20 – 60 1,3 - 1,0 – 10 – 20 – 115 Bóng tối, ánh sáng m nh 24 Mét sè lo¹i vi sinh vËt sư dơng ë ViƯt Nam xư lý chất thải rắn hữu 11/2/2013 25 Công suất qu¹t cÊp khÝ Nq  Q p 3600.102. q td đó: Q lu lợng không khí cần cấp, m3/h, (lấy hệ số d 1,1-1,3 lần tính theo lợng rác xử lý), p - áp suất quạt, kg/m2; q - hiệu suất quạt, quạt ly tâm q = 0,8-0,95 td - hệ số truyền động từ động quạt đến trục quạt, td = 0,9-0,98 Công suất động quạt: Ndc = k.Nq đó: k - hệ số dự trữ Đối với quạt li tâm k =1,1-1,2 11/2/2013 26 Một số hình ảnh sản xuất phân composting 11/2/2013 27 Tài liệu tham khảo Nguyễn Xuân Nguyên Công nghệ xử lý rác thải chất thải rắn NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2004 Hoàng Kim Cơ, Trần Hữu UyểnKỹ thuật môi trờng NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2001 Trần Hiếu Nhuệ, ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái Quản lý chất thải rắn T1 Chất thải rắn đô thị NXB Xây dựng 2001 Lớp học Quản lý xử lý chất thải rắn NCST, Việt Nam – CNRS, Ph¸p , 2002 Technology of municipal solid waste treament EXPERIENCES AND CHALLENGES NXB KHKT 2003 11/2/2013 28 ... sở lý thuyết trình xử lý phơng pháp sinh häc Mét sè lo¹i vi sinh vËt sư dơng ë Việt Nam xử lý chất thải đô thị Các công nghệ xử lý chất thải phơng pháp ủ sinh học Một số hình ảnh xử lý chất thải. .. phơng pháp ủ sinh học 11/2/2013 Giới thiƯu chung 11/2/2013 Khái niệm sinh học coi q trình ổn định sinh hóa chất hữu để thành chất mùn Quá trình thực theo hai phương pháp:  Phương pháp yếm khí  Phương. .. Hiếu Nhuệ, ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái Quản lý chất thải rắn T1 Chất thải rắn đô thị NXB Xây dựng 2001 Lớp học Quản lý xử lý chất thải rắn NCST, Việt Nam CNRS, Ph¸p , 2002 Technology of