Untitled Science & Technology Development, Vol 19, No T4 2016 Trang 108 Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí rác thải hữu cơ Phan Công Hoàng Phạm Vân Kim Ngọc Phạm Thị[.]
Science & Technology Development, Vol 19, No.T4- 2016 Nghiên cứu thơng số ảnh hưởng đến q trình phân hủy kỵ khí rác thải hữu Phan Cơng Hồng Phạm Vân Kim Ngọc Phạm Thị Hoa Trường Đại học Quốc Tế, ĐHQG – HCM (Bài nhận ngày 21 tháng 09 năm 2015, nhận đăng ngày 30 tháng 08 năm 2016) TÓM TẮT thực vật rác thải sinh hoạt) phối trộn với Mặc dù phản ứng phân hủy kỵ khí rác thải phân bị (tỷ lệ 2:1), ủ hoại để đạt hữu khả thi, bắt đầu nghiên cứu đồng kích thước hạt nhằm gia tăng từ năm 1990, nhiên, đến với tốc độ phản ứng Nghiên cứu thực mục tiêu tối ưu hóa hiệu suất phản ứng, tăng vận nhiệt độ 55 oC 37 oC, tỷ lệ phối trộn S: I = tốc phản ứng tạo lượng khí methane lớn nhất, 1:2, 2:1, 1:1, giá trị tổng rắn bao gồm 30 %, cần phải tối ưu nhiều thông số Với mục tiêu 24 %, 18 %, 14 % 10 % Kết nghiên cứu đó, nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng nhiệt cho thấy điều kiện nhiệt độ 55 oC, tổng rắn 24 độ, tỷ lệ phối trộn rác (S) bùn mồi (I), nồng % S:I = 1:2 cho hiệu suất sinh khí methane độ chất rắn (TS) đến q trình phân hủy kị khí cao (3,5 mL; chiếm 70 % tổng thể tích chứa rác thải hữu Rác thải hữu thiết kế khí) sau 30 ngày phản ứng phịng thí nghiệm cách sử dụng lục bình tươi (đại diện cho thành phần có nguồn gốc Từ khóa: Rác thải, phân hủy kỵ khí, yếu tố ảnh hưởng, nhiệt độ, bùn mồi, nồng độ rắn, pH MỞ ĐẦU Xử lý rác thải sinh hoạt vấn đề lớn cho nước giới Hiện công nghệ sử dụng phổ biến chôn lấp đốt Trong lượng rác thải phát sinh ngày nhiều, đặc biệt đô thị lớn Do việc sử dụng cơng nghệ chơn lấp chịu áp lực lớn đất đai, ảnh hưởng môi trường từ bãi chôn lấp Cơng nghệ đốt gây nhiễm khơng khí khơng có lị đốt đại, bên cạnh cịn làm lãng phí tài ngun lớn khơng tận dụng lượng từ rác thải Một số nước phát triển có biện pháp quản lý chất thải rắn hiệu hơn, bao gồm việc phân loại rác để tái sử dụng số loại vật liệu giấy, thủy tinh, nhựa, kim loại Về thành phần hữu rác thải sinh hoạt, công nghệ Trang 108 quan tâm công nghệ compost nhằm sản xuất phân bón hữu cơ, cơng nghệ phân hủy kỵ khí để sản xuất khí methane Tiềm ứng dụng cơng nghệ phân hủy kỵ khí để sản xuất khí sinh học thành phần hữu rác thải sinh hoạt lớn, thành phần hữu chiếm đến gần 50–80 % tổng khối lượng rác thải Do đó, có nhiều nghiên cứu nhằm tối ưu hóa cơng nghệ để ứng dụng vào thực tế, công nghệ nhiều thành phố Châu Âu nước phát triển khác ứng dụng Tuy nhiên, có tiềm ứng dụng lớn cơng nghệ chưa phổ biến rộng rãi gặp phải nhiều khó khăn kinh tế kỹ thuật Về kỹ thuật, thành phần vật liệu đầu vào đa dạng không đồng biến động khiến cho q trình hoạt động khơng ổn TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ T4 - 2016 định, đồng thời rác thải chứa nhiều chất gây ức chế q trình phân hủy Bên cạnh đó, chưa có thơng số tối ưu nhằm vận hành hệ thống cách tốt Những khó khăn kinh tế bao gồm việc đầu tư hệ thống bể phản ứng tốn kém, lượng khí methane sinh từ bể phản ứng chưa đủ để vận hành hệ thống xử lý Do đó, nhà khoa học giới phải tiếp tục nghiên cứu nhằm tối ưu hóa q trình phản ứng tạo lượng khí methane nhiều [2, 3, 4, 6, 7, 10, 15] Mặc dù phản ứng phân hủy kỵ khí rác thải hữu khả thi, bắt đầu nghiên cứu nước phát triển từ năm 1990 Tuy nhiên, đến với mục tiêu tối ưu hóa hiệu suất phản ứng, tăng vận tốc phản ứng tạo lượng khí methane lớn nhất, cần phải tối ưu nhiều thơng số, nhiều điểm chưa hiểu rõ cần phải tiếp tục nghiên cứu Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phản ứng bao gồm: Ảnh hưởng chất dinh dưỡng cần thiết loại carbon: Rác thải hữu đa dạng thành phần, thường thiếu cân chất dinh dưỡng cần thiết cho phản ứng phân hủy sinh học hoạt động ổn định Các chất dinh dưỡng thiếu bao gồm nguyên tố dinh dưỡng (C, N P), nguyên tố vi lượng [12] Do vận hành phản ứng phân hủy kỵ khí cần phải bổ sung chất dinh dưỡng cách trộn rác thải sinh hoạt với bùn thải, với hố chất, với phế thải nơng nghiệp [12] Nghiên cứu Dai cộng [8] cho thấy trộn bùn tách nước với rác thải thực phẩm phản ứng phân hủy kỵ khí hoạt động ổn định tạo nhiều khí methane so với phân hủy loại riêng biệt Khi trộn rác thải hữu với phân gia súc làm cho bể phản ứng hoạt động ổn định tạo khí methane nhiều [11] Tuy nhiên, thành phần rác thải hữu thường biến động tùy theo mùa năm, thay đổi với điều kiện địa phương, việc chọn loại nguồn dinh dưỡng bổ sung cần lựa chọn phù hợp với vật liệu địa phương nhằm tối thiểu hóa chi phí cho hiệu cao nhất, nên việc phối trộn rác thành phần khác chưa có thơng số tối ưu cho rác thải đô thị Việt Nam Ảnh hưởng nhiệt độ: Có khoảng nhiệt độ thích hợp cho phản ứng phân hủy kỵ khí sinh khí methane mesophilic (25–35 oC) thermophilic (45–55 oC) Khoảng nhiệt thermophilic thường cho hiệu suất phản ứng cao tạo nhiều khí methane Trong nghiên cứu Cecchi cộng [5], khoảng nhiệt độ thermophilic (55 oC) cho hiệu suất phản ứng gần hoàn tồn, lượng khí methane sinh cao đến lần so với khoảng nhiệt độ mesophilic (37 oC) Tuy nhiên, để trì khoảng nhiệt độ thermophilic cần phải cấp thêm nhiệt độ cho phản ứng, quy trình vận hành bảo dưỡng hệ thống phức tạp tốn so với việc vận hành khoảng nhiệt độ mesophilic Do đó, cần phải xem xét hiệu hai khoảng nhiệt độ góc độ cân lượng hiệu chi phí để đánh giá thơng số tối ưu Ảnh hưởng tỷ lệ chất rắn bùn mồi: Nồng độ chất rắn bùn mồi có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất phản ứng phản hủy Tuy nhiên, có nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ hai thơng số đến lượng khí methane tạo thành Mới nghiên cứu Boulanger [4] cho thấy tỷ lệ bùn mồi chất rắn tăng hiệu suất sinh khí tăng Cũng theo kiến nghị nghiên cứu cần nghiên cứu thêm cho loại bùn mồi khác khác biệt quần thể vi sinh mẫu bùn mồi làm thay đổi tỷ lệ tối ưu bùn mồi rắn Việc quản lý rác thải đô thị Việt Nam vấn đề lớn cho nhà quản lý tỉnh thành, đặc biệt thành phố lớn Hiện trạng xử lý rác thải Việt Nam sử dụng công nghệ chôn lấp Việc phân loại thực với quy mô nhỏ lẻ thông qua vựa ve chai Trang 109 Science & Technology Development, Vol 19, No.T4- 2016 Lượng rác thải hữu hoàn toàn chưa tận dụng, tập trung toàn bãi chơn lấp Do đó, giải pháp phân hủy kỵ khí rác thải hữu nhằm sinh khí methane khơng giúp làm giảm đáng kể lượng rác cần chôn lấp, mà tạo nguồn lượng tái tạo lớn Do đó, đề tài nghiên cứu yếu tố trọng bao gồm nhiệt độ, pH, phần trăm chất rắn, tỷ lệ vi sinh vật mồi, ảnh hưởng lên q trình phân hủy kỵ khí, qua cung cấp điều kiện tối ưu áp dụng thực tế xử lý chất thải rắn Việt Nam VẬT LIỆU - PHƯƠNG PHÁP Vi sinh vật mồi (inoculums) Vi sinh vật mồi hỗn hợp vi sinh vật yếm khí có bùn mồi (seedling sludge) lấy từ hệ thống xử lý nước thải kỵ khí nhà máy Bia Bình Tây, phường Tân Đơng Hiệp, thị trấn Dĩ An, tỉnh Bình Dương, Việt Nam Tổng khối lượng rắn (khối lượng khô) bùn mồi 0,1 g/mL Tổng khối lượng rắn khô xác định cách cân sấy nhiệt độ 105 oC sau h ([1]) Bùn sau lấy giữ lạnh oC, hoạt hóa lại trước cho vào bình phản ứng Bùn mồi hoạt hóa cách bổ sung dinh dưỡng ủ lắc tủ ủ nhiệt độ 37 oC Chất thải hữu Chất thải hữu thiết kế cách sử dụng lục bình (đại diện cho thành phần thực vật rác thải) trộn với phân bò (tỷ lệ 2:1) đem ủ thời gian tháng để đạt đến kích thước đồng Việc phối trộn thực hộp xốp hình chữ nhật kích dung tích 20 L điều kiện nhiệt độ phịng Lục bình cắt nhỏ đến kích thước 2–3 cm trộn với phân bị theo lớp Kích thước đồng dựa phân rã lục bình từ kích thước ban đầu – cm đạt đến kích thước hạt khoảng – mm Độ ẩm chất thải hữu 74 % Độ ẩm xác định cân sấy ẩm Shidmazu MOC-120H nhiệt độ 105 oC Trang 110 Thiết kế phản ứng Nghiên cứu thực theo mẻ điều kiện kiểm sốt phịng thí nghiệm, sử dụng lọ thủy tinh thể tích 25 mL Thể tích phản ứng 20 mL, thể tích lưu khí (headspace) 5mL Tổng lượng chất rắn (bao gồm rác hữu bùn mồi) cho vào lọ phản ứng theo tỷ lệ tổng rắn khác (30 %, 24 %, 18 %, 14 % 10 %), tương ứng với khối lượng rắn 6; 4,8; 3,6; 2,8 2g rắn khô/ 20 mL Tỷ lệ phối trộn rác hữu bùn mồi 1:2; 2:1; 1:1 Đối với tổng lượng rắn 30 % thực với tỷ lệ S:I = 1:2 tổng thể tích lọ phản ứng nhỏ Tất lọ phản ứng thực hai điều kiện nhiệt độ khác nhau, 55 oC 37 oC, đặt tủ ủ điều nhiệt để kiểm soát nhiệt độ (Tủ Memmert, Đức) Tất thí nghiệm lặp lại lần, thực thời gian 30 ngày Thí nghiệm kiểm sốt chứa 20 g rác hữu Sau cho rác vào lọ phản ứng bổ sung nước để đạt đến thể tích phản ứng 20 mL, lọ phản ứng sục khí nitrogen để tạo điều kiện yếm khí, sau đóng kín lọ nắp cao su nắp nhôm (PTFE septum-aluminum cap) Trong thời gian vận hành, mL khí headspace rút syringe mL để đo lượng khí methane tạo thành sau 0; 6; 13; 19; 23 30 ngày Phương pháp phân tích Khí methane đo máy sắc ký khí (Agilent 7890A), cột Agilent capillary HP-5, đầu dị FID Điều kiện vận hành: nhiệt độ cột 60 oC, nhiệt độ đầu dò 250 oC, nhiệt độ châm mẫu 250 o C, khí mang N2, thể tích bơm mẫu µL Khí methane bình phản ứng lấy mẫu syringe 100 µL (Agilent, gas tight syringe) bơm vào máy sắc ký khí Nồng độ khí so sánh với đường chuẩn xây dựng với khí methane chuẩn [14, 13] TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ T4 - 2016 Tổng khối lượng rắn (khối lượng khơ) phân tích cách sấy 105 oC [1] pH đo máy đo pH Nhu cầu oxy hóa học (COD) xác định theo phương pháp closed reflux methods (TCVN 6491 :1999) Hàm lượng nitrogen tổng mẫu rắn xác định theo phương pháp Kjeldahl KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng nhiệt độ Kết thu thể Hình cho thấy nhiệt độ có ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu suất sinh khí methane Nhiệt độ 55 oC cho hiệu suất sinh khí cao 37 oC, trung bình cao khoảng mL đến 1,5 mL tồn q trình ấ = × phản ứng (cụ thể thí nghiệm thiết kế nghiên cứu này) Do tính lượng khí sinh tuyệt đối điều kiện 55 oC (thermophilic) cho hiệu suất sinh khí tốt điều kiện 37 oC (mesophilic) Tuy nhiên, tính nhiệt lượng thu tương đối để đạt điều kiện thermophilic 55 oC cần phải cung cấp nhiệt cho bình phản ứng Trong thiết kế thí nghiệm nghiên cứu này, nhiệt lượng cần cung cấp để tăng nhiệt từ 37 o C lên 55 oC tính sau (giả sử nhiệt dung riêng hỗn hợp phản ứng với nhiệt dung riêng nước, bỏ qua tổn thất nhiệt trình truyền nhiệt): ( ) ×( ( ) Nhiệt lượng cháy khí methane 55 MJ/kg ([9]) − )( ) = ( ) Qua tính nhiệt lượng cháy lượng khí methane chênh lệch tạo thành là: ( )× , ( ) ( )= × × × = , × = ( ) , × Qua cách tính cho thấy việc lựa chọn điều kiện vận hành tối ưu phụ thuộc vào mục tiêu quản lý Nếu mục tiêu thu nhiệt lượng hữu ích lớn chọn điều kiện vận hành 37 oC Nếu mục tiêu đạt tốc độ phân hủy chất thải nhanh rút ngắn thời gian phản ứng chọn điều kiện vận hành 55 o C Một điểm khác biệt khác biệt tốc độ phản ứng Ở nhiệt độ 37 oC, thời gian tăng trưởng (exponential growth) phản ứng sinh học trung bình 13 ngày cho đa số tỷ lệ phản ứng, thí nghiệm 24 % (2:1), 30 , ( ) % (1:2) 24 % (1:1) có thời gian tăng trưởng kéo dài đến 19 ngày Ở nhiệt độ 55 oC, thời gian tăng trưởng trung bình ngày, có số thí nghiệm kéo dài đến 13 ngày, bao gồm 24 % (1:1), 14 % (2:1); 10 % (2:1) Nhìn chung, kết luận nhiệt độ cao 55 oC trình phân hủy diễn nhanh cho lượng khí tạo thành lớn nhiệt độ 37 o C Tuy nhiên, lượng khí chênh lệch khơng đủ để thực việc cung cấp nhiệt để nâng nhiệt độ phản ứng (chỉ đáp ứng khoảng % nhiệt lượng cần thiết) Trang 111 Science & Technology Development, Vol 19, No.T4- 2016 37 oC Thể tích khí CH4 (ml) 3,0 30 % (1:2) 24 % (1:2) 24 % (1:1) 24 % (2:1) 18 % (1:2) 18 % (2:1) 14 % (2:1) 10 % (2:1) 18 % (1:1) 10 % (1:1) 14 % (1:1) 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 13 19 23 30 4,0 30 % (1:2) 24 % (2:1) 24 % (1:1) 24 % (1:2) 18 % (1:2) 18 % (2:1) 18 % (1:1) 14 % (2:1) 10 % (2:1) 10 % (1:1) 14 % (1:1) 55 oC Thể tích khí CH4 (ml) 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 13 19 23 30 Hình Ảnh hưởng nhiệt độ đến thể tích khí methane tạo thành theo thời gian phản ứng nhiệt độ 37 oC (Hình A) 55 oC (Hình B), với nồng độ rắn tỷ lệ phối trộn khác Sai số thể hình ± SD Ảnh hưởng phần trăm chất rắn Hình cho thấy % chất rắn có tác động đến lượng khí methane tạo thành tất tỷ lệ phối trội (1:2; 1:1 2:1), hai điều kiện nhiệt độ (37 oC 55 oC) Tỷ lệ rắn 24 % cho lượng khí sinh cao tất điều kiện Trang 112 phản ứng Tỷ lệ rắn cao (30 %) thấp (18 % trở xuống) cho lượng khí sinh thấp Tuy nhiên, thí nghiệm có lượng khí sinh thấp lại biến động tùy thuộc vào nhiệt độ tỷ lệ phối trộn TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SOÁ T4 - 2016 37 oC 4,0 2,5 55 oC 3,5 Thể tích khí CH4 (ml) Thể tích khí CH4 (ml) 3,0 3,0 2,0 2,5 1,5 30 % (1:2) 1,0 24 % (1:2) 18 % (1:2) 0,5 2,0 30 % (1:2) 24 % (1:2) 18 % (1:2) 1,5 1,0 0,5 0,0 13 19 23 0,0 30 Thời gian phản ứng 13 37 oC 30 (D) 55 oC 2,5 2,0 Thể tích khí CH4 (ml) 24 % (1:1) 18 % (1:1) 10 % (1:1) 14 % (1:1) 2,5 Thể tích khí CH4 (ml) 23 Thời gian phản ứng (A) 3,0 1,5 1,0 0,5 2,0 1,5 24 % (1:1) 18 % (1:1) 1,0 10 % (1:1) 14 % (1:1) 0,5 0,0 0,0 13 19 23 Thời gian phản ứng 30 37 oC 19 23 30 (E) 55 oC 2,5 Thể tích khí CH4 (ml) 1,5 13 Thời gian phản ứng 3,0 24 % (2:1) 18 % (2:1) 14 % (2:1) 10 % (2:1) 2,0 (B) 2,5 Thể tích khí CH4 (ml) 19 2,0 1,5 1,0 24 % (2:1) 18 % (2:1) 14 % (2:1) 10 % (2:1) 1,0 0,5 0,5 0,0 0,0 13 19 23 Thời gian phản ứng 30 (C) 13 19 23 Thời gian phản ứng 30 (F) Hình Ảnh hưởng % khối lượng rắn đến thể tích khí methane tạo thành theo thời gian nhiệt độ 37 oC [tỷ lệ phối trộn 1:2 (Hình A), 1:1 (Hình B), 2:1 (Hình C)] nhiệt độ 55 oC [tỷ lệ phối trộn 1:2 (Hình D), 1:1 (Hình E), 2:1 (Hình F)] Sai số thể hình ± SD Trang 113 Science & Technology Development, Vol 19, No.T4- 2016 Ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn rác bùn mồi Số liệu Hình Hình cho thấy tỷ lệ phối trộn có tác động đến lượng khí methane tạo thành tất lượng rắn khác Ở hai nhiệt độ 55 oC 37 oC, tỷ lệ phối trộn cho hiệu suất khí cao 1:2 Tuy nhiên tỷ lệ 1:1 2:1 cho hiệu suất khí không khác biệt rõ ràng hai mức nhiệt độ, thấp hẳn so với tỷ lệ 1:2 ngắn tỷ lệ phối trộn rắn: bùn mồi = 1:2 (khoảng 13 ngày 37 oC, ngày 55 oC), kéo dài dần tỷ lệ phối trộn 1:1 2:1 (khoảng 19 ngày 37 oC 13 ngày 55 oC) Qua cho thấy vai trị lượng bùn mồi tổng thể tích phản ứng Quần thể vi sinh vật yếm khí có bùn mồi làm đẩy nhanh q trình phân hủy cho lượng khí sinh nhiều Nhận xét q trình sinh khí methane, giai đoạn tăng trưởng (exponential growth) xảy 55 oC Thể tích khí CH4 (ml) Thể tích khí CH4 (ml) 4,0 3,0 2,0 24 % (2:1) 1,0 24 % (1:2) 24 % (1:1) 0,0 13 19 23 3,0 55 oC 2,0 18 % (1:2) 1,0 18 % (1:1) 18 % (2:1) 0,0 30 Thời gian phản ứng 13 19 23 Thời gian phản ứng (B) (A) Thể tích khí CH4 (ml) 1,5 1,0 14 % (2:1) 0,5 14 % (1:1) Thể tích khí CH4 (ml) 55 2,0 8,0 oC 30 55 oC 6,0 10 % (2:1) 4,0 10 % (1:1) 2,0 0,0 0,0 13 19 23 30 Thời gian phản ứng (C) 13 19 23 Thời gian phản ứng 30 (D) Hình Ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn đến thể tích khí methane tạo thành 55 oC theo thời gian nồng độ rắn 24 % (Hình A), 18 % (Hình B), 14 % (Hình C), 10 % (Hình D) Sai số thể hình ± SD Trang 114 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ T4 - 2016 24 % (1:2) 24 % (1:1) 24 % (2:1) 1,0 0,0 13 19 23 Thời gian phản ứng 37 oC 3,0 2,0 1,0 18 % (1:2) 18 % (2:1) 18 % (1:1) 0,0 30 (A) 37 oC 1,5 0,5 14 % (2:1) 14 % (1:1) 0,0 13 19 Thời gian phản ứng 23 30 (C) 19 23 30 (B) 37 oC 1,5 1,0 13 Thời gian phản ứng Thể tích khí CH4 (ml) Thể tích khí CH4 (ml) 2,0 Thể tích khí CH4 (ml) Thể tích khí CH4 (ml) 37 oC 3,0 10 % (2:1) 10 % (1:1) 1,0 0,5 0,0 13 19 23 30 Thời gian phản ứng Hình Ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn đến thể tích khí methane tạo thành 37 oC theo thời gian nồng độ rắn 24 % (Hình A), 18 % (Hình B), 14 % (Hình C), 10 % (Hình D) Sai số thể hình ± SD Tổng kết cho thấy điều kiện sinh khí tốt 55 oC, 24 % rắn, tỷ lệ phối trộn rắn: bùn mồi = 1:2 Tuy nhiên, xét lượng nhiệt hữu ích thu điều kiện sinh khí tối ưu 37 oC, 24 % rắn, tỷ lệ phối trộn rắn: bùn mồi = 1:2 Đánh giá biến động pH Dựa kết tìm thấy phần trước, tỷ lệ phối trộn rắn: bùn mồi = 1:2 cho hiệu suất sinh khí cao Do cần phải tiếp tục đánh giá thay đổi pH tỷ lệ phối trộn để làm sở cho việc phân tích ảnh hưởng pH lên trình phản ứng Bảng cho thấy thay đổi pH thành phần rắn khác tỷ lệ phối trộn 1:2 Giá trị pH không thay đổi nhiều trước sau 30 ngày phản ứng, giá trị pH giảm khoảng 0,14 đến 0,22 đơn vị, nhiên ngưỡng tối ưu cho phân hủy kỵ khí Qua nói điều kiện vận hành khác không tác động đáng kể đến giá trị pH Bảng Giá trị pH thí nghiệm với tỷ lệ phối trộn 1:2 % rác pH ban đầu pH sau 30 ngày 55 oC 37 oC 30 % 7,23±0,01 7,09±0,01 7,08±0, 01 24 % 7,24±0,01 7,07±0, 01 7,06±0, 01 18 % 7,27±0,01 7,09±0, 01 7,08±0, 01 14 % 7,33±0,01 7,17±0, 01 7,13±0, 01 10 % 7,42±0,01 7,20±0, 01 7,17±0, 01 Trang 115 (D) Science & Technology Development, Vol 19, No.T4- 2016 KẾT LUẬN Nghiên cứu đánh giá tác động nhiều thơng số lên q trình phân hủy kỵ khí rác thải hữu cơ, bao gồm nhiệt độ, % tổng lượng chất rắn, tỷ lệ phối trộn rác bùn mồi, biến động pH Đối với vật liệu thiết kế sử dụng nghiên cứu điều kiện tối ưu để sinh lượng khí methane lớn thời gian phản ứng ngắn 55 oC, 24 % tổng lượng rắn, tỷ lệ phối trộn rắn: bùn mồi = 1:2 Giá trị pH biến động nhỏ trình phản ứng Điều cho thấy q trình ủ vật liệu có tác động kiểm sốt giảm pH q trình phản ứng phân hủy kỵ khí Tuy nhiên, nghiên cứu chưa đánh giá vai trò quần thể vi sinh điều kiện phản ứng khác nhau, chưa đánh giá chế phản ứng sinh học diễn điều kiện khác Đây sở cho nghiên cứu nhóm tác giả để tiếp tục đánh giá chế trình Lời cảm ơn: Nghiên cứu tài trợ Trường Đại học Quốc Tế, ĐHQG-HCM đề tài mã số T2014-19-BT Investigation of factors affecting on the anaerobic degradation of organic waste Phan Cong Hoang Pham Van Kim Ngoc Pham Thi Hoa University International, VNU – HCM ABSTRACT Although anaerobic degradation reactions of organic waste are feasible, and have been studied since 1990 However, until now, optimizing the reaction rate to get the highest methane yield is still needed Therefore, it is necessary to optimize the operational parameters The goal of this study is to investigate the impacts of temperature, ratio of solid waste and innoculum, and total solid percentage to the anaerobic degradation reactions Solid waste was the mixture of water hyacinth (representative of plant components in the organic waste stream) and cow manure (ratio of water hyacinth: cow manure = 2:1) The mixture was composted until getting a homogenous texture in order to facilitate for the anaerobic digestion process Two temperature conditions (55 oC and 37 oC), three solid wasteinoculum (S:I) ratios (1:2, 2:1, 1:1) and five percentages of total solid (30 %, 24 %, 18 %, 14 %, 10 %) were investigated The result indicated that in the thermophilic condition (55 oC), 24 % TS, and S:I ratio of 1:2, the reactor generated the highest methane yield after 30 days Keyword: Anaerobic degradation, total solid (TS), solid-inoculum (S:I) ratio, municipal solid waste, inoculum, methane, mesophilic, thermophilic Trang 116 TẠP CHÍ PHÁT TRIỂN KH&CN, TẬP 19, SỐ T4 - 2016 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] American Public Health Association, American Water Works Association, Water Pollution Control Federation, and Water Environment Federation Standard methods for the examination of water and wastewater, 2, American Public Health Association (1915) [2] B Vincent, A.D Guardia, J.C Benoist, M Daumoin, M Lemasle, D Wolbert, S Barrington Odorous gaseous emissions as influence by process condition for the forced aeration composting of pig slaughterhouse sludge, Waste Management, 34, 7, 1125–1138 (2014) [3] H, Bouallagui, Y Touhami, R.B Cheikh, M Hamdi, Bioreactor performance in anaerobic digestion of fruit and vegetable wastes, Process Biochemistry, 40, 3, 989– 995 (2005) [4] B Anthony, E Pinet, M Bouix, T Bouchez, A.A Mansour, Effect of inoculum to substrate ratio (I/S) on municipal solid waste anaerobic degradation kinetics and potential, Waste Management, 32,12, 2258– 2265 (2012) [5] C Franco, P Pavan, J.M Alvarez, A Bassetti, C Cozzolino, Anaerobic digestion of municipal solid waste: thermophilic vs mesophilic performance at high solids, Waste Management & Research, 9, 1, 305 – 315 (1991) [6] C Ye, J.J Cheng, K.S Creamer, Inhibition of anaerobic digestion process: a review, Bioresource Technology, 99,10, 4044 – 4064 (2008) [7] C.J Kyoung, S.C Park, H.N Chang, Biochemical methane potential and solid state anaerobic digestion of Korean food wastes, Bioresource Technology, 52, 3, 245–253 (1995) [8] D Xiaohu, N Duan, B Dong, L Dai, Steady state model of solid-state anaerobic digestion of dewatered sludge under mesophilic conditions, Procedia Environmental Sciences, 18, 703–708 (2013) [9] Energy Content of some Combustibles (in MJ/kg), People.hofstra.edu Cập nhật ngày 30 tháng năm 2014 [10] G Ruth, Mesophilic anaerobic treatment of sludge from saline fish farm effluents with biogas production, Bioresource Technology, 93, 2,155–167 (2004) [11] H Hinrich, B.K Ahring, Anaerobic digestion of the organic fraction of municipal solid waste: influence of codigestion with manure, Water Research, 39, 8, 1543–1552 (2005) [12] M Kayhanian, D Rich, Pilot-scale high solids thermophilic anaerobic digestion of municipal solid waste with an emphasis on nutrient requirements, Biomass and Bioenergy, 8, 6, 433–444 (1995) [13] Makkar, P.S Harinder, E Philip, Vercoe, eds, Measuring methane production from ruminants, Dordrecht, The Netherlands: Springer (2007) [14] P.T Hoa, K Suto, C Inoue, Trichloroethylene transformation in aerobic pyrite suspension: pathways and kinetic modeling, Environmental Science & Technology, 43, 17, 6744 – 6749 (2009) [15] X Fuqing, J Shi, W Lv, Y Zhongtang, Y Li, Comparison of different liquid anaerobic digestion effluents as inocula and nitrogen sources for solid-state batch anaerobic digestion of corn stover, Waste Management, 33, 1, 26–32 (2013) Trang 117 ... T2014-19-BT Investigation of factors affecting on the anaerobic degradation of organic waste Phan Cong Hoang Pham Van Kim Ngoc Pham Thi Hoa University International, VNU – HCM ABSTRACT Although anaerobic. .. to optimize the operational parameters The goal of this study is to investigate the impacts of temperature, ratio of solid waste and innoculum, and total solid percentage to the anaerobic degradation... reactions Solid waste was the mixture of water hyacinth (representative of plant components in the organic waste stream) and cow manure (ratio of water hyacinth: cow manure = 2:1) The mixture was