Ứng dụng công nghệ phân hủy kỵ khí phân pha để xử lý và thu hồi năng lượng

Nguyễn Đình Mạnh* LUẬN VĂN THẠC SỸ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Nguyễn Đình Mạnh * Ngành: Kỹ thuật Mơi trường ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ PHÂN HỦY KỴ KHÍ PHÂN PHA ĐỂ XỬ LÝ VÀ THU HỒI NĂNG LƯỢNG TỪ THÀNH PHẦN CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SỸ * năm - 2022 Ngành: Kỹ thuật Xây dựng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Nguyễn Đình Mạnh ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ PHÂN HỦY KỴ KHÍ PHÂN PHA ĐỂ XỬ LÝ VÀ THU HỒI NĂNG LƯỢNG TỪ THÀNH PHẦN CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HỦY SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SỸ Ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 8580201-2 CB hướng dẫn: TS Phạm Văn Định Hà Nội – 2022 MỤC LỤC MỤC LỤC .2 LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN .6 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT .7 DANH MỤC BẢNG .8 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .8 MỞ ĐẦU .10 Tính cấp thiết đề tài .10 Mục đích nghiên cứu 11 Mục tiêu nghiên cứu .11 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .11 Phương pháp nghiên cứu .12 Cơ sở khoa học thực tiễn 12 Kết đạt vấn đề tồn .12 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CHUNG 13 1.1 : Tổng quan chất thải rắn sinh hoạt .13 1.2 : Cơ sở lý thuyết 13 1.2.1 Cơ chế sinh hóa 13 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình phân hủy kỵ khí .17 1.3 : Hệ thống phân hủy kỵ khí hai giai đoạn 22 1.3.1 Cấu hình hệ thống 22 1.3.2 Đánh giá 24 1.4 : Áp dụng quy mô thực tế giới .24 1.5 : Hiện trạng cơng nghệ phân hủy kỵ khí Việt Nam 25 1.6 : Kết luận .30 CHƯƠNG II: MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 : Đặc tính chất (chất thải) .31 2.2 : Mơ hình thí nghiệm 33 2.2.1 Sơ đồ chung 33 2.2.2 Mơ hình thí nghiệm .34 2.3 : Phép phân tích 39 2.3.1 pH 39 2.3.2 Phân tích TS, VS 39 2.3.3 Phân tích carbon 42 2.3.4 Phân tích nitrogen tổng 43 2.3.5 Phân tích phospho tổng 44 2.4 : Phương pháp đánh giá .45 2.5 : Mơ hình lượng 45 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 49 3.1 : Kết trình khởi động 49 3.2 : Quá trình thủy phân 51 3.3 : Quá trình chuyển hóa mê-tan 52 3.4 : Hệ số động học 57 3.5 : Phân tích lượng 58 KẾT LUẬN 61 DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Nghiên cứu gắn liền với Đề tài KHCN cấp Bộ Giáo Dục Đào Tạo: mã số B2021-XDA-03 Chủ trì TS Phạm Văn Định Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Đình Mạnh LỜI CẢM ƠN Lời Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Đại học Xây Dựng nơi Tôi học tập, Khoa Đào tạo Sau Đại học, Khoa Kỹ thuật Môi trường, Bộ môn Công nghệ Quản lý Môi trường Trường giúp đỡ tơi suốt q trình học tập nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc, kính trọng đến TS Phạm Văn Định tận tình hướng dẫn, động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi thời gian tơi hồn thành luận án Nếu khơng có hướng dẫn Thầy tơi chắn khơng thể hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn thầy, nhà khoa học, chyên gia có ý kiến đóng góp cho luận án q trình thực Cuối cùng, Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, động viên, chia sẻ gia đình, bạn bè đồng nghiệp trình thực nghiên cứu Hà Nội, ngày tháng năm 2022 HỌC VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Đình Mạnh DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CTRSH – Chất thải rắn sinh hoạt MSW – Chất thải rắn đô thị CTR – Chất thải rắn OFMSW - Tỷ lệ hữu chất thải rắn đô thị AD – Hệ thống phân hủy kị khí VFA – Axit béo dễ bay FAN – Amoniac tự SAD – Hệ thống phân hủy kị khí giai đoạn TAD – Hệ thống phân hủy kị khí hai giai đoạn TS – Tổng chất rắn RT – Thời gian lưu VS – Chất rắn có khả bay SNV – Tổ chức phát triển Hà Lan CTRHC – Chất thải rắn hữu DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Danh sách nhà máy loại hình xử lý chất thải rắn Việt Nam .27 Bảng 1: Tỉ lệ thành phần khí thu dùng công nghệ bể tự hoại [37] 50 Bảng Hiệu suất trình phân huỷ kỵ khí phân pha với chất thải có khả phân huỷ sinh học 56 Bảng 3: Mơ hình lượng hệ thống (đơn vị: kJ/g-VS) 58 Bảng Bảng phân tích lượng 59 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1: Sơ đồ q trình phân hủy kỵ khí 14 Hình 2: Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ trình AD (Mata-Alvarez (2003) [57]) 18 Hình 3: Sơ đồ hệ thống phân huỷ kỵ khí giai đoạn .23 Hình 4: Tồn cảnh nhà máy phân loại, xử lỷ rác thải, sản xuất điện phân bón khống hữu 28 Hình 1: Thu gom chất thải rắn sinh hoạt 31 Hình 2: Tiền xử lý bảo quản chất 32 Hình 3: Thành phần chất theo khối lượng ướt 32 Hình 4: Sơ đồ chung q trình phân huỷ kỵ khí hai pha 34 Hình 5: Thiết kế tính tốn mơ hình thí nghiệm 37 Hình 6: Mơ hình thí nghiệm thực tế 38 Hình 7: Phân tính đặc tính chất thải rắn sinh hoạt thu 40 Hình 8: Thiết bị nung, cân, cốc để xác định VS 41 Hình 9: Máy phân tích carbon 42 Hình 10: Máy phân tích Nito 43 Hình 11: Mơ hình lượng 46 Hình Thành phần khí q trình phân huỷ kỵ khí hai pha 50 Hình Ảnh hưởng pH đến sản lượng chất lượng khí sinh học 53 Hình 3: Mối liên hệ pH chất pH bể phản ứng Mê-tan 53 Hình 4: Ảnh hưởng pH đến chất lượng khí gas khả loại bỏ COD .54