báo cáo thực tập chất thải rắn đại học cần thơ

Bài báo cáo thực tập chất thải rắn mới nhất của Khoa Môi trường và TNTN,Đại học Cần Thơ. Đạt điểm cao trong học kì, với số liệu đầy đủ, kết quả tính chính xác, phù hợp với nội dung báo cáo mới của giảng viên đề ra, khi nắm được bài báo cáo sẽ có được kết quả thi tốt trong kì thi cuối kì

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Danh Sách Sinh Viên Thực Tập

Hình 2.4: Sơ đồ thể hiện quá trình thí nghiệm Ủ lên men yếm khí 20

Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện phần trăm chất thải rắn theo từng thành phần 23

Bảng 3.5: Số thể tích khí CH 4 sinh ra trong thí nghiệm theo thời gian 25

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

I. Tổng quan về chất thải rắn

Chất thải rắn (CTR) là toàn bộ các loại vật chất được con người loại bỏ trong các hoạtđộng kinh tế - xã hội của mình (bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạt động sống vàduy trì sự tồn tại của cộng đồng v.v…) Trong đó quan trọng nhất là các loại chất thảisinh ra từ các hoạt động sản xuất và hoạt động sống

Chất thải rắn đô thị là vật chất mà người tạo ra ban đầu vứt bỏ đi trong khu vực đô thị màkhông đòi hỏi được bồi thường cho sự vứt bỏ đó và chúng được xã hội nhìn nhận như làmột thứ mà thành phố có trách nhiệm thu dọn

Như vậy CTR nói chung được hiểu là chất thải ở thể rắn, được thải ra từ quá trình sảnxuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hàng ngày hoặc các hoạt động khác CTR bao gồmCTR thông thường và chất thải rắn nguy hại

Nguồn gốc phát sinh CTR

CTR có thể phát sinh từ nhiều nguồn gốc khác nhau, ở nhiều nơi khác nhau Tùythuộc vào nguồn gốc phát thải, đặc điểm của các quá trình sản xuất và thời gian màcác CTR cũng rất đa dạng Chúng khác nhau về khối lượng, kích thước, phân bố vềkhông gian cũng như thành phần đặc trưng Việc phân loại các nguồn phát sinh CTRđóng vai trò quan trọng trong công tác quản lý các chất thải rắn

Trên thực tế, các CTR được phát sinh từ các nguồn như: Khu dân cư, khu thương mại(nhà hàng, khách sạn, siêu thị, chợ…), cơ quan, công sở (trường học, trung tâm và việnnghiên cứu, bệnh viện…), khu xây dựng và phá hủy các công trình xây dựng, nhà máy xử

lý chất thải, hoạt động công nghiệp, hoạt động nông nghiệp, khu công cộng (nhà ga, bếntàu, sân bay, công viên, khu vui chơi, đường phố )

Các CTR có thể được phân loại khác nhau tùy thuộc vào công tác quản lý hay xử lý chúng Thông thường, người ta chia các CTR dựa vào nguồn gốc phát sinh ra chúng, ví

dụ như CTR công nghiệp, CTR sinh hoạt, CTR nông nghiệp, CTR xây dựng,… Hoặc phân chia dựa vào các hợp phần chủ yếu của chúng như CTR vô cơ, CTR hữu cơ Hoặc phân chia theo mức độ độc hại như CTR thông thường, CTR nguy hại,…

Hoạt động sản xuất nông nghiệp

Hình 1.1 Các nguồn phát sinh chất thải rắn Thành phần CTR

CTR từ các nguồn phát thải khác nhau cũng khác nhau về thành phần vật lý, tỷ lệ và cácchất hóa học của nó Hơn nữa, thành phần của CTR ở từng nguồn thải cũng có thể khácnhau tùy thuộc vào từng địa phương, vào các mùa khí hậu, vào điều kiện kinh tế và nhiềuyếu tố khác Nhìn chung, các CTR có một số thành phần cơ bản như được trình bày ởbảng 1.1

d Cỏ, gỗ củi, rơm rạ Các vật liệu và sản phẩm được

chế tạo từ gỗ, tre, rơm…vv

Đồ dung bằng gỗ như bàn, ghế, đồ chơi, vỏ dừa.v.v

Vỏ hộp, dây điện, hàng rào,dao.v.v

b Các kim loại phi sắt Các vật liệu không bị nam

châm hút

Vỏ nhôm, giấy bao gói, đồ đựng…vv

chế tạo từ thủy tinh

Chai lọ, đồ đựng bằng thủytinh, bóng đèn…vv

d Đá và sành sứ

Bất cứ các loại vật liệu không cháy khác ngoài kim loại và thủy tinh

Vỏ chai, ốc, xương, gạch, đá…vv

3 Các thành phần khác

a Các chất hỗn hợp

Tất cả các vật liệu khác không phân loại trong bảng này Loại này có thể chia thành hai phần:

kích thước lớn hơn 5mm và loại nhỏ hơn 5mm

Đá cuội, cát, đất, tóc…vv

Tính chất của chất thải rắn :

Những tính chất vật lý quan trọng nhất của chất thải rắn đô thị là khối lượng riêng, độ

ẩm, kích thước, sự cấp phối hạt, khả năng tích ẩm của CTR

Những tính chất vật lý quan trọng nhất của chất thải rắn đô thị là khối lượng riêng, độ

ẩm, kích thước, sự cấp phối hạt, khả năng tích ẩm của CTR

a. Tỷ trọng hay Khối lượng riêng của CTR

Tỷ trọng của CTR là trọng lượng của một đơn vị vật chất tính trên 1 đơn vị thể tích chất

thải (kg/m3 )

Bởi vì tỷ trọng của chất thải rắn thay đổi tuỳ thuộc vào những trạng thái của chúng như:xốp, chứa trong các thùng chứa container, không nén, nén… nên khi báo cáo dữ liệu vềkhối lượng hay thể tích chất thải rắn, giá trị tỷ trọng phải chú thích trạng thái của các mẫurác một cách rõ ràng vì dữ liệu tỷ trọng rất cần thiết được sử dụng để ước lượng tổng khốilượng và thể tích rác cần phải quản lý.

Tỷ trọng của chất rắn thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố: vị trí địa lý, mùa trong năm,thời gian lưu giữ chất thải Do đó cần phải thận trọng khi lựa chọn giá trị thiết kế Tỷtrọng của chất thải đô thị dao động trong khoảng 180 – 400 kg/m3 , điển hình khoảng 300kg/m3

Khối lượng riêng của rác sinh hoạt ở các khu đô thị lấy từ các xe ép rác thường giao độngtrong khoảng từ 178kg/m3 đến 415kg/m3 và giá trị đặc trưng thường vào khoảng 297kg/m3

b. Độ ẩm của chất thải rắn

Độ ẩm của chất thải rắn thường được biểu diễn theo một trong hai cách: tính theo thànhphần phần trăm khối lượng ướt và thành phần phần trăm khối lượng khô Trong lĩnh vựcquản lý chất thải rắn, phương pháp khối lượng ướt thông dụng hơn

Ẩm độ tương đối và vật chất khô tương đối: là độ ẩm và vật chất được sấy ở 1050C trongthời gian một giờ

Ẩm độ tuyệt đối và vật chất khô tuyệt đối: là độ ẩm và vật chất được sấy ở 1050C cho đếnkhi trọng lượng không đổi

Lưu ý:

- % ẩm độ tương đối luôn nhỏ hơn % ẩm độ tuyệt đối

- % vật chất khô tương đối luôn lớn hơn %vật chất khô tuyệt đối

c. Kích thước và sự phân bố kích thước

Kích thước và sự phân bố kích thước của các thành phần có trong chất thải rắn đóng vaitrò quan trọng đối với quá trình thu hồi vật liệu, nhất là khi sử dụng phương pháp cơ họcnhư sàng quay và các thiết bị tách loại từ tính

d. Khả năng tích ẩm của chất thải rắn

Khả năng tích ẩm là tổng lượng ẩm mà chất thải có thể tích trữ được Đây là thông số có

ý nghĩa quan trọng trong việc xác định lượng rò rỉ sinh ra từ bãi chôn lấp phần nước dưvượt quá khả năng tích trữ của chất thải rắn sẽ thoát ra ngoài thành nước rò rỉ Khả năngtích ẩm sẽ thay đổi tùy theo điều kiện nén ép rác và trạng thái phân hủy của chất thải.Khả năng tích ẩm của chất thải rắn sinh hoạt của khu dân cư và khu thương mại trongtrường hợp không nén ra được có thể dao động trong khoảng 50-60%

Nitơ tổng số

Nitơ tổng số là tất cả các dạng nitơ có trong cơ thể hay các mô Nitơ có trong thành phầnamino acid của protein là nitơ protein Nitơ không có trong thành phần protein như củacác muối vơ cơ, acid nitric, các amino acid tự do, các peptid, ure và các dẫn xuất ure,purin và pirimidin… là nitơ phi protein

Nitơ tổng số = nitơ protein + nitơ phi protein

Phương pháp xác định tổng nitơ (Phương pháp Kjeldahl)

Phương pháp này ra đời vào ngày 7 tháng Ba năm 1883 và được sử dụng rộng rãi trongthực tiễn Phương pháp Kjeldahl được dung để xác định thành phần Nito tổng số

Nguyên lý phương pháp Kjeldahl: Khi cho chất hữu cơ tác dụng với axit sunfuric đun sôi,cacbon và hiđro của chất hữu cơ được oxi hoá đến SO2, CO2 và H2O, nitơ còn lại ở dạngkhử và chuyển sang dạng amoni sunfat Để xác định nitơ ở dạng này có thể dùng phươngpháp chuẩn độ hoặc so màu

Quá trình phân hủy chất thải lên men kỵ khí

Quá trình phân hủy chất thải lên men kỵ khí là quá trình biến đổi sinh học dưới tác dụngcủa vi sinh vật trong điều kiện yếm khí, áp dụng đối với chất thải rắn có hàm lượng chấtrắn từ 4 – 8% (bao gồm: chất thải rắn của con người, động vật, các sản phẩm thừa từnông nghiệp, và chất hữu cơ trong thành phần của chất thải rắn đô thị) Sản phẩm cuốicùng của quá trình là khí metan, khí CO2, và chất mùn ổn định dùng làm phân bón.Trong thực tế nồng độ chất thải rắn bay hơi có thể được xác định một cách gián tiếp bằngcách đo lượng khí metan sinh ra Đối với một quá trình phân hủy, tốc độ khử các chất rắn

bay hơi có khả năng sinh học hầu như bằng tốc độ sinh khí metan (Gujer và Zehnder,1983; brummeler, 1993).

Công nghệ ủ kỵ khí cũng được sử dụng rộng rãi ở các nước trên thế giới, đặc biệt ở Ấn

Độ, chủ yếu thực hiện ở qui mô nhỏ

Vi khuẩn kỵ khí

Chất hữu cơ Các chất đơn giản + CO2 + CH4+ NH3+ H2S

Ưu điểm và nhược điểm của quá trình phân hủy lên men yếm khí

Ưu điểm: Chi phí đầu tư ban đầu thấp; Sản phẩm phân hủy có thể kết hợp xử lý với phân

hầm cầu và phân gia súc cho phân hữu cơ có hàm lượng dinh dưỡng cao; Đặc biệt là thuhồi khí CH4 làm nguồn cung cấp nhiệt phục vụ cho các nhu cầu đung nấu, lò hơi,…

Nhược điểm: Thời gian phân hủy thường kéo dài 4-12 tháng, lâu hơn xử lý hiêú khí Các

chất khí sinh ra từ quá trình phân hủy kị khí chủ yếu là H2S, NH3 gây mùi hôi khó chịu.Hơn nữa các vi khuẩn gây bệnh không bị tiêu diệt do quá trình phân hủy xảy ra ở nhiệt độthấp

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ

Kích thước nguyên liệu: nguyên liệu càng nhỏ thì khả năng tiếp xúc giữa nguyên liệu và

vi sinh vật càng dễ dàng, từ đó các vi sinh vật dễ tiếp cận các dưỡng chất và phân hủynhanh hơn Ngoài ra, các nguyên liệu càng nhỏ thì khối lượng phân hủy càng lớn và dễdàg cho bình chứa hơn

Mức độ kỵ khí: khí sinh học được sinh ra do hoạt động của nhiều vi sinh vật, trong đó các

vi khuẩn sinh methane là quan trọng nhất những vi khuẩn này chỉ sống trong môi trườngtuyệt đối không có oxy (kỵ khí bắt buộc) Vì vậy, đảm bảo cho môi trường phân hủytuyệt đối kỵ khí là một yếu tố quan trọng đầu tiên

Nhiệt độ: nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy chất hữu cơ Nhiệt độ từ 25-400C làkhoảng nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưa ấm, thường là 350C Nhiệt độ từ 50-650C

là nhiệt độ thích hợp cho các vi sinh vật ưa nhiệt, thường là 550C Nói chung khi nhiệt độtăng thì tốc độ sinh khí tăng nhưng ở nhiệt độ trong khoảng từ 40-450C thì tốc độ sinh khí

giảm vì khoảng nhiệt độ này không thích hợp cho cả 2 loại vi khuẩn, nhiệt độ trên 600Ctốc độ sinh khí giảm đột ngột và quá trình sinh khí bị kiềm hãm hoàn toàn ở 650C trở lên.

pH: nên được điều chỉnh ở mức 6.5-7.5, khi pH nhỏ hơn 6.4 sẽ ảnh hưởng đến vi khuẩn

sinh methane

Độ kiềm: nên được giữ ở khoảng 1000-5000 mg/L để tạo khả năng đệm tốt cho nguyên

liệu nạp

EC: độ dẫn điện là cách biểu thị bằng số khả năng dẫn điện của dung dịch khả năng này

phụ thuộc vào sự hiện diện của các ion; tổng nồng độ ion, hoạt độ, hóa trị của chúng vànhiệt độ lúc đo

Tỷ lệ C/N: để đảm bảo năng suất sinh khí của mẻ ủ, nguyên liệu nạp nên phối trộn để đạt

được tỉ số C/N là 25/30 bởi vì các vi khuẩn sử dụng C nhanh hơn sử dụng đạm 25-30 lần

Tỉ lệ C/N quá cao thì quá trình phân hủy xảy ra chậm, ngược lại thì quá trình bị ngừng trệ

vì tích lũy nhiều ammoniac - một độc tố đối với vi khuẩn khi nồng độ cao

II Các nghiên cứu liên quan

Trần Thị Bích Thảo thực hiện đề tài “ Nghiên cứu đặc tính chất thải rắn hữu cơ đô thị chomục đích phân hủy yếm khí” đã kết luận rằng mẫu CTR hữu cơ đô thị có đặc tính cơ bản:TS: 30,6% ; VS: 52,0%TS; C/N: 37,3% Điều này cho thấy rằng CTR hữu cơ đô thị Hà Nội có tiềm năng xử lý bằng công nghệ phân hủy yếm khí thu hồi biogas

Lê Thị Phú (2012) thực hiện đề tài “ Phân tích một số thành phần của rác thải sinh hoạt của khu giảng đường và khách sạn sinh viên của trường đại học dân lập Hải Phòng” đã xác định thành phần rác chiếm đa số là rác hữu cơ, ẩm độ của rác tương đối cao ( 80%), hàm lượng tổng nitơ trong rác cao có triển vọng trong hướng xử lý làm phân bón cho cây trồng

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH

I. TỶ TRỌNG - THÀNH PHẦN CỦA CHẤT THẢI RẮN

Mục tiêu bài thực hành: Nắm vững cách xác định các thành phần và tính chất của chất

thải rắn như tỉ trọng và nhận diện các thành phần của rác bao gồm thành phần có thể phânhủy sinh học, không phân hủy sinh học, có thể cháy,… là cơ sở quan trọng trong thiết kế,lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình quản lý CTR thích hợp

- Bao tay, khẩu trang

- Bọc nilong, dây thun buộc

- Cân thùng gỗ có chứa rác, ghi nhận giá trị M2 (kg)

Trong đó: M1 là trọng lượng thùng gỗ, M2: là trọng lượng thùng gỗ có chứa rác(kg), V: Thể tích thùng gỗ (m3)

côn nhiều lần Chia hình côn đã trộn đều đồng nhất làm 4 phần bằng nhau

- Lấy 2 phần chéo nhau và tiếp tục trộn thành 1 đống hình côn mới Tiếp tục thựchiện thao tác trên cho đến khi đạt được mẫu thí nghiệm có khối lượng khoảng 20-30kg

riêng Sau đó, cân các khay và ghi khối lượng của các thành phần Để thu được sốliệu có độ chính xác, nên lấy mẫu nhiều lần (ít nhất 2 lần)

- Sau đó cân các thành phần này và tính % theo khối lượng.

II. TÍNH CHẤT CỦA CHẤT THẢI RẮN

Một mẫu chất thải rắn bao gồm vật chất và nước (chứa trong vật chất) Để xác định % độ

ẩm (lượng nước có trong mẫu) và % vật chất khô (vật chất còn lại sao khi mất nước) thìtiến hành sấy mẫu ở nhiệt độ ở 1050C trong tủ sấy

Địa điểm: Phòng thí nghiệm Chất thải rắn - Khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên Nhiên

- Đại học Cần Thơ

Loại chất thải rắn: Rác thải sinh hoạt

Hình 2.1: Tủ sấy

i. % Độ ẩm tương đối và % vật chất khô tương đối: là độ ẩm và vật chất được sấy ở

1050C trong 1h

Cách 1 : Cân khối lượng dĩa M1 (g)

Cân khối lượng mẫu M2 (g)

Cho mẫu đã cân vào dĩa ở trên rồi sấy ở 1050C trông thời gian 1 giờ, đặt dĩa có mẫu (sausấy) vào bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng Cân xác định M3 (g)

% Độ ẩm tương đối

% Vật chất khô tương đối =100% - % Độ ẩm tương đối

Hoặc;

% Vật chất khô tương đối

% Độ ẩm tương đối = 100% - % Vật chất khô tương đối

Cách 2: Cân khối lượng dĩa M1 (g)

Cho mẫu vào dĩa (đã xác định khối lượng) ở trên nồi rồi cân cả dĩa và mẫu, xác địnhđược khối lượng M2 (g) Sau đó sấy dĩa ở 1050C trông thời gian 1 giờ, đặt dĩa có mẫu (sausấy) vào bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng Cân xác định M3 (g)

% Độ ẩm tương đối

% Vật chất khô tương đối =100% - % Độ ẩm tương đối

Hoặc:

% Vật chất khô tương đối

% Độ ẩm tương đối = 100% - % Vật chất khô tương đối

ii. % Độ ẩm tuyệt đối và % vật chất khô tuyệt đối: là độ ẩm và vật chất được sấy ở

1050C đến nhiệt độ không đổi Cách tiến hành và cách tính giống như trên nhưng ởtrọng lượng không đổi

II.2 Chất hữu cơ dễ bay hơi : là khối lượng bị mất đi khi đem mẫu CTR đã sấy ở

1050C được nung trong 1 giờ ở nhiệt độ 5500C trong lò kín

- Đặt các cốc sứ có mẫu vào lò vô cơ ở 5500C, nung trong khoảng 2 giờ, sau

đó đặt vào bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng Cân khối lượng có có mẫu, xácđịnh khối lượng M3 (g)

- Lưu ý : phần còn lại trong cố chính là phần tro, còn phần chât dễ bay hơiđược tính như sau :

% tro

% chất hữu cơ dễ bay hơi = 100 - % tro

% C

III. XÁC ĐỊNH NITƠ TỔNG SỐ

Mục tiêu bài thực hành: Giúp sinh viên nắm vững cách xác định hàm lượng nitơ tổng

số là cơ sở quan trọng trong việc thiết lập các nghiệm thức mẻ ủ

1. Dụng cụ

- Cân điện tử

- Các hóa chất cần thiết:

(hoặc isopropyl alcohol) và hòa tan 10 mg methylene xanh trong 5 mL ethylalcohol Hòa 2 dung dịch này lại, pha dung trong tháng

• Dung dịch acid boric: Hòa tan 20g H3PO4 trong nước, thêm 10 mL chỉ thị màuhỗn hợp, hòa tan thành 1 L, sử dụng trong 1 tháng

Sau đó cho 1 muỗng xúc tác vào, cẩn thận cho 10mL H2SO4 đậm đặc vào ốngKjendahl Làm mẫu trắng tương tự nhưng với nước cất

dịch trở thành trong, màu trắng sáng và khói trắng dày đặc trong ống Kjendahl khôngcòn nữa (ít đi) Tắt bếp để nguội

Phương trình phản ứng giai đoạn phân hủy:

Sample+ H2SO4

- Giai đoạn chưng cất mẫu: Mở van nước của hệ thống ngưng tụ, khởi động máy chưngcất Cài đặt máy chưng cất theo các bước sau:

• Step 2: 5 giây (chờ phản ứng trong 5 giây)

• Step 3: 300 giây (chưng cất trong 300 giây)

• Step 4: 95 (hiệu suất hơi nước sử dụng trong chưng cất là 95%)

Phương trình phản ứng giai đoạn chưng cất:

B(OH)3 + H2O + NH3 NH4+ + B(OH)4

cất nối nhanh ống Kjendahl vào hệ thống chưng cất, đầu ra nhún chìm trong dungdịch acid Boric

0.02N, chuyển từ màu xanh sang tím

• Trong 300 giây, dung dịch trong erlen chuyển từ màu tím sang xanh, màu xanh trong dung dịch ngày càng đậm dần, chứng tỏ lượng nitơ có trong mẫu cao