Nghiên cứu nâng cao tốc độ phân hủy chất thải rắn sinh hoạt trong điều kiện mô phỏng bãi chôn lấp

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT v MỤC LỤC .vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi DANH MỤC BẢNG .xii DANH MỤC HÌNH xiv MỞ ĐẦU 1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI MỤC TIÊU LUẬN ÁN 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI PHẠM VI NGHIÊN CỨU Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CHƢƠNG I TỔNG QUAN CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT 1.1 CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT VÀ TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG 1.1.1 Hiện trạng phát sinh CTRSH 1.1.2 Nguồn gốc, thành phần tính chất CTRSH 1.1.3 Tác động môi trƣờng CTRSH 14 1.2 QUẢN LÝ CTRSH VÀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 17 1.2.1 Hệ thống quản lý kỹ thuật CTRSH 17 1.2.2 Công nghệ xử lý CTRSH 18 1.2.3 Hiện trạng xử lý chất thải rắn 22 1.2.4 Những hạn chế công nghệ, tồn công tác xử lý CTRSH định hƣớng nghiên cứu xử lý CTRSH 30 CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP CHÔN LẤP 33 2.1 TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP CHÔN LẤP 33 vii 2.1.1 Cơ chế trình phân hủy CTRSH bãi chôn lấp 33 2.1.2 Động học trình phân hủy kị khí chất thải rắn hữu 37 2.1.3 Khí sinh từ bãi chôn lấp 43 2.1.4 Vi sinh vật phân hủy CTR 44 2.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO TỐC ĐỘ PHÂN HỦY RÁC TRONG BÃI CHÔN LẤP 45 2.2.1 Phƣơng pháp học 45 2.2.2 Phƣơng pháp tác động nhiệt độ 47 2.2.3 Phƣơng pháp điều chỉnh pH khối ủ 49 2.2.4 Phƣơng pháp bổ sung dinh dƣỡng 50 2.2.5 Phƣơng pháp tuần hoàn nƣớc rỉ rác 51 2.2.6 Phƣơng pháp bổ sung chế phẩm sinh học 58 CHƢƠNG MÔ HÌNH VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 64 3.1 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU 64 3.1.1 Cấu tạo mô hình 64 3.1.3 Vận hành mô hình 66 3.1.4 Các tiêu theo dõi hoạt động mô hình 68 3.2 NGUYÊN VẬT LIỆU 70 3.2.1 Chất thải rắn sinh hoạt 70 3.2.2 Chế phẩm vi sinh 73 3.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC 75 3.4.1 Phƣơng pháp nghiên cứu 75 3.4.2 Phƣơng pháp xây dựng mô hình động học 76 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 80 4.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN MÔ HÌNH ĐỐI CHỨNG 80 4.1.1 Biến đổi pH nƣớc rỉ 80 4.1.2 Biến đổi BOD5 COD nƣớc rỉ rác 81 4.1.3 Biến đổi nồng độ chất thải rắn lơ lửng 82 4.1.4 Biến đổi VFA độ kiềm 83 4.1.5 Sản lƣợng khí sinh học 86 4.1.6 Sự loại bỏ thành phần dinh dƣỡng 87 viii 4.1.7 Biến đổi kim loại nặng 88 4.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN MÔ HÌNH TUẦN HOÀN NƢỚC RỈ RÁC 88 4.2.1 Biến đổi pH 89 4.2.2 Biến đổi BOD5 COD 90 4.2.3 Biến đổi nồng độ chất rắn lơ lửng 93 4.2.4 Biến đổi VFA độ kiềm 94 4.2.5 Sản lƣợng khí sinh học 97 4.2.6 Sự loại bỏ thành phần dinh dƣỡng 100 4.2.7 Biến đổi kim loại nặng 101 4.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN MÔ HÌNH TUẦN HOÀN VÀ BỔ SUNG CHẾ PHẨM SINH HỌC 103 4.3.1 Biến đổi pH 103 4.3.2 Biến đổi nồng độ COD 104 4.3.3 Biến đổi nồng độ chất rắn lơ lửng 105 4.3.4 Biến đổi VFA độ kiềm 106 4.3.5 Sản lƣợng khí sinh học 108 4.3.6 Sự biến thiên thành phần dinh dƣỡng 110 4.3.7 Biến đổi nồng độ kim loại nặng 112 4.4 ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ PHÂN HỦY CHẤT HỮU CƠ CỦA CTR TRONG CÁC MÔ HÌNH 113 4.4.1 Sự thay đổi khối lƣợng chất rắn 114 4.4.2 Sự thay đổi hàm lƣợng carbon hữu tổng số (TOC) 117 4.4.3 Sự thay đổi hàm lƣợng nitơ hữu 118 4.4.4 Sự thay đổi tỷ lệ C/N 120 4.4.5 Độ sụt giảm thể tích chất thải 121 4.5 ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY KỊ KHÍ 123 4.5.1 Tính toán động học theo nồng độ chất (Mô hình động học bậc 1) 123 4.5.2 Tính toán động học theo tốc độ sinh khí metan (Mô hình động học bậc 1)124 4.5.3 Tính toán động học theo mô hình Monod 126 4.5.4 Tính toán động học theo Michaelis – Menten từ liệu thực nghiệm phƣơng pháp tích phân 130 ix 4.6 ĐỀ XUẤT NÂNG CẤP, CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CTRSH HIỆN HỮU TRONG CÁC BCL 137 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 139 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 141 TÀI LIỆU THAM KHẢO 142 PHỤ LỤC 153 x DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BCL : Bãi chôn lấp BOD : Nhu cầu oxy sinh học CIDA : Cơ quan phát triển quốc tế Canada COD : Nhu cầu oxy hóa học CTR : Chất thải rắn CTRSH : Chất thải rắn sinh hoạt CTRCN : Chất thải rắn công nghiệp CTNH : Chất thải nguy hại C/N : Tỉ lệ Carbon/Nitơ DOC : Cacbon hữu hoà tan E.M : Vi sinh vật hoạt hóa KPH : Không phát MH : Mô hình PE : Nhựa Polyethylene PTN : Phòng thí nghiệm OLR : Tải lƣợng chất hữu OFMSW : Thành phần hữu chất thải rắn đô thị SMPR : Tốc độ phát sinh khí metan riêng SRT : Thời gian lƣu chất rắn SS : Chất rắn lơ lửng TAK : Tổng độ kiềm TKN : Tổng Nitơ Kjeldahl TN & MT : Tài nguyên Môi trƣờng TPHCM : Thành phố Hồ Chí Minh TOC : Tổng carbon hữu TS : Tổng chất rắn TVA : Tổng axit bay VFA : Axit béo bay VS : Chất rắn bay VSV : Vi sinh vật xi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 CTR đô thị phát sinh năm 2007 – 2010 ƣớc tính lƣợng CTR đô thị phát sinh đến năm 2025 (tấn) Bảng 1.2 Chất thải rắn phát sinh khu vực Bảng 1.3 Tổng hợp dự báo lƣợng CTR phát sinh Việt Nam theo nguồn phát sinh (tấn/ ngày) Bảng 1.4 Tỉ lệ % thành phần CTRSH đầu vào bãi chôn lấp số địa phƣơng 10 Bảng 1.5 Thành phần hóa học CTRSH 11 Bảng 1.6 Phần trăm nguyên tố thành phần CTR hữu 12 Bảng 1.7 Tính chất CTR đô thị 12 Bảng 1.8.Thành phần chất thải rắn bãi chôn lấp 12 Bảng 1.9 Các phƣơng pháp xử lý CTRSH 18 Bảng 1.10 Các phƣơng pháp xử lý chất thải rắn 22 Bảng 1.11 Thực trạng xử lý CTR đô thị vùng kinh tế 23 Bảng 1.12 Hiện trạng số BCL chất thải rắn lãnh thổ Việt Nam 25 Bảng 2.1 Tổ hợp vi sinh vật phân hủy CTR 44 Bảng 2.2 Ảnh hƣởng trình xử lý học tăng sản lƣợng biogas 46 Bảng 2.3 Tỉ lệ sản sinh khí metan hiệu chuyển hóa 49 Bảng 2.4.Thông số thiết kế tải trọng thủy lực phƣơng pháp tuần hoàn nƣớc rác khác 53 Bảng 2.5 Sự biến đổi thể tích thành phần carbon chất thải đô thị 56 Bảng 2.6 Tổng sản lƣợng khí metan sản sinh chất thải chất thải cũ 57 Bảng 3.1 Các tiêu theo dõi hoạt động mô hình 69 Bảng 3.2 Thành phần rác ban đầu 71 Bảng 3.3 Kết thành phần chất thải rắn thử nghiệm 71 Bảng 3.4 Tính chất rác thải thử nghiệm 71 Bảng 4.1 Tỷ lệ BOD5/COD mô hình đối chứng 82 Bảng 4.2.Tỷ lệ VFA/độ kiềm mô hình đối chứng .85 Bảng 4.3 Thống kê sản lƣợng khí sinh học thu đƣợc mô hình đối chứng 86 Bảng 4.4 Biến thiên nồng độ kim loại nặng nƣớc rỉ theo thời gian 88 Bảng 4.5.Tỉ lệ BOD5/COD 93 Bảng 4.6 Thống kê sản lƣợng khí sinh học thu đƣợc mô hình 99 Bảng 4.7 Biến thiên nồng độ kim loại nặng theo thời gian .102 Bảng 4.8 Tỉ lệ BOD5/COD hai mô hình bổ sung chế phẩm .105 Bảng 4.9.Tỉ lệ VFA/độ kiềm mô hình .106 xii Bảng 4.10 Thống kê sản lƣợng khí sinh học thu đƣợc mô hình có bổ sung chế phẩm hiệu phân hủy CTR 110 Bảng 4.11 Tổng hợp kết phân hủy chất hữu thí nghiệm 116 Bảng 4.12 Thống kê kết tính toán thông số động học cho mô hình .129 Bảng 4.13.Bảng thống kê thông số động học .136 xiii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Lƣợng phát sinh CTR đô thị số TP, tỉnh qua năm 2005-2010 Hình 1.2 Mối liên hệ thành phần hệ thống quản lý CTR 17 Hình 2.1 Phân giải kỵ khí chất thải sinh học 34 Hình 2.2 Các giai đoạn trình hình thành khí bãi chôn lấp 44 Hình 2.3 Khả sinh khí biogas trƣờng hợp có bổ sung bùn tự hoại 47 Hình 2.4 Sự thay đổi tốc độ phân hủy kị khí theo nhiệt độ 48 Hình 2.5 Động học bậc trình thủy phân phụ thuộc vào pH 50 Hình 2.6 Giếng nạp đứng 52 Hình 2.7 Tốc độ sinh khí metan 56 Hình 2.8 Vai trò vi sinh vật AquaClean qúa trình phân hủy sinh học chất ô nhiễm hữu 62 Hình 3.1 Mô hình thí nghiệm dạng đứng 65 Hình 4.1 Sự biến thiên giá trị pH nƣớc rỉ theo thời gian mô hình đối chứng 80 Hình 4.2 Sự biến thiên BOD5 COD nƣớc rỉ theo thời gian 81 Hình 4.3 Sự biến thiên giá trị SS theo thời gian mô hình đối chứng 83 Hình 4.4 Sự biến thiên VFA (a) độ kiềm (b) nƣớc rỉ theo thời gian mô hình đối chứng .84 Hình 4.5 Tỉ lệ VFA/Độ kiềm theo thời gian mô hình đối chứng .85 Hình 4.6 Sự biến thiên thể tích biogas theo thời gian mô hình đối chứng 86 Hình 4.7 Sự biến thiên nồng độ amoni nƣớc rỉ theo thời gian mô hình đối chứng .87 Hình 4.8 Sự biến thiên giá trị pH theo thời gian 89 Hình 4.9.Biểu đồ so sánh khác biệt pH giai đoạn ổn định (n = 23) 90 Hình 4.10 Sự biến thiên giá trị BOD5 (a) COD (b) theo thời gian mô hình có tỉ lệ tuần hoàn khác 91 Hình 4.11 Biểu đồ so sánh khác biệt BOD5 COD giai đoạn ổn định (n = 13) 92 Hình 4.12 Sự biến thiên nồng độ SS theo thời gian 94 Hình 4.13 Sự biến thiên nồng độ VFA (a) độ kiềm (b) theo thời gian 95 Hình 4.14.Biểu đồ so sánh khác biệt độ kiềm giai đoạn ổn định (n = 18) 96 Hình 4.15 Tỉ lệ VFA/Độ kiềm theo thời gian mô hình .97 Hình 4.16 Sự biến thiên thể tích biogas theo thời gian 98 xiv Hình 4.17 Biểu đồ so sánh khác biệt tốc độ sinh khí giai đoạn ổn định (n = 18) .98 Hình 4.18 Sự biến thiên nồng độ dinh dƣỡng theo thời gian mô hình có tỉ lệ tuần hoàn 7,64 mL/m2.h (a) 11,46 mL/m2.h (b) .100 Hình 4.19 Sự biến thiên pH mô hình theo thời gian .103 Hình 4.20 Sự biến thiên COD mô hình theo thời gian 104 Hình 4.21 Sự biến thiên SS mô hình theo thời gian 106 Hình 4.22 Sự biến thiên nồng độ VFA mô hình theo thời gian 107 Hình 4.23 Sự biến thiên độ kiềm mô hình theo thời gian .108 Hình 4.24 Sự biến thiên thể tích biogas theo thời gian hai mô hình 109 Hình 4.25 Biểu đồ so sánh khác biệt tốc độ sinh khí mô hình (n = 18) 109 Hình 4.26 Sự biến thiên nồng độ NH4+ mô hình 111 Hình 4.27 Sự biến thiên nồng độ TN mô hình 111 Hình 4.28 Sự biến thiên nồng độ kim loại nặng (a) MH3.1; (b) MH3.2 113 Hình 4.29 Biến thiên TS theo thời gian mô hình .115 Hình 4.30 Biến thiên VS theo thời gian mô hình .115 Hình 4.31 Mức giảm VS (tính theo % VS/TS) theo thời gian mô hình 116 Hình 4.32 Biến thiên TOC hiệu suất khử TOC mô hình 118 Hình 4.33 Biến thiên hàm lƣợng nitơ hữu hiệu suất khử nitơ hữu mô hình 119 Hình 4.34 Biến thiên tỷ lệ C/N mô hình 121 Hình 4.35 Sự sụt giảm thể tích chất thải theo thời gian phân hủy kị khí 122 Hình 4.36 ậc theo nồng độ chất 124 Hình 4.37 ậc theo tốc độ sinh khí metan .125 Hình 4.38 .126 Hình 4.39 μmax Kd cho MH1 127 Hình 4.40 127 Hình 4.41 μmax Kd cho MH2.1 .128 Hình 4.42 128 Hình 4.43 μmax Kd cho MH3.1 .129 Hình 4.44 max cho MH1 130 Hình 4.45 m Km cho MH1 131 Hình 4.46 ị cho MH1 131 Hình 4.47 max cho MH2.1 132 Hình 4.48 m Km cho MH2.1 132 xv Hình 4.49 Hình 4.50 Hình 4.51 Hình 4.52 ị cho MH2.1 133 max cho MH3.1 133 m Km cho MH3.1 134 ị cho MH3.1 134 xvi MH1 MH2.1 MH3.2 Thời gian (tuần) % sụt giảm thể tích chất thải H (mm) % sụt giảm thể tích chất thải H (mm) % sụt giảm thể tích chất thải H (mm) 33 12,4 613,2 19,2 565,6 29 497 MÔ HÌNH ĐỐI CHỨNG Bảng PL2.7 Biến thiên nồng độ chất ô nhiễm mô hình (mô hình đối chứng) Thời gian (tuần) pH COD, mg/L BOD5, mg/L SS, mg/L Độ kiềm, mgcaCO3/L VFA, meq/L N-NH4+, mg/L TN, mg/L 5,4 45235 42195 35241 1476 345 553 1258 5,46 54156 47895 33219 1498 357 560 1237 5,97 58106 50358 33029 1530 364 554 1249 6,35 59744 51119 30143 1547 395 575 1234 6,57 56014 47413 28921 2050 387 586 1208 6,98 55104 44760 25032 2574 423 596 1191 6,87 52134 39673 24382 2520 354 574 1174 7,05 49014 38349 22102 2750 367 569 1154 7,23 42314 32112 20932 3050 354 602 1132 10 7,25 38149 29886 19912 3914 385 617 1100 168 Thời gian (tuần) pH COD, mg/L BOD5, mg/L SS, mg/L Độ kiềm, mgcaCO3/L VFA, meq/L N-NH4+, mg/L TN, mg/L 11 7,32 34121 27974 17721 4101 364 635 1085 12 6,89 31201 24821 17632 4125 395 612 1065 13 7,35 30974 24543 15329 4124 367 654 1067 14 7,23 30421 23516 13921 3728 435 623 1069 15 7,25 32145 23625 11283 3849 400 658 1060 16 7,19 32107 22305 10382 4063 370 687 1052 17 7,19 30142 22195 9134 4010 325 693 1041 18 7,01 29746 18082 8795 4030 290 706 1036 19 7,28 27416 15647 8685 4454 264 732 1021 20 7,32 24926 13555 7042 3820 287 756 1001 21 6,98 23847 12308 6539 4105 304 798 987 22 7,24 22012 12536 6012 4084 290 784 973 23 7,24 21579 11494 5637 4237 285 783 964 24 7,34 19042 9434 5230 4109 291 793 961 25 7,14 18437 8582 4982 4157 329 784 932 26 6,96 16974 7488 4762 4164 357 785 921 27 7,45 12104 5447 4538 4187 300 796 910 28 7,32 12345 5532 4129 4098 280 805 985 169 Thời gian (tuần) pH COD, mg/L BOD5, mg/L SS, mg/L Độ kiềm, mgcaCO3/L VFA, meq/L N-NH4+, mg/L TN, mg/L 29 7,21 11679 5299 3920 4307 264 816 973 30 7,31 10204 4513 3543 4275 287 823 954 31 7,26 8794 4390 3302 4235 267 826 912 32 7,35 8647 4387 3212 4587 245 835 905 Bảng PL2.8 Biến thiên nồng độ kim loại nặng mô hình (mô hình đối chứng) Tuần Cr, mg/L Cu, mg/L Fe, mg/L Mn, mg/L Ni, mg/L Zn, mg/L 2,78 0,59 3,29 0,078 0,62 0,68 2,62 0,56 3,01 0,072 0,61 0,62 2,41 0,58 2,85 0,064 0,58 0,61 2,01 0,43 2,91 0,059 0,51 0,54 10 1,68 0,45 2,84 0,061 0,45 0,56 15 1,54 0,38 2,03 0,054 0,47 0,42 20 1,41 0,35 1,84 0,052 0,42 0,43 30 1,31 0,32 1,61 0,047 0,41 0,36 170 MÔ HÌNH TUẦN HOÀN NƢỚC RỈ RÁC Bảng PL2.9 Biến thiên nồng độ chất ô nhiễm mô hình tuần hoàn nƣớc rỉ rác Thông số pH BOD5, mg/L Thời gian MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 (tuần) COD, mg/L MH2.1 SS, mg/L VFA, meq/L Độ kiềm, mgCaCO3/L N-NH4+, mg/L MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 TN, mg/L MH2.1 MH2.2 4,57 4,52 41955 43880 45357 47335 34322 32312 324 374 1456 1466 584 597 958 987 5,47 5,42 71466 65443 78259 71468 32120 31231 330 380 1510 1450 570 584 1137 1207 5,74 5,65 64335 64527 75380 73365 29320 29867 345 395 2530 2470 582 593 1249 1341 5,92 5,87 41684 22456 47323 78389 27364 27864 324 374 2547 2487 605 613 1454 1534 6,26 6,21 34034 56443 42413 67564 24211 25673 329 379 3100 3040 612 621 1498 1610 6,87 6,82 29624 54731 40888 66465 21328 24021 335 385 3504 3444 620 692 1541 1648 7,35 7,3 24020 39092 35210 51133 20123 22932 332 382 4120 4060 694 708 1524 1689 7,48 7,43 16383 32745 30210 47626 17932 20432 347 397 4150 4090 702 720 1495 1607 7,34 7,2 11794 18972 27985 33046 15498 19984 328 378 4650 4590 706 751 1465 1658 10 7,34 7,29 5461 12873 15081 29584 13402 17203 319 369 4569 4509 784 782 1430 1627 11 6,95 6,9 3511 10255 11648 25501 11028 15063 336 386 4201 4701 798 800 1415 1642 12 7,41 7,36 2763 8950 9672 23293 9023 13985 321 361 4705 4805 808 836 1406 1647 13 7,64 7,59 2221 7194 8388 23022 8342 12349 347 387 5124 4724 864 894 1384 1568 14 7,51 7,46 1898 6791 7487 22529 7356 11023 345 385 5471 4771 884 900 1369 1579 171 Thông số pH BOD5, mg/L Thời gian MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 (tuần) COD, mg/L SS, mg/L VFA, meq/L Độ kiềm, mgCaCO3/L N-NH4+, mg/L TN, mg/L MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 15 7,71 7,66 1647 6795 6819 23907 6574 9321 341 381 5749 4749 902 925 1341 1424 16 7,67 7,62 1484 6550 6305 23808 6201 8392 347 387 5563 4763 924 938 1354 1420 17 7,69 7,6 1324 5932 5897 22420 5738 7832 324 364 6010 4610 959 986 1362 1469 18 7,35 7,3 1199 5602 5564 22037 5291 7021 328 388 6030 4630 969 1012 1320 1447 19 7,5 7,4 1129 5381 5289 20317 5022 6238 331 391 6140 4740 984 1130 1324 1439 20 7,45 7,4 819 4514 4026 18374 4728 6032 334 394 6110 6050 1058 1144 1315 1424 21 7,38 7,33 715 3948 3674 17582 4539 5723 329 389 6105 5005 1060 1201 1306 1443 22 7,35 7,3 583 3443 3157 16199 4312 5308 345 405 6084 4984 1096 1163 1285 1397 23 7,12 500 3310 2741 16182 3928 4956 341 401 6037 4937 1054 1189 1264 1364 24 7,16 7,03 367 3064 2089 14234 3421 4539 348 408 6109 5009 1078 1207 1235 1359 25 7,21 7,16 287 2767 1687 13733 3012 4127 347 407 6157 5057 1130 1299 1214 1341 26 7,34 7,35 228 2468 1247 12625 2873 3842 342 392 6164 4772 1104 1254 1209 1394 27 7,31 7,2 189 2165 965 8975 2449 3639 357 407 6187 4795 1108 1242 1193 1389 28 7,15 7,1 168 2118 836 8617 2218 3305 352 396 6098 4706 1102 1249 1187 1330 29 7,21 7,16 142 2252 658 8377 2012 3011 354 404 6207 4815 1112 1254 1145 1354 30 7,31 7,26 121 1848 574 7204 1823 2835 356 406 6275 5138 1121 1227 1168 1308 31 7,19 7,14 86 1818 368 6174 1755 2654 341 386 6235 5098 1112 1245 1220 1421 172 Thông số pH BOD5, mg/L Thời gian MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 (tuần) 32 7,35 7,2 52 2066 COD, mg/L SS, mg/L VFA, meq/L Độ kiềm, mgCaCO3/L N-NH4+, mg/L TN, mg/L MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 MH2.1 MH2.2 210 5976 1250 2543 335 385 6387 5287 1116 1200 1260 1345 Bảng PL2.10 Biến thiên nồng độ kim loại nặng mô hình tuần hoàn nƣớc rỉ rác Tuần Cr, mg/L Cu, mg/L Fe, mg/L Mn, mg/L Ni, mg/L Zn, mg/L 1,45 0,110 2,80 0,021 0,39 0,42 0,93 0,100 1,20 0,007 0,54 0,31 0,21 0,060 1,82 0,184 0,36 0,25 0,91 0,061 1,22 0,173 0,40 0,29 10 0,30 0,061 1,23 0,057 0,66 0,40 15 0,89 0,063 0,34 0,055 0,65 0,11 20 0,85 0,033 0,66 0,099 0,56 0,10 30 0,62 0,122 0,60 0,039 0,52 0,21 173 MÔ HÌNH TUẦN HOÀN NƢỚC RỈ RÁC KẾT HỢP BỔ SUNG CHẾ PHẨM Bảng PL2.11 Biến thiên nồng độ chất ô nhiễm mô hình tuần hoàn nƣớc rỉ rác kết hợp bổ sung chế phẩm pH Thời gian COD, mg/L Độ kiềm, mg/L SS, mg/L VFA, meq/L N-NH4+, mg/L TN (tuần) MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 4,57 5,3 50000 44357 32432 30345 1496 1546 165 174 785 804 1332.8 1123 5,47 5,5 79085 76259 30923 30123 1532 1423 218 180 696 710 1069.6 1092 5,74 6,3 76325 72380 29763 29834 1869 2413 255 195 639 584 1198.4 1011 5,92 6,6 68619 67323 26783 27890 2068 2240 235 174 569 595 1123 1238 6,26 6,8 51034 62413 23421 25675 2698 3009 243 179 556 612 1069 1302 6,87 7,2 47561 50888 20123 23109 3098 3213 230 185 567 650 1032 1321 7,35 7,6 37842 41210 18321 20123 3854 3987 208 182 582 694 1014 1123 7,48 7,6 33144 35210 15398 18732 4269 4010 196 197 596 722 987 1246 7,34 7,5 28275 29985 12874 15643 4865 4667 184 178 614 736 985 1394 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 174 pH Thời gian COD, mg/L Độ kiềm, mg/L SS, mg/L VFA, meq/L N-NH4+, mg/L TN (tuần) MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 10 7,34 7,5 14723 24362 10276 13214 4965 4769 161 169 654 764 956 1250 11 6,95 7,2 9092 20145 8932 12312 5120 4732 155 186 632 798 924 1295 12 7,41 7,5 6779 17852 7373 10932 5326 4943 146 171 641 828 923 1326 13 7,64 7,8 5519 14269 6125 8743 5364 5044 145 197 645 864 910 1230 14 7,51 7,6 4726 10689 5743 7992 5487 5345 149 195 639 884 903 1245 15 7,71 7,8 4181 8554 5447 7021 5598 5668 151 191 653 902 896 1267 16 7,67 7,6 3784 6457 5025 6265 5786 5467 146 197 670 924 875 1228 17 7,69 7,8 3481 5377 4720 6012 6207 6116 141 174 685 959 873 1227 18 7,35 7,5 3243 5002 4422 5892 6325 6234 135 178 693 990 875 1245 19 7,5 7,5 3050 4281 4104 5567 6354 6148 136 181 754 916 862 1032 20 7,45 7,3 2892 3892 3892 5204 6487 6220 137 184 765 858 854 1052 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 175 pH Thời gian COD, mg/L Độ kiềm, mg/L SS, mg/L VFA, meq/L N-NH4+, mg/L TN (tuần) MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 21 7,38 7,5 2759 3278 3625 4995 6524 6204 138 179 786 860 835 985 22 7,35 7,5 2645 2760 3421 4712 6687 6586 127 195 791 796 801 965 23 7,12 7,25 2548 2349 3214 4449 6532 6532 129 191 723 754 795 936 24 7,16 7,25 1801 1489 2932 4311 6475 6332 128 198 750 778 778 913 25 7,21 7,25 1354 1287 2781 4021 6498 6256 120 197 779 830 794 914 26 7,34 7,25 967 1026 2543 3728 6523 6367 116 192 726 804 786 909 27 7,31 7,25 732 856 2210 3592 6647 6187 117 207 713 808 798 929 28 7,15 7,2 621 724 1875 3421 6539 6103 111 202 723 821 784 938 29 7,21 7,25 413 578 1567 2831 6478 6322 106 204 724 812 775 945 30 7,31 7,4 256 456 1321 2549 6632 6478 103 206 726 812 758 968 31 7,19 7,25 203 268 1102 2213 6475 6304 191 734 780 765 920 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 176 99 pH Thời gian COD, mg/L Độ kiềm, mg/L SS, mg/L (tuần) MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 32 7,35 7,4 130 180 VFA, meq/L N-NH4+, mg/L TN MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 1028 1932 6587 6456 95 185 735 876 753 1000 Bảng PL2.12 Biến thiên BOD5 COD mô hình tuần hoàn kết hợp bổ sung chế phẩm BOD5, mg/L Tuần COD, mg/L MH3.1 MH3.2 MH3.1 MH3.2 46000 407208 50000 44357 42869 53627 51034 62413 10 5006 10.232 14723 24362 15 753 1881 4181 8554 20 521 779 2892 3892 25 271 271 1354 1287 30 41 87 256 456 Bảng PL2.13 Biến thiên nồng độ kim loại nặng mô hình (có tuần hoàn bổ sung chế phẩm) Tuần Cr, mg/L Cu, mg/L Fe, mg/L Mn, mg/L Ni, mg/L Zn, mg/L 1,35 0,1 1,8 0,021 0,35 0,352 0,78 0,1 1,3 0,007 0,44 0,26 177 Tuần Cr, mg/L Cu, mg/L Fe, mg/L Mn, mg/L Ni, mg/L Zn, mg/L 0,41 0,05 1,22 0,084 0,31 0,21 0,41 0,041 1,22 0,073 0,3 0,22 10 0,3 0,041 1,13 0,057 0,23 0,28 15 0,469 0,053 0,74 0,055 0,25 0,15 20 0,35 0,033 0,36 0,059 0,36 0,09 30 0,32 0,022 0,2 0,029 0,22 0,07 SẢN LƢỢNG KHÍ BIOGAS Bảng PL2.14 Sản lƣợng khí biogas từ mô hình đối chứng tuần hoàn nƣớc rỉ MH1 Tuần MH2.1 MH2.2 L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L 0,02 0,14 0,14 3,26 22,81 46,55 2,56 17,94 36,61 0,03 0,21 0,35 6,02 42,12 88,67 3,03 21,20 57,81 0,02 0,14 0,49 7,11 49,74 138,41 3,19 22,33 80,14 0,07 0,49 0,98 5,48 38,35 176,75 3,55 24,83 104,97 0,05 0,35 1,33 4,97 34,78 211,53 4,26 29,81 134,78 0,06 0,42 1,75 6,05 42,36 253,89 4,28 29,98 164,75 0,11 0,77 2,52 6,65 46,55 300,44 3,85 26,96 191,71 178 MH1 Tuần MH2.1 MH2.2 L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L 0,05 0,35 2,87 4,01 28,06 328,50 3,67 25,69 217,41 0,07 0,49 3,36 4,48 31,35 359,85 3,97 27,82 245,22 10 0,09 0,63 3,99 4,58 32,07 391,92 3,89 27,20 272,42 11 0,1 0,7 4,69 4,64 32,48 424,40 4,23 29,64 302,06 12 0,05 0,35 5,04 5,18 36,26 460,65 4,41 30,90 332,96 13 0,12 0,84 5,88 5,46 38,21 498,86 4,59 32,14 365,10 14 0,14 0,98 6,86 4,40 30,77 529,63 4,00 27,99 393,09 15 0,14 0,98 7,84 4,51 31,59 561,22 4,14 28,95 422,04 16 0,12 0,84 8,68 4,73 33,10 594,32 3,92 27,41 449,44 17 0,09 0,63 9,31 4,48 31,35 625,67 3,42 23,91 473,35 18 0,08 0,56 9,87 5,51 38,59 664,26 4,03 28,23 501,58 19 0,09 0,63 10,5 6,20 43,39 707,65 4,23 29,64 531,22 20 0,09 0,63 11,13 5,46 38,21 745,86 4,66 32,65 563,87 21 0,12 0,84 11,97 5,33 37,28 783,14 4,49 31,45 595,32 22 0,11 0,77 12,74 4,74 33,20 816,34 4,08 28,54 623,86 23 0,1 0,7 13,44 4,84 33,85 850,20 3,85 26,96 650,82 24 0,11 0,77 14,21 4,87 34,09 884,29 3,99 27,92 678,74 25 0,12 0,84 15,05 5,18 36,29 920,58 3,96 27,75 706,49 179 MH1 Tuần MH2.1 MH2.2 L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L 26 0,1 0,7 15,75 5,57 38,96 959,55 4,57 32,00 738,49 27 0,14 0,98 16,73 5,01 35,09 994,64 4,05 28,37 766,86 28 0,14 0,98 17,71 5,23 36,63 1031,27 4,61 32,24 799,10 29 0,12 0,84 18,55 5,55 38,83 1070,10 4,50 31,49 830,59 30 0,08 0,56 19,11 4,73 33,10 1103,20 4,03 28,23 858,82 31 0,13 0,91 20,02 4,40 30,77 1133,96 3,76 26,34 885,16 32 0,14 0,98 21 4,24 29,67 1163,63 3,87 27,06 912,22 Bảng PL2.15 Sản lƣợng khí biogas từ mô hình tuần hoàn nƣớc rỉ kết hợp bổ sung chế phẩm Tuần MH3.1 MH3.2 L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L 3,22 22,56 46,05 3,31 23,15 47,25 5,48 38,38 84,43 5,58 39,03 86,28 6,55 45,82 130,25 6,84 47,88 134,17 5,46 38,24 168,49 5,87 41,09 175,26 4,91 34,37 202,86 5,07 35,50 210,76 5,93 41,52 244,38 6,85 47,95 258,71 6,67 46,68 291,07 7,19 50,35 309,06 180 Tuần MH3.1 MH3.2 L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L 3,96 27,71 318,78 6,70 46,89 355,95 4,55 31,82 350,60 7,14 49,98 405,93 10 4,41 30,89 381,50 6,21 43,46 449,38 11 4,40 30,81 412,30 6,36 44,49 493,87 12 4,61 32,28 444,58 6,31 44,14 538,01 13 4,96 34,73 479,31 6,63 46,44 584,46 14 4,02 28,17 507,47 6,70 46,92 631,38 15 4,72 33,02 540,49 6,49 45,45 676,83 16 4,54 31,78 572,28 6,60 46,20 723,03 17 4,75 33,27 605,54 6,74 47,16 770,19 18 5,27 36,89 642,44 6,69 46,82 817,01 19 6,26 43,83 686,26 6,36 44,52 861,53 20 5,43 38,00 724,27 6,35 44,45 905,98 21 5,21 36,50 760,76 6,39 44,76 950,75 22 4,64 32,45 793,21 6,49 45,45 996,19 23 4,69 32,86 826,07 6,21 43,49 1039,69 24 4,68 32,79 858,86 6,84 47,88 1087,57 25 5,09 35,64 894,50 6,87 48,12 1135,69 181 Tuần MH3.1 MH3.2 L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L L/ngày L/tuần Thể tích khí tích lũy, L 26 5,34 37,37 931,87 6,98 48,88 1184,57 27 5,14 35,98 967,86 6,92 48,43 1233,00 28 5,29 37,04 1004,90 6,49 45,45 1278,45 29 5,70 39,90 1044,80 6,70 46,92 1325,37 30 4,74 33,16 1077,96 7,03 49,22 1374,59 31 3,93 27,52 1105,48 6,98 48,88 1423,47 32 4,05 28,35 1133,83 7,04 49,25 1472,72 182 [...]... tạo khí sinh học Thông qua những tác động này sẽ tăng cƣờng và kéo dài tuổi thọ của các bãi chôn lấp theo công nghệ cũ 2 Từ các nhận định trên, nhằm tăng cƣờng hiệu quả hoạt động xử lý trong các bãi chôn lấp và giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờngcho các bãi rác hiện hành ở Tp.HCM, đề tài Nghiên cứu nâng cao tốc độ phân hủy chất thải rắn sinh hoạttrong điều kiện mô phỏng bãi chôn lấp đƣợcnghiên cứu sinh chọn... hiệu quả phân hủy chất thải rắn trong điều kiện bãi chôn lấp ở Việt Nam; Đề xuất đƣợc quy trìnháp dụng nhằm nâng cao, cải tiến công nghệ phân hủy chất thải rắn hiện hữu phù hợp với điều kiện Việt Nam; Xác định thông số động học đánh giá khả năng phân hủy CTRSH trong điều kiện mô phỏng bãi chôn lấp 4 Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc cải tiến, nâng cấp kỹ thuật để nâng cao hiệu quả... các bãi chôn lấp CTRSH hiện hữu trong điều kiện Việt Nam 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để đáp ứng các mục tiêu nghiên cứu của đề tài, các nội dung nghiên cứu sau đã đƣợc thực hiện: - Xác định thành phần và tính chất CTRSH tại TP.HCMtheođịnh hƣớng thu hồi năng lƣợng sinh khối - Thực hiện thí nghiệm nâng cao tốc độ phân hủy chất thải rắn trong điều kiện mô phỏng bãi chôn lấp CTRSH với 3 kiểu mô hình:  Mô hình... khảo sát trong các mô hình: hiệu quả phân hủy sinh học thành phần hữu cơ, tỉ lệ tuần hoàn và hàm lƣợng chế phẩm phù hợp - Xác định các thông số động học của quá trình phân hủy sinh học kị khí; - Đề xuất giải pháp công nghệ, áp dụng kết quả nghiên cứu nhằmnâng cao tốc độ phân hủy chất thải rắn trong điều kiện các bãi chôn lấp 4.TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI Sử dụng bãi chôn lấp để xử lý CTRSH là giải pháp đƣợc... lý CTRSH cho các bãi chôn lấp chất thải rắn hiện hữu ở Việt Nam do các bãi này đƣợc thiết kế theo công nghệ cũ và vẫn tiếp tục vận hành Vì vậy, nâng cao hiệu quả phân hủy sinh học có tác dụng khắc phục hạn chế về hiệu quả phân hủy CTRSH của bãi rác, từ đó kéo dài tuổi thọ của bãi chôn lấp Nghiên cứu có khả năng triển khai tại các bãi chôn lấp rác sinh hoạt ở các tỉnh và thành phố trong cả nƣớc Tăng... BOD5, COD, chất rắn lơ lửng, chất thải rắn tổng số, phenolic, hydrogen sulfide và các thành phần ô nhiễm khác Giả thuyết khoa học của nghiên cứu là sử dụng chính sản phẩm phân giải tự nhiên của bãi chôn lấp (nƣớc rỉ rác) và bổ sung thêm chế phẩm sinh học Tập hợp các loại vi khuẩn sẽ giúp tăng cƣờng khả năng phân hủy sinh học chất thải rắn sinh hoạt trong bãi chôn lấp theo hƣớng có lợi cho môi trƣờng... các điều kiện phù hợp nâng cao tốc độ phân hủy CTRSH, xử lý hiệu quả thành phần ô nhiễm hữu cơ và thu hồi tối ƣu lƣợng khí sinh học phục vụ cho nhu cầu cung cấp năng lƣợng 2 MỤC TIÊU LUẬN ÁN Mục tiêu của luận án là: - Nâng cao tốc độ phân hủy CTRSHtrong điều kiện mô phỏng bãi chôn lấp bằng công nghệ tuần hoàn nƣớc rỉ rác kết hợp với bổ sung chế phẩm sinh học - Đề xuất giải pháp công nghệ nhằm nâng. .. Công nghệ sản xuất phân hữu cơ kị khí Phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy chất hữu cơ trong môi trƣờng không có oxy ở điều kiện nhiệt độ từ 30 - 65oC Sản phẩm của quá trình phân hủy kị khí là khí sinh học (CO2 và CH4) Có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy kị khí chất thải rắn nhƣ: điều kiện kị khí, pH, nhiệt độ, độ ẩm, thành phần dinh dƣỡng, sự đảo trộn, thời gian lƣu trong bể ủ, đặc tính... phát thải tăng khi nhiệt độ tăng, lƣợng khí phát thải trong mùa hè cao hơn mùa đông Đối với các bãi chôn lấp, ƣớc tính 30% các chất khí phát sinh trong quá trình phân hủy rác có thể thoát lên trên mặt đất mà không cần một sự tác động nào Khi vận chuyển và lƣu giữ CTR sẽ phát sinh mùi do quá trình phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm môi trƣờng không khí Các khí phát sinh từ quá trình phân hủy chất. .. trƣờng[2], trung bình một đô thị có một bãi chôn lấp rác và hiện có tới 85-90% bãi chôn lấp không hợp vệ sinh Nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng cao, ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời dân Các bãi chôn lấp hoạt động theo quy trình đơn giản, không chú trọng đến tốc độ phân hủy rác và khả năng thu hồi 1 khí sinh học Kết quả là thời gian phân hủy rác kéo dài, lƣợng khí sinh học phát sinh mùi, nƣớc rỉ rác không đƣợc thu ... nâng cao tốc độ phân hủy chất thải rắn sinh hoạttrong điều kiện mô bãi chôn lấp đƣợcnghiên cứu sinh chọn thực Định hƣớng luận án xác định điều kiện phù hợp nâng cao tốc độ phân hủy CTRSH, xử lý... nâng cao hiệu phân hủy chất thải rắn điều kiện bãi chôn lấp Việt Nam; Đề xuất đƣợc quy trìnháp dụng nhằm nâng cao, cải tiến công nghệ phân hủy chất thải rắn hữu phù hợp với điều kiện Việt Nam;... số động học đánh giá khả phân hủy CTRSH điều kiện mô bãi chôn lấp Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu sở cho việc cải tiến, nâng cấp kỹ thuật để nâng cao hiệu xử lý CTRSH cho bãi chôn lấp chất thải