MFC: microbial fuel cells (nhiên liệu tế bào vi sinh) AD: anaerobic digestion (phân hủy yếm khí ) HRT: hydraulic retention time (thời gian lưu nước ) OLR: organic loading rate (tỉ lệ tải trọng hữu cơ) SCWO: supercritical water oxidation (quá trình oxy hóa nước siêu tới hạn) SRT: sludge retention time (thời gian lưu bùn) AOP: advanced oxidation process (quá trình oxy hóa bậc cao ) USEPA: United States Environmental Protection Agency ( Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kì) WWTP: wastewater treatment plant (nhà máy xử lý nước thải)
Đề tài 2: Bùn: Nguồn thải hay nguồn tái tạo lượng phục hồi tài nguyên Nhóm 20: Nguyễn Kim Chi Lê Thị Phương Thảo Lý Thị Thu 1022033 1022272 1022287 Các từ viết tắt MFC: microbial fuel cells (nhiên liệu tế bào vi sinh) AD: anaerobic digestion (phân hủy yếm khí ) HRT: hydraulic retention time (thời gian lưu nước ) OLR: organic loading rate (tỉ lệ tải trọng hữu cơ) SCWO: supercritical water oxidation (q trình oxy hóa nước siêu tới hạn) SRT: sludge retention time (thời gian lưu bùn) AOP: advanced oxidation process (q trình oxy hóa bậc cao ) USEPA: United States Environmental Protection Agency ( Cơ quan bảo vệ mơi trường Hoa Kì) WWTP: wastewater treatment plant (nhà máy xử lý nước thải) Nội dung Giới thiệu Đặc tính bùn Kỹ thuật thu hồi tài nguyên Năng lượng tài nguyên thu hồi Kịch toàn cầu Hiện trạng xử lý bùn Việt Nam Kết luận Giới thiệu Bùn thông thường xử lý thiêu đốt, chơn lấp, thải biển điều hòa đất nông nghiệp Hiện tại, bùn nghiên cứu tái sử dụng để thu hồi tài nguyên lượng Hai thành phần bùn mà mặt kỹ thuật kinh tế khả thi để tái chế dưỡng chất (chủ yếu nitơ phospho) lượng (carbon) Đặc tính bùn Bùn cống Bùn thải Bùn thải sơ cấp thứ cấp •Hỗn hợp đồng phức •Q trình xử lý nước thải •Q trình xử lý sinh học tạp VSV, chất hữu cơ học, thành phần chủ yếu nước thải chứa tế bào khó phân hủy, vật liệu vơ nước, chất lơ lửng chủ yếu vi khuẩn, vật liệu độ ẩm hòa tan hữu cao phân tử phức tạp Bảng Mô tả đặc điểm bùn sơ cấp bùn hoạt tính Thơng số Bùn sơ cấp Bùn hoạt tính Tổng chất rắn khô TS, % 5-9 0.8-1.2 Chất rắn bay (VS, %TS) 60-80 59-68 Nitrogen (N, %TS) 1.5-4 2.4-5.0 Phosphorus (P, %TS) 0.8-2.8 0.5-0.7 Chất hóa học,(K2O %TS) 0-1 0.5-0.7 Cellulose (%TS) 8-15 7-9.7 Sắt (Fe g/kg) 2-4 - Silica (SiO2 %TS) 15-20 - pH 5.0-8.0 6.5-8 Dầu mỡ chất béo (%TS) 7-35 5-12 Protein 20-30 32-41 Alkalinity (mg/L as CaCO3) 500-1500 580-1100 Acid hữu (mg/L as acetate) 200-2000 1100-1700 Năng lượng (kJ/kg TS) 23000-2900 19000-23000 Kỹ thuật thu hồi tài nguyên Các phương pháp thu hồi tài nguyên từ bùn: Phân hủy kỵ khí (Anaerobic digestion) Đốt đồng đốt (Incineration and co-incineration) Khí hóa (Gasification) Nhiệt phân (Pyrolysis) Q trình oxy hóa khơng khí ẩm (Wet air oxidation) Q trình oxy hóa ẩm siêu tới hạn (Supercritical wet oxidation) Xử lý thủy nhiệt (Hydrothermal treatment) Các đường thu hồi tài nguyên từ bùn thải Bảng 2: công nghệ thu hồi nguồn tài nguyên thu hồi lượng tài nguyên Thu hồi khí sinh học từ phân hủy kị khí Thu hồi chất chất dinh dưỡng Thu hồi kim loại nặng Sản xuất nhiên liệu sinh học Sản xuất vật liệu xây dựng Sản xuất điện từ tế bào vsv (MFC) Nhựa sinh học Hấp thụ sinh học Thuốc trừ sâu sinh học Các nguồn khác 4.6 Sản xuất điện từ tế bào VSV (MFC) vsv + Anot: CH3COO + 2H2O → 2CO2 + 7H + 8e + Catot: O2 + 4e + 4H → 2H2O Phản ứng sinh học MFC tạo điện từ electron từ anot sang catot bên mạch Phụ thuộc vào pH, chất nền,loại vi khuẩn… Điện nhiên liệu sinh học tế bào bình thường khoảng vài trăm mV Mật độ điện khoảng 50-100W/m 4.7 Nhựa sinh học Polyhydroxyalkanoates (PHA) polyester acid hydroxyalkan, PHA sản xuất bùn hoạt tính khơng tinh khiết Khả tích lũy PHA bùn 20-30% cho bùn hiếu khí tuyệt đối, 17-57% cho bùn thiếu khí 33-50% cho bùn kị khí 4.8 Hấp thụ sinh học Là phương pháp sinh thái thân thiện, hiệu chi phí thấp Chất thải bùn hoạt tính xem chất hấp thụ sinh học tốt cho việc loại bỏ ion kim loại nặng từ nước thải công nghiệp Sản xuất cách kích hoạt hóa học tẩm H2SO4 nhiệt phân Phụ thuộc vào yếu tố: nhiệt độ nhiệt phân, thời gian, chất hóa học cụ thể tiền chất bùn 4.9 Thuốc trừ sâu sinh học Vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) thuốc trừ sâu sinh học hiệu sử dụng rộng rãi nông học, lâm nghiệp y tế công cộng Phương pháp sản xuất: lên men bùn thu hồi sản phẩm / thu hoạch hoàn thành sản phẩm Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sản xuất thuốc trừ sâu sinh học: pH, oxy hòa tan (DO), nồng độ chất rắn nguồn bệnh, loại bùn 4.10 Các nguồn khác Protein Enzyme Phân bón sinh Axit dễ bay học Protein Thành phần bùn thải protein carbohydrate Protein thu hồi tối đa 80,5% pH tối ưu 3.3 Amoni sunfat (40%) chất keo tụ cho phục hồi protein hiệu tối đa 91% Các sản phẩm thu hồi bao gồm tất axit amin cần thiết bổ sung vào thức ăn gia súc Enzyme Những enzyme sử dụng để thúc đẩy phân hủy sinh học bùn, khí sinh học trình phân hủy yếm khí Enzyme sử dụng để thực vơ số phản ứng hóa học, thương mại sử dụng chất tẩy rửa, thực phẩm, dược phẩm quan trọng Phân bón hóa học Phân bón chứa nguyên tố vi lượng axit amin (AACTE) coi phân bón thân thiện môi trường cho bông, hoa công nghiệp khác Các vi khuẩn protein bùn thải tách để tạo phân bón AACTE Điều kiện thủy phân tối ưu để tách protein từ bùn thải pH 0,5, nhiệt độ 121 oC 5h Acid dễ bay Một số axit dễ bay axit axetic, axit fomic axit propionic thu hồi từ bùn thải sử dụng phân hủy sinh học kị khí, q trình nhiệt q trình oxy hóa khơng khí ẩm để sản xuất hóa chất • Hoa Kỳ Thụy Điển Các kỹ thuật phục hồi lượng khác sử dụng •Sử dụng khí sinh học có nguồn gốc từ bùn dạng nhiên liệu sinh học lĩnh vực giao Nhật Bản thông vận tải Kịch tồn cầu •Một nước tiên phong sản xuất vật liệu xây dựng từ bùn thải Anh Trung Quốc •Phục hồi phospho từ bùn thải Hà Lan, Đức •Chính phủ đề xuất tạo 20% sản lượng điện từ nguồn lượng tái tạo vào năm 2020 6.Vấn đề bùn thải Việt Nam Chưa có số thống Chỉ xử lí sơ Kinh phí cho dự án xử kê thức khối lượng, thải thẳng bãi chơn lấp lí bùn khơng đầu tư loại bùn thải chưa ban hành định mức kĩ thuật cho cơng tác xử lí bùn thải hay địa điểm không xác định gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Thảo luận kết luận Quản lý bùn dư thừa mối quan tâm lớn, yếu tố kinh tế-xã hội môi trường định Bùn thải xử lý số cách để khôi phục lại giá trị gia tăng sản phẩm khác Kim loại nặng yếu tố hạn chế việc sử dụng bùn cho ứng dụng đất Tính khả thi vấn đề cần quan tâm Tổng quan trạng công nghệ thu hồi nguồn tài nguyên từ bùn CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ CHÚ Ý LẮNG NGHE! ... Silica (SiO2 %TS) 15 -20 - pH 5.0-8.0 6.5-8 Dầu mỡ chất béo (%TS) 7-35 5-12 Protein 20- 30 32-41 Alkalinity (mg/L as CaCO3) 500-1500 580-1100 Acid hữu (mg/L as acetate) 200 -200 0 1100-1700 Năng lượng... Quốc •Phục hồi phospho từ bùn thải Hà Lan, Đức •Chính phủ đề xuất tạo 20% sản lượng điện từ nguồn lượng tái tạo vào năm 202 0 6.Vấn đề bùn thải Việt Nam Chưa có số thống Chỉ xử lí sơ Kinh phí... polyester acid hydroxyalkan, PHA sản xuất bùn hoạt tính khơng tinh khiết Khả tích lũy PHA bùn 20- 30% cho bùn hiếu khí tuyệt đối, 17-57% cho bùn thiếu khí 33-50% cho bùn kị khí 4.8 Hấp thụ sinh