Phát thải của các hợp chất lưu huỳnh bay hơi trong quá trình ủ phân chất thải rắn đô thị (MSW)

10 144 0
Phát thải của các hợp chất lưu huỳnh bay hơi trong quá trình ủ phân chất thải rắn đô thị (MSW)

Đang tải... (xem toàn văn)

Thông tin tài liệu

Tóm tắtCác hợp chất lưu huỳnh dễ bay hơi (VSCs) là nguồn chính tạo ra mùi hôi từ các nhà máy ủ phân. Trong nghiên cứu này, các VSCs tạo ra từ phân trộn của 1580 mm chất thải rắn đô thị (T0), chất thải nhà bếp (T1) và chất thải nhà bếp thân cây ngô khô hỗn hợp (T2) được đo trong 60 L lò phản ứng với khí buộc trong một thời gian 30 ngày. Các VSCs phát hiện trong tất cả các phương pháp nghiên cứu là hydrogen sulfide (H2S), methyl mercaptan (MM), dimethyl sulfide (DMS), bisulfide carbon (CS2) và dimethyl disulfide (DMDS). Hơn 90% lượng khí thải VSCs xảy ra trong 15 ngày đầu tiên, và đạt giá trị cao nhất của chúng tại ngày 47. Cách phát thải sơ lược của 5 loại VSCs có tương quan đáng kể với nhiệt độ vật liệu bên trong và nồng độ đầu ra O2 (p < 0,05). Tổng lượng phát thải của VSCs là 216,1, 379,3 và 126,0 mg kg1 (chất khô) tương ứng cho T0, T1 và T2. Trong số 5 VSCs, H2S là hợp chất có nhiều nhất với 39,0 – 43,0% của tổng số VSCs phát thải. Ủ chất thải nhà bếp từ sự thu gom riêng biệt đặt ra một ảnh hưởng tiêu cực đến việc phát sinh VSC và nước thải vì độ ẩm cao của nó. Một sự bổ sung của thân cây ngô khô tại một tỷ lệ pha trộn là 4:1 (trọng lượng ướt) có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải VSCs và tránh rỉ rác. So với chất thải nhà bếp sạch, VSCs đã giảm 66,8%.

Nhóm 11: Hà Huy Hiếu 1022096 Nguyễn Minh Hồng 1022108 Hoàng Vinh 1022350 Phát thải hợp chất lưu huỳnh bay trình ủ phân chất thải rắn thị (MSW) Tóm tắt Các hợp chất lưu huỳnh dễ bay (VSCs) nguồn tạo mùi hôi từ nhà máy ủ phân Trong nghiên cứu này, VSCs tạo từ phân trộn 15-80 mm chất thải rắn đô thị (T0), chất thải nhà bếp (T1) chất thải nhà bếp thân ngô khô hỗn hợp (T2) đo 60 L lò phản ứng với khí buộc thời gian 30 ngày Các VSCs phát tất phương pháp nghiên cứu hydrogen sulfide (H 2S), methyl mercaptan (MM), dimethyl sulfide (DMS), bisulfide carbon (CS 2) dimethyl disulfide (DMDS) Hơn 90% lượng khí thải VSCs xảy 15 ngày đầu tiên, đạt giá trị cao chúng ngày 4-7 Cách phát thải sơ lược loại VSCs có tương quan đáng kể với nhiệt độ vật liệu bên nồng độ đầu O (p < 0,05) Tổng lượng phát thải VSCs 216,1, 379,3 126,0 mg kg -1 (chất khô) tương ứng cho T0, T1 T2 Trong số VSCs, H2S hợp chất có nhiều với 39,0 – 43,0% tổng số VSCs phát thải Ủ chất thải nhà bếp từ thu gom riêng biệt đặt ảnh hưởng tiêu cực đến việc phát sinh VSC nước thải độ ẩm cao Một bổ sung thân ngô khô tỷ lệ pha trộn 4:1 (trọng lượng ướt) làm giảm đáng kể lượng khí thải VSCs tránh rỉ rác So với chất thải nhà bếp sạch, VSCs giảm 66,8% Giới thiệu Sự phát sinh chất thải rắn đô thị (MSW) ngày tăng với tốc độ hàng năm 8-10%, với 150 triệu MSW sinh năm (Nie, 2008, Xu Liu, 2007; Yuan cộng sự, 2008) Phương pháp loại bỏ MSW Trung Quốc bãi chôn lấp, chiếm số lượng lớn đất sinh mức chất gây nhiễm thứ cấp bao gồm nước thải, khí nhà kính mùi (Li et al., 2004) Do chi phí bãi rác tăng, khan nghiêm trọng bãi chôn lấp nâng cao nhận thức mơi trường, phủ Trung Quốc bắt đầu xem xét phương pháp xử lý khác MSW có chứa 60% chất hữu có hàm lượng nước 50%, đó, ủ phân phương pháp xử lý thay có thể, đặc biệt sau loại bỏ kim loại, nhựa thủy tinh (Huang cộng sự, 2006; Wu cộng sự, 2006) Tại Trung Quốc, MSW 15-80mm thường sử dụng để ủ phân có hàm lượng chất hữu cao Một số thành phố phát triển Bắc Kinh Thượng Hải bắt đầu chương trình để thu thập rác thải nhà bếp, tái chế tách riêng chất thải lại Chất thải nhà bếp bao gồm phần thừa bữa ăn, nguyên liệu thừa từ việc chuẩn bị thức ăn vỏ trái Ở Trung Quốc, tìm thấy nhà máy ủ phân để xử lý phần hữu chất thải rắn đô thị từ nguồn tách Ủ phân quản lý thay chất thải thích hợp, làm giảm khối lượng trọng lượng khoảng 50% kết cho sản phẩm ổn định áp dụng nơng nghiệp ( Fialho cộng sự, 2010) Tuy nhiên, vấn đề mùi hôi từ nhà máy ủ phân sinh vấn đề môi trường, đặc biệt nước có mật độ dân số cao (Pagan cộng sự, 2005; Domingo Nadal, 2009) Do phát triển kinh tế nhanh thị hóa, Trung Quốc đối mặt với nhiều thách thức môi trường nhiễm khơng khí, đất nước (Cheng cộng sự, 2007), việc xử lý MSW vấn đề quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng môi trường Trung Quốc thông qua ô nhiễm khơng khí nước (Cheng Hu, 2010) Các hợp chất lưu huỳnh bay (VSCs) nhận biết mùi đặc trưng sinh trình ủ phân (Komilis cộng sự, 2004; Wu cộng sự, 2010) VSCs chứa hợp chất hữu bay có chứa lưu huỳnh hợp chất lưu huỳnh dạng khử hydrogen sulfide (H2S), methyl mercaptan (MM), dimethyl sulfide (DMS), dimethyl disulfide (DMDS), carbonyl bisulfide (OCS) carbon disulfide (CS 2) (Panetta cộng sự, 2005) Những hợp chất đặc trưng ngưỡng phát thấp hoạt động mùi mạnh góp phần làm nhiễm mùi phát thải nồng độ thấp (Yu cộng sự,2007) Nồng độ H2S, MM, DMS, DMDS CS2 giới hạn Bộ Bảo Vệ Môi Trường Trung Quốc GB 14554-1993 (Tiêu chuẩn Trung Quốc, 1993) hợp chất gây mùi hôi thối sức khỏe đóng vai trò lớn đến thay đổi khí hậu tồn cầu (Le cộng sự, 2005; Geng Mu, 2006; Yi cộng sự, 2008; Caro Gallego, 2009; Faloona, 2009) Nhiều nghiên cứu đo phát thải VSCs từ việc ủ phân MSW với rác thải nhà bếp rác thải xanh với MSW (Mao cộng sự, 2006; D’lmporzano cộng sự, 2008; He cộng sự, 2010; Wu cộng sự, 2010; Zhang cộng sự, 2011; Shen cộng sự, 2012) Những nghiên cứu thành phần tính chất nguyên liệu ủ có ảnh hưởng đáng kể đến nồng độ VSCs Việc ủ rác thải nhà bếp ln ln sinh VSCs q trình lên men kị khí (Margaret Thomas, 2010; Bogner cộng sự, 2007) Hơn nữa, Scaglia cộng (2011) Tsai cộng (2008) cho phát thải mùi có liên quan đến VSCs q trình ủ (p < 0,05) VSCs tìm thấy chiếm khoảng 3538% phát thải VOCs q trình ủ hiếu khí rác thải nhà bếp (Komilis cộng sự, 2004) VSCs coi khí có mùi chiếm ưu phát sinh từ công nghiệp sinh học ngưỡng mùi thấp (Derikx cộng sự, 1990) Chủ đề cảu nghiên cưu so sánh phát thải VSCs biến đổi nước rỉ rác trình ủ MSW 15-80mm, rác thải nhà bếp rác thải nhà bếp trộn với thân ngô khô Kết nghiên cứu giúp đánh giá hiệu việc thu gom riêng chất thải nhà bếp hữu so với phân loại máy móc Vật liệu phương pháp 2.1 Nguyên vật liệu cài đặt thử nghiệm Các MSW phần nhỏ từ 15- 80 mm, sử dụng nghiên cứu thu thập từ trạm XiaoWuji MSW trước phân loại nam Bắc Kinh Trong trạm trước phân loại này, MSW phần nhỏ chia thành ba phần thông qua rây 15 80 mm, rây 15 mm, 15-80 mm nhiều 80 mm Trong nghiên cứu này, MSW phần nhỏ 15-80 mm sử dụng Mẫu MSW bao gồm 67% chất thải nhà bếp, giấy 18%, 6% nhựa 9% chất thải khác Thành phần gần với người quan sát nhà nghiên cứu khác (Ông cộng 2010) Chất thải nhà bếp thu thập từ hệ thống thu gom riêng biệt phía nam Bắc Kinh bao gồm 53% rau thừa, 23% vỏ trái cây, 17% thừa phần bữa ăn 7% Thân ngô băm nhỏ (với chiều dài 2-5cm) Đối với thử nghiệm ủ phân, MSW phần nhỏ 15-80 mm ký hiệu T0, T1 chất thải nhà bếp riêng biệt, T2 chất thải nhà bếp trộn với thân ngô khô với tỷ lệ trọng lượng ướt 4:1 (tỷ lệ thân ngô lựa chọn dựa kết nghiên cứu chưa công bố thực nhóm chúng tơi) Các thuộc tính ba vật liệu ủ thể Bảng Tất phương pháp nghiên cứu phân tích ba lần sử dụng 60 L cách nhiệt bình ủ phân (bên có đường kính 0,36 m, chiều cao 0,6 m, làm đầy chiều cao phân khoảng 0,5 m) với hệ thống thơng khí bắt buộc (Hình 1) Thiết kế hoạt động bình mô tả chi tiết nơi khác (Shen cộng sự., 2011) thí nghiệm thực bình cách điện lấp đầy với vật liệu ủ Ba bình nạp với khoảng 29 kg 15-80 mm MSW, bình khác nạp với khoảng 32 kg chất thải nhà bếp, bình lại nạp với khoảng 20 kg chất thải nhà bếp hỗn hợp thân ngơ Các bình điều khiển chương trình C-LGX, mà cho phép khí điều khiển tự động theo thời gian nhiệt độ Sục khí bao gồm bơm khơng khí mơi trường xung quanh vào lò phản ứng liên tục với tốc độ 0,2 L (kg VCK phút)-1 Nhiệt độ bình ghi lại chương trình C-LGX Các Thí nghiệm thực từ ngày 20 tháng 12 năm 2010 đến 18 tháng 2011 (tổng = 30 ngày) Đống ủ quay lại lần tuần Mẫu rắn thu thập sáu lần suốt thí nghiệm (0, 3, 7, 14, 21, 30 ngày) ba lỗ thông lấy mẫu trộn Các mẫu rắn chia thành mẫu tươi mẫu khơng khí khơ mà lọt qua rây mm độ pH xác định mẫu tươi, tổng nitơ (TN), tổng số carbon hữu (TOC) tổng số lưu huỳnh xác định mẫu khơng khí khơ Mẫu khí thu thập mười lần từ mẫu lỗ thông đầu trang mạch suốt thí nghiệm (0, 3, 5, 7, 11, 15, 20, 25, 30 ngày) Nước rò rỉ thu thập phía cột tàu bể chứa trung gian với lỗ thoát nước điều khiển van Mẫu nước thải thu thập từ lỗ thoát sử dụng chai nhựa cân nặng hàng ngày 2.2 phương pháp phân tích VSCs phân tích mơ hình 5975N Sắc ký khí - MSD (GC-MSD, Agilent Technologies, Hoa Kỳ) với Entech 7890 Preconcentrator (Entech , California, Hoa Kỳ) Một SOC-01 thiết bị lấy mẫu sử dụng để thu thập mẫu khí Để thực điều này, mẫu túi khí (áp dụng cho phát minh sáng chế, Trung Quốc) kết nối với bên cạnh cổng đầu vào thiết bị lấy mẫu bịt kín bên thiết bị lấy mẫu, cổng bình ủ kết nối với cổng đầu vào thiết bị lấy mẫu ống cao su Không khí bên thiết bị lấy mẫu chiết xuất máy bơm chân không làm cho thiết bị lấy mẫu trạng thái chân không Để cân áp lực thiết bị lấy mẫu, ủ mẫu khí ép vào túi lấy mẫu khí chuyên dụng, kết nối trực tiếp đến mẫu phun (áp dụng cho phát minh sáng chế, Trung Quốc) Ba giai đoạn cryo-xi phông sử dụng để tập trung VCSs mẫu khơng khí trước phân tích GC-MSD Trong giai đoạn đầu tiên, 50 ml mẫu khơng khí rút thông qua bẫy nitơ lỏng với hạt thủy tinh -150 oC với tốc độ dòng chảy 100 ml/ phút Sau đó, giai đoạn xi phơng đun nóng đến 10 0C chất khí bị mắc kẹt 40 ml heli dòng chảy 1,5 ml/phút tới xi phông giai đoạn thứ hai -40 0C Sau đó, xi phơng giai đoạn thứ hai sau đun nóng đến 180oC, sau khí đá giải hấp nhiết chuyển giao cho giai đoạn thứ ba 30 ml heli đến xi phông ống mao dẫn -170 0C với tốc độ 1,5 ml/phút Xi phơng sau nhanh chóng nóng lên đến 100 0C VSCs cuối đưu vào hệ thống GC-MSD xác định Để phân tích, máy in HP-1 mao mạch cột (60 m 0,32 mm 1,0 mm, Agilent Technologies, Hoa Kỳ) sử dụng với heli làm khí mang GC nhiệt độ lò bước đầu thiết lập -50 0C, nơi mà tổ chức vòng phút, sau mà tăng lên đến 35 0C 15 0C min-1, sau đến 150 0C 0C min-1, sau đến 220 0C 15 0C min-1 , nơi mà tổ chức cho phút Để dựng đường chuẩn, tất VSCs ban đầu pha loãng với nitơ tinh khiết đến 1000 ppmv hỗn hợp tiêu chuẩn Hỗn hợp tiêu chuẩn sau tiếp tục tự động pha loãng với nitơ tinh khiết đến ppbv (nitơ tinh khiết), 10 ppbv, 50 ppbv, 100 ppbv, 500 ppbv, 1000 5000 ppbv ppbv sử dụng lưu lượng điều khiển buồng trộn Các tiêu chuẩn khí dung dịch lỗng sau phân tích theo cách tương tự mẫu ủ Tất VSCs hiệu chỉnh cho thấy mối tương quan liều đáp ứng tốt (R> 0,99) khoảng 0-5000 ppbv Mỗi ngày trước phân tích mẫu hệ thống hiệu chỉnh với hỗn hợp 20 ppbv tiêu chuẩn Nếu khác biệt tương đối phần trăm từ đường chuẩn ban đầu lớn 20%, hiệu chuẩn lại yêu cầu phát giới hạn cho MM, DMS, CS2 DMDS 0,233 ppbv, 0,723 ppbv, 0.088 ppbv 0,477 ppbv, tương ứng, với khối lượng mẫu 100 ml Độ lệch chuẩn tương đối 10% sau phân tích ba lần lặp lại hỗn hợp tiêu chuẩn (10 ppbv) năm ngày liên tiếp Oxy (O2) lượng H2S phân tích hàng ngày sử dụng phân tích khí sinh học di động (khí sinh học Kiểm tra, Geotech, Vương quốc Anh) khí sinh học phân tích có hai cảm biến tích hợp sử dụng để xác định O H2S, tương ứng Phạm vi đo O2 H2S 0-25% (± 1% khối lượng) 0-500 ppm (± 2.0% tồn diện), tương ứng Ủ mẫu khí trích xuất ống hút bơm (được xây dựng phân tích khí sinh học, lưu lượng khí: 550 ml phút 1) sau chuyển đến cổng đầu vào máy phân tích khí sinh học thơng qua Teflon ống có chứa thành phần lọc (2.0 µm PTFE) cài đặt đường ống Đánh giá khoảng 90 giây, giá trị đo O2 H2S đọc trực tiếp từ hình Phân tích khí sinh học di động hiệu chỉnh định kỳ theo giao thức nhà sản xuất Mỗi ngày trước phân tích mẫu cảm biến O2 hiệu chỉnh khơng khí cảm biến H 2S hiệu chuẩn với khí tiêu chuẩn 1ppmv Độ pH phân hữu xác định máy đo pH kỹ thuật số để phân tích g mẫu phân tổng hợp huyền phù, lơ lửng 10 ml nước cất trộn 30 phút TKN mục lục xác định theo Tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc (NY 5252002) Độ ẩm xác định cách sấy khô mẫu 105 0C trọng lượng không đổi (Thompson cộng sự, 2002) Các thiệt hại vật chất tính toán dựa độ ẩm trọng lượng vật liệu phân trước sau ủ Nồng độ lưu huỳnh nguyên tố xác định sử dụng Vario MACRO khối tiểu phân tích (Elementar Analysensysteme Vario MACRO khối lập phương, Đức) Mật độ khối khác phụ thuộc vào nguyên liệu lắp đầy Cụ thể, ba bình ủ lấp đầy với nguyên liệu ủ sau nặng gấp ba lần, sau mật độ xác định sử dụng công thức sau: Bi = Bi mật độ khối vật liệu ủ (kgm -3), Mi trọng lượng vật liệu ủ (kg), Vi thể tích vật liệu ủ (m3) 2.3 phân tích thống kê Tính chất độ lệch tiêu chuẩn ba báo cáo Một chiều Phân tích phương sai (ANOVA) thực để so sánh phương pháp xử lý ủ phân, so sánh hai phương pháp xử lý thực cách sử dụng Kiểm tra khác biệt đáng kể (LSD-t) SPSS cho Windows, phiên 15.0 (SPSS, 2007), sử dụng để thực tất phân tích thống kê Kết thảo luận 3.1 Nhiệt độ oxy (O2) Như thể hình, T0, T1 T2 đạt đến nhiệt độ > 55 0C vào ngày thứ 4, 3, tương ứng Những phát Ủ phân từ chất thải nhà bếp có pha trung gian môi trường dài so với phương pháp xử lý khác, mà gây độ ẩm cao T1 so sánh với T0 T2 (Bảng 1) Việc bổ sung thân ngô có khả giảm độ ẩm chất thải nhà bếp, làm cho nhiệt độ phân gia tăng T0 T2 gần độ ẩm nhau, mật độ khối T2 thấp nhiều so với T0, đó, thể tích lỗ rỗng tăng phân đẩy nhanh phân hủy chất hữu Nhìn chung, tất nhiệt độ xử lý đạt tiêu chuẩn Trung Quốc > 550C 5-7 ngày cho cải thiện vệ sinh (Tiêu chuẩn Trung Quốc chuẩn DB11/T 272-2005, 2005) Những thay đổi nồng độ O2 thoát nhiệt độ tất phương pháp xử lý khác trình ủ phân (Hình 3) Nồng độ O giảm đột ngột tuần đầu tiên, sau nồng độ O2 tăng lên nhiệt độ giảm Cụ thể, nồng độ O2 thoát T0 mức thấp (dưới 8%) khoảng tuần, nồng độ O T1 trì mức khoảng 10 ngày Nồng độ O thoát T2 từ 3,5% đến 8,0% ngày đầu tiên, vượt 18% vào ngày thứ 12 Theo cách phân tích phương sai ANOVA cho thấy khác biệt đáng kể O phương pháp xử lý (p

Ngày đăng: 11/01/2019, 10:25

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan