luận văn thạc sĩ nghiên cứu đồng phân hủy sinh học kỳ khí bùn bể phốt, bùn hoạt tính dư và chất thải giàu hữu cơ để sinh khí metan​

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** Nguyễn Trƣờng Phú “ NGHIÊN CỨU ĐỒNG PHÂN HỦY SINH HỌC KỲ KHÍ BÙN BỂ PHỐT, BÙN HOẠT TÍNH DƢ VÀ CHẤT THẢI GIÀU HỮU CƠ ĐỂ SINH KHÍ METAN” LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà nội – năm 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** Nguyễn Trƣờng Phú “ NGHIÊN CỨU ĐỒNG PHÂN HỦY SINH HỌC KỲ KHÍ BÙN BỂ PHỐT, BÙN HOẠT TÍNH DƢ VÀ CHẤT THẢI GIÀU HỮU CƠ ĐỂ SINH KHÍ METAN” Chun ngành: Khoa học Mơi trƣờng Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRẦN THỊ HUYỀN NGA Hà nội – năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu đồng phân hủy sinh học kỵ khí bùn bể phốt, bùn hoạt tính dƣ chất thải giàu hữu để sinh khí metan” nghiên cứu khơng có chép ngƣời khác Đề tài sản phẩm mà nỗ lực nghiên cứu có kết hợp với đề tài “Nghiên cứu đặc trƣng tiêu hóa lý bùn thải đô thị trƣớc sau phân hủy kỵ khí”, tác giả Đỗ Quang Trung, Bùi Duy Cam, Nguyễn Thị Nhâm, Nguyễn Quang Minh; với hƣớng dẫn tận tình thầy q trình học tập trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên TS Trần Thị Huyền Nga, nhƣ tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trạm xử lý phân bùn bể phốt UGRENCO Cầu Diễn Trong q trình viết luận văn tơi có tham khảo số tài liệu đƣợc công bố có nguồn gốc rõ ràng Mọi giúp đỡ cho việc thực luận văn đƣợc cảm ơn trích dẫn thơng tin luận văn Tơi xin cam đoan có vấn đề tơi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày 20 tháng 12 năm 2020 Học viên Nguyễn Trƣờng Phú LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn, trƣớc tiên tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới cô giáo TS Trần Thị Huyền Nga, ngƣời tận tụy hƣớng dẫn, bảo cho kiến thức quý báu trình nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Đỗ Quang Trung, cảm ơn anh Nguyễn Quang Minh - Nghiên cứu sinh chun ngành Hóa mơi trƣờng, Khoa Hóa Học - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên anh chị học viên, bạn sinh viên thực đề tài “Nghiên cứu đặc trƣng tiêu hóa lý bùn thải thị trƣớc sau phân hủy kỵ khí” Tơi xin gửi lời cảm ơn, lời chúc sức khoẻ thành công tới thầy giáo, cô giáo Bộ môn Công nghệ Môi trƣờng, thầy cô Khoa Môi trƣờng Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, ngƣời truyền đạt cho tơi kiến thức bổ ích chuyên môn cho học, kinh nghiệm quý báu sống nhƣ suốt trình làm luận văn Xin cảm ơn anh chị Phịng thí nghiệm - Trung tâm phân tích Chuyển giao Công nghệ môi trƣờng – Viện Môi trƣờng Nơng Nghiệp, hỗ trợ tơi q trình nghiên cứu, cảm ơn Công ty Môi trƣờng đô thị Hà Nội - URENCO Cầu Diễn Trạm xử lý nƣớc thải Kim Liên đồng ý cung cấp mẫu bùn thải thơng tin quy trình cơng nghệ suốt q trình thực nghiệm Tơi xin chân thành cảm ơn! Học viên Nguyễn Trƣờng Phú LỜI MỞ ĐẦU ……………………………………………………………………… CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU …………………………………………… 1.1 Tổng quan bùn thải đô thị thực trạng quản lý bùn thải đô thị Việt Nam 1.1.1 Nguồn phát sinh bùn thải đô thị 1.1.2 Đặc điểm bùn thải đô thị 1.1.3 Các phƣơng pháp xử lý bùn thải đô thị 1.2 Tổng quan tình hình phát sinh xử lý chất thải rắn sinh hoạt đô thị Việt Nam ……………………………………………………………………………… 11 1.2.3 Các phƣơng pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt đô thị Việt Nam 15 1.4 Phƣơng pháp lên men phân hủy yếm khí 19 1.4.1 Cơ sở q trình phân hủy yếm khí 19 1.4.2 Sản phẩm q trình phân hủy yếm khí - biogas 21 1.4.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình phân hủy yếm khí 22 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 31 2.1.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 31 2.1.2 Nội dung nghiên cứu 34 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu ……………………………………………………… 35 2.2.1 Thu thập, tổng hợp xử lý số liệu 35 2.2.2 Thực nghiệm 35 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 44 3.1 Đặc tính hóa lý bùn bể phốt, bùn hoạt tính dƣ …………………………… 44 3.2 Kết đồng phân hủy sinh học kỵ khí Bùn bể phốt Bùn hoạt tính dƣ 45 3.3 Kết đồng phân hủy sinh học kỵ khí Bùn bể phốt, Bùn hoạt tính dƣ chất thải giàu hữu cơ……………………………………………………………… 56 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………………………………………………… 70 Tiếng Việt ………………………………………………………………………… 70 Tiếng Anh ………………………………………………………………………… 71 DANH MỤC PHỤ LỤC ………………………………………………………… 73 Một số hình ảnh peak sắc ký khí đợt phân tích thứ 5- thí nghiệm …………… 73 Phụ lục 1: Thể tích khí biogas sinh theo ngày thí nghiệm ……………… 73 Phụ lục 2: Thể tích khí biogas sinh theo ngày thí nghiệm 2……………… 74 Phụ lục 3: Kết thành phần khí NT - thí nghiệm …………………………77 Phụ lục 4: Kết thành phần khí NT - thí nghiệm 2………………………… 79 Phụ lục 5: Một số hình ảnh peak sắc ký khí đợt phân tích thứ 5- thí nghiệm … 82 STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng biểu Bảng 1.1 Bảng 1.2 Bảng 1.3 Bảng 1.4 Bảng 1.5 Bảng 1.6 Bảng 1.7 Bảng 1.8 Bảng 1.9 Bảng 1.10 Bảng 1.11 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Bảng 3.12 Bảng 3.13 Bảng 3.14 Bảng 3.15 Bảng 3.16 Bảng 3.17 DANH MỤC HÌNH VẼ Số hiệu hình vẽ Hình 1.1 Tóm tắt phản ứn Hình 1.2 Nhiệt độ nhóm Hình 1.3 Nhóm vi sinh vật thủ Hình 1.4 Nhóm vi sinh vật tạo Hình 1.5 Chuyển đổi sinh học Hình 2.1 Phân bùn bể phốt Hình 2.2 BHTD từ trạm xử lý Hình 2.3 Rác thải sinh hoạt kh Hình 2.4 Hệ thống thiết bị phâ Hình 2.5 Cấu tạo thiết bị ph Hình 2.6 Một số dụng cụ đong Hình 2.7 Đấu nối chạc vào t Hình 2.8 Thiết bị phân tích kh Hình 3.1 Sự thay đổi giá trị TV Hình 3.2 Sự thay đổi giá trị TP Hình 3.3 Sự thay đổi giá trị TN Hình 3.4 Biểu đồ thể tích khí s Hình 3.5 Diễn biến sinh khí tr Hình 3.6 Biểu đồ thành phần c Hình 3.7 Sự thay đổi giá trị TS Hình 3.8 Sự thay đổi giá trị TV Hình 3.9 Sự thay đổi giá trị TP Hình 3.10 Sự thay đổi giá trị TN Hình 3.11 Diễn biến sinh khí bi Hình 3.12 Biểu đồ thể tích khí s Hình 3.13 Biểu đồ thành phần c 10 [11] Nguyễn Thị Kim Thái (2002-2003), giảng quản lý chất thải rắn đô thị, khoa kỹ thuật môi trƣờng – trƣờng đại học xây dựng, Hà nội [12] Đỗ Văn Vƣơng (2014), Nghiên cứu hiệu suất sinh metan số chất thải hữu đặc trưng q trình phân hủy yếm khí , Luận văn thạc sỹ khoa học, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh [13] Alexander Keucken , Moshe Habagil , Damien Batstone , Ulf Jeppsson 4,5 Magnus Arnell , “Anaerobic Co-Digestion of Sludge and Organic Food Waste”- Performance, Inhibition, and Impact on the Microbial Community and [14] Appels L., Baeyens J., Degreve J., Dewil R., (2008), “Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge”, Progress in Energy and Combustion Science, 34, pp 755-781.[15] Bolzonella D., Paolo Pavan, Paolo Battistoni, Franco Cecchi, (2004), “Mesophilic anaerobic digestion of waste activated sludge: influence of the solid retention time in the wastewater treatment process”, Process Biochemistry, 40 ap 1453–1460 [16] D Bolzonella, P Battistoni, C Susini and F Cecchi, (2006), “Anaerobic codigestion of waste activated sludge and OFMSW: the experiences of Viareggio and Treviso plants (Italy)”, Water Science and Technology, 53, pp 203-211 [17] Jessica Lee Pickel, Scott Dunlop, Martha Dagnew (2010), “An Evaluation of Alternatives for Enhancing Anaerobic Digestion of Waste Activated Sludge”, [18] Khadhar S., Higashi T., Hamdia H., Matsuyama S., Charef A., (2010), “Distribution of 16 EPA-priority polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sludges collected from nine Tunisian wastewater treatment plants”, Journal of Hazardous Materials, 183, pp 98-102 [19] Marco Gottardo, Federico Micolucci, Andrea Mattioli, Sabrina Faggian, Cristina Cavinato, Paolo Pavan, (2015), “Hydrogen and Methane Production from Biowaste and Sewage Sludge by Two Phases Anaerobic Codigestion”, Chemical engineering transactions, 43, pp 1-6 71 [20] Oleszczuk P., (2007), “Changes of polycyclic aromatic hydrocarbons during composting of sewage sludges with chosen physico-chemical properties and PAHs content”, Chemosphere, 67, pp 582-591 [21] Parkin, G.F, Owen W.F (1986), “Fundamentals of Anaerobic Digestion of Wastewater Sludges”, Journal of Environmental Engineering 12(5), pp 867-912 [22] Perez S., Guillamon M., Barcelo D., (2001), “ Quantitative analysis of polycyclicaromatic hydrocacbons in sewage sludge from wastewater treatment plants”, Journal of Choromatography, A, 938, pp 57-65 [23] R Girault, G Bridoux, F Nauleau, C Poullain, J Buffet, P Peu, A.G Sadowski, F B´eline, (2012), “Anaerobic co-digestion of waste activated sludge and greasy sludge from flotation process: Batch versus CSTR experiments to investigate optimal design”, Bioresource Technology, 105, pp 1-8 [24] Sialve B., N bernet, and O.bernard, (2009) “ Anaerobic Digestion of microalgae as a necessary step to make Microalgal Biodiesel sustainable” [25] Taylor, Francis Group, LLC, (2007), “Biomass Conversion Processes For Energy Recovery”, Handbook of Energy Conservation and Renewable Energy, pp 2-65 Villar P., Callejon M., Alonso E., Jimenez J.C., Guiraum A., (2006), “Temporal evolution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sludge from wastewater treatment plants: Comparison between PAHs and heavy metals”,Chemosphere, 64, pp 535-541 [26] [27] W N Dichtl, K.H Rosenwinkel, C F Seyfried, B Bohnke (Ed) (2005), “Bischofberger Anaerobtechnik 2”, vollstaendig ueberarbeitete Auflage, Springer 72 DANH MỤC PHỤ LỤC Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Phụ lục Thể tích khí biogas thí nghiệm Thể tích khí biogas sinh theo ngày thí nghiệm Kết thành phần khí NT - thí nghiệm Kết thành phần khí NT - thí nghiệm Một số hình ảnh peak sắc ký khí đợt phân tích thứ 5- thí nghiệm Phụ lục 1: Thể tích khí biogas sinh theo ngày thí nghiệm Số ngày 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 73 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Phụ lục 2: Thể tích khí biogas sinh theo ngày thí nghiệm Số ngày 10 11 12 13 14 15 75 76 Phụ lục 3: Kết thành phần khí NT - thí nghiệm đồng phân hủy bùn bể phốt bùn hoạt tính dƣ Đợt mẫu 10 Đợt mẫu 10 77 Đợt mẫu 10 Đợt mẫu 10 78 Đợt mẫu 10 Phụ lục 4: Kết thành phần khí NT - thí nghiệm đồng phân hủy nùn bể phốt, bùn hoạt tính dƣ chất thải giàu hữu Đợt mẫu 10 11 12 13 14 79 Đợt mẫu 10 11 12 13 14 Đợt mẫu 10 11 12 13 14 80 Đợt mẫu 10 11 12 13 14 81 Phụ lục 5: Một số hình ảnh peak sắc ký khí đợt phân tích thứ 5- thí nghiệm Peak sắc ký khí NT1-TN2- đợt phân tích số 82 Peak sắc ký khí NT2-TN2 - đợt phân tích số 83 Peak sắc ký khí NT3-TN2 - đợt phân tích số 84 Peak sắc ký khí NT4-TN2 - đợt phân tích số 85 ... lại với để sinh khí metan tiến hành nghiên cứu 02 nội dung đồng phân hủy sinh học kỵ giữu 02 loại bùn bể phốt kết hợp bùn hoạt tính dƣ đồng phân hủy sinh học kỵ khí bùn bể phốt, bùn hoạt tính dƣ... bùn hoạt tính dư chất thải giàu hữu để sinh khí Metan” Nhằm mục tiêu đánh giá số đặc điểm bùn bể phốt, bùn hoạt tính dƣ chất thải giàu hữu khả phân hủy sinh học kỵ khí phối trộn loại chất thải lại...ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN *** Nguyễn Trƣờng Phú “ NGHIÊN CỨU ĐỒNG PHÂN HỦY SINH HỌC KỲ KHÍ BÙN BỂ PHỐT, BÙN HOẠT TÍNH DƢ VÀ CHẤT THẢI GIÀU HỮU CƠ ĐỂ SINH