Nghiên cứu xử lý chất thải rắn hữu cơ bằng phương pháp sinh học kỵ khí trong điều kiện việt nam TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Nguyễn Thị Thu Hà NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KỴ KHÍ TRONG ĐIỀU KIỆN VIỆT NAM TÓM TẮT LUẬN ÁN Chuyên ngành : Công nghệ môi trường chất thải rắn Mã số : 9520320-1 Hà Nội - Năm 2021 Luận án hoàn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI Người hướng dẫn khoa học: 1.TS Hoàng Dương Tùng GS.TS Nguyễn Thị Kim Thái Phản biện 1: GS.TS Vũ Đức Toàn Phản biện 2: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải Phản biện 3: PGS.TS Mai Liên Hương Luận án sẽ bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Trường: Họp tại: Trường Đại học Xây dựng Hà Nội Vào hồi …… ngày … tháng …… năm 2021 Có thể tìm luận án tại: - Thư viện Trường Đại học Xây dựng Hà Nội - Thư viện Quốc Gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Quản lý CTR nhận quan tâm cộng đồng điểm nóng cơng tác BVMT Lượng CTRSH ở VN phát sinh khoảng 25,5 triệu tấn/năm, dự báo sẽ tăng lên 54 triệu vào năm 2030 Công tác quản lý, xử lý CTR thời gian qua chưa đáp ứng yêu cầu Vì vậy, quản lý chất thải, đặc biệt lựa chọn công nghệ xử lý CTR phù hợp vấn đề cấp bách Chiến lược Quốc gia quản lý tổng hợp CTR đến năm 2025, tầm nhìn 2050 cũng nêu rõ mục tiêu thị phải có cơng trình tái chế CTR phù hợp với việc phân loại hộ gia đình; tăng cường khả tái chế, tái sử dụng, xử lý kết hợp thu hồi lượng hoặc sản xuất phân hữu Xuất phát từ thực tế đó, đề tài luận án “Nghiên cứu xử lý CTRHC phương pháp sinh học kỵ khí điều kiện Việt Nam” tìm hiểu công nghệ xử lý CTR phù hợp với việc phân loại hộ gia đình tách thành phần hữu CTRSH xử lý chỗ bằng phương pháp kỵ khí vì: CTRSH VN tỷ lệ CTRHC cao, độ ẩm lớn, khí hậu VN nóng ẩm, lại nước nơng nghiệp cần tiêu thụ phân bón, phù hợp phương pháp sinh học kỵ khí Luận án đã đưa số thông số để nâng cao hiệu xử lý sử dụng phân mùn đầu để tạo sản phẩm nông nghiệp đưa thị trường tiêu thụ, khép kín dây chuyền nghiên cứu – ứng dụng chuyển giao tiến KHKT mà Nhà nước đặt đáp ứng mục tiêu Chiến lược Quốc gia quản lý tổng hợp CTR Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu xử lý chất thải rắn hữu bằng phương pháp sinh học kỵ khí phù hợp với điều kiện Việt Nam nhằm giảm thiểu CTR hữu nguồn phát sinh theo mục tiêu đề Chiến lược quản lý tổng hợp CTR đến năm 2025, tầm nhìn 2050 - Thử nghiệm mô hình xử lý CTR hữu quy mô hộ cụm hộ gia đình, làm sở cho việc xác định thông số vận hành chế động học có bở sung chất phới trộn khác (chế phẩm vi sinh, vụn cá) trình ủ kỵ khí thành phần hữu CTRSH - Xác định hiệu ứng dụng sản phẩm sau ủ bằng việc sử dụng phân mùn sau xử lý để tạo sản phẩm nông nghiệp có giá trị đưa thị trường tiêu thụ Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Thành phần hữu CTR sinh hoạt khu vực đô thị nông thôn trồng thử nghiệm chất lượng phân mùn trình ủ thành phần hữu - Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu phòng thí nghiệm mô hình pilot trường quy mô hộ cụm hộ gia đình ở khu vực đô thị nông thôn Cơ sở khoa học nghiên cứu Để giải quyết vấn đề cần nghiên cứu, luận án đã sử dụng sở khoa học sau: - Cơ sở lí luận xử lý CTR hữu cơ: Luận án nghiên cứu công nghệ xử lý CTR hữu thế giới ở Việt Nam, chuyển hóa chất trình ủ kỵ khí, yếu tố ảnh hưởng đến trình ủ kỵ khí, lý thuyết cân bằng vật chất, từ xây dựng mô hình thí nghiệm, thiết lập cân bằng vật chất cho VS, C, N, P, phương trình hệ số tớc độ phân hủy, phương trình tính tốn lượng khí thu theo mô hình Gompertz cải tiến mô hình BPK Luận án cũng nghiên cứu quy trình khảo nghiệm chất lượng phân bón văn liên quan đến chất lượng phân bón để xây dựng thí nghiệm trồng rau đánh giá chất lượng phân mùn đầu mô hình ủ kỵ khí CTR hữu - Cơ sở thực tiễn: Thông qua kết thí nghiệm ủ kỵ khí CTR hữu phòng thí nghiệm để đánh giá chế phẩm vi sinh, tỷ lệ phối trộn vụn cá thải, thời gian ủ giai đoạn ủ Thông qua kết thí nghiệm ủ kỵ khí CTR hữu trường để đánh giá hiệu mô hình thí nghiệm vào mùa khác Thông qua kết thí nghiệm trồng rau để khảo nghiệm chất lượng phân mùn đầu mô hình thí nghiệm xử lý CTR hữu Phương pháp nghiên cứu Phương pháp kế thừa, thu thập, tổng hợp tài liệu, số liệu: Thu thập tài liệu số liệu liên quan đến cơng nghệ ủ kỵ khí ấm, đến chất thải rắn hữu đã có ngồi nước Phân tích tởng quan, kế thừa đánh giá kết nghiên cứu đã thực Phương pháp nghiên cứu, phân tích thực nghiệm: tiến hành chạy mơ hình thực nghiệm phân hủy kỵ khí thành phần hữu CTRSH phịng thí nghiệm trường Nghiên cứu phòng thí nghiệm ở điều kiện lên men ấm với nhiệt độ ổn định 300C, nghiên cứu trường thực vào mùa: mùa đông mùa hè - Phương pháp khảo nghiệm phân bón: sử dụng phân mùn sau xử lý bón cho trồng để khẳng định hiệu chất lượng mùn sau ủ Phương pháp phân tích thớng kê: áp dụng phương pháp tốn học để hiệu chỉnh phân tích số liệu thực nghiệm Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến chuyên gia suốt trình thực luận án qua lần bảo vệ chuyên đề, hội thảo Bên cạnh chuyên gia công nghệ kỹ thuật xử lý CTR, nghiên cứu sinh đã tham khảo ý kiến chuyên gia Viện Công nghệ Môi trường chế phẩm sinh học, chuyên gia Học viện Nông nghiệp Việt Nam quy trình kiểm nghiệm khảo nghiệm chất lượng phân bón, lựa chọn loại rau quy trình trồng rau Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ý nghĩa khoa học đề tài: Luận án nghiên cứu xử lý CTR hữu nguồn phát sinh, góp phần bổ sung kiến thức tham khảo phân hủy kỵ khí chất thải rắn hữu quy mô hộ cụm hộ gia đình Kết luận án giúp nhà nghiên cứu tiếp tục triển khai hướng nghiên cứu tiếp theo để hoàn thiện công nghệ ủ kỵ khí xử lý CTR hữu phù hợp với điều kiện Việt Nam - Ý nghĩa thực tiễn: Luận án đã góp phần giảm thiểu CTR hữu từ nguồn phát sinh theo định hướng chung quản lý CTR tổng hợp; xây dựng mô hình xử lý CTR hữu ở quy mô hộ cụm hộ gia đình Kết góp phần giúp nhà quản lý xem xét đưa giải pháp xử lý CTR hữu tùy vào điều kiện cụ thể từng đô thị Các doanh nghiệp cũng sử dụng kết từ luận án để cân nhắc phương án đầu tư công trình xử lý CTR hữu Các hộ gia đình nhóm hộ gia đình vận dụng kiến thức để tự xử lý CTR hữu gia đình mình, tạo sản phẩm khí sinh học phục vụ cho sớng gia đình phân mùn hữu bón cho trồng Cấu trúc Luận án Nội dung chính luận án, phần Mở đầu Kết luận, gồm có chương: Chương 1: Tởng quan vấn đề nghiên cứu Chương 2: Cở sở lý luận nghiên cứu cơng nghệ sinh học kỵ khí CTR hữu Chương 3: Mô hình phương pháp nghiên cứu Chương 4: Kết nghiên cứu bàn luận CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung chất thải rắn hữu Luận án đưa khái niệm liên quan CTR, CTRSH, CTR hữu cơ, xử lý chất thải, ủ sinh học hiếu khí kỵ khí Luận án cũng đề cập đến thành phần CTR ở nước cũng ở Việt Nam 1.2 Tổng quan các công nghệ ủ sinh học kỵ khí xử lý CTR hữu Luận án đã giới thiệu công nghệ ủ sinh học kỵ khí CTR hữu công nghệ ủ kỵ khí khô giai đoạn nạp liệu liên tục hay theo mẻ, ủ kỵ khí ướt giai đoạn nạp liệu liên tục hay theo mẻ, ủ kỵ khí giai đoạn 1.3 Tình hình áp dụng cơng nghệ ủ sinh học kỵ khí CTR hữu giới Việt Nam Công nghệ ủ kỵ khí áp dụng rộng rãi nước phát triển Châu Âu, Úc cũng ở nước phát triển Ấn Độ, Trung Quốc quy mô nhà máy công suất lớn quy mô nhỏ cho hộ, cụm hộ gia đình Ở Việt Nam, công nghệ gần cũng quan tâm đầu tư với việc xây dựng nhà máy xử lý CTR ở Quảng Bình, Lý Sơn, Ninh Bình, Cổ Lễ - Nam Định, hay triển khai mô hình thí điểm xử lý CTR ở quy mô nhỏ cho hộ, cụm hộ gia đình số địa phương Công nghệ phù hợp với Việt Nam vì thành phần hữu CTRSH cao, độ ẩm lớn, khí hậu Việt Nam nóng ẩm thuận lợi cho trình phân hủy sinh học, lại nước nông nghiệp cần tiêu thụ phân bón Cơng nghệ hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích vì vừa giảm thiểu nguồn lượng CTR cần xử lý, lại tạo nhiều sản phẩm có giá trị khí biogas, phân mùn sau xử lý 1.4 Một số nghiên cứu có liên quan đến xử lý chất thải rắn hữu phương pháp sinh học 1.4.1 Một số nghiên cứu thế giới Các nghiên cứu thế giới phân hủy kỵ khí mặc dù đã quan tâm chú ý thời gian qua, nhiên so với phương pháp khác thì còn ít, đặc biệt lĩnh vực ủ kỵ khí thành phần hữu CTRSH Các nghiên cứu đã đưa yếu tố chính ảnh hưởng đến trình ủ, số ít đã nghiên cứu cách làm tăng hiệu trình ủ bằng cách tăng lượng vi sinh vật khối ủ, phối trộn với chất hữu phân hủy nhanh khác để có tỷ lệ dinh dưỡng phù hợp cho trình ủ Tuy nhiên nghiên cứu đa phần đánh giá hiệu trình ủ kỵ khí thông qua sản lượng khí metan thu sau trình ủ, có ít nghiên cứu việc tăng chất lượng phân mùn sau ủ Do đó, định hướng đề tài nghiên cứu yếu tố phối trộn với CTRSH Việt Nam để tăng hiệu trình ủ kỵ khí thông qua việc nâng cao chất lượng phân mùn sau ủ tăng sản lượng khí sinh học tạo thành từ trình ủ 1.4.2 Một số nghiên cứu ở Việt Nam Các nghiên cứu công nghệ ủ kỵ khí CTRSH ở Việt Nam chủ yếu trình ủ kỵ khí ướt với việc xử lý kết hợp CTRSH với bùn thải (phân bùn bể tự hoại hoặc bùn từ hệ thớng nước, xử lý nước thải) Tuy nhiên hệ thống phân hủy kỵ khí khô ổn định hệ thống ướt, không cần nhiều nước pha loãng lượng hệ thớng ướt, với cùng lượng CTR cần xử lý thì lượng nước thải cần xử lý dung tích cần thiết bể phản ứng cũng nhỏ Ngoài ra, phân bùn bể tự hoại có nhiều vi sinh vật gây bệnh, bùn thải từ hệ thớng nước xử lý nước thải có hàm lượng kim loại nặng cao, chất lượng phân ủ thường khó đạt tiêu chuẩn cho phép Điều kiện khí hậu Việt Nam phù hợp cho trình ủ kỵ khí ấm, không cần phải cung cấp thêm lượng cho hệ thống Chính vì vậy, hướng nghiên cứu đề tài xử lý CTR hữu dễ phân hủy sinh học CTRSH bằng công nghệ ủ kỵ khí khô lên men ấm với mục tiêu nâng cao chất lượng phân ủ (đối với trình ủ giai đoạn) tăng sản lượng khí sinh học (đối với trình ủ giai đoạn) Bên cạnh đó, đề tài sử dụng phân mùn đầu để tạo sản phẩm rau an toàn đưa thị trường tiêu thụ, đáp ứng mục tiêu nghiên cứu – ứng dụng chuyển giao tiến khoa học kỹ thuật mà Nhà nước đặt CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH Ủ SINH HỌC KỴ KHÍ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ 2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình chuyển hóa sinh học kỵ khí chất thải rắn hữu Hình 2.3 : Cơ chế quá trình phân hủy kỵ khí CTR hữu Hình 2.4 : Các nhóm vi sinh chính từng giai đoạn phân hủy kỵ khí CTR hữu 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình chuyển hóa sinh học kỵ khí Hình 2.6: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kỵ khí CTR hữu 2.3 Thiết lập cân vật chất Hình 2.7: Sơ đồ cân VS bể phản ứng kỵ khí 2.3 Phân tích động học quá trình phân hủy kỵ khí 2.3.1 Phân tích động học của trình phân hủy kỵ khí theo mô hình Monod xác định phương trình hệ số tốc độ phân hủy: kt  VS t 1  VS t VS t , ngày-1 Phân tích động học của trình phân hủy kỵ khí xác định lượng khí sinh theo mô hình Gompertz cải tiến mô hình BPK Theo mô hình Gompertz cải tiến: 2.3.2 Theo mô hình BPK: CHƯƠNG MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Địa điểm, máy móc và các thiết bị thí nghiệm Địa điểm lấy mẫu CTR đợt thí nghiệm phòng thí nghiệm lấy xe thu gom rác khu vực Xóm Chùa Nhĩ, xã Thanh Liệt, huyện Thanh Trì, Hà Nội Các mô hình thí nghiệm đặt phòng thí nghiệm nghiên cứu sinh tầng Viện Khoa học Kỹ thuật Môi trường – ĐH Xây dựng Các mẫu phân tích chỉ tiêu pH, nhiệt độ, độ ẩm, TS, VS, TOC, TNK, TP, COD, đo độ sụt phòng thí nghiệm tầng Tòa nhà Thí nghiệm – ĐH Xây dựng Các mẫu phân tích lặp lại lần, sau lấy giá trị trung bình Đợt thí nghiệm mô hình thí nghiệm lắp đặt 01 sensor đo tự động thông số nhiệt độ, pH, độ ẩm lượng khí sinh Mẫu CTR đợt thí nghiệm trường lấy hộ dân xung quanh địa điểm đặt mô hình thí nghiệm Hợp tác xã dịch vụ nông nghiệp Lĩnh Nam, Hà Nội Các mô hình thí nghiệm lắp đặt 01 sensor trường đo tự động thông số nhiệt độ, pH, độ ẩm lượng khí sinh từ mô hình Các chỉ tiêu pH, nhiệt độ, độ ẩm, TS, VS, TOC, TNK, TP, COD, As, Hg, Cd, Pb, E.Coli, Salmonellia gửi phân tích Trung tâm phân tích chuyển giao công nghệ môi trường – Viện Môi trường Nông nghiệp Mùn sau ủ dùng để bón cho ĺng đất trồng rau ở vườn rau Hợp tác xã dịch vụ nông nghiệp Lĩnh Nam gửi mẫu rau phân tích Viện CN sinh học CN thực phẩm Các máy móc thiết bị thí nghiệm đợt thí nghiệm phòng thí nghiệm ngồi trường tởng hợp bảng 3.1 11 3.2.3 Mô hình nghiên cứu ngồi hiện trường Hình 3.6: Sơ đờ các mơ hình thí nghiệm ủ kị khí ngoài hiện trường Hình 3.7: Ảnh các mô hình thí nghiệm ủ kị khí ngoài hiện trường 3.3 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 3.3.1 Thực nghiệm khảo sát đặc tính CTRSH đặc tính của mẫu trước đưa vào mô hình thí nghiệm CTR hữu sau đưa sẽ đem phân tích chỉ tiêu nhiệt độ, độ ẩm, pH, khối lượng riêng, TS, VS, TOC, TKN, TP Sau xử lý mẫu theo yêu cầu từng đợt thí nghiệm, mẫu trước đưa vào mô hình lại phân tích chỉ tiêu nhiệt độ, độ ẩm, pH, khối lượng riêng, TS, VS, TOC, TKN, TP 12 3.3.2, Quy trình đợt thí nghiệm Hình 3.12: Các đợt thí nghiệm tiến hành phòng thí nghiệm Hình 3.18: Các đợt thí nghiệm ngoài hiện trường 13 3.3.4 Xây dựng quy trình đánh giá sản phẩm phân mùn đầu từ mô hình Đất sau đánh tơi, tạo thành ĺng có kích thước mỡi ĺng 18m x 1,5m, có bảng ghi chú cho từng ĺng Mùn từ mô hình lấy để khô tự nhiên ngày đến đạt độ ẩm 25% thì đem cân bón cho ĺng đất (theo QCVN 01189:2019/BNNPTNT) Quy trình khảo nghiệm chất lượng mùn đầu mô hình thực theo thông tư 41/2014/TTBNNPTNT: mỡi ĺng lấy 6kg phân mùn rải lên tồn ĺng, sau trộn với lớp đất mặt sâu khoảng 20cm Tiếp gieo hạt cải cải ngồng vào mùa hè bắp cải vào mùa đơng ĺng đất đã bón lót phân mùn Hình 3.19, 20, 21: Các hình ảnh thí nghiệm trồng rau đất bón phân mùn sau xử lý Định kỳ sẽ kiểm tra, đo đạc chiều cao, số lá, màu sắc lá, kích thước khối lượng luống rau khảo nghiệm Sau rau thu hoạch sẽ đem phân tích thành phần có đảm bảo rau hữu sẽ đưa tiêu thụ CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 4.1 Đánh giá thành phần chất thải rắn hữu đầu vào các đợt thí nghiệm Nhìn vào bảng 4.3 Kết phân tích thành phần CTR đầu vào mẫu thí nghiệm ta thấy, mô hình thí nghiệm có phới trộn CTR với vụn cá T1, T2, T3 đợt 2; M1VC, M2VC đợt M1S, M1B đợt 5, nên mơ hình có hàm lượng TKN TP tăng hẳn mẫu khơng có phới trộn 14 4.2 Đánh giá quá trình ủ kị khí quy mô phòng thí nghiệm 4.2.1 Xác định chế phẩm sinh học đợt 15 Qua kết thay đổi nhiệt độ, pH, độ sụt hiệu suất khử VS thùng phản ứng thấy ở thùng có phới trộn CTR hữu với chế phẩm Sagi Bio, trình chuyển hóa kỵ khí xảy tốt với độ sụt hiệu suất khử VS cao Do nghiên cứu đã chọn chế phẩm Sagi Bio cho nghiên cứu tiếp theo 4.2.2 Xác định tỷ lệ phối trộn thích hợp đợt thí nghiệm 16 Từ kết theo dõi nhiệt độ, pH, độ sụt hiệu suất chuyển hóa VS thùng thí nghiệm đợt 2, nghiên cứu đã chọn tỷ lệ phối trộn CTR:VC = 20:1 tỷ lệ phối trộn thích hợp 4.2.1 Xác định thời gian ủ giai đoạn của đợt thí nghiệm Như qua thí nghiệm đợt 3, dựa vào lượng khí sinh ra, lượng khí tích lũy hiệu suất khử VS ta có kết luận: trình ủ giai đoạn có hiệu suất sinh khí khử VS cao ủ giai đoạn Khi ủ giai đoạn, thời gian ủ giai đoạn lựa chọn 15 ngày 17 4.2.2 Đánh giá trình ủ đợt 18 Hiệu suất sinh khí trình ủ giai đoạn có cao trình ủ giai đoạn không khác biệt rõ rệt ủ có phới trộn khơng phới trộn vụn đầu cá Ủ giai đoạn có phới trộn vụn cá có chất lượng phân mùn đầu tớt Do đề tài đề xuất trình ủ giai đoạn sẽ ủ CTR hữu có bở sung chế phẩm vi sinh Sagi Bio phối trộn vụn đầu cá tỷ lệ CTR:VC = 20:1, ủ 40 ngày, sản phẩm chính thu phân mùn sau ủ Quá trình ủ giai đoạn sẽ ủ CTR hữu có bở sung chế phẩm vi sinh Sagi Bio, ủ giai đoạn 15 ngày, sau chuyển sang ủ giai đoạn 25 ngày Sản phẩm chính thu khí tạo thành sau trình ủ 4.3 Đánh giá quá trình ủ kỵ khí ngoài hiện trường 19 Kết luận đợt thí nghiệm 5, 6: - Hiệu suất sinh khí mô hình ủ giai đoạn cao hẳn trình ủ giai đoạn ở mùa hè mùa đông - Ở mùa hè mùa đông, hàm lượng chất dinh dưỡng (TKN, TP, tỷ lệ C/N) phân mùn tạo thành từ trình ủ giai đoạn thùng ủ giai đoạn cao nhất, sau đến ủ giai đoạn bể ủ cuối cùng ủ giai đoạn - Các yếu tố hạn chế phân mùn tạo thành từ ca mô hình vào mùa hè mùa đông đảm bảo đạt QCVN 01- 20 189:2019/BNNPTNT Quy chuẩn kỹ thuật Q́c gia phân bón, có hiệu lực vào ngày 01/1/2020 4.4 Đánh giá chất lượng mùn sau quá trình ủ ngoài hiện trường Từ kết bảng 4.15, 4.16, 4.17, 4.18, 4.19 ta có kết luận sau: - Cải cải ngồng trồng vào mùa hè bắp cải trồng vào mùa đông ĺng đất bón phân mùn từ mô hình thí nghiệm phát triển tốt ĺng đất khơng bón phân mùn, rau đất bón phân mùn từ mơ hình ủ kị khí giai đoạn thùng ủ tốt nhất, sau đến mơ hình ủ kị khí giai đoạn bể ủ Rau bón đất bón phân mùn từ mô hình ủ giai đoạn không khác nhiều so với rau ở mẫu đối chứng - Hàm lượng chất dinh dưỡng loại rau thu hoạch từ ĺng đất có bón phân mùn từ mô hình trồng vào mùa đông mùa hè cao rau thu hoạch từ luống đất khơng bón phân mùn Rau thu hoạch từ ĺng bón phân mùn thùng ủ giai đoạn có hàm lượng chất dinh dưỡng cao nhất, sau đến ĺng bón phân mùn bể ủ giai đoạn, cuối cùng thùng ủ giai đoạn 4.5 Thiết lập cân vật chất các mô hình thí nghiệm 4.5.1 Thiết lập cân bằng thành phần rắn bay VS 21 Nhìn vào bảng 4.23 ta thấy: - Thành phần VS chuyển hóa thành dạng khí ở mô hình M2 đợt thí nghiệm ủ giai đoạn ngồi trường vào mùa hè có tỷ lệ cao nhất, đạt 38,49%, ở mô hình M1B ủ giai đoạn bể ủ thấp, chỉ có 1,5% Như hiệu thu hồi khí mô hình M2 cao nhất, mô hình M1B thấp nhất, mô hình còn lại M1VC M1S gần tương đương 18,1% 15,38% - Thành phần VS thất mơ hình M1B cao, chiếm 32,82%, thấp mơ hình M2 chỉ có 3,64% Ngun nhân bể ủ phủ HDPE kín đáy mặt bể bị dò dỉ khí trình vận hành - Thành phần VS chuyển hóa thành mùn đầu không khác nhiều mô hình, dao động khoảng 32,12%41,66% Như khoảng 1/3 -2/5 khối lượng chất thải rắn hữu sau ủ chuyển hóa thành dạng phân mùn hữu 4.5.2 Thiết lập cân bằng thành phần chất dinh dưỡng Trên sở tính toán thiết lập cân bằng C, N, P mô hình thí nghiệm M1VC, M1S, M1B, M2, từ bảng 4.27 ta rút kết luận sau: - Tổng lượng nitơ tổng số thất q trình ủ mơ hình ủ kỵ khí có phới trộn vụn cá thấp, dao động khoảng 10-20%, còn lại chuyển hóa vào phân mùn, chất lượng phân mùn mơ hình có phới trộn có giá trị dinh dưỡng cao, tỷ lệ C/N đạt QCVN 01-189:2019 chất lượng phân bón Mơ hình M2 ủ kỵ khí giai đoạn khơng có phới trộn vụn cá nên tỷ lệ thất nitơ cao 42,62%, chuyển hóa vào phân mùn 57,38%, phân mùn khơng đạt tỷ lệ C/N theo QCVN - Tổng lượng photpho tổng sớ mơ hình có phới trộn vụn cá cũng chủ yếu chuyển hóa vào phân mùn với tỷ lệ dao động khoảng 72,04 – 76,72% Ở mô hình M2 khơng phới trộn, tỷ lệ P chuyển hóa vào phân mùn chỉ có 47,71%, còn lại chuyển hóa vào nước rác khí - Hàm lượng cacbon chất thải rắn sau trình ủ ở tất ca mơ hình giảm mạnh, chuyển hóa chủ ́u thành khí nước rác 22 4.6 Phân tích động học quá trình phân hủy kỵ khí CTR hữu các mô hình thí nghiệm 4.6.1 Xác định hệ số tốc độ phân hủy của trình ủ kỵ khí CTR hữu 4.6.2 Phân tích động học của trình phân hủy kỵ khí theo mô hình Gompertz cải tiến mô hình BPK Mô hình Gompertz cải tiến xác định lượng khí sinh q trình ủ giai đoạn khơng phới trộn ngồi trường vào mùa hè (M2) có dạng:   24, 62.e  y  312, 27.exp   exp  15,82  t   1   312, 27   với R2=0,997, e=2,718282 Mô hình BPK xác định lượng khí sinh trình ủ giai đoạn khơng phới trộn ngồi trường vào mùa hè (M2) có dạng: với R2 = 0,9983 KẾT LUẬN Kết luận - Công nghệ ủ kỵ khí ngày quan tâm nghiên cứu ứng dụng, phù hợp với điều kiện Việt Nam - Nghiên cứu tiến hành thí nghiệm ủ kỵ khí thành phần hữu 23 CTRSH đã lựa chọn chế phẩm vi sinh Sagi Bio, tỷ lệ phối trộn với vụn cá thải phù hợp nghiên cứu CTR:VC = 20:1 Đối với mô hình ủ kỵ khí giai đoạn thì giai đoạn nên ủ 15 ngày, ủ kỵ khí giai đoạn thì ủ 40 ngày Quá trình ủ kỵ khí giai đoạn có lượng khí sinh ra, lượng khí tích lũy hiệu suất sinh khí thấp trình ủ kỵ khí giai đoạn chất lượng mùn ủ tốt - Nghiên cứu đánh giá hiệu ủ kỵ khí mơ hình ngồi trường vào mùa đông mùa hè là: mô hình ủ kỵ khí giai đoạn M2 cho hiệu suất sinh khí tốt sản phẩm mùn chưa đạt chỉ tiêu tỷ lệ C/N theo QCVN 01-189:2019/BNNPTNT Hai mô hình M1S, M1B có sản phẩm mùn đạt chỉ tiêu quy định Chất lượng mùn đầu mô hình ngồi trường xác định thơng qua thí nghiệm trồng rau ĺng đất bón mùn từ mô hình sau: loại rau trồng vào mùa hè mùa đông luống đất bón mùn từ mơ hình M1S phát triển tớt nhất, sau đến mơ hình M1B, chậm mô hình M2 Rau sau thu hoạch mang phân tích thành phần dinh dưỡng cho kết MS1 cao nhất, M2 thấp Rau ở mơ hình đạt tiêu ch̉n rau an tồn đưa tiêu thụ thị trường - Nghiên cứu đã thiết lập cân bằng vật chất VS chất dinh dưỡng C, N, P cho mô hình Xác định phương trình hệ số tốc độ phân hủy phương trình để tính toán lượng khí sinh trình ủ kỵ khí giai đoạn trường vào mùa hè (M2) theo mô hình: mô hình Gompertz cải tiến mô hình BPK Kiến nghị Cần tiếp tục nghiên cứu thêm khía cạnh khác trình ủ kỵ khí để đánh giá sâu trình phân hủy kỵ khí, tăng hiệu trình xử lý nâng cao chất lượng sản phẩm thu từ trình ủ như: - Quá trình ủ kỵ khí giai đoạn có nạp liệu liên tục - Phân tích thành phần khí sinh để tính toán lượng khí metan hữu ích - Các giải pháp xử lý nước đầu mô hình Các nguồn nguyên liệu phối trộn khác để việc áp dụng rộng rãi, phù hợp với từng vùng, từng địa phương 24 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Nguyen Thi Thu Ha (2016), “Ability of biological digesting method for domestic solid waste treatment in Vietnam”, the 3rd International Scientific Conference on Material Cycles and Waste Management (3RINCs), March 2016, p 220-223 Nguyễn Thị Thu Hà (2019), “Thực trạng áp dụng công nghệ kỵ khí để xử lý chất thải rắn đô thị ở Châu Âu”, Tạp chí Mơi trường, ISSN: 2615-9597 chuyên đề số II (tháng 8/2019), tr 6-10 Nguyễn Thị Thu Hà (2020), “Xây dựng mô hình ủ kỵ khí thành phần hữu chất thải rắn sinh hoạt”, Tạp chí Mơi trường, ISSN: 2615-9597 chun đề sớ I (tháng 3/2020), tr 84-88 Nguyễn Thị Thu Hà (2020), “Đánh giá hiệu ủ kỵ khí giai đoạn hai giai đoạn xử lý chất thải rắn hữu bằng thực nghiệm”, Tạp chí Mơi trường, ISSN: 2615-9597 chuyên đề số II (tháng 6/2020), tr 26-30 Nguyen Thi Thu Ha (2020), “Experimental research on supplementing microbiological to improve the efficiency of dry anaerobic digestion dor biodegradable municipal solid waste”, Environment Magazine, ISSN: 2615-9600 English Edition II-2020, p.37-41 ... CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH Ủ SINH HỌC KỴ KHÍ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ 2.1 Cơ sở lý thuyết quá trình chuyển hóa sinh học kỵ khí chất thải rắn hữu Hình 2.3 : Cơ chế... xử lý chất thải rắn hữu phương pháp sinh học 1.4.1 Một số nghiên cứu thế giới Các nghiên cứu thế giới phân hủy kỵ khí mặc dù đã quan tâm chú ý thời gian qua, nhiên so với phương. .. án ? ?Nghiên cứu xử lý CTRHC phương pháp sinh học kỵ khí điều kiện Việt Nam? ?? tìm hiểu công nghệ xử lý CTR phù hợp với việc phân loại hộ gia đình tách thành phần hữu CTRSH xử lý chỗ bằng