L ỜI CAM Đ OAN
3.2.1.Quá trình sinh khí Metan
a. Các tỷ lệ W1:I1 = (1:1); (1:2); (1:3); (1:4)
b. Các tỷ lệ W2:I2 = (1:1/2); (1:1)
Hình 3.1. Năng suất sinh khí CH4ở các tỷ lệ kết hợp W:I khác nhau trong 2
đợt thí nghiệm (a. Thí nghiệm đợt 1 với các tỷ lệ W1:I1 = (1:1); (1:2); (1:3); (1:4). b. Thí nghiệm đợt 2 với các tỷ lệ W2:I2 = (1:1/2); (1:1))
41
* Đây là đường của các mẫu đơn và đường trung bình của các mẫu lặp (trong trường hợp làm lặp). Độ lặp của các mẫu này sẽđược thảo luận ở phần sau
Hình 3.1. thể hiện năng suất sinh khí CH4 tích lũy ở các bình phản ứng W1:I1 = (1:1); (1:2); (1:3); (1:4) trong thí nghiệm đợt 1 và W2:I2 = (1:1/2); (1:1) trong thí nghiệm đợt 2.
Trong thí nghiệm đợt 1, đồ thị sinh khí các bình phản ứng có tỷ lệ W1:I1 là (1:2); (1:3); (1:4) có xu thế tăng đều đến khoảng ngày thứ 30 sau đó dần đạt đến cân bằng. Trong khi đó, bình W1:I1 = (1:1) hầu như không sinh khí, đồ thị nằm ngang tới khoảng ngày thứ 40 của quá trình PHYK - đây là giai đoạn hỗn hợp có biểu hiện của sựức chế. Lượng khí sinh ra chỉ tăng nhanh sau ngày thứ 40. Điều này xảy ra tương tựđối với các tỷ lệ làm trong thí nghiệm đợt 2. Trong thí nghiệm đợt 2 này, biểu hiện của sự ức chế
cũng thể hiện ở tỷ lệ (1:1) nhưng thời gian ức chế ngắn hơn, và thể hiện rất rõ ở tỷ lệ
(1:1/2) – đường sinh khí nằm ngang suốt 55 ngày đầu thí nghiệm, còn tỷ lệ (1:1) thì trong 23 ngày đầu tiên. Từ các thí nghiệm này, ta thấy rằng tỷ lệ I bổ sung vào W nhiều thì thời gian khởi động của quá trình PHYK sẽ nhanh hơn. Như vậy, tỷ lệ I khi kết hợp xử lý yếm khí với W cao thì khả năng hỗn hợp phân hủy bị ức chế sẽ thấp. Trong thí nghiệm này, tỷ lệ W1:I1 = (1:2) là thích hợp hơn cả vì tỷ lệ này không cho thấy dấu hiệu của sựức chế đồng thời lượng CTR-HC đô thị xử lý được là cao nhất. Nếu chọn tỷ lệ (1:1); (1/1/2) thì cần phải điều chỉnh bằng cách nào đó để thời gian khởi động diễn ra nhanh hơn, tỷ lệ nàycó thời gian khởi động khởi động lâu bởi rất nhiều các nguyên nhân như: (1) Nồng độ hữu cơ nạp vào quá cao dẫn đến gây ức chế bởi TVFA, pH...; (2) Hàm lượng độc tính (amonia, pH...); (3) Lượng VSV nạp vào (CTR-HC đã qua PHYK) chưa đủ.
Đểđánh giá thêm về các yếu tố này, ta xem xét bảng 3.4
Thứ nhất, xem xét nồng độ chất hữu cơ nạp vào mỗi bình phản ứng: nồng độ
hữu cơ nạp vào mỗi bình phản ứng trong thí nghiệm đợt 1 là khoảng 45 gVS/bình và thí nghiệm đợt 2 là khoảng 50 – 52 gVS/bình. Từ kết quả thí nghiệm ta thấy chỉ có hỗn
42
hợp W1:I1 = (1:1); W2:I2 = (1:1/2); (1:1) bị ức chế trong khi các hỗn hợp ở các tỷ lệ còn lại không có dấu hiệu bị ức chế. Do đó, thời gian khởi động lâu ở các bình phản ứng này không phải do yếu tố nồng độ chất bay hơi nạp vào quá cao.
Thứ hai, hỗn hợp W1:I1 = (1:1); W2:I2 = (1:1/2); (1:1) có khả năng không phải bị ức chế do hàm lượng TVFA vì:
Các hỗn hợp W1:I1 = (1:2); (1:3); (1:4) và W2:I2 = (1:1) nồng độ TVFA còn lại ở
cuối quá trình khá thấp 72,5 – 183 mg/l, tức gần như toàn bộ TVFA đã được chuyển thành khí CH4 và CO2, tương ứng với lượng khí thu được của quá trình cao. Còn ở hỗn hợp W1:I1 = (1:1) có TVFA còn lại khá cao ở ngày thứ 55 (1022 mg/L) tương ứng với giai đoạn phát triển, sinh khí nhanh nên nếu tiếp tục cho sinh khí thì lượng khí CH4 thu
được cũng sẽ tương ứng với hỗn hợp W2:I2 = (1:1). TVFA ở hỗn hợp W2:I2 = (1:1/2) còn rất cao (2049 mg/l ở ngày thứ 55) – đây là hỗn hợp có tỷ lệ CTR-HC đô thị cao nhất, tương ứng với nồng độ hữu cơ lớn nhất (52 gVS/bình) nạp vào bình phản ứng và hỗn hợp cũng đang ở ngưỡng có biểu hiện của sự ức chế mà TVFA vẫn chưa rơi vào ngưỡng gây ức chế trong PHYK [1]. Do vậy, trong thí nghiệm này các hỗn hợp có thời gian khởi động chậm cũng không phải do TVFA gây ức chế. Có thể thấy các thông số
phân tích được ởđầu ra của quá trình phù hợp với quá trình sinh khí, năng suất sinh khí của các hỗn hợp. Bảng 3.4. Đặc tính mẫu đầu ra trong 2 đợt thí nghiệm Tên mẫu (%WW)TS NH4 + (mg/l) VFA (mg acetic/l) pH Nồng độ chất bay hơi (gVS/L)
Thí nghiệm đợt 1 (phân tích ngày thứ 55)
W1:I1 = 1:1 27 1096 1022 7.4 88,0
W1:I1 = 1:2 31 2086 73 8.1 88,2
W1:I1 = 1:3 33 1730 141 8,0 88,4
W1:I1 = 1:4 - 2056 153 7.9 88,4
43
W2:I2 = 1:1/2 27 1759 2049 5.9 104,0 W2:I2 = 1:1 28 2049 188 8.2 100,0
Thứ ba, hỗn hợp W1:I1 = (1:1); W2:I2 = (1:1/2); (1:1) có thời gian khởi động kéo dài có thể do VSV cung cấp chưa đủ. Trong I có chứa một lượng lớn VSV yếm khí đã thích nghi với cơ chất ban đầu là CTR-HC đô thị, hơn nữa I có pH = 8 nên khi phối trộn với CTR-HC đô thị sẽ tạo độ đệm tốt cho hỗn hợp, đặc biệt trong giai đoạn thủy phân và axít hóa. Do đó cần phối trộn I với W với một tỷ lệ phù hợp thì quá trình PHYK sẽđược thúc đẩy nhanh hơn.