L. ọc khous bịt tum Qsi * Coc khoua lụt I»f t ọ»
Mẻ Tỉlệ phối trộn bùn bể tự hoại: chất thải thực phẩmtheo thể tích
Đối chứng 10:0 9:1 1:1 1:9 0:10
Mẻ 1 9.6 10.2 16.3 49.0 106.6 119.8
Mẻ 2 6.9 8.7 11.5 45.6 ' 90.1 101.4
Bảng 4. Các thông số động học xác định được
bể tự hoại do trong chất thải thực phẩm thành phần hữu cơ dễ phân hủy chiếm tí /ệ lớn, trong
khí đó tỉ lệ chất hữu cơ dẻ phân hủy của bùn bể tự hoại thấp, tỉ lệ chất trơ chiếm tỉ lệ lớn. Giá trị
tổng các bình phương sai số nhỏ nhất R2 từ0,91 đến 0,96 (Hình 6, 7) chứng tỏ kết quả thông sổ động học được xác định bằng phán mềm GPS-X đáng tin cậy.
Với kp xác định, thề tích bề phản ứng kỵ khí (bể mê tan) có thể được tính toán theo công thức (đơn vị: m 3):
Ì ị - M " )
Trong đó:
Vb: thể tích bể phản ứng (m3)
Thông số động học Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú
Thông sô' động học của bùn bể tự hoại
Hê sd phân hûy nôl sinh cüa bùn bê’ tu hoal
Maximum specific septic tank sludge hydrolysis rate kp,b D/d]
0,4 (0,5-0,3)
Giá trị TB (max - min) Hê sô th ü y phân bâo hôa cüa bùn bê tu hoal
Septic tank sludge hydrolysis half saturation coefficient Kx,b H 0,04
Thông số động học của chất thải thực phẩm Hệ số phân hủy nôi sinh của chất thải thưc phẩm
Maximum specific organic waste hydrolysis rate kp,r [1/d]
1,0 (1,5-0,7)
Giá trị TB (m ax-m in ) Hệ số th ủ y phân bão hòa của chất thải thực phẩm
Organic waste hydrolysis half saturation coefficient Kx,r [-1 0,4 Hệ số đặc trưng cho giai đoạn phân hủy
Disintegration stage n [-]
8 Tham kháo
(Yasui, 2008)
Hệ số tốc độ phân hủy của chất thải thực phẩm Specific disintegration rate of Organic waste
k [1/d] 0,65
Hệ số th ủ y phân của các hợp chất chậm phân hủy của chất thải thực phẩm
Organic waste very slowly hydrolysable compounds specific reaction rate Kh.Xs23,r [1/d] 0,4 Từ kết quả lượng khí metan sinh ra ở chế
độ lên men nóng đo được trong thí nghiệm theo mẻ lần thứ 1 và lẩn thứ 2, tiến hành hiệu chỉnh bằng phần mềm GPS-X để quá trình mô phỏng khả năng sinh khí của bùn bể tự hoại và Chất thải thực phẩm với các tỉ lệ phối trộn khác nhau tương đổng với các giá trị đo thực tế từ kết quả th í nghiệm. Các thông số động học xác định được trình bày trong bảng trong bảng 4. Kết quả hiệu chỉnh mô hình cho thấy giá trị kp trung bình của bùn bể tự hoại là 0,4 (max 0,5; min 0,3; độ lệch chuẩn 0,07); kp trung bình của chất thải thực phẩm là 1,0 (max 1,5; min 0,7; độ lệch chuẩn 0,28). Kết quả cho thấy khả năng
phân hủy của chát thải thực phẩm cũng cao
hơn nhlểu so với bùn bể tự hoại.
Kết quả chạy phần mềm GPS-X VỚI với các tỉ lệ phối trộn khác nhau, biểu diễn quá trình sinh khí metan, so VỚI kết quả thí nghiệm, được trình bày trong Hình 6, Hình 7. Kết quà cho thấy diễn biến động học khả năng sinh khí của bùn bể tự hoại và chất thải thực phẩm với các tỉ lệ phối trộn khác nhau tương đổng với các giá trị đo thực tế từ kết quả th í nghiệm (R>0,91).
Với cùng một thể tích nguyên liệu nạp, lượng khí metan sinh ra từ quá trình phân hủy chất thải thực phẩm cao hơn bùn bể tự hoại. Quá trình phân hủy kỵ khí của bùn bể tự hoại diễn ra mạnh trong 1-2 ngày đẩu, sau đó quá trình phân hủy chất hữu cơ giảm dẩn do trong thành phẩn bùn chất hữu cơ phân hủy được chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ. Đối VỚI chất thải thực phẩm chưa tiền xử lý, quá trình phân hủy sinh khí metan diễn ra mạnh và kéo dài, cực đại sau 7-12 ngày, sau đó giảm dẩn, do quá trình phân hủy của chất hữu cơ phân hủy chậm XS3. Tỷ lệ thành phẩn chất hữu cơ dễ phân hủy trong chất thải thực phẩm cao hơn trong bùn bê’ tự hoại, vì vậy khi tỉ lệ phối trộn chất thải thực phẩm tăng lên trong hỗn hợp bùn: rác, lượng khí metan sinh ra nhiều hơn.
Kết quả chạy phần mểm GPS-X cho phép xác định được các giá trị thòng số động học của quá trình xử lý kỵ khí: xác định được hệ số phân hủy nội sinh k của bùn bể tự hoại là 0,4 và k của chất thải thực phẩm là 1,0 chứng tỏ khả năng phân hủy của chất thải thực phẩm cao hơn nhiều so với khả năng phân hủy của bùn
Q: lưu lượng dòng thải nạp vào (mVngày). p : Hệ số phát triển cực đại của vi khuẩn
sinh metan (1 /ngày)
k : hệ số phân hủy nội sinh (1/ngày).
s : nồng độ cơ chất dòng vào (g/m3). S: nồng độ cơ chất dòng ra (g/m3). X: Nống độ vi sinh trong hệ (g/m3).
4. Kết luận và k iế n nghị
Quá trình xử lý ký khí kết hợp bùn bê’ tự hoại và rác hữu cơ (chất thải thực phẩm) bằng phương pháp sinh học kỵ khí ở chế độ lên men nóng vừa xử lý được chất thải, bảo vệ môi trường, đồng thời tạo năng lượng khí blogas phục vụ cho mục đích cấp điện, cấp nhiệt.
Phẩn mềm GPS-X là công cụ hữu ích trong việc mô phỏng quá trình xử lý kết hợp các loại chất thải. Kết quả chạy phẩn mểm GPS-X cho phép dự báo được kết quả quá trình phân hủy của bùn cặn, cũng như cho phép xác định được các giá trị thông số động học của quá trình phân hủy. Hệ số phân hủy nội sinh k của bùn bể tự hoại là 0,4; k của chất thải thực phẩm là 1,0. Các thông số động học cho phép thực hiện
1
7
các phép tính toán công nghệ, th iế t kế các công đoạn xử lý bùn cặn, cũng như hiệu chỉnh các chế độ vận hành của các trạm xử lý nước thải.
R2= 0,9568 L R2= 0,9536 [
R 2 = 0 , 9 5 4 2 TÀI LIỆU T H A M KHẢO:
:■ . _
[1] Nguyễn Việt Anh, Wagner M, Yasui H, Prehn D. (2011). Báo cáo Hôi thảo: Xử lv chất thải và thu hổi tài nauvên - alải ” “ " '■* * ” ■’ ™ “ pháp bền vững cho các dô thị Việt Nam. Trường ĐHXD-ĐHTH a1. Đối chứng b1. Tĩlệ bùn: rác 10:0 c1. Tỉ lệ bùn: rác 9:1 5 T Ị R2= 0,9324 R2= 0,9518 S > ■ / R2= 0,9635 05 43 «í 12.0 ISO 250 55 43 80 Rí !?ạ ao d1.Tỉlệbùn:rác: 1:1 e1. T ỉlệ bùn:rác: 1:9 g1. Tì lệ bùn:rác: 0:10
Hình 6. Lượng khí metan sinh ra theo thời gian, từ thí nghiệm 1 và từ kết quả chạy phấn mém GPS-X
ị \ 1 • = R2 = 0,9489 R2 = 0,9104 - R2 = 0,91 Tip=[íèj<] a2. Đối chứng b2. Tỉ lệ bùn:rác 10:0 ÍC' líí '60 33
Darmstadt (Đức) - ĐHTH Kitakyushu (Nhật Bản) - Công ty MTĐT Hà Nội-To'chứcGIZ (Đức). Hà Nội, 12/2011.
[2] Nguyễn Phương Tháo, Nguyễn Việt Anh, Yasui H. ứng dụng phán mém GPS-X mô phỏng quá trình xử lý bùn từ trạm xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học ky khí. Tạp chí Cấp thoát nước,số4(85).T6/2012.
[3] Bastone, D.J, Keller, J, Angelidaki, I, Kalyuzhnyu, s.v, Pavlostathis, S.G, Rozzi, A, Sanders, W.T.M, Siegrist, H & Vavilin, V.A. (2002) Anaerobic digestion model No.1 (ADM1). IWA Scientific and Technical report No.13, IWA, ISBN 1900222 78 7.
[4] Hydromantis, Inc. (2006). GPS-X Version 5.0, Tutorial Guide.
[5] Yasui. H, Goel. R, Li. Y.Y, Noike. T. (2008).Modìfied ADM1 structure for modelling municipal primary sludge hydrolysis. Water research 42 (2008), 249-259.
[6] Yasui.H, Komatsu.K, Goel.R, Li.Y.Y, Noike.T. (2008). Evaluation of state variable interface between the Activated Sludge Models and Anaerobic Digestion Model Nol., IWA.
[7] Yasui.H, Sugimoto.M, Komatsu.K, Goel.R, Li.Y.Y, Noike.T. (2006). An approach for substrate mapping between ASM and ADM1 for sludge digestion. Water Science & Technology. Vol 54, No.4,pp 83-92, IWA. c2. Tì lệ bùn: rác: 9:1 R2 = 0,9435 Ĩmịửtiĩị 62. Tỉ lệ bùn: rác: 1:1 R2 = 0,9589 R2 = 0,9534 4S l i ‘23 I6C Xi 53 *5 i s 12J Ilữ 30
'-ne ;days; TBMỊ«ytj
e2. Tỉ lệ bùn:rác 1:9 g2. Tỉ lệ bùn:rác 0:10 Hình 7. Lượng khí metan sinh ra theo thài gian, từ thí nghiệm 2 và từ két quả chạy phán mém GPS-X
Ghi chú:
- Các mẻ thi nghiệm lân 1 {Hình 6): aỉ, b l c ịd le lg 7; lân 2 (Hình 7): cữ, bĩ, c2, <S2, ữ, g2.
- Cóc dóu (+) biểu diễn lượng khí metansinh ro đo được (Ungàyì từ kết quở chạy mô hình thí nghiệm.
- Đường nét liên là lượng khí metan sinh ra, mô phỏng bằng phân mém GPS-X.