2 KCN TÂN TẠ OX X X
4.2.XUẤT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN THẢI CƠNG NGHIỆP: 1 Đối với KCN TÂN BÌNH và KCN TÂY BẮC CỦ CHI:
4.2.1. Đối với KCN TÂN BÌNH và KCN TÂY BẮC CỦ CHI:
Đối với KCN TÂN BÌNH và KCN TÂY BẮC CỦ CHI là 2 KCN cĩ hàm lượng bùn sinh ra tương đối thấp và hàm lượng chất hữu cơ , kim loại khơng cao do chỉ tập trung các KCN khơng gây ơ nhiễm nên áp dụng phương pháp “Phương pháp composting”.
Phương pháp composting:
Ủ chất thải rắn đơ thị thành phân bĩn đã được sử dụng khoảng hàng ngàn năm nay và bùn thải từ các trạm xử lý nước thải được sử dụng như là các thành phần của phân compost ứng dụng khoảng hàng trăm năm. Tuy nhiên, phương pháp composting bùn thải cơng nghiệp ở mức rộng rãi chỉ bắt đầu từ những thập niên 60. Bắt đầu từ những quốc gia Châu Âu, lúc đầu chỉ ở dạng phân hủy kỵ khí, sau đĩ mơi cải tiến thêm khâu xáo trộn. Composting bùn thải tiến hành ở các nước Pháp, Đức, Hungary và Nhật Bản sử dụng cây cỏ và bùn thành những khối chất đống. Sau đĩ các nước Bắc Âu như
Phần Lan, Thụy Điển và Hà Lan tiếp tục thực hiện mặc dù ở điều kiện khí hậu lạnh hơn. Nga thì thực hiện composting với chất thải rắn sinh hoạt, sau đĩ là hỗn hợp chất thải rắn và bùn đã khử nước. Composting bùn thải ở Mỹ chỉ bắt đầu từ những năm 70 (Izrail et al., 2006).
Quá trình làm phân compost hiếu khí là quá trình sinh học thường dùng để chuyển hĩa phần chất hữu cơ cĩ trong CTR thành dạng humic bền vững gọi là phân compost. Những chất cĩ thể sử dụng làm phân compost bao gồm (1) rác vườn, (2) chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) đã phân loại, (3) CTRSH hỗn hợp và (4) kết hợp giữa CTRSH và bùn từ trạm xử lý nước thải.
Tất cả các quá trình làm phân compost đều xảy ra theo 3 bước: (1) xử lý sơ bộ CTR, (2) phân hủy hiếu khí phần chất hữu cơ của CTR và (3) bổ sung chất cần thiết để tạo thành sản phẩm cĩ thể tiêu thụ trên thị trường.
Quá trình làm phân compost xảy ra trong điều kiện hiếu khí cĩ thể biễu diễn theo qui trình sau:
Chất hữu cơ + O2 + Dinh Dưỡng Tế bào mới + phần chất hữu cơ khơng phân hủy + CO2 + H2O + NH3 + SO42- + Nhiệt
Quá trình composting bùn thải cơng nghiệp là một quá trình sinh học hiếu khí mà phân hủy các thành phần hữ cơ, được mơ tả theo phương trình sau:
C6H12O6 +6H2O = 6CO2 +6H2O + 674kcal
Hoặc cũng cĩ thể phân hủy như trong quá trình kỵ khí sau: C6H12O6 = 2C2H5OH +2CO2 +27kcal
Quá trình ủ hiếu khí cung cấp nhiều năng lượng calo hơn. Phân hủy cũng nhanh hơn quá trình kỵ khí, sản phẩm tạo thành là dạng humic ổn định. Vi sinh vật tham gia quá trình composting là nhĩm vi khuẩn, nấm và tảo. Mặc dù sự liên hệ giữa các loại vi sinh vật này khơng được hiểu một cách đầy đủ, nhưng nĩ được biết rằng tất cả đều hiện diện để tham gia ổn định các chất hữu cơ.
Hình 4.6. Các giai đoạn của quá trình composting
Composting chỉ xảy ra ở 3 pha nối tiếp nhau: pha ưa nhiệt, pha nhiệt độ trung bình và pha ổn định. Ở pha nhiệt độ trung bình, nhiệt độ quá trình composting khoảng 40oC; pha ưa nhiệt, nhiệt độ là 40-70oC; pha cuối cùng (pha lạnh), độ hoạt động của vi sinh giảm dần, quá trình composting kết thúc. Tất cả 3 dịng vi sinh vật trên đều tồn tại ở cả 3 pha. Trong pha nhiệt độ trung bình, các vi khuẩn acid hĩa chuyển thành các carbonhydrates, đường, proteins. Pha ưa nhiệt, vi khuẩn dạng này sẽ chuyển tiếp thành proteins, lipids và chất béo. Đồng thời, chúng cũng tạo ra nhiều năng lượng. Nấm và tảo đều xuất hiện cả 2 pha đầu tiên để chuyển hĩa một lượng lớn các chất hữu cơ phức tạp và cenlulose. Pha cuối, tạo ra sản phẩm ổn định. Trong quá trình composting đều cĩ cả giai đoạn gia nhiệt và làm ẩm bùn.
Composting là sự phân huỷ sinh học của các chất thải rắn dễ phân huỷ sinh học dưới những điều kiện hiếu khí hồn tồn cĩ kiểm sốt thành chất ở tình trạng ổn định hồn tồn, khơng gây cảm giác khĩ chịu khi lưu trữ, sử dụng và đảm bảo độ chín để sử dụng an tồn trong nơng nghiệp.
Sản xuất compost là quá trình cơ chất liên tục bị phân huỷ bởi các quần thể VSV kế tục nhau. Sản phẩm của sự phân huỷ bởi quần thể VSV này sẽ làm cơ chất cho quần thể VSV tiếp theo. Các quá trình nối tiếp nhau bắt đầu bằng cách phân huỷ những phân tử phức tạp trong cơ chất thơ thành các hạt đơn giản hơn bởi các VK cĩ sẵn trong cơ chất (Intergrated Solid Waste Management Handbook).
Quá trình phân hủy bùn thải diễn ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và tạo nhiều sản phẩm trung gian.
Quá trình phân hủy protein: protein → peptides→ amino acids → hợp chất ammonium → nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3.
• Quá trình phân hủy carbonhydrat: carbonhydrat → đường đơn → acid hữu cơ → CO2
và nguyên sinh chất của vi khuẩn.
Căn cứ trên sự biến thiên nhiệt độ cĩ thể chia quá trình ủ hiếu khí thành các pha sau:
• Pha thích nghi: là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với mơi trường mới. • Pha tăng trưởng: đặc trưng bởi sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học.
• Pha ưa nhiệt: là giai đoạn nhiệt độ cao nhất, là giai đoạn ổn định chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất.
• Pha trưởng thành: là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ mơi trường, quá trình lên men xảy ra chậm, thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn, các chất khĩang và cuối cùng thành mùn. Ngồi ra cịn xảy ra các phản ứng nitrat hĩa, amonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxy hố sinh học tạo thành nitrit (NO2 -) và cuối cùng là nitrat (NO3-).
• Phương trình phản ứng nitrat hĩa tổng cộng :
22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- → 21NO3- + C5H7NO2 + 20H2O + 42H+
Tĩm lại, quá trình phân hủy hiếu khí bùn thải bao gồm 3 giai đoạn chính (Hình 4.4) sau:
• Giai đoạn nhiệt độ trung bình: kéo dài trong vài ngày.
• Giai đoạn nhiệt độ cao: cĩ thể kéo dài trong vài ngày đến vài tháng. • Giai đoạn làm mát và ổn định: kéo dài vài tháng.
Trong quá trình phân hủy hiếu khí, ứng với từng giai đoạn ủ khác nhau các lồi vi sinh vật ưu thế cũng khác nhau. Quá trình phân hủy ban đầu do các VSV chịu nhiệt trung bình chiếm ưu thế, chúng sẽ phân hủy nhanh chĩng các hợp chất dễ phân hủy sinh học. Nhiệt độ trong quá trình này sẽ gia tăng nhanh chĩng do nhiệt mà các VSV tạo ra. Khi nhiệt độ tăng lên trên 40oC các VSV chịu nhiệt trung bình sẽ bị thay thế bởi VSV hiếu nhiệt. Khi nhiệt độ tăng lên đến 55oC các VSV gây bệnh sẽ bị tiêu dịêt. Khi nhiệt độ trên 65oC sẽ cĩ rất nhiều lồi VSV sẽ bị chết và đây cũng là giới hạn trên của quá trình phân hủy hiếu khí. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Riêng trong giai đoạn hiếu nhiệt, nhiệt độ cao làm tăng quá trình phân hủy protein, chất béo và các hydrocarbon phức hợp như xenlulo và hemixenlulo. Sau giai đoạn này nhiệt độ của quá trình ủ sẽ giảm từ từ và các VSV chịu nhiệt trung bình lại chiếm ưu thế trong giai đoạn cuối.
Những thơng số quan trọng trong quá trình làm phân compost hiếu khí được trình bày tĩm tắt theo Bảng 4.1:
Bảng 4.1: Tĩm tắt các thơng số ảnh hưởng đến quá trình composting hiếu khí