d. Các quá trình sinh học khác
15.13.1 Nguồn gốc, Thành phần, và thể tích khí
Khí BCL (thường được gọi là khí “biogas” hay khí sinh học ở 1 số nơi ) là 1 trong nhiều sản phẩm được sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học các thành phần hữu cõ trong chất thải trong BCL. Tại thời điểm chất thải được chôn lấp và 1 thời gian ngắn sau đó, trong không khí được giữ lại trong chất thải còn đủ lượng oxy cho phép giai đoạn phân hủy sinh học diễn ra ban đầu là giai đoạn hiếu khí. Thành phần chính của khí BCL trong giai đoạn này là CO2 và hơi nước.
Sự đầm nén chất thải kết hợp với việc che phủ BCL đã làm ngăn chặn không khí đi vào chất thải. Kết quả là trong thời gian ngắn của quá trình phân hủy đầu tiên, lượng oxy ban đầu còn giữ trong chất thải bị tiêu thụ hết và quá trình phân hủy sinh học chuyển từ hiếu khí sang kị khí. Sự chuyển đổi sang quá trình kị khí được đánh dấu bởi sự sản sinh methane (CH4) và carbon dioxide (CO2), cũng như 1 lượng rất nhỏ (dạng “vết”) rất nhiều các hợp chất sinh ra do phản ứng khử lưu huỳnh và carbon. Các nguyên tắc sinh học của sự hình thành khí “biogas” trong 1 BCL là những tính chất của quá trình phân hủy kị khí truyền thống. Những nguyên tắc này chỉ khác biệt chủ yếu ở tốc độ chuyển hóa chất hữu cơ thành CH4 và ở tỉ lệ CH4: CO2 sinh ra. Hệ VSV tham gia vào quá trình phân hủy chất thải rắn đô thị được báo cáo chi tiết trong Tham khảo 67
Thông thường, thành phần khí BCL chứa khoảng 40%-60%CH4, 40%-50% CO2, 3%-20%N2, 1% O2, và 1 lượng “vết” hợp chất của lưu huỳnh và 1 nguyên tố khác và acid hữu cơ dễ bay hơi. Các hợp chất có lượng “vết” khác có thể bao gồm: benzen, toluen, sulphur dioxide (SO2), metylen clorua và một số hợp chất khác có nồng độ tới 50 ppm [15,16]
Sự thay đổi từ quá trình phân hủy hiếu khí sang phân hủy kị khí và hình thành CH4 và CO2 dưới điều kiện kị khí diễn ra với một chuỗi các giai đoạn như sau:
• Giai đoạn đầu là giai đoạn hiếu khí, kéo dài từ khoảng vài ngày đến nhiều tuần lễ. Thời gian diễn ra giai đoạn này phụ thuộc vào độ đầm nén chất thải và 1 vài nhân tố khác
• Giai đoạn 2 bắt đầu khi điều kiện trong BCL thay đổi từ hiếu khí sang kị khí. Ở tại thời điểm này, các VSV hiếu khí bắt buộc chết dần và các VSV tùy nghi sẽ chuyển từ hoạt động hiếu khí sang kị khí. Trong suốt giai đoạn 2, CO2 và 1 phần nhỏ H2 là sản phẩm khí chủ yếu.
• Giai đoạn 3 có thể được nhận biết bởi sự xuất hiện từ từ của CH4
• Trong giai đoạn 4 và giai đoạn cuối, CH4 sinh ra trở nên liên tục và bắt đầu giảm khi lượng CH4 đạt tỉ lệ như đã nêu ở đoạn trước ( 40%-60% CH4 : 40%-50% CO2)
Đã có những nghiên cứu được tiến hành để xác định hệ và số lượng vi sinh vật tiêu biểu có liên quan đến quá trình chuyển hóa bùn thải, thành phần hữu cơ của MSW và 1 số phế thải nông nghiệp thành khí biogas (biogasification) [67-72].. Quần thể sinh vật ưa acid (“acidogenic”), chiếm đến 90% tổng quần thể vsv phân hủy, là nhóm vi sinh vật lớn nhất trong tất cả các nhóm [73]. Tuy nhiên người ta biết tương đối ít về số lượng và các hoạt động sinh lý của chúng [74].