5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
3.5 Đánh giá lợi ích của sản phẩm sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí
3.5.1 Đánh giá dung dịch phân lỏng từ q trình phân hủy kỵ khí
3.5.1.1 Tổng Coliform
Dựa vào bảng 3.9 Cho thấy: Gía trị tổng Coliform đầu ra ở hầu hết các nghiệm đều vượt giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn QCVN 62 – MT:2016/BTNMT [57]. Trong đó, ba nghiệm thức có giá trị tổng Coliform đảm bảo xã thải vào môi trường là B1- AT, D0-AT và D4-AT theo cột B tiêu chuẩn QCVN 62 – MT:2016/BTNMT [57].
90
Bảng 3.9 Giá trị tổng Coliform đầu ra sau q trình ủ kỵ khí ở các nghiệm thức
Nghiệm
thức Gía trị Đơn vị Nghiệm
thức Gía trị Đơn vị
A0-AT 18.107 CFU/100mL D0-AT 0,24.104 MPN/100mL
A1-AT 51.107 CFU/100mL D1-AT 24.104 MPN/100mL
A2-AT 63.107 CFU/100mL D2-AT 460.104 MPN/100mL
A3-AT 54.107 CFU/100mL D3-AT 240.104 MPN/100mL
A4-AT 120.107 CFU/100mL D4-AT 0,46.104 MPN/100mL
B0-AT 4,6.104 MPN/100mL E0-AT 2,1.107 CFU/100mL
B1-AT 0,46.104 MPN/100mL E1-AT 310.107 CFU/100mL
B2-AT 240.104 MPN/100mL E2-AT 1100.107 CFU/100mL
B3-AT 2,4.104 MPN/100mL E3-AT 4000.107 CFU/100mL
B4-AT 46.104 MPN/100mL E4-AT 36.107 CFU/100mL
C0-AT 0,47.107 CFU/100mL
C1-AT 27.107 CFU/100mL
C2-AT 54.107 CFU/100mL
C3-AT 340.108 CFU/100mL
C4-AT 0,85.106 CFU/100mL
3.5.1.2 Tính chất phân lỏng sau quá trỉnh ủ biogas
Dựa vào kết quả được lượt kê ở bảng 3.10 cho thấy:
Tất cả các chỉ tiêu COD, tổng Nitơ, tổng Coliform đều vượt tiêu chuẩn QCVN 62 – MT:2016/BTNMT [57]. Kết quả này cho thấy: Cần phải xử lý để đạt tiêu chuẩn trước khi xả thải ra môi trường bên ngoài.
Tổng Coliform trong nước thải biogas với nguyên liệu nạp phân heo theo nghiên
cứu của Nguyễn Phương Thảo và cộng sự có giá trị cao hơn nghiên cứu này là 9,3x105 MPN/100mL [58].
91
Tổng giá trị Nitơ cao (431,20 mg/L) thích hợp cho việc thu gom và ứng dụng trong các mục đích khác như sử dụng làm phân bón trong trồng trọt.
Bảng 3.10 Một số thơng số của phân lỏng sinh sau quá trỉnh ủ biogas
STT Chỉ tiêu Đơn vị Gía trị QCVN
62 – MT:2016/BTNMT
1 COD mg/L 4090 300 (cột B)
2 Tổng Nitơ mg/L 431,20 150 (cột B)
3 Tổng Photpho mg/L 4,20 -
4 Tổng Coliforms MPN/100mL 2,4.105 5000 (cột B)
3.5.2 Đánh giá phần nguyên liệu rắn sau quá trình phân hủy kỵ khí
3.5.2.1 Tính chất phân compost được ử từ nguyên liệu rắn sinh ra sau q trình phân hủy kỵ khí
Từ kết quả nghiên cứu ở bảng 3.11 cho thấy: So với quy chuẩn trong thông tư 36:2010TT/BNNPTNT [59], phân compost được ủ từ nguyên liệu bùn biogas của phân heo và bèo tây có hàm lượng tổng nitơ thấp và độ ẩm cao hơn tiêu chuẩn. Để cải thiện chất lượng phân, ta có thể ủ bùn biogas này kết hợp với những thành phần giàu đạm như: Vỏ đậu, phế phẩm nông nghiệp, các sản phẩm cố định đạm...
Bảng 3.11 Một số thông số của phân compost
STT Chỉ tiêu Đơn vị Gía trị Thơng tư
36:2010TT/BNNPTNT 1 2 DM % 40,2 ≤ 25 % 3 pH 4 Tổng Nitơ % 0,683 ≥ 2,5 5 Tổng Photpho % 1,29 - 6 VS % 22,1 ≥ 22
92
3.5.2.2 Kết quả thí nghiệm bio-test khơng sử dụng dung dịch phân lỏng
Kết quả thu được từ thí nghiệm cho thấy:
Cải mầm phát triển tốt trên các nền cơ chất khác nhau. Tuy nhiên, nền cơ chất là phân compost được ủ từ thí nghiệm cho cây phát triển tốt hơn so với nền cơ chất là cát hoặc phân hữu cơ thị trường.
Khối lượng rau sạch thu hoạch co xu hướng tăng khi tăng khối lượng thành phần phân compost trong hỗn hợp chất nền.
Nghiệm thức100% Compost: Cải mầm phát triển mạnh, lá xanh, bản lá rộng, thân cây cao trung bình 14-15 cm và khối lượng rau thu hoạch được là nhiều nhất – 9,1g rau/1g hạt.
Nghiệm thức 100% HCTT có thân cây nhỏ, xuất hiện một số lá ngã vàng, chiều cao trung bình 12-13cm, khối lượng rau sạch thu hoạch: 7,7g/1g hạt.
Nghiệm thức có khối lượng rau thu hoạch được thấp nhất là 100% cát (6g rau/1g hạt), chiều cao trung bình 12–13 cm.
93
Bảng 3.12 Quá trình sinh trưởng và phát triển của cải mầm ở các nguồn chất nền khác nhau Thời gian Nghiệm thức Hình ảnh Nhận xét Ngày thứ 03 100% Cát − Cải mầm phát triển mạnh nhưng kích thước cây khơng đồng đều.
75% Cát – 25% Compost − Cải mầm phát triển mạnh. − Kích thước cây đồng đều. − Lá xanh tốt. 50% Cát – 50% Compost − Cải mầm phát triển mạnh. − Kích thước cây đồng đều. − Lá xanh tốt. 25% Cát – 75% Compost − Cải mầm phát triển mạnh. − Kích thước cây đồng đều. − Lá xanh tốt. 100% Compost − Cải mầm phát triển mạnh. − Kích thước cây đồng đều. − Lá xanh tốt.
94 75% Cát – 25% Phân HCTT − Cải mầm phát triển mạnh.
− Kích thước cây không đồng đều. − Một số cây lá hơi ngã vàng. 50% Cát – 50% Phân HCTT − Cải mầm phát triển mạnh.
− Kích thước cây không đồng đều. − Một số cây lá hơi ngã vàng. 25% Cát – 75% Phân HCTT − Cải mầm phát triển mạnh.
− Kích thước cây không đồng đều.
− Thân cây mỏng và yếu.
− Một số cây lá hơi ngã vàng. 100% Phân HCTT − Cải mầm phát triển mạnh.
− Kích thước cây khơng đồng đều.
− Thân cây mỏng và yếu.
− Một số cây lá hơi ngã vàng.
95 Ngày
thứ 05
100% Cát − Chiều cao trung bình
12-13cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 6g/1g hạt.
75% Cát – 25% Compost
− Chiều cao trung bình 13-14cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 7,2g/1g hạt.
− Bề mặt lá rộng. 50% Cát –
50% Compost
− Chiều cao trung bình 12-13cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 7,47g/1g hạt.
25% Cát – 75% Compost
− Chiều cao trung bình 14-15cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 8,68g/1g hạt.
− Bề mặt lá rộng. 100%
Compost
− Chiều cao trung bình 14-15cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 9,1g/1g hạt.
− Bề mặt lá rộng. 75% Cát –
25% Phân HCTT
− Chiều cao trung bình 12-13cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 6,5g/ 1g hạt.
96
− Bề mặt lá rộng. 50% Cát –
50% Phân HCTT
− Chiều cao trung bình 13-14cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 6,7g/15g hạt.
25% Cát – 75% Phân HCTT
− Chiều cao trung bình 11-12cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 6,6/1g hạt.
− Bề mặt lá rộng. 100% Phân
HCTT
− Chiều cao trung bình 12-13cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 7,7g/15g hạt.
3.5.2.3 Kết quả thí nghiệm bio-test có sử dụng dung dịch phân lỏng
Dựa vào bảng 3,12, 3.13 cho thấy:
− Nghiệm thức có khối lượng thu hoạch lớn nhất là 100% compost với khối lượng rau là 11g/1g hạt.
− Nghiệm thức 100% cát có khối lượng rau nhỏ nhất chỉ 8,3g/1g hạt và cây có chiều cao thấp hơn so với các nghiệm thức khác.
− Đối với việc bổ sung nước bằng dung dịch pha giữa nước và phân lỏng cho khối lượng rau nhiều hơn. Tuy nhiên, hầu hết các nghiệm thức lá cây bị vàng.
97
Bảng 3.13 Qúa trình sinh trưởng và phát triển của cải mầm ở các nguồn chất nền khác nhau Thời gian Nghiệm thức Hình ảnh Nhận xét Ngày thứ 03 100% Cát − Cải mầm phát triển mạnh.
− Kích thước cây không đồng đều. − Lá xanh tốt. 75% Cát – 25% Compost − Cải mầm phát triển mạnh. − Kích thước cây đồng đều. − Lá xanh tốt. 50% Cát – 50% Compost − Cải mầm phát triển mạnh. − Kích thước cây đồng đều. − Lá xanh tốt. 25% Cát – 75% Compost − Cải mầm phát triển mạnh. − Kích thước cây đồng đều. − Lá xanh tốt. 100% Compost − Xuất hiện các lá ngã màu vàng.
98 Ngày
thứ 05
100% Cát − Chiều cao trung bình
13-14cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 8,3g/1g hạt.
− Bề mặt lá rộng. 75% Cát –
25% Compost
− Chiều cao trung bình 13-14cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 8,5g/1g hạt.
50% Cát – 50%
Compost
− Chiều cao trung bình 15-16cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 10,4g/1g hạt.
− Bề mặt lá rộng. 25% Cát –
75% Compost
− Chiều cao trung bình 14-15cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 10,4g/1g hạt.
− Bề mặt lá rộng. 100%
Compost
− Chiều cao trung bình 14-15cm.
− Khối lượng rau sạch thu hoạch: 11g/1g hạt.
99
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Nghiên cứu này đã đánh giá được tác động của nhiều thông số động học lên quá trình phân hủy kỵ khí rác thải hữu cơ bao gồm: Tải trọng, tỷ lệ phối trộn giữa bèo tây và bùn mồi theo tải trọng, nhiệt độ và phương pháp xử lý nguyên lệu đầu vào. Ở nhiệt độ phòng, pH đầu vào được điều chỉnh về mức trung tính (6,9 – 7,2) thì nghiệm thức có tỷ lệ phối trộn 100% phân heo ở tải trọng 0,2 VSS/VSI (A0-AT) cho hiệu quả sinh khí tính trên hàm lượng hữu cơ của cơ chất lớn nhất là 522 LCH4/KgVSS, nhưng xét trên hàm lượng hữu cơ của hỗn hợp thì ở tải trọng 0,6 VSS/VSI (D0-AT) thu được lượng khí tốt nhất là 164 LCH4/KgVS. Trong trường hợp có kết hợp giữa phân heo và bèo tây thì tỷ lệ phối trộn 2/3 phân heo + 1/3bèo tây ở tải trọng 0,6 VSS/VSI có hiệu quả sinh khí tốt nhất: 104 LCH4/KgVS.
Phương pháp xử lý nguyên liệu đầu vào bằng cách thủy phân bèo tây có bổ sung chế phẩm BIO-EM trong thời gian 05 ngày và 10 ngày thu được hiệu quả sinh khí tốt có giá trị lần lượt là 474 LCH4/KgVSS (D1-H-05D-C) và 472 LCH4/KgVSS (D1- H-10D-C). Khi thủy phân bèo tây bằng chế phẩm BIO-EM chứa nhiều vi sinh vật hữu ích, các mạch liện kết phức tạp trong cấu trúc của bèo tây có thể bị bẽ gãy thành những mạch đơn giản hơn và dễ phân hủy hơn.
Khi tiến hành lên men kỵ khí ở nhiệt độ mơi trường kiểm sốt là 35oC đối với tỷ lệ phối trộn 2/3 phân heo + 1/3 bèo tây ở tải trọng 0,6 gVSS/gVSI (D1-35) thu được lượng khí lớn - 688 LCH4/KgVSS, gấp 1,75 lần so với thí nghiệm thực hiện ở mơi trường nhiệt độ phịng. Kiểm sốt nhiệt độ góp phần làm tăng hiệu quả sinh khí. Phần bùn thu được sau q trình phân hủy là ngun liệu thích hợp cho q trình ủ phân compost chứa nhiều thành phần hữu ích có thể được cung cấp trong trồng trọt, cải thiện đất và cung cấp dinh dưỡng cho cây tốt hơn các loại phân bón trên thị trường và tiết kiệm hơn.
100
2. Kiến nghị
Khả năng sinh khí của các nghiệm thức còn thấp, vì vậy cần tiếp tục có những nghiên cứu tiếp theo để đạt hiệu quả sinh khí cao hơn.
Điều kiện nghiên cứu cịn hạn chế nên chưa kiểm sốt được sự ổn định của nhiệt độ nên đã ảnh hưởng đến kết quả sinh khí của hợp chất hữu cơ.
Nghiên cứu này chỉ đánh giá được một vài thông số ảnh hưởng đến q trình phân hủy kỵ khí của vi sinh vật bằng bèo tây và phân heo. Vì vậy, cần tiếp tục các nghiên cứu tiếp theo để đánh giá các yếu tố còn lại như pH, nồng độ độc chất, thời gian lưu...ảnh hưởng khả năng sinh khí trên mơ hình thí nghiệm BMP. Đồng thời sử dụng những vật liệu khác nhau để so sánh và hoàn thiện tốt hơn.
101
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Y. Ulusoy et al. "Analysis of biogas production in Turkey utilising three
different materials and two scenarios," African Journal of Agricultural Research. Vol. 4, pp. 996-1003, October 2009.
[2] Nguyễn Minh Quang và cộng sự. "Báo cáo Môi Trường Quốc gia 2011, Chất thải rắn." Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, Hà Nội, 2011.
[3] G. Esposito et al. "Bio-Methane Potential Tests To Measure The Biogas
Production From The Digestion and Co-Digestion of Complex Organic Substrates," The Open Environmental Engineering Journal. Vol. 5, pp. 1-8,
2012.
[4] Nguyễn Văn Phước. Quản lý và xử lý chất thải rắn. Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội, 2008.
[5] L.F. Diaz and P. Bakken. Solid waste management. USA: United Nations
Environment Programme, 2005.
[6] Trần Hiếu Nhuệ. Giáo trình quản lý chất thải rắn - chất thải rắn đô thị. Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội, Việt Nam, 2001.
[7] Nguyễn Thị Thùy Dung và cộng sự. "Đề xuất một số giải pháp bảo vệ môi trường cho quy trình chắn ni lợn tại các trang trại chăn nuôi trên địa bàn huyện Gia Lâm, Hà Nội," Tạp chí Khoa học và Phát triển. Tập. 13, tr. 427-
436, Tháng 4/2015.
[8] Bùi Hữu Đoàn và cộng sự. Bài giảng - Quản lý chất thải chăn nuôi. Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội, 2011.
[9] A. Malik. "Environmental challenge a vis opportunity: The case of water hyacinth," Environment International. Vol. 33, pp. 122–138, 2007.
[10] S. Satyam et al. "Anaerobic digestion of water hyacnth - A review," International Journal of Innovative Research in Science an Engineering. Vol.
102
[11] Võ Văn Thanh và cộng sự. "Thử nghiệm xử lý bùn biogas kết hợp lục bình làm phân compost và đánh," Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Hoa Sen, Hồ Chí Minh, 2016.
[12] P. Njogu et al. "Biogas Production Using Water Hyacinth (Eicchornia
crassipes) for Electricity Generation in Kenya," Energy and Power Engineering. Vol. 7, pp. 209-216, 2015.
[13] T. Kunatsa and A. Mufundirwa. "Biogas Production from Water Hyacinth Case of Lake Chivero - Zimbabwe A review," International Journal of Recent Technology and Engineering. Vol. 2, no. 2, pp. 138-142, May 2013.
[14] Hoàng Thị Sản và Ngô Thị Bé. Phân loại học thực vật. Nhà xuất bản Đại học Sư phạm, 2008.
[15] Võ Văn Chi. Sách tra cứu tên cây cỏ Việt Nam. Nhà xuất bản Giáo dục, 2007. [16] Kuruvilla Anil Mathew et al. "Biogas production from locally available aquatic
weeds of Santiniketan through anaerobic digestion," Clean Technologies and Environmental Policy. Vol. 17, no. 6, pp. 1681-1688, November 2014.
[17] L. Moshman. "Water Hyacinth - Overview & History," in Restore America’s Estuaries Summit Workshop, USA, 2016.
[18] E. Muzenda. "Bio-methane Generation from Organic Waste: A Review,"
Proceedings of the World Congress on Engineering and Computer Science.
Vol. 2, pp. 22-24, October 2014.
[19] Võ Hồng Thi. "Quá trình phân hủy chất hữu cơ giàu dầu mỡ trong điều kiện kỵ khí," Tạp chí cơng nghệ sinh học. Tập. 9, tr. 1-11, 2011.
[20] E.K. Armah et al. "Impact of Water Hyacinth (Eicchornia crassipes) as a
Feedstock for Biogas Production," Chemical and Biomolecular Engineering.
Vol. 2, pp. 184-188, November 2017.
[21] L. Rodriguez. Methane Potential of sludge to increase biogas production.
Sweden: KTH Land and water resources engineering, 2011.
103
trình phân hủy kỵ khí rác thải hữu cơ," Science & Technology Development.
Tập. 19, tr. 108-117, Tháng 4 2016.
[23] S. Pachaiyanppan et al. "Biogas production from water hyacinth blended with cow dung," Indian Journal of Energy. Vol. 3, pp. 2278-9278, August 2014. [24] S.A. Raja and C.L.R Lee. "Biomethane of water hyacinth using additives under
Forced mixing in a reactor," Internationa Journal of Chemical Sciences and Research. Vol. 2, no.4, pp. 15-24, August 2012.
[25] B. Kheiredine et al. "Effect of Inoculums to Substrate Ratio on Thermophilic
Anaerobic Digestion of the Dairy Wastewater," Chemical engineering transactions. Vol. 37, pp. 865-870, 2014.
[26] W. XiaoJiao et al. "Effects of Temperature and Carbon Nitrogen (C/N) Ratio
on the Performance of anaerobic Co-Digestion of dairy manure chicken manure and rice straw focusing on ammonia inhibition," Plos one. Vol. 9, May 2014.
[27] Bùi Diệu Linh. "Thiết bị hệ thống lên men kỵ khí theo mẻ dựa vào hướng dẫn VDI 4630 và xác định lượng khí sinh học của các chất nền tại làng nghề chế biến thực phẩm," Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Hà Nội,2011.
[28] S. Samyuktha et al. "Biochemical Methane Potential Test for Biogas
Production from Agricultural Waste Co-Digested with Domestic Sewage,"
International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. Vol. 4, no. 6, pp. 2347-6710, June 2015.
[29] Lê Thị Kim Oanh và cộng sự. "Nghiên cứu phân hủy kỵ khí hỗn hợp chất thải hữu cơ sản xuất khí sinh học," Nội san khoa học và đào tạo - Trường Đại học Văn Lang. Tập. 3, tháng 12/2004.
[30] F. Raposo et al. "Biochemical methane potential (BMP) of solid organic
substrates: evaluation of anaerobic biodegradability using data from an international interlaboratory study," Wiley Online Library. Vol. 86, pp. 1088–
104 1098, April 2011.
[31] C. Morosini et al. "Biochemical methane potential assays to test the biogas