5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Bởi những ưu điểm của công nghệ xử lý chất thải bằng phương pháp kỵ khí đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng ngày càng phổ biến hơn ở Việt Nam nói riêng và trên tồn thế giới nói chung để xử lý các loại chất thải có nguồn gốc khác nhau như chất thải nông nghiệp, công nghiệp, chất thải sinh hoạt…và đã đạt được những thành tựu đáng kể.
1.3.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện nay, xử lý chất thải đang ngày càng được quan tâm và đầu tư ở nước ta. Bên cạnh, q trình xử lý chất thải bằng cơng nghệ hiếu khí thơng thường thì phương pháp xử lý kỵ khí được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Các cá nhân, tổ chức đã có
23
nhiều thí nghiệm để tìm các thơng số tối ưu cho q trình xử lý và đem lại nguồn lợi hiệu quả nhất.
Tác giả Bùi Diệu Linh – Trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội, với đề tài: “Thiết kế 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” cho thấy: Chủng vi sinh vật bổ sung trong bể phản ứng khác nhau thì hiệu quả sinh khí CH4 khác nhau. Thí nghiệm được tiến hành trên chất nền ban đầu là Soidium Acetate thì bổ sung bùn mồi từ phân hủy phân heo thu được hiệu suất sinh khí lớn nhất 400 mLN biogas/gCOD Soidium Acetate trong thời gian ủ khoảng 6 ngày. Khi tiến hành lên men với các chất nền là bột sắn, phân heo, bèo tây thì kết quả thu được: Với chất nền là phân heo thí nghiệm thu được lượng khí lớn nhất là 400 mLN biogas/gCOD Inoculum trong thời gian khoảng 150 phút [27].
Một nghiên cứu khác về sự khả năng phân hủy kỵ khí của hợp chất hữu cơ của nhóm tác giả Lê Thị Kim Oanh, Nguyễn Kim Thanh và Jan Liertrau thu được kết quả sinh khí đạt cực đại của hỗn hợp chất thải bao gồm: Phân heo (55,17%); phân gà (13,79%); vụn bánh mì (3,45%); bùn (27,58%) trong điều kiện phịng thí nghiệm là 88m3 biogas/tấn chất thải với thành phần như sau: CH4 (50-60%), CO2 (40-50%), H2S (trung bình 20000ppm), H2 (30ppm). Đồng thời thí nghiệm cũng cho thấy: Sản lượng khí có xu hướng giảm dần, tỷ lệ nghịch với hàm lượng acid hữu cơ bay hơi; nhiệt độ dao động trong khoảng 35-40oC khơng ảnh hưởng đến lượng khí sinh học được tạo ra [29].
Nghiên cứu của Phan Cơng Hồng cùng các cộng sự - Đại học Quốc tế năm 2015, cũng cho những kết quả hữu ích. Thí nghiệm nhằm đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ, tỷ lệ phối trộn rác, bùn mồi (I), nồng độ chất rắn đến q trình phân hủy kỵ khí của bèo tây phối trộn với phân bị. Nghiên cứu thực hiện ở nhiệt độ 55oC và 37oC, các tỷ lệ phối trộn S/I = 1:2, 1:1, 2:1 và 5 giá trị tổng khối lượng chất rắn 30%, 24%, 18%, 14%, 10%. Kết quả thí nghiệm cho thấy: Ở điều kiện nhiệt độ 55oC tổng chất rắn 24% và S/I = 1:2 cho hiệu suất sinh khí methane nhiều nhất. Q trình sinh
24
khí CH4, giai đoạn tăng trưởng xảy ra ngắn nhất ở tỷ lệ phối trộn chất rắn: Bùn mồi = 1:2 (khoảng 13 ngày ở nhiệt độ 37oC và 6 ngày ở nhiệt độ 55oC) [22].
Chính những thành tựu hạn chế và nhu cầu thực tế tại Việt Nam, đầu tư tìm hiểu, phát triển các đề tài phục vụ cho đời sống là một nhu cầu cấp bách.
1.3.2 Tình hình nghiên cứu nước ngoài
Trên thế giới, việc nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ tiên tiến trong xử lý chất thải được quan tâm, đầu tư, đặc biệt ở các nước phát triển. Họ không ngừng nâng cao kỹ thuật, cải tiến công nghệ để xử lý hiệu quả các nguồn chất thải.
Trong đó, nhóm các nhà khoa học: F. Raposo, V. Fernandez, De La Rubia…vào năm 2011 đã tiến hành nghiên cứu các yếu tố: Bùn mồi, tính chất chất nền, các điều kiện hoạt động tác động lên khả năng sinh khí của hợp chất hữu cơ. Chất nền nghiên cứu được tác giả sử dụng bao gồm: Tinh bột, cellulose, gelatine và sinh khối đậu xanh. Lượng khí trung bình của được sinh ra từ q trình phân hủy các chất nền tinh bột, cellulose, gelatine, sinh khối đậu xanh lần lượt là 350 ± 33, 350 ± 29, 380 ± 42, 370 ± 35 mLCH4/gVSS. Thành phần % khí methane được sinh ra từ quá trình phân hủy các chất nền tinh bột, cellulose, gelatine, sinh khối đậu xanh lần lượt là 85 ± 8,85, 85 ± 7, 9,85 ± 8, 85 ± 8%. Từ những kết quả trên cho thấy sự ảnh hưởng của chất mồi (inoculum) và yếu tố thử nghiệm gần như không đáng kể đối với các mức độ khả năng phân hủy sinh học kỵ khí [30].
Gần đây, “Phân tích, kiểm tra khả năng sinh khí sinh học methane trong quá trình sản xuất biogas từ q trình phân hủy kỵ khí của bùn thải và các hợp chất hữu cơ khác” đề tài nghiên cứu của các tác giả C. Moroaini, F. Conti và V, Torretta – Đại học Insubria, Ý (năm 2016). Nghiên cứu khảo sát khả năng sinh khí của các nguồn nguyên liệu: Phân gia súc, nước thải ngành công nghiệp bia, tảo. Kết quả thu được, nước thải từ nhà máy bia cho lượng khí CH4 cao nhất khoảng 3000mL với mơ hình thí nghiệm: mỗi chất nên sẽ có 3 mẫu đựng trong 3 chai thủy tinh 2000mL. Tất cả các chai được khuấy trộn và thực hiện trong khoảng 20 ngày và được gia nhiệt ở khoảng 35oC [31].
25
Một nghiên cứu khác, nhóm tác giả đến từ đại học Chennai - Ấn Độ cũng tiến hành kiểm tra khả năng sinh khí của việc phân hủy chất thải nông nghiệp phối trộn với nước thải đô thị [28]. Tiềm năng kỵ khí sinh methane (BMP) chất thải nơng nghiệp, phối trộn với bùn nhà máy xử lý chất thải đô thị được xem một nguồn năng lượng tái tạo thay thế cùng với một hiệu quả giải pháp trong quản lý chất thải. Tỷ lệ (chất thải nông nghiệp, bùn nhà máy xử lý chất thải đô thị và bùn mồi) được sử dụng là 1: 2: 1, 2: 1: 1, 3: 1: 1 và 1: 3: 1. Đề tài nghiên cứu tỷ lệ tối ưu và tác động của điều kiện môi trường đến khả năng sinh khí như nhu cầu oxy hóa học (COD), acid béo bay hơi (VFA), amoniac và độ kiềm về sản lượng khí sinh học đã được kiểm tra bằng cách sử dụng mơ hình với bể phán ứng là một cái chai. Tỷ lệ 1: 2: 1 là tỷ lệ phù hợp, tạo ra lượng khí sinh học nhiều nhất 489 mLbiogas/ngày. Điều này, sẽ là kết quả hữu ích cho các kỹ sư trong việc thiết kế các nhà máy quy mô lớn để xử lý chất thải bằng phương pháp lên men kỵ khí [28].
Các nhà khoa học khơng ngừng nghiện cứu để tìm ra những thơng số phù hợp nhất để áp dụng vào việc xây dựng các nhà máy xử lý để thu hồi được lợi ích to lớn nhất từ việc tăng hiệu quả khả năng sinh khí.
26
CHƯƠNG 2 NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU