- Tài khoản môi trường Kế tốn tồn bộ chi phí
CHÔN LẤP VÀ TIÊU HỦY CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ
7.5 .Q TRÌNH SINH HĨA DIỄN RA TẠI CÁC BÃI CHÔN LẤP RÁC THẢ
Các q trình sinh hóa diễn ra ở bãi chôn lấp chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống của chúng. Các loại vi sinh vật bao gồm: vi khuẩn, nấm men và nấm mốc. Các loại vi khuẩn và nấm đóng vai trị quan trọng trong q trình phân giải các hợp chất. Các loại vi sinh vật phát triển tốt trong các điều kiện môi trường như bảng 7.4.
Bảng 7.4. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới vi sinh vật [9]
Yếu tố môi trường Khoảng giá trị
Nhiệt độ, oC Nồng độ muối, %NaCl pH nồng độ oxy, % Áp suất, Mpa Ánh sáng -8 ÷ +110 0 – 3 1,0 – 12 0 – 30 0 – 115 Bóng tối – ánh sáng mạnh
Các vi sinh vật tham gia vào quá trình tham gia vào quá trình phân giải tại bãi chơn lấp được chia thành 3 nhóm chủ yếu sau [9]:
- Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 0 – 20oC. - Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 2 – 40oC. - Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh mẽ ở nhiệt độ từ 40 – 70oC.
Sự phát triển của các loại vi sinh vật theo nhiệt độ ở hình 7.8. Cơ chế sinh hóa của các q trình phân hủy trong các bãi chơn lấp được thể hiện ở hình 7.9.
Giai đoạn I: giai đoạn thích nghi ban đầu Giai đoạn II: giai đoạn chuyển tiếp Giai đoạn III: giai đoạn tạo axit
Giai đoạn IV: giai đoạn lên men metan Giai đoạn V: giai đoạn kết thúc
Các hợp chất hữu cơ dạng rắn Các hợp chất hữu cơ dạng hịa tan hồn toàn Thủy phân Các hợp chất hữu cơ dạng hịa tan Lên men Sunphát hóa Khử sunphát Sunphuaro
(H2S) Carbonic (CO2) Hydro (H2) Mêtan hóa (gđ axit)
Mêtan hóa (gđ thủy phân)
Metan (CH4)
Hình 7.9b. Cơ chế sinh hóa của q trình phân hủy sinh học trong các bãi chôn lấp [10]
Axit béo +
Bản chất sinh hóa của quá trình được diễn ra như sau: Thời kỳ ban đầu, chỉ một thời gian ngắn sau khi bãi rác đi vào hoạt động q trình phân hủy hiếu khí được diễn ra, ở giai đoạn này các chất hữu cơ dễ bị oxy hóa sinh hóa thành dạng đơn giản như protêin, tinh bột, chất béo và một lượng năng lượng tỏa ra rất lớn và vì thế có tồn tại một lượng năng lượng đáng kể ở dạng nhiệt. Lượng nhiệt năng được tạo thành bên trong các ô chôn lấp được tạo ra nhiều hơn so với lượng nhiệt năng được thốt ra bên ngồi và do đó nhiệt độ bên trong các ô được tăng lên. Giá trị nhiệt độ tăng tới 60oC – 70oC được kéo dài trong thời gian khoảng 30 ngày. Ở khoảng nhiệt độ này, các phản ứng hóa học diễn ra sẽ trội hơn các phản ứng vi sinh vật bởi vì hầu hết các chủng sinh vật bị tiêu diệt ở nhiệt độ 70oC. Các phản ứng hóa học ở nhiệt độ này được diễn ra với tốc độ nhanh.
Trong q trình phân hủy hiếu khí, các polyme ở dạng đa phân tử được vi sinh vật chuyển hóa sang dạng đơn phân tử tồn tại ở dạng tự do. Các polyme đơn phân tử sau đó lại được vi sinh vật hấp thụ, sử dụng trong việc tiếp nhận năng lượng để kiến tạo nên tế bào mới.
Khi oxy bị các vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ dần thì các vi sinh vật yếm khí bắt đầu xuất hiện và nhiều q trình lên men khác nhau được bắt đầu diễn ra trong các ô chôn lấp. Các vi sinh vật tham gia vào q trình lên men là nhóm vi sinh vật dị dưỡng trong điều kiện yếm khí lẫn kị khí nghiêm ngặt. Các chất hữu cơ dạng đơn giản, các amino axit, đường… được chuyển hóa thành các axit béo dễ bay hơi (VFA), alcohols, khí cacbonic và khí nitơ. Các axit béo dễ bay hơi (VFA), alcohols sau đó lại được chuyển hóa tiếp tục với sự tham gia của cả các vi sinh vật axeton và các vi sinh vật khử sunphat.
Các vi sinh vật axeton tạo ra axit axetic, khí cacbonic cịn các vi khuẩn khử sunphat thì chỉ tạo ra khí nitơ và khí cacbonic. Các chất này là nguồn nguyên liệu ban đầu của q trình lên men hóa. Các vi khuẩn khử sunphat và vi khuẩn tạo metan là những vi khuẩn thuộc nhóm vi sinh vật kị khí bắt buộc. Có hai nhóm vi sinh vật chủ yếu tham gia vào q trình tạo metan: phần lớn là nhóm các vi sinh vật tạo metan từ khí nitơ và khí cacbonic, phần nhỏ (gồm 2-3 chủng loài) là những vi sinh vật tạo metan từ axit axetic. Trong tổng hợp khí metan tạo thành từ bãi chơn lấp thì có tới 70% được tạo thành từ axit axetic.
Nếu như có tồn tại nhiều sunphat trong các ơ rác chơn lấp thì các vi khuẩn khử sunphat sẽ mang tính trội hơn vi khuẩn metan và như vậy sẽ khơng có khí metan tạo thành nếu sunphat vẫn tồn tại. Hàm lượng sunphat có nhiều trong chất thải xây dựng, vì vậy điều này phải được
quan tâm tránh không đổ phế thải vào bãi chôn lấp rác đơ thị để tạo điều kiện cho q trình hình thàn khí metan.
Trong q trình chuyển hóa yếm khí và kị khí, nhiệt độ của các ơ chơn lấp giảm xuống vì các chủng lồi vi sinh vật ở giai đoạn này tạo ra ít nhiệt lượng hơn nhiều so với q trình chuyển hóa hiếu khí (chỉ bằng 7% so với q trình hiếu khí). Nếu nồng độ của các axit hữu cơ, axit béo dễ bay hơi (VFA) tạo ra càng nhiều thì trong nước rác sẽ có pH thấp (4-5) và có nồng độ COD, BOD5 cao.
Như vậy, rác thải hữu cơ tại các bãi chôn lấp được phân hủy theo nhiều giai đoạn chuyển hóa sinh học khác nhau để tạo ra sản phẩm cuối cùng trong các bãi chôn lấp là khí metan, khí cacbonic và nước.