5. Bốc ục của luận ỏn
2.7Kết luận chương II
1. Quỏ trỡnh ủ phối trộn phõn bựn với chất thải rắn hữu cơủược giả thiết là tương tự
quỏ trỡnh phõn hủy sinh học chất thải rắn. Quỏ trỡnh phõn hủy này ủược diễn ra trong
ủiều kiện hiếu khớ sẽ cho sản phẩm cuối cựng là cỏc mựn hữu cơở trạng thỏi ổn ủịnh sinh học. Cỏc mựn này mang bản chất ổn ủịnh sinh học nờn cú thể sử dụng trực tiếp làm tăng ủộ phỡ của ủất. Mựn ủược tạo thành chứa lượng chất hữu cơủó ủược ổn ủịnh, cõy trồng dễ hấp thụ nờn cú thể sử dụng ủược trong nụng nghiệp.
2. Thành phần cỏc loại vi sinh vật trong ủống ủ rất ủa dạng và quan trọng trong quỏ trỡnh tạo ra cỏc mựn hữu cơ. Hiệu quả của quỏ trỡnh phõn hủy sinh học hiếu khớ chất thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố: ủộ ẩm, nhiệt ủộ ủống ủ, tỷ lệ C/N, tốc ủộ thổi khớ, thành phần của cỏc nguyờn liệu ủ...
3 Phương trỡnh ủộng học của quỏ trỡnh phõn hủy hiếu khớ ủược Haug xõy dựng trờn cơ
sở lý thuyết của Monod. Trong phương trỡnh này cỏc thụng số của quỏ trỡnh phõn hủy
ủược lượng húa và mụ tả bằng phương trỡnh toỏn học.
4. Thụng qua phõn tớch cõn bằng vật chất, cú thể sơ bộủỏnh giỏ ủược khả năng tỏi sử
dụng cỏc thành phần dinh dưỡng cú trong phõn bựn và rỏc hữu cơ, ủồng thời là cơ sở ủểủề xuất cỏc giải phỏp cải tiến quy trỡnh vận hành nõng cao hiệu quả xử lý.
Chương 3: NGHIấN CỨU XỬ Lí PHỐI TRỘN PHÂN BÙN VỚI CHẤT THẢI HỮU CƠ TẠI NHÀ MÁY SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ CẦU DIỄN 3.1. Mục ủớch thớ nghiệm
Nhưủó núi ở chương I, hiện nay Nhà mỏy xử lý rỏc thải Cầu Diễn trực thuộc cụng ty mụi trường ủụ thị Hà Nội cú nhiệm vụ xử lý rỏc thải sinh hoạt thành phõn hữu cơ vi sinh phục vụ cho cõy trồng. Trong nhà mỏy cú một hệ thống xử lý phõn bựn bể tự hoại hoạt ủộng khụng hiệu quả. Để nõng cao chất lượng của quỏ trỡnh xử lý phõn bựn bể tự
hoại tại nhà mỏy, tỏc giả luận ỏn ủề xuất việc ủ phối trộn phõn bựn bể tự hoại với chất thải hữu cơ.
Việc ủ phối trộn phõn bựn bể tự hoại với chất thải hữu cơ như ủó trỡnh bày ở
Chương I sẽ vừa tận dụng ủược chất dinh dưỡng cú trong phõn bựn và vừa ủảm bảo chất lượng vệ sinh của sản phẩm sau khi ủ. Tuy nhiờn, quỏ trỡnh ủ hiếu khớ như ủó trỡnh bày ở Chương II chịu tỏc ủộng mạnh của ủộ ẩm ủống ủ cũng như lượng oxy cung cấp.
Việc phối trộn phõn bựn bể phốt với chất thải rắn hữu cơ sẽ làm giảm lượng nước cần bổ sung trong quỏ trỡnh ủ. Nhưng nếu chỳng ta trộn quỏ nhiều phõn bựn thỡ cú khả
năng làm gia tăng ủộẩm trong ủống ủ, gõy ảnh hưởng xấu cho quỏ trỡnh ủ. Ngược lại, nếu chỳng ta trộn quỏ ớt thỡ lượng phõn bựn xử lý ủược sẽ giảm ủi hoặc yờu cầu tăng diện tớch bể ủ hoặc ủộ ẩm khụng ủủ vẫn phải bổ sung thờm nước vào ủống ủ, tất cả
cỏc vấn ủề trờn ủều dẫn ủến tốn kộm về kinh phớ, hiệu quả kinh tế của quỏ trỡnh xử lý khụng cao.
Do vậy, tỏc giả ủó tiến hành cỏc thớ nghiệm trờn bể ủ nhằm xỏc ủịnh tỷ lệ tối ưu khi phối trộn phõn bựn bể tự hoại với chất thải hữu cơ trong ủiều kiện Việt Nam.
Sau khi tỷ lệ phối trộn ủó ủược xỏc ủịnh, tiếp tục thớ nghiệm lần 2 ủược tiến hành với tỷ lệ phối trộn tối ưu ủó xỏc ủịnh nhưng chếủộ thổi khớ thay ủổi. Mục ủớch của lần thớ nghiệm thứ hai này ủể xỏc ủịnh chớnh xỏc chế ủộ thổi khớ tối ưu cho quỏ trỡnh ủ.
Đợt thớ nghiệm thứ hai này ủược thực hiện tại cỏc mụ hỡnh thựng ủ, mụ hỡnh bể ủ và nhà ủ thực tếở nhà mỏy.
Quỏ trỡnh biến ủổi cỏc chất hữu cơ trong ủống ủ chịu sự tỏc ủộng mạnh của cỏc vi sinh vật. Cỏc vi sinh vật xử lý chất hữu cơ với tốc ủộ tỷ lệ thuận với tốc ủộ tăng
trưởng của chỳng. Với một quỏ trỡnh ủ ủó ủược kiểm soỏt cỏc yếu tố như lượng oxy cung cấp, ủộẩm, nhiệt ủộ thỡ việc xỏc ủịnh phương trỡnh ủộng học sẽ giỳp cho việc dự
bỏo, ủỏnh giỏ hiệu quả xử lý sinh học của quỏ trỡnh ủ với mỗi thời ủiểm khỏc nhau.
3.2 Mụ hỡnh thớ nghiệm
3.2.1 Vị trớ xõy dựng mụ hỡnh
Nhà mỏy chế biến phõn hữu cơ Cầu diễn nằm trờn ủịa bàn hai xó Tõy mỗ và Xuõn Phương thuộc huyện Từ liờm, cỏch trung tõm thành phố khoảng 18 km về phớa Tõy theo ủường Lỏng- Hoà Lạc. Tổng diện tớch toàn nhà mỏy khoảng 4 ha.
3.2.2 Mụ hỡnh bểủ A A A B B M鱸 b裳g
air supply pipe D100 鋝g D 1 0 0 鋝g D 1 0 0 M鱸 c駙 a- a a ir s u p p ly p ip e D 1 0 0 M鱸 c駙 b -b Hỡnh. 3.1. Thiết kế mụ hỡnh bểủ
Hỡnh 3.2 Mụ hỡnh bểủủược xõy dựng ngoài hiện trường
Hỡnh 3.3. Sõn phơi bựn
Mụ hỡnh ủược xõy dựng với kết cấu chủ yếu là gạch. Mụ hỡnh gồm 2 khối nhà ủ cú chiều cao 1,5 m, tường trỏt vữa xi măng mỏc 75 dày 1,5cm. ở sàn mỗi khối nhà ủ là 2 rónh phõn phối khớ ủược xõy bằng gạch, nối với ủường ống dẫn khớ từ quạt giú ủặt phớa sau. Toàn bộ mụ hỡnh ủược che bằng mỏi tụn ủể trỏnh mưa nắng. Phục vụ việc chuẩn bị vật liệu ủ cho mụ hỡnh là sõn trộn và sõn phơi bựn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sõn trộn cú diện tớch khoảng 3 m2ủặt phớa trước mụ hỡnh, sõn ủược ủổ bờ tụng, lỏng vữa xi măng chống thấm và cú rónh thoỏt nước.
Sõn phơi bựn ủặt bờn cạnh mụ hỡnh, cú chiều cao 1m, rộng 1m2, làm nhiệm vụ
giảm thể tớch nước trong phõn bựn ( Hỡnh 3.3 ).
3.2.3 Mụ hỡnh thựng ủ
Mụ hỡnh thựng ủ cú cấu tạo như Hỡnh 3.4. Mụ hỡnh ủược làm bằng tụn hoa, cấu tạo Hỡnh trụ trũn, sơn 2 nước chống rỉ. Cửa nạp vật liệu ủược ủặt phớa trờn của thựng, cấu tạo của dạng bỏn nguyệt, cửa mở bằng bản lề. Xung quanh cửa cú gioăng cao su
ủể trỏnh rũ rỉ khớ. Bờn thành của mụ hỡnh, cú cửa ủể lấy mẫu rỏc ủi phõn tớch.
Bờn cạnh cửa cú ủặt ủường ống thoỏt khớ, ủường ống này ủược nối với thiết bị ủo lưu lượng khớ và nối với ống cao su ủể cú thể thu khớ phục vụ phõn tớch .
Bờn dưới của mụ hỡnh cú một ủĩa Hỡnh trụ bằng thộp ủặt cỏch ủỏy 10cm làm nhiệm vụủỡ vật liệu ủ ( Hỡnh 3.5 ). Đĩa ủược ủục lỗ nhằm phõn phối khớ cho vật liệu
Đỏy của mụ hỡnh ủược lắp một ủường ống thoỏt nước rỉ ( cú khúa) và một ủường
ống nối với quạt giú, ủường ống nối với quạt giú cũng ủược lắp một thiết bị ủo lưu lượng (hỡnh 3.6) nhằm khống chế lượng khụng khớ cung cấp cho mụ hỡnh.
Insulation Hole D5 @ 20 01 LAYER OF STAINLESS STEEL
0.20 0 .2 0 0. 28 Hỡnh 3.4. Thiết kế Mụ hỡnh thựng ủ Hỡnh 3.5. Đĩa ủỡ vật liệu ủ nhỡn từ trờn xuống Hỡnh 3.6. Thiết bịủo lưu lượng khớ 3.3 Nội dung thớ nghiệm 3.3.1 Thớ nghiệm xỏc ủịnh tỷ lệ phối trộn tối ưu
Do thời gian cũng như kinh phớ nghiờn cứu nờn cỏc tỷ lệ phối trộn ủược lựa chọn căn cứ vào cỏc nghiờn cứu ủược thực hiện ở một số nước ủang phỏt triển về tỷ lệ phối trộn tụi ưu ( ủó nờu ở Bảng 2.3). Bựn ủược ủem phối trộn gồm cú 2 loại: bựn lấy từ bể
thu gom của Nhà mỏy chế biến phõn hữu cơ Cầu Diễn và bựn ủó ủược tỏch nước sơ bộ ở sõn phơi bựn. Cỏc tỷ lệ phối trộn rỏc/bựn ủược lựa chọn gồm cú tỷ lệ 1/0, tỷ lệ 2/1, 3/1, 4/1 và 5/1.
3.3.2 Thớ nghiệm xỏc ủịnh chếủộ thổi khớ tối ưu
Quỏ trỡnh thớ nghiệm xỏc ủịnh tỷ lệ phối trộn ủó xỏc ủịnh ủược tỷ lệ phối trộn tối
ưu giữa chất thải rắn và phõn bựn bể tự hoại trong ủiều kiện thổi khớ khụng thay ủổi trong suốt thời gian ủ.
Căn cứ trờn lý thuyết về quỏ trỡnh ủ hiếu khớ chất thải rắn hữu cơ và cỏc chế ủộ
thổi khớ ủó ủược ỏp dụng tại Nhà mỏy vi sinh Cầu Diễn, tỏc giảủó ủưa ra 4 chếủộ thổi khớ sẽ ỏp dụng trong thớ nghiệm này, cỏc chếủộ này ủược thể hiện trong bảng 3.
Bảng 3. Chếủộ thổi khớ ỏp dụng trong cỏc thớ nghiệm
Chếủộ 1 Chếủộ 2 Chếủộ 3 Chếủộ 4
Giai ủoạn 1 4,5 ngày với Q 4 ngày với Q 4 ngày với Q Giai ủoạn 2 6,5 ngày với 0,85Q 6 ngày với 0,8Q 6 ngày với 0,8Q Giai ủoạn 3 8 ngày với 0,7Q Giai ủoạn 4 2 ngày với 0,55Q 23 ngày với Q 11 ngày* với 0,7Q 11 ngày** với 0,7Q Ghi chỳ: Q=65m3 khớ/m3 rỏc/h * Thổi khớ giỏn ủoạn 4h/ca làm việc ** Thổi khớ giỏn ủoạn, 1 ca thổi – 1 ca ngừng
Với cỏc chếủộ thổi khớ này, hỗn hợp ủủược phối trộn theo 3 tỷ lệ khỏc nhau: tỷ lệ
tối ưu xỏc ủịnh ở phần trước, tỷ lệ cú giỏ trị nằm ở trờn và dưới tỷ lệ tối ưu.
Do khớ hậu Hà Nội chia làm hai mựa trong năm nờn thớ nghiệm cũng ủược thực hiện trong hai ủiều kiện thời tiết mựa ủụng và mựa hố.
3.3.3 Nguyờn liệu thớ nghiệm
Nguyờn liệu ủ phối trộn sử dụng trong cỏc thớ nghiệm cú 2 loại vật liệu chớnh: - Bựn lấy từ cỏc xe thu gom hàng ngày của nhà mỏy chế biến phõn hữu cơ Cầu diễn
- Chất thải rắn ủược sử dụng ủể sản xuất phõn hữu cơ tại Nhà mỏy, gồm cú chất thải rắn thu gom từ cỏc chợ của nội thành Hà Nội và chất thải rắn sinh hoạt thu gom từ
khu vực dõn cư xung quanh nhà mỏy
Theo kết quả phõn tớch của tại phũng thớ nghiệm chất thải rắn, thành phần của phõn bựn bể tự hoại ủược thu gom về nhà mỏy xử lý phõn hữu cơ Cầu Diễn cú ủộẩm 96,1- 96,3%, hàm lượng TS chiếm 3,7-3,9%, hàm lượng TOC nằm trong khoảng 37,28-39,45%, tổng nitơ nằm trong khoảng 3,46-3,66 gam nitơ/gam chất khụ. Trong khi ủú thành phần của chất thải rắn cú cỏc giỏ trị Tổng cỏc bon hữu cơ nằm rong khoảng 7,2-7,7 g TOC/gam chất khụ, tổng nitơ nằm trong khoảng giỏ trị 0,15-0,19 g nitơ/gam chất khụ, tỷ lệ C/N nằm trong khoảng 40,2- 43 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.3.4 Trỡnh tự thớ nghiệm
Quỏ trỡnh thớ nghiệm ủược thực hiện theo trỡnh tự như sau:
*Chuẩn bị: Bơm bựn vào sõn phơi bựn trước ngày thớ nghiệm 1 tuần
*Bước 1: Nạp nguyờn liệu
Thực hiện việc xỏc ủịnh tỷ trọng của rỏc ủưa vào trộn
Xỏc ủịnh thể tớch rỏc cần trộn: Với bểủ lượng rỏc tớnh toỏn ủủủểủạt chiều cao 2m3, với thựng ủ lượng rỏc cần thiết là 0,1m3
Trờn cơ sở thể tớch của rỏc, tỷ trọng rỏc ta tớnh toỏn khối lượng rỏc ủưa vào trộn. Cõn rỏc, bựn theo cỏc tỷ lệ bựn, rỏc khỏc nhau. Riờng với thớ nghiệm lựa chọn tỷ lệ
phối trộn, dựng hai loại bựn làm nguyờn liệu phối trộn: bựn chưa tỏch nước và bựn ủó tỏch nước.
Lấy mẫu bựn, rỏc làm thớ nghiệm xỏc ủịnh SS, TVS, Tổng N, Tổng P
Trộn ủều bựn và rỏc: Đổ rỏc thành ủống trũn, sau ủú dựng cào tói ủống ra thành dạng Hỡnh vành khăn, tiếp ủú ủổ phõn bựn theo khối lượng ủó tớnh toỏn vào giữa. Đảo trộn rỏc từ phớa ngoài vào trong, ủảo ủều theo ủường chộo. Lặp lại 5 lần quy trỡnh.
Lấy một lượng hỗn hợp bằng 1*2*1=2m3 Nạp vào bể (pilot scale) ủến chiều cao 1m
*Bước 2: mở quạt trong 21 ngày với cường ủộ thổi khớ tựy theo yờu cầu thớ nghiệm (xem thờm mục 3.3.1 và 3.3.2)
*Bước 3: Sau 21 ngày thực hiện dỡ hỗn hợp ủ ra khỏi thiết bị thớ nghiệm. Chuyển sang khu vực xử lý của nhà mỏy.
* Ủ tiếp mẻ mới tại bể với trỡnh tự tương tự như trờn.
3.4 Phương phỏp lấy mẫu và phõn tớch trong cỏc thớ nghiệm
Lấy mẫu tại 3 vị trớ khỏc nhau trong ủống ủ : vị trớ bề mặt ủống ủ, vị trớ tõm ủống ủ và vị trớ gần ủỏy. Trộn ủều 3 mẫu này với nhau. Lượng mẫu thớ nghiệm ủược lấy như
trỡnh bày ở Bảng 3.1
Bảng 3.1. Cỏc thụng số theo dừi và tần suất lấy mẫu
TT Thụng số theo dừi Tần suất lấy mẫu
1 Độẩm Hàng ngày
2 Nhiệt ủộ Hàng ngày 3 Chiều cao ủống ủ Hàng ngày
4 Nito tổng số 3ngày/mẫu và 2 mẫu FS, OW ban ủầu
5 Chất tro 3ngày/mẫu và 2 mẫu phõn bựn và chất thải rắn trước phối trộn 6 Hữu cơ bay hơi 3ngày/mẫu và 2 mẫu phõn bựn và chất thải rắn trước phối trộn 7 Trứng giun Sản phẩm cuối cựng sau khi ủ
Cỏc thụng số trờn ủược xỏc ủịnh như sau:
- Nhiệt ủộ: dựng can nhiệt ủộ, ủo trực tiếp tại hiện trường
- Chiều cao ủống ủ: sử dụng thước ủo, ủo trực tiếp tại hiện trường
- Độ ẩm , chất tro, hàm lượng hữu cơ bay hơi của vật liệu ủ: phương phỏp xỏc ủịnh dựa trờn TCVN 5963:1995 và ủược thực hiện trong phũng thớ nghiệm chất thải rắn - pH của vật liệu ủ: xỏc ủịnh bằng mỏy ủo nhanh pH, thực hiện ủo trực tiếp tại hiện trường
- Hàm lượng chất hữu cơ tổng số: phương phỏp xỏc ủịnh dựa trờn TCVN 4050:1985, thực hiện phõn tớch trong phũng thớ nghiệm chất thải rắn
- Lượng trứng giun cú trong ủống ủ ủược gửi ủi phõn tớch tại phũng thớ nghiệm của Viện vệ sinh dịch tễ.
- Hàm lượng nitơ tổng số ủược xỏc ủịnh theo TCVN 4050: 1985, xỏc ủịnh tại phũng thớ nghiệm chất thải rắn. 3.5 Kết quả thớ nghiệm và thảo luận 3.5.1 Thớ nghiệm xỏc ủịnh tỷ lệ phối trộn tối ưu Biến ủổi chiều cao 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ngày H ( m ) Rỏc/bựn =1/0 Rỏc/bựn =2/1 Rỏc/bựn =3/1 Rỏc/bựn =4/1 Rỏc/bựn =5/1 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hỡnh 3.7. Sự thay ủổi chiều cao lớp rỏc với cỏc tỷ lệ phối trộn khỏc nhau
Nhận xột: Ban ủầu, tất cả cỏc bểủủều ủược ủổ rỏc ủến chiều cao 1m. Hỗn hợp ủ cú tỷ
lệ phối rỏc/bựn =2/1 cú ủộ sụt giảm ớt nhất, sau 15 ngày, chiều cao ủống ủ giảm ủược 12cm. Hỗn hợp cú tỷ lệ phối trộn là 3/1 thỡ chiều cao ủống ủ giảm từ 1m xuống 76cm. Hỗn hợp cú tỷ lệ phối trộn 4/1 và 5/1 cú ủộ sụt giảm chiều cao là 35 cm (chiều cao giảm từ 1m xuống 65 cm)
Biến ủổi nhiệt ủộ 15 25 35 45 55 65 75 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ngày 0 C Rỏc/bựn =1/0 Rỏc/bựn =2/1 Rỏc/bựn =3/1 Rỏc/bựn =4/1 Rỏc/bựn =5/1
Hỡnh 3.8 Sự thay ủổi nhiệt ủộ trong quỏ trỡnh ủ với cỏc tỷ lệ phối trộn khỏc nhau
Nhận xột: Nhiệt ủộ trụng ủống ủ tại cỏc tỷ lệ phối trộn ủều tăng mạnh trong vũng 5 ngày ủầu tiờn, sau ủú duy trỡ 1-2 ngày ở nhiệt ủộ cực ủại và sau ủú giảm dần dần.
Đống ủ cú tỷ lệ phối trộn rỏc/bựn = 4/1 cú nhiệt ủộ tăng mạnh nhất trong 4 ngày ủầu, nhiệt ủộ cực ủại ủạt giỏ trị 670C. Đống ủ với tỷ lệ phối trộn 2/1 nhiệt ủộ tăng chậm, nhiờt ủộ cực ủại chỉ ủạt 370C. Đống ủ với tỷ lệ phối trộn 3/1 và 5/1 dao ủộng gần với nhau. Đống ủ khụng trộn thờm phõn bựn cú thời gian tăng nhiệt ủộ khoảng 5 ngày và sau ủú giảm dần, sau 15 ngày ủạt giỏ trị 450C
Biến ủổi ủộẩm của cỏc tỷ lệ phối trộn 30 35 40 45 50 55 60 65 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ngày % Rỏc/bựn =1/0 Rỏc/bựn =2/1 Rỏc/bựn =3/1 Rỏc/bựn =4/1 Rỏc/bựn =5/1 Hỡnh 3.9 Sự biến ủổi vềủộẩm trong quỏ trỡnh ủ với cỏc tỷ lệ phối trộn khỏc