NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CHẤT THẢI HỮU CƠ TẠO KHÍ SINH HỌC CỦA BỂ BIOGAS MỚI CẢI TIẾN KẾT HỢP BỔ SUNG CHẾ PHẨM VI SINH, TẠI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT BÚN Ở THANH LƯƠNG - HÀ TÂY Chu Bá Ph
Trang 1NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CHẤT THẢI HỮU CƠ TẠO KHÍ SINH HỌC CỦA BỂ BIOGAS MỚI CẢI TIẾN KẾT HỢP
BỔ SUNG CHẾ PHẨM VI SINH, TẠI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT BÚN
Ở THANH LƯƠNG - HÀ TÂY
Chu Bá Phúc, Hoàng Thị Tâm, Lê Thị Thu Hằng, Bùi Thị Lan Hương, Lê Văn Nhạ
Summary
Research on organic waste treatment and biogas efficiency in an innovative new biogas tanks and with supplementing microbial preparations at rice vermicelli trade
village Thanh Luong - Ha Tay province
At present, environmental contamination in Vietnamese trade villages increases more and more The main waste and wastewater with high organic concentration are eliminated from different human activities such as animal husbandry, processing agricultural products In this paper, wastewater treatment using biogas tanks was carried out
The results showed that the innovative biogas tanks with secondary treatment had better decomposition than the old ones without secondary treatment The best experimental results were
evaluated after supplementing microbial preparations as follow:
The highest decomposition of the organic waste showed from 13th to 15th days after supplementing microbial preparations The microbial preparation DW 97 was the best chosen for further researches Basic pollution parameters in efluent from the innovative new tanks were better than that of the old ones
Keywords: Waste, contamination, treatment, organic, innovative, secondary, microbial,
parameters
I ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, một trong những nguyên
nhân gây ô nhiễm môi trường rất nghiêm
trọng là chất thải hữu cơ sinh ra từ các hoạt
động của con người như chăn nuôi, chế
biến lương thực thực phNm nhưng việc
xử lý các chất thải hữu cơ còn nhiều hạn
chế Một trong những tiến bộ kỹ thuật đã
được áp dung khá phổ biến là sử dụng hầm
biogas ở quy mô hộ gia đình Tuy nhiên,
những mô hình biogas cũ và cách vận hành
cần được nghiên cứu cải tiến hơn nữa để
tăng khả năng phân hủy chất thải và tạo
khí sinh học được nhiều hơn Công trình
nghiên cứu nhằm đánh giá khả năng phân hủy chất thải và tạo khí sinh học của mô hình biogas cũ làm cơ sở cho việc đề xuất
áp dụng các biện pháp mới cải tiến hoàn thiện hơn mô hình này, nhằm xử lý tốt hơn, vận hành dễ dàng hơn, góp phần giữ gìn vệ sinh, giảm thiểu ô nhiễm môi trường cho các hộ làm nghề chế biến nông sản thực phNm, đặc biệt là các hộ sản xuất bún có kết hợp chăn nuôi
II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠN G PHÁP
N GHIÊN CỨU
Trang 2N guồn chất thải hữu cơ từ sản xuất bún
và chăn nuôi chưa qua xử lý được đưa vào
các bể biogas để nghiên cứu là các bể đang
dùng và bể xây mới cải tiến tại các hộ gia
đình tại thôn Thanh Lương, xã Bích Hòa,
huyện Thanh Oai, tỉnh Hà Tây cũ Chế phNm
sinh học được sử dụng là: DW97, EMC,
MICROPHOT, EMUN IV được bổ sung
theo tỷ lệ 0,1% (gam/m3 dịch ủ) Đánh giá
khả năng phân hủy chất thải của bể biogas
qua các thông số pH, BOD5, COD, chất rắn
lơ lửng (SS), chất rắn hòa tan tổng số (TDS),
nitơ tổng số, phốtpho tổng số, tổng
Coliform Lượng khí sinh ra của bể biogas
được đo bằng lưu lượng kế, áp suất khí đo
bằng áp lực kế Áp suất khí và lưu lượng khí
xả ra khỏi bể ủ được đo trong khoảng thời
gian 15 phút/lần, lặp lại 3 lần để lấy giá trị
trung bình Đo lượng khí sinh ra trong bể sau
24 giờ phân huỷ, đồng thời đo nhiệt độ ngoài trời và trong nước thải sau xử lý Trong thời gian đo không bổ sung thêm nguyên liệu, không khuấy đảo bể ủ Số liệu thu thập được
xử lý bằng phương pháp thống kê
III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
1 Kết quả lựa chọn một số bể biogas để nghiên cứu, đánh giá phân huỷ chất thải
và khả năng tạo khí sinh học
Đã lựa chọn một số bể biogas cũ không
có bộ phận xử lý thứ cấp (hình 1) đang sử dụng ở làng nghề làm bún xã Bích Hòa - Thanh Oai - Hà Tây và xây bể mới cải tiến
có bộ phận xử lý thứ cấp (hình 2) Các chế phNm sinh học bổ sung vào 6 bể với 2 loại
bể nêu trên
Hình 1 Sơ đồ của bể xây theo thiết kế cũ không có bộ phận xử lý thứ cấp
Hình 2 Sơ đồ của bể xây theo thiết kế mới cải tiến có bộ phận xử lý thứ cấp
KT3
KT3+1
Bể xử lý thứ cấp
Bể xử lý thứ cấp
Trang 32 Đánh giá tính ổn định trong phân huỷ
chất thải, khả năng tạo khí của các bể
biogas cũ và mới xây ở làng bún khi chưa
bổ sung chế ph?m vi sinh
Số liệu nghiên cứu về tính ổn định
trong phân huỷ chất thải, khả năng tạo khí của các bể biogas cũ và mới xây ở làng bún khi chưa bổ sung chế phNm vi sinh thể hiện
ở bảng 1
Bảng 1 Áp suất và lưu lượng khí đo được khi chưa bổ sung chế ph4m vi sinh
Bể
Sáng
(8giờ - 9giờ)
Lượng khí theo
m 3 bể
Chiều (15 - 16 giờ)
Lượng khí theo m 3 bể
Chênh lệch
áp suất (sáng/chiều)
Chênh lệch khí (sáng/chiều)
Bể 1 0,076 374,80 46,85 0,072 355,06 44,38 0,004 19,74
Bể 2 0,108 509,10 56,56 0,100 471,43 52,38 0,008 37,67
Bể 3 0,145 725,00 76,31 0,142 710,00 74,73 0,003 15,00
Bể 4 0,111 521,22 61,32 0,088 425,00 50,00 0,023 96,22
Bể 5* 0,138 690,00 86,25 0,136 680,00 85,00 0,002 10,00
Bể 6* 0,129 645,00 80,62 0,121 605,00 75,62 0,008 40,00
* Bể 5 và 6: Bể mới xây có cải tiến xây thêm bể xử lý thứ cấp
Kết quả ở bảng 1 cho thấy, biên độ
dao động của áp suất khí ít thay đổi trong
ngày Bể 4 có áp suất dao động cao nhất
0,023 kg/cm2, thể hiện tính không ổn định
trong phân hủy chất thải của bể, nguyên
nhân có thể là do cấp nguyên liệu không
đều hoặc thất thoát khí Bể 5 có áp suất
dao động nhỏ nhất, là 0,002 kg/cm2 Các
bể mới có khả năng phân huỷ chất thải và
sinh khí lớn hơn rất nhiều so với các bể
cũ Chênh lệch về khí sinh ra giữa các bể mới và cũ là rất đáng kể (chênh lệch giữa
bể 5 và bể 1 là 315,2 lít/giờ; chênh lệch giữa bể 6 và bể 1 là 270,2 lít/giờ) Nếu tính theo 1 m3 bể ủ thì các bể mới cải tiến sinh khí buổi sáng là 86,25 lít/m3 (bể 5)
và 80,62 lít/m3 (bể 6), nhiều gần gấp 2 lần
bể cũ (bể 1 là 46,85 lít/m3)
3 So sánh khả năng phân huỷ chất thải của bể biogas cũ và bể cải tiến mới xây sau khi bổ sung cùng một loại chế ph?m vi sinh
Bảng 2 Khả năng phân hủy chất thải của bể mới cải tiến và bể cũ
sau khi bổ sung chế ph4m DW97
5945 - 2005
Bể B1 (Bể cũ)
Bể B6 (Bể mới)
Bể B5 (Bể mới)
So sánh bể B1/B6 (lần)
7 Tổng P (mg/l) 2,3 19,14 14,33 16,63 1,33
Trang 4Số liệu bảng 2 cho thấy bể mới xây có
các thông số thu được nhỏ hơn so với bể cũ
đã qua sử dụng nhiều năm Thể hiện rõ nhất
là COD giảm 8,89 lần so với bể cũ, BOD5
giảm 5,24 lần, tổng chất rắn hoà tan giảm
1,96 lần Các thông số khác như N, P tổng số
đều giảm nhưng không nhiều Nếu so với tiêu
chuNn Việt N am 5945 - 2005 cột B thì COD
còn cao hơn 1,4 lần; BOD5 là 1,5 lần, nhưng
là giới hạn có thể chấp nhận được đối với bể
biogas (Tiêu chuNn ngành 10 TCN 492 -
2002: Hàm lượng các chất hữu cơ giảm tối
thiểu 50% so với dịch phân huỷ đầu vào)
4 Đánh giá khả năng phân hủy chất thải
của bể biogas sau khi bổ sung chế ph?m
vi sinh dựa vào kết quả phân tích nước
thải đầu ra từ các bể cũ
Kết quả ở bảng 3 cho thấy, bể cũ (bể 1)
trước khi bổ sung chế phNm vi sinh có giá trị
COD và BOD5 cao hơn nhiều lần (24,0 lần
và 19,64 lần) so với tiêu chuNn nước thải (TCVN 5945-2005 - cột B) Sau khi bổ sung chế phNm vi sinh 15 ngày, các chỉ số COD
và BOD5 giảm đi nhiều lần so với đối chứng (không bổ sung chế phNm) Bể 2 có khả năng phân hủy tốt nhất nhờ bổ sung chế phNm DW97, kết quả là: COD giảm 37,2 lần
so với đối chứng và bằng 0,65 lần so với tiêu chuNn Việt Nam cho phép; BOD5 giảm 25,4 lần so với đối chứng và bằng 0,78 lần so với tiêu chuNn cho phép; Coliform tổng số giảm 3,2 x 102 lần so với trước khi bổ sung chế phNm vi sinh, nhưng còn cao hơn so với tiêu chuNn cho phép, có thể do các bể cũ không
có bộ phận xử lí thứ cấp nên nước thải không có đủ thời gian lưu để lắng bã và diệt
vi khuNn Từ kết quả trên đã chọn được chế phNm DW97 là chất bổ sung thích hợp và tốt nhất trong số các chế phNm nghiên cứu
Bảng 3 Ảnh hưởng của các chế ph4m vi sinh đến sự phân hủy chất thải
của các bể sau 15 ngày (*)
STT Thông số phân tích
TCVN
5945 -
2005 (Cột B)
Emuniv (Bể 1)
DW 97 (Bể 2)
Microphốt (Bể 3) Chênh trước
và sau bổ sung DW97
1 pH 5,5 - 9 7,5 7,4 7,3 7,5 7,3 7,6
2 COD (mg/l) 80 1920 92 1935 52 1940 92 37,2
3 BOD 5 (mg/l) 50 982 65 991 39 1078 59 25,4
4 TSS (mg/l) 100 830.0 776.4 995.0 659.0 981.0 601.2 1,5
5 TDS (mg/l) - 1980.8 598.4 2214.6 604.0 1759.0 476.2 3,6
6 Tổng N (mg/l) 30 161.0 119.1 182.0 112.1 147.0 84.1 1,6
7 Tổng P (mg/l) 6 25.2 15.5 36.2 14.7 26.7 10.6 2,5
8 Tổng Coliform (MPU/100ml) 5 x 103 1,5 x 1010 1,6 x 109 4,8 x 1011 1,5 x 109 4,6 x 1010 1,1 x 109 3,2 x 102
9 COD so với TCVN (lần) 24,0 1,15 24,18 0,65 24,25 1,15
10 BOD 5 so với TCVN (lần) 19,64 1,30 19,82 0,78 21,56 1,18
* Kết quả phân tích phối hợp với Trung tâm Quan trắc và Phân tích Tài nguyên Môi trường Hà Nội
Trang 55 So sánh khả năng tăng cường tạo khí sinh học của các chế ph?m vi sinh trong bể ủ
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2
3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Ngày Kg/cm2
Hình 3: Áp suất khí của các bể cũ sau khi bổ sung 4 loại chế ph4m vi sinh
Hình 3 cho thấy, trong 25 ngày theo
dõi, áp suất ở các bể đều tăng lên sau khi bổ
sung chế phNm vi sinh, nhưng tăng nhanh
từ ngày thứ 9 trở đi và lên đến cực đại vào
các ngày thứ 11 (bể 4), ngày thứ 13 (bể 3 và
bể 1) và ngày thứ 15 (bể 2) Sau đó áp suất các bể giảm dần nhưng vẫn cao hơn so với khi chưa bổ sung chế phNm vi sinh, do các chế phNm này vẫn còn tác dụng
6 Khả năng tạo khí sinh học dùng cho đun nấu và thắp sáng của bể biogas mới cải tiến
Bảng 4 Lượng khí của bể biogas đo được sau 5 giờ xả khí liên tục
Giờ đo Áp suất trung bình
(kg/cm 2 )
Lưu lượng khí xả liên tục
(lít/phút)
Lượng khí trung bình sau 1 giờ
(lít)
0 0,135 ± 0,015 11,00 ± 1,52
I 0,109 ± 0,020 8,69 ± 0,86 537,00 ± 45,20
II 0,069 ± 0,018 5,73 ± 0,59 343,80 ± 31,53
III 0,042 ± 0,012 4,39 ± 0,54 263,25 ± 20,62
IV 0,030 ± 0,017 2,68 ± 0,32 160,80 ± 13,15
V Khí thoát ra yếu 1,66 ± 0,13 100,00 ± 9,37
Tổng lượng khí sau 5 giờ 1404,85 Ghi chú: Thể tích bể ủ: 8,0 m 3 Nhiệt độ ngoài trời vào buổi sáng đo 28oC, nhiệt độ nước thải ra từ bể biogas
là 34,5o C Trong thời gian đo không bổ sung thêm nguyên liệu, không khuấy đảo bể ủ
Bể 1 (-♦-)
Bể 2 (-◘-)
Bể 3 (-▲-)
Bể 4
(-x-)
kg/cm2
Trang 6T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam
6
Với bể mới xây dựng có thể tích ủ 8m3, lượng khí sinh ra trong 5 giờ đo được là 1404,85 lít, vì vậy lượng khí sinh ra trong 1 ngày đêm có thể đủ đáp ứng cho 1 hộ gia đình đun nấu và thắp sáng
IV KẾT LUẬN
1 Kết luận
1 Các bể mới cải tiến có bộ phận xử lý thứ cấp có khả năng phân huỷ chất thải và sinh khí tốt hơn so với các bể cũ qua các chỉ số đo áp suất và lưu lượng khí sinh ra
2 Khả năng phân huỷ chất thải mạnh nhất của các bể sau khi bổ sung chế phNm vi sinh là vào khoảng ngày thứ 13 đến ngày 15, sau đó có giảm dần nhưng vẫn còn cao hơn
so với trước khi bổ sung chế phNm vi sinh trong thời gian dài
3 Các loại chế phNm vi sinh được nghiên cứu đều làm tăng khả năng phân hủy chất thải của bể biogas, trong đó chế phNm DW97 cho hiệu quả cao nhất
4 Lượng khí sinh ra ở các bể mới nhiều hơn đáng kể so với ở các bể cũ, số lượng khí (1404,85 lít/giờ) đủ đáp ứng nhu cầu đun nấu và thắp sáng cho 1 hộ gia đình
2 Đề nghị
Có thể khuyến cáo sử dụng rộng rãi bể biogas cải tiến và bổ sung chế phNm vi sinh, nhất là chế phNm DW 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 Vũ Thị Thanh Hương, 1999 Thực trạng môi trường và nguyên nhân ô nhiễm nguồn nước
ở nông thôn vùng đồng bằng Bắc bộ Tuyển tập Kết quả Khoa học và Công nghệ 1994 -
1999, Tập 2 NXB Nông nghiệp
2 Trần Hiếu Qhuệ, 1990 Xử lí nước thải bằng phương pháp sinh học NXB ĐHXD Hà
Nội Tr 104
3 Viện Thổ nhưỡng Qông hóa, 1998 Sổ tay phân tích đất - nước - phân bón - cây trồng,
NXB Nông nghiệp Hà Nội
4 Standard methods for examination of water and wastewater, 1982 Amer Pub
Health
Trang 7T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam
7
5 Tiêu chuNn ngành 10 TCN 492 - : - 499 - 2002 Bộ N ông nghiệp và PTN T 21 - 3 -
2002
Lgười phản biện: Lguyễn Văn Viết
