BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ TÁI CHẾ - TÁI SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊNKHOA MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ TÁI CHẾ - TÁI SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BIOGAS ĐƯỢC SẢN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

KHOA MÔI TRƯỜNG

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ TÁI CHẾ - TÁI SỬ DỤNG

CHẤT THẢI RẮN

ĐỀ TÀI: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG BIOGAS ĐƯỢC SẢN XUẤT TỪ BÙN THẢI CỦA HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC Ở THÀNH PHỐ ADRAR

GVHD: TS TÔ THỊ HIỀN NHÓM: 5 – 13CMT

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2016

CHUYÊN ĐỀ TÁI CHẾ_ TÁI SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN

 Bài báo: Biogas production from the sludge of the municipal wastewater

treatment plant of Adrar city (southwest of Algeria)

( Sản xuất biogas từ bùn thải của hệ thống xử lý nước ở thành phố Adrar

(nằm ở tây nam Algeria)

 Tác giả: S Kalloum, H Bouabdessalem, A Touzi, A Iddou.

 Thông tin bài báo:

- Tên tạp chí: www.sciencedirect.com - Impact: 3.36 - Năm xuất bản: 05/04/2011 DANH SÁCH NHÓM 5 STT HỌ VÀ TÊN MSSV CÔNG VIỆC ĐƯỢC PHÂN CÔNG 1 Phạm Thị Huệ 1322111 Tìm tài liệu, làm ppt, tổng hợp word, ppt 2 Nguyễn Thị Trâm 1322322 Làm ppt, thuyết trình 3 Phan Phước Trí 1322342 Dịch bài báo 4 Ngô Quốc Tiến 1322313 Dịch bài báo 5 Phạm Đình Huy 1322119 Thuyết trình+ tìm tài liệu 6 Phan Thị Trà Hiên 1322090 Làm PPt+ tìm tài liệu 7 Phạm Thị Trúc Phương 1322244 Tìm tài liệu+ làm ppt MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUẢN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ QUẢN LÝ BÙN THẢI CÔNG NGHIỆP 4

I Tình hình sử dụng: 4

II Quản lý về bùn thải từ hệ thống nước thải và các công trình vệ sinh 5

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BIOGAS 6

2.1 Khái niệm, thành phần và nguyên liệu để sản xuất Biogas 6

2.1.1 Khái niệm và thành phần của Biogas 6

2.1.2 Nguyên liệu cho sản xuất Biogas 6

2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng biogas trên thế giới và Việt Nam 7

2.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng biogas trên thế giới 7

a Nguồn gốc của khí sinh học 7

b Tiềm năng Biogas trên thế giới 8

2.2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng biogas ở Việt Nam 8

a Tiềm năng sử dụng Biogas 8

b Nhu cầu tiềm năng cho biogas 9

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ KỴ KHÍ 12

3.1 Các vi sinh vật trong bể phân hủy kị khí sinh biogas: 12

3.2 Các giai đoạn của quá trình phân hủy kị khí sinh biogas: 12

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men: 12

3.4 Các quy trình công nghệ đặc trưng: 13

3.4.1 Công nghệ ướt một giai đoạn 13

3.4.2 Công nghệ khô một giai đoạn 14

3.4.3 Công nghệ 3 giai đoạn 15

3.4.4 Công nghệ mẻ 16

3.4.5 Một số phương pháp để làm tinh khiết sản phẩm biogas: 17

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ Ủ KỴ KHÍ 19

Sản xuất biogas từ bùn thải của hệ thống xử lý nước ở thành phố Adrar 19

(nằm ở tây nam Algeria) 19

4.1 Giới thiệu 19

4.2 Nguyên liệu và phương pháp 20

4.2.1 Dụng cụ thí nghiệm 20

4.2.2 Chât nền 21

4.2.3 Phương pháp phân tích 22

4.3 Kết quả và thảo luận 23

4.3.1 pH 23

4.3.2 VFA và TA 23

4.3.3 Sản sinh biogas 26

4.3.4 COD và BOD 27

4.3.5 TS 28

4.3.6 Hoạt động của vi khuẩn 29

4.3.7 Kết luận 31

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮTQCVN: Qui chuẩn Việt Nam

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

BVMT: Bảo vệ môi trường

CHƯƠNG 1: TỔNG QUẢN VỀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ QUẢN LÝ

BÙN THẢI CÔNG NGHIỆP

I Tình hình sử dụng:

- Hiện nay việc xử lý, tái chế và tái sử dụng chất thải đặc biệt bùn thải từ hệ thống thoát nước và các công trình vệ sinh trong đô thị đang trở thành bài toán khó đối với các nhà quản lý hầu hết các nước trên thế giới, đặc biệt ở các nước

có nền kinh tế đang phát triển trong đó có Việt Nam

- Tại các đô thị Việt Nam hiện nay, phần lớn các hộ gia đình sử dụng hệ thống

vệ sinh tại chỗ và chủ yếu là các bể tự hoại, một số khu vực và đường phố có

bố trí các nhà vệ sinh công cộng Phần lớn nước thải được xả vào hệ thống thoát nước công cộng, còn bùn thải từ các công trình vệ sinh này được thông hút, thu gom và vận chuyển chưa qua xử lý đổ thẳng ra mương, hồ hoặc bãi chôn lấp cùng với các loại rác thải đô thị

- Trong những năm gần đây nhiều dự án đầu tư xây dựng nhà máy xử lý nước thải tại nhiều đô thị đã hoàn thành và đi vào hoạt động Đến nay đã có 30 nhà máy xử lý nước tập trung với công suất đạt khoảng 800.000 m3/ngày/đêm đi vào hoạt động trong đó có nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng - TP.HCM với công suất 141.000 m3/ngày/đêm Tuy nhiên, việc đầu tư chủ yếu tập trung vào công trình đầu mối (trạm/nhà máy xử lý nước thải ), trong khi xây dựng mảng thu gom còn chậm Phần lớn các dự án thiếu phần đầu tư cho việc thu gom, xử

lý bùn Ví dụ, Nhà máy xử lý nước thải công suất 141.000 m3/ngày/đêm tại Bình Hưng, TP Hồ Chí Minh với lượng bùn cạn phát sinh khoảng 34 tấn/ngày chủ yếu thực hiện ủ lên men, trộn trấu và đem đi chôn lấp Hình ảnh thu gom bùn thải được thể hiện tại hình 1:

đề còn thiếu cần phải được tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện là: Các quy chuẩn

kỹ thuật liên quan trực tiếp đến bùn thải (kể cả sản phẩm được sản xuất, tái sử

dụng bùn thải…); Các cơ chế, chính sách ưu đãi, hỗ trợ ; Các chỉ tiêu và cácđịnh mức kinh tế, kỹ thuật cho thu gom, vận chuyển, xử lý bùn thải; Đầu tư, tàichính (giá xử lý, chi phí quản lý, khai thác, vận hành…)

-CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BIOGAS 2.1 Khái niệm, thành phần và nguyên liệu để sản xuất Biogas

2.1.1 Khái niệm và thành phần của Biogas

- Biogas thường được dùng để chỉ khí sinh học được sản xuất từ sự phân hủy kỵkhí hay lên men của chất hữu cơ bao gồm chất thải gia súc, rác thành phố, cácchất thải phân rã sinh học khác trong điều kiện thiếu không khí, xúc tác nhờnhiệt độ từ 20-40oC Biogas cơ bản chứa methane và khí carbonic

- Biogas chứa methane là chất khí có giá trị dùng để sản sinh năng lượng trên ô

tô hay nhà máy điện Nó cũng có thể được sử dụng trực tiếp để đun nấu, sấy,sưởi, thắp sáng hay làm lạnh bằng máy lạnh hấp thụ

- Biogas là viết tắt của từ Biological gas, thành phần gồm có:

xử lý rác hiện đại, thành phần biogas có thể đạt 55-75% CH4

2.1.2 Nguyên liệu cho sản xuất Biogas

- Các nguyên liệu phổ biến nhất cho biogas có định hướng thương mại là phânđộng vật, đặc biệt là phân lợn từ các trang trại nuôi lợn Một loại nguyên liệukhác, nhưng ít phổ biến hơn là mật rỉ đường từ các xưởng sản xuất đường

- Đối với sản xuất biogas quy mô hộ gia đình, nguyên liệu có thể bao gồm cácloại khác như: rơm, trấu, ngô, rác thải từ chế biến nông phẩm… Trong tươnglai, rác thải từ chế biến nông nghiệp và các xí nghiệp thực phẩm, cũng như rácthải hữu cơ đô thị cũng có thể trở thành nguồn nguyên liệu quan trọng cho sảnxuất biogas

- Nói chung, có 3 dạng hoặc nguồn nguyên liệu chính cho sản xuất biogas là:

 Phân bón từ các trang trại chăn nuôi: hàng năm, Việt Nam với

khoảng 8 triệu gia súc (trâu, bò) và khoảng hơn 27 triệu con lợn, có thểsản xuất khoảng 2.445 triệu mét khối khí sinh học

 Rừng và chất thải nông nghiệp (gỗ, mùn cưa, vỏ trấu, rơm rạ): Việt

Nam có khoảng 27,1 triệu tấn sản phẩm gỗ thải và 56,2 triệu tấn chấtthải nông nghiệp

 Các chất hữu cơ từ rác thải sinh hoạt: trung bình lượng chất thải được

thải ra trong 1 năm là khoảng 28 triệu tấn Con số này sẽ tăng lên tới43,5 triệu tấn vào năm 2015 và 67,6 triệu tấn vào năm 2020 Thành phầnchất thải hữu cơ trong rác thải đô thị là khá cao, chiếm khoảng 50% rácthải sinh hoạt đô thị và 70 - 80% rác thải sinh hoạt nông thôn

2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng biogas trên thế giới và Việt Nam

2.2.1 Tình hình sản xuất và sử dụng biogas trên thế giới

a Nguồn gốc của khí sinh học

- Các hệ thống nghiên cứu đầu tiên về sản xuất khí sinh học bắt đầu từ mộtnhà khoa học Ý Allesandro Volta Vào những năm 1770, Volta để ý đến khíđầm lầy trong trầm tích của các hồ ở miền bắc Italy, sau đó ông bắt đầu tiếnhành thí nghiệm về sự cháy của khí này Faraday, nhà vật lý người Anh đã thửnghiệm với khí đầm lầy và xác định nó như một hydrocarbon Chỉ trong năm

1821, nhà nghiên cứu Avogadro đã thiết lập công thức hóa học của khí mêtan(CH4) Nhà vi khuẩn học nổi tiếng của Pháp, Pasteur vào năm 1884 đã tiếnhành thử nghiệm với phân rắn Ông là người đầu tiên đề xuất việc sử dụng cácphân từ các chuồng nuôi gia súc ở Paris để sản xuất khí đốt giúp chiếu sángđường phố

- Cùng với sự phát triển của công nghệ, năm 1897 tại một bệnh viện cho bệnhnhân phong ở Bombay, Ấn Độ được xây dựng nhà máy đầu tiên, khí đốt được

sử dụng cho chiếu sáng và vào năm 1907 đã được cung cấp các công cụ để sảnxuất điện

- Tại Đức, một kỹ sư từ nhà máy xử lý nước thải Imhoff vào năm 1906 trong khuvực Ruhr, bắt đầu xây dựng hệ thống kỵ khí, với cơ sở hai tầng cho xử lý nướcthải, gọi là “emshersky” Hôm nay, mỗi nhà máy xử lý giai đoạn kỵ khí là, sảnxuất khí thải từ đó được sử dụng để sưởi ấm các lò lên men hoặc cho nhiệt vàđiện

- Trước và trong chiến tranh thế giới thứ II, để đáp ứng nhu cầu tăng lên đối với

“nhiên liệu khí đốt” Đức đã cố gắng gia tăng sản xuất của khí thải bằng cáchcho thêm chất thải rắn hữu cơ Năm 1940, ở Stuttgart lần đầu tiên cho thànhcông có thể pha trộn với dầu tách chất béo

- Chỉ sau chiến tranh, nông nghiệp được cho là một nhà cung cấp tiềm năngnguyên liệu của các khí sinh học – Đó là nguồn chất thải của gia súc

- Đại học Kỹ thuật Darmstadt năm 1947 đã phát triển một nhà máy khí sinhhọc cho các doanh nghiệp nhỏ nông nghiệp với một bể lên men ngang có tựa đề

“Hệ thống Darmstadt” Các loại khác đối với phân rắn như đã biết và đã đượcphát triển tại Berlin và Munich

b Tiềm năng Biogas trên thế giới

- Việc giá dầu thô liên tục tăng đã gây sức ép đối với các nhà khoa học trên thếgiới trong việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu mới Và Biogas hiện đang được coi

là một lời giải hoàn hảo cho bài toán kinh tế đồng thời cũng làm hài lòng cácnhà hoạt động môi trường

- Các nhà môi trường học đã kết luận quá trình sản xuất Biogas giảm đến 40%khí thải Carbonic do được sản xuất thông qua quá trình phân hủy các chất hữu

cơ của ngành nông nghiệp, lâm nghiệp và các hoạt động sinh hoạt của conngười

- Năm 1884, nhà bác học người Pháp Louis Pasteurs tiên đoán: “Biogas sẽ lànguồn nhiên liệu thay thế cho than đá trong tương lai” Nhưng tới khi khoa học

kỹ thuật phát triển như ngày nay, biogas mới được chú ý đến

2.2.2 Tình hình sản xuất và sử dụng biogas ở Việt Nam

a Tiềm năng sử dụng Biogas

- Có hai xu hướng chính sản xuất ứng dụng biogas tại Việt Nam:

 Sử dụng biogas phục vụ đun nấu và phát điện cho chiếu sáng ở quy mô

- Riêng chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam, do chính phủ

Hà Lan tài trợ, tính đến năm 2011 đã xây được 15.678 hầm quy mô nhỏ Mặc

dù không có con số chính thức, nhưng người ta ước tính rằng, có chưa đến 100hầm biogas thương mại, với dung tích khoàng 100 - 200m3, trong số đó hầu hếtđều được khai thác bởi các trang trại nuôi lợn

- Hiện nay có khoảng 17.000 trang trại lợn (với hơn 500 con lợn mỗi trang trại)

và dưới 0,3% trong số đó có hầm biogas Do việc thi hành luật vệ sinh môitrường nghiêm ngặt hơn, nhiều trang trại trong số này sẽ cần đến các hầm phânhủy biogas tại chỗ trong tương lai

- Xét về mặt công nghệ, hầu hết các hầm ủ nhỏ là loại hầm vòm cố định Đối vớicác hầm ủ trung bình và lớn hơn, phổ biến nhất là các hồ kỵ khí phủ bạt có thểtích nằm trong khoảng 300 - 190.000 m3 Các hồ phủ bạt kỵ khí này thườngđược sử dụng bởi các trang trại lớn, các nhà máy công nghiệp, hoặc các khuchứa rác thải đô thị

Xây dựng hầm biogas quy mô nhỏ (vòm cố định) ở VN - Ảnh: biogas.org.vn

- Ở quy mô lớn hơn (quy mô công nghiệp), người ta ước tính rằng có hàng chụcnhà máy sản xuất biogas trên khắp Việt Nam Mục đích chính của sản xuấtbiogas là phát điện phục vụ cho tự dùng của nhà máy, hoặc để sấy sản phẩm(mục đích sử dụng nhiệt)

- Cho đến nay, vẫn chưa có nhà máy sản xuất biogas nào được nối lưới vào lướiđiện quốc gia

b Nhu cầu tiềm năng cho biogas

- Biogas hiện nay được sử dụng chủ yếu cho đun nấu và chiếu sáng ở quy mô hộgia đình ở các khu vực nông thôn Tiềm năng sử dụng biogas trong tương lại cóthể là dùng để phát điện, bã thải sinh học cho các loại phân bón hữu cơ vànhiên liệu sinh học

- Trong khi đó, nhu cầu sử dụng biogas cho đun nấu và chiếu sáng sẽ tăng cao tạicác khu vực nông thôn

- Ngoài ra biogas còn có tiềm năng sử dụng cho quy mô lớn Các tiềm năng nàyđược nhận dạng như:

 Trang trại chăn nuôi,

 Các nhà máy chế biến nông - thực phẩm,

 Các công ty xử lý chất thải (xử lý chất thải rắn và sau đó xử lý nước

thải),

 Các tỉnh thành có ngành nông nghiệp chiếm ưu thế vì nguyên liệu cho

sản xuất biogas ở đây rất phong phú

- Nhu cầu tiềm năng từ Việt Nam sẽ là một hệ thống biogas tích hợp, bao gồmthu gom rác thải, các thiết bị sản xuất khí và máy phát điện hoặc thiết bị sảnxuất phân bón

- Hầu hết các khách hàng tiềm năng sẽ là các trang trại chăn nuôi lớn, các nhàmáy chế biến nông sản như sắn, đường và các công ty quản lý rác thải đô thị vì:

 Áp lực về bảo vệ môi trường đối với các đơn vị này rất cao,

 Khối lượng chất thải là đáng kể, vì vậy có thể cung cấp đủ cho các

hệ thống với quy mô thương mại,

 Họ có thể huy động vốn để đầu tư vào các công trình này

- Đến nay, 27.000 công trình biogas đã được xây dựng tại 24 tỉnh ở Việt Nam.Dự kiến dự án sẽ đạt mục tiêu khoảng 167.000 công trình tại 50 tỉnh, thay thếkhoảng 200.000 tấn củi hoặc phế thải nông nghiệp mỗi năm bằng nguồn nănglượng sạch Nếu dự án thành công, sẽ đưa ra một phương thức tiếp cận mới:ngành khí sinh học - nguồn năng lượng bền vững cho các hộ gia đình Nhờ đó,hàng triệu hộ dân được dùng nguồn năng lượng sạch, có khả năng tái tạo đểđun nấu và thắp sáng Bất kỳ hộ gia đình nào có 2 con bò, trâu hoặc 4 con lợnđều có thể xây dựng công trình khí sinh học Điều quan trọng, với kết cấu khépkín và sử dụng triệt để nguồn chất thải trong chăn nuôi, sinh hoạt, công trìnhbiogas đã góp phần giải quyết một trong những vấn đề bức xúc hiện nay ở nôngthôn là tình trạng ô nhiễm môi trường

- Một hầm biogas tiết kiệm được khoảng 2.3 tấn củi đun, tương đương với0.03ha rừng mỗi năm Việc sử dụng bã thải sinh học góp phần làm tăng sảnlượng cây trồng và rau xanh Một hầm khí sinh học mỗi năm sản sinh ra 30 tấn

bã thải Các công trình biogas hiện nay đã góp phần giảm thiểu 107.000 tấn

CO2, tiết kiệm 13.000 tấn than, gần 3.300 tấn dầu lửa và 208.022 bình gas loại13kg, đáp ứng nhu cầu năng lượng cho 160.000 người chủ yếu ở vùng nôngthôn nghèo khó

- Các nghiên cứu đã thực hiện ở Việt Nam: Đã cải tạo động cơ kéo máy phátđiện chạy xăng sang chạy bằng biogas dùng để chiếu sáng cho sinh hoạt giađình; đã thiết kế xây dựng như hệ thống hầm biogas gồm ống dẫn chất thải hữu

cơ vào bể nạp, hố gas, hố xả, ống dẫn khí ra Đầu ra khí sinh học có thể đunnấu bình thường, nhưng để làm nhiên liệu chạy máy phát điện cần phải qua quytrình công nghệ lọc chất độc hại và điều áp, tạo kết cấu áp lực đầu vào của gasthấp Máy phát điện chạy bằng khí sinh học có cấu tạo như máy phát điện chạybằng xăng nhưng có thay đổi ở hệ thống đánh lửa và có lắp đặt thêm một bộphối trộn với khí sinh học vào bộ chế hoà khí Động cơ máy phát điện chạy khísinh học là loại động cơ 4 thì có công suất 1,5kW với vòng quay khoảng 3000vòng/phút và đường kính xi lanh 60mm, hành trình pitton 46mm Động cơ

chạy khí sinh học đã vận hành ổn định với công suất 650W và nghiên cứu

chuyển đổi động cơ máy phát điện chạy bằng xăng sang chạy bằng khí biogas

đã qua xử lý nhằm khai thác nguồn nhiên liệu sẵn có, giá rẻ và không bao giờ

cạn kiệt ở nông thôn

CHƯƠNG 3: CÔNG NGHỆ KỴ KHÍ

3.1 Các vi sinh vật trong bể phân hủy kị khí sinh biogas:

- Có 2 nhóm vi khuẩn tham gia trong bể biogas:

 Nhóm vi khuẩn biến dưỡng cellulose

 Nhóm vi khuẩn khí metan

3.2 Các giai đoạn của quá trình phân hủy kị khí sinh biogas:

- Giai đoạn thủy phân: Thủy phân các chất hữa cơ phức tạp và các chất béo thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn

CxHyOz → các acid hữu cơ, CO2, H2

- Giai đoạn lên men acid: Trong giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa cácchất hòa tan thành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, methanol,

CO2, H2, NH3, H2S, và sinh khối mới.Sự hình thành acid sẽ làm giảm pH

- Giai đoạn acid hóa: Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai đoạn acid hóa thành acetat, H2, CO2 và sinh khối mới pH của môi trường chuyển sang kiềm

- Giai đoạn metan hóa: Dưới tác dụng của các vi khuẩn sinh metan, acid hữu cơ

và các hợp chất đơn giản khác biến thành khí CH4, CO2, H2S… Trong đó CH4

là sản phẩm khí chủ yếu

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men:

- Điều kiện kỵ khí: hoàn toàn không cung cấp oxy cho dung dịch lên men

- Độ pH: sản lượng khí sinh học sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí đạt tối đa khi giá trị pH của vật liệu của hệ thống nằm trong khoảng 6: 7 (6.5-7.5) Giá trị

pH ảnh hưởng đến thời gian phân hủy của chất thải rắn vật liệu, pH của môi trường phải được khống chế sao cho không nhỏ hơn 6.2 bởi vì khi đó vi khuẩn sinh metan bị ức chế hoạt động

- Tỷ lệ C/N: 20:30: 1 là tỷ lệ tốt nhất Ở mức độ tỷ lệ thấp hơn, nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH3, gây ra mùi khai Ở mức tỷ lệ cao hơn sự phân hủy xảy ra chậm

- Sự có mặt của không khí và độc tố: tuyệt đối không có oxy Các ion NH4 ,

Ca2+, K+, Zn2+, SO42+ ở nồng độ cao có ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn sinh metan

- Nhiệt độ: vi sinh vật metan hóa sẽ không hoạt động được khi nhiệt độ quá cao hay quá thấp Khi nhiệt độ giảm xuống 10oC sản lượng khí sinh học tạo thành hầu như không đáng kể Hai khoảng nhiệt độ tối ưu cho quá trình phân hủy kỵ khí là:

- Giai đoạn nhiệt độ trung bình: nhiệt độ dao động trong khoảng 20- 40oC, tối ưu30- 35oC

- Giai đoạn hiếu khí: nhiệt độ tối ưu trong khoảng 50- 60oC

3.4 Các quy trình công nghệ đặc trưng:

3.4.1 Công nghệ ướt một giai đoạn

- Đối với hệ thống hoạt động theo công nghệ ướt một giai đoạn, rác được chuyểnsang dạng huyền phù có khoảng 10% chất rắn bằng cách pha loãng với nước

Hệ thống hoạt động với sự phân hủy hoặc kết hợp phân hủy giữa rác đô thị với các nguyên liệu loãng hơn như bùn cống rãnh hoặc phân động vật

a Đặc trưng kỹ thuật

 Ưu điểm:

- Công nghệ ổn định đã được thử nghiệm và vận hành trong nhiều thập kỷ

- Tính đồng nhất của rác hữu cơ sau khi đã qua nghiền thủy lực và pha loãng, đạthàm lượng TS nhỏ hơn 15%, cho phép áp dụng bể phản ứng dạng khuấy trộn hoàn toàn

- Khả năng bị tắc dòng thủy lực

m3/ngày; đối với rác phân loại tại nguồn 6 kg VS/m3/ngày

- Hàm lượng TKN cao gây ức chế quá trình metan hóa, giá trị ngưỡng nồng độ

NH4+ khoảng 3g/l

- Hàm lượng axit béo trong thực phẩm thải cũng ảnh hưởng đến quá trình metan hóa.

c Các vấn đề kinh tế, môi trường:

- Khi xử lý chất thải rắn theo công nghệ ướt một giai đoạn, hỗn hợp dưới dạng bùn được nạp vào các bể phản ứng thì lợi ích lớn hơn về mặt kinh tế là có thể

sử dụng các thiết bị rẻ tiền như bơm và đường ống Tuy nhiên, nếu so với hệ thống khô thì chi phí bể phản ứng, thiết bị khử nước và tiền xử lý lại cao hơn Xét tổng thể, mức đầu tư của hệ thống ướt một gia đoạn và khô một giai đoạn

là hoàn toàn như nhau

- Nhược điểm của hệ thống là không thu hồi được hoàn toàn khí sinh học do mộtphần chất hữu cơ bị loại cùng chất tạo bọt hoặc ở dạng các thành phần nặng nằm phía dưới bể phản ứng

- Một nhược điểm nữa của hệ thống là sử dụng quá nhiều nước, thường khoảng 1m3/tấn chất thải rắn, làm tăng chi phí sử dụng nước cũng như chi phí đầu tư và

- Hệ thống khô khác biệt so với hệ thống ướt về bản chất vật lý của các chất lên men

- Quá trình vận chuyển, nạp chất lên men được thực hiện nhờ băng tải, trục vít hoặc bơm chuyên dụng có công suất lớn Các thiết bị này phải đủ mạnh để có thể cận chuyển được đá, thủy tinh, gõ mà không gây ra bất cứ cản trở nào

- Hệ thống tiền xử lý chỉ cần áp dụng để loại bỏ các chất rắn có kích thước lớn hơn 40mm, ví dụ như sàng quay hoặc hệ thống nghiền đối với chất thải hữu cơ được phân loại tại nguồn

- Nhược điểm chính của quá trình khô là không có khả năng phân bố đều và xoay vòng vi sinh vật cũng như chống quá tải và quá trình axit hóa Để giải quyết vấn đền trên trong hệ thống Dranco bằng xoay vòng nước rỉ có pha trộn

với nước sạch theo tỷ lệ 6:1 Hệ thống này cho phép xử lý rất hiệu quả đối với nước thải có hàm lượng TS trong khoảng 20 – 50%.

- Tỷ trọng biogas sinh ra trong hệ thống khô cao hơn trong hệ thống ướt có thể được giải thích là do các chất dễ phân hủy sinh học không bị mất đi mà theo chất tạo váng/bọt hoặc lắng xuống dưới bể phản ứng

c Vấn đề kinh tế, môi trường:

- Khác biệt về mặt kinh tế bao gồm cả chi phí đầu tư và vận hành thì giữa hệ thống khô và ướt khác nhau không nhiều

- Tuy nhiên về khía cạnh môi trường, sự khác biệt giữa hệ thống khô và ướt là rất rõ rệt Hệ thống khô sử dụng nước ít hơn hệ thống ướt 10 lần và do vật lượng nước cần xử lý sẽ ít hơn hệ thống ướt nhiều lần

- Ưu điểm của hệ thống khô là khả năng vận hành ở nhiệt độ cao, do vậy đảm bảo được vệ sinh đối với các sản phẩm cao hơn và thời gian phân hủy nhanh hơn

3.4.3 Công nghệ 3 giai đoạn

- Công nghệ 2 hoặc 3 giai đoạn là công nghệ trong đó chất hữu cơ được chuyển thành khí sinh học và các chất vô cơ ổn định thông qua các quá trình sinh hóa không nhất thiết phải xảy ra cùng một điều kiện

- Trong thực tế, kỹ thuật hai giai đoạn thường được áp dụng, trong đó giai đoạn

1 là giai đoạn thủy phân xenlulo, giai đoạn 2 là giai đoạn acetat hóa, metan hóa với tốc độ sinh trưởng chậm của quần thể vi sinh

- Trong thực tế, ưu điểm của công nghệ 2 giai đoạn không phải là hiệu suất chung cao mà là khả năng xử lý các chất thải có khả năng gây bất ổn định trongcác hệ thống một giai đoạn, đặc biệt là rác công nghiệp, thông qua việc đạt