đánh giá khả năng xử lý và hiệu quả kỹ thuật của việc xử lý rác bằng phương pháp ủ phân compost và nuôi trùn quế
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.84 MB, 143 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ VÀ
HIỆU QUẢ KỸ THUẬT CỦA VIỆC XỬ LÝ RÁC
BẰNG PHƯƠNG PHÁP
Ủ PHÂN COMPOST VÀ NUÔI TRÙN QUẾ
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Th.s Lê Hoàng Việt
Trần Mai Khanh
1040803
Trần Thị Tuyết Linh
1040809
Ngành Kỹ Thuật Môi Trường – K.30
Cần Thơ, tháng 10/2008
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TNTN
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
----------o0o--------Cần Thơ, ngày 26 tháng 10 năm 2008
PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NĂM HỌC 2008 - 2009
1. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Th.s LÊ HOÀNG VIỆT
2. Tên đề tài: Đánh giá khả năng xử lý rác bằng phương pháp ủ phân compost
trùn quế.
và nuôi
3. Địa điểm thực hiện: Các phòng thí nghiệm, nhà ủ phân của bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường –
Khoa Môi Trường và TNTN – Trường Đại học Cần Thơ.
4. Sinh viên thực hiện:
Trần Mai Khanh
MSSV: 1040803
Lớp Kỹ Thuật Môi Trường khóa 30
5. Mục đích đề tài: Ủ phân compost và nuôi trùn quế
6. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài:
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
- Nội dung chính:
So sánh khả năng xử lý rác của trùn quế với 2 dạng thức ăn:
+ Rác sau ủ hiếu khí
+ Rác sau ủ yếm khí
- Giới hạn đề tài: Rác hữu cơ sử dụng cho thí nghiệm là rác chợ.
7. Các yêu cầu hỗ trợ: Các phương tiện, dụng cụ và hóa chất thí nghiệm.
8. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 800.000 đồng
DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Ths. Lê Hoàng Việt
DUYỆT CỦA BỘ MÔN
SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ
Trần Mai Khanh
DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI VÀ XÉT TỐT NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TNTN
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
---------o0o--------Cần Thơ, ngày 26 tháng 10 năm 2008
PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NĂM HỌC 2008 - 2009
1. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Th.s LÊ HOÀNG VIỆT
2. Tên đề tài: Đánh giá hiệu quả kỹ thuật xử lý rác bằng phương pháp ủ phân compost và
nuôi trùn quế.
3. Địa điểm thực hiện: Các phòng thí nghiệm, nhà ủ phân của bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường –
Khoa Môi Trường và TNTN – Trường Đại học Cần Thơ
4. Sinh viên thực hiện:
Trần Thị Tuyết Linh
MSSV: 1040809
Lớp Kỹ Thuật Môi Trường khóa 30
Trung
tâmđềHọc
liệu
@việc
Tài
tập
nghiên
cứu
5. Mục đích
tài: So
sánhĐH
hiệu Cần
quả kỹ Thơ
thuật của
xử liệu
lý rác học
trước và
sauvà
khi nuôi
trùn quế.
6. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài:
- Nội dung chính:
+ So sánh thành phần dinh dưỡng của rác trước và sau ủ hiếu khí – yếm khí.
+ So sánh thành phần dinh dưỡng của chất nền nuôi trùn với các loại thức ăn khác nhau.
+ So sánh thành phần dinh dưỡng của phân trước và sau khi nuôi trùn.
- Giới hạn đề tài: Rác hữu cơ sử dụng cho thí nghiệm là rác chợ.
7. Các yêu cầu hỗ trợ: Các phương tiện, dụng cụ và hóa chất thí nghiệm
8. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: 800.000 đồng.
DUYỆT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Ths. Lê Hoàng Việt
DUYỆT CỦA BỘ MÔN
SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ
Trần Thị Tuyết Linh
DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG THI VÀ XÉT TỐT NGHIỆP
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời gian đào tạo tại trường, nhà trường đã luôn tạo điều kiện cho các
sinh viên thực hiện các ý tưởng nghiên cứu của mình qua các đề tài, và cơ bản nhất
là đề tài tốt nghiệp. Đây chính là cơ hội tốt để các sinh viên có thể áp dụng có hệ
thống những kiến thức đã tiếp thu được trong suốt quá trình học tập vào thực tế,
đồng thời có thể biến ước mơ của mình thành hiện thực qua các nghiên cứu nhỏ.
Với thời gian thực hiện đề tài hơn 4 tháng, không chỉ riêng chúng tôi mà hầu
hết các sinh viên khác đều gặp không ít khó khăn và rủi ro trong quá trình thực hiện
thí nghiệm. Tuy nhiên, với sự giúp đỡ tận tình của các Thầy Cô và các bạn sinh viên
lớp Kỹ Thuật Môi Trường K30, tất cả chúng tôi đều đã cố gắng để hoàn thành tốt
luận văn của mình. Qua đây chúng tôi xin gửi lời chân thành cảm ơn sâu sắc đến
các cá nhân, tập thể đã giúp chúng tôi hoàn thành luận văn.
Trung
Xin chân thành cảm ơn Thầy Lê Hoàng Việt – cán bộ hướng dẫn luận văn –
đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng tôi thực hiện luận văn; Các Thầy Cô trong
tâm
Học
liệu ĐH
Thơ
@ Tài
họckhoa
tậpMôi
vàtrường
nghiên
cứu
phòng
thí nghiệm
của Cần
bộ môn
Kỹ Thuật
Môiliệu
Trường
và Tài
nguyên Thiên nhiên; Các bạn trong lớp Kỹ Thuật Môi Trường K30 đã nhiệt tình
giúp đỡ, chia sẻ khó khăn với chúng tôi trong suốt thời thực hiện luận văn.
Trong thời gian qua, chúng tôi đã cố gắng hoàn thành tốt luận văn của mình,
tuy nhiên đây là nghiên cứu đầu tay, kinh nghiệm còn non kém nên chắc hẳn vẫn
còn nhiều thiếu sót. Chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý nhiệt tình của quý Thầy
Cô và các bạn để luận văn được hoàn chỉnh hơn.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
TRẦN MAI KHANH
TRẦN THỊ TUYẾT LINH
i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Ở các đô thị lớn của Việt Nam, rác thải đã và đang gây ô nhiễm môi trường
trầm trọng. Việc lựa chọn công nghệ xử lý rác như thế nào để đạt hiệu quả cao,
không gây nên những hậu quả xấu về môi trường trong tương lai và ít tốn kém chi
phí luôn là nỗi bức xúc của các ngành chức năng. Có rất nhiều phương pháp xử lý
rác, phương pháp đơn giản nhất và đang được áp dụng là chôn lấp rác, tuy nhiên
phương pháp hiệu quả, thân thiện với môi trường và có thể áp dụng lâu dài là
phương pháp phân hủy sinh học. Với lượng rác thải ngày càng tăng như hiện nay,
không dễ gì tìm được những khu đất đủ rộng để chôn lấp. Hơn nữa, đem rác đi
chôn là một việc làm bất đắc dĩ vì những hậu quả lâu dài của nó khó có thể lường
hết được như: ô nhiễm nguồn nước ngầm do nước rác rò rỉ thấm xuống, phát sinh
các khí độc hại…
Trung
Với thực trạng trên, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Đánh giá khả năng xử lý
và hiệu quả kỹ thuật của việc xử lý rác bằng phương pháp ủ phân compost và
nuôi trùn quế”. Qua đề tài này, chúng tôi hy vọng tìm được giải pháp quản lý và xử
tâm
Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
lý phù hợp cho loại rác thải hữu cơ dễ phân hủy sinh học. Mục tiêu chính của đề tài
chúng tôi đó là: rác qua xử lý hiếu khí và yếm khí cho hoai một phần để nuôi trùn
quế, nhằm rút ngắn thời gian ủ rác và nâng cao chất lượng phân đầu ra làm phân
bón phục vụ sản xuất nông nghiệp.
Với mục tiêu trên, chúng tôi tiến hành 3 thí nghiệm:
- Thí nghiệm 1: Rác thải được xử lý bằng phương pháp ủ phân compost hiếu
khí cho hoai một phần để nuôi trùn quế.
- Thí nghiệm 2: Rác thải được xử lý bằng phương pháp ủ phân compost yếm
khí cho hoai một phần để nuôi trùn quế.
- Thí nghiệm 3: Lựa chọn chất nền và loại thức ăn thích hợp cho trùn quế sử
dụng để cho ra sản phẩm cuối cùng là phân trùn và sinh khối trùn
Sau hơn 4 tháng thực hiện luận văn, chúng tôi ghi nhận kết quả như sau:
- Kết quả thí nghiệm 1
ii
Nhiệt độ của mẻ ủ hiếu khí đạt giá trị cao nhất vào ngày đầu nhờ trộn chất
mồi cho mẻ ủ, rút ngắn được thời gian phân hủy các chất hữu cơ.
Nồng độ các chất có trong nước rỉ đều vượt TCVN 5945 – 2005, cần phải
được xử lý trước khi thải ra môi trường.
Nồng độ nitơ và phốtpho dễ tiêu sau quá trình ủ hiếu khí cao hơn so với
nguyên liệu ủ ban đầu.
- Kết quả thí nghiệm 2
Quá trình phân hủy yếm khí thu được lượng khí biogas đáng kể có thể phục
vụ cho sản xuất và sinh hoạt.
- Kết quả thí nghiệm 3
Trung
Phân compost sau khi ủ hiếu khí trong thí nghiệm này chỉ có thể sử dụng làm
thức ăn cho trùn, không thể làm chất nền cho trùn sinh sống. Trùn có thể sử dụng
thức ăn là phân compost sau ủ yếm khí để tăng trọng nhưng khả năng tăng trọng và
sinh sản của trùn vẫn không bằng với việc nuôi trùn bằng phân dê (loại thức ăn mà
trùn Học
quế sử liệu
dụng khi
trùn giống
sở nuôi
trùn).
tâm
ĐHmua
Cần
Thơtừ@cơ Tài
liệu
học tập và nghiên cứu
iii
MỤC LỤC
PHIẾU ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................... i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ......................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................... iv
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ................................................................................. viii
DANH SÁCH BẢNG.................................................................................................. ix
DANH SÁCH HÌNH ..................................................................................................xii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ......................................................................................... 1
CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 2
2.1 Các vấn đề về chất thải rắn ..................................................................................... 2
2.1.1 Định nghĩa chất thải rắn ................................................................................. 2
2.1.2 Một số tính chất của chất thải rắn .................................................................. 2
2.1.2.1 Các tính chất lý học ............................................................................... 2
a) Ẩm độ ................................................................................................. 2
b) Trọng lượng riêng ............................................................................. 3
c) Khả năng giữ nước ............................................................................. 3
2.1.2.2 Các tính chất sinh học ........................................................................... 4
a) Đặc tính chung ................................................................................... 4
b) Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần hữu cơ
trong rác đô thị................................................................................................... 4
c) Sự phát sinh mùi hôi........................................................................... 5
d) Sự sản sinh ruồi .................................................................................. 6
Trung tâm
Học
liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
2.1.3 Các phương pháp xử lý chất thải rắn ............................................................. 6
2.1.3.1 Phương pháp thiêu hủy (đốt) ................................................................. 6
2.1.3.2 Phương pháp chôn lấp ........................................................................... 6
2.1.3.3 Phương pháp sinh học ........................................................................... 7
a) Phương pháp ủ compost ..................................................................... 7
b) Phương pháp nuôi trùn ....................................................................... 8
2.2 Giới thiệu quá trình lên men hiếu khí ..................................................................... 8
2.2.1 Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân compost ................................ 8
2.2.2 Các điều kiện môi trường cần thiết cho quá trình ủ phân compost ............. 10
a) Cân bằng về dinh dưỡng.............................................................................. 10
b) Kích cỡ của nguyên liệu .............................................................................. 11
c) Ẩm độ .......................................................................................................... 12
d) Nhu cầu thông thoáng ................................................................................. 12
e) Nhiệt độ và pH ............................................................................................ 12
2.3 Giới thiệu quá trình lên men yếm khí ................................................................... 13
2.3.1 Nguyên lý chung của quá trình phân giải yếm khí ...................................... 13
2.3.2 Các phản ứng sinh hóa của quá trình lên men yếm khí ............................... 13
2.3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình lên men yếm khí .............................. 16
a) Ảnh hưởng của nhiệt độ .............................................................................. 16
b) pH và độ kiềm ............................................................................................. 16
c) Ảnh hưởng của độ mặn ............................................................................... 17
d) Các chất dinh dưỡng ................................................................................... 17
e) Ảnh hưởng của nhóm quần thể ban đầu ...................................................... 17
f) Ảnh hưởng của nguyên liệu nạp .................................................................. 17
iv
g) Các chất khoáng .......................................................................................... 17
h) Điều kiện kỵ khí .......................................................................................... 18
i) Các độc tố..................................................................................................... 18
2.4 Đặc điểm của các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân hủy các chất
hữu cơ ......................................................................................................................... 18
2.4.1 Các điều kiện cần thiết để vi sinh vật phát triển .......................................... 18
a) Nước ........................................................................................................... 18
b) pH môi trường ............................................................................................ 19
c) Ảnh hưởng của các chất hòa tan trong môi trường .................................... 19
d) Ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................................................. 19
e) Ảnh hưởng của hiệu thế oxy hóa khử ........................................................ 19
2.4.2 Các loài VSV tham gia vào quá trình phân giải các chất hữu cơ ................ 19
2.5 Khí sinh học và bã thải sinh học ........................................................................... 20
2.5.1 Khí sinh học – Biogas .................................................................................. 20
2.5.1.1 Lợi ích của khí sinh học ...................................................................... 20
2.5.1.2 Xử lý khí sinh học trước khi sử dụng .................................................. 21
2.5.2 Bã thải sinh học ............................................................................................ 22
2.6 Giới thiệu các vấn đề liên quan ............................................................................ 22
2.6.1 Chế phẩm Microphot ................................................................................... 22
2.6.2 Trùn quế ....................................................................................................... 22
2.6.2.1 Các đặc tính của trùn quế .................................................................... 22
2.6.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng khi nuôi trùn quế ............................................. 23
2.6.2.3 Lợi ích của việc nuôi trùn quế ............................................................. 24
a) Lợi ích của trùn quế ......................................................................... 24
Trung tâm Học b)liệu
Cần
@ Tài liệu............................................
học tập và nghiên24cứu
Lợi ĐH
ích của
phân Thơ
trùn (Vermicompost)
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN ............................................... 26
3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện ........................................................................... 26
3.2 Phương tiện thí nghiệm ........................................................................................ 26
3.2.1 Nguyên liệu thí nghiệm ................................................................................ 26
3.2.1.1 Rác thải ................................................................................................ 26
3.2.1.2 Chế phẩm Microphot ........................................................................... 27
3.2.1.3 Trùn quế............................................................................................... 28
3.2.2 Mô hình thí nghiệm ...................................................................................... 29
3.2.2.1 Thí nghiệm 1: ủ phân compost hiếu khí ............................................. 29
3.2.2.2 Thí nghiệm 2: ủ phân compost yếm khí ............................................. 30
3.2.2.3 Thí nghiệm 3: nuôi trùn quế ................................................................ 32
3.2.3 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu .................................... 33
3.3 Các bước chuẩn bị đề tài ...................................................................................... 35
3.3.1 Chuẩn bị ....................................................................................................... 35
3.3.2 Tiến hành thí nghiệm .................................................................................. 35
3.3.2.1 Thí Nghiệm 1: Ủ phân compost hiếu khí ........................................... 35
3.3.2.2 Thí Nghiệm 2: Ủ phân compost yếm khí ........................................... 36
3.3.2.3 Thí Nghiệm 3: Nuôi trùn quế .............................................................. 37
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................ 38
4.1 Kết quả thí nghiệm 1: ủ phân compost bằng phương pháp hiếu khí .................... 38
4.1.1 Kết quả ủ phân compost bằng phương pháp hiếu khí đợt 1 ........................ 38
4.1.1.1 Đặc tính lý, hóa, vi sinh đầu vào của nguyên liệu ủ (đợt 1) ................ 38
v
4.1.1.2 Nhận xét về hiện trạng của mẻ ủ trong quá trình ủ bằng cảm
quan ............................................................................................................................ 39
4.1.1.3 Tỷ lệ C/N, pH và ẩm độ (đợt 1)........................................................... 41
4.1.1.4 Trọng lượng riêng và thể tích (đợt 1) .................................................. 42
4.1.1.5 Kết quả theo dõi nhiệt độ mẻ ủ hiếu khí mỗi ngày trong 30
ngày ủ rác (đợt 1)........................................................................................................ 42
4.1.1.6 Tính chất của nước rỉ sau quá trình ủ hiếu khí đợt 1 .......................... 45
4.1.1.7 Chất lượng của phân compost sau quá trình ủ hiếu khí đợt 1 ........... 46
a) Nitơ tổng của mẻ ủ hiếu khí theo trọng lượng khô (đợt 1) .............. 46
b) Phốtpho tổng của mẻ ủ hiếu khí theo trọng lượng khô (đợt1) ......... 47
c) Nitơ dễ tiêu của mẻ ủ hiếu khí tính theo trọng lượng khô ............... 48
d) Phốtpho dễ tiêu của mẻ ủ hiếu khí theo trọng lượng khô
(đợt1) ............................................................................................................... 49
e) Tổng Coliform và E.coli (đợt 1)....................................................... 49
4.1.2 Kết quả ủ phân compost bằng phương pháp hiếu khí đợt 2 ........................ 50
4.1.2.1 Đặc tính lý, hóa, vi sinh đầu vào của nguyên liệu ủ (đợt 2) ............... 50
4.1.2.2 Nhận xét về hiện trạng của mẻ ủ trong quá trình ủ bằng cảm
quan ............................................................................................................................ 51
4.1.2.3 Tỷ lệ C/N, pH và ẩm độ (đợt 2).......................................................... 53
4.1.2.4 Trọng lượng riêng và thể tích (đợt 2) ................................................. 54
4.1.2.5 Kết quả theo dõi nhiệt độ mẻ ủ hiếu khí mỗi ngày trong 42
ngày ủ rác (đợt 2)........................................................................................................ 55
4.1.2.6 Tính chất của nước rỉ sau quá trình ủ hiếu khí (đợt 2) ....................... 57
4.1.2.7 Chất lượng của phân compost sau quá trình ủ hiếu khí đợt 2 ........... 58
Trung tâm Học a)liệu
Thơ tổng
@ Tài
tậptheo
vàtrọng
nghiên cứu
NitơĐH
tổngCần
và phốtpho
của liệu
mẻ ủ học
hiếu khí
lượng khô (đợt 2) ............................................................................................. 58
b) Nitơ dễ tiêu của mẻ ủ hiếu khí theo trọng lượng khô (đợt 2) .......... 59
c) Phốtpho dễ tiêu của mẻ ủ hiếu khí theo trọng lượng khô
(đợt2) ............................................................................................................... 60
d) Tổng Coliform và E.coli (đợt 2) ...................................................... 60
4.2 Kết quả ủ phân compost bằng phương pháp yếm khí .......................................... 62
4.2.1 Kết quả ủ phân compost bằng phương pháp yếm khí đợt 1 ........................ 62
4.2.1.1 Tỷ lệ C/N, pH, ẩm độ (đợt 1) .............................................................. 63
4.2.1.2 Trọng lượng riêng và thể tích (đợt 1) ................................................. 64
4.2.1.3 Lượng Biogas và CH4 sinh ra hàng ngày trong quá trình phân
hủy yếm khí (đợt 1) .................................................................................................... 65
a) Lượng khí Biogas sinh ra trong mẻ chỉ có rác và trong mẻ
có sử dụng chế phẩm Microphot (đợt 1) ......................................................... 65
b) Lượng khí methane sinh ra trong mẻ chỉ có rác và trong mẻ
có sử dụng chế phẩm (đợt 1) ........................................................................... 66
c) Kết quả đo tổng thể tích khí sau 45 ngày (đợt 1) ............................ 67
4.2.1.4 Kết quả phân tích chất lượng phân compost yếm khí sau 45
ngày ủ (đợt1)............................................................................................................... 67
a) Tổng nitơ Kjeldhal theo trọng lượng khô ........................................ 68
b) N dễ tiêu trong các nghiệm thức theo trọng lượng khô ................... 68
c) P tổng theo trọng lượng khô (đợt 1) ................................................. 69
d) P dễ tiêu theo trọng lượng khô (đợt 1) ............................................. 70
e) Tổng Coliform và E.coli (đợt 1) ...................................................... 70
vi
4.2.2 Kết quả ủ phân compost bằng phương pháp yếm khí đợt 2 ........................ 70
4.2.2.1 Đặc tính lý, hóa, vi sinh đầu vào của nguyên liệu ủ yếm khí
(đợt 2) ......................................................................................................................... 70
4.2.2.2 Tỷ lệ C/N, pH, ẩm độ của rác sau ủ yếm khí (đợt 2) .......................... 71
4.2.2.3 Trọng lượng riêng và thể tích trước và sau khi ủ (đợt 2) .................... 72
4.2.2.4 Lượng Biogas và CH4 sinh ra hàng ngày trong quá trình phân
hủy yếm khí ................................................................................................................ 73
a) So sánh thể tích Biogas sinh ra đối với 2 nghiệm thức ủ yếm
khí (đợt 2) ........................................................................................................ 73
b) So sánh thể tích CH4 sinh ra đối với 2 nghiệm thức ủ yếm
khí (đợt 2) ........................................................................................................ 74
c) Kết quả đo tổng thể tích khí sau 45 ngày ủ yếm khí (đợt 2) ............ 75
4.2.2.5 Kết quả phân tích chất lượng phân compost YK sau 45 ngày ủ
(đợt 2) ......................................................................................................................... 75
a) Tổng nitơ Kjeldhal theo trọng lượng khô ........................................ 75
b) N dễ tiêu trong các nghiệm thức theo trọng lượng khô ................... 76
c) P tổng theo trọng lượng khô ............................................................. 76
d) P dễ tiêu theo trọng lượng khô ......................................................... 77
e) Tổng Coliform và E.coli (đợt 2)....................................................... 78
4.3 Kết quả thí nghiệm nuôi trùn quế ....................................................................... 79
4.3.1 Tính chất của nguồn thức ăn được sử dụng để nuôi trùn quế ..................... 79
4.3.2 Nhận xét khả năng thích nghi của trùn quế đối với các loại chất nền
khác nhau .................................................................................................................... 80
4.3.3 Nhận xét về khả năng sử dụng các loại thức ăn của trùn quế ..................... 82
Trung tâm
ĐH
Cần
@sửTài
học
tập
nghiên cứu
ăn và
là phân
4.3.4Học
Chấtliệu
lượng
phân
trùn Thơ
sau khi
dụngliệu
nguồn
thức
compost ủ yếm khí...................................................................................................... 83
a) Nitơ dễ tiêu (gồm N_NH4+ và N_NO3-) theo trọng lượng khô ........ 83
b) P dễ tiêu theo trọng lượng khô ........................................................ 84
c) Tổng Coliform và E.coli .................................................................. 85
4.3.5. So sánh chất lượng phân trùn sau khi sử dụng thúc ăn là phân dê
và phân compost yếm khí ........................................................................................... 86
a) Nồng độ N dễ tiêu trong phân trùn giữa 2 loại thức ăn.................... 86
b) Nồng độ P dễ tiêu trong phân trùn giữa 2 loại thức ăn .................... 86
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 88
5.1 Kết quả .................................................................................................................. 88
5.2 Kiến nghị .............................................................................................................. 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 90
PHỤ LỤC I ................................................................................................................. 92
PHỤ LỤC II................................................................................................................ 96
PHỤ LỤC III ............................................................................................................ 103
PHỤ LỤC IV ............................................................................................................ 107
PHỤ LỤC V ............................................................................................................. 111
ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
vii
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD
Biological Oxygen Demand
Nhu cầu oxy sinh học
COD
Chemical Oxygen Demand
Nhu cầu oxy hóa học
CP
Chế phẩm
HK
Hiếu khí
N_TKN
Tổng nitơ Kjeldahl
SV
Sinh vật
SS
Suspended Solid
Chất rắn lơ lửng
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
VSV
Vi sinh vật
YK
Yếm khí
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
ix
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2.1 Tỉ số C/N của một số chất thải ........................................................................ 10
Bảng 2.2 Thành phần các chất trong hỗn hợp khí của quá trình sinh
methane ........................................................................................................................... 15
Bảng 2.3 Sản lượng khí thu được từ các nguồn phân khác nhau .................................... 21
Bảng 3.1 Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu nghiên
cứu của luận văn.............................................................................................................. 33
Bảng 4.1 Các chỉ tiêu của rác thải chợ An Nghiệp được sử dụng trong
thí nghiệm ủ hiếu khí ( đợt 1).......................................................................................... 39
Bảng 4.2 Theo dõi cảm quan trong quá trình ủ hiếu khí (đợt 1) ..................................... 40
Bảng 4.3 Tỷ lệ C/N, pH và ẩm độ của phân compost ủ hiếu khí (đợt 1) ....................... 41
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Bảng 4.4 So sánh về trọng lượng riêng và thể tích của phân compost
trước và sau ủ hiếu khí (đợt 1) ........................................................................................ 42
Bảng 4.5 Kết quả phân tích tính chất của nước rỉ sau ủ hiếu khí 30 ngày
(đợt1) ............................................................................................................................... 45
Bảng 4.6 Tổng Coliform và E.coli của các mẻ ủ hiếu khí (đợt 1) .................................. 49
Bảng 4.7 Các chỉ tiêu của rác thải chợ An Nghiệp được sử dụng trong
thí nghiệm ủ hiếu khí (đợt 2)........................................................................................... 51
Bảng 4.8 Theo dõi cảm quan trong quá trình ủ hiếu khí (đợt 2) ..................................... 52
Bảng 4.9 Kết quả phân tích tỷ lệ C/N, pH và ẩm độ của phân compost ủ
hiếu khí (đợt 2) ................................................................................................................ 53
Bảng 4.10 So sánh trọng lượng riêng và thể tích phân compost trước
và sau ủ hiếu khí (đợt 2) .................................................................................................. 54
ix
Bảng 4.11 Kết quả phân tích tính chất của nước rỉ sau ủ HK 42 ngày
(đợt 2) .............................................................................................................................. 57
Bảng 4.12 Tổng Coliform và E.coli của các mẻ ủ hiếu khí (đợt 2) ................................ 61
Bảng 4.13 Tỷ lệ C/N của vật liệu phối trộn .................................................................... 62
Bảng 4.14 Tỷ lệ C/N, ẩm độ, pH của phân compost sau ủ yếm khí (đợt
1)...................................................................................................................................... 63
Bảng 4.15 Trọng lượng riêng và thể tích của phân compost sau ủ yếm
khí 45 ngày (đợt 1) .......................................................................................................... 64
Bảng 4.16 Tổng Coliform và E.coli trước và sau khi ủ yếm khí (đợt 1) ...................... 70
Bảng 4.17 Các chỉ tiêu của rác thải chợ An Nghiệp được sử dụng trong
thí nghiệm........................................................................................................................ 71
Bảng 4.18 Tỷ lệ C/N, pH, ẩm độ của phân compost sau ủ yếm khí (đợt
2)...................................................................................................................................... 71
Trung tâm
liệu ĐH
Thơ
@ của
Tàiphân
liệucompost
học tập
BảngHọc
4.19 Trọng
lượngCần
riêng và
thể tích
sau ủvà
yếmnghiên cứu
khí 45 ngày (đợt 2) .......................................................................................................... 72
Bảng 4.20 Tổng Coliform và E.coli trước và sau khi ủ yếm khí (đợt 2) ....................... 78
Bảng 4.21 Tính chất của chất nền và nguồn thức ăn được sử dụng để
nuôi trùn quế trong thí nghiệm ........................................................................................ 80
Bảng 4.22 Một số đặc điểm của trùn quế khi sống trong các loại chất
nền khác nhau ................................................................................................................. 81
Bảng 4.23 So sánh số lượng và khối lượng trùn sau khi nuôi bằng hai
loại chất nền (thức ăn cùng loại với chất nền) ................................................................ 82
Bảng 4.24 So sánh số lượng và khối lượng trùn sau khi nuôi bằng các
loại thức ăn (chất nền đều là phân dê)............................................................................. 82
Danh sách bảng phần phụ lục
Bảng II.1 Nhiệt độ phòng và nhiệt độ tại tâm của các mẻ ủ hiếu khí
(đợt 1) .............................................................................................................................. 96
x
Bảng II.2 Nhiệt độ trung bình các điểm xung quanh của các mẻ ủ hiếu
khí (đợt 1) ........................................................................................................................ 97
Bảng II.3 Nhiệt độ phòng và nhiệt độ tại tâm của các mẻ ủ hiếu khí
(đợt 2) .............................................................................................................................. 99
Bảng II.4 Nhiệt độ trung bình các điểm xung quanh của các mẻ ủ hiếu
khí (đợt 2) ...................................................................................................................... 101
Bảng III.1 Thể tích Biogas và CH4 thu được sau quá trình ủ yếm khí
(đợt 1) ............................................................................................................................ 103
Bảng III.2 Thể tích Biogas và CH4 thu được sau quá trình ủ yếm khí
(đợt 2) ............................................................................................................................ 105
Bảng IV.1 Kết quả phân tích rác trước và sau khi ủ compost ủ hiếu khí
đợt 1 (tính theo trọng lượng khô) .................................................................................. 111
Bảng IV.2 Kết quả phân tích rác trước khi ủ và chất lượng phân
compost ủ hiếu khí đợt 2 (tính theo trọng lượng khô) ................................................. 112
Trung tâm
Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Bảng IV.3 Kết quả phân tích rác trước khi ủ và chất lượng phân
compost ủ yếm khí đợt 1 (tính theo trọng lượng khô) .................................................. 114
Bảng IV.4 Kết quả phân tích rác trước khi ủ và chất lượng phân
compost ủ yếm khí đợt 2 (tính theo trọng lượng khô) ................................................. 115
Bảng IV.5 Kết quả phân tích phân trước và sau khi nuôi trùn bằng
compost ủ yếm khí (tính theo trọng lượng khô) ........................................................... 116
Bảng IV.6 Kết quả phân tích phân trùn khi nuôi bằng 2 loại phân khác
nhau (tính theo trọng lượng khô) .................................................................................. 116
Bảng V.1 Giá trị giới hạn các thông số và nồng độ các chất ô nhiễm
trong nước thải công nghiệp.......................................................................................... 117
xi
DANH SÁCH HÌNH
Hình 2.1 Mối tương quan giữa nhiệt độ và các giai đoạn trong quá trình ủ
compost (trích từ Lê Hoàng Việt, 2005) ................................................................... 10
Hình 2.2 Ba giai đoạn của quá trình lên men yếm khí (Mc.Carty(1981), trích
dẫn từ Lê Hoàng Việt, 2005) ..................................................................................... 14
Hình 2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ lên khả năng sinh khí của hầm ủ......................... 16
Hình 3.1 Sơ đồ chợ An Nghiệp và vị trí lấy rác ....................................................... 27
Hình 3.2 Mô hình bố trí ủ hiếu khí ............................................................................ 30
Hình 3.3 Mô hình bố trí bộ ủ yếm khí ...................................................................... 31
Hình 3.4 Các điểm đo nhiệt độ trong mẻ hiếu khí ................................................... 36
Hình 4.1 Sự biến thiên nhiệt độ tại tâm và các điểm xung quanh trong mẻ ủ
hiếu khí so với nhiệt độ phòng theo thời gian (đợt 1) ............................................... 43
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Hình 4.2 Sự biến thiên nhiệt độ tại tâm trong các mẻ ủ hiếu khí (đợt 1) .................. 43
Hình 4.3 Sự biến thiên nhiệt độ ở các điểm xung quanh trong các mẻ ủ hiếu
khí (đợt 1) .................................................................................................................. 44
Hình 4.4 Lượng nitơ tổng của các mẻ ủ hiếu khí (đợt 1) ......................................... 46
Hình 4.5 Lượng phốtpho tổng của mẻ ủ hiếu khí (đợt 1) ......................................... 47
Hình 4.6 Nồng độ nitơ dễ tiêu (N_NH4+ và N_NO3-) của các mẻ ủ hiếu khí
(đợt 1) ........................................................................................................................ 48
Hình 4.7 Nồng độ phốtpho dễ tiêu của các mẻ ủ hiếu khí (đợt 1)............................. 49
Hình 4.8 Sự biến thiên nhiệt độ tại tâm và các điểm xung quanh trong mẻ ủ
hiếu khí so với nhiệt độ phòng theo thời gian (đợt 2) ............................................... 55
Hình 4.9 Sự biến thiên nhiệt độ tại tâm trong các mẻ ủ hiếu khí (đợt 2) .................. 55
Hình 4.10 Sự biến thiên nhiệt độ ở các điểm xung quanh trong các mẻ ủ
hiếu khí (đợt 2) .......................................................................................................... 56
Hình 4.11 Lượng nitơ tổng mẻ ủ hiếu khí (đợt 2) .................................................... 58
xii
Hình 4.12 Lượng phốtpho tổng của mẻ ủ hiếu khí (đợt 2) ....................................... 59
Hình 4.13 Nồng độ nitơ dễ tiêu (N_NH4+ và N_NO3-) của các mẻ ủ hiếu khí
(đợt 2) ........................................................................................................................ 59
Hình 4.14 Nồng độ phốtpho dễ tiêu của các mẻ ủ hiếu khí (đợt 2) .......................... 60
Hình 4.15 So sánh lượng Biogas trong mẻ yếm khí có chế phẩm và không
có chế phẩm( đợt 1) ................................................................................................... 65
Hình 4.16 So sánh lượng CH4 trong mẻ yếm khí có chế phẩm và không có
chế phẩm (đợt 1) ........................................................................................................ 66
Hình 4.17 Tổng thể tích Biogas và CH4 sau 45 ngày ủ (đợt 1) ............................... 67
Hình 4.18 Lượng nitơ tổng của phân compost sau ủ YK (đợt 1) ............................ 68
Hình 4.19 Nồng độ N dễ tiêu của phân compost sau ủ yếm khí (đợt 1) .................. 68
Hình 4.20 Lượng P tổng của phân compost sau ủ yếm khí (đợt 1) .......................... 69
Hình 4.21 Nồng độ P dễ tiêu yếm khí sau 45 ngày ủ (đợt 1) ................................... 70
So liệu
sánh thể
tíchCần
BiogasThơ
thu được
thức tập
ủ yếmvà
khínghiên cứu
Trung Hình
tâm4.22
Học
ĐH
@ của
Tài2 nghiệm
liệu học
(đợt 2) ........................................................................................................................ 73
Hình 4.23 So sánh thể tích CH4 thu được của 2 nghiệm thức ủ yếm khí
(đợt2) ......................................................................................................................... 74
Hình 4.24 Tổng thể tích Biogas và CH4 thu được sau 45 ngày ủ yếm khí
(đợt 2) ........................................................................................................................ 75
Hình 4.25 Lượng N tổng của phân compost sau ủ YK (đợt 2) ................................ 75
Hình 4.26 Nồng độ N dễ tiêu của phân compost sau ủ YK (đợt 2) ......................... 76
Hình 4.27 Lượng P tổng của phân compost sau ủ YK (đợt 2) .................................. 76
Hình 4.28 Nồng độ P dễ tiêu YK sau 45 ngày ủ (đợt 2) .......................................... 77
Hình 4.29 So sánh nồng độ N dễ tiêu của phân compost yếm khí trước và
sau khi nuôi trùn ........................................................................................................ 83
Hình 4.30 So sánh nồng độ P dễ tiêu của phân compost yếm khí trước và
sau khi nuôi trùn ....................................................................................................... 84
xiii
Hình 4.31 Hiệu suất xử lý Coliform và Ecoli của phân compost ủ yếm khí
sau khi nuôi trùn ........................................................................................................ 85
Hình 4.32 So sánh nồng độ N dễ tiêu sau khi nuôi trùn bằng phân dê và
phân compost yếm khí ............................................................................................... 86
Hình 4.33 So sánh nồng độ P dễ tiêu sau khi nuôi trùn bằng phân dê và
phân compost yếm khí ............................................................................................... 86
Danh sách hình phần phụ lục
Hình I.1 Rác trước khi phân loại ............................................................................... 92
Hình I.2 Rác sau khi phân loại và băm...................................................................... 92
Hình I.3 Rác ủ làm chất mồi hiếu khí ........................................................................ 92
Hình I.4 Bố trí thí nghiệm ủ hiếu khí ........................................................................ 92
Hình I.5 Ủ rác yếm khí nuôi trùn quế ........................................................................ 92
Hình I.6 Phân compost hiếu khí đợt 1 ....................................................................... 92
Trùn liệu
giống ĐH
mua từ
cơ sởThơ
trước khi
93 cứu
Trung Hình
tâmI.7Học
Cần
@nuôi
Tài.....................................................
liệu học tập và nghiên
Hình I.8 Phân compost sau ủ hiếu khí và yếm khí làm chất nền nuôi trùn quế ........ 93
Hình I.9 Bố trí thí nghiệm ủ yếm khí ........................................................................ 94
Hình I.10 Bố trí thí nghiệm nuôi trùn quế ................................................................. 94
Hình I.11 Bố trí bộ bình ủ yếm khí ........................................................................... 95
Hình I.12 Trùn quế sau khi nuôi bằng phân compost yếm khí ................................. 95
Hình IV.1 Lượng Biogas và CH4 trong mẻ yếm khí không có chế phẩm
(đợt1) ....................................................................................................................... 107
Hình IV.2 Lượng Biogas và CH4 trong mẻ yếm khí có chế phẩm (đợt 1) ............. 107
Hình IV.3 Lượng Biogas và CH4 trong mẻ yếm khí có chế phẩm (đợt 2) ............. 108
Hình IV.4 Lượng Biogas và CH4 trong mẻ yếm khí không có chế phẩm
(đợt2) ............................................ .......................................................................... 108
Hình IV.5 Nồng độ N dễ tiêu của các mẻ ủ hiếu khí (đợt 1)................................... 109
Hình IV.6 Nồng độ N dễ tiêu của các mẻ ủ hiếu khí (đợt 2)................................... 110
xiv
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU
Khoảng hơn chục năm trước đây, vấn đề xử lý rác ở nước ta chưa phải là vấn
đề bức xúc, rác thải được đem san lấp ao hồ và đổ lộ thiên. Nhưng hiện nay, dân số
ở thành phố ngày một tăng, lượng rác ngày càng nhiều, các nơi chứa rác tập trung
của các tỉnh thành đều quá tải và không hợp vệ sinh.
Thực tế đã có nhiều biện pháp được đề xuất để xử lý rác thải như: thiêu hủy,
chôn lấp hợp vệ sinh, phân hủy sinh học…Trong đó, phương pháp được quan tâm
và nghiên cứu nhiều hiện nay là phương pháp phân hủy sinh học. Ưu điểm của
phương pháp này là có thể tận dụng lại năng lượng và dưỡng chất có trong rác thải,
ủ phân compost là một ví dụ, phân compost có độ dinh dưỡng cao có thể bón cho
nhiều loại cây trồng và góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường.
Trung
Với những lý do trên, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “Đánh giá khả
năngHọc
xử lýliệu
và hiệu
kỹ thuật
xử liệu
lý ráchọc
bằngtập
phương
ủ phân
tâm
ĐHquảCần
Thơcủa@việc
Tài
và pháp
nghiên
cứu
compost và nuôi trùn quế” nhằm rút ngắn thời gian ủ phân, tạo nguồn phân trùn có
độ dinh dưỡng cao và có giá trị về mặt thẩm mỹ. Ngoài ra, việc nuôi trùn quế còn
lợi về mặt kinh tế khi thu hoạch trùn sinh khối.
Luận văn này là kết hợp của hai đề tài “Đánh giá khả năng xử lý rác bằng
phương pháp ủ phân compost và nuôi trùn quế” và “Đánh giá hiệu quả kỹ thuật
xử lý rác bằng phương pháp ủ phân compost và nuôi trùn quế”. Do tính chất
công việc và nội dung đề tài có liên quan nhau nên chúng tôi thực hiện hai đề tài
song song và hỗ trợ nhau trong quá trình thực hiện luận văn.
SVTH: Trần Mai Khanh – Trần Thị Tuyết Linh
1
CHƯƠNG 2:LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
CHƯƠNG 2
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1. Các vấn đề về chất thải rắn
2.1.1. Định nghĩa chất thải rắn
Theo định nghĩa của của cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (EPA) (trích dẫn
theo Lâm Minh Triết, 2006): chất thải bao gồm bất kỳ dạng vật chất nào bị loại bỏ;
Những vật chất có chỉ định tái sử dụng, tái sinh, tái chế; Cặn bùn và các chất thải
nguy hại nhưng không tính đến các chất phóng xạ và các chất thải phát sinh trong
việc khai thác quặng mỏ.
“Chất thải rắn (Solic waste) là thuật ngữ chung để chỉ tất cả các thứ vật chất
dạng rắn và bán rắn mà chúng được thải ra trong quá trình phát triển của con người
hoặc do tự nhiên tạo ra” (Lược trích Lâm Minh Triết, 2006).
Trung tâm Học
ĐH
Thơ
@ở hai
Tàidạng
liệu
học
tập
cứu
Nhìnliệu
chung,
chấtCần
thải rắn
tồn tại
chính:
dạng
vậtvà
chấtnghiên
vô cơ và vật
chất hữu cơ. Chất thải hữu cơ phần lớn là các chất dễ bị phân hủy sinh học trong
điều kiện môi trường. Các sinh vật xuất hiện trong quá trình phân hủy sinh học như
ruồi, muỗi,…gây ảnh hưởng xấu đến môi trường và các hoạt động sống của con
người. Chất thải vô cơ là chất thải khó phân hủy trong điều kiện môi trường.
Đối với chất thải rắn sinh hoạt ở các đô thị Việt Nam, thành phần chủ yếu là
các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học (trung bình khoảng 65% đến 78%) (Lâm
Minh Triết, 2006). Đây là yếu tố rất quan trọng đối với việc quản lý và lựa chọn giải
pháp thích hợp cho việc xử lý chất thải rắn sinh hoạt.
2.1.2. Một số tính chất của chất thải rắn
2.1.2.1. Các tính chất lý học
a) Ẩm độ
Độ ẩm của chất thải rắn là lượng nước chứa trong một đơn vị trọng lượng
chất thải ở trạng thái nguyên thủy (Trần Hiếu Nhuệ, 2001). Đây là một thông số
SVTH: Trần Mai Khanh – Trần Thị Tuyết Linh
2
CHƯƠNG 2:LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
quan trọng cho các quá trình xử lý (đốt, ủ phân compost, khống chế nước rỉ của
rác).
Xác định ẩm độ theo công thức sau:
Độ ẩm =
(a − b ) *100
a
Trong đó:
a: trọng lượng ban đầu của mẫu
b: trọng lượng của mẫu sau khi sấy khô ở to = 105oC.
Độ ẩm của rác thải thay đổi phụ thuộc vào thành phần rác, mùa trong năm,
độ ẩm không khí và cường độ mưa.
b) Trọng lượng riêng
Trọng lượng riêng của rác là trọng lượng của rác trên một đơn vị thể tích,
(kg/m hoặc tấn/m3). Rác thải thường tồn tại ở các trạng thái khác nhau (xốp, nén,
không
nén,…)
nênĐH
có trọng
lượng
riêng
tâm
Học
liệu
Cần
Thơ
@khác
Tàinhau.
liệu học tập và nghiên cứu
3
Trung
Trọng lượng riêng của rác sinh hoạt thay đổi rõ rệt theo vị trí địa lý, mức
sống, thời gian tích trữ trong thùng chứa,…
Trọng lượng riêng của chất thải rắn (BD) được xác định theo công thức:
(Trọng lượng thùng chứa + chất thải) – (Trọng lượng thùng chứa)
BD =
Dung tích thùng chứa
c) Khả năng giữ nước
Khả năng giữ nước tại hiện trường của rác thải là toàn bộ lượng nước mà nó
có thể giữ lại trong mẫu rác thải dưới tác dụng của trọng lượng.
Khả năng giữ nước của rác thải là một trong những tiêu chuẩn quan trọng
để xác định sự hình thành nước rỉ rác từ các bãi rác. Nước thải đi vào mẫu rác vượt
quá khả năng giữ nước của nó sẽ được giải phóng ra tạo thành nước rỉ rác.
SVTH: Trần Mai Khanh – Trần Thị Tuyết Linh
3
CHƯƠNG 2:LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
Khả năng giữ nước của chất thải thay đổi phụ thuộc vào mức độ nén và
trạng thái phân hủy của rác thải.
2.1.2.2. Các tính chất sinh học
a) Đặc tính chung
Thành phần hữu cơ của hầu hết rác thải đều có thể được phân loại như sau:
+ Các phân tử có thể hòa tan trong nước như: đường tinh bột, acid amin và
các acid hữu cơ khác.
+ Hemi cellulose, các sản phẩm ngưng tụ của đường 5 và 6 cacbon.
+ Cellulose, sản phẩm ngưng tụ của glucose 6 cacbon.
+ Dầu mỡ và sáp là ester của các loại rượu và acid béo mạch dài.
+ Ligin, một polymer có chứa vòng thơm với nhóm methoxyl (-OCH3) mà
tính chất hóa học của nó cho đến nay chưa biết được một cách chính xác.
+ Lignocelluloza:
hợp chất
liginTài
và celluloza
kết hợp
vớinghiên
nhau.
Trung tâm Học
liệu ĐH Cần
Thơdo@
liệu học
tậplạivà
cứu
+ Protein, chất tạo thành bởi các amino acid mạch thẳng.
Tính chất sinh học quan trọng nhất trong rác thải đô thị là hầu hết các thành
phần hữu cơ đều có thể chuyển hóa sinh học thành khí, các chất rắn hữu cơ và vô cơ
khác. Sự bốc mùi hôi và phát sinh ruồi cũng có liên quan đến tính dễ phân hủy của
các vật chất hữu cơ trong rác thải đô thị như rác thực phẩm.
b) Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần hữu cơ trong rác đô thị
Hàm lượng ligin của rác thải có thể được sử dụng để đánh giá tính toán phần
có thể phân hủy sinh học bằng cách sử dụng biểu thức sau:
BF = 0,83 – 0,028 LC
Trong đó:
BF: tỷ lệ phần phân hủy sinh học biểu diễn trên cơ sở vi sinh (chất rắn
bay hơi)
SVTH: Trần Mai Khanh – Trần Thị Tuyết Linh
4
CHƯƠNG 2:LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
0,83 và 0,028: các hằng số thực nghiệm
LC: Hàm lượng ligin của chất rắn dễ bay hơi biểu diễn bằng phần
trăm trọng lượng khô.
c) Sự phát sinh mùi hôi
Trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, mùi hôi phát sinh ra nhanh chóng ở các
nơi chứa rác. Mùi hôi tạo thành là do sự phân hủy yếm khí các thành phần hữu cơ
trong rác có khả năng phân hủy nhanh.
Sự tạo thành H2S được minh họa bởi các phản ứng sau:
CH3CHOHCOOH + SO42- Æ CH3COOH + S2- +H2O + CO2
(Lactate)
(sulfate)
(acetate)
(sulfide)
4H2 + SO42- Æ S2- +4H2O
S2- + 4H+ Æ H2S
Trung
Ion sulfide có thể kết hợp với muối kim loại có mặt trong rác như sắt để hình
tâm
liệu
thànhHọc
sulfide
kim ĐH
loại: Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
S2- + 2Fe2+ Æ FeS
Màu đen của chất thải rắn đã trải qua quá trình phân hủy yếm khí, là do sự
hình thành các sulfide kim loại trên.
Sự biến đổi sinh học của hợp chất hữu cơ chứa gốc sulfur có thể hình thành
các hợp chất có mùi hôi như methyl mercaptan và acid amino butyric. Sự biến đổi
methionine và amino acid như sau:
+2H
CH3SH + CH3CH2CH2(NH2)COOH
CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH
Methionine
Methyl mercaptan Aminobutyric acid
Methyl mercaptan có thể bị thủy phân sinh học thành methyl alcohol và
hydro sulfur:
CH3SH + H2O Æ CH4OH + H2S
SVTH: Trần Mai Khanh – Trần Thị Tuyết Linh
5
CHƯƠNG 2:LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
d) Sự sản sinh ruồi
Ruồi có thể phát triển trong khoảng thời gian không đầy 2 tuần sau khi trứng
ruồi được cấy vào. Sự sinh sản và phát triển của ruồi nhà từ khi còn trong trứng đến
khi trưởng thành bao gồm các giai đoạn:
Trung
+ Trứng phát triển
8 – 12h
+ Giai đoạn 1 của ấu trùng (giòi)
20h
+ Giai đoạn 2 của ấu trùng
24h
+ Giai đoạn 3 của ấu trùng
3 ngày
+ Giai đoạn nhộng
4 – 5 ngày
Tổng cộng
9 – 11 ngày
Thời gian để ruồi phát triển từ giai đoạn ấu trùng (giòi) ở các thùng chứa bên
trong nhà phụ thuộc vào yếu tố sau: nếu giòi phát triển thì chúng khó có thể bị loại
trừ khi rác trong thùng được loại bỏ. Giòi còn lại trong thùng có thể phát triển thành
tâm
ĐHcũng
Cần
Tàicácliệu
học
và nghiên
cứu
ruồi.Học
Nhữngliệu
con giòi
có Thơ
thể bò @
ra khỏi
thùng
chứatập
rác không
có nắp đậy
và phát triển thành ruồi ở xung quanh gây nên tình trạng mất vệ sinh thực phẩm và
làm ô nhiễm môi trường (Lâm Minh Triết, 2006).
2.1.3. Các phương pháp xử lý chất thải rắn
2.1.3.1. Phương pháp thiêu hủy (đốt)
Thiêu hủy rác là việc đốt rác có kiểm soát nhằm đảm bảo cho các thành phần
cần thiêu hủy cháy hoàn toàn không sinh ra PIC’s và các chất độc khác. Quá trình
thiêu hủy thường đi đôi với việc thu hồi năng lượng (Lê Hoàng Việt, 2005).
Nhờ thiêu đốt, dung tích của chất thải rắn giảm còn khoảng 10%, khối lượng
chất rắn giảm còn 25% hoặc thấp hơn so với ban đầu (Trần Hiếu Nhuệ, 2001).
2.1.3.2. Phương pháp chôn lấp
Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh là phương pháp đổ rác thành đống tại bãi
không làm mất vệ sinh khu vực xung quanh, rác được san lấp hàng ngày và được
phủ lên trên bề mặt một lớp đất. Dưới đáy bãi chôn lấp có phủ lớp vải địa kỹ thuật
SVTH: Trần Mai Khanh – Trần Thị Tuyết Linh
6
CHƯƠNG 2:LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
chống thấm. Nước rỉ rác được tập trung để xử lý riêng; Các khí sinh ra trong quá
trình phân hủy các chất hữu cơ từ bãi rác được thu hồi để phục vụ cho các hoạt
động khác.
2.1.3.3. Phương pháp sinh học
a) Phương pháp ủ compost
Theo Haug (1980) ủ chất thải (waste composting) là quá trình phân giải sinh
học chất hữu cơ dẫn tới sự ổn định khối ủ trong tồn trữ và sử dụng như một loại
phân hữu cơ (trích dẫn từ Lâm Minh Triết, 2006).
Một định nghĩa khác đang phổ biến ở các nước Châu Âu thì ủ chất thải là sự
kiểm soát quá trình hiếu khí hoạt động của các vi sinh vật ưa ấm và ưa nóng. Kết
quả của các hoạt động vi sinh vật sẽ tạo ra CO2, nước, chất khoáng và các chất hữu
cơ ổn định (Pereira – Neta (1987), trích dẫn từ Lâm Minh Triết, 2006).
Về tổng thể, quá trình ủ là quá trình phân giải một loạt các chất hữu cơ có
trong chất thải sinh hoạt, bùn cặn, phân gia súc, gia cầm, các chất thải hữu cơ nông
nghiệp. Quá trình ủ chất thải được thực hiện cả trong điều kiện hiếu khí và yếm khí.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Ủ hiếu khí
Là quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật khi có mặt của oxy.
Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải hiếu khí này là CO2, NH3, nước, nhiệt,
các chất hữu cơ đã ổn định và sinh khối vi sinh vật.
Ủ yếm khí
Là quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ bởi các vi sinh vật khi không có mặt
của oxy. Sản phẩm của quá trình này là CH4, CO2, NH3, một vài loại khí khác với
số lượng rất nhỏ, các acid hữu cơ, nhiệt, các chất hữu cơ đã ổn định và sinh khối vi
sinh vật.
NH3 được tạo ra cả trong điều kiện hiếu khí và cả trong điều kiện yếm khí,
chúng nhanh chóng được các vi khuẩn nitrát hóa có trong khối ủ chuyển thành NO3Thời gian phân hủy của quá trình hiếu khí thường xảy ra nhanh quá trình yếm khí
(Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương, 2001).
SVTH: Trần Mai Khanh – Trần Thị Tuyết Linh
7
CHƯƠNG 2:LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
b) Phương pháp nuôi trùn
Ủ phân compost bằng cách nuôi trùn (vermicompost) là một hình thức sử
dụng trùn đỏ (Eisenia fertida hay Bumbricus rubellus) để tiêu thụ các chất hữu cơ.
Quá trình gồm 2 giai đoạn:
- Hoạt động của VSV phân hủy một phần chất hữu cơ.
- Sử dụng chất hữu cơ đã phân hủy một phần để nuôi trùn.
Trong giới hạn của luận văn chúng tôi quan tâm đến vấn đề xử lý rác bằng
phương pháp sinh học.
2.2. Giới thiệu quá trình lên men hiếu khí
2.2.1. Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân compost
Theo Lê Hoàng Việt (2005), sự phân hủy của protein trong chất thải như sau:
Protein Æ peptides Æ aminoacids Æ NH4+ Æ nguyên sinh chất của VSV hoặc NH3
Trung tâm Học
liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu
Sự phân hủy của carbohydrates Æ đường đơn Æ acid hữu cơ Æ CO và
2
nguyên sinh chất của VSV
Quá trình ủ phân compost gồm 4 giai đoạn:
a) Giai đoạn chậm: là thời gian cần thiết để VSV thích nghi và tạo khuẩn
lạc trong mẻ ủ.
b) Giai đoạn tăng trưởng: ở giai đoạn này nhiệt độ tăng lên do nhiệt của
quá trình sinh học và đạt đến giới hạn của VSV ưa ấm (30 – 40oC).
c) Giai đoạn Thermophilic: giai đoạn này nhiệt độ tăng lên cao nhất thích
hợp cho sự hoạt động của VSV ưa nhiệt. Giai đoạn này thuận lợi nhất cho việc ổn
định chất thải và vô hiệu hóa VSV gây bệnh.
d) Giai đoạn thuần thục (hay còn gọi là khoáng hóa): giai đoạn này nhiệt độ
bắt đầu giảm dần đến mức mesophilic rồi cân bằng với môi trường. Quá trình lên
men thứ cấp diễn ra biến chất thải thành mùn hữu cơ. Đồng thời quá trình nitrát hóa
cũng diễn ra biến NH3 thành NO3- do tác động của vi khuẩn Nitrosomonas và
SVTH: Trần Mai Khanh – Trần Thị Tuyết Linh
8
