Nghiên cứu quá trình phân hủy kỵ khí chất thải chăn nuôi lợn và rác hữu cơ trong sinh hoạt nông thôn để sinh khí mêtan và phân hữu cơ

Đề tài được thực hiện nhằm nghiên cứu quá trình phân hủy kỵ khí chất thải chăn nuôi lợn và rác hữu cơ trong sinh hoạt nông thôn để sinh khí mêtan và phân hữu cơ. Mời các bạn cùng tìm hiểu về bài viết để nắm rõ hơn về chi tiết nội dung.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu quá trình phân hủy kỵ khí chất thải chăn nuôi lợn và rác hữu cơ trong sinh hoạt nông thôn để sinh khí mêtan và phân hữu cơKhoa học Tự nhiênNghiên cứu quá trình phân hủy kỵ khí chất thảichăn nuôi lợn và rác hữu cơ trong sinh hoạtnông thôn để sinh khí mêtan và phân hữu cơĐỗ Quang Trung1*, Đoàn Văn Hưởng1, Bùi Duy Cam1, Nguyễn Thị Nhâm1,Nguyễn Quang Minh2, Chu Xuân Quang3Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội2Trường Đại học Hải Phòng3Viện Ứng dụng Công nghệ, Bộ Khoa học và Công nghệ1Ngày nhận bài 13/11/2018; ngày chuyển phản biện 16/11/2018; ngày nhận phản biện 13/12/2018; ngày chấp nhận đăng 17/12/2018Tóm tắt:Rác thải hữu cơ sinh hoạt được phối trộn vào chất thải chăn nuôi lợn trong một thiết bị phân huỷ kỵ khí theo tỷ lệxác định. Ba dãy thí nghiệm TN1, TN2, TN3 được thiết lập với tỷ lệ chất thải chăn nuôi lợn:rác thải hữu cơ lần lượtlà 100:0; 90:10 và 85:15. Kết quả thu được sau 25 ngày theo dõi cho thấy, hiệu suất loại bỏ CODs đạt 61,77-69,93%,cao hơn so với CODt 53,73-60,30%; thể tích khí sinh ra trong các thí nghiệm lần lượt là 107,31 ml/gCODt trongTN1; 107,24 ml/gCODt trong TN2 và 108,40 ml/gCODt trong TN3. Khí sinh học sau khi xử lý loại bỏ CO2, hàmlượng khí CH4 tăng từ 64-65% lên 81-90%; hàm lượng khí H2S đáp ứng tiêu chuẩn sử dụng cho đun nấu (1.000ppm). Sản phẩm thu được từ quá trình ủ bùn sau biogas kết hợp với rác thải hữu cơ có thành phần tương đương vớiphân hữu cơ vi sinh được quy định trong TCVN7185:2002.Từ khóa: chất thải chăn nuôi, phân hữu cơ, rác thải hữu cơ.Chỉ số phân loại: 1.7Tổng quanChất thải chăn nuôi lợn là hỗn hợp bao gồm phân, thứcăn thừa, nước tiểu, nước rửa chuồng trại… Đây là loại chấtthải đặc trưng, biến động rất lớn và phụ thuộc vào nhiều yếutố như quy mô chăn nuôi, giống, độ tuổi vật nuôi, chế độ ănuống, nhiệt độ, độ ẩm trong chuồng, cách vệ sinh chuồngtrại… Theo tác giả Vũ Đình Tôn và cộng sự, lượng phân thảira hàng ngày bằng 6-8% trọng lượng lợn [1]. Quy trình xửlý chất thải chăn nuôi lợn phổ biến hiện nay là chất thải chănnuôi được đưa vào hồ kỵ khí có phủ bạt hoặc hầm biogas,qua ao/hồ sinh học sau đó xả trực tiếp ra kênh mương. Mặcdù hầu hết các trang trại đều đã áp dụng một hoặc một vàiphương pháp để xử lý chất thải, tuy nhiên, chất lượng nướcthải sau xử lý đều chưa đạt tiêu chuẩn xả thải [2]. Bên cạnhđó, xử lý rác thải sinh hoạt khu vực nông thôn hiện nay cũngđang là vấn đề thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học,nhà quản lý. Với đặc thù giàu các nguyên tố dinh dưỡng (N,P) của chất thải chăn nuôi lợn và giàu hợp chất hydrocacboncủa rác thải sinh hoạt hữu cơ, việc kết hợp xử lý hai loại chấtthải này trong một quá trình đồng phân huỷ kỵ khí hứa hẹnnhững kết quả triển vọng.loại chất thải này. J. Jiménez và các cộng sự đã tối ưu hoáhoạt động của vi sinh vật sinh khí mêtan trong quá trìnhđồng phân huỷ kỵ khí ở nhiệt độ thường (mesophilic) và ưanhiệt (thermophilic) của phân lợn và rơm rạ cho thấy, lượngkhí mêtan thu được tăng đáng kể [3]. Sheng Zhou và cáccộng sự đã nghiên cứu về sự biến đổi của cộng đồng vi sinhvật trong quá trình phân huỷ kỵ khí ưa nhiệt của phân lợnvới tỷ lệ khác nhau của rơm rạ, kết quả thu được cho thấycác nhóm methanogenic của Methanothermobacter chiếmưu thế trong tất cả các mẫu cỏ tỷ lệ C/N cao [4]. Ở ViệtNam, đồng phân huỷ kỵ khí mới được áp dụng thử nghiệmmột số mô hình xử lý bùn thải đô thị. Trong nghiên cứu củamình, Nguyễn Việt Anh và cộng sự đã nghiên cứu xử lý kếthợp bùn tự hoại và rác thải hữu cơ bằng phương pháp sinhhọc kỵ khí ở chế độ lên men nóng. Các kết quả cho thấy hiệusuất xử lý COD đạt khá cao (xấp xỉ 80%), tỷ lệ CH4 trongkhí biogas đạt từ 65-70% [5].Thực nghiệmChuẩn bị nguyên vật liệuNguyên liệu cho hệ nghiên cứu đồng phân huỷ kỵ khí:Trên thế giới đã có một số nghiên cứu kết hợp xử lý hai- Chất thải chăn nuôi lợn được lấy tại hố thu gom, trướcTác giả liên hệ: Email:doquangtrung@hus.edu.vn*61(1) 1.201916Khoa học Tự nhiênA research into anaerobicdigestion of pig farming wasteand household organic wastein rural areas to producemethane and organic fertilizerQuang Trung Do1*, Van Huong Doan1,Duy Cam Bui1, Thi Nham Nguyen1,Quang Minh Nguyen2, Xuan Quang Chu3University of Science, Vietnam National University, Hanoi2Haiphong University3National Center for Technological Progress,Ministry of Science and Technology1khi xả vào bể biogas tại trang trại nhà gia đình ông ĐặngViết Tới - thôn Lương Xá, xã Lam Điền, huyện ChươngMỹ, thành phố Hà Nội.- Mẫu rác thải sinh hoạt hữu cơ được lấy tại trang trạinhà gia đình ông Đặng Viết Tới và bãi rác tập trung thônLương Xá, xã Lam Điền, huyện Chương Mỹ, thành phố HàNội.Rác thải hữu cơ được xay nhỏ, lọc qua sàng kích thướcmắt lưới 1 mm, sau đó trộn đồng thể với chất thải chăn nuôilợn và nạp vào 2 pilot nghiên cứu có thể tích 1 m3 hoạt độngđồng thời. Các chỉ tiêu đặc trưng trong quá trình nghiên cứuđược xác định độc lập và lấy kết ...