Quản lý và xử lý chất thải rắn - Chương 6

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:52

Thêm vào BST

Báo xấu

333
lượt xem 134
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ (COMPOST) TỪ RÁC ĐÔ THỊ Các công nghệ sản xuất phân hữu cơ (compost) từ rác đô thị gồm phân hủy kỵ khí và ủ hiếu khí (composting). Bản chất chung của 2 quá trình trên là sử dụng các vi sinh vật để ổn định các thành phần hữu cơ có trong rác trước khi đem sử dụng hoặc xử lý tiếp. Chôn lấp Nước thải (nước rỉ rác) Khí thải (biogas) Rác ổ định để tao cải Khí thải Phân hữu cơ Nhiệt, Năng lượng ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Quản lý và xử lý chất thải rắn - Chương 6

CHÖÔNG VI COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT PHAÂN HÖÕU CÔ (COMPOST) TÖØ RAÙC ÑOÂ THÒ Caùc coâng ngheä saûn xuaát phaân höõu cô (compost) töø raùc ñoâ thò goàm phaân huûy kî khí vaø uû hieáu khí (composting). Baûn chaát chung cuûa 2 quaù trình treân laø söû duïng caùc vi sinh vaät ñeå oån ñònh caùc thaønh phaàn höõu cô coù trong raùc tröôùc khi ñem söû duïng hoaëc xöû lyù tieáp. Choân laáp Nöôùc thaûi (nöôùc ræ raùc) Khí thaûi Nhieät, (biogas) Naêng löôïng Phaân huûy kî khí Raùc höõu cô coù theå Raùc oå ñònh phaân ñeå tao caûi Uû hieáu khí Khí thaûi huûy SH (composting) Phaân höõu cô Hình 6.1: Caùc doøng vaät chaát chính trong quaù trình xöû lyù sinh hoïc caùc hôïp chaát höõu cô coù theå phaân huûy sinh hoïc trong raùc ñoâ thò 6.1 Coâng Ngheä Kî Khí 6.1.1 Toång quan Phaân huyû kî khí xaûy ra töï nhieân ôû baát cöù nôi naøo coù haøm löôïng cao caùc chaát höõu cô aåm ñöôïc tích tuï trong tröôøng hôïp thieáu oxy hoaø tan. Caùc vi khuaån kî khí phaân huûy caùc hôïp chaát höõu cô taïo ra CO2 vaø CH4. Khí CH4 coù theå thu gom vaø söû duïng nhö moät nguoàn nhieân lieäu sinh hoïc (biogas). Chaát raén oån ñònh coøn laïi chieám 40-60% khoái löôïng nguyeân lieäu ban ñaàu coù theå söû duïng laøm phaân boùn. Caùc heä thoáng phaân huûy kî khí (coøn goïi laø quaù trình leân men, söï khí hoùa hay hoùa trình metan hoaù) söû duïng caùc beå phaûn öùng kín ñeå kieåm soaùt quaù trình kî khí vaø thu gom toaøn boä löôïng khí biogas sinh ra. Saûn löôïng biogas phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn chaát thaûi vaø ñieàu kieän trong beå phaûn öùng. http://www.ebook.edu.vn 60
Raùc ñoâ thò Phaân loaïi Chaát höõu cô Buøn höõu cô, chaát thaûi noâng nghieäp Biogas Phaân huûy kî khí Caûi taïo ñaát Boùn ruoäng neáu ñöôïc chaáp nhaän Choân laáp Uû hieáu khí ñeå chuyeån thaønh phaân boùn hc Hình 6.2: Sô ñoà quaù trình xöû lyù raùc ñoâ thò baèng coâng ngheä phaân huûy kî khí 6.1.2 Phaân loaïi coâng ngheä Caùc daïng coâng ngheä phaân huûy kî khí raùc ñoâ thò coù theå phaân loaïi nhö sau: 1. Theo moâi tröôøng phaûn öùng Öôùt: raùc ñoâ thò ôû daïng huyeàn phuø vôùi löôïng nöôùc cung caáp nhaèm pha • loaõng raùc ñeán tyû leä 10-15% TS. Khoâ: haøm löôïng TS trong raùc ñem phaân huûy trong khoaûng 20-40%. • 2. Theo cheá ñoä caáp lieäu Meû: heä thoáng hoaït ñoäng giaùn ñoaïn theo meû • Lieân tuïc: heä thoáng laøm vieäc lieân tuïc • 3. Theo phaân ñoaïn phaûn öùng Moät giai ñoaïn: toaøn boä quaù trình phaân huûy xaûy ra trong moät thuøng • phaûn öùng Ña giai ñoaïn: toaøn boä quaù trình xaûy ra ôû nhieàu thuøng phaûn öùng maéc • noái tieáp theo moät hoaëc caû hai cheá ñoä sau: http://www.ebook.edu.vn 61
- Giai ñoaïn acid hoùa vaø metan hoùa ñöôïc taùch rieâng vôùi muïc ñích laøm gia taêng hieäu quaû, tính oån ñònh vaø khaû naêng kieåm soaùt. - Vaän haønh ôû caùc nhieät ñoä khaùc nhau: trung bình vaø nhieät ñoä cao. http://www.ebook.edu.vn 62
4. Theo loaïi nguyeân lieäu ñaàu vaøo: Phaân huûy keát hôïp vôùi phaân ñoäng vaät: thaønh phaàn höõu cô trong raùc • ñoâ thò ñöôïc troän vôùi phaân ñoäng vaät vaø phaân huûy keát hôïp vôùi nhau. Quaù trình naøy caûi thieän tyû leä C/N vaø saûn löôïng khí sinh ra. Chæ phaân huûy raùc ñoâ thò: thaønh phaàn nguyeân lieäu ban ñaàu chæ coù • thaønh phaàn höõu cô cuûa raùc ñoâ thò ñöôïc taïo huyeàn phuø vôùi dòch loûng. Caùc daïng beå phaûn öùng ñöôïc duøng nhieàu nhaát treân quy moâ coâng nghieäp laø beå phaûn öùng moät giai ñoaïn. Hieän nay, caùc thieát keá beå phaûn öùng daïng naøy ñang ñöôïc naâng caáp ñeå ñaùp öùng caùc yeâu caàu ngaøy caøng gia taêng cuûa thò tröôøng. Caùc heä thoáng hai hay nhieàu giai ñoaïn baét ñaàu ñoùng vai troø quan troïng trong xöû lyù raùc coâng nghieäp cuøng vôùi raùc höõu cô vaø caàn ñoä veä sinh an toaøn cao. Caùc heä thoáng meû coù caùc caûi tieán roõ reät hôn. Tuy nhieân cô hoäi aùp duïng cao taïi caùc quoác gia ñang phaùt trieån do suaát ñaàu tö thaáp. Treân thöïc teá khoù coù söï so saùnh moät caùch toaøn dieän caùc heä thoáng khaùc nhau do vaán ñeà quan troïng nhaát hieän nay khi löïa choïn coâng ngheä laø suaát ñaàu tö ban ñaàu cuûa heä thoáng caàn chieám ñöôïc thieän caûm cuûa coäng ñoàng. 6.1.3 Caùc yeáu toá vaät lyù vaø hoùa hoïc Tyû leä C/N - Tyû leä C/N toái öu trong quaù trình phaân huûy kî khí khoaûng 20-30:1. Ôû möùc ñoä tyû leä thaáp hôn, nitô seõ thöøa vaø sinh ra khí NH3, nguyeân nhaân gaây ra muøi khai. Ôû möùc tyû leä cao hôn söï phaân huûy xaûy ra chaäm. pH - Saûn löôïng khí biogas sinh ra töø quaù trình phaân huûy kî khí ñaït toái ña khi giaù trò pH cuûa vaät lieäu naèm trong khoaûng 6-7. Giaù trò pH aûnh höôûng ñeán thôøi gian phaân huûy cuûa vaät lieäu. Taïi thôøi ñieåm ban ñaàu cuûa quaù trình leân men, soá löôïng lôùn caùc acid höõu cô ñöôïc taïo thaønh vaø coù theå laøm cho giaù trò pH cuûa hoãn hôïp giaûm xuoáng döôùi 5, ñieàu naøy seõ laøm haïn cheá quaù trình phaân huûy. Quaù trình http://www.ebook.edu.vn 63
phaân huûy seõ tieáp tuïc vaø noàng ñoä NH3 taïo thaønh seõ gia taêng do söï phaân huyû cuûa nitô, giaù trò pH coù theå taêng leân treân 8. Khi saûn löôïng khí metan taïo thaønh oån ñònh, giaù trò pH trong khoaûng 7,2-8,2. http://www.ebook.edu.vn 64
Nhieät ñoä - Vi sinh vaät metan hoùa seõ khoâng hoaït ñoäng ñöôïc khi nhieät ñoä quaù cao hay quaù thaáp. Khi nhieät ñoä giaûm xuoáng döôùi 10oC, saûn löôïng khí biogas taïo thaønh haàu nhö khoâng ñaùng keå. Hai khoaûng nhieät ñoä toái öu cho quaù trình phaân huûy kî khí: Giai ñoaïn nhieät ñoä trung bình: nhieät ñoä dao ñoäng trong khoaûng 20-40oC, toái öu 30-35oC. Giai ñoaïn hieáu nhieät: nhieät ñoä toái öu trong khoaûng 50-65oC. 6.1.4 Ñaëc tröng cuûa caùc coâng ngheä 6.1.4.1 Coâng ngheä öôùt moät giai ñoaïn Ñoái vôùi heä thoáng hoaït ñoäng theo coâng ngheä öôùt moät giai ñoaïn, raùc ñöôïc chuyeån sang daïng huyeàn phuø coù 10% chaát raén baèng moät löôïng nöôùc. Heä thoáng hoaït ñoäng vôiù söï phaân huûy keát hôïp giöõa raùc ñoâ thò vôùi caùc nguyeân lieäu loaõng hôn nhö buøn töø coáng raõnh hoaëc phaân ñoäng vaät. Thuyû tinh vaø ñaù ñöôïc yeâu caàu loaïi boû nhaèm ngaên ngöøa khaû naêng tích tuï nhanh cuûa caùc chaát naøy döôùi ñaùy beå phaûn öùng. Quaù trình phaân huûy yeâu caàu eùp ñeå laáy laïi dòch loûng (coù theå tuaàn hoaøn trôû laïi cho ñaàu vaøo) vaø taïo ra chaát raén ñaõ phaân huûy ñeå xöû lyù tieáp. a. Ñaëc tröng kyõ thuaät Caùc öu vaø nhöôïc ñieåm chính veà maët kyõ thuaät cuûa coâng ngheä öôùt moät giai ñoaïn nhö sau: Öu ñieåm: • Coâng ngheä oån ñònh ñaõ ñöôïc thöû nghieäm vaø vaän haønh trong nhieàu thaäp - kyû. Tính ñoàng nhaát cuûa raùc höõu cô sau khi ñaõ qua nghieàn thuûy löïc vaø pha - loaõng ñeå ñaït haøm löôïng TS nhoû hôn 15% cho pheùp aùp duïng beå phaûn öùng daïng khuaáy troän hoaøn toaøn. Nhöôïc ñieåm: • Chaát thaûi caàn ñöôïc tieàn xöû lyù toát nhaèm ñaûm baûo ñoä ñoàng nhaát vaø loaïi - boû caùc chaát oâ nhieãm daïng thoâ hoaëc coù ñoäc tính cao töø raùc ñoâ thò. http://www.ebook.edu.vn 65
Ñoái vôùi raùc khoâng ñöôïc phaân loaïi taïi nguoàn caàn coù caùc böôùc tieàn xöû lyù - sau: saøng, nghieàn thuûy löïc, tuyeån noåi. Caàn giaûm thieåu caùc thaønh phaàn naëng vì chuùng coù theå gaây hö hoûng heä - thoáng khuaáy vaø bôm cuõng nhö giaûm thieåu caùc chaát taïo boït gaây aûnh höôûng ñeán hieäu suaát cuûa quaù trình taùch khí biogas. Khaû naêng bò ñoaûn maïch veà thuûy löïc. - http://www.ebook.edu.vn 66
b. Ñaëc tröng sinh hoïc Tyû löôïng biogas thu ñöôïc treân thöïc teá khoaûng 170-320Nm3 CH4/kg VS caáp (töông öùng tyû leä giaûm VS laø 40% vaø 75%) tuøy thuoäc vaøo nhieät ñoä moâi tröôøng. Tyû löôïng biogas thu ñöôïc töø chaát thaûi laøm vöôøn thaáp hôn so vôùi caùc thaønh phaàn höõu cô khaùc nhö thöïc phaåm chaúng haïn do coù haøm löôïng lignin cao hôn. Taûi löôïng höõu cô theå tích ñaûm baûo quaù trình phaân huûy sinh hoïc beàn vöõng trong ñieàu kieän hieáu nhieät ñoái vôùi raùc ñöôïc phaân loaïi cô hoïc laø 9,7 kg VS/m3/ngaøy, ñoái vôùi raùc ñöôïc phaân loaïi taïi nguoàn laø 6kg VS/m3/ngaøy. Ñoái vôùi chaát thaûi töø ngaønh coâng nghieäp cheá bieán noâng saûn, vôùi tyû leä C/N lôùn hôn 20 thì taûi löôïng treân coù theå ñaït thaäm chí trong ñieàu kieän nhieät ñoä bình thöôøng. Haøm löôïng TKN cao gaây öùc cheá hoaù trình metan hoùa, giaù trò NH4+ ngöôõng khoaûng 3g/l. Thöôøng haøm löôïng TKN trong chaát thaûi ñöôïc phaân loaïi cô hoïc khoaûng 14g TKN/kg TS vaø thöïc phaåm khoaûng 20g TKN/kg TS. Haøm löôïng NH4+ coù theå duy trì ôû ngöôõng möùc 3g/l dung dòch leân men baèng caùch söû duïng hôïp lyù nöôùc pha loaõng. Tuy nhieân trong moät soá tröôøng hôïp ñaëc bieät, chaúng haïn nhö chaát thaûi töø ngaønh cheá bieán noâng saûn vôùi tyû leä C/N nhoû hôn 20 vaø coù khoaûng 60% VS deã phaân huûy sinh hoïc thì haøm löôïng NH4+ caàn duy trì thaáp hôn vaø khoâng theå aùp duïng heä thoáng öôùt moät giai ñoaïn. Haøm löôïng acid beùo trong thöïc phaåm thaûi cuõng gaây aûnh höôûng ñeán quaù trình metan hoùa. c. Caùc vaán ñeà kinh teá, moâi tröôøng Khi söû duïng döôùi daïng buøn ñeå naïp vaøo caùc beå phaûn öùng thì lôïi ích lôùn veà maët kinh teá laø coù theå söû duïng caùc thieát bò reû tieàn nhö bôm vaø ñöôøng oáng. Tuy nhieân neáu so vôùi heä thoáng khoâ thì chi phí beå phaûn öùng, thieát bò khöû nöôùc vaø tieàn xöû lyù laïi cao hôn. Xeùt toång theå möùc ñaàu tö cuûa heä thoáng öôùt moät giai ñoaïn vaø khoâ moät giai ñoaïn hoaøn toaøn nhö nhau. Nhöôïc ñieåm cuûa heä thoáng laø khoâng thu hoài hoaøn toaøn biogas do moät phaàn chaát höõu cô bò loaïi cuøng vôùi caùc chaát taïo boït hoaëc ôû daïng caùc thaønh phaàn naëng phía ñaùy beå phaûn öùng. http://www.ebook.edu.vn 67
Moät nhöôïc ñieåm nöõa cuûa heä thoáng laø söû duïng quaù nhieàu nöôùc, thöôøng khoaûng 1m3/T chaát thaûi raén, laøm taêng chi phí söû duïng nöôùc cuõng nhö ñaàu tö vaø chi phí xöû lyù nöôùc thaûi. http://www.ebook.edu.vn 68
Baûng 6.1: Toång quan veà ñaëc tính cuûa coâng ngheä öôùt moät giai ñoaïn TT Tieâu chí Öu ñieåm Nhöôïc ñieåm 1 Kyõ thuaät Phaùt trieån töø quaù trình Ñoaûn maïch ñaõ ñöôïc nghieân cöùu kyõ Caùc chaát taïo vaùng/boït vaø naëng laéng xuoáng ñaùy beå phaûn öùng Tieàn xöû lyù phöùc taïp 2 Sinh hoïc Pha loaõng chaát gaây öùc Töông ñoái nhaïy caûm veà taûi cheá baèng nöôùc löôïng do caùc chaát gaây öùc cheá coù khaû naêng lan truyeàn nhanh trong beå phaûn öùng Maát VS theo caùc chaát trô 3 Kinh teá vaø Thieát bò xöû lyù vaø vaän Tieâu thuï nhieàu nöôùc moâi tröôøng chuyeån buøn reû (buø laïi ñoøi Tieâu thuï naêng löôïng cao hoûi thieát bò tieàn xöû lyù vaø do phaûi gia nhieät theå tích theå tích cuûa beå phaûn öùng lôùn lôùn) Nguoàn: [42] d. Moät vaøi heä thoáng hieän ñang aùp duïng treân thöïc teá Coâng ngheä öôùt lieân tuïc moät giai ñoaïn cuûa EcoTec ñaõ ñöôïc aùp duïng taïi nhaø maùy xöû lyù chaát thaûi sinh hoïc vôùi coâng suaát 6.500 taán/naêm ôû Bottrop, Ñöùc töø naêm 1995. Coâng ngheä naøy cuõng ñang ñöôïc aùp duïng treân theá giôùi, cuï theå: nhaø maùy coù coâng suaát 30.000 taán/naêm ôû Berlin, Ñöùc; nhaø maùy coù coâng suaát 17.000 taán/naêm ôû Shilou, Trung Quoác. Ngoaøi ra coøn coù moät döï aùn xaây döïng nhaø maùy coù coâng suaát 14.000 taán/naêm ôû Bangkok. http://www.ebook.edu.vn 69
Chaát thaûi höõu cô Nghieàn sô boä Boàn chöùa Beå phaûn öùng kî khí moät giai Taùch kim loaïi ñoaïn (Nhieät ñoä: 35oC Thôøi gian löu: 15-20ngaøy) RDF laøm nhieân lieäu cho noài Saøng quay hôi ñoát theo nguyeân lyù lô löûng Beå dieät khuaån 70oC in voøng 30ph Phaân Beå chuaån bò nguyeân Bôm Nöôùc boùn lieäu phaûn öùng Beå chöùa loûng Tuaàn hoaøn khí biogas cho muïc Khöû nöôùc ñích khuaáy troän Muøn Caùc chaát trô Nöôùc thaûi Nguoàn: [42] Hình 6.3: Sô ñoà coâng ngheä öôùt lieân tuïc moät giai ñoaïn do Eco Technology JVV Oy phaùt trieån Chaát thaûi ñaõ ñöôïc phaân loaïi taïi nguoàn ñöôïc vaän chuyeån ñeán nhaø maùy vaø chuyeån qua coâng ñoaïn nghieàn sô boä, phaân loaïi töø tính tröôùc khi phaân loaïi baèng troáng quay. Chaát thaûi chaùy ñöôïc hay coøn goïi laø nhieân lieäu thu hoài töø raùc (RDF) ñöôïc taùch ra vaø chuyeån ñeán noài hôi ñoát theo coâng ngheä lô löõng. Caùc chaát höõu cô coøn laïi ñöôïc chuyeån ñeán beå chuaån bò nguyeân lieäu phaûn öùng. Taïi ñaây, caùc chaát naøy taïo thaønh dòch loûng vôùi 15% TS baèng caùch troän vôùi nöôùc. Caùc taïp chaát raén ñöôïc loaïi boû vaø nguyeân lieäu ñöôïc bôm ñeán beå phaûn öùng sinh hoïc kî khí. http://www.ebook.edu.vn 70
Heä thoáng goàm hai hay nhieàu daây chuyeàn hoaït ñoäng song song. Quaù trình phaân huûy baét ñaàu ôû nhieät ñoä 35oC vôùi thôøi gian löu töø 15-20 ngaøy (coâng ngheä phaân huûy kî khí hieáu nhieät ôû 55oC cuõng coù theå aùp duïng ñöôïc cho heä thoáng naøy). Quy moâ cuûa heä thoáng coù theå leân ñeán 5.000m3. Biogas sinh ra seõ ñöôïc tuaàn hoaøn laïi moät phaàn ñeå taïo boït khí laøm khuaáy troän vaät lieäu trong beå phaûn öùng. Huyeàn phuø taïo ra ñöôïc dieät khuaån ôû 70oC trong voøng 30 phuùt ñeå ñem boùn cho ñaát noâng nghieäp moät caùch an toaøn. 6.1.4.2 Coâng ngheä khoâ moät giai ñoaïn a. Ñaëc tröng kyõ thuaät Haøm löôïng TS toái öu trong caùc chaát raén leân men trong heä thoáng söû duïng coâng nghieäp khoâ moät giai ñoaïn khoaûng 20-40%, vôùi raùc coù haøm löôïng TS>50% caàn phaûi pha loaõng. Nöôùc ñöôïc theâm vaøo toái thieåu ñeå taïo söï caân baèng nhieät toaøn dieän, raát höõu ích cho hoaït ñoäng ôû cheá ñoä hieáu nhieät. Heä thoáng khoâ khaùc bieät so vôùi heä thoáng öôùt veà baûn chaát vaät lyù cuûa caùc chaát ñem leân men. Quaù trình vaän chuyeån, naïp chaát leân men coù theå thöïc hieän nhôø baêng taûi, truïc vít hoaëc bôm chuyeân duïng coù coâng suaát lôùn. Caùc thieát bò naøy ñaét hôn so vôùi bom söû duïng trong heä thoáng öôùt. Ngoaøi ra, caùc thieát bò naøy phaûi ñuû maïnh ñeå coù theå vaän chuyeån ñöôïc ñaù, thuûy tinh, goã maø khoâng gaây ra baát cöù caûn trôû naøo. Heä thoáng tieàn xöû lyù chæ caàn aùp duïng ñeå loaïi caùc chaát raén coù kích thöôùc lôùn hôn 40mm, ví duï nhö saøng quay hoaëc heä thoáng nghieàn ñoái vôùi chaát thaûi höõu cô ñöôïc phaân loaïi taïi nguoàn. Daïng thieát bò phaûn öùng söû duïng laø plug- flow ñôn giaûn veà maët kyõ thuaät vaø khoâng caàn phaûi coù thieát bò khuaáy troän cô hoïc beân trong thieát bò phaûn öùng. Nhöôïc ñieåm chính cuûa quaù trình khoâ laø khaû naêng phaân boá ñeàu vaø xoay voøng vi sinh vaät cuõng nhö choáng quaù taûi vaø hoùa trình acid hoùa. Caùc vaán ñeà treân ñaõ ñöôïc giaûi quyeát trong heä thoáng Dranco baèng xoay voøng nöôùc ræ coù pha troän vôùi nöôùc saïch theo tyû leä 6:1. Heä thoáng naøy cho pheùp xöû lyù raát hieäu quaû ñoái vôùi caùc chaát thaûi coù haøm löôïng TS trong khoaûng 20-50%. http://www.ebook.edu.vn 71
Heä thoáng Kompogas cuõng töông töï nhö heä thoáng Dranco nhöng söû duïng oáng naèm ngang. Vôùi heä thoáng naøy, haøm löôïng TS trong chaát caàn leân men ñöôïc hieäu chænh trong khoaûng 23%. Heä thoáng Valorga khaùc vôùi heä thoáng daïng troøn ñöùng laø söû duïng biogas ñeå khuaáy troän. Biogas ñöôïc bôm vaøo ñaùy beå vôùi aùp suaát cao moãi 15 phuùt. Haøm löôïng TS caàn ñöôïc duy trì trong heä thoáng Valorga laø khoâng quaù 20%. Do caùc haïn cheá veà maët cô khí, thieát bò phaûn öùng Kompogas thöôøng ñöôïc thieát keá, thi coâng vôùi coâng suaát coá ñònh vaø ñeå thay ñoåi nhieàu thieát bò phaûn öùng vôùi coâng suaát töø 15.000 T/naêm tôùi 25.000 T/naêm ñöôïc xaây döïng ñeå vaän haønh song song. Ñoái vôùi heä thoáng Dranco vaø Valorga, maëc duø coù theå thay ñoåi ñöôïc coâng suaát nhöng caùc thieát bò phaûn öùng thöôøng coù theå tích khoâng quaù 3.300 m3 vaø chieàu cao khoâng quaù 25m. http://www.ebook.edu.vn 72
b. Ñaëc tröng sinh hoïc Heä thoáng khoâ moät g iai ñoaïn coù taûi löôïng höõu cô cao hôn so vôùi heä thoáng öôùt do khoâng bò aûnh höôûng bôûi caùc chaát gaây öùc cheá hoùa trình acid hoùa hoaëc metan hoùa. Caùc nghieân cöùu cho thaáy khoâng xaûy ra hieän töôïng öùc cheá bôûi C trong ñieàu kieän kî khí hieáu nhieät vôùi chaát thaûi coù tyû leä C/N lôùn hôn 20 ñoái vôùi heä thoáng Dranco. Ñieàu naøy coù theå giaûi thích ñöôïc do löôïng NH4+ sinh ra ít hôn vaø ñieàu kieän khuaáy troän keùm hôn so vôùi heä thoáng öôùt. Tyû löôïng sinh biogas trong caû 3 heä thoáng treân naèm trong khoaûng 90 Nm3/T chaát thaûi laøm vöôøn töôi tôùi 150 Nm3/T thöïc phaåm thaûi töôi töông öùng vôùi 210-300 Nm3 CH4/T VS hay möùc phaân huûy VS trong khoaûng 50- 70%. Tyû löôïng biogas sinh ra trong heä thoáng khoâ cao hôn heä thoáng öôùt coù theå giaûi thích ñöôïc do caùc chaát deã phaân huûy sinh hoïc khoâng bò maát ñi theo caùc chaát taïo vaùng/boït hoaëc laéng xuoáng döôùi beå phaûn öùng. Heä thoáng Valorga taïi Tiburd- Haø Lan coù taûi löôïng 1.000T chaát thaûi höõu cô töôi/tuaàn/2 beå phaûn öùng coù dung tích moãi beå 3.000m3 vaø hoaït ñoäng ôû 40oC, taûi löôïng naøy töông ñöông vôùi 5 kg VS/m3/ngaøy ñoái vôùi heä thoáng öôùt. Heä thoáng Dranco taïi Brecht-Bæ, taûi löôïng coù theå ñaït tôùi 15 kg VS/m3/ngaøy. Keát quaû ñaït ñöôïc trong tröôøng hôïp 35% TS, thôøi gian löu 14 ngaøy vaø 65% löôïng VS bò phaân huûy. Nhìn chung, taûi löôïng cuûa heä thoáng Dranco coù theå duy trì ñeàu ñaën ôû möùc 12 kg VS/m3/ngaøy hay gaáp ñoâi taûi löôïng cuûa heä thoáng öôùt. c. Caùc vaán ñeà kinh teá, moâi tröôøng Caùc khaùc bieät veà maët kinh teá bao goàm caû chi phí ñaàu tö vaø vaän haønh giöõa heä thoáng khoâ vaø öôùt khoâng nhieàu. Tuy nhieân veà khía caïnh moâi tröôøng, söï khaùc bieät giöõa heä thoáng khoâ vaø öôùt raát roõ reät. Heä thoáng khoâ söû duïng ít hôn heä thoáng öôùt 10 laàn vaø do vaäy löôïng nöôùc thaûi caàn xöû lyù seõ ít hôn heä thoáng öôùt nhieàu laàn. Öu ñieåm khaùc cuûa heä thoáng khoâ laø khaû naêng vaän haønh ôû ñieàu kieän hieáu nhieät cao, do vaäy khaû naêng ñaûm baûo veä sinh ñoái vôùi saûn phaåm cao hôn. http://www.ebook.edu.vn 73
Baûng 6.2: Toång quan veà moät soá ñaëc tröng cuûa coâng ngheä khoâ moät giai ñoaïn TT Tieâu chí Öu ñieåm Nhöôïc ñieåm 1 Kyõ thuaät Khoâng coù caùc boä phaän Chaát thaûi öôùt (
laø döï aùn trình dieãn veà coâng ngheä vaø khoâng coù hieäu quaû kinh teá khi hoaït ñoäng ôû coâng suaát nhoû. Chaát thaûi höõu cô ñaõ ñöôïc phaân loaïi taïi nguoàn ñöôïc phaân loaïi baèng tay hay xeù nhoû tröôùc khi chuyeån ñeán saøng phaân loaïi ñeå taùch caùc vaät chaát lôùn. Thieát bò phaân loaïi töø tính loaïi boû caùc maûnh kim loaïi vaø nguyeân lieäu sau ñoù ñöôïc troän vôùi nöôùc taùi söû duïng töø quaù trình. Nguyeân lieäu ñöôïc bôm ñeán ñænh cuûa phaûn öùng sinh hoïc kî khí coù dung tích 808m3. Heä thoáng DRANCO bao goàm moät giai ñoaïn kî khí hieáu nhieät (hoaït ñoäng ôû nhieät ñoä 50-58oC, thôøi gian löu laø 20 ngaøy, 5% löôïng chaát thaûi trong beå phaûn öùng ñöôïc laáy ra haøng ngaøy, khöû nöôùc baèng maùy eùp daïng truïc vít ñeå thu ñöôïc 55% chaát raén. Nöôùc ræ ñöôïc tieàn xöû lyù baèng caùc hoà hieáu khí taïi choã tröôùc khi thaûi ñeán traïm xöû lyù nöôùc thaûi ñoâ thò cuûa vuøng. Phaàn chaát raén vôùi haøm löôïng TS khoaûng 50% ñöôïc oån ñònh hieáu khí trong thôøi gian khoaûng 2 tuaàn theo kyõ thuaät thoåi khí töø ñaùy. Saûn phaåm cuoái cuøng laø phaân Humotex, laø saûn phaåm oån ñònh, veä sinh, söû duïng toát cho ñaát. Khoaûng 7% khí ñöôïc taïo ra söû duïng cho ñoát noùng beå phaûn öùng. Thaønh phaàn chaát raén toång soá cuûa nguyeân lieäu bieán thieân khoaûng 15-40%, phuï thuoäc vaøo caùc vaät lieäu ñaàu vaøo. http://www.ebook.edu.vn 75
Chaát thaûi hc ñöôïc phaân loaïi taïi nguoàn Phaân loaïi = tay Ñieän Maùy phaùt ñieän Nghieàn Nhieät Taïo hôi nöôùc Saøng phaân loaïi Beå phaûn öùng sinh hoïc kî khí Beå PL töø tính Oå ñònh Troän hieáu khí Beå ñònh löôïng Maùy troän (Troän vôùi nöôùc taùi use) vaø bôm Eùp Polymer Phaân Humotex vaø nöôùc Nöôùc ñöôïc tieàn xöû lyù Nöôùc thaûi ñi xl tieáp Nguoàn: [42] Hình 6.4: Sô ñoà coâng ngheä khoâ – lieân tuïc moät giai ñoaïn do h aõng DRANCO, Bæ phaùt trieån http://www.ebook.edu.vn 76
6.1.4.3 Coâng ngheä ña giai ñoaïn a. Toång quan Coâng ngheä hai hoaëc ña giai ñoaïn laø coâng ngheä trong ñoù chaát höõu cô ñöôïc chuyeån thaønh biogas thoâng qua caùc phaûn öùng sinh hoùa khoâng nhaát thieát phaûi xaûy ra trong cuøng moät ñieàu kieän. Do vaäy, quaù trình toái öu hoùa coâng ngheä caàn thöïc hieän toái öu hoùa töøng böôùc trong toaøn boä daây chuyeàn coâng ngheä nhaèm ñaûm baûo toái öu caû veà toác ñoä phaûn öùng vaø tyû löôïng sinh biogas. Treân thöïc teá, kyõ thuaät hai giai ñoaïn thöôøng ñöôïc aùp duïng trong ñoù giai ñoïan 1 thieân veà thuûy phaân cellulose, giai ñoaïn 2 acetat hoùa vaø metan hoùa vôùi toác ñoä sinh tröôûng chaäm cuûa quaàn theå vi sinh. Caùc heä thoáng aùp duïng coâng ngheä hai giai ñoaïn phaân bieät coù khaû naêng taêng hoaït tính cuûa quaù trình metan hoùa thoâng qua aùp duïng beå phaûn öùng coù löu sinh khoái hoaëc caùc ñieàu kieän khaùc. Cuõng coù theå taêng toác ñoä thuûy phaân taïi giai ñoaïn 1 baèng caùch aùp duïng ñieàu kieän microaerophilic hoaëc caùc ñieàu kieän khaùc. Vieäc aùp duïng caùc kyõ thuaät treân cho pheùp gia taêng caùc khaû naêng thieát keá heä thoáng hai g iai ñoaïn. Ñieàu naøy coù theå laøm taêng tính phöùc taïp veà maët kyõ thuaät cuûa heä thoáng nhöng coù theå cho hieäu quaû cao. Treân thöïc teá, öu ñieåm chính cuûa coâng ngheä hai giai ñoaïn khoâng phaûi laø heä suaát chung cuûa heä thoáng maø khaû naêng xöû lyù caùc chaát thaûi coù khaû naêng gaây baát oån ñònh trong caùc heä thoáng moät giai ñoaïn, ñaëc bieät laø raùc coâng nghieäp, thoâng qua vieäc ñaït ñöôïc tính ñeäm cao hôn, kieåm soaùt toát hôn toác ñoä naïp hoaëc ñoàng phaân huûy caùc loaïi chaát thaûi khaùc nhau. b. Heä thoáng khoâng löu tröõ sinh khoái Ñaëc tröng kyõ thuaät • Thieát keá ñôn giaûn nhaát cuûa heä thoáng hai giai ñoaïn laø maéc noái ttieáp hai beå phaûn öùng daïng khuaáy troän hoaøn toaøn . Heä thoáng naøy töông ñöông vôùi heä thoáng öôùt moät giai ñoaïn. Caùc khaû naêng khaùc laø maéc noái tieáp hai heä thoáng daïng plug-flow theo cheá ñoä öôùt-öôùt hoaëc khoâ-khoâ. Ñaëc tröng sinh hoïc • Öu ñieåm noåi baät cuûa heä thoáng hai giai ñoaïn laø tính oån ñònh sinh hoïc cao vaø cho pheùp phaân huûy raát nhanh caùc chaát höõu cô nhö traùi caây hoaëc rau. Tuy nhieân raát nhieàu caùc nghieân cöùu ôû caùc qui moâ khaùc nhau cho thaáy, heä thoáng öôùt http://www.ebook.edu.vn 77
hai giai ñoaïn vaø moät giai ñoaïn khoâng khaùc bieät nhieàu veà maët sinh hoïc nhö taûi löôïng höõu cô theå tích nhöng heä thoáng hai giai ñoaïn höõu ích khi caàn phaûi coù giai ñoaïn acid hoùa vaø thuûy phaân caùc chaát khoù phaân huûy sinh hoïc nhö cellulose chaúng haïn. http://www.ebook.edu.vn 78
c. Heä thoáng coù löu tröõ sinh khoái Ñaëc tröng kyõ thuaät • Ñeå ñaûm baûo maät ñoä caùc vi khuaån metan hoùa cao vaø quaàn theå vi khuaån metan hoùa phaùt trieån chaäm trong giai ñoaïn thöù hai nhaèm taêng toác ñoä vaø khaû naêng chòu soác veà taûi löôïng höõu cô hoaëc caùc chaát öùc cheá coù theå thöïc hieän baèng hai caùch: Phöông phaùp thöù nhaát: laø taêng maät ñoä vi khuaån metan hoùa baèng caùch khoâng phoái hôïp giöõa löu thuûy löïc vaø löu chaát raén. Thieát keá naøy chæ hieäu quaû ñoái vôùi caùc chaát thaûi töø nhaø beáp coù khaû naêng thuyû phaân cao hoaëc chaát thaûi töø caùc chôï. Ñeå ñaït ñöôïc ñieàu naøy coù theå söû duïng beå phaûn öùng tieáp xuùc keát hôïp vôùi beå laéng beân trong hoaëc söû duïng maøng loïc ñeå loïc doøng ra vaø xoay voøng vi khuaån veà beå phaûn öùng. Phöông phaùp thöù hai: cho pheùp taêng maät ñoä vi khuaån trong giai ñoaïn 2 laø söû duïng caùc vaät lieäu hoã trôï quaù trình phaùt trieån baùm. Coâng ngheä BTA vaø Biopercolat ñöôïc phaùt trieån treân kyõ thuaät naøy. Coâng ngheä BTA laø quaù trình öôùt-öôùt. Chaát thaûi sau khi ñöôïc nghieàn thuûy löïc vaø ñaït 10% TS seõ ñöôïc voâ khuaån vaø eùp. Chaát loûng ñöôïc chuyeån sang beå metan hoùa, baùnh buøn chuyeån sang thaønh daïng seät baèng nöôùc vaø thuûy phaân trong beå phaûn öùng daïng khuaáy troän hoaøn toaøn trong ñieàu kieän nhieät ñoä thöôøng vôùi thôøi gian löu thuûy löïc 2-3 ngaøy. Giaù trò pH ñöôïc duy trì trong khoaûng 6-7 taïi beå thuûy phaân nhôø hoài löu nöôùc töø beå metan hoùa. Doøng ra töø beå thuûy phaân laïi ñöôïc eùp khöû nöôùc laàn nöõa vaø chaát loûng chuyeån vaøo beå metan hoùa. Veà maët kyõ thuaät, heä thoáng naøy khaéc phuïc ñöôïc caùc nhöôïc ñieåm trong heä thoáng moät giai ñoaïn nhö ñoaûn maïch, taïo vaùng/boït, laéng caùc chaát naëng xuoáng ñaùy beå phaûn öùng, beå ñöôøng oáng vaø maát töø 10% ñeán 30% löôïng VS. Nhöôïc ñieåm duy nhaát cuûa heä thoáng öôùt-öôùt laø tính phöùc taïp veà maët kyõ thuaät. Heä thoáng naøy caàn phaûi coù 4 beå phaûn öùng ñeå ñaït ñöôïc muïc tieâu maø coù theå caàn ñöôïc giaûi quyeát baèng 1 beå phaûn öùng. Heä thoáng Biopercolat söû duïng cuøng nguyeân taéc vôùi quaù trình BTA, tuy nhieân coù ñieåm khaùc: giai ñoaïn ñaàu laø quaù trình khoâ trong ñieàu kieän microaerphilic vaø lieân tuïc ñöôïc thaám bôûi nöôùc ñeå taêng phaûn öùng loûng hoùa. http://www.ebook.edu.vn 79