ĐOÀN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH
BAN CHẤP HÀNH TP.HỒ CHÍ MINH
-------------------------
CÔNG TRÌNH DỰ THI
GIẢI THƯỞNG “KHOA HỌC SINH VIÊN – EURÉKA”
LẦN 9 NĂM 2007
TÊN CÔNG TRÌNH: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG
SINH KHÍ SINH HỌC CỦA MỘT
SỐ
LOẠI CHẤT THẢI NÔNG SẢN
THỰC PHẨM
cây ăn quả đạt 550 ha đến năm 2005 diện tích tăng lên trên 4000 ha. Hiện nay cả nước ta có trên
680.000 ha trồng cây ăn quả.
1Bên cạnh việc thúc đẩy ngành công nghiệp chế biến nông sản- cây ăn quả với lượng lớn nên sinh
ra nhiều loại rác thải (vỏ trái cây) gây nhiều vấn đề môi trường. Điển hình là Công Ty Dịch Vụ
Kỹ Thuật Nông Nghiệp An Giang (ANTESCO). Đây là một trong những Công ty hàng đầu trong
lĩnh vực sản xuất và xuất khẩu các sản phẩm rau quả nhiệt đới đông lạnh và đóng hộp như: Bắp
non, th
ơm, đậu nành rau, đậu bắp, nấm rơm, ớt, khoai môn, xoài, đu đủ, thanh long, măng cụt,
mít, v.v. ANTESCO hiện có hai nhà máy đang áp dụng công nghệ, kỹ thuật tiên tiến của Châu
Âu và hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO (international organization for
standardization - tổ chức tiêu chuẩn quốc tế). ANTESCO đã có mối quan hệ mua bán với nhiều
quốc gia trên thế giới như: Mỹ, Châu Âu, Nhật, Canada v.v. Trung bình mỗi ngày nhà máy sử
dụng 35 tấn nguyên liệu, 150 m
3
nước, 5.000 KWh điện và 600 lít dầu FO. Chính vì vậy, trong
quá trình chế biến rau quả đông lạnh, Nhà máy đã thải ra môi trường xung quanh một lượng lớn
chất thải rắn (vỏ, hạt các loại trái cây, rau quả…, khoảng 30 tấn chất thải rắn/ngày) và phải tiêu
tốn chi phí là 20 triệu đồng/ngày để thu gom rác (lượng rác thải của Nhà máy tương đương với
lượng chất thải của 4.000 hộ dân - bằng dân số trung bình một xã).
1Nhu cầu năng lượng nước ta ngày càng cao. Theo báo cáo của Viện Chiến lược Bộ Kế hoạch và
Đầu tư, Viện Năng lượng Việt Nam, Tổng công ty Than Việt Nam, Petro Việt Nam, hơn 10 năm
qua ở nước ta, việc khai thác năng lượng sơ cấp (than, dầu khí, thủy năng) tăng trung bình
16,4%/năm. Sử dụng năng lượng sơ cấp tăng bình quân trên 10%/năm. Tốc độ tăng trưởng năng
lượng cuối cùng tăng 11%/năm, cao hơn tăng trưởng kinh tế 1,46%. Dự báo trong những năm
STT Nguồn năng lượng
Giá trị năng lượng (kJ/kg)
1 Khí sinh vật 15.600
2 Gỗ 2.400
3 Than đá 7.000
4 Dầu mỏ 18.000
Nguồn: Lượng, 2003.
Trong những năm gần đây, việc áp dụng quá trình phân hủy kị khí để xử lý phần chất thải hữu cơ
đã trở nên phổ biến vì quá trình này không những giảm tác động đến môi trường do chất thải gây
ra mà còn có thể thu hồi được năng lượng từ khí sinh ra. Ngoài ra, sản phẩm còn lại sau phân
hủy có thể sử dụng như nguồn phân bón bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng.
Đối với chất thải chăn nuôi và rác thực phẩm từ hệ thống thu gom rác sinh hoạt, đã có nhiều
nghiên cứu và ứng dụng thành công về công nghệ sản xuất khí sinh học. Các hầm thu khí sinh
học từ chất thải chăn nuôi ở quy mô gia đình tại Việt Nam và trên thế giới đã được xây dựng và
mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Mặc dù vậy, hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu về khả n
ăng sinh
khí sinh học của vỏ trái cây từ các nhà máy, công ty sản xuất nông sản thực phẩm. Lượng vỏ và
xác ép trái cây sinh ra từ hoạt động sản xuất của các nhà máy, công ty sản xuất nông sản thực
phẩm rất lớn nhưng chưa có biện pháp giải quyết. Theo khảo sát , đa số các nhà máy trong thành
phố Hồ Chí Minh và các vùng lân cận đều phải tốn một khoảng kinh phí đáng kể để chuyên chở
lượng vỏ này đến th
ải bỏ ở bãi chôn lấp. Trong khi lượng vỏ và xác ép trái cây có hàm lượng
chất hữu cơ cao có khả năng sinh khí sinh học. Nếu được sử dụng để xây dựng hầm ủ sinh khí
sinh học với qui mô công nghiệp được vận hành đảm bảo vệ sinh môi trường vừa đảm bảo chất
lượng hầm ủ sinh khí sinh học ứng dụng chạy máy phát điện thì mang lại nhiều lợi ích. Do đó ý
thùng. Ống nhựa này có nhiệm vụ thu khí qua các lỗ và dẫn khí sinh ra vào túi chứa khí bằng
nilong gắn ở đầu trên của ống. Đồng thời ống nhựa này dùng để khuấy trộn nguyên liệu ủ mà
vẫn đảm bảo điều kiện kị khí cho mô hình. Ống nhựa được gắn với nắp thùng thông qua ruột
banh được gắn c
ố định vào nắp thùng có bắt ốc gắn ron cao su và long đền cố định. Ruột banh có
tác dụng giúp việc khuấy trộn được dễ dàng
(Hình 2.2).
Để đảm bảo chắc chắn không có khí rò rỉ
ở phần tiếp xúc giữa ruột banh và nắp thùng dán 1 lớp keo gián nhựa sau đó dán thêm 1 lớp
xilicol bên ngoài. Trên nắp thùng còn có lỗ gắn với ống nhựa dẻo để châm hóa chất điều chỉnh
pH
(Hình 2.3).
Phía dưới đáy thùng có gắn van xả bằng nhựa để thuận tiện cho việc lấy mẫu đo
pH mà vẫn giữ kín khí
(Hình 2.4).
Sau khi feed mô hình đậy nắp thùng thật kín có dán thêm 1
lớp keo silicon để bảo đảm môi trường trong thùng ủ là kị khí hoàn toàn và hạn chế rò rỉ khí sinh
ra. Sau khi đã hoàn chỉnh mô hình, để đảm bảo an toàn bơm silicon vào tất cả các mối nối, ốc vít,
những vị trí có khả năng rò rỉ khí.
Đo lượng khí sinh ra bằng hệ thống bình thông nhau
(Hình 2.7).
Hệ thống được lắp từ 2 chai nhựa
1,5 lít với 1 ống nhựa dẻo. Trên than chai có chia vạch tương ứng từ 0,1 lít đến 1,5 lít. Toàn bộ
các mối nối đều được quấn băng keo cao su non và phủ lại bằng keo nhựa. Nguyên tắc hoạt động
của hệ thống đo khí: Một chai chứa đầy nước, đầu chai được buộc với túi khí cần đo thể tích để
trên cao. Chai kia không có nước để dưới th
ấp. Sau khi đã lắp túi khí vào và để các chai đúng vị
trí ta mở mối gấp trên ống nhựa cho nước chảy qua giữa hai chai. Khí trong túi sẽ chiếm chỗ
phần thể tích chai khi nước chảy qua chai kia. Kết thúc 1 lần tương ứng với thể tích đo được là
Hình 2.5 Túi thu khí sinh ra. Hình 2.6 Lấy mẫu đo pH.
Hình 2.7
Đo khí sinh ra bằng bình thông nhau.
Hình 2.11 Bùn septic. Hình 2.12 Phân heo.
2.2.3 Quy Trình Nghiên Cứu
Nguyên liệu chính là vỏ các loại trái cây được lấy từ Xí Nghiệp Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm
Nhà Bè đem về băm nhỏ đến kích thước 1 cm – 2 cm. Các nguyên liệu phối trộn như bùn septic,
phân heo lấy về phải tiến hành xác định các thông số như pH, độ ẩm, hàm lượng chất hữu cơ để
thuận lợi cho việc tính toán theo tỉ lệ phối trộn khi nạp liệu cho mô hình có phối trộ
n. Cho
nguyên liệu vào thùng 45 lít khoảng 2/3 thể tích thùng là được. Xác định khối lượng của nguyên
liệu cho từng mô hình.
Sau khi nạp nguyên liệu vào mô hình, tiến hành lấy mẫu nguyên liệu ban đầu để phân tích các
chỉ tiêu: pH, độ ẩm, chất hữu cơ. Điều chỉnh pH, độ ẩm nhằm đảm bảo nguyên liệu đầu vào luôn
http://www.ebook.edu.vn
2 -4
trong điều kiện tối ưu. Lắp ráp mô hình, bơm keo silicon vào phần tiếp xúc giữa thùng và nắp
mô hình để đảm bảo kín khí hoàn toàn.
Khi bắt đầu vận hành mô hình tiến hành đo pH, lượng khí sinh ra từ mỗi mô hình, chỉnh pH,
Sấy các mẫu trong khoảng 18 – 24 giờ trong tủ sấy ở nhiệt độ 105
o
C;
Hút ẩm 1giờ;
Cân khối lượng (m
2
) của đĩa và mẫu sau hút ẩm;
Sấy và cân mẫu lien tục cho tới khi khối lượng ổn định không đổi thì ngừng và lấy giá trị ổn định
đó để tính độ ẩm.
Công thức tính độ ẩm: M (%) = x 100% Công thức tính lượng chất khô như sau:
DM %= 100% – M %
Chất hữu cơ và chất tro
Rửa các nồi nung, sấy khô ở 550
o
C trong 1 giờ;
Hút ẩm 1giờ trong bình hút ẩm;
Cân khối lượng m
o
của các nồi;
Cho mẫu đã phân tích độ ẩm vào nồi đã chuẩn bị rồi cân (m
1
Lượng chất tro (tính theo %) được xác định theo công thức:
A% = 100 – OM%
Nitrogen−Tổng
Nitrogen−NH
3Chỉ tiêu N−organic được phân tích bằng phương pháp Kjeldahl:
Cân khối lượng mẫu cho vào bình Kjeldahl đã rửa sạch tráng nước cất;
Thêm 250 ml nước khử khoáng;
Thêm 50ml dung dịch hấp thu vào erlen đặt ở dưới;
Thêm 25 ml dung dịch Borat buffer + 3 giọt NaOH để nâng pH lên 9,5;
Lắp vào lò Kieldal, bật lửa;
Nung cho tới khi dung dịch hấp thu trong erlen nâng lên 200 ml thì ngưng;
Lấy erlen chứa dung dịch hấp thu đi chuẩn độ bằng dung dịch H
2
SO
4
0,02 N để xác định N-NH
3
,
dung dịch từ màu xanh chuyển sang màu tím;
Thực hiện các bước tương tự cho mẫu 0 để đối chứng.
Công thức tính lượng N−NH
3
:
Lấy erlen chứa dung dịch hấp thu đi chuẩn độ bằng dung dịch H
2
SO
4
0,02 N, dung dịch từ màu
xanh chuyển sang màu tím;
Thực hiện các bước tương tự cho mẫu 0 để đối chứng.
Công thức tính lượng N−organic:
N−NH
3
(mg/kg) =
(V
H
2
SO
4
mẫu
– V
H
2
SO
4
mẫu
0
) x 280
m
0,02N dùng chuẩn độ;
m
mẫu
: Khối lượng mẫu (theo khối lượng khô).
Ngoài ra, sản phẩm khí được đo bằng hệ thống bình thong nhau để xác định lượng khí thu được
và khí này cũng được xác định thành phần phần trăm hàm lượng CH
4
.
Tỉ lệ C/N
Hàm lượng carbon có thể xác định theo phương trình sau:
% C trong phương trình này là lượng vật liệu còn lại sau khi nung ở nhiệt độ 550
0
C trong 1 giờ.
Do đó, một số chất thải chứa phần lớn nhựa (là thành phần bị phân hủy ở 550
0
C) sẽ có giá trị %C
cao, nhưng đa phần không có khả năng phân hủy sinh học.
Hàm lượng carbon có thể xác định theo N-tổng:
N- tổng = N-NH3 + N-org (Với mẫu rác)
CH
N – org (mg/kg) =
(V
H
2
SO
4
mẫu
– V
H
2
SO
4
mẫu
0
) x 280
m
maãu
8,1
%
8,1
%100
%
OMtro
C =
−
=
http://www.ebook.edu.vn
2 -7
-2
.
Dãy 3: 3 ống nghiệm + 1ml mẫu 10
-3
Dãy 4: 1 ống nghiệm làm mẫu 0
Kết quả dương tính là môi trường đục và có bọt khí trong ống Duham.
Đọc kết quả:
Theo bảng MPN và con số đạt được là số lượng vi khuẩn/100 ml
chuy
ển đổi thành MPN/g.Chỉ tiêu Coliform
Nhiệt độ ủ là 37
0
C trong 24h, lấy các ống nghiệm ra quan sát, trong trường hợp không thấy bọt
khí trong ống duham, lắc nhẹ các ống, ủ lại và quan sát sau 48h.
Chỉ tiêu E.Coli
Nhiệt độ ủ là 44,5
0
C trong 24h, lấy các ống nghiệm ra quan sát, trong trường hợp không thấy bọt
khí trong ống duham, lắc nhẹ các ống, ủ lại và quan sát sau 48h.
là 1:1;
¨ Nghiên cứu khả năng sinh khí của chất thải nông sản phối trộn với bùn hầm cầu và phân
heo theo tỉ lệ OM
rácnôngsản
: OM
nguyênliệu phối trộn
là 2:1;
¨ Nghiên cứu khả năng sinh khí của chất thải nông sản phối trộn với bùn hầm cầu và phân
heo theo tỉ lệ OM
rácnôngsản
: OM
nguyênliệu phối trộn
là 4:1.
3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẠT ĐƯỢC
3.2.1 Kết Quả Nghiên Cứu Giai Đoạn 1 (01/3/2007 – 29/3/2007)
Trong giai đoạn này tiến hành nghiên cứu với vỏ thơm nguyên, vỏ sơ mít nguyên và có tiến hành
phối trộn với bùn septic và phân heo theo tỉ lệ OM
thơm
: OM
bùn/p.heo
= 1:1. Ngoài ra còn vận hành
mô hình bùn septic nguyên, phân heo nguyên để so sánh lượng khí sinh ra do bùn septic, phân
heo nguyên và khi đem phối trộn với rác nông sản.
Mô Hình Thí Nghiệm
− Ngày nạp liệu: 01/03/2007.
http://www.ebook.edu.vn
3 - 2 Bảng 3.1 Đặc tính của nguyên liệu nạp vào mô hình thí nghiệm giai đoạn 1.
Thành phần
Ðơn vị
Bùn septic Phân heo Thơm Mít
pH
-
8,10 7,98 4,02 4,83
Độ ẩm%
%
83,49 70,35 88,63 81,41
OM%
%
48,7 46,97 94,46 77,64
C/N
-
5,82 7,25 68,66 45,60
Bảng 3.2 Các thông số đầu vào của 8 mô hình thí nghiệm giai đoạn 1.
Thành phần
Ðơn
vị
MH
1
%CHC đầu vào (OM
v
) % 83,02 60,56 63,78 66,36 48,75 77,64 63,05 69,07
Khối lượng CHC đầu vào kg 0,87 1,18 1,28 0,44 0,23 1,59 0,67 1,5
Cacbon g 461,22 336,44 354,33 368,67 270,83 431,33 350,28 383,72
Nitơ-Tổng g 6,72 9,98 12,16 50,88 46,54 9,46 12,66 14,19
Tỉ lệ C/N - 68,66 33,72 29,13 7,25 5,82 45,6 27,67 27,03
Bảng 3.3 Các thông số đầu ra của 8 mô hình thí nghiệm giai đoạn 1 sau 29 ngày vận hành.
Thành phần
Ðơn
vị
MH
1
MH
2
MH
3
MH
4
MH
5
MH
6
MH
7
MH
8
Khối lượng NaOH cho 10 g
mẫu để nâng 1 pH
g 0,02 0,015 0,01 0,018 0,017 0,015
Khối lượng NaOH cho cả
MH để nâng 1 pH
g 20 18 12 19,8 16,5 16,5
Ghi chú:
http://www.ebook.edu.vn
3 - 3
MH
4
và MH
5
có giá trị pH luôn cao hơn khoảng tối ưu nên phải châm acid H
2
SO
4
1N với lượng tương
ứng là 0,2 ml và 0,4 ml cho 1kg mẫu để giảm 1 pH hay 1,2 ml và 4,5 ml cho cả MH để giảm 1 pH.
Kết Quả Và Thảo luận
Kết quả phân tích và theo dõi sự thay đổi pH, sự điều chỉnh pH, lượng khí sinh ra hàng ngày và
lượng khí tích lũy của 8 mô hình giai đoạn 3 được thể hiện ở mục 1.1 trong phần Phụ Lục 1; kết
quả phân tích độ ẩm và chất hữu cơ được thể hiện ở mục 2.1 trong phần Phụ Lục 2; kết quả phân
tích tỉ lệ C/N được thể hi
ện ở mục 3.1 trong phần Phụ Lục 3;
mít
: OM
phân heo
= 1:1.
Phân tích kết quả của các MH thuộc nhóm 1(phân hủy vỏ trái thơm):
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 101112131415171819202122232425272829
Thời gia n
vận hành
(ngày)
pH
MH1
MH2
MH3
MH4
MH5
Hình 3.1 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi pH của các mô hình theo thời gian.
Mô hình 1: Vỏ thơm + 5 lít nước
Mô hình 2: Vỏ thơm + bùn septic + 5 lít nước, tỉ lệ OM
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1112131416171819202122242529
Thời gian
vận hành
(ngày)
Lượng khí (lít)
MH1
MH2
MH3
MH4
MH5
Hình 3.2 Biểu đồ lượng khí sinh ra mỗi ngày trên 1 kg nguyên li
ệu
tổng của các mô hình theo thời gian.
Mô hình 1: Vỏ thơm + 5 lít nước
Mô hình 2: Vỏ thơm + bùn septic + 5 lít nước, tỉ lệ OM
thơm
: OM
bùn
= 1:1
Mô hình 3: Vỏ thơm + phân heo + 5 lít nước, tỉ lệ OM
thơm
ngày vận hành thứ 18.
http://www.ebook.edu.vn
3 - 5
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 16 17 18 19 20 21 22 24 25 29
Thờ i g ia n
vậ n hành
(ngà y)
L ượng khí (lít)
MH1
MH2
MH3
Hình 3.3 Biểu đồ lượng khí sinh ra mỗi ngày trên 1 kg thơm nguyên li
ệu
của các mô hình theo thời gian.
Mô hình 1: Vỏ thơm + 5 lít nước
Mô hình 2: Vỏ thơm + bùn septic + 5 lít nước, tỉ lệ OM
thơm
(ngày)
Khí tích lũy (lít)
MH1
MH2
MH3
MH4
MH5
Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện lượng khí tích lũy trên 1 kg nguyên li
ệu
tổng của các mô hình theo thời gian.
Mô hình 1: Vỏ thơm + 5 lít nước
Mô hình 2: Vỏ thơm + bùn septic + 5 lít nước, tỉ lệ OM
thơm
: OM
bùn
= 1:1
Mô hình 3: Vỏ thơm + phân heo + 5 lít nước, tỉ lệ OM
thơm
: OM
phân heo
= 1:1
Mô hình 4: Phân heo + 10 lít nước
Mô hình 5: Bùn septic + 7 lít nước
http://www.ebook.edu.vn
3 - 6
0,00
5,00
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
350,00
400,00
123456789101112131415161718192021222324252627282930
Thời gian
vận hành
(ngày)
Khí tích lũy (lít)
MH1
MH2
MH3
MH4
MH5
Hình 3.6 Biểu đồ thể hiện lượng khí tích lũy trên 1 kg OM
phân hủy
của các mô hình theo thời gian.
Mô hình 1: Vỏ thơm + 5 lít nước
Mô hình 2: Vỏ thơm + bùn septic + 5 lít nước, tỉ lệ OM
thơm
: OM
bùn
= 1:1
http://www.ebook.edu.vn
3 - 7
− MH
3
: 107,61 lít/kgOM
v
và 313,05 lít/kgOM
phân hủy
(8,97 lít/kg nguyên liệu ướt hoặc 68,90
lít/kgDM
v
)
− MH
4
: 101,02 lít/kgOM
v
và 246,94 lít/kgOM
phân hủy
(16,84 lít/kg nguyên liệu ướt hoặc 67,04
lít/kgDM
v
)
− MH
5
: 38,70 lít/kgOM
v
và 148,33 lít/kgOM
phân hủy
đầu ra của các mô hình được thể hiện tương ứng như sau:
− Mô hình 1 (Vỏ thơm + 5 lít nước): 68,66 và 28,95 giảm 57,84%;
− Mô hình 2 (Vỏ thơm + bùn septic + 5 lít nước, t
ỉ lệ OM
thơm
: OM
bùn
= 1:1): 33,72 và 9,94
giảm 70,52%;
− Mô hình 3 (Vỏ thơm + phân heo + 5 lít nước, tỉ lệ OM
thơm
: OM
phân heo
= 1:1): 29,13 và 9,56
giảm 67,18%;
− Mô hình 4 (Phân heo + 10 lít nước): 7,25 và 5,83 giảm 19,59%;
− Mô hình 5 (Bùn septic + 7 lít nước): 5,82 và 5,40 giảm 7,22%.
So sánh tỉ lệ C/N sản phẩm sau quá trình phân hủy của các mô hình được thể hiện như trên với tỉ
lệ C/N của phân compost sau khi ổn định là < 17:1
(1)
, ta thấy sản phẩm sau quá trình phân hủy
kỵ khí hoàn toàn đảm bảo tỉ lệ C/N nên thích hợp để sử dụng làm phân bón cho cây trồng. Chỉ có
MH
1
(Vỏ thơm + 5 lít nước) là C/N sau phân hủy còn cao 28,95 không thỏa tiêu chuẩn compost.
8
8,5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 15 17 18 19 20 21 22 23 24 25 27
Thời gian
vận hành
(ngày)
pH
MH4
MH5
MH6
MH7
MH8
Hình 3.7 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi pH của các mô hình theo thời gian.
Mô hình 4: Phân heo + 10 lít nước
Mô hình 5: Bùn septic + 7 lít nước
Mô hình 6: Vỏ sơ mít + 7 lít nước
Mô hình 7: Vỏ sơ mít + bùn septic + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
bùn
= 1:1
Mô hình 8: Vỏ sơ mít + phân heo + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
phân heo
= 1:1
Giá trị pH của các MH có vỏ sơ mít (MH
Hình 3.8 Biểu đồ lượng khí sinh ra mỗi ngày trên 1 kg nguyên li
ệu
tổng của các mô hình theo thời gian.
Mô hình 4: Phân heo + 10 lít nước
Mô hình 5: Bùn septic + 7 lít nước
Mô hình 6: Vỏ sơ mít + 7 lít nước
Mô hình 7: Vỏ sơ mít + bùn septic + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
bùn
= 1:1
Mô hình 8: Vỏ sơ mít + phân heo + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
phân heo
= 1:1
Dựa vào các đồ thị thể hiện lượng khí sinh ra mỗi ngày ta thấy lượng khí sinh ra ở 5 MH không
đều giữa các ngày. Nhìn chung lượng khí sinh ra nhiều ở 8 ngày đầu vận hành sau đó giảm dần
từ ngày vận hành 9 đến 17 và lại tăng lên ở giai đoạn cuối đến lúc kết thúc MH. Lượng khí cực
đại ở các MH khác nhau đạt được vào những ngày khác nhau, cụ thể:
http://www.ebook.edu.vn
3 - 9
− MH
4
). Chứng tỏ trong các MH tồn tại một lượng chất hữu cơ dễ phân hủy,
các vi sinh vật tiêu thụ nhanh và sinh khí nhiều. Sau đó lượng khí giảm dần là do quá trình thủy
phân và acide hóa nhanh làm tích tụ acide hữu cơ làm giá trị pH giảm mạnh như đã phân tích ở
trên làm ảnh hưởng đến hoạt động của vi khuẩn methane hóa. Kết quả là lượng khí sinh ra ít hơn
sau 8 ngày đầu. Kết quả ở MH
5
(bùn septic) có thể được giải thích là do bùn septic được lấy về
đã lâu nên vi sinh vật bị chết hay giảm số lượng, đồng thời một phần chất hữu cơ bị phân hủy
hiếu khí trước đó nên lượng khí sinh ra ít. Tỷ lệ lượng khí sinh ra ở 4 MH trong 8 ngày đầu so
với tổng lượng khí tích lũy MH
4
: 35,88%; MH
5
: 3,37%; MH
6
: 7,03%; MH
7
: 66,20%; MH
8
:
80,84%;
Thời gian sinh khí sinh học của 5 MH là 29 ngày. Thời gian này rất ít so với nghiên cứu của
Nhật, 2005 là 51 ngày. Ðiều này là do nguyên liệu đầu vào được điều chỉnh pH đến khoảng tối
ưu (6,5 − 7,8), và trong suốt quá trình vận hành pH cũng được đo và điều chỉnh nhằm đảm bảo
cho vi sinh vật luôn trong môi trường thuận lợi. Mặt khác, khuấy trộn thường xuyên và kích
thước chất thải rắn được cắt nhỏ
đến kích thước thích hợp cũng làm cho quá trình phân hủy xảy
ra nhanh hơn.
0,00
= 1:1
Lượng khí sinh ra cực đại trên 1 kg mít nguyên liệu của 3 MH đạt được: MH
6
: 3,74 lít/kg.ngày;
MH
7
: 0,85 lít/kg.ngày; MH
8
: 6,38 lít/kg.ngày.
http://www.ebook.edu.vn
3 - 10
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
01234567891011121314151617181920212223242526272829
Thời gian
vận hành
(ngày)
Khí tích lũy (lít)
MH4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Thờ i g ia n
vậ n hành
(ngà y)
Khí tích lũ y ( lít)
MH6
MH7
MH8Hình 3.11 Biểu đồ thể hiện lượng khí tích lũy trên 1 kg mít nguyên li
ệu
của các mô hình theo thời gian.
Mô hình 6: Vỏ sơ mít + 7 lít nước
Mô hình 7: Vỏ sơ mít + bùn septic + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
bùn
= 1:1
Mô hình 8: Vỏ sơ mít + phân heo + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
phân heo
= 1:1
Qua đồ thị ta thấy mít khi phối trộn với phân heo thì lượng khí tính trên 1 kg mít nguyên cao hơn
khi phối trộn với bùn septic và khi không phối trộn.
http://www.ebook.edu.vn
: OM
bùn
= 1:1
Mô hình 8: Vỏ sơ mít + phân heo + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
phân heo
= 1:1
Sản lượng khí sinh học từ nghiên cứu trong giai đoạn này của các MH:
− MH
4
: 101,02 lít/kgOM
v
và 246,94 lít/kgOM
phân hủy
(16,84 lít/kg nguyên liệu ướt hoặc 67,04
lít/kgDM
v
)
− MH
5
: 38,70 lít/kgOM
v
và 148,33 lít/kgOM
phân hủy
(6,45 lít/kg nguyên liệu ướt hoặc 18,68
lít/kgDM
v
)
Lượng khí tích lũy trên 1 kg OM
thơm/mít phân hủy
của các mô hình của giai đoạn 1 sau 29 ngày vận hành:Mô hình MH
1
MH
2
MH
3
MH
6
MH
7
MH
8
Lượng khí
(
lít/kgOM
phân hủy
)
374,77 535,1 379,16 184,62 464,54 328,38
http://www.ebook.edu.vn
3 - 12
phân heo
= 1:1
Mô hình 6: Vỏ sơ mít + 7 lít nước
Mô hình 7: Vỏ sơ mít + phân heo +7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
bùn
= 1:1
Mô hình 8: Vỏ sơ mít + bùn septic + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
phân heo
= 1:1
Qua đồ thị trên ta thấy với tỉ lệ phối trộn 1:1 thì vỏ thơm khi phối trộn với bùn septic cho kết quả
tốt nhất, còn vỏ sơ mít khi phối trộn với phân heo thì cho kết quả tốt nhất.
Xét về tỉ lệ C/N của 5 mô hình giảm rõ rệt sau quá trình phân hủy kỵ khí. Tỉ lệ C/N đầu vào và
đầu ra của các mô hình được thể hiện tương ứng như sau:
− Mô hình 4 (Phân heo + 10lít nước): 7,25 và 5,83 gi
ảm 19,59%;
− Mô hình 5 (Bùn septic + 7lít nước): 5,82 và 5,40 giảm 7,22%.
− Mô hình 6 (Vỏ mít + 7lít nước): 45,6 và 15,63 giảm 65,72%;
− Mô hình 7 (Vỏ mít + bùn septic + 7lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
septic
= 1:1): 27,66 và 9,56 giảm
liệu là chất thải rắn sinh hoạt thì lượng khí sinh ra là khả quan, nhưng so với những nghiên
cứu ngoài nước thì lượng khí sinh ra vẫn còn ít.
− Lượng khí sinh ra tính trên 1 kg OM
phân hủy
của các MH thơm có phối trộn thì cho kết quả cao
hơn so với MH thơm không phối trộn;
− Sản phẩm sau quá trình phân hủy kỵ khí ở giai đoạn này hoàn toàn đảm bảo tỉ lệ C/N nên
thích hợp để sử dụng làm phân bón cho cây trồng;
− Tiếp tục tiến hành phối trộn vỏ thơm và vỏ mít với nguyên liệu phối trộn là bùn septic và
phân heo với tỉ lệ OM
rác
: OM
bùn/phân
= 2:1.
3.2.2 Kết Quả Nghiên Cứu Giai Đoạn 2 (4/4/2007 – 4/5/2007)
Trong giai đoạn này tiếp tục nghiên cứu với vỏ thơm và vỏ sơ mít nhưng tiến hành phối trộn với
bùn septic và phân heo theo tỉ lệ OM
rác
: OM
bùn/phân
= 2:1 nhằm tìm ra tỉ lệ phối trộn tối ưu.
Mô Hình Thí Nghiệm
− Ngày nạp liệu: 30/03/2007
− Thể tích mô hình: 45 lít
− Nguyên liệu chính: Vỏ thơm và vỏ sơ mít
− Nguyên liệu phối trộn: Bùn septic và phân heo
48,7 46,97 94,46 77,64
C/N -
5,82 7,25 68,66 45,60
Coliform (MNP/100ml)
9.10
9
4.10
10
3.10
4
3.10
4
E.Coli (MNP/100ml) 24.10
7
24.10
7
14 14
Bảng 3.6 Các thông số đầu vào của 4 mô hình thí nghiệm giai đoạn 2.
Thành phần Ðơn vị
MH
1
MH
2
MH
3
MH
4
8
11.10
9
11.10
9
E.Coli (MNP/100ml) 3.10
6
150.10
6
21.10
6
28.10
6Bảng 3.7 Lượng NaOH rắn để điều chỉnh nâng 1 pH cho từng mô hình thí nghiệm giai đoạn 2.
Thành phần Ðơn vị
MH
1
MH
2
MH
3
MH
4
Khối lượng NaOH cho 10 g mẫu để
nâng 1 pH
Coliform (MNP/100ml) 11.10
4
21.10
2
11.10
4
11.10
4
E.Coli (MNP/100ml) 30 30 30 430
Kết Quả Và Thảo luận
Kết quả phân tích và theo dõi sự thay đổi pH, sự điều chỉnh pH, lượng khí sinh ra, lượng khí tích
lũy của 4 mô hình giai đoạn 4 được thể hiện ở mục 1.2 trong phần Phụ Lục1; kết quả phân tích
độ ẩm và chất hữu cơ được thể hiện ở mục 2.2 trong phần Phụ Lục 2; kết quả phân tích xác định
tỉ lệ C/N được thể hi
ện ở mục 3.2 trong phần Phụ Lục 3; kết quả phân tích chỉ tiêu vi sinh được
thể hiện ở mục 4.1 trong phần Phụ Lục 4; kết quả phân tích tỉ lệ khí methane có trong khí sinh
học được thể hiện trong phần Phụ Lục 5.
http://www.ebook.edu.vn
3 - 15
4,3
4,7
5,1
5,5
5,9
6,3
= 2:1
Mô hình 4: Vỏ sơ mít + phân heo + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
phân heo
= 2:1
Tương tự như những giai đoạn trước giá trị pH của cả 4 MH trong 4 ngày đầu vận thì hành ngày
hôm sau luôn giảm thấp hơn mức tối ưu đã được hiệu chỉnh của ngày hôm trước.
Từ ngày thứ 5 trở đi pH tương đối ổn định, riêng pH của MH
1
và MH
3
giai đoạn cuối (5 ngày
cuối) lại tăng lên. Điều này được giải thích là do giai đoạn cuối quá trình phân hủy đã giảm đến
mức thấp nhất và các nguyên liệu chính là vỏ thơm và vỏ sơ mít không còn nữa nên quá trình
acid hoá không xảy ra. Đồng thời bản thân bùn septic có pH khá cao (7,5 – 8,3) nên pH của các
MH có phối trộn với bùn septic trong giai đoạn cuối pH tăng cao. Đồng thời có sự chuyển hóa
NH
3
thành NH
4
+
sinh ra OH
-
làm pH tăng cao.
Phương trình chuyển hóa: NH
3
+ H
bùn
= 2:1
Mô hình 2: Vỏ thơm + phân heo + 5 lít nước, tỉ lệ OM
thơm
: OM
phân heo
= 2:1
Mô hình 3: Vỏ sơ mít + bùn septic + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
bùn
= 2:1
Mô hình 4: Vỏ sơ mít + phân heo + 7 lít nước, tỉ lệ OM
mít
: OM
phân heo
= 2:1
Copyright: Tài liệu đại học ©