Bài thuyết trình: Công nghệ sinh học đại cương - Xử lý chất thải rắn

Chia sẻ: YUHT Nguyễn | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

173
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khái niệm và mục tiêu xử lý chất thải rắn, các phương pháp sinh học xử lý chất thải rắn là những nội dung chính trong bài thuyết trình "Công nghệ sinh học đại cương - Xử lý chất thải rắn". Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài thuyết trình: Công nghệ sinh học đại cương - Xử lý chất thải rắn

CÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Linh
1. Khái niệm và mục tiêu Xử lý chất thải rắn là dùng các biện pháp kỹ thuật để xử lý chất thải và không làm ảnh hưởng tới môi trường; tạo ra các sản phẩm có lợi cho xã hội nhằm phát huy hiệu quả kinh tế. Mục tiêu: làm giảm hoặc loại bỏ các thành phần không mong muốn trong chất thải như chất độc hại, không hợp vệ sinh, tận dụng vật liệu và năng lượng trong chất thải.
CHẤT THẢI RẮN TỒN TRỮ VÀ PHÂN LOẠI TẠI NGUỒN THU GOM SẢN PHẨM XỬ LÝ BẰNG TÁI TRUNG CHUYỂN VẬN PHƯƠNG PHÁP SINH SINH CHUYỂN HỌC THẢI BỎ
2. Các phương pháp sinh học xử lý chất thải rắn Phương pháp xử lý yếm khí - Cơ chế - Tác nhân sinh học - Công nghệ xử lý yếm khí Phương pháp xử lý hiếu khí - Cơ chế - Tác nhân sinh học - Công nghệ xử lý yếm khí
2.1.1. Xử lý yếm khí Ø Xử lý yếm khí là quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong môi trường không có oxy ở điều kiện nhiệt độ từ 30 đến 650C. Sản phẩm của quá trình phân huỷ kị khí là khí sinh học (CO2 và CH4). Khí CH4 có thể thu gom và sử dụng như một nguồn nhiên liệu sinh học và bùn đã được ổn định về mặt sinh học, có thể sử dụng như nguồn bổ sung dinh dưỡng cho cây trồng. Ø Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ dưới điều kiện yếm khí xảy ra theo 3 bước: + Bước thứ nhất là quá trình thủy phân các hợp chất có phân tử lượng lớn thành những hợp chất thích hợp dùng làm nguồn năng lượng và mô tế bào. + Bước thứ hai là quá trình chuyển hóa các hợp chất sinh ra từ bước 1 thành các hợp chất có phân tử lượng thấp hơn xác định. + Bước thứ ba là quá trình chuyển hóa các hợp chất trung gian thành các sản phẩm cuối đơn giản hơn, chủ yếu là khí metan (CH4) và khí cacbonic (CO2).
Ø Quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ rất phức tạp liên hệ đến hàng trăm phản ứng và sản phẩm trung gian. Tuy nhiên người ta thường đơn giản hóa chúng bằng phương trình sau đây: Ø Hỗn hợp khí sinh ra thường được gọi là khí sinh học hay biogas. Thành phần của Biogas như sau: Methane (CH4) 55 ¸ 65% Carbon dioxide (CO2) 35 ¸ 45% Nitrogen (N2) 0 ¸ 3% Hydrogen (H2) 0 ¸ 1% Hydrogen Sulphide (H2S) 0 ¸ 1%
2.1.2. Tác nhân sinh học Ø Vi sinh vật: Nhóm vi sinh vật tạo axid Clostridium spp Peptococcus anaerobus Bifidobacterium spp Vi khuẩn tạo mêtan Hình que Dạng hình cầu Methanobacterium Methanobacilus Methanococcus Methanosarcina
Ø Tỷ lệ C/N: Tỷ lệ C/N tối ưu trong quá trình phân hủy yếm khí khoảng (20 30) :1. Ở mức độ tỷ lệ thấp hơn, nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH3, gây ra mùi khai. Ở mức tỷ lệ cao hơn sự phân hủy xảy ra chậm. Ø pH: Sản lượng khí sinh học (biogas) sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí đạt tối đa khi giá trị pH của vật liệu của hệ thống nằm trong khoảng 6 - 7 (6,5 – 7,5). Giá trị pH ảnh hưởng đến thời gian phân hủy của của chất thải rắn vật liệu. pH của môi trường phải được khống chế sao cho không nhỏ hơn 6,2 bởi vì khi đó vi khuẩn sinh metan bị ức chế hoạt động. Tại thời điểm ban đầu của quá trình lên men, số lượng lớn các axit hữu cơ được tạo thành và có thể làm cho giá trị pH của hỗn hợp giảm xuống dưới 5, điều này sẽ làm hạn chế quá trình phân hủy. Quá trình phân hủy sẽ tiếp tục và lượng NH3 tạo thành sẽ gia tăng do sự phân huỷ của nitơ, giá trị pH có thể tăng lên trên 8. Khi sản lượng khí metan tạo thành ổn định, giá trị pH trong khoảng 7,2 - 8,2.
2.1.3. Các phương pháp xử lý yếm khí Sản xuất khí sinh học (phân huỷ yếm khí) Khí sinh học là khí được tao ra trong quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong điều yếm khí, trong đó chúng ta sử dụng methan là khí đốt. Cơ chế quá trình phân hủy yếm khí Methan hóa: Các phản ứng của các giai đoạn methan hóa H2 + CO2 CH4 + 2H2O HCOOH CH4 + CO2 + H2O CH3COOH CH4 + CO2 CH3OH CH4 + CO2 + H2O (CH3)3N + H2O CH4 + CO2 + NH3
Ưu, nhược điểm của quá trình sản xuất khí sinh học biogass Ưu điểm Nhược điểm - Sản xuất ra mêtan và chất thải để - Có khả năng cháy nổ. sử dụng - Vốn đầu tư cao (tuy nhiên nếu vận - Chất thải không có mùi hôi hành và bảo trì tốt có khả năng thu - Chất thải có giá trị cao, được dùng hồi vốn) làm phân bón và cải tạo đất. - Tạo nên 1 thể tích chất thải lớn hơn - Tiêu diệt phần lớn các hạt cỏ dại do việc sử dụng nước để tạo điều và các mầm bệnh kiện thích hợp cho quá trình lên men - Chất thải không còn hấp dẫn yếm khí. chuột và ruồi. - Nước thải của hầm ủ vẫn còn khả - Là một phương pháp hợp vệ sinh năng gây ô nhiễm môi trường nếu để xử lý phân người và gia súc không được xử lý và quản lý tốt. - Bảo vệ các nguồn năng lượng - Đòi hỏi vận hành và bảo quản tốt hiếm của địa phương (củi, dầu…) - Vài hóa chất trong chất thải có thể làm cản trở quá trình phân hủy. - Nếu sử dụng để chạy các động cơ đốt trong phải lọc các chất khí khác như CO2 và H2S để
Phương pháp yếm khí tùy nghi A.B.T Ø Chất thải được xử lý mùi hôi bằng chế phẩm sinh học, sau đó đưa vào hầm ủ. Trước khi đưa chất thải vào, hầm ủ có phun chế phẩm sinh học và chất phụ gia sinh học. Chất thải tại các điểm tập kết đưa về sân xử lý không cần phân loại cho vào hầm ủ, quá trình thực hiện có phun và trộn chế phẩm sinh học, dùng bạt phủ kín hầm và ủ. Sau 28 ngày tiến hành đưa rác lên phân loại rác, các thành phần phi hữu cơ xử lý riêng, mùn hữu cơ được chế biến thành phân hữu cơ sinh học. Sơ đồ công nghệ
Các giai đoạn trong quá trình xử lý rác thải theo Công nghệ A.B.T: Giai đoạn xử lí công ngệ Ø Rác vào khu xử lý được tập trung tại sàn tập kết rác. Tại sàn tập kết, rác được phun chế phẩm sinh học dạng nước để khử mùi hôi thối, lựa riêng các loại rác có kích thước lớn và thành phần rác độc hại, nguy hiểm để tái chế chôn lấp hoặc thiêu hủy tùy theo khối lượng và hiệu quả kinh tế để lựa chọn hình thức xử lý. Ø Toàn bộ các thành phần rác được đưa vào máy xé bao đánh tơi (để rác chứa trong bao ni lon được thoát ra ngoài, tiếp xúc với chế phẩm sinh học). Ø Sau khi xé bao – đánh tơi, rác được đưa vào máy cắt nhỏ rác (4cm) để tăng hiệu quả phân hủy thành phần hữu cơ có trong rác; kết hợp phun, rãi đều chế phẩm sinh học dạng nước và chế phẩm sinh học dạng bột, theo quy định.
Giai đoạn ủ Ø Từ máy xé bao – đánh tơi, rác được đưa xuống các ngăn ủ rác theo từng lớp dày 20cm. Mỗi lớp rác 20cm đều phải phun, rải đều trên bề mặt lớp chế phẩm sinh học dạng nước và dạng bột; và cứ làm như thế cho đến khi đầy ngăn ủ rác. Phủ trên miệng ngăn ủ rác bằng vải bạt không trong suốt. Thời gian ủ mỗi mẻ (2830 ngày) Ø Thời gian ủ rác cho mỗi mẻ ủ là (28-30) ngày, tùy theo điều kiện thời tiết từng vùng miền và theo mùa. Quá trình ủ rác, cứ 03 ngày lại dở bạt kiểm tra các chỉ tiêu: độ ẩm, nhiệt độ và pH; khi các chỉ tiêu này không đảm bảo quy định thì phải phun bổ sung dung dịch chế phẩm sinh học dạng nước để bổ sung vi sinh và bổ sung độ ẩm cho rác phân hủy đạt yêu cầu. Mỗi lớp rác đều phun P.MET và rải phụ gia
Giai đoạn phân loại rác Ø Sau khi ủ, rác được đưa lên sàng phân loại, tách ra mùn hữu cơ và thành phần phi hữu cơ. Thành phần hữu cơ được đưa đến công đoạn sơ chế và chế biến thành phân hữu cơ vi sinh hoặc các sản phẩm sinh học khác. Các thành phần phi hữu cơ được đưa đến với tái chế hoặc chôn lấp, thiêu hủy – tùy theo khối lượng và hiệu quả kinh tế. Sàng phân loại rác đã ủ Giai đoạn chế biến mùn sản xuất phân hữu cơ vi sinh Ø Ủ mùn hữu cơ đã qua nghiền tuyển tinh với chế phẩm sinh học dạng bột, trong 7 ngày; Ø Đồng thời, phối trộn nguyên liệu ( Phân hầm cầu…) với chế phẩm sinh học dạng bột, trong 7 ngày; Ø Ủ chín mùn và nguyên liệu phối trộn (nêu trên) trong 7 ngày. Đóng bao (hoặc vê viên, đóng bao). Lưu kho tối thiểu 30 ngày mới xuất kho sử dụng. Sản phẩm mùn hữu cơ
Ưu, nhược điểm của phương pháp yếm khí tùy nghi A.B.T Ưu điểm Nhược điểm - Tái chế các chất không phân hủy - Chỉ tập trung ở các khu dân cư đông thành những vật liệu có thể tái sử đúc, khu công nghiệp… dụng được. - Không tốn đất chôn lấp chất thải rắn. - Không có nước rỉ rác và các khí độc hại, khí dễ gây cháy nổ sinh ra trong quá trình phân hủy hữu cơ do đó không gây ô nhiễm môi trường. - Không phân loại ban đầu, do đó không làm ảnh hưởng đến công nhân lao động trực tiếp. - Thiết bị đơn giản, chi phí đầu tư thấp. - Vận hành đơn giản, chi phí vận hành thường xuyên không cao.
2.2.1. Xử lý hiếu khí Ø Quá trình ủ hiếu khí là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí và ổn định các chất hữu cơ trong CTR đô thị (trừ nhựa , cao su và da thuộc) nhờ hoạt động của vi sinh vật. Sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học này là bao gồm CO2, nước , nhiệt ,chất mùn ổn định, không mang mầm bệnh và được sử dụng làm phân bón cho cây trồng. Sơ đồ chung của quá trình ủ hiếu khí
2.2.2. Tác nhân sinh học Ø Vi sinh vật : Chế biến phân hữu cơ là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại vi sinh vật khác nhau. Vi sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ bao gồm : actinomcetes và vi khuẩn. Những loại vi sinh vật này có sẵn trong chất hữu cơ, có thể bổ sung thêm vi sinh vật từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy xảy ra nhanh và hiệu quả hơn. Ø Tỷ lệ C/N: Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh vật , trong đó cacbon và nito là cần thiết nhất, tỷ lệ C/N là thông số dinh dưỡng là quan trọng nhất. Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1. Ø pH: Giá trị PH trong khoảng 5,58.5 là tối ưu cho quá trình ủ phân rác. Các vi sinh vật ,nấm ,tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các axit hữu cơ.
2.2.3. Các phương pháp xử lý hiếu khí Sản xuất phân compost Ủ sinh học (compost) có thể được coi như là quá trình ổn định sinh hoá các chất hữu cơ để thành các chất mùn, với thao tác và kiểm soát một cách khoa học tạo môi trường tối ưu cho quá trình. Sơ đồ quá trình làm phân hữu cơ Rác tươi Phân hầm cầu Cân Sàn tập kết Bể chứa Băng phân loại Tái chế Nghiền Băng chuyền Trộn Kiểm soát độ ẩm, Lên men nhiệt, cấp khí Thời gian 21 ngày Ủ chín Sàng Tính chế Vê viên Đóng bao Trộn N, P, K
Những hệ thống sản xuất compost hiện đang dùng có thể phân làm hai loại: 1. Đánh luống: Ø. Sản xuất compost làm thoáng khí thụ động: Đặc điểm: không xáo trộn luống ủ compost mà để thoáng khí tự nhiên, chiều cao đống: 1.52.5m. Ø. Sản xuất compost làm thoáng khí cưỡng bức: Đặc điểm: dùng thiết bị thổi không khí từ dưới lên trên( p dương) hoặc thiết bị hút không khí từ trên xuống(p âm) đi xuyên qua đống ủ compost không đảo trộn 2. Trong thùng hay kênh mương: Ø Các điều kiện phân bón được kiểm soát bằng cách sử dụng sục khí và / hoặc khuấy trộn để thúc đẩy sự phân hủy nhanh. Ø Hàm lượng ôxy cung cấp tối ưu cho hoạt động hiếu khí(> 10%), độ ẩm tối ưu (4060%), và kiểm soát nhiệt độ trong khoảng ưu ấm tối ưu, nơi vi khuẩn hoạt động có hiệu quả nhất. Ø Để làm được điều này, sục khí và khuấy trộn được điều khiển bởi nhiệt độ, độ ẩm và / hoặc tuần hoàn oxy (thông thường là nhiệt độ), hoặc theo chu kì. Ø Hệ thống sục khí có thể được có hoặc không và có nhiều thiết kế, nhưng không khí nên được phân bố đều.Hệ thống khuấy trộn cũng phá vỡ các hạt, cung cấp các vi sinh vật tiếp cận tốt hơn với carbon để phân hủy. Ø Thời gian ủ 2 3 tuần có thể ngắn hơn hoặc dài hơn.
Ưu, nhược điểm của phương pháp làm phân hữu cơ compost Ưu điểm Nhược điểm - Giảm lượng chất thải phát sinh - Yêu cầu diện tích đất để xây (khoảng 50% lượng chất thải dựng nhà xưởng lớn. sinh hoạt). - Chất lượng sản phẩm chưa cao, - Tạo ra sản phẩm phân hữu cơ chưa ổn định. phục vụ cho trồng trọt (thay thế - Gặp khó khăn khi tiêu thụ sản một phần cho phân hóa học, tạo phẩm. độ xốp cho đất, sử dụng an - Mức độ tự động của công nghệ toàn, dể dàng). không cao. - Góp phần cải tạo đất (giúp tăng - Việc phân loại còn mang tính độ mùn, tơi xốp của đất) thủ công nên thường ảnh - Tiết kiệm bãi chôn lấp, giảm hưởng đến sức khoẻ của công ảnh hưởng gây ô nhiễm môi nhân làm việc trường của chất thải rắn. - Nạp nguyên liệu thủ công do - Vận hành đơn giản, dễ bảo trì vậy công suất kém. và kiểm soát chất lượng sản phẩm. - Giá thành để xử lý tương đối thấp.