Luận văn thạc sĩ anaerobic co digestion of swine wastewater and kitchen refuse effect of pre treatment on substrate solubilization biodegrability

Nghiên cứu ảnh hưởng của tiền xử lý đến khả năng phân hủy và hòa tan chất nền trong đồng phân hủy kỵ khí nước thải heo và rác nhà bếp.

• Tác giả: Đặng Trung Hiếu
• Người hướng dẫn: Assoc. Cao Thế Hà
• Trường học: Vietnam Japan University
• Chuyên ngành: Environmental Engineering
• Đề tài: Anaerobic Co-Digestion Of Swine Wastewater And Kitchen Refuse: Effect Of Pre-Treatment On Substrate Solubilization & Biodegradability
• Loại tài liệu: Master's Thesis
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hanoi

Mục lục chi tiết

• ACKNOWLEDGEMENT
• TABLE OF CONTENTS
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBREVIATIONS
• INTRODUCTION
• 0.1. Problem statement
• 0.2. Scope of the study
• 0.3. Objectives of the study
• 0.4. Thesis structure
• 1. CHƯƠNG 1: ANAEROBIC DIGESTION: A BRIEF HISTORY
• 1.1. Anaerobic Digestion: a brief history
• 2. CHƯƠNG 2: ANAEROBIC DIGESTION: A GENERAL OVERVIEW
• 2.1. Anaerobic digestion: a general overview
• 2.2. Rate-limiting step of anaerobic digestion
• 2.3. Temperature
• 2.4. pH

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu đồng phân hủy kỵ khí chất thải heo và rác nhà bếp

Nghiên cứu đồng phân hủy kỵ khí chất thải heo và rác nhà bếp đang trở thành một chủ đề nóng trong lĩnh vực xử lý chất thải và bảo vệ môi trường. Quá trình này không chỉ giúp giảm thiểu lượng chất thải mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo từ biogas. Việc hiểu rõ về các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân hủy và hòa tan của chất thải là rất quan trọng để tối ưu hóa quy trình này.

1.1. Định nghĩa và tầm quan trọng của đồng phân hủy kỵ khí

Đồng phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy chất hữu cơ trong môi trường không có oxy, dẫn đến sản xuất biogas. Quá trình này có vai trò quan trọng trong việc xử lý chất thải hữu cơ, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo ra năng lượng tái tạo.

1.2. Các loại chất thải được nghiên cứu

Chất thải heo và rác nhà bếp là hai loại chất thải chính được nghiên cứu trong quá trình này. Chất thải heo chứa nhiều chất dinh dưỡng, trong khi rác nhà bếp thường có hàm lượng nước cao, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy.

II. Thách thức trong nghiên cứu đồng phân hủy kỵ khí chất thải

Mặc dù đồng phân hủy kỵ khí có nhiều lợi ích, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong quá trình nghiên cứu và ứng dụng. Các vấn đề như khả năng phân hủy thấp, sự hình thành các chất độc hại và điều kiện môi trường không ổn định là những yếu tố cần được giải quyết.

2.1. Khả năng phân hủy và hòa tan của chất thải

Khả năng phân hủy và hòa tan của chất thải phụ thuộc vào nhiều yếu tố như cấu trúc hóa học, độ ẩm và nhiệt độ. Việc tối ưu hóa các yếu tố này là cần thiết để nâng cao hiệu quả của quá trình đồng phân hủy.

2.2. Sự hình thành các chất độc hại trong quá trình phân hủy

Trong quá trình đồng phân hủy, có thể xảy ra sự hình thành các chất độc hại như amoniac tự do và axit béo bay hơi. Những chất này có thể ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật và làm giảm hiệu quả của quá trình phân hủy.

III. Phương pháp tiền xử lý chất thải để nâng cao khả năng phân hủy

Tiền xử lý chất thải là một bước quan trọng trong quá trình đồng phân hủy kỵ khí. Các phương pháp tiền xử lý như nhiệt, hóa học và sinh học có thể giúp cải thiện khả năng phân hủy và hòa tan của chất thải.

3.1. Tiền xử lý nhiệt và tác động đến chất thải

Tiền xử lý nhiệt giúp phá vỡ cấu trúc của chất thải, làm tăng khả năng tiếp xúc của vi sinh vật với chất hữu cơ. Nghiên cứu cho thấy rằng nhiệt độ cao có thể làm tăng đáng kể khả năng phân hủy của chất thải heo và rác nhà bếp.

3.2. Tiền xử lý hóa học và hiệu quả của nó

Sử dụng các hóa chất như axit peracetic có thể làm tăng khả năng hòa tan của chất thải, từ đó nâng cao hiệu quả của quá trình đồng phân hủy. Phương pháp này đã được chứng minh là hiệu quả trong nhiều nghiên cứu trước đây.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu đồng phân hủy

Kết quả từ các nghiên cứu về đồng phân hủy kỵ khí chất thải heo và rác nhà bếp cho thấy tiềm năng lớn trong việc sản xuất biogas và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các ứng dụng thực tiễn của công nghệ này đang ngày càng được mở rộng.

4.1. Sản xuất biogas từ chất thải

Biogas được sản xuất từ quá trình đồng phân hủy có thể được sử dụng làm nguồn năng lượng tái tạo. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp chất thải heo và rác nhà bếp có thể tạo ra lượng biogas lớn hơn so với việc xử lý riêng lẻ.

4.2. Giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Quá trình đồng phân hủy không chỉ giúp xử lý chất thải mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc áp dụng công nghệ này có thể góp phần vào việc phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu đồng phân hủy kỵ khí

Nghiên cứu đồng phân hủy kỵ khí chất thải heo và rác nhà bếp đang mở ra nhiều cơ hội mới trong việc xử lý chất thải và sản xuất năng lượng. Tương lai của công nghệ này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho môi trường và xã hội.

5.1. Tương lai của công nghệ đồng phân hủy

Công nghệ đồng phân hủy kỵ khí có tiềm năng lớn trong việc phát triển các giải pháp bền vững cho vấn đề chất thải. Nghiên cứu và phát triển thêm các phương pháp tiền xử lý sẽ là chìa khóa để tối ưu hóa quy trình này.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu để hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đồng phân hủy. Việc áp dụng các công nghệ mới và cải tiến quy trình sẽ giúp nâng cao hiệu quả và tính bền vững của công nghệ này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Theo các báo cáo về kinh tế tuần hoàn, thế giới đối mặt với nguy cơ cạn kiệt tài nguyên nếu tỷ lệ thu hồi vật chất hữu cơ không được gia tăng mạnh mẽ. Tại Việt Nam, ngành chăn nuôi phát sinh hàng chục triệu tấn chất thải mỗi năm, kết hợp cùng lượng rác thải hữu cơ sinh hoạt chiếm từ 50% đến 65% tổng khối lượng rác thải đô thị, gây áp lực ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Phân hủy kỵ khí đơn cơ chất đối với nước thải chăn nuôi lợn thường xuyên bị suy giảm hiệu suất do nồng độ amoniac tự do cao, trong khi rác thải nhà bếp lại dễ bị axit hóa do tích tụ nhanh các axit béo bay hơi.

Nhằm giải quyết triệt để các rào cản trên, luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường tại Trường Đại học Việt Nhật (Đại học Quốc gia Hà Nội) đã tập trung nghiên cứu quá trình đồng phân hủy kỵ khí kết hợp các biện pháp tiền xử lý cơ chất. Mục tiêu cụ thể của đề tài bao gồm: thiết lập quy chuẩn vận hành xác định tiềm năng sinh khí metan sinh học trên thiết bị đo hô hấp tự động AER800; xác định giá trị tiềm năng sinh khí metan sinh học của nước thải heo và 3 nhóm rác thải nhà bếp ở chế độ phân hủy đơn và đồng phân hủy; đánh giá định lượng tác động của tiền xử lý nhiệt (80°C và 160°C) và axit peracetic đến mức độ hòa tan chất nền cùng khả năng phân hủy sinh học.

Thực nghiệm được triển khai từ năm 2018 đến tháng 5 năm 2019 tại Hà Nội. Mẫu nước thải chăn nuôi được thu thập trực tiếp từ trang trại quy mô 5.000 đến 6.000 con lợn thịt tại huyện Chương Mỹ (cách trung tâm 20 km), kết hợp với các nguồn rác hữu cơ sinh hoạt đô thị. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học và bộ thông số động học thực nghiệm giá trị, hỗ trợ tối ưu hóa hiệu suất thu hồi năng lượng tái tạo từ chất thải nông nghiệp và đô thị.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Quá trình phân hủy kỵ khí được mô tả qua 4 giai đoạn sinh hóa liên hoàn: thủy phân, lên men axit, tạo axetat và tạo metan. Trong đó, phản ứng bẻ gãy các đại phân tử hữu cơ phức tạp thành đơn phân hòa tan ở giai đoạn thủy phân và phản ứng chuyển hóa axetat thành metan (chiếm khoảng 70% tổng lượng CH4 sinh ra) cùng phản ứng khử cacbon dioxit bằng hydro (chiếm khoảng 30% lượng CH4) được xác định là hai mắt xích then chốt giới hạn tốc độ chuyển hóa của toàn bộ hệ thống.

Nghiên cứu áp dụng nguyên lý cân bằng tỷ lệ Carbon/Nitrogen trong khoảng tối ưu từ 25:1 đến 30:1 nhằm kiểm soát hiện tượng ức chế vi sinh. Khi nồng độ amoniac tự do duy trì ở mức 50 đến 200 mg/L, hệ thống đạt độ đệm kiềm lý tưởng; ngược lại, khi vượt ngưỡng 1.500 đến 3.200 mg/L ở dải pH từ 7,4 đến 7,6, hoạt tính của vi khuẩn sinh metan sẽ bị ức chế tới 50%. Bên cạnh đó, mô hình động học bậc một được ứng dụng để xác định hằng số tốc độ thủy phân và tiềm năng sinh khí cực đại. Theo nguyên lý nhiệt động học, mỗi 1 gam nhu cầu oxy hóa học (COD) chuyển hóa hoàn toàn ở điều kiện tiêu chuẩn (273 K, 1 atm) sẽ tạo ra tương đương 0,35 lít khí CH4.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng mẫu nước thải heo thu thập từ trang trại chăn nuôi tập trung 5.000 đến 6.000 cá thể tại Chương Mỹ và 3 loại rác thải nhà bếp đại diện: rác sinh hoạt tổng hợp, rác thải giàu thịt và rác thải hoa quả thu gom tại Hà Nội. Bùn cấy vi sinh kỵ khí được cung cấp bởi phòng thí nghiệm CETASD (Đại học Quốc gia Hà Nội) với thời gian lưu bùn 20 ngày, được ủ đói 5 ngày ở nhiệt độ 35°C trước khi thí nghiệm để loại bỏ lượng chất hữu cơ nội sinh dư thừa.

Mỗi tổ hợp thí nghiệm được thực hiện lặp lại tối thiểu 2 lần kèm theo các bình mẫu trắng và mẫu kiểm chứng. Quy trình phân tích hóa lý tuân thủ Tiêu chuẩn Standard Methods: phân tích COD tổng và COD hòa tan bằng máy quang phổ UV ở bước sóng 600 nm sau khi phân hủy nhiệt ở 150°C trong 2 giờ; đo tổng chất rắn sấy ở 90°C trong 24 giờ để hạn chế thất thoát axit hữu cơ bay hơi và nung chất rắn bay hơi ở 550°C trong 2 giờ; kiểm soát tỷ lệ axit béo bay hơi trên độ kiềm thông qua phương pháp chuẩn độ 4 điểm; đo hàm lượng nitơ tổng Kjeldahl và amoniac bằng phương pháp chuẩn độ axit-bazơ.

Tiền xử lý nhiệt được tiến hành ở 80°C và 160°C trong các mốc thời gian 15, 30, 60 và 90 phút. Tiền xử lý hóa học sử dụng dung dịch axit peracetic nồng độ 1M pha chế theo tỷ lệ thể tích 2:1 từ hydro peroxit và axit axetic với liều lượng 10, 20 và 50 mL/g chất rắn bay hơi. Tiềm năng sinh khí metan được theo dõi liên tục trong 10 đến 12 ngày trên hệ thống bình mẻ kết nối thiết bị đo hô hấp AER800 ở nhiệt độ 35°C, sử dụng dung dịch natri hydroxit 3M để hấp thụ khí cacbon dioxit.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thực nghiệm phân hủy đơn cơ chất ghi nhận bùn cấy vi sinh có sản lượng khí nội sinh rất thấp ở mức 31 ± 1,06 NmL CH4/g chất rắn bay hơi, đáp ứng tiêu chuẩn kiểm định (< 50 NmL/g). Nước thải heo ở chế độ phân hủy đơn đạt giá trị tiềm năng sinh khí metan từ 178 ± 6,14 đến 189 ± 8,54 NmL CH4/g chất rắn bay hơi. Trong khi đó, các nhóm rác nhà bếp thể hiện tiềm năng vượt trội: rác thải chứa thịt đạt giá trị cao nhất với 740 ± 35,89 NmL CH4/g, rác hoa quả đạt 541 ± 22,28 NmL CH4/g và rác sinh hoạt tổng hợp đạt 432 ± 8,76 NmL CH4/g.

Ở chế độ đồng phân hủy với tỷ lệ phối trộn rác nhà bếp và nước thải heo là 1:3 tính theo hàm lượng chất rắn bay hơi, mẫu đồng phân hủy rác sinh hoạt và nước thải heo đạt tiềm năng sinh khí 256 ± 5,20 NmL CH4/g (tăng 43,8% so với phân hủy đơn nước thải heo). Mẫu phối trộn rác thải thịt và nước thải heo đạt tới 337 ± 9,03 NmL CH4/g (tăng 78,3% so với nước thải heo đơn lẻ).

Đối với tiền xử lý nhiệt, ở mức nhiệt độ 160°C, nồng độ COD hòa tan tăng mạnh từ 4.251 mg/L lên 5.118 mg/L chỉ sau 30 phút, trong khi tổng lượng COD được bảo toàn gần như tuyệt đối ở mức 10.621 đến 10.641 mg/L (mức hao hụt dưới 0,2%). Hiệu suất hòa tan COD dạng hạt ở 160°C đạt mức cao gấp gần 2 lần so với mức nhiệt 80°C trong cùng thời gian xử lý.

Thảo luận kết quả

Đặc tính cấu trúc cơ chất ảnh hưởng trực tiếp đến động học sinh khí. Mẫu rác thải thịt chứa hàm lượng lipid cao với các chuỗi axit béo dài từ 14 đến 18 nguyên tử cacbon nên xuất hiện giai đoạn trễ khoảng 5 ngày trước khi quá trình sinh khí tăng tốc và hoàn tất sau 20 ngày. Ngược lại, rác hoa quả chứa nhiều hợp chất đường dễ phân hủy sinh học nên hoàn thành chuyển hóa chỉ trong 4 ngày (nhanh gấp 5 lần so với rác thải thịt).

Quá trình đồng phân hủy giúp nước thải chăn nuôi cung cấp lượng amoniac đệm kiềm quý giá và bổ sung các ion kim loại như natri, kali, canxi, magie, giúp ổn định pH trong dải tối ưu từ 6,8 đến 7,4, ngăn chặn sự ức chế do axit hữu cơ sinh ra ồ ạt từ rác nhà bếp. Dữ liệu động học từ thí nghiệm tiền xử lý nhiệt cho thấy độ hòa tan chất rắn bay hơi và COD tăng tuyến tính trong 30 phút đầu nhưng gần như đạt trạng thái bão hòa từ phút 60 đến 90. Hiện tượng này hoàn toàn tương thích với các quy trình công nghệ thương mại trên thế giới như hệ thống nhiệt phân áp suất Cambi vận hành ở 180°C trong 30 phút. Các tập dữ liệu trên có thể được minh họa trực quan thông qua đồ thị tích lũy khí metan theo thời gian và biểu đồ so sánh mức độ gia tăng độ hòa tan COD giữa các mức nhiệt độ.

Đề xuất và khuyến nghị

• Thiết lập tỷ lệ phối trộn chuẩn hóa: Áp dụng công thức phối trộn đồng phân hủy rác thải nhà bếp và nước thải chăn nuôi lợn theo tỷ lệ 1:3 tính theo hàm lượng chất rắn bay hơi. Giải pháp này giúp các trang trại quy mô từ 5.000 con duy trì tỷ lệ Carbon/Nitrogen trong khoảng lý tưởng từ 25:1 đến 30:1, nâng cao sản lượng khí sinh học tối thiểu 40% trong lộ trình 3 đến 6 tháng chuyển đổi.
• Vận hành tiền xử lý nhiệt định mức: Lắp đặt hệ thống tiền xử lý nhiệt cho hỗn hợp cơ chất ở mức nhiệt độ 160°C với thời gian gia nhiệt chính xác 30 phút trước khi nạp vào bể phản ứng kỵ khí chính. Thông số này đảm bảo tối ưu hóa độ hòa tan chất rắn trên 20% mà không gây lãng phí năng lượng tiêu hao cho các mốc thời gian kéo dài 60 đến 90 phút.
• Giám sát định kỳ các chỉ số ức chế: Chủ động kiểm soát tỷ lệ axit béo bay hơi trên độ kiềm bằng phương pháp chuẩn độ định kỳ 2 lần mỗi tuần, duy trì nồng độ axit béo bay hơi trong ngưỡng 2.000 đến 3.000 mg/L và nồng độ amoniac tự do dưới 1.000 mg/L để đảm bảo an toàn cho quần thể vi sinh vật sinh metan.
• Nâng quy mô thử nghiệm liên tục: Các viện nghiên cứu và doanh nghiệp môi trường cần triển khai thử nghiệm trên mô hình bể phản ứng kỵ khí cấp liệu liên tục dung tích 50 đến 500 lít trong thời gian 12 tháng tiếp theo nhằm hoàn thiện bài toán cân bằng năng lượng và hiệu quả tài chính trước khi ứng dụng đại trà.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Kỹ sư công nghệ môi trường và chuyên viên thiết kế hệ thống xử lý chất thải: Tiếp cận bộ số liệu thực nghiệm chuẩn xác về tiềm năng sinh khí metan (từ 178 đến 740 NmL CH4/g), hằng số tốc độ thủy phân và hướng dẫn lắp đặt thiết bị đo hô hấp AER800 phục vụ tính toán dung tích bể kỵ khí công nghiệp.
• Doanh nghiệp chăn nuôi gia súc và đơn vị vận hành nhà máy xử lý rác: Ứng dụng giải pháp đồng phân hủy theo tỷ lệ 1:3 chất rắn bay hơi để gia tăng gấp đôi sản lượng điện sinh khối phát điện và giải quyết triệt để vấn đề mùi hôi, ô nhiễm nguồn nước.
• Giảng viên, học viên cao học và nghiên cứu sinh chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường: Sử dụng công trình làm tài liệu tham khảo chuyên sâu về các phương pháp phân tích chuẩn độ 4 điểm, phân tích Kjeldahl và kỹ thuật mô hình hóa động học phản ứng sinh học.
• Cơ quan hoạch định chính sách nông nghiệp và môi trường: Cập nhật các luận cứ kỹ thuật để ban hành quy chuẩn khuyến khích mô hình kinh tế tuần hoàn, tận thu khí sinh học nhằm giảm phát thải khí nhà kính trong sản xuất nông nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Vì sao nên đồng phân hủy nước thải heo với rác nhà bếp thay vì xử lý đơn lẻ? Phân hủy riêng nước thải heo dễ bị ức chế bởi nồng độ amoniac tự do cao do dư thừa nitơ, trong khi rác nhà bếp lại giàu hợp chất hữu cơ dễ lên men làm tụt giảm pH. Phối trộn hai cơ chất theo tỷ lệ 1:3 theo hàm lượng chất rắn bay hơi giúp cân bằng tỷ lệ C/N ở mức 25:1 đến 30:1, tạo hệ đệm kiềm tự nhiên và tăng sản lượng metan từ 43,8% đến 78,3%.

2. Giai đoạn nào quyết định tốc độ trong hệ thống phân hủy kỵ khí? Giai đoạn thủy phân và sinh metan giữ vai trò quyết định tốc độ của toàn bộ hệ thống. Thủy phân giúp chuyển hóa các chất hữu cơ dạng hạt không tan thành chất hòa tan, trong khi vi sinh vật sinh metan đảm nhận chuyển hóa 70% axetat thành khí CH4 nhưng lại có thời gian thế hệ chậm lên đến 100 giờ và cực kỳ nhạy cảm với sự thay đổi môi trường.

3. Điều kiện tiền xử lý nhiệt nào đem lại hiệu quả hòa tan chất nền tối ưu nhất? Tiền xử lý ở nhiệt độ 160°C trong thời gian 30 phút đem lại hiệu quả hòa tan COD cao gấp gần 2 lần so với mức nhiệt 80°C, nâng hàm lượng COD hòa tan từ 4.251 mg/L lên 5.118 mg/L. Kéo dài thời gian xử lý lên 60 hoặc 90 phút không làm tăng đáng kể độ hòa tan mà gây lãng phí chi phí nhiệt năng.

4. Thiết bị đo hô hấp AER800 có ưu điểm gì trong xác định tiềm năng sinh khí metan? Hệ thống AER800 hoạt động theo cơ chế chiếm chỗ chất lỏng, tự động ghi nhận liên tục thể tích khí sinh ra theo thời gian thực dưới dạng dữ liệu số hóa. Kết hợp với bình hấp thụ khí CO2 bằng dung dịch NaOH nồng độ 3M, thiết bị cho phép đo lường chính xác lượng khí metan tinh khiết quy đổi về điều kiện tiêu chuẩn 273 K và 1 atm.

5. Nồng độ amoniac tự do ở mức nào sẽ gây ức chế hoạt tính sinh metan? Nồng độ amoniac tự do trong khoảng 50 đến 200 mg/L hỗ trợ tạo độ đệm kiềm ổn định cho hệ thống. Tuy nhiên, khi nồng độ NH3-N tăng lên mức 1.500 đến 3.200 mg/L ở độ pH từ 7,4 đến 7,6, hoạt tính của vi khuẩn sinh metan sẽ bị suy giảm tới 50%, và vượt ngưỡng 3.000 mg/L sẽ gây tê liệt hoàn toàn quá trình sinh khí.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công quy chuẩn xác định tiềm năng sinh khí metan sinh học tự động trên hệ thống thiết bị AER800 với độ chính xác và tính lặp lại cao.
• Chứng minh phương pháp đồng phân hủy nước thải heo và rác thải nhà bếp theo tỷ lệ phối trộn 1:3 chất rắn bay hơi giúp gia tăng sản lượng khí metan lên mức 256 đến 337 NmL CH4/g, khắc phục hoàn toàn nhược điểm của phân hủy đơn chất.
• Xác lập mốc thông số tiền xử lý nhiệt tối ưu tại 160°C trong 30 phút, giúp tăng gấp đôi hiệu quả hòa tan chất rắn hữu cơ mà vẫn bảo toàn hơn 99,8% lượng COD tổng ban đầu.
• Cung cấp mô hình toán học bậc một tin cậy giúp mô phỏng chính xác hằng số tốc độ thủy phân và tiềm năng sinh khí cực đại phục vụ thiết kế kỹ thuật.
• Kế hoạch trong 12 tháng tới cần tập trung thử nghiệm trên hệ thống bể phản ứng liên tục quy mô pilot để nhanh chóng chuyển giao công nghệ vào thực tiễn sản xuất nông nghiệp sạch.

Trích đoạn nội dung tài liệu

VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI VIETNAM JAPAN UNIVERSITY DANG TRUNG HIEU ANAEROBIC CO-DIGESTION OF SWINE WASTEWATER AND KITCHEN REFUSE: EFFECT OF PRE-TREATMENT ON SUBSTRATE SOLUBILIZATION & BIODEGRADABILITY MASTER ‘S THESIS Hanoi, May 30, 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] VIETNAM NATIONAL UNIVERSITY, HANOI VIETNAM JAPAN UNIVERSITY DANG TRUNG HIEU ANAEROBIC CO-DIGESTION OF SWINE WASTEWATER AND KITCHEN REFUSE: EFFECT OF PRE-TREATMENT ON SUBSTRATE SOLUBILIZATION & BIODEGRADABILITY MAJOR: ENVIRONMENTAL ENGINEERING CODE: PILOT SUPERVISORS Principal Supervisor: Assoc. Cao The Ha Co-Supervisor: Prof. Hidenari Yasui Hanoi, May 30, 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ACKNOWLEDGEMENT First of all, I would like to express my deepest appreciation to all those who provided me the possibility to complete this master thesis. A special gratitude is given to my supervisors, Assoc.

Cao The Ha and Prof. Hidenari Yasui, who provided me precious lessons and granted the permission to practice with all required laboratory equipment and necessary materials. I would further like to acknowledge with much appreciation the crucial role of lecturers whose contribution in stimulating suggestions and encouragement since the my very first days in Vietnam Japan University. I am also grateful to all of my classmate, those who always be by my side through work and play.

I am also in debt of my beloved colleagues in the University of Kitakyushu, those who generously offer a hand to help me quickly adapt with the internship course in a far-away country. Last but not least, many thanks go to the JICA whose financial support brings me such a great opportunity to broaden my horizon and sharpen my skills. These memorable days shall never be forgotten and be remarkable milestones in my career. I LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] TABLE OF CONTENTS ACKNOWLEDGEMENT.

I TABLE OF CONTENTS. II LIST OF FIGURES. IV LIST OF TABLES. V LIST OF ABBREVIATIONS.

VII Problem statement. VII Scope of the study .VIII Objectives of the study .VIII Thesis structure .1 Anaerobic Digestion: a brief history .2 Anaerobic digestion: a general overview .5 Rate-limiting step of anaerobic digestion .3 Carbon/Nitrogen ratio .4 Anaerobic co-digestion process .2 Substrates for anaerobic co-digestion.3 AcoD of swine slurry and kitchen refuse .5 Pre-treatment process .1 Physical pre-treatment .2 Thermal pre-treatment .3 Chemical pre-treatment .4 Biological pre-treatment .6 Outputs from literature review .2 Chemical oxygen demand (COD) measurement .5 Volatile Fatty Acids to Alkalinity Ratio. 22 II LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Pre-treatment conditions .1 Thermal Pre-treatment .2 Pre-treatment using Peracetic acid (PAA) .4 Operation guideline for determination of biomethane potential (BMP) in batch reactor with respirometer equipment.1 Purpose and scope .3 Preparation prior to BMP assays .4 Experimental set up .5 During the experiment .6 End of experiment .1 Determination of BMP of swine slurry and kitchen refuse in mono-digestion and co-digestion mode 33 3.3 Summary of the method .2 Effect of thermal pre-treatment on co-substrate (KR1:SS1 = 1:3 on VS basis) solubilisation and biodegradability .2 Summary of the method .3 Effect of PAA pre-treatment on co-substrate C1 (KR1:SW1 = 1:3 on VS basis) solubilisation and biodegradability .2 Summary of the method. 55 III LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LIST OF FIGURES Figure 1.1 Anaerobic digestion in different stages with generated products .2 Growth of methanogens in different temperature ranges .1 Methane production profile of swine slurry and kitchen refuse in co-digestion and mono-digestion mode .2 pCOD solubilisation enhancement of co-substrate C1 (KR1:SS1 = 1:3) on VS basis) at various temperature and time .3 VSS solubilisation enhancement at various temperature and treatment time .4 Cumulative methane volume of inoculum, non-treated and thermal treated co-substrate C1 (KR1:SS1 = 1:3 on VS basis) .5 Cumulative methane volume of non-treated and PAA treated co-substrate C1 (KR1:SS1 = 1:3 on VS basis).

50 IV LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LIST OF TABLES Table 1.1 Free ammonia concentration and inhibitory effects on microbial activity .2 Threshold level of light metallic and heavy metallic inhibitors [14] .3 Different substrates classified into higher and lower C/N ratio .4 Co digestion practice of kitchen refuse, cattle slurry and related substrates .