Nghiên Cứu Nâng Cao Tốc Độ Phân Hủy Chất Thải Rắn Sinh Hoạt Trong Điều Kiện Mô Phỏng Bãi Chôn Lấp

• Tác giả: Nguyễn Thành Phương
• Người hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Văn Phước
• Trường học: Đại học Quốc gia TP. HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật
• Đề tài: Nghiên Cứu Nâng Cao Tốc Độ Phân Hủy Chất Thải Rắn Sinh Hoạt Trong Điều Kiện Mô Phỏng Bãi Chôn Lấp
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CÁM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT
• 1.1. Hiện trạng phát sinh CTRSH
• 1.2. Nguồn gốc, thành phần và tính chất CTR
• 1.3. Tác động đến môi trường của CTR
• 1.4. Hiện trạng công nghệ xử lý CTRSH bằng phương pháp chôn lấp
• 1.4.1. Sơ lược các công nghệ xử lý CTRSH
• 1.4.2. Hiện trạng công nghệ xử lý chất thải rắn bằng phương pháp chôn lấp
• 1.4.3. Những hạn chế trong công nghệ, những tồn tại của công tác xử lý CTRSH và định hướng nghiên cứu xử lý CTRSH
• 2. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP CHÔN LẤP
• 2.1. Các quá trình biến đổi trong bãi chôn lấp
• 2.2. Cơ chế của quá trình phân hủy CTRSH trong bãi chôn lấp
• 2.3. Động học của quá trình phân hủy khí khí chất thải rắn hữu cơ
• 2.4. Khí sinh ra từ bãi chôn lấp
• 2.5. Vi sinh vật phân hủy CTR
• 2.6. Các phương pháp nâng cao tốc độ phân hủy CTR trong bãi chôn lấp
• 2.6.1. Phương pháp cơ học
• 2.6.2. Phương pháp tác động nhiệt độ
• 2.6.3. Phương pháp điều chỉnh pH khối ủ
• 2.6.4. Phương pháp bổ sung dinh dưỡng
• 2.6.5. Phương pháp tuần hoàn nước rỉ rác
• 2.6.6. Phương pháp bổ sung chế phẩm sinh học
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Cấu tạo của mô hình
• 3.2. Vận hành mô hình
• 3.3. Các chỉ tiêu theo dõi hoạt động của mô hình
• 3.4. Nguyên vật liệu
• 3.4.1. Chất thải rắn sinh hoạt
• 3.4.2. Chế phẩm vi sinh
• 3.5. Phương pháp nghiên cứu và xây dựng mô hình động học
• 3.5.1. Phương pháp nghiên cứu
• 3.5.2. Phương pháp xây dựng mô hình động học
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả nghiên cứu trên mô hình đối chứng
• 4.1.1. Biến đổi pH của nước rỉ
• 4.1.2. Biến đổi BODs và COD của nước rỉ rác
• 4.1.3. Biến đổi nồng độ chất thải rắn lơ lửng
• 4.1.4. Biến đổi VFA và độ kiềm
• 4.1.5. Sản lượng khí sinh học
• 4.1.6. Sự loại bỏ thành phần dinh dưỡng
• 4.1.7. Biến đổi về kim loại nặng
• 4.2. Kết quả nghiên cứu trên mô hình tuần hoàn nước rỉ rác
• 4.2.1. Biến đổi pH
• 4.2.2. Biến đổi BODs và COD
• 4.2.3. Biến đổi nồng độ chất rắn lơ lửng
• 4.2.4. Biến đổi VFA và độ kiềm
• 4.2.5. Sản lượng khí sinh học
• 4.2.6. Sự biến thiên thành phần dinh dưỡng
• 4.2.7. Biến đổi nồng độ kim loại nặng
• 4.3. Kết quả nghiên cứu trên mô hình tuần hoàn và bổ sung chế phẩm sinh học
• 4.3.1. Biến đổi pH
• 4.3.2. Biến đổi nồng độ COD
• 4.3.3. Biến đổi nồng độ chất rắn lơ lửng
• 4.3.4. Biến đổi VFA và độ kiềm
• 4.3.5. Sản lượng khí sinh học
• 4.3.6. Sự biến thiên thành phần dinh dưỡng
• 4.3.7. Biến đổi nồng độ kim loại nặng
• 4.4. Đánh giá mức độ phân hủy chất hữu cơ của CTR trong các mô hình
• 4.4.1. Sự thay đổi khối lượng chất rắn
• 4.4.2. Sự thay đổi hàm lượng carbon hữu cơ tổng số (TOC)
• 4.4.3. Sự thay đổi hàm lượng nito hữu cơ
• 4.4.4. Sự thay đổi tỷ lệ C/N
• 4.4.5. Độ sụt giảm thể tích chất thải
• 4.5. Động học của quá trình phân hủy khí khí
• 4.5.1. Tính toán động học theo nồng độ cơ chất (Mô hình động học bậc 1)
• 4.5.2. Tính toán động học theo tốc độ sinh khí metan (Mô hình động học bậc 1)
• 4.5.3. Tính toán động học theo mô hình Monod
• 4.5.4. Tính toán động học theo Michaelis – Menten từ dữ liệu thực nghiệm bằng phương pháp tích phân
• 4.6. Bề xuất nâng cấp, cải tiến công nghệ xử lý CTRSH hiện hữu trong các bãi chôn lấp
• 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Tốc Độ Phân Hủy Chất Thải Rắn Sinh Hoạt

Nghiên cứu về tốc độ phân hủy chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) trong điều kiện mô phỏng bãi chôn lấp đang trở thành một vấn đề cấp thiết. Với sự gia tăng nhanh chóng của lượng chất thải phát sinh, việc tìm kiếm các phương pháp hiệu quả để xử lý CTRSH là rất quan trọng. Nghiên cứu này nhằm nâng cao hiệu quả phân hủy chất thải, từ đó giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

1.1. Tình Hình Hiện Tại Về Chất Thải Rắn Sinh Hoạt

Tình hình phát sinh CTRSH tại Việt Nam đang gia tăng đáng kể, đặc biệt ở các đô thị lớn. Theo thống kê, lượng CTRSH phát sinh hàng năm tăng từ 10-15%, gây áp lực lớn lên hệ thống xử lý chất thải.

1.2. Tác Động Của Chất Thải Rắn Đến Môi Trường

Chất thải rắn sinh hoạt không được xử lý đúng cách có thể gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Các chất độc hại trong CTRSH có thể xâm nhập vào nguồn nước và không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

II. Vấn Đề Trong Quá Trình Phân Hủy Chất Thải Rắn Sinh Hoạt

Quá trình phân hủy CTRSH gặp nhiều thách thức, bao gồm sự thiếu hụt vi sinh vật phân hủy và điều kiện môi trường không thuận lợi. Việc tìm ra các giải pháp để cải thiện tốc độ phân hủy là rất cần thiết.

2.1. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Tốc Độ Phân Hủy

Tốc độ phân hủy chất thải rắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như độ ẩm, nhiệt độ, và thành phần hóa học của chất thải. Việc tối ưu hóa các yếu tố này có thể giúp tăng cường hiệu quả phân hủy.

2.2. Thách Thức Trong Quản Lý Chất Thải Rắn

Quản lý CTRSH hiện nay gặp khó khăn do thiếu cơ sở hạ tầng và công nghệ xử lý tiên tiến. Điều này dẫn đến việc nhiều bãi chôn lấp không đạt tiêu chuẩn, gây ô nhiễm môi trường.

III. Phương Pháp Nâng Cao Tốc Độ Phân Hủy Chất Thải Rắn

Nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau để nâng cao tốc độ phân hủy CTRSH, bao gồm công nghệ tuần hoàn nước rỉ rác và bổ sung chế phẩm sinh học. Những phương pháp này đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện quá trình phân hủy.

3.1. Công Nghệ Tuần Hoàn Nước Rỉ Rác

Công nghệ tuần hoàn nước rỉ rác giúp tăng cường độ ẩm và cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật, từ đó nâng cao hiệu quả phân hủy chất thải.

3.2. Bổ Sung Chế Phẩm Sinh Học

Việc bổ sung chế phẩm sinh học vào quá trình phân hủy giúp tăng cường hoạt động của vi sinh vật, từ đó cải thiện tốc độ phân hủy chất thải rắn sinh hoạt.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Về Tốc Độ Phân Hủy Chất Thải Rắn

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ tuần hoàn nước rỉ rác kết hợp với chế phẩm sinh học đã nâng cao tốc độ phân hủy CTRSH lên đến 27,8 lần. Điều này chứng tỏ tính khả thi của các phương pháp này trong thực tiễn.

4.1. Hiệu Quả Xử Lý COD Trong Nước Rỉ Rác

Sau 32 tuần vận hành, mô hình tuần hoàn nước rỉ rác cho thấy hiệu quả xử lý COD lên đến 99,74%, cho thấy khả năng xử lý chất thải rất cao.

4.2. Lượng Khí Methane Sinh Ra

Lượng khí methane sinh ra từ mô hình kết hợp đạt 0,691 m³CH₄/kgVS phân hủy, cho thấy sự gia tăng đáng kể trong sản xuất khí sinh học.

V. Kết Luận Về Nghiên Cứu Tốc Độ Phân Hủy Chất Thải Rắn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng công nghệ tuần hoàn nước rỉ rác và bổ sung chế phẩm sinh học là giải pháp hiệu quả để nâng cao tốc độ phân hủy chất thải rắn sinh hoạt. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo từ khí sinh học.

5.1. Tương Lai Của Công Nghệ Xử Lý Chất Thải

Công nghệ xử lý chất thải rắn sinh hoạt cần được cải tiến và áp dụng rộng rãi hơn để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của xã hội.

5.2. Đề Xuất Các Giải Pháp Quản Lý Chất Thải

Cần có các chính sách và giải pháp quản lý chất thải hiệu quả hơn, bao gồm việc đầu tư vào công nghệ mới và nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường.