NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CHẤT THẢI HỮU CƠ TẠO KHÍ SINH HỌC CỦA BỂ BIOGAS MỚI CẢI TIẾN KẾT HỢP BỔ SUNG CHẾ PHẨM VI SINH, TẠI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT BÚN Ở THANH LƯƠNG - HÀ TÂY Chu Bá Phúc, Hoàng Th Tâm, Lê Th Thu Hng, Bùi Th Lan Hương, Lê Văn Nh. Summary Research on organic waste treatment and biogas efficiency in an innovative new biogas tanks and with supplementing microbial preparations at rice vermicelli trade village Thanh Luong - Ha Tay province At present, environmental contamination in Vietnamese trade villages increases more and more. The main waste and wastewater with high organic concentration are eliminated from different human activities such as animal husbandry, processing agricultural products. In this paper, wastewater treatment using biogas tanks was carried out. The results showed that the innovative biogas tanks with secondary treatment had better decomposition than the old ones without secondary treatment. The best experimental results were evaluated after supplementing microbial preparations as follow: The highest decomposition of the organic waste showed from 13 th to 15 th days after supplementing microbial preparations. The microbial preparation DW 97 was the best chosen for further researches. Basic pollution parameters in efluent from the innovative new tanks were better than that of the old ones. Keywords: Waste, contamination, treatment, organic, innovative, secondary, microbial, parameters. I. T VN  Hin nay, mt trong nhng nguyên nhân gây ô nhim môi trưng rt nghiêm trng là cht thi hu cơ sinh ra t các hot ng ca con ngưi như chăn nuôi, ch bin lương thc thc phNm nhưng vic x lý các cht thi hu cơ còn nhiu hn ch. Mt trong nhng tin b k thut ã ưc áp dung khá ph bin là s dng hm biogas  quy mô h gia ình. Tuy nhiên, nhng mô hình biogas cũ và cách vn hành cn ưc nghiên cu ci tin hơn na  tăng kh năng phân hy cht thi và to khí sinh hc ưc nhiu hơn. Công trình nghiên cu nhm ánh giá kh năng phân hy cht thi và to khí sinh hc ca mô hình biogas cũ làm cơ s cho vic  xut áp dng các bin pháp mi ci tin hoàn thin hơn mô hình này, nhm x lý tt hơn, vn hành d dàng hơn, góp phn gi gìn v sinh, gim thiu ô nhim môi trưng cho các h làm ngh ch bin nông sn thc phNm, c bit là các h sn xut bún có kt hp chăn nuôi. II. VT LIU VÀ PHƯƠN G PHÁP N GHIÊN CU N gun cht thi hu cơ t sn xut bún và chăn nuôi chưa qua x lý ưc ưa vào các b biogas  nghiên cu là các b ang dùng và b xây mi ci tin ti các h gia ình ti thôn Thanh Lương, xã Bích Hòa, huyn Thanh Oai, tnh Hà Tây cũ. Ch phNm sinh hc ưc s dng là: DW97, EMC, MICROPHOT, EMUN IV ưc b sung theo t l 0,1% (gam/m 3 dch ). ánh giá kh năng phân hy cht thi ca b biogas qua các thông s pH, BOD 5 , COD, cht rn lơ lng (SS), cht rn hòa tan tng s (TDS), nitơ tng s, phtpho tng s, tng Coliform. Lưng khí sinh ra ca b biogas ưc o bng lưu lưng k, áp sut khí o bng áp lc k. Áp sut khí và lưu lưng khí x ra khi b  ưc o trong khong thi gian 15 phút/ln, lp li 3 ln  ly giá tr trung bình. o lưng khí sinh ra trong b sau 24 gi phân hu, ng thi o nhit  ngoài tri và trong nưc thi sau x lý. Trong thi gian o không b sung thêm nguyên liu, không khuy o b . S liu thu thp ưc x lý bng phương pháp thng kê. III. KT QU VÀ THO LUN 1. Kết quả lựa chọn một số bể biogas để nghiên cứu, đánh giá phân huỷ chất thải và khả năng tạo khí sinh học ã la chn mt s b biogas cũ không có b phn x lý th cp (hình 1) ang s dng  làng ngh làm bún xã Bích Hòa - Thanh Oai - Hà Tây và xây b mi ci tin có b phn x lý th cp (hình 2). Các ch phNm sinh hc b sung vào 6 b vi 2 loi b nêu trên. Hình 1. Sơ đồ của bể xây theo thiết kế cũ không có bộ phận xử lý thứ cấp Hình 2. Sơ đồ của bể xây theo thiết kế mới cải tiến có bộ phận xử lý thứ cấp KT3 KT3+1 Bể xử lý thứ cấp Bể xử lý thứ cấp 2. Đánh giá tính ổn định trong phân huỷ chất thải, khả năng tạo khí của các bể biogas cũ và mới xây ở làng bún khi chưa bổ sung chế phm vi sinh S liu nghiên cu v tính n nh trong phân hu cht thi, kh năng to khí ca các b biogas cũ và mi xây  làng bún khi chưa b sung ch phNm vi sinh th hin  bng 1. Bảng 1. Áp suất và lưu lượng khí đo được khi chưa bổ sung chế phm vi sinh Bể Sáng (8giờ - 9giờ) Lượng khí theo m 3 bể Chiều (15 - 16 giờ) Lượng khí theo m 3 bể Chênh lệch áp suất (sáng/chiều) Chênh lệch khí (sáng/chiều) kg/cm 2 lít/giờ lít/giờ kg/cm 2 lít/giờ lít/giờ kg/cm 2 lít/giờ Bể 1 0,076 374,80 46,85 0,072 355,06 44,38 0,004 19,74 Bể 2 0,108 509,10 56,56 0,100 471,43 52,38 0,008 37,67 Bể 3 0,145 725,00 76,31 0,142 710,00 74,73 0,003 15,00 Bể 4 0,111 521,22 61,32 0,088 425,00 50,00 0,023 96,22 Bể 5* 0,138 690,00 86,25 0,136 680,00 85,00 0,002 10,00 Bể 6* 0,129 645,00 80,62 0,121 605,00 75,62 0,008 40,00 * B 5 và 6: B mi xây có ci tin xây thêm b x lý th cp. Kt qu  bng 1 cho thy, biên  dao ng ca áp sut khí ít thay i trong ngày. B 4 có áp sut dao ng cao nht 0,023 kg/cm 2 , th hin tính không n nh trong phân hy cht thi ca b, nguyên nhân có th là do cp nguyên liu không u hoc tht thoát khí. B 5 có áp sut dao ng nh nht, là 0,002 kg/cm 2 . Các b mi có kh năng phân hu cht thi và sinh khí ln hơn rt nhiu so vi các b cũ. Chênh lch v khí sinh ra gia các b mi và cũ là rt áng k (chênh lch gia b 5 và b 1 là 315,2 lít/gi; chênh lch gia b 6 và b 1 là 270,2 lít/gi). Nu tính theo 1 m 3 b  thì các b mi ci tin sinh khí bui sáng là 86,25 lít/m 3 (b 5) và 80,62 lít/m 3 (b 6), nhiu gn gp 2 ln b cũ (b 1 là 46,85 lít/m 3 ). 3. So sánh khả năng phân huỷ chất thải của bể biogas cũ và bể cải tiến mới xây sau khi bổ sung cùng một loại chế phm vi sinh Bảng 2. Khả năng phân hủy chất thải của bể mới cải tiến và bể cũ sau khi bổ sung chế phm DW97 TT Thông số phân tích Bể B6/TCVN 5945 - 2005 Bể B1 (Bể cũ) Bể B6 (Bể mới) Bể B5 (Bể mới) So sánh bể B1/B6 (lần) 1 pH 7,4 7,2 7,3 2 COD (mg/l) 1,4 1023 115 266 8,89 3 BOD 5 (mg/l) 1,5 409 78 88 5,24 4 TSS (mg/l) 1,3 212 132 187 1,60 5 TDS (mg/l) - 519 264 414 1,96 6 Tổng N (mg/l) 3,7 161 112 133 1,44 7 Tổng P (mg/l) 2,3 19,14 14,33 16,63 1,33 S liu bng 2 cho thy b mi xây có các thông s thu ưc nh hơn so vi b cũ ã qua s dng nhiu năm. Th hin rõ nht là COD gim 8,89 ln so vi b cũ, BOD 5 gim 5,24 ln, tng cht rn hoà tan gim 1,96 ln. Các thông s khác như N, P tng s u gim nhưng không nhiu. Nu so vi tiêu chuNn Vit N am 5945 - 2005 ct B thì COD còn cao hơn 1,4 ln; BOD 5 là 1,5 ln, nhưng là gii hn có th chp nhn ưc i vi b biogas (Tiêu chuNn ngành 10 TCN 492 - 2002: Hàm lưng các cht hu cơ gim ti thiu 50% so vi dch phân hu u vào). 4. Đánh giá khả năng phân hủy chất thải của bể biogas sau khi bổ sung chế phm vi sinh dựa vào kết quả phân tích nước thải đầu ra từ các bể cũ Kt qu  bng 3 cho thy, b cũ (b 1) trưc khi b sung ch phNm vi sinh có giá tr COD và BOD 5 cao hơn nhiu ln (24,0 ln và 19,64 ln) so vi tiêu chuNn nưc thi (TCVN 5945-2005 - ct B). Sau khi b sung ch phNm vi sinh 15 ngày, các ch s COD và BOD 5 gim i nhiu ln so vi i chng (không b sung ch phNm). B 2 có kh năng phân hy tt nht nh b sung ch phNm DW97, kt qu là: COD gim 37,2 ln so vi i chng và bng 0,65 ln so vi tiêu chuNn Vit Nam cho phép; BOD 5 gim 25,4 ln so vi i chng và bng 0,78 ln so vi tiêu chuNn cho phép; Coliform tng s gim 3,2 x 10 2 ln so vi trưc khi b sung ch phNm vi sinh, nhưng còn cao hơn so vi tiêu chuNn cho phép, có th do các b cũ không có b phn x lí th cp nên nưc thi không có  thi gian lưu  lng bã và dit vi khuNn. T kt qu trên ã chn ưc ch phNm DW97 là cht b sung thích hp và tt nht trong s các ch phNm nghiên cu. Bảng 3. Ảnh hưởng của các chế phm vi sinh đến sự phân hủy chất thải của các bể sau 15 ngày (*) STT Thông số phân tích TCVN 5945 - 2005 (Cột B) Emuniv (Bể 1) DW 97 (Bể 2) Microphốt (Bể 3) Chênh trước và sau bổ sung DW97 Trước Sau Trước Sau Trước Sau 1 pH 5,5 - 9 7,5 7,4 7,3 7,5 7,3 7,6 2 COD (mg/l) 80 1920 92 1935 52 1940 92 37,2 3 BOD 5 (mg/l) 50 982 65 991 39 1078 59 25,4 4 TSS (mg/l) 100 830.0 776.4 995.0 659.0 981.0 601.2 1,5 5 TDS (mg/l) - 1980.8 598.4 2214.6 604.0 1759.0 476.2 3,6 6 Tổng N (mg/l) 30 161.0 119.1 182.0 112.1 147.0 84.1 1,6 7 Tổng P (mg/l) 6 25.2 15.5 36.2 14.7 26.7 10.6 2,5 8 Tổng Coliform (MPU/100ml) 5 x 10 3 1,5 x 10 10 1,6 x 10 9 4,8 x 10 11 1,5 x 10 9 4,6 x 10 10 1,1 x 10 9 3,2 x 10 2 9 COD so với TCVN (lần) 24,0 1,15 24,18 0,65 24,25 1,15 10 BOD 5 so với TCVN (lần) 19,64 1,30 19,82 0,78 21,56 1,18 * Kt qu phân tích phi hp vi Trung tâm Quan trc và Phân tích Tài nguyên Môi trưng Hà Ni. 5. So sánh khả năng tăng cường tạo khí sinh học của các chế phm vi sinh trong bể ủ 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Ngày Kg/cm2 Hình 3: Áp suất khí của các bể cũ sau khi bổ sung 4 loại chế phm vi sinh Hình 3 cho thy, trong 25 ngày theo dõi, áp sut  các b u tăng lên sau khi b sung ch phNm vi sinh, nhưng tăng nhanh t ngày th 9 tr i và lên n cc i vào các ngày th 11 (b 4), ngày th 13 (b 3 và b 1) và ngày th 15 (b 2). Sau ó áp sut các b gim dn nhưng vn cao hơn so vi khi chưa b sung ch phNm vi sinh, do các ch phNm này vn còn tác dng. 6. Khả năng tạo khí sinh học dùng cho đun nấu và thắp sáng của bể biogas mới cải tiến Bảng 4. Lượng khí của bể biogas đo được sau 5 giờ xả khí liên tục Giờ đo Áp suất trung bình (kg/cm 2 ) Lưu lượng khí xả liên tục (lít/phút) Lượng khí trung bình sau 1 giờ (lít) 0 0,135 ± 0,015 11,00 ± 1,52 I 0,109 ± 0,020 8,69 ± 0,86 537,00 ± 45,20 II 0,069 ± 0,018 5,73 ± 0,59 343,80 ± 31,53 III 0,042 ± 0,012 4,39 ± 0,54 263,25 ± 20,62 IV 0,030 ± 0,017 2,68 ± 0,32 160,80 ± 13,15 V Khí thoát ra yếu 1,66 ± 0,13 100,00 ± 9,37 Tổng lượng khí sau 5 giờ 1404,85 Ghi chú: Th tích b : 8,0 m 3 . Nhit  ngoài tri vào bui sáng o 28 o C, nhit  nưc thi ra t b biogas là 34,5 o C. Trong thi gian o không b sung thêm nguyên liu, không khuy o b . Bể 1 (-♦-) Bể 2 (-◘-) Bể 3 (-▲-) Bể 4 (-x-) kg/cm 2 T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 6 Vi b mi xây dng có th tích  8m 3 , lưng khí sinh ra trong 5 gi o ưc là 1404,85 lít, vì vy lưng khí sinh ra trong 1 ngày êm có th  áp ng cho 1 h gia ình un nu và thp sáng. IV. KT LUN 1. Kết luận 1. Các b mi ci tin có b phn x lý th cp có kh năng phân hu cht thi và sinh khí tt hơn so vi các b cũ qua các ch s o áp sut và lưu lưng khí sinh ra. 2. Kh năng phân hu cht thi mnh nht ca các b sau khi b sung ch phNm vi sinh là vào khong ngày th 13 n ngày 15, sau ó có gim dn nhưng vn còn cao hơn so vi trưc khi b sung ch phNm vi sinh trong thi gian dài. 3. Các loi ch phNm vi sinh ưc nghiên cu u làm tăng kh năng phân hy cht thi ca b biogas, trong ó ch phNm DW97 cho hiu qu cao nht. 4. Lưng khí sinh ra  các b mi nhiu hơn áng k so vi  các b cũ, s lưng khí (1404,85 lít/gi)  áp ng nhu cu un nu và thp sáng cho 1 h gia ình. 2. Đề nghị Có th khuyn cáo s dng rng rãi b biogas ci tin và b sung ch phNm vi sinh, nht là ch phNm DW 97. TÀI LIU THAM KHO 1 Vũ Thị Thanh Hương, 1999. Thc trng môi trưng và nguyên nhân ô nhim ngun nưc  nông thôn vùng ng bng Bc b. Tuyn tp Kt qu Khoa hc và Công ngh 1994 - 1999, Tp 2. NXB Nông nghip. 2 Trần Hiếu huệ, 1990. X lí nưc thi bng phương pháp sinh hc. NXB HXD Hà Ni. Tr. 104 3 Viện Thổ nhưỡng ông hóa, 1998. S tay phân tích t - nưc - phân bón - cây trng, NXB Nông nghip Hà Ni. 4 Standard methods for examination of water and wastewater, 1982. Amer. Pub. Health. T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 7 5 Tiêu chuNn ngành 10 TCN 492 - : - 499 - 2002. B N ông nghip và PTN T. 21 - 3 - 2002. gười phản biện: guyễn Văn Viết . NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY CHẤT THẢI HỮU CƠ TẠO KHÍ SINH HỌC CỦA BỂ BIOGAS MỚI CẢI TIẾN KẾT HỢP BỔ SUNG CHẾ PHẨM VI SINH, TẠI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT BÚN. chất thải của bể biogas cũ và bể cải tiến mới xây sau khi bổ sung cùng một loại chế phm vi sinh Bảng 2. Khả năng phân hủy chất thải của bể mới cải tiến