Luận văn tốt nghiệp XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ····································································································· ····································································································· ····································································································· ····································································································· ····································································································· ····································································································· ····································································································· ····································································································· ····································································································· ····································································································· ····································································································· ····································································································· ····································································································· Cần Thơ, ngày tháng năm 2015 Cán hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Võ Châu Ngân TS Kim Lavane Ks Phan Trung Hiếu i SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp xin cảm ơn đến: Chúng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình nhà trường theo xác trình hoàn thành luận văn Chúng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý Thầy cô khoa môi trường, đặc biêt Bộ Môn Kỹ Thuật Môi Trường truyền đạt kinh nghiệm quý báu, kiến thức chuyên môn tận tình hướng dẫn cho suốt thời gian thực đề tài tốt nghiệp Chung xin cám ơn chân thành sâu sắc đến cán hướng dẫn luận văn thầy PGS Ts Nguyễn Võ Châu Ngân Ts Kim Lavane Chúng xin chân thành cảm ơn Anh Phan Trung Hiếu học viên lớp cao học, chị Nguyễn Thị Cẩm Hồng, chị Nguyễn Lê Việt Trinh, anh Huỳnh Văn Thảo, Chị Nguyễn Thị Thùy, anh Huỳnh Công Khánh… Đã giúp đỡ tận tình trình hoàn thành luận văn Chúng xin gởi lời tri ân đến bác Thái Văn Sáu, bác Phạm Thị Bạch Vân, bác Phạm Thị Thu tạo điều kiện thuận lợi hỗ trợ nhiệt tình để hoàn thành luận văn Chúng xin chân thành cảm ơn! ii SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp TÓM TẮT Đề tài “Đánh giá tải lượng nạp nguyên liệu phân heo rơm với tỉ lệ nạp khác lên túi PE cải tiến” thực điều kiện thực tế, ứng dụng túi PE cải tiến đặt hộ dân, theo phương pháp ủ yếm khí bán liên tục với tỷ lệ phối trộn 25% phân heo + 75% rơm, 50% phân heo + 50% rơm 75% phân heo + 25% rơm Đề tài thực nhằm khảo sát trình vận hành túi ủ vớ tỉ lệ nạp khác nhau, từ đánh giá tải lượng nạp, khả sinh khí hiệu suất xử lý chất thải túi ủ nạp bổ sung nguyên liệu rơm Các túi ủ nạp theo dõi 120 ngày Trong suốt thời gian này, yếu tố môi trường nhiệt độ, độ pH nằm khoảng thích hợp cho trình ủ yếm khí Sau 120 ngày vận hành, thể tích khí cộng dồn túi ủ PE cải tiến (với tỉ lệ nap 25% phân heo + 75% rơm) 82.990 L, túi PE cải tiến (với tỉ lệ nạp 50% phân heo + 50% rơm) 84.344 L túi PE cải tiến (với tỉ lệ nap 75% phân heo + 25% rơm) 92.085 L Thành phần %CH4 túi PE cải tiến dao động khoảng 65 – 66%, túi ủ PE cải tiến dao động khoảng 62,5 – 66,5% %CH4 túi PE cải tiến trung bình khoảng 66% Thời gian vận hành túi sau: Túi PE cải tiến sau 85 ngày vận hành bắt đầu nghẹt đến 105 ngày nạp lại Túi PE cải tiến túi PE cải tiến nạp được, không nghẹt kết thúc thí nghiệm Kết nghiên cứu cho thấy mô hình thực tế áp dụng hộ chăn nuôi nhỏ lẻ iii SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp LỜI CAM ĐOAN Chúng xin cam kết luận văn hoàn thành dựa kết nghiên cứu khuôn khổ dự án “Sản xuất Khí sinh học bền vững từ rơm thải” Trường Đại học Cần Thơ - Việt Nam Trường Đại học Aarhus Đan Mạch thực với tài trợ DANIDA Dự án có quyền sử dụng kết luận văn để phục vụ cho công bố dự án Ngày tháng năm 2015 Ký tên Trương Hoang Ân Trần Bảo iv SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii LỜI CAM ĐOAN iv MỤC LỤC v DANH SÁCH BẢNG vii DANH SÁCH HÌNH viii CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2.MỤC TIÊU CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ SINH HỌC 2.1.1 Khí sinh học 2.1.2 Thành phần khí sinh học 2.1.3 Cơ chế Các giai đoạn trình phân hủy yếm khí 2.2 CÁC YÊU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SINH KHÍ SINH HỌC 2.2.1 Nhiệt độ 2.2.2 pH 2.2.3 Axít béo dễ bay (TVFAs) 2.2.4 Độ kiềm 2.2.5 Tỉ Số C/N 2.2.6 Tỷ lệ nạp nguyên liệu 2.2.7 Khuấy trộn 2.2.8 Thời gian lưu 2.2.9 Tiền xử lý 2.2.10 Độ mặn 2.3 GIỚI THIỆU VỀ CÁC CÔNG TRÌNH KHÍ SINH HỌC TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 2.3.1 Trên giới 2.3.1 Ở Việt Nam 11 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 v SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp 3.1 THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM THÍ NGHIỆM 15 3.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 15 3.2.1 Phân heo 15 3.2.2 Rơm 15 3.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 15 3.4 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 15 3.4.1 Các tiêu theo dõi 15 3.4.2 Phương pháp thu bảo quản mẫu 16 3.4.3 Phương pháp phân tích mẫu 16 3.4.4 Phương pháp thực 17 3.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 18 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 19 4.1 CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG CỦA TÚI Ủ PE CẢI TIẾN TRONG QUÁ TRÌNH THÍ NGHIỆM 19 4.1.1 Giá trị pH 19 4.1.2 Nồng độ TVFAs 21 4.1.3 Độ kiềm 22 4.2 LƯỢNG KHÍ SINH RA HẰNG NGÀY CỦA CÁC NGHIỆM THỨC 23 4.2.1 Thể tích khí sinh ngày thể tích cộng dồn 23 4.2.2 Thành phần khí sinh trình ủ túi PE cải tiến 27 4.3 ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO VÀ ĐẦU RA 30 4.3.1 Nồng độ COD 30 4.3.2 Nồng độ Nitơ 31 4.3.3 Nồng độ Photpho 32 4.3.4 Tổng Coliform 33 4.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG VẬN HÀNH CỦA TÚI PE CẢI TIẾN 34 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36 5.1 KẾT LUẬN 36 5.2 KIẾN NGHỊ 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 vi SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Thành phần tiêu biểu chất khí biogas Bảng 2.2 Khả sinh khí mức nhiệt đô Bảng 2.3 Tỷ lệ C/N số loại chất thải khác có nguôn động vật Bảng 3.1 Danh sách phương pháp phương tiện phân tích 17 Bảng 4.1 Kết nhu cầu sử dụng khí hộ dân dùng túi PE cải tiến 27 Bảng 4.2 Nồng độ H2S trình vận hành túi PE cải tiến 29 Bảng 4.3 Khả vận hành túi PE cải tiến 35 vii SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Hầm ủ nắp cố định kiểu Trung Quốc 10 Hình 2.2 Hầm ủ nắp trôi kiểu KVIC 11 Hình 2.3 Hầm ủ kiểu CT1 12 Hình 2.4 Hầm ủ TG-BP 12 Hình 2.5 Hầm ủ Composite 14 Hình 4.2 Giá trị pH túi PE cải tiến 20 Hình 4.3 Giá trị pH túi PE cải tiến 20 Hình 4.4 Nồng độ TVFAs đầu túi PE 22 Hình 4.5 Độ kiềm đầu vào đầu túi PE cải tiến 23 Hình 4.6 Thể tích khí sinh thể tích khí cộng dồn túi PE cải tiến 24 Hình 4.7 Thể tích khí sinh thể tích khí cộng dồn túi PE cải tiến 25 Hình 4.8 Thể tích khí sinh thể tích khí cộng dồn túi PE cải tiến 26 Hình 4.9 Thành phần khí túi PE cải tiến 27 Hình 4.10 Thành phần khí túi PE cải tiến 28 Hình 4.11 Thành phần khí túi PE cải tiến 29 Hình 4.12 Nồng độ COD đầu vào đầu túi PE cải tiến (mg/L) 30 Hình 4.13 Nồng độ Nitơ túi PE cải tiến (mg/L) 31 Hình 4.14 Nồng độ Photpho túi PE cải tiến (mg/L) 32 Hình 4.15 Tổng Coliform túi PE cải tiến (MPN/100mL) 33 viii SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam quốc gia sản xuất nông nghiệp đặc biệt trồng lúa nước quốc gia xuất gạo hàng đầu giới với sản lượng khoảng 45 triệu tấn/năm (Bộ Nông Nghiệp & Phát triển nông thôn, 2014) Riêng Đồng sông Cửu Long (ĐBSCL) với diện tích trồng lúa chiếm 4,3 triệu sản lượng lúa khoảng 25 triệu (Tổng Cục Thống kê, 2013) khẳng định vị trí mạnh nông nghiệp so với khu vực khác nước Song song với việc phát sinh lượng lớn rơm rạ sau sản xuất, mà biện pháp xử lý chủ yếu nông dân đốt bỏ đồng (Ngô Thị Thanh Trúc, 2005; Nguyễn Thị Huỳnh Như, 2013) Việc đốt bỏ rơm rạ phát sinh khí như: CO2, SO2, CH4, CO… gây ô nhiễm không khí đặc biệt gây hiệu ứng nhà kính góp phần gây biến đổi khí hậu Nghiên cứu cho thấy rơm rạ sau thu hoạch sử dụng để sản xuất khí biogas (Nguyễn Võ Châu Ngân et al., 2012) Bên cạnh mạnh sản xuất nông nghiệp, nghành chăn nuôi nước ta đóng góp phần không nhỏ sinh kế người dân Theo kết báo cáo sơ tổng điều tra 1/4/2015 Tổng cục Thống kê, thời điểm nước có 2,6 triệu trâu, 99,6% so với kỳ năm trước; 5,3 triệu bò, tăng 2,7%; đàn bò sữa tiếp tục phát triển, đạt 253,7 nghìn con, tăng 53,2 nghìn (+26%) so kỳ năm trước Tổng số lợn nước có 27,1 triệu con, tăng 2,8% so với kỳ năm ngoái Chăn nuôi lợn phát triển tương đối tốt dịch lợn tai xanh không xảy giá bán lợn mức có lợi cho người chăn nuôi Một số tỉnh tiến hành quy hoạch lại vùng chăn nuôi tập trung nên xu hướng chăn nuôi có chuyển dịch từ chăn nuôi nhỏ lẻ sang chăn nuôi với quy mô ngày lớn theo quy mô trang trại Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích mà ngành chăn nuôi mang lại, chất thải phát sinh từ chăn nuôi nguồn gây ô nhiễm môi trường ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người Để khắc phục vấn đề này, số biện pháp xử lý chất thải sử dụng để giảm thiểu ô nhiễm như: sản xuất biogas, ủ phân compost,… Việc sản xuất biogas biện pháp xử lý chất thải từ chăn nuôi hiệu Công nghệ biogas cung cấp nguồn lượng góp phần quan trọng đảm bảo an ninh lượng Đặc biệt, góp phần cải thiện môi trường sống, hạn chế tình trạng ô nhiễm, hạn chế dịch bệnh phát sinh Năng lượng biogas cung cấp phần điện cho sinh hoạt người dân, giúp tiết kiệm điện góp phần cho phát triển bền vững hệ thống điện nước ta Ở ĐBSCL, công nghệ khí sinh học phát triển từ năm 1980 (Nguyễn Võ Châu Ngân et al., 2012), chủ yếu hầm ủ biogas Các loại hầm ủ biogas phát triển rộng rãi, có hiệu xử lý tốt độ bền cao Tuy nhiên, vấn đề đặt chi phí xây dựng hầm ủ cao, không phù hợp với mức sống người dân nông thôn Để giải vấn đề này, việc sử dụng túi ủ PE thay hầm ủ coi biện pháp hữu hiệu nhầm giải khó khăn kỹ thuật tài cho người dân Bên cạnh đó, nguồn nguyên liệu sử dụng cho sản xuất biogas chủ yếu phân heo, tập quán chăn nuôi nhỏ lẻ không ổn định nông SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp thôn gây thiếu hụt nguồn nguyên liệu nạp dẫn đến chưa phát huy tối đa hiệu túi ủ PE Từ đó, việc sử dụng rơm làm nguồn nguyên liệu bổ sung thiếu hụt nguyên liệu nạp cho túi ủ PE mang lại hiệu đáng kể trì tốt khả hoạt động túi Mặt khác, việc cải tiến túi PE mang lại hiệu xử lý cao Từ lý trên, đề tài “Đánh giá tải lượng nạp nguyên liệu phân heo rơm với tỉ lệ nạp khác lên túi PE cải tiến” thực nhằm đánh giá tải lượng nạp hiệu xử lý túi PE cải tiến với nguyên liệu nạp phân heo rơm với tỉ lệ nạp khác 1.2.MỤC TIÊU Mục tiêu chung: sử dụng túi PE cải tiến tận dụng rơm thải làm nguyên liệu nạp Mục tiêu cụ thể: với tỉ lệ nạp khác nhau, ta tiến hành: - Khảo sát trình vận hành túi ủ PE cải tiến - Đánh giá tải lượng nạp khả sinh khí túi PE cải tiến - Đánh giá hiệu suất xử lý túi PE cải tiến SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Thể tích khí cộng dồn (L) Lượng khí sinh ngày (L/ngày) Luận văn tốt nghiệp Thời gian (ngày) - Túi ủ PE cải tiến 2: Hình 4.7 Thể tích khí sinh thể tích khí cộng dồn túi PE cải tiến + Lượng khí sinh dao động khoảng 206 đến 1317 L/ngày Lượng khí sinh cao vào ngày thứ 59, đạt giá trị 1317 L/ngày Từ ngày 59 trở đi, lượng khí sinh có xu hướng giảm lượng khí dao động ổn định từ 450 đến 800 L/ngày + Thể tích khí cộng dồn túi PE cải tiến bắt đầu tăng từ ngày thứ 18 tăng liên tục đến ngày thứ 96 Ta thấy biểu đồ có khoảng nằm ngang từ ngày thứ 97 tới ngày thứ 102 khoảng thời gian đồng hồ đo khí bị cố nên không kiểm soát lượng khí sinh Từ ngày thứ 103, thể tích khí tăng liên tục trở lại đạt giá trị 84344 lít ngày thứ 135 25 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp Thể tích khí cộng dồn (L) Lượng khí sinh ngày (L/ngày) - Túi PE cải tiến 3: Thời gian (ngày) Hình 4.8 Thể tích khí sinh thể tích khí cộng dồn túi PE cải tiến + Lượng khí sinh dao động khoảng 110 đến 1430 L/ngày Vào ngày thứ 56, lượng khí sinh đạt giá trị cao 1430 L/ngày Từ ngày 56 trở đi, lượng khí sinh ổn định khoảng 600 đến 1200 L/ngày + Thể tích khí cộng dồn túi PE cải tiến bắt đầu tăng từ ngày thứ 23 Trong 45 ngày đầu, lượng khí chưa ổn định nên ta thấy biểu đồ thấp cong giai đoạn Từ ngày 45 trở đi, thể tích khí liên tục tăng mạnh đạt 92085 lít vào ngày thứ 135 Nhận xét: Nhìn chung, lượng khí sinh túi PE cải tiến đạt giá trị cao từ ngày thứ 55 đến ngày thứ 62 Khi phối trộn rơm với phân heo lượng khí sinh nhiều rơm có hàm lượng lớn carbon (48,1%) nên trình phân hủy tạo nhiều acid béo, chuyển hóa acid thành khí sinh học góp phần gia tăng thể tích khí (Ngô Đức Lợi, 2014) 26 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp Kết nhu cầu dùng khí nông hộ thể bảng số liệu sau: Bảng 4.1 Kết nhu cầu sử dụng khí hộ dân dùng túi PE cải tiến Ngày Nông hộ Trung bình sử dụng Lượng khí sinh trung bình Đơn vị: L/ngày Túi PE1 963 1004 903 824 898 918.2 761.3 Túi PE2 954 1025 1034 924 893 966 655 Túi PE3 725 855 835 730 921 813.2 809.3 Với lượng khí sinh trung bình ngày túi PE cải tiến qua kết nhu cầu dùng khí trên, ta thấy có lượng khí sinh túi PE cải tiến đáp ứng nhu cầu sử dụng, hai túi PE cải tiến lại chưa đáp ứng nhu cầu sử dụng người dân 4.2.2 Thành phần khí sinh trình ủ túi PE cải tiến Thành phần phần trăm (%) Thành phần khí sinh trình ủ túi PE cải tiến thể lần Giai đoạn lượt qua Hình 4.9, Hình 4.10 Hình 4.11 Hình 4.9 Thành phần khí túi PE cải tiến Thành phần khí sinh trình vận hành túi PE cải tiến giai đoạn biến động lớn Khí mê-tan chiếm tỉ lệ cao, trung bình khoảng 27 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp Thành phần phần trăm (%) 65%; lại chủ yếu khí CO2, thành phần khí khác chiếm tỉ lệ không Giai đoạn đáng kể Hình 4.10 Thành phần khí túi PE cải tiến Trong trình vận hành túi PE cải tiến giai đoạn 30 ngày đầu, thành phần khí mê-tan chiếm 66.21%, thành phần khí CO2 chiếm 32.77%, lại ô-xi khí khác Đến 60 ngày, thành phần khí mê-tan giảm nhẹ chiếm 62.56%, lại CO2 Từ 60 ngày đến kết thúc thí nghiệm, thành phần khí mê-tan tăng trở lại ổn định với tỉ lệ khoảng 64%, thành phần CO2 ổn định với tỉ lệ khoảng 36% 28 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Thành phần phần trăm (%) Luận văn tốt nghiệp Giai đoạn Hình 4.11 Thành phần khí túi PE cải tiến Trong trình vận hành túi PE cải tiến 3, thành phần khí mê-tan qua giai đoạn ổn định, chiếm tỉ lệ cao khoảng 66%; phần lại chủ yếu khí CO2, khí khác chiếm tỉ lệ không đáng kể Theo tài liệu nghiên cứu trước Nguyễn Lê Việt Trinh, Nguyễn Cẩm Hồng (2015) nghiên cứu việc vận hành hầm ủ TG-BP EQ2 nạp phối trộn rơm với phân heo (tỉ lệ 50:50) nồng độ khí mê-tan sinh khoảng 50 – 57% Theo Nguyễn Võ Châu Ngân et al (2012) nghiên cứu rơm sau ủ nấm có nồng độ khí mê-tan 57,5 - 63,6% Vì vậy, thành phần khí mê-tan thí nghiệm phù hợp với nghiên cứu trước Bảng 4.2 Nồng độ H2S trình vận hành túi PE cải tiến (Đơn vị: ppm) Thời gian (ngày) 120 30 60 90 Túi ủ PE cải tiến 682 1165 1387 1056 Túi ủ PE cải tiến 847 1204 1412 1576 Túi ủ PE cải tiến 810 1203 1145 1369 Loại túi ủ Theo kết trên, thành phần H2S dao động khoảng 682 đến 1387 ppm túi PE cải tiến 1, dao động khoảng 847 đến 1576 ppm túi PE cải tiến túi PE cải tiến thành phần H2S dao động khoản 810 đến 1369 ppm 29 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp Thành phần H2S trình vận hành túi ủ tăng theo giai đoạn Theo Lê Hoàng Việt Nguyễn Hữu Chiếm (2013) thành phần khí H2S nằm khoảng 200 - 4000 ppm Do đó, thành phần H2S thí nghiệm phù hợp với nghiên cứu trước 4.3 ĐẶC TÍNH NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO VÀ ĐẦU RA Nồng độ COD (mg/L) 4.3.1 Nồng độ COD Giai đoạn Nồng độ COD đầu vào đầu túi PE cải tiến thể qua hình 4.6 Hình 4.12 Nồng độ COD đầu vào đầu túi PE cải tiến (mg/L) Nồng độ COD đầu vào đầu túi 120 ngày vận hành: túi PE cải tiến dao động khoảng 640 – 3576.8 mg/L, 150 – 1564.6; túi PE cải tiến dao động khoảng 1706.7 – 3564.8 mg/L, 834.5 – 1034.7 mg/L; túi PE cải tiến dao động khoảng 1240 – 4949.3 mg/L, 840 – 1874.5 mg/L 30 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp Nhìn chung, nồng độ COD túi PE cải tiến sau 120 ngày vận hành tăng lên Còn túi PE cải tiến nồng độ COD 60 ngày hoạt động giảm xuống từ ngày thứ 60 đến ngày thứ 120 nồng độ COD có xu hướng ổn định Hiệu suất xử lý COD trung bình túi PE cải tiến khoảng 59%, túi PE cải tiến khoảng 60% túi PE cải tiến khoảng 52% Sau thời gian ủ 60 ngày, hàm lượng COD tăng lên thời gian tồn lưu ngắn (nguyên liệu nạp liên tục ngày) vi khuẩn sinh khí methane không đủ thời gian tiêu thụ hợp chất hữu có hầm ủ để chuyển hoá thành khí CH4 khí CO2 (Ngô Đức Lợi, 2014) Vì vậy, kết nghiên cứu hoàn toàn phù hợp Tóm lại, nồng độ COD đầu túi vượt QCVN 40:2011/BTNMT cột B quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải công nghiệp Vì nước thải đầu cần xử lý trước đưa vào môi trường tận dụng để nuôi cá, tưới Nồng độ Ni-tơ (mg/L) 4.3.2 Nồng độ Nitơ Giai đoạn Nồng độ Nitơ đầu vào đầu túi PE cải tiến thể qua hình 4.6 Hình 4.13 Nồng độ Nitơ túi PE cải tiến (mg/L) Nồng độ Nitơ túi PE cải tiến tương đối thấp Tại thời điểm 30 ngày, nồng độ Nitơ đầu vào túi PE cải tiến 40.37 mg/L, túi PE cải tiến 207.67 mg/L, túi PE cải tiến 238.93 mg/L nồng độ Nitơ đầu túi PE cải tiến 29.63 mg/L, túi PE cải tiến 113.63 mg/L, túi PE cải tiến 122.73 mg/L 31 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp Khi kết thúc thí nghiệm (120 ngày), nồng độ Nitơ đầu vào túi PE cải tiến 278.59 mg/L, túi PE cải tiến 356.86 mg/L, túi PE cải tiến 435.97 mg/L nồng độ Nitơ đầu túi PE cải tiến 198.55 mg/L, túi PE cải tiến 176.73 mg/L, túi PE cải tiến 232.13 mg/L Hiệu suất xử lý Nitơ trung bình túi PE cải tiến 37%, túi PE cải tiến 51% túi PE cải tiến 53% Tóm lại, nồng độ Nitơ đầu túi vượt QCVN 40:2011/BTNMT Vì vậy, cần phải xử lý tận dụng dưỡng chất có nước thải đầu để nuôi cá, trồng rau Nồng độ photpho (mg/L) 4.3.3 Nồng độ Photpho Giai đoạn Nồng độ Photpho đầu vào đầu túi PE cải tiến thể qua hình 4.7 Hình 4.14 Nồng độ Photpho túi PE cải tiến (mg/L) Nhận xét: Nồng độ Photpho đầu vào đầu nghiệm thức tăng Cụ thể, sau 120 ngày hoạt động nồng độ photpho đầu vào túi PE cải tiến 302.67 mg/L, túi PE cải tiến 297.62 mg/L, túi PE cải tiến 389.83 mg/L nồng độ photpho đầu túi PE cải tiến 203.45 mg/L, túi PE cải tiến 158.69 mg/L, túi PE cải tiến 201.48 mg/L Hiệu suất xử lý Photpho trung bình túi sau: túi PE cải tiến 30.2%, túi PE cải tiến 47.4% túi PE cải tiến khoảng 40% 32 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp Hàm lượng TP thay đổi nhiều photpho không bị thất thoát trình ủ, có vi sinh vật tiêu thụ phân giải photphat để sinh trưởng phát triển sau chết đi, xác vi sinh vật phân hủy trả lại photpho cho mẻ ủ (Nguyễn Cẩm Hồng, Nguyễn Lê Việt Trinh, 2015) Nồng độ photpho đầu túi cao so với QCVN 40:2011/BTNMT cột B Do đó, nước thải đầu cần phải xử lý trước thải môi trường Tổng Coliform (MPN/100mL) 4.3.4 Tổng Coliform Giai đoạn Tổng Coliform túi PE cải tiến thể cụ thể qua hình 4.8 Hình 4.15 Tổng Coliform túi PE cải tiến (MPN/100mL) Nhận xét: Túi PE cải tiến 1: tổng Coliform đầu vào dao động từ 9.5x105 đến 1.6x108 MPN/100mL đầu dao động từ 4.5x105 đến 5.4x107 MPN/100mL Ngày thứ 30 có lượng Coliform đầu vào cao 1.6x108 MPN/100mL đầu 5.4x107 MPN/100mL Túi PE cải tiến 2: tổng Coliform đầu vào dao động từ 4.5x105 đến 5.4x107 MPN/100mL đầu dao động từ 2.5x105 đến 3.5x107 MPN/100mL Ngày thứ 30 có lượng Coliform đầu vào cao 5.4x107 MPN/100mL đầu 3.5x107 MPN/100mL Túi PE cải tiến 3: tổng Coliform đầu vào dao động từ 4.5x105 đến 1.6x108 MPN/100mL đầu dao động từ 2.5x105 đến 5.4x107 MPN/100mL Ngày thứ 30 33 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp có lượng Coliform đầu vào cao 1.6x108 MPN/100mL đầu 5.4x107 MPN/100mL Kết phân tích Coliform nghiệm thức cho thấy vượt chuẩn so với quy định QCVN 01-14:2010/BNNPTNT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia điều kiện trang trại chăn nuôi lợn an toàn sinh học lượng Coliform 5000 MPN/100mL Vì vậy, nươc thải đầu cần xử lý trước thải môi trường 4.4 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG VẬN HÀNH CỦA TÚI PE CẢI TIẾN 34 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp Quá trình vận hành túi ủ PE cải tiến với tỉ lệ nạp khác ghi nhận qua bảng 4.1 Bảng 4.3 Khả vận hành túi PE cải tiến Loại túi ủ Quá trình vận hành Túi ủ PE cải tiến Nạp 85 ngày bị nghẹt Đến ngày thứ 105 bắt đầu nạp lại vận hành bình thường kết thúc thí nghiệm Túi ủ PE cải tiến Đến ngày thứ 100 nạp khó nạp không bị nghẹt kết thúc thí nghiệm Túi ủ PE cải tiến Trong trình vận hành, túi nạp tốt, tượng nghẹt đến két thúc thí nghiệm Những vấn đề gặp phải trình vận hành túi PE cải tiến: - Khó xác định cách xác khối lượng phân heo đưa vào túi ủ để tính tỉ lệ rơm phân heo - Thu gom vận chuyển nguyên liệu gặp nhiều khó khăn nguồn nguyên liệu rơm xa nơi thí nghiệm - Dụng cụ dùng để nạp nguyên liệu thô sơ dễ xảy cố thủng túi nạp 35 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Với tỉ lệ nạp vậy, lượng khí sinh trung bình túi PE cải tiến 761,3 L/ngày, túi PE cải tiến 655 L/ngày túi PE cải tiến đạt 809,3 L/ngày Qua khảo sát nhu cầu dùng khí ta thấy có túi PE cải tiến đáp ứng nhu cầu sử dụng hộ dân Thể tích khí cộng dồn túi PE cải tiến kết thúc thí nghiệm 82990 lít, túi PE cải tiến 84344 lít thể tích khí cộng dồn túi PE cải tiến 92085 lít Nhìn chung, thể tích khí cộng dồn túi ủ cao tăng mạnh Thành phần khí mê-tan túi ủ biến động lớn Thành phần %CH4 túi PE cải tiến dao động khoảng 65 – 66%, túi ủ PE cải tiến dao động khoảng 62,5 – 66,5% %CH4 túi PE cải tiến trung bình khoảng 65 - 66% Nồng độ H2S nằm khoảng phù hợp với nghiên cứu trước Túi PE cải tiến sau 85 ngày vận hành bắt đầu nghẹt đến 105 ngày nạp lại Túi PE cải tiến túi PE cải tiến nạp được, không nghẹt kết thúc thí nghiệm Hiệu suất xử lý túi PE cải tiến cao nhiên, nước thải thải đầu túi ủ có hàm lượng TKN, Photpho, COD cao so với QCVN 40:2011/BTNMT cột B gấp nhiều lần Tổng Coliform nước thải đầu túi ủ cao so với QCVN 01-14:2010/BNNPTNT Đây mô hình thực tế áp dụng hộ chăn nuôi nhỏ lẻ 5.2 KIẾN NGHỊ Tính toán tỉ lệ nạp hợp lý để đảm bảo lượng khí sinh cung cấp đủ cho nhu cầu sử dụng nông hộ Nước thải đầu túi ủ PE cải tiến cần xử lý để đạt tiêu QCVN 40:2011/BTNMT cột B QCVN 01-14:2010/BNNPTNT Tính toán lượng rơm nạp bổ sung vùa đủ để tránh tình trạng nghẹt túi ủ Bố trí thí nghiệm gần nguồn nguyên liệu để thuận lợi cho việc vận hành 36 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt - Bùi Kim Loan Danh Thị Kiều Loan, 2014 Đánh giá khả sinh khí hỗn hợp phân heo phối trộn với thực vật túi ủ Biogas hộ gia đình Luận văn tốt nghiệp Đại học Trường Đại học Cần Thơ - Huỳnh Công Khánh, 2014 Đánh giá khả sinh khí lục bình phân heo mẻ ủ bán liên tục Luận văn Thạc sĩ ngành Khoa học Môi Trường Trường Đại học Cần Thơ - Huỳnh Văn Thảo, 2014 Đánh giá khả sinh khí rơm phân heo mẻ ủ bán liên tục Luận văn Thạc sĩ ngành Khoa học Môi Trường Trường Đại học Cần Thơ - Lê Hoàng Việt Nguyễn Hữu Chiếm, 2013 Giáo trình Quản lý xử lý chất thải rắn Nhà xuất Đại học Cần Thơ - Nguyễn Duy Thiện, 2010 Công trình lượng khí sinh vật biogas Nhà xuất Xây Dựng - Nguyễn Đức Lượng Nguyễn Thị Thùy Dương (2003) Công nghệ sinh học môi trường Tập Công nghệ xử lý nước thải Nhà xuất Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh - Lâm Minh Triết Lê Hoàng Việt, 2009 Vi sinh vật Nước Nước thải NXB Xây dựng - Nguyễn Quang Khải (2009) Công nghệ khí sinh học: Hướng dẫn xây dựng, vận hành, bảo dưỡng, sử dụng toàn diện khí sinh học bã thải Nhà xuất Lao động, xã hội - Nguyễn Quang Khải Nguyễn Gia Lượng, 2010 Tủ sách khí sinh học tiết kiệm lượng công nghệ khí sinh học chuyên khảo NXB Khoa Học Tự Nhiênvà Công Nghệ - Ngô Kế Sương Nguyễn Lân Dũng, 1997 Sản xuất khí đốt (biogas) kỹ thuật lên men kỵ khí NXB Nông Nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh - Nguyễn Võ Châu Ngân, Nguyễn Trường Thành, Nguyễn Hữu Lộc, Nguyễn Trí Ngươn, Lê Ngọc Phúc Nguyễn Trương Nhật Tân, 2012 Khả sử dụng lục bình rơm làm nguyên liệu nạp bổ sung cho hầm ủ biogas Tạp chí khoa học Đại Học Cần Thơ 22a: 213 – 221 - Lê Hoàng Việt, 2005 Giáo trình quản lý tái sử dụng chất thải hữu Trường Đại học Cần Thơ - Nguyễn Quang Khải, 2002 Công nghệ khí sinh học Nhà xuất lao động xã hội - Nguyễn Ngọc Em, 2009 Tài liệu tập huấn công nghệ biogas Đại học Cần Thơ 37 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp - Nguyễn Đức Lượng Nguyễn Thị Thùy Dương (2003) Công nghệ sinh học môi trường Tập Xử lý chất thải hữu Nhà xuất Đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh - Trần Sỹ Nam, 2014 Ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn rơm phân heo lên khả sinh khí metan ủ yếm khí theo mẻ Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp trường Đại học Cần Thơ - Đỗ Đức Khơ, 2012 Hầm Biogas vật liệu nhựa composite: ưu điểm hạn chế Hợp phần Phát triển Khí sinh học Dự án QSEAP tỉnh Bến Tre - Ngô Đức Lợi, 2014 Đánh giá khả sinh khí sinh học rơm phối trộn phân heo mô hình ủ bán liên tục có khuấy đảo Luận văn tốt nghiệp đại học Trường Đại Học Cần Thơ Tiếng Anh - Appels, L., Baeyens, J., Degreve, J., Dewil, R., 2008 Principles and potential of the anerobic digestion of waste-activated sludge Prog Energ Combust 34 (6), 755–781 - Bui Xuan An, Preston T R Dolberg F (1996) The introduction of low-cost plastic polyethylene tube biodigesters on small-scale farms in Vietnam - Chandra, R., H Takeuchi and T Hasegawa., 2012 Hydrothermal pretreatment of rice straw biomass: a potential and promising method for enhanced methane production Journal of Applied Energy 2012, submitted for publication Siegert, I and C Banks., 2005 The effect of volatile fatty acid additions on the anaerobic digestion of cellulose and glucose in batch reactors Process Biochem 40, page no 3412–3418 38 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Luận văn tốt nghiệp 39 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 [...]... 4.1.1 Giá trị pH Giá trị pH Giá trị pH của các nghiệm thức: túi PE1 với 25% phân heo và 75% rơm; túi PE2 với 50% phân heo và 50% rơm; túi PE3 với 75% phân heo và 25% rơm trong thời gian 4 tháng được thể hiện qua Hình 4.1, Hình 4.2 và Hình 4 Thời gian (ngày) Hình 4.1 Giá trị pH túi PE cải tiến 1 19 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Giá trị pH Luận văn tốt nghiệp Thời gian (ngày) Giá trị... 75% phân heo và 25% rơm được thể hiện qua Hình 4.5 Hình 4.5 Độ kiềm đầu vào và đầu ra của 3 túi PE cải tiến Nhận xét: Qua hình 4.5 ta thấy: Độ kiềm đầu vào và đầu ra của 3 túi sau 30 ngày tương đối thấp, với các giá trị lần lượt là: độ kiềm túi PE1 là 200 mgCaCO3/L, túi PE2 là 241 mgCaCO3/L và túi PE3 là 243 mgCaCO3/L; độ kiềm đầu ra của túi PE1 là 240 mgCaCO3/L, túi PE2 là 242 mgCaCO3/L và túi PE3 là... đồng hồ đo khí Thu đại diện mẫu rơm và phân heo, phân tích các chỉ tiêu %DM, %ODM, %N, %C và tỉ số C/N Tùy thuộc vào số lượng phân heo mà chọn tỉ lệ thích hợp, từ đó tính toán lượng rơm nạp Tiến hành nạp phân heo hàng ngày và nạp rơm 3 ngày/1 lần Ghi nhận lượng khí sinh ra ngày của túi ủ qua túi chứa khí bằng đồng hồ đo khí đã được lắp đặt Tiến hành đo pH và lấy mẫu TVFAs phân tích 3 ngày/1 lần 17 SVTH:... 30 ngày đầu, từ 30 ngày đến 90 ngày thì giá trị pH ở mức cao và không ổn định Nhưng về sau thì giá trị pH bắt đầu ổn định trong khoảng 6,5 – 7,5 nằm trong khoảng thuận lợi cho quá trình ủ yếm khí 4.1.2 Nồng độ TVFAs Nồng độ TVFAs đầu ra của các nghiệm thức: túi PE1 với 25% phân heo và 75% rơm; túi PE2 với 50% phân heo và 50% rơm; túi PE3 với 75% phân heo và 25% rơm được thể hiện qua Hình 4.4 21 SVTH:... ngày tiếp theo, độ kiềm của 3 túi liên tục tăng Cụ thể, độ kiềm đầu vào của túi PE1 là 890 mgCaCO3/L, túi PE2 là 1134 mgCaCO3/L và túi PE3 là 1245 mgCaCO3/L; giá trị độ kiềm đầu ra của 3 túi trong giai đoạn này là: túi PE1 1145 mgCaCO3/L, túi PE2 1204 mgCaCO3/L và túi PE3 1436 mgCaCO3/L Ở 30 ngày còn lại, độ kiềm của 3 túi có xu hướng giảm nhưng không đáng kể Giá trị độ kiềm đầu vào của túi PE1 là 834... thủy phân để tạo ra các sản phẩm trung gian cho quá trình sinh khí mêtan như axít propionic, axít acetic, axít butyric, các axít béo mạch dài và ethanol 4.1.3 Độ kiềm Giá trị độ kiềm (mg CaCO3/L Độ kiềm của các nghiệm thức: túi PE1 với 25% phân heo và 75% rơm; túi PE2 22 SVTH: Trần Bảo B1205030 Trương Hoang Ân B1205029 Thời gian (ngày) Luận văn tốt nghiệp với 50% phân heo và 50% rơm; túi PE3 với 75% phân. .. một số loại chất thải khác nhau có nguôn động vật Nguyên liệu Hàm lượng cacbon (%) Hàm lượng nitơ (%) Tỷ lệ C/N Phân heo 46,8 3,6 13 Phân bò 34 1,7 20 Phân ngựa 57,6 2,3 25 Phân gà 35,7 3,7 9,6 Phân người 47,7 7,1 6,7 (Nguyễn Quang Khải và Nguyễn Gia Lượng, (2010) 2.2.6 Tỷ lệ nạp nguyên liệu Lượng nguyên liệu nạp được tính toán dựa trên cơ sở ODM (khối lượng vật chất hữu cơ theo trọng lượng khô) hay... hiện: - Túi PE cải tiến (PE1 ): tại hộ Phạm Thị Bạch Vân, địa chỉ: 475, ấp Mỹ Thuận, xã Mỹ Khánh, huyện Phong Điền, TP Cần Thơ - Túi PE cải tiến (PE2 ): tại hộ Thái Văn Sáu, địa chỉ: tổ 50, ấp Mỹ Long, xã Mỹ Khánh, huyện Phong Điền TP Cần Thơ - Túi PE cải tiến (PE3 ): tại hộ Phạm Thị Thu, địa chỉ: Ấp Tân Bình, xã Giai Xuân, huyện Phong Điền, TP Cần Thơ 3.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 3.2.1 Phân heo Phân heo được... sinh ra trung bình Đơn vị: L/ngày Túi PE1 963 1004 903 824 898 918.2 761.3 Túi PE2 954 1025 1034 924 893 966 655 Túi PE3 725 855 835 730 921 813.2 809.3 Với lượng khí sinh ra trung bình hằng ngày của 3 túi PE cải tiến như trên và qua kết quả nhu cầu dùng khí trên, ta thấy chỉ có lượng khí sinh ra của túi PE cải tiến 3 có thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng, hai túi PE cải tiến còn lại chưa đáp ứng được nhu... túi PE1 là 834 mgCaCO3/L, túi PE2 là 1387 mgCaCO3/L và túi PE3 là 1194 mgCaCO3/L; giá trị độ kiềm đầu ra của túi PE1 là 1265 mgCaCO3/L, túi PE2 là 1392 mgCaCO3/L và túi PE3 là 1358 mgCaCO3/L Tóm lại, độ kiềm của các nghiệm thức trong giai đoạn 30 ngày đầu ở mức thấp và tăng lên trong giai đoạn tiếp theo Nguyên nhân là giai đoạn đầu của hỗn hợp chỉ xảy ra quá trình thủy phân và sinh axít làm cho pH trong