ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG LỚP 10CMT CHUYÊN ĐỀ TÁI CHẾ VÀ SỬ DỤNG CHẤT THẢI RẮN Nhóm 19: Trần Minh Lộc 1022163 Võ Hồng Phong 1022220 Dương Trần Quốc Vương 1022359 Đề tài 5: “Đánh giá phát thải hợp chất lưu huỳnh dễ bay trình làm phân compost từ chất thải đô thị” Keyword: VSCs: Volatile sulfur compounds: hợp chất lưu huỳnh dễ bay MSW: Municipal solid waste: chất thải rắn thị Forced aeration: Hiếu khí cưỡng Cornstalk: Thân bắp Odour: Mùi Leachate: Nước rỉ rác TÓM TẮT Các hợp chất lưu huỳnh dễ bay (volatile sunfur compounds – VSCs) nguồn gây mùi hôi từ nhà máy sản xuất phân compost Đề tài nghiên cứu VSCs tạo trình làm phân compost rác thải thị có kích thước 15-18 mm, chất thải nhà bếp, hỗn hợp chất thải nhà bếp thân bắp Quá trình tiến hành tronh thùng chứa 60 lít có thơng bắt buộc 30 ngày VSCs ghi nhận lại Các VSCs phát bao gồm hydrogen sunfide (H 2S), methyl mercaptan (MM), dimethyl sunfide (DMS), carbon bisulfide (CS 2), dimethyl disulfide (DMDS) Hơn 90% lượng VSCs phát thải vào 15 ngày đầu tiên, đạt cực đại ngày đến ngày Lượng VSCs phát có liên quan đến nhiệt độ bên lượng O đầu H2S chiếm tỉ lệ cao lượng VSCs phát thải ra, đạt 43% Ngoài ra, nghiên cứu cho thấy phân compost từ chất thải nhà bếp có ảnh hưởng đến lượng VSCs xuất nứơc rỉ rác độ ẩm cao Thí nghiệm trộn thêm thân bắp vào chất thải nhà bếp với tỉ lệ 4:1 làm giảm lượng VSCs phát thải nước rỉ rác So sánh với phân compost từ chất thải bếp lượng VSCs giảm tới 66,8% Giới thiệu Chất thải rắn đô thị tăng 8-10%, với 150 triệu MSW thải năm Phương pháp xử lý MSW chủ yếu Trung Quốc chơn lấp, chiếm nhiều diện tích sản sinh lượng chất ô nhiễm thứ cấp cao, bao gồm nước rỉ rác, khí nhà kính mùi Do chi phí chơn lấp tăng, tốn diện tích đất chơn lấp phát ngày nhiều vấn đề mơi trường, phủ Trung Quốc bắt đầu xem xét đến phương pháp xử lý thay MSW chứa 60% chất hữu có chứa 50% nước, vậy, làm compost cách xử lý thay khả thi nhất, đặc biệt sau loại bỏ kim loại, nhựa thủy tinh Ở Trung Quốc, MSW kích thước từ 15-80 mm thường sử dụng làm compost có tính hữu cao Vài thành phố phát triển Bắc Kinh Thượng Hải khởi xướng chương trình thu gom chất thải nhà bếp, chất có khả tái chế chất thải rắn lại riêng biệt Chất thải nhà bếp bao gồm thức ăn thừa, chất thải từ sơ chế vỏ trái Compost cách quản lý chất thải phù hợp giảm gần 50% thể tích khối lượng chất thải, thường ứng dụng nông nghiệp Tuy nhiên, mùi sinh từ trình compost lại vấn đề mơi trường, nước có mật độ dân số cao Do tốc độ phát triển kinh tế thị hóa nhanh, Trung Quốc đối mặt với nhiều vấn đề môi trường ô nhiễm khơng khí, đất, nước, xử lý MSW vấn đề ảnh hưởng đến mơi trường thơng qua khí nước Các hợp chất lưu huỳnh dễ bay (VSCs) xác định chất gây mùi phát thải trình làm compost VSCs bao gồm hydrogen sulfide (H 2S), methyl mercaptan (MM), dimethyl sulfide (DMS), dimethyl disulfide (DMDS), carbonyl sulfide (OCS) carbon disulfide (CS2) Những hợp chất phát nồng độ thấp có gây mùi lớn nên gây nhiễm mùi Nồng độ H 2S, MM, DMS, DMDS CS2 khí thải giởi hạn Bộ Môi Trường Trung Quốc GB 14554-1993 hợp chất gây mùi hôi vấn đề sức khỏe, đóng vai trò quan trọng vấn đề thay đổi khí hậu tồn cầu Nhiều nghiên cứu đo đạc phát thải VSC từ compost trộn với MSW, chất thải bếp hỗn hợp chất thải xanh với MSW Những nghiên cứu cấu tạo tính chất nguyên liệu làm compost có ảnh hưởng lớn đến nồng độ VSC phát thải Compost từ chất thải nhà bếp, sân vườn ln lên men kị khí Hơn nữa, phát thải mùi liên quan đến trình tạo VSCs lúc làm compost Ngoài ra, VSCs chiếm 35-38% lượng VOCs phát thải từ q trình hiếu khí làm compost với chất thải nhà bếp Mục đích nghiên cứu để so sanh phát thải VSCs ngăn ngừa nước rỉ trình làm compost MSW kích thước từ 15-80mm, chất thải nhà bếp hỗn hợp chất thải nhà bếp với thân bắp khô Nguyên liệu phương pháp 2.1 Nguyên liệu thơ thiết lập thí nghiệm MSW 15-80mm sử dụng nghiên cứu thu gom từ trạm phân loại XiaoWuji MSW miền nam Trung Quốc Ở MSW chia thành phần: kích thước từ 1580mm, nhỏ 15mm, lớn 80mm Nghiên cứu sử dụng MSW 15-80mm mẫu MSW bao gồm 67% chất thải nhà bếp, 18% giấy, 6% nhựa 9% loại khác Cách cấu thành gần giống với nghiên cứu trước Chất thải nhà bếp thu từ hệ thống thu gom nam Bắc Kinh, chứa 53% rau củ chưa sử dụng, 23% vỏ trái cây, 17% đồ ăn thừa 7% Thân bắp chặt nhỏ thành đoạn 2-5cm Trong trình làm compost, MSW 15-80mm đánh dấu T0, chất thải nhà bếp T1, hỗn hợp chất thải nhà bếp thân bắp khô với tỉ lệ khối lượng ướt 4:1 ứng với T2 Nguyên liệu ủ thùng ủ cách nhiệt thể tích 60L, đường kính 0.36m, cao 0.6m nguyên liệu đổ đầy tới 0.5m, với hệ thống hiếu khí cưỡng Thí nghiệm tiến hành với thùng ủ, thùng chứa 29kg MSW 15-80mm, thùng chứa 32kg chất thải nhà bếp, thùng lại chứa 20kg hỗn hợp chất thải bếp thân bắp Những thùng điều khiển chương trình C-LGX, điều khiển tự động chế độ cấp khí đo nhiệt độ bên Bơm cấp khí liên tục vào thùng mức 0.2L/kgDMmin Thí nghiệm tiến hành từ 20/12/2010 đến 18/01/2011 (30 ngày) Trong trình làm, compost trộn tuần lần, lấy mẫu lần vào ngày 0, 3, 7, 14, 21, 30 Mẫu lấy chia thành phần: mẫu nguyên chất mẫu làm khơ khơng khí để qua lọc 1mm pH kiểm tra mẫu nguyên chất, TN, TOC TS đo mẫu khơ Mẫu khí thu 10 lần ngày 0, 3, 5, 7, 11, 15, 20, 25, 30 Nước rỉ rác thu lại cân ngày 2.2 Phương pháp phân tích VSCs phân tích mơ hình 5975N sắc ký khí khối phổ đầu dò chọn lọc Mẫu khí thu chứa túi khí Một hệ thống bậc sử dụng để làm giàu VCSs mẫu khí trước phân tích sắc kí Ở bậc đầu tiên, 50 mL mẫu khí dẫn qua nitơ lỏng có chuỗi hạt thủy tinh -150 độ với vận tốc 100ml/min Sau đó, mẫu đun lên tới 10 độ khí chuyển 40mL helium với vận tốc 1.5mL/min để tới bậc hai -40 độ Ở bậc hai nung tới 180 độ sau khí giải nhiệt, chuyển tới bậc ba 30mL helium với vận tốc 1.5mL/min Bậc ba -170 độ sau nung lên tới 100 độ VSCs cuối chuyển tới GC-MSD để xác định Để dựng đường chuẩn, tất VSCs phải pha loãng nitơ tinh khiết đến 1000ppm hỗn hợp chuẩn ban đầu Các hỗn hợp chuẩn sau pha lỗng với nitơ tinh khiết 0ppb, 10ppb, 50ppb, 100ppb, 500ppb, 500ppb, 1000ppb, 5000ppb Giới hạn phát MM, DMS, CS2, DMDS 0.233ppb, 0.723ppb, 0.088ppb, 0.477ppb với 100mL thể tích mẫu O2 H2S phân tích hàng ngày đầu dò pH compost xác định máy đo điện tử để phân tích 1g mẫu compost hòa tan 10mL nước siêu hòa trộn 30 phút TKN TOC xác định phương pháp cân vật chất, trước sau làm compost: Bi = Mi/Vi Kết thảo luận 3.1 Nhiệt độ oxy T0, T1, T2 đạt nhiệt độ 55 độ vào ngày 4, 6, T1 có nhiệt độ trung bình lớn mẫu khác, gây nên độ ẩm cao Sự thêm vào thân bắp giúp giảm độ ẩm, nguyên nhân trực tiếp gây nhiệt độ cao T0 T2 có độ ẩm gần mật độ khối T2 thấp nhiều so với T0, thể tích lỗ rỗng tăng lên bên compost thúc đẩy phân hủy hợp chất hữu Có thay đổi nồng độ đầu O2 nhiệt độ thí nghiệm q trình làm compost Nồng độ O2 giảm mạnh vào tuần đầu tiên, sau tăng trở lại nhiệt độ giảm Tốc độ phân giải sinh học hợp chất hữu T1 chậm so với T0 thêm thân bắp làm tăng tốc độ phân hủy T1 3.2 Sự tạo thành VSCs Hình 4: Lượng khí thải khí tích lũy (a) H2S, (b) MM, (c) DMS, (d) CS2 and (e) DMDS Tất VSC phát thải thấp lúc bắt đầu làm compost, đạt giá trị cực đại từ ngày 4-7, sau giảm mạnh phát thải mức thấp sau 15 ngày 80% VSCs phát thải xảy khoảng 15 ngày Trong nghiên cứu này, VSCs phát thải có liên quan mật thiết tới nhiệt độ làm compost nồng độ O2 Nhiệt độ cao nồng độ O thấp gây phát thải VSCs lớn Vì vậy, để giảm lượng VSCs cần phải tăng nồng độ O cách cấp khí liên tục, giảm nhiệt độ cách tăng lượng lỗ trống đảo trộn thường xun Tính chất vật lý hóa học Bảng cho thấy lượng khối lượng ban đầu sau làm compost Bảng cho thấy tổng phát thải VSCs khác loại nguyên liệu đầu vào Độ ẩm yếu tố quan trọng có liên quan trực tiếp tới khả cung cấp oxy hoạt động vi khuẩn Độ ẩm có chất thải nhà bếp nghiên cứu gây nên hoạt động phân giải kị khí gây mùi lẫn tạo nước rỉ Trong nghiên cứu độ ẩm chất thải nhà bếp cao nên phát thải VSCs cao MSW 1580 mm T0 chứa nhiều vật liệu khơng có khả làm compost Ngồi ra, tổng lượng nước rỉ tạo 0.22kg/kg nguyên liệu, tổng phát thải VSCs 379.3mg/kg T1 Lượng MSW hàng năm Trung Quốc 180 triệu tấn, 60% số chất thải nhà bếp, theo kết nghiên cứu lượng nước rỉ lên tới 24 triệu năm lượng VSCs đạt 9947 năm lượng chất thải nhà bếp làm compost Kết luận Trong nghiên cứu này, phát thải VSCs đo từ việc làm compost loại chất thải: MSW 15-80mm, chất thải nhà bếp, hỗn hợp chất thải nhà bếp thân bắp khô Compost làm thùng phản ứng thể tích 60L hiếu khí cưỡng Có VSCs phát chiếm lớn H 2S Lượng VSCs tạo có liên quan mật thiết nhiệt độ bên làm compost nồng độ O đầu Tổng phát thải VSCs MSW 15-80mm, chất thải nhà bếp, hỗn hợp chất thải nhà bếp thân bắp khô 216.1, 379.3, 126.0 mg/kg Tỉ lệ phối trộn chất thải nhà bếp với thân bắp khô 4:1 Sự phối trộn giúp giảm 66.8% lượng phát thải VSCs từ chất thải nhà bếp, thân bắp loại vật liệu tốt để kiểm soát VSCs trình làm compost loại chất thải nhà bếp Liên hệ Việ Nam ... TS đo mẫu khơ Mẫu khí thu 10 lần ngày 0, 3, 5, 7, 11, 15, 20, 25, 30 Nước rỉ rác thu lại cân ngày 2.2 Phương pháp phân tích VSCs phân tích mơ hình 59 75N sắc ký khí khối phổ đầu dò chọn lọc Mẫu... nghiệm MSW 15- 80mm sử dụng nghiên cứu thu gom từ trạm phân loại XiaoWuji MSW miền nam Trung Quốc Ở MSW chia thành phần: kích thước từ 158 0mm, nhỏ 15mm, lớn 80mm Nghiên cứu sử dụng MSW 15- 80mm mẫu... chuẩn ban đầu Các hỗn hợp chuẩn sau pha lỗng với nitơ tinh khiết 0ppb, 10ppb, 50 ppb, 100ppb, 50 0ppb, 50 0ppb, 1000ppb, 50 00ppb Giới hạn phát MM, DMS, CS2, DMDS 0.233ppb, 0.723ppb, 0.088ppb, 0.477ppb