TỔNG QUAN
Tổng quan về bùn thải đô thị và thực trạng quản lý bùn thải đô thị tại Hà Nội 3 1 Nguồn phát sinh bùn thải đô thị
1.1.1 Nguồn phát sinh bùn thải đô thị
Bùn thải đô thị (BTĐT) là thành phần chính của quá trình thoát nước đô thị
Bùn thải đô thị phát sinh từ các giai đoạn trong quá trình thoát nước và xử lý nước thải Do đó, bùn thải đô thị bao gồm nhiều loại khác nhau.
Bùn thải từ bể phốt là sản phẩm phát sinh từ hệ thống bể phốt (septick tank), được sử dụng để xử lý nước thải sinh hoạt và vệ sinh tại các công trình xây dựng trong đô thị.
- Bùn nạo vét: phát sinh từ công tác nạo vét cống rãnh, sông, hồ, ao nằm trong hệ thống thoát nước đô thị
Bùn từ trạm xử lý nước thải sinh hoạt phát sinh trong quá trình xử lý nước thải đô thị Đối với bùn thải từ xử lý nước thải công nghiệp, cần có quy định quản lý riêng biệt do tính chất và chất lượng khác nhau, không thuộc vào loại bùn thải đô thị.
Tỷ trọng bùn bể phốt, bùn nạo vét và bùn xử lý nước thải trong bùn thải đô thị khác nhau giữa các quốc gia, phụ thuộc vào mô hình thoát nước và phát triển hạ tầng Tại nhiều quốc gia châu Âu phát triển, bùn thải chủ yếu đến từ bùn xử lý nước thải và bùn nạo vét, trong khi bùn từ bể phốt chỉ chiếm tỷ trọng nhỏ Hệ thống thoát nước đồng bộ giúp lượng bùn nạo vét không lớn, và quy định xử lý nước thải nghiêm ngặt làm cho bùn phát sinh từ trạm xử lý nước thải chiếm tỷ trọng cao nhất Ước tính, mỗi người dân đô thị ở châu Âu thải ra khoảng 90g bùn khô/ngày, với tổng khối lượng bùn thải tăng 50%, đạt khoảng 10 triệu tấn vào năm 2005 sau khi quy định 91/271/EEC về xử lý nước thải sinh hoạt đô thị được ban hành.
Tại Việt Nam, tỷ lệ nước thải sinh hoạt được xử lý trước khi thải ra môi trường rất thấp, đặc biệt ở Hà Nội, chỉ đạt khoảng 2% vào năm 2007 Sau khi nhà máy xử lý nước thải Bắc Thăng Long - Vân Trì đi vào hoạt động, tỷ lệ này tăng lên khoảng 8% vào cuối năm 2012 Tuy nhiên, với tỷ lệ xử lý nước thải thấp, lượng bùn thải từ các trạm xử lý chỉ chiếm một phần nhỏ trong tổng bùn thải đô thị Hệ thống thoát nước đô thị không đồng bộ cũng dẫn đến việc phát sinh bùn nạo vét lớn, trở thành thành phần chính trong bùn thải đô thị tại Hà Nội và các thành phố khác trên cả nước Bên cạnh đó, bùn từ bể phốt cũng đóng góp một tỷ trọng đáng kể trong bùn thải đô thị tại Hà Nội và các thành phố khác ở Việt Nam.
1.1.2 Đặc điểm của bùn thải đô thị
Bùn thải đô thị có những đặc điểm khác biệt tùy thuộc vào mật độ dân cư, trình độ phát triển đô thị và hệ thống hạ tầng của mỗi quốc gia, khu vực Tính chất của bùn thải còn bị ảnh hưởng bởi thời tiết và mùa, dẫn đến sự khác biệt rõ rệt giữa các vùng miền Hơn nữa, đặc điểm bùn thải tại các trạm xử lý nước thải cũng phụ thuộc vào công nghệ xử lý được áp dụng, với bùn phát sinh từ từng công đoạn có tính chất riêng Tại châu Âu, bùn thải phát sinh trong giai đoạn xử lý sơ bộ thường có các chỉ tiêu hóa lý như pH từ 5,0 đến 8, tổng chất rắn (TS) từ 2,0 đến 8%, chất rắn bay hơi (VS) từ 60 đến 80%, và tổng nitơ tính theo % TS khoảng 1,5.
Bùn thải từ giai đoạn xử lý sinh học (activated sludge) có tổng phốt pho chiếm từ 0,8 - 2,8% và có các đặc điểm hóa lý như pH từ 6,5 - 8, tổng chất rắn (TS) từ 0,83 - 1,16%, tổng nitơ từ 2,4 - 5%, và tổng phốt pho từ 2,8 - 11% Tại Việt Nam, bùn thải đô thị chủ yếu là bùn nạo vét từ hệ thống thoát nước, mang những đặc trưng riêng Cụ thể, bùn thải sông Kim Ngưu, một ví dụ điển hình của Hà Nội, có pH từ 7,04 - 7,41 và CODt từ 79.910 - 83.033 mg/L.
19,2 - 23,5%, VS trong khoảng 24,5 - 26,2%, NO 3- trong khoảng 192 - 212 mg/L,
PO 4 3- trong khoảng 494 - 522 mg/L [2] Một số chỉ tiêu hóa lý của bùn thải có sự khác nhau giữa các loại bùn thải cũng nhƣ sự khác nhau giữa các vùng miền và quốc gia nhƣng điểm chung là bùn thải đô thị có chứa thành phần các chất dinh dƣỡng nhƣ nitơ, phốt pho khá cao
Các chất ô nhiễm vô cơ chủ yếu bao gồm kim loại nặng và một số nguyên tố xạ hiếm, thường xuất hiện trong bùn thải đô thị từ phân và nước tiểu của bệnh nhân điều trị xạ Những kim loại nặng đáng chú ý gồm có chì (Pb), cadmium (Cd), kẽm (Zn), arsen (As) và crom (Cr).
Ni và Cu là những kim loại phổ biến trong bùn thải đô thị, với hàm lượng dao động lớn tùy thuộc vào vùng miền, thời tiết và công nghệ xử lý nước thải Hàm lượng Pb dao động từ 13 - 26.000 mg/kg DS (trung bình 500 mg/kg DS), Cd từ 1 - 410 mg/kg DS (trung bình 10 mg/kg DS), Zn từ 101 - 49.000 mg/kg DS (trung bình 1700 mg/kg DS), As từ 1,1 - 230 mg/kg DS (trung bình 10 mg/kg DS), và Cr từ 10 - 990.000 mg/kg DS.
Giá trị trung bình của DS là 500 mg/kg, trong khi nồng độ Ni dao động từ 2 đến 5300 mg/kg với giá trị trung bình là 80 mg/kg Đối với Cu, nồng độ nằm trong khoảng 84 đến 17.000 mg/kg, với giá trị trung bình đạt 800 mg/kg.
Các chất ô nhiễm nguồn gốc hữu cơ: Trong bùn thải đô thị có chứa tới hơn
Có hơn 300 loại hợp chất hữu cơ khác nhau, trong đó các tác nhân gây ô nhiễm hữu cơ tiêu biểu bao gồm Polychlorinated biphenyls (PCBs), Polychlorinated dibenzodioxins/furans (PCDD/Fs), Polyaromatic hydrocarbons (PAHs) và các chất hoạt động bề mặt Hàm lượng PCBs thường dao động trong khoảng 65.
- 157 mg/kg DS, PCDD/Fs trong khoảng 330 - 4245 mg/kg DS, PAHs trong khoảng
Tác nhân gây bệnh trong bùn thải chủ yếu là vi khuẩn, virus và ký sinh trùng Bùn thải đô thị chứa hàm lượng dinh dưỡng cao, bao gồm nitơ, phốt pho và các chất hữu cơ khác, mang lại tiềm năng lớn cho việc cải tạo đất nông nghiệp.
Nhiều quốc gia đang nỗ lực tái sử dụng bùn thải trong nông nghiệp để giảm thiểu chất thải chôn lấp Tuy nhiên, việc quản lý bùn thải đô thị gặp khó khăn do hàm lượng cao các chất ô nhiễm Những rào cản này cản trở việc sử dụng bùn thải cho mục đích nông nghiệp Tiềm năng thu hồi và tái sử dụng bùn thải rất lớn, do đó cần chú trọng nghiên cứu và triển khai công nghệ phù hợp để xử lý và tận dụng hiệu quả nguồn tài nguyên này.
1.1.3 Các phương pháp xử lý bùn thải đô thị
Hiện nay, nhiều quốc gia trên thế giới đang áp dụng đa dạng các phương pháp xử lý bùn thải đô thị Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào các yếu tố như đặc điểm của bùn thải, văn hóa, lịch sử, địa lý, luật pháp, chính trị và tình hình kinh tế của từng quốc gia hoặc vùng miền Một số phương pháp xử lý bùn thải đô thị phổ biến hiện nay bao gồm
- Chôn lấp tại bãi chôn lấp tập chung chất thải
- Sử dụng trong cải tạo đất nông nghiệp
- Xử lý bằng phương pháp nhiệt
Tổng quan về rác thải sinh hoạt
Rác thải là sản phẩm không thể tránh khỏi trong mọi hoạt động của cuộc sống, và sự phát triển xã hội dẫn đến việc gia tăng lượng rác thải Điều này đang trở thành một mối đe dọa nghiêm trọng đối với môi trường sống của chúng ta.
Hiện nay, tổng lượng rác sinh hoạt thải ra hàng ngày ở các đô thị Việt Nam khoảng trên 9.000m³, nhưng chỉ có 45% - 50% được thu gom Để duy trì vệ sinh trong khu dân cư đô thị, cần có kế hoạch làm sạch và quét dọn thường xuyên các loại chất thải rắn như rác sinh hoạt, thức ăn dư thừa và rác đường phố Các chất thải này có thể gây ô nhiễm và nhiễm khuẩn cho môi trường, ảnh hưởng đến đất, không khí, nước, nhà ở và công trình công cộng Rác thải chủ yếu được đổ vào các bãi rác tạm thời mà không được xử lý và chôn lấp hợp vệ sinh, gây tác động xấu đến môi trường và nguồn nước Hệ thống thu gom và vận chuyển rác thải ở hầu hết các đô thị Việt Nam hiện nay còn lạc hậu và không đáp ứng đủ nhu cầu thu gom.
1.2.1 Nguốn gốc phát sinh và đặc điểm rác thải sinh hoạt
Chất thải rắn sinh hoạt, hay còn gọi là rác thải sinh hoạt, phát sinh từ các hoạt động hàng ngày của con người và có mặt ở khắp nơi trong thành phố hoặc khu dân cư Rác thải này được thải ra từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm hộ gia đình, khu thương mại, chợ, nhà hàng, khách sạn, công viên, khu vui chơi giải trí và trường học Rác thải sinh hoạt có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau.
+ Theo thành phần hóa học và theo tính chất vật lý
+ Theo vị trí hình thành
+ Theo bản chất nguồn tạo ra chất thải rắn
+ Theo mức độ nguy hại
Thành phần của rác thải sinh hoạt có sự đa dạng về lý và hóa học, phụ thuộc vào từng địa phương, mùa khí hậu, điều kiện kinh tế và nhiều yếu tố khác.
Tính chất vật lý của chất thải rắn sinh hoạt
Khối lượng riêng, độ ẩm, kích thước, khả năng giữ nước và độ xốp của chất thải rắn sinh hoạt là những tính chất lý học quan trọng Trong đó, khối lượng riêng ảnh hưởng đến việc vận chuyển và xử lý rác thải.
Khối lượng riêng là khối lượng vật chất trên một đơn vị thể tích, tính bằng kg/m³ Khối lượng riêng của chất thải rắn sinh hoạt có sự khác biệt lớn tùy thuộc vào nhiều yếu tố như trạng thái rác (để tự nhiên, chứa trong thùng và nén hoặc không nén) Do đó, thông tin về khối lượng riêng chỉ có giá trị khi kèm theo phương pháp xác định Ngoài ra, khối lượng riêng của rác còn bị ảnh hưởng bởi vị trí địa lý, mùa trong năm và thời gian lưu trữ Việc xem xét các yếu tố này là cần thiết để giảm thiểu sai số trong các phép tính toán liên quan đến khối lượng riêng.
Rác sinh hoạt ở các khu đô thị thường có mật độ dao động từ 178 kg/m³ đến 415 kg/m³, với giá trị đặc trưng khoảng 297 kg/m³ Độ ẩm của chất thải rắn được biểu diễn theo hai cách: phần trăm khối lượng ướt và phần trăm khối lượng khô, trong đó phương pháp khối lượng ướt được sử dụng phổ biến hơn trong quản lý chất thải rắn.
Bảng 1.2: Khối lƣợng riêng và hàm lƣợng ẩm của các chất thải có trong rác thải sinh hoạt [1]
Khối lƣợng riêng (Lb/yd 3 ) Độ ẩm (% khối lƣợng) Khoảng dao động Đặc trƣng
Khoảng dao động Đặc trƣng
Rác khu dân cƣ (không nén)
Cỏ tươi (xốp và ướt) 350-500 400 40-80 60
Cỏ tươi (ướt và nén) 100-1400 1000 50-90 80
Rác vườn (composted) 450-650 550 40-60 50 Đổi đơn vị: Lb/yd 3 x 0,5993 = kg/m 3
11 c Kích thước và sự phân bố kích thước
Kích thước và sự phân bố kích thước của các thành phần trong chất thải rắn là yếu tố quan trọng trong quá trình thu hồi vật liệu, đặc biệt khi áp dụng các phương pháp cơ học như sàng quay và thiết bị tách loại từ tính Khả năng tích ẩm (Field Capacity) cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xử lý chất thải rắn hiệu quả.
Khả năng tích ẩm của chất thải rắn là tổng lượng ẩm mà chất thải có thể lưu trữ, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định lượng nước rò rỉ từ bãi chôn lấp Khi lượng nước dư vượt quá khả năng tích trữ, nước sẽ thoát ra ngoài thành nước rò rỉ Thông số này có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện nén ép rác và trạng thái phân hủy của chất thải Đối với chất thải rắn sinh hoạt tại khu dân cư và khu thương mại, khả năng tích ẩm có thể dao động từ 50-60% trong trường hợp không được nén.
Tính chất hóa học của chất thải rắn sinh hoạt
Tính chất hóa học của chất thải rắn rất quan trọng trong việc lựa chọn phương án xử lý và thu hồi nguyên liệu Khả năng cháy của chất thải rắn phụ thuộc vào các thành phần cháy được và không cháy được trong hỗn hợp Để xử lý chất thải rắn làm nhiên liệu, cần xác định bốn đặc tính quan trọng.
Những tính chất cơ bản cần phải xác định đối với thành phần cháy đƣợc trong chất thải rắn bao gồm:
+ Độ ẩm (phần nước mất đi khi sấy ở 105 o C trong thời gian 1 giờ)
+ Thành phần các chất cháy bay hơi (phần khối lƣợng mất đi khi nung ở
+ Thành phần carbon cố định (thành phần có thể cháy đƣợc còn lại sau khi thải các chất có thể bay hơi)
+ Tro (phần khối lƣợng còn lại khi đốt trong lò hở)
Các nhân tố cơ bản trong chất thải rắn sinh hoạt bao gồm các thành phần chính như carbon (C), hydro (H) và oxy (O), cần được phân tích để hiểu rõ hơn về tính chất và tác động của chúng đối với môi trường.
N (nitơ), S (lưu huỳnh) và tro là những nguyên tố quan trọng trong việc phân tích thành phần chất thải rắn sinh hoạt Các nguyên tố halogen, đặc biệt là các dẫn xuất của clo, cũng thường được xác định do sự hiện diện trong khí thải khi đốt rác Việc xác định các nguyên tố cơ bản này giúp xây dựng công thức hóa học của chất hữu cơ trong chất thải, đồng thời xác định tỷ lệ C/N phù hợp cho quá trình sản xuất phân compost hiệu quả.
1.2.2 Các phương pháp xử lý rác thải sinh hoạt [3]
Phương pháp phân loại rác trước khi được đem xử lý cần được phân loại ngay tại hộ gia đình Cách nhận biết:
Rác hữu cơ là những loại chất thải dễ phân hủy tự nhiên, thường phát sinh mùi hôi như thức ăn thừa, thực phẩm hư hỏng (rau, cá chết), vỏ trái cây và các chất thải từ việc chế biến thực phẩm Trong khi đó, rác vô cơ được phân chia thành hai loại: rác vô cơ tái chế và rác vô cơ không tái chế (rác khô).
Rác vô cơ tái chế bao gồm các loại chất thải có thể được sử dụng lại nhiều lần hoặc chế biến lại, chẳng hạn như giấy, bìa các tông, kim loại (như khung sắt, máy móc hỏng) và các loại nhựa.
Rác vô cơ không tái chế là loại chất thải rắn vô cơ không thể sử dụng hoặc chế biến lại, bao gồm các vật liệu như giấy ăn đã sử dụng, thủy tinh (như bóng đèn và cốc vỡ), quần áo cũ, xỉ than, xương động vật và vỏ trứng.
Phương pháp thu gom rác:
Phương pháp lên men phân hủy yếm khí
Quá trình phân hủy sinh học yếm khí là chuyển hóa các hợp chất hữu cơ không có oxy với sự tham gia của vi sinh vật kỵ khí, tạo ra khí metan, khí cacbonic, khí hydrosunfua, khí hydro và các sản phẩm trung gian khác Vi sinh vật sử dụng một phần chất hữu cơ cho sự phát triển của chúng, làm cho quá trình này trở nên phức tạp do sự tham gia của nhiều loại vi sinh vật và cơ chất hữu cơ có thể chuyển hóa thành khí sinh học Từ giữa thế kỷ 20, công nghệ sinh học kỵ khí đã được áp dụng để xử lý chất thải và nước thải có hàm lượng chất bẩn cao thông qua các công trình như bể tự hoại, bể lắng hai vỏ và bể tạo khí sinh học metan.
Trong tự nhiên, vi khuẩn sinh khí CH4 xuất hiện ở những khu vực phân hủy hợp chất hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy, như đầm lầy và trầm tích sông, hồ, biển Ngoài ra, loại vi khuẩn này cũng có mặt trong dạ dày của động vật nhai lại Hệ vi sinh vật này hoạt động trong môi trường kỵ khí, tức là chúng chỉ sinh trưởng và phát triển khi không có oxy.
Khi năng lượng được giải phóng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ thiếu O2, nếu tỷ lệ vi sinh vật hiếu khí chỉ bằng 1/7 so với vi sinh vật kỵ khí, tốc độ phát triển của hệ vi sinh vật kỵ khí sẽ bị chậm lại Quá trình phân hủy yếm khí là một quá trình phức tạp, yêu cầu điều kiện nghiêm ngặt không có O2 trong hệ phân và phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác.
Sự hoạt động tương hỗ và kết hợp phức tạp của tập đoàn vi sinh vật đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa tối đa chất hữu cơ thành CO2 và CH4.
1.3.1 Cơ chế quá trình phân hủy yếm khí
Quá trình phân hủy yếm khí chất hữu cơ là một quá trình phức tạp, liên quan đến nhiều phản ứng và sản phẩm trung gian Để dễ hiểu hơn, người ta thường đơn giản hóa quá trình này bằng một phương trình tổng quát.
Chất hữu cơ CH 4 + CO 2 +H 2 + NH 3 + H 2 S
Hình 1.2 Tóm tắt các phản ứng sinh hóa của quá trình phân hủy yếm khí
Quá trình phân hủy yếm khí đƣợc chia thành ba giai đoạn chính sau:
+ Giai đoạn 2: Lên men axit
Chất béo Tổng axit Đường đơn
Thủy phân Lên mem axit Sinh metan
Chất thải chứa nhiều hợp chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất béo, carbohiđrat, xenlulozơ và lignin, có thể tồn tại ở dạng hòa tan hoặc không hòa tan Trong giai đoạn đầu, các hợp chất này được phân hủy bởi enzym ngoại bào do vi khuẩn sản sinh Kết quả của quá trình này là các chất hữu cơ có phân tử lượng nhỏ, hòa tan, trở thành nguyên liệu cho vi khuẩn ở giai đoạn tiếp theo.
Trong giai đoạn thủy phân, protein được chuyển đổi thành abumoz, pepton, peptit và axit amin; cacbohiđrat, bao gồm cả các chất không hòa tan, biến thành đường đơn; và chất béo được phân hủy thành axít béo chuỗi dài Tuy nhiên, việc phân hủy các chất hữu cơ như xenlulozơ và lignin gặp khó khăn, tạo ra giới hạn cho quá trình phân hủy yếm khí, do vi khuẩn ở giai đoạn 1 hoạt động chậm hơn so với giai đoạn 2 và 3 Tốc độ thủy phân chịu ảnh hưởng bởi thành phần nguyên liệu, mật độ vi khuẩn trong thiết bị phản ứng, cũng như các yếu tố môi trường như pH và nhiệt độ.
1.3.1.2 Giai đoạn lên men axít
Trong giai đoạn 1, các chất hữu cơ đơn giản được chuyển hóa thành axit axetic, hydro và carbonic nhờ vi khuẩn lên men axit Axit axetic là sản phẩm chính của quá trình lên men carbohydrate, và các sản phẩm tạo ra sẽ khác nhau tùy thuộc vào loại vi khuẩn cũng như điều kiện nuôi cấy như nhiệt độ, pH và khả năng oxi hóa, khử hóa.
Vi khuẩn tạo axit axetic chuyển đổi các axit no như axit propionic và butyric cùng với rượu thành axit axetic, hiđro và CO2 Những sản phẩm này sau đó được sử dụng bởi nhóm vi khuẩn tạo metan.
Sự lên men không chỉ tạo ra rượu, anđehit, axeton mà còn sinh ra các khí như NH3, H2S và một lượng nhỏ khí mercaptan, indol, scatol Trong giai đoạn này, BOD và COD giảm không đáng kể vì đây chỉ là quá trình phân cắt các chất phức tạp thành những chất đơn giản hơn, với chỉ một phần rất nhỏ được chuyển đổi.
CO2 và NH3 có thể làm giảm độ pH của môi trường Chẳng hạn, trong quá trình lên men axit của glucozơ, phản ứng diễn ra như sau:
2C 6 H 12 O 6 2CH 3 CHOHCOOK + 2CH 3 COOH + 2CO 2 + 2H 2 0 +Q
Các vi sinh vật chính tham gia vào quá trình lên men axit đƣợc thống kê trong Bảng 1.3
Bảng 1.3 Vi sinh vật sinh axit hữu cơ
Clostridium cellobinharus 5.0-8.5 36-38 lactic, etanol, CO2
Clostridium thermocellulaseum 5.0-8.5 55-65 lactic, sucxinic, etanol
Pseudomonas - 3-42 fomic, axetic, lactic, sucxinic, etanol
Ruminococcus sp - 33-48 fomic, axetic, sucxinic
1.3.1.3 Giai đoạn sinh khí metan [10]
Trong giai đoạn 2, các sản phẩm sẽ được chuyển hóa thành metan (CH4) và các sản phẩm khác nhờ vào nhóm vi khuẩn metan Những vi khuẩn này là vi khuẩn yếm khí bắt buộc, có tốc độ sinh trưởng chậm hơn so với các vi khuẩn ở giai đoạn 1 và 2 Vi khuẩn metan chủ yếu sử dụng axít axetic, methanol, CO2 và H2 để sản xuất metan, trong đó axít axetic là nguyên liệu chính, chiếm 70% lượng metan được sinh ra Phần metan còn lại được sản xuất từ CO2 và H2, cùng một ít từ axít formic, tuy nhiên, lượng này không đáng kể trong quá trình lên men yếm khí, với pH của giai đoạn này lớn hơn 7.
Các vi khuẩn tham gia quá trình sinh khí metan gồm những loại chính đƣợc thống kê trong Bảng 1.4
Bảng 1.4: Vi sinh vật sinh metan
Tên vi khuẩn pH t o C Axit bị chuyển hóa
Methanobacterium omelianskii 6.5-8.0 37-40 CO 2 , H 2 , ancol I và II
Methanosuboxydans axit butyric,valeric, caprionic
Methanococcus mazei 30-37 axit axetic, butyric
Methanosarcina methanica 35-37 axit axetic, butyric
Methanosarcina barkerli 7.0 30 CO 2 , H 2 , axit axetic, metanol
- Các phản ứng sinh metan gồm có
Phản ứng (1) do cácVSV: Methanosochngenii, Methanococcus mazei, Methanosarcina, methanica, Methanosarcina barkerli thực hiện
4CH 3 CH 2 COOH + 2H 2 O → 7CH 4 + 5CO 2 (2)
2CH 3 (CH 2 ) 2 COOH + 2H 2 O → 5CH 4 + 3CO 2 (3)
Phản ứng (2) và (3) do các VSV: Methanoformicum, Methanococcus mazei, Methanosarcina methanica thực hiện
2CH 3 (CH 2 ) 2 COOH + 2H 2 O → 2CH 4 + 3CH 3 COOH (4)
Phản ứng (4) do VSV: Methanosuboxydans thực hiện
2CH 3 CH 2 OH → 3CH 4 + CO 2 (5)
2CH 3 CH 2 OH + CO 2 → CH 4 + 2CH 3 COOH (6)
Phản ứng (5) và (6) do VSV: Methanobacterium omelianskii thực hiện
Phản ứng (7) do Methanobacterium omelianskii, Methanococcus vanirielli, Methanoruminanticum, Methanoformicum
1.3.2 Sản phẩm của quá trình phân hủy yếm khí-Biogas
Biogas, hay còn gọi là khí sinh học, là hỗn hợp khí được tạo ra từ quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi khuẩn trong môi trường yếm khí Thành phần chính của biogas bao gồm metan, carbon dioxide và một số khí khác, đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất năng lượng tái tạo và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Biogas chứa một lượng lớn khí methane (CH4), là thành phần chính được sử dụng để sản xuất năng lượng thông qua quá trình đốt Sản lượng CH4 phụ thuộc vào các quá trình sinh học và loại nguyên liệu đầu vào.
Khí CH 4 là một chất khí không màu, không mùi nhẹ hơn không khí CH 4 ở 20
Ở nhiệt độ 0°C và áp suất 1atm, 1 m³ khí CH₄ có trọng lượng 0,716 kg và khi đốt cháy hoàn toàn, nó sản sinh khoảng 9000 kcal Đối với khí Biogas, trọng lượng riêng dao động từ 0,9 đến 0,94 kg/m³, sự thay đổi này phụ thuộc vào tỷ lệ CH₄ so với các khí khác trong hỗn hợp.
So sánh quá trình xử lý yếm khí và hiếu khí
Xử lý yếm khí có nhiều lợi thế so với xử lý hiếu khí, bao gồm chi phí năng lượng vận hành thấp, ít bùn thải, nhu cầu dinh dưỡng (N, P, K) giảm, khả năng chịu tải cao và khả năng thu hồi nhiên liệu dưới dạng khí metan Tuy nhiên, phương pháp này cũng có nhược điểm như tốc độ xử lý chậm, nhạy cảm với độc tố, sản phẩm tạo ra có mùi hôi, tính ăn mòn cao và không bền, cũng như yêu cầu về pH hẹp và không chịu được pH thấp Ưu và nhược điểm của xử lý yếm khí so với xử lý hiếu khí được tóm tắt trong bảng 1.6.
Bảng 1.6 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của ủ yếm khí so với hiếu khí Ƣu điểm Nhƣợc điểm
- Giá thành vận hành thấp
- Lƣợng bùn hình hành thấp
- Ít gây phát tán dạng sol khí
- Bùn có tính bền cao
- Sản phẩm metan sử dụng làm nhiên liệu
- Nhu cầu dinh dƣỡng thấp do tốc độ phát triển chậm và mức độ phân hủy nội sinh cao
- Có thể hoạt động theo mùa do khả năng tồn tại dài ngày trong điều kiện bị bỏ đói
- Giá thành xây dựng cao
- Thường phải cấp thêm nhiệt
- Thời gian lưu thủy lực dài
- Hình thành sản phẩm gây mùi hổi và ăn mòn cao
- Khả năng diệt khuẩn gây bệnh kém
- Tốc độ phát triển chậm dẫn đến kéo dài thời gian khởi động hệ xử lý
- Chỉ sử dụng làm giai đoạn tiền xử lý
Xử lý yếm khí mang lại nhiều lợi ích, trong đó nổi bật là khả năng tạo ra khí sinh học, một nguồn năng lượng tái tạo có giá trị với chi phí vận hành thấp Phương pháp này có thể áp dụng hiệu quả cho các hộ dân, góp phần vào việc phát triển bền vững.
Ngoài những tiêu chí so sánh đã nêu trong bảng 1.6, hình 1.3 cung cấp cái nhìn tổng quan về kỹ thuật hiếu khí và yếm khí trong xử lý chất hữu cơ.
Hình 1.3 Chuyển đổi sinh học trong hệ thống hiếu khí và yếm khí
Xử lý chất thải bằng phương pháp yếm khí có nhiều ưu điểm so với phương pháp hiếu khí Cụ thể, với cùng một nguồn COD đầu vào, mô hình xử lý hiếu khí chỉ tạo ra 50 - 60% khí CO2 và lượng bùn thải cao, trong khi phương pháp yếm khí sản xuất tới 70 - 90% khí biogas và giảm thiểu lượng bùn thải xuống chỉ còn 5 - 15% Điều này cho thấy xử lý yếm khí không chỉ hiệu quả hơn về mặt thực hiện mà còn mang lại lợi ích kinh tế cao hơn so với xử lý hiếu khí.
Xử lý yếm khí và hiếu khí khác nhau chủ yếu ở môi trường thực hiện; xử lý yếm khí diễn ra trong không gian kín với khí do chính hoạt động tạo ra, dẫn đến sản phẩm chính là khí cacbonic và metan Trong khi đó, khí cacbonic từ quá trình phân hủy hiếu khí nhanh chóng được thải vào không khí, thì trong xử lý yếm khí, khí cacbonic duy trì trạng thái cân bằng giữa pha khí và pha lỏng trong môi trường cô lập Trong pha nước, khí cacbonic tồn tại dưới dạng axit yếu, với nồng độ axit cacbonic trong nước tỷ lệ thuận với nồng độ trong pha khí, do đó nồng độ axit cacbonic trong môi trường yếm khí cao hơn nhiều so với xử lý hiếu khí Thông tin chi tiết được thể hiện trong bảng 1.7 bên dưới.
Bảng 1.7 So sánh các đặc điểm giữa phương pháp kỳ khí và phương pháp hiếu khí
Các đặc điểm Phương pháp kỳ khí Phương pháp hiếu khí
Nguồn nước thải phù hợp cho các loại nước thải ô nhiễm nặng, với chỉ số COD và BOD cao lên đến hàng ngàn mg/L, tuy nhiên, nồng độ các ion kim loại cần phải được kiểm soát ở mức thấp.
Thích hợp với các loại nước thải Ô nhiễm trung bình hoặc nhẹ, nếu nồng độ ô nhiễm cao phải pha loăng
Hiệu quả xử lý Loại bỏ đƣợc BOD kém hơn (85%), thời gian dài hơn Nước ra từ kỵ khí nên tiếp tục xử lý hiếu khí
Quá trình loại bỏ BOD hiệu quả cao hơn trong thời gian ngắn, đồng thời còn giúp loại bỏ Nitơ và Phốt pho Hiệu quả khử BOD có thể đạt mức tối ưu.
Khả năng bị ức chế
Các vi sinh vật rất nhạy cảm đối với các chất có tác dụng ức chế nhƣ kim loại
Phụ thuộc vào oxi cấp liên tục vào
Mùi Sinh ra nhiều mùi hôi thối: H 2 S từ nước thải có chứ sunfat, scatol từ các
Sản phẩm sinh ra chủ yếu
CO 2 nên gây ít mùi hơn
THỰC NGHIỆM
Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu
2.1.1.1 Cơ sở lựa chọn phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu
Hà Nội, một trong hai đô thị lớn nhất Việt Nam, sở hữu đặc điểm đô thị độc đáo nhưng cũng gặp phải thách thức về hạ tầng Nước thải tại đây bao gồm cả từ công nghiệp và bệnh viện, dẫn đến tình trạng ô nhiễm nghiêm trọng ở các con sông như Kim Ngưu và Tô Lịch với nồng độ chất ô nhiễm cao Mỗi ngày, Hà Nội phát sinh khoảng 500 tấn bùn thải, chủ yếu từ hệ thống thoát nước Việc chỉ thu gom và xử lý đơn giản như hiện tại chưa đủ để giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm, gây lãng phí diện tích chôn lấp và nguồn dinh dưỡng quý giá trong bùn thải.
Việc nghiên cứu bùn thải đô thị tại Hà Nội là cần thiết và có ý nghĩa quan trọng về mặt khoa học và thực tiễn Kết quả từ các nghiên cứu này sẽ hỗ trợ các nhà quản lý môi trường trong việc xây dựng chính sách quản lý và các phương án xử lý bùn thải đô thị, từ đó làm cơ sở cho việc triển khai nghiên cứu trên quy mô toàn quốc.
2.1.1.2 Đối tựợng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu giải pháp quản lý bùn thải đô thị tại Việt Nam cần được mở rộng quy mô và yêu cầu sự tham gia lâu dài của các nhà khoa học và quản lý Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu quá trình tạo khí metan và sự chuyển hóa của nó.
29 trong quá trình ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp với rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí trong điều kiện phòng thí nghiệm
Sông Kim Ngưu dài 11 km, chảy qua khu vực đông dân cư tại Hà Nội, tiếp nhận lượng nước thải lớn từ diện tích hơn 6 km², chiếm 1/3 tổng lượng nước thải của thành phố Nguồn nước thải này chủ yếu đến từ các nhà máy, xí nghiệp dệt may và xưởng sản xuất cơ khí nhỏ lẻ, nhiều trong số đó chưa được xử lý hoặc xử lý không triệt để.
Nghiên cứu này tập trung vào việc xác định và đánh giá ô nhiễm bùn thải tại hai điểm đại diện: Khu đô thị Minh Khai và cầu Lạc Trung dọc bờ sông Kim Ngưu Để thực hiện nghiên cứu, bùn thải được kết hợp với rác hữu cơ chủ yếu từ rau quả thu gom từ xe rác đô thị, nhằm điều chỉnh thành phần đầu vào cho các thí nghiệm về ổn định thông qua phương pháp lên men yếm khí trong phòng thí nghiệm.
Nghiên cứu quá trình phân hủy kỵ khí được thực hiện trong mô hình yếm khí AD – W8 tại phòng thí nghiệm Hóa môi trường, Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội Nguyên liệu sử dụng bao gồm bùn thải sông Kim Ngưu và rác thải sinh hoạt đã qua xử lý sơ bộ, trong đó rác thải sinh hoạt chủ yếu là thành phần hữu cơ đã được phân loại Mô hình lên men yếm khí được tiến hành trong điều kiện không gia nhiệt với các tỷ lệ phối trộn khác nhau giữa bùn thải và rác thải hữu cơ.
Thí nghiệm 1: Bùn thải : Rác hữu cơ = 1:0 (BT:RHC = 1:0)
Thí nghiệm 2: Bùn thải : Rác hữu cơ = 3:1 (BT:RHC = 3:1)
Thí nghiệm 3: Bùn thải : Rác hữu cơ = 1:1 (BT:RHC = 1:1)
Thí nghiệm 4: Bùn thải : Rác hữu cơ = 1:3 (BT:RHC = 1:3)
Thời gian lên men: 30 ngày
Trong thời gian nghiên cứu sẽ tiến hành xác định các thành phần sau:
Trong nghiên cứu này, chúng tôi xác định hiệu suất giảm nhu cầu oxi hóa học (COD), pH, tổng hàm lượng cacbon (TC), tổng hàm lượng chất rắn (TS), tổng hàm lượng chất hay hơi (TVS), tổng hàm lượng nitơ (T-N theo %TS) và tổng hàm lượng phốt pho (T-P theo %TS) trong quá trình lên men kỵ khí với lượng nạp 5kg hỗn hợp mỗi lần Mục tiêu là đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố này đến quá trình sinh khí sinh học, đặc biệt là trong việc tạo ra khí metan.
- Khảo sát hàm lƣợng khí sinh học và thu hồi khí sinh ra trong quá trình lên men, với thời gian lên men là 30 ngày
- Thu thập, tìm hiểu các tài liệu có liên quan, kế thừa kết quả nghiên cứu từ các công trình đã công bố trước đây
- Chuẩn bị mô hình phản ứng yếm khí AD – W8
- Phân tích các chỉ tiêu lý, hoá tại phòng thí nghiệm
- Theo dõi các thông số trên mô hình thí nghiệm bao gồm thành phần hỗn hợp trong hệ phản ứng và khí sinh ra.
Lấy và chuẩn bị mẫu
Mẫu được thu thập tại cầu Lạc Trung và khu đô thị Minh Khai bằng dụng cụ như xô nhựa 10 lít, ca lấy mẫu và can đựng mẫu 10 lít Quy trình lấy mẫu được thực hiện theo các bước cụ thể để đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả.
Bùn thải được lấy bằng ca lấy mẫu, sau đó cho vào xô nhựa từ tầng bùn phía trên, cách lớp bùn 0-20 cm Để bùn lắng trong xô khoảng 30 phút, sau đó gạn bớt nước phía trên và lấy phần bùn cặn ở giữa, loại bỏ cặn rác và đá ở đáy xô Thao tác này được lặp lại 3 lần để thu mẫu bùn thải cho thí nghiệm Cuối cùng, mẫu bùn được chuyển vào can nhựa sạch 10 lít và đem về phòng thí nghiệm, giữ nguyên quy trình cho các lần lấy mẫu tiếp theo.
Sau khi lấy mẫu, cần bảo quản chúng trong thùng lạnh và chuyển về phòng thí nghiệm, giữ ở nhiệt độ 4 độ C cho đến khi tiến hành thí nghiệm Bên cạnh đó, cũng cần lấy mẫu từ rác thải sinh hoạt để phục vụ cho nghiên cứu.
Rác thải sinh hoạt chủ yếu được thu gom từ các xe thu gom rác đô thị, trong đó bao gồm nhiều loại rác thải hữu cơ như rau, củ, quả thối Sau khi thu gom, rác được cho vào túi nilon và chuyển về phòng thí nghiệm để tiến hành quá trình tiền xử lý.
Thiết bị nghiên cứu
Trong quá trình nghiên cứu, thiết bị chính được sử dụng là máy AD - W8 tại phòng thí nghiệm hóa môi trường Mô hình máy xử lý yếm khí bao gồm hai bình phản ứng chính có thể tích 5 lít, chứa các giá thể bằng nhựa dạng hình cầu và có khả năng điều chỉnh nhiệt độ lên đến 55°C nhờ vào vỏ gia nhiệt 200W với điều khiển PID Máy bơm cấp liệu sử dụng biến tốc với lưu lượng từ 0,2 đến 5,8 lít/ngày, đi kèm với ba đường kính ống 3,2 mm Các bể chứa góp khí có thể tích 5 lít, trong khi các điểm A và B được sử dụng để chích lấy mẫu khí và dung dịch.
Chú thích các bộ phận của máy:
(1) và (2): Bình phản ứng chính
(3) và (4): Bình thu khí biogas
(7) và (8): Bộ điều chỉnh nhiệt độ bể phản ứng
(A) và (B): Điểm lấy mẫu phân tích
Hình 2.1 Sơ đồ mô hình thiết bị xử lý nước thải yếm khí AD-W8
- Dựa trên mô hình ủ yếm khí nhƣ trên, ta thiết lập lại mô hình phản ứng cho phù hợp với mục đích nghiên cứu nhƣ sau:
- Nhiệt độ: Mô hình thí nghiệm đƣợc đặt trong cùng điều kiện nhiệt độ thí nghiệm dao động từ 28 0 C đến 32 0 C
- Thực hiện song song độc lập 2 bể phản ứng,
Bể phản ứng 1: Ống khí đƣợc nối trực tiếp với túi lấy khí để mang mẫu khí đi đo xác định thành phần khí (%CH4, %CO 2 )
Bể phản ứng 2: Ống khí đƣợc nối vào hệ thống thu khí có sẵn theo máy để đo thể tích lƣợng khí sinh ra theo ngày
Hình 2.2 Cách bố trí mới thiết bị xử lý nước thải yếm khí AD-W8
Chuẩn bị nguyên liệu nạp
Mẫu bùn thải sau khi thu thập sẽ được đổ vào thùng nhựa 20 lít và khuấy đều để đạt được sự đồng nhất Tiếp theo, khối lượng riêng của mẫu sẽ được xác định, sau đó tiến hành đo tỷ trọng của bùn thải theo các bước đã định.
- Cân bình đong 1000 ml đƣợc khối lƣợng m 1 (gam)
- Đổ bùn vào bình đến vạch 1000 ml
- Cân cả bùn và bình đƣợc khối lƣợng m 2 (gam)
- Tính tỷ trọng theo công thức d = (m 2 -m 1 )/1000
Từ đó ta có kết quả xác định khối lƣợng riêng của bùn thải đƣợc thể hiện trong bảng 2.1 sau:
Bảng 2.1: Tính khối lƣợng riêng của bùn Đợt Khối lƣợng bình ( g) Bình+ mẫu (g) Thể tích của bình mL)
Hình 2.3: Thực nghiệm xác định khối lƣợng riêng của bùn thải
Chuẩn bị rác thải sinh hoạt – Rác thải hữu cơ:
Rác sau quá trình tiền xử lý và phân loại chủ yếu bao gồm rau quả, vỏ quả, thân quả thối, cuống và lá Những thành phần này được nghiền nhỏ bằng máy say sinh tố tốc độ cao Sau đó, mẫu rác được cân với các tỷ lệ xác định cùng với bùn thải.
Nạp mẫu vào bể phản ứng
Trong thí nghiệm 1, bùn thải được hòa trộn trong thùng 20 lít và sau đó được nạp vào bể phản ứng bằng ca nhựa và phễu nhựa cho đến khi bể đầy Tổng thể tích bùn thải được đưa vào bể phản ứng là 3,5 lít.
Trong thí nghiệm 2, bùn thải được hòa trộn trong thùng 20 lít, sau đó được đo thể tích và kết hợp với rác thải hữu cơ đã được nghiền nhỏ theo tỷ lệ khối lượng 3:1, với bùn thải so với rác thải hữu cơ.
Thí nghiệm 3: Bác bước tiến hành tương tự như đối với thí nghiệm 2 nhưng tỷ lệ phối trộn là bùn thải: rác thải hữu cơ là 1:1
Thí nghiệm 4: các bước tiến hành tương tự như đối với thí nghiệm 2 nhưng tỷ lệ phối trộn là bùn thải : rác thải hữu cơ là 1:3
Sau khi nạp đầy nguyên liệu vào bể phản ứng, các van được khóa chặt để ngăn chặn khí thoát ra bị hòa tan Dung dịch trong bình thu khí được pha chế bằng nước muối với nồng độ NaCl là 3%.
Hình 2.4: Quá trình thực nghiệm phối trộn BT và RTHC
Chuẩn bị hóa chất và thiết bị máy móc cho quá trình phân tích mẫu
Hóa chất cần sử dụng cho quá trình phân tích các chỉ tiêu tổng nitơ (T-N) tổng phốt pho (T-P), nhu cầu oxi hóa học (COD)
Phương pháp chuẩn bị mẫu để phân tích các chỉ tiêu được dựa trên tiêu chuẩn TCVN 4047-1985
Hóa chất cho phân tích T-N: Phương pháp TCVN6498:1999
Hóa chất cho phân tích T-P: Phương pháp TCVN6499:1999
Hóa chất phân tích cho COD: Standard Method D1252-95
Bảng 2.2: Hóa chất phân tích
TT Hóa chất Độ tính khiết Hãng sản xuất
Ngoài 2 bộ thiết bị kể trên, trong quá trình thực hiện đề tài, tôi còn sử dụng các thiết bị đƣợc trình bày cụ thể trong bảng 2.1 sau:
Bảng 2.3: Danh mục thiết bị sử dụng trong quá trình phân tích mẫu
TT Tên máy Model Hãng sản xuất
1 Máy phá mẫu SM-200 Yamato
2 Máy lắc Vortex ZX3 – Velp Velp – Italy
3 Máy phân tích TC SSM-5000A Shimadzu
4 Bếp phá mẫu ECO16 Velp – Italy
5 Máy đo pH HI 99121 Hanna – Italy
6 Máy say rác IKA M20 Germany
Tôi sử dụng nhiều dụng cụ và thiết bị trong Phòng Thí nghiệm Hóa môi trường 1, 2 thuộc Khoa Hóa, địa chỉ 19 Lê Thánh Tông, Hoàn Kiếm, Hà Nội, cùng với phòng thí nghiệm chất thải rắn tại Tầng 7, Phòng 709, Tòa nhà Thí nghiệm của Trường Đại học Xây dựng Hà Nội.
Các thông số theo dõi và phân tích trong quá trình thực hiện phản ứng và kết thúc
Mẫu đầu vào bao gồm bùn thải và rác thải hữu cơ sau quá trình tiền xử lý và phối trộn theo tỷ lệ thích hợp Để xác định độ ẩm, sử dụng chén sứ đã sấy khô ở 105°C, sau đó cho lượng chất chủng chính xác vào và tiếp tục sấy khô ở 105°C trong 24 giờ, cân đến khi khối lượng ổn định Mẫu sau đó được nghiền nhỏ đến kích thước 0,2mm và bảo quản trong túi nilon sạch trong bình hút ẩm để chuẩn bị cho phân tích các chỉ số như tổng nitơ (T-N), tổng phot pho (T-P), tổng hàm lượng cacbon (T-C) và tổng hàm lượng chất rắn bay hơi (TVS) Kết quả phân tích các chỉ tiêu này được trình bày trong các bảng 3.2, 3.3 và 3.6.
Tiến hành theo dõi mô hình thí nghiệm sau 30 ngày
Các thông số độ pH và hàm lượng COD được lấy mẫu với tần suất 3 ngày/lần tại điểm đầu ra theo van xả ở đáy bể phản ứng Giá trị pH được đo trực tiếp bằng máy đo pH (hãng và model), trong khi hàm lượng COD được xác định theo tiêu chuẩn Standard Method D1252-95.
Khảo sát sự biến đổi của các chỉ tiêu như T-N, T-P, TC, và TVS giữa đầu vào và đầu ra sẽ giúp chúng ta rút ra những kết luận cụ thể về quá trình phản ứng trong từng thí nghiệm.
Việc xác định các chỉ tiêu của phản ứng tại các thời điểm nhất định là rất quan trọng Mẫu đầu ra được trộn đều trong xô 10 lít, sau đó cần cân một khối lượng mẫu chính xác để xác định độ ẩm Quá trình này được lặp lại 03 lần nhằm lấy kết quả độ ẩm trung bình Cách làm này tương tự với việc xác định các chỉ tiêu khác.
Kết quả phân tích hàm lượng các chỉ tiêu hóa lý được trình bày chi tiết trong bảng 3.3, bảng 3.4 và bảng 3.6, cho thấy các chi tiêu liên quan đến đầu vào và độ ẩm.
Chỉ tiêu TVS cho mẫu đầu ra và đầu vào được xác định bằng cách nung mẫu TS trong tủ ở nhiệt độ 550°C trong 1 giờ, sau đó để nguội và tiến hành cân bằng trên cân phân tích.
Xác định thành phần khí sinh ra
The GC-2010 gas chromatography system from Shimadzu, Japan, is equipped with both Flame Ionization Detector (FID) and Thermal Conductivity Detector (TCD) It utilizes three types of separation columns: Molecular Sieve, Porapak N, and Porapak Q, while employing high-purity nitrogen gas with a purity greater than 99.95% as the carrier gas.
Điều kiện làm việc của hệ thống:
- Tốc độ dòng khí mang: 10 mL/phút
- Nhiệt độ cổng bơm mẫu (injector): 75 0 C
- Nhiệt độ buồng cột đặt ở chế độ đẳng nhiệt: 75 0 C
- Khoang chứa 2 đêtectơ FDI và TCD đều đặt ổn định ở 100 0 C
- Thể tích mẫu khí đƣa vào hệ thống: 10 mL
Hệ thống sắc ký hoạt động bằng cách đưa hỗn hợp khí vào từ cổng bơm mẫu, nơi dòng khí đẩy hỗn hợp qua cột Trong quá trình này, các chất khí như CH4 và CO2 được tách biệt Khi khí ra khỏi cột tách, CO2 được chuyển hóa thành CH4 qua cột methanizer (nạp Shimahte Niken) để xác định lượng CO2 trong mẫu Khí CH4 sau đó được dẫn trực tiếp đến detector TCD để phân tích, đồng thời có thể xác định thêm các khí khác như H2, O2, và N2 Phương pháp chuẩn cũng được áp dụng để xác định hàm lượng khí.
CH 4 có trong mẫu khí Kết quả thành phần phần trăm về thể tích của CO 2 , CH 4 và các khí khác đƣợc chỉ ra ở bảng 3.9
Để đo lượng khí sinh ra hàng ngày, chúng ta thực hiện như sau: Khi khí được sinh ra, nó sẽ đẩy mực nước muối trong bể thu khí xuống, khiến nước được đẩy ra ngoài qua hệ thống.
Trong nghiên cứu này, 40 thống vòi thoát nước được sử dụng để thu thập và đo lường lượng nước thoát ra hàng ngày Thể tích nước thoát ra tương ứng với thể tích khí sinh ra Kết quả đo lượng khí sinh ra được trình bày chi tiết trong bảng 3.7.