Luận án Nghiên cứu đồng phân hủy chất thải rắn hữu cơ và nước thải sinh hoạt bằng công nghệ màng sinh học kỵ khí (AnMBR) kết hợp thu hồi năng lượng

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU ĐỒNG PHÂN HỦY CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ VÀ NƯỚC THẢI SINH HOẠT BẰNG CÔNG NGHỆ MÀNG SINH HỌC KỴ KHÍ (AnMBR) KẾT HỢP THU HỒI NĂNG LƯỢNG

Ngành:

Kỹ thuật môi trường

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu công nghệ đồng phân hủy chất thải rắn hữu cơ và nước thải sinh hoạt bằng hệ thống màng sinh học kỵ khí (AnMBR) kết hợp thu hồi năng lượng. Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ thực trạng các phương pháp xử lý nước thải hiếu khí truyền thống hiện nay tại các đô thị không bền vững, tiêu thụ năng lượng lớn và lãng phí chất dinh dưỡng. Mặc dù phân hủy kỵ khí có tiềm năng sản sinh năng lượng, các phương pháp như chôn lấp chất thải rắn hữu cơ còn kém hiệu quả trong thu hồi năng lượng và gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, luận án đặt ra mục tiêu tìm kiếm một phương pháp xử lý hiệu quả, bền vững và có khả năng thu hồi năng lượng.

Nghiên cứu đề xuất và chứng minh tính khả thi của công nghệ đồng phân hủy chất thải rắn hữu cơ và nước thải sinh hoạt sử dụng bể phản ứng sinh học màng kỵ khí (AnMBR). Công nghệ này được đánh giá là một cách tiếp cận hấp dẫn, khắc phục nhược điểm của các phương pháp đồng phân hủy truyền thống về chất lượng nước đầu ra thấp và hiệu quả thu hồi năng lượng chưa cao. AnMBR có khả năng cô đặc dòng thải loãng, từ đó nâng cao tải trọng hữu cơ xử lý và sản lượng khí sinh học, đồng thời cải thiện hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm như COD, N, P và TSS.

Luận án đã đạt được các kết quả cụ thể bao gồm: xác định tỷ lệ phát thải thực tế (~5 kg rác sinh hoạt/m³ nước thải sinh hoạt) tại các đơn vị đóng quân độc lập làm cơ sở cho việc phối trộn thí nghiệm. Nghiên cứu đã xây dựng và thử nghiệm hai mô hình AnMBR quy mô phòng thí nghiệm (CSTR-AnMBR và UASB-AnMBR) và một mô hình pilot (CSTR-AnMBR). Các thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của thời gian lưu bùn (SRT) và thời gian lưu nước (HRT) đến hiệu quả xử lý và thu hồi năng lượng. Kết quả cho thấy hiệu quả xử lý COD đạt cao, thường trên 80-95% tùy thuộc vào điều kiện vận hành, cùng với khả năng thu hồi khí sinh học đáng kể. Mô hình UASB-AnMBR cũng cho thấy chu kỳ hoạt động màng lọc dài hơn so với CSTR-AnMBR. Các đóng góp mới của luận án bao gồm việc đưa ra giải pháp công nghệ đồng xử lý hiệu quả và xác định các thông số thiết kế, điều kiện vận hành phù hợp cho hệ thống AnMBR, đặc biệt cho các khu vực phân tán tại Việt Nam.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU
• Chương 1 – Tổng quan
• Chương 2 – Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.1.1. Nước thải sinh hoạt
• 2.1.2. Chất thải rắn hữu cơ
• 2.1.3. Hỗn hợp chất thải phối trộn
• 2.1.4. Bùn hoạt tính kỵ khí
• 2.1.5. Vật liệu mô hình
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp điều tra khảo sát điển hình và xác định tỉ lệ phát thải
• 2.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
• 2.2.3. Phương pháp lấy mẫu
• 2.2.4. Phương pháp đo các chỉ tiêu
• 2.2.5. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu
• 2.2.6. Phương pháp xác định các thông số động học của quá trình
• 2.2.7. Phương pháp đo trở lực màng
• Chương 3 – Kết quả và thảo luận
• 3.1. Kết quả khảo sát tại các đơn vị đóng quân độc lập
• 3.1.1. Tình hình phát sinh chất thải
• 3.1.2. Tỉ lệ phát thải
• 3.2. CSTR-ANMBR quy mô phòng thí nghiệm – TN1
• 3.2.1. Ảnh hưởng của SRT – TN1.1
• 3.2.2. Ảnh hưởng của HRT – TN1.2
• 3.3. UASB-ANMBR quy mô phòng thí nghiệm – TN2
• 3.3.1. Ảnh hưởng của HRT – TN2
• 3.3.2. Đánh giá bẩn màng
• 3.4. CSTR-ANMBR quy mô pilot – TN3
• 3.4.2. Tính toán, thiết kế mô hình – TN3
• 3.4.2. Đánh giá hiệu quả đồng phân hủy – TN3
• KẾT LUẬN
• Những đóng góp mới của luận án
• Hướng nghiên cứu tiếp theo
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ