Luận án Nghiên cứu xử lý phân bùn bể tự hoại bằng phương pháp sinh học trong điều kiện Việt Nam

tổng lượng VS đi ra theo nước ra khỏi bể, kg 
 VSk: tổng lượng VS chuyển hóa tạo khí biogas, kg 
 + Tính lượng VS đi vào bể: 
 VSv = VSo + VSn x t, (kg) (2.3) 
 Trong đó: 
 VSo: lượng VS nạp ban đầu, kg 
 VSn: lượng VS nạp hàng ngày, kg/ngày 
 t: số ngày nạp, ngày 
 + Tính lượng VS trong nước ra khỏi bể: 
 𝑉𝑆𝑟 = 𝑉𝑆𝑡 . 𝑉𝑡
𝑛
1 . 10
6, (kg) (2.4) 
 Trong đó: 
 VSt: hàm lượng VS trong nước ra ngày thứ t, mg/L 
Bể phản ứng 
kỳ khí 
VS trong nguyên 
liệu vào 
VS tạo khí biogas 
VS trong cặn 
VS trong nước ra 
khỏi bể 
54 
 Vt: lượng nước ra ngày thứ t, lít 
 + Tính lượng VS chuyển hóa tạo khí biogas: Lượng VS chuyển hóa tạo khí 
biogas ở điều kiện tiêu chuẩn được tính theo công thức sau [43]: 
 𝑉𝑆𝑘 = 𝑉𝑘𝑥 𝑀𝐶𝐻4 .𝑎𝐶𝐻4 . 100 + 𝑀𝐶𝑂2 . 𝑎𝐶𝑂2 . 100 . 1000/22.431 (2.5) 
 Trong đó: 
 Vk: Tổng thể tích khí biogas ở điều kiện tiêu chuẩn, lít 
 MCH4: khối lượng phân tử khí CH4, g 
 aCH4: phần trăm khí CH4 trong khí biogas, % 
 MCO2: khối lượng phân tử khí CO2, g 
 aCO2: phần trăm khí CO2 trong khí biogas, % 
 + Tính lượng VS trong cặn: 
VSc = Cc.Tc.mc (kg) (2.6) 
 Trong đó: 
 Cc: hàm lượng VS trong cặn, %TS 
 Tc: hàm lượng TS trong cặn, % 
 mc: khối lượng cặn, kg 
 mc = tỷ trọng cặn x thể tích cặn, kg 
2.1.4.2. Mô hình động học sự phát triển của vi sinh vật và tỷ lệ sinh khí 
 Năm 1940 Monod đã nghiên cứu sự phát triển của quần thể vi sinh vật và 
đưa ra mối quan hệ giữa tỷ lệ phát triển vi sinh vật và nồng độ cơ chất theo phương 
trình (2.7) [76]: 
 𝜇 = 𝜇𝑚𝑎𝑥
𝑆
𝑘𝑠+𝑆
 (2.7) 
 Trong đó: 
 S: nồng độ cơ chất, g/L 
 ks: hằng số động học Monod 
 µmax: tốc độ phát triển cực đại của vi sinh vật, ngày
-1
55 
µ: tốc độ phát triển của vi sinh vật, ngày-1. µ = µmax/2 khi S = ks 
 Hạn chế của phương trình Monod là sử dụng hằng số động học đơn giản do 
đó gặp khó khăn trong việc mô tả phản ứng của vi sinh vật ở thời gian lưu quá thấp 
hoặc quá cao. 
 Năm 1959 Contois đã nghiên cứu sự phát triển của vi sinh vật trong môi 
trường liên tục và đã đề xuất mô hình động học miêu tả mối quan hệ giữa mật độ, 
tốc độ phát triển của vi sinh vật và nồng độ cơ chất theo phương trình sau [76]: 
 𝜇 =
𝜇𝑚𝑎𝑥 𝑆
𝐶𝑋+𝑆
 (2.8) 
 Trong đó: 
 µ: tốc độ phát triển của vi sinh vật, ngày-1 
 µmax: tốc độ phát triển cực đại của vi sinh vật, ngày
-1
 S: nồng độ cơ chất, g/L 
 X: mật độ vi sinh vật, g/L 
 C: hằng số thực nghiệm không thứ nguyên. 
 Năm 1990 Zwietering đã cải tiến mô hình toán học Gompertz bằng việc thay 
thế các thông số toán học của mô hình bằng các thông số có ý nghĩa sinh học và đưa 
ra sự phát triển của vi sinh vật theo phương trình (2.9) [76]: 
 𝑦 = 𝐴. 𝑒𝑥𝑝 −𝑒𝑥𝑝 
𝜇𝑚 .𝑒
𝐴
 λ − 𝑡 + 1 (2.9) 
 Trong đó: 
 y: sự phát triển của vi sinh vật ở thời điểm t, ngày-1 
 A: tiềm năng phát triển của vi sinh vật, ngày-1 
 µm: tốc độ phát triển cực đại của vi sinh vật, ngày
-1
 λ: thời gian tối thiểu để vi sinh vật phát triển, ngày 
 Với giả thiết lượng khí sinh học sinh ra tại thời điểm t tuân theo sự phát triển 
của vi sinh vật tại thời điểm đó. Khi đó tốc độ sinh khí tuân theo phương trình 
(2.10): 
56 
 𝑦 = 𝐴. 𝑒𝑥𝑝 −𝑒𝑥𝑝 
𝜇𝑚 .𝑒
𝐴
 λ − 𝑡 + 1 (1.10) 
 Trong đó: 
 y: lượng khí sinh học tích lũy ở thời điểm t, L/kgVS 
 A: tiềm năng sinh khí, L/kgVS 
 µm: tốc độ sinh khí cực đại, L/kgVS.ngày 
 λ: thời gian tối thiểu để sinh khí, ngày 
 e: hệ số = 2.718282 
Các thông số A, µm và λ được xác định bằng phân tích thống kê sử dụng 
phương pháp phân tích hồi quy phi tuyến. 
Mô hình Gompertz cải tiến (2.10) đã được kiếm chứng bởi rất nhiều nghiên 
cứu về sự phân hủy kỵ khí chất thải rắn hữu cơ và đã được công nhận đây là mô 
hình tốt để xác định lượng khí sinh học sinh ra [74], [102]. 
c. Động học sự phân hủy chất hữu cơ 
Giả thiết sự phân hủy chất hữu cơ tạo khí sinh học là phản ứng bậc 1, chất 
hữu cơ ký hiệu là C được chuyển hóa thành khí sinh học ký hiệu là B theo phương 
trình phản ứng [44]: 
 CHC (C) → khí biogas (B) (2.11) 
 Tốc độ phản ứng: V = -k.C = k.B, với k là hằng số tốc độ phản ứng. 
 Ta có phương trình chuyển hóa dòng vật chất hữu cơ trong bể phản ứng: 
 𝑉𝑑
𝑑𝐶
𝑑𝑡
= 𝑄𝑖 . 𝐶𝑖 − 𝑄𝑜 . 𝐶𝑜 + 𝑉𝑑(−𝑘𝐶) (2.12) 
 Trong đó: 
 Vd: thể tích bể phản ứng, m
3
 Qi, Qo: lượng vật chất đi vào và đi ra khỏi thiết bị phản ứng, kg 
 Ci, Co: nồng độ chất hữu cơ dòng vào và dòng ra, kgVS (COD)/kg 
Đối với bể phản ứng theo mẻ nguyên liệu đưa vào một lần, phần cặn bã lấy 
ra một lần do đó Qi = Qo = 0 do đó phương trình được viết thành: 
57 
 𝑉𝑑
𝑑𝐶
𝑑𝑡
= 𝑉𝑑(−𝑘𝐶) (2.13) 
 Chia cả 2 vế phương trình cho Vd ta có: 
𝑑𝐶
𝑑𝑡
= (−𝑘𝐶) 
𝑑𝐶
𝐶
= −𝑘. 𝑑𝑡 
𝑑𝐶
𝐶
𝐶𝑡
𝐶𝑜
= −𝑘 𝑑𝑡
𝑡
0 
 ln 
𝐶𝑡
𝐶𝑜
 = −𝑘𝑡 (2.14) 
 Giả thiết rằng tất cả chất hữu cơ phân hủy đều tạo thành khí sinh học [46]. 
Co−Ct
Co
=
𝑦𝑡
𝑦𝑚
Co
Ct
=
𝑦𝑚
𝑦𝑚−𝑦𝑡
 (2.15) 
 Thay (2.15) vào (2.14) ta có: 
 ln 
𝑦𝑚−𝑦𝑡
𝑦𝑚
 = −𝑘𝑡 
𝑦𝑚−𝑦𝑡
𝑦𝑚
= exp(−𝑘𝑡) 
 𝑦𝑡 = 𝑦𝑚 (1 − exp(−𝑘𝑡)) (2.16) 
 Trong phương trình (2.16): 
 ym: tỷ lệ sinh khí cực đại, L/kgVS 
 yt: tỷ lệ sinh khí ở thời điểm t, L/kgVS 
 -k: hằng số phân hủy chất hữu cơ, 1/ngày 
 Từ (2.16) 
𝑑𝑦𝑡
𝑑𝑡
= 𝑘. 𝑦𝑚 . exp(−𝑘𝑡) (2.17) 
 Logarit 2 vế phương trình (2.17) 
 𝑙𝑛
𝑑𝑦𝑡
𝑑𝑡
= ln 𝑘. 𝑦𝑚 . exp −𝑘𝑡 
 𝑙𝑛
𝑑𝑦𝑡
𝑑𝑡
= (ln ym + lnk) − kt 
58 
1
𝑡
𝑙𝑛
𝑑𝑦𝑡
𝑑𝑡
=
1
t
(ln ym + lnk) − k (2.18) 
 Phương trình (2.18) tuân theo phương trình đường thẳng y = mx + c với: 
 x = 1/t; m = lnym + lnk; c = -k 
 Dựa vào số liệu thí nghiệm về tỷ lệ sinh khí (yt) theo thời gian t vẽ đồ thị 
phương trình (2.18) với trục tung 𝑦 =
1
𝑡
𝑙𝑛
𝑑𝑦𝑡
𝑑𝑡
 và trục hoành x = 1/t xác định được 
hằng số phân hủy k. 
 Hằng số phân hủy k thể hiện khả năng phân hủy chất hữu cơ tạo khí sinh 
học, đây là hằng số thực nghiệm đại diện cho sự ảnh hưởng của nhiều yếu tố đến 
quá trình phân hủy như pH, nhiệt độ, đặc điểm nguyên liệu vào, dựa vào hằng số k 
có thể tính toán kích thước bể phân hủy hoặc lượng nguyên liệu nạp. Theo Yusuf và 
cộng sự (2011) giá trị (-k) càng bé thì tỷ lệ phân hủy chất hữu cơ càng nhanh, ngược 
lại giá trị k càng lớn thể hiện tỷ lệ phân hủy chất hữu cơ càng chậm [102]. 
d. Tính toán thể tích bể chứa nguyên liệu phân hủy 
 Nhiều nghiên cứu đã áp dụng tính toán tỷ lệ thể tích chứa nguyên liệu phân 
hủy và thể tích chứa khí là 3:1 và kết quả cho thấy tỷ lệ này là phù hợp. Theo đó 
tính toán thể tích bể chứa nguyên liệu phân hủy như sau [44], [102] : 
Vk = 1/3Vnl (2.19) 
 Trong đó: 
Vk: thể tích chứa khí 
 Vnl: thể tích chứa nguyên liệu 
 Vk = yt.m (2.20) 
 Trong đó: 
 yt: tỷ lệ sinh khí ở thời điểm t, L/kgVS 
 m: lượng nguyên liệu chất hữu cơ đưa vào bể phân hủy, kgVS 
 Từ công thức (2.16) ta có: 𝑦𝑡 = 𝑦𝑚 (1 − exp(−𝑘𝑡)). Thay công thức này vào 
công thức (2.19) và (2.20) ta có: 
59 
 𝑉𝑛𝑙 = 3𝑦𝑚 1 − exp −𝑘𝑡 .𝑚 (2.21) 
 Với ym: tỷ lệ sinh khí cực đại (Nl/kgVS). ym chính bằng tiềm năng sinh khí A 
xác định được từ mô hình Gompertz cải tiến. 
 Như vậy biết hằng số k, tiềm năng sinh khí cực đại của nguyên liệu, liều 
lượng nguyên liệu nạp sẽ giúp tính được thể tích bể phân hủy theo công thức (2.21) 
và (2.19). 
 Trường hợp đã biết trước thể tích chứa nguyên liệu Vnl, thời gian lưu t từ 
công thức (2.21) xác định được lượng nguyên liệu nạp vào m theo công thức: 
 𝑚 =
𝑉𝑛𝑙
3.𝑦𝑚 (1−exp −𝑘𝑡 )
 (2.22) 
2.2. Khả năng áp dụng quá trình chuyển hóa sinh học kỳ khí trong xử lý chất 
thải 
Đã có rất nhiều nghiên cứu trên thế giới khẳng định việc xử lý chất thải bằng 
phương pháp phân hủy kỵ khí mang lại hiệu quả cao, đặc biệt tại các nước châu Âu 
nhiều nhà máy xử lý chất thải bằng phương pháp này đã và đang hoạt động hiệu 
quả. Những loại chất thải rắn được xử lý bằng phương pháp kỵ khí thường là: phân 
động vật, phân người, bùn thải từ quá trình xử lý nước thải, chất thải nông nghiệp, 
chất thải từ quá trình sản xuất thực phẩm, chất thải rắn đô thị đã được phân loại 
hoặc có thể kết hợp những loại chất thải hữu cơ này với nhau. Sản phẩm của quá 
trình gồm khí sinh học được sử dụng như nguồn năng lượng và phân mùn được sử 
dụng trong nông nghiệp. 
Bảng 2.3. Các loại chất thải thích hợp với quá trình chuyển hóa kỳ khí [100] 
Chất thải đô thị Chất thải nông nghiệp Chất thải công nghiệp 
 Thành phần hữu cơ 
của chất thải rắn đô thị 
 Phân người 
 Phân động vật 
 Thực vật 
 Sinh khối tảo 
 Chất thải lò mổ 
 Chất thải từ quá trình 
sản xuất thực phẩm 
 Giấy và bột giấy thải 
60 
Các loại chất thải nguyên liệu của quá trình chuyển hóa sinh học kỵ khí có 
thể được phân loại theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau như: nguồn gốc, thành phần 
chất khô, hiệu suất sinh khí. Quá trình phân hủy kỵ khí với chất thải hữu cơ có 
thành phần chất khô nhỏ hơn 20% được gọi là quá trình kỵ khí ướt, nhóm chất thải 
này thường là phân động vật, phân bùn, chất thải hữu cơ từ quá trình sản xuất thực 
phẩm. Khi chất thải có thành phần chất khô từ 20% - 40% được gọi là quá trình kỵ 
khí khô. Việc lựa chọn phối trộn nguyên liệu cho quá trình chuyển hóa sinh học kỵ 
khí phụ thuộc vào thành phần chất khô cũng như thành phần chất hữu cơ như 
đường, lipid và protein của các loại chất thải hữu cơ. 
Bảng 2.4. Đặc điểm một số loại chất thải hữu cơ cho quá trình phân hủy kỳ khí [98] 
Loại nguyên 
liệu 
Thành phần 
chất hữu cơ 
Tỷ lệ 
C:N 
% 
Chất 
khô 
% chất 
bay hơi 
(VS) 
Hiệu suất sinh 
khí biogas, 
m
3
/kg VS 
Phân lợn 
Cacbonhydrat
, protein, lipid 
3 - 10 3 - 8 70 - 80 0,25 – 0,50 
Phân bò 
Cacbonhydrat
, protein, lipid 
6 - 20 5 - 12 80 0,20 – 0,30 
Phân gia cầm 
Cacbonhydrat
, protein, lipid 
3 - 10 10 - 30 80 0,35 – 0,60 
Trấu 
Cacbonhydrat
, lipid 
80 - 100 70 - 90 80 - 90 0,15 – 0,35 
Chất thải 
vườn 
- 100- 150 60 - 70 90 0,20 – 0,50 
Cỏ - 12 - 25 20 - 25 90 0,55 
Cỏ ủ chua - 10 - 25 15 - 25 90 0,56 
Chất thải hoa 
quả 
- 35 15 - 20 75 0,25 – 0,50 
Hiệu suất sinh khí biogas là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sự khác biệt 
của các nguyên liệu. Từ bảng trên có thể thấy các loại phân động vật có hiệu suất 
61 
sinh khí biogas thấp. Để tăng hiệu suất sinh khí phân động vật và phân bùn thường 
được phối trộn với các loại nguyên liệu khác như thực phẩm thừa, cây cỏ nông 
nghiệp, chất thải công nghiệp thực phẩm v.v. 
Ƣu điểm của quá trình chuyển hóa sinh học kỳ khí chất thải: quá trình 
chuyển hóa sinh học kỵ khí chất thải có nhiều thuận lợi như có thể áp dụng với 
nhiều loại chất thải hữu cơ, công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư thấp. Một số ưu 
điểm và nhược điểm của xử lý kỵ khí chất thải được thể hiện ở bảng 2.5. 
Bảng 2.5. Ƣu nhƣợc điểm của xử lý kỳ khí chất thải [11], [98] 
Ƣu điểm Nhƣợc điểm 
 Tạo ra ít sản phẩm rắn, ít hơn từ 2 
đến 4 lần so với xử lý hiếu khí 
 Tiêu thụ ít năng lượng do đó chi 
phí xử lý thấp 
 Yêu cầu diện tích nhỏ 
 Chi phí xây dựng thấp 
 Tạo sản phẩm khí metan, được sử 
dụng như nguồn năng lượng 
 Tạo sản phẩm mùn sinh học ổn 
định sử dụng như phân bón trong 
nông nghiệp 
 Có thể áp dụng ở quy mô nhỏ và 
vừa 
 Vi sinh vật kỵ khí dễ bị ức chế bởi 
nhiều yếu tố 
 Thời gian khởi động của quá trình 
tương đối lâu 
 Cơ chế sinh học và các vi sinh vật 
tham gia quá trình khá phức tạp, vẫn 
cần có những nghiên cứu sâu hơn 
 Không thích hợp trong xử lý nitơ và 
photpho 
2.3. Các phƣơng pháp phân hủy kỳ khí chất thải rắn hữu cơ 
Phương pháp phân hủy kỵ khí chất thải rắn hữu cơ thường được phân loại 
theo chế độ làm việc, theo môi trường phản ứng và theo nhiệt độ phản ứng. 
2.3.1. Phƣơng pháp phân hủy kỳ khí phân loại theo môi trƣờng phản ứng 
Quá trình phân hủy kỵ khí chất hữu cơ có thể là quá trình ướt hoặc khô phụ 
thuộc vào tổng lượng chất rắn trong nguyên liệu đầu vào. Quá trình kỵ khí ướt khi 
62 
tổng chất rắn trong nguyên liệu đầu vào nhỏ hơn 20%, quá trình là kỵ khí khô khi 
tổng lượng chất rắn từ 20 – 40% [88]. 
 Phương pháp phân hủy kỵ khí ướt 
Phương pháp này thường được áp dụng với loại nguyên liệu lỏng như phân 
động vật, phân bùn và các chất thải hữu cơ sinh hoạt [63]. Thiết bị được sử dụng 
cho phân hủy kỵ khí ướt thường là thiết bị khuấy trộn liên tục với việc áp dụng 
khuấy trộn cơ khí hoặc áp dụng sự dao động của lượng khí biogas trong bể. Phân 
hủy kỵ khí ướt có nhược điểm là yêu cầu tiền xử lý nguyên liệu đầu phức tạp và tiêu 
thụ nhiều nước. Tuy nhiên, phương pháp này có ưu điểm là pha loãng được các yếu 
tố gây độc và thiết bị yêu cầu đơn giản [15], [73], [85]. 
 Phương pháp phân hủy kỵ khí khô 
Phương pháp phân hủy kỵ khí khô không đòi hỏi phức tạp trong tiền xử lý 
nguyên liệu đầu và có thể áp dụng với chất thải rắn có tải lượng hữu cơ lớn như chất 
thải rắn sinh hoạt, chất thải nông nghiệp. Tuy nhiên phương pháp này yêu cầu thời 
gian lưu lớn có thể lớn gấp 3 lần phân hủy kỵ khí ướt và thường xuất hiện sự tích tụ 
axit bay hơi (VFA) làm giảm hiệu suất tạo khí biogas [73]. 
2.3.2. Phƣơng pháp phân hủy kỳ khí phân loại theo chế độ làm việc 
Hai chế độ làm việc thường được sử dụng trong quá trình phân hủy kỵ khí 
chất thải rắn hữu cơ là: chế độ làm việc theo mẻ và làm việc liên tục. 
 Phương pháp làm việc theo mẻ 
Trong phương pháp này nguyên liệu được đưa vào một lần, có thể có hoặc 
không bổ sung vi sinh vật và được lưu giữ ở thời gian nhất định sau đó phần cặn 
được lấy ra một lần. Phương pháp này có ưu điểm không đòi hỏi phải xử lý mịn 
chất thải vào và không yêu cầu thiết bị phức tạp do đó vẫn được áp dụng tại những 
nước đang phát triển [100]. Tuy nhiên phương pháp làm việc theo mẻ thường có 
hiện tượng nguyên liệu bị nén gây bít tắc và chất lượng khí biogas không ổn định. 
 Phương pháp làm việc liên tục 
63 
Trong phương pháp này nguyên liệu được nạp vào liên tục và phần còn lại 
sau phân hủy liên tục được lấy ra. Như đã trình bày ở phần 2.1.2 quá trình phân hủy 
kỵ khí chất thải hữu cơ là quá trình phức tạp xảy ra qua nhiều quá trình sinh hóa 
khác nhau. Những quá trình này có thể phân thành hai giai đoạn chính: giai đoạn 1: 
giai đoạn thủy phân và axit hóa; giai đoạn 2: giai đoạn metan hóa. Đối với phương 
pháp làm việc liên tục thường được chia thành hệ thống một giai đoạn và hai giai 
đoạn. 
+ Hệ thống một giai đoạn: tất cả các giai đoạn phân hủy chất thải đều xảy ra 
trong cùng một thiết bị mặc dù có sự khác biệt về tốc độ tăng trưởng, pH tối ưu của 
các nhóm vi sinh vật ở mỗi giai đoạn. Điều này dễ làm quá trình thất bại đặc biệt 
đối với những loại chất thải có quá trình thủy phân và axit hóa xảy ra nhanh hơn so 
với quá trình metan hóa, thường là loại chất thải nghèo cellulose như chất thải nhà 
bếp [82]. 
+ Hệ thống hai giai đoạn: ở hệ thống này hai giai đoạn phân hủy chính được 
thực hiện ở những thiết bị riêng biệt với những điều kiện tối ưu cho từng giai đoạn 
do đó hiệu suất tạo khí biogas cao hơn so với hệ thống một giai đoạn. 
Mặc dù hệ thống hai giai đoạn có hiệu suất cao hơn nhưng trong thực tế 
thường áp dụng hệ thống một giai đoạn do có thiết kế đơn giản, chi phí đầu tư thấp 
và thường cũng ít gặp thất bại. Đối với hầu hết các loại chất thải hữu cơ hiệu suất 
tạo khí sinh học của hệ thống một giai đoạn gần bằng so với hệ thống hai giai đoạn 
nếu thiết bị được thiết kế tốt và điều kiện làm việc được lựa chọn cẩn thận. Do đó 
trong năm 2008 ở Châu Âu hơn 90% nhà máy phân hủy kỵ khí chất thải hữu cơ sử 
dụng hệ thống một giai đoạn [88]. 
2.4. Lựa chọn hƣớng nghiên cứu xử lý kỳ khí phân bùn bể tự hoại 
 Qua việc nghiên cứu lý thuyết từ các kết quả nghiên cứu đã công bố trên thế 
giới và Việt Nam về phương pháp phân hủy kỵ khí chất thải hữu cơ được đưa ra ở 
các mục 2.1, 2.2, 2.3 trong chương này cho thấy: 
64 
 - Phân hủy kỵ khí chất thải hữu cơ ở điều kiện lên men ấm và lên men nóng 
đều có những ưu, nhược điểm khác nhau. Lên men nóng mặc dù hiệu quả sinh khí 
tốt hơn tuy nhiên quá trình lại nhạy cảm hơn, phải cung cấp năng lượng và chi phí 
đầu tư lớn cũng như vận hành phức tạp. Trong khi đó lên men ấm không phải cấp 
năng lượng mà hiệu quả sinh khí cũng tương đối cao đồng thời vận hành đơn giản, 
chi phí đầu tư thấp phù hợp với các nước đang phát triển. Khí hậu Việt Nam thuộc 
khí hậu nhiệt đới nóng ẩm hoàn toàn phù hợp với điều kiện của lên men ấm do đó 
luận án chọn nghiên cứu xử lý kỵ khí phân bùn bể tự hoại bằng phương pháp lên 
men ấm. 
 - Với đặc điểm phân bùn bể tự hoại đã được trình bày tại chương 1, có hàm 
lượng TS thấp, độ ẩm cao >90% do đó luận án chọn nghiên cứu xử lý phân bùn bể 
tự hoại theo phương pháp lên men ướt 
 - Hàm lượng chất hữu cơ trong phân bùn bể tự hoại khá cao tuy nhiên tỷ lệ 
C/N thấp do đó việc phối trộn phân bùn với chất thải hữu cơ có tỷ lệ C/N cao sẽ cho 
hiệu quả cao hơn [90]. Chất thải có hàm lượng C/N cao thường là chất thải hàm 
lượng xenluloza cao như lá cây, rau củ quả [97]. Qua khảo sát tại một số chợ cho 
thấy các thành phần hữu cơ như thức ăn thừa từ các hàng ăn tại chợ hoặc ruột cá, 
tôm, bã đậu thường được các tiểu thương thu gom làm thức ăn chăn nuôi hoặc bán 
cho hộ chăn nuôi. Phần lớn thành phần hữu cơ của chất thải chợ là những thành 
phần không thể sử dụng được như rau, hoa quả thối, cọng rau, vỏ quả, lá cây, thành 
phần này chiếm hơn 50% chất thải phát sinh từ chợ. Do đó luận án chọn nghiên cứu 
xử lý phối trộn phân bùn bể tự hoại với chất thải hữu cơ từ chợ. 
Kết luận chƣơng 2 
1. Bản chất của phương pháp xử lý kỵ khí là sử dụng các vi sinh vật kỵ khí và 
tùy tiện phân hủy các hợp chất hữu cơ để thu sản phẩm cuối cùng là khí sinh học và 
cặn hữu cơ trong điều kiện không có oxy. Phương pháp này thích hợp với hầu hết 
các loại chất thải hàm lượng hữu cơ cao đặc biệt có độ ẩm cao như phân bùn, phân 
động vật hoặc kết hợp những chất thải này với chất thải hữu cơ khác như: chất thải 
đô thị, chất thải rau củ quả. Hiệu suất quá trình phụ thuộc vào nồng độ các chất hữu 
65 
cơ, nhiệt độ, tải trọng nạp, pH, tỷ lệ dinh dưỡng C/N, sự có mặt chất ức chế, phương 
pháp phân hủy. 
 2. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, các kết quả nghiên cứu đã có và điều kiện 
thực tế của Việt Nam luận án chọn nghiên cứu xử lý sinh học kỵ khí phân bùn bể tự 
hoại phối trộn với chất thải hữu cơ từ chợ trong điều kiện lên men ấm. 
66 
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu 
Đối tượng nghiên cứu là phân bùn bể tự hoại và chất thải hữu cơ từ chợ, trong đó: 
- Phân bùn bể tự hoại được hút tại các nhà vệ sinh công cộng và nhà dân trên 
địa bàn Hà Nội được tập kết vào bể chứa bùn tại Nhà máy chế biến phân Cầu Diễn 
Hà Nội, trên địa bàn thành phố Thái Nguyên được tập kết vào khu xử lý chất thải rắn 
Tân Cương. Mẫu phân bùn bể tự hoại được lấy tại các vị trí tập kết này, phân bùn 
được đảo đều trước khi lấy. 
- Chất thải rắn hữu cơ được lấy tại vị trí tập kết rác của hai chợ đầu mối trên 
địa bàn Hà Nội là chợ Đồng Xuân và chợ Long Biên, trên địa bàn thành phố Thái 
Nguyên là chợ Thái và chợ Túc Duyên. Theo khảo sát của nhóm nghiên cứu cũng 
như 1 số nghiên cứu khác, tại các chợ phần chất thải hữu cơ thực phẩm thừa như thịt, 
đầu cá, ruột cá, vỏ tôm, thực phẩm chín đều được bán làm thức ăn gia súc cho các 
hộ chăn nuôi. Chỉ có thành phần hữu cơ như cuống rau, vỏ hoa quả, rau, củ quả thối 
hỏng không bán được bị thải bỏ, đây là loại chất thải hữu cơ điển hình không được 
thu hồi tại các chợ [12], do đó nghiên cứu đã sử dụng loại chất thải hữu cơ này làm 
đối tượng nghiên cứu. Thời gian lấy mẫu chất thải rắn hữu cơ từ 6 – 7h sáng. Chất 
thải rắn hữu cơ lấy tại các chợ được đổ lên 1 tấm bạt lớn trộn đều, chia hình côn, lấy 
2 phần chéo nhau đưa đi phân loại sơ bộ để loại bỏ các tạp chất. Chất thải rắn thu 
được sau phân loại dùng làm thí nghiệm được băm, chặt nhỏ kích thước thích hợp từ 
1- 3 cm và trộn đều. 
3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm 
3.2.1. Thực nghiệm khảo sát đặc tính phân bùn bể tự hoại và chất thải hữu cơ 
từ chợ 
Để đánh giá phân bùn bể tự hoại và chất thải hữu cơ từ chợ có phù hợp với 
xử lý bằng p