Tổng quan các công nghệ tiền xử lý để cải thiện quá trình phân hủy kỵ khí của chất thải rắn hữu cơ

Bài viết trình bày tổng quan các phương pháp tiền xử lý để tăng cường quá trình phân hủy kỵ khí (PHKK) đối với chất thải rắn hữu cơ (CTRHC). Các phương pháp tiền xử lý như nhiệt học, hóa học, sinh học, cơ học, vật lý hay kết hợp làm tăng khả năng hòa tan của các thành phần hữu cơ và nâng cao hiệu suất của quá trình PHKK.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tổng quan các công nghệ tiền xử lý để cải thiện quá trình phân hủy kỵ khí của chất thải rắn hữu cơ Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, ĐHXDHN, 2021, 15 (4V): 71–86 TỔNG QUAN CÁC CÔNG NGHỆ TIỀN XỬ LÝ ĐỂ CẢI THIỆN QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ Phạm Văn Tớia,∗, Nguyễn Thành Trunga , Đỗ Văn Mạnhb , Chang-Ping Yuc , Chung-Yu Guand a Khoa Kỹ thuật Môi trường, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội, 55 đường Giải Phóng, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội, Việt Nam b Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 18 đường Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam c Khoa Kỹ thuật môi trường, Trường Đại học Quốc gia Đài Loan, Đài Loan d Khoa Kỹ thuật môi trường, Trường Đại học Quốc lập Nghi Lan, thành phố Nghi Lan, Đài Loan Nhận ngày 09/7/2021, Sửa xong 15/9/2021, Chấp nhận đăng 16/9/2021 Tóm tắt Bài báo trình bày tổng quan các phương pháp tiền xử lý để tăng cường quá trình phân hủy kỵ khí (PHKK) đối với chất thải rắn hữu cơ (CTRHC). Các phương pháp tiền xử lý như nhiệt học, hóa học, sinh học, cơ học, vật lý hay kết hợp làm tăng khả năng hòa tan của các thành phần hữu cơ và nâng cao hiệu suất của quá trình PHKK. Bài báo cung cấp thông tin về cơ chế, hiệu quả và hạn chế của các kỹ thuật tiền xử lý đồng thời cập nhật các kết quả đạt được về tiền xử lý CTRHC nhằm mục đích cải thiện quá trình PHKK. Dựa trên sự so sánh về cân bằng năng lượng, tính bền vững với môi trường cũng như hiệu quả về kinh tế, tiền xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp (50÷100ºC) và tiền xử lý kỵ khí hiệu quả hơn so với các phương pháp tiền xử lý khác. Từ khoá: chất thải hữu cơ; khí sinh học; phân hủy kỵ khí; thủy phân; tiền xử lý. A REVIEW OF PRETREATMENT TECHNOLOGIES TO IMPROVE ANAEROBIC DIGESTION OF OR- GANIC SOLID WASTE Abstract This paper presents an overview of pretreatment methods to enhance anaerobic digestion (AD) of organic solid waste (OSW). Pretreatments such as thermal, chemical, biological, mechanical, physical method or the combination of various pretreatments (chemical-thermal, chemical-mechanical, etc.) increased the solubility of organic components and improved the efficiency of the AD process. This paper also shows the mechanism, advantages and limitations of the pretreatment techniques and updates the obtained results on the OSW pre- treatment to improve the AD process. Based on the comparison in terms of their efficiency, energy balance, environmental sustainability as well as economic efficiency, low temperature heat pretreatment (50÷100ºC) and anaerobic pretreatment are more efficient than other pretreatment methods. Keywords: anaerobic digestion; biogas; hydrolysis; organic waste; pretreatment. https://doi.org/10.31814/stce.huce(nuce)2021-15(4V)-08 © 2021 Trường Đại học Xây dựng Hà Nội (ĐHXDHN) 1. Giới thiệu Với sự phát triển nhanh chóng của xã hội và sự gia tăng nhanh chóng của dân số, lượng chất thải rắn từ các hoạt động sản xuất và khu dân cư gia tăng mạnh hàng năm trên thế giới. Theo thống kê năm 2018, có khoảng 2 tỷ tấn chất thải rắn đô thị được thải ra trên toàn thế giới và ước tính khoảng 3,4 tỷ ∗ Tác giả đại diện. Địa chỉ e-mail: toipv@nuce.edu.vn (Tới, P. V.) 71 Tới, P. V., và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng tấn chất thải đô thị sẽ được thải ra vào năm 2050 [1]. Các thành phần chính của chất thải rắn đô thị bao gồm hữu cơ (46%), giấy (17%), chất dẻo (10%), thủy tinh (5%), kim loại (4%) và các loại chất thải khác (18%) [2]. Chất thải rắn hữu cơ (CTRHC) là chất thải có thể phân hủy sinh học có nguồn gốc từ vườn, công viên, hộ gia đình, nhà hàng, dịch vụ ăn uống, cơ sở bán lẻ và công nghiệp thực phẩm, v.v. CTRHC chiếm tỉ lệ cao nhất trong chất thải sinh hoạt với gần 50% tổng lượng chất thải được tạo ra [3]. Vì vậy, nếu việc quản lý và xử lý CTRHC không đúng cách sẽ không chỉ gây hại cho con người và môi trường địa phương mà còn làm trầm trọng thêm tình trạng biến đổi khí hậu. Do đó, quản lý CTRHC hợp lý là một trong những thách thức lớn đối với các cơ quan quản lý và là một chủ đề nghiên cứu nóng đối với các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới. Các phương pháp xử lý truyền thống được áp dụng để xử lý CTRHC trên thế giới bao gồm chôn lấp, ủ phân và thiêu đốt [4]. Do khả năng kinh tế khác nhau của các quốc gia, công nghệ chôn lấp được áp dụng phổ biến nhất ở các nước đang phát triển, trong khi đó công nghệ thiêu đốt được áp dụng ở hầu hết các nước phát triển [4]. Tuy nhiên, tất cả các phương pháp này đều có thể gây ra ô nhiễm thứ cấp và làm tăng nhu cầu sử dụng năng lượng để làm khô trước khi đốt. Để bảo vệ môi trường, CTRHC có thể được xử lý bằng cách chuy ...