The effect of turning frequency on methane generation during composting of anaerobic digestion material

Ảnh hưởng của sự đảo trộn đến quá trình sinh khí mê tan trong đống ủ phân compost của chất thải từ hầm ủ biogas

Abstract

Methane (CH₄) is included in the direct greenhouse gases listed in the Kyoto protocol. The composting of anaerobic digestion (henceforth AD) material is a source of CH₄. CH₄ is the major contributor to overall CO₂ emissions. Therefore, it is important to know the formation of this gas from different stages and substrates of the composting process. This study investigated CH₄, CO₂ and O₂ profiles in two open-windrows in composting plants treating AD material. One composting windrow was turned one a week; whereas another was turned twice a week using a special windrow turner. To assess the gaseous formation in the composting windrows, CH₄, CO₂ and O₂ volume concentrations were measured at different depths. Active aeration has been considered as a method to reduce CH₄ generation during composting. However, our results showed that frequent turned windrow generated more CH₄ than less turned windrow. The highest CH₄ concentrations were found at a depth of 1 m, and were 45% and 37% for 2 times a week turned windrow and 1 time a week turned windrow respectively. Gas concentrations of CH₄, O₂ and CO₂ in both windrows differed. Concentrations of CO₂ and CH₄ increased with depth, whereas concentration of O₂ decreased from the surface to the lowest point. The O₂ and CO₂ are important factors in determining whether the windrows are anaerobic or aerobic.

Khí mê tan (CH₄) là một trong những khí nhà kính được liệt kê trong nghị định thư Kyoto. Quá trình ủ phân compost từ các chất thải của hầm ủ biogas là nguồn phát sinh loại khí này. Khí mê tan đóng góp chủ yếu trong tổng lượng khí nhà kính phát thải vào khí quyển. Do đó, những hiểu biết về quá trình hình thành loại khí này trong các giai đoạn khác nhau của quá trình ủ phân compost từ chất thải hầm ủ biogas là rất quan trọng. Nghiên cứu này tìm hiểu sự phát thải khí CH₄, CO₂ và O₂ trong 2 luống ủ ngoài trời tại các nhà máy xử lý rác thải hữu cơ bằng phương pháp kỵ khí. Luống ủ 1 được đảo trộn một lần một tuần trong khi luống ủ số 2 được đảo trộn 2 lần 1 tuần. Để đo đạc lượng khí phát thải từ các luống ủ phân compost, nồng độ các khí CH₄, CO₂ và O₂ được đo ở các độ sâu khác nhau. Việc cung cấp khí oxy được coi như là một biện pháp để làm giảm sự hình thành khí mê tan. Tuy nhiên, kết quả đo đạc của chúng tôi chứng minh rằng việc đảo trộn thường xuyên phát thải nhiều khí mê tan hơn ít đảo trộn. Nồng độ khí mê tan cao nhất 45% và 37% đo được ở khoảng cách 1m từ bề mặt đối với luống ủ đảo trộn hai lần và một lần. Nồng độ các khí CH₄, CO₂ và O₂ khác nhau ở hai luống trong thí nghiệm. Nồng độ khí CH₄ và CO₂ tăng theo độ sâu, trong khi O₂ giảm theo độ sâu. Nồng độ khí CO₂ và O₂ đóng vai trò quyết định luống ủ được cung cấp đủ oxy cho quá trình phân hủy hiếu khí hay không.