Kỹ thuật xử lý chất thải rắn chuyên đề nhóm 5 xử lí chất thải rắn bằng phương pháp composting

Phân hữu cơ hay còn gọi là compost là các chất hữu cơ đã được phân hủy và táichế thành một loại phân bón để cải tạo đất.Công nghệ ủ sinh học có thể là ủ đống tĩnh thoáng khí cưỡng bức, ủ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ

KỸ THUẬT XỬ LÍ CHẤT THẢI

RẮN

Chuyên đề nhóm 5: XỬ LÍ CHẤT THẢI

RẮN BẰNG PHƯƠNG PHÁP

COMPOSTING (Nhóm 4 – Thứ 7 – T123)

Danh sách sinh viên

TP HCM, 4/2017

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 2: SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ (PHÂN COM POS T) 1 2 2 1 Khái niệm 1

.2 Ủ sinh học 2

2 2 2 2 2 2 2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học .2

.2.2 Các chất hữu cơ tro ng rác thải 3

.2.3 Hoạt động của các vi sinh vật trong đống ủ .3

.2.4 Phương pháp ủ hiếu khí .3

.2.5 Phương pháp ủ kỵ khí .5

.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ .6

2.3 Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp ủ sinh học 7

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH Ủ PHÂN HỮU CƠ 8 3 3 1 Tính toán tỉ lệ phối trộn .8

.2 Phương pháp ủ hiếu khí .93 3 1.1 Chuẩn bị và tiến trình .9

.1.2 Mô hình thủy canh tĩnh 9

3.3 Phương pháp ủ kỵ khí .163 3 3 3.1 Nguyên liệu và thiết bị 16

.3.2 Cách tiến hành 16

.3.3 Kết quả theo dõi 17

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 19

CHƯƠNG 1: MỞ

ĐẦUHiện nay, với nhu cầu sử dụng lương thực thực phẩm ngày càng tăng đã tạo điều

kiện cho ngành chăn nuôi bò sữa phát triển Ở Củ Chi hiện nay có tới hơn 60000 con

bò sữa, trong đó xã Tân Thạnh Đông là xã có đàn bò sữa lớn nhất thành phố với 20000

con Bò sữa được nuôi tại hơn 8000 hộ và 3 doanh nghiệp.

Thông thường tại các hộ chăn nuôi bò sữa, các chất thải của hoạt động chăn nuôithường được xả trực tiếp ra ao, hồ hay sông suối đối với các hộ nuôi một vài con bòsữa Đối với các hộ có lượng bò sữa lớn hơn (khoảng hơn 10 con) thì lượng chất thảichăn nuôi sẽ được thu lại tại bể biogas Việc sử dụng bể biogas nhằm hạn chế tối đaviệc xả ra môi trường tránh gây ô nhiễm đồng thời cũng cấp một lượng khí gas chosinh hoạt

Tuy nhiên, để hạn chế bớt diện tích xây dựng bể biogas hay làm giảm bớt chi phícho các hộ chăn nuôi nhỏ lẻ thì quá trình ủ phân hữu cơ cũng là một giải pháp chonông dân Vừa tận dụng nguồn chất thải sẵn có, vừa hạn chế được kinh phí lắp đặt bểbiogas, vừa có phân bón để phục vụ cho trồng trọt

-Tìm hiểu các phương pháp ủ phân hữu cơ

Biết được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ

Biết được chất lượng phân sau khi ủ

Tìm hiểu mô hình trồng thủy canh tĩnh

CHƯƠNG 2: SẢN XUẤT P HÂN HỮU CƠ (P HÂN

COMPOST)

2.1 Khái ni ệm

Phân hữu cơ (hay còn gọi là compost) là các chất hữu cơ đã được phân hủy và táichế thành một loại phân bón để cải tạo đất.

Công nghệ ủ sinh học có thể là ủ đống tĩnh thoáng khí cưỡng bức, ủ luống có đảo định

kỳ hoặc vửa thổi khí vừa đảo; ủ trong môi trường kỵ khí như các bể biogas, các thùng,các đống ủ được đậy kín

2.2.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý bằng phương

pháp sinh học

Quá trình hình thành ch ất hữu cơ trong tự nhiên

Cây xanh dùng quang năng để tổng hợp các chất hữu cơ từ khí cacbonic và nước:

6CO + 6H O năng lượng mặt trời C H O + 6O

Bổ sung nguyên tố P dưới dạng phosphate (P O )2 5

Bổ sung K, Fe, S,…và các nguyên tố vi lượng khác

Lưu trình của chất hữu cơ trong cuộc sống

2.2.2 Các chất hữu cơ trong rác

Protein là hợp chất cao phân tử chứa N, thường chứa tới 15-17,5% N

Lipit là các este của glyxerin và axit béo Thường chứa trong thành phần thực vật, cáccây có dầu như lạc, bông, đậu, ngô, cọ,…

2.2.3 Hoạt động của các vi sinh vật trong

đống ủ

Các quá trình sinh hóa diễn ra trong đống ủ chủ yếu do hoạt động của các vi sinh vật

sử dụng các hợp chất hữu cơ là nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống của chúng.Rác hữu cơ tại các đống ủ được phân hủy theo nhiều giai đoạn chuyển hóa sinh họckhác nhau

o o

khối ủ tăng lên đến khoảng 45 C và sau 6 - 7 ngày thì đạt 70 - 75 C Nhiệt độ này chỉđạt được với điều kiện duy trì không khí và độ ẩm tối ưu cho VSV hoạt động Sự phânhủy hiếu khí diễn ra khá nhanh chỉ sau 2 - 4 tuần thì rác được phân hủy hoàn toàn Các

vi khuẩn gây bệnh và côn trùng bị hủy diệt do nhiệt độ tăng cao Bên cạnh đó mùi hôicũng được khử Độ ẩm phải được duy trì tối ưu 50-60%

Đánh luống và bố trí các phương pháp làm thoáng khí

Tiến hành quá trình ủ compost

Ưu điểm của phương pháp này

- Một khối lượng lớn các vật chất hữu cơ có thể được ủ nhanh chóng với laođộng ít hơn

-Kiểm soát mùi được cải thiện

Chất lượng của các sản phẩm cuối cùng có thể được kiểm soát tốt hơn Chỉ xử

lý tốt cho những chất thải có cấu tạo dạng hạt, kích thước hạt không quá 3-4cm vàtương đối đồng đều

 Sản xuất compost trong các

Giảm thiểu tác hại lên môi trường

Hoạt động ủ phân trong thùng chứa:

- Các điều kiện phân bón được kiểm soát bằng cách sử dụng sục khí hoặc khuấytrộn để thúc đẩy sự phân hủy nhanh.

Hàm lượng oxy cung cấp tối ưu cho hoạt động hiếu khí (>10%), độ ẩm tối ưu

-(40- 60%), và kiểm soát nhiệt độ trong khoảng ấm tối ưu, nơi vi khuẩn hoạt động cóhiệu quả nhất

- Để làm được điều này, sục khí và khuấy trộn được điều khiển bởi nhiệt độ, độ

ẩm, và tuần hoàn oxy (thông thường là oxy), hoặc theo chu kì

Hệ thống sục khí có thể có hoặc không và có nhiều thiết kế, nhưng không khí

-Thủy phân polymer: thủy phân các protein, polysaccaride, chất béo

Lên men các amino acid và đường

Phân hủy kỵ khí các acid béo mạch dài và rượu (alcohols)

Phân hủy kỵ khí các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acid acetic)

Hình thành khí methane từ acid acetic

- Acid hóa: Tro ng giai đoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tanthành chất đơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohols, acid lactic, methanol, CO , H ,2 2

NH , H S và sinh khối mới Sự hình thành các acid có thể làm pH giảm xuống 4.0.3 2

- Acetic hoá (Acetogenesis): Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giaiđoạn acid hóa thành acetate, H , CO và sinh khối mới.2 2

- Methane hóa (methanogenesis): Đây là giai đo ạn cuối của quá trình phân huỷ

kỵ khí Acetic, H , CO , acid fomic và methanol chuyển hóa thành methane, CO và2 2 2sinh khối mới

2.2.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá

trình ủ

Hoạt động của sinh vật

Sinh vật tham gia vào quá trình ủ phân bao gồm các VSV và những sinh vật khác nhưtrùn quế, ấu trùng bay…

Các vi sinh vật được chia thành các nhóm sau:

-Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ từ 0 – 20oC

Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh ở nhiệt độ từ 20 – 40oC

Các vi sinh vật ưa nóng: phát triển mạnh ở nhiệt độ từ 40 – 70oC

Đối với quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong sản xuất phân hữu cơ, hai nhóm sinh vật

ưa ấm và ưa nóng chiếm ưu thế Tuy nhiên những vi sinh vật này vốn tồn tại sẵn trongmôi trường tự nhiên, chúng ta chỉ tạo điều kiện thuận lợi nhất để nhóm sinh vật nàysinh trưởng phát triển

Chất trộn

Tro ng thực tế vận hành quá trình ủ phân, một số chất trộn rất cần thiết như mùn cưa,

vỏ cây, vỏ lúa… Những chất trộn này có tác dụng thông khí, tạo MT phát triển thuậnlợi cho VSV cũng như bổ sung một số nguyên tố cần thiết cho các phản ứng xảy ra

Nhân tố dinh dưỡng

Các nguyên tố vi lượng và dinh dưỡng: các yếu tố dinh dưỡng bao gồm C, P, K, P, N.Các yếu tố vi lượng bao gồm Mg, Mn, Co (coban), Fe, S

Tro ng đó tỉ lệ C:N trong CTR là thông số quan trọng nhất Tỉ lệ C:N khoảng 20:1 đến30:1 là phù hợp nhất, vượt quá giới hạn đó, sẽ hạn chế các quá trình phân hủy

6 – 100,83,04,1

3 – 62,4 – 42,41,50,3 – 0,50,1

11-6

12 – 15

11 – 121925

128 – 15048

200 - 5000,1

Bảng 2.1 Ti lệ C:N của các CT [Chongrak, 1996]

Kích thước hạt

Kích thước hạt là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giữ ẩm và tốc độ phân hủy Đườngkính của hạt tối ưu là 1,5 – 7 cm

Nhân tố môi trường

Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hướng đến hiệu quả hoạt động của VSV Nhiệt độ trênngưỡng 65 độ C, các vi khuẩn sẽ bị chết ngoài một số ít vi khuẩn Thermophilic (ưanhiệt) còn tồn tại

Loại vi sinh vật

Psychrophilic

Nhiệt độ Khoảng dao

Bảng 2.3: Biến thiên pH theo thời gian của quá trình ủ

- Chất lượng sản phẩm chưa cao, không đồng đều.

CHƯƠNG 3: MÔ HÌNH Ủ P HÂN

Với 1kg phân bò khô thì cần 0,25kg cám gạo

Tính toán khối lượng phân tươi cần thiết:

- Đem 100g phân tươi đi sấy ở nhiệt độ 150oC trong 2 giờ

- Để nguội, đem cân.

Kết quả

Mẫu Khối lượng Khối lượng Độ ẩm

đem sấy100g100g

sau sấy23g27g

123

Vậy 1kg phân khô tương đương với 4,2kg phân tươi

Tỉ lệ phối trộn: cứ 4kg phân tươi cần 240g cám gạo

Cho 2kg phân tươi và 120g cám gạo vào tháp chứa

Cho thêm 10 lít nước

Gắn ống và tiến hành sục khí liên tục

Thường xuyên kiểm tra, thêm nước nếu lượng nước bị mất quá nhiều

Sau 10 - 20 ngày xả hỗn hợp ra ngoài bể chứa, lấy dung dịch đem trồng cây thủy canh

3.1.2 Mô hì nh thủy canh tĩ

Chuẩn bị giá

thể:

Sử dụng xơ dừa làm giá thể cho cây trồng

Xơ dừa là một trong những loại giá thể tốt dùng để trồng rau mầm, do xơ dừa khôngbám nhiều bụi bẩn như đất, làm giá thể cho VSV phát triển

Tuy nhiên một trong xơ dừa có chứa hàm lượng chất chát lignin cao, khó phân hủy,gây khó khăn đến sự sinh trưởng của cây trồng Cho nên trước khi thực hiện việc gieotrồng cần xử lí độ chát của xơ dừa:

- Quá trình rửa chát nếu xảy ra trong tự nhiên thì thời gian rất lâu (khoảng 12- 24tháng) Do đó, ngoài biện pháp sử dụng chế phẩm vi sinh để xử lý, thì vôi cũng là mộtbiện pháp để xử lí (vôi dùng bón cho cây trồng) với tỷ lệ cứ 1 kg vôi pha với 40 lítnước sạch, mụn xơ dừa được đưa vào bể chứa có dung dịch vôi pha sẵn với tỷ lệ trên

và ngâm liên tục trong nước vôi Thời gian ngâm tốt nhất từ 5 – 7 ngày sau đó xả nướcchát màu đen ra khỏi bể chứa và đưa nước sạch vào xử lý từ 2 -3 lần Khi đó có thểđem ra sử dụng

- Xử lý khử trùng và ủ giá thể: sau khi giá thể đem ra khỏi bể xử lý (đạc sạch vôi)

có thể đem ủ với chế phẩm sinh học BIMA ( có chứa nấm đối kháng Trichoderma) đểthúc đẩy quá trình tiêu diệt các nấm gây hại cho cây trồng vừa thúc đẩy quá trình ủhoai của giá thể mụn xơ dừa Tỷ lệ phối trộn cứ 1 tấn xơ dừa sau xử lý trộn với 3 – 4kgBIMA, lưu ý phải giữ cho độ ẩm của đống ủ từ 50 – 60% Bổ sung thêm từ 20 – 30 kgsuper lân trộn đều với 1 tấn xơ dừa Có thể tạo độ ẩm đống ủ bằng cách pha 1 kg urevới 100 lít nước và tưới đều vào đống ủ cho đạt đến độ ẩm 50 – 60% Có thể kiểm tra

độ ẩm đống ủ bằng cách lấy tay nắm chặt hỗn hợp đã phối trộn, thấy rỉ nước ra ở tay làđược Đảo trộn và đậy bạt, sau 4–5 ngày, nhiệt độ đống ủ sẽ tăng lên, đạt khoảng 60oC.Sau 7 ngày ta tiến hành đảo trộn Nếu thấy khô, phun nước vào để tạo độ ẩm Sau 25 –

30 ngày, đảo lại 1 lần, phun nước để đảm bảo độ ẩm 50–55% Sau thời gian từ 40 – 60

ngày có thể đem ra sử dụng Giá thể sau khi xử lý có thể trộn thêm với các loại phânhữu cơ, phân NPK, urê, super lân, kali.

Cho xơ dừa đã qua xử lí và pha trộn vào gần 2/3 cốc nhựa đã đục lỗ

Cho nước vào khay chứa (khoảng 2cm), đặt các cốc nhựa vào cho xơ dừa tự hút ẩm.Giữ mực nước ở khay khoảng 1cm để duy trì độ ẩm, tránh cho xơ dừa bị khô

Gieo khoảng 10 hạt rau muống đã qua ngâm vào mỗi cốc (có 20 cốc) rồi phủ một lớp

xơ dừa mỏng

Gieo khoảng 5 – 6 hạt rau cải, xà lách dúng vàng vào 40 cốc còn lại Đợi 2 – 3 ngàythấy hạt nảy mầm thì phủ một lớp xơ dừa mỏng.

Sau 7 – 10 ngày, khi cây con đã sử dụng hết các chất dinh dưỡng có trong hạt thì cũngcấp mẫu phân bón vào để nuôi cây

Nước phân bò (ml)

Nước (l) Độ dẫn đi ện

(ppm)

700550200

(ml) Thùng

5555

Cải

1574

31137

Cây ở thùng 3

Cây ở thùng 4

Cây sau 2 tuần

Cây ở thùng 1

Nguyên liệu

Phân tươiCám gạo

Lƣợng

18kg980g

Cho vào thùng xốp đã đục lỗ thoát khí (70% thể tích thùng xốp), đậy nắp kín.

Cứ sau 1 tuần đảo trộn 1 lần, kiểm tra nhiệt độ, độ ẩm (50% – 65%), cung cấp nướcnếu độ ẩm quá thấp

Phân sau 1 tuần ủ

Phân sau 2 tuần ủ

Phân sau 3, 4 tuần ủ

1 ĐấtĐất + Phân

Phân

101010121212151515

1610101812122321,518

Cây vừa mới trồng

(14/4/2017)

Cây sau 1 tuần

chất lượng cây thấp nhất, mẫu phân kết hợp thêm vi lượng thì cây có phần nhính hơnmẫu phân một chút.

- Mẫu phân còn lại do ngưng sục khí nên diễn ra quá trình xử lí kỵ khí, tạo bọtkhí và đẩy các chất xơ hay xác lên trên mặt Lượng xác này được vớt ra và có thể xử lílàm phân bón

- Tóm lại, với kết quả thực nghiệm của nhóm thì chất lượng phân sau khi ủ cóhàm lượng chất dinh dưỡng không được cao Mẫu phân còn lại do ngưng sục khí nêndiễn ra quá trình xử lí kỵ khí, tạo bọt khí và đẩy các chất xơ hay xác lên trên mặt

- Chất lượng phân không tốt có thể là do sai sót trong qua trình ủ, hoặc do quátrình pha mẫu để trồng thủy canh Mặc dù được hướng dẫn nhưng nhóm không có điềukiện để kiểm tra thường xuyên về chất lượng của mẫu nên không tránh được sai sót

Ủ kỵ khí

:

- Phân sau 1, 2, 3 tuần ủ nhìn thấy rõ được sự khác biệt như sự xuất hiện củanấm, dòi trong phân…, qua tuần thứ 4 và thứ 5 cảm quan cho thấy phân không có sựthay đổi nhiều Phân sau khi ủ có dạng viên khá lớn, thành phần chủ yếu là các chất

xơ Chất lượng phân được kiểm chứng bằng cách trồng cây do không có điều kiện đểphân tích chất lượng theo công nghệ

- The o kết quả cây trồng thì cũng nhìn rõ được sự khác biệt: cây được trồng trongđất có sự sinh trưởng và phát triển nhanh nhất, trong chậu chỉ có phân hay chậu cóphân và đất thì tốc độ sinh trưởng chậm hơn và hầu như là ngang nhau

- Từ đó cho thấy phân sau khi ủ có hàm lượng dinh dưỡng không được cao, nênkhông đủ cung cấp chất dinh dưỡng cho cây phát triển

Tuy nhiên, theo quá trình chăm sóc tưới cây thì ở chậu chỉ có đất thì tốc độ

-thấm nước khá chậm sau đó đất bị mất độ tơi xốp Đối với chậu chỉ có phân thì ngượclại, hầu như giữ nước rất kém và nhanh bị khô Đối với chậu được trộn phân và đất thìxét về độ ẩm thì khá ổn, tuy nhiên chất lượng đất trồng cũng không được tốt

- Tóm lại, phân sau khi ủ có dạng viên chủ yếu là chất xơ, do đó hàm lượng dinhdưỡng của phân khá thấp Để đảm bảo chất lượng phân cần bổ sung thêm các chấtdinh dưỡng khác, đồng thời được xay nhuyễn để đảm bảo độ giữ nước của phân