Tiểu luận - Kỹ thuật xử lý nước thải trong công nghiệp thực phẩm - đề tài - Kỹ thuật sản xuất phân hữu cơ từ chất thải rắn của quá trình chế biến rau quả KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI TRONG CNTP

ĐỀ TÀI: Kỹ thuật sản xuất phân hữu cơ từ chất thải rắn của quá trình chế biến rau quả KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI TRONG CNTP... - Thường áp dụng cho các CTR vô cơ không có khả năng phân

ĐỀ TÀI: Kỹ thuật sản xuất phân hữu cơ từ chất thải

rắn của quá trình chế biến rau quả

KỸ THUẬT XỬ LÝ CHẤT THẢI

TRONG CNTP

NỘI DUNG

I. Chất thải rắn là gì? Chất thải rắn của ngành chế biến

rau quả Tác hại?

II. Các phương án xử lý chất thải rắn

III. Giới thiệu quy trình sản xuất phân hữu cơ compost

từ CTR của quá trình chế biến rau quả

IV. Lợi ích và hạn chế của QT sản xuất phân h.cơ

compost

V. Kết luận

I Chất thải rắn là gì? CTR của ngành chế

biến rau quả và tác hại.?

Chất thải rắn là chất thải ở thể rắn, được thải ra từ

quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt

hàng ngày hoặc các hoạt động khác.

 Ví dụ: giấy báo, rác sân vườn, đồ

đạc đã sử dụng, bình nhựa, rác sinh hoạt và bất cứ

những gì mà con người loại ra môi trường.

Nguồn CTR: hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, sinh hoạt, y tế,….

Tác hại: - gây ô nhiễm môi trường đất, nước , không

khí.

- gia tăng sự lan truyền các bệnh truyền nhiễm

từ ruồi muỗi, côn trùng,…( bện hô hấp, da,mắt, tiêu hóa,…)

Nguồn CTR và Phân loại CTR

Chất thải rắn ngành chế biến rau quả

+ Chất thải rắn phát sinh từ bộ phận chuẩn

bị nguyên liệu như: vỏ quả, hột, củ quả bị hỏng, lá chè tươi, gạo tẻ bị hỏng và bụi,

đất, cát lẫn theo nguyên liệu dẫn đến gây tắc hỏng máy

+ Các loại bao bì, chai lọ, lon, túi nilon bị

vỡ, rò rỉ, nhiễm bẩn không còn giá trị sử

dụng

+ Bã của nguyên liệu sau chế biến

II Các phương án xử lý CTR- lựa chọn phương án xử lý CTR của quá trình chế biến rau quả

1 Phương pháp đốt chất thải rắn

- Ưu : xử lý nhanh , thu hồi năng lượng, xử lý được các chất thải

nguy hiểm, tốn ít dtich.

- Nhược: chi phí xử lý cao và ô nhiễm không khí.

- Thường áp dụng cho các CTR vô cơ không có khả năng phân hủy

sinh học và các chất thải rắn nguy hại.

2 Phương pháp xử lý sinh học

Gồm các pp: Ủ rác thành phân Compost, Ủ hiếu khí, Ủ yếm khí

Ưu: chi phí không quá cao, sản phẩm tạo thành có thể sử dụng làm

phân bón hoặc cung cấp năng lượng để sử dụng => hiệu quả kinh

tế cao.

Nhược: tốn diện tích , khó điểu chỉnh quá trình.

Thường áp dụng cho CTR hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học

3 Phương pháp chôn lấp chất thải rắn

- Ưu : xử lý được lượng chất thải lớn, chi phí điều hành bãi chôn lấp ko quá cao, ít cháy ngầm, tránh côn trùng ruồi muỗi, giảm mùi, …

- Nhược : cần diện tích đất lớn, thường tạo khí metan hoặc hidro sunfit độc hại có khả năng gây nổ hay gây ngạt

- Thường áp dụng cho CTR ko có khả năng PHSH và

không có khả năng đốt cháy

4 Đặc điểm chất thải rắn của ngành chế biến rau quả và lựa

( lợi ích kinh tế) vừa không thải rác ra môi trường và không tốn hóa chất xử lý ( lợi ích về môi trường)

III.Giới thiệu quy trình sản xuất phân hữu cơ

compost từ CTR của quá trình chế biến rau quả

Ủ compost là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất thải hữu cơ dễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định dưới tác

động và kiểm soát của con người thành sản phẩm giống như mùn được gọi là compost Quá trình diễn ra chủ yếu như trong phân hủy tự nhiên, nhưng được tăng cường và tăng tốc độ hóa các điều kiện môi trường cho hoạt động của vsv

Compost là sp giàu chất hữu cơ và có hệ vsv phong phú ngoài ra còn chứa các nguyên tố vi lượng có lợi cho đất và cây trồng

Những hệ thống sản xuất phân compost

Những hệ thống sản xuất compost hiện đang được ưa thích sử dụng có thể chia thành 2 loại rõ ràng là:

1. “ windrow” ( đánh luống)

2. “ in-vessel” (trong thùng hay kênh mương)

HỆ THỐNG Ủ DẠNG LuỐNG TRỐNG Ủ COMPOST DASON

1.1Hệ thống ủ luống kiểu tĩnh

 Vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống dài Chiều cao

luống hay đống ủ từ 2m-2.5m ( tùy theo tính chất và mật độ vật liệu ủ) Chiều rộng luống ủ thay đổi từ 1.5-1.6m

Có thể cấp khí tự nhiên ( nhờ khuếch tán không khí ,gió, đối lưu nhiệt, ) hoặc thổi khí cưỡng bức ( nhờ quạt thổi khí hoặc bơm nén

khí)

Luống ủ cấp khí tự nhiên : không khí (oxy) được cung cấp tới hệ

thống bằng con đường tự nhiên như: khuếch tán, gió, đối lưu

nhiệt, Phương pháp này tốn ít chi phí, kỹ thuật đơn giản nhưng

thời gian ủ dài ( 3-6 tháng) , khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh, phụ thuộc nhiều vào thời tiết, điều kiện môi trường, cần 1 lượng

lớn vật liệu tạo cấu trúc để thuận lợi cho việc thông khí, đồng thời tốn diện tích đất.

Luống ủ dài hoặc đống ủ thổi khí cưỡng bức :

- Vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống dài không khí được cung cấp cho hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí qua hệ thống phân phối khí như ống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí Lượng không khí cung cấp phải đảm bảo nhu cầu oxi cho quá trình chuyển đổi sinh học và nhằm kiểm soát nhiệt độ trong khối ủ Thời gian ủ 3-6 tuần

- Phương pháp này dễ kiểm soát hệ thống (nhiệt độ và nồng độ oxy) thời gian ủ ngắn, nhu cầu sử dụng đất thấp hơn cấp khí

tự nhiên và có thể vận hành ngoài trời hoặc che phủ

- Tuy nhiện hạn chế của phương pháp là hệ thống phân phối khí dễ bị tắc nghẽn cần bảo trì thường xuyên nên tốn chi phí bảo trì hơn thổi khí thụ động, tốn năng lượng do cấp khí

cưỡng bức

1.2 Luống ủ có đảo trộn

 Vật liệu ủ được sắp xếp theo luống dài và hẹp, được đảo trộn

theo chu kì nhất định nhằm cấp khí cho luống ủ Các luống

Compost được xáo trộn bằng cách di chuyển luống compost với

xe xúc hoặc xe trộn chuyên dụng

 Luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1m-3.5m , rộng 1.5-1.6m

Luống ủ không được quá to tránh xuất hiện các vùng kị khí gây mùi khi đảo trộn luống ủ và cũng không được quá nhỏ tránh mất nhiệt luống ủ.

 Nhờ xáo trộn giúp cho tất cả các vật liệu được tiếp xúc với không khí phía bên ngoài và nhiệt độ cao phiá bên trong của đống ủ

Điều này làm cho tất cả vật liệu được phân hủy với tốc độ như nhau và các vi sinh vật gây bệnh ,ấu trùng sẽ bị tiêu diệt thêm vào đó đảo trộn sẽ xé nhỏ vật liệu giúp gia tăng diện tích bề mặt

và trộn đều vaatk liệu ủ.

Phương pháp ủ này thu được compost có chất lượng khá đều do xáo trộn thường xuyên vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp khí.

Hạn chế :

- cần nhiều nhân công, thời gian ủ dài ( 3-6 tháng)

- sử dụng thổi khí tự động nên khó quản lý , đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh

- xáo trộn luống compost thường gây thất thoát Nito và gây mùi

- quá trình ủ phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

Quá trình sản xuất compost dạng “windrow” gồm các bước cơ bảnsau:

 Trộn lẫn vật liệu có hàm lượng chất xơ cao kích thích hoạt động phân hủy (“bulking agent”) vào chất thải rắn nếu cần thiết (VD như đối với bùn trong quá trình xử lý nước thải hay “biosolids”)

 Đánh luống và bố trí phương pháp làm thoáng khí

 Tiến hành quá trình ủ compost

 Sàn lọc hỗn hợp sản phẩm compost để loại bỏ những vật liệu

có hàm lượng chất xơ cao có thể tái sử dụng và hoặc để tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật

 Xử lý sản phẩm compost (“curing” – quá trình cho phép 1 phần sản phẩm compost tập trung lại thành đống trong 1 khoảng

thời gian nhất định, đây là 1 phần của quá trình làm cho sản

phẩm compost hoàn toàn ổn định (“mature”) trong toàn bộ quá trình sản xuất compost)

 Lưu trữ

2 Sản xuất compost trong thùng hay kênh

mương ( “ in-vessel reactor” )

 Vật liệu ủ được chứa trong thùng kín, túi đựng, trống xoay hay trong nhà … thường sử dụng thổi khí cưỡng bức cho phương pháp này và có xáo trộn định kì.

 Mục tiêu tiến hành sản xuất compost trong thùng hay kênh mương là :

- Tăng tốc độ quá trình ủ thông qua việc duy trì những điều kiện tốt nhất cho VSV hoạt động.

- Giảm thiểu hoặc loại bỏ những tác động có hại lên môi trường xung quanh.

 Một số cách làm thông khí là: thổi khí, khuấy trộn, đảo trộn.

 Nhờ được chứa trong thùng kín mà khả năng kiểm soát quá trình ủ và mùi tốt hơn thời gian ủ ngắn hơn ủ ngoài trời, nhu cầu sử dụng đất thấp

và chất lượng compost tốt hơn.

 Hạn chế: vốn đầu tư cao, chi phí vận hành và bảo trì hệ thống cao và đòi hỏi thiết kế phức tạp.

Quy trình sản xuất phân compost

Bước 1 - Chuẩn bị nguyên liệu ủ (thành phần CTSH dễ phân hủy): Chất thải sinh hoạt sau khi tiếp nhận được đưa lên

dây chuyền phân loại Thành phần chất thải hữu cơ dễ phân hủy được sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ Các thành phần khác như: nylon, nhựa, kim loại,…được sử dụng

làm nguyên liệu tái chế Thành phần chất thải không thể tái

chế được đưa đến hố chôn lấp hoặc lò đốt.

Bước 2 -  Bổ sung vi sinh, chất dinh dưỡng: Thành phần

chất thải hữu cơ dễ phân hủy được bổ sung thêm vi sinh, chất dinh dưỡng, độ ẩm phù hợp để tạo điều kiện tối ưu cho quá

trình phân hủy của vi sinh vật. 

Bước 3 -  Ủ lên men: Sau khi bổ sung phụ gia, hỗn hợp

nguyên liệu hữu cơ được nạp vào bể ủ với thời gian ủ lên men khoảng 21 ngày thì dỡ bể để đưa ra Nhà ủ chín. 

Bước 4 - Ủ chín: thời gian ủ chín khoảng 18 ngày trong nhà ủ 

 Bước 5 -  Tinh chế mùn compost: Sàn tuyển lấy

mùn compost tinh có kích thước nhỏ hơn 9mm

Bước 6 -  Phối trộn phụ gia (N, P, K, ). Kiểm tra

chất lượng mùn compost tinh trước và sau khi bổ

sung thành phần dinh dưỡng, tỷ lệ thích hợp cho

từng loại cây trồng.

Bước 7 -  Đóng bao phân hữu cơ: Đóng bao theo

các trọng lượng khác nhau: 10kg, 20kg, 25kg, 30kg, 50kg, … theo đúng mẫu mã quy định. 

Bước 8 -  Tiêu thụ sản phẩm: Mùn compost và

phân hữu cơ được sản xuất từ chất thải sinh hoạt sau khi kiểm tra đạt chất lượng theo quy định tại Thông

tư 36/2010/TT-BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn ban hành, được vận chuyển đến kho thành phẩm để lưu trữ và tiêu thụ trên thị trường.

Các loài vi sinh vật thường dùng.

như: Amylase, protease… và một số kháng sinh có khả năng ức chế sự sinh trưởng và giết chết một số vi khuẩn Gram (-), Gram (+) và nấm gây bệnh.

một môi trường không thuận lợi cho sự phát triển của

các vi khuẩn và nấm gây bệnh kể cả các vi khuẩn gây thối rữa giúp khử mùi hôi

hủy mạnh cellulose từ xác bả thực vật nhờ vào khả năng sản sinh hệ enzyme cellulase cao, đồng thời sản sinh

một số kháng sinh ức chế sự phát triển của nấm bệnh và

có khả năng sản sinh một số kích thích tố giúp cây trồng phát triển

Các phản ứng sinh hóa và sinh học

Các giai đoạn trong quá trình ủ hiếu khí:

- Pha thích nghi: vsv thích nghi với môi trường mới

VK Mesophilic xuất hiện.(40-110◦C)

- Pha tăng trưởng: đặc trưng là tăng nhiệt độ, VK

thermophilic xuất hiện.(110-200°C)

- Pha ưa nhiệt: là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất , thermophilic tăng nhiều

PTPƯ:

COHNS+ O2+ VSV hiếu khí CO2+ NH3+ SP

khác+Q

COHNS+ VSVkị khí CO2+NH3+H2S+CH4+SP khác+Q

 Pha trưởng thành: giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường

Atinomycetes.

 Qua trình lên men lần thứ hai xảy ra rất chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn( quá trình chuyển hóa chất hữu cơ thành mùn) và các chất khoáng và cuối cùng thành mùn Các phản ứng nitrat hóa trong đó

có amoniac( sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải như trình bày

ở 2 phương trình trên ) bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrit và cuối cùng thành nitrat xảy ra như sau :

NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O  C5H7NO2 +5O2

 Phản ứng nitrat hóa tổng cộng xảy ra như sau :

22 NH4+ + 37O2 +4CO2 + HCO3-  21NO3- + C5H7NO2 +20H2O + 42H +

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG:

1) Yếu tố vật lý

2) Yếu tố hóa sinh

1.Yếu tố vật lý

Nhiệt độ: nhiệt độ tối ưu là 50-60 oC thích hợp với

VK thermophilic và tốc độ rác phân hủy là cao nhất

Độ ẩm : 50-60% Nếu <30% hạn chế hoạt động của vsv >65% quá trình phân hủy chậm lại , chuyển

sang chuyện khóa Yếu khí

Độ xốp:

- Độ xốp thấp: hạn chế vận chuyển oxy => tăng

nhiệt độ trong khối ủ

- Độ xốp cao: nhiệt trong khối ủ giảm => không diệt được mầm bệnh

Thổi khí:

Phương pháp thông khí la hiệu quả nhất

- Cấp khí không đủ theo tỉ lượng tốc độ phân hủy

giảm, quá trình ủ phân hoàn tất bị kéo dài

- Cấp khí quá nhiều chi phí cao, gây mất nhiệt của khối phân, sản phẩm không đảm bảo an toàn vì

chứa vi sinh vật gây bệnh

Các yếu tố hóa sinh

Các chất dinh dưỡng:

- Tỉ lệ C/N là quan trọng nhất, tối ưu: 30:1

- Thấp hơn: dư khí NH3, hoạt tính sinh học giảm

- Cao hơn: chất dinh dưỡng bị hạn chế,phân hủy chậm

pH: giá trị tối ưu từ 5.5 - 8.5

Vi sinh vật: 3 loại tham gia chính trong quá trình

ủ phân là mesophilic, thermophilic và

atinomycetes

Các yếu tố đánh giá compost

Mức độ lẫn tạp chất ( thủy tinh, plastic,đá,kl

nặng, chất thải hóa học, thuốc trừ sâu, )

Nồng độ chất dinh dưỡng ( đa lượng NPK, trung lượng Ca, Mg,S; vi lượng Fe,Zn, Mn, Bo, )

Mật độ vi sinh vật gây bệnh thấp ( mức không gây ảnh hưởng có hại tới cây trồng)

Độ ổn định (độ chín, hoai) và hàm lượng chất hữu cơ

Tất cả những yếu tố trên được đánh giá

dựa trên tiêu chuẩn 10TCN 526-2002

Lợi ích và hạn chế của phương pháp

Về kinh tế: tiết kiệm

diện tích chôn lấp, tiết

kiệm chi phí vân

chuyển, tận dụng nguồn

tài nguyên rác thải, giảm

thể tích nên thuận lợi

trong vận chuyển

Về sức khỏe cộng đồng: tạo công ăn việc làm,đảm bảo sức khỏe

do diệt các mầm bệnh nguy hiểm, văn minh

môi trường, cải tạo đất,

giảm ô nhiễm môi

trường đất, nước không

khí

Về lợi ích cho cây trồng trong nông nghiệp: tăng khả năng

kháng bệnh cho cây,tăng độ ẩm,giảm sự

rửa trôi

Lợi ích

về chất lượng do nguyên liệu đưa vào không đồng đều

Tốn thêm công ủ và

diện tích Hiệu quả sử

dụng đối với cây

trồng không bằng

phân hóa học

Quá trình sản xuất không đúng sẽ tạo

mùi khó chịu

Hạn chế

V Kết luận

Ngành công nghiệp chế biến rau quả nói riêng và

ngành công nghiệp thực phẩm nói chung đang ngày càng phát triển và dẫn đến tạo ra lượng chất thải rắn ngày càng nhiều Đa số chất thải rắn của ngành là chất thải rắn hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học nên

việc tận dụng nó để sản xuất phân hữu cơ compost sẽ giảm đáng kể tác hại tới môi trường đồng thời đem lại hiệu quả kinh tế cao

Tài liệu tham khảo

Kỹ thuật xử lý chất thải

Nguồn internet

- compost-chat-luong-cao-tu-phe-thai-nong-nghiep-49901/

doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-tao-ra-san-pham http://www2.hcmuaf.edu.vn/data/quoctuan/Nhom%202_1.pdf

- phap-xu-ly-chat-thai-ran-cong-nghiep-cua-thanh-pho-ha-noi-hien-nay-50171/

CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÃ

LẮNG NGHE !!!!