Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh trên nền than bùn và rác thải sinh hoạt đã phân loại với năng suất 3 tấn phângiờ

Ở nước ta những năm gần đây, tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên trầm trọng và phổ biến, đặc biệt là tại các đô thị lớn. Và hiện tượng rác thải bị ứ đọng đã trở thành vấn đề đáng báo động. Hầu như tất cả các bãi chôn lấp rác của các thành phố nước ta đều đang ở trong tình trạng quá tải. Với các nước công nghiệp phát triển như Pháp, Nhật, Mỹ, Đức, Hà Lan… việc xử lý rác chủ yếu sử dụng phương pháp thiêu huỷ bằng công nghệ cao, hoặc đem đi chôn lấp. Trong khi đó, nước ta vẫn phổ biến cách thiêu trực tiếp hoặc chôn lấp lộ thiên. Những cách làm này không những không giải quyết được lượng rác tồn đọng, mà còn gây ảnh hưởng xấu tới môi trường. Tại Đà Nẵng, tình hình ô nhiễm môi trường do rác thải sinh hoạt cũng đang là vấn đề cấp bách cần được giải quyết. Bãi rác Khánh Sơn đã quá tải, chính quyền thành phố cũng đã tạm thời giải quyết bằng một bãi chôn lấp mới nằm ngay gần đó để kéo dài thời gian sử dụng của bãi chôn lấp này lên vài chục năm nữa. Như vậy, việc sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt phục vụ cho nông nghiệp sạch sẽ rất phù hợp với thực trạng hiện nay. “Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh trên nền than bùn và rác thải sinh hoạt đã phân loại với năng suất 3 tấn phângiờ” là đề tài đồ án của em. Đây không phải là một đề tài mới vì đã có nhiều nơi trong cả nước áp dụng phương pháp này, nhưng là một đề tài có tính thực tiễn cao, bên cạnh việc giải quyết vấn đề bức bách là ô nhiễm môi trường đang rất cần ý thức trách nhiệm của người dân và của toàn xã hội, nó còn tạo ra sản phẩm phục vụ cho nông nghiệp sạch. Phân bón vi sinh có ưu điểm là không gây tổn hại cho môi trường, là loại phân bón chứa nhiều VSV có lợi cho môi trường, giúp cây hấp thu chất dinh dưỡng tốt hơn và có tác dụng cải tạo đất rất tốt. Phân vi sinh sẽ thay thế dần cho phân bón hoá học, thích hợp cho phát triển nông nghiệp bền vững.

Trang 1

LỜI MỞ ĐẦU

Ở nước ta những năm gần đây, tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càngtrở nên trầm trọng và phổ biến, đặc biệt là tại các đô thị lớn Và hiện tượng rácthải bị ứ đọng đã trở thành vấn đề đáng báo động Hầu như tất cả các bãi chônlấp rác của các thành phố nước ta đều đang ở trong tình trạng quá tải Với cácnước công nghiệp phát triển như Pháp, Nhật, Mỹ, Đức, Hà Lan… việc xử lý rácchủ yếu sử dụng phương pháp thiêu huỷ bằng công nghệ cao, hoặc đem đi chônlấp Trong khi đó, nước ta vẫn phổ biến cách thiêu trực tiếp hoặc chôn lấp lộthiên Những cách làm này không những không giải quyết được lượng rác tồnđọng, mà còn gây ảnh hưởng xấu tới môi trường

Tại Đà Nẵng, tình hình ô nhiễm môi trường do rác thải sinh hoạt cũngđang là vấn đề cấp bách cần được giải quyết Bãi rác Khánh Sơn đã quá tải, chínhquyền thành phố cũng đã tạm thời giải quyết bằng một bãi chôn lấp mới nằmngay gần đó để kéo dài thời gian sử dụng của bãi chôn lấp này lên vài chục nămnữa Như vậy, việc sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt phục vụ cho nôngnghiệp sạch sẽ rất phù hợp với thực trạng hiện nay

“Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh trên nền than bùn và rác thải sinh hoạt đã phân loại với năng suất 3 tấn phân/giờ” là đề tài đồ án của

em Đây không phải là một đề tài mới vì đã có nhiều nơi trong cả nước áp dụngphương pháp này, nhưng là một đề tài có tính thực tiễn cao, bên cạnh việc giảiquyết vấn đề bức bách là ô nhiễm môi trường đang rất cần ý thức trách nhiệmcủa người dân và của toàn xã hội, nó còn tạo ra sản phẩm phục vụ cho nôngnghiệp sạch Phân bón vi sinh có ưu điểm là không gây tổn hại cho môi trường,

là loại phân bón chứa nhiều VSV có lợi cho môi trường, giúp cây hấp thu chấtdinh dưỡng tốt hơn và có tác dụng cải tạo đất rất tốt Phân vi sinh sẽ thay thế dầncho phân bón hoá học, thích hợp cho phát triển nông nghiệp bền vững

Năm 2012 SVTH: Trần Dương Liễu

Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh trên nền than bùn và

rác thải sinh hoạt đã phân loại với năng suất 3 tấn phân/giờ

Trang 2

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ KỸ THUẬT1.1 Sự cần thiết phải đầu tư và xây dựng nhà máy

Tình trạng ô nhiễm môi trường đang ngày càng nghiêm trọng khi có mộtlượng lớn rác thải được thải ra mỗi ngày từ các hoạt động công nghiệp, nôngnghiệp và sinh hoạt…Tại Đà Nẵng cùng với sự phát triển không ngừng về kinh

tế, cơ sở vật chất hạ tầng của một thành phố năng động sau khi được công nhận

là đô thị loại một, đời sống của người dân ngày càng nâng cao, theo đó lượng rácthải sinh hoạt cũng tăng lên với thành phần phức tạp và khó kiểm soát được, sứckhoẻ của cộng đồng nơi chôn lấp rác càng bị đe dọa Trong lúc đó, phân bón hoáhọc bên cạnh tác động giúp cây tươi tốt thì có mặt trái là làm cho đất đai cằn cỗi,bạc màu, ô nhiễm nguồn nước…rất cần có những loại phân vừa cung cấp dinhdưỡng cho cây vừa không gây tác hại cho môi trường Với thực trạng này thì việcđầu tư xây dựng một nhà máy sản xuất phân bón vi sinh từ rác thải sinh hoạt ở

Đà Nẵng là một việc làm cấp thiết và hợp lý Phân bón vi sinh dựa vào các chủng

vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, phế phẩmcông-nông nghiệp tạo ra sinh khối, sinh khối này rất tốt cho cây cũng như chođất, giúp cải tạo làm đất tơi xốp Nhà máy ra đời sẽ đóng góp một phần khôngnhỏ trong việc giải quyết ô nhiễm môi trường, đặc biệt đóng góp vào sự pháttriển của nông nghiệp sạch và bền vững, đáp ứng một phần nhu cầu phân bón chocác ngành trồng trọt của thành phố cũng như những tỉnh lân cận: Quảng Nam,Quảng Ngãi…và nhiều nơi khác

1.2 Đặc điểm thiên nhiên [6]

Đà Nẵng là một thành phố trọng điểm của khu vực miền trung nằm ở

15o55’ đến 16o14’ vĩ Bắc, 107o18’ kinh Đông, là vùng khí hậu nhiệt đới gió mùađiển hình, nhiệt độ cao và ít biến động Nhiệt độ trung bình hằng năm khoảng25,9oC cao nhất vào các tháng 6, 7, 8, trung bình từ 28-30oC, thấp nhất vào cáctháng 12, 1, 2, trung bình từ 18-23oC Độ ẩm không khí trung bình 83,4%, caonhất vào các tháng 10, 11, trung bình từ 85,67-87,67%, thấp nhất vào các tháng

6, 7 trung bình từ 76,67-77,33%

Trang 3

Lượng mưa trung bình hằng năm là 2504,57 mm/năm, lượng mưa caonhất vào các tháng 10, 11 trung bình từ 550-10000 mm/tháng, thấp nhất vào cáctháng 1, 2, 3, 4 trung bình từ 23-40 mm/ tháng

Hướng gió chủ yếu là Đông Nam vào mùa nóng và Đông Bắc vào mùalạnh, tốc độ gió trung bình 3-4m/s [28]

1.3 Vị trí nhà máy

Nhà máy được đặt gần bãi rác Khánh Sơn với các điều kiện thuận lợi nhưgần nguồn nguyên liệu, mật độ dân cư thấp, địa hình bằng phẳng, cơ sở vật chất

hạ tầng được đầu tư phát triển

1.4 Hệ thống giao thông vận tải

Hiện nay trên địa bàn thành phố đã có đủ các loại hình giao thông vận tải:đường bộ, đường thủy, đường sắt và đường hàng không

Về đường bộ có 70,867 km đường quốc lộ; 99,716 km đường tỉnh lộ; 67

km đường huyện và 181,672 km đường nội thị Tuyến đường sắt Bắc Nam chạyqua thành phố Đà Nẵng có chiều dài khoảng 30 km với các ga Đà Nẵng - LiênChiểu, Kim Liên, Hải Vân Nam Về đường thủy, Đà Nẵng là một cửa ngõ quantrọng với hai cảng biển là Cảng Tiên Sa và cảng sông Hàn thuận tiện vận chuyểnhàng hóa đến các nơi tiêu thụ trong khu vực [3]

1.5 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng nguồn điện chính từ mạng lưới điện quốc gia do điệnlực Đà Nẵng cung cấp qua máy biến thế riêng của nhà máy

Nhà máy còn cần máy phát điện dự phòng để đảm bảo sự hoạt động liêntục của nhà máy

1.6 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu rác thải được thu từ rác thải sinhhoạt của thành phố, do công ty môi trường và đô thị thành phố Đà Nẵng cungcấp

1.7 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Nhà máy sử dụng nguồn nhiên liệu chính là dầu DO và xăng được cungcấp từ các trạm xăng dầu của thành phố

Trang 4

Ngoài ra còn có nguồn nhiên liệu than đá, được cung cấp bởi các doanhnghiệp kinh doanh trên địa bàn thành phố.

1.8 Nguồn cung cấp nước, vấn đề xử lý nước và thoát nước

Nhà máy không sử dụng nước cho việc sản xuất mà chỉ dùng cho sinhhoạt của công nhân và vệ sinh thiết bị nên lượng nước nhà máy sử dụng đượcnhà máy nước Đà Nẵng cung cấp

1.9 Nguồn tiêu thụ sản phẩm

Sản phẩm của nhà máy sản xuất ra sẽ được tiêu thụ trên khắp các địa bàntrong cả nước vì khả năng bảo quản cao, chất lượng tốt và điều kiện vận chuyểnrất dễ dàng Ưu tiên các vùng ngoại ô thành phố và các tỉnh thành lân cận nhưQuảng Nam, Quảng Ngãi, Bình Định…

1.10 Nguồn nhân lực

Vấn đề nhân công và trình độ lao động của nhân công là điều quan trọngquyết định hoạt động của nhà máy Nhà máy sẽ tuyển dụng nguồn nhân lực tại chỗ,đội ngũ cán bộ khoa học kĩ thuật và lao động đã qua đào tạo được tuyển từ thànhphố và tất cả các trường Đại học, Cao đẳng trên toàn quốc

1.11 Năng suất nhà máy

Nhà máy sản xuất ra phân vi sinh trên nền than bùn và rác thải sinh hoạt

đã phân loại với năng suất chỉ tiêu đặt ra là 3 tấn phân/giờ

1.12 Sự hợp tác hóa

Việc sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt chỉ mới xử lý được với cácloại rác có thành phần là hữu cơ Do đó việc phân loại rác phải tách được gầnnhư hoàn toàn rác hữu cơ, còn các chất vô cơ và plastic được tái chế thành cácsản phẩm cho các ngành công nghiệp khác như công nghiệp nhựa, công nghiệpluyện kim nên có thể hợp tác với các nhà máy sản xuất nhựa, kim loại trong khucông nghiệp Hoà Khánh để có thể tận dụng được phế liệu, giảm được giá thànhđầu tư và hạ giá thành sản phẩm đến mức thấp nhất có thể, việc tiêu thụ sảnphẩm và các phế phẩm của nhà máy sẽ nhanh hơn, nhà máy sẽ có điều kiện đểhoạt động tốt hơn

Trang 5

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU2.1 Tình hình ô nhiễm trên thế giới và ở Việt Nam

2.1.1 Tình hình ô nhiễm trên thế giới

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật dẫn đến sự phát triển mạnh mẽ vềkinh tế, sự bùng nổ dân số, nhu cầu sinh hoạt ngày càng cao, theo đó lượng cácchất thải do con người thải ra ngày càng nhiều

Đối với các thành phố và đô thị, ngoài những vấn đề về nhà ở, ô nhiễm donước thải,…, chất thải rắn mà đặc biệt là rác thải sinh hoạt là vấn đề nhức nhốikhông chỉ đối với các nhà lãnh đạo, quản lý, quy hoạch, mà còn đang hàng ngàyảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng, đến mỹ quan thành phố, và thực tế chất thảigây ô nhiễm môi trường đã trở nên không thể quản lý nổi, đặc biệt là ở các quốcgia đang phát triển

Nếu tính bình quân mỗi người một ngày đưa vào môi trường 0,5 kg chấtthải thì mỗi ngày trên thế giới hơn 6 tỷ người sẽ thải vào môi trường hơn 3 triệutấn rác và mỗi năm sẽ thải trên 1 tỷ tấn rác thải

Với một lượng rác khổng lồ như vậy, việc xử lý chất thải sinh hoạt đã trởthành một ngành công nghiệp thu hút nhiều công ty lớn Tuy nhiên các bãi ráctập trung vẫn tồn tại và ngày càng có xu hướng gia tăng Điều này do nhiềunguyên nhân, từ thiếu vốn đầu tư, thiết bị đến thiếu kiến thức về chuyên môn,không nhận thức đầy đủ về tầm quan trọng trong việc quản lý rác

2.1.2 Tình hình ô nhiễm rác thải sinh hoạt ở Việt Nam

Việt Nam ta với trên 85 triệu người đã thải ra mỗi năm hơn 15 triệu tấnrác Trong đó rác sinh hoạt đô thị và nông thôn chiếm khoảng 12,8 triệu tấn; ráccông nghiệp khoảng 2,7 triệu tấn; lượng rác thải y tế khoảng 2,1 vạn tấn, lượngrác thải độc hại trong công nghiệp là 13 vạn tấn và rác thải trong nông nghiệp (kể

cả hóa chất khoảng 4,5 vạn tấn)…Tính đến năm 2010, lượng rác thải hàng nămlên tới 23 triệu tấn và đương nhiên tỉ lệ rác độc hại sẽ tăng lên [Bộ tài nguyên vàmôi trường Việt Nam] Với khối lượng rác thải ngày càng gia tăng cùng với cácgiải pháp xử lý chưa khả thi nên ô nhiễm rác thải sinh hoạt đang diễn ra hằng

Trang 6

ngày, hằng giờ Theo thống kê hiện nay trên cả nước có 91 bãi rác lớn, chỉ có 17bãi hợp vệ sinh, chiếm chưa tới 19% Trong khi đó có 49 bãi rác (chiếm gần54%) đang gây ô nhiễm nghiêm trọng [Bộ tài nguyên và môi trường Việt Nam].Các bãi rác chôn lấp không hợp vệ sinh và các bãi rác lộ thiên gây ra ô nhiễmnước ngầm và nước mặt do nước rác không được xử lý, các chất ô nhiễm khôngkhí, ô nhiễm mùi, ruồi muỗi, chuột bọ và ô nhiễm bụi, tiếng ồn Nguyên nhângây tình trạng ô nhiễm rác thải sinh hoạt hiện nay xuất phát từ thực trạng quản lýmôi trường và ý thức của người dân Để giải quyết vấn đề này một cách triệt đểcần có sự kết hợp chặt chẽ giữa các nhà quản lý, nhà khoa học và người dânnhằm tìm ra giải pháp hợp lý trong việc giảm thiểu, tái sử dụng và quay vòng rácthải đô thị.

2.1.3 Các phương pháp xử lý rác thải sinh hoạt

2.1.3.1 Phương pháp chôn lấp

- Phương pháp chôn lấp được áp dụng dựa trên nguyên lý phân hủy tự nhiên củacác sinh vật có trong khối ủ Đầu tiên rác sẽ được các loại xe cơ giới san thànhnhững luống, sau đó lấp đất lên Phương pháp này đòi hỏi đầu tư ít và có thể ápdụng đối với những vùng đất đai rộng lớn Tuy nhiên, phương pháp này tốn diệntích, quá trình phân hủy chậm, gây mùi khó chịu và ô nhiễm tầng nước ngầm

- Phương pháp chôn lấp kiểu ủ sinh học (landfill bioreactor) Nguyên tắc củaphương pháp này giống như chôn lấp Nhưng rác sẽ được ủ trong hố ủ được thiết

kế như reactor để tránh rò rỉ nước rác và được bổ sung những chế phẩm vi sinhkhử mùi hôi của quá trình phân hủy

2.1.3.2 Phương pháp đốt rác

Ưu điểm, hạn chế các vấn đề môi trường liên quan đến nước rác, cho phép

xử lý đồng thời nhiều loại rác thải có nguồn gốc khác nhau, tiết kiệm đất đai choviệc chôn lấp chất thải lâu dài Nhược điểm, chi phí vận hành cao, khó kiểm soátkhí thải có chứa dioxin và furan Phù hợp với rác công nghiệp, rác y tế có nhiềuthành phần nguy hại

2.1.3.3 Lên men kị khí trong các Bioreactor để tạo CH 4 cho phát điện

Trang 7

Nguyên lý của phương pháp này là sử dụng các chủng vi sinh vật phânhủy rác trong điều kiện kị khí để tạo sản phẩm cuối cùng là khí CH4 phục vụ choquá trình chạy máy phát điện Ưu điểm, là tận dụng được nguồn rác thải đểchuyển thành một nguồn năng lượng quý Nhược điểm, tốc độ phân hủy chậm,sản phẩm tạo thành dễ rò rỉ gây ô nhiễm nguồn nước và đầu tư ban đầu quá lớn

2.1.3.4 Phương pháp ủ rác thải để sản xuất phân bón hữu cơ

Bản chất là một quá trình chuyển hóa phức tạp các hydratcacbon, các hợpchất hữu cơ đa nhân chứa clo, kim loại nặng do hàng loạt các VSV hiếu khí, kịkhí không bắt buộc và kị khí đảm nhận Tùy theo công nghệ mà VSV kị khí hoặchiếu khí chiếm ưu thế trong đống ủ Công nghệ có thể là ủ đống tĩnh thoáng khícưỡng bức, ủ luống có đảo định kì hoặc vừa thổi khí vừa đảo Cả ba công nghệnày đều xử lý rác có hiệu quả do đã tái sử dụng được nguồn rác hữu cơ thành sảnphẩm phân rác hữu cơ phục vụ nông nghiệp

Nguyên lý cơ bản của quá trình xử lý là dựa vào hoạt động phân hủy hiếukhí của tập đoàn vi sinh vật ưa nhiệt để phân hủy rác thải sinh hoạt thành sảnphẩm phân bón có chất lượng đảm bảo năng suất cây trồng, tăng độ phì nhiêucủa đất và giảm chi phí cho thuốc trừ sâu và phân bón hóa học

2.2 Nguyên liệu sản xuất

2.2.1 Rác thải sinh hoạt

2.2.1.1 Sự hình thành rác thải sinh hoạt

Các chất thải được tạo ra từ quá trình sống của người dân, gồm:

- Các chất thải tạo ra từ các bếp ở các gia đình hay các nhà bếp tập thể, các loạichất thải này có bản chất sinh vật Chúng thường là những động vật hoặc thực vậtkhông còn sử dụng được Ngoài ra còn có cả những chất khó phân hủy như: cácloại bao nilon, giẻ rách, các loại bao bì từ cellulose

- Chất thải từ khu vực thương mại như chợ, siêu thị

- Chất thải từ các khu vui chơi, nhà trường, khách sạn, nhà máy, xí nghiệp…

2.2.1.2 Thành phần rác thải sinh hoạt

Thành phần chiếm nhiều nhất là hợp chất hữu cơ, do đó có thể sử dụng

làm nguồn nguyên liệu để sản xuất phân vi sinh

Bảng 2.1 Thành phần rác thải sinh hoạt

Trang 8

(Nguồn: HOWADICO -06.2002)

2.2.1.3 Các vi sinh vật có trong rác thải sinh hoạt

Các vi sinh vật có trong rác thải thường xuất hiện từ hai nguồn cơ bản sau:

- Có sẵn trong chất thải từ nguồn sinh ra nó, trong đó có vi sinh vật, giun, sánthường có sẵn trong chất thải ngay từ khi bắt đầu bỏ chất này vào môi trường.Đây là nguồn vi sinh vật nhiều nhất và tập trung nhất

- VSV nhiễm vào chất thải từ không khí, đất, nước trong quá trình thu nhận, vậnchuyển và cả trong quá trình xử lý

Hệ sinh thái chất thải là hệ sinh thái không bền vững Nó biến động rấtnhanh trong suốt quá trình tồn trữ chất thải

2.2.2 Nguyên liệu than bùn [2]

Than bùn được tạo thành từ xác các loài thực vật khác nhau, được tích tụ lại

dưới các lớp đất đá qua hàng trăm năm thậm chí hàng triệu năm

2.2.2.1 Tính chất vật lý

a) Màu sắc

Màu sắc than bùn thay đổi theo thành phần cấu tạo, tuổi của than và điềukiện khống chế khi tạo thành Do sự phân huỷ không hoàn toàn nên than bùn làmột hợp chất xốp nhẹ màu nâu hoặc đen

b) Nước trong than bùn

Sự hình thành than bùn cần có sự góp mặt của nước, đây là nơi ẩm ướt nênthan bùn hút nước rất mạnh, nước có thể chiếm 80-90% trong than bùn Nướctrong than bùn có nhiều dạng:

- Nước ở trạng thái tự do: Nằm trong lỗ hổng của khối than nó có thể tách ra dễ

Trang 9

dàng khi đưa than bùn từ mỏ lên.

- Nước hấp thụ: Đây là lượng nước do các keo mùn hấp thụ, loại này khó tách

- Nước mao dẫn: Nước này mất đi dễ dàng khi hong khô tự nhiên

2.2.2.2 Tính chất hoá học

a) Hợp chất hữu cơ và thành phần nguyên tố

* Hợp chất hữu cơ:

- Hợp chất hữu cơ hoà tan trong nước: 5-10%

- Hợp chất hữu cơ hoà tan trong rượu: 5-15%

Chất mùn là sản phẩm phân huỷ các chất hữu cơ, nó có màu nâu hoặc đen

ở dạng keo Ở trạng thái khô nó có màu đen, cứng giòn có khả năng hấp thụnhiều nước và chất dinh dưỡng Nó hoà tan từng phần trong dung dịch kiềm và bịkết tủa trong axid

Thành phần của mùn bao gồm hydratcacbon, pentose (C5H10O5), hexose(C6H12O6), cellulose (C6H10O5)n, hemicellulose, lignin, nhựa, sáp, dầu mỡ, chấttro

Trang 10

Hàm lượng mùn trong đất chiếm 80-90% tổng số các chất hữu cơ chứatrong đất, mùn là một phức hệ của các chất hữu cơ, trong đó chủ yếu là lignin.

Quá trình hình thành và tích luỹ mùn nhanh hay chậm phụ thuộc vào xácthực vật, động vật, đất và điều kiện ngoại cảnh như độ ẩm, nhiệt độ…

Dựa vào các loại axid mùn hình thành mà chia chất mùn thành ba loạichính:

- Axid fulvic: Hoà tan trong nước, kết tủa trong axid, có thành phần carbon nhỏhơn 55%

- Axid hymetomelanic: Không hoà tan trong nước, thành phần carbon gần 65%

- Axid humic: Không tan trong nước, trong rượu, hoà tan trong dung dịch kiềm,thành phần carbon 58%

Trong các chất trên thì axid humic là chất phổ biến và quan trọng nhất đểsản xuất phân vi sinh Axid humic hỗn hợp với các nguyên tố như N, Na, K đểtạo thành các loại muối humate có hoạt tính cao kích thích tăng trưởng cây trồng

Trang 11

Công thức: NH4OH

2.2.3.5 Chế phẩm EM

Chế phẩm EM (Effective Micooganisms) được sử dụng trong xử lý rácthải, bao gồm các vi sinh vật có ích, và các chất dinh dưỡng cần thiết cung cấpcho sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Sử dụng chế phẩm EM dạng bộtpha thành dung dịch cho quá trình khử mùi rác thải

2.3 Phân vi sinh và thành phần của phân vi sinh

2.3.1 Định nghĩa phân vi sinh

Phân vi sinh là một chất nền chứa một hay nhiều loại vi sinh vật sống cókhả năng kích thích sự tăng trưởng của cây bằng cách gia tăng sự hấp thụ nhữngdưỡng chất cần thiết cho cây Có nhiều nhóm VSV như vi khuẩn, nấm, xạkhuẩn… trong số đó quan trọng là vi khuẩn cố định đạm, hòa tan lân, phân giảichất hữu cơ, kích thích sự sinh trưởng cây trồng, v.v

2.3.2 Thành phần của phân vi sinh

Phân hữu cơ vi sinh hiện nay có rất nhiều trên thị trường với các nguồngốc, nguyên liệu sản xuất rất khác nhau Nhưng nhìn chung thành phần và hàmlượng các chất dinh dưỡng có trong phân là như nhau, bao gồm:

- Các chất hữu cơ

- Các chất N-P2O5-K2O

- Thành phần khoáng: Cu, Zn, Mn, B, Mo, Fe…

- Vi sinh vật: Tùy theo công thức, tùy nơi sản xuất, tùy doanh nghiệp sản xuất

mà tỉ lệ các thành phần này là khác nhau

2.3.3 Một số phân vi sinh có mặt trên thị trường hiện nay

a) Phân vi sinh cố định đạm

- Phân nitragin chứa vi khuẩn nốt sần cây đậu tương

- Phân rhidafo chứa vi khuẩn nốt sần cây lạc.

- Azotobacterin chứa vi khuẩn hút đạm tự do.

- Azozin chứa vi khuẩn hút đạm từ không khí sống trong ruộng lúa.

Trang 12

b) Phân vi sinh Biogro của công ty TNHH nông nghiệp hữu cơ Việt Nam:

Biogro được tạo thành từ chế phẩm vi sinh chức năng và cơ chất hữu cơ đã được

xử lý

Thành phần của phân vi sinh Biogro bón qua rễ gồm có:

- Vi sinh vật cố định đạm: 1,0x106-107

- Vi sinh vật phân giải lân: 4,0x106-107

- Trên 8,4% chất mang bao gồm các chất hữu cơ đã được xử lý như mùn rác,than mùn… sản phẩm được đóng gói trong bao PP và PE với khối lượng tịnh25kg với độ ẩm 20 – 25%

c) Phân bón phức hợp hữu cơ vi sinh FITOHOCMON của công ty cổ phần

- Vi sinh vật (N, P, K): 1.106 CFU/g mỗi loại

d) Phân hữu cơ vi sinh LU.COZYM của công ty TNHH TM & SX Lương

VSV(P): 1,2.107 CFU/g VSV(X): 9.106 CFU/gVSV(N): 9,2.106 CFU/g

e) Phân hữu cơ vi sinh Domix-BL của công ty TNHH Miền Đông

- Thành phần hữu cơ: 25%

- Tỉ lệ N : P2O5 = 1:5

Trang 13

- Vi sinh vật:

VSV(P): 1.106 CFU/g VSV(X): 1.106 CFU/g VSV(N): 1.106 CFU/g

f) Phân hữu cơ vi sinh BIOCO của công ty TNHH Phú Sơn

- Thành phần hữu cơ: 25%

- Tỉ lệ N : P2O5 : K2O = 1,24:1,35:0,67

- Vi sinh vật:

VSV(P): 1,8.107 CFU/g VSV(X): 1,3.107 CFU/g VSV(N):2,6.107 CFU/g

g) Phân hữu cơ vi sinh Cao Nguyên của công ty cổ phần thương mại xuất nhập

khẩu Thăng Long

- Thành phần hữu cơ: 23,4%

- Vi sinh vật:

VSV(P): 8.106 CFU/g VSV(X): 7,8.107 CFU/g VSV(N): 2,36.107 CFU/g

h) Phân hữu cơ vi sinh Tbio của công ty TNHH công nghệ sinh học Tbio:

Trang 14

Phương pháp ủ chất hữu cơ có những mục đích sau:

- Ổn định chất thải: Các quá trình sinh học xẩy ra khi ủ chất thải hữu cơ sẽ chuyểnhoá các chất thải hữu cơ dễ phân huỷ thành các chất ổn định

- Tiêu diệt VSV gây bệnh: Trong quá trình ủ nhiệt độ tăng cao (có thể lên tới 80oC,trung bình khoảng 55-60oC) nên các VSV gây bệnh sẽ bị tiêu diệt sau 4-5 ngày ủ

- Làm cho chất hữu cơ có giá trị phân bón cao: Phần lớn các chất dinh dưỡng nhưN.P.K có trong thành phần các chất hữu cơ, sau khi ủ thì các chất này sẽ chuyểnsang vô cơ như NO3-, PO43-, , rất thuận lợi cho cây hấp thụ

- Làm tơi xốp: Sau khi ủ chất hữu cơ trở thành dạng mùn xốp dễ dàng vận chuyển

và cây dễ hấp thụ

2.4.3 Các pha trong quá trình ủ

Các giai đoạn chính trong quá trình ủ được biểu diển bằng đồ thị sau:

Hình 2.1 Đồ thị biểu diễn nhiệt độ quá trình ủ theo thời gian

Trong quá trình ủ tạo phân, các vi sinh vật phân huỷ các hợp chất hữu cơtạo thành CO2 và H2O, nhiệt và mùn, các hợp chất không phân huỷ ở cuối quátrình

Quá trình ủ tối ưu thường trải qua ba pha sau:

- Pha nhiệt độ ôn hoà (kéo dài trong vài ngày)

- Pha nhiệt độ cao (kéo dài từ vài ngày đến vài tháng)

- Pha nhiệt độ thấp (hay còn gọi là pha chín)

Trong mỗi quá trình ủ có sự chiếm ưu thế của tập đoàn vi sinh vật khácnhau Vào thời kì đầu của quá trình ủ chủ yếu được thực hiện bằng các vi sinh vậtkhông ưa nhiệt, chúng phân huỷ nhanh các hợp chất dễ tan và giải phóng nhiệt làmcho nhiệt độ khối ủ tăng lên

Khi nhiệt độ lên đến 40oC thì các vi sinh vật không ưa nhiệt cạnh tranh kém

Trang 15

dần và được thay thế dần bởi các vi sinh vật ưa nhiệt Ở nhiệt độ 55oC nhiều mầmbệnh cho người và cây trồng bị tiêu diệt Vì ở nhiệt độ 65oC sẽ tiêu diệt nhiều loại

vi sinh vật và giới hạn quá trình phân huỷ nên trong pha này cần thông khí và đảotrộn để hạ nhiệt độ, trong pha này do nhiệt độ cao nên sẽ nhanh chóng phân huỷcấu trúc protein, chất béo và các carbonhydrate phức hợp như cellulose,hemicellulose

Khi năng lượng các hợp chất dần hết, nhiệt độ khối ủ dần giảm thì lúc nàycác vi sinh vật ưa lạnh sẽ xuất hiện chiếm ưu thế, chúng tiếp tục phân huỷ các chấtcòn lại trong pha thứ ba

2.4.4 Các vi sinh vật trong quá trình ủ [26]

2.4.4.1 Vi khuẩn

Vi khuẩn đóng vai trò chính trong quá trình phân huỷ và là nguồn phát sinhtạo nhiệt Chúng có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau và sử dụng hệ enzyme để phânhuỷ nhiều loại hợp chất hữu cơ khác nhau

Vi khuẩn là các vi sinh vật đơn bào, chúng có dạng hình que, hình cầu vàhình xoắn, có một số loài vi khuẩn di động Thời gian đầu của quá trình ủ (25-

40oC) các loài vi khuẩn không ưa nhiệt chiếm ưu thế và được tìm thấy ở bề mặttầng đất mặt

Khi nhiệt độ khối ủ tăng lên trên 40oC vi khuẩn ưa nhiệt tiếp tục phát triển

Giống Bacillus chiếm ưu thế trội hơn hẳn và là giống có số lượng nhiều nhất Sự

đa dạng của giống Bacillus khi ở nhiệt độ 50-55oC nhưng lại bị suy giảm khi nhiệt

độ trên 60oC Khi điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, vi khuẩn hình thành bào tử, vớithành bào tử dày thì chúng có thể chống chịu được với điều kiện tự nhiệt khắcnghiệt như nhiệt độ quá cao, quá thấp, thiếu thức ăn, khô hạn Chúng có mặt khắpnơi trong tự nhiên, sinh trưởng và phát triển khi môi trường tự nhiên thuận lợi

Các loài vi khuẩn thường gặp là: Bacillus, Pseudomonas, Clostridium, Micrococcus…

2.4.4.2 Xạ khuẩn

Trang 16

Xạ khuẩn có dạng hình tua, đâm nhánh, trông giống như mạng nhện giăng

ra Những sợi xạ khuẩn nhỏ xuất hiện ở giai đoạn cuối của quá trình ủ, dài khoảng

từ 10-15cm ở bên ngoài của ống ủ

Vài loài xạ khuẩn thường gặp trong quá trình ủ: Actinobifida, Actinomyces, Streptomyces, Nocardia, Pseudonocardia…

2.4.4.3 Nấm

Nấm bao gồm nấm mốc và nấm men, chúng có nhiệm vụ phân huỷ cáchợp chất polymer trong đất và phân ủ Đối với quá trình ủ phân chúng đóng vaitrò quan trọng vì chúng phân huỷ nhiều hợp chất bền thành các hợp chất đơngiản hơn dễ phân huỷ Nấm phân huỷ các chất còn lại ở điều kiện quá khô, môitrường axid và hàm lượng nito thấp mà vi khuẩn không thể phân huỷ Nấm pháttriển trên lớp ngoài của hố ủ khi nhiệt độ cao, có dạng sợi trắng bao phủ phíangoài, là loài duy nhất phát triển trong nhiệt độ ôn hoà và nhiệt độ cao

Hình 2.3 Hình dạng nấm

Một vài loài nấm thường gặp khi ủ: Mucor, Aspergillus, Torula, Talaromyces, Coprinus…

2.4.4.4 Sinh vật đơn bào

Sinh vật đơn bào là động vật rất nhỏ, chúng được tìm thấy ở các giọt nướctrong phân ủ, đóng vai trò thứ yếu trong quá trình phân huỷ Sinh vật đơn bào lấy

Trang 17

thức ăn từ các hợp chất hữu cơ tương tự như vi khuẩn và nấm.

2.4.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ

Một số ảnh hưởng đến quá trình ủ bao gồm

Tỉ lệ C/N dao động trong khoảng 25:1 đến 40:1, thích hợp nhất là 30:1

2.4.5.2 Kích thước nguyên liệu

Nếu vật liệu ủ có kích thước lớn sẽ kéo dài thời gian ủ và không giữ ẩmtốt, còn nếu kích thước vật liệu quá nhỏ thì sẽ bịt các lỗ khí làm giảm nồng độ O2

tạo quá trình phân giải kị khí Qua nghiên cứu thì kích thước vật liệu thích hợpnhất là từ 1,2-5cm

2.4.5.3 Độ ẩm

Độ ẩm ảnh hưởng đến hoạt động sống của vi sinh vật và nồng độ O2 trongkhối ủ Nếu độ ẩm cao sẽ làm giảm nồng độ O2 trong hỗn hợp như thế sẽ có quátrình phân giải kị khí tạo ra tạo ra mùi khó chịu và kéo dài thời gian phân huỷ

Nếu độ ẩm thấp hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, các chất dinh dưỡnghoà tan thấp và vi sinh vật sẽ tạo bào tử

Nếu độ ẩm quá cao sẽ rửa trôi chất dinh dưỡng, là giảm nhiệt độ khối ủnên là điều kiện để vi sinh vật gây bệnh phát triển

Độ ẩm thích hợp cho quá trình ủ từ 40-60% Ở giai đoạn đầu độ ẩmkhoảng 55-60% kết thúc quá trình độ ẩm khoảng 40-45%

2.4.5.4 Nhiệt độ

Trang 18

Nhiệt độ rất quan trọng trong quá trình ủ Nếu ủ tốt thì nhiệt độ tăng

40-50oC sau 2-3 ngày Nếu nhiệt độ tăng quá 60oC thì làm giảm sự phân huỷ tạo mùihôi còn nếu thấp thì quá trình phân huỷ chậm Nhiệt độ thường trong khoảng 55-

60oC, với việc kiểm tra nhiệt độ tại những điểm khác nhau của các đống ủ ta sẽxác định được đồ thị nhiệt độ từ đó có thể kiểm soát được nhiệt độ của quá trìnhủ

Nhiệt độ được tạo ra trong quá trình hoạt động của vi sinh vật Nhiệt độtối ưu cho quá trình ủ là 50-55oC Ở mức nhiệt độ này các vi sinh vật gây bệnhđược tiêu diệt và tác dụng thúc đẩy quá trình phản ứng sinh hoá

2.4.5.5 pH

pH ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật, hầu hết chúng hoạt động tốt

ở môi trường trung tính và môi trường có tính axid yếu Khoảng pH thích hợpcho các vi sinh vật phát triển là pH = 5,5 - 8,5 Ở giai đoạn đầu của quá trìnhphân huỷ thì các axid được tạo thành làm cho pH giảm tạo điều kiện cho sự pháttriển của nấm và sự phân huỷ lignin, cellulose Khi quá trình phân huỷ tiếp tụccác acid bị trung hoà và phân trộn có pH = 6

2.4.5.6 O 2 , CO 2

Nồng độ thích hợp của O2 là 15-20% và của CO2 là 0,5-5% Nồng độ oxithấp sẽ dẫn đến phân giải kị khí tạo mùi hôi, ngược lại nồng độ oxi cao sẽ khôngbảo đảm độ ẩm thích hợp cho các vi sinh vật kị khí phát triển

2.4.6 Kiểm soát và đánh giá quá trình ủ [5]

2.4.6.1 Kiểm soát quá trình ủ

- Cân bằng các chất dinh dưỡng:

Đảm bảo đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự hoạt động của visinh vật như các nguyên tố vi lượng và đa lượng…

Trang 19

- pH, Nhiệt độ:

Nhiệt độ thích hợp: 50-55oC

pH thích hợp: Trung tính

2.4.6.2 Đánh giá quá trình ủ

- Nhiệt độ giảm đến mức nhiệt độ bình thường, không tăng trở lại

- Thành phần các chất trong khối ủ C/N, tro, COD,VS (chất rắn bay hơi)

- % lượng nitrat và không có mặt của NH3

- Không có các loại côn trùng trước và sau sản phẩm ủ

- Không còn mùi khó chịu

- Xuất hiện màu trắng hay màu xám tráng của xạ khuẩn

2.4.7 Phương pháp ủ phối trộn

Là nguyên liệu được bổ sung thêm các thành phần khác như than bùnnhằm mục đích:

- Rút ngắn thời gian ủ chín, tăng thành phần các vi sinh vật có ích cho đất

- Đảm bảo được độ ẩm và thành phần thích hợp do phối trộn với thành phần bùn

- Tăng số lượng vi sinh vật có ích cho phân bón và tận dụng các vi sinh vật phânhuỷ sẵn có trong than bùn

2.4.8 Cơ sở khoa học xử lý than bùn

Than bùn là vật liệu hữu cơ giàu axid humic (Chất kích thích sinh trưởngcho cây trồng), có độ chua rất cao khi mới khai thác (pH=2,5 - 4,5), bản thânthan bùn không chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng, axidhumic lại ở dạng không hoà tan nên cây trồng không thể hấp thụ được Vì vậykhi sử dụng than bùn để sản xuất phân vi sinh nó cần phải được hoạt hoá Thôngthường thì người ta dùng amoniac để hoạt hoá than bùn

Tác dụng của quá trình hoạt hoá:

- Chuyển acid humic khó tan thành muối humate dễ tan

- Giảm độ chua của than bùn

- Tăng nồng độ đạm có trong than bùn

2.4.9 Cơ sở bổ sung NPK

Rác hữu cơ sau khi ủ với than bùn đạt độ mùn hoá nhất định nhưng vẫn

Trang 20

chưa bảo đảm đầy đủ các thành dinh dưỡng, vì vậy cần phải bổ sung NPK và visinh vật.

Các chất dinh dưỡng đa lượng (N, P, K) được phố trộn bổ sung dưới dạngure, supephosphate, kali và các chất dinh dưỡng vi lượng (Mo, Zn, Mn, Fe, B)được bổ sung giới dạng dung dịch phun vào hỗn hợp sau khi ủ

2.5 Quá trình xảy ra khi chế biến và bảo quản

2.5.1 Sự chuyển hóa các hợp chất cacbon [12]

* Quá trình phân giải cellulose

- VSV phân giải cellulose:

+ Vi khuẩn: các giống Bacillus, Chlostridium.

+ Xạ khuẩn: Streptomyces.

+ Nấm mốc: Aspergillus, Penicillium, Fusarium.

- Cơ chế của quá trình phân giải:

Muốn phân giải được cellulose, các loại VSV phải tiết ra men cellulase.Cellulase là enzym ngoại bào và cơ chế chung của quá trình phân giải celluloselà

Cellulose → … → disacarit → monosacarit

* Sự phân giải xilan

Xilan là hợp chất hydratcarbon, phân bố rộng trong tự nhiên Xilan cónhiều trong xác thực vật

Cơ chế phân giải:

Dưới tác dụng của xilanase ngoại bào, xilan sẽ phân giải thành các phầnkhác nhau: những đoạn dài xilanbiose và xilose

VSV phân giải xilan: các VSV có khả năng phân giải cellulose khi sảnsinh ra men cellulose thường sinh ra men xilanase Trong đất chua thì nấm là loạiVSV đầu tiên tác động vào xilan Trong đất trung tính và kiềm, vi khuẩn là nhómtác động đầu tiên vào xilan

* Phân giải pectin

- VSV phân giải pectin: Bacillus, Mucor, Fusarium, Chlostridium.

- Cơ chế phân giải:

Trang 21

+ VSV phân giải pectin nhờ có enzym protopectinase biến protopectin không tanthành pectin hòa tan.

+ Tiếp theo, dưới tác dụng của pectinase, pectin hòa tan sẽ tạo thành axit pecticrồi tiếp tục tạo thành các axit D-galactouronic

* Sự phân giải lignin

Nấm mốc Bacidomycetes có thể chia thành hai nhóm Một nhóm có thể

chuyển hóa nhanh chóng gỗ thành khối màu đỏ, chủ yếu là phá hủy cellulose vàhemicellulose, không có tác dụng lên lignin Một nhóm phân giải gỗ thành mộtkhối màu trắng, chúng chủ yếu tập trung tác động lên lignin nhưng hầu nhưkhông phân giải cellulose Các loài vi khuẩn có hoạt tính phân giải lignin cao

thường thuộc về các giống Pseudomonas, Flavobacterium, Agrobacterium, v.v

* Sự phân giải tinh bột

- VSV phân giải tinh bột:

Có nhiều loại VSV có khả năng sinh ra enzym amylase ngoại bào sẽ phângiải tinh bột thành các thành phần đơn giản hơn như maltose, các oligomer,glucose

Một số loài VSV có hoạt tính amylase cao và có ý nghĩa nhiều trong việcphân giải tinh bột:

+ Aspergillus cadidus, Asp.niger, Bacillus sulitilis có khả năng tiết ra enzym amylase

α-+ Asp Awamori, Asp Oryzae tiết ra β-amylase

+ Asp Awamori, Asp Niger, Asp Oryzae tiết ra glucoamylase.

2.5.2 Quá trình phân giải các hợp chất chứa nitơ

Quá trình amôn hóa là quá trình phân hủy, chuyển hóa các hợp chất hữu

cơ dưới tác dụng của VSV để hình thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn như

NH4

* Quá trình amôn hóa protein

- Đây là quá trình phân giải protein thành NH3 dưới tác dụng của VSV

- VSV chủ yếu: vi khuẩn hiếu khí, yếm khí, xạ khuẩn, nấm

Trang 22

- Cơ chế: dưới tác dụng của enzym proteinase, các protein được phân giải thànhcác hợp chất đơn giản là polypeptit, oligopeptit Các chất này được tiếp tục phângiải thành axit amin nhờ tác dụng của emzym peptidase ngoại bào Các chất nàycũng có thể trực tiếp hấp thụ vào tế bào VSV, sau đó được tiếp tục chuyển hóathành axit amin Các axit amin này sẽ được sử dụng một phần vào quá trình sinhtổng hợp protein của VSV, một phần được tiếp tục phân giải để tạo ra NH3, CO2

và nhiều sản phẩm trung gian khác

* Quá trình amôn hóa urê, axid uric [12; Trang 105]

Vi khuẩn amôn hóa urê: Micrococus ureae, Bacillus hesmogenes, Sarcina ureae…Ngoài ra, nhiều loại xạ khuẩn và nấm mốc cũng có khả năng này.

Vi khuẩn urê thường thuộc loại hiếu khí hoặc yếm khí không bắt buộc.Chúng phát triển tốt trong môi trường trung tính hoặc hơi kiềm Chúng không sửdụng được cacbon trong urê, urê chỉ được dùng làm nguồn cung cấp nitơ chochúng Chúng có men urease làm xúc tác quá trình phân giải urê thành NH3, CO2,

H2O Còn với axit uric, chúng sẽ được phân giải thành urê và axit tactronic dưới

tác dụng của VSV

CHƯƠNG 3 CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Trang 23

3.1 Chọn dây chuyền công nghệ sản xuất phân vi sinh

3.1.1 Đặc điểm công nghệ

Công nghệ An sinh – ASC với các đặc điểm như:

- Mang tính chất một dây chuyền thiết bị đồng bộ từ khâu tiếp nhận rác thải đến

công đoạn sản xuất ra sản phẩm cuối cùng

- Phù hợp với điều kiện địa phương

- Giá thành rẻ hơn so với dây chuyền thiết bị xử lý rác nhập ngoại

- Giảm thiểu chôn lấp: Tỷ lệ chôn lấp không quá 10%

- Phù hợp với xử lý rác thải sinh hoạt tươi của các đô thị Việt Nam Rác thảiđược nhà máy thu gom chưa có phân loại từ đầu nguồn: tỷ lệ thu hồi phế thải từ25% đến 30% so với trọng lượng rác tươi Tỷ lệ thu hồi plastic từ 7% đến 10% sovới trọng lượng rác tươi

Tuy nhiên, phương pháp này có một vài hạn chế như:

- Thời gian để tạo ra sản phẩm tương đối dài

- Tốn diện tích

3.1.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Rác thải sinh hoạt

Xử lí EMPhân loại

Rác hữu cơ đem đi làm nhỏ

Ủ sơ bộ

Chế phẩm EM

Rác vô cơ

Than bùnLàm sạchNghiền Trộn

Ép viênSấyLàm nguộiSàng phân

ĐốtĐịnh lượng

Trang 24

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1 Xử lí rác sinh hoạt

Trang 25

- Mục đích: Giảm mùi hôi, tăng tốc độ phân huỷ rác, giảm các VSV gây bệnh.

- Tiến hành: Rác sau khi cân được đưa về bãi tập kết sau đó được xử lí dung dịch

EM nồng độ 1/80, dùng 15 lít/m3 và dùng bình xịt đều kháp bề mặt rác, sau 10giờ đem đi xử lí các giai đoạn tiếp theo

3.2.1.2 Phân loại

- Mục đích: Loại các thành phần vô cơ còn sót lại, các loại rác hữu cơ khó phân

huỷ như xương, sừng động vật…để có sự đồng nhất trong rác thải

- Tiến hành: Công đoạn này được thực hiện trên băng tải, hai bên băng tải bố trí

công nhân dùng tay loại các phần hữu cơ khó phân huỷ

3.2.1.3 Sàng lồng

- Mục đích: Tách đất, cát và vụn hữu cơ không phân hủy sinh học ra khỏi hỗn

hợp nhằm làm tăng hiệu suất của quá trình ủ và tinh sạch sau này

- Cách tiến hành: Hỗn hợp rác thải sau khi phân loại bằng sức gió được băng tải

chuyển vào sàng lồng Với kích thước lỗ sàng và độ nghiêng sàng thích hợp, đất,cát và mùn hữu cơ có kích thước lọt lỗ sàng được loại ra và được băng tải chuyển

ra ngoài Hỗn hợp này có thể dùng để cải tạo đất Phần trên sàng tiếp tục đi đếncác công đoạn tiếp theo

3.2.1.4 Làm nhỏ

- Mục đích: Giảm thời gian tạo mùn cho rác bằng cách làm giảm kích thước của

rác

- Tiến hành: Công đoạn này được thực hiện trong máy chặt rác, rác được theo

băng tải đi vào máy cắt rác và được cắt nhỏ theo một kích thước thích hợpkhoảng 1,2-5cm do đó bước dao được điều chỉnh thích hợp cho quá trình cắt

3.2.1.5 Ủ sơ bộ [7]

Trang 26

- Mục đích: chuyển hoá một phần rác thành mùn để giảm thời gian ủ sau này.

- Tiến hành: Công đoạn này được thực hiện ở hầm ủ sơ bộ Rác sau khi xử lí EM

được đưa đến hầm ủ, tại đây rác được ủ trong 10 ngày

Khi tiến hành ủ, nhiệt độ khối ủ tăng lên rất nhanh sau 2 ngày Do đó, sau

ba ngày thì chuyển bể ủ kết hợp đảo trộn nhằm cung cấp O2 cho khối ủ, mặt khácgiải phóng nhiệt tích tụ trong khối ủ Ngoài ra, khi tiến hành đảo trộn các chất khígây ra mùi hôi khó chịu sẽ được thoát ra ngoài khối ủ

Giai đoạn này giúp các chất hữu cơ phân hủy, dẫn đến sự ổn định của khối

ủ bằng hoạt động của các VSV ưa nhiệt Kết quả sẽ tạo ra CO2, H2O, chất khoáng

và các chất hữu cơ ổn định Qúa trình ủ được thực hiện cả trong điều kiện hiếukhí và kị khí

3.2.2 Xử lí than bùn

3.2.2.1 Làm sạch

- Mục đích: Loại bỏ các hợp chất lẫn trong than bùn.

- Tiến hành: Công đoạn này được thực hiện trên băng tải, hai bên băng tải được

bố trí công nhân nhặt những tạp chất lẫn trong than bùn

3.2.2.2 Nghiền [10]

- Mục đích: Tạo cho than bùn có kích thước đồng nhất, tơi xốp, , thuận lợi cho

quá trình hoạt hoá và bổ sung chất dinh dưỡng sau này, đồng thời tạo cho phân

có chất lượng ổn định và tính thẩm mỹ cao

- Tiến hành: Công đoạn này được thực hiện trên máy nghiền búa Than bùn sau

khi làm sạch được cho vào máy nghiền nhờ băng tải va đập vào búa, má búa giữathan với than làm cho than bị vỡ vụn

3.2.2.3 Trộn

- Mục đích: Tạo hỗn hợp đồng nhất giữa than bùn và dung dịch NH4OH 20%

- Tiến hành: Công đoạn này được thực hiện trên vít tải Than bùn sau khi nghiền

được cho vào vít tải, đông thời tại đây được phun dung dịch amoniac với hàmlượng amoniac là 1-1.5% so với than bùn sau đó vít tải trộn đều và tải ra ngoài

3.2.2.4 Ủ hoạt hóa [10]

- Mục đích: Giảm độ chua và chuyển axid humic trong than bùn thành muối

Trang 27

humat đồng thời tăng hàm lượng đạm của phân.

- Tiến hành: Sau khi được trộn đều với dung dịch amoniac bằng vít tải thì than

bùn được ủ từ 5-10 giờ ở bể ủ (Bể ủ bằng xi măng) để phản ứng xảy ra hoàntoàn Tiến hành theo dõi màu than bùn chuyển từ nâu sang đen là kết thúc giaiđoạn ta thu được than bùn đã hoạt hoá

3.2.3 Phối trộn

- Mục đích: Tạo sự đồng đều giữa than bùn đã hoạt hoá và rác đã được ủ sơ bộ.

- Tiến hành: Công đoạn này được thực hiện trong máy trộn thùng quay Sau khi

phối trộn hỗn hợp rác-bùn theo băng tải vào máy trộn thùng quay Hỗn hợp đượcđảo trộn và được vận chuyển về phía tháo liệu để đến công đoạn ủ chín

3.2.4 Nhân giống

- Mục đích: Đáp ứng đủ số lượng giống cho sản xuất.

- Tiến hành: Sau khi được hoạt hóa, men giống sẽ được nhân giống cấp I trong

phòng thí nghiệm, sau đó chuyển sang nhân giống cấp II trong thùng lên mennhỏ, để tăng lượng sinh khối Sau đó, sinh khối vi sinh vật được chuyển lênthùng lên men lớn Để cung cấp đầy đủ số lượng giống cho sản xuất, ta tiếp tụcnhân giống cấp III để thu lượng sinh khối cần thiết theo yêu cầu

Các thông số trong quá trình ủ:

- Tiến hành: Công đoạn được thực hiện trong bể ủ Bể ủ được sử dụng là

conterner có hệ thống tháo nước rác ở dưới đáy thùng, hệ thống thổi khí, hệthống phun ẩm và hệ thống đảo trộn Sau khi trộn, hỗn hợp rác-bùn được phunnước làm ẩm, tiếp tục được chuyển qua vít tải từ thùng trộn, tại đây hỗn hợpđược phun dung dịch chứa vi sinh vật phân huỷ cellulose, cố định N2, phân giảilân Sau khi phun xong thì hỗn hợp theo băng tải vào bể đến đầy Hệ thống sục

Trang 28

khí được sục khí bằng bơm theo định kì Thường cấy 1,5% giống so với lượngphân.

Với quá trình ủ và tạo mùn thì hỗn hợp phải đạt được thông số sau:

Sau 28 ngày ủ khi khối ủ có tỉ lệ C:N là 10-15:1, độ ẩm khoảng 45%,nhiệt độ khối ủ giảm đột ngột xuống còn 35-40oC và không khí tăng trở lại lúc đókết thúc quá trình ủ Ngoài ra, còn thấy xuất hiện xạ khuẩn xung quanh khu vực ủ

là dấu hiệu kết thúc, sau đó người ta thu nhận sản phẩm

3.2.6 Sàng mùn

- Mục đích: phân loại mùn sau khi ủ và tách lấy phần mùn mịn tiếp tục xử lí.

- Tiến hành: Công đoạn được thực hiện trên máy sàng thùng quay có kích thước

lỗ sàng là 10mm, sau khi sàng sản phẩm lọt sàng được đem trộn cùng với phânNPK, còn phần trên sàng đem đi đốt

3.2.7 Phối trộn NPK

- Mục đích: Bổ sung thêm lượng N, P, K còn thiếu so với tiêu chuẩn.

- Tiến hành: Công đoạn được thực hiện trong máy thùng quay Sau khi sàng sản

phẩm lọt sàng được đem đi trộn với phân NPK bột đã được định lượng, phân bón

và mùn mịn được đảo trộn, sản phẩm được đưa đến cửa tháo liệu

3.2.8 Ép viên [10]

- Mục đích: Dễ đóng bao, giảm bụi, dễ bón cho cây trồng và mang tính thẩm mỹ.

- Tiến hành: Công đoạn được thực hiện trong máy ép viên Sau khi bổ sung NPK

độ ẩm hỗn hợp đạt 18-20% và bổ sung rỉ đường, hỗn hợp được đưa vào máy ép

Trang 29

viên Sau khi ép viên thì đạt 14% sản phẩm sau đó được qua băng tải qua thiết bịsấy Rỉ đường dùng với lượng là 2 lít/1 tấn sản phẩm phối trộn.

3.2.9 Sấy

- Mục đích: Tạo độ ẩm thích hợp cho quá trình bảo quản và sử dụng sản phẩm.

- Tiến hành: Công đoạn được thực hiện bằng máy sấy thùng quay Sản phẩm sau

tạo viên được đưa lên băng tải đến máy sấy có độ ẩm 15%, không khí nóng thổivào và làm khô sản phẩm (độ ẩm 13%)

3.2.10 Làm nguội

- Mục đích: Làm giảm nhiệt độ của sản phẩm.

- Tiến hành: Sau khi sấy, sản phẩm theo băng tải vào trống quay làm nguội, một

đầu của trống có quạt thổi Trống vừa quay vừa vận chuyển sản phẩm ra cửa tháoliệu

3.2.11 Sàng phân

- Mục đích: Tách loại phần mịn trong sản phẩm để lấy sản phẩm dạng viên.

- Tiến hành: Vật liệu theo băng tải vào sàng rung, dưới tác động của lực rung thì

phân mịn lọt qua sàng và được đem đến bộ phận ép viên trở lại còn phần trênsàng được đem đi đóng bao

3.2.12 Đóng bao

- Mục đích: Bao gói sản phẩm để dễ dàng vận chuyển, bảo quản và sử dụng.

- Tiến hành: Được tiến hành bằng máy đóng gói, mỗi gói có trọng lượng 50kg và

đưa vào kho bảo quản

CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Trang 30

4.1 Các số liệu ban đầu

- Năng suất: 3 tấn phân/giờ

- Nguyên liệu chính: Rác thải sinh hoạt đã phân loại và than bùn

- Nguyên liệu phụ: chế phẩm EM

4.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy

- Nhà máy làm việc 1 ca/ngày, 8 giờ/ca

- Nhà máy nghỉ làm việc vào những ngày lễ, ngày Tết, chủ nhật

- Nhà máy nghỉ hoạt động 14 ngày cuối tháng 11 để bão dưỡng và làm vệ sinh

Bảng 4.1 Biểu đồ sản xuất trong năm của nhà máy

4.3.1 Các số liệu ban đầu

- Năng suất của nhà máy là 3 tấn phân/giờ

- Độ ẩm trước khi ủ sơ bộ: 65%

- Độ ẩm sau khi ủ sơ bộ: 60%

- Độ ẩm ban đầu của than bùn-rác: 55%

- Độ ẩm sau khi ủ chín: 45%

- Độ ẩm sau phối trộn NPK: 35%

- Độ ẩm sau khi ép viên: 30%

- Độ ẩm sau khi sấy: 15%

- Độ ẩm sau làm nguội: 15%

4.3.2 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn

4.3.2.1 Công đoạn xử lí rác thải sinh hoạt

a) Xử lý EM

Hao hụt khối lượng: 1%

b) Phân loại và sàng lồng

Trang 31

M m

Trong đó, m: khối lượng nguyên liệu trước khi ủ

M: khối lượng nguyên liệu sau khi ủ

Mà mo = m(100 – w) = M (100 – W)

mo: khối lượng chất khô

w: độ ẩm nguyên liệu trước khi ủ

W: độ ẩm nguyên liệu sau khi ủ

⇒ =100100−−Ww

m M

do đó:

W100

WW

100

1001

W100

6065

−

*100 = 12,500%

Tỷ lệ hao hụt của công đoạn ủ sơ bộ là: 12,500% + 2% = 14,500%

4.3.2.2 Công đoạn xử lí than bùn

Trang 32

d) Ủ hoạt hóa

4.3.2.3 Công đoạn chung

a) Phối trộn

Ở công đoạn này ta bổ sung than bùn làm cho độ ẩm của nguyên liệu giảmxuống, thực chất không phải là sự hao hụt ẩm nên hao hụt ẩm của công đoạn nàybằng 0

−

*100 = 18,182 %

Khi ủ chin, giả sử nguyên liệu hao hụt khoảng 1,5% khối lượng, tuy nhiên

ta bổ sung lượng men giống 1,5% nên hao hụt khối lượng bằng 0

Tỷ lệ hao hụt của công đoạn ủ chín: 18,182 %

Tỷ lệ hao hụt của công đoạn phối trộn phân NPK: 1%

Trang 33

Tỷ lệ hao hụt của cả công đoạn ép viên: 7,143% + 1% = 8,143 %.

Tỷ lệ hao hụt cả công đoạn sấy: 17,647% + 1% = 18,647%

g) Làm nguội

Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu đưa vào là 15% sau khi ra khỏi công đoạn

độ ẩm là 15% nên hao hụt ẩm ở công đoạn này là 0

Tỷ lệ hao hụt cả công đoạn làm nguội: 1%

h) Sàng phân

i) Đóng bao

Bảng 4.2 Tổn thất khối lượng của từng công đoạn

Công đoạn

% Hao hụt khối lượng

% Hao hụt

Do ẩm

Tổng % hao hụt

Trang 34

a) Khối lượng phân trước khi đóng bao

Ta có khối lượng phân sau khi đóng bao là 3 tấn/h

Ở công đoạn đóng bao hao hụt là 1% [bảng 4.2] nên ta tính được khốilượng sản phẩm trước khi đóng bao là:

030,31100

100

*

b) Khối lượng phân trước khi sàng phân

Theo bảng 4.2 thì công đoạn này hao hụt 1% nên khối lượng phân trướckhi sàng phân là:

061,31100

100

*030,

Khối lượng phân dưới sàng được tính như sau:

031,0100

1

*061,

100

*061,

d) Khối lượng phân trước khi sấy

Ở công đoạn sấy hao hụt là 18,647% [bảng 4.2] nên ta tính được khốilượng phân trước khi sấy là:

801,3647,18100

100

*092,

e) Khối lượng phân trước khi ép viên

Ở công đoạn ép viên hao hụt là 8,143% [bảng 4.2] nên ta tính được khốilượng phân trước khi ép viên và phân dưới sàng đưa đi ép viên lại:

Trang 35

100

*801,

Gọi M1, M2, M3 là khối lượng phân urê, lân, kali cần phối trộn (tấn/h)

- M là khối lượng của phân sau khi phối trộn M = 4,107 (tấn/h)

- X, Y, Z: Lần lượt là tỉ lệ N:P2O5:K2O của phân sau khi phối trộn (theo % khốilượng), tỷ lệ là 3:2,5:2

- x, y, z: Lần lượt là tỉ lệ N:P2O5:K2O của phân trước khi phối trộn (theo % khốilượng), tỷ lệ là 2,5:2:1,5

- N, P, K là lượng N, P2O5, K2O có trong phân urê, lân, kali (theo % khối lượng).N:P:K là 20:10:15

- Khối lượng phân NPK được tính theo công thức sau:

- Khối lượng urê

X )*(

103,020

107,4

*)5,23

Y )*(

205,010

107,4

*)25,2

Z )*(

137,015

107,4

*)5,12

Vậy khối lượng phân bón phải dùng là:

M1+M2+M3 = 0,103 + 0,205 + 0,137 = 0,445 (tấn/h)

g) Khối lượng phân trước khi phối trộn

Ở công đoạn này hao hụt 1% [bảng 4.2] nên ta tính được khối lượng phântrước khi phối trộn là:

699,31

100

*)445,0107,4

−

(tấn/h)

h) Khối lượng mùn trước khi sàng

Trang 36

Ở công đoạn này hao hụt 5% [bảng 4.2] nên ta tính được khối lượng mùntrước khi sàng là:

894,35100

100

*699,

5

*894,

i) Khối lượng mùn trước khi ủ chín

Ở công đoạn này hao hụt 18,182% [bảng 4.2] nên ta tính được khối lượngmùn trước khi ủ chín là:

759,4182,18100

100

*894,

- T1, T2 lần lượt là độ ẩm của rác và than bùn trước khi phối trộn (%)

- W là độ ẩm chung của hỗn hơp sau khi phối trộn (%)

Ta có W= 55%, T1 = 60 %, T2 = 10 % ( Độ ẩm của than sau khi đã kiềm hoá)

Độ ẩm của vật liệu sau khi phối trộn được tính theo công thức sau:

W * * *60 *10 55

2 1

2 2 1

+

=+

+

=

Q Q

T Q T Q

Hao hụt của công đoạn này là 2%, nên ta có:

2

1 Q Q

Q= + = 4,856

2100

100

*759,

Suy ra, Q *60+Q *10=55*4,856=267,080

Trang 37

Vậy, Q1= 4,370 (tấn/h)

=

2

Q 0,486 (tấn/h)Vậy cần 4,370 tấn rác ủ sơ bộ và 0,486 tấn than bùn đã hoạt tính để phốitrộn trong một giờ

4.3.3.2 Tính cân bằng vật chất cho công đoạn xử lý rác

a) Khối lượng rác trước khi ủ sơ bộ

Ở công đoạn này hao hụt 14,500% [bảng 4.2] nên ta tính được khối lượngrác trước khi ủ sơ bộ là:

111,5500,14100

100

*370,

b) Khối lượng rác trước khi làm nhỏ

Công đoạn này hao hụt là 1% [bảng 4.2] nên khối lượng rác trước khi làmnhỏ là:

5,163

1100

100

*111,

c) Khối lượng rác trước khi phân loại và sàng lồng

Theo bảng 4.2 thì lượng rác phế liệu và tổn thất trong công đoạn này là10% do vậy khối lương rác trước khi phân loại là:

737,510100

100

*163,5

=

Ở công đoạn này, phần tạp chất chiếm 10% và có khối lượng là:

574,0100

10

*737,

d) Khối lượng rác trước khi đem đi xử lý EM

Hao hụt ở công đoạn này là 1% [bảng 4.2] nên khối lượng rác trước khiđem đi xử lí EM là:

795,51100

100

*737,

759,

Trang 38

Theo mục 3.2.1.1 thì để xử lý 1m3 rác cần 15 lít EM nồng độ 1/18 nên thểtích dung dịch EM cần dùng trong 1 giờ là:

14,488 * 15 = 217,320 (lít/h)

4.3.3.3 Tính cho công đoạn xử lý than bùn

a) Khối lượng than bùn trước khi ủ hoạt hóa

Khối lượng than bùn đã ủ đem đi phối trộn là 0,568 tấn/h và hao hụt trongcông đoạn này là 1% [bảng 4.2] nên khối lượng than bùn trước khi ủ hoạt hóa là:

491,01100

100

*486,

b) Khối lượng than bùn trước khi trộn amoniac

Theo bảng 4.2 thì hao hụt trong công đoạn này là 1%, nên khối lượng thanbùn và NH4OH 20% trước khi vào phối trộn là:

496,01100

100

*491,

c) Khối lượng than bùn trước khi nghiền

Theo bảng 4.2 thì công đoạn này hao hụt 1% nên khối lượng than bùn trước khi nghiền là:

494,01100

100

*489,

d) Khối lượng than bùn trước khi làm sạch

Theo bảng 4.2 thì hao hụt ở công đoạn này là 3% nên khối lượng than bùntrước khi làm sạch là:

0,509

3100

100

*494,

Vì tạp chất chiếm 3% khối lượng của than bùn [bảng 4.2] nên khối lượngtạp chất sẽ là:

Trang 39

0,509 * 0,03 = 0,015 (tấn/h)

e) Tính toán nhân giống

Lượng giống cấp III cần dùng trong 1 giờ là 9,518 (lít/h)

* Nhân giống cấp II lên cấp III

Tỉ lệ giống cấp II dùng để nhân giống cấp III là 10% nên ta tính đượclượng giống cấp II là:

952,0100

10

*9,518 = (lít/h)Lượng môi trường cần dùng là: 9,518- 0,952 = 8,566 (lít/h)

* Nhân giống cấp I lên cấp II

Tỉ lệ cấy giống cấp I là 16% vậy lượng giống cấp I là:

152,0100

16

*952,

Lượng môi trường cần dùng là: 0,852 – 0,152 = 0,800 (lít/h)

* Lượng giống gốc dùng để nhân lên giống cấp I

Tỉ lệ cấy giống 2% vậy lượng giống cần dùng trong 1 giờ là:

003,0100

2

*152,

Lượng môi trường cần dùng là:

0,152 – 0,003 = 0,149 (lít/h)

f) Lượng bao bì cần dùng

Nhà máy sử dụng loại bao 50kg

Số bao cần sử dụng trong một giờ là:

6050

3000= (bao/h)

4.3.4 Các bảng tổng kết cân bằng vật chất và nguyên liệu

Bảng 4.3 Bảng tổng kết cân bằng vật chất cho cả dây chuyền

Công đoạn Hao hụt

(%)

Năng suất (tấn/h)

Năng suất (tấn/ngày)

Trang 40

Khối lượng kg/ngày

Khối lượng Kg/năm

Thể tích (Lít/ngày)

Thể tích (Lít/năm)

Tiêu đề	Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh trên nền than bùn và rác thải sinh hoạt đã phân loại với năng suất 3 tấn phân/giờ
Tác giả	Trần Dương Liễu
Người hướng dẫn	Th.S Nguyễn Thị Lan
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công Nghệ Sinh Học
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2012
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	92
Dung lượng	2,35 MB

Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh trên nền than bùn và rác thải sinh hoạt đã phân loại với năng suất 3 tấn phângiờ

Kiểm tra chất lượng nguyên liệu