Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt, năng suất 8 tấn rácgiờ

Trong cuộc sống xã hội hiện đại ngày nay, con người luôn bận rộn trong việc làm giàu và đổi đời, họ cố phát minh ra hàng loạt máy móc kỹ thuật và trang thiết bị hiện đại để giảm bớt sức lao động con người. Nhưng đồng thời, họ cũng cho ra đời hàng trăm tấn rác thải mà không nghĩ đến những hậu quả do nó gây ra.Theo thống kê của Ngân hàng Thế giới và Bộ TNMT năm 2003 cho thấy, nước ta phát sinh hơn 15 triệu tấn rác thải từ nhiều nguồn khác nhau, trong đó 80% là rác thải sinh hoạt, bao gồm: Rác thải từ hộ gia đình, nhà hàng, chợ và các cơ sở kinh doanh, khu công nghiệp…. Đến năm 2010, con số này tăng lên hơn gấp 2 lần.Tổng lượng rác thải sinh hoạt phát sinh của đô thị có xu hướng tăng trung bình mỗi năm khoảng 1016%, đặc biệt là tại các đô thị lớn như: Hà Nội, TP HCM, Đà Nẵng… Bình quân cả nước mỗi ngày phát sinh 25.000 tấn rác thải sinh hoạt. Dự báo đến năm 2015 cả nước sẽ có 43,6 triệu tấn rác thải phát sinh và đến năm 2025 sẽ là 91 triệu tấn.Chính vì vậy, mà ngày càng có nhiều bệnh lạ xuất hiện cùng với những thảm họa do ô nhiễm môi trường gây ra. Nhưng con người vẫn làm ngơ không biết, không nhận thức được “rác thải” chính là “hiểm họa chết người”. Xuất phát từ những băn khoan đó, cộng với ý tưởng tại sao chúng ta không biến rác thành tiền và xem chúng như một nguồn tài nguyên, thay vì coi đó là một vấn nạn của xã hội. Do đó, em đã chọn cho mình đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt, năng suất 8 tấn rácgiờ” nhằm giảm bớt sức ép đối với bãi rác của thành phố, góp phần ngăn chặn các thảm họa ô nhiễm môi trường do rác gây nên và cung cấp phân bón hữu cơ sinh học phục vụ cho nông nghiệp.

MỞ ĐẦU

Trong cuộc sống xã hội hiện đại ngày nay, con người luôn bận rộn trongviệc làm giàu và đổi đời, họ cố phát minh ra hàng loạt máy móc kỹ thuật vàtrang thiết bị hiện đại để giảm bớt sức lao động con người Nhưng đồng thời,

họ cũng cho ra đời hàng trăm tấn rác thải mà không nghĩ đến những hậu quả do

Tổng lượng rác thải sinh hoạt phát sinh của đô thị có xu hướng tăng trungbình mỗi năm khoảng 10-16%, đặc biệt là tại các đô thị lớn như: Hà Nội, TPHCM, Đà Nẵng… Bình quân cả nước mỗi ngày phát sinh 25.000 tấn rác thải sinhhoạt Dự báo đến năm 2015 cả nước sẽ có 43,6 triệu tấn rác thải phát sinh và đếnnăm 2025 sẽ là 91 triệu tấn

Chính vì vậy, mà ngày càng có nhiều bệnh lạ xuất hiện cùng với nhữngthảm họa do ô nhiễm môi trường gây ra Nhưng con người vẫn làm ngơkhông biết, không nhận thức được “rác thải” chính là “hiểm họa chết người”

Xuất phát từ những băn khoan đó, cộng với ý tưởng tại sao chúng takhông biến rác thành tiền và xem chúng như một nguồn tài nguyên, thay vì coi

đó là một vấn nạn của xã hội Do đó, em đã chọn cho mình đề tài: “Thiết kế nhà

máy sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt, năng suất 8 tấn rác/giờ” nhằm

giảm bớt sức ép đối với bãi rác của thành phố, góp phần ngăn chặn các thảm họa

ô nhiễm môi trường do rác gây nên và cung cấp phân bón hữu cơ sinh học phục

vụ cho nông nghiệp

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ, KỸ THUẬT

1.1 Sự cần thiết phải đầu tư và xây dựng nhà máy

Môi trường không chỉ bị ô nhiễm bởi nước sinh hoạt và nước thải côngnghiệp mà còn bị ô nhiễm bởi nhiều nguồn khác Trong đó đáng quan tâm nhất làrác thải sinh hoạt Phần lớn các thành phố ở Việt Nam chưa có một công nghệhoàn chỉnh nào để xử lý rác thải sinh hoạt Do đó, việc ô nhiễm môi trường dorác thải ngày càng trở nên trầm trọng

Tại Đà Nẵng, cùng với sự phát triển không ngừng về kinh tế, cơ sở vậtchất hạ tầng của một thành phố năng động sau khi được công nhận là đô thị loạimột, đời sống của người dân ngày càng nâng cao, theo đó lượng rác thải sinhhoạt cũng tăng lên với thành phần phức tạp và khó kiểm soát được, sức khoẻ củacộng đồng nơi chôn lấp rác càng bị đe doạ Với thực trạng như thế 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

Nhà máy ra đời sẽ đóng góp một phần không nhỏ trong việc giải quyết ônhiễm môi trường nói chung, ô nhiễm bầu không khí, nguồn nước sinh hoạt nóiriêng Không chỉ dừng lại đó, nhà máy sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt

ra đời đã góp phần không nhỏ vào việc thúc đẩy sự phát triển nghành trồng trọtcủa đất nước giúp tăng năng suất cây trồng, cải tạo môi trường đất, tiết kiệmđược chi phí sản xuất, ngoài ra nó còn cung cấp thêm một lượng phân bón cho bàcon nông dân thành phố Đà Nẵng và các tỉnh lân cận

1.2 Vị trí đặt nhà máy

Hoạt động của một nhà máy sau khi xây dựng có tốt hay không tốt phụthuộc vào nhiều yếu tố Trong đó việc lựa chọn vị trí thích hợp là vấn đề rất quantrọng Do vậy mà nhà máy xây dựng gần bãi rác Khánh Sơn với các điều kiệnthuận lợi như gần nguồn nguyên liệu bãi rác, mật độ dân cư thấp, địa hình bằngphẳng, cơ sở vật chất hạ tầng được đầu tư phát triển cùng với sự phát triển khôngngừng của thành phố

1.3 Hệ thống giao thông vận tải

Đà Nẵng nằm ở trung độ của Việt Nam, trên trục giao thông huyết mạchBắc - Nam về cả đường bộ, đường sắt, đường biển và đường hàng không, là cửangõ quan trọng của cả miền Trung và Tây Nguyên

- Về đường sắt: Tuyến đường sắt Bắc - Nam chạy dọc thành phố có chiềudài khoảng 30 km với các ga: Đà Nẵng, Kim Liên, Hải Vân

- Về đường bộ: Trên địa bàn thành phố có tổng cộng 525,889 km đường

bộ trong đó: Quốc lộ 69,126 km, tỉnh lộ 99,916 km, đường nội thị 356,847 km

- Về đường thủy: Đà Nẵng là một cửa ngõ quan trọng với hai cảng biển làCảng Tiên Sa và cảng sông Hàn thuận tiện vận chuyển hàng hóa đến các nơi tiêuthụ trong khu vực

Ngoài ra, thành phố còn là điểm cuối trên hành lang kinh tế Đông - Tây điqua các nước Myanma, Thái Lan, Lào, Việt Nam [12]

1.4 Hệ thống cấp thoát nước

Trong nhà máy, nước dùng chủ yếu để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt củacông nhân Vậy nhu cầu sử dụng nước của nhà máy là không lớn lắm lớn Có thểlấy nước trực tiếp từ hệ thống cấp nước của thành phố Nước thải của nhà máychỉ có nước thải sinh hoạt nên có thể thải thẳng vào hệ thống xử lý nước thải củabãi rác Khánh Sơn

1.5 Nguồn cung cấp điện, khói lò

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 Ngoài ra, nhà máycòn có máy phát điện dự phòng để đảm bảo sự hoạt động liên tục của nhà máykhi cần thiết

Nguồn nhiên liệu chính để cung cấp cho lò đốt là dầu FO được cung cấp

từ các trạm xăng dầu của thành phố Ngoài ra, nhà máy còn sử dụng nguồn nhiênliệu từ than đá được cung cấp bởi các doanh nghiệp kinh doanh trên địa bàn

1.6 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu rác thải sinh hoạt do công ty môitrường đô thị thành phố Đà Nẵng thu gom và vận chuyển về bãi rác Khánh Sơn

từ rác thải sinh hoạt của 6 quận trong nội thành của thành phố và một số khu vựcdân cư của huyện Hòa Vang Đây là nguồn nguyên liệu chính để nhà máy hoạtđộng

1.7 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 làm việc liên tục từ khâu tiếp nhậnnguyên liệu cho đến ra sản phẩm nên cần một lượng lớn công nhân và đội ngũcán bộ quản lý có trình độ chuyên môn cao Nhà máy sẽ tuyển dụng nguồn nhânlực tại địa bàn Đà Nẵng và các tỉnh lân cận

1.8 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…

Ngoài ra, chúng ta cũng biết rằng việc sản xuất phân vi sinh từ rác thảisinh hoạt chỉ mới xử lý được với các loại rác hữu cơ Do vậy, việc phân loại ráctrước khi đi vào sản xuất phải tách được gần như hoàn toàn rác hữu cơ, còn cácchất vô cơ và plastic được sử dụng để tái chế thành các sản phẩm cho các ngànhcông nghiệp khác như công nghiệp nhựa, công nghiệp luyện kim nên nhà máy cóthể tận dụng được nguồn phế liệu này bằng cách hợp tác với các nhà máy sảnxuất nhựa, kim loại trong khu công nghiệp Hoà Khánh để giảm được giá thànhđầu tư và hạ giá thành sản phẩm đến mức thấp nhất có thể

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu về nguyên liệu

2.1.1 Rác thải sinh hoạt

2.1.1.1 Hiện trạng rác thải trên địa bàn thành phố Đà Nẵng

- Nguồn phát thải: Ở thành phố Đà Nẵng, tất cả chất thải rắn sinh hoạt củakhu dân cư, cơ quan, trường học, bãi biển, các điểm du lịch, khu công nghiệp,bệnh viện đều được tổ chức thu gom Ngoài ra, thành phố đang trong giai đoạnnâng cấp, quy hoạch đô thị còn chắp vá, thực trạng này làm cho nguồn phát sinhkhối lượng rác thải ngày càng gia tăng và phức tạp [6]

- Công tác thu gom , quản lý và xử lý rác thải

Hiện nay Công ty Môi trường Đô thị thành phố Đà Nẵng thu gom chấtthải rắn bình quân được 532 tấn/ngày, tỉ lệ thu gom đạt 87% lượng rác phát sinhtrên địa bàn thành phố

Tại 6 quận của thành phố, công tác thu gom rác thải được thực hiện hàngngày, tỷ lệ thu gom rác tại khu vực nội thành đạt trên 95% khối lượng rác phátsinh trên địa bàn Riêng huyện Hoà Vang hiện nay công tác thu gom chất thải rắnmới chỉ được thực hiện tại các khu dân cư nằm ven quốc lộ, tỉnh lộ và các chợcủa xã [6]

Thành phố Đà Nẵng hiện có 10 Trạm trung chuyển được đầu tư từ Dự ánThoát nước và Vệ sinh môi trường

2.1.1.2 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, sán thường có sẵn trong chất thải ngay từ khi bắt đầu bỏ chất này vào môitrường 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 thunhận, vận chuyển 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 [4, tr36]

2.1.2 Chế phẩm EM

2.1.2.1 Giới thiệu về EM

EM gốc là dung dịch có màu nâu với mùi dễ chịu, có vị ngọt chua, pHcủa EM đạt ở mức dưới 3,5 Nếu có mùi nặng hoặc hôi thối thì độ pH > 4, khi đó

EM gốc đã bị hỏng không sử dụng được EM gốc là vi sinh vật không hoạt động

Vì vậy, EM gốc cần hoạt động bằng cách cung cấp nước và thức ăn bằng cáchthêm nước và rỉ đường Sử dụng dung dịch EM pha loãng gọi là EMtc, để xử lýmôi trường phun cho cây trồng, vật nuôi

Các vi sinh vật trong EM gồm 5 nhóm VSV có ích: Vi khuẩn quang hợp,

Vi khuẩn lactic, nấm men, xạ khuẩn và nấm sợi

Mỗi loại vi sinh vật trên có chức năng quan trọng riêng Tuy nhiên, vikhuẩn quang hợp là xương sống hoạt động của EM và nó hỗ trợ hoạt động củacác vi sinh vật khác [3]

2.1.2.2 Hiệu quả tác dụng của EM

EM có hiệu quả khử mùi rất tốt, nó có tác dụng khống chế mùi hôi trongrác thải, nước thải, giảm một số thông số vật lý, hóa học để đảm bảo về mặt vệsinh môi trường Do đó bất cứ loại chất hữu cơ nào cũng có thể sử dụng làm phân

vi sinh được mà không bị phát sinh mùi hôi thối

EM sẽ làm phân hủy các chất hữu cơ rất nhanh, khi đó nó sẽ được hấp thụvào trong đất Đó là sự khác biệt với mọi phương pháp bình thường khác khimuốn phân hủy hữu cơ phải mất nhiều tháng trời

EM sẽ tạo một khối lượng lớn các chất dinh dưỡng từ các chất hữu cơ chocây trồng.

EM làm mất hiệu lực côn trùng và sâu hại nhưng không có tác dụng đốivới VSV có lợi

EM phát triển hệ miễn dịch tiềm tàng của cây trồng và vật nuôi, vì vậytăng cường sức đề kháng của cây

EM có khả năng biến các loại chất thải thành loại có ích, không độc hại,bao gồm các chất thải từ nước cống, từ nước thải độc hại công nghiệp

EM làm chậm khả năng quá trình ăn mòn của kim loại, giảm chi phí thaythế máy móc

EM là một hỗn hợp các chủng VSV được phân lập từ các hệ sinh thái Nó

là một thực thể sống, không chứa bất kỳ một tổ chức nào do kỹ thuật di truyềntạo ra Nó được phép sản xuất ở các nước khác nhau, EM được tạo ra từ sự nuôicấy hỗn hợp các VSV có trong tự nhiên [4]

2.1.3 Men vi sinh phân hủy rác hữu cơ

Quá trình chuyển hóa rác thải sinh hoạt thành phân bón hữu cơ là quátrình oxy hóa sinh học các chất hữu cơ do tập đoàn VSV thực hiện

Thành phần chủ yếu VSV tham gia phân hủy rác gồm vi khuẩn, xạ khuẩn

và nấm Mỗi một loài VSV đóng một vai trò nhất định trong quá trình phân hủyrác thải trong điều kiện nhiệt độ cao

Men vi sinh là loại men tổng hợp sản xuất từ các chủng VSV phân giải

chất xơ (Tricloderma, Streptomyces), chủng vi sinh vật phân giải chất hữu cơ (Bacillus, Candida) và chủng vi sinh vật kích thích sinh trưởng (Azotobacter)

Men vi sinh được ủ với liều lượng 2 kg hoặc 2 lít/tấn cơ chất cần ủ trongquy trình tạo phân bón từ phế thải

Trong trường hợp không có men vi sinh vật, có thể sử dụng phân chuồng,phân bắc hoặc phế thải động vật đã qua ủ sơ bộ với liều lượng từ 10 – 20% so vớitổng số nguyên liệu sử dụng [4]

Men vi sinh có tác dụng phân hủy các chất hữu cơ, chuyển hóa chúng theohai hướng sau:

- Vô cơ hóa: là quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành các hợpchất vô cơ dễ tiêu.

- Mùn hóa: là quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành các chất vô

cơ và hữu cơ đơn giản hơn, kết hợp quá trình tự tiêu và tự giải của VSV

Trong quá trình phân giải và chuyển hóa của VSV người ta thấy mùngồm: hydratcacbon, các pentoza, các hexoza, hemixenluloza, lignin, nhựa, sáp,dầu mỡ…

2.1.3.1 Hệ VSV có trong men vi sinh

- Vi khuẩn

Vi khuẩn là nhóm VSV phổ biến nhất, bao gồm cả vi khuẩn cổ Có mặt ởtất cả sinh thái khác nhau kể cả những môi trường khắc nghiệt

Các nhóm hay gặp nhất tham gia vào chu trình cacbon, nitơ, hidro, lưu

huỳnh…Các chi hay gặp nhất: Pseudomonas, Athrobacter, Alcaligenes,

Acetobacter, Bacillus, Nitrosomonas,…Trong đó chi Pseudomonas, Athrobacter

luôn chiếm ưu thế trong phân hủy sinh học các chất thải hữu cơ [2]

- Xạ khuẩn

Nhóm VSV này có cấu tạo giống cả vi khuẩn và nấm, đóng vai trò rấtquan trọng trong quá trình xâm nhập chất ô nhiễm Thuộc nhóm gram dương vàphân bố rất rộng trong các môi trường sinh thái khác nhau nên xạ khuẩn là mộttrong ba nhóm chiếm ưu thế Có một số chi và loài tạo các chất kháng sinh khácnhau nhưng lại có loài chuyển hóa hữu cơ rất tốt, kể cả các chất độc và khóchuyển hóa Đây là nhóm VSV chuyển hóa và tạo mùn lớn nhất trong đất Chi

Streptomyces là chi chiếm ưu thế và có thể chiếm đến 90% tổng các đại diện của

thế giới xạ khuẩn Những chi xạ khuẩn trước kia là vi khuẩn nay được xếp lại là

xạ khuẩn Mycobacterium, Terrabacterm Nocardia Các chi này có khả năng

chuyển hóa, phân hủy các hợp chất clo khó phân hủy Nhóm xạ khuẩn chịu nhiệt

và ưa nhiệt có vai trò rất lớn trong xử lý rác thải có nguồn gốc hữu cơ Trong ônhiễm chất thải rắn, xạ khuẩn luôn chiếm ưu thế [2]

- Nấm

Nấm lớn như nấm đảm đã được sử dụng rất nhiều để xử lý ô nhiễm các

chất hữu cơ khó phân hủy Các chi nấm sợi khác như Aspergullus, Penicillium,

Fusarium, Clodosporium, Rhizactonia, Rhizopus…có sinh khối lớn hơn cả vi

khuẩn và xạ khuẩn Đồng thời đóng vai trò chủ đạo trong quá trình làm sạch rấtnhiều chất hữu cơ ô nhiễm trong đó có đường, axit hữu cơ và đa hợp chất nhưlignoxenlulo, đặc biệt trong môi trường axit nhóm VSV này phân hủy các hợpchất hữu cơ có hiệu quả cao Đối với ô nhiễm hữu cơ ở thể rắn cũng giống như

xạ khuẩn nhóm VSV này đóng vai trò phân hủy rác rất hiệu quả [2]

Công thức hóa học: K2O hoặc KCl

2.2 Cơ chế biến đổi rác thành phân hữu cơ

2.2.1 Thành phần các vi sinh vật trong đống ủ

Thành phần các vi sinh vật có trong đống ủ làm phân vi sinh bao gồm cácchủng vi sinh vật phân hủy xenlulose, vi sinh vật phân giải protein, phân giải tinhbột, phân giải phosphate [3]

2.2.1.1 Vi sinh vật phân giải xenluloza

Trong thiên nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷxenluloza nhờ có hệ enzym xenluloza ngoại bào Trong đó vi nấm là nhóm có

khả năng phân giải mạnh vì nó tiết ra môi trường một lượng lớn enzym có đầy đủcác thành phần Nấm mốc có hoạt tính phân giải xenluloza, đáng chú ý là

Tricoderma Hầu hết các loài thuộc chi Tricoderma sống hoại sinh trong đất,

rác và có khả năng phân huỷ xenluloza Trong nhóm vi nấm ngoài Tricoderma còn có rất nhiều giống khác có khả năng phân giải xenluloza như Aspergillus,

Fusarium, Mucor

Nhiều loài vi khuẩn cũng có khả năng phân huỷ xenluloza, tuy nhiêncường độ không mạnh bằng vi nấm Nguyên nhân là do số lượng enzym tiết ramôi trường của vi khuẩn thường nhỏ hơn, thành phần các loại enzym khôngđầy đủ Thường ở trong đống ủ rác có ít loài vi khuẩn có khả năng tiết rađầy đủ bốn loại enzym trong hệ enzym xenluloza Nhóm này tiết ra một loạienzym, nhóm khác tiết ra loại khác, chúng phối hợp với nhau để phân giản cơ

chất trong mối quan hệ hỗ sinh Nhóm vi khuẩn hiếu khí bao gồm: Clostridium

và đặc biệt là nhóm vi khuẩn sống trong dạ cỏ của động vật nhai lại Chính nhờnhóm vi khuẩn này mà trâu bò có thể sử dụng được xenluloza trong cỏ, rơm rạ

làm thức ăn Đó là những cầu khuẩn thuộc chi Ruminococcus có khả năng phân

huỷ xenluloza thành đường và các axit hữu cơ

Ngoài vi nấm và vi khuẩn, xạ khuẩn và niêm vi khuẩn cũng có khảnăng phân huỷ xenluloza Người ta thường sử dụng xạ khuẩn, đặc biệt là chi

Streptomyces trong việc phân huỷ rác thải sinh hoạt Những xạ khuẩn này

thường thuộc nhóm ưa nóng, sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở nhiệt độ 45 500oC rất thích hợp với quá trình ủ rác thải [3]

-2.2.1.2 Vi sinh vật phân giải protein

Trong môi trường rác ủ đống, nitơ tồn tại ở các dạng khác nhau, từ nitơphân giải ở dạng khí cho đến các hợp chất hữu cơ phức tạp có trong cơ thể động,thực vật và con người Trong cơ thể sinh vật, nitơ tồn tại chủ yếu dưới dạng cáchợp chất đạm như protein, axit amin Khi cơ thể sinh vật chết đi, lượng nitơ nàyhữu cơ này tồn tại trong đất (rác) Dưới tác dụng của các nhóm vi sinh vật hoạisinh, protein được phân giải thành các axit amin Các axit amin này lại được một

hóa Quá trình này gọi là sự khoáng hóa chất hữu cơ vì qua đó, nitơ hữu cơ đượcchuyển thành dạng nitơ khoáng Các hợp chất nitrat lại được huyển hoá thànhdạng N2 phân tử, quá trình này gọi là sự nitrat hoá được thực hiện bởi nhómphân tích nitrat Khí N2 sẽ được cố định lại trong tế bào vi khuẩn và tế bàothực vật, sau đó chuyển thành dạng N2 hữu cơ nhờ nhóm vi khuẩn cố định N2.

Do đó vòng tuần hoàn N2 khép kín Trong hầu hết các khâu chuyển hoá củavòng tuần hoàn đều có sự tham gia của các vi sinh vật khác nhau

Nếu sự hoạt động của một nhóm nào đó ngừng lại thì toàn bộ sự chuyểnhoá của vòng tuần hoàn sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng

Nhóm vi khuẩn chính phân giải protein là vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn

cố định nitơ

Nhóm vi sinh vật tiến hành nitrat hoá bao gồm hai nhóm tiến hành haigiai đọan của quá trình Giai đoạn oxy hóa NH4+ thành NO2- gọi là nitrithóa, giai đoạn oxy hóa NO2- thành NO3- gọi là giai đoạn nitrat hóa

Nhóm vi khuẩn nitrit hoá bao gồm bốn chi khác nhau: Nitrozomonas,

itrozocystic, Nitrozolobus và Nitrosospira, chúng đều thuộc loại tự dưỡng bắt

buộc, không có khả năng sống trên môi trường thạch, bởi vậy phân lập chúng rấtkhó, phải dùng silicagen thay cho thạch Nhóm vi khuẩn này 6 nhóm tự dưỡnghoá năng có khả năng oxi hoá NH4+ bằng O2 không khí và tạo ra nănglượng:

Nhóm vi khuẩn nitrat hoá tiến hành oxi hoá NO2- thành NO3- bao

gồm ba chi khác nhau: Nitrobacter, Nitrospira và Nitrococcus [3].

2.2.1.3 Vi sinh vật phân giải tinh bột

Trong rác bể ủ có nhiều loại vi sinh vật có khả năng phân giải tinh bột.Một số vi sinh vật có khả năng tiết ra môi trường đầy đủ các loại enzym trong hệenzym amilaza Ví dụ như một số vi nấm bao gồm một số loại trong các chi

Aspergillus, Fusarium, Rhizopus Trong nhóm vi khuẩn có một số loài thuộc chi Bacillus, Cytophaza, Pseudomonas Xạ khuẩn cũng có một số các chi

NH+

4 + 3/2 O2 → NO2- + H2O + 2H + E

Aspergillus, Fusarium, Rhizopus Trong nhóm vi khuẩn có một số loài thuộc

chi Bacillus, Cytophaza, Pseudomonas Xạ khuẩn cũng có một số chi có khả

năng phân huỷ tinh bột Đa số các vi sinh vật không có khả năng tiết đầy đủ hệenzym amilaza phân huỷ tinh bột Chúng chỉ có thể tiết ra môi trường một hoặc

một vài men trong hệ đó Ví dụ như các loài Apergillus candidus, Pasteurianum,

Bacillus sublitis, B Mesenterices, Clostridium, A Oryzae chỉ có khả năng tiết

ra môi trường một loại enzym α-amilaza Các loài Aspergillus oryzae,

Clostrinium acetobuliticum chỉ tiết ra môi trường α - amiolaza Một số loài

khác chỉ có khả năng tiết ra môi trường enzym gluco amilaza Các nhóm nàycộng tác với nhau trong quá trình phân huỷ tinh bột thành đường Trong sản xuấtngười ta thường sử dụng các nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ tinh bột Ví

dụ trong chế biến rác thải hữu cơ người ta cũng sử dụng những chủng vi sinh vật

có khả năng phân huỷ tinh bột để phân huỷ tinh bột có trong thành phần rác hữu

cơ [3]

2.2.1.4 Vi sinh vật phân giải phosphat

Trong rác ủ, phospho tồn tại ở nhiều dạng hợp chất khác nhau.Phospho được tích luỹ trong rác khi động thực vật chết đi, những hợp chấtphospho hữu cơ này được vi sinh vật phân giải tạo thành các hợp chất phospho

vô cơ khó tan Do đó phospho tồn tại ở hai dạng: phospho hữu cơ vàphospho vô cơ

Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ chủ yếu thuộc hai chi: Bacillus và

Pseudomonas Các loài có khả năng phân giải mạnh là B Megatherium, B Mycoides và Pseudomonas sp Ngày nay người ta đã phát hiện ra một số xạ

khuẩn và vi nấm cũng có khả năng phân giải phospho hữu cơ [3]

2.2.2 Các phản ứng sinh hóa xãy ra trong đóng ủ

Quá trình ủ là một quá trình sinh học, ở đó các chất hữu cơ được chuyểnhóa tạo thành mùn ổn định Quá trình này được thực hiện bởi một hỗn hợp các visinh vật có trong rác thải Chúng bao gồm các xạ khuẩn, nấm mốc, vi khuẩn…Sự

ổn định chất thải phần lớn được kết thúc bằng hoạt động của vi khuẩn [4]

Các vi khuẩn ưa ấm xuất hiện đầu tiên Sau đó, nhiệt độ tăng lên các vikhuẩn ưa nóng phát triển mạnh cùng với các loại nấm mốc ưa nóng Nếu nhiệt độlên quá cao (65oC - 70oC) phần lớn nấm mốc, xạ khuẩn và vi khuẩn sẽ bị chết lúc

đó chỉ còn tồn tại các bào tử của vi khuẩn

Quá trình ủ được chia thành ba giai đoạn như sau:

* Giai đoạn vi khuẩn – nấm

Đây là một phần của toàn bộ chu kỳ phân hủy Prôtêin được phân hủy bẻgãy bởi các vi khuẩn trở thành Aminoacid và cuối cùng thành Aminoa.Carbonhydrat bị phân hủy thành đường, Acid hữu cơ đơn giản và CO2, cácthành phần khác cũng tương tự bị phân hủy Chu kỳ được tiếp diễn với nấm,chúng hấp thụ các Aminoa tự do và bắt đầu xây dựng lại các Aminoacid trong họsợi của chúng Chu kỳ này được mô tả bởi sự phát sinh ra nhiều nhiệt, tỏa ra bởinăng lượng tự do suốt quá trình trao đổi chất của vi khuẩn phát nhiệt Sau đó các

vi khuẩn trực tiếp ăn thức ăn trên đường chúng di chuyển xung quanh và vàotrung tâm của hầm ủ

CONHS + O2 + VSV hiếu khí  CO2 + NH3 + sp khác + năng lượngCOHNS +VSV kị khí  CO2 + H2S + CH4 + sp khác + năng lượng

* Giai đoạn mùn hóa

Nhiệt độ giảm, mầm mống của các vi khuẩn ưa nhiệt được hình thành vànấm được tiếp tục bắt đầu phân hủy các chất hữu cơ cho giun đất

Quá trình lên men lần thứ hai xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thànhchất keo mùn (là quá trình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành mùn) và cácchất khoáng (sắt, canxi, nitơ …) và cuối cùng thành mùn Các phản ứng nitratehóa, trong đó ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổ định hóa chất thải nhưtrình bày ở 2 phương trên) bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuốicùng thành nitrate (NO3-) cũng xảy ra như sau:

NH4+ + 3/2 O2  NO2- + 2H+ + H2O

NO2- + 1/2 O2  NO3

-Kết hợp hai phương trình trên, quá trình nitrate diễn ra như sau:

NH4+ + 2O2  NO3- + 2H+ + H2O

Vì NH4+ cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng choquá trình tổng hợp trong mô tế bào:

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

* Giai đoạn kết thúc

Ở giai đoạn này, phân trở nên tốt, vỡ vụn thành mùn đất Vi sinh vật thúcđẩy oxy hóa các hợp chất nitơ Điều này rất quan trọng vì nitrat và muối khoáng

là thứ cần thiết cho bộ rễ cây trồng và các chồi non [6]

Các dấu hiệu cho biết quá trình ủ phân đã kết thúc

- Nhiệt độ không tăng nữa mà sẽ giảm đến một nhiệt độ ổn định

- Các hợp chất hữu cơ sụt giảm về thể tích đến một thể tích không đổi

- Không còn mùi của NH3 bay lên nữa

- Không còn mùi hôi đặc trưng của rác thải nữa

- Không thu hút côn trùng

- Trên bề mặt lớp ủ xuất hiện một lớp trắng

2.3 Tình hình ô nhiễm rác thải sinh hoạt trong nước và trên thế giới

2.3.1 Tình hình ô nhiễm rác thải sinh hoạt trên thế giới

Trong vài thập kỷ vừa qua, do sự phát triển của khoa học kỹ thuật dẫn đến

sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế, do sự bùng nổ dân số, nhu cầu sinh hoạt ngàycàng cao, theo đó lượng các chất thải do con người gây ra 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 rác

tập trung vẫn tồn tại và ngày càng có xu hướng gia tăng Điều này do nhiềunguyên nhân, từ thiếu vốn đầu tư, thiếu thiết bị đến thiếu kiến thức về chuyênmôn, không nhận thức đầy đủ về tầm quan trọng trong việc quản lý rác Rác cóthể gây ô nhiễm toàn diện đến môi trường đất, nước, không khí.

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

Cùng với sự phát triển kinh tế thì vấn đề môi trường cũng bị ảnh hưởngtheo Việt Nam ta với trên 85 triệu người đã thải ra mỗi năm hơn 15 triệu tấn rác.Trong đó rác sinh hoạt đô thị và nông thôn chiếm khoảng 12,8 triệu tấn; rác côngnghiệp khoảng 2,7 triệu tấn; lượng rác thải y tế khoảng 2,1 vạn tấn, lượng rácthải độc hại trong công nghiệp là 13 vạn tấn và rác thải trong nông nghiệp (kể cảhóa chất khoảng 4,5 vạn tấn)… Dự báo đến năm 2015 cả nước sẽ có 43,6 triệutấn rác thải phát sinh và đến năm 2025 sẽ là 91 triệu tấn [Bộ tài nguyên và môitrường Việt Nam] Với khối lượng rác thải ngày càng gia tăng cùng với các giảipháp xử lý chưa khả thi nên ô nhiễm rác thải sinh hoạt đang diễn ra hằng ngày,hằng giờ Theo thống kê hiện nay trên cả nước có 91 bãi rác lớn, chỉ có 17 bãihợp vệ sinh, chiếm chưa tới 19% Trong khi đó có 49 bãi rác (chiếm gần 54%)đang gây ô nhiễm nghiêm trọng [Bộ tài nguyên và môi trường Việt Nam] Cácbãi rác chôn lấp không hợp vệ sinh và các bãi rác lộ thiên gây ra ô nhiễm nướcngầm và nước mặt do nước rác không được xử lý, các chất ô nhiễm không khí, ônhiễm mùi, ruồi muỗi, chuột bọ và ô nhiễm bụi, tiếng ồn Nguyên nhân gây tìnhtrạng ô nhiễm rác thải sinh hoạt hiện nay xuất phát từ thực trạng quản lý môitrường và ý thức của người dân Để giải quyết vấn đề này một cách triệt để cần

có sự kết hợp chặt chẽ giữa các nhà quản lý, nhà khoa học và người dân nhằmtìm ra giải pháp hợp lý trong việc giảm thiểu, tái sử dụng và quay vòng rác thải

các bãi đã xây dựng trước Sau khi rác được đổ xuống, xe ủi sẽ san bằng, đầmnén trên bề mặt và đổ lên một lớp đất Hàng ngày phun thuốc diệt ruồi và rắc vôibột Theo thời gian, sự phân huỷ vi sinh vật làm cho rác trở nên tơi xốp vàthể tích của bãi rác giảm xuống Việc đổ rác lại tiếp tục cho đến khi bãi đầy thìchuyển sang bãi mới Hiện nay, việc chôn lấp rác thải sinh hoạt và rác thải hữu

cơ vẫn được sử dụng ở các nước đang phát triển nhưng phải tuân thủ các quyđịnh về bảo vệ môi trường một cách nghiêm ngặt Việc chôn lấp chất thải có xuhướng giảm dần, tiến tới chấm dứt ở các nước đang phát triển Các bãi chôn lấprác phải cách xa khu dân cư, không gần nguồn nước mặt và nước ngầm Đáycủa bãi rác nằm trên tầng đất sét hoặc được phủ các lớp chống thấm bằngmàng địa chất, ở các bãi chôn lấp rác cần phải thiết kế khu thu gom và xử lý rỉnước trước khi thải ra môi trường Việc thu khí gas để biến đổi thành nănglượng là một trong những khả năng vì một phần kinh phí đầu tư cho bãi rác cóthể thu hồi lại [3]

Ưu điểm của phương pháp này:

- Công nghệ đơn giản, rẻ và phù hợp với nhiều loại rác thải

- Chi phí cho các bãi chôn lấp thấp

Nhược điểm của phương pháp này:

- Chiếm diện tích đất tương đối lớn

- Không được sự đồng tình của dân cư xung quanh

- Tìm kiếm xây dựng bãi mới là việc làm rất khó khăn

- Nguy cơ dẫn đến ô nhiễm môi trường nước, khí, cháy, nổ

2.4.2 Đốt rác sinh hoạt

Xử lý rác bằng phương pháp đốt là làm giảm tới mức tối thiểu chất thảicho khâu xử lý cuối cùng Nếu sử dụng công nghệ tiên tiến còn có ý nghĩa cao đểbảo vệ môi trường thì đây là phương pháp xử lý rác tốn kém nhất so với phươngpháp chôn lấp rác hợp vệ sinh, chi phí để đốt một tấn rác cao hơn khoảng 10 lần

Công nghệ đốt rác thường sử dụng ở các quốc gia phát triển vì phải cómột nền kinh tế đủ mạnh để bao cấp cho việc thu đốt rác sinh hoạt như là mộtdịch vụ phúc lợi xã hội của toàn dân Tuy nhiên, việc thu đốt rác sinh hoạt gồm

nhiều chất thải khác nhau sinh khói độc và dễ sinh ra khói độc dioxin nếu khônggiải quyết tốt việc xử lý khói.

Năng lượng phát sinh có thể tận dụng cho các lò hơi, lò sưởi hoặc chongành công nghiệp nhiệt và phát điện Mỗi lò đốt phải được trang bị một hệthống xử lý khí thải tốn kém, nhằm khống chế ô nhiễm không khí do quá trìnhđốt gây ra Hiện nay, tại các nước châu Âu có xu hướng giảm việc đốt rác thải vìhàng loạt các vấn đề kinh tế cũng như môi trường cần phải giải quyết Việc thuđốt rác thải thường chỉ áp dụng cho việc xử lý rác thải độc hại như rác thải bệnhviện hoặc rác thải công nghiệp vì các phương pháp xử lý khác không xử lý triệt

để được [3]

2.4.3 Phương pháp xử lý ủ rác lên men sản xuất phân hữu cơ sinh học 2.4.3.1 Nguyên lý ủ phân

Ủ sinh học có thể được coi là quá trình ổn định sinh hoá các chất hữu cơ

để thành các chất mùn, với thao tác sản xuất và kiểm soát một cách khoa học, tạomôi truờng tối ưu với quá trình sản xuất Quá trình ủ được thực hiện theo haiphương pháp:

* Phương pháp ủ yếm khí

* Phương pháp ủ hiếu khí (thổi khí cưỡng bức)

Quá trình ủ áp dụng đối với chất hữu cơ không độc hại, hai yếu tố nhiệt

độ và độ ẩm luôn được kiểm soát trong quá trình ủ, quá trình tự tạo ra nhiệtriêng nhờ sự oxi hoá các chất thối rữa Sản phẩm cuối cùng của quá trình phânhuỷ là CO2, nước và các chất hữu cơ bền vững như lignin, xenluloza, sợi [3]

2.4.3.2 Các phương pháp làm phân ủ

a Phương pháp ủ thành đống lên men có đảo trộn

Đây là phương pháp cổ điển nhất: Rác được chất thành đống cóchiều cao khoảng 1,5 - 2,5 m, mỗi tuần đảo trộn 2 lần Nhiệt độ trung bình là550C, độ ẩm duy trì là 50 - 60% Kết thúc quá trình ủ sau 4 tuần, 3 - 4 tuần tiếptheo không đảo trộn nữa, lúc này hoạt động của vi sinh vật sẽ chuyển hoácác chất hửu cơ thành mùn Phương pháp này dễ thực hiện nhưng mất vệ sinh,gây ô nhiễm nguồn nước và không khí [3]

b Phương pháp ủ rác thành đống không đảo trộn, có thổi khí cưỡng bức

Rác được chất thành đống cao 2-2,5m Phía dưới được lắp đặt hệ thốngphân phối khí Nhờ quá trình thổi khí cưỡng bức mà các quá trình được tiến hànhnhanh hơn, nhiệt độ ổn định và ít ô nhiễm Phương pháp này đòi hỏi trình độ côngnghệ vừa phải,dễ áp dụng [3]

c Phương pháp lên men trong các thiết bị chứa

Phương pháp này dựa trên cơ sở của các phương pháp trên, có thể kiểmsoát chặt chẽ lượng khí và nước thải sinh ra trong quá trình lên men Người tathường bổ sung các vi sinh vật đã tuyển chọn để quá trình lên men xảy ra nhanhhơn, dễ kiểm soát hơn và ít ô nhiễm hơn [3]

d Phương pháp lên men trong lò quay

Rác sau khi thu gom được phân loại và đập nhỏ bằng búa rồi đưa vào lòquay nghiền với độ ẩm là 50%.Trong khi quay rác được đảo trộn, do vậy khôngcần phải thổi khí Rác sau khi lên men được ủ chín trong vòng 20-30 ngày [3]

2.4.4 Một số giải pháp khác

2.4.4.1 Phương pháp xử lý rác bằng công nghệ Hydromex

Đây là một công nghệ mới, lần đầu tiên được áp dụng tại Mỹ Công nghệHydromex nhằm xử lý rác đô thị (kể cả rác độc hại) thành các sản phẩmphục vụ ngành xây dựng, vật liệu, năng lượng và sản phẩm dùng trong nôngnghiệp hữu ích

Bản chất của công nghệ Hydromex là nghiền rác nhỏ sau đó polimehoá và sử dụng áp lực lớn để ép nén, định hình các sản phẩm

Rác thải của công nghệ Hydromex là nghiền rác nhỏ sau đó polimehoá và sử dụng áp lực lớn để ép nén, định hình các sản phẩm

Rác thải được thu gom (rác hỗn hợp, kể cả rác cồng kềnh) được chuyển vềnhà máy, không cần phân loại và đưa vào máy cắt nghiền nhỏ, sau đó đưa đếncác thiết bị trộn bằng băng tải Chất thải lỏng pha trộn trong bồn phản ứng,các phản ứng trung hoà và khử độc thực hiện trong bồn Sau đó, chất thải lỏng

từ bồn phản ứng được bơm vào các thiết bị trộn; chất lỏng và rác thải kết dínhvới nhau hơn sau khi cho thêm thành phần polime hoá vào Sản phẩm ở dạng

bột ướt được chuyển đến máy ép khuôn cho ra sản phẩm mới Các sản phẩm nàybền, an toàn về mặt môi trường [3].

2.4.4.2 Công nghệ ép kiện và cách ly rác

Phương pháp ép kiện được thực hiện trên cơ sở toàn bộ rác thải đượctập trung thu gom vào nhà máy Rác được phân loại bằng thủ công trên băng tải,các chất trơ có thể tận dụng tái chế: kim loại, ny lon, giấy, thuỷ tinh, plastic được thu hồi để tái chế Những chất còn lại được băng tải chuyền qua hệ thống

ép nén rác bằng thuỷ lực với mục đích làm giảm tối đa thể tích rác [3]

CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Chọn dây chuyền công nghệ sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt 3.1.1 Cơ sở lựa chọn

Trước tình hình chất thải sinh hoạt ở thành phố Đà Nẵng đang giatăng một cách nhanh chóng, hiện nay mỗi ngày thành phố thải ra khoảng

532 tấn/ngày rác sinh hoạt Lượng rác này được đem đi đổ ở bãi rác của thànhphố Cách làm này tiêu tốn một diện tích đất lớn, đang trở nên không thích hợp

và không mang tính bền vững lâu dài Trong thời gian sắp tới nếu không có biệnpháp xử lý thích hợp thì cùng với sự gia tăng dân số nhanh chóng, cần phải cómột diện tích đất rất lớn để chứa rác

3.1.2 Các nguyên tắc để lựa chọn công nghệ xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho thành phố Đà Nẵng

3.1.2.1 Tính khả thi về mặt môi trường

Tính khả thi về mặt môi trường đối với công nghệ xử lý rác thải đượcđánh giá thông qua một số chỉ tiêu cơ bản sau :

 Không được phát sinh ra các chất thải thứ cấp có khả năng gây ô nhiễm

và tác động đến môi trường Điều này có nghĩa rằng, công nghệ xử lý rác thảiphải bao hàm tất cả giải pháp kỹ thuật và công nghệ hỗ trợ nhằm xử lý triệt vàthỏa mãn các quy định hiện hành về bảo vệ môi trường đối với các chất thải thứcấp sinh ra trong suốt các quá trình vận chuyển, tập kết, phân loại và xử lý rácnhư :

 Nước rác

 Khí thải

 Mùi hôi

 Cặn bùn từ hệ thống xử lý nước rỉ rác và các loại nước thải khác

 Các thành phần trơ còn lại được tách riêng khỏi phân rác (khi dùngcông nghệ ủ rác làm phân)

 Không được để cho nước rác thấm xuống đất gây ô nhiễm các tầngnước ngầm

 Không gây ra các tác hại lâu dài về mặt gen và di truyền học

 Điều kiện cơ sở hạ tầng (ví dụ như : mặt bằng, cấp điện, cấp nước, tiêuthoát nước, giao thông, thông tin liên lạc, phòng cháy chữa cháy .) phải đápứng các yêu cầu liên quan đến việc thi công và vận hành khu xử lý rác

 Các yêu cầu về mặt kỹ thuật của công nghệ xử lý rác (ví dụ như : tiêuchuẩn lớp lót chống thấm dưới đáy bãi chôn lấp rác hợp vệ sinh) phải được đápứng đầy đủ trong suốt quá trình thi công, xây dựng và vận hành khu xử lý rác

 Phải đảm bảo khả năng cung cấp, bảo dưỡng và sửa chữa các trang thiết

bị kèm theo Cán bộ công nhân viên quản lý và vận hành khu xử lý rác phải làmchủ được công nghệ

 Các sản phẩm đầu ra của công nghệ xử lý nếu có phải đảm bảo một sốchỉ tiêu kỹ thuật cơ bản và không gây tác hại đối với môi trường và sức khỏecộng đồng trong quá trình sử dụng chúng

 Phải có đầy đủ các giải pháp kỹ thuật và công nghệ thay thế khi cầnthiết (để đối phó với những tình huống bất trắc có thể xảy ra, đặc biệt là đối vớicác khía cạnh môi trường liên quan đến khu xử lý rác)

lượng rác thải phải đạt đến một mức độ tối thiểu nào đó

 Chi phí vận hành toàn bộ hệ thống xử lý rác (bao gồm các chi phí vậnhành các công trình phụ trợ) không quá đắt để đảm bảo thời hạn hoàn vốn chậmnhất cũng không vượt quá thời gian sống của dự án trong điều kiện mức phí dịch

vụ thu gom xử lý rác được cộng đồng chấp nhận

 Công nghệ xử lý phải đảm bảo tính an toàn và hạn chế đến mức thấpnhất những rủi ro, tác hại đối với sức khỏe của những người trực tiếp vận hành hệthống xử lý

3.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Máy xé bao, đập, cắt và làm tơi rác

Rác thải sinh hoạt Chế phẩm EM Phun chế phẩm EM

Phân loại sơ bộ bằng tay

Chôn lấp hoặc tái

Hỗn hợp màng

Chất trơ Sàng rung

Phối trộn

Kim loại

Nghiền búa Vụn hữu cơ

Men vi sinh Giống Nhân giống

3.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.3.1 Thu nhận và phun chế phẩm EM

* Mục đích

Rác sinh hoạt sau khi thu gom, được vận chuyển đến nhà máy chế biếnphân vi sinh Các xe chuyên chở sẽ đi qua cầu cân trước khi vào nhà máy để xácđịnh khối lượng rác sau khi trừ đi trọng lượng của xe

Rác sẽ tạm thời lưu trữ tại khu tập kết chất thải rắn của nhà máy, ngay lậptức được phun phủ chế phẩm vi sinh EM để khử mùi hôi, chống ruồi nhặng

Phối trộn N, P, K; men

VS cố định đạm…

Sấy tách ẩm Tạo hạt

Đóng gói Sản phẩm Sàng

Phân vs dạng bột

Rác thải sinh hoạt chưa phân loại tại nguồn bao gồm nhiều thành phầnphức tạp Không chỉ riêng chất hữu cơ mà còn nhiều thành phần khác như: chấttrơ, chất dẻo, kim loại, giấy vụn, gỗ, vải, bông, cao su… là những thành phầnkhông thể sử dụng làm phân bón Vì vậy công đoạn này giúp loại bỏ các thànhphần không phải hữu cơ có kích thước lớn, chuẩn bị nguồn nguyên liệu tốt hơncho các công đoạn sau.

* Cách tiến hành

Rác thải sinh hoạt tại sàn tập kết sau khi ủ với EM được xe xúc lật chuyểnvào phễu nạp liệu và đưa lên băng tải chạy chậm Công nhân được bố trí hai bênbăng tải để nhặt các thành phần không có khả năng phân huỷ bằng vi sinh vật.Các phế liệu được tách ra theo từng nhóm và chuyển vào khu tập kết riêng

3.3.3 Xé bao, đập cắt và làm tơi rác

* Mục đích

Rác thải sinh hoạt thường chứa trong những bao nilon, vì vậy cần phải xébao để giải phóng rác và làm tăng khả năng tách loại rác, tạo điều kiên thuận lợicho các công đoạn tiếp theo

* Cách tiến hành

Sau khi phân loại sơ bộ, rác thải tiếp tục được đưa vào máy xé bao Tạiđây, các bao chứa rác sẽ được phá vỡ nhờ cơ cấu đập cắt của máy và qua đó ráccũng được làm tơi trước khi vào công đoạn sau

3.3.4 Phân loại bằng sức gió

3.3.5 Sàng lồng 1

* Mục đích

Tách đất, cát và vụn hữu cơ không phân hủy sinh học ra khỏi hỗn hợpnhằm 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 vàosàng lồng Với kích thước lỗ sàng và độ nghiêng sàng thích hợp, đất, cát và mùnhữu cơ có kích thước lọt lỗ sàng được loại ra và được băng tải chuyển ra ngoài.Phần trên sàng tiếp tục đi đến các công đoạn tiếp theo

3.3.6 Phân loại bằng tay lần 2

* Cách tiến hành

Rác sau khi phân loại bằng tay tiếp tục được đưa vào máy tách tuyển từtính Dưới tác dụng từ của hệ thống nam châm có trong máy, kim loại sẽ đượctách ra Trong quá trình tách bỏ kim loại, một lượng nhỏ rác hữu cơ bám theo, dovậy kim loại này sẽ tiếp tục được chuyển qua sàng rung để thu lại vụn hữu cơ cònbám trên chúng Kim loại đem đi tái chế, mùn hữu cơ được đưa trở lại vào phầnrác hữu cơ và rác tiếp tục đưa qua băng chuyền xử lý tiếp theo

3.3.8 Nghiền

* Mục đích

Tạo ra kích thước đồng đều, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ủ, giúpcho men vi sinh thấm đều trong rác, giảm thời gian ủ cũng như chất lượng phân ủsau này.

* Cách tiến hành

Hỗn hợp rác sau khi tách kim loại được đưa vào máy nghiền Ở đây rác sẽđược nghiền ra kích thước đồng đều thích hợp nhờ cơ cấu nghiền của máynghiền

- Tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh

- Làm cho chất hữu cơ trở thành phân bón có giá trị cao

Bên dưới hầm có lưới ngăn để rác không rơi xuống lấp kín đường ốngdẫn khí, có rãnh thu gom nước rỉ để dẫn về hố thu Bên trong bố trí băng tải đảotrộn

Ngoài việc cấp khí, hầm ủ còn được cung cấp nước tuần hoàn cho quátrình phân hủy rác trong hầm ủ Do nước bị bốc hơi khi nhiệt độ tăng lêntrong quá trình phân vi sinh hóa Ngoài ra, do các vi sinh vật sử dụng nước để tồntại Việc tuần hoàn nước này rất có ý nghĩa trong quá trình ủ, đó là tạo điềukiện tối ưu để vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ, duy trì được độ ẩm khối ủ, cungcấp lại Nitơ cho quá trình

Rác sau khi ủ 6 ngày sẽ khô, nếu còn ướt thì đem đảo trộn và ủ lại

Sau giai đoạn ủ hiếu khí là giai đoạn ủ chín trong thời gian từ 30 ngàynhằm tạo độ ổn định cho phân Hầm ủ chín được thiết kế tương tự hầm ủ hiếukhí Trong thời gian ủ chín sẽ đảo trộn 1 – 2 lần, cần cung cấp độ ẩm cho rácnếu cần

3.3.11 Sàng mùn, phân loại

* Mục đích

Quá trình ủ làm cho mùn hữu cơ bị vón cục do bị chất đống lâu ngày Do

đó cần phải làm tơi mùn tạo điều kiện cho các thành phần hữu cơ chưa đượcphân hủy bị phân hủy trước khi vào công đoạn tiếp theo

Loại bỏ những thành phần không phân hủy được sau khi ủ như bãcellulose và mùn thô không phân hủy đem đi đốt để làm sạch phân vi sinh

* Tiến hành

Sau khi ủ, rác hữu cơ biến thành mùn cho vào sàng lồng 2 (với kích thước

lỗ sàng là 12 × 12 mm) thông qua băng chuyền Nhờ chuyển động của sàng, phầnlớn mùn có kích thước nhỏ lọt xuống dưới và được chuyển đến công đoạn tiếptheo Còn lại mùn to, các loại rác không phân hủy và rác hữu cơ chưa phân hủyhoàn toàn nằm lại trên sàng được thu gom lại và phân loại thêm một lần nữa.Những chất hữu cơ lớn sẽ được đem đi nghiền lại sau đó cho qua sàng

Chất hữu cơ chưa phân hủy hoàn toàn được chuyển trở lại bãi ủ Nhờ quátrình chuyển động của sàng mà các hạt mùn vón cục bị vỡ vụn ra

3.3.12 Phối trộn N, P, K và các chế phẩm men vi sinh

* Mục đích

Để sản xuất phân vi sinh hữu cơ thì công đoạn quan trọng không thể thiếu

là phối trộn các thành phần N, P, K (và đặc biệt là các men vi sinh vật phân giảilân, vi sinh vật cố định đạm và vinh sinh vật phân giải các chất hữu cơ,)…Nhằmtạo ra phân vi sinh với các thành phần thích hợp và có chất lượng đáp ứng tiêuchuẩn đã đề ra

* Cách tiến hành

Phân hữu cơ sau khi sàng sẽ được băng tải đưa vào thiết bị trộn Nhờ cáccánh đảo trộn hoạt động làm cho hỗn hợp phân hữu cơ cùng với các loại phânure, superphotphat, kali và các loại men vi sinh đưa vào theo một tỷ lệ nhất địnhđược trộn đều với nhau tạo thành môt hỗn hợp đồng đều đảm bảo theo tiêu chuẩnchất lượng của nhà máy

3.3.13 Tạo hạt

* Mục đích

Tạo các hạt có kích thước mong muốn (2-5mm), có thành phần dinhdưỡng và kích thước hạt đồng đều, có độ ẩm thích hợp để tạo điều kiện thuận lợicho các quá trình tiếp theo

* Cách tiến hành

Hỗn hợp nguyên liệu sau khi đã trộn đều được băng tải đưa xuống máytạo hạt dạng thùng quay Thông thường đĩa vê viên được đặt nghiêng một góckhoảng 40 - 50o so với phương ngang Nước được đưa vào thiết bị này bằng vòiphun nhằm tạo độ ẩm thích hợp cho nguyên liệu Tại đây, nhờ lực ly tâm vàtrọng lực của các nguyên liệu, độ ẩm do nước đưa vào, các hạt phân dần dầnđược hình thành

Hạt phân tạo thành được chuyển xuống băng tải đưa vào công đoạn sấy

3.2.14 Sấy tách ẩm

* Mục đích

Làm giảm độ ẩm của phân hữu cơ đến một độ ẩm nhất định để thuận tiệncho các công đoạn tiếp theo và đảm bảo chất lượng bảo sản phẩm sau này

CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Số liệu ban đầu

- Năng xuất 8 tấn rác/h

- Nguyên liệu ban đầu:

+ Rác thải sinh hoạt thành phố Đà Nẵng

+ Chế phẩm EM

+ Men vi sinh

- Độ ẩm trước khi ủ hiếu khí: 60%

- Độ ẩm sau khi ủ hiếu khí: 55%

4.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy

- Ngày làm việc 1 ca, mỗi ca 8 giờ (6h sáng – 2h chiều)

- Tuần làm việc 6 ngày, nghỉ chủ nhật

- Tháng 10 nhà máy nghỉ 1 tuần để bảo dưỡng, sữa chữa thiết bị

- Ngoài ra, các ngày quốc lễ cũng được nghỉ theo quy định cụ thể:

+ Tết dương lịch: 1 ngày (1-1)

+ Tết nguyên đán: 4 ngày

+ Ngày giỗ tổ Hùng Vương: 1 ngày (10/3)

+ Ngày lễ chiến thắng: 1 ngày (30/4)

+ Ngày quốc tế lao động: 1 ngày (1-5)

+ Ngày quốc khánh: 1 ngày (2-9)

Bảng 4.1: Biểu đồ kế hoạch sản xuất của nhà máy năm 2012

4.3 Tính cân bằng vật chất

4.3.1 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn

* Công đoạn phân loại, xử lý sơ bộ rác thải sinh hoạt

- Phân loại sơ bộ bằng tay: 10%

- Xé bao, đập cắt và làm tơi rác: 2%

- Phân loại bằng sức gió: 3%

- Sàng lồng 1: 10%

* Công đoạn làm sạch tạp chất và nghiền thu rác thải hữu cơ

- Phân loại bằng tay lần 2: 3%

- Tách tuyển từ tính: 10%

- Nghiền: 1%

Tháng

Số ngày làm việc/tháng (ngày)

Số giờ làm việc trong tháng ( giờ)

Lượng nguyên liệu

* Công đoạn phối trộn men vi sinh và ủ tạo mùn hữu cơ

- Phối trộn: Khi phối trộn lượng nguyên liệu hao hụt 1,5% tuy nhiên ta bổ

sung lượng men vi sinh 1,5% nên coi như hao hụt ở công đoạn này là 0

- Ủ hiếu khí: Ở công đoạn này độ ẩm khối nguyên liệu giảm từ 60% - 55%

Tỷ lệ hao hụt khối lượng được tính theo công thức:

1001

M m

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



W100

do đó:

W100

WW

100

1001

W100

5560

Ngoài ra, ta chọn hao hụt ở công đoạn này là: 2%

Vậy tổng hao hụt ở công đoạn ủ hiếu khí là: 11 , 111  2  13 , 111 %

- Ủ chín:

Ở giai đoạn ủ chín độ ẩm giảm từ 55% xuống 45%

Áp dụng công thức (4.1) , hao hụt do giảm ẩm:

%182,18100.45100



x

Ngoài ra, ta chọn hao hụt ở công đoạn này là: 3%

Vậy tổng hao hụt ở công đoạn ủ chín là: 18 , 182  3  21 , 182 %

* Công đoạn xử lý mùn, phối trộn và tạo phân thành phẩm

- Sàng mùn, phân loại: Ở giai đoạn sàng này độ ẩm giảm từ 40% xuống

38%

Áp dụng công thức (4.1), hao hụt do giảm ẩm:

%226,3100.38100

Ở giai đoạn sấy độ ẩm giảm từ 38% xuống 28%

Áp dụng công thức (4.1), ta có tỷ lệ hao hụt trong giai đoạn sấy:

.100 13,889%

28100

28-38





x

Tỷ lệ hao hụt ở công đoạn này: 1%

Vậy, tổng hao hụt ở công đoạn sấy tách ẩm là: 13 , 889  1  14 , 889 %

- Sàng lồng 3: Tỷ lệ hao hụt ở công đoạn này là: 1% (trên sàng); 15% (dưới

sàng)

- Đóng gói: Tỷ lệ hao hụt ở công đoạn này là: 1%.

Bảng 4.2: Hao hụt qua các công đoạn

4.3.2 Tính cân bằng vật chất

Tính lượng lượng nguyên liệu qua các công đoạn

Áp dụng công thức: T S100100 X [1]

Với:

- T: Lượng nguyên liệu hay bán thành phẩm qua các công đoạn (tấn/ca)

- S: Lượng nguyên liệu cuối trong mỗi đơn vị sản phẩm

- X: Tổng nguyên liệu hao phí qua từng công đoạn, tính bằng % nguyênliệu đầu (lấy theo bảng 4.2)

4.3.2.1 Công đoạn phân loại, xử lý sơ bộ rác thải sinh hoạt

a Phân loại sơ bộ bằng tay lần 1

Lượng rác sau khi đi vào công đoạn phân loại sơ bộ bằng tay

200,7100

10100

8   (tấn/h)

b Xé bao, đập, cắt và làm tơi

Lượng rác còn lại sau công đoạn này

056,71002

,

7 100 2  (tấn/h)

c Phân loại bằng sức gió

Lượng rác còn lại sau công đoạn phân loại bằng sức gió

844,6100056

844,

6 100 10  (tấn/h)

Vậy, lượng đất cát tách ra khỏi sàng lồng là:

6 , 844  6 , 159  0 , 685 (tấn/h)

4.3.2.2 Công đoạn làm sạch và nghiền chất thải hữu cơ

a Phân loại bằng tay lần 2

Lượng rác còn lại sau công đoạn này

5 , 974

100

3 100 159 ,

376,5974,5(

418 , 0 10

7 ) 376 , 5 974 , 5

- Lượng rác hữu cơ còn lại sau phối trộn: 5,501 (tấn/h)

- Lượng men vi sinh bổ sung vào khối rác hữu cơ bằng 1,5% so với lượng

rác, tức bằng: 0 , 083

100

5 , 1 501 ,

Lượng hỗn hợp không phân hủy được:

b Phối trộn N, P, K và men vi sinh

Lượng phân urê, superphotphat và kali cần bổ sung lần lượt có tỉ lệ: 3%,3%, 5% so với lượng mùn trước khi trộn

- Lượng phân urê cần bổ sung:

103 , 0 100

3 456 ,

- Lượng superphotphat cần bổ sung:

103 , 0 100

3 456 ,

- Lượng phân kali cần bổ sung:

172 , 0 100

5 456 ,

2 , 746

100

16 100 270 ,

2    (tấn/h)

Do lượng phân bột tạo thành quá nhỏ nên ta bỏ qua hao hụt

4.3.2.5 Tính lượng chế phẩm EM và lượng men vi sinh cần sử dụng

a Chế phẩm EM

Chế phẩm EM cần sử dụng là 2 lít/tấn rác thải nên với năng suất 8 tấn rác/giờ thì lượng chế phẩm EM cần sử dụng là 16 lít/giờ

b Men vi sinh phân hủy rác

Lượng men vi sinh bổ sung vào khối rác hữu cơ bằng 1,5% so với lượngrác, tức bằng: 0,083 (tấn/h) (đã tính ở phần trên)

c Men vi sinh cố định đạm và phân giải lân

Lượng men vi sinh cố định đạm và phân giải lân cần bổ sung chiếm 2% sovới lượng mùn, theo đã tính lượng men vi sinh cố định đạm và phân giải lân cầndùng là 0,069 (tấn/h)

Bảng 4.3: Tổng kết cân bằng vật chất

Công đoạn

Lượng nguyên liệu đầu vào (t/h)

Năng suất (t/h)

Năng suất (t/ngày)

Năng suất (t/năm)

Xé bao, đập, cắt và làm tơi 7,200 7,056 56,448 16821,504Phân loại bằng sức gió 7,056 6,844 54,752 16316,096

2,7180,49

21,7443,92

6479,7121168,16Lượng chế phẩm EM 16 lít 128 lít 38144 lít

Lượng men vi sinh cố định

CHƯƠNG 5 TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ

5.1 Thiết bị chính

5.1.1 Phễu nạp liệu ở phân loại sơ bộ bằng tay

Theo bảng 4.3, lượng rác được nạp vào phễu trước khi lên băng chuyền đểphân loại là 8 tấn/h Chọn phễu nạp liệu của công ty Hải Khánh có các thông số

kỹ thuật như sau:

Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật của phễu cấp liệu

Năng suất phễu (t/h) 7Kích thước phễu (mm)