ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ

Việt Nam đang tiến hành CNHHĐH đất nước, ngoài việc để hội nhập và phát triển với bạn bè 5 châu, Việt Nam còn cung cấp đầy đủ một lượng lớn lương thực thực phẩm cho người dân. Chính vì vậy, lượng rác thải trong sinh hoạt, trong hoạt động nông nghiệp cũng như trong công nghiệp thải ra môi trường ngày càng nhiều trong khi lượng rác xử lý để đảm bảo an toàn cho môi trường thì không tương xứng. Xử lý rác thải là việc làm rất cần thiết, tuy nhiên hiên nay, các công nghê xử lý rác thải truyền thống như chôn lấp, đốt…không mang lại hiệu quả cao, và chưa là giải pháp hữu hiệu để bảo vệ môi trường.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

PHÂN HIỆU GIA LAI KHOA TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG

… …

Bài báo cáo chuyên đề:

ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ CHẤT

THẢI RẮN HỮU CƠ

GVHD: Lê Thị Hồng Phượng Thực hiện: Nhóm 1.1

Nguyễn Thị Thanh Tâm

Lê Thị Thu Thủy

Lê Thị Mỹ Thủy Trần Nam Hùng Nguyễn Thị Phương Lộc Thúy Nga

Lê Thị Thúy Hằng

Pleiku, tháng 5 năm 201

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

A Đặt vấn đề 2

B Nội dung 4

I Khái quát về chất thải rắn hữu cơ 4

1 Một số khái niệm 4

2 Thành phần của rác thải hữu cơ 4

3 Ảnh hưởng của chất thải rắn đối với môi trường và con người 5

II Phương pháp xử lý chất thải rắn hữu cơ 7

III Một số phương pháp xử lý sinh học 9

1 Nguyên lí sử dụng VSV trong xử lý rác thải 9

2 Các VSV phân giải các chất hữu cơ 10

3 Phương pháp xử lý sinh học 10

a Ủ kỵ khí – anaerobic composting 10

b Ủ hiếu khí – aerobic composting 12

4 Một số chế phẩm sinh vật trong xử lý rác thải 14

a Chế phẩm EM (Effective Microorganisms) 14

c Xử lý rác thải theo công nghệ USA 16

d Xử lý rác thải ở nông thôn bằng Bio Mcromix 16

C Kết luận và kiến nghị 17

I Kết luận 17

II Kiến nghị 18

D Tài liệu tham khảo 19

A Đặt vấn đề

Việt Nam đang tiến hành CNH-HĐH đất nước, ngoài việc để hội nhập và phát triển với bạn bè 5 châu, Việt Nam còn cung cấp đầy đủ một lượng lớn lương thực thực phẩm cho người dân Chính vì vậy, lượng rác thải trong sinh hoạt, trong hoạt động nông nghiệp cũng như trong công nghiệp thải ra môi trường ngày càng nhiều trong khi lượng rác xử lý để đảm bảo an toàn cho môi trường thì không tương xứng Xử lý rác thải là việc làm rất cần thiết, tuy nhiên hiên nay, các công nghê xử lý rác thải truyền thống như chôn lấp, đốt…không mang lại hiệu quả cao, và chưa là giải pháp hữu hiệu để bảo vệ môi trường

Đứng trước những thực trạng trên đòi hỏi có những giải pháp lâu dài, hiệu quả, mang tính công nghiệp và đăc biệt là an toàn cho môi trường để xử lý rác thải Ngày nay, sự phát triển của công nghệ sinh học, đặc biệt là công nghệ vi sinh vật ngày càng đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực bảo vệ môi trường Để tìm hiểu kỹ hơn vai trò to lớn của vi sinh vật trong

xử lý rác thải, đặc biệt là rác thải rắn hữu cơ, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “ Ứng dụng VSV trong xử lý chất thải rắn hữu cơ” Chúng ta cùng nhau tìm hiểu sâu hơn vào phần tiếp theo

B Nội dung

I Khái quát về chất thải rắn hữu cơ

1 Một số khái niệm

- Chất thải rắn (Soild Wast) là toàn bộ các loại vật chất không phải dạng lỏng và khí được con người loại bỏ trong các hoạt động kih tế-xã hội của mình (bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạt động sống và duy trì tồn tại của cộng đồng v.v…) Trong đó quan trọng nhất

là các loại chất thải sinh hoạt từ các hoạt động sản xuất và hoạt động sống

- Chất thải rắn hữu cơ là những loại rác có thành phần chính là C, H, O ngoài ra còn

có thêm S, N, P, vv cấu thành Chất thải rắn hữu cơ chia làm 2 loại:

Chất thải rắn hữu cơ tự nhiên: rau, củ, quả các loại

Chất thải rắn hữu cơ nhân tạo: PV, PVC, vv

Chất thải rắn hữu cơ tự nhiên dễ phân hủy trong môi trường tự nhiên còn chất thải rắn hữu cơ nhân tạo rất khó phân hủy Dù có phân hủy được cũng cần thời gian rất lâu hoặc phải có tác động phù hợp nhất định của con người mới xử lý được Điều này gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe con người

- Khái nệm xử lý sinh học rác thải hữu cơ: Các quá trình xử lý sinh học rác hữu cơ do con người thực hiện chính là sự bắt chước những gì diễn ra trong tự nhiên Nói cách khác, xử

lý sinh học rác thải hữu cơ dựa vào hoạt động phân huỷ của vi sinh vật nhằm phân huy chất hữu cơ của rác Tuy nhiên, để cho quá trình phân hủy ấy đạt hiệu quả cao và triệt để (tới các sản phẩm cuối cùng), cần phải tạo các điều kiện tối ưu cho những vi sinh vật tham gia phân huỷ Muốn được như vậy, có rất nhiều vấn đề kỹ thuật cần được giải quyết

2 Thành phần của rác thải hữu cơ

Các chất hữu cơ có trong rác thải là các thành phần của thực vật, động vật bị loại bỏ, cũng có chứa các thành phần như trong cơ thể sinh vật, trong đó quan trọng nhất là: hydratcacbon, protein, lipit

Các hydroratcacbon: chiếm tỷ trọng lớn nhất trong sinh khối động vật, thực vật, vi sinh vật Chúng tương đối phức tạp và khó phân hủy Trong rác thải thường gặp các loại như cenlulose, hemicenlulose, lignin, tinh bột, pectin Protein là hợp chất hữu cơ cao phân tử chứa

nitơ, thường chứa 15-17,5% nitơ, là thành phần quan trọng trong cơ thể động vật, thực vật, vi sinh vật

Lipit: lipit và các chất sáp có nhiều trong cơ thể sinh vật

3 Ảnh hưởng của chất thải rắn đối với môi trường và con người

Tại Việt Nam, hoạt động phân loại chất thải rắn tại nguồn chưa được phát triển rộng rãi, điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị kỹ thuật còn hạn chế, phần lớn phương tiện thu gom chất thải rắn không đạt quy chuẩn kỹ thuật và không dảm bảo vệ sinh môi trường Các điểm tập kết chất thải rắn ( điểm hẹn, trạm trung chuyển) chưa được đầu tư xây dựng đúng mức, gây mất vệ sinh Tại nhiều khu vực, hệ thống vận chuyển chưa đáp ứng nhu cầu vận chuyển chất thải rắn hàng ngày, gây tình trạng tồn đọng chất thải rắn trong khu dân cư Nhìn chung, tất cả các giai đoạn quản lý chất thải rắn từ khâu thu gom, vận chuyển đến khâu xử lý (chôn lấp, đốt) đều gây ô nhiễm môi trường

Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường đất:

- Đất bị ô nhiễm bởi các nguyên nhân chủ yếu sau:

+ Do thải ra mặt đất những rác thải sinh hoạt, các chất thải của quá trình xử lý nước + Do dùng phân hữu cơ trong nông nghiệp chưa qua xử lý các mầm bệnh ký sinh trùng,

vi khuẩn đường ruột… đã gây ra các bệnh truyền từ đất cho cây sau đó sang người và động vật…

- Chất thải rắn vứt bừa bãi ra đất hoặc chôn lấp vào đất chứa các chất hữu cơ khó phân huỷ làm thay đổi pH của đất

- Rác còn là nơi sinh sống của các loài côn trùng, gặm nhấm, vi khuẩn, nấm mốc những loài này di động mang các vi trùng gây bệnh truyền nhiễm cộng đồng

- Chất thải nguy hại phát sinh từ hoạt động sản xuất công nghiệp, nông nghiệp khi đưa vào môi trường đất sẽ làm thay đổi thành phần cấp hạt, tăng độ chặt, giảm tính thấm nước, giảm lượng mùn, làm mất cân bằng dinh dưỡng làm cho đất bị chai cứng không còn khả năng sản xuất.Tóm lại rác thải sinh hoạt là nguyên nhân gây ô nhiễm đất

Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường nước:

- Nước ngấm xuống đất từ các chất thải được chôn lấp, các hố phân, nước làm lạnh tro

xỉ, làm ô nhiễm nước ngầm

- Nước chảy khi mưa to qua các bãi chôn lấp, các hố phân, chảy vào các mương, rãnh,

ao, hồ, sông, suối làm ô nhiễm nước mặt

Nước này chứa các vi trùng gây bệnh, các kim loại nặng, các chất hữu cơ, các muối vô

cơ hoà tan vượt quá tiêu chuẩn môi trường nhiều lần

Ảnh hưởng của chất thải rắn đến môi trường không khí:

- Rác thải hữu cơ phân hủy tạo ra mùi và các khí độc hại như CH4, CO2, NH3, gây ô nhiễm môi trường không khí

- Khí thoát ra từ các hố hoặc chất làm phân, chất thải chôn lấp chứa rác chứa CH4, H2S,

CO2, NH3, các khí độc hại hữu cơ

- Khí sinh ra từ quá trình thu gom, vận chuyển, chôn lấp rác chứa các vi trùng, các chất độc lẫn trong rác

Chất thải rắn làm giảm mỹ quan đô thị:

Chất thải rắn, đặc biệt là chất thải rắn sinh hoạt nếu không được thu gom, vận chuyển,

xử lý sẽ làm giảm mỹ quan đô thị Nguyên nhân của hiện tượng này là do ý thức của người dân chưa cao Tình trạng người dân vứt rác bừa bãi ra lòng lề đường và mương rãnh hở vẫn còn phổ biến gây ô nhiễm nguồn nước và ngập úng khi mưa

Tác động của chất thải rắn đến con người:

Việc quản lý và xử lý CTR không hợp lý không những gây ô nhiễm môi trường mà còn ảnh hưởng rất lớn tới sức khoẻ con người, đặc biệt đối với người dân sống gần khu vực làng nghề, khu công nghiệp, bãi chôn lấp chất thải

Người dân sống gần bãi rác không hợp vệ sinh có tỷ lệ mắc các bệnh da liễu, viêm phế quản, đau xương khớp cao hơn hẳn những nơi khác Một nghiên cứu tại Lạng Sơn cho thấy tỷ lệ người ốm và mắc các bệnh như tiêu chảy, da liễu, hô hấp tại khu vực chịu ảnh hưởng của bãi rác cao hơn hẳn so với khu vực không chịu ảnh hưởng

Hiện tại chưa có số liệu đánh giá đầy đủ về sự ảnh hưởng của các bãi chôn lấp tới sức khỏe của những người làm nghề nhặt rác thải Những người này thường xuyên phải chịu ảnh

hưởng ở mức cao do bụi, mầm bệnh, các chất độc hại, côn trùng đốt/chích và các loại hơi khí độc hại trong suốt quá trình làm việc Vì vậy, các chứng bệnh thường gặp ở đối tượng này là các bệnh về cúm, lỵ, giun, lao, dạ dày, tiêu chảy, và các vấn đề về đường ruột khác Các bãi chôn lấp rác cũng tiềm ẩn nhiều nguy cơ khác đối với cộng đồng làm nghề này Các vật sắc nhọn, thuỷ tinh vỡ, bơm kim tiêm cũ, có thể là mối đe dọa nguy hiểm với sức khoẻ con người (lây nhiễm một số bệnh truyền nhiễm như AIDS, ) khi họ dẫm phải hoặc bị cào xước vào tay chân, Một vấn đề cần được quan tâm là, do chiếm tỷ lệ lớn trong những người làm nghề nhặt rác, phụ nữ và trẻ em đã trở thành nhóm đối tượng dễ bị tổn thương

Hai thành phần chất thải rắn được liệt vào loại cực kỳ nguy hiểm là kim loại nặng và chất hữu cơ khó phân hủy Các chất này có khả năng tích lũy sinh học trong nông sản, thực phẩm cũng như trong mô tế bào động vật, nguồn nước và tồn tại bền vững trong môi trường gây ra hàng loạt bệnh nguy hiểm đối với con người như vô sinh, quái thai, dị tật ở trẻ sơ sinh; tác động lên hệ miễn dịch gây ra các bệnh tim mạch, tê liệt hệ thần kinh, giảm khả năng trao đổi chất trong máu, ung thư và có thể di chứng di tật sang thế hệ thứ 3…

Chất thải nông nghiệp, đặc biệt chất thải chăn nuôi đang là một trong những vấn đề bức xúc của người nông dân Có những vùng, chất thải chăn nuôi đã gây ô nhiễm cả không khí, nguồn nước, đất và tác động xấu đến sức khoẻ người dân ở nông thôn

II Phương pháp xử lý chất thải rắn hữu cơ

Một số biện pháp kỹ thuật xử lý chất thải rắn trên thế giới thường áp dụng:

- Phương pháp chôn lấp chất thải hợp vệ sinh: Phương pháp này chi phí rẻ nhất, bình quân ở các khu vực Đông Nam Á là 1-2 USD/tấn phương pháp này thường phù hợp với các nước đang phát triển

- Phương pháp chế biến chất thải rắn có nguồn gốc hữu cơ thành phân ủ hữu cơ (compost): Phương pháp này chi phí thông thường từ 8-10 USD/tấn Thành phẩm thu được dùng để phục vụ cho nông nghiệp, vừa có tác dụng cải tạo đất vừa thu được sản phẩm không

bị nhiễm hoá chất dư tồn trong quá trình sinh trưởng Thành phần này được đánh giá cao ở các nước phát triển

Nhược điểm của phương pháp này là: Quá trình xử lý kéo dài, bình thường là từ 2-3 tháng, tốn diện tích Một nhà máy sản xuất phân hữu cơ từ chất thải rắn công xuất xử lý 100.000 tấn chất thải/năm cần có diện tích là 6ha

- Phương pháp thiêu đốt: Phương pháp này chi phí cao, thông thường từ 20-30 USD/tấn nhưng chu trình xử lý ngắn, chỉ từ 2-3 ngày, diện tích sử dụng chỉ bằng 1/6 diện tích làm phân hữu cơ có cùng công suất

Chi phí cao nên chỉ có các nước phát triển áp dụng, ở các nước đang phát triển nên áp dụng phương pháp này ở quy mô nhỏ để xử lý chất độc hại như: Chất thải bệnh viện, chất thải công nghiệp, chất thải nông nghiệp

- Các kỹ thuật khác: Ép ở áp lực cao các thành phần vô cơ, chất dẻo để tạo ra các sản phẩm như tấm tường, trần nhà, tủ, bàn ghế,

Xu thế chung của thế giới hiện nay là hạn chế chôn lấp vì yêu cầu diện tích lớn, khó quy hoạch địa điểm, chi phí đầu tư và quản lý cao, phải xử lí ô nhiễm về khí thải, nước rỉ rác trong thời gian dài Ưu tiên các giải pháp xử lý theo tiêu chí “3RReduce, Reuse, Recycle -giảm thiểu, tái sử dụng, tái chế” -giảm thiểu rác tại nguồn bằng việc khuyến khích tái sử dụng, tái chế, trong đó việc giảm thiểu và tái sử dụng thuộc lĩnh vực quản lý rác thải Việc xử lí rác thải đang có khuynh hướng phát triển phân loại tại nguồn để thu hồi các vật chất có giá trị đưa vào tái chế, táii tạo tài nguyên từ rác

Các biện pháp kỹ thuật xử lý chất thải rắn tại Việt Nam:

Cùng với xu thế chung của thế giới, ở nước ta trong những năm gần đây chính phủ rất coi trọng việc bảo vệ môi trường và các biện pháp để quản lí chất thải rắn Các phương pháp

xử lý chất thải rắn đang được áp dụng tại ViệtNam hiện nay tập chung vào:

- Tái chế chất thải: Việc tái chế chất thải chỉ mang tính tự phát, tập trung ở những thành phố lớn Hà Nội, Hải Phòng, TP Hồ Chí Minh Các loại phế thải có giá trị như: Thuỷ tinh, Đồng, Nhôm, sắt, giấy được đội ngũ đồng nát thu mua ngay tại nguồn, chỉ còn một lượng nhỏ tới bãi rác và tiếp tục thu nhặt tại đó Tất cả phế liệu thu gom được chuyển đến các làng nghề Tại đây quá trình tái chế được thực hiện Việc thu hồi sử dụng chất thải rắn góp phần đáng kể cho việc giảm khối lượng chất thải đưa đến bãi chôn lấp, tận dụng được nguồn nguyên liệu đầu vào cho các quá trình sản xuất, tạo công ăn việc làm cho một số lao động

- Đốt chất thải: Được áp dụng để xử lí chất thải nguy hại như chất thải bệnh viện, các bệnh viện lao, viện 198 mới xây lò đốt chất thải Tại Hà Nội có lò đốt chất thải bệnh viện công suất 3,2tấn/ngày đặt tại Tây Mô Tại TP Hồ Chí Minh có lò đốt chất thải bệnh viện công suất 7,5 tấn/ngày Phương pháp đốt chất thải còn được dùng để xử lí chất thải công nghiệp như lò đốt chất thải giầy da ở Hải Phòng, lò đốt cao su công suất 2,5tấn/ ngày ở Đồng Nai

- Chôn lấp chất thải rắn: Chôn lấp đơn thuần không qua xử lí, đây là phương pháp phổ biến nhất theo thống kê, nước ta có khoảng 149 bãi rác cũ không hợp vệ sinh,trong đó 21 bãi rác thuộc cấp tỉnh - thành phố, 128 bãi rác cấp huyện – thi trấn. Được sự giúp đỡ của nước ngoài đã xây dựng các bãi chôn lấp hợp vệ sinh ở các thành phố lớn như: Hà Nội, Hải Phòng, Huế, TP Hồ Chí Minh, Bắc Giang

- Chế biến thành phân hữu cơ: Phương pháp làm phân hữu cơ có ưu điểm làm giảm lượng rác thải hữu cơ cần chôn lấp, cung cấp phân bón phục vụ nông nghiệp Phương pháp này rất phù hợp cho việc xử lí chất thải rắn sinh hoạt, phương pháp này được áp dụng rất có hiệu quả như ở Cầu Diễn, Hà Nội (công nghệ ủ hiếu khí(compostry) – công nghệ Tây Ban Nha với công suất 50.000 tấn rác/năm – SP 13200 tấn/năm, công nghệ Pháp – TBN ủ sinh học chất thải hữu cơ áp dụng tại Nam Định với công suất thiết kế 78.000 tấn rác/năm ) Ở thành phố Việt Trì với công suất thiết kế 30.000 tấn rác/năm

III Một số phương pháp xử lý sinh học

1 Nguyên lý sử dụng VSV trong xử lý rác thải

Xử lý rác thải bằng công nghệ vi sinh vật là nhờ hoạt động sống của vi sinh vật phân hủy rác thải thành các thành phần nhỏ hơn, hình thành sinh khối vi sinh vật cao hơn, các sản phẩm trao đổi chất của vi sinh vật và các loại khí như CO2, CH4,… Các quá trình chuyển hóa này có thể xảy ra ở điều kiện hiếu khí hay kỵ khí

Việc lựa chọn các vi sinh vật xử lý rác thải cần dựa trên những nguyên tắc sau:

- Các chủng vi sinh vật phải có hoạt tính sinh học cao như khả năng sinh phức hệ

enzyme cellulase cao và ổn định

- Sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện thực tế của đống ủ.

- Có tác dụng cải tạo đất và có lợi cho thực vật khi sản xuất được phân ủ bón vào đất.

- Không độc cho người, cây trồng, động vật và vi sinh vật hữu ích trong đất.

- Nuôi cấy dễ dàng, sinh trưởng tốt trên môi trường tự nhiên, thuận lợi cho quá trình

xử lý

2 Các VSV phân giải các chất hữu cơ

o Các vi sinh vật phân giải cellulose

o Các vi sinh vật phân giải protein

o Vi sinh vật phân giải tinh bột

o Vi sinh vật phân giải phosphate

3 Phương pháp xử lý sinh học

a  Ủ kỵ khí – anaerobic composting

Khái niệm: là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ không có mặt của oxy (tinh bột, cellulose, lipit và protein), sản phẩm cuối cùng là khí CH4, CO2, NH3, một lượng nhỏ các loại khí khác, acid hữu cơ và sinh khối vi sinh vật

Đây là phương pháp đã được áp dụng từ lâu, các rác thải hữu cơ được bổ sung thêm phân bùn và vi sinh vật phân giải, sau đó được ủ thành đống trong điều kiện nhiệt độ, độ ẩm,

độ xốp thích hợp,… Sản phẩm thu đượclà các chất dễ tan, hỗn hợp các chất khí CH4, CO2,

NH3,…trong đó CH4 chiếm đại đa số

Trong quá trình xử lý phế thải yếm khí (lên men tạo khí methane)

Có ba nhóm vi khuẩn tham gia vào quá trình: 

1) Nhóm vi khuẩn chịu trách nhiệm thủy giải và lên men; 

2) Nhóm vi khuẩn tạo H2 và acetic acid; 

3) Nhóm vi khuẩn tạo khí methane tự dưỡng sử dụng H2