Sản xuất phân hữu cơ (compost) từ rác thải đô thị

Hiện nay, việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn (CTR) đô thị đang là vấn đề mang tính cấp bách và nan giải đối với nhiều địa phương trong cả nước. CTR và các vấn đề liên quan hiện không chỉ là điểm nóng trong các cuộc hội họp, hội thảo của các cấp lãnh đạo mà còn là vấn đề “cơm bữa” của các tầng lớp xã hội. Cùng với sự gia tăng dân số và phát triển của khoa học kỹ thuật, mức sống của người dân ngày càng được nâng cao thì khối lượng CTR phát sinh ngày càng nhiều. Lượng CTR nếu không được xử lý tốt sẽ dẫn đến hàng loạt hậu quả môi trường không thể lường trước được. Cho đến nay, giải pháp bãi chôn lấp (BCL) vẫn đang là phương pháp chủ yếu để xử lý CTR. Nhưng hiện nay các BCL đang bộc lộ nhiều nhược điểm như: là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến 3 môi trường đất, nước, không khí, lãng phí nguồn nguyên liệu có khả năng tái sinh và tái sử dụng. Mặt khác khi BCL đầy thì phải tìm một địa điểm khác để xây dựng BCL mới trong khi giá đất ngày càng gia tăng và khan hiếm. Như vậy, trong khi các nguồn gây ô nhiễm từ các bãi rác cũ chưa giải quyết xong thì lại phát sinh các nguồn ô nhiễm mơi. Hơn nữa, các BCL cũ không chỉ tiếp tục chiếm diện tích lớn và phải bỏ hoang hàng chục năm để cho CTR phân huỷ hết mà còn là các điểm ô nhiễm lâu dài tốn kém trong công tác quan trắc và duy tu. Thị trường tiêu thụ phân bón trong nước có nhiều hứa hẹn, theo Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn nhu cầu sử dụng phân bón cho ngành nông nghiệp tại Việt Nam vào khoảng 5,2 triệu tấn hàng năm. Các loại phân bón được tiêu thụ trên thị trường Việt Nam hiện nay chủ yếu là phân hoá học. Phân hoá học được sản xuất phần lớn từ dầu hoả, giá dầu hoả trên thế giới tăng hay giảm đều ảnh hưởng đến giá phân bón, giá phân bón không ổn định sẽ ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp. Trong khi đó, nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ từ rác thải sẽ không bị biến động về mặt giá thị trường giúp người dân yên tâm hơn trong việc đầu tư lâu dài vào ngành nông nghiệp, đặc biệt Việt Nam là nước với khoảng 80% dân số tham gia sản xuất nông nghiệp. Trên thế giới và kể cả ở Việt Nam hiện nay, compost đang được sản xuất với công nghệ ổn định, sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Báo cáo chủ đề “Công nghệ sản xuất phân hữu cơ từ rác đô thị” sẽ tổng hợp các phương pháp sản xuất phân hữu cơ từ rác thải của các khu đô thị, cập nhật các phương pháp mới được sử dụng trên thế giới và đưa ra so sánh, lựa chọn tính khả thi có thể áp dụng được của các công nghệ ở Việt Nam.

Trang 1

CÔNG NGHỆ XỬ LÍ CHẤT THẢI RẮN CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ (COMPOST) TỪ RÁC ĐÔ THỊ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Công nghệ xử lý chất thải rắn

1

Trang 2

6 Ứng Dụng Công Nghệ Sinh Học Xử Lý CTRSH Bằng Phương Pháp Làm Phân

NỘI DUNG

2

Trang 4

Nguồn phát thải

Khu dân cư

Công nghiệp Dịch vụ

2 Rác đô thị

 2.1 Các nguồn phát thải đô thị

4

Trang 6

2.2 Hiện trạng rác đô thị

 Việc xử lý và thu gom rác thải sinh họat gặp nhiều khó khăn cả về phương tiện và phương pháp

 Việc tiến trình giảm thiểu giảm thải ô nhiễm môi trường chưa rộng khắp

 Hiện nay phổ biến là việc thực hiện 3R (Reduce: giảm thiểu, Reuse: sử dụng lại, Recycle: tái chế) đang được áp dụng tại một số thành phố lớn trên thế giới trong đó có thủ đô Hà Nội (Việt Nam) vài năm gần đây

 Ở Việt Nam, tốc độ phát sinh rác thải tùy thuộc vào từng loại đô thị và dao động từ 0,35 – 0,8

kg/người.ngày

6

Trang 8

3 Phân hữu cơ

 Khái niệm:Phân hữu cơ là hợp chất hữu cơ dùng làm trong nông nghiệp, hình thành từ phân người, phân động vật,

lá và cành cây, than bùn, hay các chất hữu cơ khác thải loại từ nhà bếp Phân bón giúp tăng thêm độ màu mỡ, độ tơi xốp cho đất bằng cách cung cấp thêm các chất hữu cơ, chất mùn và bổ dưỡng

 Phân loại:

 Phân bón hữu cơ truyên thống như phân chuồng, phân xanh, phân rác,…

 Phân bón hữu cơ công nghiệp như phân bón hữu cơ sinh học, phân hữu cơ, phân bón hữu cơ vi sinh, phân bón vi sinh và phân bón hưu cơ khoáng

Hình 2: phân hữu cơ compost

8

Trang 9

Sơ lược các công nghệ sản xuất phân hữu cơ

Rác thải hửu

cơ có thể phân

hủy sinh học

Ủ hiếu khí (composting)

Phân hủy kỵ khí

rác)

Khí thải (biogas)

Rác ổn định để cải tạo đất

Khí thải

Phân hữu cơ

Nhiệt năng lượng

10/23/18

9

Các dòng vật chất chính trong quá trình xử lí sinh học các hợp chất hữu cơ

Có thể phân hủy sinh học từ rác đô thị

Trang 10

4 Công nghệ kỵ khí

10

4.1 4.2 4.3 4.4

Trang 11

4.1 Tổng quan

 Phân huỷ kỵ khí xảy ra tự nhiên ở bất cứ nơi nào có hàm lượng cao các chất hữu cơ ẩm được tích tụ trong trường hợp thiếu oxy

 Các vi khuẩn kỵ khí phân hủy các hợp chất hữu cơ tạo ra CO2 và CH4 Khí CH4 có thể thu gom và sử dụng như một

nguồn nhiên liệu sinh học (biogas)

 Chất rắn ổn định còn lại chiếm 40-60% khối lượng nguyên liệu ban đầu có thể sử dụng làm phân bón

 Các hệ thống phân hủy kỵ khí (còn gọi là quá trình lên men, sự khí hóa hay metan hoá) sử dụng các bể phản ứng kín để kiểm soát quá trình kỵ khí và thu gom toàn bộ lượng khí biogas sinh ra

10/23/18

11

Trang 12

4.2 Phân loại công nghệ

 Theo môi trường phản ứng:

 Theo nguyên liệu đầu vào

• Phân hủy kết hợp với phân động vật

• Chỉ phân hủy rác đô thị

12

Trang 13

4.3 Các yếu tố vật lí- hóa học

 Tỷ lệ C/N:Tỷ lệ C/N tối ưu trong quá trình phân hủy kỵ khí khoảng 20-30:1

 pH:Sản lượng khí biogas sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí đạt tối đa khi giá trị pH của

vật liệu nằm trong khoảng 6-7.

 Nhiệt độ:Vi sinh vật metan hóa sẽ không hoạt động được khi nhiệt độ quá cao hay quá

thấp Khi nhiệt độ giảm xuống dưới 100C, sản lượng khí biogas tạo thành hầu như không đáng kể.

10/23/18

13

Trang 14

4.4.1 Công nghệ ướt một giai đoạn

4.4.2 Công nghệ khô một giai đoạn

4.4.3 Công nghệ đa giai đoạn

4.4.4 Công nghệ mẻ

4.4 Đặc trưng của các công nghệ

14

Trang 15

Công nghệ ướt một giai đoạn

 Công nghệ ổn định đã được thử nghiệm và vận hành trong nhiều thập kỷ.

 Tính đồng nhất của rác hữu cơ sau khi đã qua nghiền thủy lực và pha loãng để đạt hàm lượng TS nhỏ hơn 15% cho phép

áp dụng bể phản ứng dạng khuấy trộn hoàn toàn.

 Chất thải cần được tiền xử lý tốt nhằm đảm bảo độ đồng nhất và loại bỏ các chất ô nhiễm dạng thô hoặc có độc tính cao từ rác đô thị.

 Đối với rác không được phân loại tại nguồn cần có các bước tiền xử lý sau: sàng, nghiền thủy lực, tuyển nổi.

 Cần giảm thiểu các thành phần nặng vì chúng có thể gây hư hỏng hệ thống khuấy và bơm cũng như giảm thiểu các chất tạo bọt gây ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình tách khí biogas.

 Khả năng bị đoản mạch thủy lực

10/23/18

15

Trang 16

16

Trang 17

 Đặc trưng sinh học:

 Tỷ lượng biogas thu được trên thực tế khoảng 170-320m3 CH4/kg VS cấp (tương ứng tỷ lệ giảm VS là 40%

và 75%) tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường

 Tải lượng hữu cơ thể tích đảm bảo quá trình phân hủy sinh học bền vững trong điều kiện hiếu nhiệt đối với rác được phân loại cơ học là 9,7 kg VS/m3/ngày, đối với rác được phân loại tại nguồn là 6kg VS/m3/ngày

 Hàm lượng TKN cao gây ức chế hoá trình metan hóa, giá trị NH4+ ngưỡng khoảng 3g/l Thường hàm lượng TKN trong chất thải được phân loại cơ học khoảng 14g TKN/kg TS và thực phẩm khoảng 20g TKN/kg TS

10/23/18

17

Trang 18

Các vấn đề kinh tế, môi trường

18

Trang 19

Công nghệ khô một giai đoạn

 Đặc trưng kỹ thuật:

 Hàm lượng TS tối ưu trong các chất rắn lên men trong hệ thống sử dụng công nghiệp khô một giai đoạn khoảng 20-40%, với rác có hàm lượng TS>50% cần phải pha loãng

 Hệ thống khô khác biệt so với hệ thống ướt về bản chất vật lý của các chất đem lên men

 Quá trình vận chuyển, nạp chất lên men có thể thực hiện nhờ băng tải, trục vít hoặc bơm chuyên dụng có công suất lớn

 Nhược điểm chính của quá trình khô là khả năng phân bố đều và xoay vòng vi sinh vật cũng như chống quá tải và hóa trình acid hóa

10/23/18

19

Trang 20

20

Trang 21

10/23/18

21

Trang 22

22

Trang 23

Công nghệ đa giai đoạn

 Hệ thống không dự trữ sinh khối:

 Đặc trưng kỹ thuật:Thiết kế đơn giản nhất của hệ thống hai giai đoạn là mắc nối ttiếp hai bể phản ứng dạng khuấy trộn hoàn toàn Hệ thống này tương đương với hệ thống ướt một giai đoạn Các khả năng khác là mắc nối tiếp hai hệ thống dạng plug-flow theo chế độ ướt-ướt hoặc khô-khô.

 Đặc trưng sinh học:Ưu điểm nổi bật của hệ thống hai giai đoạn là tính ổn định sinh học cao và cho phép phân hủy rất nhanh các chất hữu cơ như trái cây hoặc rau

10/23/18

23

Trang 24

Công nghệ đa giai đoạn

 Hệ thống có lưu trữ sinh khối

 Đặc trưng kỹ thuật

 :Phương pháp thứ nhất: là tăng mật độ vi khuẩn metan hóa bằng cách không phối hợp giữa lưu thủy lực

và lưu chất rắn Thiết kế này chỉ hiệu quả đối với các chất thải từ nhà bếp có khả năng thuỷ phân cao hoặc chất thải từ các chợ

 Phương pháp thứ hai: cho phép tăng mật độ vi khuẩn trong giai đoạn 2 là sử dụng các vật liệu hỗ trợ quá trình phát triển bám Công nghệ BTA và Biopercolat được phát triển trên kỹ thuật này Công nghệ BTA là quá trình ướt-ướt Chất thải sau khi được nghiền thủy lực và đạt 10% TS sẽ được vô khuẩn

24

Trang 25

25

Trang 26

26

Trang 27

Công nghệ mẻ

 Đặc trưng kỹ thuật:

 Trong các hệ thống mẻ, các bể phản ứng được nạp chất thải một lần, sau đó sẽ được vận hành qua các bước phân hủy theo chế độ khô với 30-40% TS.

 Về mặt nguyên lý, hệ thống mẻ có thể coi như một hố chôn lấp được thực hiện trong thùng.

 Một vấn đề kỹ thuật đối với hệ thống mẻ là khả năng tắc hệ thống thu gom nước rỉ phía đáy bể.

 Vấn đề an toàn cháy nổ khi tháo sản phẩm cũng cần quan tâm.

10/23/18

27

Trang 28

Công nghệ mẻ

 Đặc trưng sinh học:

 Tại nhà máy Biocelở Lelystad, tỷ lượng biogas sinh ra trung bình là 70 kg biogas/T chất thải hữu

cơ được phân loại tại nguồn nhỏ hơn khoảng 40% so với hệ thống một giai đoạn liên tục cho cùng loại chất thải.

 Tải lượng hữu cơ của hệ thống Biocel nhìn chung không cao hơn so với hệ thống một giai đoạn liên tục, khoảng 3,6 – 5,1 kg VS/m3/ngày tùy thuộc vào nhiệt độ không khí.

28

Trang 29

10/23/18

29

Trang 30

5 Công nghệ hiếu khí

30

5.1 5.2 5.3 5.4

Trang 31

5.1 Tổng quan

 Trong quá trình composting, các vi sinh vật sẽ chuyển các vật liệu thô chưa ổn định thành mùn ổn định Các sản phẩm chính của quá trình gồm CO2, nước, nhiệt và sinh khối.

 Trong bất cứ hệ thống composting nào, hai quá trình cơ bản sau cần được tiến hành:

 Tách các chất không mong muốn ra khỏi dòng rác.

 Tiến hành ủ các chất có thể phân hủy sinh học.

10/23/18

31

Trang 32

5 Công nghệ hiếu khí

32

Trang 33

Dạng phơi khô đánh luống

Dạng đánh luống với khí phổi

Compost trong ống sắt hoặc trong bồn bê tông

Compost trong bao với khí phổi

5.2 Các dạng công nghệ

10/23/18

33

Trang 34

Dạng phơi khô đánh luống

 Dạng đánh luống là quá trình chất nguyên liệu rác thành các đống ủ hẹp dài và được đảo trộn theo một nguyên tắc nhất định.

 Dạng đánh luống có chiều cao của đống ủ thay đổi từ 1m (đối với nguyên liệu có mật

độ dày như phân) đến 3,5m (đối với nguyên liệu nhẹ như lá cây);chiều rộng thay đổi

từ 1,5 - 6m.

34

Trang 35

Dạng đánh luống với khí phổi

 Dùng áp lực đưa khí vào các luống (thông qua áp lực khí âm hoặc khí dương) để tăng tốc quá trình phân hủy tự nhiên.

 Phương án thực hiện kĩ thuật này ở trong nhà để giải quyết các vấn đề về mùi hôi và thời tiết cũng đã được thử nghiệm nhưng không thể đem lại hiệu quả về kinh tế.

10/23/18

35

Trang 36

Compost trong ống sắt hoặc trong bồn bê tông

 Phương pháp làm phân Compost kỹ thuật kín là cho các nguyên liệu hữu cơ vào bên trong thùng, xilô (hầm ủ) hoặc các loại container.

 Là quy trình theo hệ thống khép kín được thiết kế để khắc phục sự thay đổi của thời tiết, mùi hôi và các vấn đề phiền toái khác

36

Trang 37

Compost trong bao với khí phổi

 Đặt các nguyên liệu có thể làm phân Compost vào các túi lớn có hàm lượng polythene thấp và đưa không khí vào nguyên liệu trong các túi này để đẩy nhanh quá trình làm phân Compost tự nhiên.

10/23/18

37

Trang 39

5.4 1 Yếu tố vật lí

 Nhiệt độ: Nhiệt tạo ra từ quá trình phân hủy rác là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ

do bởi vi sinh vật Sản phẩm nhiệt phụ thuộc vào kích thước của đống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ lệ C/N Nhiệt độ môi trường xung quanh cũng ảnh hưởng đến nhiệt độ của quá trình ủ phân rác.

 Độ ẩm

 Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân rác nằm trong khoảng 50-60.

 Nếu độ ẩm quá nhỏ (< 30%) sẽ hạn chế hoạt động của vi sinh vật, mặc khác khi độ ẩm quá lớn (> 65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí, gây mùi hôi và thất thoát dinh dưỡng.

10/23/18

39

Trang 40

5.4.1 Yếu tố vật lí

 Kích thước hạt:hoạt tính của vi sinh vật xuất hiện ở vùng bề mặt của các phần tử rác Khi giảm kích

thước hạt sẽ làm gia tăng diện tích bề mặt, sẽ khuyến khích hoạt tính của vi sinh vật và gia tăng mức độ phân hủy

 Độ xốp: Độ xốp của lớp rác ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho sự trao đổi

chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử hữu cơ hiện diện trong các vật liệu ủ.

 Kích thước và hình dạng của hệ thống ủ phân rác: Kích thước và hình dạng của các đống ủ có ảnh

hưởng đến sự kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm cũng như khả năng cung cấp oxy.

40

Trang 41

6.Ứng dụng Công nghệ sinh học xử lý CTRSH bằng phương pháp làm phân Compost

 6.1 Quá trình làm phân Compost hiếu khí:

 Quá trình xảy ra gồm 3 bước: (1) xử lý sơ bộ CTRSH;(2) phân hủy hiếu khí phần chất hữu cơ của CTRSH ;(3) bổ sung chất cần thiết để tạo thành sản phẩm có thể tiêu thụ trên thị trường

 Trong quá trình làm phân compost hiếu khí, các vi sinh vật tùy tiện và hiếu khí bắt buộc chiếm ưu thế Ơ giai đoạn đầu, vi sinh vật

ưa lạnh (mesophilic) chiếm ưu thế nhất.

 Ở giai đoạn cuối, khuẩn tia (actinomycetes) và mốc xuất hiện Do các vi sinh vật này có thể không tồn tại trong CTRSH ở nồng độ thích hợp, nên cần bổ sung chúng vào vật liệu làm phân như là chất phụ gia.

10/23/18

41

Trang 42

Compost pin diy

42

Trang 43

6.3 Tình hình sản xuất Compost ở trên thế giới và

Việt Nam

 Trên thế giới: Tại Châu Âu và Châu Mỹ, công nghệ Compost hiện đang được triển khai tương đối rộng

và phân Compost đang được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau Năm 2001, tại châu Âu có 16.9 triệu tấn trong số 49 triệu tấn rác hữu cơ được xử lý sinh học với đa phần là sản xuất Compost Trong

đó cao nhất là Cộng Hòa Liên Bang Đức đã xử lý 7 triệu tấn trong số 9 triệu tấn tổng số (78%) Riêng

Hà Lan toàn bộ 3.2 triệu tấn đã được xử lý Tình hình áp dụng chế biến Compost để xử lý rác sinh hoạt tại Châu Âu có thể xếp hạng như sau:

 Hạng 1: Áo, Bỉ, CHLB Đức, Luxembur, Thụy Điển, Thụy Sỹ.

 Hạng 2: Anh, Đan Mạch và Na uy

Trang 44

6.3 Tình hình sản xuất Compost ở trên thế giới và

Việt Nam

 Ở Việt Nam hiện nay ở Việt Nam có một số nhà máy chế biến phân Compost sau :

 Nhà máy phân hữu cơ Cầu Diễn, Việt Trì, Phú Thọ - Hà Nội

 Nhà máy xử lý rác Nam Định - Nam Định

 Nhà máy Phân rác Buôn Mê Thuột - Tỉnh Đắk Lắk

 Nhà máy xử lý rác thải – chế biên phân hữu cơ vi sinh Nam Thành, Ninh Thuận

 Nhà máy phân bón Hoóc Môn, Tp Hồ Chí Minh

 Nhà máy xử lý chất thải Tân Thành, Bà Rịa – Vũng Tàu.

 Các mô hình công nghệ tại Việt Nam :

 Tại Việt Nam, một số mô hình xử lý chất thải rắn đô thị quy mô lớn đã được đầu tư trong những năm gần đây Trong đó có các dự án sử dụng nguồn vốn của Nhà nước, ODA áp dụng công nghệ Tây Ban Nha, Pháp

và một số dự án sử dụng vốn tư nhân áp dụng công nghệ trong nước như công nghệ An Sinh - ASC, công nghệ Seraphin

44

Trang 45

7 Đánh giá- kết luận

 Phân ủ hữu cơ từ rác thải/rác thải đô thị có nhiều tính ưu việt như:

 Làm sạch môi trường, rác không bị coi là phế thải độc hại nữa mà đựoc coi là nguyên liệu có thể tái chế

 Có tác dụng cải tạo đất, nâng cao độ phì nhiêu, làm cho đất xốp dễ

canh tác cho phép sử dụng tối đa chất dinh dưỡng, nếu bón riêng phân hoá học thì cây sử dụng từ 20-30% số còn lại bị rửa trôi bay vào không khí hay tồn lưu trong đất dưới dạng không hoà tan.

 Không gây ô nhiễm đất, nước và hệ sinh thái

 Sản phẩm của cây trồng an toàn hơn

Giá thành rẻ, phù hợp với khả năng tài chính của nông dân, sử dụng lại

Trang 46

Tài liệu tham khảo

 https://www.google.com.vn/search?q=h%C3%ACnh+%E1%BA%A3nh+c%C3%A1c+ngu%E1% BB%93n+ph%C3%A1t+th%E1%BA%A3i+r%C3%A1c&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahU KEwipnrDVlYXeAhXLFogKHbihBAgQ_AUIDigB&biw=1366&bih=663#imgrc=gzaI8mDQ5O-O -M

:

 http://moitruongviet.edu.vn/cac-ky-thuat-u-sinh-hoc-xu-ly-rac-thai-huu-co-hieu-qua-cao/

46

Trang 47

Cảm ơn thầy cô và các bạn đã lắng nghe

10/23/18

47

Định dạng
Số trang	47
Dung lượng	1,75 MB