Đồ án công nghệ 2 thiết kế nhà máy sx phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt, năng suất 10 tấn rác giờ

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 nhằm tìm ra giải pháp hợp lý trong việc giảm thiểu, tái sử dụng và q

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu sinh hoạt của con người ngày càng được đáp ứng, không chỉ về số lượng mà còn phong phú về cả mẫu mã và chất lượng ngày càng cao Nó cũng đồng nghĩa với lượng rác thải sinh hoạt ngày một nhiều và trở thành vấn đề nhức nhối và bức xúc không chỉ riêng từng vùng, từng quốc gia mà cả trên toàn thế giới Thực tế đã có những kiện tụng, tranh chấp bãi đổ rác và quan điểm

về hàng phế thải giữa các quốc gia trên thế giới

Đứng trước thực trạng về tình hình ô nhiễm rác thải sinh hoạt đang nhức nhối, nước ta cũng đã có nhiều biện pháp xử lý, sử dụng nhiều phương pháp như chôn lấp, đốt rác và sản xuất phân bón hữu cơ từ rác v.v mỗi phương pháp đều có ưu nhược điểm riêng và chỉ phù hợp với từng đối tượng rác Thêm nữa các công nghệ xử lý rác

từ trước, chủ yếu là công nghệ nhập ngoại, rất đắt tiền và chưa phù hợp với rác thải Việt Nam chưa qua phân loại Yêu cầu thực tế cần có công nghệ vừa đảm bảo hiệu quả

xử lý vừa phù hợp với điều kiện kinh tế trong nước và biến nguồn hữu cơ này thành phân bón phục vụ phát triển nông nghiệp bền vững

Vì vậy, đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt, năng suất 10 tấn rác/giờ” có thể xem là một phương án giải quyết việc ô nhiễm môi

trường do rác thải gây ra 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

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về rác thải sinh hoạt

1.1.1 Khái niệm

Chất thải rắn (còn gọi là rác) là các chất rắn bị loại ra trong quá trình sống, hoạt động và sản xuất của con người và động vật Chất thải rắn phát sinh từ các hộ gia đình, khu công cộng, khu thương mại, bệnh viện,… trong đó, chất thải rắn sinh hoạt chiếm tỉ

lệ cao nhất Chất lượng và số lượng rác thải tại từng quốc gia và từng khu vực trong mỗi quốc gia là rất khác nhau tùy thuộc vào trình độ kinh tế và khoa học kỹ thuật Bất

kỳ hoạt động sống nào của con người, tại nhà, trường học hay nơi công sở đều sinh ra một lượng rác đáng kể, trong đó có cả hai loại vô cơ và hữu cơ

Vì vậy có thể định nghĩa rác thải sinh hoạt là những thành phần tàn tích vô cơ và hữu cơ phục vụ đời sống con người, chúng không còn được sử dụng và bị trả lại môi trường sống

1.1.2 Tình hình ô nhiễm rác thải

1.1.2.1 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 ngày càng cao, theo

đó lượng các chất thải do con người gây ra càng nhiều và đa dạng về thành phần

Nạn ô nhiễm môi trường có thể thấy ở mọi nơi trên thế giới, từ Mexico, Nga, Mỹ cho tới Trung Quốc, Ấn Độ… Mumbai là một trong những thành phố đông đúc nhất và bẩn thỉu nhất trên trái đất Mỗi ngày, người dân ở nơi đây quẳng ra hàng tấn rác Chúng

ta có thể tìm thấy rác bẩn ở khắp mọi nơi trong thành phố này Nên nơi đây còn được gọi là “kinh đô” của thế giới về rác thải [11] Bắc Kinh có dân số 17,6 triệu người, thải

ra khoảng 18.400 tấn rác mỗi ngày 90% rác thải được đổ tại 13 bãi rác đặt rải rác quanh thành phố [12] Ở Anh, lượng rác thải năm 2008 là 18,1 triệu tấn, không có gì đáng ngạc nhiên khi các nhà hoạt động môi trường tại Anh đã gọi xứ sở sương mù là

“hố rác của châu Âu” [13]

Nếu tính bình quân mỗi người một ngày đưa vào môi trường 0,5kg chất thải thì mỗi ngày trên thế giới hơn 6 tỷ người sẽ thải vào môi trường hơn 3 triệu tấn 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 trở thành 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 nhiều nguyên nhân, từ thiếu vốn đầu tư, thiếu thiết bị đến thiếu kiến thức về chuyên môn, không nhận thức đầy đủ

về tầm quan trọng trong việc quản lý rác Rác có thể gây ô nhiễm toàn diện đến môi trường đất, nước, không khí.[1]

1.1.2.2 Ở Việt Nam

Trong 20 năm qua, Việt Nam đã đạt được những bước tiến đáng kể về phát triển kinh tế - xã hội Từ năm 2005 đến nay, GDP liên tục tăng, bình quân đạt trên 7%/năm Cùng với sự phát triển kinh tế thì vấn đề môi trường cũng bị ảnh hưởng theo 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 công nghiệp khoảng 2,7 triệu tấn; lượng rác thải y tế khoảng 2,1 vạn tấn, lượng rác 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)… [1] Tỷ

lệ tăng cao tập trung ở các đô thị đang có xu hướng mở rộng, phát triển mạnh cả về quy

mô lẫn dân số và các khu công nghiệp, như các đô thị tỉnh Phú Thọ (19.9%), thành phố Phủ Lý (17,3%), Hưng Yên (12,3%), Rach Giá (12,7%), Cao Lãnh (12,5%),…[14] Theo thống kê hiện nay trên cả nước có 91 bãi rác lớn, chỉ có 17 bãi hợp vệ sinh, chiếm chưa tới 19% Trong khi đó có 49 bãi rác (chiếm gần 54%) đang gây ô nhiễm nghiêm trọng Các bãi rác chôn lấp không hợp vệ sinh và các bãi rác lộ thiên gây ra ô nhiễm nước ngầm và nước mặt do nước rác không được xử lý, các chất ô nhiễm không khí, tạo ra nhiều mùi hôi thối hoặc các loại con trùng, ruồi muỗi, chuột, bọ, gây ảnh hưởng rất lớn đến người dân đặc biệt là những người dân sống cạnh bãi rác Nguyên nhân gây tình trạng ô nhiễm rác thải sinh hoạt hiện nay xuất phát từ thực trạng quản lý môi trường 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 nhằm tìm ra giải pháp hợp lý trong việc giảm thiểu, tái sử dụng và quay vòng rác thải đô thị.[1]

1.1.3 Sự hình thành rác thải sinh hoạt

Rác thải sinh hoạt được tạo ra trong hoạt động sống của con người, chủ yếu từ các

hộ gia đình, các khu dân cư, các cơ quan, trường học, các trung tâm, dịch vụ, thương mại

- Các chất thải tạo ra từ các bếp ở các gia đình hay các nhà bếp tập thể, các loại này có bản chất dể phân huỷ sinh học, quá trình phân huỷ tạo ra mùi khó chịu, đặc biệt

trong điều kiện thời tiết nóng ẩm Ngoài ra còn có cả những chất khó phân hủy như: các loại bao nilông, giẻ rách, các loại bao bì từ cellulose

- Chất thải từ khu vực thương mại như chợ siêu thị Số lượng này rất lớn và đa dạng

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

Khối lượng riêng chất thải: 800kg/m3

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.[15]

1.1.5 Vi sinh vật (VSV) có trong rác thải sinh hoạt

Các VSV 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 VSV, giun, sán thường

có sẵn trong chất thải ngay từ khi bắt đầu bỏ chất này vào môi trường Đây là nguồn VSV nhiều nhất và tập trung nhất

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

Hệ sinh thái chất thải là hệ sinh thái không bền vững Nó biến động rất nhanh trong suốt quá trình tồn trữ chất thải.[2]

1.2 Các phương pháp xử lý rác thải sinh hoạt

1.2.1 Phương pháp chôn lấp

 Nguyên lý:

Đây là phương pháp chôn lấp rác vào các hố đào có tính toán về dung lượng, có gia cố cẩn thận để kiểm soát khí thải và kiểm soát lượng nước rò rỉ Nguyên lý của phương pháp này là tạo môi trường yếm khí để VSV tham gia phân huỷ các thành phần hữu cơ có trong rác thải, có kiểm soát hiện tượng ô nhiễm nước, đất và không khí Ngày nay phương pháp chôn lấp đã được cải tiến thành chôn lấp tích cực hay chôn lấp kiểu ủ sinh học (landfill bioreactor) Nguyên tắc của phương pháp này giống như chôn lấp Nhưng với chôn lấp kết hợp với ủ sinh học 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 sinh khử mùi hôi của quá trình phân hủy

- Gây ô nhiễm không khí do thoát ra các loại khí như CH4, CO2, H2S, NH3, indol

và nhiều khí khác gây mùi khác

- Gây ô nhiễm tầng nước ngầm do nước mưa thấm vào bãi rác tạo ra lượng nước

rò rỉ rất lớn, rửa trôi các chất dễ phân hủy

- Tiêu diệt được mầm bệnh, loại bỏ được các chất độc hại trong chất thải

- Hạn chế được vấn đề ô nhiễm liên quan đến nước rác

- Cho phép xử lý nhiều loại rác

- Tiết kiệm được diện tích đất cho chôn lấp

 Nhược điểm:

- Chi phí vận hành và bảo trì thiết bị rất cao

- Gây ô nhiễm môi trường không khí nghiêm trọng, khó kiểm soát lượng khí thải chứa dioxin, gây hiệu ứng nhà kính và các bệnh đường hô hấp

- Tốn nhiều nhiên liệu đốt

Phương pháp này chỉ thích hợp với rác thải công nghiệp, rác thải y tế Không thích hợp cho xử lý rác thải sinh hoạt có hàm lượng rác hữu cơ cao như ở Việt Nam

1.2.3 Phương pháp lên men kị khí tạo CH4

 Nguyên lý:

Sử dụng các chủng VSV phân hủy rác trong điều kiện kị khí để tạo sản phẩm cuối cùng là khí CH4 phục vụ cho quá trình chạy máy phát điện hay để nấu ăn trong hộ gia đình

 Ưu điểm:

- Tận dụng nguồn rác thải để chuyển thành một nguồn năng lượng quý

- Tiêu diệt kí sinh trùng gây bệnh

 Nhược điểm:

- Chi phí đầu tư ban đầu lớn, yêu cầu về kỹ thuật cao

- Sản phẩm tạo thành dễ rò rỉ gây ô nhiễm nguồn nước

1.2.4 Phương pháp ủ sinh học sản xuất phân bón hữu cơ

 Nguyên lý:

Phương pháp ủ chất thải hữu cơ là quá trình phân giải một loạt các chất hữu cơ có trong chất thải sinh hoạt, bùn cặn, phân gia súc,… dưới tác dụng của tập đoàn VSV bản địa và VSV bổ sung vào Quá trình ủ được thực hiện trong cả điều kiện hiếu khí và kị khí của VSV ưa nhiệt để phân hủy rác thải sinh hoạt thành sản phẩm phân bón có chất lượng.[1- tr 106]

Công nghệ có thể là ủ đống tĩnh thoáng khí cưỡng bức, ủ luống có đảo định kì hoặc vừa thổi khí vừa đảo, và mới hơn là công nghệ xử lý rác thải trong các bioreactor

đã khắc phục được nhược điểm là nước rác, mùi và chất lượng phân hữu cơ đầu ra của các phương pháp trước đó

 Ưu điểm:

- Loại trừ được 50% lượng rác sinh hoạt bao gồm các chất hữu cơ là thành phần gây ô nhiễm môi trường đất, nước và không khí

- Sử dụng lại được 50% các chất hữu cơ có trong hành phần rác thải để chế biến làm phân bón phục vụ nông nghiệp theo hướng cân bằng sinh thái Hạn chế việc nhập khẩu phân hóa học để bảo vệ đất đai

- Tiết kiệm đất sử dụng bãi chôn lấp Tăng khả năng chống ô nhiễm môi trường, cải thiện điều kiện sống của cộng đồng

- Vận hành đơn giản, bảo trì dễ dàng Dễ kiểm soát chất lượng sản phẩm

- Giá thành tương đối thấp, có thể chấp nhận được

- Phân loại rác thải sử dụng được các chất có thể tái chế như kim loại màu, sắt thép, thủy tinh, nhựa, giấy, bìa,…) phục vụ nông nghiệp

 Nhược điểm:[3-tr18]

- Mức độ tự động của công nghệ chưa cao

- Việc phân loại chất thải vẫn phải thực hiện bằng phương pháp thủ công nên dễ gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động

- Nạp liệu thủ công, năng suất kém

- Phần pha trộn và đóng bao thủ công nên chất lượng không đều

1.3 Phân vi sinh

1.3.1 Phân vi sinh là gì?

Phân VSV (gọi tắt là phân vi sinh) là chế phẩm có chứa một hoặc nhiều chủng VSV sống, có ích cho cây trồng đã được tuyển chọn, có sức hoạt lực cao, sử dụng bón vào đất hoặc xử lý cho cây để cải thiện hoạt động của VSV trong đất vùng rễ cây nhằm tăng cường sự cung cấp các chất dinh dưỡng từ đất cho cây trồng, cung cấp chất điều hòa sinh trưởng, vitamine cho các quá trình chuyển hóa vật chất, cung cấp các chất kháng sinh, góp phần nâng cao năng suất, phẩm chất nông sản và tăng độ màu mỡ của đất.[16]

1.3.2 Thành phần của phân vi sinh

Thành phần phân vi sinh gồm có: VSV được tuyển chọn, chất mang và VSV lạ

- VSV được tuyển chọn là VSV được nghiên cứu, đánh giá hoạt tính sinh học và hiệu quả sinh học đối với đất, cây trồng

- Chất mang: là chất VSV cấy vào đó để tồn tại và phát triển Chất mang không chứa chất có hại cho VSV, người, động thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản

- VSV lạ

Ngoài ra, trong phân vi sinh còn chứa các chất hữu cơ cung cấp chất dinh dưỡng, các chất khoáng, vitamin,…[17]

 Các loại phân vi sinh chủ yếu:[18]

a Phân vi sinh cố định đạm (N)

- Khái niệm: là chế phẩm có chứa VSV cố định Nitơ sống được đưa vào đất hoặc

rễ cây để tăng cường sự cố định Nitơ của khí trời nhằm cung cấp thêm đạm cho cây trồng

- Có 3 loại phân VSV cố định đạm (N):

 Loại 1: Phân vi sinh cố định đạm cộng sinh với cây họ đậu

Ví dụ: Phân Nitrgin, Rhidafo,…có tác dụng: làm tăng khả năng xâm nhập của các VSV vào hệ rễ của các cây họ đậu và khả năng cố định N của cây

 Loại 2: Phân vi sinh cố định N sống tự do

Ví dụ: Phân Azotobacterin có tác dụng xử lý hạt giống và tăng năng suất từ 5-10%

 Loại 3: Các vi khuẩn Lam cố định đạm

b Phân vi sinh phân giải lân

- Khái niệm: là các loại phân có chứa các chủng VSV có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ có chứa lân (Phospho), phân giải chất lân khó tan thành dễ tan cho cây trồng có khả năng hấp thu được

- Tác dụng:

 Tăng cường cung cấp lân đã phân giải cho cây trồng

 Tăng sức hoạt động cho các VSV khác trong đất

 Cung cấp các chất điều hòa sinh trưởng

 Cung cấp kháng sinh phòng chống sâu bệnh

c Phân vi sinh phân giải Kali

- Khái niệm: là phân hay chế phẩm có chứa các chủng VSV có khả năng phân giải các hợp chất chứa kali thành các muối kali dễ tan cây có thể sử dụng được

- Tác dụng:

 Cung cấp chất kali dễ tiêu cho cây trồng, góp phần tăng năng suất và phẩm chất nông sản

 Cung cấp chất điều hòa sinh trưởng và chất kháng sinh cho cây trồng

 Phối hợp với các loại phân VSV khác để cải thiện tính chất đất

d Phân VSV phân giải Cellulose

- Khái niệm: là loại phân hay chế phẩm có chứa nhiều loại nấm và xạ khuẩn có khả năng phân giải mạnh chất cellulose

- Tác dụng:

 Chế biến phân rác, ủ phân chuồng

 Tăng cường quá trình phân giải các xác bã thực vật trong đất

 Cung cấp các dưỡng chất dễ tiêu cho cây trồng, cải thiện độ màu mỡ của đất

1.4 Nguyên liệu sản xuất

1.4.1 Chế phẩm EM

1.4.1.1 Khái niệm [19]

EM (Effective Microorganisms) có nghĩa là các VSV hữu hiệu Chế phẩm này do Giáo sư Tiến sĩ Teruo Higa - trường Đại học Tổng hợp Ryukyus, Okinawoa, Nhật Bản sáng tạo và áp dụng thực tiễn vào đầu năm 1980 Trong chế phẩm này có khoảng 80 loài VSV kỵ khí và hiếu khí thuộc các nhóm : vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc và xạ khuẩn

1.4.1.2 Hoạt động của VSV có trong chế phẩm EM

Mỗi loại VSV trong chế phẩm EM có một chức năng hoạt động riêng của chúng Các VSV này là VSV có lợi chung sống trong một môi trường và hỗ trợ cho nhau, do vậy hiệu quả hoạt động của chế phẩm EM tăng lên gấp nhiều lần

Trong chế phẩm EM, loài VSV hoạt động chủ yếu là vi khuẩn quang hợp Sản phẩm của quá trình trao đổi ở vi khuẩn quang hợp lại là nguồn dinh dưỡng cho các VSV khác như vi khuẩn lactic và xạ khuẩn Mặt khác vi khuẩn quang hợp cũng sử dụng các chất do các VSV khác sản sinh ra Hiện tượng này gọi là cùng tồn tại và hỗ trợ nhau EM sử dụng các chất do rễ cây tiết ra cho các sự tăng trưởng như hydratcacbon, axit amin, axit nucleic, vitamin và hormon là những chất dễ hấp thụ cho cây Vì vậy cây xanh phát triển trong vùng đất có EM

Chúng ta hiểu rằng EM không phải là một hóa chất nông nghiệp và vì vậy không được sử dụng như hóa chất nông nghiệp Ngược lại, 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 truyền tạo ra Nó được phép sản xuất ở các nước khác nhau, EM được tạo ra từ sự nuôi cấy hỗn hợp các VSV có trong tự nhiên Hiện nay EM được sản xuất ở trên 20 nước trên thế giới

EM được sử dụng với chức năng sinh vật hữu hiệu đầu tiên như làm thành phân compost, phân hủy các chất hữu cơ làm sạch môi trường, kiểm soát được sâu hại và bệnh tật, tất cả điều đó thực hiện được là nhờ việc đưa EM - một tổ hợp các VSV có ích vào môi trường cây trồng Do vậy, sâu hại và các tác nhân gây bệnh được kiểm soát, ngăn ngừa các quá trình tự nhiên bằng sự tăng khả năng cạnh tranh và đối kháng của các VSV hữu hiệu trong EM

1.4.1.3 Hiệu quả tác dụng của chế phẩm EM [20]

- EM có hiệu quả khử mùi rất tốt, nó có tác dụng khống chế mùi hôi trong rác thải, nước thải, giảm một số thông số vật lý, hóa học để đảm bảo về mặt vệ sinh môi trường Do đó bất cứ loại chất hữu cơ nào cũng có thể sử dụng làm compost với EM 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 thụ vào trong đất Đó là sự khác biệt với mọi phương pháp bình thường khác khi muốn 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 cho cây trồng

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

- EM phát triển hệ miễn dịch tiềm tàng của cây trồng và vật nuôi, vì vậy tăng 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 thay thế máy móc

1.4.2 Men vi sinh phân hủy rác hữu cơ

Men vi sinh là loại men tổng hợp dạng bột hoặc lỏng được sản xuất từ các chủng

VSV phân giải chất xơ (Tricloderma, Streptomyces), chủng VSV phân giải chất hữu cơ (Bacillus, Candida) và chủng VSV kích thích sinh trưởng (Azotobacter) có khả năng

hoạt động mạnh trong môi trường chứa chất hữu cơ

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

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

1.4.2.1 Hệ VSV có trong men vi sinh

a Vi khuẩn

Vi khuẩn đóng vai trò chính trong quá trình phân huỷ và cũng là nguồn phát sinh nhiệt Hầu hết chúng có nhu cầu dinh dưỡng khác nhau và sử dụng hệ enzyme để phân huỷ hoá học nhiều loại hợp chất hữu cơ khác nhau

Là VSV 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

b Xạ khuẩn

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

Đây là nhóm VSV chuyển hóa và tạo mùn lớn nhất trong đất bằng cách phân huỷ các hợp chất hữu cơ phức tạp như lignin, cellulose, chitin, protein

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 Mycobacterium, Terrabacterm Nocardia 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 ô nhiễm chất thải rắn, xạ khuẩn luôn chiếm ưu thế

c Nấm

Nấm có nhiệm vụ phân huỷ các hợp chất polymer trong đất và phân ủ Đối với quá trình ủ, chúng đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ nhiều hợp chất phức tạp thành các hợp chất đơn giản, đặc biệt chúng đóng vai trò chủ đạo trong quá trình làm sạch rất nhiều chất hữu cơ ô nhiễm trong đó có đường, axit hữu cơ và đa hợp chất như lignoxenlulo Nấm phân huỷ các chất còn lại ở điều kiện quá khô, môi trường axít và N thấp mà vi khuẩn không thể phân huỷ, là loài duy nhất phát triển trong nhiệt độ ôn hoà

và nhiệt độ cao

Các chi nấm thường gặp: Aspergullus, Penicillium, Fusarium, Clodosporium,

Rhizactonia, Rhizopus…

1.4.2.2 Sự chuyển hóa các hợp chất

a Sự phân giải các hợp chất cacbon [4-tr87]

 Sự phân giải tinh bột

Nhiều loại VSV có khả năng sản sinh hệ enzyme amylase ngoại bào, phân giải tinh bột thành glucose, maltose và dextrin Một số VSV tham gia sinh tổng hợp amylase cao và có nhiều ý nghĩa trong phân giải tinh bột:

- VSV tổng hợp -amylase: Aspergillus awamorii, Asp oryzae, Asp niger,

Bacillus amyloliquefaciens, Clostridium acetobutylinon

- VSV tổng hợp -amylase: Aspergillus awamorii, Asp niger, Asp oryzae,

Saccharomyces cerevisiae, Clostridium acetobutylium

- VSV tổng hợp -amylase: Asp awamorii, Asp usamii,

 Sự phân giải cellulose

Trong rác thải sinh hoạt có nguồn gốc thực vật, hàm lượng cellulose chiếm số lượng nhiều nhất Đây cũng là lượng vật chất cần được chuyển hóa lớn nhất khi tiến hành xử lý

VSV phân giải cellulose:

- Vi khuẩn: các giống Bacillus, giống Clotridium

- Xạ khuẩn: Streptomyces

- Nấm mốc: Aspergillus, Penicillium, Fusarium

Tham gia vào quá trình phân giải các chất cellulose bao gồm rất nhiều loài VSV khác nhau, trong đó có cả các loài thuộc nhóm vi khuẩn, các loài thuộc nhóm xạ khuẩn

và các loài thuộc nhóm nấm sợi Các loài thuộc nhóm vi khuẩn thường phát triển trước, khi đó nhiệt độ chưa cao và sự thay đổi pH trong khối ủ chưa mạnh, sau đó là sự phát triển mạnh của các loài thuộc nhóm nấm sợi và sau cùng là nhóm xạ khuẩn

 Sự phân giải pectin

Trong khối ủ chất thải hữu cơ, có các loài VSV thuộc nhóm nấm sợi và vi khuẩn tham gia phân giải pectin mạnh, do chúng tổng hợp được các enzym pectinase thủy phân pectin, điển hình như:

- Nấm sợi: Aspergilus flavus, Rhizopustritici, Selerotina libetina

- Vi khuẩn: Bacillus polymyxa, Clostridium multifermentans, Erwinia aroideae

VSV phân giải pectin nhờ có enzym protopectinase biến protopectin không tan thành pectin hòa tan Tiếp theo, dưới tác dụng của pectinase, pectin hòa tan sẽ tạo thành axit pectic rồi tiếp tục tạo thành các axit D-galactouronic

 Sự phân giải xilan

Trong thực vật, xilan được xem như chất keo liên kết các sợi cellulose với nhau, việc phá vỡ chất keo này có ý nghĩa rất lớn trong quá trình thủy phân celllulose có trong thực vật

VSV phân giải xilan: các VSV có khả năng phân giải cellulose khi sản sinh ra men cellulose thường sinh ra men xilanase

- Trong đất chua thì nấm là loại VSV đầu tiên tác động vào xilan

- Trong đất trung tính và kiềm, vi khuẩn là nhóm tác động đầu tiên vào xilan

 Sự phân giải lignin

Lignin có nhiều trong thực vật, có nhiều loài VSV tham gia phân giải hợp chất

lignin, trong đó đáng chú ý nhất là các loài: Polysticus versicolor, stereum hirsutum,

pholiota Sp., lenzies Sp., poria Sp., trametes Sp Quá trình phân giải lignin của những

loài VSV này giúp quá trình phân giải cellulose trong chất thải thực vật tốt hơn

b Sự phân giải các hợp chất chứa nitơ [8]

 Quá trình amôn hóa

Quá trình amôn hóa là quá trình phân giải các chất hợp hữu cơ chứa nitơ Tham gia quá trình này là các VSV có khả năng tổng hợp protease và những enzyme khử amin Quá trình amôn hóa gồm hai giai đoạn:

- Giai đoạn phân giải 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

 Cơ chế: dưới tác dụng của enzym proteinase, các protein được phân giải thành các hợp chất đơn giản là polypeptit, oligopeptit Các chất này được tiếp tục phân giải thành axit amin nhờ tác dụng của emzym peptidase ngoại bào Các chất này cũng

có thể trực tiếp hấp thụ vào tế bào VSV, sau đó được tiếp tục chuyển hóa thành axit amin Các axit amin này sẽ được sử dụng một phần vào quá trình sinh tổng hợp protein của VSV, một phần được tiếp tục phân giải để tạo ra NH3, CO2 và nhiều sản phẩm trung gian khác

- Giai đoạn khử amin

 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 sử dụng được cacbon trong urê, urê chỉ được dùng làm nguồn cung cấp nitơ cho chúng 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

 Quá trình nitrat hóa

Quá trình nitrat hóa được thực hiện qua hai giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Giai đoạn nitrit hóa Đây là giai đoạn chuyển hoá NH3, NH4+ 

NO2-

Vi khuẩn tham gia vào giai đoạn này: Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus,

Nitrosolobus

- Giai đoạn 2: Giai đoạn nitrat hóa Giai đoạn chuyển hoá NO2-  NO3

-Vi khuẩn tham gia vào giai đoạn này: Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus

Nhờ hoạt động của của vi khuẩn các chất hữu cơ chứa nitơ được vô cơ hóa tạo ra

các chất vô cơ chứa nitơ hòa tan Đây là quá trình có lợi cho việc xử lý rác thải hữu cơ, cần được thúc đẩy trong quá trình ủ

 Quá trình phản nitrat hóa

( NO3-  NO2-  NO  N2O  N2 )

Các vi khuẩn tham gia quá trình này như: Thiobacillus denitritficans, Bacillus

licheniformis, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri

Đây là quá trình giải phóng nitơ, không có lợi cho quá trình ủ chất thải, cần hạn chế quá trình này

c Các quá trình khác [5]

Ngoài các quá trình trên còn có các quá trình chuyển hóa khác như quá trình chuyển hóa lưu huỳnh, quá trình phân giải phospho hữu cơ, phospho vô cơ

- Vi khuẩn tham gia chuyển hóa lưu huỳnh: Nhóm Thiobacillus tự dưỡng hóa

năng, họ Thiorodaceae, họ Chlorobacteria ceae, Bacillus subtilis

- Vi khuẩn tham gia chuyển hóa phospho: Bacillus mycoides, Pseudomonas spp,

Actinomyces spp, Mycobacterium cyaneum, Flavobacterium aurantiacus

 Phân kali

Phân kali có dạng viên tròn, màu đỏ, dễ hút ẩm, chảy nước khi tiếp xúc với không khí Phân lân dạng bột có công thức hoá học: K2O hoặc KCl

CHƯƠNG 2 CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

2.1 Chọn quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh

2.1.1 Chọn quy trình công nghệ

Dựa vào đặc trưng của rác thải sinh hoạt từ các thành phố của Việt Nam, ta chọn Công nghệ An sinh - ASC để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường của thành phố và sản xuất phân vi sinh từ rác thải sinh hoạt

 Đặc điểm của công nghệ An Sinh - ASC:

Công nghệ An Sinh - ASC do Công ty Cổ phần Kỹ nghệ ASC nghiên cứu theo tiêu chí 3T: Tránh chôn lấp, Tái sinh mùn hữu cơ và Tái chế phế thải dẻo và trơ Công nghệ sử dụng nguyên lý tách, tuyển rác thải liên hoàn, nhiều tầng, nhiều cấp, phân tách rác thành các loại: Kim loại để bán cho công nghệ gang thép, chất hữu cơ để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, chất dẻo và chất rắn để sản xuất các sản phẩm hữu ích (cột chống cho cây tiêu, thanh long, nho, cà chua, ống dẫn nước thải, giải phân cách giao thông )

Công nghệ An Sinh - ASC xử lý rác đô thị cho ta 2 dòng sản phẩm: phân hữu cơ

vi sinh từ rác hữu cơ; nguyên liệu hỗn hợp nhựa dẻo để sản xuất các laọi ống cống, tấm sàn, vách ngăn; và phần chôn lấp chiếm khoảng 5-10%

 Ưu điểm:

- 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 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, rác được thu gom chưa có phân loại từ đầu nguồn: Tỷ lệ thu hồi từ 25% đến 30% so với trọng lượng rác tươi, tỷ lệ thu hồi plastic từ 7% đến 10% so với trọng lượng rác tươi [32]

2.1.2 Sơ đồ quy trình công nghệ

Máy xé bao, đập, cắt và làm tơi

cao su,…

Đất, cát và vụn

hữu cơ

Hỗn hợp màng mỏng nhựa dẻo

Vụn hữu cơ Kim loại

Phối trộn

Ủ chín Nhân giống

Tách mùn thô Làm tơi mùn

2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

2.2.1 Xử lý EM

 Mục đích: Rác thải sinh hoạt sau khi được đưa vào bãi tập kết rác sẽ được phun

chế phẩm EM để khử mùi hôi trước khi đưa rác vào dây chuyền xử lý tiếp theo Đồng thời trong chế phẩm EM chứa hỗn hợp các vi sinh vật (nhóm vi khuẩn quang hợp, nhóm vi khuẩn Lactobacillus, nhóm nấm men (Saccharomyces), nhóm nấm sợi và xạ khuẩn) Chúng sẽ tiến hành phân hủy rác thải sinh hoạt, hỗ trợ cho quá trình xử lý

 Tiến hành: Phun chế phẩm EM dưới dạng sương mù lên rác, giữ trong một

khoảng thời gian nhất định nhằm giảm mùi hôi trong rác thải, giảm một số thông số vật

lý, hóa học của các thành phần có trong rác đảm bảo yêu cầu vệ sinh môi trường Tỉ lệ chế phẩm EM sử dụng là 2 lit/1 tấn rác thải Rác sau khi được xử lý chế phẩm EM được nạp lên băng chuyền xử lý tiếp

3.2.2 Phân loại sơ bộ

 Mục đích: Rác thải sinh hoạt chứa nhiều thành phần phức tạp như: Các chất

hữu cơ, vô cơ, các chất có khả năng tái sử dụng gây khó khăn trong quá trình xử lý, tổn thất chi phí và hiệu suất sản xuất phân bón không cao Do vậy phải tiến hành phân loại sơ bộ để tách bớt thành phần các chất phi hữu cơ có kích thước lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn sau

 Tiến hành: Rác tại bãi tập kết được xe xúc lật đưa lên phễu nạp liệu và qua

băng chuyền xử lý Hai bên băng tải có công nhân đứng để phân loại rác bằng tay, nhặt

bỏ các loại rác: Lốp cao su, than gỗ, rác y tế…ra khỏi hỗn hợp ban đầu

3.2.3 Xé bao, làm tơi

 Mục đích: Rác thải sinh hoạt được chứa nhiều trong những bao nilon, vì vậy

cần phải qua máy xé bao để giải phóng rác ra khỏi bao nilon và làm tơi, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân loại rác về sau

 Tiến hành: Rác sau phân loại sơ bộ trên băng tải được đưa vào máy xé bao với

cơ cấu cơ khí được thiết kế hợp lý, các bao chứa rác sẽ được phá vỡ và nhờ tác động lực đập của máy rác được làm tơi trước khi vào công đoạn tiếp theo

3.2.4 Phân loại bằng sức gió

 Mục đích: Tách các thành phần nhẹ như bao nilon, túi màng mỏng nhựa dẻo,

ra khỏi hỗn hợp rác thải

 Tiến hành: Rác sau khi được xé nhỏ, làm tơi, tiếp tục đi vào máy phân loại

bằng sức gió Dưới tác dụng của luồng không khí có trong máy các thành phần màng

mỏng nhựa dẻo nhẹ sẽ được tách ra theo luồng không khí và được dồn lại thành đống, đưa đi tái chế Hỗn hợp rác còn lại sẽ theo băng tải đi vào sàng lồng

3.2.5 Sàng lồng

 Mục đích: Tách đất, cát, mùn vụn có trong hỗn hợp để tạo điều kiện thuận lợi

cho các quá trình ủ về sau: Giảm thể tích thiết bị, tránh ảnh hưởng đến các quá trình xử

lý sinh học…

 Tiến hành: Rác sau khi tách màng mỏng, nhựa dẻo được băng tải đưa vào máy

sàng lồng thùng quay Máy có thùng quay và sàng nằm nghiêng Vật liệu trong thùng được nâng lên một góc nhất định rồi trượt tương đối lên bề mặt sàng theo quỹ đạo xoắn

ốc Kích thước lỗ sàng khoảng 20 mm Đất, cát, mùn vụn hữu cơ có kích thước bé hơn

lỗ sàng sẽ lọt qua lỗ sàng và theo băng tải đi ra ngoài Rác còn lại sẽ được băng chuyền đưa đến công đoạn xử lý tiếp theo

3.2.6 Tách tuyển bằng tay

 Mục đích: Tách tuyển các chất không có khả năng lên men mà máy phân loại

không loại bỏ được

 Tiến hành: Rác từ máy sàng lồng thùng quay sẽ được đưa qua băng chuyền để

đưa vào công đoạn tiếp theo Hai bên băng tải có công nhân đứng nhặt bỏ những phần phi hữu cơ ra khỏi hỗn hợp

3.2.7 Tách tuyển từ tính

 Mục đích: Tách các kim loại ra khỏi hỗn hợp rác thải, giúp quá trình nghiền và

ủ rác diễn ra thuận lợi Đồng thời tránh ăn mòn, làm hư hỏng các thiết bị nghiền, băm nhỏ,

 Tiến hành: Rác thải được xử lý ở trên tiếp tục đưa vào xử lý tại máy phân loại

từ tính Tại đây dưới tác dụng của lực từ, kim loại được tách ra khỏi hỗn hợp rác thải Rác sau đó được đưa vào băng chuyền xử lý tiếp theo còn kim loại sau khi tách ra, kéo theo một lượng nhỏ rác hữu cơ sẽ được đưa qua sàng rung để phân loại tiếp Mùn hữu

cơ đưa qua máy băm, cắt nhỏ rác hữu cơ, còn kim loại được tập trung tại nơi tập kết và đưa đi tái chế

3.2.8 Sàng rung

 Mục đích: tách vụn hữu cơ bám theo kim loại sau khi tách từ tính và đưa trở lại

để ủ, còn kim loại được làm sạch trước khi đưa đến nơi tái chế

 Tiến hành: Hỗn hợp được băng tải vận chuyển đến sàng rung với kích thước lỗ

sàng phù hợp, tại đây kim loại và mùn hữu cơ được tách ra

3.2.9 Nghiền

 Mục đích: Tạo ra kích thước đồng đều, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ủ,

giúp cho men vi sinh thấm đều trong rác, giảm thời gian ủ cũng như chất lượng phân ủ sau này

 Tiến hành: Hỗn hợp rác sau khi tách kim loại được đưa vào máy nghiền Ở đây

rác sẽ được nghiền ra kích thước đồng đều thích hợp nhờ cơ cấu nghiền của máy nghiền

2.2.10 Nhân giống

 Mục đích: Đáp ứng đủ số lượng giống phối trộn với lượng nguyên liệu đã xử lý

để tiến hành quá trình ủ

 Tiến hành: Vi sinh vật được nuôi cấy trên môi trường thích hợp như môi

trường tinh bột, môi trường CMC (Carboxymethyl Cellulose) hoặc môi trường gelatin

và chọn ra những chủng phát triển mạnh, có khả năng phân hủy nhanh chóng và triệt

để rác thải tạo sản phẩm Ở đây ta nuôi cấy trên môi trường CMC 20% vì chủ yếu vi sinh vật nuôi cấy để phân hủy cellulose Thành phần 1 lít môi trường:

Tiến hành nhân giống theo 2 cấp: I, II

2.2.11 Phối trộn với men vi sinh

 Mục đích: Để bổ sung hỗn hợp vi sinh vật phân giải (men vi sinh), nhằm tăng

cường các quá trình sinh học xảy ra trong khối ủ, nhờ đó rút ngắn được thời gian ủ rất

nhiều so với quá trình ủ chỉ sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên

 Tiến hành: Rác sau khi đã phân loại và tách hoàn toàn các tạp chất sẽ đưa vào

phối trộn Phun men vi sinh phân hủy vào dòng chảy rác để phối trộn cho đều Tỉ lệ men vi sinh sử dụng 1,5% so với lượng rác thải

3.2.12 Ủ sơ bộ

Ở đây ta sử dụng phương pháp ủ hiếu khí, là quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ và ổn định cơ chất dưới điều kiện nhiệt độ cao do các VSV ưa nhiệt gây ra trong điều kiện có oxi không khí để tạo thành mùn hữu cơ có thể sử dụng để sản xuất phân bón cho cây trồng

 Mục đích: Tạo điều kiện cho quá trình tăng sinh khối của vi sinh vật phân giải

tự nhiên và vi sinh vật bổ sung và phân giải một phần rác thải Ở giai đoạn đầu, nhiệt

độ của khối ủ sẽ tăng rất nhanh có thể đạt 60-700C, những sinh vật gây bệnh cũng bị tiêu diệt ở quá trình lên men này và thay vào đó là sự phát triển rất nhanh của nấm sợi,

vi khuẩn ưa nhiệt, đặc biệt là các loài xạ khuẩn phát triển rất nhanh

 Cách tiến hành: Sau khi phối trộn men vi sinh, hỗn hợp rác hữu cơ được

chuyển vào buồng lên men nhờ máy xúc Quá trình lên men là hiếu khí, không khí được cấp cho khối ủ bằng máy nén khí thông qua hệ thống ống dẫn đặt bên dưới nền bể

ủ Quá trình này kết thúc sau 6 ngày ủ, độ ẩm nguyên liệu giảm từ 70% xuống còn 60%

3.2.13 Ủ chín

 Mục đích: Đây là quá trình mùn hóa mạnh, sản sinh nhiều hợp chất nitơ vô cơ

hòa tan và ổn định phân mùn, vì vậy khi chuyển sang nhà ủ chín không những có tác dụng đảo trộn và làm tơi mùn mà còn làm giảm nhiệt độ khối ủ Tạo điều kiện cho xạ khuẩn và những vi khuẩn có bào tử phát triển mạnh, những loài vi sinh vật này làm tăng nhanh quá trình mùn hóa

 Cách tiến hành: kết thúc quá trình lên men mùn hữu cơ được chuyển qua các

bể ủ chín, oxi cũng được cung cấp liên tục bởi máy nén khí và hệ thống ỗng dẫn như quá trình ủ sơ bộ trên Quá trình ủ chín kết thúc sau khoảng 30 ngày ủ, độ ẩm sản phẩm giảm từ 60% xuống còn 48% Sản phẩm được chuyển đến bãi tập kết, trước khi vào công đoạn tiếp theo

Các loài vi khuẩn ưa nóng thuộc Bacillus sp đóng vai trò quan trọng trong sự chuyển hóa protein và các hợp chất hydratcacbon

Trong quá trình này xảy ra các phản ứng sau:

NH4+ + 3/2 O2 NO2- + H+ + H2O

NO2- + 1/2 O2 NO3

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ

Hiệu quả của quá trình ủ phụ thuộc phần lớn vào các yếu tố:

- Tỉ lệ C/N: Ảnh hưởng đến việc tạo thành sinh khối VSV, vì trong chất thải hữu

cơ có khoảng 20-40% lượng cacbon được chuyển hóa để tạo ra tế bào VSV mới, số còn lại chuyển thành CO2 Trong sinh khối VSV có 50% là cacbon, 5% là nitơ so với chất khô

- Độ ẩm: Độ ẩm đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình ủ chất thải hữu

cơ Nếu độ ẩm xuống dưới 20% thì các loài VSV sẽ không có khả năng phát triển, còn nếu độ ẩm quá cao sẽ xảy ra các quá trình sau:

 Thẩm thấu qua đất và cuốn theo các chất dinh dưỡng

 Làm nhiệt độ khối ủ không tăng lên được

 Phát triển mạnh các loài VSV gây bệnh

Vì vậy, độ ẩm thích hợp cho quá trình ủ trong khoảng 50-70% (thích hợp nhất là khoảng 60%)

- Oxy: Quá trình ủ hiếu khí cần phải cung cấp oxy để cho VSV phát triển và ổn định chất thải hữu cơ Quá trình này có thể được thực hiện bằng 2 cách:

 Đảo trộn có định kỳ

 Cung cấp khí bằng các máy nén khí

Lượng oxy cung cấp cũng phải trong một giới hạn nhất định bởi nếu lượng oxy quá nhiều sẽ gây biến đổi về nhiệt và làm khô khối ủ, còn nếu ít quá thì sẽ xảy ra quá trình ủ kị khí và làm thối rửa bên trong khối ủ

- Nhiệt độ và độ pH: Nhiệt được tạo ra do quá trình chuyển hóa sinh học của khối

ủ đóng vai trò rất quan trọng:

 Tạo điều kiện tối ưu cho quá trình phân giải

 Tạo ra những chất an toàn cho VSV sử dụng Khi nhiệt độ tăng 60-650C

sẽ làm giảm các quá trình oxy hóa sinh học

Nhiệt độ thuận lợi nhất cho các phản ứng sinh học trong khối rác ủ là 550C Mặt khác, tất cả các VSV gây bệnh đều bị tiêu diệt ở nhiệt độ trên 500C Như vậy, nhiệt độ trong khoảng 50-550C còn có tác dụng tiêu diệt các VSV gây bệnh Nhiệt độ được điều chỉnh bằng 2 yếu tố: cường độ thổi khí và độ ẩm khối ủ

pH tối ưu cho quá trình ủ nằm trong khoảng trung tính Khi axit hữu cơ bay hơi được tạo ra thì pH trong khối ủ sẽ giảm Sau một thời gian nhất định pH lại trở về vùng trung tính

3.2.14 Làm tơi mùn

 Mục đích: Sau khi ủ, phân mùn hữu cơ bị vón cục, đóng bánh rất nhiều do

không được đảo trộn liên tục bằng cơ khí Do đó cần phải đưa qua máy đánh tơi để làm tơi, giảm độ ẩm từ 48% xuống khoảng 40%, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sàng, sấy sau này đạt hiệu quả hơn

 Tiến hành: Mùn sau khi ủ qua băng tải vào máy đánh tơi Tại đây mùn sẽ được

đánh tơi nhờ các cánh quay quanh trục trong máy đánh tơi

3.2.15 Tách mùn thô

 Mục đích: Loại bỏ những thành phần chưa phân hủy được sau khi ủ, giảm ẩm

từ 40% xuống 38%, rút ngắn thời gian và nhiệt độ sấy sau này

 Tiến hành: Mùn sau khi được làm tơi theo băng tải đi vào sàng thùng quay có

kích thước lỗ sàng là 10 mm, mùn thô sẽ lọt lỗ sàng và tiếp tục được băng tải vận chuyển đến công đoạn xử lý tiếp theo, còn các bã cellulose tạp chất nằm trên sàng được đưa đi làm nhiên liệu đốt

3.2.16 Phối trộn

 Mục đích: Phối trộn với phân lân, superphotphat, kali để tạo ra phân thành

phẩm có tỉ lệ N:P:K thích hợp và đúng tiêu chuẩn chất lượng

 Tiến hành: Mùn hữu cơ sau khi ra khỏi sàng lồng sẽ được băng tải đưa vào

máy trộn cùng với các loại phân urê, superphotphat, kali Tại đây các thành phần này

sẽ được trộn đều với nhau tạo thành một hỗn hợp đồng đều, đảm bảo đúng chỉ tiêu chất lượng phân đã định sẵn

3.2.17 Tạo hạt

 Mục đích: Tạo ra phân vi sinh ở dạng hạt với kích thước đồng đều thuận tiện

cho quá trình sử dụng của người dân sau này

 Cách tiến hành: Hỗn hợp sau khi phối trộn được băng tải vào thiết bị tạo hạt

Tại đây phân được tạo thành hạt và đem đi sấy

3.2.18 Sấy

 Mục đích: Làm giảm độ ẩm mùn thô xuống mức cho phép (từ 38% xuống 28%)

để phân thành phẩm sau này đạt tiêu chuẩn chất lượng

 Tiến hành: Mùn thô sau khi được tách tuyển sẽ đưa vào máy sấy thùng quay

Tại đây nó sẽ tiếp xúc với dòng không khí nóng đi cùng chiều nhờ đó mà độ ẩm của hạt mùn sẽ giảm xuống Thùng quay được đặt hơi nghiêng, bên trong thùng có gắn các thanh sắt dọc theo đường sinh của thùng và trên các vách hướng tâm Khi thùng quay, mùn được đưa lên cao rồi đổ xuống, trong lúc đó dòng không khí nóng thổi qua sẽ làm khô mùn Nhờ độ nghiêng của thùng mà mùn được chuyển dần về phía tháo liệu Độ

ẩm sản phẩm sau khi sấy 28%

3.2.19 Đóng bao

Hỗn hợp sau đảo trộn sẽ được đưa vào máy đóng bao, sản phẩm sẽ được đóng thành bao có khối lượng 50 kg nhờ cân và thiết bị đóng bao tự động

Vật liệu bao bì đóng gói phải đảm bảo giữ ẩm, thoáng khí Phân sau khi sản xuất

ra có thể đem phân phối nhà tiêu dùng hoặc bảo quản nếu chưa bán được

CHƯƠNG 3 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Các số liệu ban đầu

- Năng suất ban đầu: 10 tấn rác/giờ

- Nguyên liệu: Rác thải sinh hoạt

- Chế phẩm EM và hỗn hợp men vi sinh phân hủy:

 Lượng EM sử dụng 2lit/1 tấn rác thải

 Men vi sinh thêm vào 1,5% so với tổng lượng rác thải

 Chọn các số liệu ban đầu:

- Độ ẩm trước khi ủ sơ bộ: 70%

- Độ ẩm sau khi ủ sơ bộ: 60%

- Độ ẩm trước khi ủ chín: 60%

- Độ ẩm sau khi ủ chín: 48%

- Độ ẩm trước khi làm tơi: 48%

- Độ ẩm sau khi làm tơi: 40%

- Độ ẩm trước khi sàng (tách tuyển mùn thô): 40%

- Độ ẩm sau khi sàng: 38%

- Độ ẩm trước khi sấy: 38%

- Độ ẩm sau khi sấy: 28%

3.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy

Nhà máy ngày làm 1 ca, mỗi ca 8 giờ

Nhà máy ngừng hoạt động vào tháng 11 để bảo dưỡng và làm vệ sinh vì tháng này mưa nhiều

Nhà máy làm việc 6 ngày trong 1 tuần, nghỉ Chủ nhật

Ngoài ra, các ngày lễ cũng được nghỉ theo quy định

Cụ thể, các ngày nghỉ trong năm:

- Tết dương lịch : 1 ngày (1-1)

- Ngày giỗ tổ Hùng Vương : 1 ngày (10-3 âm lịch)

- Ngày quốc tế lao động : 1 ngày (1-5)

- Ngày quốc khánh : 1 ngày (2-9)

Bảng 3.1 Biểu đồ sản xuất của nhà máy (theo lịch năm 2013)

Tháng Số ngày Số ngày nghỉ Số ngày làm

3.3.1 Tiêu hao nguyên liệu qua từng công đoạn

 Công đoạn xử lý phân loại sơ bộ rác thải

- Phân loại sơ bộ trên băng chuyền: 10%

 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 sơ bộ:

Ở công đoạn này độ ẩm khối nguyên liệu giảm từ 70% xuống 60%

Tỷ lệ hao hụt khối lượng được tính theo công thức: [6]

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

6070

Hao hụt công đoạn: 1%

Tỷ lệ hao hụt ở công đoạn ủ sơ bộ là: 25% + 1% = 26%

- Ủ chín

Ở giai đoạn ủ chín độ ẩm giảm từ 60% xuống 48%

Áp dụng công thức (3.1) , hao hụt do giảm ẩm:

%077,23100.48100



x

Hao hụt công đoạn: 2%

Tỷ lệ hao hụt ở công đoạn ủ chín: 23,077% + 2% = 25,077%

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

- Làm tơi

Ở giai đoạn đánh tơi ẩm giảm từ 58% xuống 40%

Áp dụng công thức (3.1), hao hụt do giảm ẩm:

%333,13100.40100



x

Hao hụt công đoạn: 1,5%

Tỷ lệ hao hụt ở công đoạn đánh tơi: 13,333% + 1,5% = 14,533%

- Sàng lồng tách tuyển mùn thô

Ta có phần trên sàng chiếm 4% gồm mùn thô và các chất không có khả năng phân huỷ sinh học, đem đi làm chất đốt

Ngoài ra ở giai đoạn tách mùn thô độ ẩm còn giảm từ 40% xuống 38%

Tỷ lệ hao hụt trong giai đoạn sàng tách tuyển mùn tính theo công thức (3.1): 100 3,226%

38100



x

Vậy tỷ lệ hao hụt trong giai đoạn này: 3,226% + 4% = 7,226%

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

Hao hụt công đoạn: 0,5%

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 men vi sinh cố định đạm và phân giải lân cần bổ sung có tỉ lệ là 2% so với lượng mùn

- Tạo hạt

Hao hụt công đoạn: 0,5%

- Sấy

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

Áp dụng công thức (3.1), ta có tỷ lệ hao hụt trong giai đoạn sấy:

28100

2838

Hao hụt công đoạn: 1%

Tỷ lệ hao hụt ở công đoạn sấy: 13,889% + 1% = 14,889%

- Đóng bao

Hao hụt công đoạn: 0,4%

Bảng 3.2 Hao hụt qua các công đoạn

3.3.2 Tính cân bằng vật chất

3.3.2.1 Công đoạn phân loại sơ bộ rác thải sinh hoạt

a Phân loại sơ bộ trên băng chuyền

- Khối lượng rác thải sinh hoạt hao hụt ở công đoạn phân loại:

1100

9 1  (t/h)

- Năng suất của công đoạn xé bao:

9 – 0,09 = 8,91(t/h)

c Phân loại bằng sức gió

1 Phân loại sơ bộ trên băng chuyền 10

- Khối lượng rác thải sinh hoạt hao hụt ở công đoạn phân loại bằng sức gió:

356,010091,

8  9  (t/h)

- Năng suất của công đoạn tách đất cát:

8,554 – 0,77 = 7,784 (t/h)

3.3.2.2 Công đoạn làm sạch và nghiền chất thải hữu cơ

a Công đoạn tách tuyển bằng tay

- Khối lượng rác thải sinh hoạt hao hụt ở giai đoạn tách tuyển bằng tay:

234,0100784,

7  9  (t/h)

- Năng suất của công đoạn tách tuyển từ tính:

7,55 – 0,679 = 6,871 (t/h) Hao hụt ở công đoạn này là 9%, trong đó 2% vụn hữu cơ được quay lại, 7% phế liệu kim loại

- Khối lượng vụn hữu cơ tách từ sàng rung:

151,0679

,0

- Khối lượng hỗn hợp hữu cơ hao hụt ở công đoạn nghiền:

069,0100871,

- Lượng rác hữu cơ còn lại sau phối trộn: 6,863 (t/h)

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

100

5 , 1 863

,

b Ủ sơ bộ

- Lượng rác và men vi sinh vào công đoạn ủ sơ bộ: 6,863 (t/h)

- Khối lượng mùn hữu cơ hao hụt ở công đoạn ủ sơ bộ:

716,1100863,

077 , 25 5,147  (t/h)

- Năng suất của công đoạn ủ chín:

533 , 14 3,853  (t/h)