Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn thành phân compost, công suất 100 tấn rác/ngày

. Đặt vấn đề Việt Nam ta được biết đến là một nước đang phát triển, vừa thoát khỏi nước có thu nhập thấp, bước vào nhóm các quốc gia có mức thu nhập trung bình. Do đi lên từ nền sản xuất nông nghiệp lạc hậu, chậm phát triển nên tốc độ đô thị hóa ở Việt Nam diễn ra chậm chạp. Chỉ từ khi đất nước đổi mới, quá trình đô thị hóa mới diễn ra nhanh hơn, dẫn tới không gian và dân số tại các đô thị tăng nhanh. Theo thống kê của Cục Hạ tầng kỹ thuật, tính đến tháng 12 năm 2016, cả nước đã có 795 đô thị, với tỷ lệ đô thị hóa đạt 35,2% và dự báo đến năm 2025, số lượng đô thị Việt Nam có thể lên đến 1000 đô thị (theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới trong Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia 2016). Cùng với quá trình đô thị hóa, các ngành sản xuất kinh doanh, dịch vụ ở các đô thị cũng được mở rộng nhanh chóng, kéo theo một khối lượng chất thải rắn ngày càng lớn (bao gồm chất thải sinh hoạt, công nghiệp, bệnh viện,…). Ở nước ta, rác thải chủ yếu được xử lý bằng biện pháp chôn lấp, đòi hỏi diện tích đất rộng và các tiêu chuẩn kỹ thuật vệ sinh môi trường, đồng thời chi phí quản lý khá lớn, việc giải quyết các vấn đề mùi hôi thối, nước rỉ rác phát sinh cũng đang là bài toán khó trong công tác quản lý bãi chôn lấp hiện nay. Việc thải bỏ bừa bãi chất thải rắn không hợp vệ sinh ở các đô thị sẽ gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường, phát sinh dịch bệnh, ảnh hưởng đến sức khỏe và đời sống con người. Đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn thành phân compost, công suất 100 tấn rác/ngày” được thực hiện với mong muốn giải quyết được phần nào vấn đề trên khi mà ủ phân compost được xem là một hướng đi có triển vọng, phù hợp với điều kiện thực tế của nước ta. Đặc biệt, trong thời điểm đất canh tác nông nghiệp đang đứng trước nguy cơ thoái hóa nghiêm trọng do nhà nông ngày càng lạm dụng việc sử dụng các loại phân bón hóa học thay vì phân bón hữu cơ. 2. Mục tiêu đề tài Dựa vào thành phần, tính chất của chất thải rắn đô thị và công suất xử lý của hệ thống để thiết kế, lựa chọn công nghệ ủ phù hợp, tính toán các thông số cần thiết để duy trì điều kiện của hệ thống ủ như: thời gian ủ, chất dinh dưỡng cần bổ sung,… đảm bảo hệ thống hoạt động có hiệu quả. SVTH: Nguyễn Giang Vạn Ngọc 1 GVHD: ThS. Trần Thị Vân Trinh Đồ án xử lý chất thải rắn – chất thải nguy hại Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn thành phân compost, công suất 100 tấn rác/ngày 3. Nội dung thực hiện - Trình bày tổng quan về thành phần, tính chất của chất thải rắn đô thị. - Trình bày cơ chế, đặc điểm của các công nghệ ủ compost. - Đề xuất và tính toán thiết kế công nghệ ủ compost phù hợp với thành phần chất thải rắn đô thị. - Trình bày công tác quản lý và vận hành hệ thống ủ. - Trình bày hệ thống trên các bản vẽ. 4. Đối tượng và phạm vi áp dụng - Đối tượng nghiên cứu: ủ compost chất thải rắn đô thị. - Phạm vi nghiên cứu: thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn thành phân compost, công suất 100 tấn rác/ngày

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG KHOA MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG Bộ môn Kỹ thuật Môi trường

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN – CHẤT THẢI NGUY HẠI

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN GIANG VẠN NGỌC MSSV: 0450020192

Ngành: Kỹ thuật môi trường Lớp: 04-ĐHKTMT02

Họ và tên giảng viên hướng dẫn: Th.S TRẦN THỊ VÂN TRINH

1 Ngày giao đồ án: 15/01/2019

2 Ngày hoàn thành đồ án: 15/04/2019

3 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn thành phân compost, công suất

100 tấn rác/ngày.

4 Nội dung và các phần thuyết minh tính toán:

- Tổng quan về nguồn gốc, thành phần và tính chất của CTR đô thị

- Tổng quan về các phương pháp ủ compost CTR

- Tính toán các công trình đơn vị, lựa chọn thiết bị phù hợp và phương án vận hành

- Trình bày hệ thống trên các bản vẽ kỹ thuật

5 Các bản vẽ kỹ thuật:

- Bản vẽ mặt cắt công nghệ của phương án đã chọn: 01 bản trên khổ A3 và A2

- Bản vẽ mặt bằng bố trí các công trình: 01 bản trên khổ A3 và A2

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

ThS Trần Thị Vân Trinh

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019

GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI CẢM ƠN



Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám hiệu cùng toàn thể các giảngviên Khoa Môi trường của Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Thành phố HồChí Minh đã tạo điều kiện cho em được thực hiện đồ án môn Xử lý chất thải rắn – chấtthải nguy hại này Nhờ đó mà em đã được củng cố thêm những kiến thức chuyênngành cũng như rút ra được nhiều kinh nghiệm quý báu cho bản thân để giúp ích chocông việc sau này

Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn Cô Trần Thị Vân Trinh, người đã hướng dẫn emthực hiện đồ án này Cô đã tận tình chỉ bảo và dìu dắt em trong suốt thời gian vừa qua

để có thể hoàn thành tốt đồ án này

Xin cảm ơn bố mẹ và bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ em trong những lúc khó khăn

để em có thể hoàn thành tốt hơn nhiệm vụ được giao

Mặc dù đã cố gắng hết sức trong quá trình thực hiện đồ án, song chắc chắn em khôngtránh khỏi những thiếu sót Kính mong nhận được sự cảm thông sâu sắc và góp ý chânthành từ phía thầy cô để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CTRĐT: Chất thải rắn đô thị

CTR: Chất thải rắn

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Việt Nam ta được biết đến là một nước đang phát triển, vừa thoát khỏi nước có thunhập thấp, bước vào nhóm các quốc gia có mức thu nhập trung bình Do đi lên từ nềnsản xuất nông nghiệp lạc hậu, chậm phát triển nên tốc độ đô thị hóa ở Việt Nam diễn rachậm chạp Chỉ từ khi đất nước đổi mới, quá trình đô thị hóa mới diễn ra nhanh hơn,dẫn tới không gian và dân số tại các đô thị tăng nhanh Theo thống kê của Cục Hạ tầng

kỹ thuật, tính đến tháng 12 năm 2016, cả nước đã có 795 đô thị, với tỷ lệ đô thị hóa đạt35,2% và dự báo đến năm 2025, số lượng đô thị Việt Nam có thể lên đến 1000 đô thị(theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới trong Báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia2016)

Cùng với quá trình đô thị hóa, các ngành sản xuất kinh doanh, dịch vụ ở các đô thịcũng được mở rộng nhanh chóng, kéo theo một khối lượng chất thải rắn ngày càng lớn(bao gồm chất thải sinh hoạt, công nghiệp, bệnh viện,…) Ở nước ta, rác thải chủ yếuđược xử lý bằng biện pháp chôn lấp, đòi hỏi diện tích đất rộng và các tiêu chuẩn kỹthuật vệ sinh môi trường, đồng thời chi phí quản lý khá lớn, việc giải quyết các vấn đềmùi hôi thối, nước rỉ rác phát sinh cũng đang là bài toán khó trong công tác quản lý bãichôn lấp hiện nay Việc thải bỏ bừa bãi chất thải rắn không hợp vệ sinh ở các đô thị sẽgây ra tình trạng ô nhiễm môi trường, phát sinh dịch bệnh, ảnh hưởng đến sức khỏe và

đời sống con người Đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn thành phân compost, công suất 100 tấn rác/ngày” được thực hiện với mong muốn giải quyết được phần nào

vấn đề trên khi mà ủ phân compost được xem là một hướng đi có triển vọng, phù hợpvới điều kiện thực tế của nước ta Đặc biệt, trong thời điểm đất canh tác nông nghiệpđang đứng trước nguy cơ thoái hóa nghiêm trọng do nhà nông ngày càng lạm dụngviệc sử dụng các loại phân bón hóa học thay vì phân bón hữu cơ

2 Mục tiêu đề tài

Dựa vào thành phần, tính chất của chất thải rắn đô thị và công suất xử lý của hệ thống

để thiết kế, lựa chọn công nghệ ủ phù hợp, tính toán các thông số cần thiết để duy trìđiều kiện của hệ thống ủ như: thời gian ủ, chất dinh dưỡng cần bổ sung,… đảm bảo hệthống hoạt động có hiệu quả

3 Nội dung thực hiện

- Trình bày tổng quan về thành phần, tính chất của chất thải rắn đô thị

- Trình bày cơ chế, đặc điểm của các công nghệ ủ compost

- Đề xuất và tính toán thiết kế công nghệ ủ compost phù hợp với thành phần chất thải rắn đô thị

- Trình bày công tác quản lý và vận hành hệ thống ủ

- Trình bày hệ thống trên các bản vẽ

4 Đối tượng và phạm vi áp dụng

- Đối tượng nghiên cứu: ủ compost chất thải rắn đô thị

- Phạm vi nghiên cứu: thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn thành phân compost, công suất 100 tấn rác/ngày

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ VÀ CÔNG NGHỆ

Ủ PHÂN COMPOST1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ

Chất thải rắn đô thị (CTRĐT) là tất cả những chất không còn sử dụng vào sinh hoạt và sản xuất, mà người dân sinh sống ở các thành phố thải ra môi trường (Mục 2.2/23/[1])

1.1.1 Nguồn gốc phát sinh

Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn (CTR) của một khu đô thị thay đổi tùy theo mụcđích sử dụng đất và cách phân vùng Mặc dù có nhiều cách phân loại nguồn phát sinhCTRĐT khác nhau, việc phân loại CTRĐT theo các nguồn phát sinh sau đây thường

sử dụng nhất: (1) hộ gia đình; (2) khu thương mại (nhà hàng, khách sạn, siêu thị, chợ,

…); (3) công sở (cơ quan, trường học, trung tâm và viện nghiên cứu, bệnh viện,…); (4) khu xây dựng; (5) khu công cộng (nhà ga, bến tàu, sân bay, công viên, khu vui chơi giải trí, đường phố,…); (6) trạm xử lý chất thải (trạm xử lý nước thải sinh hoạt,…); (7) nhà máy, xí nghiệp trong khu dân cư và (8) vùng nông nghiệp (Mục 2.1/5/[2])

lệ cao nhất (thường dao động trong khoảng 50 – 70% tính theo khối lượng ướt) trongCTRĐT Thành phần CTRĐT thay đổi rất nhiều theo đặc điểm văn hóa, điều kiện kinh

tế, xã hội và đặc điểm của hệ thống quản lý CTR hiện tại của địa phương (Mục2.3.1/23/[2])

1.1.3 Khối lượng

Khối lượng CTR sinh ra và thu gom được có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việclựa chọn thiết bị, vạch tuyến thu gom, lựa chọn công nghệ và thiết kế hệ thống thiết bịthu hồi, xử lý cũng như thải bỏ CTRĐT một cách hợp vệ sinh (Mục 2.2.1/5/[2])

Các phương pháp thường được sử dụng để ước lượng khối lượng CTR: phân tích khốilượng – thể tích, đếm tải và cân bằng vật chất Tùy theo trường hợp cụ thể mà áp dụngcác phương pháp khác nhau (Mục 2.4.2/22/[3])

Các đơn vị thường được sử dụng để biểu diễn khối lượng CTR:

- Khu vực dân cư và thương mại: kg/(người.ngày)

- Khu vực công nghiệp: kg/tấn sản phẩm; kg/ca

- Khu vực nông nghiệp: kg/tấn sản phẩm thô (Mục 2.4.2/22/[3])

1.1.4 Tính chất

a) Tính chất vật lý:

Những tính chất vật lý quan trọng nhất của CTRĐT là khối lượng riêng, độ ẩm, kíchthước, cấp phối hạt, khả năng giữ ẩm thực tế và độ xốp của CTR Trong đó, khối lượngriêng và độ ẩm là hai tính chất được quan tâm nhất trong công tác quản lý CTR đô thị.(Mục 2.6.1/32/[3])

- Khối lượng riêng của CTR thay đổi tùy thuộc và trạng thái của CTR, vị trí địa lý,mùa trong năm, thời gian lưu giữ chất thải Khối lượng riêng của CTRĐT dao độngtrong khoảng 180 ÷ 400 kg/m3, điển hình khoảng 300 kg/m3 (Mục 2.6.1.1/32/[3])

- Độ ẩm của CTR thường được biểu diễn theo thành phần phần trăm khối lượng ướt vàthành phần phần trăm khối lượng khô (Mục 2.6.1.2/32/[3])

b) Tính chất hóa học:

- Thành phần các nguyên tố hóa học: các nguyên tố cơ bản trong CTRĐT cần phântích bao gồm C, H, O, N, S và tro Các nguyên tố này được sử dụng để xác định côngthức hóa học của thành phần hữu cơ có trong CTRĐT cũng như xác định tỷ lệ C/Nthích hợp cho quá trình làm phân compost (Mục 2.4.2/31/[2])

- Tỷ lệ C/N: nói lên mức độ phân hủy các chất thải hữu cơ và mức độ cân bằng dinhdưỡng có trong khối ủ, báo hiệu thời điểm kết thúc của quá trình ủ Cần lưu ý hai thờiđiểm: bắt đầu ủ (đủ nguồn nito cho nguyên liệu ủ) và kết thúc ủ (nếu C/N cao thì tốc

độ phân giải các hợp chất chứa nito rất nhanh và chứa carbonhydrate lại quá chậm).(Mục 2.4.3/31/[1])

c) Tính chất sinh học:

Tính chất quan trọng nhất của CTRĐT là hầu hết các thành phần hữu cơ có thể đượcchuyển hóa sinh học thành khí, các chất hữu cơ ổn định và các chất vô cơ Sự tạo mùihôi và phát sinh ruồi cũng liên quan đến tính dễ phân hủy của các vật liệu hữu cơ trongCTRĐT chẳng hạn như rác thực phẩm (Mục 2.6.3/41/[3])

Hàm lượng chất rắn bay hơi (VS), xác định bằng cách nung CTR ở nhiệt độ 550oC,thường được dùng để đánh giá khả năng phân hủy sinh học của phần hữu cơ trongCTR Tuy nhiên, giá trị VS này có thể không chính xác, thay vào đó hàm lượng lignincủa CTR có thể được sử dụng để ước lượng tỷ lệ phần dễ phân hủy sinh học của CTR

1.1.5 Các vấn đề môi trường

CTR sinh ra chưa được thu gom và xử lý triệt để là nguồn gây ô nhiễm cả ba môitrường: đất, nước và không khí Tại các bãi rác, nước rỉ rác và khí bãi rác là mối đedọa đối với nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực Khối lượng CTR của cáckhu đô thị ngày càng gia tăng nhanh chóng theo tốc độ gia tăng dân số và phát triểnkinh tế xã hội Lượng CTR nếu không được xử lý tốt sẽ dẫn đến hàng loạt các hậu quảmôi trường không thể lường trước được Các vấn đề môi trường do CTR gây rathường là hậu quả của việc không quản lý hợp lý CTR phát sinh từ nguồn phát sinhđến nơi thải bỏ cuối cùng Xả thải bừa bãi CTR xuống kênh rạch đã làm ô nhiễmnguồn nước mặt ở nhiều khu vực Chôn lấp CTR không hợp vệ sinh đã gây ô nhiễmmôi trường đất, nước mặt, nước ngầm và không khí ở hầu hết các khu vực có ở bãi rác

Đó là chưa kể đến các sự cố môi trường khác như lún, trượt bãi chôn lấp, tràn nước rỉrác ra môi trường xung quanh, mùi hôi thối ảnh hưởng trên diện rộng, phát sinh ruồimuỗi và các loại côn trùng gây hại,… (Mục 1.2/2/[2])

1.1.6 Hệ thống quản lý

Quản lý CTR là sự kết hợp kiểm soát nguồn thải, tồn trữ, thu gom, trung chuyển vàvận chuyển, xử lý và thải bỏ CTR theo phương thức tốt nhất, nhằm đảm bảo khôngảnh hưởng đến sức khỏe công đồng, thỏa mãn các yếu tố về kinh tế, kỹ thuật, bảo tồntài nguyên thiên nhiên, giữ gìn cảnh quan đô thị và hạn chế tất cả các vấn đề môitrường liên quan Quản lý thống nhất CTR là việc lựa chọn và áp dụng kỹ thuật, côngnghệ và chương trình quản lý thích hợp nhằm hoàn thành mục tiêu đặc biệt quản lýCTR (Mục 1.3/2/[2])

Một cách tổng quát, hệ thống kỹ thuật quản lý CTRĐT được trình bày tóm tắt như sau:

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống quản lý chất thải rắn đô thị

(Tchobanoglous và cộng sự, 1993) (Mục 1.3/3/[2])

1.2 TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ Ủ COMPOST HIẾU KHÍ

Quá trình ủ hiếu khí là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí và ổn định các chất hữu

cơ trong CTRĐT (trừ nhựa, cao su và da thuộc) nhờ hoạt động của vi sinh vật Sảnphẩm của quá trình phân hủy sinh học này bao gồm CO2, nước, nhiệt, chất mùn ổnđịnh, không mang mầm bệnh và được sử dụng làm phân bón cho cây trồng (Mục

- Pha thích nghi: giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới.

- Pha tăng trưởng: đặc trưng bởi sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học.

- Pha ưa nhiệt: giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất Đây là giai đoạn ổn định chất thải và

tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả Phản ứng hóa sinh xảy ra trong ủ hiếu khí đặctrưng bởi phương trình:

COHNS + O2 + VSV hiếu khí  CO2 + NH3 + Sản phẩm khác + Năng lượng

- Pha trưởng thành: giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường Trong pha

này, quá trình lên men xảy ra chậm, thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (quátrình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành chất mùn), các chất khoáng (sắt, canxi,nitơ,…) và cuối cùng thành mùn Ngoài ra còn xảy ra các phản ứng nitrat hóa,ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxy hóa sinh học tạo thànhnitrit (NO2-) và cuối cùng thành nitrat (NO3-) Phản ứng nitrat hóa tổng hợp xảy ra nhưsau:

22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3-  21NO3- + C5H7NO2 + 20H2O + 42H+

Quá trình phân hủy hiếu khí CTR bao gồm ba giai đoạn chính: giai đoạn nhiệt độ trungbình (trong một vài ngày), nhiệt độ cao (từ vài ngày đến vài tháng) và nhiệt độ ổn định– làm mát (trong một vài tháng).

Trong quá trình phân hủy hiếu khí, ứng với từng giai đoạn ủ khác nhau các loài vi sinhvật ưu thế cũng khác nhau Quá trình phân hủy ban đầu do các vi sinh vật chịu nhiệttrung bình chiếm ưu thế, chúng sẽ phân hủy nhanh chóng các hợp chất dễ phân hủysinh học Nhiệt độ trong quá trình này sẽ tăng nhanh chóng do nhiệt mà các vi sinh vậttạo ra Khi nhiệt độ gia tăng trên 40oC, các vi sinh vật chịu nhiệt trung bình sẽ bị thaythế bởi các vi sinh vật hiếu nhiệt Khi nhiệt độ gia tăng đến 55oC và trên nữa, các visinh vật gây bệnh sẽ bị tiêu diệt Khi nhiệt độ gia tăng đến 65oC sẽ có rất nhiều vi sinhvật bị chết và nhiệt độ này cũng là giới hạn trên của quá trình phân hủy hiếu khí

Riêng trong giai đoạn hiếu nhiệt, nhiệt độ cao làm tăng quá trình phân hủy protein,chất béo và các hydrocacbon phức hợp như xenlulo và hemixenlulo Sau giai đoạn này,nhiệt độ của quá trình ủ sẽ giảm từ từ và các vi sinh vật chịu nhiệt trung bình lại chiếm

ưu thế trong giai đoạn cuối (Mục 7.5.2/216/[3])

1.2.2 Các nhóm vi sinh vật trong quá trình ủ

Vi khuẩn: khi bắt đầu của quá trình ủ phân rác, các vi khuẩn chịu nhiệt trung bình

chiếm ưu thế, khi nhiệt độ gia tăng trên 40oC, các vi khuẩn hiếu nhiệt sẽ tiếp quản vàkhi quá trình ủ phân rác được làm mát, vi khuẩn chịu nhiệt trung bình lại chiếm ưu thế

Xạ khuẩn: có vai trò quan trọng trong việc phân hủy các chất hữu cơ phức tạp như

xenlulo, lignin, chitin và protein Enzym cũng cho phép chúng phân hủy hóa học cácmảnh vụn như thân cây, vỏ cây hoặc tạp chất

Nấm: có vai trò quan trọng trong việc phân hủy các mảnh vụn, giúp các vi khuẩn tiếp

tục quá trình phân hủy hết các xenlulo còn lại

Động vật nguyên sinh: được tìm thấy trong nước rỉ rác của đống ủ nhưng có vai trò

khá nhỏ trong phân hủy phân rác

Trùng roi: được tìm thấy trong nước rỉ rác của đống ủ Chúng ăn các hợp chất hữu cơ,

ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật Ở nhiệt độ thấp hơn, phân hữu cơkhông đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh

b) Độ ẩm:

Độ ẩm (nước) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình chếbiến phân hữu cơ Vì nước cần thiết cho quá trình hòa tan chất dinh dưỡng và nguyênsinh chất của tế bào

Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân CTR nằm trong khoảng 50 – 60% Nếu độ ẩm quánhỏ (< 30%) sẽ hạn chế hoạt động của vi sinh vật, còn khi độ ẩm quá lớn (> 65%) thìquá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trìnhthổi khí bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gâymùi hôi, rò rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền vi sinh vật gây bệnh

c) Tỷ lệ C/N:

Tỷ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất; quan trọng kế tiếp là P, S và Ca.Các nguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất của tếbào

Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1 Ở mức tỷ lệ thấp hơn, nito sẽthừa và sinh ra khí NH3, gây mùi khai Ở mức tỷ lệ cao hơn, hạn chế sự phát triển của

vi sinh vật do thiếu N Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hóa, oxy hóa phầncacbon dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp

Nếu tỷ lệ C/N ban đầu là 20, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân là 12 ngày, nếu

tỷ lệ này dao động trong khoảng 20 ÷ 50, thời gian cần thiết là 14 ngày và nếu tỷ lệC/N = 78, thời gian cần thiết sẽ là 21 ngày Mặc dù vậy, tỷ lệ này cũng có thể đượcđiều chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ, đặc biệt là vật liệu ủ có hàm lượnglignin cao

d) pH:

Giá trị pH trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phânrác Các vi sinh vật, nấm, tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các axit hữu cơ.Trong giai đoạn đầu, các axit này bị tích tụ và kết quả làm giảm pH, kìm hãm sự pháttriển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phân hủy lignin và xenlulo Các axit hữu cơ

sẽ tiếp tục bị phân hủy Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các axit có thể làm

pH giảm xuống đến 4,5 và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật.Ngoài ra, cần chú ý đến các yếu tố khác như: hàm lượng oxy, chất dinh dưỡng, độ xốpcủa khối vật liệu ủ,…

1.2.4 Các phương pháp ủ compost hiếu khí

a) Phương pháp ủ phân theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên):

Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó CTR được sắp xếp theoluống dài, hẹp và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định nhằm cấp khí cho luống ủ.Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1 m (đối với nguyên liệu có mật độ dày nhưphân) đến 3,5 m (đối với nguyên liệu nhẹ như lá cây) Chiều rộng luống ủ thay đổi từ1,5 ÷ 6 m Không khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tự nhiênnhư: khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt,… Các luống phân thường xuyên được xáo trộntheo định kỳ nhằm trộn đều CTR, độ ẩm và hỗ trợ cho thổi khí thụ động Việc xáo trộnđược thực hiện bằng xe xúc hoặc bằng xe xáo trộn chuyên dụng Các thiết bị sử dụngđược xác định theo hình dạng thực tế của luống ủ (Mục 7.5.4.1/229/[3])

Hình 1.3 Phương pháp đánh luống cấp khí tự nhiên (Mục 637.0210/2-37/[4])

b) Phương pháp ủ phân theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức:

Trong phương pháp này, vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống dài Khôngkhí được cung cấp cho hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí qua hệ thốngphân phối khí như ống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí Chiều cao luống hayđống ủ khoảng 2 ÷ 2,5 m

Để kiểm soát quá trình phân hủy hiếu khí bên trong khối ủ, mỗi khối ủ thường đượctrang bị một máy thổi khí Lượng không khí cung cấp phải đảm bảo đủ nhu cầu oxycho quá trình chuyển đổi sinh học và nhằm kiểm soát nhiệt độ khối ủ

Thời gian cần thiết cho quá trình ủ khoảng 3 ÷ 5 tuần Phần mùn sau khi ủ được đem

đi sàng tinh nhằm thu được sản phẩm phân chất lượng cao (Mục 7.5.4.2/230/[3])

Hình 1.5 Phương pháp đánh luống thổi khí cưỡng bức (Mục 637.0210/2-38/[4])

c) Phương pháp ủ trong container:

Phương pháp ủ trong container là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được chứa trongcontainer hoặc thùng kín, túi đựng hay trong nhà Thổi khí cưỡng bức thường được sửdụng cho phương pháp ủ này Có nhiều phương pháp ủ trong container như ủ trong bể

di chuyển theo phương ngang, ủ trong container thổi khí và ủ trong thùng quay

Trong bể di chuyển theo phương ngang, CTR được ủ trong một hoặc nhiều ngăn phảnứng dài và hẹp, thổi khí cưỡng bức và xáo trộn định kỳ Vật liệu ủ được di chuyển liêntục dọc theo chiều dài của ngăn phản ứng trong suốt quá trình ủ

Trong container thổi khí, vật liệu được chứa trong các loại container khác nhau nhưthùng chứa CTR hay túi polyethylene,… Thổi khí cưỡng bức được sử dụng chophương pháp ủ dạng mẻ, không có sự rung hay xáo trộn container Tuy nhiên, ở giữaquá trình ủ, vật liệu ủ có thể được lấy ra và xáo trộn bên ngoài, sau đó cho vàocontainer lại

Còn đối với loại thùng quay, vật liệu được ủ trong một thùng xoay chậm theo phươngngang kèm theo thổi khí cưỡng bức (Mục 7.5.4.3/231/[3])

Hình 1.6 Phương pháp ủ trong bể di chuyển theo phương ngang

(Mục 637.0210/2-39/[4])

Hình 1.7 Phương pháp ủ trong bể di chuyển theo phương ngang

(Hình ảnh minh họa)

1.2.5 Một số công nghệ điển hình

a) Công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt của Mỹ - Canada:

Ở các vùng của Mỹ - Canada có khí hậu ôn đới thường áp dụng phương pháp xử lý rácthải ủ đống tĩnh

b) Hệ thống Composting Lemna:

Loại bỏ tạp chất không phải hữu cơ

Bổ sung vi sinh vật

‘Bể trung hòa ?Đánh luốngTiếp nhận rác

Lên men (8-10 tuần)

Sàng, xử lý hữu cơ

Đóng bao phân bón

Bùn

Chôn lấp chất trơNghiền hữu cơ

Hệ thống làm phân hữu cơ Lemna là một công nghệ kỹ thuật kín được cấp bằng sángchế độc quyền Các khâu từ xử lý nguyên liệu đầu vào cho đến giai đoạn thành phẩmhữu cơ và các sản phẩm phụ khác có thể bán được luôn có sự kiểm soát chặt chẽ, đảmbảo độ tin cậy từ giai đoạn thiêt kế quy trình đến chất lượng thiết bị.

Sơ đồ công nghệ:

Hình 1.9 Quy trình công nghệ hệ thống compost Lemna (Mục 7.5.5.1/232/[3])

Thuyết minh:

Sàng tiếp nhận và phân loại sơ bộ: Kiểm tra thành phần CTR của tất cả xe chở rác vào

nhà máy Xe chở rác nào được vào bãi sẽ được cân và ghi lại số liệu từng chuyến

Trạm phân loại chi tiết: Gồm có một bệ được nâng cao hỗ trợ cho băng tải nhặt rác

nằm ở vị trí trung tâm Ở mỗi bên băng tải có đặt các trạm nhặt rác để công nhân phânloại ra các nguyên liệu trên băng tải Trạm có hệ thống thông khí và kiểm soát mùi hôi

để đảm bảo môi trường làm việc trong lành cho công nhân Các mùi hôi phát sinh sẽ điqua các bộ lọc hữu cơ để xử lý

Nghiền rác: Cắt nhỏ các nguyên liệu đến kích thước yêu cầu của quá trình phân hủy,

đảm bảo đạt hiệu quả cho quá trình sản xuất cả về thời gian và sản phẩm Đồng thời,nguyên liệu càng nhỏ, diện tích bề mặt càng lớn, vi khuẩn càng dễ tấn công vào và dovậy, quá trình hình thành phân hữu cơ của nguyên liệu nhanh hơn, hiệu quả hơn