nghiên cứu sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ chất thải rắn ở các chợ tại tphcm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.49 MB, 70 trang )
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 1-
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay, việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn (CTR) đô thò
đang là vấn đề mang tính cấp bách và nan giải đối với nhiều đòa 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 đòa 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.
Thò 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 thò trường Việt Nam hiện nay chủ yếu là phân hoá học. Phân hoá
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 2-
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 đònh sẽ ảnh hưởng đến
sản xuất nông nghiệp. Trong khi đó, nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ từ rác
thải sẽ không bò biến động về mặt giá thò 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 đònh, sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Một trong những
điểm khác biệt giữa các phương pháp ủ compost là việc áp dụng biện pháp tăng
cường sinh học (bioaugmentation), tức là cho thêm một chế phẩm sinh học chứa
một lượng vi sinh vật chuyên biệt nào đó vào khối ủ nhằm tăng tốc độ và hiệu
quả phân huỷ sinh học. Hiệu quả thực tiễn của biện pháp tăng cường sinh học
trong chế biến compost ra sao là một vấn đề cần được làm rõ.
Chính vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi
sinh từ chất thải rắn ở các chợ tại thành phố Hồ Chí Minh” được thực hiện
nhằm đánh giá, so sánh khả năng phân huỷ chất hữu cơ của VSV trong quá trình
ủ compost, tạo điều kiện tối ưu nhất cho VSV phát triển, đồng thời rút ngắn thời
gian phân huỷ CHC nhưng vẫn tạo ra sản phẩm phân compost chất lượng.
1.2. Mục đích của đề tài
- Đánh giá khả năng phân huỷ CHC của VSV đối với rác chợ, rác chợ với
mùn cưa, rác chợ với mùn cưa và chế phẩm BIO – F.
- Tạo ra sản phẩm phân compost từ rác chợ và mùn cưa có bổ sung chế
phẩm BIO – F.
1.3. Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài được thực hiện với những nội
dung chính sau :
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 3-
- Tìm hiều về công nghệ compost: đònh nghóa, các yếu tố ảnh hưởng đến
compost.
- Tìm hiểu về các công nghệ compost đã áp dụng.
- Nghiên cứu sản xuất compost từ rác chợ.
- Vận hành mô hình, đo đạc các thông số.
- Viết báo cáo.
- Theo dõi các chỉ tiêu:
+ Kiểm tra nhiệt độ mỗi ngày.
+ Kiểm tra pH, độ ẩm, CHC, carbon với tần suất 2 ngày/lần.
+ Kiểm tra nitơ với tần suất 7 ngày/lần.
1.4. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài: rác hữu cơ từ chợ Bình Long, quận Tân
Phú, Tp. Hồ Chí Minh và mùn cưa lấy từ trại nấm Bảy Yết, đồng thời bổ sung chế
phẩm BIO – F.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
1.5.1. Phương pháp luận
Chất thải hữu cơ là một nguồn nguyên liệu có thể tái sử dụng làm phân bón
rất tốt cho nông nghiệp. Vì thế nếu xử lý chất thải nhưng có thể tận dụng để làm
phân bón điều đó có ý nghóa rất nhiều trong việc bảo vệ môi trường và phát triển
bền vững.
Công nghệ chế biến compost hiếu khí, kỵ khí trên thế giới và Việt Nam hiện
nay tuy đã tạo ra được những sản phẩm compost đạt chất lượng khi sử dụng. Tuy
nhiên, quá trình phân huỷ trong chế biến compost là một quá trình phức tạp với
khoảng thời gian phân huỷ lâu nếu quần thể sinh vật chưa kòp phát triển đến mức
tối ưu. Do đó để rút ngắn thời gian phân huỷ, tiết kiệm chi phí vận hành thì biện
pháp tăng cường sinh học là giải pháp hứa hẹn có thể mang lại kết quả cao trong
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 4-
công nghệ chế biến compost. Tăng cường sinh học ngoài việc tạo ra sự cạnh tranh
giữa các quần thể sinh vật đưa vào và quần thể sinh vật hiện có giúp phục vụ cho
mục đích xử lý nó còn có thể xử lý những chất thải mà sự hiện hữu của VSV
trong chấât thải không xử lý được.
1.5.2. Phương pháp thực tiễn
- Phương pháp thu thập số liệu: thu thập các số liệu trong quá trình ủ
compost (nhiệt độ, pH, độ ẩm, C, N).
- Phương pháp thực nghiệm: làm mô hình ủ compost.
- Phương pháp thống kê: tính toán các biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, CHC, C,
N trong quá trình ủ compost.
1.6. Ý nghóa khoa học và ý nghóa thực tiễn
1.6.1. Ý nghóa khoa học
Đề tài nghiên cứu nhằm tìm ra điều kiện tối ưu nhất trong quá trình sản xuất
phân hữu cơ vi sinh với nguồn nguyên liệu là rác tại các chợ ở thành phố Hồ Chí
Minh, với mục đích hạn chế ô nhiễm môi trường từ rác đô thò góp phần vào sự
phát triển bền vững của đất nước.
1.6.2. Ý nghóa thực tiễn
- Quá trình sản xuất phân vi sinh đơn giản và dễ thực hiện.
- Nước ta là một nước có diện tích đất nông nghiệp lớn vì thế có thể sử dụng
phân hữu cơ vi sinh thay thế cho phân hoá học với hiệu quả tương đối như nhau
và lại không gây ô nhiễm môi trường.
- Ngoài mục tiêu xử lý chất thải, ngăn chặn nguy cơ phát tán, gây ô nhiễm
của rác thải sinh hoạt, đề tài còn giúp rút ngắn thời gian cho một chu trình xử lý
chất thải rắn sinh hoạt.
1.7. Đòa điểm nghiên cứu
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 5-
Mô hình thí nghiệm được đặt tại trường tình thương Tân Sơn Nhì, quận
Bình Tân, Tp. Hồ Chí Minh.
Các thí nghiệm phân tích tại phòng thí nghiệm Khoa Môi Trường và Công
Nghệ Sinh Học, trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh.
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 6-
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN
2.1. Đònh nghóa chất thải rắn
Theo quan niệm chung : CTR là toàn bộ các loại vật chất được con người
loại bỏ trong các hoạt động kinh tế, xã hội của mình, bao gồm các hoạt động sản
xuất, các hoạt động sống và duy trì sự tồn tại của cộng đồng…Trong đó quan
trọng nhất là các loại chất thải sinh ra từ hoạt động sản xuất và hoạt động sống.
2.2. Nguồn gốc, thành phần và tính chất của chất thải rắn
2.2.1. Nguồn gốc
Các nguồn chủ yếu phát sinh CTR bao gồm :
− Rác sinh hoạt từ các hộ dân cư, khách vãng lai, du lòch…gồm rác thực
phẩm, giấy, carton, nhựa, vải, rác vườn, gỗ, thuỷ tinh, lon, đồ hộp, tro và các chất
thải độc hại. Chất thải thực phẩm bao gồm các loại thức ăn thừa, rau, quả…loại
chất thải này mang bản chất dễ bò phân huỷ sinh học. Quá trình phân huỷ tạo ra
mùi khó chòu, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết nóng ẩm.
− Rác từ các chợ, khu thương mại, tụ điểm buôn bán, nhà hàng, khách
sạn… gồm giấy, carton, nhựa, gỗ, da, rác thực phẩm, thuỷ tinh, kim loại, các chấât
thải độc hại.
− Rác từ các cơ quan, trường học, công sở… gồm giấy, carton, nhựa, vải,
gỗ, thuỷ tinh, lon, đồ hộp, rác thực phẩm, đèn dầu, nhớt, sơn thừa.
− Rác từ các công trình xây dựng, cải tạo và nâng cấp gồm gỗ vụn, sắt
thép, xà bần, đất, cát
− Rác từ hoạt động các khu công cộng, vui chơi giải trí, khu văn hoá …
gồm giấy, túi nhựa, lá cây…
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 7-
− Rác từ các cơ sở sản xuất xí nghiệp, các trạm xử lý chất thải như kim
loại, thuỷ tinh, cát, bùn thải độc hại.
− Rác từ các trạm xử lý nước thải và đường ống thoát nước của thành
phố.
2.2.2. Thành phần và tính chất
Thành phần lý học, hoá học của CTR khác nhau tuỳ thuộc vào từng đòa
phương, vào điều kiện thời tiết, khí hậu, các điều kiện kinh tế và nhiều yếu tố
khác.
Bảng 2.1 Thành phần CTR ở các quốc gia có thu nhập thấp, thu nhập trung bình
và thu nhập cao
Thành phần
Quốc gia có
thu nhập thấp
Quốc gia có
thu nhập TB
Quốc gia có
thu nhập cao
Khối lượng chất thải (kg/ngày)
Khối lượng riêng (kg/m
3
)
Độ ẩm (%)
Thành phần (% khối lượng)
Giấy
Thuỷ tinh, gốm
Kim loại
Nhựa
Da, cao su
Gỗ, rơm rạ
Hàng dệt
Rau quả, thực phẩm
Hỗn hợp trơ khác
0,4-0,6
250-500
40-80
1-10
1-10
1-5
1-5
1-5
1-5
1-5
40-80
1-40
0,5-0,9
170-330
40-60
15-40
1-10
1-5
2-6
-
-
2-10
20-65
1-30
0,7-1,8
100-170
20-30
15-40
4-10
3-13
2-10
-
-
2-10
20-50
1-20
(Nguồn: Cointreau)
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 8-
Bảng 2.2 Thành phần CTRSH Tp. Hồ Chí Minh từ nơi phát sinh đến nơi thải bỏ
cuối cùng
Thành phần
% khối lượng
Hộ gia
đình
Rác
chợ
Trường
học
Khu
chế
xuất
Bô ép rác
và trạm
trung
chuyển
Bãi
chôn
lấp
Thực phẩm
Giấy
Carton
Vải
Túi nilon
Nhựa cứng
Da
Gỗ
Cao su mềm
Cao su cứng
Lon, đồ hộp
Kim loại màu
Sắt
Thuỷ tinh
Sành sứ
Xà bần, tro
Mốp xốp
Thùng đựng hoá chất
Bao đựng hoá chất
Lon, thùng đựng sơn
Bã sơn
61-96,6
1-19,7
0-4,6
0-14,2
0-36,6
0-10,8
0
0-7,2
0
0-2,8
0-10,2
0-3,3
-
0-25
0-10,5
0-9,3
0-1,3
0
0
0
0
20-99
0-11,4
0-4,9
0-58,1
0-6,5
0-4,3
0-1,6
0-5,3
0-5,6
0-4,2
0-2,1
0-5,9
0-5,9
0-4,9
0-1,5
0-4
0-2
-
-
-
-
23,5-75,8
1,5-27,5
-
0-3,8
8,5-34,4
3,5-18,9
0-4,2
0-20,2
-
-
0-4
<0,5
<0,5
0-1,3
-
-
1-2
-
-
-
-
-
20
1
5,5
12,8
29
1,6
11
1,6
-
2,7
-
-
-
-
5,5
-
-
2,6
-
60-94
0,5-5,5
0-6,5
0-4,5
0-9,6
0-1,6
0-1,9
0-2,3
0-4,5
0-1,6
0-4,3
0-0,8
0-0,8
0-5,6
0-0,8
0-4,5
0-1,2
-
-
<0,5
0-3
45-100
0-4,6
0-2,1
0-12,5
0-14,8
0-4,5
0-0,9
0-6,2
0-1,1
0-4
0-6,7
0-1,9
0-1,9
0-2
0-0,8
<0,5
0-1,2
-
-
-
-
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 9-
Sơn
Bông gòn
Than tổ ong
Tóc
Pin
Tre, rơm rạ
Vỏ sò, ốc
Mica
Simili
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-
-
-
-
-
0-7,6
0-10,1
-
-
-
-
-
-
<0,5
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
6,6
-
-
-
-
0-1
0-0,9
-
<0,5
-
-
0-5,6
-
-
<0,5
-
-
-
(Nguồn: CENTEMA, 2002)
a. Tính chất vật lý:
Những tính chất vật lý quan trọng của CTR bao gồm :khối lượng riêng, độ
ẩm, kích thước hạt và sự phân bổ kích thước, khả năng giữ nước và độ xốp của
CTR đã nén.
Khối lượng riêng : là khối lượng CTR trên một đơn vò thể tích, tính bằng
kg/m
3
. Khối lượng riêng của CTR sẽ khác nhau tuỳ theo cách lưu trữ như rác để
tự nhiên không chứa trong thùng, rác chứa trong thùng không nén, rác chứa trong
thùng đã nén và còn khác nhau tuỳ theo từng vò trí đòa lý, mùa trong năm, thời
gian lưu trữ. Khối lượng riêng của CTR lấy từ các xe rác dao động từ 180 – 420
kg/m
3
, giá trò đặc trưng vào khoảng 300 kg/m
3
.
Độ ẩm : thường được biểu diễn theo hai cách đó là tính theo thành phần
phần trăm khối lượng ướt và thành phần phần trăm khối lượng khô. Trong lónh
vực quản lý CTR phương pháp dựa vào khối lượng ướt thông dụng hơn. Độ ẩm
của CTR dao động khoảng 30 -40%, trung bình 20%.
Kích thước và sự phân bố kích thước : đóng vai trò quan trọng trong quá
trình thu hồi phế liệu, nhất là khi sử dụng các phương pháp cơ học như sàng, quay
và các thiết bò phân loại nhờ từ tính.
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 10-
Khả năng tích ẩm : là tổng lượng ẩm mà CTR có thể tích trữ được. Đây là
thông số quan trọng trong việc xác đònh lượng nước rò rỉ sinh ra trong bãi chôn
lấp. Phần nước dư vượt quá khả năng tích trữ của CTR sẽ thoát ra ngoài thành
nước rỉ rác. Khả năng tích ẩm của CTR thay đổi tuỳ theo điều kiện nén ép và thời
gian phân huỷ của chất thải. Khả năng tích ẩm của CTR trong trường hợp không
nén có thể dao động trong khoảng 50 – 60%.
Bảng 2.3 Thành phần vật lý của CTR
Hợp phần
% trọng lượng
Độ ẩm %
Trọng lượng riêng
(kg/m
3
)
KGT
TB
KGT
TB
KGT
TB
Chất thải thực phẩm
Giấy
Carton
Chất dẻo
Vải vụn
Cao su
Da vụn
Sản phẩm vườn
Gỗ
Thuỷ tinh
Can hộp
Kim loại không thép
Kim loại thép
Bụi, tro, gạch
6-25
25-45
3-15
2-8
0-4
0-2
0-2
0-20
1-4
4-16
2-8
0-1
1-4
0-10
15
40
4
3
2
0,5
0,5
12
2
8
6
1
2
4
50-80
4-10
4-8
1-4
6-15
1-4
8-12
30-80
15-40
1-4
2-4
2-4
2-6
6-12
70
6
5
2
10
2
10
60
20
2
3
2
3
8
128-800
32-128
38-80
32-128
32-96
96-192
96-256
84-224
128-200
160-480
48-160
64-240
128-1120
320-960
228
81,6
49,6
64
64
128
160
104
240
193,6
88
160
320
480
(Nguồn : Trần Hiếu Nhuệ – Quản Lý Chất Thải Rắn)
b. Tính chất hoá học:
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 11-
Đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn phương án xử lý và thu hồi
nguyên liệu. Đối với thành phần rác hữu cơ dùng làm phân compost hoặc thức ăn
gia súc, ngoài thành phần những yếu tố chính còn phải chú ý đến thành phần các
yếu tố vi lượng.
Ví dụ như khả năng cháy phụ thuộc vào tính chất hoá học của CTR, đặc
biệt trong trường hợp chất thải là hỗn hợp những thành phần cháy được và không
cháy được.
Những tính chất cơ bản cần phải xác đònh đối với các thành phần cháy
được trong chất thải rắn bao gồm :
− Độ ẩm (phần ẩm mất đi khi sấy ở 105
0
C)
− Thành phần các chất cháy bay hơi (phần khối lượng mất đi khi nung ở
950
0
C trong tủ nung kín)
− Thành phần carbon cố đònh (thành phần có thể cháy được còn lại sau
khi thải các chất có thể bay hơi)
− Tro (phần khối lượng còn lại sau khi đốt trong lò nung hở).
Điểm nóng chảy của tro : là phần trăm mà tại đó tro tạo thành từ quá trình
đốt cháy, chất thải bò nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ). Nhiệt độ
nóng chảy của CTR đặc trưng thường dao động khoảng 1100 -1200
0
C.
Các nguyên tố cơ bản : các nguyên tố cơ bản cần phân tích trong CTR bao
gồm Carbon (C), Hydro (H), Oxy (O), Nitơ (N), Lưu huỳnh (S) và tro. Kết quả xác
đònh các nguyên tố cơ bản này thường được dùng để xác đònh công thức hoá học
của thành phần chất hữu cơ có trong CTR, cũng như xác đònh tỷ lệ C : N thích hợp
cho quá trình làm compost.
Các chất dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng : nếu thành phần chất hữu
cơ có trong CTR được sử dụng sản xuất các sản phẩm nhờ các quá trình chuyển
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 12-
hoá sinh học như compost, methane, ethenol…thì số lượng về chất dinh dưỡng và
nguyên tố vi lượng có sẵn trong CTR đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo sinh
dưỡng cho VSV cũng như yêu cầu của sản phẩm sau khi chuyển hoá sinh học.
Bảng2.4 Thành phần các nguyên tố trong CTRSH từ khu dân cư
Thành phần
Phần trăm khối lượng khô (%)
C
H
O
N
S
Tro
Chất hữu cơ
Chất thải thực phẩm
Giấy
Carton
Nhựa
Vải
Cao su
Da
Rác vườn
Gỗ
Chất vô cơ
Thuỷ tinh
Kim loại
Bụi tro
48
43,5
44
60
55
78
60
47,6
49,5
0,5
4,5
26,3
6,4
6
5,9
7,2
6,6
10
8
6
6
0,1
0,6
3
37,6
44
44,6
22,8
31,2
-
11,6
38
42,7
0,4
4,3
2
2,6
0,3
0,3
-
4,6
2
10
3,4
0,2
<0,1
<0,1
0,5
0,4
0,2
0,2
-
0,15
-
0,4
0,3
0,1
-
-
0,2
5
6
5
10
2,5
10
10
4,5
1,5
98,9
90,5
68
(Nguồn : George Tchobanoglous,1993)
c. Tính chất sinh học:
Đặc tính sinh học quan trọng nhất của thành phần chất hữu cơ có trong
CTR là hầu hết các thành phần này đều có thể chuyển hoá sinh học tạo thành khí,
chất rắn hữu cơ và vô cơ ngoại trừ nhựa, cao su. Phần chất hữu cơ có trong CTR
được phân loại như sau :
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 13-
− Những chất tan được trong nước : như đường, tinh bột, amino axit và các
axit hữu cơ khác.
− Hemicellulose : là sản phẩm ngưng tụ của đường 5Carbon và đường 6
Carbon.
− Cellulose : là sản phẩm ngưng tụ của glucose và đường 6Carbon.
− Mỡ, dầu và sáp là những este của rượu và axit béo mạch dài.
− Lignin : là hợp chất cao phân tử các vòng thơm và các nhóm methoxyl.
− Lignocellulose.
− Protein.
Khả năng phân huỷ của thành phần chất hữu cơ : hàm lượng chất rắn bay
hơi được xác đònh bằng cách nung ở nhiệt độ 550
0
C, thường được sử dụng để đánh
giá khả năng phân huỷ sinh học của chất hữu cơ trong CTR. Tuy nhiên, việc sử
dụng chỉ tiêu hàm lượng chất rắn bay hơi để biểu diễn khả năng phân huỷ sinh
học của chất hữu trong CTR thông thường không chính xác vì một số thành phần
chất hữu cơ rất dễ bay hơi nhưng khó phân huỷ (ví dụ giấy in báo). Cũng có thể
sử dụng hàm lượng lignin có trong chất thải để xác đònh tỷ lệ chất hữu cơ có khả
năng phân huỷ sinh học.
Sự hình thành mùi : mùi sinh ra khi tồn trữ CTR trong thời gian dài giữa
các khâu thu gom, trung chuyển và đổ ra BCL nhất là những vùng khí hậu nóng
ẩm do khả năng phân huỷ kỵ khí nhanh, các chất hữu cơ dễ bò phân huỷ có trong
CTR.
Sự sản sinh ruồi nhặng : vào mùa hè cũng như tất cả các mùa của những
vùng có khí hậu ấm áp, sự sản sinh ruồi nhặng ở những khu vực chứa CTR là
những vấn đề đáng quan tâm.
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 14-
2.3. Các phương pháp xử lý CTR
Hiện nay, với khối lượng CTR ngày càng gia tăng, vấn đề xử lý CTR ngày
càng trở nên cấp bách và cần thiết. Mục tiêu của xử lý CTR là làm giảm hoặc
loại bỏ các thành phần không mong muốn trong chất thải như các chất độc hại,
không hợp vệ sinh, tậân dụng vật liệu và năng lượng có trong chất thải. Các biện
pháp có thể được sử dụng để xử lý CTR đó là :
− Phương pháp xử lý cơ học : nén, ép, cắt, băm, nghiền, phân loại.
− Phương pháp xử lý hoá học : đốt, nhiệt phân.
− Phương pháp xử lý sinh học : Biogas, chế biến phân compost, nuôi giun
đất.
− Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh.
Khi lựa chọn các phương pháp xử lý CTR cần xem xét đến các yếu tố sau :
− Thành phần và tính chất của CTR.
− Tổng khối lượng CTR cần được xử lý.
− Khả năng thu hồi sản phẩm và năng lượng.
− Yêu cầu bảo vệ môi trường.
− Điều kiện kinh tế.
2.3.1. Phương pháp cơ học
Nén rác : là khâu quan trọng trong quá trình xử lý CTR. Ngày nay, ở các
đô thò một số phương tiện vận chuyển CTR được trang bò thêm bộ phận cuốn ép
và nén rác, điều này góp phần làm tăng sức chứa của xe và tăng hiệu suất
chuyên chở cũng như kéo dài thời gian phục vụ cho BCL.
Cắt hoặc nghiền rác : nhằm làm giảm kích thước của rác để thuận tiện cho
quá trình xử lý tiếp theo.
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 15-
Phân loại các hợp phần trong chất thải : để thuận tiện trong việc xử lý,
người ta phải tách, phân chia các hợp phần trong chất thải. Đây là quá trình cần
thiết trong công nghệ xử lý để thu hồi tài nguyên từ CTR, dùng cho quá trình
chuyển hoá biến thành sản phẩm hoặc cho các quá trình thu hồi năng lượng sinh
học. Để tiến hành tách, phân chia các hợp phần trong CTR có thể bằng phương
pháp thủ công hoặc bằng cơ giới.
Ép kiện : phương pháp xử lý rác bằng công nghệ ép kiện được thực hiện
trên cơ sở toàn bộ rác thải được tập trung thu gom vào toàn bộ nhà máy. Rác sẽ
được phân loại trên băng tải và các chất như kim loại, nilon, thuỷ tinh,
plastic…được thu hồi để tái chế. Những chất còn lại sẽ được băng tải chuyển qua
hệ thống ép nén rác bằng thuỷ lực với mục đích làm giảm tối đa thể tích khối rác
và tạo thành các kiện với tỷ số nén rất cao.
Các kiện rác đã ép nén này được sử dụng vào việc đắp các bờ chắn hoặc
san lắp những vùng đất trũng sau khi được phủ lên lớp đất cát.
2.3.2. Phương pháp đốt
Đốt rác là giai đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng cho cho một số loại rác
nhất đònh không thể xử lý bằng các biện pháp khác. Đây là một giai đoạn oxy
hoá nhiệt độ cao với sự có mặt của oxy trong không khí. Phương pháp này làm
giảm chất thải tới mức nhỏ nhất cho khâu xử lý cuối cùng, nếu sử dụng công nghệ
tiên tiến còn có ý nghóa cao trong công tác bảo vệ môi trường. Tuy nhiên chi phí
xử lý rất cao, cao gấp 10 lần so với phương pháp chôn lấp.
Năng lượng phát sinh trong quá trình đốt có thể tận dụng cho lò hơi, hoặc
công nghiệp cần nhiệt và phát điện.
Xử lý rác bằng phương pháp đốt có ưu điểm là :
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 16-
− Xử lý triệt để chất thải.
− Xử lý toàn bộ chất thải mà không cần nhiều diện tích đất sử dụng làm
BCL.
Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm như :
− Vận hành dây chuyền phức tạp, cần năng lực kỹ thuật và tay nghề cao.
− Giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng và chi phí xử lý cao.
− Phát sinh CO
2
, hơi nước có thể gây hiệu ứng nhà kính.
2.3.3. Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh
Trong các phương pháp xử lý CTR, chôn lấp là phương pháp phổ biến và
đơn giản nhất. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên
thế giới. Về thực chất, chôn lấp là phương pháp lưu giữ chất thải trong một bãi
thải và có phủ đất lên trên.
Theo quan niệm chung : chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm
soát sự phân huỷ của CTR khi chúng được chôn nén và phủ lắp bề mặt. CTR
trong BCL sẽ bò tan rữa nhờ quá trình phân huỷ sinh học bên trong để tạo ra sản
phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất
amon và một số khí như CO
2
, CH
4
.
Theo quy đònh TCVN 6696 -2000: BCL chất thải rắn hợp vệ sinh được đònh
nghóa là khu vực được quy hoạch, thiết kế, xây dựng để chôn lấp các chất thải
phát sinh từ các khu dân cư, đô thò và khu công nghiệp. BCL chất thải rắn bao
gồm các ô chôn lấp chất thải, vùng đệm, các công trình phụ trợ khác như trạm xử
lý nước, trạm cung cấp điện nước, trạm xử lý khí thải, văn phòng làm việc…
CTR được chấp nhận chôn tại BCL hợp vệ sinh là tất cả các loại chất thải
không nguy hại, có khả năng phân huỷ theo thời gian, bao gồm:
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 17-
− Rác thải gia đình.
− Rác thải chợ, đường phố.
− Giấy, bìa, cành cây nhỏ và lá cây.
− Tro, củi, gỗ mục, vải, đồ da.
− Rác thải từ văn phòng, khách sạn, nhà hàng ăn uống.
− Phế thải của các ngành chế biến lương thực, thực phẩm, thuỷ sản, giải
khát, giấy…
− Bùn sệt từ các trạm xử lý.
− Tro xỉ từ quá trình đốt nhiên liệu.
2.3.4. Phương pháp sinh học
2.3.4.1. Phương pháp khí sinh học (Biogas)
Là phương pháp phân huỷ rác trong điều kiện môi trường không có oxy.
Sản phẩm của quá trình phân huỷ kỵ khí là CH
4
, CO
2
, và một số sản phẩm trung
gian như axít hữu cơ, alcohol và mùn (CH
4
có thể dùng làm nguồn năng lượng).
Phương pháp này rất thích hợp cho xử lý chất thải giàu protein ( phân người, phân
gia súc, chất thải nhà máy rượu bia hoặc chế biến thực phẩm).
So với quá trình chế biến compost hiếu khí, phân huỷ kỵ khí là một quá
trình phức tạp bởi những nguyên nhân sau:
− Cần những kỹ thuật đặc biệt (phải có hệ thống thu khí gas, hệ thống chạy
máy phát điện)và vốn đầu tư ban đầu cao.
− Sản phẩm phụ của quá trình phân huỷ kỵ khí là bùn ướt, nên phải trải qua
quá trình xử lý bậc 2 trước khi loại bỏ.
− pH và khả năng đệm là rất quan trọng trong quá trình phân huỷ kỵ khí vì
vi khuẩn Methanogenic rất nhạy cảm với pH. Khi pH giảm dưới 6 khả năng hoạt
động của VSV bò ức chế.
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 18-
2.3.4.2. Phương pháp chế biến compost
Đối với phương pháp này, chất hữu cơ được phân huỷ bởi các VSV trong
điều kiện có oxy tạo thành sản phẩm là CO
2
, nước, nhiệt độ và compost, sản
phẩm compost có thể được sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp.
Quá trình chế biến compost là một quá trình đơn giản với vốn đầu tư vừa
phải và sản phẩm của nó là compost có thể dùng làm phân bón, do đó có thể thu
hồi một phần vốn của quá trình. Bên cạnh đó, nhiệt độ Thermophilic trong
compost có thể loại bỏ được các mầm bệnh nên quá trình compost được đánh giá
là ít ảnh hưởng đến môi trường hơn so với phương pháp phân huỷ kỵ khí. Hơn nữa
quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong compost tạo thành nhiệt để làm bay hơi
nước trong nguyên liệu, nó cũng là một dạng tạo thành năng lượng và sử dụng
trực tiếp. Tuy nhiên chế biến compost có một bất lợi trực tiếp đó là cần nguồn
năng lượng cao cho quá trình vận hành và duy trì sự ổn đònh của hệ thống cũng
như khả năng lan truyền và phát thải NH
3
trong không khí nếu như việâc thiết kế
và vận hành không phù hợp.
Cả hai phương pháp chế biến compost và phân huỷ kỵ khí Biogas đều có
ưu và nhược điểm riêng, do đó dựa trên những điều kiện sẵn có và những điều
kiện khách quan để lựa chọn phương pháp thích hợp cho từng hoàn cảnh cụ thể.
2.3.4.3. Phương pháp nuôi giun đất
Nuôi tự nhiên : dùng để xử lý bùn cống hoặc cải tạo đất bạc màu. Rải một
lớp bùn cống lên vùng đất cần cải tạo và thả giun xuống. Dưới tác dụng của giun
đất sẽ tạo ra một lớp đất tơi xốp giàu chất hữu cơ.
Nuôi giun công nghiệp : làm giàn nuôi giun, thả giống giun lên giàn chứa
phế thải hữu cơ. Tạo điều kiện môi trường (pH, độ ẩm, nhiệt độ, không khí …)
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 19-
thích hợp, bổ sung thức ăn cho giun. Giun được tận dụng làm thức ăn cho gia súc,
còn phế thải hữu cơ đã phân huỷ được tận dụng làm phân.
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 20-
CHƯƠNG 3
TỔNG QUAN VỀ COMPOST
3.1. Đònh nghóa
Hiện tại có nhiều đònh nghóa về quá trình chế biến compost và compost,
một đònh nghóa thường được sử dụng là đònh nghóa của Haug 1993. Theo Haug,
quy trình chế biến compost và compost được đònh nghóa như sau :
“Quy trình chế biến compost là quá trình phân huỷ sinh học và ổn đònh
chất hữu cơ dưới điều kiện thermophilic. Kết quả của quá trình phân huỷ sinh học
tạo ra nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổn đònh, không mang mầm bệnh và có ích trong
việc ứng dụng cho cây trồng”.
“Compost là sản phẩm của quá trình chế biến compost, đã được ổn đònh
như humus, không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo côn trùng, có thể được lưu
trữ an toàn và có lợi cho sự phát triển cây trồng”.
3.2. Các phản ứng sinh hoá xảy ra trong quá trình ủ
3.2.1. Phản ứng sinh hoá
Các chất thải hữu cơ thích hợp cho việc ủ phân compost có thành phần thay
đổi rất lớn. Các chất thải đô thò và bùn lắng trong rác thải đô thò thường có thành
phần không đồng nhất. Trong khi đó chất thải từ các nhà máy chế biến thì thành
phần đồng nhất. Quá trình phân huỷ các chất thải hữu cơ diễn ra rất phức tạp theo
nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian.
Ví dụ quá trình phân huỷ protein bao gồm các bước :
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 21-
Protein peptides amino axit hợp chất amonium nguyên sinh chất của
vi khuẩn và N hoặc NH
3
.
Đối với hydratcarbon, quá trình phân huỷ xảy ra theo các bước sau :
Hydratcarbon đường đơn axit hữu cơ CO
2
và nguyên sinh chất của vi
khuẩn.
Chính xác là những chuyển hoá hoá sinh xảy ra trong quá trình compost
vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết. Quá trình phân huỷ các chất thải hữu cơ trong
ủ compost diễn ra rất phức tạp, có thể phân biệt dựa vào 4 pha sau đây :
- Pha thích nghi (Latent phase) : đây là thời gian cần thiết để VSV làm
quen và đònh cư trong môi trường mới.
- Pha tăng trưởng (Growth phase) : thể hiện sự gia tăng sinh học và làm
cho nhiệt độ trong đống ủ tăng lên đến ngưỡng mesophilic.
- Pha ưa nhiệt (Thermophilic phase) :đây là giai đoạn nhiệt độ tăng cao
nhất. Trong pha này, các chất thải được ổn đònh và mầm bệnh bò tiêu
diệt có hiệu quả nhất. Có thể biểu diễn phản ứng sinh hoá xảy ra trong
pha này bằng phương trình sau :
CHONS + O
2
+ VSV hiếu khí
CO
2
+ NH
3
+ SP khác + năng lượng
CHONS + O
2
+ VSV kỵ khí CO
2
+ H
2
S + NH
3
+ CH
4
+ SP khác +
năng lượng
- Pha trưởng thành (Maturation phase) : nhiệt độ giảm xuống
mersophilic và sau đó bằng nhiệt độ môi trường. Quá trình lên men thứ
cấp diễn ra chậm thích hợp cho sự biến đổi một vài chất phức tạp thành
chất keo và sau đó thành chất mùn. Quá trình Nitrat hoá với amoni làm
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 22-
sản phẩm trung gian bò oxy hoá sinh học tạo thành Nitrit (NO
2
-
)và sau
cùng là Nitrat (NO
3
-
). Phương trình xảy ra như sau :
Kết hợp 2 quá trình trên, quá trình nitrat hoá xảy ra theo phản ứng sau :
NH
4
+
+ 2O
2
NO
3
-
+ 2H
+
+ H
2
O (3)
Vì NH
4
cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho quá trình
tổng hợp trong mô tế bào như sau :
NH
4
+
+ 4CO
2
+ HCO
3
-
+ H
2
O C
5
H
7
O
2
N + 5O
2
(4)
Kết hợp (3) và (4) ta có :
22 NH
4
+
+ 37O
2
+ 4CO
2
+ HCO
3
-
21 NO
3
-
+ C
5
H
7
O
2
N + 20 H
2
O + 42H
+
Đồ thò 3.1 : Biến thiên nhiệt độ của các pha
NH
4
+
+ 3/2O
2
NO
2
-
+ 2H
+
+ H
2
O
Nitrosomonas bacter
ia
NO
2
-
+ 1/2O
2
NO
3
-
(2)
Nitrobactor bacteria
0
10
20
30
40
50
60
70
Nhiệt
Thời gian
Pha
thích
nghi
Pha ưa nhiệt thermophilic
Pha
tăng
trưởng
Pha trưởng thành
Biến thiên nhiệt
độ trong quá trình ủ
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 23-
3.2.2. Phản ứng sinh học
Ủ compost là một quá trình sinh học mà các chất hữu cơ có trong CTR sinh
hoạt được biến đổi thành các chất mùn ổn đònh do các hoạt động của các tổ chức
có thể sống trong điều kiện tự nhiên hiện diện trong chất thải. Các tổ chức này
gồm các loại VSV như vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh (protozoa).
Chất thải hữu cơ được phân huỷ bắt đầu từ sinh vật tiêu thụ bậc 1 như vi
khuẩn, nấm. Sự ổn đònh chất thải do các phản ứng của vi khuẩn thực hiện. Trong
thời gian đầu, vi khuẩn thích hợp với điều kiện mesophilic xuất hiện trước, khi
nhiệt độ tăng vi khuẩn thermophilic xuất hiện chiếm hầu hết các vò trí trong khối
ủ.
Thermophilic nấm thường tăng trưởng từ 5 -10 ngày sau khi ủ. Nếu nhiệt
độ cao hơn 65 -70
0
C thì nấm và hầu hết các vi khuẩn bò ức chế và chỉ còn các
dạng bào tử có thể phát triển. Trong giai đoạn cuối cùng, khi nhiệt độ giảm nhóm
vi khuẩn Actinomycetes trở nên chiếm ưu thế làm cho bề mặt đống ủ sẽ xuất hiện
màu trắng hoặc nâu.
Các loại vi khuẩn thermophilic, hầu hết là các loài Bacillus đóng vai trò
quan trọng trong việc phân huỷ protein và hợp chất hydratcarbon . Mặc dù chỉ
hoạt động bên lớp ngoài của đống ủ và chỉ hoạt động vào giai đoạn cuối nhưng
nhóm Actinomycetes đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ cellulose,
lignin và các chất bền vững khác. Sau giai đoạn tiêu thụ bậc 1 hay sơ cấp thực
hiện xong, các chất này sẽ là thức ăn cho sinh vật tiêu thụ thứ cấp như ve, bọ
cánh cứng, giun tròn, động vật nguyên sinh, phiêu sinh.
3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ compost
Hiệu quả của quá trình ủ phân compost phụ thuộc vào nhóm các tổ chức cư
ngụ và làm ổn đònh trong chất thải hữu cơ. Do đó, quá trình ủ sẽ không đạt kết
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 24-
quả mong muốn mà nguyên nhân chính là do sự mất cân bằng về thành phần hoá
học và điều kiện lý học trong quá trình ủ. Chính vì vậy, cần chú ý đến các yếu tố
ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost như :nhiệt độ, độ ẩm, pH, VSV, oxy,
chất hữu cơ, tỷ lệ C : N và cấu trúc chất thải.
3.3.1. Nhiệt độ
Là một yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất compost vì nó ảnh
hưởng đến hoạt tính của VSV. Ngoài ra, nhiệt độ còn là một chỉ thò để nhận biết
các giai đoạn xảy ra trong quá trình ủ compost.
Trong vài ngày đầu của quá trình ủ, nhiệt độ bắt đầu tăng dần từ nhiệt độ
môi trường đến khoảng 65 -70
0
C rồi giảm xuống dần dần đến nhiệt độ của môi
trường. Hầu hết các tài liệu đều đề nghò duy trì ở nhiệt độ thermophilic (55 -65
0
C)
trong luống ủ compost, vì ở nhiệt độ này quá trình chế biến compost đạt hiệu quả
cao nhất, VSV gây bệnh bò tiêu diệt, tạo nên sản phẩm compost an toàn khi sử
dụng cho cây trồng. Nhiệt độ tăng trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của VSV
làm cho quá trình phân huỷ không diễn ra thuận lợi, ngược lại nhiệt độ thấp hơn
ngưỡng này compost sẽ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh.
3.3.2. Tỉ lệ C : N
Tỷ lệ C : N là thông số quan trọng trong cân bằng dinh dưỡng cho VSV.
Carbon là nguồn năng lượng chủ yếu của VSV và nitơ là nguyên tố để tổng hợïp
chất nguyên sinh. Tỷ lệ C : N tối ưu trong khoảng 25 – 30. Nếu tỷ lệ C : N của vật
liệu làm compost cao hơn giá trò tối ưu, sẽ hạn chế sự phát triển của VSV do thiếu
nitơ, chúng sẽ trải qua nhiều chu trình chuyển hoá, oxy hoá phần carbon dư cho
đến khi đạt đến tỷ lệ C :N thích hợp. Do đó thời gian cần thiết cho quá trình làm
compost sẽ bò kéo dài hơn và thu được sản phẩm ít mùn hơn. Nếu tỷ lệ C :N thấp,
nitơ sẽ bò thất thoát dưới dạng NH
3
đặïc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao, pH cao
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
SVTH: Võ Minh Mẫn - 25-
và có thổi khí. Tỷ lệ C : N ở sản phẩâm compost thu được thông thường 15 -20 là
tốt nhất.
Ngoài hai nguyên tố carbon, nitơ là nền tảng cơ bản cho hoạt động sống
của VSV trong đống compost, các nguyên tố photpho (P), lưu huỳnh (S), canxi
(Ca) là những nguyên tố quan trọng kế tiếp. Photpho ảnh hưởng đến chất lượng
compost vì photpho là nguyên tố cần thiết cho sự phát triển của cây trồng, hàm
lượng photpho thay đổi tuỳ theo từng nguyên liệu. Lưu huỳnh ảnh hưởng đến việc
sinh ra các hợp chất bay hơi tạo ra mùi hôi trong khối ủ compost.
Bảng 3.1 Tỷ lệ C/N của chất thải
Chất thải
N(% trọng lượng khô)
Tỷ lệ C/N
Nước tiểu 15 – 18 0,8
Hỗn hợp chất thải giết mổ 7 -10 2
Phân chuồng 5,5 - 6,5 6 – 10
Bùn cống rãnh 1,9 16
Bùn hoạt tính 5 – 6 6
Cỏ cắt xén 4 12
Bắp cải 3,6 12
Cỏ dại 2 19
Cỏ hỗn hợp 2,4 19
Phân bón ở trang trại 2,15 14
Lá khoai tây 1,5 25
Vỏ trấu 1,05 48
Rơm rạ 0,3 128
Mùn cưa 0,11 511
Giấy báo Nil -
Chất thải thực phẩm 2 – 3 15
