XỬ LÝ CHẤT THẢI HỮU CƠ

CÔNG NGHỆ SINH HỌC
MÔI TRƯỜNG
THS: VƯU NGỌC DUNG
BÀI 5: XỬ LÝ CHẤT THẢI HỮU CƠ
1. Quá trình Compost từ chất thải hữu cơ
2. Lên men kỵ khí các phần chất thải rác bán khô
và ướt
1. Quá trình Compost
1. Các vật liệu thải để làm Compost
2. Cơ sở của quá trình Compost
3. Các kỹ thuật làm phân compost
4. Các hệ thống Compost
5. Chất lượng Compost
Giới thiệu
• “Composting” là quá trình phân hủy sinh học chất thải
hữu cơ trong điều kiện hiếu khí được kiểm soát.
• Nhiệt độ trong quá trình ‘composting’ tăng lên do các vi
sinh vật chịu nhiệt (mesophiles) (25-40
0
C) và ưa nhiệt
(thermophiles) (50-70
0
C).
• Sản phẩm ‘composting’: ổn định về sinh học, tương tự
như chất mùn, có thể sử dụng để trộn thêm vào đất hay
làm phân bón, màng lọc sinh học hay nhiên liệu.
• Mục tiêu: ổn định sinh học, giảm thể tích và khối lượng
chất thải, làm khô, loại bỏ tối đa các chất độc đối với thực
vật, hạt hay những phần của cây và làm tiêu diệt các mầm
bệnh. Quá trình ủ làm giảm hiệu ứng nhà kính.
Các vật liệu thải để làm Compost

• Chất thải hữu cơ có thể nguồn gốc:
- Chất thải sinh hoạt
- Chất thải công nghiệp
- Chất thải nông nghiệp
• Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình “composting”:
- Nguồn gốc chất thải
- Quá trình sản xuất
- Quá trình chế biến
- Mùa trong năm
- Hệ thống thu nhận
- Đặc trưng xã hội và tập quán địa phương
- Khối lượng và thành phần
Cơ sở của quá trình Compost
• Vi sinh vật: vi khuẩn, xạ khuẩn và vi nấm
• Thêm vi sinh vật thường không cần thiết
• Sự phân rã chất thải bị ảnh hưởng của cả 2 quá
trình hiếu khí và kị khí.
• Mối quan hệ giữa đồng hóa hiếu khí và kị khí
phụ thuộc vào đặc điểm sinh lý của chất
thải/compost: cấu trúc, độ rỗng, nước, không
khí lưu thông và dinh dưỡng sẵn có.
 Sản phẩm:
- Quá trình hiếu khí: nước, khí carbonic, amonium-NH
4
(hoặc nếu ở nhiệt độ cao và pH>7 thì là amonia -NH
3
),
nitrat, nitrit, nhiệt, độ mùn và các chất tương tự mùn.
- Sản phẩm cuối của quá trình phân hủy kị khí lại là
metan, carbonic, hydro, H

2
S, ammonia, nitơ oxít và khí
nitơ và nước ở dạng lỏng
Cơ chất và sản phẩm của hoạt động vi sinh vật trong đống ủ compost
• Điều kiện sinh trưởng tối ưu của các vi sinh vật khá
khác nhau, như là về nhiệt độ: nhóm psychrophiles
15-20
o
C, nhóm mesophiles 25-35
o
C và nhóm
thermophiles 55-65
o
C.
• Chất thải chín kỹ (đã mùn hóa) có nhiệt độ 35
o
C, động
vật bậc thấp như bọ đất, mối và giun… cũng tham gia
phân hủy chất hữu cơ .
• Một đống ủ bao gồm 3 pha: rắn, lỏng và khí
• Chuyển hóa của các vi sinh vật phụ thuộc vào nước
• Oxy được cung cấp từ pha khí để các vi sinh vật hiếu khí
hoạt động.
• Oxy khuếch tán từ pha khí sang pha lỏng, còn khí
carbonic chuyển ngược lại từ pha lỏng sang pha khí.
• Hàm lượng nước trong đống ủ phụ thuộc vào bản chất,
cấu trúc của chất thải, và về thể tích lỗ rỗng.
• Tỷ lệ C/N khoảng 25-30 cho phát triển tối ưu. Nếu thấp
hơn  nitơ dạng khí giảm và ammonia tăng, nếu cao
hơn  thời gian ổn định chất thải sẽ lâu hơn.

Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình compost
Hoạt tính của các nhóm vi sinh vật tác động đến đường
đặc trưng nhiệt độ trong suốt quá trình ủ.
Đường cong đồ thị nhiệt độ
phụ thuộc: thành phần, thể
tích, nhiệt độ không khí bên
ngoài, tốc độ gió, tốc độ
thông khí, tỷ lệ C/N, kỹ thuật
ủ và tần suất đảo trộn…
lag phase
mesophiles
exponential phase
thermophiles
nhiệt độ không khí bên ngoài
• Giai đoạn đầu của quá trình compost được tính cho tới
khi nhiệt độ đạt khoảng 60
o
C bao gồm giai đoạn tiền
compost và giai đoạn compost chính;
• Giai đoạn thứ 2 được gọi là giai đoạn “hậu compost”
hay còn gọi là giai đoạn hoai (mature phase).
• Cả hai giai đoạn được đặc trưng bởi các quá trình khác
nhau  kỹ thuật khác nhau.
 Tiền compost và compost chính xảy ra trong bể kín hoặc
trong điều kiện có che phủ, thường xuyên thông khí
hoặc thổi khí qua ống dẫn bên trong luống;
 Hậu compost hay hoai được thực hiện trong luống.
Các pha và đặc trưng của quá trình compost
Các kỹ thuật làm phân compost
• Mục tiêu cuả quá trình chuẩn bị vật liệu ban đầu:

 Tối ưu hóa cho quá trình compost xảy ra
 Loại bỏ những tạp chất để bảo vệ thiết bị, giảm hàm lượng
kim loại nặng và các hợp chất gây độc…
 Đạt yêu cầu chất lượng cho compost thành phẩm.
• Những bước cơ bản của quá trình chuẩn bị và gia giảm
vật liệu thô như sau:
 Nghiền hoặc xay nhỏ chất thải có kích thước lớn (gỗ, cây,
cỏ…)để tăng diện tích bề mặt cho vi sinh vật hoạt động;
 Loại bớt nước nếu chất thải chứa nhiều nước
 Thêm nước nếu chất thải quá khô
 Phối trộn các thành phần chất thải (ướt và khô, giàu dinh
dưỡng, kích thước khác nhau…);
 Loại bỏ những tạp chất như thủy tinh, kim loại và nhựa
bằng tay hay máy tự động.
• Quá trình chuẩn bị và phối trộn sẽ sinh ra sản phẩm khí
(có mùi hoặc nhiều bụi) và cả nước rỉ.
• Những bước cơ bản kế tiếp có thể như sau:
 Cấp khí oxy, lấy khí carbonic và một phần hơi nước
(bắt buộc trong cả quá trình)
 Đồng nhất tạo kết cấu xốp  thông khí tốt hơn.
 Làm ẩm hay làm khô vật liệu
 Loại bỏ những vật liệu không mong muốn.
• Các bước chế biến sản phẩm compost để được đưa
vào sử dụng bao gồm:
 Sàng để tách thành những thành phần khác nhau
 Loại bỏ tạp chất
 Làm khô để cất trữ lâu hơn
 Làm tơi cục vón và kích thước không đồng nhất bằng
cách chà hoặc xay nghiền
 Trộn compost với những chất phụ gia khác (đất, phân

khoáng chất) tạo những hỗn hợp đất thích hợp để
trồng cây trong chậu cảnh hay bón vườn.
Các hệ thống Compost
2 dạng
có bể
Bể phản ứng
dòng ngang
Bể phản ứng
dòng đứng
Bể phản ứng
dạng trống quay
không cần bể
Field
composting
Windrow
composting
Compost trên đồng
(Field composting)
 Đơn giản nhất.
 Quá trình ủ xảy ra ở lớp mỏng ngay trên bề mặt đất hoặc
vài centimet đất mặt (đất trồng trọt hay đất trồng cỏ).
 Phù hợp xử lý bùn và phụ phẩm nông nghiệp.
 Diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí khá lớn không
xảy ra quá trình tạo nhiệt  không thanh trùng hoặc diệt
mầm cỏ dại.
 Chất thải không có nguy cơ gây bệnh và mầm bệnh.
 Chưa thực sự là quá trình compost vì không có tạo nhiệt
và không được kiểm soát.
Compost dạng luống
(Windrow composting):

 Được dùng nhiều nhất.
 Vật liệu thải tiếp xúc trực tiếp với không khí
 Quá trình compost sinh thải khí có mùi hôi, các khí
hiệu ứng nhà kính, bào tử nấm, mầm bệnh và bụi.
 Dạng hình học của mặt cắt ngang luống có thể là hình
tam giác hoặc hình thang.
 Chiều rộng, chiều cao và dạng của luống phụ thuộc vào
bản chất vật liệu, điều kiện khí hậu và thiết bị đảo trộn.
Dạng 1: Thông khí tự nhiên
Tạo đống ủ một lần
Dạng 2: Thông khí tự nhiên
Đống ủ dạng ngang
Dạng 3: Thông khí tự nhiên;
Đống ủ dạng đứng
Dạng 4: Thối khí cưỡng bức
Thoát khí
Dạng 5: Thối khí cưỡng bức;
Không thoát khí