XỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP Ủ SINH HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ
KHOA HÓA HỌC

BÁO CÁO THỰC TẬP THỰC TẾ

XỬ LÝ RÁC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP Ủ SINH HỌC
ĐỂ SẢN XUẤT COMPOST

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hiền
Huế, 9/2014


Mở đầu
- Sự phát triển các ngành công nghiệp
sự bùng nổ về dân số
và vấn nạn chất thải gây ô nhiễm môi trường.
-

Rác thải ra môi trường ngày càng nhiều nhưng, lượng rác xử lý
để an toàn cho môi trường thì không tương xứng.

-

Công nghệ xử lý rác được xây dựng trên cơ sở tham gia tích
cực của vi sinh vật, một trong các công nghệ đó là xử lý rác
thải bằng phương pháp ủ sinh học.

- Đề tài “Xử lý chất thải rắn bằng phương pháp ủ sinh học để
sản xuất Compost”.

I. TỔNG QUAN
1. Chất thải rắn là gì?
a. Khái niệm chất thải
Là vật chất ở dạng rắn, lỏng, khí thải ra từ hoạt động sinh
hoạt, sản xuất kinh doanh, dịch vụ hoặc các hoạt động khác của
con người[1].
b. Khái niệm chất thải rắn
Là chất thải, thải ra môi trường tồn tại ở dạng rắn, ví dụ: bao bì, lá
cây, thực phẩm thừa, chai lọ, bơm kim tiêm,…


2. Mục đích và các phương pháp xử lý CTR

Tái sử dụng và tái sinh chất
thải
Không làm phát tán các chất
nguy hại vào môi trường
Mục đích
xử lý
CTR

Chuyển từ các chất độc hại
thành các chất ít độc hại
hơn hay vô hại
Giảm thể tích chất thải
trước khi chôn lấp


Phương pháp nhiệt

Phương pháp
cơ học

Phương pháp
xử lý CTR

Phương pháp
chôn lấp

Phương pháp
ủ sinh học


II. XỬ LÝ RÁC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP Ủ SINH HỌC ĐỂ
SẢN XUẤT COMPOST
1. Khái quát về phương pháp ủ
a. Khái niệm
- Là quá trình ổn định sinh hóa các CTR để tạo thành chất mùn và các
chất khác.
- Nhờ hoạt động sống của VSV phân hủy rác thải. Bao gồm các quá trình
kỵ khí và hiếu khí.
- Quá

trình phân giải phức tạp các gluxit, lipit và các protein do hàng loạt

vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí đảm nhiệm.
- Tạo

ra lượng chất mùn lớn dùng trong công nghệ sản xuất phân vi sinh

(Compost)[2].


b. Ưu, nhược điểm của phương pháp [2]

Làm ổn định chất
thải
Vận
hành
đơn
giản

Ưu
điểm

Giảm
diện
tích
chôn
lấp

Dùng để sản xuất phân
vi sinh


Mất
Carbon
và Nitơ
Tạo lớp
nước và

khí thải

Mức độ
tự động
hóa chưa
cao

Nhược điểm

Sản phẩm
không
đồng đều

Ảnh
hưởng
đến sức
khỏe con
người


2. Compost là gì ?
a. Khái niệm
Còn được gọi là phân vi sinh là kết quả của quá trình phân hủy sinh
học và ổn định chất hữu cơ tạo ra sản phẩm cuối cùng dưới dạng chất
mùn ổn định, không mang mầm bệnh và dùng để làm phân bón cho cây
trồng.
b. Lợi ích và hạn chế của quá trình sản xuất Compost [4]
Bảo tồn nguồn đất và năng lượng.
Kéo dài tuổi thọ cho các bãi chôn lấp.

Lợi ích

Làm mất hoạt tính của VSV gây bệnh.
Thu hồi dưỡng chất và cải tạo đất.
Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng.


Hàm lượng chất dinh dưỡng trong
Compost không đạt yêu cầu.
Hạn chế

Quá trình chế biến tạo ra mùi khó chịu.

Sử dụng chưa phổ biến.


3. Chất thải dùng cho phương pháp ủ sinh học
Là các chất hữu cơ có khả năng phân hủy được
Thành phần chất hữu cơ bao gồm: Hydrocarbon, protein, lipit [3].
 Hydrocarbon: Cellulose, ligin, tinh bột,…bị phân hủy bởi các vi sinh
vật khác nhau tạo thành hợp chất mùn.
 Protein: Protein bị phân hủy bởi các vi sinh vật hoại sinh, nấm mốc,
các xạ khuẩn…
 Lipit: Thường bị phân hủy chậm. Bị các vi sinh vật phân hủy thành
enzym phospholipaza, phospholipit


4. Các vi sinh vật phân hủy rác thải [3]

VSV phân giải

cellulose

• Vi khuẩn và xạ khuẩn: achromobacter, vibrio,
actinomyces, streptomyces,...
• Vi nấm

VSV phân giải
protein

• Vi khuẩn nitrit hóa: nitrozomonas,
nitrozocystic,…
• Vi khuẩn nitrat hóa: nitrobacter, nitrospira,…
• Vi khuẩn cố định nitơ: azotobacter, clotridium,

VSV phân giải
tinh bột

• Vi nấm: aspergillus, rhizopus,… phân hủy tinh
bột thành đường

VSV phân giải
phosphat

• Vi khuẩn: phân hủy mạnh phospho hữu cơ
thành phospho vô cơ


5. Các phản ứng hóa sinh xảy ra trong quá trình ủ
a. Quá trình hiếu khí
Chia làm các pha [4]:

• Pha thích nghi : là giai đoạn cần thiết để VSV 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 : là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất

Phản ứng tổng quát:
Chất hữu cơ + O2 → CO2 + NH3 + sản phẩm khác


+ Oxy hóa hiếu khí :
Chất hữu cơ (C,O,H,N) + O2

Tế bào mới + CO2 + H2O + NH3

+ Nitrat hóa hiếu khí:
Chất hữu cơ chứa N
NH3 +O2Vi khuẩn nitrat hóa

NH3 (phân hủy)
Nitrat hóa
NO2-

NO3Quá trình phân hủy ban đầu do các VSV chịu nhiệt trung bình chiếm ưu
thế, chúng phân hủy nhanh chóng các hợp chất dễ bị phân hủy sinh học
• > 400C : VSV chịu nhiệt được thay bởi VSV hiếu khí
• > 550C : VSV bệnh sẽ bị tiêu diệt
• > 650C : Giới hạn trên của phân hủy hiếu khí chuyển sang kỵ khí

b. Giai đoạn kỵ khí
Phương trình tổng quát:
Chất hữu cơ + H2O → CH4 + H2S + CO2 +NH3
Quá trình phân hủy chia làm 4 giai đoạn [4]:
Thủy phân

Acid hóa

• Phân hủy
các hợp chất
hữu cơ phức
tạp thành
những đơn
phân hòa tan

• Vi khuẩn lên
men chuyển
hóa các hợp
chất hòa tan
thành chất
đơn giản
acid béo dễ
bay hơi

Acetate hóa

Metan hóa

• Vi khuẩn
acetic

chuyển hóa
các sản
phẩm của
giai đoạn
acid hóa
thành
acetate,
CO2, H2

• Phân hủy
kỵ khí
sản phẩm
của ba
giai đoạn
đầu
thành
CO2,
CH4 và
sinh khối
mới


6. Quy trình công nghệ xử lý rác thải bằng phương pháp ủ sinh học
để sản xuất Compost
Có 8 bước chính:
Chôn
Tiếp
Rác
Phân loại
lấp hoặc

nhận
thải
đốt
Thu hồi
phế liệu
Ủ
chín

Tinh chế
Compost

Ủ lên
men

Bổ sung
dinh
dưỡng

Chuẩn bị
NL ủ

Đóng
bao


Bước 1. Tiếp nhận rác thải
Bước 2. Phân loại rác
• Rác không thể tái chế
•

Rác có thể tái chế

Bước 3. Chuẩn bị NL ủ
Bước 4. Ủ lên men
Rác + Chế phẩm EM
Đảo trộn rác, kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm

Bể ủ rác


Bước 5.Ủ chín

Rác sau khi ủ chín
Bước 6. Tinh chế Compost
Bước 7. Phối trộn bổ sung dinh dưỡng
Bước 8. Đóng bao


Bảng thử nghiệm thành phần dinh dưỡng có trong Compost (*)
Chỉ
tiêu

Hàm Hàm Hàm Hàm Hàm
lượng lượng lượng lượng lượng
chất
P2O5
N
K2O5 chì
hữu cơ
(Pb)

Đơn
vị

%

%

%

%

Kết
quả

11,6

0,95

0,64

0,61

Hàm
lượng
Asen
(As)

mg/kg mg/kg
-

-

Hàm
Hàm
lượng lượng
Cadimi bạc
(Cd)
(Ag)
mg/kg

mg/kg

-

(-) không phát hiện
(*)Nguồn: Trung tâm ứng dụng Khoa học Kỹ thuật Cần Thơ, tháng 8
năm 2009.


7. Một số phương pháp ủ Compost ở Việt Nam và trên thế giới
a. Ở Việt Nam
.Phương pháp ủ theo luống và thổi khí thụ động có xáo trộn [4].
ƯU ĐIỂM
• Chất lượng Compost thu
được khá nhiều.
• Vốn đầu tư và chi phí vận
hành thấp

NHƯỢC ĐIỂM

• Cần nhiều nhân công.
• Thời gian ủ dài.
• Khó kiểm soát nhiệt độ
và mầm bệnh.
• Thất thoát Nitơ và gây
mùi hôi
• Quá trình ủ phụ thuộc
vào nhiệt độ và thời tiết

Sản xuất Compost theo luống dài


 Phương pháp ủ theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức [4].
ƯU ĐIỂM

NHƯỢC ĐIỂM

• Dễ kiểm soát nhiệt độ và
nồng độ oxy trong đống ủ.
• Giảm mùi hôi và mầm bệnh.
• Thời gian ủ ngắn.
• Nhu cầu sử dụng đất thấp.

• Hệ thống phân phối khí
dễ bị tắc nghẽn, cần bảo
trì thường xuyên.
• Chi phí bảo trì hệ thống
của phương pháp cao.

Sản xuất Compost có thổi khí cưỡng bức

 Phương pháp ủ trong thùng kín [4].
ƯU ĐIỂM

NHƯỢC ĐIỂM

• Ít nhạy cảm với điều kiện
thời tiết.
• Kiểm soát quá trình ủ và
mùi hôi tốt hơn.
• Thời gian ủ ngắn.
• Nhu cầu sử dụng đất nhỏ.
• Chất lượng compost tốt.

Ủ
Compost
trong
thùng
kín

• Lượng Compost thu
được hạn chế.


b. Một số hệ thống ủ compost tiên tiến trên thế giới [4].
 Ủ trong các trống xoay

Cấu tạo của trống xoay

Trống xoay để ủ Compost


 Thiết bị ủ dạng tháp
Khả năng ủ lên đến 20 tấn/ngày, với hệ thống nạp liệu, khuấy trộn, tháo
sản phẩm tự động hóa. Thiết bị đo và điều chỉnh nhiệt độ, oxy, độ ẩm đều
được tích hợp trong đó. Khí thải được xử lý qua hệ thống màng lọc sinh
học và nước rỉ được giữ lại làm sạch và tái sử dụng.

Thiết bị ủ Compost dạng tháp


III. THỰC TẾ TẠI NHÀ MÁY XỬ LÝ RÁC
1. Giới thiệu về nhà máy xử lý rác [6]
Cơ quan quản lý: công ty TNHH NN MTV Môi trường và Đô thị
thành phố Huế.
Tên nhà máy: Nhà máy xử lý rác Thủy Phương Huế, tỉnh Thừa Thiên
Huế
Địa điểm: Thôn 7, xã Thủy Phương, huyện Hương Thủy, tỉnh Thừa
Thiên – Huế.
Diện tích:
+ Trước đầu tư: 1,7 ha.
+ Sau đầu tư: 4,2 ha.
Công suất xử lý:
+ Trước đầu tư: 80 tấn/ngày
+ Sau đầu tư: 200 tấn/ngày
Phạm vi phục vụ: Tiếp nhận rác thải sinh hoạt của thành phố Huế và
các vùng lân cận do Công ty TNHH Nhà nước Một Thành viên Môi
trường và Công trình Đô thị Huế thu gom và vận chuyển đến nhà máy.