NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT COMPOST TỪ CHẤT HỮU CƠ TRONG CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC – KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
---------------------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT COMPOST TỪ CHẤT
HỮU CƠ TRONG CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TP. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 11 năm 2010

TRANG:1


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

MỤC LỤC
Loại phân..................................................................................................................................28

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.

Lý do chọn đề tài:

Thành phố Hồ Chí Minh được mệnh danh là hịn ngọc biển đơng của cả nước;
nó khơng chỉ là một trung tâm kinh tế, văn hóa, khoa học cơng nghệ, mà cịn là đầu
mối giao lưu quốc tế, có vị trí quan trong của cả nước. Trên 30 năm qua nhân dân
thành phố đã không ngừng phát huy truyền thống năng động, sáng tạo, vượt qua nhiều
khó khăn, thử thách, đạt được nhiều thành tựu vượt bậc trên tất cả các lĩnh vực của đời
sống xã hội. Với vị thế và tầm cỡ quan trọng ấy, vấn đề vệ sinh môi trường luôn là

mục tiêu hàng đầu của các cấp lãnh đạo thành phố. Đặc biệt chất thải rắn là một
trong những yếu tố quan trọng nhất tác động đến cảnh quan đơ thị và mơi trường
sinh thái. Diện tích ở TP. HCM là 2.095 km². Số quận/thị xã/huyện: 24 (19 quận nội
thành và 5 huyện ngoại thành). Số dân: 8.500.000 (2007), nông thôn 14,2%, thành thị
85,8% , mật độ: 3.067 người/km²
Hiện nay, trung bình mỗi ngày TP HCM thải ra khoảng 6.000 tấn rác sinh hoạt.
Theo dự báo con số này sẽ tăng khoảng 10%/năm, cùng với sự gia tăng rác thải, chi
phí cho cơng tác xử lý rác thải cũng tăng theo rất nhanh và đang trở thành gánh nặng
cho ngân sách của TP HCM. Theo thống kê của Sở Tài nguyên và Môi trường
TP.HCM, tổng khối lượng rác tại các quận, huyện thí điểm thực hiện dự án phân loại
chất thải rắn tại nguồn hiện nay đạt khoảng 1.250 tấn/ngày. Khối lượng rác thải của
các quận, huyện sắp xếp theo thứ tự như sau: quận 6 (300 tấn/ngày), quận 4 (285
tấn/ngày), quận 1 (260 tấn/ngày), quận 10 (190 tấn/ngày), quận 5 (125 tấn/ngày),
huyện Củ Chi (90 tấn/ngày).
Nhưng lượng rác này hầu như đêm chôn lấp. Biến rác thành phân compost chính
là biến rác thành tiền. Khơng những thế, hoạt động này cịn mang lại nhiều lợi ích kinh
tế khác như tiết kiệm chi phí chơn lấp rác, tận dụng được nguồn tài nguyên rác, tạo
công ăn việc làm cho người dân.
Chính vì những vấn đề trên nhóm em đã chọn đề tài đồ án tốt nghiệp “nghiên cứu
quy trình chế biến phân Compost từ rác sinh hoạt tại thành phố Hồ Chí Minh” nhằm
giảm bớt sức ép đối với bãi rác của thành phố, góp phần ngăn chặn các thảm họa ô
nhiễm môi trường do rác gây nên, cung cấp phân bón hữu cơ sinh học phục vụ cho
nơng nghiệp, hỗ trợ cho Đội cây xanh đô thị (cung cấp phân bón để trồng hoa, cây
xanh trên hàng trăm tuyến đường) và góp phần làm cho thành phố HCM luôn xứng
đáng là thành phố số 1 của cả nước.
1.2.

Mục tiêu đề tài:

Trên cơ sở thu thập số liệu, kết hợp với các tài liệu có sẵn, đồ án nghiên cứu đưa

ra quy trình chế biến phân Compost từ rác sinh hoạt của thành phố Hồ Chí Minh trước
TRANG:2


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

tình hình chất thải rắn sinh hoạt ngày càng gia tăng nhanh chóng, có khả năng gây
nhiều tác hại đến con người và mơi trường trong một tương lai gần. Góp phần bảo vệ
mơi trường, giữ cho thành phố Hồ Chí Minh luôn xanh – sạch – đẹp.
1.3.

Nội dung nghiên cứu của đồ án:

o

Thu thập những số liệu sẵn có về lượng chất thải rắn phát sinh, thành phần
và tính chất chất thải rắn của TpHCM.

o

Ước tính khối lượng chất thải rắn phát sinh cho tới năm 2030, lượng chất
thải rắn hữu cơ có trong chất thải rắn sinh hoạt.

o

Đánh giá tiềm năng áp dụng công nghệ compost để xử lý chất thải hữu cơ
của TpHCM.

o

Đề xuất cơng nghệ thích hợp để xử lý chất thải hữu cơ của TpHCM.

1.4.

Phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Phương pháp nghiên cứu luận

Phương pháp nghiên cứu là những nguyên tắc và cách thức hoạt động khoa học
nhằm ứng dụng vào thực tiễn dựa trên cơ sở của sự chứng minh khoa học. Theo định
nghĩa này, cần phải có những nguyên tắc và phương pháp cụ thể, mà dựa theo đó các
vấn đề được giải quyết.
Nghiên cứu quy trình chế biến phân Compost từ rác thải sinh hoạt tại TpHCM là
nghiên cứu mối quan hệ từ nguồn phát sinh chất thải rắn sinh hoạt đến khâu xử lý cuối
cùng. Từ đó đưa ra được phương pháp xử lý phù hợp nhất đối với chất thải rắn sinh
hoạt tại TpHCM
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
1.4.2.1. Phương pháp thu thập dữ liệu
Thu thập dữ liệu từ sở tài nguyên môi trường TpHCM, đội vệ sinh môi trường đô
thị, thư viện trường Đại học Kỹ thuật Cơng nghệ để có cách nhìn nhận khách quan,
tồn diện hơn cho cơng tác đánh giá.
Do giới hạn về thời gian và phạm vi tìm hiểu, một phần nội dung của đồ án được
thực hiện bằng cách thu thập số liệu trong các tài liệu nghiên cứu có liên quan đến việc
nghiên cứu và các kết quả phân tích từ các mẫu rác của thành phố, các cơng thức và
các mơ hình dựa trên các tài liệu đã được công bố rộng rãi.
1.4.2.2. Phương pháp phân tích, đánh giá
Dựa vào dữ liệu thu thập được, cùng với tài liệu đọc trên sách, internet … chúng
ta sẽ phân tích, đánh giá cơng tác thu gom, vận chuyển và xử lý rác hiện tại của thành
phố. Phân tích, đánh giá ưu nhược điểm của các cơng nghệ xử lý rác. Phân tích chi
phí, lợi ích trong công tác xử lý rác sinh hoạt bằng phương pháp chế biến phân
Compost.

1.4.2.3. Phương pháp mơ hình hóa mơi trường
TRANG:3


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

Phương pháp này được sử dụng trong đồ án để dự báo dân số và tốc độ phát sinh
chất thải rắn trên địa bàn TpCM từ nay đến năm 2030 thông qua mơ hình sinh trưởng
– phát triển (mơ hình Euler cải tiến) trên cơ sở số liệu dân số hiện tại và tốc độ tăng
trưởng dân số.
Mơ hình Euler cải tiến là mơ hình mang tính tốn học giúp tính tốn, dự báo trên
một khoảng thời gian dài với công thức như sau :
Ni +1 = Ni + rΔ t
N(i + 1)/ 2 = (Ni + 1 + Ni)/2
N’i + 1
Trong đó:

= Ni + rΔ t.N(i+1)/2

Ni: số dân tại năm i
Ni + 1: số dân tại năm tính tốn (người)
Δ t: khoảng thời gian chênh lệch, thường lấy Δ t = 1 năm
r: tốc độ gia tăng dân số (%)

1.4.2.4. Phương pháp tổng hợp
Khi đã có những số liệu thu thập được, dựa trên phương pháp phân tích, đánh
giá … và kết hợp với kiến thức chun ngành của mình, nhóm 4 đã tổng hợp và đưa ra
những nhận xét, đánh giá khách quan, đề xuất quy trình chế biến phân Compost phù
hợp

TRANG:4


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT COMPOST
TỪ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ
2.1. Tổng quan về chất thải rắn
Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là cơ sở
quan trọng trong thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình quản
lý chất thải rắn thích hợp.
Có nhiều cách phân loại nguồn gốc phát sinh chất thải rắn khác nhau nhưng phân
loại theo cách thông thường nhất là:
-

Khu dân cư

-

Khu thương mại

-

Cơ quan, công sở

-

Khu xây dựng và phá hủy các cơng trình xây dựng

-

Khu cơng cộng

-

Nhà máy xử lý chất thải

-

Cơng nghiệp

-

Nơng nghiệp.

-

Hộ gia đình, biệt thự, chung cư.

-

Nhà kho, nhà hàng, chợ, khách sạn, nhà trọ, các trạm sữa chữa và dịch vụ.

-

Trường học, bệnh viện, văn phịng, cơng sở nhà nước.

-

Khu nhà xây dựng mới, sữa chữa nâng cấp mở rộng đường phố, cao ốc, san nền

xây dựng.

-

Đường phố, cơng viên, khu vui chơi giải trí, bãi tắm.

-

Nhà máy xử lý nước cấp, nước thải và các q trình xử lý chất thải cơng nghiệp
khác.

-

Cơng nghiệp xây dựng, chế tạo, công nghiệp nặng, nhẹ, lọc dầu, hoá chất, nhiệt
điện.

-

Đồng cỏ, đồng ruộng, vườn cây ăn quả, nông trại.

-

Thực phẩm dư thừa, giấy, can nhựa, thuỷ tinh, can thiếc, nhôm.

-

Giấy, nhựa, thực phẩm thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại.
Rác vườn, cành cây cắt tỉa, chất thải chung tại các khu vui chơi, giải trí. Bùn,
tro, Chất thải do q trình chế biến cơng nghiệp, phế liệu, và các rác thải sinh
hoạt.

TRANG:5


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM
-

Thực phẩm bị thối rửa, sản phẩm nông nghiệp thừa, rác, chất độc hại.
(Nguồn: Integrated Solid Waste Management, McGRAW-HILL 1993)
Bảng 2.1 Nguồn gốc các loại chất thải

Nguồn phát sinh

Nơi phát sinh

Các dạng chất thải rắn

Khu dân cư

Hộ gia đình, biệt thự, chung cư. Thực phẩm dư thừa, giấy,
can nhựa, thủy tinh, nhôm.

Khu thương mại

Nhà kho, nhà hàng, chợ, khách
sạn, nhà trọ, các trạm sửa chữa
và dịch vụ.

Cơ quan, công sở

Trường học, bệnh viện, văn Giấy, nhựa, thực phẩm dư

phịng cơ quan chính phủ.
thừa, thủy tinh, kim loại,
chất thải nguy hại.

Cơng trình xây
dựng

Khu nhà xây dựng mới,
Gỗ, bê tông, thép, gạch, thạch
sửa chửa chữa nâng cấp mở
cao, bụi.
rộng đường phố, cao ốc, san nền
xây dựng.

Dịch vụ công
cộng đô thị

Hoạt động dọn rác vệ sinh Rác cành cây cắt tỉa, chất thải
đường phố, công viên, khu
chung tại khu vui chơi, giải trí.
vui chơi giải trí, bãi tắm.

Các khu
nghiệp

Cơng nghiệp xây dựng, chế tạo,
cơng nghiệp nặng- nhẹ, lọc dầu,
hóa chất, nhiệt điện.

Chất thải do quá trình chế biến

cơng nghiệp, phế liệu, và
các rác thải sinh hoạt

Đồng cỏ, đồng ruộng, vườn cây
ăn trái, nông trại.

Thực phẩm bị thối rửa,
sản phẩm nông nghiệp thừa,
rác, chất độc hại.

công

Nông nghiệp

Giấy, nhựa, thực phẩm
thừa, thủy tinh, kim loại,
chất thải nguy hại

(Nguồn: Nguyễn Văn Phước - Giáo trình Quản Lý Chất Thải Rắn)
2.2. Thành phần chất thải rắn
-

Ở các đô thị Việt Nam, tốc độ phát sinh rác thải tùy thuộc vào từng loại đô thị và
dao động từ 0,35 kg/người.ngày đến 1,2kg/người.

-

Theo điều tra, lượng chất thải rắn trung bình phát sinh từ các đô thị thành phố
năm 1996 là 16.237 tấn/ngày; năm 1997 là 19.315 tấn/ngày, đến năm 1998 thì
đạt giá trị 22.210 tấn/ngày. Hiệu suất thu gom từ 40%-67% ở các thành phố lớn

và từ 20%-40% ở các đô thị nhỏ. Lượng bùn cặn cống thường lấy theo định kì
hàng năm, ước tính trung bình cho một ngày là 822 tấn. Tổng lượng chất thải
rắn phát sinh và tỉ lệ thu gom được thể hiện trong bảng 2.2 dưới đây.
TRANG:6


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

-

Trọng lượng riêng của chất thải rắn đóng vai trị quyết định trong việc lựa chọn
thiết bị thu gom và phương thức vận chuyển. Số liệu này dao động theo mật độ
dân cư và thành phần kinh tế hoạt động chủ yếu ở từng đô thị:
+ Tại Hà Nội: 480 -580 kg/m3.
+ Tại Đà Nẵng: 420 kg/m3
+ Tại Hải Phòng: 580 kg/m3
+ Thành Phố Hồ Chí Minh: 500 kg/m3

Thành phần của chất thải rắn rất đa dạng và đặc trưng cho từng loại đơ thị (thói
quen, mức độ văn minh, tốc độ phát triển…). Một số đặc trưng điển hình của chất thải
ở Việt Nam:
-

Hợp phần có thành phần hữu cơ cao (50,27% - 62,22%).

-

Chứa nhiều đất cát, sỏi đá vụn, gạch vỡ, vỏ sò, sành sứ…

-

Độ ẩm cao, nhiệt trị thấp (900kcal/kg).

Bảng 2.2: Lượng chất thải tạo thành và tỉ lệ thu gom trên toàn quốc từ năm
(1997-1999).
Loại chất thải

Lượng phát sinh

Lượng thu gom (%)

1997

1998

1999

1997

1998

1999

14.525

16.558

18.879

55

68

75

822

920

1.049

90

92

92

1.798

2.049

2.336

55

65

65

Chất thải y tế nguy hại

240

252

277

75

75

75

Chất thải CN nguy hại

1.930

2.2

2.508

48

50

60

Tổng cộng

19.315

21.979

25.049

56

70

73

Chất thải sinh hoạt
Bùn, cặn cống
Phế thải xây dựng

(Nguồn: Số liệu quan trắc –CEETIA –năm 2000)

TRANG:7


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

Bảng 2.3: Thành phần chất thải rắn ở một số đô thị năm 1998. % theo tải
lượng
Thành phần

Hà Nội

Hải Phòng

Chất hữu cơ

50,1

50,58

Cao su, nhựa

5,50

Giấy, carton, giẻ vụn.

Hạ Long

Đà Nẵng

Tp HCM

40,1-44,7

31,50

41,25

4,52

2,7-4,5

22,50

8,78

4,2

7,52

5,5-5,7

6,81

24,83

Kim loại

2,50

0,22

0,3-0,5

1,04

1,55

Thủy tinh, gốm, sứ

1,8

0,63

3,9-8,5

1,08

5,59

Đất, đá, cát, gạch vụn

35,90

36,53

47,5-36,1

36,0

18

Độ ẩm

47,7

45-48

40-46

39,09

27,18

Độ tro

15,9

16,62

11

40,25

58,75

Tỷ trọng, tấn/m3

0,42

0,45

0,57-0,65

0,38

0,412

(Nguồn: Số liệu quan trắc – CEETIA)
2.3. Tính chất chất thải rắn
2.3.1 Tính chất vật lý của chất thải rắn
Những tính chất vật lý quan trọng nhất của chất thải rắn đơ thị là trọng lượng
riêng. Độ ẩm, kích thước, sự cấp phối hạt, khả năng giữa ẩm tại thực địa, độ xốp của
rác nén của các vật chất trong thành phần chất thải rắn.

-

 Khối lượng riêng

Trọng lượng riêng của chất thải rắn là trọng lượng của một đơn vị vật chất tính
trên một đơn vị thể tích (kg/m3). Bởi vì chất thải rắn có thể ở các trạng thái như xốp,
chứa trong các container, nén hoặc không nén được… nên khi báo cáo giá trị trọng
lượng riêng phải chú thích trạng thái mẫu rác một cách rõ ràng.
Trọng lượng riêng thải đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: vị trí địa lý, mùa
trong năm, thời gian lưu trữ chất thải… trọng lượng riêng của một chất thải đô thị điển
hình là khoảng 500 lb/yd3 (300kg/m3).
Ghi chú: 1lb = 0,4536 kg, 1yd3 = 0,764m3.
Phương pháp xác định trọng lượng riêng của chất thải rắn:
Mẫu chất thải rắn để xác định trọng lượng riêng có thể có thể tích khoảng 500
lít sau khi xáo trộn bằng kỹ thuật “Một phần tư” các bước tiến hành như sau:
TRANG:8


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

1. Đổ nhẹ mẫu chất thải rắn vào phịng thí nghiệm có thể tích đã biết (tốt nhất là
thùng có dung tích 100 lít) cho đến khi chất thải đầy đến miệng thùng.
2. Nâng thùng chứa lên cách mặt sàn khoảng 30 cm và thả rơi tự do, lặp lại 04 lần.
3. Tiếp tục làm đầy thùng bằng cách đổ thêm mẫu chất thải rắn vào thùng thí
nghiệm để bù vào phần chất thải đã đè xuống.
4. Cân và ghi khối lượng của cả thùng thí nghiệm và chất thải rắn.
5. Trừ khối lượng cân được ở trên cho khối lượng của thùng thí nghiệm
được khối lượng của phần chất thải thí nghiệm.
6. Chia khối lượng tính từ bước trên cho thể tích của thùng thí nghiệm ta được
khối lượng của phần chất thải rắn thí nghiệm.

7. Lập lại thí nghiệm ít nhất hai lần để có giá trị trọng lượng riêng trung bình.
-

Độ ẩm

Độ ẩm của chất thải rắn được định nghĩa là lượng nước chứa trong một đơn vị
trọng lượng chất thải ở trạng thái nguyên thủy.
Độ ẩm chất thải rắn được biển diễn bằng hai phương pháp: trọng lương ướt và
trọng lượng khô.
+ Phương pháp trọng lượng ướt: độ ẩm trong một mẫu được thể hiện như là phần
trăm trọng lượng ướt của vật liệu.
+ Phương pháp trọng lượng khô: độ ẩm trong một mẫu được thể hiện như
phần trăm trong lường khô của vật liệu.
Phương pháp trọng lượng ướt được sử dụng phổ biến, bởi vì ta có thể lấy mẫu
trực tiếp ngồi thực địa.
-

 Kích thước và cấp phối hạt

Kích thước và cấp phối hạt đóng vai trị rất quan trọng trong việc tính
tốn, thiết kế các phương tiện cơ khí như thu hồi vật liệu, đặc biệt là sử dụng các sàn
lọc phân loại bằng máy hoặc phân chia bằng phương pháp từ tính. Kích thước của
từng thành phần chất thải có thể xác định bằng 1 hoặc nhiều phương pháp như sau:
S=l
S = (l + w)/2
S = (l + h + w)/3
S = (l.w)1/2
S = (l.w.h)1/3

TRANG:9

Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

Trong đó:
S: kích thước của các thành phần. l: chiều dài, mm
w: là chiều rộng,
Khi sử dụng các phương pháp khác nhau thì kết quả sẽ có sự sai lệch, tùy thuộc
vào hình dáng kích thước của chất thải mà ta chọn phương pháp đo lường cho phù
hợp.
-

Khả năng giữ nước tại thực địa (hiện trường)

Khả năng giữ nước tại hiện trường của chất thải rắn là toàn bộ lượng nước mà nó
có thể giữ lại trong mẫu chất thải dưới tác dụng kéo xuống của trọng lực. Là một chỉ
tiêu quan trọng trong việc tính tốn xác định lượng nước rị rỉ từ bãi rác. Khả năng giữ
nước tại hiện trường thay đổi phụ thuộc vào áp lực nén và trạng thái phân hủy của chất
thải (ở khu dân cư và các khu thương mại thì dao động trong khoảng 50 – 60%).
2.3.2. Tính chất hóa học của chất thải rắn
Các thơng tin về thành phần hóa học đóng vai trị rất quan trọng trong
việc đánh giá các phương pháp lựa chọn phương thức xử lý và tái sinh chất thải. Có 04
phân tích hóa học quan trọng nhất là:
-

Phân tích gần đúng sơ bộ.

-

Điểm nóng chảy của tro.

-

Phân tích cuối cùng (các nguyên tố chính).

-

Hàm lượng năng lượng của chất thải rắn.
1) Phân tích sơ bộ

Phân tích sơ bộ gồm các thí nghiệm sau:
-

Độ ẩm (lượng nước mất đi sau khi sấy ở 1050C trong 1h).

- Chất dễ cháy bay hơi (trọng lượng mất đi thêm vào khi đem mẫu chất thải rắn đã
sấy ở 1000C trong 1h, đốt cháy ở nhiệt độ 9500C trong lị nung kín).
-

Carbon cố định (phần vật liệu còn lại dễ cháy sau khi loại bỏ các chất bay hơi).

-

Tro (trọng lượng còn lại sau khi đốt cháy trong lị hở).
2) Điểm nóng chảy của tro

Điểm nóng chảy của tro là nhiệt độ đốt cháy chất thải để tro sẽ thành một khối
rắn (gọi là clinker) do sự nấu chảy và kết tụ, và nhiệt độ này khoảng 2000 đến 2200 0F
(1100 đến 12000C).
3) Phân tích cuối cùng các thành phần tạo thành chất thải rắn

Phân tích cuối cùng các thành phần tạo thành chất chủ yếu xác định phần trăm
(%) của các nguyên tố C, H, O, N, S và tro. Kết quả phân tích cuối cùng mơ tả các
thành phần hóa học của chất hữu cơ trong chất thải rắn. Kết quả này cịn đóng vai trị
rất quan trọng trong việc xác định tỉ số C/N của chất thải có thích hợp cho quá trình
TRANG:10


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

chuyển hóa sinh học hay không.
4) Hàm lượng năng lượng của các thành phần chất thải rắn
- Hàm lượng năng lượng của các thành phần chất hữu cơ trong chất thải rắn có
thể xác định bằng một trong các cách sau:
-

Sử dụng nồi hay lị chưng cất qui mơ lớn.

-

Sử dụng bình đo nhiệt trị trong phịng thí nghiệm.

-

Bằng cách tính tốn nếu cơng thức hóa học hình thức được biết.

Nhiệt trị
Giá trị nhiệt tạo thành khi đốt chất thải rắn. Giá trị này được xác định
theo công thức Dulong cải tiến:
Btu/lb = 145C + 610(H2 – 1/8O2) + 40S + 10N) KJ/kg = (Btu/lb).2,326 ; (%)
Trong đó:

C: % trọng lượng của Carbon. H: % trọng lượng của Hidro.
O: % trọng lượng của Oxi.
S: % trọng lượng của Sulfua. N: % trọng lượng của Nitơ.
Bảng 2.4: Thành phần hóa học của các hợp chất cháy được của CTR.
Hợp phần

% trọng lượng theo trạng thái khô.
C

H

O

N

S

Tro

Chất thải thực phẩm

48

6,4

37,6

2,6

0,4

5

Giấy

3,5

6

44

0,3

0,2

6

Catton

4,4

5,9

44,6

0,3

0,2

5

Chất dẻo

60

7,2

22,8

không xđ

không xđ

10

Vải, hàng dệt

55

6,6

31,2

4,6

4,6

2,45

Cao su

78

10

không xđ

2

không xđ

10

Da

60

8

11,6

10

0,4

10

Lá cây, cỏ

47,8

6

38

3,4

0,3

4,5

Gỗ

49,5

6

42,7

0,2

0,1

1,5

Bụi, gạch vụn, tro

26,3

3

2

0,5

0,2

68

(Nguồn: Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái, Quản lý chất
thải rắn đô thị, NXB Xây Dựng – Hà Nội -2001)
2.4. Phân loại chất thải rắn
TRANG:11


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

Chất thải rắn rất đa dạng, vì vậy có nhiều cách phân loại khác nhau như:
2.4.1 Phân loại theo công nghệ quản lý – xử lý
Phân loại chất thải rắn theo dạng này, người ta chia ra các loại: Các chất cháy
được, các chất không cháy được, các chất hỗn hợp.
Bảng 2.5: Phân loại theo công nghệ xử lý
Thành phần
1/ Các chất cháy
được.

ĐỊnh nghĩa

Ví dụ

- Các vật liệu làm từ giấy.

- Các túi giấy, các mảnh bìa,
giấy vệ sinh…

- Có nguồn gốc từ sợi

- Vải, len…

- Các chất thải từ thức ăn,
thực phẩm hàng ngày.

- Các rau, quả, thực phẩm…

- Giấy
- Hàng dệt
- Rác thải

- Cỏ, gỗ, củi, rơm. - Các vật liệu và sản phẩm được - Đồ dùng bằng gỗ như: bàn,
chế tạo từ gỗ, tre, nứa, rơm.
ghế, tủ…
- Chất dẻo.

- Các vật liệu và sản phẩm được - Phim cuộn, túi chất dẻo, chai
chế tạo từ da và cao su.
lọ chất dẻo, bịch nylon…

2/ Các chất không
cháy được.
- Kim loại sắt.

- Kim loại không
phải sắt
- Thủy tinh.
- Đá và sành sứ.

- Các vật liệu và các sản
- Hàng rào, dao, nắp lọ…
phẩm được chế tạo từ sắt mà
dễ bị nam châm hút.
- Vỏ hộp nhôm, đồ đựng
- Các vật liệu không bị
bắng kim loại…
nam châm hút.
- Chai lọ, đồ dùng bằng thủy
- Các vật liệu và sản phẩm được tinh, bóng đèn…
chế tạo từ thủy tinh.
- Vị trai, ốc, gạch đá,
- Các vật liệu khơng cháy
gốm, sành, sứ…
khác ngồi kim loại và thủy tinh

3/ Các chất hỗn hợp - Tất cả các loại vật liệu
- Đá cuội, cát, đất, tóc…
khác khơng phân loại ở phần
1 và phần 2 đều thuộc loại này.
Loại này có thể chia làm 2
phần với kích thước >5mm và
<5mm
(Nguồn: Bảo vệ mơi trường trong xây dựng cơ bản, Lê Văn Nãi, nhà xuất bản

TRANG:12


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

Khoa học Kỹ thuật, 1999.)
2.4.2. Phân loại theo quan điểm thông thường
- Rác thực phẩm: Bao gồm phần thừa thải, không ăn được sinh ra trong quá
trình lưu trữ, chế biến, nấu ăn… Đặc điểm quan trọng của loại rác này là phân hủy
nhanh trong điều kiện thời tiết nóng ẩm. Quá trình phân hủy thường gây ra mùi hơi
khó chịu.
- Rác rưởi: Bao gồm các chất cháy được và các chất khơng cháy được, sinh ra từ
các hộ gia đình, cơng sở, hoạt động thương mại… Các chất cháy được như giấy,
carton, plastic, vải, cao su, da, gỗ… và chất không cháy được như thủy tinh, vỏ hộp
kim loại…
- Tro, xỉ: vật chất cịn lại trong q trình đốt củi, than, rơm, lá… ở các hộ gia
đình, cơng sở, nhà hàng, nhà máy, xí nghiệp…
- Chất thải xây dựng: Đây là chất thải rắn từ quá trình xây dựng, sửa chữa nhà,
đập phá cơng trì nh xây dựng tạo ra các xà bần, bêtông…
- Chất thải đặc biệt: Được liệt vào loại rác này có rác thu gom từ việc quét
đường, rác từ thùng rác công cộng, xác động vật, xe ôtô phế thải…
- Chất thải từ các nhà máy xử lý ơ nhiễm: chất thải này có hệ thống xử lý nước,
từ nước thải, từ các nhà máy xử lý chất thải công nghiệp. Thành phần chất thải loại
này đa dạng và phụ thuộc vào bản chất của quá trình xử lý. Chất thải này thường là
chất thải dạng rắn hoặc bùn (nước chiếm từ 25 – 95%).
- Chất thải nông nghiệp: Vật chất loại bỏ từ các hoạt động nông nghiệp như gốc

rơm, rạ, cây trồng, chăn nuôi. Hiện nay chất thải này chưa được quản lý tốt ngay ở các
nước phát triển vì đặc điểm phân tán về số lượng và khả năng tổ chức thu gom.
- Chất thải nguy hại: bao gồm chất thải hóa chất, sinh học dễ cháy, dễ nổ hoặc

mang tính phóng xạ theo thời gian có ảnh hưởng đến đời sống con người,
động thực vật. Những chất này thường xuất hiện ở thể lỏng, khí và rắn. Đối với chất
thải loại này, việc thu gom, xử lý phải hết sức cẩn thận.
2.5. Phương pháp ủ phân sinh học
2.5.1 Quá trình làm phân compost
Quá trình làm phân compost là quá trình sinh học thường dùng để chuyển hóa
phần chất hữu cơ có trong CTRSH thành dạng humus bền vững được gọi là compost.
Những chất có thể sử dụng làm compost bao gồm: rác vườn, CTRSH đã phân
loại, CTRSH hỗn hợp, kết hợp giữ CTRSH và bùn từ trạm xử lý nước thải.
Tất cả các quá trình làm compost đều xảy ra theo ba bước: (1) xử lý sơ bộ
CTRSH, (2) phân hủy hiếu khí phần chất hữu cơ của CTRSH và (3) bổ sung chất cần
thiết để tạo thành sản phẩm có thể tiêu thụ trên thị trường.
Trong quá trình làm phân compost hiếu khí, các vi sinh vật tùy tiện và
hiếu khí bắt buộc chiếm ưu thế. Ở giai đoạn đầu – pha thích nghi, giai đoạn cần thiết
để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới – vi sinh vật ưu lạnh
TRANG:13


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

(mesophilic) chiếm ưu thế nhất. Khi nhiệt độ gia tăng- pha tăng trưởng và pha
ưu nhiệt – vi sinh vật chịu nhiệt (thermophilic) lại là nhóm trội trong khoảng
từ 5-10 ngày. Và ở giai đọn cuối – pha trưởng thành – khuẩn tia
(actinomycetes) và mốc xuất hiện. Do các loại vi sinh vật này có thể khơng tồn tại
trong CTRSH ở nồng độ thích hợp, nên cần bổ sung chúng vào vật liệu làm
phân như là chất phụ gia.
Phương pháp ủ compost có thể được phân loại theo cách chất thải rắn
được chứa trong container hay khơng (phương pháp ủ ngồi trời và phương
pháp ủ trong container), hoặc theo cách oxygen được cung cấp tới phần ủ
compost (phương pháp thổi khí cưỡng bức và phương pháp thổi khí thụ động), hoặc

theo hình dạng phần ủ compost (phương pháp ủ theo luống dài – windrow, hay
phương pháp ủ theo đống).
2.5.2 Định nghĩa compost và quá trình chế biến compost
Theo Haug, 1993, quá trình chế biến compost và compost được định nghĩa như
sau: Quá trình chế biến compost là quá trình phân hủy sinh học và ổn định của chất
hữu cơ dưới điều kiện nhiệt độ thermorpholic. Kết quả của quá trình phân hủy
sinh học tạo ra nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổ định, khơng 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 ổ định như
humus, không chứa các mầm bệnh, khơng lơi kéo các cơn trùng, có thể được lưu trữ an
tồn và có lợi cho sự phát triển của cây trồng.
Các phản ứng hóa sinh
Q trình phân hủy chất thải xảy ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và sản
phẩm trung gian. Ví dụ q trình phân hủy protein bao gồm các bước: protein
=> protides =>amono acids => hợp chất ammonium => nguyên sinh chất của vi
khuẩn và N hoặc NH3
Đối với carbonhydrates, quá trình phân hủy xảy ra theo các bước sau:
carbonhydrate => đường đơn => acids hữu cơ => CO2 và nguyên sinh chất
của vi khuẩn.
Chính xác những chuyển hóa hóa sinh chuyển ra trong quá trình
composting vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết. Các giai đoạn khác nhau trong q
trình composting có thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau:
1. Pha thích nghi (latent phase) là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với
mơi trường mới.
2. Pha tăng trưởng (growth phase) đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do
quá trình phân hủy sinh học đến ngưỡng nhiệt độ mesophilic.
3. Pha ưu nhiệt (thermophilic phase) là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là
giai đoạn ổn định hóa chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất. Phản
ứng hóa sinh này được đặc trưng bằng các phương trình (3.1) và (3.2) trong trường
hợp làm phân copost hiếu khí và kị khí như sau:

TRANG:14


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

CONHS + O2 + VSV hiếu khí => CO2 + NH3 + sp khác + năng lượng
COHNS +O2 +VSV kị khí =>CO2 +H2S +NH3 + CH4 + sp khác + năng lượng
4. Pha trưởng thành (maturation phase) là giai đoạn nhiệt độ đến mức
mesophilic và cuối cùng bằng nhiệt độ môi trường. Quá trình lên men lần thứ hai xảy
ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (là q trình chuyển hóa
các phức chất hữu cơ thành mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ …) và cuối
cùng thành mùn. Các phản ứng nitrate hóa, trong đó ammonia (sản phẩm phụ
của q trình ổ định hóa chất thải như trình bày ở 2 phương trên) bị oxy hóa
sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuối cùng thành nitrate ( NO3-) cũng xảy ra
như sau:
NH4+ + 3/2 O2  NO2- + 2H+ + H2O
NO2- + ½ O2  NO3Kết hợp hai phương trình trên, quá trình nitrate diễn ra như sau:
NH4+ + 2O2  NO3- + 2H+ + H2O
Vì NH4+ cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho q trình
tổng hợp trong mơ tế bào:
NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O  C5H7NO2 + 5O2
Phương trình phản ứng nitrate hố tổng cộng xảy ra như sau:
22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- 21 NO3- + C5H7NO2 + 20 H2O + 42H+
2.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng
2.5.3.1 Các yếu tố vật lý
-

Nhiệt độ

Nhiệt trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi sinh

vật, phụ thuộc vào kích thước của đống ủ, độ ẩm, khơng khí và tỷ lệ C/N, mức độ xáo
trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh.
Nhiệt độ trong hệ thống ủ khơng hồn tồn đồng nhất trong suốt q trình ủ, phụ
thuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống.
Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vật trong quá
trình chế biến phân hữu cơ và cũng là một trong các thông số giám sát và điều khiển
quá trình ủ CTR. Trong luống ủ, nhiệt độ cần duy trì là 55 – 65 0C, vì ở nhiệt độ này,
quá trình chế biến phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt. Nhiệt độ tăng trên
ngưỡng này, sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật. Ở nhiệt độ thấp hơn, phân hữu cơ
không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh.
Nhiệt độ trong luống ủ có thể điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau như hiệu
chỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm, cơ lập khối ủ với mơi trường bên ngồi bằng cách che
phủ hợp lý.
TRANG:15


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

-

Độ ẩm

Độ ẩm (nước) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá
trình chế biến phân hữu cơ. Vì nước cần thiết cho q trình hồ tan dinh dưỡng vào
nguyên sinh chất của tế bào.
Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân CTR nằm trong khoảng 50-60%. Các vi sinh
vật đóng vai trị quyết định trong quá trình phân hủy CTR thường tập trung tại lớp
nước mỏng trên bề mặt của phân tử CTR. Nếu độ ẩm quá nhỏ (< 30%) sẽ hạn chế hoạt
động của vi sinh vật, còn khi độ ẩm quá lớn (> 65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm
lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì q trình thổi khí bị cản trở do hiện

tượng bít kín các khe rỗng khơng cho khơng khí đi qua, gây mùi hơi, rị rỉ chất dinh
dưỡng và lan truyền vi sinh vật gây bệnh .
Độ ẩm ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước có nhiệt
dung riêng cao hơn tất cả các vật liệu khác.
Độ ẩm thấp có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào. Độ ẩm cao có thể điều
chỉnh bằng cách trộn với vật liệu độn có độ ẩm thấp hơn như: mạt cưa, rơm rạ…
Thông thường độ ẩm của phân bắc, bùn và phân động vật thường cao hơn giá trị
tối ưu, do đó cần bổ sung các chất phụ gia để giảm độ ẩm đến giá trị cần thiết. Đối với
hệ thống sản xuất phân hữu cơ liên tục, độ ẩm có thể khống chế bằng cách tuần hồn
sản phẩm phân hữu cơ như sơ đồ:
-

Kích thước hạt

Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy. Quá trình phân hủy hiếu khí
xảy ra trên bề mặt hat, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng
sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy. Tuy nhiên, nếu kích thước hạt quá nhỏ
và chặt làm hạn chế sự lưu thơng khí trong đống ủ, điều này sẽ làm giảm oxy cần thiết
cho các vi sinh vật trong đống ủ và giảm mức độ hoạt tính của vi sinh vật. Ngược lại,
hạt có kích thước q lớn sẽ có độ xốp cao và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phân bố
khí khơng đều, khơng có lợi cho q trình chế biến phân hữu cơ. Đường kính hạt tối ưu
cho q trình chế biến khoảng 3 – 50mm. Kích thước hạt tối ưu có thể đạt được bằng
nhiều cách như cắt, nghiền và sàng vật liệu thô ban đầu. CTR đô thị và CTR công
nghiệp phải được nghiền đến kích thước thích hợp trước khi làm phân. Phân bắc, bùn
và phân động vật thường có kích thước hạt mịn, thích hợp cho q trình phân hủy sinh
học.
-

Độ xốp

Độ xốp là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Độ xốp
tối ưu sẽ thay đổi tuỳ theo loại vật liệu chế biến phân. Thông thường, độ xốp cho quá
trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35 – 60%, tối ưu là 32 – 36%.
Độ xốp của CTR ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho sự
trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử hữu cơ
TRANG:16


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

hiện diện trong các vật liệu ủ. Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn chế
sự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối ủ. Ngược lại, độ xốp cao có thể
dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt.
Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỉ lệ
trộn hợp lý.
-

Kích thước và hình dạng của hệ thống ủ phân rác

Kích thước và hình dạng của các đống ủ có ảnh hưởng đến sự kiểm soát nhiệt độ
và độ ẩm cũng như khả năng cung cấp oxy.
-

Thổi khí

Khối ủ được cung cấp khơng khí từ mơi trường xung quanh để vi sinh vật sử
dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt.
Nếu khí khơng được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những vùng kị khí,
gây mùi hơi.
Lượng khơng khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể thực hiện bằng cách:

• Đảo trộn.
• Cắm ống tre.
• Thải chất thải từ tầng lưu chứa trên cao xuống thấp.
•

Thổi khí.

Q trình đảo trộn cung cấp khí khơng đủ theo cân bằng tỉ lượng. Điều kiện hiếu
khí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt động trong mơi trường
tuỳ tiện hoặc kị khí. Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để q trình ủ
phân hồn tất bị kéo dài.
Cấp khí bằng phương pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất. Tuy nhiên,
lưu lượng khí phải được khống chế thích hợp. Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn đến chi
phí cao và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm khơng đảm bảo an tồn vì
có thể chứa vi sinh vật gây bệnh. Khi pH của môi trường trong khối phân lớn hơn 7,
cùng với quá trình thổi khí sẽ làm thất thốt nitơ dưới dạng NH 3. Trái lại, nếu thổi khí
q ít, mơi trường bên trong khối phân trở thành kị khí. Vận tốc thổi khí cho q trình
ủ phân thường trong khoảng 5 –10m3 khí/tấn ngun liệu/h.
2.5.3.2 Các yếu tố hóa sinh
-

Tỷ lệ C/N

Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh vật: trong đó
cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất;
Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lưu huỳnh (S), canxi (Ca) và các nguyên
tố vi lượng khác cũng đóng vai trị quan trọng trong trao đổi chất của tế bào.
Khoảng 20% - 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết cho
q trình đồng hố thành tế bào mới, phần cịn lại chuyển hố thành CO2. Cacbon cung
TRANG:17

Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

cấp năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng tế bào vi sinh
vật. Nitơ là thành phần chủ yếu của protein, acid nucleic, acid amin, enzyme, coenzyme cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào.
Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1. Ở mức tỷ lệ thấp hơn,
nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH3, nguyên nhân gây ra mùi khai. Ở mức tỷ lệ cao hơn, sự
phân hủy xảy ra chậm.
Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau được trình bày trong bảng sau. Trừ phân
ngựa và lá khoai tây, tỷ lệ C/N của tất cả các chất thải khác nhau đều phải được điều
chỉnh để đạt giá trị tối ưu trước khi tiết hành làm phân.
Bảng 2.6: Tỷ lệ C/N của các chất thải
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

17
18
19

Chất thải
Phân bắc
Nước tiểu
Máu
Phân động vật
Phân bò
Phân gia cầm
Phân cừu
Phân heo
Phân ngựa
Bùn cống thải khơ
Bùn cống đã phân hủy
Bùn hoạt tính
Cỏ cắt xén
Chất thải rau quả
Cỏ hỗn hợp
Lá khoai tây
Trấu lúa mì
Trấu yến mạch
Mạt cưa

N (% khối lượng khơ)

Tỷ lệ C/N

5,5 – 6,5

15 – 18
10 – 14
1,7
6,3
3,8
3,8
2,3
4–7
2,4
5
3–6
2,5 – 4
2,4
1,5
0,3 – 0,5
0,1
0,1

6 –10
0,8
3,0
4,1
18
15
25
11
6
12 – 15
11 – 12
19

25
128 – 150
48
200 – 500

Nguồn: Chongrak, 1996
Khi bắt đầu quá trình ủ phân rác, tỷ lệ C/N giảm dần từ 30:1 xuống còn 15:1 ở
các sản phẩm cuối cùng do hai phần ba carbon được giải phóng tạo ra CO2 khi các
hợp chất hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật.
Mặc dù đạt tỷ lệ C/N khoảng 30:1 là mục tiêu tối ưu trong q trình ủ phân rác,
nhưng tỷ lệ này có thể được hiệu chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ, trong đó
TRANG:18


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

quan trọng nhất là cần quan tâm tới các thành phần có hàm lượng lignin cao.
Trong thực thế, việc tính tốn và hiệu chỉnh chính xác tỉ lệ C/N tối ưu gặp phải
khó khăn vì những lý do sau:
• Một phần các cơ chất như cellulose và lignin khó bị phân hủy sinh học, chỉ
bị phân hủy sau một khoảng thời gian dài.
• Một số chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật khơng sẵn có
•

Q trình cố định N có thể xảy ra dưới tác dụng của nhóm vi khuẩn
Azotobacter, đặc biệt khi có mặt đủ PO43-

• Phân tích hàm lượng C khó đạt kết quả chính xác.
Hàm lượng cacbon có thể xác định theo phương trình sau:
%C =

100 − %tro
1,8

% C trong phương trình này là lượng vật liệu còn lại sau khi nung ở nhiệt độ
550 C trong 1 giờ. Do đó, một số chất thải chứa phần lớn nhựa (là thành phần bị phân
hủy ở 5500C) sẽ có giá trị %C cao, nhưng đa phần khơng có khả năng phân hủy sinh
học
0

Nếu tỷ lệ C/N của CTR làm phân cao hơn giá trị tối ưu, sẽ hạn chế sự phát triển
của vi sinh vật do thiếu N. Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hoá, oxy hoá phân
carbon dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp. Do đó, thời gian cần thiết cho q trình
làm phân bị kéo dài hơn và sản phẩm thu được chứa ít mùn hơn. Theo nghiên cứu cho
thấy, 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 lệ C/N = 78, thời gian cần thiết sẽ là 21 ngày.
-

Oxy

Oxy cũng là một trong những thành phần cần thiết cho q trình ủ phân rác. Khi
vi sinh vật oxy hóa carbon tạo năng lượng, oxy sẽ được sử dụng và khí CO2 được sinh
ra. Khi khơng có đủ oxy thì sẽ trở thành q trình yếm khí và tạo ra mùi hơi như mùi
trứng gà thối của khí H2S.
Các vi sinh vật hiếu khí có thể sống được ở nồng độ oxy bằng 5%. Nồng độ oxy
lớn hơn 10% được coi là tối ưu cho quá trình ủ phân rác hiếu khí.
-

Dinh dưỡng

Cung cấp đủ photpho, kali và các chất vô cơ khác như Ca, Fe, Bo, Cu,... là cần
thiết cho sự chuyển hóa của vi sinh vật. Thơng thường, các chất dinh dưỡng này khơng
có giới hạn bởi chúng hiện diện phong phú trong các vật liệu làm nguồn nguyên liệu
cho quá trình ủ phân rác.
-

pH
TRANG:19


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

Giá trị pH trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ
phân rác. Các vi sinh vật, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ.
Trong giai đầu của quá trình ủ phân rác, các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảm
pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phân hủy lignin và
cellulose. Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân rác. Nếu hệ
thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các acid có thể làm pH giảm xuống đến 4,5 và gây
ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật.
-

Vi sinh vật

Chế biến phân hữu cơ là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại vi sinh vật
khác nhau. Vì sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ bao gồm: actinomycetes
và vi khuẩn. Những loại vi sinh vật này có sẵn trong chất hữu cơ, có thể bổ sung thêm
vi sinh vật từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy xảy ra nhanh và hiệu quả
hơn.
-

Chất hữu cơ

Vận tốc phân hủy dao động tuỳ theo thành phần, kích thước, tính chất của chất
hữu cơ. Chất hữu cơ hồ tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ khơng hồ tan. Lignin và
ligno – cellulosics là những chất phân hủy rất chậm

Bảng 2.7: Các thơng số quan trọng trong q trình làm phân hữu cơ hiếu
khí
Thơng số
1. Kích thước

Giá trị
Q trình ủ đạt hiệu quả tối ưu khi kích thước CTR khoảng 25 –
TRANG:20


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

75mm
Tỉ lệ C:N tối ưu dao động trong khoảng 25 - 50
2. Tỉ lệ C/N

- Ở tỉ lệ thấp hơn, dư NH3, hoạt tính sinh học giảm

-Ở tỉ lệ cao hơn, chất dinh dưỡng bị hạn chế.
3. Pha trộn

Thời gian ủ ngắn hơn

4. Độ ẩm

Nên kiểm soát trong phạm vi 50 – 60% trong suốt quá trình ủ. Tối ưu
là 55%

5. Đảo trộn

Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khơ, đóng bánh và sự tạo thành các rảnh
khí, trong q trình làm phân hữu cơ, CTR phải được xáo trộn định
kỳ. Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện

6. Nhiệt độ

Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50 – 550C đối với một vài
ngày đầu và 55 – 600C trong những ngày sau đó. Trên 660C, hoạt tính
vi sinh vật giảm đáng kể.

7. Kiểm soát
mầm bệnh

Nhiệt độ 60 – 700C, các mầm bệnh đều bị tiêu diệt

8. Nhu cầu về
không khí

Lượng oxy cần thiết được tính tốn dựa trên cân bằng tỷ lượng.
Khơng khí chứa oxy cần thiết phải được tiếp xúc đều với tất cả các
phần của CTR làm phân

9. pH

Tối ưu: 7 – 7,5. Để hạn chế sự bay hơi Nitơ dưới dạng NH3, pH
không được vượt quá 8,5

10. Mức độ
phân hủy

Đánh giá qua sự giảm nhiệt độ vào thời gian cuối

11. Diện tích
đất u
cầu

Cơng suất 50T/ngày cần 1 hecta đất

Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.

CHƯƠNG 3: TIỀM NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ COMPOST XỬ LÝ
CHẤT THẢI HỮU CƠ TẠI TP. HỒ CHÍ MINH
Cùng với sự phát triển kinh tế, đời sống của người dân ngày càng được nâng
cao, kéo theo tốc độ thải rác của mỗi người cũng tăng. Do đó, khối lượng chất thải
TRANG:21


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

rắn phát sinh phụ thuộc vào sự phát triển dân số của thành phố Hồ Chí Minh.
3.1 Dự báo dân số thành phố Hồ Chí Minh đến năm 2030.
Dân số vào năm 2030 được tính theo cơng thức:
N = N0(1 + α)Δt

Trong đó:
N0: dân số hiện tại (năm 2010), N0 = 7.162.864 người
α: tỉ lệ gia tăng dân số (%), α = 1,07 (%)
Δt: khoảng thời gian tính tốn (năm)
Năm
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030

Dân số (người)
7.162.864
7.239.506

7.316.969
7.395.260
7.474.390
7.554.366
7.635.197
7.716.894
7.799.465
7.882.919
7.967.266
8.052.516
8.138.678
8225.762
8.313778
8.402.735
8.492.644
8.583.516
8.675.359
8.768.185
8.862.005

3.2 Dự báo khối lượng phân Compost từ chất thải rắn sinh hoạt đến năm 2030
Với dân số hiện nay là 7 162 864 người, mỗi ngày thành phố Hồ Chí Minh đã
thải ra môi trường với khối lượng rác thải sinh hoạt khoảng 7000 tấn (tương đương
1500m3), hệ số phát sinh rác thải là 1,0 kg/người/ngày.
Bảng 3.1 : Hệ số phát sinh rác thải theo WHO
TRANG:22


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

Loại hình đô thị

Hệ số phát sinh rác thải (kg/người/ngày)

Thành phố lớn

1,0 – 1,2

Thành phố vửa

0,7 – 0,9

Thị xã

0,5 – 0,6

Thị trấn

0,2 – 0,3

Căn cứ vào dân số đã dự báo, khối lượng chất thải rắn sinh hoạt dự báo đến
năm 2030 Trong đó, lượng rác hữu cơ chiếm 75 – 80% trong tổng lượng rác hàng
ngày. Để tính tốn, ta chọn 1 giá trị trong khoảng này. Chọn lượng rác hữu cơ chiếm
75% lượng rác thu gom trong ngày.
Bảng 3.2 : Dự báo khối lượng rác sinh hoạt thành phố Hồ Chí Minh đến năm
2030.

TRANG:23

Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

Năm

Dân số

Hệ số phát
sinh rác
thải
(kg/người/
ngày)

Lượng
rác trung
bình ngày

Lượng rác
trung bình
năm

Lượng rác
tích lũy qua
các năm

Lượng rác
hữu cơ
ngày

(tấn)

(tấn)

(tấn)

(tấn)

2010

7162864

1,0

7162.9 2614458.5

2614458.5

5372.2

2011

7239506

1,0

7239.5 2642417.5

5256876

5429.6

2012

7316969

1,0

7316.9 2670668.5

7927544.5

5487.7

2013

7395260

1,0

7395.3 2699284.5

10626829

5546.5

2014

7474390

1,0

7474.4 2728156

13354985

5605.8

2015

7554366

1,1

8309.8 3033077

16388062

6232.4

2016

7635197

1,1

8398.7 3065525.5

19453587.5

6299.0

2017

7716894

1,1

8488.6 3098339

22551926.5

6366.5

2018

7799465

1,1

8579.5 3131517.5

25683444

6434.6

2019

7882919

1,1

8671.2 3164988

28848432

6503.4

2020

7967266

1,1

8763.9 3198823.5

32047255.5

6572.9

2021

8052516

1,1

8857.8 3233097

35280352.5

6643.4

2022

8138678

1,1

8952.5 3267662.5

38548015

6714.4

2023

8225762

1,2

9870.9 3602878.5

42150893.5

7403.2

2024

8313778

1,2

9976.5 3641422.5

45792316

7482.4

2025

8402735

1,2

10083.3 3680404.5

49472720.5

7562.5

2026

8492644

1,2

10191.2 3719788

53192508.5

7643.4

2027

8583516

1,2

10300.2 3759580

56952088.5

7725.2

2028

8675359

1,2

10410.4 3799807.2

60751895.6

7807.8

2029

8768185

1,2

10521.8 3840465

64592360.8

7891.4

2030

8862005

1,2

10634.4 3881558.2

68473918.9

7975.8
TRANG:24


Đề tài:Nghiên cứu sản xuất Compost từ chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt tại TP. HCM

Với số liệu tính tốn trong bảng trên, ta nhận thấy khối lượng rác hữu cơ được
thu gom trong ngày rất lớn: năm 2010: 5372.2 tấn/ngày, và năm 2030 con số này đã
lên tới 7975.8 tấn/ngày. Để đánh giá tiềm năng áp dụng công nghệ sản xuất compost
để xử lý lượng rác hữu cơ của thành phố Hồ Chí Minh theo bảng tính tốn trên, cần
phải xác định bằng phương pháp tính toán và con số cụ thể.
Lượng rác hữu cơ phát thải hàng ngày đã tính tốn ở bảng trên, sử dụng số liệu
này để tính tốn lượng compost sản xuất được. Với 55 – 60% lượng chất thải rắn hữu
cơ ban đầu tạo ra compost. Chọn giá trị 55%, ta có bảng tính tốn sau:

Bảng 3.3 : Dự báo khối lượng phân compost từ rác sinh hoạt thành phố Hồ Chí
Minh đến năm 2030.

Năm

Lượng rác
trung bình
(tấn/năm)

Lượng compost
thu được
(tấn/năm)

2010 2614458.5

1437952.2

2011 2642417.5

1453329.6

2012 2670668.5

1468867.7

2013 2699284.5

1484606.5

2014 2728156

1500485.8

2015 3033077

1668192.4

2016 3065525.5

1686039.0

2017 3098339

1704086.5

2018 3131517.5

1722334.6

2019 3164988

1740743.4

2020 3198823.5

1759352.9

2021 3233097

1778203.4

2022 3267662.5

1797214.4

2023 3602878.5

1981583.2

2024 3641422.5

2002782.4

2025 3680404.5

2024222.5
TRANG:25