NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT PHÂN BÙN HỮU CƠ 10 TẤNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
PHÂN BÙN HỮU CƠ 10 TẤN/H

TẬP BẢN VẼ

Họ và tên sinh viên: ĐỖ LONG PHI
Ngành: CƠ KHÍ
Niên khóa: 2005-2009

Tháng 7/2009


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
PHÂN BÙN HỮU CƠ 10 TẤN/H

Tác giả

ĐỖ LONG PHI

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Cơ khí chế biến bảo quản nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:
TS. Nguyễn Như Nam

Tháng 7 năm 2009
-i-


CẢM TẠ
Tôi xin chân thành cám ơn:
Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm TPHCM.
Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí – Công nghệ cùng quí thầy cô đã tận tình dạy
dỗ và truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức quí báu trong suốt thời gian
học tập tại trường.
Đặc biệt thầy Tiến sĩ Nguyễn Như Nam, giảng viên Khoa Cơ khí – Công
nghệ Trường Đại học Nông Lâm TPHCM, người đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá
trình thực hiện luận văn này.
Tập thể sinh viên lớp DH05CC đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá
trình học tập và thực hiện luận văn này.

- ii -


TÓM TẮT
Đề tài “Nghiên cứu thiết kế dây chuyền sản xuất phân bùn hữu cơ 10 tấn/h”
được tiến hành trong thời gian từ 1/4 đến 15/7.
Các kết quả thu được:
+ Mô hình đống ủ lựa chọn là ủ theo hình chóp núi.
+ Thiết bị nghiền lựa chọn là máy nghiền búa va đập tự do, năng suất 12
tấn/h.
+ Thiết bị định lượng lựa chọn là máy định lượng thể tích dạng băng tải,
năng suất: máy định lượng phân vô cơ là 550 kg/h, máy định lượng phân bùn là 12
tấn/h.

+ Thiết bị trộn lựa chọn là máy trộn thùng quay, năng suất 12 tấn/h.

- iii -


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa

i

Cảm tạ

ii

Tóm tắt

iii

Mục lục

iv

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

1

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN

4

2.1 Đối tượng nghiên cứu

4

2.2 Bùn thải hữu cơ

4

2.2.1 Khái niệm

4

2.2.2 Một số tính chất cơ lí của bùn thải hữu cơ

5

2.3 Phân ủ hữu cơ

5

2.3.1 Khái niệm và phân loại

5

2.3.2 Vai trò của vi sinh vật trong quá trình ủ phân

6

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng phân ủ

7

2.3.4 Các quá trình xảy ra khi ủ phân

7

2.3.5 Phân ủ hoàn thiện và chưa hoàn thiện

8

2.3.6 Phương pháp đánh đống

9

2.3.7 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của phân bùn hữu cơ

9

2.4 Công nghệ sản xuất phân bùn hữu cơ từ bùn và chất thải

10

2.4.1 Nguyên liệu sản xuất phân bùn hữu cơ

10

2.4.2 Công nghệ sản xuất phân bùn hữu cơ

10

2.4.3 Các máy móc thiết bị dùng trong sản xuất phân bùn hữu cơ

11

2.5 Máy nghiền

11

2.5.1 Khái niệm nghiền

11

2.5.2 Nguyên tắc làm việc của máy nghiền

11

2.6 Máy định lượng

13

2.6.1 Nguyên tắc làm việc của máy định lượng
- iv -

13


2.6.2 Các máy định lượng sản phẩm hạt rời

13

2.6.3 Phân loại máy định lượng sản phẩm hạt rời

14

2.6.3.1 Máy định lượng theo thể tích

14

2.6.3.2 Máy định lượng theo trọng lượng

14

2.7 Máy trộn vật liệu rời

14

2.7.1 Khái niệm

14

2.7.2 Phân loại máy trộn vật liệu rời

15

CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

20

3.1 Nội dung nghiên cứu

20

3.2 Phương pháp nghiên cứu

20

3.2.1 Phương pháp điều tra thu thập thông tin

20

3.2.2 Phương pháp thiết kế lựa chọn sơ đồ công nghệ

20

3.2.3 Phương pháp tính toán thiết kế lựa chọn máy móc thiết bị

20

3.2.4 Phương pháp đo đạc xác định các tính chất cơ lý của nguyên liệu bùn
hữu cơ dùng sản xuất phân bón

21

3.2.4.1 Các khái niệm

21

3.2.4.2 Dụng cụ đo đạc

21

3.2.4.3 Phương pháp tiến hành đo đạc

21

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

24

4.1 Điều tra xác định nguyên liệu dùng để sản xuất phân bùn hữu cơ

24

4.2 Xác định công nghệ và thiết bị sx phân bùn hữu cơ cho nhà máy thiết kế

25

4.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

25

4.2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

27

4.3 Các dữ liệu công nghệ, máy và thiết bị phục vụ thiết kế

29

4.3.1 Dữ liệu công nghệ

29

4.3.2 Máy và thiết bị phục vụ thiết kế

29

4.4 Tính toán quá trình và lựa chọn hệ thống ủ

30

4.4.1 Thông số công nghệ

30

4.4.2 Lựa chọn mô hình đống phân ủ

30

4.5 Tính toán quá trình và lựa chọn thiết bị nghiền

-v-

30


4.5.1 Thông số công nghệ

30

4.5.2 Lựa chọn nguyên lý làm việc và mô hình máy nghiền thiết kế

31

4.5.3 Tính toán các thông số cơ bản của máy nghiền

32

4.5.3.1 Tính toán các thông số hình học của máy nghiền

32

4.5.3.2 Tính toán công suất của máy nghiền

33

4.6 Tính toán quá trình và lựa chọn thiết bị định lượng

33

4.6.1 Thông số công nghệ

33

4.6.2 Lựa chọn nguyên lý làm việc và mô hình máy định lượng thiết kế

33

4.6.3 Tính toán các thông số cơ bản của máy định lượng

35

4.6.3.1 Tính toán các thông số hình học của máy định lượng

35

4.6.3.2 Tính toán công suất của máy định lượng

36

4.7 Tính toán quá trình và lựa chọn thiết bị trộn

38

4.7.1 Thông số công nghệ

38

4.7.2 Lựa chọn nguyên lý làm việc và mô hình máy trộn thiết kế

38

4.7.3 Tính toán các thông số cơ bản của máy trộn

39

4.7.3.1 Tính toán các thông số hình học của máy trộn

39

4.7.3.2 Tính toán công suất của máy trộn

40

4.8 Lựa chọn các thiết bị khác trong hệ thống

41

4.8.1 Sàng phân loại

41

4.8.2 Các máy móc, thiết bị vận chuyển và cấp liệu

41

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

43

TÀI LIỆU THAM KHẢO

44

PHỤ LỤC

45

- vi -

Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Trong những thập niên qua, việc ứng dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật
đã làm biến đổi ngành nông nghiệp cổ truyền thành một nền nông nghiệp hiện đại,
đạt năng suất và sản lượng rất cao. Trong đó có vai trò của các loại phân bón,
thuốc trừ sâu, trừ cỏ... Tuy nhiên với việc sử dụng phân bón hóa học, trong vài
năm gần đây cho thấy môi trường đất ngày càng bị ô nhiễm, chất lượng nông sản
bị giảm.
Để làm giảm các nguy cơ trên và để cải thiện chất lượng đất canh tác, các
nhà nông học đã hướng việc sử dụng phân bón hóa học bằng các loại phân bón có
nguồn gốc hữu cơ. Nhờ vậy đã làm tăng dần chất hữu cơ trong đất, góp phần trực
tiếp và hiệu quả nhất trong việc cải tạo đất.
Cùng với sự phát triển của xã hội, vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng
trở thành vấn nạn nghiêm trọng.
Sản xuất nông nghiệp của nước ta chiếm vị trí quan trọng, nhưng phần lớn
lượng phân bón dùng trong nước là do nhập từ nước ngoài. Theo dự báo từ nay
cho đến hết 2010, mỗi năm sẽ phải nhập khoảng trên 500 nghìn tấn phân bón và
việc nhập khẩu chỉ có khả năng chấm dứt vào năm 2020 khi các nhà máy trong
nước sản xuất đủ lượng phân bón theo nhu cầu của thị trường.
Có nhiều loại phân hữu cơ sinh học dùng trong nông nghiệp có khả năng
trả lại cho đất chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng mà cây trồng đã lấy đi để sinh
trưởng và phát triển, phân ủ hữu cơ là một trong số đó. Đây là loại phân được sản
xuất bằng cách trộn phế liệu hữu cơ với một lượng lớn các vi sinh vật đang hoạt
động. Những vi sinh vật này sẽ sinh sôi nảy nở và chết đi trong một chu kỳ sống
rất ngắn, để lại phần xác giàu đạm và nhiều chất dinh dưỡng khác.
-1-

Trong các loại phế liệu hữu cơ, bùn cặn hữu cơ là loại chất thải có thể sử
dụng làm nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất phân ủ hữu cơ (hiếu khí) vì:
+ Sản lượng bùn thải rất lớn, nếu tính riêng ở TPHCM có 8 triệu dân sử
dụng nước thải sinh hoạt, mỗi ngày một người tạo ra 50 g bùn cặn (tính trung
bình), toàn thành phố có hơn 400 tấn/ngày. Bùn cặn tạo ra trong xử lý nước thải
công nghiệp cũng có số lượng tương đương. Với số lượng gần 200 - 300 ngàn
tấn/năm là quá lớn để sử dụng phương pháp đốt, còn chôn sẽ tốn rất nhiều diện
tích đất, thời gian và kinh phí để ổn định bùn, tránh ô nhiễm nước ngầm, đất và
không khí xung quanh nơi chôn lấp.
+ Nếu đưa bùn cặn vào sản xuất phân ủ hữu cơ bằng phương pháp hiếu khí,
các vi sinh vật háo khí (ưa ấm và ưa nhiệt) sẽ phân giải triệt để các chất ô nhiễm
độc hại có trong bùn thải thành các chất có giá trị dinh dưỡng cho cây trồng.
+ Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong bùn cặn khá cao, chỉ thấp hơn
phân người và các loại khô dầu. Sẽ rất phí phạm nếu đem đốt đi, còn chôn lấp sẽ
làm cho vi sinh vật yếm khí phát triển sinh ra các chất có mùi hôi, các axit hữu cơ
gây ô nhiễm môi trường đất, nước ngầm và không khí.
+ Trong bùn cặn có nước tự do và nước liên kết. Nước tự do (60 – 65 %)
tương đối dễ tách, nước liên kết (30 – 35 %) khó tách hơn nhiều. Trong các
phương pháp xử lí bùn cặn cần tách nước để ổn định bùn và giảm thể tích trước
khi thải ra nguồn tiếp nhận. Công việc này cần có phương tiện kỹ thuật, tài chính
và thời gian rất lớn. Trong khi sản xuất phân ủ hữu cơ không yêu cầu khử nhiều
nước trước vì tỉ lệ độ ẩm tối ưu cho phân ủ từ 60 – 70 %, do vậy sẽ tiết kiệm được
nhiều công sức và tiền bạc.
Xuất phát từ những nguyên nhân trên và do nhu cầu bức thiết của thực tế,
được sự đồng ý của Khoa Cơ khí - Công nghệ, bộ môn Máy sau thu hoạch và chế
biến, dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Như Nam, tôi tiến hành thực hiện
đề tài:
“Nghiên cứu, thiết kế dây chuyền sản xuất phân bùn hữu cơ 10 tấn/h”.

-2-


1.2 Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu công nghệ và thiết kế dây chuyền thiết bị
sản xuất phân bùn hữu cơ từ nguồn bùn hữu cơ thải ra trong sinh hoạt, sản xuất và
các loại phế liệu hữu cơ khác.
1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Biến chất thải dạng bùn hữu cơ thành phân bón có ý nghĩa cả về xã hội,
môi trường và kinh tế.

-3-


Chương 2
TỒNG QUAN

2.1 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là bùn hữu cơ thải ra trong sinh hoạt, sản
xuất và dây chuyền máy móc thiết bị để chế biến chúng thành phân bùn hữu cơ.
2.2 Bùn thải hữu cơ
2.2.1 Khái niệm
Là bùn thải phát sinh từ việc nạo vét kênh rạch, cống thoát nước và ở các
doanh nghiệp, chủ yếu là các doanh nghiệp sản xuất thực phẩm, nước giải khát,
chế biến thủy sản. Còn bùn thải công nghiệp đa số thuộc nhóm chất thải nguy hại,
chứa nhiều độc tố và kim loại nặng nên không phải là bùn thải hữu cơ.
+ Bùn thải phát sinh từ việc nạo vét kênh rạch và cống thoát nước: trong
dòng bùn này có nhiều loại bùn thải được nạo vét từ những nguồn khác nhau
nhưng bản chất và thành phần tương đối giống nhau như: có dạng sệt, màu đen,

mùi hôi thối cao, lẫn nhiều chất hữu cơ, tạp chất, cát đá, rác... Lượng bùn này cần
phải được phân loại, đối với loại bùn chứa hàm lượng chất dinh dưỡng thấp, chịu
lực tốt (thành phần đất sét chiếm tỉ lệ lớn), không có độc tố (kim loại nặng) thì có
thể dùng cho việc san lấp mặt bằng. Đối với loại bùn thải có chứa hàm lượng kim
loại nặng hay nhiễm dầu thì phải chôn lấp an toàn . Đối với loại bùn có hàm lượng
chất hữu cơ, chất dinh dưỡng cao lại không có hoặc có ít các thành phần nguy hại
thì dùng làm nguyên liệu cho việc sản xuất phân bón.
+ Bùn thải hữu cơ không nguy hại: dòng bùn này chủ yếu phát sinh ở hệ
thống xử lý nước thải, cống rãnh thoát nước của các doanh nghiệp, nhà máy chế
biến thực phẩm, nhà máy chế biến thủy sản và một phần phát sinh trong quy trình
sản xuất.

-4-


Ví dụ: Tại các hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy như: Nhà máy sữa
Thống Nhất, nhà máy sữa Trường Thọ, nhà máy dầu thực vật Tân Bình, nhà máy
Bia Sài Gòn, nhà máy Bia Việt Nam, Công ty Acecook… sau một thời gian vận
hành thì tại bể lắng của các hệ thống này đều phát sinh rất nhiều bùn thải. Trong
thành phần nước thải sản xuất của các nhà máy trên chứa rất nhiều chất hữu cơ và
các chất dinh dưỡng cho nên dòng bùn thải từ các hệ thống này có các thành phần
hữu cơ, dinh dưỡng cao nhiều đạm và protein. Dòng bùn thải này có mức độ ô
nhiễm môi trường như: mùi hôi thối cao, nước chứa trong bùn thải có độ ô nhiễm
cao sẽ rất nguy hại nếu đi vào môi trường nước.
2.2.2 Một số tính chất cơ lí của bùn thải hữu cơ
+ Bùn hữu cơ khó bảo quản, có mùi khó chịu, nguy hiểm về phương diện
vệ sinh vì chứa nhiều trứng giun sán.
+ Thành phần chủ yếu của bùn hữu cơ gồm: 60 – 80 % chất hữu cơ, 3,5 –
4,5 % N, 2 – 2,5 % P, 0,2 – 0,3 % K, 5 – 15 % Ca, độ ẩm bùn cặn từ 92 – 96 %.
2.3 Phân ủ hữu cơ

2.3.1 Khái niệm và phân loại
Phân ủ hữu cơ là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải các phế liệu
hữu cơ như cỏ, rơm, rạ, rác thải hữu cơ nông nghiệp, công nghiệp... nhờ vi sinh
vật (phế liệu hữu cơ sử dụng trong đề tài là bùn thải hữu cơ và một số loại chất
thải hữu cơ khác). Bón phân ủ cho cây là cách tiết kiệm nhất để trả lại cho đất chất
hữu cơ và các chất dinh dưỡng mà cây trồng đã lấy đi để sinh trưởng và phát triển
như đạm, lân, kali và các chất dinh dưỡng khác.
Có hai loại phân ủ: một là chỉ cần trộn các phế liệu hữu cơ thô với nhau.
Đây là phương pháp tĩnh vì không có quá trình lên men. Loại thứ hai là trộn phế
liệu hữu cơ với một lượng lớn các vi sinh vật đang hoạt động. Những vi sinh vật
này sẽ sinh sôi nảy nở và chết đi trong một chu kỳ sống rất ngắn, để lại phần xác
giàu đạm và nhiều chất dinh dưỡng cho cây xanh. Hơn nữa loại phân ủ này còn
chứa các chất như glucô, cồn, axit min và các khoáng chất được tạo ra trong quá
trình lên men. Những chất đó cũng là nguồn dinh dưỡng cho các vi sinh vật trong
đất để sinh sôi nảy nở. Các vi sinh vật và các enzim được tạo ra sẽ phân hủy thêm
-5-


các chất hữu cơ trong đất và tạo ra các chất dinh dưỡng tương tự. Chu kì này cải
thiện đáng kể điều kiện sinh học của đất.
2.3.2 Vai trò của vi sinh vật trong quá trình ủ phân
Vi sinh vật giữ vai trò quyết định trong quá trình ủ phân. Không có sự tham
gia của vi sinh vật, phế liệu không chuyển được thành mùn để nuôi cây và cải tạo
đất. Các vi sinh vật này có khả năng phân giải chất xơ thành đường, đạm hữu cơ
thành các axit min, quặng thành lân dễ tiêu...
Trong đất, trong rác có hai loại vi sinh vật: vi sinh vật yếm khí (kị khí) và
vi sinh vật hiếu khí (thoáng khí). Phụ thuộc vào điều kiện ủ phân (cách ủ phân) mà
vi sinh vật này hay vi sinh vật kia hoạt động.
Trong điều kiện ủ phân yếm khí là sau khi trộn các thành phần để ủ phân,
đống phân được trát kín không cho không khí lọt qua. Trong điều kiện này các vi

sinh vật yếm khí sẽ hoạt động.
Ngược lại nếu đống phân chỉ được che đậy sơ sơ bằng rơm rạ hoặc lá chuối
để chống mưa nắng, không khí sẽ dễ dàng lọt qua. Ngoài ra đống phân còn được
đảo trộn để bổ sung không khí. Trong điều kiện này các vi sinh vật hiếu khí sẽ
hoạt động. Trong quá trình ủ thoáng khí, nhiệt độ lên men có thể lên đến 50 - 60o
C và thậm chí lên đến 70o C, tùy loại và điều kiện của chất liệu thô. Quá trình lên
men thoáng khí tạo ra nhiều chất như glucô, cồn, axit min và các hợp chất khác.
Phân ủ lên men thoáng khí là phân ủ chất lượng cao.
Các vi sinh vật yếm khí hoạt động trong quá trình phân hủy yếm khí. Các
vi sinh vật này không hoạt động trong đất và nước, nơi có ôxi tự do, mà chỉ hoạt
động mạnh trong môi trường thiếu ôxi tự do. Chúng thở bằng ôxi lấy từ các chất
bị ôxi hóa. Trong quá trình phân hủy yếm khí, nhiệt độ lên men không vượt quá
45o C. Trong điều kiện lên men yếm khí tạo ra các axit hữu cơ có hại cho cây
trồng.
Phân ủ tạo ra hai dạng mùn trong đất: dạng trung tính và dạng axit. Mùn
được tạo ra trong quá trình phân hủy thoáng khí là mùn trung tính và rất có lợi cho
đất. Ngược lại chất mùn được tạo ra trong quá trình lên men yếm khí có tính axit
sẽ làm tăng độ chua của đất.
-6-


Phân ủ chất lượng tốt nhờ quá trình lên men thoáng khí.
Trong đất, trong rác có sẵn các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải
rác. Tuy nhiên chúng có số lượng rất ít do đó thời gian ủ kéo dài từ 3 - 6 tháng tùy
thuộc vào nguyên liệu. Thời gian ủ có thể rút ngắn bằng cách bổ sung các vi sinh
vật đã được lựa chọn kĩ về hoạt tính phân giải của chúng. Đây là các vi sinh vật
hiếu khí. Bằng cách này mật độ vi sinh vật có ích trong đống phân sẽ tăng lên gấp
hàng trăm lần. Qua đó có thể rút ngắn thời gian phân giải từ 2 - 3 tháng, chất
lượng phân ủ tốt hơn.
2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng phân ủ

a. Độ ẩm và không khí
Quá ẩm hoặc quá khô đều ảnh hưởng xấu đến sự phân hủy. Quá ẩm sẽ làm
ôxi (không khí) khó lọt qua đống phân, và tạo điều kiện cho vi sinh vật yếm khí
hoạt động. Quá khô sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của các vi sinh vật vì vi sinh vật
cần độ ẩm. Tạo được độ ẩm và không khí tối ưu cho đống phân ủ sẽ giúp cho quá
trình ủ phân diễn ra nhanh và chất lượng phân tốt.
b. Nhiệt độ
Nhiệt độ tăng là quá trình ủ phân diễn ra tốt. Các loại mầm bệnh cũng bị
tiêu diệt. Tuy nhiên không nên để nhiệt độ tăng quá 60o C. Ở nhiệt độ này nhiều vi
sinh vật có ích cũng sẽ bị tiêu diệt. Muốn giảm nhiệt độ, chỉ cần đảo lại đống
phân. Nhiệt độ tối ưu cho đống phân ủ là 50 - 60o C.
c. Nguồn đạm (nitơ) trong nguyên liệu
Cacbon (C) và đạm (N) là thức ăn chính của vi sinh vật phân giải chất thải
thành phân ủ. Nếu nguyên liệu phân ủ thiếu đạm thì quần thể vi sinh vật kém phát
triển.
d. Kích thước nguyên liệu
Kích thước nguyên liệu trong đống phân càng nhỏ bề mặt tiếp xúc với vi
sinh vật càng tăng, tốc độ phân giải càng nhanh.
2.3.4 Các quá trình xảy ra khi ủ phân
Quá trình lên men xảy ra ngay sau lúc đánh đống thường là thoáng khí,
lượng ôxi trong đống ủ được sử dụng một cách nhanh chóng và khí cacbonic tích
-7-


tụ dần. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ xảy ra nhanh cùng với quá trình tích tụ
nhiệt. Nhưng sau một thời gian sẽ xảy ra hiện tượng thiếu ôxi và quá trình lên men
sẽ chuyển từ thoáng khí sang yếm khí. Đống phân ủ cần phải được đảo để giải
phóng lượng cacbonic tích tụ bên trong, đồng thời để đưa ôxi vào trong đống ủ.
Ngoài ra trong quá trình đảo cũng nên chú ý cân bằng độ ẩm, để làm cho quá trình
lên men được đồng nhất. Đảo đống ủ là một việc quan trọng để tạo ra phân ủ chất

lượng tốt và việc này cần phải làm tùy theo đặc tính của các chất liệu thô được ủ.
Có sự khác nhau đáng kể giữa quá trình lên men của các phế thải có xơ
mềm và xơ cứng. Nhưng nhìn chung nhiệt độ lên men sẽ được tích tụ tăng dần
trong vòng 24 giờ sau khi ủ.
Nhiệt độ ủ men cũng khác nhau, tùy theo từng chất liệu và kích cỡ của
đống ủ. Nhiệt độ có thể lên đến 55 - 65o C trong vòng 3 ngày và sẽ được giữ
nguyên trong vòng 1 - 2 tuần. Nhiệt độ ủ men tăng rất mạnh trong giai đoạn đầu.
Nhiệt độ cao cho thấy các vi sinh vật đang hoạt động và hô hấp mạnh. Nếu nhiệt
độ ủ men giảm là dấu hiệu đang thiếu ôxi do đó cần phải đảo ngay.
2.3.5 Phân ủ hoàn thiện và chưa hoàn thiện
Phân ủ chưa hoàn thiện là một đống phân ủ bị bỏ, không chăm sóc trong
một thời gian dài và có mùi do quá trình thối rữa. Các vi khuẩn yếm khí sẽ chiếm
ưu thế và lượng nitơ cũng sẽ mất đi theo quá trình khử nitrat. Ngoài ra lượng
phốtpho và kali cũng mất đi do bị rửa trôi. Yếu tố quan trọng nhất quyết định độ
màu của đất là mùn cũng bị phân hủy và mất đi. Nếu bón phân ủ loại này sẽ làm
tăng độ chua của đất và gây hại cho cây trồng, làm tăng khả năng bị thối và cháy
rễ.
Phân ủ hoàn thiện
Các vi sinh vật hiếu khí và kị khí không bắt buộc sẽ lên men cho phân ủ
hoàn thiện. Các axit hữu cơ có hại và các chất độc trong nguyên liệu đều được loại
bỏ hoàn toàn.
Đặc tính của phân ủ hoàn thiện
+ Màu nâu hoặc đen bóng, hơi ấm khi sờ và thoát ra một mùi men dễ chịu.
Vì không mất các chất hữu cơ khi ủ men nên tỉ lệ tạo mùn trong đất tương đối cao.
-8-


+ Thúc đẩy bộ rễ phát triển khỏe mạnh, tăng hiệu quả của phôtphat, kali,
silicat và các nguyên tố vi lượng khác, cho phép cây xanh phát triển khỏe mạnh
hơn.

+ Hạn chế rửa trôi nitơ, thúc đẩy việc sinh sản các vi khuẩn cố định đạm,
các xạ khuẩn và các vi sinh vật có ích khác trong đất.
2.3.6 Phương pháp đánh đống
Có rất nhiều cách đánh đống phân: đánh đống theo hình chóp núi, đánh
đống trong hộp, đánh đống trong hố và nhiều cách khác. Điểm mấu chốt ở đây là
cần phải có một lượng không khí phù hợp lưu chuyển qua đống phân ủ, đồng thời
vẫn phải tích lũy được nhiệt độ lên men cần thiết.
Độ cao của đống phân ủ nên vào khoảng 1,5 – 2 m. Nếu đống ủ cao quá 2
m, việc tích lũy nhiệt là lý tưởng, nhưng sức nặng của các vật liệu sẽ đè nặng lên
phần bên dưới, làm cho nó bị nén cứng và yếm khí. Mặt khác nếu đống ủ quá
thấp, nhiệt độ tích lũy sẽ yếu và tốc độ phân hủy sẽ chậm hơn.
Nếu đánh đống dưới 10 tấn phân ủ, chiều rộng lý tưởng của đống là 2 m, và
nên đánh đống theo hình chữ nhật. Không nên đánh đống theo hình vuông, vì như
vậy không khí sẽ khó lọt vào giữa đống ủ. Nếu đánh đống trên 20 tấn, nên để
chiều ngang rộng 3 - 4 m theo hình chữ nhật với độ cao là 1,5 m.
Có thể đánh đống một lượng phân ủ lớn ngoài trời theo hình chóp núi, với
chiều cao khoảng 2 m và rộng 3 – 4 m. Nên che phần đỉnh của đống để giữ nhiệt
và chống mưa. Cũng nên có các biện pháp giúp thoáng gió.
2.3.7 Các tiêu chuẩn kỹ thuật của phân bùn hữu cơ
Hiện nay việc sử dụng bùn hữu cơ để sản xuất phân ủ hữu cơ vẫn chưa phổ
biến nên chưa có tiêu chuẩn cụ thể cho phân bùn hữu cơ. Do đó ta lấy tiêu chuẩn
của phân hữu cơ vi sinh để làm tiêu chuẩn cho phân bùn hữu cơ (TCVN
7185:2002).
Theo Công ty KH – CN – MT Quốc Việt (2009), phân bùn hữu cơ sau khi
sản xuất ra phải đạt được những tiêu chuẩn trong bảng 2.1:

-9-


Bảng 2.1: Tiêu chuẩn kỹ thuật của phân bùn hữu cơ.

STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

Chỉ tiêu
N
P
K
Chất hữu cơ
Hữu cơ tổng hợp
C/N
E.C
pH
Na

Ca
Mg
Fe
Mn
Cu
Zn
S
B
Không có các vi khuẩn, nấm
nguy hại

Thành phần
≥ 0,6%
≥ 0,3%
≥ 0,5%
≥ 4%
18 – 40%
≤ 25

0,8 – 3 ds/m
6,5 - 7,5
0,05 - 0,15%
0,1 – 0,4%
0,15 – 0,35%
0,2-0,5%
0,015%
0,0017%
0,0086%
0,0054%
0,002%

2.4 Công nghệ sản xuất phân ủ hữu cơ từ bùn và chất thải
2.4.1 Nguyên liệu sản xuất phân bùn hữu cơ
Nguyên liệu chủ yếu dùng để sản xuất phân bùn hữu cơ gồm:
+ Bùn cặn hữu cơ.
+ Phế liệu hữu cơ nông, lâm, công nghiệp.
+ Các chất phụ gia.
+ Giống vi sinh vật.
2.4.2 Công nghệ sản xuất phân bùn hữu cơ
Phân bùn hữu cơ được sản xuất chủ yếu bằng cách trộn bùn hữu cơ và các
loại phế liệu hữu cơ khác với một số lượng lớn các vi sinh vật, sau đó đem ủ trong
điều kiện kị khí hoặc hiếu khí. Trong quá trình ủ các vi sinh vật này sẽ phân giải
triệt để các chất ô nhiễm độc hại có trong bùn thải thành các chất có giá trị dinh
dưỡng cho cây trồng. Sau khi ủ xong tiến hành nghiền, sàng, định lượng thêm các
thành phần vô cơ, trộn đều, vo viên (theo nhu cầu) rồi đóng bao, lưu kho.
- 10 -


Giữa 2 loại phân ủ được lên men trong điều kiện kị khí và hiếu khí thì phân
ủ lên men thoáng khí đạt được chất lượng cao hơn và rất tốt cho cây trồng.
Sơ đồ công nghệ sản xuất phân bùn hữu cơ trong điều kiện lên men hiếu
khí được trình bày trên hình 2.1:
Bùn hữu cơ, phế thải
hữu cơ, than bùn…
(đã qua làm sạch sơ bộ)

Trộn

Ủ hiếu khí

Ủ chín

Vi sinh vật
Nghiền, sàng, định lượng, tạo
hạt, vô bao.

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất phân bùn hữu cơ.
2.4.3 Các máy móc, thiết bị dùng trong sản xuất phân bùn hữu cơ
Các máy móc, thiết bị chủ yếu dùng trong sản xuất phân bùn hữu cơ gồm:
+ Hệ thống ủ.
+ Thiết bị nghiền.
+ Thiết bị định lượng.
+ Thiết bị trộn.
+ Các thiết bị phụ trợ khác.
2.5 Máy nghiền
2.5.1 Khái niệm nghiền
Nghiền là quá trình phá hủy vật thể rắn bằng lực cơ học thành các phần tử,
nghĩa là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn lực
hút phân tử của vật thể rắn đó.
Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiều phần tử cũng như hình thành
nên nhiều bề mặt mới.
2.5.2 Nguyên tắc làm việc của máy nghiền
a. Nguyên tắc va đập tự do (Hình 2.2a)
Vật liệu nghiền từ máng cung cấp rơi vào buồng nghiền trong trạng thái rơi
lơ lửng sẽ được các búa nghiền đập vỡ, các mảnh vỡ văng vào phần nhám xung
- 11 -


quanh hai bên hông buồng nghiền và tiếp tục vỡ ra, các hạt bột sẽ lọt qua lưới
sàng. Bột có thể được hứng tại đó hoặc người ta bố trí các bộ phận phụ trợ khác để

thu bột nghiền như: vít tải, quạt, cyclone.
b. Nguyên tắc cắt nghiền vỡ (Hình 2.2b)
Gồm hai trục cuốn quay ngược chiều với vận tốc dài khác nhau, trên bề mặt
có răng khía, các răng khía kẹp vật nghiền lại rồi nghiền vỡ.
c. Nguyên tắc chà xát vỡ (Hình 2.2c)
Gồm hai đĩa có thể bằng đá hoặc kim loại quay với vận tốc khác nhau, có
thể một đĩa đứng yên. Trên bề mặt làm việc có các rãnh hoặc các gân nổi dạng
xương cá. Vật nghiền sẽ được chà xát ở khe giữa hai đĩa.
d. Nguyên tắc ép dập vỡ (Hình 2.2d)
Gồm một hoặc nhiều cặp trục trơn. Hai trục trong cùng một cặp quay
ngược chiều nhau với vận tốc dài bằng nhau. Vật nghiền từ máng cung cấp sẽ đi
qua khe hở giữa các cặp trục và được ép vỡ.

- 12 -


Hình 2.2: Các nguyên tắc nghiền.
a. Nguyên tắc va đập tự do; b. Nguyên tắc cắt nghiền vỡ;
c. Nguyên tắc chà xát vỡ; d. Nguyên tắc ép dập vỡ.
2.6 Máy định lượng
2.6.1 Nguyên tắc làm việc của máy định lượng
Có hai phương pháp định lượng vật liệu là phương pháp thể tích và phương
pháp khối lượng. Phương pháp định lượng thể tích có sai số từ 2 ÷ 3 % nên chỉ áp
dụng khi đo lường sơ bộ. Phương pháp định lượng theo khối lượng có thể đạt sai
số định lượng thấp khoảng 0,1 % nên được áp dụng khi cần đo lường chính xác
các cấu tử của hỗn hợp.
Các máy định lượng làm việc theo nguyên tắc định lượng thể tích có cấu
tạo, sử dụng hay sửa chữa đơn giản. Tuy nhiên chúng không đảm bảo độ chính
xác cao.
Các máy định lượng làm việc theo nguyên tắc khối lượng (cân) tiến hành

định lượng từng phần hay liên tục. Việc thực hiện tự động kiểm tra và điều khiển
máy dễ dàng. Máy có khả năng đảm bảo mức độ định lượng chính xác cao nhưng
chúng lại có cấu tạo phức tạp và có giá thành cao.
Việc lựa chọn phương pháp định lượng, dạng máy định lượng phụ thuộc
vào các tính chất cơ lí và cỡ hạt của sản phẩm định lượng: sản phẩm rời, sản phẩm
lỏng, sản phẩm bột nhão.
Các máy định lượng phải dễ điều chỉnh khi thay đổi hay bố trí lại lượng
nguyên liệu cần định lượng mà vẫn đảm bảo độ tin cậy, độ chính xác theo yêu cầu
công nghệ.
2.6.2 Các máy định lượng sản phẩm hạt rời
Để định lượng sản phẩm hạt rời, người ta dùng các máy định lượng thể tích
và khối lượng, định lượng liên tục và từng phần.
Trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm, phân bón,…, máy định lượng thể
tích làm việc liên tục cũng được dùng như cơ cấu cấp liệu để cấp sản phẩm hay
vật liệu vào máy. Máy định lượng thể tích làm việc liên tục cấp sản phẩm thành
- 13 -


dòng đồng đều, trong đó thể tích sản phẩm đưa vào theo đơn vị thời gian được xác
định bằng tốc độ cấp liệu hay bằng tiết diện ngang của dòng sản phẩm. Trường
hợp thứ nhất thì tiết diện ngang của dòng là hằng số, trường hợp thứ hai thì tốc độ
cấp liệu là hằng số.
Khi tiết diện của dòng không đổi, người ta đặt vào các trang bị định lượng
những cơ cấu dẫn động đặc biệt để điều chỉnh tốc độ cấp liệu trong phạm vi rộng.
Trường hợp thứ hai các trang bị định lượng cần có những cơ cấu để thay đổi tiết
diện của dòng sản phẩm cung cấp vào.
Những máy định lượng cấp liệu tác dụng liên tục thường gặp là loại thùng,
đĩa, vít tải, băng tải, máng lắc, piston, rung lắc và dao động cũng như loại trọng
lượng làm việc tự động và bán tự động.
2.6.3 Phân loại máy định lượng sản phẩm hạt rời

2.6.3.1 Máy định lượng theo thể tích
Gồm:
+ Máy định lượng kiểu tang.
+ Máy định lượng kiểu đĩa.
+ Máy định lượng kiểu vít tải.
+ Máy định lượng kiểu băng.
2.6.3.2 Máy định lượng theo trọng lượng
Gồm:
+ Cân tự động có gàu đổ.
+ Cân tự động xả đáy.
+ Cân học bán tự động.
+ Cân tự động liên tục.
2.7 Máy trộn vật liệu rời
2.7.1 Khái niệm
Trộn là quá trình kết hợp các khối lượng của các vật liệu khác nhau với
mục đích nhận được một hỗn hợp đồng nhất, nghĩa là tạo thành sự phân bố đồng
nhất của các phần tử ở mỗi cấu tử trong tất cả khối lượng hỗn hợp, bằng cách sắp

- 14 -


xếp lại chúng dưới tác dụng của ngoại lực. Hỗn hợp tạo ra như thế để tăng cường
quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi năng lượng.
2.7.2 Phân loại máy trộn vật liệu rời
a. Phân loại theo phương pháp làm việc
Theo phương pháp làm việc các máy trộn hỗn hợp rời hoạt động theo 3
phương pháp cơ học sau:
+ Sự chuyển động của các cánh trộn.
+ Sự quay của thùng có chứa hỗn hợp trộn.
+ Cho hỗn hợp cần trộn đi qua một lỗ phun.

b. Phân loại theo nguyên tắc làm việc
Theo nguyên tắc làm việc người ta chia máy trộn làm hai loại: liên tục và
gián đoạn.
Thuộc về máy trộn làm việc gián đoạn gồm những loại sau:
+ Máy trộn thùng quay.
+ Máy trộn cánh nằm ngang, thẳng đứng.
+ Máy trộn vít tải đứng.
+ Máy trộn lớp sôi có cánh đảo.
Thuộc về máy trộn làm việc liên tục gồm những loại sau:
+ Máy trộn vít tải ngang.
+ Máy trộn ly tâm.
c. Phân loại theo nguyên tắc cấu tạo
Về cấu tạo máy trộn gồm hai loại chính sau đây:
Máy trộn có bộ phận trộn quay
Loại này được dùng phổ biến trong nông nghiệp gồm các kiểu: vít tải, cánh
gạt, hành tinh, cánh quạt…, ưu điểm chủ yếu của loại này là chất lượng cao, dễ
nạp và xả liệu, dễ sử dụng, làm việc liên tục được, có thể trộn vật liệu ở trạng thái
khô, ẩm, lỏng. Nhược điểm là khó làm sạch nhất khi trộn ẩm, mức tiêu thụ điện
năng cao.

- 15 -


Máy trộn thùng quay
Loại này gồm kiểu trống, lập thể, côn…được dùng rộng rãi trong công
nghiệp. Ưu điểm của loại này là có cấu tạo đơn giản, dễ làm sạch, công suất thấp.
Nhược điểm là tốc độ trộn thấp, làm việc gián đoạn, thể tích hữu ích thấp, không
thể trộn nguyên liệu dính.
Cấu tạo máy trộn thùng quay
Máy trộn thùng quay được dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp.

Trong công nghiệp hóa học sử dụng để trộn các phối liệu, trong công nghiệp thực
phẩm để trộn các loại hạt liệu rời…
Yêu cầu của vật liệu đưa vào trộn phải rời xốp, độ kết dính nhỏ và cho
phép làm dập nát. Máy trộn loại này chủ yếu làm việc gián đoạn, nhưng đối với
loại thùng nằm ngang cũng có thể làm việc liên tục. Cấu tạo của máy gồm: thùng
trộn, bộ phận dẫn động và bộ phận đỡ.
Thùng trộn có nhiều cách bố trí và có nhiều hình dạng khác nhau để tạo ra
dòng vật liệu chuyển động khác theo yêu cầu công nghệ. Thông thường là hình trụ
nằm ngang (hình 2.3a) hoặc thẳng đứng (hình 2.3b). Loại này dễ chế tạo, dễ lắp
ráp, dễ điều chỉnh. Để trộn sản phẩm thật mãnh liệt và khi trộn cho phép nghiền,
người ta dùng thùng quay lục giác nằm ngang (hình 2.3c). Loại thùng quay hình
trụ chéo (hình 2.3f) bảo đảm trộn nhanh chóng và chất lượng cao vì ở đây thực
hiện đồng thời cả trộn chiều trục lẫn trộn hướng kính, cả trộn khuếch tán lẫn trộn
đối lưu, va đập và nghiền.
Loại thùng hình trụ kép chữ V (hình 2.3g) dùng khi cần trộn hiệu quả cao.
Máy dùng để trộn các hỗn hợp có yêu cầu độ trộn đều cao như premix, thuốc thú y
dạng bột,… Ở loại máy trộn này có đầy đủ cả năm quá trình trộn đã nêu.
Máy trộn hình nón gồm hai hình nón cụt nối với ống hình trụ, trục quay
thường đi qua theo đường kính ống (hình trụ), hay trong những trường hợp riêng
có thể trùng với đường tâm của hình trụ. Trong loại máy trộn này, hiệu quả trộn
được tăng lên nhờ trộn được vật liệu rời dọc theo bề mặt thay đổi của hình nón.
Trên hình 2.3d và 2.3e trình bày cấu tạo máy trộn hình côn đứng và máy trộn hình
côn ngang.
- 16 -


Hình 2.3: Các dạng máy trộn thùng quay.
a. Kiểu trục nằm ngang; b. Kiểu hình trụ thẳng đứng; c. Kiểu lục giác nằm ngang;
d. Kiểu hình côn đứng; e. Kiểu hình côn nằm ngang; f. Kiểu hình trụ chéo;
g. Kiểu chữ V; h. Kiểu nồi.

Máy trộn dạng nồi quay (hình 2.3h) gồm chủ yếu có bình chứa dạng lập
phương quay trên trục nằm ngang với đường tâm quay của bình chứa trùng với
đường chéo chính của nó. Việc sử dụng hình dạng lập phương thay cho dạng hình
trụ là do ở trong những hình trụ dài khó đảm bảo việc trộn đều và tháo sản phẩm
nhanh chóng. Trộn trong nồi quay rất có hiệu quả và còn có thể tăng thêm hiệu
quả mạnh hơn nhờ lắp thêm những cánh đảo quay theo hướng ngược chiều quay
của nồi.

- 17 -


Cấu tạo máy trộn có bộ phận quay
Cấu tạo máy trộn có bộ phận trộn quay bao gồm các cơ cấu trộn, thùng trộn
và bộ phận dẫn động.
Máy trộn dải băng xoắn (hình 2.4a) thuộc loại máy trộn vận chuyển. Việc
trộn được tiến hành bằng băng xoắn. Băng xoắn ngoài việc trộn vật liệu còn có tác
dụng làm dịch chuyển vật liệu trộn. Thùng trộn của máy trộn dải băng thường có
dạng máng hay bình kín. Để chuyển chỗ sản phẩm khi trộn ở hai hướng ngược
chiều nhau, trong một vài cấu tạo của máy trộn dùng băng xoắn người ta lắp hai
dải băng có đường vít trái và vít phải. Dải băng được cố định trên trục. Trong
trường hợp trộn sản phẩm rời rắn và đồng thời làm ẩm vật liệu thì trục máy trộn
phải có những cào đặc biệt. Để làm sạch thành máng, băng phải quay với khe hở
thành thùng khoảng vài milimet.
Máy trộn dạng cánh đảo cũng thuộc loại máy trộn vận chuyển (hình
2.4b,c). Việc khuấy trộn được tiến hành bằng cánh đảo, thông thường thì các cánh
này được lắp chặt trên trục nằm ngang. Các máy trộn loại này có thể làm việc liên
tục hay gián đoạn.
Máy trộn kiểu vít tải có thể làm việc gián đoạn hay liên tục. Ở máy trộn vít
tải cánh đứt (hình 2.4d) thực hiện trộn vật liệu bằng cả năm quá trình trộn. Nó
được sử dụng khi vừa trộn vừa vận chuyển vật liệu. Để đảo trộn mãnh liệt hơn ta

sử dụng máy trộn vít tải hai trục. Các bộ phận của loại máy này tương tự như ở
máy trộn cánh nhưng trục trộn ở đây dài hơn và cánh phải nằm trên bề mặt vít
hoặc cánh liền thành bề mặt vít. Như vậy máy trộn vít tải cánh đứt là trường hợp
riêng của máy trộn cánh. Máy trộn vít tải thẳng đứng (hình 2.4e) làm việc gián
đoạn gồm có cơ cấu trộn dạng vít tải đứng nằm trong ống khuếch tán. Ở máy trộn
này vật liệu được tuần hoàn nhiều lần và đảo trộn khá mạnh nên được dùng để
trộn những sản phẩm dạng bột.

- 18 -