Sản xuất phân hữ cơ (compost) từ rác thải đô thị

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

CÔNG NGHỆ XỬ LÍ CHẤT THẢI RẮN
CHỦ ĐỀ: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ (COMPOST) TỪ RÁC ĐÔ THỊ
1

Công nghệ xử lý chất thải rắn


2

NỘI DUNG
1.Đặt
1.Đặt vấn
vấn đề
đề

2.Rác
2.Rác đô
đô thị
thị

3.Phân
3.Phân hữu
hữu cơ
cơ

4.Công
4.Công nghệ
nghệ kỵ
kỵ khí

khí

5.Công
5.Công nghệ
nghệ hiếu
hiếu khí
khí

6.
6. Ứng
Ứng Dụng
Dụng Công
Công Nghệ
Nghệ Sinh
Sinh Học
Học Xử
Xử Lý
Lý CTRSH
CTRSH Bằng
Bằng Phương
Phương Pháp
Pháp Làm
Làm Phân
Phân
Compost
Compost

7..Đánh
7..Đánh giágiá- Kết
Kết luận

luận

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


1. Đặt vấn đề

3



Việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn (CTR) đô thị đang là vấn đề mang tính cấp bách và nan giải đối với
nhiều địa phương trong cả nước.



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.



Phân hoá 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 định sẽ ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp.



Nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ từ rác thải sẽ không bị biến động về mặt giá thị trường giúp người dân yên
tâm hơn trong việc đầu tư lâu dài vào ngành nông nghiệp.

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


2. Rác đô thị
4



2.1 Các nguồn phát thải đô thị

Khu dân
cư

Dịch vụ

Nguồn
phát thải

Công
nghiệp

Nông
Công nghệ xử lý chất thải rắn

nghiệp

10/23/18

2. Rác đô thị
5

Các nguồn phát sinh chất thải rắn
Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


2.2 Hiện trạng rác đô thị
6



Việc xử lý và thu gom rác thải sinh họat gặp nhiều khó khăn cả về phương tiện và phương pháp.



Việc tiến trình giảm thiểu giảm thải ô nhiễm môi trường chưa rộng khắp.



Hiện nay phổ biến là việc thực hiện 3R (Reduce: giảm thiểu, Reuse: sử dụng lại, Recycle: tái chế) đang
được áp dụng tại một số thành phố lớn trên thế giới trong đó có thủ đô Hà Nội (Việt Nam) vài năm gần
đây.



Ở Việt Nam, tốc độ phát sinh rác thải tùy thuộc vào từng loại đô thị và dao động từ 0,35 – 0,8
kg/người.ngày

Hình 1: Bãi rác Đa Phước (TP. HCM)
Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


7

2.2 Hiện trạng rác đô thị

Công nghệ xử lý chất thải rắn

Trung bình mỗi người dân Việt Nam thải ra 200kg/năm (2015)

10/23/18


3. Phân hữu cơ
8



Khái niệm:Phân hữu cơ là hợp chất hữu cơ dùng làm trong nông nghiệp, hình thành từ phân người, phân động vật,
lá và cành cây, than bùn, hay các chất hữu cơ khác thải loại từ nhà bếp. Phân bón giúp tăng thêm độ màu mỡ, độ
tơi xốp cho đất bằng cách cung cấp thêm các chất hữu cơ, chất mùn và bổ dưỡng.



Phân loại:




Phân bón hữu cơ truyên thống như phân chuồng, phân xanh, phân rác,….
Phân bón hữu cơ công nghiệp như phân bón hữu cơ sinh học, phân hữu cơ, phân bón hữu cơ vi sinh, phân
bón vi sinh và phân bón hưu cơ khoáng.

Hình 2: phân hữu cơ compost

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


Sơ lược các công nghệ sản xuất phân hữu cơ
9
Chôn lấp

Nước thải (nước rỉ
rác)

Khí thải

Nhiệt năng lượng

(biogas)
Rác thải hửu

Phân hủy kỵ khí

cơ có thể phân

Rác ổn định để cải tạo đất

hủy sinh học

Ủ hiếu khí

Khí thải

(composting)
Phân hữu cơ

Các dòng vật chất chính trong quá trình xử lí sinh học các hợp chất hữu cơ

Công nghệ xử lý chất thải rắn

Có thể phân hủy sinh học từ rác đô thị

10/23/18


4. Công nghệ kỵ khí
10

an
g qu

n
ổ
T

4.1
4.2

Phâ

4.3
4.4

Công nghệ xử lý chất thải rắn

Cá

Đ ặc

ạ
n lo

t lý
ố vậ
t
u
c yế

g củ
trưn

a

hệ
g ng
n
ô
ic

óa
và h

học

hệ
g ng
n
ô
c
các

10/23/18


4.1 Tổng quan
11



Phân huỷ kỵ khí xảy ra tự nhiên ở bất cứ nơi nào có hàm lượng cao các chất hữu cơ ẩm được tích tụ trong trường hợp
thiếu oxy.



Các vi khuẩn kỵ khí phân hủy các hợp chất hữu cơ tạo ra CO 2 và CH4. Khí CH4 có thể thu gom và sử dụng như một
nguồn nhiên liệu sinh học (biogas).



Chất rắn ổn định còn lại chiếm 40-60% khối lượng nguyên liệu ban đầu có thể sử dụng làm phân bón.



Các hệ thống phân hủy kỵ khí (còn gọi là quá trình lên men, sự khí hóa hay metan hoá) sử dụng các bể phản ứng kín để
kiểm soát quá trình kỵ khí và thu gom toàn bộ lượng khí biogas sinh ra.

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


4.2 Phân loại công nghệ
12



Theo môi trường phản ứng:

•
•


•
•

•
•


Ướt
Khô

Theo chế độ cấp liệu
Mẻ
Liên tục
Theo phân đoạn phản ứng
Một giai đoạn
Đa giai đoạn
Theo nguyên liệu đầu vào

•
•

Phân hủy kết hợp với phân động vật
Chỉ phân hủy rác đô thị

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18

4.3 Các yếu tố vật lí- hóa học
13




Tỷ lệ C/N:Tỷ lệ C/N tối ưu trong quá trình phân hủy kỵ khí khoảng 20-30:1



Nhiệt độ:Vi sinh vật metan hóa sẽ không hoạt động được khi nhiệt độ quá cao hay quá
thấp. Khi nhiệt độ giảm xuống dưới 10 0C, sản lượng khí biogas tạo thành hầu như không

pH:Sản lượng khí biogas sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí đạt tối đa khi giá trị pH của
vật liệu nằm trong khoảng 6-7.

đáng kể.

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


4.4 Đặc trưng của các công nghệ
14

4.4.1 Công nghệ ướt một giai đoạn

4.4.2 Công nghệ khô một giai đoạn

4.4.3 Công nghệ đa giai đoạn

4.4.4 Công nghệ mẻ

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


Công nghệ ướt một giai đoạn
15



Ưu điểm:






Công nghệ ổn định đã được thử nghiệm và vận hành trong nhiều thập kỷ.
Tính đồng nhất của rác hữu cơ sau khi đã qua nghiền thủy lực và pha loãng để đạt hàm lượng TS nhỏ hơn 15% cho phép
áp dụng bể phản ứng dạng khuấy trộn hoàn toàn.

Khuyết điểm



Chất thải cần được tiền xử lý tốt nhằm đảm bảo độ đồng nhất và loại bỏ các chất ô nhiễm dạng thô hoặc có độc tính cao từ

rác đô thị.




Đối với rác không được phân loại tại nguồn cần có các bước tiền xử lý sau: sàng, nghiền thủy lực, tuyển nổi.



Khả năng bị đoản mạch thủy lực

Cần giảm thiểu các thành phần nặng vì chúng có thể gây hư hỏng hệ thống khuấy và bơm cũng như giảm thiểu các chất tạo
bọt gây ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình tách khí biogas.

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


Công nghệ ướt một giai đoạn
16

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


Công nghệ ướt một giai đoạn
17



Đặc trưng sinh học:



Tỷ lượng biogas thu được trên thực tế khoảng 170-320m3 CH 4/kg VS cấp (tương ứng tỷ lệ giảm VS là 40%
và 75%) tùy thuộc vào nhiệt độ môi trường



Tải lượng hữu cơ thể tích đảm bảo quá trình phân hủy sinh học bền vững trong điều kiện hiếu nhiệt đối với
rác được phân loại cơ học là 9,7 kg VS/m3/ngày, đối với rác được phân loại tại nguồn là 6kg VS/m3/ngày.



Hàm lượng TKN cao gây ức chế hoá trình metan hóa, giá trị NH4+ ngưỡng khoảng 3g/l. Thường hàm lượng
TKN trong chất thải được phân loại cơ học khoảng 14g TKN/kg TS và thực phẩm khoảng 20g TKN/kg TS.

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


Các vấn đề kinh tế, môi trường
18

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18

Công nghệ khô một giai đoạn
19



Đặc trưng kỹ thuật:



Hàm lượng TS tối ưu trong các chất rắn lên men trong hệ thống sử dụng công nghiệp khô một giai đoạn khoảng
20-40%, với rác có hàm lượng TS>50% cần phải pha loãng.



Hệ thống khô khác biệt so với hệ thống ướt về bản chất vật lý của các chất đem lên men.



Quá trình vận chuyển, nạp chất lên men có thể thực hiện nhờ băng tải, trục vít hoặc bơm chuyên dụng có công
suất lớn.



Nhược điểm chính của quá trình khô là khả năng phân bố đều và xoay vòng vi sinh vật cũng như chống quá tải và
hóa trình acid hóa.

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


Công nghệ khô một giai đoạn
20

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


21

Công nghệ khô một giai đoạn


Đặc trưng sinh học:



Hệ thống khô một giai đoạn có tải lượng hữu cơ cao hơn so với hệ thống ướt do không bị ảnh
hưởng bởi các chất gây ức chế hóa trình acid hóa hoặc metan hóa.



Tỷ lượng sinh biogas trong cả 3 hệ thống trên nằm trong khoảng 90 m3/T chất thải làm vườn tươi
tới 150 m3/T thực phẩm thải tươi tương ứng với 210-300 m3 CH4/T VS hay mức phân hủy VS
trong khoảng 50- 70%.

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


Các vấn đề kinh tế, môi trường
22

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


Công nghệ đa giai đoạn
23



Hệ thống không dự trữ sinh khối:



Đặc trưng kỹ thuật:Thiết kế đơn giản nhất của hệ thống hai giai đoạn là mắc nối ttiếp hai bể phản ứng
dạng khuấy trộn hoàn toàn . Hệ thống này tương đương với hệ thống ướt một giai đoạn. Các khả
năng khác là mắc nối tiếp hai hệ thống dạng plug-flow theo chế độ ướt-ướt hoặc khô-khô.



Đặc trưng sinh học:Ưu điểm nổi bật của hệ thống hai giai đoạn là tính ổn định sinh học cao và cho
phép phân hủy rất nhanh các chất hữu cơ như trái cây hoặc rau

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


Công nghệ đa giai đoạn
24



Hệ thống có lưu trữ sinh khối



Đặc trưng kỹ thuật



:Phương pháp thứ nhất: là tăng mật độ vi khuẩn metan hóa bằng cách không phối hợp giữa lưu thủy lực
và lưu chất rắn. Thiết kế này chỉ hiệu quả đối với các chất thải từ nhà bếp có khả năng thuỷ phân cao
hoặc chất thải từ các chợ.



Phương pháp thứ hai: cho phép tăng mật độ vi khuẩn trong giai đoạn 2 là sử dụng các vật liệu hỗ trợ quá
trình phát triển bám. Công nghệ BTA và Biopercolat được phát triển trên kỹ thuật này. Công nghệ BTA là
quá trình ướt-ướt. Chất thải sau khi được nghiền thủy lực và đạt 10% TS sẽ được vô khuẩn.

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18


Đặc trưng sinh học
25



Hệ thống hai giai đoạn với hàm lượng sinh khối cao và sinh trưởng bám cho phép tăng sức
đề kháng lại các chất ức chế.



Hệ thống BTA và Biopercolat có thể vận hành với tải lượng 10-15 kg VS/m3/ngày với điều
kiện giảm tỷ lượng phát sinh biogas 20-30% do các hạt lớn còn lại sau quá trình thủy phân
còn chứa nhiều chất cao phân tử, có thể phân hủy sinh học không được cấp cho bể metan
hóa.

Công nghệ xử lý chất thải rắn

10/23/18