Báo cáo khoa học: Nghiên cứu công nghệ làm phân vi sinh từ bã mía thiết kế chế tạo thiết bị nghiền bã mía năng suất 500kgh trong dây chuyền làm phân vi sinh

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP

VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP

**************

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH – CN
Tên đề tài : “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LÀM PHÂN VI SINH TỪ BÃ
MÍA. THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIỀN BÃ MÍA NĂNG SUẤT
500KG/H TRONG DÂY CHUYỀN LÀM PHÂN VI SINH”
Mã số: 174-09 RD/HĐ - KHCN

Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG
Cơ quan chủ trì: Viện NCTKCT MNN
Chủ nhiệm đề tài:

K.S. Nguyễn Minh Tùng

7731
27/02/2010
Hà nội, 12/2009

1


BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP
VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

Mã số: 174- 09 RD/HĐ - KHCN

Tên đề tài:
“NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LÀM PHÂN VI SINH TỪ BÃ MÍA. THIẾT KẾ
CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIỀN BÃ MÍA NĂNG SUẤT 500KG/H TRONG DÂY
CHUYỀN LÀM PHÂN VI SINH”

Chủ nhiệm đề tài

Đơn vị chủ trì
VIỆN NCTKCT MÁY NÔNG NGHIỆP

Ks. Nguyễn Minh Tùng

Hà Nội, tháng 12 /2009

2


Danh sách những người thực hiện
TT

Họ và tên

Học hàm, học vị,
chuyên môn

Chức vụ

Cơ quan

1

Nguyễn Tường Vân

Tiến sỹ

Viện trưởng

Viện

2

Đặng Việt Hòa

Thạc sỹ

Trưởng phòng

NCTKCT

3

Đỗ Mai Trang

Thạc sỹ

Máy

4

Đỗ Văn Mạnh

Kỹ sư

Nông

5

Vũ Ngọc Tú

Cán bộ kỹ thuật

nghiệp

6

Nguyễn Thị Hằng

Cử Nhân

7

Đinh Văn Thắng

Kỹ sư

8

Nguyễn Văn Thành

Kỹ sư

3


MỤC LỤC
TT

Danh mục

I. LỜI MỞ ĐẦU
II. NỘI DUNG CHÍNH
2.1. Khái niệm về phân hữu cơ sinh học và phân hữu cơ vi sinh
2.2. Các ứng dụng của bã mía và tình hình sản xuất phân vi sinh từ

Tr
6
8
8
8

bã mía
2.2.1 Các ứng dụng của bã mía từ nhà máy đường
2.2.2 Tình hình hình sản xuất phân vi sinh từ bã mía trong dây

10
13

chuyền ở nước ngoài

2.2.3 Tình hình hình sản xuất phân vi sinh từ bã mía ở trong nước

13

2.3. Nghiên cứu, khảo sát quy trình công nghệ sản xuất phân vi

15

sinh từ bã mía
2.3.1. Khái quát quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh từ bã mía

15

2.3.2. Xây dựng công nghệ và thiết bị sản xuất phân hữu cơ vi sinh

16

từ nguồn bã mía
a. Tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh

16

của FITOHOOCMON đã được áp dụng
b. Quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía

19

và các chất thải từ nhà máy mía đường khác
c. Sơ đồ công nghệ sản và thiết bị sản xuất phân hữu cơ vi sinh

26

từ bã mía và các chất thải từ nhà máy mía đường khác
2.4. Lựa chọn mẫu máy nghiền bã mía
a. Yêu cầu về mặt công nghệ của sản phẩm sau nghiền

29
29

b. Sơ lược nguyên lý làm việc của một số máy nghiền nông sản
và phụ phế liệu nông nghiệp.
c. Tìm hiểu các mẫu máy nghiền nguyên liệu nhiều chất xơ ở

31

nước ngoài
d. Phân tích và lựa chọn mẫu máy nghiền phù hợp

32

2.5. Tính toán một số tham số động học làm cơ sở thiết kế máy máy

29

36

nghiền bã mía.
4

2.5.1. Vận tốc đầu búa.

36

2.5.2. Thiết kế thông số hình học của búa, đường kính đĩa treo và

37

chiều rộng rô to nghiền.
a. Đường kính đầu búa.
b. Chiều rộng rô to nghiền
c. Các thông số hình học của búa

38
38
38

d. Số lượng búa
e. Khe hở giữa đầu búa và sàng (∆R)

40
40

f. Đường kính đĩa treo búa

40

g. Tính toán thiết kế lựa chọn quạt và Cyclone cho máy nghiền
h. Tính toán công suất động cơ
i. Ứng dụng phần mềm thiết kế bộ truyền động Puli (bánh đai) đai

thang
2.5.3. Kết quả thiết kế và các thông số kỹ thuật của máy nghiền bã mía
năng suất 500 kg/giờ

41
42
43

2.6. Chạy khảo nghiệm máy nghiền bã mía năng suất 500 kg/giờ
a. Điều kiện khảo nghiệm
b. Kết quả

47
47
48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

46

50
51

Phụ lục 1: Quyết định của viện trưởng về việc thành lập hội đồng
khảo nghiệm đề tài cấp Bộ
Phụ lục 2: Danh sách hội đồng khảo nghiệm
Phụ lục 3: Biên bản khảo nghiệm
Phụ lục 4: Quyết định thành lập hội đồng nghiệm thu cấp cơ sở

Phụ lục 5: Danh sách hội đồng nghiệm thu cấp cơ sở
Phụ lục 6: Biên bản nghiệm thu sản phẩm của đề tài
Phụ lục 7: Bản vẽ máy nghiền
Phụ lục 8: Biên bản Đánh giá cấp cơ sở
Phụ lục 9: Quyết định về việc thành lập hội đồng khoa học công
nghệ để đánh giá, nghiệm thu kết quả đề tài nghiên cứu cấp Bộ 2009
Phụ lục 10: Hợp đồng nghiên cứu KH và phát triển CN năm 2009

5


I. LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước nông nghiệp, được hình thành và phát triển từ rất
lâu. Những năm gần đây, cùng với xu thế phát triển chung của xã hội, ngành
nông nghiệp Việt Nam cũng đã phát triển không ngừng có được điều đó là nhờ
ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật. Trong đó, ngành phân bón luôn
đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc phát triển ngành nông nghiệp
trồng trọt, nó quyết định cả về chất lượng cũng như sản lượng thu hoạch của cây
trồng, điều này đã được khẳng định từ xưa và cho đến bây giờ vẫn giữ nguyên
giá trị. Thấy được tầm quan trọng đó, ngay từ những ngày đầu lập nước, Đảng
và Nhà nước ta đã chú trọng đến phát triển ngành sản xuất phân bón phục vụ sản
xuất nông nghiệp. Trong đó, ngành sản xuất phân bón vô cơ, phân hỗn hợp NPK
ở Việt Nam đến nay đã có những thành tựu phát triển quan trọng cả về quy mô
và chất lượng, bên cạnh đó lĩnh vực phân bón hữu cơ, phân vi sinh mặc dù đã
xuất hiện từ lâu nhưng chỉ ở quy mô nhỏ lẻ tại các hộ nông dân và đa số là ở
dạng phân hữu cơ để tận dụng các phụ phế liệu nông nghiệp của gia đình như
trấu, vỏ cà phê, chất thải chăn nuôi…
Thực tế sản xuất nông nghiệp đã khẳng định vai trò thiết yếu của phân hữu
cơ hay phân hữu cơ vi sinh trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng
suất cây trồng, góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững. Tuy nhiên, hiện

nay nguồn phân hữu cơ từ chất thải của gia súc ngày càng khan hiếm không đủ
để đáp ứng cho canh tác nông nghiệp hiện đại, trong khi đó nguồn nguyên liệu
từ các phụ phế liệu của hầu hết các nhà máy chế biến lại rất nhiều, đây là một
nguồn hữu cơ qúy giá để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, trong đó có phụ phế liệu
của nhà máy mía đường vì lượng bã mía, bã bùn, rỉ mật thải là rất lớn, lại giàu
hữu cơ dễ chuyển hóa, không chỉ vậy trên thực tế thử nghiệm phân hữu cơ vi
sinh được sản xuất từ nguồn chất thải của nhà máy mía đường được cho là phù
hợp với rất nhiều loại cây hơn so với các nguồn nguyên liệu khác như vỏ cà phê,
trấu, bã sắn,…

6


Vì vậy, việc tìm hiểu các phương pháp công nghệ sản xuất phân vi sinh từ
chất thải nhà máy mía đường, đồng thời kết hợp với kiến thức và kinh nghiệm
chế tạo thiết bị máy chế biến nông nghiệp vốn có của đơn vị mình để từ đó đưa
ra một sơ đồ các thiết bị và công nghệ sản xuất phân vi sinh phù hợp cũng như
các thiết bị chính trong dây chuyền để đáp ứng được yêu cầu về vốn đầu tư cũng
như chất lượng sản phẩm phân vi sinh ổn định, hiệu quả là rất cần thiết, cấp
bách. Như vậy, đây có thể là một hướng đi mới đem lại hiệu quả cao.

7


II. NỘI DUNG CHÍNH
2.1. Khái niệm về phân hữu cơ sinh học và phân hữu cơ vi sinh
Khái niệm về phân hữu cơ sinh học: Là sản phẩm phân bón được tạo
thành thông qua quá trình lên men vi sinh vật các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc
khác nhau, có sự tác động của vi sinh vật hoặc các hợp chất sinh học được
chuyển hóa thành mùn. Trong lọai phân này có đầy đủ thành phần là chất hữu

cơ, có phối chế thêm các chế phẩm sinh học (vi sinh, nấm đối kháng) bổ sung
thêm thành phần vô cơ đa lượng (NPK) và vi lượng. Tuỳ thuộc vào nhu cầu của
sản xuất mà có thể cân đối phối trộn các loại phân nguyên liệu sao cho cây trồng
phát triển tốt nhất mà không cần phải bón bất kỳ các loại phân đơn nào. Phân
phức hợp hữu cơ sinh học có thể dùng để bón lót hoặc bón thúc. Loại phân này
có hàm lượng dinh dưỡng cao nên khi bón trộn đều với đất. Nếu sản xuất phù
hợp cho từng loại cây trồng thì đây là loại phân hữu cơ tốt nhất.
Khái niệm phân hữu cơ vi sinh: là nhóm phân hữu cơ sinh học có bổ sung
vi sinh vật trợ giúp và làm giàu dinh dưỡng, thường được chế biến bằng cách
đưa thêm một số vi sinh vật có ích khác vào sau khi nhiệt độ đống ủ đã ổn định
(~30oC ). Như nhóm vi khuẩn cố định nitơ tự do (Azotobacter), vi khuẩn hoặc
nấm sợi phân giải phot phát khó tan (Bacillus polymixa, Bacillus megaterium,
Pseudomonas striata; Aspergillus awamori .. ), xạ khuẩn Streptomyces. Rất
nhiều loại phân hữu cơ vi sinh (có nguồn gốc từ phụ phế liệu nông nghiệp, chất
thải các nhà máy chế biến nông lâm thủy sản) và các chế phẩm sinh học để sử
dụng cho chúng đã được sản xuất tại Việt Nam.
2.2. Các ứng dụng của bã mía và tình hình sản xuất phân vi sinh từ bã mía
Theo thống kê, khi thu hoạch mía thì sản phẩm chính của cây mía là đường
saccaro, nhưng lại chiếm tỉ trọng nhỏ (khoảng 10% khối lượng cây mía), khối
lượng các phụ phế liệu còn lại là rất lớn có thể biểu diễn bằng sơ đồ khối (hình
2.1) như sau:

8


Cây mía đường

Ngọn mía,
lá mía

35-40%

Thân cây được thu hoạch

60-65%

Đường

9-10%

Bã mía

25-30%

Bùn lọc và váng bọt
Mật rỉ

1-4%

3-4%

Hình 2.1: Sơ đồ biểu diễn khối lượng thành phần cây mía đường
(theo Z.O. Muller)
Với lượng thải là ngọn mía và lá mía được người nông dân sử dụng chủ yếu
làm thức ăn gia súc dưới hình thức cho ăn tươi hoặc sơ chế. Các thành phần còn
lại sau đường (bã mía, bùn lọc, váng bọt và mật rỉ) đều là phụ phế liệu của nhà
máy đường chiếm 29 ÷ 38% khối lượng cây mía, trong đó thành phần bã mía
chiếm tỉ khối nhiều nhất (25 ÷ 30% khối lượng cây mía). Như vậy, với lượng
phụ phế liệu đáng kể trên (nhất là lượng bã mía) thì để giải quyết việc tận dụng
nguồn hữu cơ giàu năng lượng này là một bài toán đối với bất cứ nhà máy mía

đường nào.
Để có thể giải quyết được bài toán này thì trước hết cần tìm hiểu thành phần
cơ bản của bã mía (Bảng 1)

9


Bảng 1: Thành phần bã mía sau ép đường (Theo Gohl)
Thành phần

Tính theo vật chất

Tính theo khối

khô (%)

lượng tươi (%)

Độ ẩm
Protein thô

6,9
4

3,7

Chất béo

1,3

1,2

Chất xơ

37,0

34,5

Tro

3,9

3,6

Nitơ tự do chiết xuất được

53,8

50,1

2.2.1. Các ứng dụng của bã mía từ nhà máy đường
Như đã phân tích ở trên, trong thành phần chất thải của nhà máy đường thì
lượng bã mía chiếm khối lượng lớn nhất. Qua tìm hiểu thực tế các nhà máy mía
đường trong nước cũng như qua sách báo và trên internet về việc sử dụng bã mía
của nhà máy mía đường trên thế giới rất đa dạng và thay đổi theo nhu cầu thị
trường. Do vậy, nhóm đề tài xin thống kê ra một số phương pháp sử dụng của bã
mía đã và đang được áp dụng với quy mô công nghiệp ở trong nước cũng như
các nước có ngành công nghiệp mía đường phát triển.
™ Sử dụng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi.
Hiện tại nhiều nhà máy đường ở nước ta đã dùng bã mía để đốt lò hơi, tuy

nhiên trên thực tế cũng như theo tính toán (dựa vào nhiệt trị của bã mía ≈ 2.340
kCal/kg) thì với nhà máy sử dụng bã mía để đốt chỉ dùng hết 80% lượng bã mía
là đáp ứng được toàn bộ lượng hơi để sản xuất trong nhà máy. Như vậy với nhà
máy sử dụng phương án này thì mỗi khi ép khoảng 400 tấn mía cây thì sẽ cho ra
100 tấn bã mía và sau khi đốt lò hơi sẽ còn dư ra khoảng 5 tấn bã mía, số lượng
bã mía này với một nhà máy quy mô trung bình 4500 tấn/ngày (tương đương
nhà máy mía đường Gia Lai) thì lượng bã mía thừa sẽ khoảng 56 tấn bã
mía/ngày, đây là một lượng bã mía khá lớn.

10


™ Sử dụng bã mía làm thức ăn gia súc
Theo bảng thành phần của bã mía (bảng 1) thì lượng xơ trong bã mía là khá
lớn, nếu cứ để như vậy hoặc chỉ xử lý thô thì năng lượng gia súc tiêu hóa bã mía
lớn hơn năng lượng mà chúng nhận được từ bã mía, cũng theo Issay Isaias, 1990
thì đối với con non khả năng tiêu hóa chất khô thường 25% và 50 % đối với con
trưởng thành.
Tuy nhiên ngày này với công nghệ phát triển, người ta đưa bã mía vào ủ và
xử lý hóa học nhằm phân hủy một phần chất xơ, tăng vị ngon đồng thời vẫn giữ
được giá trị dinh dưỡng. Hiện thực vấn đề này, đã có nhiều hãng trên thế giới
đưa ra các dây chuyền thiết bị chế biến bã mía làm thức ăn gia súc ở quy mô
công nghiệp (hãng Desmy - Đan Mạch, công ty BMA - Anh,…) ở trong nước
cũng đã có nhà máy áp dụng các công nghệ này để chế biến bã mía, đơn cử Viện
Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp cũng đã đưa ra một hệ thống
sấy bã mía (Hình 2.2) sau khi đã ủ và xử lý để làm thức ăn cho gia súc với quy
mô 3 tấn/giờ.

Hình 2.2: Hệ thống sấy bã mía làm thức ăn gia súc 3 tấn/giờ của Viện
NCTKCT máy Nông nghiệp

Như vậy, hướng đi này cũng đã giải quyết được phần nào lượng chất thải bã
mía của nhà máy mía đường. Tuy nhiên chi phí để chế biến lượng bã mía thô
11


thành sản phẩm thức ăn gia súc là khá lớn do phải qua nhiều công đoạn, thời
gian ủ lên men khá lâu,… do đó xu hướng tận dụng bã mía cho các lĩnh vực
khác vẫn được tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện.
™ Sử dụng bã mía trong các lĩnh vực khác
Trên đây, nhóm đề tài nêu ra hai lĩnh vực hiện được áp dụng chủ yếu để xử
lý bã mía ở quy mô công nghiệp, ngoài ra bã mía còn được sử dụng với nhiều
mục đích khác nhau như:
- Sử dụng bã mía để nuôi trồng nấm ăn
- Sử dụng bã mía để sản xuất tấm lợp, ván ép
- Sử dụng bã mía để sản xuất giấy
- Sử dụng bã mía trong công nghệ sản xuất chất dẻo
Như vậy, mặc dù trên thực tế đã và đang có nhiều công nghệ để xử lý lượng
bã mía thải “khổng lồ” của nhà máy mía đường, nhưng qua tìm hiểu và phân tích
đã cho thấy cần phải nghiên cứu thêm những lĩnh vực khác để xử lý lượng bã
mía còn dư này. Như đã đề cập phương án sử dụng bã mía để sản xuất phân hữu
cơ vi sinh là rất khả thi vì:
- Hiện các phụ phẩm cuối của rỉ mật, bã mía (sau khi làm nấm) cũng như
bùn lọc và tro lò đã được phần lớn các nhà máy dùng làm phân hữu cơ
vi sinh. Do vậy có thể đưa ra một công nghệ sản xuất phân vi sinh để bổ
sung thêm lượng bã mía còn thừa sau khi đốt nồi hơi. Phương án dùng
bã mía để sản xuất phân vi sinh không chỉ giúp nhà máy sử dụng triệt để
nguồn bã mía mà còn quay lại cải tạo đất như đã phân tích ở trên.
- Có thể phát triển ở quy mô công nghiệp nhờ ứng dụng các thiết bị và
công nghệ tiên tiến.

12


2.2.2. Tình hình hình sản xuất phân vi sinh từ bã mía và chế tạo thiết bị nghiền bã
mía trong dây chuyền ở nước ngoài
Trên thế giới hiện nay có trên 60 quốc gia có ngành công nghiệp mía
đường, dự kiến niên vụ 2007- 2008 sản lượng đường thế giới đạt khoảng 169
triệu tấn. Bên cạnh đó, lượng chất thải của nhà máy mía đường cũng tăng theo.
Hiện nay, những nước có nền công nghiệp mía đường lớn như CuBa, Braxin, Ấn
Độ,…thì bã mía được thải ra từ nhà máy vẫn chủ yếu được sử dụng vào hai lĩnh
vực chính là: làm nhiên liệu (bằng cách đốt trực tiếp hoặc ép viên nhiên liệu) và
sử dụng bã mía, các chất thải cuối khác làm phân hữu cơ vi sinh rất được coi
trọng. Về công nghệ sản xuất nói chung bã mía được nghiền nhỏ kết hợp với các
nguồn hữu cơ khác trộn đều ủ để vi sinh vật phân giải sau đó phối trộn thêm
NPK và cấy men vi lượng sẽ cho ra được phân vi sinh từ bã mía. Trong công
đoạn sản xuất trên kích thước bã mía sau khi nghiền co ảnh hưởng rất lớn đến
thời gian sản xuất, độ đồng đều cũng như chất lượng của phân vi sinh, do đó
việc tính toán thiết kế thiết bị nghiền bã mía là rất quan trọng.
2.2.3. Tình hình hình sản xuất phân vi sinh từ bã mía ở trong nước
Để sản xuất đường, hàng năm Việt Nam phải trồng từ 10 đến 12 triệu tấn
mía cây, khi biến số lượng mía này để làm đường sinh ra một lượng phế thải
khổng lồ: 2,5 triệu tấn bã mía, 250.000 tấn bã bùn (sau khi đã lấy nước đường)
và 250.000 tấn mật rỉ. Trước đây 80% lượng bã mía này được dùng để đốt lò hơi
trong các nhà máy sản xuất đường, sinh ra 50.000 tấn tro và 20% còn lại là
500.000 tấn bã được dùng làm ván ép, còn mật rỉ dùng để sản xuất cồn, mỳ
chính hoặc dùng cho các công nghệ vi sinh khác như chế biến thành thức ăn
chăn nuôi. Riêng tro và đặc biệt là bã bùn không sử dụng phải đổ ra các bãi đất
trống gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Đứng trước tình hình đó, đã có thêm nhiều giải pháp được đặt ra để sử dụng
triệt để nguồn chất thải này đơn cử như làm thức ăn chăn nuôi, với giải pháp này

chỉ sử dụng với những loại bã mía sạch, chất lượng tốt mặt khác vẫn chưa giải
13


quyết được thành phần bã bùn (nguyên nhân chính gây hôi thối khi đổ ra ngoài
môi trường). Một giải pháp được coi khả quan nhất xét cả về mặt kinh tế đó là
làm phân vi sinh. Sở dĩ như vậy vì giải pháp này đã quay lại cải tạo đất trồng
mía, đơn cử diện tích canh tác từ 250.000 đến 300.000 ha chủ yếu là đất bạc màu
và vùng nhiễm phèn nặng (không trồng được các loại cây khác). Vì thế, để trồng
được 250.000 ha mía, ngoài phân hóa học (đạm - lân - kali) tối thiểu phải bón 4
÷ 5 tấn phân chuồng cho 1 ha tức là phải có 1 triệu tấn phân chuồng bón cho
250.000 ha. Số lượng phân này sẽ được bù đắp bằng lượng phân vi sinh được
sản xuất từ bã mía. Nắm được vấn đề này đã có nhiều đề tài nghiên cứu công
nghệ sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh (phân bón Huđavil, Fitohoocmon) từ
nguồn chất thải nhà máy mía đường. Hai công nghệ này đã được áp dụng thử
nghiệm ở bảy nhà máy đường, ngoài mía đã được bón thử nghiệm cho lúa, chè,
hồ tiêu... ở một số địa phương đạt kết quả tốt: Cho phép thâm canh tăng năng
suất lúa lên 25% - 30% ở Tam Điệp (Ninh Bình), tăng năng suất chè lên 70% ở
Văn Chấn, Nghĩa Lộ (Yên Bái), tăng năng suất hồ tiêu gần 100% ở Tân Lâm
(Quảng Trị); một số loại cây công nghiệp trồng ở Tuyên Quang, Hà Nam, Thanh
Hóa, Nghệ An... năng suất tăng gấp ba lần; mía trồng ở Thạch Thành, Nông
Cống (Thanh Hóa), Quảng Hà (Cao Bằng)... luôn xanh tốt, chịu được hạn, giữ
được đường lâu, ít sâu bệnh... nên được người dân ưa dùng loại phân bón này.
Tuy nhiên với công nghệ này nguồn hữu cơ dùng vẫn chủ yếu là bã bùn, tro lò
sau khi đốt bã mía, lượng bã mía còn chiếm tỷ lệ nhỏ do thời gian vi sinh vật
phân huỷ chất xơ lâu, để rút ngắn thời gian này đòi hỏi bã mía phải nghiền nhỏ
và mịn.
Như vậy, ta đã khẳng định được tầm quan trọng của công nghệ, thiết bị sản
xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ nguồn chất thải nhà máy mía đường. Khi nghiên
cứu công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía, người ta cũng nhận thấy

chất lượng, năng suất phân bón phụ thuộc nhiều ở thiết bị nghiền, vì nguồn
nguyên liệu này rất nhiều chất xơ. Do đó việc nghiên cứu, chế tạo ra mẫu máy
đáp ứng được yêu cầu là rất quan trọng trong dây chuyền công nghệ này.
14


2.3.

Nghiên cứu, khảo sát quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh từ bã

mía
2.3.1. Khái quát quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh từ bã mía
Việc thành lập ra một sơ đồ thiết bị và công nghệ đồng bộ để sản xuất phân
hữu cơ vi sinh từ bã mía phù hợp là một trong những nhiệm vụ của đề tài. Để
thực hiện, trước tiên nhóm đề tài tìm hiểu các quy trình công nghệ hiện đã và
đang được ứng dụng tại các nhà máy mía đường trong và ngoài nước, từ đó có
thể đưa ra sơ đồ thiết bị và công nghệ sản xuất phân vi sinh.
Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, đã có nhiều phương pháp tận dụng
được nguồn phế thải của nhà máy mía đường trên và phân hữu cơ vi sinh được
coi là sản phẩm cuối cùng. Trong phạm vi của đề tài, nhóm đề tài chỉ tập trung
vào nghiên cứu, phân tích quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh từ chất thải
nhà máy mía đường với giải pháp nguồn hữu cơ chủ yếu của phân vi sinh là bã
mía.
Trong chất thải nhà máy mía đường thì bã mía có tỉ trọng lớn nhất, thông
thường các nhà máy sẽ sử dụng một phần để làm nhiên liệu đốt lò hơi, lượng tro
được lấy ra cũng sẽ được đưa vào làm phân vi sinh, lượng bã mía còn lại sẽ được
nghiền nhỏ làm phân vi sinh. Một thành phần của bã thải là bã bùn, váng bọt
(chiếm 1÷4% so với cây mía), thành phần này chủ yếu là đất bùn (các Oxit SiO2,
CaO, P2O5, MgO,…), chất xơ, đường, prôtein, Lipit,… đây là thành phần được
đem đi sản xuất phân vi sinh ngay. Trong chất thải của nhà máy còn một thành

phần đáng kể nữa là rỉ đường (chiếm 3÷4% lượng mía đưa vào), đây là thành
phần vẫn còn nhiều đường (chiếm 48÷52% đường), ngoài ra rỉ đường rất giàu
các chất sinh trưởng (các axit pantotenic, folic, B1, B2, biotin,…). Do đó, rỉ
đường là nguồn nguyên liệu rất tốt để lên men sản xuất cồn (etylic), axit axetic,
mì chính,… Trong qua trình sản xuất rượu từ rỉ đường thì chất thải là nước thải
trong quá trình sản xuất gọi là “hèm rượu”, đây là nước thải chứa chất rắn cao
15


(gần 80%), số còn lại là các chất khoáng và hữu cơ, do đó đây là nguồn nguyên
liệu sản xuất phân hữu cơ vi sinh rất tốt.
2.3.2. Xây dựng công nghệ và thiết bị sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ nguồn bã
mía
a.

Tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh của

FITOHOOCMON đã được áp dụng
Qua tham khảo một số tài liệu [4], [5] và tìm hiểu các nhà máy sản xuất
phân vi sinh trong nước như Cty cổ phần Fitohoocmon Hà Nội, xưởng sản xuất
phân vi sinh của nhà máy mía đường La Ngà- Đồng Nai,... nhóm đề tài nhận
thấy các nhà máy này đều áp dụng công nghệ Fitohoocmon để sản xuất phân vi
sinh từ bã, bùn mía, các nguồn hữu cơ, các vi sinh vật hữu ích và các hỗn hợp vi
lượng.
Quy trình công nghệ Fitohocmon gồm có hai giai đoạn chính:
™

Giai đoạn lên men nguyên liệu: Giai đoạn này chủ yếu là tạo được phân

mùn hữu cơ cao cấp. Nguyên liệu bùn lọc trộn với các nguồn hữu cơ khác như

than bùn hoặc bã mía, có thể bổ sung một phần phân lân vào giai đoạn này, dưới
tác động của vi sinh vật phân giải mùn hỗn hợp được ủ lên men từ 7 ÷ 10 ngày.
™

Giai đoạn phối trộn và cấy vi sinh vật hữu ích: Yêu cầu của giai đoạn này là

phải phối trộn đều và đúng công thức đã quy định. Tuỳ theo yêu cầu của cơ sở
sản xuất mà có thể đưa ra công thức có chứa toàn phần vô cơ (NPK) hoặc thay
thế một phần nào đó; phần phân hữu cơ, vi lượng, axit humic và các chủng vi
sinh vật hữu ích thì luôn đầy đủ về số lượng và tỷ lệ cho các cây trồng. Sau đây
là quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh theo Fitohoocmon [5] (trang bên)

16


bùn lọc từ nhà
máy đường

Vi sinh vật
phân giải mùn

Các nguồn hữu cơ khác
phơi khô nghiền nhỏ

Ủ,lên men

Vi sinh vật hữu ích
+ Cố định đạm
+ Phân giải lân

Phối trộn đều

Axit humic

- Urê, kali, lân
Tỷ lệ theo đối
tượng cây trồng

Hỗn hợp vi lượng

Đóng bao bì PP+PE
50kg/bao
Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải nhà máy
mía đường của Fitohoocmon
Theo như các nhà máy áp dụng quy trình này thì lượng bã mía được đem
ủ là rất ít, không chỉ vậy bã mía đều đã được chất đống ủ tạm thời tại nhà máy
đường, lúc này bã mía đã ngả màu vàng và mềm (Hình 2.4a; 2.4b) từ đây bã mía
mới được đem ủ theo quy trình công nghệ trên. Nếu đem bã mía sau khi ép để
sản xuất phân vi sinh ngay thì thời gian ủ rất lâu (trên 14 ngày), để rút ngắn thời
gian này các cán bộ kỹ thuật nhà máy cũng đã nghiền nhỏ bã mía nhưng hiện tại
không hiệu quả về mặt kinh tế do đầu tư máy nghiền ngoại nhập lớn, máy
nghiền trong nước chưa đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật, do tổn hao điện lớn,
năng suất chưa đáp ứng được và phải làm khô bã mía. Do đó, các nhà máy vẫn
tối ưu sử dụng bã mía cho việc đốt lò và ủ để làm nấm sau đó mới dùng các phế
liệu này (tro lò, bã mía sau ủ) để sản xuất phân hữu cơ vi sinh.

17


Hình 2.4a Bã mía từ nhà máy được chất đống ủ chờ làm TAGS hoặc làm

phân vi sinh

Hình 2.4b bã mía sau khi ép và đã được ủ qua
Như vậy, nhu cầu sản xuất phân vi sinh từ nguồn hữu cơ là bã mía vẫn rất
được quan tâm và mấu chốt ở đây là thiết bị nghiền bã mía để có thể đáp ứng
được năng suất và độ mịn của sản phẩm sau nghiền khi đó sẽ giảm thời gian ủ
18


xuống và tận dụng triệt để lượng bã mía thải ra từ nhà máy làm nguồn hữu cơ
chính của phân hữu cơ vi sinh.
b.

Quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía và các chất

thải từ nhà máy mía đường khác
Như đã nói ở phần trên, để có thể sản xuất trực tiếp nguồn bã mía từ nhà
máy thì nhất thiết cần phải giảm thời gian ủ của bã mía xuống còn từ 7÷10 ngày.
Một trong những cách có ý nghĩa về mặt công nghệ thiết bị sản xuất nhất đó là
đưa ra mẫu máy nghiền bã mía đáp ứng được yêu cầu công nghệ đã được thừa
nhận và đang được ứng dụng sản xuất tại các nhà máy. Để đưa ra được yêu cầu
mẫu máy nghiền này và làm cơ sở cho quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh
từ nguồn bã mía này, nhóm đề tài đã tiến hành 03 thí nghiệm như sau:
Bã mía được nghiền nhỏ bằng máy nghiền kiểu búa dựa trên nguyên lý
đập vỡ thể tích với các kích thước lỗ sàng khác nhau, sau đó sản phẩm nghiền sẽ
được phân loại bằng tay với 3 nhóm kích thước khác nhau ứng với 3 phương án
sau :
+ Phương án 1: đường kính bã mía d < ∅ 0,5mm, chiều dài l<3 mm
+ Phương án 2: đường kính bã mía d < ∅ 1 mm (chủ yếu từ 0,5÷1 mm),
chiều dài l <5mm

+ Phương án 3: đường kính bã mía d > ∅ 1 mm, chiều dài 5 - 20 mm
Sau khi chuẩn bị nguyên liệu, nhóm đề tài tiến hành ủ 3 phương án trên
vào 3 hộp xốp, bã mía được làm ẩm từ từ, với độ ẩm w ≈ 50%, tiếp theo các
phương án trên đều được trộn thêm cùng tỷ lệ với các nguồn hữu cơ khác (than
bùn 20%, hèm rượu 10%, tro từ bã mía 10%) và phun hỗn hợp chế phẩm PMET
(Plants Medicine Environment Treater) đã được pha loãng với tỷ lệ 1:4 và ủ 3
ngày sau đó phun với liều lượng 1lít/m3 (Hình 2.5). Các thùng này hàng ngày
được đảo trộn và kiểm tra nhiệt độ, màu sắc.

19


Thành phần chính của chế phẩm PMET:
+ Độ pH : 3 ÷ 3,5
+ Các nhóm vi sinh vật chuyển hóa Xenlulo, Ligno Xenlulo (Aspegillus
Niger, Trichoderma reesei, Aspegillus sp,….): 6,9x106 CFU/ml
+ Nhóm chuyển hóa chất hữu cơ, protein (Lactobacillius spp): 6,8x106
CFU/ml
+ Nhóm nấm men (Saccharomyces cerevisiae): 2,4x104 CFU/ml
+ Hàm lượng chất khô tính theo khối lượng: ≤1,5%
+ Dung môi và các phụ gia : < 65%

\
Hình 2.5 – Chế phẩm sinh học PMET
Qua thử nghiệm 3 phương án trên, bằng nhận định khi so sánh (màu sắc,
độ mùn) với các sản phẩm phân vi sinh trên thị trường, nhóm đề tài thấy khi đạt
được, phương án 1 có thời gian ủ là 5 ngày; phương án 3 có thời gian ủ tương
đối lâu hơn 14 ngày. Phương án 2 có thời gian ủ là 7 ngày (Hình 2.6).

20

Phương án 2

Phương án 3

Phương án 1

Hình 2.6 – Các phương án thử nghiệm
Như vậy, với phương án 2 là có thời gian (7 ngày) ủ phù hợp so với các
quy trình công nghệ trước đó nhất. Dựa trên những cơ sở này và công nghệ sản
xuất phân hữu cơ vi sinh của Fitohoocmon, nhóm đề tài đưa ra quy trình công
nghệ sản xuất phân vi sinh từ bã mía (Hình 2.7)
Nhìn chung sơ đồ công nghệ mà nhóm đề tài đưa ra về cơ bản giống với
sơ đồ công nghệ của Fitohoocmon, tuy nhiên ở sơ đồ này nhóm đề tài sử dụng
bã mía từ nhà máy mía đường sau khi ép để nghiền nhỏ và làm nguồn hữu cơ
chủ yếu (có thể thay thế một phần hoặc toàn bộ nguồn than bùn). Ngoài ra vẫn
sử dụng bùn lọc, từ nhà máy, phế phẩm của rỉ đường (ở đây sử dụng là hèm
rượu), tro lò.

21


Bùn lọc
váng bọt

Bã mía nghiền nhỏ
(<∅1x5 mm)

Đất bùn, các nguồn

hữu cơ khác

Phế phẩm của rỉ
đường (hèm rượu),
tro lò

Ủ có đảo trộn
(7÷9 ngày)

Vi sinh vật
phân giải

Cấy men vi lượng
Vi sinh vật cố
định đạm

Phối trộn
đều

Bổ xung
NPK theo
cây trồng

Axit humic

Kiểm tra
Đóng bao

Hình 2.7 - sơ đồ công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía và
các phụ phế phẩm nhà máy đường khác

Trong quy trình công nghệ này có hai giai đoạn chính như sau:
™ Giai đoạn 1: lên men nguyên liệu
Giai đoạn này có hai yêu cầu chủ yếu sau:
+ Khử được mùi hôi, tạo ra nguồn năng lượng lớn (nhiệt độ cao khi ủ) để
kích thích quá trình lên men, diệt các mầm bệnh và các vi sinh vật có hại.
+ Phải có được hỗn hợp vi sinh vật tạo mùn để phân giải các chất hữu cơ
thành phân mùn hữu cơ.
Sau khi trộn bã mía nghiền nhỏ với bùn lọc, váng lọc, đất bùn và các phụ
phế phẩm từ rỉ đường tiến hành phun chế phẩm sinh học (PMET hoặc BIO-F) đã
được pha loãng với tỷ lệ 1:4 và ủ 3 ngày sau đó hỗn hợp được phun với liều
lượng 1 lít/m3 và ủ trong vòng 7 ÷ 9 ngày tùy theo điều kiện nhiệt độ môi trường
22


ngoài. Độ ẩm cần thiết của cơ chất làm cho vi sinh vật hoạt động tốt là từ 40% ÷
60% (tốt nhất từ 50% ÷ 55%) đồng thời cung cấp đủ lượng Oxy. Trong những
ngày đầu ủ phân, hoạt động của các vi sinh vật hữu ích có trong chế phẩm làm
nhiệt độ ủ tăng lên 60o-70oC (tiêu diệt các mầm bệnh) và giảm mùi hôi của
nguyên liệu, khi ổn định dần nhiệt độ của hỗn hợp ủ là ~30oC, lúc này các chất
xơ, protein có trong mùn bã mía nghiền nhỏ với bùn lọc, váng lọc đã phân hủy
tạo thành sản phẩm trung gian (phân mùn), nước và CO2 .
Trong giai đoạn này ngoài bã mía còn có một thành phần hữu cơ khá quan
trọng khi cho vào đó là than bùn vì đặc điểm của than bùn là:
+ Có chứa axit humic và fulvic (thường gọi là mùn) là thành phần quan
trọng nhất của chất hữu cơ trong đất, thành phần này quyết định độ phì nhiêu
của đất, có thể nói không có mùn, không có đất trồng trọt.
+ Than bùn có chứa nhiều chất hữu cơ khác không phải là mùn của S
(mercaptan R-SH), N (amin R-NH2) được hình thành trong quá trình biến đổi
yếm khí (điều kiện tạo thành than bùn), là các chất độc đối với cây trồng.
+ Than bùn có độ pH thấp thường từ 4 đến 5, đôi khi tới 1 đến 2, cây không

sống được.
Do các đặc điểm trên, nếu đưa than bùn vào chế biến phải chọn một tỷ lệ
thích hợp [9]:
Với lượng dùng: 200kg than bùn (hàm ẩm ≥ 30%, hữu cơ ≥ 30%, humic ≥
15% tính theo chất khô) trộn với các thành phần hữu cơ khác để cho 1 tấn sản
phẩm mùn hữu cơ.
Thành phần hữu cơ là phế phẩm của rỉ đường được sản xuất phân vi sinh
thực tế có nhiều loại tùy theo mỗi nhà máy ứng dụng công nghệ nào để tận dụng
lượng rỉ đường thải ra. Thật vậy, rỉ đường là nguyên liệu của nhiều sản phẩm
23


như cồn (rượu etylic), axit axetic, mì chính, dấm me, axeton,…Ở đây, nhóm đề
tài chỉ xin đưa ra ứng dụng trong sản xuất rượu etylic vì đây là một trong những
sản phẩm hữu cơ được sản xuất nhiều và nó đóng vai trò quan trọng trong nền
kinh tế quốc dân, được ứng dụng trong các nghành công nghiệp khác nhau: công
nghiệp nặng (nhiên liệu để đốt lò, chất tải nhiệt trong hệ thống máy lạnh), công
nghiệp hóa chất (dung môi), pha chế xăng nhiên liệu, công nghiệp thực phẩm
(rượu màu, rượu mùi). Chất thải của ngành này gọi là hèm rượu, nó là nguồn gây
ô nhiễm môi trường rất cao vì BOD của chúng gần 50mg/l. Tuy nhiên thành
phần chất dinh dưỡng trong hèm rượu là khá cao: Nitơ tổng số (0,6-1g/l), đường
tổng số (9-18g/l), CaO (2-4g/l), MgO (0,5-0,8g/l), K2O (0,4-1,2g/l), P2O5(1,13,2g/l), pH(4-5). Ưu điểm của việc sử dụng hèm để làm phân bón đó là xử lý
được ô nhiễm môi trường, vốn đầu tư thấp. Đem lại lợi nhuận do thu được N,
K2O và P2O5 trong dịch thải để bổ sung vào hỗn hợp ủ (trong giai đoạn đầu của
quá trình công nghệ). Cân đối giảm NPK vô cơ trong quá trình sản xuất phân
bón nhưng chất lượng vẫn đảm bảo, đồng thời giá thành hạ nên đáp ứng được
nhu cầu của nông dân. Do đó nếu dung hèm rượu làm sản xuất phân bón sẽ rất
tốt đồng thời giải quyết lượng phế thải lớn là hèm rượu (chất gây ô nhiễm môi
trường). Sau đây là sơ đồ công nghệ xử lý hèm rượu, tro lò nhờ chất trợ lắng và
men phân giải nhanh:

Hèm rượu

Bể lắng

Nước thải
trong

Tro lò đốt
từ bã mía
Men vi
sinh
Phần cặn lắng
lơ lửng

Hình 2.8 - Quy trình xử lý hèm rượu, tro lò để sản xuất phân vi sinh

24


Xét về hiệu quả kinh tế phân bón có bổ sung hèm rượu còn đạt được các
chỉ số vi khoáng tăng lên rất nhiều. Riêng phần NPK hữu hiệu được tăng lên như
sau [5]:
+ N hữu hiệu tăng gần 4 kg/tấn
+ P hữu hiệu tăng gần 6kg/tấn
+ K hữu hiệu tăng gần 10kg/tấn
Như vậy, khi sử dụng nguồn phế phẩm của rỉ đường là hèm rượu không
những làm giảm tác động ô nhiễm môi trường mà còn giảm được chi phí đầu
vào (lượng NPK thêm vào sẽ giảm) từ đó giá thành phân bón sẽ được giảm
xuống.
Sau giai đoạn lên men, sẽ có các cục liên kết yếu được hình thành trong quá

trình ủ, qua máy đánh tơi sẽ bung hết ra thành bột mịn. Tiếp đó qua máy sàng để
loại cành cây, sỏi đá hay các mẩu mía to chưa kịp phân giải. Dưới sàng thu được
bột mịn đồng nhất là mùn hữu cơ vi sinh nền, phần trên sàng đổ riêng để dùng
lại làm nguyên liệu ủ lần sau
™ Giai đoạn 2: phối trộn và cấy vi sinh vật hữu ích
Yêu cầu của giai đoạn này là phải phối trộn đều và đúng công thức đã quy
định cho hai loại vi sinh vật sau:
+ Nhóm vi khuẩn cố định nitơ tự do, khử mùi hôi ( Azotobacter ).
+ Nhóm vi khuẩn hoặc nấm sợi phân giải phốt phát khó tan.
+ Ngoài ra công đoạn này ta còn phối trộn NPK bổ xung theo cây trồng.
+ Bổ xung các chất tăng trưởng, tăng sức đề kháng cho cây trồng.
Để có đầy đủ các vi sinh vật này, có thể dùng các chế phẩm sinh học có
chứa các vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm sợi có chức năng tổng hợp nitơ, phân giải
phốt phát khó tan, khử mùi như trên. Ở Việt Nam đã có rất nhiều đơn vị đã tổng
hợp thành công những chế phẩm như vậy, ví như chế phẩm BIO-F của Viện Sinh
học nhiêt đới. Chế phẩm BIO-F gồm hỗn hợp các vi sinh vật không những có

25