ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN SINH
HOẠT CHO 500.000 NGƯỜI BẰNG PHƯƠNG PHÁP Ủ
PHÂN COMPOST HIẾU KHÍ

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : THS. NGUYỄN NGỌC TRINH
SINH VIÊN THỰC HIỆN
: NGUYỄN PHẠM ĐÌNH THỐNG
: ĐÀO DUY TÚ BÌNH
LỚP
: 05_QTTB

TP. HCM, 10/2018


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

MỤC LỤC

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

2

Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

DANH MỤC HÌNH

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

3


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

4


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

LỜI CẢM ƠN
Trước hết chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô hiện đang
công tác và giảng dạy tại khoa Môi Trường - Trường Đại học Tài Nguyên và Môi
Trường TP.HCM. Đã tận tâm dạy bảo và truyền đạt những kiến thức quý báu cho bọn
em trong suốt quá trình học tập. Đặc biệt chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn
đối với Cô Nguyễn Ngọc Trinh người đã hướng dẫn tận tình và tạo điều kiện giúp đỡ
tụi em trong suốt quá trình thực hiện nhiệm vụ đồ án.
Chúng em chân thành cảm ơn Thư viện trường ĐH Tài Nguyên & Môi Trường
đã tạo điều kiện thuận lợi cho em có được các nguồn tài liệu cụ thể xác thực để tham
khảo và hoàn thành tốt đồ án được giao.
Bên cạnh đó, nhóm muốn chuyển lời cảm ơn sâu sắc đến các bạn bè trong lớp
05QTTB đã luôn cạnh bên ủng hộ tinh thần và sát cánh bên nhóm mỗi khi cần sự trợ
giúp.
Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên thực hiện:
Đào Duy Tú Bình
Nguyễn Phạm Đình Thống

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

5


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

MỞ ĐẦU
Hiện nay, quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa ở Việt Nam đang diễn ra mạnh

mẽ, với sự hình thành, phát triển của các ngành nghề sản xuất, sự gia tăng nhu cầu tiêu
dùng hàng hóa, nguyên vật liệu, năng lượng, ... là động lực thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội của đất nước. Tuy nhiên, đi kèm với đó là nỗi lo về môi trường, đặc biệt vấn đề
chất thải rắn như chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, chất thải nông nghiệp, chất
thải y tế, chất thải xây dựng, chất thải nguy hại, ..., gây ô nhiễm môi trường và mất mỹ
quan đô thị.
Ở những nước phát triển trên thế giới rác có thể được xử lý theo nhiều phương
pháp tiên tiến và hợp vệ sinh như: thiêu đốt bằng công nghệ cao, xử lý sinh học bằng
phương pháp lên men, hay đem chôn lấp. Tuy nhiên ở Việt Nam rác thải chủ yếu được
đem đi chôn lấp đòi hỏi phải có diện tích đất đủ lớn để đáp ứng nhu cầu chôn lấp rác.
Để giải quyết phần nào vấn đề này cần có phương pháp xử lý rác khác phù hợp hơn
với điều kiện thực tế hiện nay. Ủ phân compost là một hướng đi có triển vọng cho mục
đích này, do nước ta là một nước nông nghiệp cần sử dụng lượng lớn phân bón cho cây
trồng. Đặc biệt ngành nông nghiệp nước ta lại đang đứng trước nguy cơ bị thoái hóa
đất do nông dân quá lạm dụng vào việc sử dụng phân hóa học, thì phân hữu cơ rất cần
thiết để cải thiện chất lượng đất.
Tại thành phố Hồ Chí Minh thì tình hình ô nhiễm do rác thải sinh hoạt cũng
đang là vấn đề cấp bách cần được giãi quyết. Nhưng lượng rác này hầu như đều được
đem đi chôn lấp. Biến chúng thành phân compost chính là biến rác thành tiền. Hoạt
động này mang lại nhiều lợi ích về kinh tế, không những thế chúng còn tiết kiệm chi
phí và diện tích mặt bằng chôn lấp rác, tận dụng được nguồn tài nguyên rác, tạo thêm
cơ hội việc làm cho người dân.
Trước tình hình chất thải rắn sinh hoạt ngày càng gia tăng nhanh chóng, có khả
năng gây nhiều tác hại đến con người và môi trường trong một tương lai gần. Cho nên
mục tiêu của đồ án là đưa ra quy trình, hệ thống chế biến phân Compost từ rác thải
sinh hoạt cuả Khu dân cư 500.000 người. Góp phần bảo vệ môi trường, giữ gìn mỹ
quan cho thành phố Hồ Chí Minh: xanh – sạch – đẹp.

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

6


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

CHƯƠNG 1.
1.1.

TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN

Định nghĩa về chất thải rắn

•Chất thải rắn (solid waste): Chất thải rắn bao gốm tất cả các chất thải ở dạng
rắn, phát sinh do hoạt động của con người và sinh vật, được thải bỏ khi chúng
không còn hữu ích hay khi con người không muốn sử dụng nữa (Nghị định số
59/2007/NĐ-CP ngày 09 tháng 4 năm 2007 về Quản lý chất thải rắn). Tài liệu
này đặc biệt quan tâm đến CTR sinh hoạt, bởi sự tích lũy của chúng có khả năng
gây ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sống của con người.
1.2.

Các nguồn phát sinh chất thải rắn

Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là các cơ
sở quan trọng để thiết kế, lựa chọn các phương pháp và công nghệ xử lý chất thải rắn
[1].
Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau trong hoạt động cá
nhân cũng như trong xã hội như từ các khu dân cư, chợ , siêu thị, nhà hàng, khách sạn,
công ty, văn phòng, và các nhà máy công nghiệp [1].

Bảng 1.1 Nguồn gốc các loại chất thải
Nguồn phát sinh
Khu dân cư

Khu thương mại

Cơ quan, công sở
Công trình xây dựng
Dịch vụ công cộng đô thị

Các khu công nghiệp

Nơi phát sinh
Hộ gia đình, biệt thự,
chung cư,...
Nhà kho, nhà hàng, chợ,
khách sạn, nhà trọ, các
trạm sửa chữa và dịch
vụ,...
Trường học, bệnh
viện,văn phòng cơ quan
chính phủ,...
Khu nhà xây dựng mới,
sữa chửa nâng cấp mở
rộng đường phố, cao ốc,...
Hoạt động dọn rác vệ sinh
đường phố, công viên, khu
vui chơi giải trí, bải tắm,...
Công nghiệp xây dựng
chế tạo, công nghiệp nặng

và nhẹ, nhiệt điện, hóa
chất, lọc dầu,...

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

Các dạng chất thải rắn
Thực phẩm dư thừa, giấy,
can nhựa, thủy tinh,
nhôm,...
Giấy, nhựa, thực phẩm dư
thừa, thủy tinh, kim loại,
chất thải nguy hại,...
Giấy, nhựa, thực phẩm dư
thừa, thủy tinh, kim loại,
chất thải nguy hại,...
Gỗ, bê tông, thép, gạch,
thạch cao, bụi,...
Rác cành cây cắt tỉa, chất
thải chung tại khu bui chơi
giải trí,..
Chất thải do quá trình chế
biến công nghiệp, phế
liệu, và các rác thải sinh
hoạt,..

7

Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

Đồng cỏ, đồng ruộng,
vườn cây ăn trái, chăn
nuôi

Nông nghiệp

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

(Nguồn: Nguyễn Văn Phước – Giáo trình Quản lý và xử lý Chất Thải Rắn)
1.3.

Phân loại chất thải rắn đô thị

Việc phân loại chất thải rắn sẽ giúp xác định các loại khác nhau của chất thải rắn
được sinh ra. Khi thực hiện việc phân loại chất thải rắn sẽ giúp chúng ta gia tăng khả
năng tái chế và tái sử dụng lại các vật liệu trong chất thải, đem lại hiệu quả kinh tế và
bảo vệ môi trường [2].
• Chất thải rắn sinh hoạt
Chất thải rắn sinh hoạt là những chất thải rắn được thải ra do quá trình sinh hoạt
hàng ngày của con người tại nhà ở, chung cư, cơ quan, trường học, các cơ sở sản xuất,
hộ kinh doanh, khu thương mại và những nơi công cộng khác [2].
Chất thải rắn sinh hoạt không bao gồm những chất thải nguy hại, bùn cặn, chất
thải y tế, chất thải rắn xây dựng và những chất thải từ các hoạt động nông nghiệp [2].
• Chất thải rắn công nghiệp
Chất thải rắn công nghiệp là loại chất thải bị loại bỏ khỏi quá trình sản xuất

công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp. Lượng chất thải này chưa phải là phần loại bỏ cuối
cùng của vòng đời sản phẩm mà nó có thể sử dụng làm đầu vào cho một số nghành
công nghiệp khác [2].
• Chất thải xây dựng
Chất thải xây dựng gồm các phế thải như đất đá, gạch ngói, bê tông, cát, sỏi,…
do các hoạt động xây dựng hay đập phá các công trình xây dựng [2].
• Chất thải nông nghiệp
Chất thải nông nghiệp là những chất thải ra từ các hoạt động sản xuất nông
nghiệp như trồng trọt, thu hoạch các loại cây trồng, các sản phẩm thải ra từ chế biến
sữa, lò giết mổ… [2].
1.4.

Thành phần chất thải rắn đô thị

Thành phần của CTR mô tả các phần riêng biệt mà từ đó tạo nên dòng chất thải.
Mối quan hệ giữa các thành phần này thường được biểu thị bằng phần trăm theo khối
lượng [3].
Thành phần lý, hóa học của chất thải rắn đô thị rất khác nhau tùy thuộc vào từng
địa phương, vào các mùa khí hậu, vào điều kiện kinh tế và nhiều yếu tố khác [3].
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

8


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

Bảng 1.2 Thành phần chất thải rắn đô thị theo nguồn phát sinh

Nguồn phát sinh
Dân cư và khu thương mại
Chất thải rắn đặc biệt
(dầu, mỡ, bình điện,..)
Chất thải nguy hại
Cơ quan, công sơ
Công trinhg xây dựng
Đường phố
Cây xanh và phong cảnh
Khu vực công cộng
Thủy sản
Bùn đặc từ nhà máy xử lý

Trọng lượng (%)
Dao động
50 - 75

Trung bình
62,0

3 – 12

5,0

0,1 – 1,0
3-5
8 – 20
2–5
2–5
1,5 – 3

0,5 – 1,2
3–8

0,1
3,4
14
3,8
3,0
2
0,7
6

Nguồn: G. Tchobanoglous, H. Theisen, S. Vigil, Intergrated solid waste management,
McGraw – Hill Inc, 1993
Bảng 1.3 Thành phần chất thải rắn đô thị theo tính chất vật lý
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5

6
7
8

Thành phần
Chất hữa cơ
Thực phẩm thừa
Giấy
Giấy carton
Nhựa
Nilon
Vải vụn
Cao su mềm
Cao su cứng
Gỗ
Chất vô cơ
Thủy tinh
Lon đồ hộp
Sắt
Kim loại màu
Sành, sứ
Bông băng
Xà bần
Xốp

Tỷ lệ (%)
Dao động

Đặc trưng

68,2 – 90
1,0 – 19,7
0 – 4,6
0 – 10,8
0 – 36,6
0 – 14,2
0–0
0 – 2,8
0 – 7,2

79,1
5,18
0,18
2,05
6,84
0,98
0
0,13
0,66

0 – 25,0
0 – 10,2
0–0
0 – 3,3
0 – 10,5
0–0
0 – 9,3
0 – 1,3

1,94

1,05
0
0,36
0,74
0
0,67
0,12

(Nguồn: Centema, Báo cáo: Hội nghị thượng đỉnh về môi trường và con người,
Stockholm – Thụy Sỹ, 2002)
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

9


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

Bảng 1.3 cho thấy trong thành phần riêng biệt của chất thải rắn sinh hoạt, rác
thực phẩm chiếm tỷ lệ cao nhất, kế đến là giấy, nilon, nhựa, ..., xốp có giá trị thấp nhất.
1.5.

Tính chất

1.5.1. Tính chất vật lý
•Khối lượng riêng
Khối lượng riêng được định nghĩa là khối lượng vật chất trên một đơn vị thể
tích, tính bằng lb/ft3, lb/yd3, kg/m3. Khối lượng riêng của chất thải rắn có thể thay

đổi tuỳ thuộc vào những trạng thái của chúng như chất thải đổ đống có nén hoặc
không nén [3].
Khối lượng riêng của rác sẽ khác nhau tùy theo vị trí địa lý, mùa trong năm,
thời gian lưa trữ, … Do đó, khi chọn giá trị khối lương riêng cần phải xem xét cả
những yếu tố này để giảm bớt sai số kéo theo cho các phép tính toán. Khối lượng
riêng của rác sinh hoạt ở các khu đô thị lấy từ các xe ép rác thường giao động
khoảng từ 300 đến 700 lb/yd3 (từ 178 đến 415 kg/m3), và giá trị đặc trương thường
vào khoảng 500 lb/yd3 (297 kg/m3) [3].
•Độ ẩm
Độ ẩm chất thải rắn là tỷ số giữa lượng nước có trong một lượng chất thải và
khối lượng chất thải đó. Độ ẩm chủa chất thải rắn thường được biểu diễn theo một
trong hai cách: tính theo thành phần phần trăm khối lượng ước và thành phần phần
trăm khối lượng khô. Trong lĩnh vực quản lý chất thải rắn, phương pháp khối
lượng ước thông dụng hơn [3].
Bảng 1.4 Khối lượng riêng và hàm lượng ẩm của các chất thải có trong rác sinh
hoạt
Loại chất thải
Rác khu dân cư (không nén)
Thực phẩm
Giấy
Carton
Nhựa
Vải
Cao su
Da
Rác vườn
Gỗ
Thủy tinh
Lon thiếc
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh

SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

10


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

Nhôm
Các kim loại khác
Tro
Rác rưởi
Rác vườn
Lá (xốp và khô)
Cỏ tươi (xốp và ướt)
Cỏ tươi (ướt và nén)
Rác vườn (vụn)
Rác vườn (composed)
Rác thu thương mại
Rác thực phẩm (ướt)
Thiết bị gia dụng
Thùng gỗ
Phần rẻo cây
Rác cháy được
Rác không cháy
Rác hỗn hợp
lb/yd3 x 0.5933 = kg/m3
(Nguồn: TS. Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2016)
•Kích thước và sự phân bố kích thước

Kích thước và sự phân bố kích thước của các thành phần có trong chất thải rắn
đóng vai trò quan trọng đối với quá trình thu hồi vật liệu, nhất là khi sử dụng
phương pháp cơ học như sàng quay và các thiết bị tách loại từ tính [3].
•Khả năng tích ẩm (Field Capacity)
Khả năng tích ẩm của chất thải rắn là tổng lượng ẩm mà chất thải có thể tích trữ
được. Đây là thông số có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định lượng nước rò rỉ
sinh ra từ bãi chôn lấp. Phần nước dư vượt quá khả năng tích trữ của chất thải sẽ
thoát ra ngoài thành nước rò rỉ. Khả năng tích ẩm sẽ thay đổi tùy theo điều kiện
nén ép rác và trạng thái phân hủy của chất thải. Khả năng tích ẩm của chất thải rắn
sinh hoạt của khu dân cư và khu thương mại trong trường hợp không nén có thể
dao động trong khoảng 50- 60% [3].
•Độ thẩm thấu của rác nén
(Hydraulic conductivity) Tính dẫn nước của chất thải đã nén là thông số vật lý
quan trọng khống chế sự vận chuyển của chất lỏng và khí trong bãi chôn lấp. Độ
thẩm thấu thực, chỉ phụ thuộc vào tính chất của chất thải rắn, kể cả sự phân bố
kích thước lỗ rỗng, bề mặt và độ xốp. Giá trị độ thẩm thấu đặc trưng đối với chất
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

11


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

thải rắn đã nén trong một bãi chon lấp thường dao động trong khoảng 10 -11 đến 1012
m2 theo phương thẳng đứng và khoảng 10-10 m2 theo phương ngang [3].
1.5.2. Tính chất hóa học
Tính chất hóa học đóng vai trò rất quan trọng trong việc lựa chọn phương pháp

xử lý và thu hồi nguyên liệu. Ví dụ, khả năng cháy phụ thuộc vào tính chất hóa học
của chất thải rắn, đặc biệt trong trường hợp chất thải là hỗn hợp của những thành phần
cháy được và không cháy được. Đối với phần rác hữu cơ dùng làm phân compost hoặc
thức ăn gia súc, ngoài thành phần những nguyên tố chính, cần phải xác định thành
phần các nguyên tố vi lượng [4].
•Những tính chất cơ bản [4]:
(1) Độ ẩm ( phần ẩm mất đi khi sấy ở 105 trong thời gian 1 giờ)
(2) Thành phần các chất cháy bay hơi (phần khối lượng mất đi khi nung ở 950
trong tủ nung kín)
(3) Thành phần Carbon cố định (thành phần có thể cháy được còn lại sau khi thải
các chất có thể bay hơi)
(4) Tro (phần khối lượng còn lại sau sau khi đốt trong lò hở)
•Điểm nóng chảy của tro
Điểm nóng chảy của tro là nhiệt độ mà tại đó tro tạo thành từ quá trình đốt cháy
chất thải bị nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ). Nhiệt độ nóng chảy đặc
trưng đối với xỉ từ quá trình đốt rác sinh hoạt thường dao động trong khoảng từ
2000 đến 2200 (1100 đến 1200) [4] .
•Các nguyên tố cơ bản trong chất thải rắn
Các nguyên tố cơ bản trong chất thải rắn cần phân tích bao gồm C (Carbon), H
(Hydro), O (Oxy), N (Nito), S (Lưu huỳnh), và tro. Thông thường, các nguyên tố
thuộc nhóm Halogen cũng được xác định do các dẫn xuất của Clo thường tồn tại
trong thành phần khí thải khi đốt rác. Kết quả xác định các nguyên tố cơ bản này
được sử dụng để xác định công thức hóa học của thành phần chất hữu cơ có trong
chất thải cũng như xác định tỷ lệ C/N thích hợp cho quá trình làm phân compost
[4].
Bảng 1.5 Hàm lượng C, H, O, N, S trong CTR
STT

1

Thành
phần
Thực

Tính theo phần trăm trọng lượng khô
Carbon

Hydro

Oxy

Nito

Tro

48

6,4

37,5

2,6

5

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

Lưu

huỳnh
0,4

12


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

2
3
4
5
6
7
8
9
10

phẩm
Giấy
Carton
Plastic
Vải
Cao su
Da
Rác làm
vườn
Gỗ
Bụi, tro,

gạch

3,5
4,4
60
55
78
60

6
5,9
7,2
6,6
10
8

44
44,6
22,8
31,2
11,6

0,3
0,3
4,6
2
10

6
5

10
2,45
10
10

0,2
0,2
0,15
0,4

47,8

6

38

3,4

4,5

0,3

49,5

6

42,7

0,2

1,5

0,1

26,3

3

2

0,5

68

0,2

(Nguồn: Trần Hiếu Nhuệ và cộng sự, 2001)
Bảng 1.5 cho thấy thành phần C là cao nhất, tùy theo mỗi loại rác mà thành phần
của nó cũng thay đổi. Thành phần này được sử dụng để xác định nhiệt trị của chất thải
rắn.
•Năng lượng chứa trong các thành phần của chất thải rắn
Năng lượng chứa trong thành phần chất hữu cơ có trong rác có thể xác định
bằng cách:
(1) Sử dụng lò hơi như một thiết bị đo nhiệt lượng
(2) Thiết bị đo nhiệt lượng trong phòng thí nghiệm
(3) Tính toán nếu biết các thành phần nguyên tố
Tuy nhiên, phương án sử dụng lò hơi khó thực hiện nên hầu hết số liệu về năng
lượng của các thành phần chứa trong rác đều được xác định bàng máy đo nhiệt
lượng trong phòng thí nghiệm [4].
Bảng 1.6 Năng lượng và phần chất trơ có trong rác sinh hoạt khu dân cư

Thành phần
Chất hữu cơ
Chất thải thực phẩm
Giấy
Carton
Nhựa
Vải
Cao su
Da
Rác vườn
Gỗ
Chất vô cơ

(*) Phần chất trơ

Dao động

(%)
Đặc trưng

Dao động

Đặc trưng

2–8
4–8
3–6
6 – 20
2–4
8 – 20

8 – 20
2–6
0.6 – 2

5.0
6.0
5.0
10.0
2.5
10.0
10.0
4.5
1.5

1500 – 3000
5000 – 8000
6000 – 7500
12000 – 16000
6500 – 8000
9000 – 12000
6500 – 8500
1000 – 8000
7500 – 8500

2000
7200
7000
14000
7500
10000

7500
2800
8000

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

(**) Năng lượng (Btu/lb)

13


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

Thủy tinh(***)
Lon thiếc(***)
Nhôm
Các kim loại khác(***)
Bụi, tro, ....
Chất thải rắn sinh hoạt

96 – 99+
96 – 99+
90 – 99+
94 – 99+
60 – 80

98.0

98.0
96.0
98.0
70.0

50 – 100
100 – 500
100 – 500
1000 – 5000
4000 – 6000

60
300
300
3000
5000

(Nguồn: TS. Nguyễn Trung Việt và cộng sự, 2016)
(*) Sau khi cháy hoàn toàn
(**) Theo thành phần thu gom được
(***) Năng lượng có từ lớp phủ, nhãn hiệu và những vật liệu đính kèm
Btu/lb x 2,326 = kJ/kg
•Chất dinh dưỡng và những yếu tố cần thiết khác
Nếu thành phần chất hữu cơ có trong chất thải rắn sinh hoạt được sử dụng làm
nguyên liệu sản xuất các sản phẩm thông qua quá trình chuyển hóa sinh học (phân
compost, methane, ethanol, ...). Số liệu về chất dinh dưỡng và những nguyên tố
cần thiết khác trong chất thải đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo dinh dưỡng
cho vi sinh vật cũng như yêu cầu của sản phẩm sau quá trình chuyển hóa sinh học
[5].
1.5.3. Tính chất sinh học

•Sự hình thành mùi
Mùi sinh ra khi tồn trữ chất thải rắn trong thời gian dài giữa các khâu thu gom,
thung chuyển và thải ra bãi rác nhất là ở những vùng khí hậu nóng do quá trình
phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ dễ bị phân hủy có trong rác sinh hoạt. Ví dụ,
trong điều kiện kỵ khí, sulfate có thể bị khử thành sulfide (S 2-), sau đó sulfide kết
hợp với Hydro tạo thành H2S. Quá trình này có thể biểu diễn theo các phương
trình sau [1]:
2CH3CHOHCOOH + SO42- → 2CH3COOH + S2- + 2H2O +2CO2
4H2 + SO42- S2- + 4H2O
S2- + 2H+ H2S.
Sự phân hủy sinh hóa các chất hữu cơ có chưa gốc lưu huỳnh có thể tạo thành
các chất nặng mùi như metyl mercaptan và aminobutyric acid [1]:
CH3SCH2CH2CH(NH2)COOH + 2H+ → CH3SH + CH3CH2CH2(NH2)COOH
Metionin
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

metyl mercaptan

aminobutyric acid

14


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

Metyl mercaptan có thể bị thủy phân hóa thành methanol và hidro sunphua [1]:
CH3SH +H2O → CH3OH +H2S

Ion Sulfide có thể kết hợp với muối kim loại sẵn có, ví dụ muối sắt, tạo thành
sulfide kim loại [1]:
S2- + Fe2+ FeS
Màu đen của chất thải rắc đã phân hủy kỵ khí ở bãi chôn lấp chủ yếu là do sự
hình thành các muối sulfide kim loại. Nếu không tạo thành các muối này, vấn đề
mùi của bãi chôn lấp sẽ trở nên nghiêm trọng hơn [1].
•Sự sinh sản ruồi nhặng
Vào mùa hè cũng như tất cả các mùa của những vùng có khí hậu ấm áp, sự sinh
sản ruồi ở khu vực chứa rác là vấn đề đáng quan tâm. Quá trình phát triển từ trứng
thành ruồi thường ít hơn 2 tuần kể từ ngày đẻ trứng. Thông thường chu kỳ phát
triển của ruồi ở khu dân cư từ trứng thành ruồi có thể biểu diễn như sau [1]:
Trướng phát triển
: 8 – 12 giờ
Giai đoạn đầu của ấu trùng
:
20 giờ
Giai đoạn thứ hai của ấu trùng
:
24 giờ
Tổng cộng:
Giai đoạn thứ ba của ấu trùng
:
3 ngày
9 -11 ngày
Giai đoạn nhộng
: 4 – 5 ngày
Bảng 1.7 Các quá trình biến đổi áp dụng trong xử lý CTR
Quá trình biến đổi

Phương pháp biến đổi

Biến đổi hoặc thay đổi cơ
bản sản phẩm

Lý học
− Tách loại theo
thành phần
− Giảm thể tích
− Giảm kích thước

− Tách loại bằng tay
hoặc máy phân loại
− Sử dụng lực hoặc
áp suất
− Sử dụng lực cắt,
nghiền hoặc xay

− Các thành phần
riêng biệt trong
hỗn hợp chất thải
đô thị
− Giảm thể tích ban
đầu
− Biến đổi hình dáng
ban đầu và giảm
kích thước

− Oxy hóa bằng nhiệt
− Sự chưng cất phân

− CO2, SO2 ,sản phẩm
oxy hóa khác, tro

Hóa học
− Đốt
− Nhiệt phân
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

15


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

− Khí hóa

hủy
− Đốt thiếu khí

− Khí gồm hỗn hợp
khí, cặn dầu và
than

− Biến đổi SH hiếu
khí
− Biến đổi SH kỵ khí
− Biến đổi SH kỵ khí

− Phân compost
(mùn dùng để ổn
định đất)
− CH4, CO2, khí ở
dạng vết, chất thải
còn lại
− CH4, CO, sản phẩm
phân hủy còn lại
mùn hoặc bùn

Sinh học
− Hiếu khí compost
− Kỵ khí phân hủy
− Kỵ khí compost

Nguồn: Nguyễn Văn Phước – Giáo trình quản lý và xử lý chất thải rắn, NXB Xây
Dựng – Hà Nội, 2008.

CHƯƠNG 2.
2.1.

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP Ủ PHÂN COMPOST
HIẾU KHÍ
Tổng quan về phương pháp ủ phân sinh học

2.1.1. Quá trình làm phân Compost
Quá trình làm phân compost là quá trình sinh học thường dùng để chuyển hóa
phần chất hữu cơ 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 CTRSH và bùn từ trạm xử lý nước thải [6].

Tất cả các quá trình làm compost đều xảy ra theo ba bước: (1) xử lý sơ bộ
CTRSH, (2) phân hủy hiếu khí chất hữu cơ của CTRSH và (3) bổ sung chất cần thiết
để tạo thành compost có thể tiêu thụ trên thị trường [6].
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 (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 hơn trong khoảng 5 – 10 ngày. Và giai đoạn cuối cùng –
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

16


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

pha trưởng thành – khuẩn tia (actinomycetes) và mốc xuất hiện. Do các loại sinh vật
này có thể không tồn tại trong CTRSH ở nồng độ thích hợp, nên cần bổ sung chúng
vào vật liệu làm phân như là chất phụ gia [6].
Phương pháp ủ compost có thể được phân loại theo các chất thải rắn được chứa
trong container hay không (phương pháp ủ ngoài 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) [6].
2.1.2. 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 themorpholic. Kết quả của quá trình ohan6 hủy sinh

học tạo ra nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổn định, không mang mầm bệnh và có ích trong
việc ứng dụng cho cây trồng [7].
Compost là sản phẩm của quá trình chế biến compost, đã được ổn định như
humus, không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo các côn trùng, có thể được lưu trữ an
toàn và có lợi ích cho sự phát triển của cây trồng [7].
2.1.3. Các phản ứng hóa sinh
Quá trình phân hủy chất thải xảy ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và sản
phẩm trung gian. Ví dụ quá trình phân hủy protein bao gồm các bước: ptrotein →
protides → amino acids → hợp chất ammonia → nguyên sinh chất của vi khuẩn và N2
hoặc NH3 [7].
Đối với carbonhydrates, quá trình phân hủy xảy ra theo các bước sau:
carbonhydrate → đường đơn →acid hữu cơ →CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn
[7].
Chính xác những chuyển hóa hóa – sinh diễn ra trong quá trình composting vẫn
chưa được nghiên cứu chi tiết. Các giai đoạn khác nhau trong quá trình composting có
thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau [7]:
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

17


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

1. Pha thích nghi (laten phase) là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi
trường mới.
2. Pha tăng trưởng (groth 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 và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất. Phản ứng hóa sinh này
được đặc trưng bằng các phương trình sau đây trong trường hợp làm phân compost
hiếu khí và kỵ khí như sau:
CHONS + O2 +VSVhiếu khí → CO2 + NH3 +sp khác + năng lượng
CHONS + O2 + VSVkỵ khí →CO2 + H2S + NH3 + CH4 + sp khác + năng lượng
4. Pha trưởng thành (malnutrition 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 quá trình chuyển hóa các chất phức tạp
hữu cơ thành mùn) và các chat khoáng (sắt, canxi, nito…) và cuối cùng thành mùn.
Các phản ứng nitrate hóa, trong đó ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định hóa
chất như trình bày ở 2 phương trình trên bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrite (NO2-)
và cuối cùng thành nitrate (NO3-) cũng xảy ra như sau:
NH4+ + 3/2 O2 → NO2- +2H+ +H2O
NO2- +1/2 O2 → NO3Vì NH4+ cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho quá trình
tổng hợp trong mô tế bào:
NH4+ +4CO2 +HCO3- +H2O → C5H7NO2 +5O2
Phương trinh phản ứng nitrate hóa tổng cộng như sau:
22NH4+ + 4CO2 +37O2 + HCO3- → 21NO3- + C5H7NO2 +20H2O +42H+
2.2.

Các yếu tố ảnh hưởng

2.2.1. Các yếu tố vật lý
− Nhiệt độ
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

18

Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

Nhiệt độ trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hưu cơ bởi vi
sinh vật, phụ thuộc và kích thước của đống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ lệ C/N, mức độ
xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh [8].
Nhiệt độ trong hệ thống ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá trình ủ, phụ
thuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống [8].
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 thông số giám sát và điều khiển quá
trình ủ CTR. Trong luống ủ, nhiệt độ cần duy trì là 55 – 65 oC, vì ở nhiệt độ nhà, quá
trình chế biến phân hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt. nhiệt độ tăng trên ngưỡng này
vi sinh vật sẽ bị ức chế hoạt động. Ở nhiệt độ thấp hơn, phân hưu cơ không đạt tiêu
chuẩn về xử lý mầm bệnh [8].
Nhiệt độ trong luống ủ có thể điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau như hiệu
chỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm, cô lập khối ủ với môi trường bên ngoài bằng cách che
phủ hợp lý [8].
− 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 quá trình hòa tan dinh dưỡng vào nguyên
sinh chất của thế bào [8].
Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân CTR nằm trong khoảng 50 -60%. Các vi sinh
vật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy CTR thường tập trung lại 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 đệ phân hủy kỵ khí vì quá trình trao đổi khí bị cản trở do hiện
tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chất đinh
dưỡng và lan truyền vi sinh vật gây bệnh [8].

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 [8].

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

19


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

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 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 hoàn sản phẩm
phân hữu cơ [8].
− 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 tùy theo loại vật liệu chế biến phân. Thông thường, độ xốp trong quá
trình chế biến diễn ra tốt trong khoảng 35 -60%, tối ưu là 32 – 36% [8].
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
hiện điện trong các vật liệu ỉ. 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 [8].
Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỉ lệ trộn
hợp lý [8].

− 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 [8].
− Thổi khí
Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung quanh để vi sinh vta65 sử
dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt.
Nếu khí không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ sẽ có những vùng kỵ khí, gây
mùi hôi [8].
Lượng không khí được cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể thực hiện bằng cách
[8]:
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

20


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

•
•
•
•

Đảo trộn
Cắm ống tre
Thải chất thải từ tầng lưu chứa trên cao xuống thấp
Thổi khí trực tiếp

Quá trình đảo trộn cung cấp không khí không đủ theo cân bằng tỏ lượng. Điều
kiện hiếu khí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt động trong
môi trường tùy tiện hoặc kỵ khí. Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để
quá trình ủ phân hoàn tất bị kéo dài [8].
Cấp khí bằng phương pháp htoi63 khí đạt hiệu quả hân hủy cao nhất. tuy nhiên,
lưu lượng khí phải được khống chế thích hợp. Nếu cấp quá nhiều khí sẽ làm cho chi
phí sản xuất tăng và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm không đảm bảo
an toàn 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 mất đi một lượng nito dưới dạng NH 3.
Trái lại, nếu thổi khí quá ít, môi trường bên trong khối phân trở thành kỵ khí. Vận tốc
thổi khí cho quá trình ủ phân thường trong khoảng 6 – 10 m 3 khí/ tấn nguyên liệu/h
[8].
2.2.2. Các yếu tố hóa sinh
− Tỷ lệ C/N
Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học: trong đó
cacbon và nito 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 trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của tế bào
[8].
Khoảng 20 – 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết cho quá
trình đồng hóa thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hóa thành CO 2. Cacbon cung cấp
năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra 50% khối lượng tế bào vi sinh vật. Nito là
thành phần chủ yếu của protein, acid nucleic, acid amin, enzyme, co-enzyme cần thiết
cho sự phát triển và hoạt động của tế bào [8].

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

21

Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1. Ở mức tỷ lệ thấp hơn, Nito
sẽ thừa và sinh ra khí NH 3, nguyên nhân gây ra mùi khai. Ở mức tỷ lệ cao hơn, sự
phân hủy xảy ra chậm [8].
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 là do hai phần ba cacbon được giả phóng dưới dạng CO 2 khi các
hợp chất hữu cơ bị phân hủy bơi vi sinh vật [8].
Mặc dù đạt tỷ lệ C/N khoảng 30:1 là mục tiêu tối ưu trong quá trình ủ phân
compost, nhưng tỷ lệ này có thể được hiệu chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ,
trong đó quan trọng nhất là cần quan tâm tới các thành phần có hàm lượng lignin cao
[8].
Trong thực tế việc tính toán và hiệu chỉnh tỷ lệ C/N tối ưu gặp phải nhiều khó khăn
sau [8]:
• Một phần các cơ chất như lignin và cellulose khó bị phân hủy sinh học, chỉ
bị phân hủy một phần sau một khoảng thời gian dài.
• Một số chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật không có sẵn.
• Quá trình cố định N có thể xảy ra dưới sự 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 bằng phương trình sau:
%C =
%C trong phương trình này là lượng vật liệu còn lại sau khi nung ở nhiệt độ 550 oC
trong 1 giờ. Do đó một số lượng lớn chất thải chứa phần lớn nhựa (là thành phần bị
phân hủy ở 550oC) sẽ có giá trị %C cao, nhưng đa phần không có khả năng phân hủy
sinh học [8].
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 lượng N. Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hóa, oxy
hóa phần cacbon dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp. Do đó thời gian cần thiết cho
quá trình làm compost 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
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

22


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

phân là 12 ngày, nếu tỷ lệ này dao động trong khoảng 20 -50, thời gian cần thiết sẽ là
14 ngày và nếu tỷ lệ này là 78 thì thời gian cần thiết là 21 ngày [8].
− Oxy
Oxy cũng là một trong những thành phần queyt61 định chất lượng của phân
compost. Khi vi sinh vật oxy hóa cacbon tạo năng lượng, oxy được sử dụng để tạo ra
khí CO2. Khi không có đủ oxy môi trường sẽ trở nên yếm khí và tạo ra mùi hôi như
mùi trứng gà thối của H2S [8].
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 [8].
− Dinh dưỡng
Cung cấp đủ P, Kali và các chất vô cơ khác như Ca, Fe, Zn, Cu, Bo…là cần thiết
cho sự chuyển hóa của vi sinh vật. thông thường, các chất dinh dưỡng này không có
giới hạn bởi chúng hiện diện phong phú trong các vật liệu làm nguồn nguyên liệu cho
quá trình ủ phân compost [8].

− pH

giá trị pH trong khoảng 5,5 -8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phân.
Các vi sinh vật nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ. TRong gia
đoạn đầu của quá trình ủ, các acid này tích tụ và làm giảm giá trị pH, kìm hãm sự phân
hủy lignin và cellulose. Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ. Nếu
hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các acid có thể làm giảm pH đến 4,5 và gấy ảnh
hưởng nghiệm trọng đến hoạt động của vi sinh vật [8].
− Vi sinh vật
Chế biến phân hưu cơ là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại vi sinh vật
khác nhau được sử dụng. Vi sinh vật trng 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

GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

23


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

thể bổ sung thêm vi sinh vật từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy xảy ra
nhanh hơn và hiệu quả hơn [8].
− Chất hữu cơ
Vận tốc phân hủy dao động tùy theo thành phần, kích thước, tính chất của chất hữu
cơ. Chất hữu cơ hòa tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hòa tan. Lignin và
lingo cellulose là những chất phân hủy rất chậm [8].
Bảng 2.1 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí
Thông số
Kích thước

Tỷ lệ C/N

Pha trộn
Độ ẩm
Đảo trộn

Nhiệt độ

Kiếm soát mầm bệnh
Nhu cầu về không khí

pH
Mức độ phân hủy
Diện tích đất yêu cầu

Giá trị
Quá trình ủ hiệu quả tối ưu khi kích
thước CTR khoảng 25 -75 mm
Tỷ lệ C/N tối ưu dao động từ 25 -50
ở tỷ lệ thấp hơn, dư NH3 hoạt tính sinh
học giảm
ổ tỷ lệ cao hơn chất dinh dưỡng bị hạn
chế
Thời gian ủ ngắn hơn
Nên kiểm goat trong phạm vi 50 -60%
trong suốt quá trình ủ. Tối ưu là 55%
Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng
bánh và sự tạo thành rãnh khí, trong quá
trình làm phân hữu cơ, CTR phải được
xáo trộn định kỳ. Tần suất đão trộn phụ

thuộc vào quá trình thực hiện.
Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng
50 -55oC đối với một vài ngày đầu và 55
– 60oC trong những ngày sau đó. Trên
66oC hoạt tính vi sinh vật giảm đáng kể
Nhiệt độ 60 -70 oC, các mầm bệnh bị tiêu
diệt
Lượng oxy cần thiết được tính toán dựa
trên cần bằng tỷ lượng. không khí chứa
oxy cần thiết phải được tiếp xúc đều với
tất cả các phần tử của CTR làm phân.
Tối ưu: 7 – 7,5. Để hạn chế sự bay hơi N
– NH3, pH không được vượt quá 8,5
Đánh giá qua sự giảm nhiệt độ và thời
gian cuối
Công suất 50T/ ngày cần 1hecta đất

Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

24


Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người bằng phương pháp
ủ phân compost hiếu khí

2.3.

Phương pháp chế biến phân compost hiếu khí

Các phương pháp sản xuất compost hiện nay có thể được phân loại theo nhiều
cách khác nhau như sau:
2.3.1. Phương pháp ủ compost theo luống dài với thổi khí thụ động có xáo
trộn (Turned, passively aerated windrows)
Trong phương pháp ủ compost theo luống dài với thổi khí thụ động có xáo trộn,
vật liệu được sắp xếp theo luống dài và hẹp. không khí oxygen được cung cấp tới hệ
thống theo các con đường tự nhiên như gió, lối lưu nhiệt, ... các luống compost
được xáo trộn định kỳ thường xuyên để xáo trộn đều kích thước chất thải rắn trong
luống compost, trộn đều phân bố độ ẩm và hỗ trợ cho thổi khí thụ động. Việc xáo
trộn được thực hiện bằng cách di chuyển luống compost với xe xúc hoặc bằng xe
xáo trộn chuyên dụng để xáo trộn luống compost.
Ưu điểm:
• Do xáo trộng thường xuyên nên chất lượng compost thu được khá đồng đều;
• Vốn đầu từ và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp oxygen
cưỡng bức.
Nhược điểm:
• Cần nhiều nhân công;
• Thời gian ủ dài (3 – 6 tháng);
• Sử dụng thổi khí thụ động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ
và mầm bệnh;
• Xáo trộn luống compost thường gây thất thoát nito và gây mùi;
• Quá trình ủ có thể bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, ví dụ như mưa có thể
gây ảnh hưởng bất lợi cho quá trình ủ;
• Phương pháp thổi khí thụ động cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và loại
vật liệu này phù hợp với phương pháp thì ít hơn so với các phương pháp khác.
2.3.2. Phương pháp ủ compost theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng
bức
Trong phương pháp này, vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống dài.

Không khí (oxygen) được cung cấp tới hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bom7nen1
khí và hệ thống phân phối khí như ống phân phối khí hoặc sản phẩm phân phối khí.
Ưu điểm:
• Dễ kiểm soát khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ
oxygen trong luống ủ compost;
GVHD: ThS. Nguyễn Ngọc Trinh
SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống
SVTH: Đào Duy Tú Bình

25