Tiểu luận công nghệ sinh học môi trường

Trang 1

GVGD: Ths VƯU NGỌC DUNG LỚP: 09MT112-N2

MỤC LỤC

PHẦN I CHƯƠNG MỞ ĐẦU 3

I Giới thiệu đề tài 3

I.1 Mục đích 3

I.2 Đối tượng và phạm vi 3

I.3 Thực trạng rác thải sinh hoạt 3

PHẦN II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN COMPOST 7

II Công nghệ sản xuất phân hữu cơ sinh học ( COMPOST) 7

II.1 Định nghĩa 7

II.2 Nguồn nguyên liệu ủ compost 8

II.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất phân compost 8

II.4 Cơ sở của quá trình COMPOST 13

II.5 Một số vi sinh vật tham gia quá trình compost: 13

II.6 Chất lượng compost 14

II.7 Các kỹ thuật làm phân compost 15

II.8 Những lợi ích và hạn chế của quá trình Compost 16

III QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN COMPOST 22

Bước 1: Phân loại rác: 23

Bước 2: Trộn rác với các thành phần bổ sung: 23

Bước 3: Đổ rác vào bể ủ: 23

Bước 4: Đảo trộn rác: 23

Trang 2

Bước 5: Kiểm soát nhiệt độ: 24

Bước 6: Kiểm soát độ ẩm: 24

Bước 7: Ủ chín: 25

Bước 8: Sàng lọc Compost: 25

Bước 9: Chứa và đóng bao: 25

IV Đề xuất một số công nghệ 26

IV.1-Sản xuất compost dạng luống kiểu tĩnh( static windrow) 28

IV.2- Sản xuất compost trong các thùng 29

V KẾT LUẬN 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

PHẦN I CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Trang 3

I Giới thiệu đề tài.

Ô nhiễm môi trường là vấn đề nghiêm trọng biểu hiện bởi sự bùng nổ dân số cùngvới tốc độ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nhanh chóng tạo ra một sức ép lớn tới môitrường sống ở Việt Nam, đặc biệt là rác thải sinh hoạt ảnh hưởng tới môi trường hiện nay.Trước đây, có rất nhiều tài liệu đề cập tới vấn đề thực trạng ô nhiễm môi trường bởirác thải sinh hoạt ở nước ta, đưa ra giải pháp mang tính triệt đề nhằm cải thiện và thay đổimôi trường này

I.1 Mục đích.

Tìm hiểu giải pháp nhằm hạn chế tối đa tình trạng ô nhiễm và bảo vệ môi trường,đảm bảo sức khỏe cho người dân Tất cả đều hướng tới mục đích là xây dựng một xã hộiphát triển, tiến bộ

Tiến hành nghiên cứu, thúc đẩy khoa học phát triển, áp dụng khoa học vào đời sốngnhắm cải tiến kỹ thuật

I.2 Đối tượng và phạm vi.

Những chất thải sinh hoạt ở các khu vực: cụm gia đình, cụm dân cư, xã - phường,thị trấn, thị xã, thành phố Khu xử lý rác có thể xây dựng gần khu vực dân cư do không cómùi hôi, nước rỉ rác và các khí độc hại thải ra

I.3 Thực trạng rác thải sinh hoạt

I.3.1 Khái niệm chung

Chất thải rắn sinh hoạt: Là những chất thải liên quan đến các hoạt động của conngười, nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan, trường học, các trungtâm dịch vụ, thương mại

Chất thải rắn sinh hoạt có thành phần bao gồm kim loại, sành sứ, thủy tinh, gạch ngói

vỡ, đất, đá, cao su, chất dẻo, thực phẩm dư thừa hoặc quá hạn sử dụng, xương độngvật, tre, gỗ, lông gà vịt, vải , giấy, rơm, rạ, xác động vật, vỏ rau quả v.v…

Trang 4

Theo phương diện khoa học, có thể phân biệt các loại chất thải rắn sau:

- Chất thải thực phẩm bao gồm các thức ăn thừa, rau, quả… loại chất thải này mang bản chất dễ bị phân hủy sinh học, quá trình phân hủy tạo ra các chất có mùi khó chịu, đặc biệt trong điều kiện thời tiết nóng ẩm Ngoài các loại thức ăn dư thừa từ gia đình còn có thức ăn dư thừa từ các bếp ăn tập thể, các nhà hàng, khách sạn, ký túc xá, chợ

- Các chất thải rắn từ đường phố có thành phần chủ yếu là các lá cây, que, củi, nilon,

vỏ bao gói…

I.3.2 Phân loại rác thải sinh hoạt:

Thông thường rác được chia thành 3 nhóm chính như sau:

+ Rác vô cơ (rác khô): gồm các loại phế thải thuỷ tinh, sành sứ, kim loại, giấy, cao

su, nhựa, vải, đồ điện, đồ chơi, cát sỏi, vật liệu xây dựng

+ Rác hữu cơ (rác ướt): gồm các cây cỏ loại bỏ, lá rụng, rau quả hư hỏng, đồ ăn

thừa, rác nhà bếp, xác súc vật, phân chăn nuôi

Trang 6

- Đối với rác thải hữu cơ: thực phẩm thừa, lá cây, phế thải công nghiệp, Sử dụngbiện pháp làm phân ủ.

- Có thể sản xuất khí sinh học tại hộ gia đình vào những vụ thu hoạch, tận dụng phếthải đồng ruộng, chất thải chăn nuôi và một phần chất thải sinh hoạt

- Xây dựng nhà máy xử lý rác làm phân vi sinh, tận dụng triệt để nguồn rác hữu cơ

- Đối với rác thải không tái chế được: gach ngói, cát đá, thủy tinh, biện pháp xử lý

là chôn lấp

Trang 7

PHẦN II: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN COMPOST

II Công nghệ sản xuất phân hữu cơ sinh học ( COMPOST)

II.1 Định nghĩa

Phân hữu cơ sinh học là sản phẩm phân bón được tạo thành thông qua quá trình lênmen vi sinh vật các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau (phế thải nông, lâmnghiệp, phế thải chăn nuôi, phế thải chế biến, phế thải đô thị, phế thải sinhhoạt ), trong đó các hợp chất hữu cơ phức tạp dưới tác động của vi sinh vật hoặc cáchoạt chất sinh học được chuyển hóa thành mùn

Sản phẩm “ composting “: ổn định về mặt sinh học, tương tự như chất mùn, có thể sử

dụng để trộn thêm vào đất hay làm phân bón, màng lọc sinh học hay nhiên liệu

Mục tiêu: ổn định sinh học, giảm thể tích và khối lượng chất thải, làm khô, loại bỏ tối đa

các chất độc đối với thực vật, hạt hay những phần của cây làm tiêu diệt các mầm bệnh.Qúa trình ủ phân làm giảm hiệu ứng nhà kính

Quá trình làm Compost có thể phân ra làm các giai đoạn khác nhau dựa theo

sự biến thiên nhiệt độ :

- Pha thích nghi : là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường

- mới

- Pha tăng trưởng : đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy

Trang 8

- sinh học đến ngưỡng nhiệt mesophilic.

- Pha ưa nhiệt : là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất Đây là giai đoạn ổn định hóachất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất

- Pha trưởng thành : là giai đoạn giảm nhiệt độ đến mức mesophilic và cuốicùng bằng nhiệt độ môi trường Quá trình lên men lần thứ hai chậm và thích hợp cho

sự hình thành keo mùn (là quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ thành mùn vàcác khoáng chất sắt, canxi, nitơ …) và cuối cùng thành mùn

II.2 Nguồn nguyên liệu ủ compost.

Chủ yếu là rác thải sinh hoạt ở các hộ gia đình, chất thải công nghiệp ( bã nho, bã mía ),chất thải nông nghiệp,

- Ngoài công nghệ ủ kị khí và hiếu khí, người ta còn có thể thu hồi khí và phân vi sinh

từ các bãi rác chôn lấp hợp vệ sinh

II.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sản xuất phân compost

Trang 9

II.3.1.Các yếu tố dinh dưỡng:

Bảng 8: các thông số dinh dưỡng+ Nguyên tố đa lượng và vi lượng

* Nguyên tố đa lượng như: C, N, P, Ca, và K

* Nguyên tố vi lượng như: Mg, Mn, Co, F

Trong thực tế, hầu hết chúng trở nên độc nếu nồng độ vượt quá mức cho phép.Hầu hết những nguyên tố Mg, Co, Mn, Fe, S…có vai trò trong việc trao đổi tế bào chất

+ Tỷ lệ C/N

-Tỷ lệ C:N là hệ số dinh dưỡng chính.Trong thực tiễn sản xuất compost, tỷ lệ này vàokhoảng 20:1 đến 25:1 Ngược lại, nếu tỷ lệ thấp hơn 20:1, N có khả năng bị thất thoát.Bởi vì, N dư chuyển hóa thành N trong NH3 Giai đoạn chuyển hóa tích cực (activestage) trong sản xuất compost có đặc điểm là nồng độ pH và nhiệt độ khá cao, đặcđiểm này có thể gây ra sự bay hơi của NH3

II.3.2 Những yếu tố môi trường

Chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình sản xuất compost là nhiệt độ, độ ẩm và pH

Ý nghĩa là chúng (có thể là từng yếu tố hoặc nhiều yếu tố kết hợp lại) quyết định tốc độ

và mức độ phân hủy Nếu khiếm khuyết một yếu tố bất kỳ nào đó sẽ làm giảm tốc độ

và mức độ phân hủy

Trang 10

+ Nhiệt độ

Nhiệt độ tối ưu là 50 – 60 oC, thích hợp với vi khuẩn Thermophilic và tốc độ phân hủy rác

là cao nhất Nhiệt độ trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật làm cho quá trìnhphân hủy diễn ra không thuận lợi, còn nhiệt độ hơn ngưỡng nà phân Compost sẽ không đạttiêu chuẩn về mầm bệnh

Bả n g 2 6 : Khoảng nhiệt độ của các nhóm vi sinh vật.

Khoảng dao động Tối ưu

+ Yếu tố độ ẩm

Tầm quan trọng của việc giữ độ ẩm của cơ chất từ 50% – 60% thường bị coi nhẹtrong quá trình sản xuất compost Nếu độ ẩm thấp hơn 20% không đủ cho sự tovồntại của vi sinh vật Còn độ ẩm quá cao sẽ dẫn tới tình trạng rò rỉ chất dinh dưỡng

và bất lợi cho quá trình thổi khí, do các lỗ hỏng không gian bị bít kín và chứa đầynước không cho không khí đi qua, vật liệu sẽ không xốp và tạo ra trường yếm khí

Trang 11

bên trong khối ủ Compost Điều này thực chất rất quan trọng bởi vì độ ẩm thấp hơn

sẽ kìm hãm hoạt động của vi khuẩn và tất cả vi khuẩn sẽ ngừng hoạt động ở độ ẩm12%

 Số lượng và nồng độ khí hôi thối giảm mạnh

-Mùi khó chịu là vấn đề không thể tránh trong xử lý và thải bỏ chất thải Để cải thiệnđáng kể nồng độ và sự tập trung mùi trong sản xuất compost hiếu khí cần cung cấp đủnhu cầu Oxi cho quần thể vi khuẩn hoạt động bằng cách sử dụng quy trình thông khíthích hợp Khí sinh ra có thể được kiểm soát bằng cách thu khí từ khối ủ compost doquá trình phân hủy và xử lý chúng bằng hệ thống xử lý hoá học hay sinh học, nhờ vậymùi hôi khó chịu sẽ giảm

+ Kích thước hạt

Kích thước hạt là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giữ ẩm và tốc độ phân hủy Qúa trìnhphân hủy hiếu khí sẽ xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bềmặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với Oxi Do đó, có thể làm tăng tốc độ phân hủy trong mộtkhoảng độ xốp nhất định

Đường kính của hạt tối ưu là 3 – 50nm Hạt có kích thước quá nhỏ sẽ có độ xốp thấp, ứcchế tốc độ phân hủy Còn hạt quá lớn sẽ có độ xốp cao, làm cho sự phân bố khí khôngđồng đều, không có lợi cho quá trình chế biến Compost

+ Vi sinh vật

Không có gì có lợi bằng sự tham gia của vi sinh vật đối với việc chế biến phân Compost từ

Trang 12

rác hữu cơ Trong quá trình chế biến có sự tham gia của nhiều loại vi sinh vật khác nhau

như nấm, vi khuẩn, khuẩn tia ( Actinom ycetes ) đôi khi còn có tảo,…

Hầu hết hoạt động của vi sinh trong chế biến đến mức tối đa các loài vi sinh vật có hạitrong sản phẩm Do đó, để đảm bảo tiêu chuẩn tiêu diệt mầm bệnh, torng lúc vận hành chếbiến Compost cần đảm bảo nhiệt độ để có thể tiêu diệt hết mầm bệnh

+ Mức độ và tốc độ ủ

Không nên quá trình lên men diễn ra quá lâu vì sẽ còn ít chất hữu cơ là những chất làm giàu cho đất Quá trình ủ không được quá nhiệt, không nên để mất Nitơ, không nên quá lạnh Việc giảm lượng chất hữu cơ là một chất chỉ thị tốt để đánh giá mức độ ủ, và mức độ phân hủy, tốc độ ủ có thể đo bằng tốc độ tiêu thụ Oxy

Trang 13

II.4 Cơ sở của quá trình COMPOST

Vi sinh vật: Vi khuẩn, xạ khuẩn, vi nấm

Thêm vi sinh vật thường không cần thiết

Sự phân rã chất thải bị ảnh hưởng của 2 quá trình hiếu khí và kỵ khí

Mối quan hệ giữa đồng hóa hiếu khí và kỵ khí phụ thuộc vào đặc điểm sinh lý của chấtthải/ COMPOST: cấu trúc, độ rỗng, nước, không khí lưu thông và dinh dưỡng sẵn có

II.5 Một số vi sinh vật tham gia quá trình compost:

Giai đoạn đầu là vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm mốc Mỗi loại có điều kiện sinh trưởng tối

ưu khác nhau như là: về nhiệt độ: các vi sinh vật nhóm psychrophiles ưa khoảng 15-20

0C, nhóm mesophilies ưa khoảng 25-350C và nhóm thermophiles, ưu khoảng 55-650C.Trong chất thải chín kỹ(đã ngấu) có nhiệt độ <350C, sự phân hủy chất hữu cơ còn có sựtham gia đáng kể của các động vật bậc thấp như trùng, bọ đất, mối và giun

Mùi đất đặc trưng của đất được gây ra bởi actinomycetes, sinh vật tương tự như nấm

nhưng thực sự là những vi khuẩn dạng sợi Giống như các vi khuẩn khác, họ thiếu hạtnhân, nhưng họ phát triển các sợi đa bào như nấm Enzyme của nó phân hủy các chất hữu

cơ phức tạp như:cellulose, lignin, chitin, và protein.

Penicillium Bacillus Cytophaga

Trang 14

Cellulomonas Aspergillus

Kết quả phân tích thành phần rác thải sinh hoạt cho thấy, thành phần rác hữu cơ của tachiếm khoảng 45-55%, là tỉ lệ cao nên rất thích hợp với phương pháp xử lý bằng côngnghệ sinh học

Hơn nữa, xử lý rác bằng công nghệ vi sinh có thể khắc phục được tình trạng ô nhiễmmôi trường không khí và ô nhiễm nguồn nước, đồng thời tiết kiệm được diện tích đất

II.6 Chất lượng compost

Chất lượng và thành phần compost tuân theo yêu cầu:

1 Hoai tối đa

2 Thành phần dinh dưỡng và chất hữu cơ thích hợp

3 Tỷ lệ C/N phù hợp

4 pH trung tính hay kiềm nhẹ

5 Kim loại nặng và chất gây ô nhiễm hữu cơ ở nồng độ thấp

6 Không chứa những yếu tố cản trở sinh trưởng của thực vật

7 Gần như không chứa tạp chất

8 Không còn hạt mầm hay phần sinh trưởng được của thực vật

CÔNG NGHỆ SH-MT 14

Trang 15

9 Chứa không đáng kể đá sỏi

10 Có mùi đặc trưng của đất rừng

11 Có màu từ nâu đến đen

II.7 Các kỹ thuật làm phân compost.

Mục tiêu của quá trình chuẩn bị vật liệu ban đầu:

- Tối ưu hóa cho quá trình compost xảy ra

- Loại bỏ những tạp chất để bảo vệ thiết bị, giảm hàm lượng kim loại nặng và các hợpchất gây độc,

- Đạt yêu cầu chất lượng cho compost thành phẩm

- Những bước cơ bản của quá trình chuẩn bị và gia giảm vật liệu thô như sau:

- Nghiền hoặc xay nhỏ chất thải có kích thước lớn ( gỗ, cây, cỏ, ) để tăng diện tích

bề mặt cho vi sinh vật hoạt động

- Loại bớt nước nếu chất thải chứa nhiều nước

- Thêm nước nếu chất thải quá khô

- Phối hợp các thành phần chất thải ( ướt và khô, giàu dinh dưỡng, kích thước khácnhau, )

- Loại bỏ những tạp chất như thủy tinh, kim loại, nhựa bằng tay hay máy tự động

II.8 Những lợi ích và hạn chế của quá trình Compost.

Trang 16

A Lợi ích

Là phương án được lựa chọn để bảo tồn nguồn nước và năng lượng

Kéo dài tuổi thọ cho các bãi chôn lấp

Ổn định chất thải: Các phản ứng sinh học xảy ra trong quá trình chế biến Compost sẽchuyển hóa các chất hữu cơ dễ thối rửa sang dạng ổn định, chủ yếu là các chất vô cơ ít gây

ô nhiễm môi trường khi thải ra đất hoặc nước

Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh: Nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình phânhủy sinh học có thể đạt khoảng 60oC, đủ để làm mất hoạt tính của vi khuẩn gây bệnh, virus

và trứng giun sán nếu như nhiết độ này được duy trì ít nhất 1 ngày Các sản phẩm của quátrình chế biến Compost có thể thải bỏ an toàn trên đất hoặc sử dụng làm chất bổ sung dinhdưỡng cho đất

Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất: Các chất dinh dưỡng ( N, P, K ) có trong chất thảithường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ Sau quá trình làm phân Compost,các chất này được chuyển hóa thành các chất vô cơ như NO3- và PO43- thích hợp cho câytrồng Sử dụng sản phẩm của quá trình chế biến Compost bổ sung dinh dưỡng cho đất cókhả năng làm giảm thất thoát dinh dưỡng do rò rỉ vá các chất dinh dưỡng vô cơ tồn tại chủyếu dưới dạng không tan Thêm vào đó, lớp đất trồng cũng được cải tiến nên giúp rễ cấyphát triển tốt hơn

Lau bùn khô: Phân người, phân động vật và bùn chứa khoảng 80 – 95% nước, do đó chiphí thu gom vận chuyển và thải bỏ cao Làm khô bùn trong quá trình ủ phân Compost làphương pháp lợi nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trinh phân hủy sinh hco5 làm bay hơinước chứa trong bùn

Tăng khả năng khán bệnh cho cây trồng hơn so với các loại phân hóa học khác

B Hạn chế

Hàm lượng chất dinh dưỡng trong Compost không thỏa mãn yêu cầu

CÔNG NGHỆ SH-MT 16

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	2,41 MB