Tiểu luận môn công nghệ sinh học môi trường

Tiểu luận môn công nghệ sinh học môi trường

3.Các giai đoạn sản xuất phân gồm 9 bước: 11

Bước 1: Phân loại rác: 11

Bước 2: Trộn rác với các thành phần bổ sung: 11

Bước 3: Đổ rác vào bể ủ: 11

Bước 4: Đảo trộn rác: 11

Bước 5: Kiểm soát nhiệt độ: 11

Bước 6: Kiểm soát độ ẩm: 12

Bước 7: Ủ chín: 12

Bước 8: Sàng lọc Compost: 12

Bước 9: Chứa và đóng bao: 13

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

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 Giới thiệu đề tài.

Ô nhiễm môi trường là vấn đề nghiêm trọng biểu hiện bởi sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, nhanh chóng tạo ra một sức ép lớn tới môi trường 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 bởi rác thải sinh hoạt ở nước ta, đưa ra giải pháp mang tính triệt đề nhằm cải thiện và thay đổi môi trường này

2 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 hội phát triển, tiến bộ

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

3 Lịch sử của vấn đề.

Xuất phát từ những nạn ô nhiêm đang diễn ra trong những năm gần đây và ngày càng trở nên nghiêm trọng

4 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 có mùi hôi, nước rỉ rác và các khí độc hại thải ra

5 Phương pháp.

Đề tài sử dụng chủ yếu phương pháp sau:

- Phương pháp phân chia

6 Ý nghĩa thực tiễn và xã hội.

Sau khi nghiên cứu phải mang lại những lợi ích thiết thực về mặt lý luận và thực tiễn, đồng thời mang lại lợi ích cho bản thân và xã hội

Lợi ích càng nhiều, việc đó càng kích thích các nhà khoa học trong việc tìm tòi

và nghiên cứu

CHƯƠNG 1: THỰC TRẠNG RÁC THẢI SINH HOẠT

1 Khái niệm chung về rác thải sinh hoạt.

Chất thải rắn sinh hoạt: Là những chất thải liên quan đến các hoạt động của con người, nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan, trường học, các trung tâm 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 động vật, tre, gỗ, lông gà vịt, vải , giấy, rơm, rạ, xác động vật, vỏ rau quả v.v… 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

…

- Chất thải trực tiếp của động vật chủ yếu là phân, bao gồm phân người và phân của các động vật khác

- Chất thải lỏng chủ yếu là bùn ga cống rãnh, là các chất thải ra từ các khu vực sinh hoạt của dân cư

- Tro và các chất dư thừa thải bỏ khác bao gồm: các loại vật liệu sau đốt cháy, các sản

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

phẩm sau khi đun nấu bằng than , củi và các chất thải dễ cháy khác trong gia đình, trong kho của các công sở, cơ quan, xí nghiệp, các loại xỉ than

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

vỏ bao gói…

2.Phân loại rác thải sinh hoạt:

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

a 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

b 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

c Rác độc hại: là những thứ phế thải rất độc hại cho môi trường và con người

như: Pin, bình ắc quy, hoá chất, thuốc trừ sâu, bom đạn

]

*Tuy nhiên, đã từ lâu người dân luôn có thói quen vứt bỏ rác thải bừa bãi ra môi trường xung quanh như: sông, rạch, ao, hồ, trục lộ giao thông hay bất kỳ một chỗ đất trống nào đó làm cho vấn đề ô nhiễm môi trường do rác ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn bao giờ hết.

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

CHƯƠNG 2: GIẢI PHÁP

1.CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ SINH HỌC ( C OMPO S T)

1.1 Đ ị nh n gh ĩ a

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 (phế thải nông, lâm nghiệp, phế thải chăn nuôi, phế thải chế biến, phế thải đô thị, phế thải sinh hoạt ), trong đó các hợp chất hữu cơ phức tạp dưới tác động của

vi sinh vật hoặc các hoạt chất sinh học được chuyển hóa thành mùn.

1.2 Ng u ồ n n g uyên l i ệ u ủ co mp ost

Chủ yếu là rác thải sinh hoạt ở các hộ gia đình.

- 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

1.3 Các y ế u tố ả nh hư ở ng đ ế n s ả n x u ấ t p h ân compost

Ngoài sự có mặt của những sinh vật cần thiết, những yếu tố chính ảnh hưởng lên quá trình sản xuất compost có thể được 03 nhóm chính là: nhóm những yếu tố dinh dưỡng, môi trường và vận hành.

1.3.1.Các y ế u t ố dinh dưỡ ng:

Bảng 8: các thông số dinh dưỡng

a/ Nguyên t ố đa l ượng và vi l ượ ng

* 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.

b/

T ỷ l ệ C/N

-Tỷ lệ C:N là hệ số dinh dưỡng chính.Trong thực tiễn sản xuất compost, tỷ lệ này vào khoảng 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 (active stage) trong sản xuất compost có đặc điểm là nồng độ pH và nhiệt độ khá cao, đặc điểm này có thể gây ra sự bay hơi của NH3.

1.3.2 Nh ữ ng y ế u 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.

a/ Nhiệt độ

Nếu nhiệt độ trên 650C quá trình sản xuất compost hầu như sẽ bị ảnh hưởng xấu.

b/ Độ pH:

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

c/

Y ế u t ố độ ẩm

Tầm quan trọng của việc giữ độ ẩm của cơ chất từ 40%– 45% thường bị coi nhẹ trong quá trình sản xuất 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 ẩm 12%.

d/ Sự th ông khí

- So sánh với phương pháp sản xuất compost kỵ khí, phương pháp sản xuất compost hiếu khí có rất nhiều ưu điểm:

- Sự phân huỷ xảy ra nhanh hơn.

• Nhiệt độ cao đủ để làm chết những mầm bệnh.

• 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 thiện đáng kể nồng độ và sự tập trung mùi trong sản xuất compost hiếu khí cần cung cấp đủ nhu cầu Oxi cho quần thể vi khuẩn hoạt động bằng cách sử dụng quy trình thông khí thích hợp Khí sinh ra có thể được kiểm soát bằng cách thu khí từ khối ủ compost do quá trình phân hủy và xử lý chúng bằng hệ thống xử lý hoá học hay sinh học, nhờ vậy mùi hôi khó chịu sẽ giảm.

Khí CO 2, NH 4 - , NO x ,

mùn

Mẫu plastic, mẫu kim loại

Mùi đất

Ủ trong các bể ủ

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

Chất thải

cân

Đổ vào băng tải phân mùi hôi, bụi

Chất (hc) không lên men Phân loại Các chất vô cơ

Qua nam châm phân loại sắt

metan,

CH 4, CO 2, H 2 , H 2 S, NH 3 , NO X

Sơ đồ sản xuất phân Compost

Chôn lấp

nước rỉ rác

Tái chế

Bước 1: Phân loại rác:

Rác thu gom đến xưởng sẽ được phân lọai bằng tay thành 3 lọai:

1 Dễ phân hủy

2 Tái chế

3 Đổ bỏ

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

Có tỷ lệ Carbon và Nitrogen (gọi là C/N) rất quan trọng cho quá trình phân hủy rác

Cả C và N đều là thức ăn cho vi sinh vật phân hủy thành phần hữu cơ Trong đó Carbon quan trọng cho sự tăng trưởng các tế bào, còn Nitrogen là nguồn dưỡng chất

Nguyên liệu rác ban đầu nên có tỷ lệ C/N từ 25:1 đến 40:1 để giúp quá trình phân hủy nhanh và hiệu quả Độ dao động C/N của rác gia đình khá cao và thể làm compost

Bước 3: Đổ rác vào bể ủ:

Thành phần rác hữu cơ dễ phân hủy sẽ được rải đổ trên bề mặt của bể ủ với chiều dày từng lớp khỏang 20cm và cung cấp bằng chế phẩm EM lên bề mặt của rác trong bể ủ (Theo hướng dẫn trên bao bì của sản phẩm) Trong vài ngày đầu nhiệt độ sẽ tăng lên đến 600C, điều này giúp cho sản phẩm compost không còn mầm bệnh và cỏ dại Quá trình compost sẽ diễn ra trong 40 ngày và sau đó sẽ được đưa qua bể ủ chín 15 ngày nữa Trong suốt thời gian ủ cần phải theo dõi nhiệt độ 1 cách thường xuyên Hàng tuần đào 1

lỗ để kiểm tra độ ẩm, nếu quá khô thì phải rưới thêm nước

Bước 4: Đảo trộn rác:

Một trong những khâu quan trọng của quá trình compost là phải đảm bảo cung cấp đầy

đủ không khí Trong vài ngày đầu lượng vi sinh vật hiếu khí tăng trưởng rất nhanh nên cần nhiều oxy Việc thiếu oxy sẽ làm tăng trưởng vi sinh vật kỵ khí và làm xuất hiện mùi hôi, đồng thời làm chậm quá trình compost Vì thế phải lưu ý để luôn đảm bảo lượng không khí được cung cấp đầy đủ

Bước 5: Kiểm soát nhiệt độ:

Họat động của vi sinh vật hiệu quả trong khỏang nhiệt độ từ 65 – 700 C trong khỏang 1 –

3 ngày Nhiệt độ trên 70 sẽ ức chế họat động này Nhiệt độ trên 80 sẽ làm chết hầu hết các vi sinh vật và quá trình compost sẽ dừng lại Nhiệt độ dưới 65 là thích hợp nhất cho quá trình compost và cũng đảm bảo tiêu diệt các hạt cỏ dại, trứng ấu trùng và các chất hại

cho con người Vì thế cần duy trì nhiệt độ này trong ít nhất là 3 ngày Sau tuần thứ nhất nhiệt độ sẽ giảm và quá trình compost cũng chậm lại

Quá trình sẽ chuyển qua giai đọan thực vật với nhiệt độ từ 45 – 50 và các vi sinh vật khác sẽ giữ vai trò chuyển hóa cho đến khi rác trở thành compost

Bước 6: Kiểm soát độ ẩm:

Vi khuẩn lấy các dưỡng chất chỉ khi nó được phân hủy thành ion trên mặt phân tử nước

Vì thế độ ẩm giữ 1 vai trò quan trọng Để đảm bảo tốc độ phân hủy cần duy trì độ ẩm trong các bể compost ở mức 40 – 60%

Kiểm tra độ ẩm nhanh chóng bằng cách bốc 1 nắm rác và bóp chặt:

(A) Nếu chỉ có 1 vài giọt nước chảy ra thì độ ẩm tốt nhất

(B) Nếu không có giọt nước chảy ra thì độ ẩm dưới 40%, điều này cho biết việc cung cấp dưỡng chất bị ngăn cản Do vậy quá trình compost bị chậm lại Thông thường nhiệt độ của rác trong bể gỉam suốt quá trình vì thành phần nước quá thấp Bổ sung thêm nước sẽ làm tăng nhiệt độ và quá trình compost sẽ tiếp tục

(C) Nếu có quá nhiều giọt nước chảy ra độ ẩm quá cao sẽ xuất hiện quá trình phân hủy kỵ khí và rác sẽ bốc mùi khó chịu

Bước 7: Ủ chín:

-Sau khỏang 40 ngày, rác trong các bể sẽ ngả màu như màu đất và nhiệt độ xuống dưới 50

- Di chuyển compost sang bể ủ chín Bể này có thể cao hơn (1,5m) để tiết kiệm không gian

- Không cần phải đảo trộn

- Bổ sung thêm ít nước nếu compost quá khô

- Vào mùa mưa nên giữ để compost không bị ướt vì nước mưa có thể mang đi các dưỡng chất

- Tiếp tục theo dõi nhiệt độ cho đến khi ổn định bằng với nhiệt độ không khí bên ngòai Nếu nhiệt độ tăng khi thêm nước, quá trình chín sẽ chậm lại và cần thêm vài ngày nữa

Bước 8: Sàng lọc Compost:

- Compost chín có kích thước thô, nó phụ thuộc vào vật liệu ban đầu và số lần đảo trộn Trong nhiều trường hợp compost cần được sàng, kích thuớc sàng tùy thuộc vào yêu cầu của thị trường địa phương, thông thường khỏang 10mm

- Việc sàng cũng giúp lọai bỏ các phần không phải hữu cơ còn sót lại trong quá trình

Bước 9: Chứa và đóng bao:

- Nếu compost còn nóng hơn nhiệt độ bên ngòai sau khi sàng, có nghĩa rằng

compost còn chưa chín hòan tòan Trong trường hợp này cần phun thêm 1 ít nước

và tiếp tục ủ lại thêm 1 tuần nữa Kiểm tra lại nhiệt độ trước khi đóng bao

Compost cần phải khô khi đóng bao để giảm trọng lượng vận chuyển (độ ẩm < 40%)

Giữ compost nơi khô ráo tránh nước mưa vì nước mưa sẽ mang đi thành phần dưỡng chất

- Không nên lưu trữ compost quá 2 năm vì thành phần dưỡng chất và thành phần hữu

cơ sẽ giảm theo thời gian

- Bao đựng compost là lọai không thấm nước nhưng vẫn đảm bảo thông khí vì

compost vẫn là một nguyên liệu “sống” nên cần không khí

4 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 sự tham 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 hạt nhân, 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

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

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

Đề xuất biện pháp:

Theo xu hướng phát triển kinh tế như hiện nay thì trong thời gian tới thành phần và tính chất của rác thải sinh hoạt sẽ phức tạp hơn rất nhiều, đó là sự gia tăng về khối lượng

và thành phần rác thải Do đó, cần có những biện pháp thích hợp

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

- 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

Kiến nghị:

- Để có thể thực hiện được tốt công tác quản lý, xử lý rác thải sinh hoạt ở các vùng

đô thị và nông thôn, chúng tôi xin đưa ra các đề xuất:

- Tăng cường hiệu quả công tác quản lý, thu gom, đổ thải rác có hiệu quả

- Phân loại rác theo tiêu chuẩn 3R

- Đào tạo những nhà chuyên viên có năng lực để xử lý môi trường về rác thải sinh hoạt

- Thành lập các tổ chức bảo vệ môi trường, dùng các phương tiện thông tin đại chúng truyền đạt cho người dân biết về việc bảo vệ môi trường

- Đưa môi trường vào giáo dục nhằm nâng cao ý thức của con người trong việc bảo

vệ môi trường

- Đưa ra những hình phạt thích đáng cho những ai đã trực tiếp hoặc gián tiếp gây nguy hại đến môi trường