nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ từ bùn thải nhà máy chế biến và đóng hộp thủy sản hương giang, tỉnh kiên giang bằng mô hình hiếú khí thụ động kết hợp xáo trộn

Với tốc độ tăng trường và phát triển của ngành thủy hải sản, hoạt động này đã phần nào làm suy thoái môi trường sống xung quanh chúng ta với lượng chất thải không nhỏ từ hoạt động khai t

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ TỪ BÙN THẢI

GIANG, TỈNH KIÊN GIANG BẰNG MÔ HÌNH HIẾÚ KHÍ THỤ

TP Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2012

Bảng 3.1 Tóm tắt cách kiểm soát một số thông số vật lý và hóa học diễn ra trong

đống ủ 37

Bảng 3.2 Thành phần tính chất bùn thải nhà máy chế biến và đồ hộp thủy sản Hương Giang, tỉnh Kiên Giang 38

Bảng 3.3 Thành phần tính chất rơm hoai mục sau ủ nấm, thị trấn Mong Thị, tỉnh Kiên Giang 39

Bảng 3.4: Độ ẩm và tỷ lệ C/N của hỗn hợp sau phối trộn 40

Bảng 3.5 Tỷ lệ trộn của bùn thải và rơm rạ hoai mục 44

Bảng 3.6: Bảng yêu cầu kỹ thuật đối với phân hữu cơ 45

Bảng 4.1 Kết quả sự biến đổi nhiệt độ ở 5 mô hình 47

Bảng 4.2 Kết quả sự biến đổi pH ở 5 mô hình 49

Bảng 4.3 Kết quả sự biến đổi độ ẩm ở 5 mô hình 52

Bảng 4.4 Kết quả sự biến đổi hàm lượng VS ở 5 mô hình khối ủ 54

Bảng 4.5 Kết quả sự biến đổi hàm lượng C tổng 5 mô hình 57

Bảng 4.6 Kết quả sự biến đổi hàm lượng N tổng ở 5 mô hình 59

Bảng 4.7 Kết quả sự biến đổi hàm lượng phospho tổng ở 5 mô hình 61

Bảng 4.8 Bảng so sánh các kết quả mô hình với yêu cầu kỹ thuật đối với phân hữu cơ theo TCVN 526-2002 66

Hình 1.2 Hoạt động tại cảng cá Tắc Cậu 7

Hình 1.3 Một vài hình ảnh chế biến thủy hải sản tại Kiên Giang 9

Hình 1.4 Hệ thống xử lý nước thải tại Nhà máy thực phẩm đóng hộp KTC 11

Hình 1.5 Hệ thống xử lý nước thải tại Nhà máy đông lạnh Huy Nam 11

Hình 1.6.Bùn thải công nghiệp tại Hà Nội đang được đổ ra kênh, mương 13

Hình 1.7 Bùn thải được lưu chứa tại nhà máy 15

Hình 1.8 Sau vụ gặt, rơm rạ được gom thành đống để đốt 18

Hình 3.1.Mô hình khối ủ 41

Hình 3.2 Mô hình thực tế 41

Hình 3.3 Mô hình đống ủ thực tế 42

Hình 3.4 Vận hành mô hình 43

Hình 4.1.Đồ thị biểu diễn sự thay đổi nhiệt độ ở 5 mô hình 48

Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH ở 5 mô hình 50

Hình 4.3 Đồ thị biễu diễn sự thay đổi độ ẩm ở 5 mô hình khối ủ 53

Hình 4.4 Đồ thị biễu diễn sự thay đổi hàm lượng VS trong 5 mô hình khối ủ 55

Hình 4.5 Đồ thị biễu diễn sự thay đổi hàm lượng tổng C ở 5 mô hình khối ủ 58

Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn sự thay đổi hàm lượng N tổng ở 5 mô hình 60

Hình 4.7 Đồ thị biễu diễn sự biến đổi hàm lượng P tổng ở 5 mô hình 62

Hình 4.8 Đồ thị biễn diễn sự chênh lệch độ ẩm sau ủ ở 5 mô hình 64

Hình 4.9 Đồ thị biễn diễn sự chênh lệch hàm lượng C tổng sau ủ ở 5 mô hình 64

Hình 4.10.Đồ thị biễn diễn sự chênh lệch hàm lượng N tổng sau ủ ở 5 mô hình 65

66

1 LÝ DO CH ỌN ĐỀ TÀI

Lĩnh vực khai thác và chế biến thủy hải sản là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn

và có tiềm năng lớn của tỉnh Kiên Giang, ngành luôn khẳng định là ngành đứng đầu cả nước về sản lượng ngành, góp phần vào giải quyết lao động việc làm, tăng nguồn thu ngân sách cho tỉnh Tỷ lệ thuận với sự phát triển đó, nhiều nhà máy-xí nghiệp chế biến các mặt hàng thủy hải sản được thành lập và đi vào hoạt động ngày càng nhiều (hiện

toàn tỉnh có hơn 4.000 cơ sở lớn nhỏ) và được xuất hàng trực tiếp sang thị trường Châu

Âu, Bắc Mỹ

Với tốc độ tăng trường và phát triển của ngành thủy hải sản, hoạt động này đã phần nào làm suy thoái môi trường sống xung quanh chúng ta với lượng chất thải không nhỏ từ hoạt động khai thác và chế biến sinh ra, chính vì vậy, bên cạnh việc tạo điều kiện để doanh nghiệp hoạt động và tăng doanh thu thì các doanh nghiệp cũng phải cùng chung tay bảo vệ môi trường sống, cụ thể là đầu tư vào công tác bảo vệ môi trường nhằm thực hiện theo hướng phát triển bền vững

Nhưng do sự quản lý không chặt chẽ về chất lượng môi trường nhất là lượng bùn thải

từ các hệ thống xử lý nước thải, không được quan tâm nên trong thời gian qua đã ít nhiều ảnh hưởng đến môi trường (hơn 5 triệu m3

bùn thải hàng năm được thải bỏ trực

tiếp vào môi trường) Nếu vẫn tiếp tục không được can thiệp sớm nhất có thể thì trong tương lai gần nguồn nước mặt, nước ngầm sẽ bị ô nhiễm do hàm lượng dinh dưỡng có trong loại bùn thải này Vì:

- Bùn này được xem là chất thải rắn nhưng hiện tại vẫn chưa được quan tâm theo dõi

thống kê và xử lý Chi phí đầu tư xử lý là rất tốn kém nên dễ dẫn đến tình trạng né tránh, không trung thực của các doanh nghiệp trong việc xử lý bùn này đạt tiêu chuẩn

xả thải cho phép

- Nếu lượng bùn thải này không được xử lý mà thải trực tiếp vào môi trường sẽ là điều

kiện thuận lợi cho các mầm bệnh phát triển và gây ô nhiễm môi trường

- Đây là loại bùn thải chứa nhiều dinh dưỡng và không chứa kim loại nặng, có thể tận dụng như nguồn nguyên liệu cho quá trình ủ phân hữu cơ phục vụ cho nông nghiệp

Đề tài đề cập đến phương pháp ủ hiếu khí truyền thống có xáo trộn nhằm đơn giản hóa

việc vận hành, tiết kiệm chi phí, tạo tiền đề và khuyến khích các doanh nghiệp tham gia đồng thời tận dụng và tái sử dụng lượng bùn thải thủy sản sau hệ thống xử lý nước thải Hoạt động này không chỉ có ý nghĩa về mặt môi trường mà còn có tính kinh tế cao

Việc nghiên cứu một cách khoa học và tổng quát, đưa ra giải pháp phù hợp tại tỉnh Kiên Giang trong vấn đề xử lý bùn thải nhằm kịp thời hạn chế lượng ô nhiễm thải bỏ vào môi trường tại các nhà máy-xí nghiệp Đồng thời từng bước tạo dựng khu công nghiệp sinh thái trong tương lai, góp phần vào sự tăng tưởng ngành thủy sản tại tỉnh Kiên Giang một cách ổn định và bền vững

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ từ bùn thải của nhà máy chế biến và đóng hộp thủy

sản Hương Giang, tỉnh Kiên Giang phối trộn với rơm rạ hoai mục bằng mô hình ủ hiếu khí thụ động kết hợp xáo trộn

3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI

Đa phần, các nhà máy chế biến thủy sản tại Kiên Giang đều sử dụng sân phơi bùn sau

hệ thống xử lý nước thải và vì điều kiện thời gian có hạn, nên đề tài chỉ nghiên cứu về bùn thải của nhà máy chế biến thủy sản tại sân phơi bùn sau tách nước, lấy điển hình

tại nhà máy chế biến và đóng hộp thủy sản Hương Giang, tỉnh Kiên Giang

4 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Bùn thải tại sân phơi bùn của nhà máy chế biến và đóng hộp thủy sản Hương Giang;

- Vật liệu phối trộn: rơm ra hoại mục sau thu hoạch nấm;

- Sự biến đổi của các thông số vận hành trong quá trình ủ và mô hình sử dụng quy trình công nghệ ủ phân hữu cơ

5 NỘI DUNG ĐỀ TÀI

- Tổng quan về lĩnh vực khai thác, chế biến thủy hải sản và bùn thải thủy sản tại tỉnh Kiên Giang, tổng quan các công nghệ xử lý bùn trong và ngoài nước, vài nét về vật liệu

phối trộn: rơm rạ hoai mục sau thu hoạch nấm

- Khảo sát thành phần tính chất: bùn thải nhà máy chế biến và đóng hộp thủy sản Hương Giang -tỉnh Kiên Giang và rơm rạ hoai mục sau thu hoạch nấm

- Cơ sở lý thuyết của phương pháp ủ hiếu khí, cơ chế và công nghệ ủ phân hữu cơ theo phương pháp hiếu khí

- So sánh và lựa chọn công nghệ xử lý (phương pháp ủ) phù hợp với điều kiện thực tế

tại tỉnh Kiên Giang

- Nghiên cứu trên mô hình thực nghiệm về hiệu quả xử lý bùn thải thủy sản của phương pháp ủ hiếu khí thụ động kết hợp xáo trộn để sản xuất phân hữu cơ từ bùn thải

thủy sản phối trộn với rơm rạ hoai mục:

+ Nghiên cứu quá trình ủ và xác định tỷ lệ phối trộn giữa bùn – rơm rạ hoai mục

+ Theo dõi sự biến đổi của các thông số vận hành như: nhiệt độ, pH, độ ẩm, VS, tổng Cacbon hữu cơ, tổng Nitơ, tổng Photpho và một số kim loại nặng: Pb, Cd, Cr, Cu, Ni,

Zn, Hg (tại đầu vào và ra của quá trình ủ)

+ Xác định thời gian tối ưu cho khối ủ và đánh giá chất lượng sản phẩm sau ủ theo TCVN 526-2002

6 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Thu thập, phân tích và tổng hợp số liệu về bùn thải của nhà máy chế biến thủy sản và đóng hộp thủy sản Hương Giang, tỉnh Kiên Giang về:

CHƯƠNG 1

1.1 V ị trí địa lý và điều kiện tự nhiên tại Kiên Giang

Tỉnh Kiên Giang có địa hình đa dạng, đường bờ biển dài, có nhiều sông núi và hải đảo với nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú, vị trí và điều kiện tự nhiên thuận lợi đã tạo cho tỉnh có nhiều tiềm năng và lợi thế kinh tế phong phú, đa dạng như: kinh tế nông-lâm nghiệp, kinh tế biển, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng, công nghiệp chế biến nông-thủy sản và du lịch Ngoài ra, với vị thế là cửa ngõ ở phía Tây Nam thông ra Vịnh Thái Lan, Kiên Giang còn có tiềm năng lớn về kinh tế cửa khẩu, hàng hải và mậu dịch quốc tế

Hơn 200 km bờ biển đặc biệt có ngư trường khai thác thủy sản rộng 63.290 km2 Biển Kiên Giang có 143 hòn đảo với 105 hòn đảo nổi lớn, nhỏ, trong đó có 43 hòn đảo có dân cư sinh sống; nhiều cửa sông, kênh rạch đổ ra biển, tạo nguồn thức ăn tự nhiên phong phú cung cấp cho các loài thủy hải sản cư trú và sinh sản, là ngư trường khai thác trọng điểm của cả nước

Theo điều tra của Viện nghiên cứu biển Việt Nam, biển Kiên Giang có trữ lượng cá, tôm khoảng 500.000 tấn, trong đó vùng ven bờ có độ sâu 20-50m có trữ lượng chiếm 56% và trữ lượng cá tôm ở tầng nổi chiếm 51,5%, khả năng khai thác cho phép bằng 44% trữ lượng, tức hàng năm có thể khai thác trên 200.000 tấn thủy hải sản; bên cạnh

đó còn có tôm, cua, mực, hải sâm, bào ngư, trai ngọc, sò huyết, với trữ lượng lớn, điều kiện khai thác thuận lợi

Từ đó cho thấy, kinh tế thủy hải sản xứng đáng là ngành kinh tế mũi nhọn của tỉnh Kiên Giang, đã và đang được đầu tư phát triển khá toàn diện cả về đánh bắt lẫn nuôi trồng; từng bước hoàn thiện và nâng cao chất lượng về khai thác, nuôi trồng và chế

biến thủy hải sản trong thời gian tới, đủ sức cạnh tranh với các tỉnh khác trong thị trường nội địa đồng thời từng bước khẳng định vị thế ngành trong thị trường xuất khẩu các mặt hàng thủy hải sản sang thị trường Đông Nam Á và Châu Âu

thủy hải sản, tổng công suất hơn 1.469 CV Hiện nay, ngành đánh bắt và khai thác thủy

sản đã được đầu tư theo hướng đánh bắt xa bờ với sản lượng khai thác hàng năm là 350.000 tấn; đặc biệt tại vùng biển Đông nam bộ có trữ lượng trên 611.000 tấn/năm với sản lượng cho phép khai thác hàng năm là 243.660 tấn chiếm 40% tổng trữ lượng Riêng tại cảng cá Tắc Cậu, sản lượng là 236.000 tấn/năm đủ cung ứng cho thị trường

nội địa và chế biến xuất khẩu

Với tiềm năng thế mạnh trên, Kiên Giang đã và đang tập trung đầu tư khai thác thế

mạnh này một cách hiệu quả và bền vững Là một trong những ngành sản xuất trọng điểm của tỉnh có tiềm năng khá lớn và là ngành kinh tế mũi nhọn nên ngành đã được đầu tư phát triển khá toàn diện cả khai thác và nuôi trồng với tổng sản lượng trên

450.000 tấn/năm song song với nâng cao chất lượng sản phẩm hàng hóa đối với nuôi

trồng và chế biến thủy hải sản

Đến cuối tháng 6/2012, toàn tỉnh Kiên Giang có 12.051 phương tiện tàu cá đánh bắt

(trong đó, có 11.799 tàu khai thác và đánh bắt, 252 tàu dịch vụ hậu cần nghề cá, tổng

công suất 1.494.319 CV, công suất bình quân 123,99 CV/chiếc) Do tình hình giá cả

nhiên liệu, vật tư hàng hóa phục vụ cho khai thác thủy hải sản và dịch vụ thu mua tăng cao nhưng giá sản phẩm trước và sau chế biến vẫn chưa được cải thiện nên hoạt động khai thác, nhất là khai thác xa bờ chưa có dấu hiệu phục hồi Ước sản lượng khai thác trong tháng 38.541 tấn/tháng, lũy kế 194.047tấn, đạt 50,50% so kế hoạch, giảm 2,69%

1.3 Tình hình ch ế biến và xuất khẩu thủy sản

Trong những năm qua, được sự quan tâm chỉ đạo của Tỉnh uỷ, UBND tỉnh, các sở

ngành và sự phối hợp cùng các doanh nghiệp trong nước tìm kiếm khách hàng,

phát triển thị trường, thu mua, chế biến, ký kết hợp đồng xuất khẩu trong và ngoài nước nhất là các mặt hàng nông - thủy sản, vì thế lĩnh vực xuất khẩu liên tục có bước đột phá và thu được những thành tựu nổi bật

Nếu như năm 2005, tổng kim ngạch xuất khẩu của tỉnh mới được 215 triệu USD/năm thì đến năm 2010, con số này đã tăng lên 465,8 triệu USD/năm Trong đó, hàng thủy hải sản xuất khẩu đạt 115 triệu USD/năm chiếm 25,17% kim ngạch xuất khẩu của tỉnh Kiên Giang Đặc biệt, trong các mặt hàng xuất khẩu sang thị trường quốc tế thì mặt hàng thuỷ sản là nhóm hàng xuất khẩu có nhiều tiềm năng để tăng kim ngạch cho tỉnh trong những năm tới, nhất là các mặt hàng tôm, mực đông lạnh và các mặt hàng thuỷ hải sản chế biến

Năm 2010, tỉnh Kiên Giang duy trì tốt các mặt hàng xuất khẩu như về mặt hàng thủy hải sản là 115 triệu USD/năm đạt 85,50% so kế hoạch, tăng 21,35% so với cùng kỳ, xuất khẩu tôm đông lạnh là 5.000 tấn/năm đạt 100% so kế hoạch, tăng 64% so với cùng kỳ, cá đông lạnh xuất khẩu 3.500 tấn/năm, mực – bạch tuộc đông lạnh xuất khẩu 10.000 tấn/năm Năm 2011, kế hoạch xuất khẩu thuỷ sản đạt 135 triệu USD/năm; trong

đó tôm đông lạnh 6.000 tấn/năm, mực đông lạnh 11.000 tấn/năm

Hiện các mặt hàng thủy hải sản xuất khẩu của tỉnh Kiên Giang đã xuất sang 45 thị trường trên thế giới Một số thị trường có kim ngạch lớn như: Nhật 26,88 triệu

(chiếm 3,52% tổng kim ngạch), Sierra 13,56 triệu USD/năm (chiếm 2,97% tổng kim ngạch), Nga 10,55 triệu USD/năm (chiếm 2,3% tổng kim ngạch), Đài Loan 9,1 triệu

Theo số liệu báo cáo vào tháng 6/2012 của Sở Công Thương, ngành chế biến thủy sản đông lạnh trong tháng là 3.815 tấn/tháng, lũy kế đến nay 18.013 tấn, đạt 42,2 % kế

hoạch, tăng 56,1% so cùng kỳ, trong đó: tôm đông lạnh 450 tấn/tháng, lũy kế 1.922 tấn; mực đông lạnh 1.625 tấn/tháng, lũy kế 8.270 tấn; cá đông lạnh 450 tấn/tháng, lũy

kế 1.692 tấn Kim ngạch xuất khẩu trong tháng ước tính là 11triệu USD/tháng, lũy kế

65 triệu USD, đạt 48,2% kế hoạch, tăng 62,1% so cùng kỳ

Kiên Giang là tỉnh được đánh giá là vùng có trữ lượng thủy sản lớn, tập trung chủ yếu tại các huyện, thị xã, thành phố như: thành phố Rạch Giá, huyện Phú Quốc, huyện Kiên Hải, huyện Châu Thành, Hòn Đất, … sản lượng nuôi trồng thu hoạch khoảng 115.678 tấn tương đương 1 tấn/ha, trong đó sản lượng tôm thu hoạch đạt 31.200 tấn, cá các loại 52.817 tấn … với tiềm năng phong phú, đa dạng từ khai thác đến nuôi trồng, đây chính là điều kiện đảm bảo nguồn nguyên liệu ổn định phục vụ cho nhu cầu phát triển chế biến thủy sản trong tỉnh, góp phần vào sự tăng trưởng kinh tế của tỉnh

1.4 M ột vài công nghệ xử lý nước thải thủy sản điển hình tại tỉnh Kiên Giang

* Thành ph ần chung:

- Chất thải rắn: đầu, vỏ, vi, ruột cá, vỏ tôm, râu mực, nang mực, …

- Rác thải sinh hoạt: rau quả, thức ăn thừa, vỏ bao bì, túi nilon, vỏ đồ hộp, …

- Nước thải: nước rửa nguyên liệu, nước thải trong các công đoạn sản xuất, nước thải sinh hoạt, …

- Ngoài ra, trong những công ty chế biến thủy sản có một lượng nhỏ Clo được sử dụng

để rửa nhà xưởng, hoạt động này sinh ra khí Clo trong không khí và có thể phá hủy hệ

hô hấp của công nhân Song, thể tích của nó không cao, khoảng 60 tấn/1 năm

Bảng 1.1 Những thông số ô nhiễm tiêu biểu của nước thải trong chế biến thủy sản

Như vậy, yêu cầu đối với hệ thống xử lý nước thải phải đạt được hiệu suất loại bỏ tối thiểu 90% chất rắn lơ lủng, 96-97% đối với COD, BOD và hơn 99% vi sinh có hại Công nghệ xử lý: Quy trình xử lý nước thải lựa chọn theo phương án xử lý 3 bậc và phương pháp xử lý bằng vi sinh vật nhằm hạn chế đến mức tối đa hàm lượng chất thải

* M ột vài công nghệ xử lý nước thải tiêu biểu tại Kiên Giang

Hình 1.4 Hệ thống xử lý nước thải tại Nhà máy thực phẩm đóng hộp KTC

ệ thống xử lý nước thải tại Nhà máy đông lạnh Huy Nam

1.5 T ổng quan hiện trạng bùn thải

1.5.1 Hi ện trạng chung về vấn đề bùn thải (Ngu ồn: Cục thống kê Việt Nam – Website: moitruong.xaydung.gov.vn)

Theo khảo sát về chất thải toàn cầu của Tổ chức Hàng hải quốc tế: Cứ tạo ra sản phẩm quốc nội (GDP) 1 tỷ đô la thì sẽ làm phát sinh 4.500 tấn chất thải công nghiệp, trong đó 20% là chất thải nguy hại Có thể chia bùn thải thành các loại như:

- Bùn thải sinh học: Có mùi hôi thối song không độc hại Có thể dùng để sản xuất

phân hữu cơ bằng cách cho thêm vôi bột để khử chua; than bùn; cấy vi sinh, dùng chế phẩm EM, … sẽ thành phân hữu cơ tổng hợp với bùn thải chiếm 70%, vật liệu phối trộn chiếm 30% Giá thành rẻ, chất lượng không thua kém các loại phân hữu

cơ khác

- Bùn thải công nghiệp không độc hại: Không cần xử lý, có thể sử dụng vào nhiều

mục đích khác nhau

- Bùn thải công nghiệp nguy hại: Có chứa các kim loại nặng như: Cu, Mn, Zn, Ni,

Cd, Pb, Hg, Se, Al, As, … nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra môi trường, nếu không sẽ gây nên hiểm họa cho nhiều thế hệ mai sau

1.5.1.1 T ại Hà Nội

Hiện nay, bùn thải sau khi thu gom được vận chuyển đến đổ bỏ tại các khu đất trống cách xa khu dân cư hoặc tại các ao nuôi thủy sản cần được san lấp, thậm chí đổ vào bất

cứ khu vực nào có thể Chính việc đổ bùn tràn lan và hoàn toàn không được xử lý như

hiện nay sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường, đặc biệt là việc tích tụ các kim

loại, gây tình trạng mất vệ sinh, phát sinh mùi hôi thối Nghiêm trọng hơn, bùn thải đang gây ra những ảnh hưởng nặng nề do được đổ bỏ bừa bãi, chôn lấp không có lớp lót chống thấm, không hợp vệ sinh nên các chất ô nhiễm theo dòng nước dễ dàng thấm

xuống nguồn nước ngầm và nước mặt làm cho chất lượng nguồn nước bị suy giảm, ảnh hưởng không nhỏ đến hệ sinh thái động-thực vật trong môi trường

Vấn đề thiếu bãi đổ bùn thải tại Hà Nội hiện rất nan giải, hiện chỉ có bãi rác thải Nam Sơn, Sóc Sơn mới xử lý được Nếu cứ giải quyết bùn thải bằng cách tận dụng các bãi đất trống để đổ bùn tạm, nguy cơ gây ô nhiễm môi trường rất cao và cũng không mặt

bằng nào kham nổi Với một đô thị lớn như Hà Nội, để giải quyết bền vững bài toán môi trường, việc quy hoạch, xây dựng một nhà máy xử lý bùn thải đúng tiêu chuẩn là hết sức cần thiết

Hình 1.6 Hàng nghìn tấn bùn thải công nghiệp tại Hà Nội

đang được đổ ra kênh, mương

1.5.1.2 Tại Thành phố Hồ Chí Minh

Bốn năm trước, tình trạng bí chỗ đổ bùn thải tại TP.Hồ Chí Minh đã ở mức báo động,

dù vào thời điểm đó, mỗi ngày chỉ có khoảng 2.000 tấn bùn Đến nay, trong khi mặt

bằng đổ bùn thải ngày càng khan hiếm thì lượng bùn thải tại TP Hồ Chí Minh đã vượt con số 4.000 tấn/ngày, chủ yếu từ hệ thống cống rãnh, bùn hầm cầu, các hoạt động xây

dựng, các khu công nghiệp, cơ sở sản xuất… Ngoài ra, đang và sẽ phát sinh thêm hàng triệu tấn bùn thải từ các dự án nạo vét kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè, Tàu Hủ – Bến

Ở TP Hồ Chí Minh phát sinh khoảng 1,2 triệu tấn bùn thải/tháng Dự báo đến năm

2015 số lượng bùn thải sẽ tăng lên khoảng 3 triệu tấn/tháng, năm 2020 sẽ không dưới 4 triệu tấn/tháng Trong đó, bùn thải nguy hại hiện nay có khoảng từ 250 – 300 tấn/ngày, chưa kể đến bùn thải từ các tỉnh lân cận đưa về thành phố để xử lý từ 150 – 200 tấn/ngày

Đáng nói, khối lượng bùn thải khổng lồ này phần lớn được đổ trực tiếp tại các bãi đổ ở ngoại thành mà chưa qua quá trình loại bỏ chất độc hại, tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm không khí, nguồn nước, … Trong đó, hàng trăm tấn bùn thải công nghiệp mỗi ngày,

nhất là từ các hoạt động sản xuất thuộc da, kim loại, xi mạ, … nếu không được xử lý đến nơi đến chốn sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Kết quả nghiên cứu của Đại học Bách Khoa TP.Hồ CHí Minh cho thấy, dịch chiết từ bùn thải trên có hàm lượng chất hữu cơ trong nước, kim loại nhôm, sắt, crôm, niken, kẽm và đồng cao Do đó, việc sử dụng bùn thải sản xuất để bón cho cây xanh như thời gian qua sẽ khiến các chất thải nguy hại trong bùn khi gặp nước mưa sẽ ảnh hưởng đến nước mặt, nước ngầm và chất lượng đất

Chưa kể, trong quá trình đô thị hóa và công nghiệp hóa ở TP.Hồ Chí Minh, nhiều kênh rạch bị bồi lắng và ô nhiễm trầm trọng Trong bùn lắng đọng, có tồn tích lâu ngày các chất thải trên kênh rạch, ngoài các chất thải rắn, rác, mùn, bã hữu cơ còn có các chất ô nhiễm độc hại có thể gây ra những hậu quả môi trường trong khi nạo vét, đổ bỏ Theo Chi cục Bảo vệ môi trường TP.Hồ Chí Minh, hiện các kênh rạch nội thành TP Hồ Chí Minh đều bị ô nhiễm nghiêm trọng Các chỉ tiêu về chất hữu cơ, chất thải rắn lơ lửng, kim loại, vi sinh luôn ở tình trạng vượt tiêu chuẩn cho phép từ 2 – 9 lần

1.6 Vài nét về hiện trạng bùn thải và rơm rạ sau thu hoạch tại Kiên Giang

1.6.1 Bùn th ải

Chỉ tính riêng lĩnh vực chế biến thủy hải sản, tỉnh Kiên Giang đã có hơn 4.000 cơ sở

lớn nhỏ, nằm rải rác khắp các huyện, thị xã, thành phố trong tỉnh và dần dần hình thành được khu công nghiệp chế biến thủy hải sản tập trung tại khu cảng cá Tắc Cậu - cảng

cá Tắc Cậu có quy mô lớn nhất nước với 22 nhà máy đông lạnh công suất gần 119 nghìn tấn/năm; hai nhà máy chế biến bột cá công suất 41 nghìn tấn/năm; 3 nhà máy cá đóng hộp công suất 27 triệu lon/năm và trên 11.990 phương tiện khai thác đánh bắt và thu mua hải sản, sản lượng đánh bắt hàng năm đạt trên 353.140 tấn/năm đủ cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy chế biến thủy sản hoạt động

Song song với những hoạt động trên, hoạt động này đã và đang góp phần làm suy thoái môi trường xung quanh, hàng năm thải vào môi trường khối lượng chất thải rất lớn

gồm: chất thải rắn khoảng 1 triệu tấn, lỏng khoảng 10 triệu m3 và khí đe dọa môi trường xung quanh khu vực

Để góp phần bảo vệ môi trường đòi hỏi các nhà máy, xí nghiệp đầu tư hệ thống xử lý nước thải và hiển nhiên làm phát sinh lượng bùn thải như một phần không thể tránh

khỏi cụ thể hàng năm lĩnh vực này thải ra gần 5 triệu m3 bùn thải bình quân gần 2.000

m3 bùn thải hàng ngày được thải vào môi trường với chất lượng và đặc tính của bùn tùy vào kinh phí của cơ sở, thành phần tính chất nước thải, công nghệ xử lý nước thải và công nghệ xử lý bùn Hơn nữa, quá trình xử lý nước thải yêu cầu bổ sung thêm các hóa chất để làm kết tủa các chất rắn như FeCl2, Al, polyme, … cũng có thể làm tăng hàm lượng các hóa chất trong bùn Do đó, bùn thải này được coi là chất thải nguy hại nhưng

hiện tại, tỉnh Kiên Giang chưa quan tâm và lượng bùn này không được xử lý mà đa

phần là thải bỏ hoặc sử dụng bón trực tiếp cho cây trồng gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường xung quanh, thực tế vẫn chưa có đơn vị nào chuyên xử lý bùn thải

Hình 1.7 Bùn thải được lưu chứa tại nhà máy

1.6.2.V ật liệu phối trộn - Rơm rạ

Cứ sau mỗi vụ gặt, nông dân thường đốt rơm rạ, hành động này gây ô nhiễm môi trường xung quanh vì khi đốt rơm rạ sẽ xảy ra sự nhiệt phân không hoàn toàn, tạo ra các khí COx, NOx, SOx, … các hợp chất chứa Clo và hàng trăm các hợp chất khác Tất

cả đều có hại cho sức khỏe con người và tăng mức thải khí nhà kính vào bầu khí quyển Khói rơm rạ thường có mùi khó chịu, tính cay, làm chảy nước mắt, gây kích thích phản ứng ở họng như ho, hắt hơi, lợm giọng, buồn nôn, thở khò khè, nếu không

thì cũng có cảm giác ngạt thở Vào những ngày trời ẩm hoặc đứng gió, khói rơm

khuếch tán chậm, tác hại kéo dài Các chất dạng hạt khí dung lưu giữ trong bầu khí quyển lâu hơn nên tác hại cũng nhiều hơn Đốt rơm rạ vào buổi chiều tối gây hại càng lớn vì ban đêm nhiệt độ hạ, những luồng khí “chìm” xuống, khiến khói không bốc được lên cao

Rơm rạ chứa hầu hết là chất hữu cơ, nếu cày vùi vào đất sẽ làm tăng độ phì nhiêu của

đất Bởi thành phần hóa học của rơm rạ tính theo khối lượng khô gồm cellulose chiếm 60%, lignin 14%, đạm hữu cơ (protein) 3,4%, chất béo (lipid) 1,9% Khi đốt rơm rạ

lượng C,H, O biến hết thành các khí CO2, CO và hơi nước; Protein bị phân hủy và biến thành các khí NO2, NO3, SO2 … bay lên trong tro chỉ còn sót lại chút ít P , K, Ca và

Si… Nghĩa là giá trị về mặt khoáng chất cũng như chất hữu cơ không còn giúp ích gì mấy cho cây trồng Đấy là một sự lãng phí rất lớn

Hình 1.8 Sau vụ gặt, rơm rạ được gom thành đống để đốt

1.7 Tổng quan về phân vi sinh

Công nghệ sinh học được ứng dụng để giải quyết vấn đề phân bón từ đầu thế kỷ XX, nhằm mục đích cải thiện hệ vi sinh vật đất để cung cấp chất dinh dưỡng tốt hơn cho cây trồng hoặc còn để giải quyết vấn đề khác như kích thích sự phát triển của cây trồng, cung cấp chất kháng sinh phòng trừ bệnh sâu hại Các vật phẩm này được gọi là

phân vi sinh

Tùy theo từng loại vi sinh vật mà được gọi là phân vi sinh cố định đạm cộng sinh, phân

vi sinh vật phân giải lân, phân vi sinh vật kháng sinh, nên phân vi sinh là sản phẩm sống

Phân bón hữu cơ vi sinh là sản phẩm được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác nhau, nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo đất, chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống được tuyển chọn với mật độ đạt tiêu chuẩn quy định, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản Phân hữu cơ vi sinh vật không gây ảnh hưởng xấu đến người, động vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản

Các loại chất dinh dưỡng có trong đất là nitơ, photpho, kali (các chất dinh dưỡng) và chất dinh dưỡng khác (vi chất dinh dưỡng) được thêm vào với số lượng nhỏ Phân vi sinh thường được dùng rải trực tiếp lên đất và thường được cung cấp theo các thành phần tỷ lệ khác nhau:

- Ba chất dinh dưỡng cơ bản: nitơ, photpho và kali

- Ba chất dinh dưỡng hàng hai: canxi, sulfur, magie

- Vi chất dinh dưỡng hay vi lượng khoáng: boron (Bo), clo, mangan, sắt, kẽm, đồng, Chất dinh dưỡng được tiêu thụ với số lượng lớn và hiện diện trong mô cây với số lượng từ 0,2 – 4% (theo trọng lượng khô) Vi chất dinh dưỡng được tiêu thụ với số lượng ít và hiện diện trong mô cây với số lượng vài phần triệu (ppm), từ 5 – 200ppm hay chưa tới 0,02% trọng lượng khô

1.7.1 Phân loại

1.7 1.1 Phân loại theo trạng thái

Tùy theo thể rắn hay lỏng mà có loại phân bón rắn (ở dạng bột tinh thể hay dạng viên), loại phân bón lỏng còn được gọi là phân dung dịch (ở dạng hoàn toàn trong suốt hay đục, không hoàn toàn trong suốt có hạt nhỏ lơ lửng trong nước) Các dạng phân dạng lỏng dùng để phun lên lá nên còn được gọi là phân bón lá

1.7.1.2 Phân loại theo loại hợp chất

Tùy theo loại hợp chất mà chia ra phân hữu cơ và phân vô cơ Phân vô cơ còn gọi là phân khoáng hay phân hóa học Phân hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên như chất bài tiết của người và gia súc, gia cầm, tàn dư thực vật, than bùn, các phế thải trong nghề chế biến thủy sản

1.7.2 Ch ất lượng phân vi sinh

Được đánh giá dựa trên 4 yếu tố sau :

- Mức độ lẫn tạp chất (thủy tinh, plastic, đá, kim loại, chất hóa học, thuốc trừ sâu, …)

lượng Ca, Mg, S; dinh dưỡng vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Bo, …)

- Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp ở mức không ảnh hưởng có hại tới cây trồng)

- Độ ổn định và hàm lượng chất hữu cơ (độ ổn định liên quan đến nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ Oxi, khi thời gian ủ kéo dài, độ ổn định sẽ tăng, tức là hàm lượng hữu cơ sẽ giảm)

1.7.3 Lợi ích và hạn chế của quá trình ủ phân vi sinh

1.7.3.1 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

- Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh vì nhiệt độ sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học có thể đạt khoảng 600C đủ để làm mất hoạt tính của vi khuẩn gây bệnh, virus

và trứng giun sán nếu nhiệt độ này được duy trì ít nhất một ngày

- Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất: Các chất dinh dưỡng (N, P, K) có trong chất thải thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ Sau quá trình ủ, các chất này được chuyển hóa thành các chất vô cơ như NO3

-

và PO43- thích hợp cho cây trồng

- Làm khô bùn: độ ẩm nguyên liệu trước ủ khoảng 80– 95% nên chi phí thu gom vận chuyển và thải bỏ cao Lợi dụng nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học làm bay hơi nước chứa trong bùn

- Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng: bón phân vi sinh với hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại vi sinh vật đa dạng không những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh cho cây hơn so với các loại phân hóa học khác

1.7.3.2 Hạn chế

Hàm lượng chất dinh dưỡng trong phân vi sinh không thoả mãn yêu cầu

- Do đặc tính của chất thải hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào thời gian, khí hậu và phương pháp ủ nên tính chất của sản phẩm cũng khác nhau Bản chất của vật liệu làm phân vi sinh thường làm cho sự phân bố nhiệt độ trong khối ủ không đồng đều, do đó khả năng làm mất hoạt tính c ủa vi sinh vật gây bệnh trong sản phẩm cũng không hoàn toàn

- Quá trình sản xuất phân vi sinh thường sẽ tạo mùi khó chịu do phát sinh trong quá trình phân hủy Cho nên, nếu không thực hiện quy trình ủ đúng cách sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường không khí xung quanh

- Hầu hết các nhà nông vẫn thích sử dụng phân bón hóa học vì phân bón hóa học không quá đắt tiền so với phân vi sinh, dễ sử dụng và tăng năng suất cây trồng một cách rõ ràng hơn so với phân vi sinh

1.7.4 Vai trò của phân vi sinh trong sản xuất nông nghiệp

Trong điều kiện canh tác hiện nay, phân hữu cơ rất cần cho cây trồng, kể cả cây ăn trái

và lúa Chất hữu cơ được bổ sung vào đất sẽ làm tăng lượng mùn trong đất giúp cải thiện lý tính và hóa tính của đất

- Gia tăng khả năng giữ nước của đất thông qua sự liên kết nước với chất hữu cơ

- Cải thiện độ thoáng khí của đất, cung cấp Oxi cho rễ cây, giúp rễ hô hấp tốt

* Ảnh hưởng đến hóa tính của đất:

- Cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng: cung cấp chất dinh dưỡng khoáng, đặc biệt là chất đạm, lân, lưu huỳnh và các nguyên tố khác bao gồm cả nguyên tố vi lượng

- Tăng độ phì nhiêu của đất: trong điều kiện nhiệt đới ẩm ở nước ta tốc độ khoáng hóa hữu cơ trong đất rất cao nên sẽ làm suy giảm lượng hữu cơ dẫn đến giảm sút độ phì nhiêu Bổ sung chất hữu cơ vào đất sẽ làm tăng hoạt động sinh khối của vi sinh vật, làm tăng độ phì nhiêu của đất thông qua việc khoáng hóa và mùn hóa chất hữu cơ trong đất

- Cung cấp năng lượng cho các sinh vật trong đất hoạt động như vi khuẩn, giun đất, Sau khi chết, các sinhvật này bị phân hủy sẽ để lại lượng chất dinh dưỡng đáng kể cho cây trồng Một số hoạt động của vi sinh vật sống trong đất cũng góp phần cải thiện môi trường đất (sự di chuyển của giun đất giúp cho đất thoáng khí)

- Tăng tính đệm pH: tác dụng trung hòa khi điều kiện pH quá chua hoặc quá kiềm nên làm giảm stress cho cây và gia tăng hiệu quả của phân bón hóa học vào đất

- Giúp cố định các kim loại như Fe, Al trong đất phèn (điều kiện pH thấp) ngăn ngừa khả năng gây độc cho cây

Tuy phân hữu cơ có chứa đầy đủ các dưỡng chất có thể thay thế phân hóa học nhưng phân hữu cơ là dạng cung cấp dưỡng chất lâu dài và ổn định, do đó tùy thuộc vào mức

độ thâm canh và phát triển của cây trồng thì ta có thể cung cấp thêm phân hóa học để làm tăng tác dụng của phân hữu cơ khi cây trồng cần dinh dưỡng ngay để đảm bảo năng suất

CHƯƠNG 2

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN

2.1 Các phương pháp ủ để xử lý bùn thải

2.1.1 Phương pháp ủ theo luống dài và thổi khí thụ động có xáo trộn

Vật liệu ủ sắp xếp theo luống dài và hẹp, không khí được cung cấp tới hệ thống theo con đường tự nhiên như khuếch tán gió, đối lưu nhiệt Các luống được xáo trộn bằng cách di chuyển luống với xe xúc hoặc xe trộn chuyên dụng và được xáo trộn định kỳ thường xuyên để hỗ trợ cho thổi khí thụ động

* Ưu điểm: chất lượng phân thu được khá đều; vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp

* Nhược điểm: Cần nhiều nhân công; thời gian ủ dài (3-6 tháng) do sử dụng thổi khí tự

nhiên nên khó quản lý, đặc biệt khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh; xáo trộn luống thường gây thất thoát Nitơ và gây mùi; quá trình ủ có thể bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết; cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và vật liệu này khó tìm hơn so với các phương pháp khác

2.1.2 Phương pháp ủ theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức

Vật liệu ủ được sắp thành đống hoặc luống dài Không khí được cung cấp tới hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí và hệ thống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí

* Ưu điểm: Dễ kiểm soát khi vận hành đặc biệt là nhiệt độ và nồng độ Oxi; giảm mùi

hôi và mầm bệnh; thời gian ủ ngắn (3-6 tuần); nhu cầu sử dụng đất thấp và có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ

* Nhược điểm: Hệ thống phân phối khí dễ bị tắt nghẽn; chi phí bảo trì hệ thống và

năng lượng thổi khí cao hơn thổi khí thụ động

2.2.3 Phương pháp ủ trong Container

Được thổi khí cưỡng bức Có nhiều phương pháp ủ: ủ trong bể di chuyển theo phương ngang, trong Container thổi khí và trong thùng xoay, …

- Di chuyển theo phương ngang: vật liệu được ủ trong một hoặc nhiều phản ứng dài và hẹp, thổi khí cưỡng bức và xáo trộn định kỳ được áp dụng Vật liệu ủ được di chuyển liên tục theo chiều dài ngăn phản ứng trong suốt quá trình

- Container thổi khí: vật liệu được chứa trong các Container khác nhau, quá trình ủ dạng mẻ được thổi khí cưỡng bức, không có sự rung hay xáo trộn trong Container Tuy nhiên ở giữa quá trình ủ, vật liệu ủ thường được trộn ở ngoài trời, sau đó cho vào lại Container

- Thùng xoay: vật liệu được ủ trong thùng xoay chậm theo phương ngang có thổi khí cưỡng bức

* Ưu điểm: Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết; khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm

soát mùi tốt hơn; thời gian ủ ngắn hơn so với phương pháp ủ ngoài trời; nhu cầu sử dụng đất nhỏ hơn các phương pháp khác; chất lượng phân tốt

* Nhược điểm: Vốn đầu tư cao, chi phí vận hành và bảo trì hệ thống cao; thiết kế

phức tạp và đòi hỏi tr ình độ cao; công nhân vận hành đòi hỏi có trình độ cao

2.1.4 Phương pháp ủ theo đống thổi khí thụ động

Phương pháp ủ theo đống thoáng khí thụ động là phương pháp quản lý đơn giản được ứng dụng cho nguyên liệu phân hủy chậm: lá rụng, cành cây, vỏ cây, mảnh vụn gỗ và một số phế phẩm nông nghiệp Phương pháp này là cách làm phân nhẫn nại, chủ yếu dựa vào việc thông khí thụ động, phân hủy tự nhiên Một số đống ủ có thể được kết hợp và pha trộn để điều chỉnh độ ẩm, độ xốp, độ nén và tỷ lệ C/N, nhưng khi đã tạo ra thành đống dài thì chúng sẽ không được xáo trộn trong vòng vài tháng Thông thường

các đống ủ được kết hợp sau khi chúng giảm thể tích xuống và sẽ được xáo trộn bằng

xe xúc

Các đống ủ này tương đối to, thường cao từ 2 – 5m, chiều rộng thường gấp 2 lần chiều cao Chiều dài đống ủ không ảnh hưởng đến quá trình ủ phân

* Ưu điểm: Đây là phương pháp ủ phân compost mang lại thành công và kinh tế nhất

nếu có đủ không gian và thời gian và nếu mùi hôi không bị chỉ trích

* Nhược điểm: Chiếm diện tích bề mặt khá lớn; mất nhiều thời gian để phân hủy,

thường từ 1 đến 3 năm; ủ tĩnh trong khoảng thời gian dài sinh ra mùi hôi

2.1.5 Phương pháp ủ theo đống thổi khí cưỡng bức

Sử dụng quạt làm thoáng khí và thông gió cho khối ủ Không có hoạt động xới trộn ngoại trừ việc di dời nguyên liệu Các đống ủ được xây dựng phía trên đỉnh của hệ thống thông gió cung cấp và phân phối không khí cho nguyên liệu Thông gió cưỡng bức cung cấp khí oxy, làm mát đống ủ, thoát hơi nước và giải phóng CO2

* Ưu điểm: Đây là phương pháp ứng dụng hiệu quả đã được kiểm chứng; giống

phương pháp ủ ngoài trời, ứng dụng kỹ thuật đơn giản, chiếm mặt bằng ít hơn và được

hỗ trợ thông gió so với phương pháp thông gió thụ động; rút ngắn thời gian ủ thành phân

* Nhược điểm: Chi phí vận hành và bảo trì cao;chi phí đầu tư tương đối cao

2.1.6 Phương pháp ủ dạng silo hoặc tháp phản ứng

Hệ thống ủ dạng silo dùng một hoặc nhiều bình đứng loại lớn, trong đó nguyên liệu di chuyển từ trên đỉnh xuống đáy silo Hoạt động bắt đầu khi một máy khoan hoặc cơ cấu khác đã lấy ra 1 phần từ phía đáy ra khỏi silo Nguyên liệu phía trên dịch chuyển xuống phía dưới và hỗn hợp dưỡng chất mới được châm vào khoảng trống được tạo ra ở phía trên Mặc dù nguyên liệu bên trong silo chuyển động, nhưng chúng cũng không được

Thông thường nguyên liệu được giữ trong silo từ 10 – 30 ngày Hầu hết các silo được làm thoáng bằng quạt Không khí làm thoáng được cấp vào phía đáy và di chuyển ngược lên thông qua nguyên liệu làm phân trong silo Khí này được thu tại đỉnh và thoát ra ngoài thông qua lọc sinh học Khi không khí đi từ dưới lên cuốn theo nhiệt, độ

ẩm và khí CO2 Do đó không khí bị mất đi hiệu quả của chúng là phải cấp oxy và làm mát, vì thế rất khó để duy trì điều kiện ủ phân đồng bộ suốt chiều sâu Để khắc phục nhược điểm này, một số hệ thống sử dụng bộ ống thông khí hẹp đặt phía dưới bên trong silo để đưa vào bên trong silo không khí sạch tại các độ sâu khác nhau

* Ưu điểm: Vận hành tự động; hiệu quả xử lý cao; chiếm ít diện tích; thời gian xử lý

ngắn; khí sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học được xử lý trước khi thoát ra ngoài

* Nhược điểm: Chi phí đầu tư ban đầu lớn; chi phí vận hành cao và phức tạp

2.2 M ột vài nghiên cứu trong và ngoài nước

2.2.1 Trong nước

2.2.1.1 Th.S Nguy ễn Thị Phương Loan-PGĐ Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường (Centema) cùng cộng sự (năm 2005) – Nghiên cứu công nghệ tái chế bùn thải

s ản xuất công nghiệp và cải tạo đất nông nghiệp (Nguồn: http://vietbao.vnt/xa-hoiViệt Báo)

Trong nghiên cứu này, bùn được phân biệt thành 2 loại: bùn cống rãnh, kênh rạch và bùn từ nhà máy xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp, nhà máy nước, Kết quả phân tích các mẫu bùn cho thấy, bùn kênh rạch và cống rãnh có nồng độ chất vô cơ (cát, đá, sỏi, …), chất dinh dưỡng rất cao nên có thể sử dụng sản xuất vật liệu xây dựng

và cải tạo đất Còn bùn từ nhà máy xử lý nước thải Khu công nghiệp lại chứa nhiều kim loại nặng, chất vô cơ nên rất thích hợp cho sản xuất vật liệu xây dựng và thu hồi kim loại

Theo tính toán, giá thành xử lý bùn cống rãnh, kênh rạch chỉ là 90.000 đồng/tấn so với 300.000 đồng/tấn phí chôn lấp, thu lợi 113.000 đồng/tấn Xử lý 1 tấn bùn chứa kim loại

bằng phương pháp truyền thống (sấy, đốt, hoá rắn, chôn lấp) mất 4 triệu đồng trong khi

xử lý bằng phương pháp sinh học và hoá học chỉ mất 1,3 triệu đồng, thu lợi 11.250

đồng

2.2.1.2 KS Lê Ngọc Hùng cùng cộng sự - Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học và

Công ngh ệ Bình Định (tháng 5/2006 – tháng 3/2008) - Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm

vi sinh v ật phục vụ xử lý môi trường nước nuôi trồng thủy sản; xây dựng quy trình thu

gom và xử lý bùn thải ao nuôi tôm ở tỉnh Bình Định

Quy trình xử lý bùn thải ao nuôi tôm:

giảm mùi hôi)

Kết quả công thức trên cho hiệu quả xử lý tối ưu tuy nhiên, lượng hữu cơ trong bùn

quá thấp (3,6 - 6,6%) so với khối lượng bùn cát, đất thải Vì vậy, không phù hợp sản

xuất làm phân bón hữu cơ mà chỉ nên sử dụng làm chất cải tạo đất Thử nghiệm:

- Đối với cây hành: sử dụng bùn ao tôm sau xử lý làm phân bón lót liều lượng 10

tấn/ha tương đương với 10 tấn phân chuồng, cho năng suất cao hơn đối chứng 20% và

lượng tồn dư muối NaCl trong đất thấp

Bùn thải được thu gom tập trung về nơi xử lý

Phun chế phẩm vi sinh - ủ kín bằng tấm nhựa

(thời gian 7 – 10 ngày)

Trộn đều bùn đã xử lý vi sinh với phân vô cơ

Tiếp tục ủ kín hỗn hợp: bùn + phân vô cơ + vi

sinh + mụn dừa (thời gian 7 – 10 ngày)

Cải tạo đất

- Đối với cây lúa: Sử dụng bùn thải ao tôm sau xử lý bón lót cho cây lúa với liều lượng

10 tấn/ha cho năng suất tương đương với bón 10 tấn phân chuồng Sau khi thu hoạch lượng muối tồn dư trong đất thấp và tương đương với các loại phân khác

- Về mặt hiệu quả kinh tế: Trọng lượng bùn thải sau xử lý cao, giá thành sản xuất phân bùn thải ao tôm cao hơn phân chuồng (phân bùn thải sau xử lý là 445.000 đồng/tấn, phân chu ồng là 200.000 đồng/tấn), nhưng hàm lượng dinh dưỡng lại thấp; giá tăng do

chi phí vận chuyển, công bón phân, ảnh hưởng đến tâm lý nông dân không chuộng bằng các loại phân hữu cơ khác

2.2.1.3 TS Nguy ễn Hồng Bỉnh và Nhóm nghiên cứu phát triển công nghệ mới (Hội Khoa học và Kỹ thuật xây dựng TP.Hồ Chí Minh) - Xử lý kim loại nặng trong bùn thải bằng giải pháp ổn định hóa rắn kết hợp với phụ gia HSOB để sản xuấ bêtông ( Nguồn: Theo HaNoiMo, cập nhật thứ ba, ngày 15/2/2011)

Phụ gia HSOB (là một hợp chất) được pha trộn vào hỗn hợp bùn thải chứa kim loại nặng, tạo nên phản ứng oxy hóa khử, chuyển chất độc hại thành không độc hoặc ít độc hại hơn, không hòa tan trong nước

Hỗn hợp xi măng, cát, bùn thải, phụ gia HSOB sẽ được hóa rắn thành bê tông, sản xuất gạch lát đường nông thôn, tường rào, … với chất lượng tốt Hiện các nhà khoa học đã

xử lý tốt mùi hôi bùn thải và tùy theo mỗi loại bùn thải như: bùn thải dệt nhuộm, thuộc

da, chế biến thủy sản, bùn tại các dòng kênh, cống ô nhiễm, sẽ có cách điều chế với

tỷ lệ pha trộn khác nhau

2.2.1.4 TS.Bùi Văn Luận – Giám đốc Kỷ thuật và Công nghệ của Công ty Mekong (tình An Giang) – Nghiên cứu thành công tận dụng những phế phẩm như bùn thải ao nuôi tôm, máu cá th ải ra từ chế biến làm phân bón hữu cơ vi sinh (Nguồn: http://vietbao.vnt/xa- hoiViệt Báo (Theo_VietNamNet), cập nhật ngày 15/4/2009)

Bùn thải được phơi khô sẽ trộn với máu cá và thêm một số chất khác, sau đó đưa vào máy nghiền để cơ chất đồng đều Tiếp đó, hỗn hợp này được ủ yếm khí tối thiểu 24 giờ

để loại bỏ một số chất độc hại, cộng thêm một số “phụ gia” Sau 3 ngày, bùn thải và máu cá đã thành phân bón, loại phân có trọng lượng nhẹ, dễ hoà tan Loại phân này được đưa xuống một số hộ nông dân bón thí điểm cho cây hoa màu ngắn ngày, đã cho kết quả khả quan

Trước đó, Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3 (TP.Hồ Chí Minh) đã kiểm nghiệm và kết luận đây là loại phân đạt tiêu chuẩn Như vậy, nếu được sản xuất đại trà, hàng năm môi trường vùng Đồng bằng sông Cửu Long sẽ giảm được lượng lớn chất gây ô nhiễm Ngoài ra, nông dân sử dụng loại phân này sẽ tiết kiệm được số tiền lớn bởi giá thành của loại phân này khá rẻ mà vẫn đầy đủ các hàm lượng cần thiết cho cây trồng

2.2.1.5 Viện nghiên cứu Sinh thái Chính sách Xã hội – Chương trình Đào tạo Thực hành Nông dân Nông nghi ệp Sinh thái (năm 2011) – Quy trình ủ phân Compost theo phương pháp hiếu khí

Dựa vào hoạt động của các vi sinh vật háo khí, trong đó vi sinh vật có lợi chiếm tới 98%, chỉ có 2% là vi sinh vật có hại hoặc trung Nguyên liệu: Chất xanh (cỏ, lá cây, rơm rạ, rác thải sinh hoạt, xác động vật, …), phân và nước, có thể thêm phần đất mùn tơi xốp

Ủ phân theo tỷ lệ thể tích 1/3 phân : 2/3 chất xanh Đầu tiên rải một lớp chất xanh theo vòng tròn dày 15 - 20cm Tiếp theo, rải một lớp phân mỏng đều dày 3 - 5cm sau đó tưới nước đều lên hỗn hợp vừa ủ (từ trong ra ngoài, nước chảy thấm xuống chân đống phân) tiếp tục như vậy cho đến độ cao mong muốn

Sau 4 ngày, đảo phân từ trong ra ngoài, từ ngoài vào trong Khi đảo, thấy khói bốc lên

chứng tỏ quá trình phân giải hợp chất hữu cơ đang diễn ra mãnh liệt, lúc này nhiệt độ lên tới 40-50o

C Tiến hành đảo lần 2 (ngày thứ 6) Cứ như vậy sau 2 ngày đảo một lần đến ngày thứ 18 ta dừng lại (Chú ý khi tưới nước, đến ngày thứ 8 thì dừng lại)

Sau 18 ngày phân có màu nâu đen, không mùi, mịn ta có thể sử dụng được ngay Lúc này, nhiệt độ đống phân cân bằng với nhiệt độ môi trường Phân ủ được sử dụng như phân chuồng hoai có thể bón cho tất cả các loại cây trồng trên cạn hay dưới nước Bón trực tiếp vào gốc cây trồng, để hở một khoảng trống xung quanh gốc tùy từng tuổi cây (tránh các vi khuẩn, nấm làm hại cây cây trồng)

2.2.2 Ngoài nước

2.2.2.1 Tại Đức - Đã phát minh ra công nghệ FEBUSS SMP để sản xuất gạch sinh thái (EcoBrick) từ bùn thải (Nguồn: http://vietbao.vnt/xa-hoiViệt Báo _ Theo FS-2-2012 )

Bùn thải ướt của nhà máy xử lý nước thải được bơm vào bể chưng - lò phản ứng bùn

kỵ khí ưa nhiệt (TASR) Bùn này được sử dụng cho nhà máy sản xuất gạch (EBF) và được xử lý trong 4 công đoạn: 1 Tạo hạt nhỏ, còn gọi là "hạt tiền chế'; 2 Được bổ xung vào cho vật liệu quy ước như đá vôi, cát và nước; 3 Dùng nạp vào khuôn đóng;

4 Phản ứng hóa học sẽ diễn ra trong lò nung để tạo gạch EcoBrick thành phẩm và đưa

đi tiêu thụ

Nguyên liệu đầu vào là bùn thải, cát, vôi, nước, styrofoam, nhiên liệu và điện năng Sản phẩm đầu ra là gạch EcoBricks có bề mặt trắng, chỉ có một vài chấm nâu nhỏ do những hạt bùn nhỏ bị vỡ bên trong Cấu trúc rỗ xốp dạng bong bóng có trong các hỗn hợp vôi cát có tác dụng cải thiện khả năng cách nhiệt của vật liệu lên tới 0,12 W/mK

2.2.2.2 Phân hủy bùn thải trong đất trồng

Được áp dụng nhiều ở các nước Châu Âu phục vụ cho nông nghiệp vì mang lại nhiều

lợi ích và thành phần bùn sau xử lý có chứa nhiều chất dinh dưỡng nên rất kinh tế Hàm lượng bùn sau xử lý như sau: N chiếm 5,1% chất khô, P2O5 chiếm 1,6% chất khô,

K2O chiếm 0,4% chất khô

2.2.2.3 Ti ệt trùng bùn thải

Được xử lý bằng nhiệt độ cao làm cho tất cả tế bào sinh dưỡng và bào tử của vi sinh

vật đều bị tiêu diệt (được sử dụng nhiều ở Anh, Pháp và Đức) với các thông số như sau: nhiệt độ 2200

C, áp suất 25 bar, thời gian 30 phút, lượng bùn thải mỗi lần là 3 x 80m3/giờ, tiêu hao lượng hơi nóng là 70kg/m3 bùn thải

2.3 Lựa chọn phương pháp

Ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản đã và đang phát triển ngày càng rộng trong

tỉnh Kiên Giang nói riêng, cả nước nói chung Nhưng hiện nay, tỉnh chưa hình thành khu công nghiệp tập trung mà chủ yếu là tự tư nhân góp vốn thành lập công ty nên để

hợp thức hóa hoạt động cho công ty đòi hỏi từng nhà máy, công ty khi tham gia hoạt động kinh doanh phải có đầu tư hệ thống xử lý nước thải đồng nghĩa với việc làm phát

sinh lượng bùn không nhỏ sau hệ thống xử lý

Bùn này được biết đến là chất thải rắn, để xử lý đòi hỏi chi phí đầu tư là không nhỏ cho doanh nghiệp Nên tìm ra giải pháp đầu tư và vận hành đơn giản cho loại bùn này là rất

cần thiết, từ đó tạo điều kiện khuyến khích các nhà máy áp dụng thực hiện xử lý bùn

thải này góp phần vào việc tăng tuổi thọ cho môi trường xung quanh

Có nhiều phương pháp để lựa chọn cho xử lý bùn như phương pháp sinh học hiếu khí,

kỵ khí, kỵ khí – hiếu khí, kỵ khí – hiếu khí – thiếu khí, hóa học, … nhưng phải tùy thuộc vào thành phần, số lượng, tính chất của bùn thải mà ta đưa ra các phương pháp

xử lý thích hợp, cụ thể như:

- Dùng chế phẩm sinh học tăng cường hoạt động cho vi sinh vật phân giải chất hữu cơ

- Dùng phương pháp hóa học

- Dùng phương pháp ủ làm phân bón vi sinh

Qua tham khảo một số phương pháp xử lý bùn, một vài nghiên cứu liên quan đến công nghệ xử lý, tận dụng bùn như nguồn nguyên liệu đầu và thành phần bùn thải thủy sản

Phương pháp sinh học hiếu khí thụ động là phương pháp được quan tâm trong đề tài này Đề xuất một vài phương pháp xử lý:

- Phương pháp đảo trộn tăng cường chế phẩm sinh học

- Phương pháp hiếu khí thụ động kết hợp đảo trộn

- Phương pháp kỵ khí tăng cường chế phẩm sinh học

- Phương pháp kỵ khí kết hợp xáo trộn khối ủ

Qua các phương pháp trên, phương pháp hiếu khí thụ động kết hợp đảo trộn khối ủ không tăng cường chế phẩm sinh học được lựa chọn cho đề tài này Vì phương pháp này chủ yếu là xử lý tự nhiên nên chi phí đầu tư thấp, vận hành dễ và có thể áp dụng

với qui mô nhỏ mà vẫn đạt yêu cầu ủ phân Do đó, đề tài chọn phương pháp ủ hiếu khí thụ động kết hợp xáo trộn nhằm tăng cường oxi cho khối ủ

CHƯƠNG 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH

3.1 Cơ chế của quá trình phân hủy hiếu khí

Quá trình phân hủy bùn hữu cơ diễn ra phức tạp, theo nhiều giai đoạn và tạo ra nhiều sản phẩm trung gian

Những chuyển hóa hóa sinh diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí rất phức tạp Căn cứ vào

sự biến thiên nhiệt độ có thể chia quá trình ủ hiếu khí thành các pha như sau:

+ Pha thích nghi: giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới + Pha tăng trưởng: đặc trưng bởi sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học

+ Pha ưa nhiệt: giai đoạn ưa nhiệt độ tăng cao nhất, đây là giai đoạn ổn định chất thải

và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất

Phản ứng hóa sinh xảy ra trong ủ hiếu khí được đặc trưng bởi phương trình:

(C,O,H,N,S) + O2 + VSV hiếu khí  CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng

+ Ph a trưởng thành: là giai đoạn giảm nhiệt độ bằng nhiệt độ môi trường Trong pha

này, quá trình lên men xảy ra chậm, thích hợp cho việc hình thành chất keo mùn (quá trình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành chất mùn), các khoáng chất (Fe, Cu, Ca,

N, ) và cuối cùng thành mùn Ngoài ra còn xảy ra các phản ứng Nitrate hóa,

Ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxy hóa sinh học tạo thành Nitrit (NO2-) và cuối cùng thành Nitrate (NO3

-)

NH4+ + 3/2 O2  NO2- + 2H+ + H2O

NO2- + 1/2 O2  NO3- Kết hợp 2 phương trình trên, quá trình Nitrate hóa diễn ra như sau:

NH4+ + O2  NO3- + 2H+ + H2O Mặt khác trong mô tế bào, NH4

+cũng được tổng hợp với phản ứng đặc trưng:

NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O  C5H7NO2 + 5O2 Phương trình phản ứng Nitrate hóa tổng cộng:

22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3-  21NO3- + C5H7NO2 + 42H+ + 20H2O Quá trình phân hủy hiếu khí bùn hữu cơ bao gồm 3 giai đoạn chính:

+ Giai đoạn nhiệt độ trung bình: kéo dài trong một vài ngày

+ Giai đoạn nhiệt độ cao: có thể kéo dài 1 vài ngày đến 1 vài tháng

+ Giai đoạn làm mát và ổn định: kéo dài vài tháng

Trong quá trình phân hủy hiếu khí, ứng với từng giai đoạn ủ khác nhau thì các loài vi sinh vật ưu thế cũng khác nhau Quá trình phân hủy ban đầu do các vi sinh vật chịu nhiệt trung bình chiếm ưu thế, chúng sẽ phân hủy nhanh chóng những hợp chất có cấu trúc phân tử đơn giản Nhiệt độ trong quá trình này sẽ tăng nhanh chóng do nhiệt mà các vi sinh vật tạo ra Khi nhiệt độ gia tăng > 400C, các vi sinh vật chịu nhiệt trung bình sẽ bị thay thế bởi các vi sinh vật hiếu nhiệt Khi nhiệt độ tăng ≥ 550

C, các vi sinh vật gây bệnh sẽ bị tiêu diệt Khi nhiệt độ tăng đến 650C sẽ có rất nhiều loài vi sinh vật

bị tiêu diệt và nhiệt độ này cũng giới hạn trên quá trình phân hủy hiếu khí

Trong giai đoạn hiếu khí, nhiệt độ cao làm tăng quá trình phân hủy Protein, chất béo và các Carbonhydrate phức hợp như Cellulose và Hemicellulose Sau giai đoạn này, nhiệt

độ của quá trình ủ sẽ giảm từ từ và các vi sinh vật chịu nhiệt trung bình lại chiếm ưu thế trong giai đoạn cuối

3.2 Các y ếu tố ảnh hưởng đế quá trình phân hủy hiếu khí

Quá trình ủ hiếu khí là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí và ổn định các chất hữu cơ

nhờ hoạt động của vi sinh vật Sản phẩm của quá trình phân hủy sinh học này bao gồm

CO2, nước, nhiệt độ, chất mùn ổn định, không mang mầm bệnh và được sử dụng làm phân bón cho cây trồng

Vận tốc phân hủy chất hữu cơ trong quá trình ủ phân chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như: nhiệt độ, pH, vi sinh vật, oxi, chất hữu cơ, độ ẩm, tỷ lệ C/N và cấu trúc chất thải

3.2.1 Các y ếu tố vật lý

3.2.1.1 Nhi ệt độ

Nhiệt trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi sinh vật, phụ thuộc vào kích thước đống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ lệ C/N, mức xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh

Là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vật trong

suốt quá trình ủ phân hữu cơ và cũng là một trong các thông số quan trọng trong quá trình giám sát và điều khiển quá trình ủ

Nhiệt độ cần duy trì cho khối ủ là 55 ÷ 65o

C, vì ở nhiệt độ này, quá trình chế biến phân

vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt Khi nhiệt độ cao hơn sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật, nếu thấp hơn phân hữu cơ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh

3.2.1.2 Độ ẩm