Tìm hiểu quy trình xử lý rác thải hữu cơ bằng phương pháp ủ sinh học tại nhà máy xử lý rác thải hữu cơ cầu diễn – hà nội

Việc cấp khí có thể là sản phẩm của quá trình lên men được thu về, xử lý bằng phương pháp hấp thụ với các dung dịch như: Hypoclorid Natri, các hợp chất H2S, SO3- và các axit khác HCl, H2

MỤC LỤC

Phần 1 Đặt vấn đề 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 3

1.2 Mục đích và yêu cầu nghiên cứu 4

1.2.1 Mục đích 4

1.2.2 Yêu cầu 4

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

Phần 2: Tổng quan của vấn đề nghiên cứu 5

2.1 Cơ sở khoa học phục vụ nghiên cứu 5

2.1.1 Tổng quan chung về công nghệ xử lý chất thải 5

Tổng quan các biện pháp kỹ thuật ủ sinh học chất thải hữu cơ 6

2.1.3 Nguyên lý qúa trình ủ phân 11

2.1.4 Cơ chế chuyển hoá các chất trong quá trình ủ sinh học trong điều kiện ủ hiếu khí 13

2.1.5 Cơ chế phân huỷ rác thành phân hữu cơ 14

2.2 Tổng quan về công nghệ ủ sinh học rác hữu cơ thành phân vi sinh trên thế giới và ở Việt Nam 23

2.2.1 Tổng quan về công nghệ ủ sinh học rác thải hữu cơ thành phân vi sinh trên thế giới 23

2.2.2 Tổng quan về công nghệ ủ sinh học rác thải hữu cơ thành phân vi sinh ở Việt Nam 30

Phần 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu 38

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 38

3.2 Nội dung nghiên cứu 38

3.3.Phương pháp nghiên cứu 38

3.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu 38

3.3.2 Phương pháp thống kê 38

3.3.3 Phương pháp phân tích so sánh 38

Phần 4: Kết quả nghiên cứu 39

4.1 Điều kiện tự nhiên và nguyên lý hoạt động của công nghệ đang được áp dụng tại nhà máy 39

4.1.1 Điều kiện tự nhiên của nhà máy xử lý rác thải hữu cơ tại nhà máy Cầu Diễn- Hà nội 39

4.1.2 Giới thiệu chung về nhà máy xứ lý rác thải hữu cơ tại nhà máy Cầu Diễn- Hà Nội 40

4.1.3.Công nghệ ủ sinh học đang được áp dụng tại nhà máy để xử lý rác thải hữu cơ 42

4.1.3.1 Nguyên lý hoạt động 43

4.1.3.2.Các công đoạn trong công nghệ xử lý rác thải hữu cơ thành phân hữu cơ của nhà máy 44

4.2 Đánh giá thực trạng công nghệ của nhà máy và đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sản xuất 61

4.2.1 Đánh giá thực trạng công nghệ ủ sinh học rác thải hữu cơ hiện đang được áp dụng tại nhà máy xử lý rác Cầu Diễn 61

4.2.1.1 Các đánh giá trên phương diện kỹ thuật- công nghệ 61

4.2.1.2 Các đánh giá trên phương diện vận hành và bảo trì 63

4.2.1.3 Các đánh giá trên phương diện bảo vệ môi trường 64

4.2.1.4 Cách đánh giá trên phương diện chi phí và thu hồi chi phí 65

4.2.1.5.Các đánh giá trên phương diện chất lượng sản phẩm và thị trường tiêu thụ sản phẩm 66

4.3 Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý chất thải hữu cơ bằng phương pháp ủ sinh học tại nhà máy xử lý rác thải Cầu Diễn 68

4.3.1.Các giải pháp kỹ thuật về phương diện cơ chế, chính sách 68

4.3.2 Các giải pháp về phương diện quản lý 69

4.3.3 Các giải pháp về phương diện kỹ thuật 69

4.3.4 Các giải pháp kỹ thuật về phương diện kinh tế - tài chính 70

Phần 5: Kết luận và kiến nghị 71

5.1 Kết luận 71

5.2 Kiến nghị 72

Phần 1 Đặt vấn đề

1.1 Tính c p thi t c a ấp thiết của đề tài ết của đề tài ủa đề tài đề tài ài t i

Môi trường là một trong những đặc trưng cơ bản của thời đại, là vấn đềmang tính toàn cầu Chính vì vậy, ô nhiễm môi trường là thách thức gay gắtnhất với tương lai phát triển môi trường bền vững của cộng đồng Nước ta lànước đang trong thời kì đổi mới- thời kì đẩy mạnh công nghiệp hóa hiện đạihóa nên vấn đề rác thải là một trong những vấn đề lớn Vì thế, xử lý rác thải

đô thị là một trong những vấn đề bức xúc nhất hiện nay tại các thành phố.Chất thải đô thị của Việt Nam hiện nay chủ yếu được xử lý bằng phương phápchôn lấp tại các bãi chôn lấp, chỉ một phần nhỏ được xử lý bằng phương pháp

ủ sinh học Đặc biệt là thành phố Hà Nội đã và đang là thành phố phát triểnkinh tế, văn hoá nhất cả nước, là nơi diễn ra các hoạt động đầu tư kinh tế vàonước ta, là nơi thu hút người đến Chính vì thế, thành phố Hà Nội chiếm vị tríquan trọng đối với cả nước

Trong những năm gần đây, thành phố Hà Nội đang đứng trước nguy cơ ônhiễm môi trường nghiêm trọng Để phát triển môi trường của đất nước bềnvững thì vấn đề quản lý chất thải và xử lý chất thải là hết sức cấp bách vì nó lànguồn gây ô nhiễm môi trường sống, suy thoái nguồn nước và là nguyên nhângây dịch bệnh lây lan, đồng thời làm ảnh hưởng đến nếp sống của người dân

Tuy nhiên nhiều năm qua, không chỉ ở trên thế giới mà cả ở Việt Nam

Bộ khoa học - công nghệ môi trường đã có nhiều nỗ lực nhằm ngăn chặn ônhiễm và cải thiện môi trường Trong đó ưu tiên các giải pháp nhằm bảo vệmôi trường đồng thời tận thu được nguồn năng lượng và các chất quý giáquay hồi phục vụ con người Công nghệ xử lý rác thải hữu cơ bằng phươngpháp ủ sinh học thực sự là một công nghệ có nhiều triển vọng phát triển mạnh

ở Việt Nam

Nhận thức đúng đắn tầm quan trọng của vấn đề bảo vệ môi trường là

cầu nối cho sự phát triển bảo vệ, nhằm góp phần nâng cao chất lượng cuộc

sống Do đó, em chọn đề tài “Tìm hiểu quy trình xử lý rác thải hữu cơ bằng

phương pháp ủ sinh học tại nhà máy xử lý rác thải hữu cơ Cầu Diễn – Hà Nội” để đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường hiện nay đồng thời xử lý tận thu

nguồn năng lượng lâu dài

1.2 M c ích v yêu c u nghiên c u ục đích và yêu cầu nghiên cứu đ ài ầu nghiên cứu ứu.

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ượng và phạm vi nghiên cứu i t ng v ph m vi nghiên c u ài ạm vi nghiên cứu ứu.

- Rác thải, phế thải thành phố Hà Nội

- Nhà máy xử lý rác thải hữu cơ thành phân vi sinh Cầu Diễn – Hà Nội

là nơi nghiên cứu

- Phạm vi: là các hợp phần hữu cơ có trong rác thải

Phần 2: Tổng quan của vấn đề nghiên cứu

2.1 C s khoa h c ph c v nghiên c u ơ sở khoa học phục vụ nghiên cứu ở khoa học phục vụ nghiên cứu ọc phục vụ nghiên cứu ục đích và yêu cầu nghiên cứu ục đích và yêu cầu nghiên cứu ứu.

2.1.1 Tổng quan chung về công nghệ xử lý chất thải

Hàng ngày, lượng chất thải phát dinh trên thế giới khoảng 6,2.106 tấnrác thải/ngày, trong đó chất thải hữu cơ chiếm tới 50% tổng lượng rác thảiphát sinh, tương đương khoảng 3,1.106 tấn rác thải hữu cơ/ngày Với lượngrác thải khổng lồ như vậy đòi hỏi có nhiều nghiên cứu xử lý phù hợp theotừng điều kiện kinh tế của mỗi nước để giảm thiểu tối đa ô nhiễm do rác thảigây ra Hiện nay trên thế giới thường áp dụng các biện pháp kỹ thuật xử lýchất thải như sau:

 Phương pháp chôn lấp chất thải hợp vệ sinh

Phương pháp này chi phí rẻ nhất, bình quân ở các nước khu vực ĐôngNam Á là 1- 2 USD/tấn Phương pháp này thường phù hợp với các nước đangphát triển

 Phương pháp chế biến chất thải có nguồn gốc hưũu cơ thành phân

ủ hữu cơ

Phương pháp này chi phí thong thường từ 8- 10 USD/tấn Thành phẩm thuđược dung để phục vụ cho cây công nghiệp và nông nghiệp, vừa có tác dụngcải tạo đất vừa thu được sản phẩm không bị nhiễm hoá chất tồn dư trong quátrình sinh trưởng Thành phẩm này được đánh giá cao ở các nước phát triển

Ở Việt Nam, nếu phát triển phương pháp làm phân hữu cơ từ chất thải sẽ gópphần giải quyết nạn thiếu phân bón do không có đủ kinh phí nhập khẩu

Nhược điểm của phuơng pháp này là quá trình kéo dài, thường là từ 2- 3tháng , tốn diện tích Một nhà máy sản xuất phân hữu cơ từ chất thải công suất

xử lý 100.000 tấn chất thải/năm cần có diện tích là 6ha

 Phương pháp thiêu đốt

Phương pháp này tuy chi phí cao, thong thường từ 20- 30 USD/tấn, nhưngchu trình xử lý ngắn, chỉ từ 2- 3 ngày, diện tích chỉ bằng 1/6 diện tích nhàmáy làm phân hữu cơ có cùng công suất Với giá thành đắt nen chỉ các nướcphát triển áp dụng nhiều, ở các nước đang phát triển nên áp dụng phươngpháp này ở quy mô nhỏ để xủ lý chất thải độc hại như: chất thải bệnh viện,chất thải công nghiệp,…

Tổng quan các biện pháp kỹ thuật ủ sinh học chất thải hữu cơ

Ủ sinh học là quá trình ổn định sinh hoá các chất hữu cơ để thành cácchất mùn, với thao tác sản xuất và kiểm soát khoa học, tạo môi trường tối ưuvới quá trình sản xuất Quá trình ủ được thực hiện theo 2 phương pháp:

- Phương pháp ủ yếm khí

- Phương pháp ủ hiếu khí ( thổi khí cưỡng bức)

Quá trình ủ áp dụng đối với chất hữu cơ không độc hại, 2 yếu tốnhiệt độ và độ ẩm luôn được kiểm soát trong quá trình ủ, quá trình tự tạo ranhiệt riêng nhờ sự oxy hóa các chất thối rữa Sản phẩm cuối cùng của quátrình phân huỷ là CO2, nước và các chất hữu cơ bền vững như lignin,xenluloza, sợi…

Khái quát về quá trình phân huỷ chất hữu cơ trong giai đoạn ủ phân vi sinh

Giai đoạn phân huỷ giai đoạn ủ chín giai đoạn ổn định

đã ủ chin Chất thải

dưỡng cao, tạo độ tơi xốp, rất tốt cho việc cải tạo đất Phương pháp này phảichi phí thông thường từ 8- 10 USD/tấn Thành phẩm thu được dùng để phụccho cây nông nghiệp và trồng cây công nghiệp, vừa có tác dụng cải tạo đấtvừa thu được sản phẩm không bị ô nhiễm hoá chất dư tồn trong quá trình sinhtrưởng Thành phẩm này sẽ còn góp phần giải quyết nạn thiếu phân bón dokhông đủ kinh phí nhập khẩu.

Tuy nhiên phương pháp này cũng có hạn chế là chu trình sản xuất lâudài, bình thường từ 2- 3 tháng, diện tích thường tốn Một nhà máy sản xuấthữu cơ từ chất thải có công suất xử lý 100 000 tấn chất thải cần có diện tíchkhoảng 6ha

Chất thải được sử dụng là phân Compost chủ yếu là thành phần hữu cơđược phân loại bằng máy, bằng tay qua hệ thống băng chuyền Sau khi phânloại rác được đưa vào máy cắt, nghiền để có kích thước đồng nhất, sau đóđược trộn thêm bùn cống rãnh, cặn hầm cầu để điều chỉnh tỷ lệ Cacbon/Nitơ(C/N) theo 1 tỷ lệ nào đó trong các khoảng ( 7- 12 lần) rồi được đưa vào quátrình lên men (phân huỷ sinh học) hiếu khí trong các “thiết bị” khác nhau Cácthiết bị khác nhau có thể nguyên liệu được lên men trong dạng tinh như đánhluống, dạng động trong thiết bị lên men kiểu tang trống… Quá trình lên menhiếu khí gần với việc cấp không khí cho vi sinh và thu hồi sản phẩm khí củaquá trình lên men

Việc cấp khí có thể là sản phẩm của quá trình lên men được thu về, xử

lý bằng phương pháp hấp thụ với các dung dịch như: Hypoclorid Natri,

các hợp chất H2S, SO3- và các axit khác (HCl, H2CO3 và các axit hữu cơ…)sinh ra trong quá trình lên men hiếu khí trước khi được thải ra môi trường

Sau khi được phân huỷ lên men hiếu khí, các chất thải trở nên xốp và

“hoai”- sản phẩm Compost thô được đưa sang khâu ổn định và chế biến để

thành sản phẩm thương phẩm Compost (gọi là mùn Compost các loại) hoặc(và) phân bón hữu cơ NPK ( có bổ sung NPK theo tiêu chuẩn dinh dưỡng củaphân bón hữu cơ).

Trong quá trình ổn định, hoàn thiện, rác tiếp tục bị phân huỷ nhưng ởtốc độ chậm hơn, tỷ lệ tiệu thụ oxy giảm, độ ẩm giảm, hoạt động của visinh vật chủ yếu ở dạng cạnh tranh, hàm lượng amôn đã chuyển sang dạng

việc có sự can thiệp của các thiết bị Quá trình vô cơ hoá rác được thực hiệnhoàn toàn

Compost được tạo thành sau giai đoạn ổn định được tiếp tục chế biếnqua các sàng rung để lấy mùn và tách khỏi các phần trơ (kim loại, cát sỏi,thuỷ tinh, nhựa… chiếm khoảng 5- 7%) để tạo thành Compost thương phẩm

Đối với tất cả công nghệ sản xuất Compost, ngoài các biện pháp nhưcung cấp không khí, trộn bùn cống, cặn hầm cầu ( nhằm cung cấp dinh dưỡngtheo tỷ lệ C/N, ôxy, đảm bảo độ ẩm và nhiệt độ cho vi khuẩn phát triển.Người ta còn có thể bổ sung các loài và chủng vi sinh (vi sinh và nấm mốc)

có vai trò quan trọng trong phân huỷ rác Các vi sinh nói trên trong quá trình

“tiếp cận” với rác sẽ “nhận dạng” “đối tượng” mà nó có khả năng phân huỷ,

sẽ “ tiết ra” các Enzym ngoại bào- hay còn gọi là men của vi sinh, các Enzymnày chúng là tác nhân “cắt nhỏ” các đại phân tử của chất hữu cơ thành cácphần nhỏ- “tiểu phân tử” Sử dụng không khí, cơ chất chính ( các thành phầndinh dưỡng chính: Nitơ, Cacbon hữu cơ và các chất dinh dưỡng khác) Visinh tiếp tục phát triển với cấp số nhân và quá trình “cắt nhỏ” nói trên là quátrình phân huỷ hỗn hợp rác thải tiếp tục diễn ra mạnh mẽ Đối với các thànhphần cơ chất chính của rác: Xenluloza, tinh bột, mỡ và đạm Các loài vi sinh

ở các điều kiện (nhiệt độ, pH…) thích hợp sẽ có các hoạt lực Enzym ngoạibào lớn nhất, tương ứng với cơ chất, đó là Xenluloza, Amilaza, Lipaza vàProtenoza Việc bổ sung hỗn hợp các chế phẩm vi sinh có thể thúc đẩy nhanh

quá trình phân huỷ rác thải lên 5- 6 lần, rút ngắn thời gian lên men hiếu khíhoặc ủ hoàn thiện hiếu và kỵ khí xuống nhiều lần, đồng thời nâng cao chấtlượng sản phẩm Compost được hình thành đúng hướng và giảm thiểu các sảnphẩm pphụ không mong muốn của quá trình len men và phân huỷ rác nóitrên Các quá trình phân huỷ chính bao gồm:

- Hệ thống thông khí bị động: Hệ thống này được cung cấp qua các ống

đã khoan lỗ đặt dưới các đống, dòng khí nóng có xu hướng dâng lên và đi rangoài đống ủ, không khí được trợ “hút” từ phía dưới lên, khí thải được thuphía trên mỗi đống

- Hệ thống thông khí chủ động: Sử dụng quạt gió để cung cấp khí tớiđống ủ qua các ống theo chiều từ trên xuống (do khí thải được hút phía dướimặt sang) hoặc từ dưới lên nếu khí thải được hút phía trên Trong quá trình ủ,quạt gió hút hoặc đẩy khí qua các đống ủ sao cho đống ủ luôn được duy trì ởnhiệt độ thích hợp Hiện nay phương pháp này cũng có nhiều cải tiến, áp dụngcác thành tựu khoa học như sử dụng một số các loại máy móc thiết bị cónhiều chức năng đồng thời như: nghiền, cắt, trộn và thổi khí… nhằm giảmthiểu thời gian phân huỷ của rác thải

 Công nghệ hầm Tunel

Phổ cập ở nhiều nước trên thế giới để xử lý rác sinh hoạt có độ ẩm cao.Đây là phương pháp lên men hiếu khí trong thiết bị dạng kín để đảm bảokhông gây ô nhiễm khí thải ra bên ngoài do môi trường lớn hơi nước cùng cácsản phẩm ôxy hoá dạng khí toả ra trong quá trình lên men Mặt khác, ở thiết

bị kín dạng hầm Tunel hoặc lò Tunel, có thể nâng cao hiệu suất cấp khí vàthời gian lên men xuống còn 12- 15 ngày (bằng phương pháp ủ đống có đảotrộn nghiền liên hợp) Thời gian lưu của rác trong lò có thể 4, 5, 6 ngày chogiai đoạn lên men tích cực, sau đó giai đoạn hoàn thiện kéo dài chừng 8- 10ngày ở dạng đông

Phương pháp này có nhược điểm sinh một khối lượng lớn nước thải từrác phải xử lý và đồi hỏi rác phải được nghiền nhỏ trước khi đưa vào lò

Hiệu suất chuyển hoá trong phương pháp này chưa thật cao vì thiếu yếu

tố đảo trong thiết bị làm cho sự phân bố không khí không thật đặc trong toàn

bộ khối rác ủ

Về nguyên tắc, là một cải tiến so với phương pháp lên men trong lòTunel: thiết bị kín để nâng cao hiệu quả cấp và thu khí, lò quay thực hiện chế

độ đảo nguyên liệu trong một quá trình lên men, đặc biệt, việc lên men đượcthực hiện trong nhiều Modul lò quay song song với các thể tích mà phải đượclựa chọ cho mỗi lò để đảm bảo theo dõi được chất lượng Compost của từng lò(thông qua thiết bị điều khiển) và do đó tách được sản phẩm chất lưọng tốt(đối với những mẻ rác đơn thuần ít lẫn tạp chất) hoặc loại bỏ được những mẻrác có chất lượng xấu lẫn nhiều tạp chất độc của chất thải công nghiệp làmcho quá trình lên men không thưch hiện được Quá trình lên men cũng diễn ra

từ 72- 100 giờ, quá trình hoàn thiện và chế biến khoảng dưới 100 giờ

các đống (do phân nhỏ ra các lò, trang bị hệ thống điều khiển quá trình lênmen, nguyên liệu phải được xé nhỏ ra các lò để đảm bảo độ đồng đều; cấutrúc lò phức tạp: vì vừa đảm bảo chế độ quay, vừa phải kín lại được cấpkhông khí, cấp ẩm riêng, vừa hút khí thải đem đi xử lý…)

Như vậy với quy trình sản xuất Compost (từ khâu sơ chế => lên men

=> hoàn thiện sản phẩm) với các công nghệ lên men khác nhau (ủ đống cóthổi khí cưỡng bức hoặc tự nhiên, ủ đống có đaỏ xới nghiền liên hợp, lò lênmen sinh học kiểu Tunel, lên men trong lò quay, Modul hoá có điều khiển…)

là phương pháp tiêu biểu

Mùn Compost có giá trị như mùn hữu cơ với lượng vi khuẩn khá caothường đạt trên 106- 107 bào tử vi sinh sống/1mg mùn) Mùn có tác dụng tốt

để cải tạo đất, tạo điều kiện cho các loại vi sinh vật đất phát triển và giúp choquá trình chuyển hoá các chất dinh dưỡng

2.1.3 Nguyên lý qúa trình ủ phân

Thực chất của quá trình ủ yếm khí là sự phân giải phức tạp gluxit, lipit

và protein với sự tham gia của vi sinh vật kỵ khí Nguyên lý ủ phân ở chế độyếm khí là sử dụng chủ yếu các vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên, sử dụnglượng oxy tối thiểu trong quá trình phân huỷ Đây là phương pháp đã được ápdụng từ lâu, các chế phẩm vi sinh vật phân giải hữu cơ khác, sau đó đượcđánh thành luống hoặc đống và phủ kín Sau 3- 4 tháng phủ kín cộng vớinhiệt độ, độ ẩm, độ xốp, phế thải hữu cơ được phân huỷ thành phân hữu cơ

nhiệt độ, độ ẩm, VSV

N

RÁC HỮU CƠ ĐƯỢC

BỔ SUNG THÊM

N, P, K

CH 4 + H 2 S + H 2 O

Thực chất quá trình ủ phân ở ché độ hiếu khí là quá trình ủ sinh họcquy mô công nghiệp Rác tươi được chuyển về nhà máy, sau đó được chuyểnvào bộ phận nạp rác và đựoc phân loại lấy phần rác hữu cơ Phân frác hữu cơnày được trộn với phân người và chế phẩm EMTC, vi sinh vật phân giảixenluloza (Emuni 6) Sau đó máy xúc đưa vật liệu này vào bẻ ủ lên men, cóchế độ thổi gió cưỡng bức nhờ hệ thống quạt gió Thời gian ủ là 21 ngày.

Nguyên lý của phương pháp này chủ yếu sử dụng các vi sinh vật có sẵntrong tự nhiên, bổ sung thêm một số chế phẩm vi sinh vật phân giải mạnhxenluloza, protein, lignin,… Điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, oxy, độ thoáng khí ,

pH và các chất dinh dưỡng cóp lợi nhất nhằm kích thích sự phát triển của hệ

vi sinh vật có trong bể ủ phân huỷ các chất hữu cơ tạo thành mùn

phốt) +EM + thời gian từ 1,5- 2 tháng = phân hữu cơ

Phân tích thành phần axit có mùn chiết suất từ đất ở những vùng có khí hậu khác nhau

(theo Schristzer, 1977)

ĐấtNguyên

Đất nhiệtđới

Trung bìnhtrên 100

Quá trình lên men vi sinh:

Rác thải sử dụng làm phân Compost chủ yếu là rác hữu cơ thu gom từcác khu dân cư hoặc các khu chợ có được phân loại bằng máy, bằng tay rồiđược đưa vào quá trình lên men (phân huỷ sinh học) hiếu khí vói các dạngkhác nhau: ủ luống, dạng động trên băng tải hoặc được đùn dịch trong thiết bịdạng lò, hầm tunnel, hoặc được đảo tronh thiết bị lên men kiểu tang trống…Quá trình lên men hiếu khí gắn liền với cấp không khí cho vi sinh Việc cấpkhí có thể dưới dạng tự nhiên hoặc cưỡng bức do điều kiện diện tích, kinh phíđầu tư và vận hành dây chuyền sản xuất Phương trình của quá trình ủ tựnhiên trong điều kiện hiếu khí:

nhiệt độ, độ ẩm, VSV

Các khí thải là các sản phẩm của quá trình lên men được thu về, xử lýbằng phương pháp hấp thụ với các dung dịch như: Hypoclorid Canxi,

sinh vạt, các hợp chất H2S, SO3 và các axit khác (HCl, H2CO3 và các axit hữucơ…) sinh ra trong quá trình lên men hiếu khí trứơc khi được thải ra môi

Quá trình ủ chín:

Sau khi được phân huỷ trong lên men hiếu khí, các chất thải trở nênxốp và “hoai”- sản phẩm Compost thô được đưa sang khâu ủ chín để ổn địnhthành phần hóa học Trong quá trình ổn định, hoàn thiện, rác tiếp tục bị phânhuỷ nhưng ở tốc độ chậm hơn, tỷ lệ tiêu thụ oxy giảm, độ ẩm giảm, hoạt độngcủa vi sinh vật chủ yếu ở dạng cạnh tranh hoặc ức chế, hàm lượng amôn đãchuyển sang dạng NO3 - N Thời gian cho giai đoạn này khoảng 15- 25 ngàytuỳ theo việc có sự can thiệp của máy móc hay không Quá trình vô cơ hoárác được thực hiên hoàn toàn Compost được tạo thành sau giai đoạn ổn địnhtiếp tục chế biến qua Compost sàng rung (Screener) để lấy mùn và tách khỏiCompost phần trơ (kim loại, cát, sỏi, thuỷ tinh, nhựa… chiếm khoảng 5- 7%)

để thành phân bón vi sinh Có 3 phương pháp lên men hiếu khí chính là: Ủđống (Windrow); Lò ủ hầm Tunel; Phản ứng thùng quay

2.1.5 Cơ chế phân huỷ rác thành phân hữu cơ

 Thành phần các vi dinh vật trong đống ủ

Quá trình Compost là một quá trình oxy hoá, hoá- sinh các chất hữu cơ

do các loại vi sinh vật khác nhau Những vi sinh vật phát triển theo cấp sốnhân, đầu tiên là chậm và sau nhanh hơn

Thành phần các vi sinh vật có trong đống ủ làm phân Compost baogồm các chủng giống vi sinh vật phân huỷ xenluloza, vi sinh vật phân giảiprotein, vi sinh vật phân giải tinh bột, vi sinh vật phân giải phosphat

a Vi sinh vật phân giải xenluloza

Trong thiên nhiên có nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷxenluloza nhờ có hệ enzym xenluloza ngoại bào Trong đó vi nấm là nhóm cókhả năng phân giải mạnh và nó tiết ra môi trường một lượng lớn enzym cóđầy đủ các thành phần Nấm mốc có hoạt tính phân giải xenluloza, đáng chú ý

là Tricoderma Hầu hết các loài thuộc chi Tricoderma sống hoại sinh trong

đất, rác và có khả năng phân huỷ xenluloza Trong nhóm vi nấm ngoài

Tricoderma còn rất nhiều giống khác co khả năng phân giải xeluloza như Aspergillus, Fusarium, Muco.

Nhiều loại vi khuẩn cũng có khả năng phân huỷ xenluloza, tuy nhiêncường độ không mạnh bằng vi nấm Nguyên nhân là do số lượng enzym tiết

ra môi trường của vi khuẩn thường nhỏ hơn, thành phần các loại enzymkhông đầy đủ Thường ở trong đống ủ rác có ít loại vi khuẩn có khả năng tiết

ra đầy đủ 4 loại enzym trong hệ enzym xenluloza Nhóm này tiết ra một loạienzym, nhóm khác tiết ra loại khác, chúng phối hợp với nhau để phân giải cơ

chất trong mối quan hệ hỗ sinh.Nhóm vi khuẩn khí hiếm bao gồm Clostridium

và đặc biệt là nhóm vi khuẩn sống trong dạ cỏ của động vật nhai lại Chính nhờnhóm vi klhuẩn này mà trâu, bò có thể sử dụng được Xenluloza trong cỏ, rơm rạ

làm thức ăn Đó là những cầu khuẩn thuộc chi Ruminococcus có khả năng phân

huỷ xenluloza thành đường và các axit hữu cơ

Ngoài vi nấm và vi khuẩn, xạ khuẩn và niêm vi khuẩn cũng có khảnăng phân huỷ xenluloza Ngưòi ta thường sử dụng xạ khuẩn , đặc biệt là chi

Streptomyces trong việc phân huỷ rác thải sinh hoạt Những xạ khuẩn này

thường thuộc nhóm ưa nóng, sinh trưởng và phát triển tốt nhất ở nhiệt độ

45-5000C rất thích hợp với quá trình ủ rác thải

b Vi sinh vật phân giải protein

Trong môi trường rác ủ đống, nitơ tồn tại ở các dạng khác nhau, từ nitơphân giải ở dạng khí cho đến các hợp chất hữu cơ phức tạp có trong cơ thểđộng, thực vật và con người Trong cơ thể sinh vật, nitơ tồn tại chủ yếu dướidạng các hợp chất đạm như pritein, axit amin Khi cơ thể sinh vật chết đi,lượng nitơ này hữu cơ này tồn tại ở trong đất (rác) Dưới tác dụng của cácnhóm vi sinh vật hoại sinh, protein được phân giải thành các axit amin Cácaxit amin này lại được một nhóm vi sinh vật phân giải thành NH3 và NH4+ gọi

là nhóm vi khuẩn amin hoá Quá trình này gọi là sự khoáng hoá chất hữu cơ

được chuyuển hoá thành dạng NO3- nhờ nhóm vi khuẩn nitrat hoá

Các hợp chất nitrat lại được chuyển hoá thành dạng N2 phân tử, quátrình này gọi là sự nitrat hoá được thực hiện bởi nhóm phân nitrat Khí N2 sẽđược cố định lại trong tế bào vi khuẩn và tế bào thực vật, sau đó chuyển thành

khép kín Trong hầu hết cá khâu chuyển hoá của vòng tuần hoàn đều có sựtham gia của các vi khuẩn khác nhau Nếu sự hoạt động của nhóm nào đóngừng lại thì toàn bộ sự chuyển hoá của vòng tuần hoàn sẽ bị ảnh hưởngnghiêm trọng

Trong quá trình Compost, nhóm vi khuẩn chính phân giải protein là vi khuẩn nitrat hoá, vi khuẩn cố định nitơ

Nhóm vi sinh vật tiến hành nitrat hoá bao gồm hai nhóm tiến hành hai giai đoạn của quá trình Giai đoạn oxy hoá NH4+ thành NO2- gọi là nitrit hoá, giai đoạn oxy hoá NO2- thành NO3- gọi là giai đoạn nitrat hoá

Nhóm vi khuẩn nitrat hoá bao gồm bốn chi khác nhau: Nitrozomonas, Nitrozocystic, Nitrozolobus và Nitrosospira, chúng đều thuộc loại tưh dưỡng

bắt buộc, không có khả năng sống trên môi trường thạch, bởi vậy phân lậpchúng rất khó, phải dùng silicagen thay cho thạch Nhóm vi khuẩn này 6nhóm tự dưỡng hoá năng có khả năng oxy hoá NH4+ bằng O2 không khí và tạo

ra năng lượng:

NH4+ + 3/2 O2 NO2- + H2O +2H+ + năng lượng

Nhóm vi khuẩn tiến hành oxy hoá NO2- thành NO3- bao gồm ba chi

khác nhau: Nitrobacter, Nitrospira và Nitrococcus.

Quá trình oxy hoá NO2- thành NO3- được thực hiện bởi nhóm vi khuẩnnitrat hoá Chúng cũng là những vi sinh vật tự dưỡng hoá năng có khả năngoxy hoá NO2- tạo thành năng lượng Năng lượng này được dùng để đồng hoá

CO2 tạo thành đường.

NO2- + O2 NO3- + năng lượng

Nhóm vi khuẩn cố định nitơ có trong môi trường rác ủ là các nhóm:

Azotobacter- là một loại vi khuẩn hiếu khí, không sinh bào tử có khả năng cố

định nitơ phân tử, sống tự do trong đất (rác)

Clostridium là một loại vi khuẩn kỵ khí sống tự do trong rác, có khả năng hình thành bào tử, loại phổ biến nhất là Clostridium pastensinium có

hình que ngắn, khi còn non có khả năng di động bởi tiên mao.Khi già mất khảnăng di động Khi hình thành bào tử thường có hình con thoi do bào tử hình

thành lớn hơn kích thước tế bào Clostridium có khả năng đồng hoá nhiều

nguồn cacbon khác nhau như các loại đường, rượu, tinh bột … Nó thuộc loại

kỵ khí nên các sản phẩm trao đổi chất của nó là các axit hữu cơ (butanol,etanol, axeton) đó là các sản phẩm chưa được oxy hoá hoàn toàn

c Vi sinh vật phân giải tinh bột

Trong rác bể ủ có nhiều loại vi sinh vật có khả năng phân giải tinh bột.Một số vi sinh vật có khả năng tiết ra môi trường đầy đủ các loại enzym trong

hệ enzym amilaza Ví dụ như một số vi nấm bao gồm một số loại trong các

chi Aspergillus, Fusarium, Rhizopus,… Trong nhóm vi khuẩn có một số loài thuộc chi Bicillus, Cytophaza, Pseudomonas… Xạ khuẩn cũng có một số chi

có khả năng phân huỷ tinh bột Đa số các vi sinh vật không có khả năng tiếtđầy đủ hệ enzym amilaza phân huỷ tinh bột Chúng chỉ có thể tiết ra môi

trường một hoặc một vài men trong hệ đó Ví dụ như các loài Apergillus candidus, Pasteurianum, Bacillus subtilis, B.mesenterices, Clostridium, A oryzae… chỉ có khả năng tiết ra môi trường một loại enzyme α - amilaza Các loại Aspergilluss oryzae, Clostrinium acetobuliticum chỉ tiết ra môi trường α -

amiolaza Một số loài khác chỉ có khả năng tiết ra môi trường enzyme glucoamilaza Các nhóm này cộng tác với nhau trong quá trình phân huỷ tinh bộtthành đường Trong sản xuất nguời ta thường sử dụng các nhóm vi sinh vật có

khả năng phân huỷ tinh bột Ví dụ trong chế biến rác thải hữu cơ người tacũng sử dụng những chủng vi sinh vật có khả năng phân huỷ tinh bột để phânhuỷ tinh bột có trong thành phần rác hữu cơ.

d Vi sinh vật phân giải phosphat

Trong rác ủ, phospho tồn tại ở nhiều dạng hợp chất khác nhau Phosphođược tích luỹ trong rác khi động thực vật chết đi, những hợp chất phosphohữu cơ này được vi sinh vật phân giải tạo thành các hợp chất phospho vô cơkhó tan Do đó, phospho tồn tại ở hai dạng: phospho hữu cơ và phospho vôcơ

Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ chủ yếu thuộc hai chi: Bacillus và Pseudomonas Các loài có khả năng phân giải mạnh là B.megatherium, B.micoides và Psendomonas sp Ngày nay người ta đã phát hiện một số xạ

khuẩn và vi nấm có khả năng phân giải phospho hữu cơ

Vi sinh vật phân giải lân vô cơ bao gồm các loại vi khuẩn có khả năng

phân giải mạnh là Bacillus megatherium, B.butyricus, B mycoides Psenudomonas radiobacter P gracilis… Trong nhóm vi nấm thì Aspergillus niger có khả năng phân giải mạnh nhất Ngoài ra một số xạ khuẩn cũng có

khả năng phân giải lân vô cơ

Các quá trình sinh hoá diễn ra trong đống ủ rác chủ yếu do hoạt độngcủa các vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng chocác hoạt động sống chủ yếu của chúng Các loại vi khuẩn và nấm đóng vai tròquan trọng trong quá trình phân giải các hợp chất Các loại vi sinh vật pháttriển tốt trong các điều kiện môi trường được xác định như bảng sau:

Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến vi sinh vật

Nhiệt độ, 0CNồng độ muối, % NaCl

pHNồng độ oxy, %

Áo suất, mPaÁnh sáng

0 -700- 31,0- 120- 210- 115Bóng tối, ánh sáng mạnh

Các vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải tại các đống ủ rác đượcchia thành ba nhóm chủ yếu sau:

- Các vi sinh vật ưa ẩm: phát triển mạnh ở nhiệt độ từ 0- 200C

- Các vi sinh vật ưa ấm: phát triển mạnh từ nhiệt độ 20- 400C

- Các vi sinh vật ưa nóng:phát triển mạnh từ nhiệt độ 40- 700C

Sự phát triển của các loại vi sinh vật theo nhiệt độ được thể hiện nhưsau: Thời kỳ đầu của quá trình ủ rác, quá trình hiếu khí được diễn ra, giaiđoạn này các chất hữu cơ dễ bị oxy hoá sinh hoá thành dạng đơn giản nhưprotein, tinh bột, chất béo và một lượng nhất định chất xenluloza Trong quátrình này, các vi sinh vật tiếp nhận một lượng năng lượng rất lớn và vì thế cótồn tại một lượng năng lượng đáng kể ở dạng nhiệt Lượng năng lượng nhiệtđược tạo thành bên trong lòng đống ủ được tạo ra nhiều hơn so với lượngnhiệt năng được thoát ra bên ngoài và do đó nhiệt độ bên trong các đống ủđược tăng lên Giá trị nhiệt độ tăng tới 60- 700C, kéo dài trong thời giankhoảng 30 ngày Ở khoảng nhiệt độ này, các phản ứng hoá học kéo diễn ra sẽtrội hơn các phản ứng vi sinh vật bởi hầu hết chủng vi sinh vật không pháttriển được ở nhiệt độ 700C

Trong quá trình phân huỷ hiếu khí, các polime ở dạng đa phân tử được

vi sinh vật chuyển hoá sang dạng đơn phân tử sau đó lại được vi sinh vật hấp

thụ, sử dụng trong việc tiếp nhận năng lượng để kiến tạo nên tế bào mới Khi

O2 bị các vi sinh vật hiếu khí tiêu thụ dần thì các vi sinh vật yếm khí bắt đầuxuất hiện và nhiều quá trình lên men khác bắt đầu diễn ra trong đống ủ Các

vi sinh vật tham gia vào quá trình lên men là nhóm vi sinh vât dị dưỡng trongđiều kiện cả yếm khí lẫn kỵ khí nghiêm ngặt Các chất hữu cơ dạng đơn giản,các axit amin, đường… được chuyển hoá thành các axit béo dễ bay hơi, rượu,

CO2 và N2 Các axit béo dễ bay hơi, rượu sau đó lại được chuyển hoá tiếp tụcvới sự tham gia của các vi sinh vật axeton và các vi sinh vật khử sunfat

Các vi sinh vật axeton tạo ra các axit axetic, khí CO2 còn các vi khuẩnchỉ tạo ra khí N2 và khí CO2 Các chất này là nguyên liệu ban đầu của quátrình mêtan hoá Cácvi khuẩn tạo sunfat và vi khuẩn tạo mêtan là những vikhuẩn thuộc nhóm tạo vi sinh vật kỵ khí bắt buộc Có hai nhóm vi sinh vậtchủ yếu tham gia vào quá trình tạo mêtan, phần lớn là các vi sinh vật tạomêtan từ khí N2 và khí CO2, phần nhỏ (gồm 2 đến 3 chủng loài) là những visinh vật tạo mêtan từ axit axetic Trong tổng khí mêtan tạo thành từ đống ủ

có tới 70% được tạo thành từ axit axetic Nếu như có tồn tại nhiều sunfattrong các đống ủ thì các vi khuẩn khử sunfat sẽ mang tính trội hơn vi khuẩnmêtan và như vậy sẽ không có khí mêtan tạo thành nếu sunfat vẫn tồn tại.Trong quá trình chuyển hoá yếm khí và kỵ khí, nhiệt độ của các đống ủ giảmxuống vì các chủng loại vi sinhvật ở giai đoạn này tạo ra ít nhiệt lượng hơn sovới quá trình chuyển hoá hiếu khí (chỉ bằng 7% so với qúa trình hiếu khí).Nếu nồng độ của các axit hữu cơ, axit béo dễ bay hơi tạo ra càng nhiều thìtrong nước rác sẽ có pH thấp (4- 5) và có nồng độ COD, BOD5 cao

Như vậy, rác hữu cơ tại các đống ủ được phân huỷ theo nhiều giai đoạnchuyển hoá sinh học khác nhau để tạo ra sản phẩm cuối cùng là mùn hữu cơ

để làm phân Compost

 Lựa chọn các chủng giống vi sinh vật xử lý rác thải làm phânTình trạng phổ biến hiện nay tại các cơ sở chế biến rác là ủ rác tự nhiên

với các vi sinh vật có sẵn trong rác Điều này dẫn đến một hạn chế nhất địnhtrong quá trình xử lý, thời gian ủ kéo dài, chất lượng phân thành phẩm khôngcao… khi tạo được điều kiện thuận lợi (nhiệt độ, độ ẩm, pH,…) thì khôngphải chỉ các vi sinh vật có lợi phát triển mà cả các vi sinh vật có hại cũng pháttriển, sinh độc tố làm hại cây trồng và ô nhiễm đất Chính vì vậy, việc tuyểnchọn các vi sinh vật hữu hiệu để bổ sung vào đống ủ thực sự cần thiết Tuynhiên để có thể tuyển chọn được chủng giống vi sinh vật hữu hiệu cần phảidựa trên nguyên tắc sau:

- Phải có hoạt tính sinh học cao như khả năng phân giải xenluloza vàcác hợp chất cao phân tử khác

- Phải sinh trưởng mạnh trong điều kiện đống ủ lấn át các vi sinh vậtkhác

- Các tác dụng cải tạo đất tốt, tức là phát huy hết khả năng sau khi đãbón vào đất

- Không độc hại cho người, vật nuôi, cây trồng và các vi sinh vật hữuích trong vùng rễ

thuận lợi cho quá trình sản xuất chế phẩm

Các vi sinh vật có các đặc điểm trên đây khi được bổ sung vào rác ủvẫn có thể thực hiện chức năng, do đó có thể nâng cao sản lượng mùn màkhông ảnh hưởng tới môi trường sống

Có thể bổ sung vào đống ủ một số nhóm vi sinh vật hữu hiệu sau:

Các chủng xạ nkhuẩn có khả năng phân giải nhanh các hợp chất caophân tử trong rác Trong đó hoạt tính phân giải các hợp chất lingo, xenluloza(là hợp chất rất khó bị phân hủy bởi đa số vi sinh vật) nổi bật hơn cả Ngoài racòn có khả năng sinh các chất kích thích sinh trưởng thực vật (gibberellin,axit indolaxetic…) Vì vậy, trong đất, xạ khuẩn có khả năng phát huy tác

dụng với cây trồng Nhờ khả năng chịu nhiệt độ cao mà xạ khuẩn có thể sinhtrưởng và hoạt động mạnh mẽ trong đống ủ thực tế.

Vi khuẩn phân giải xen luloza: có khả năng sinh trưởng ở nhiệt độ cao,bên cạnh hoạt tính phân giải hợp chất lingo - xenluloza còn nhiều enzymngoại bào phân huỷ các cao phân tử khác như protein, tinh bột Ưu điểm củanhững vi khuẩn chịu nhiệt này là sinh trưởng khá nhanh do đó có thể lấn átcác nhóm vi sinh vật không hữu ích khác

Vi khuẩn sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật: gồm các vi sinh vật

mà trong quá trình trao đổi chất có khả năng tổng hợp các hormon thực vậtnhư gibberellin, axit indolaxetic, xifokinin Các chủng vi khuẩn này thườngđược bổ sung vào giai đoạn cuối của quá trình sản xuất sản phẩm phân ủ vàphát huy tác dụng khi bổ sung vào đất trồng trọt

Vi khuẩn lactic: sản sinh axit axetic từ đường và một số hydrocacbonkhác được sinh ra nhờ hoạt động của một số vi sinh vật phân huỷ xenluloza,tinh bột Ngược lại vi khuẩn latic lại có tác dụng tăng cường sự phân huỷ cácchất như lignin, xenluloza, sự sinh trưởng của vi khuẩn latic không gây trởngại đến quá trình phân huỷ các chất hữu cơ Trong quá trình trao đổi chất, vikhuẩn có sản sinh ra axit latic, có khả năng ức chế các vi sinh vật gây hại

Các chủng vi nấm sử dụng trong chế phẩm có dải nhiệt độ cho sinhtrưởng khá rộng Chủ yếu hoạt động của vi nấm diễn ra mạnh ở giai đoạn ủhiếu khí

Vi nấm phân giải xenluloza: ngoài khả năng phân giải xenluloza còn cóthể sinh ra một số enzym ngoại bào khác như proteaza, amilaza Hoạt độngcủa chủng này phân huỷ nhanh chóng các chất hữu cơ cho các vi sinh vật hữuích khác phát triển

Vi nấm phân giải phosphat: rất cần trong quá trình biến đổi các phosphat

khó tan thành dạng cây dễ thụ, nâng cao chất lượng phân thành phẩm.

Thực tế cho thấy công nghệ mới có sử dụng các vi sinh vật hữu hiệu vàtuyển chọn cho năng suất và chất lượng cao hơn so với quá trình mà chươngtrình của Liên hợp quốc khuyến cáo Thời gian ủ từ 2- 2,5 tháng giảm xuốngcòn 25- 30 ngày Năng suất mùn rác của bể là 130m3 từ 25 tấn đến 30- 35 tấn.Phân ủ bằng vi sinh vật không có mùi hôi, không ủ rác, hạn chế tối đa ruồimuỗi

2.2 T ng quan v công ngh sinh h c rác h u c th nh phân vi sinh ổng quan về công nghệ ủ sinh học rác hữu cơ thành phân vi sinh ề tài ệ ủ sinh học rác hữu cơ thành phân vi sinh ủa đề tài ọc phục vụ nghiên cứu ữu cơ thành phân vi sinh ơ sở khoa học phục vụ nghiên cứu ài trên th gi i v Vi t Nam ết của đề tài ới và ở Việt Nam ài ở khoa học phục vụ nghiên cứu ệ ủ sinh học rác hữu cơ thành phân vi sinh

2.2.1 Tổng quan về công nghệ ủ sinh học rác thải hữu cơ thành phân vi sinh trên thế giới

1 Thái Lan

a Nguyên lý hoạt động

Ở Thái Lan, một trong những công nghệ phổ biến để xử lý rác thải hữu

cơ tại thành phố Bangkok và các thành phố khác là công nghệ ủ sinh học

“DANO- System” Rác thải hữu cơ được đưa đến các phễu tiếp nhận và theobăng chuyền đến tang quay phân loại và loại bỏ các thành phần tạp chất vàtách kim loại trên các băng từ Sau đó, các thành phần có thể ủ được đưa đếnkhu “ổn định sinh học DANO Bio- Stabilizer” Đó là một ống trụ hình tròn,nằm ngang hơi nghiêng, có đường kính từ 3- 4cm và chiều dài thay đổi từ 25-30m tuỳ thuộc vào công suất của nhà máy Ống trụ này sẽ quay tròn với tốc

độ 1vòng/phút và dọc theo chiều dài ống có các miệng thổi được cấp khí bằng

1 quạt gió với áp lực thấp Trong trường hợp nhiệt độ bên trong ống tăng caotrên 600C, ảnh hưởng đáng kể đến quá trình phân huỷ hiếu khí các hợp phầnhữu cơ trong ống thì áp lực thổi khí và tốc độ quay của ống sẽ được tăngcường Hơi nước và các thành phần khí thải trong ống sẽ được hút riêng rangoài để xử lý Quá trình xử lý trong ống thường xuyên xảy ra trong khoảngthời gian từ 2,5- 5 ngày Quy trình công nghệ được thể hiện trên sơ đồ

b Ưu và nhược điểm

- Hiệu quả xử lý thành phân hữu cơ rất cao

- Các thành phần bay hơi và khí thải được thu hồi triệt để và xử lý,tránh phát tán gây ô nhiễm môi trường

- Đòi hỏi phải đào tạo nhân lực có đủ trình độ kỹ thuật để vận hành vàbảo dưỡng hệ thống thường xuyên

- Chi phí vận hành hệ thống cao

Sơ đồ 1: Sơ đồ công nghệ xử lý rác thải bằng công nghệ ổn định sinh học

DANO tại Bangkok, Thái Lan

TANG QUAY PHÂN LOẠI VÀ BĂNG CHUYỀN TÁCH TỪ

TẠP CHẤT KHÔNG PHÂN HUỶ

TANG QUAY

SÀNG TINH TRÊN TANG QUAY

MÁY CẮT, NGHIỀN NHỎ PHỄU TIẾP NHẬN RÁC

PHỐI TRỘN PHÂN HOÁ HỌC HOẶC CÁC CHÂT KHÁC CÂN TRỌNG LƯỢNG,

ĐÓNG BAO TIÊU THỤ

2 Trung Quốc

a Nguyên lý hoạt động

Ở Trung Quốc, một trong những công nghệ phổ biến của các nhà máy

xử lý rác thải như ở Bắc Kinh, Nam Ninh, Thượng Hải,… là áp dụng phương pháp xử lý rác thải trong thiết bị kín Rác được tiếp nhận và đưa vào các thiết

bị ủ kín (phần lớn là hầm ủ) sau 10- 12 ngày, hàm lượng H2S, CH4, CO2,… giảm, được đưa ra ngoài ủ chín Sau đó mới tiến hành phân loại, chế biến thành phân bón hữu cơ

Sơ đồ 2: Sơ đồ công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt của Trung Quốc

TIẾP NHẬN RÁC THẢI

THIẾT BỊ CHỨA (HẦM Ủ KÍN) CÓ BỔ SUNG VI SINH VẬT, THỔI KHÍ, THU NƯỚC RÁC THỜI GIAN 1O ĐẾN 12 NGÀY

Ủ CHÍN, ĐỘ ẨM 40% THỜI GIAN 15 – 20 NGÀY

SÀNG PHÂN LOẠI THEO KÍCH THƯỚC ( BẰNG BĂNG TẢI, SÀNG QUAY)

LƯỢNG (BẰNG KHÔNG KHÍ

CÓ THU KIM LOẠI)

PHÂN LOẠI SẢN

–

40 0 C, THỜI GIAN 5 - 10 NGÀY

ĐÓNG BAO TIÊU THỤ

b Ưu, nhược điểm

- Rác được ủ sau 10- 12 ngày, giảm mùi của H2S mới đưa ra ngoài, phân loại có ưu điểm giảm nhẹ độc hại cho người lao động

- Thu hồi được nước rác, không gây ảnh hưởng cho tầng nước ngầm

- Thu hồi được sản phẩm tái chế

- Vật vô cơ khi đưa đi chôn lấp không gây mùi và ảnh hưởng tới tầng nước ngầm vì đã đưa được oxy hoá trong hầm ủ

- Thu hồi được thành phẩm phân bón

- Chất lượng phân bón chưa được triệt để về các vi sinh vật gây bệnh

- Tỷ lệ thành phẩm thu hồi không cao

- Diện tích hầm ủ, diện tích xây dựng nhà máy rất lớn do rác không được phân loại ngay từ đầu

- Kinh phí đầu tư ban đầu lớn

3 Mỹ

a Nguyên lý hoạt động

Ở Mỹ, lượng chất thải rắn phát sinh khoảng 210 triệu tấn/năm, trong đó57% được chôn lấp, 27% (khoảng 56 triệu tấn) được thu hồi để tái chế nhưthuỷ tinh, giấy, nhựa, kim loại, phần còn lại được xử lý bằng chế biến phân visinh Hiện nay, ở Mỹ đang áp dụng công nghệ xử lý tại chỗ rác thải hữu cơthành phân vi sinh tại các hộ gia đình Đây là một phương pháp rẻ tiền, vớicông nghệ ủ hiếu khí đã góp phần làm giảm bớt khối lượng rác hữu cơ đưađến các nhà máy xử lý tập trung

Tại các nhà máy xử lý rác thải, một trong những công nghệ phổ biến là

áp dụng phương pháp xử lý rác thải ở trong thiết bị ủ kín nhưng không thổikhí Phương pháp ủ kị khí này tuân theo các trình tự sau: Rác được tiếp nhận

và tiến hành phân loại, các chất hữu cơ được đưa vào thiết bị ủ kín dưới dạng

các lò ủ kín có phối hợp các chủng loại men vi sinh vật khử mùi, thúc đẩy quátrình lên men, sau đó được đưa ra sấy khô, nghiền và đóng bao.

Sơ đồ 3: Sơ đồ công nghệ xử lý rác thải của Mỹ

b Ưu, nhược điểm.

- Xử lý triệt để bảo vệ môi trường

- Thu hồi phân bón (có tác dụng cải tạo đất)

- Cung cấp được nguyên vật liệu tái chế cho các nghành công nghiệp

- Không mất kinh phí xử lý nước rác

- Có thể tận thu tối đa nguồn năng lượng (kể cả khí sinh học biogas)

- Đòi hỏi kinh phí đầu tư lớn,kinh phí duy trì cao

- Chất lượng phân bón thu hồi không cao

- Công nghệ phức tạp (phải qua sấy), không phù hợp với khí hậu Việt

THU GOM RÁC

DÂN DỤNG

THÀNH PHỐ

HỆ THỐNG PHÂN LOẠI RÁC

RÁC VÔ CƠ ĐƯA ĐẾN BÃI THẢI

RÁC HỮU CƠ CHUYỂN VỀ NHÀ MÁY

KHỬ MÙI VÀ

XỬ LÝ SƠ BỘ

CẤY MEN TRONG XƯỞNG CHUẨN BỊ

Ủ TRONG CÁC LÒ Ủ THEO QUI TRÌNH ĐẶC BIỆT CHO RÁC LÊN

MEN

SẤY NGHIỀN

CÁC PHỤ GIA

VÀ MEN ĐẶC BIỆT

HỆ THỐNG VI XỬ LÝ KHỐNG CHẾ QUÁ TRÌNH LÊN MEN TỐI ƯU

KHO THÀNH

PHẨM

ĐÓNG BAO

Nam nên sau khi sấy nếu nghiền còn lẫn các tạp chất vô cơ dẫn đến hỏng các thiết bị máy nghiền Các kim loại có độ cứng kém được nghiền sẽ ảnh hưởng đến chất lượng phân bón, huỷ hoại môi trường đất và nước ngầm.

3 Đức

a Nguyên lý hoạt động

Ở Đức, một trong những công nghệ phổ biến của các nhà máy xử lý rácthải là áp dụng phương pháp xử lý rác thải để thu hồi khí sinh học và phânbón hữu cơ sinh học Rác được tiếp nhận và tiến hành phân loại, các chất thảihữu cơ được đưa vào các thiết bị ủ kín dưới dạng các thùng chịu áp lực bằngthiết bị thu hồi khí trong quá trình ủ lên men phân giải hữu cơ, khả năng thuhồi được là 64% khí CH4 (trong quá trình lên men) Khí qua lọc và được sửdụng vào việc hữu ích như: năng lượng chạy máy phát điện, chất đốt,… Phầncòn lại sau khi đã lên men được vắt khô, tận dụng làm phân bón

b Ưu, nhược điểm

- Xử lý triệt để đảm bảo môi trường

- Thu hồi được sản phẩm khí đốt có giá trị cao, phục vụ cho các ngành công nghiệp ở gần khu vực lân cận nhà máy

- Thu hồi phân bón, có tác dụng cải tạo đất

- Cung cấp nguyên vật liệu tái chế cho các ngành công nghiệp

Đòi hỏi kinh phí đầu tư lớn, kinh phí duy trì cao

Sản phẩm khí đốt cần phải phân loại, đảm bảo không lẫn các tạp chất độc hoáhọc như: Pb, Hg, As, Cd,… để đảm bảo cho việc sử dụng chất đốt

Chất lượng phân bón thu hồi không cao

Sơ đồ 4: Sơ đồ công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt của Đức

b.Ưu, nhược điểm

- Thu hồi phân bón

- Tận dụng được nguyên vật liệu tái chế cho các ngành công nghiệp

- Kinh phí đầu tư, duy trì thấp

- Hiệu quả phân huỷ hữu cơ không cao

TIẾP NHẬN RÁC

MEN

CHẾ BIẾN PHÂN BÓN

CHÔN LẤP

RÁC HỮU CƠ

NẠP KHÍ

- Không phù hợp với điều kiện klhí hậu ở Việt Nam vì quá trình ủ phátsinh nước rác không đảm bảo môi trường, gây mùi, ảnh hưởng tới tầng nướcngầm.

- Diện tích đất sử dụng quá lớn

- Chất lượng phân bón không cao vì có lẫn các thành phần kim loạinặng ở trong bùn thải hoặc bùn ao

Sơ đồ 5: Sơ đồ công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt của Canada

2.2.2 Tổng quan về công nghệ ủ sinh học rác thải hữu cơ thành phân vi sinh ở Việt Nam

1 Công nghệ ủ sinh học rác thải hữu cơ tại thành phố Hồ Chí Minh

a Nguyên lý hoạt động

Rác thải sinh hoạt tại thành phố Hồ Chí Minh được xử lý theo quytrình công nghệ hiếu khí kiểu DANO- System sử dụng ống sinh hóa quay doChính phủ Vương quốc Đan Mạch viện trợ, xây dựng và đưa vào hoạt độngnăm 1981 tại Hóc Môn Công suất của nhà máy 240 tấn rác/ngày, sản xuấtđược 25.000 tấn phân hữu cơ/năm Hiện nay, nhà máy đang sử dụng các rác

LOẠI BỎ TẠP CHẤT VÔ CƠ

BỔ SUNG VI SINH VẬT

BÙN

NGHIỀN HỮU CƠ TIẾP NHẬN RÁC

ĐÁNH LUỐNG

SÀNG XỬ LÝ HỮU

CƠ

CHÔN LẤP CHẤT TRƠ

LÊN MEN TỪ 8- 10

TUẦN

ĐÓNG BAO PHÂN BÓN

thải hữu cơ đã được xử lý ở bãi rác, khai thác, qua sàng thủ công và chế biếnphân bón.

Sơ đồ 6: Sơ đồ công nghệ Dano System

b Ưu, nhược điểm

- Rác được lên men rất đều, quá trình được đảo trộn liên tục trong ốngsinh hóa, các vi sinh vật hiếu khí được cung cấp khí và độ ẩm nên phát triểnrất nhanh

- Năng suất cao 240 tấn/ngày

- Chất lượng sản phẩm thô, không phù hợp với nền nông nghiệp Việt Nam

và chỉ phù hợp với các nước có nền nông nghiệp tiên tiến, canh tác bằng máy

SÀNG RUNG

LÊN MEN 16 GIỜ TRONG THÙNG Ủ SINH HỌC

2 Công nghệ ủ sinh học hiếu khí rác thải hữu cơ tại thành phố Việt Trì.

a Nguyên lý hoạt động

Thành phố Việt Trì hang ngày phát sinh một lượng chất thải là 144 m3/ngày, trong đó lượng chất thải được thu gom và đưa đến xí nghiệp chế biếnphế thải đô thị Việt Trì để xử lý là 75 m3/ngày (chiếm 54,1% tổng lượng chấtthải của thành phố), phần còn lại tồn đọng trong các khu dân cư và khôngđược xử lý Thành phố đã áp dụng các công nghệ ủ lên men đống tĩnh điện cóthổi khí cưỡng bức, đảm bảo vệ sinh để xử lý toàn bộ khối lượng rác nêu trên,với công suất thiết kế là 30.000 tấn rác/năm và sản xuất được 7.500 tấn phânbón / năm Nhà máy có diện tích là 2,77 ha giai đoạn 1 và 5 ha giai đoạn 2

Mô tả quá trình công nghệ: rác được thu gom từ thành phố đưa về nhàmáy được phun dung dịch EM, sơ lọc, đưa vào băng tải tiếp liệu, phân loạitrên băng chuyền, đưa về sân đảo trộn (rác hữu cơ 100%), bổ sung vi sinh vật

và EM, đảo trộn bằng máy xúc chuyên dụng, đưa vào bể ủ hảo khí ủ chín, đưavào hệ thống sàng nghiền, phân loại sản phẩm, ủ vi sinh vật (phân giải + kíchthước sinh trưởng + cố đinh đạm + EM), đóng bao

Sơ đồ 7: Công nghệ xử lý rác thải hữu cơ làm phân compost tại Việt Trì

b Ưu, nhược điểm

- Bố trí liên hoàn (trong nhà có mái che), vận hành thuận tiện và có sử dụngcác loại vi sinh vật để đảm bảo môi trường và nâng cao chất lượng phân bón

- Thiết bị làm đồng bộ, dễ sử dụng và thay thế

- Đảm bảo hợp vệ sinh trong và ngoài nhà máy, có hệ thống thu hồi

nước rác ở khâu phân koại và ủ hảo khí

PHỤ GIA VSV + EM + ĐỘ

ẨM (40- 50%)

TIÊU THỤ

KHUẤY ĐỀU

- Chất lượng sản phẩm tốt, đa dạng.

- Các thiết bị đảm bảo an toàn lao động như: hệ thống chống sét, chiếu sáng, bảo vệ quá tải

- Phân loại trên băng chuyền thủ công

- Quá trình đóng bao thủ công

- Chưa có nuôi cấy vi sinh vật

- Chưa có công nghệ tái chế

3 Công nghệ ủ sinh học hiếu khí chất thải hữu cơ tại thành phố Nam Định

Thành phố Nam Định có tổng chất thải rắn phát sinh một ngày là 265tấn/ngày, trong đó lượng chất thải rắn sinh hoạt là 250 tấn/ngày Toàn bộlượng chất thải rắn sinh hoạt hiện nay được đưa đến khu xử lý chất thải LộcHoà Tại đây đã xây dựng nhà máy chế biến phân hữu cơ theo công nghệPháp – Tây Ban Nha có công suất thiết kế 78 000 tấn rác/năm (tương đươngvới 250 tấn/ngày) và sản xuất ra khoảng 20 000 tấn phân compost/năm,nhưng thực tế là 50% công suất thiết kế

Nhà máy được bắt đầu xây dựng vào tháng 2 năm 2002 theo văn bảnhợp tác giữa Ban chủ nhiệm dự án xử lý rác thải của thành phố Nam Định vớiCông ty BERIM của Pháp Kể từ 1 tháng 4 năm 2003 nhà máy chính thứcđược đi vào hoạt động Thực tế vận hành trong thời gian qua cho thấy, côngsuất thực của nhà máy dao động từ 110 tấn rác/ngày đến 120 tấn rác/ngày Tỷ

lệ các thành phần đi vào nhà máy như sau: Phần rác đưa đến bãi được phânloại theo hạng mục như sau: loại đưa đi chôn: 40 tấn.ngày; các vật liệu thuhồi: 2,5 tấn/ngày (xỉ, nhựa, kim loại…); rác hữu cơ đưa vào ủ làm phân visinh: 67,5 tấn/ngày

Chất lượng compost đảm bảo theo tiêu chuẩn QUATES như sau:

Mùn hữu cơ:7% N2O5: 1,25%

P2O5: 0,93% - 1,2% K2O: 1,2% - 2,0%

Nguyên tố vi lượng (Mn, Mg, Zn) <= 0,3%

4 Công nghệ Việt Nam (ASC) tại Thuỷ Phương- Huế và Ninh Thuận

Gần đây, tại Thuỷ Phương- Huế và Ninh Thuận đang áp dụng côngnghệ mới do Công ty Anh Sinh thiết kế và chế tạo với công suất khoảng 24

000 tấn/năm (tương đương khoảng 100 tấn rác/ngày),diện tích chiếm khoảng3,5ha (trong đó nhà xưởng 1,5ha), nhân lực 122 người ( 102 người trực tiếpsản xuất), nước tiêu thụ: 80m3/ca, điện tiêu thụ: nguồn điện 1000 KVA

Dây chuyền xử lý rác thải An Sinh (ASC) bao gồm 7 cụm công nghệ,thiết bị như sau:

- Cụm công nghệ phân loại rác: Lao động thủ công và công đoạn tách,tuyển rác cá biệt (rác cồng kềnh, rác có thể đốt cháy, phế thải có thể bán được

và phế thải có thể chôn lấp trực tiếp…)

- Cụm công nghệ phân loại rác còn bao gồm bộ phận tách kim loại có

từ tính và máy xé rác, thiết bị tách dòng chất thải thành 3 luồng riêng biệt(luồng các chất nặng, luồng các chất hữư cơ và luồng các chất nhẹ chủ yếu làphế thải dẻo)

- Cụm công nghệ xử lý hỗn hợp giàu phế thải hữư cơ

- Cụm công nghệ tinh chế phế thải dẻo

- Cụm công nghệ sản xuất nhựa dẻo tái chế

- Cụm các bể ủ hỗn hợp hữư cơ

- Cụm thiết bị công nghệ tuyển tách mùn mịn vá sản xuất phân hạt.Đây là dây chuyền công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt do đơn vị ở ViệtNam chế tạo và điều hành Dây chuyền công nghệ này có những đặc điểmsau:

- Mang tính chất một dây chuyền thiết bị đồng bộ từ khâu tiếp nhận rácthải đến công đoạn sản xuất ra sản phẩm cuối cùng

- Phù hợp với điều kiện địa phương.

- Giá thành rẻ hơn so với dây chuyền thiết bị xử lý rác ngoại nhập

- Giảm thiểu chôn lấp

Do quy trình xử lý đa dạng nên hầu hết các thành phần rác thải đềudược tận thu và tái chế thành các sản phẩm có thể sử dụng cho nhiều mụcđích và vì thế nhu cầu về diện tích chôn lấp rác thải rất ít và đặc biệt hơn lànước rỉ rác tạo thành rất ít và cũng được sử dụng để duy trì độ ẩm của cácđống ủ mà không phải thu gom và xử lý

Các sản phẩm sau quá trình xử lý bao gồm: Sản phẩm mùn hữu cơ, hạtnhựa tái sinh HDPE dạng hạt và phế thải dẻo mỏng, ống cống thoát nước.Các sản phẩm đã có địa chỉ tiêu thụ như Hội Nông dân Việt Nam- TỉnhQuảng Trị.; Công ty Cổ phần Công nghệ mạng; Nhà máy tinh bột sắnFOCOCEV…

5 Công nghệ Việt Nam (Seraphin) tại Đông Vinh

Tại Đông Vinh hiện đang áp dụng công nghệ Seraphin và hoạt độngvới công suất 24 000 tấn/năm Toàn bộ công nghệ này bao gồm 3 nhóm quátrình khác nhau:

- Quá trình tách loại rác thải thành các dòng vật chất hữu cơ, chất thảidẻo và chất vô cơ

- Quá trình xử lý rác hữu cơ theo phương pháp ủ sinh học(Composting)

- Quá trình xử lý chất dẻo, chất vô cơ

Tương ứng với 3 quá trình trên, các sản phẩm tạo thành cũng theo từngnhóm: Phân bón sinh học, hạt nhựa SERAPHIN, vật liệu xây dựng khốilớn…

Với công suất 100 tấn rác/ca, nhà máy xử lý rác áp dụng công nghệSERAPHIN có diện tích 7ha, nhân lực 104 người (80 người trực tiếp sảnxuất), nước tiêu thụ 20 m3/ca, điện tiêu thụ: nguồn điện 500 KVA, sản phẩm