Do an công trình thiết kế nhà máy ủ phân quận Ninh Kiều

Mục tiêu của đề tài Trên cơ sở thu thập số liệu, kết hợp với các tài liệu có sẵn, đồ án đề xuất và tínhtoán thiết kế nhà xưởng ủ phân compost cho rác thải hữu cơ của quận Ninh Kiều thành

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH SÁCH BẢNG iii

DANH SÁCH HÌNH iv

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.3 Nội dung của đồ án 1

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Tổng quan về chất thải rắn 2

2.1.1 Định nghĩa chất thải rắn 2

2.1.2 Nguồn gốc phát sinh 2

2.1.3 Thành phần chất thải rắn 3

2.1.4 Các tính chất rác thải đô thị 3

2.2 Phương pháp ủ chất thải ( waste composting) 7

2.2.1 Các phương pháp ủ chất thải đô thị 7

2.2.2 Định nghĩa ủ chất thải 7

2.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của ủ chất thải 8

2.2.4 Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân compost 9

2.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ủ phân compost 9

Chương 3 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Ở QUẬN NINH KIỀU THÀNH PHỐ CẦN THƠ 13

3.1 Giới thiệu về quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ 13

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 13

3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 14

3.2 Tổng quan về rác thải của quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ 14

3.2.1 Cơ quan quản lý 14

3.2.2 Thành phần và khối lượng rác thải tại quận Ninh Kiều 14

3.3 Hiện trạng quản lý và xử lý rác thải tại Quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ 15

3.3.1 Đơn vị chịu trách nhiệm thu gom vận chuyển, xử lý chất thải rắn 15

3.3.2 Hiện trạng công tác thu gom, vận chuyển chất thải rắn đô thị, quản lý chất thải 16

Chương 4 TIỀM NĂNG ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ Ủ PHÂN COMPOST XỬ LÝ CHẤT THẢI HỮU CƠ TẠI QUẬN NINH KIỀU THÀNH PHỐ CẦN THƠ 17

4.1 Dự báo dân số quận Ninh Kiều đến năm 2030 17

4.2 Dự báo khối lượng phân compost quận Ninh Kiều tới năm 2030 18

4.3.2 Tính cần thiết của Compost 22

Chương 5 ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP ÁP DỤNG CHO Ủ PHÂN COMPOST CỦA QUẬN NINH KIỀU THÀNH PHỐ CẦN THƠ 24

5.1 Các phương pháp ủ phân compost 24

5.1.1 Ủ yếm khí 24

5.1.2 Ủ hiếu khí 24

5.2 Nhận xét 26

5.2.1 Các vấn đề về kỹ thuật 26

5.2.2 Các vấn đề về vận hành Nhà máy 27

Chương 6 TÍNH TOÁN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN COMPOST TỪ RÁC THẢI SINH HOẠT CỦA QUẬN NINH KIỀU THÀNH PHỐ CẦN THƠ 28

6.1 Quy mô công suất 28

6.2 Mô tả quy trình công nghệ 29

6.3 Các công trình phụ trợ 34

6.4 Tính toán kĩ thuật 36

6.4.1 Tính toán bể ủ 36

6.5 Tính toán các hạng mục phụ 37

KẾT LUẬN 39

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Thành phần chất thải rắn ở một số đô thị 3

Bảng 2.2 Tỉ số C/N của một số chất thải 11

Bảng 3.1 Thành phần chất thải rắn của quận Ninh Kiều 15

Bảng 4.1 Dự báo dân số quận Ninh Kiều đến năm 2030 17

Bảng 4.2 Hệ số phát sinh rác theo WHO 18

Bảng 4.3 Dự báo khối lương rác sinh hoạt quận Ninh Kiều đến năm 2030 19

Bảng 4.4 Bảng dự báo khối lượng phân compost thu được đến năm 2030 20

Bảng 6.2 TCN 526 – 2002 cho phân hữu cơ vi sinh chế biến từ rác thải sinh hoạt của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn 31

Bảng 6.3 Dự đón lượng chất vô cơ đem đi chôn lấp 33

Bảng 6.4 Vật liệu của bãi chôn lấp 34

DANH SÁCH HÌNH Hình 3.1 Quy trình thu gom rác và xử lý chất thải rắn 16 Hình 6.1 Sơ đồ quy trình công nghệ ủ hiếu khí 27

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ1.1 Lý do chọn đề tài

Quận Ninh Kiều là trung tâm chính trị, thương mại đầu mối giao thông vận tải quantrọng của thành phố Cần Thơ và của cả khu vực Đồng bằng sông cửu long Vị trí địa lýtạo nên những lợi thế của trung tâm đô thị Ninh Kiều Hệ thống quốc lộ, sân bay quốc tế,cảng biển, trung tâm điện lực cấp vùng bao quanh trung tâm đô thị Hầu như tất cả cáctrung tâm tài chính và ngân hàng thương mại đều mở chi nhánh tại Ninh Kiều Với vị thế

và tầm cỡ quan trọng ấy, vấn đề vệ sinh môi trường luôn là mục tiêu hàng đầu củacác cấp lãnh đạo quận Đặc biệt chất thải rắn là một trong những yếu tố quan trọngnhất tác động đến cảnh quan đô thị và môi trường sinh thái Diện tích tự nhiên hơn 29

km2, gồm 12 phường trực thuộc: Tân An, An Lạc, Cái Khế, Thới Bình, An Hội, An Phú,

An Nghiệp, An Cư, An Hòa, Hưng Lợi, Hưng Phú và An Bình Số dân: 248.299 (2011),mật độ dân số: 8349 (Người/ km2)

Hiện nay, trung bình mỗi ngày quận Ninh kiều thải ra khoảng 200 (tấn/ngày) chấtthải rắn sinh hoạt, theo dự báo thì con số này có thể tăng 10% trên năm cùng với sự giatăng rác thải, chi phí cho công tác thu gom quản lý và xử lý rác thải cũng đang tăng theorất nhanh và đang trở thành gánh nặng cho ngân sách của quận Ninh Kiều

Nhưng hiện nay hầu như lượng rác này đem đi chôn lắp.Theo thống kê của công tycông trình đô thị thành phố Cần Thơ, khả năng đáp ứng của bãi rác hiện tại : bãi rác TânLong khả năng tiếp nhận rác còn khoảng 02 năm, bãi rác Ô Môn hiện tại đã quá tải Vìthế xây dựng nhà xưởng ủ phân compost ở quận Ninh Kiều là một vấn đề cấp thiết

1.2 Mục tiêu của đề tài

Trên cơ sở thu thập số liệu, kết hợp với các tài liệu có sẵn, đồ án đề xuất và tínhtoán thiết kế nhà xưởng ủ phân compost cho rác thải hữu cơ của quận Ninh Kiều thànhphố Cần Thơ, trước tình hình chất thải rắn sinh hoạt ngày càng gia tăng nhanh chóng, cókhả năng gây nhiều tác hại đến con người và môi trường trong một tương lai gần Gópphần bảo vệ môi trường, giữ cho quận Ninh kiều luôn xanh – sạch – đẹp

1.3 Nội dung của đồ án

 Thu thập những số liệu sẵn có về lượng chất thải rắn phát sinh, thành phần và tínhchất chất thải rắn của quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ

 Ước tính khối lượng chất thải rắn phát sinh cho tới năm 2030, lượng chất thải rắnhữu cơ có trong chất thải rắn sinh hoạt

 Đánh giá tiềm năng áp dụng công nghệ compost để xử lý chất thải hữu cơ củaquận Ninh Kiều

 Tính toán quy trình công nghệ sản xuất phân compost từ rác thải hữu cơ tại quận

Chương 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU2.1 Tổng quan về chất thải rắn

2.1.1 Định nghĩa chất thải rắn

Theo Lê Hoàng Việt (2005), chất thải rắn là tất cả các chất thải ở dạng rắn sản sinh

do hoạt động của con người và động vật Đó là các vật liệu hay hàng hóa không còn sửdụng được hay không còn hữu dụng đối với người sở hữu của nó nữa nên bị bỏ đi

Chất thải rắn là toàn bộ các loại vật chất được con người loại bỏ trong các hoạt độngkinh tế - xã hội của mình (bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạt động sống và duy trì

sự tồn tại của cộng đồng v.v…) Trong đó quan trọng nhất là các loại chất thải sinh ra từ

các hoạt động sản xuất và hoạt động sống (Theo Trần hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng và

Nguyễn Thị Kim Thái, 2001).

Tuy nhiên, theo Nguyễn Văn Phước (2008) thì lại cho rằng chất thải rắn bao gồm tất

cả những chất thải không phải nước thải và khí thải Vì vậy cái gọi là chất thải rắn có thể

là một chất rắn, nữa đặt thậm chí là chất lỏng Thông thường người ta quan niệm rằngquản lý chất thải là thuộc phạm vi trách nhiệm của chính quyền, bộ phận quản lý đô thị

có trách nhiệm thu gom và xử lý chất thải

Tóm lại, chất thải rắn đô thị có các đặc trưng sau:

 Bị vứt bỏ trong khu vực đô thị

 Gây ô nhiễm môi trường sống hay làm mất cảnh quan thành phố

2.1.2 Nguồn gốc phát sinh

Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là cơ sở quantrọng trong thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình quản lý chấtthải rắn thích hợp

Theo Lê Hoàng Việt (2005), Nguyễn Văn Phước (2008), thì rác thải có các nguồn phátsinh sau:

 Khu dân cư: Các hộ gia đình…

 Khu thương mại: Cửa hiệu, nhà hang, khách sạn, chợ, văn phòng, siêu thị…

 Cơ quan, công sở: Trường học, trung tâm nghiên cứu, bệnh viện…

 Khu xây dựng và phá hủy các công trình xây dựng, nhà máy xử lý chất thải

 Khu công cộng: Đường phố, khu vui chơi, bãi biển, công viên…

 Khu công nghiệp: Xây dựng, dệt, công nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ, lọc dầu, hóachất, khai thác mỏ, điện…

 Khu sản xuất nông nghiệp: Ruộng vườn, chăn nuôi…

2.1.3 Thành phần chất thải rắn

Theo Lâm Minh Triết (2006), đặc điểm chung của chất thải rắn sinh hoạt tại các đôthị tại Việt Nam là thành phần hữu cơ chiếm tỉ lệ rất cao (60 – 85%) và có ẩm độ tươngđối lớn Điều này tác động mạnh mẽ tới quá trình phân hủy vật chất hữu cơ có trong rấcsinh hoạt và là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường tại các bãirác

Do trọng lượng riêng của một số loại rác thay đổi tùy theo vị trí địa lý, khu vực mùa,chu kỳ gom rác…Rác thải đô thị lấy ra từ các xe ép rác thường có trọng lượng riêng từ

178 ÷ 415 kg/m3, trung bình là 296,7 kg/m3 (Lâm Minh Triết, 2006 và Lê Hoàng

Việt,2005)

 Ẩm độ của rác

Theo Lê Hoàng Việt (2005), ẩm độ là một thông số quan trọng cho các quá trình xử

lý ( đốt, ủ phân compost, khống chế nước rỉ của rác…) Do đó, sau khi đã phân loại vàđịnh lượng các thành phần của rác chúng ta cần xác định ẩm độ tương đối bằng cách đemtừng thành phần sấy khô ở 105oC trong 1 giờ, sau đó đem đi cân lại và tính % ẩm độ

Biểu thức toán học mô tả độ ẩm của rác thải được biểu diễn như sau:

Trong đó:

M: độ ẩm tính bằng %

a: trọng lượng ban đầu của mẫu

b1: trọng lượng sau khi sấy của mẫu

Độ ẩm của rác thay đổi phụ thuộc vào thành phần rác, mùa trong năm, độ ẩm khôngkhí, điều kiện khí hậu và đặc điểm mưa ( cường độ mưa)

 Kích thước và cấp phối hạt

Cả Nguyễn Văn Phước (2008), Lâm Minh Triết (2006) và Lê Hoàng Việt (2005)đều cho rằng kích hước và cấp phối hạt đóng vai trò rất quan trọng trong việc tính toán,thiết kế các phương tiện cơ khí như thu hồi vật liệu, đặc biệt là sử dụng các sàn lọc phânloại bằng máy hoặc phân chia bằng phương pháp từ tính Kích thước của từng thànhphần chất thải có thể xác định bằng một hoặc nhiều phương pháp như sau đây:

Sc= l hay S c=(l+w

2 )

S c=(l+w+h

3 ) hay S c=(lxw)1/2 hay S c=(lxwxh)1/3

 Khả năng giữ nước của rác

Khả năng giữ nước của rác là tổng lượng nước mà rác có khả năng giữ lại trong mẫurác sau khi đã để cho nước chảy xuống tự do theo tác động của trọng lực Khả năng giữnước của rác là một đặc tính tương đối quan trọng trong việc chôn lắp rác vì nó liên quanđến việc tạo nên nước rỉ của rác khi rác đem chôn có lượng nước trong rác vượt quá khảnăng giữ nước của nó Khả năng giữ nước của rác cũng phụ thuộc vào thành phần rác,

trạng thái phân hủy, áp suất…Và như thể một nguồn rác có khả năng giữ nước là 30% tức

là lượng nước mà rác có khả năng giữ lại chiếm tỉ lệ 3/10 Thường hỗn hợp rác của khu

dân cư và khu mậu dịch ( không nén) có khả năng giữ nước từ 50 – 60%.( Nguyễn Văn

Phước ,2008; Lâm Minh Triết ,2006 và Lê Hoàng Việt ,2005).

γ: trọng lương riêng của nước

μ: độ nhớt của nước

Cd2 được xem là hệ số thấm lọc đặt biệt Tính thấm này phụ thuộc vào các tính chấtcủa chất thải rắn: như kích thước các lổ rổng và độ khúc khuỷu của chúng, diện tích bềmặt của vật liệu, độ xốp Thông thường giá trị trên ở khoảng 10-11 - 10-12 m2 theo chiềuđứng và 10-10 m2 theo chiều ngang

2.1.4.2 Các tính chất hóa học của rác

Tính chất hóa học của chất thải rắn đóng vai trò quan trọng trong việc phương án xử

lý và thu hồi nguyên liệu Nếu sử dụng chất thải rắn làm nhiên liệu thiêu đốt, cần phải xácđịnh 4 đặt tính quan trọng sau:

 Những tính chất cơ bản

Những tính chất cơ bản cần phải xác định đối với thành phần cháy được trong chấtthải rắn bao gồm:

 Độ ẩm ( phần ẩm mất đi sau khi sấy ở 105oC trong thời gian 1 giờ)

 Thành phần các chất cháy bay hơi ( phần khối lượng mất đi khi nung ở 950oCtrong tủ nun kín)

 Thành phần carbon cố định ( thành phần có thể cháy được còn lại sau khi thải cácchất có thể bay hơi)

 Tro (phần khối lượng còn lại sau khi đốt trong lò hơi)

Điểm nóng chảy của tro là nhiệt độ mà tại đó tro tạo thành từ quá trình đốt cháy chất thải

bị nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ) Nhiệt độ nóng chảy đặt trương đối với

xỉ từ quá trình đốt rác sinh hoạt thường dao động trong khoảng 2000 đến 2200 oF (1100đến 1200 oC )

 Các nguyên tố cơ bản trong chất thải rắn sinh hoạt

Các nguyên tố cơ bản trong chất thải rắn sinh hoạt cần phân tích bao gồm C (Carbon), O(Oxy), H (Hydro), N (Nitơ), S (Lưu huỳnh) và tro Thông thường, các nguyên tố thuộcnhóm halogen cũng thường được xác định do các dẫn xuất của clo thường tồn tại trongthành phần khí thải khí đốt rác Kết quả xác định các nguyên tố cơ bản này được sử dụng

để xác định công thức hóa học của thành phần chất hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạtcũng như xác định tỉ số C/N thích hợp cho quá trình làm phân compost

 Năng lượng chứa trong thành phần của chất thải rắn

Năng lượng chứa trong thành phần chất thải hữu cơ có trong rác sinh hoạt có thể xácđịnh được bằng cách: (1) sử dụng lò hơi như một thiết bị đo nhiệt lượng, (2) thiết bị đonhiệt lượng trong phòng thí nghiệm và (3) tính toán nếu biết thành phần các nguyên tố.Tuy nhiên, phương án xử dụng lò hơi khó thực hiện nên hầu hết các số liệu về nănglượng của các thành phần chứa trong rác đều được xác định bằng máy đo nhiệt lượngtrong phòng thí nghiệm

2.1.4.3 Các tính chất sinh học của rác

Đặt tính sinh học quan trọng nhất của thành phần chất hữu cơ có trong chất thải rắnsinh hoạt là hầu hết các thành phần này đều có khả năng chuyển hóa sinh học tạo ra cácthành khí, chất rắn hữu cơ trơ và các chất vô cơ Mùi và ruồi nhặng sinh ra trong quátrình chất hữu bị thối (rác thực phẩm ) có trong chất thải rắn sinh hoạt

 Khả năng phân hủy sinh học của các thành phần hữu cơ trong rác

Cả Lê Hoàng Việt (2005) và Nguyễn Văn Phước (2008), đều cho rằng hàm lượngchất rắn bay hơi (VS) được xác định bằng cách nung mẫu ở 550oC được dùng để đo khảnăng phân hủy sinh học của chất hữu cơ trong rác đô thị Tuy nhiên, việc sử dụng thông

số này không chính xác vì một số chất hữu cơ rất dễ bay hơi nhưng lại bị phân hủy sinhhọc rất chậm (ví dụ như giấy báo) Để thay đổi thông số VS người ta dùng hàm lượnglignin để ước lượng khả năng phân hủy sinh học của rác đô thị thông qua mối quan hệtrong phương trình sau:

BF=0,83-0,028LC

Trong đó:

BF: tỉ lệ chất hữu cơ có thể bị phân hủy sinh học ( dựa trên VS)

0,83: Hằng số thực nghiệm

0,028: Hằng số thực nghiệm

LC: Hàm lượng lignin của các rắn bay hơi ( % trọng lượng khô)

Các chất thải rắn có hàm lượng lignin cao như giấy in có khả năng phân hủy sinh học

kém hơn đáng kể so với các hữu cơ khác trong rác đô thị.

 Sự tạo mùi

Mùi hôi của rác được tạo thành khi rác được trữ quá lâu Việc tạo thành mùi hôi ởcác thùng rác gia đình đặt biệt tăng nhanh vào những ngày nhiệt độ cao Thông thườngmùi được tạo ra do sự phân hủy yếm khí của các chất hữu cơ Trong điều kiện yếm khísulfate có thể bị khử để trở thành sulfide (S2-), sau đó kết hợp với hydrogen tạo thành

Trứng phát triển 8 – 12 giờ

Ấu trùng giai đoạn một 20 giờ

Ấu trùng giai đoạn hai 24 giờ

Ấu trùng giai đoạn ba 3 ngày

Giai đoạn chuyển thái 4 – 15 ngày

2.2 Phương pháp ủ chất thải ( waste composting)

2.2.1 Các phương pháp ủ chất thải đô thị

Theo Nguyễn Đức Lượng (2003), Hiện nay trên thế giới và Việt Nam đang pháttriển ba nhóm phương pháp ủ chất thải đô thị để làm phân bón

- Nhóm thứ nhất: Chất thải được ủ ngoài trời theo từng đống hoặc theo luống cóthổi khí hoặc không thổi khí

- Nhóm thứ hai: Chất thải được ủ trong những bể ủ có thổi khí cưỡng bức

- Nhóm thứ ba: Chất thải được xử lý theo quy mô công nghiệp

2.2.2 Định nghĩa ủ chất thải

Theo Haug (1980), (trích từ tài liệu Nguyễn Đức Lượng, 2003), ủ chất thải (waste

composting) là quá trình phân giải sinh học các chất hữu cơ dẫn tới sự ổn định khối ủ

trong trong tồn trữ và sử dụng như một dạng phân hữu cơ

Một định nghĩa khác đang phổ biến ở các nước châu Âu về ủ chất thải Theo địnhnghĩa này, ủ chất thải là sự kiểm soát quá trình hiếu khí hoạt động của các vi sinh vật ưa

ấm và ưa nóng Kết quả của các hoạt động vi sinh vật sẽ tạo ra CO2, nước, chất khoáng

và các chất hữu cơ ổn định ( Pereira – Neta, 1987)

Về tổng thể, quá trình ủ là quá trình phân giải một loạt các chất hữu cơ có trong chấtthải sinh hoạt, bùn căn, phân gia súc, gia cầm, các chất hữu cơ nông nghiệp Quá trình ủchất thải được thực hiện cả trong đều kiện hiếu khí và cả trong điều kiện yếm khí

Theo Nguyễn Văn Phước (2008), quá trình ủ phân compost là quá trình chuyển hóacác thành phần hữu cơ có trong chất thải rắn đô thị thành chất mùn ổn định nhờ hoạt độngcủa các vi sinh vật Phân hữu cơ là chất mùn ổn định thu được từ quá trình phân hủy chấthữu cơ, không chứa các mầm bệnh, không thu hút côn trùng, có thể lưu trữ an toàn và cólợi cho sự phát triển của cây trồng

2.2.3 Ưu điểm và nhược điểm của ủ chất thải

 Vô hiệu hóa các mầm bệnh: Khi chất thải được đưa vào ủ, các loài vi sinh vật vàcác vi sinh vật gây bệnh khác sẽ bị tiêu diệt bởi nhiệt được tạo ra do quá trình phân hủychất thải hữu cơ Các vi sinh vật gây bệnh thường có nhiệt độ phát triển trong khoảng 30– 40oC Khi khối ủ qua thời gian 3 – 4 ngày, nhiệt độ có thể tăng lên đến 50 - 60 oC Ởnhiệt độ này, phần lớn các vi sinh vật gây bệnh trong chất thải sẽ bị tiêu diệt.Do đó sảnphẩm ủ compost có thể sử dụng một cách an toàn

 Cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng: các chất dinh dưỡng (N, P, K) hiện diệntrong chất thải dưới dạng các chất hữu cơ mà cây trồng khó hấp thụ Sau khi ủ compost,các chất này sẽ được biến đổi thành các chất vô cơ như NO3- và PO43- thích hợp cho câytrồng hấp thụ Việc bón phân compost cho đất làm giảm quá trình rữa trôi các khoángchất vì các chất này thường ở dạng không hòa tan, nó góp phần giữ nước làm tơi xốp đấttạo điều kiện cho bộ rể phát triển

 Làm giảm độ ẩm cho khối ủ: các chất thải như phân gia súc, gia cầm, cặn bùn,phân hầm cầu thường chứa 80 – 95% là nước, các chất thải chứa nhiều nước sẽ làm tăngchi phí vận chuyển, thu gom và rất dể phân hủy sinh học, tạo nên mùi rất khó chịu Làm

khô chúng đi bằng quá trình ủ compost thông qua sự bốc hơi nước do nhiệt dộ cao trong

2.2.4 Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân compost

Theo Lê Hoàng Việt (2005), quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong quá trình ủcompost diễn ra rất phức tạp

Sự phân hủy của protein trong chất thải như sau:

Protein peptides aminoacids NH4- Nguyên sinh chất của VSV hoặc

NH4

Sự phân hủy của cacbohydrates như sau:

Cacbohydrates đường đơn acid hữu cơ CO2 và nguyên sinh chất VSVNgày nay, người ta tam chia quá trình ủ phân compost ra làm 4 giai đoạn như sau:

 Giai đoạn chậm: là thời gian cần thiết để vi sinh vật thích nghi và tạo khuẩn lạctrong mẻ ủ

 Giai đoạn tăng trưởng: ở giai đoạn này nhiệt độ tăng lên do nhiệt của các quá trìnhsinh học và đạt tới giới hạn của vi sinh vật ưa ấm (30 - 40 oC)

 Giai đoạn Thermophilic: ở giai đoạn này nhiệt độ tăng lên đến mức cao nhất thíchhợp cho sự hoạt động của các vi sinh vật ưa nhiệt Giai đoạn này thuận lợi nhất cho việc

ổn định chất thải và vô hiệu hóa vi sinh vật gây bệnh

 Giai đoạn thuần thục ( hay còn gọi là khoáng hóa): ở giai đoạn này nhiệt độ giảmdần xuống mức mesophilic rồi cân bằng với nhiệt độ môi trường Quá trình lên men thứcấp diễn ra biến các chất thải thành mùn hữu cơ Đồng thời quá trình nitrat hóa cũng diễn

ra biến NH3 thành NO3- do tác động của vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter Quá

trình này diễn ra chậm do đó cần thời gian đủ dài để đạt được sản phẩm có chất lượng

cao.

2.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình ủ phân compost

 Ẩm độ

Có vai trò quyêt định đến chất lượng và thời gian ủ vì nước rất cần để hòa tan chấtdinh dưỡng và chiếm tỉ lệ phần trăm cao trong nguyên sinh chất của vi sinh vật Ẩm độcủa nguyên liệu dưới 20% sẽ cản trở quá trình sinh học, ẩm độ quá cao sẽ làm rữa trôi vàthấm rỉ các chất dinh dưỡng Trong trường hợp ủ hiếu khí ẩm độ sẽ ngăn cản quá trìnhthông thoáng khí và làm cho mẻ ủ trở nên yếm khí

Theo Lê Hoàng Việt (2005), ẩm độ của nguyên liệu từ 50 – 70% là thích hợp, tốt nhất là60% và nên giữ ẩm độ này trong suốt quá trình ủ

 Nhiệt độ

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

và nhiệt độ môi trường xung quanh

Nhiệt độ trong hệ thống ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá trình ủ, phụthuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống

Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vật trong quátrình chế biến phân hữu cơ và cũng là một trong các thông số giám sát và điều khiển quátrình ủ CTR Trong luống ủ, nhiệt độ cần duy trì là 55 – 650C, vì ở nhiệt độ này, quátrình chế biến phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt Nhiệt độ tăng trên ngưỡngnày, sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật Ở nhiệt độ thấp hơn, phân hữu cơ không đạttiêu chuẩn về mầm bệnh

Nhiệt độ trong luống ủ có thể điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau như hiệu chỉnhtốc độ thổi khí và độ ẩm, cô lập khối ủ với môi trường bên ngoài bằng cách che phủ hợplý

 PH

Giá trị pH từ 5.5 – 5.8 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phân Các visinh vật nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ Trong giai đoạn đầucủa quá trình ủ phân, các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảm pH, kiềm hãm sự pháttriển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phân hủy lignin và cenllulose Các acid tiếp tục

bị phân hủy trong quá trình ủ phân Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các acid cóthể làm cho pH giảm đến 4.5 và làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới hoạt động của vi sinhvật (Nguyễn Văn Phước, 2008)

Trong khi đó Lê Hoàng Việt (2005), lại cho rằng việc ủ compost diễn ra tốt nhất là ở

pH trung tính và giai đoạn đầu pH của mẻ ủ có thể giảm xuống do việc tạo ra các acidbéo nhưng sao đó pH của mẻ ủ trở lại trung tính

 Tỉ lệ C/N

Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh vật: trong đócacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất;Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lưu huỳnh (S), canxi (Ca) và các nguyên tố

vi lượng khác cũng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất của tế bào

Khoảng 20% - 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết choquá trình đồng hoá thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá thành CO2 Cacbon cungcấp năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng tế bào vi sinh vật.Nitơ là thành phần chủ yếu của protein, acid nucleic, acid amin, enzyme, co-enzyme cầnthiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào

Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1 Ở mức tỷ lệ thấp hơn, nitơ

sẽ thừa và sinh ra khí NH3, nguyên nhân gây ra mùi khai Ở mức tỷ lệ cao hơn, sự phânhủy xảy ra chậm

Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau được trình bày trong bảng sau Trừ phânngựa và lá khoai tây, tỷ lệ C/N của tất cả các chất thải khác nhau đều phải được điềuchỉnh để đạt giá trị tối ưu trước khi tiết hành làm phân

Mặc dù đạt tỷ lệ C/N khoảng 30:1 là mục tiêu tối ưu trong quá trình ủ phân rác,nhưng tỷ lệ này có thể được hiệu chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ, trong đó quantrọng nhất là cần quan tâm tới các thành phần có hàm lượng lignin cao.

Trong thực thế, việc tính toán và hiệu chỉnh chính xác tỉ lệ C/N tối ưu gặp phải khókhăn vì những lý do sau:

 Một phần các cơ chất như cellulose và lignin khó bị phân hủy sinh học, chỉ

bị phân hủy sau một khoảng thời gian dài

 Một số chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật không sẵn có

 Quá trình cố định N có thể xảy ra dưới tác dụng của nhóm vi khuẩnAzotobacter, đặc biệt khi có mặt đủ PO43-

 Phân tích hàm lượng C khó đạt kết quả chính xác

Hàm lượng cacbon có thể xác định theo phương trình sau:

8,1

%100

%C   tro

% C trong phương trình này là lượng vật liệu còn lại sau khi nung ở nhiệt độ 5500Ctrong 1 giờ Do đó, một số chất thải chứa phần lớn nhựa (là thành phần bị phân hủy ở

5500C) sẽ có giá trị %C cao, nhưng đa phần không có khả năng phân hủy sinh học

Nếu tỷ lệ C/N của CTR làm phân cao hơn giá trị tối ưu, sẽ hạn chế sự phát triển của

vi sinh vật do thiếu N Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hoá, oxy hoá phâncarbon dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp Do đó, thời gian cần thiết cho quá trìnhlàm phân bị kéo dài hơn và sản phẩm thu được chứa ít mùn hơn Theo nghiên cứu chothấy, nếu tỷ lệ C/N ban đầu là 20, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân là 12 ngày,nếu tỷ lệ này dao động trong khoảng 20 – 50, thời gian cần thiết là 14 ngày và nếu tỷ lệC/N = 78, thời gian cần thiết sẽ là 21 ngày

Chương 3 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Ở QUẬN NINH KIỀU THÀNH PHỐ CẦN THƠ3.1 Giới thiệu về quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ

3.1.1 Điều kiện tự nhiên

3.1.1.1 Vị trí địa lý

Quận Ninh Kiều có diện tích tự nhiên là 29.2 km2 nằm ở trung tâm của thành phốCần Thơ, phía Đông giáp tỉnh Vĩnh Long; Tây giáp huyện Phong Điền; Nam giáp huyệnPhong Điền và quận Cái Răng; Bắc giáp quận Bình Thủy

Quận Ninh Kiều là đô thị trung tâm của thành phố Cần Thơ, đồng thời cũng là trungtâm phát triển của cả vùng đồng bằng Sông Cửu Long, chính vì vậy mà tình trạng phátsinh rác của quận đang ở mức báo động

Quận Ninh Kiều có 2 con sông lớn chảy qua là sông hậu và sông Cần Thơ, cộngthêm dân cư có thói quen sống ven bờ sông làm cho việc quản lý rác phát sinh thêm khókhăn hơn

3.1.1.2 Khí hậu

 Quận Ninh Kiều nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa ẩm nên khí hậu trong nămphân hóa thành 2 mùa rõ rệt là mùa khô và mùa mưa

 Mùa mưa có gió Tây Nam từ tháng 5 tới thàng 10

 Mùa khô có gió Đông Bắc từ tháng 11 tới tháng 4 năm sau

 Vào mùa mưa thì độ ẩm của rác cao hơn mùa khô do đó rác thường phát sinhnhiều nước rỉ hơn

lý rác thải cũng như sự khuếch tán chất ô nhiễm vào môi trường Vào những ngày

có gió mạnh sẽ gây khó khăn cho việc sử lý rác vì gió sẽ cuốn các loại rác nhẹ bay

đi khỏi khu vực quản lý làm ảnh hưởng tới khu vực dân cư sống gần đó

 Quận Ninh Kiều có nền nhiệt độ tương đối cao và ổn định, theo niên giám thống

kê 2010 thành phố Cần Thơ nhiệt độ trung bình năm là 27.6 oC không có sự chênhlệch nhiệt độ lớn giữa các tháng trong năm, nhiệt độ cao nhất là 30.0 oC, thấp nhất

là 26 oC Ở khoảng nhiệt độ này thích hợp cho vi sinh vật ưa ẩm phát triển, làmtăng nhanh tốc độ phân hủy của các thành phần hữu cơ dể phân hủy sinh học Do

đó, rác phải được thu gom nhanh chóng không để trữ lâu sẽ phát sinh ra mùi hôithối

 Lượng mưa trung bình năm 2010 là 1310 mm, trong đó tập trung vào mùa mưa từthàng 5 đến tháng 10 khoảng 90 % lượng mưa cả năm, mùa khô lượng mưa khôngđáng kể

 Độ ẩm là thông số quan trọng để lựa chọn phương pháp xử lý tối ưu ( thiêu hủy,chôn lấp, ủ phân compost….) Độ ẩm không khí trung bình của Ninh Kiều 2010 là83% với độ ẩm cao như vậy nó có khả năng làm giảm khả năng bốc hơi nước, khảnăng làm khô rác, dể làm cho rác phát sinh nước rỉ

 Tổng số ngày nằng trong năm 2010 là 2613 giờ Lượng nước bốc hơi cả năm 2010

là 2990 mm Tháng 4 có độ bốc hơi cao nhất 400mm Tháng 12 có độ bốc hơi thấpnhất 23 mm Tốc độ bốc hơi cao cộng với nắng gắt có thể làm phát sinh mùi hôi vàruồi tại các bãi chôn lấp

3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

3.1.2.1 Dân số

Tổng dân số quận Ninh Kiều năm 2011 là 248.299 người, tốc độ gia tăng tự nhiên là1.2%, mật độ dân số 8349 người/km2 tất cả dân số là dân thành thị Dân số tăng nhanhcùng với sự phát triển của đô thị làm cho lượng rác thải sinh hoạt tăng lên rất nhanh vàcông tác thu gom gặp nhiều khó khăn do thiếu nhân lực, thiếu phương tiện hỗ trợ, nguồnvốn quản lý, các hoạch định chiến lược về môi trường

3.1.2.2 Kinh tế

Trong những năm gần đây tốc độ tăng trưởng kinh tế của thành phố Cần Thơ ngày càng tăng :

 Tốc độ tăng trưởng GDP tăng lên 17 %

 Thu nhập bình quân đầu người là 9.3 triệu đồng/năm, giá trị sản xuất nông lâm nghiệp, thủy sản tăng 3.8 %, công nghiệp xây dựng tăng 23.5 %, các ngành dịch vụ tăng 15.9%

 Tập trung xây dựng cơ sở hạ tầng kinh tế xã hội gắng với xây dựng trật tự đô thị

3.2 Tổng quan về rác thải của quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ

3.2.1 Cơ quan quản lý

 UBND Thành phố Cần Thơ

 Sở giao thông công chính thành phố Cần Thơ

 Sở Tài nguyên môi trường thành phố Cần Thơ

 Phòng tài nguyên môi trường quận Ninh Kiều

 Công ty Công Trình Đô Thị ( cơ quan trực tiếp quản lý việc thu gom, vận chuyển

Bảng 3.1 Thành phần chất thải rắn của quận Ninh Kiều

Thành phần Khối lượng

( kg)

Phần trăm(%)

Hiện tại Công ty công trình đô thị thành phố Cần Thơ chỉ có thu gom rác sinh hoạt ở

4 Quận ( Quận: Ninh Kiều, Cái Răng, Bình Thủy, Ô Môn), trong đó số lượng thu gom vàvận chuyển của Quận Ninh Kiều như sau: ( 571m3/ngày = 268,4 tấn/ngày)

Thùng chứa tạm

Phương tiện thu gom thô sơ

Trạm trung chuyển

Thùng chứa tạm

Thùng chứa tạm

Thùng chứa tạm

Bãi chứa rác

3.3 Hiện trạng quản lý và xử lý rác thải tại Quận Ninh Kiều thành phố Cần Thơ 3.3.1 Đơn vị chịu trách nhiệm thu gom vận chuyển, xử lý chất thải rắn.

Hiện nay, Công ty Công trình đô thị chỉ thu gom, vận chuyển, xử lý chất thải rắnsinh hoạt ở 04 quận trên địa bàn thành phố Cần Thơ ( Ninh Kiều, Cái Răng, Bình Thủy,

Ô Môn), bao gồm 05 đơn vị:

 Xí nghiệp Môi trường đô thị ( thu gom rác ) : 317 người

 Xí nghiệp vận chuyển ( vận chuyển rác ) : 68 người

 Xí nghiệp Công trình đô thị quận Ô Môn : 48 người

 Xí nghiệp Công trình đô thị quận Cái Răng : 56 người

 Xử lý chất thải rắn ( xử lý rác ) : 14 người

 Trang thiết bị:

 Số lượng xe kéo tay : 265 chiếc

 Xe đẩy tay (composite 660 lít) : 99 chiếc

 Xe bồn: 07 chiếc ( phun chế phẩm, rửa đường, hút hầm cầu)

 Xe ủi: 03 chiếc (san ủi rác)

 Thùng rác công cộng: 400 thùng/ 30 tuyến đường

3.3.2 Hiện trạng công tác thu gom, vận chuyển chất thải rắn đô thị, quản lý chất thải

Hình 3.1 Quy trình thu gom rác và xử lý chất thải rắn

Rác thải

 Công đoạn 1:

Đây là công đoạn quét don thô sơ của công nhân vệ sinh, phương tiện chủ yếu được

sử dụng là xe đẩy tay, xe cải tiến, xe tải, chổi quét và các máng xúc rác bằng tay Họ có

trách nhiệm quét, thu gom rác từ các tuyến đường, hộ dân, thùng rác công cộng và cácchợ đưa đến điểm hẹ hay trạm trung chuyển Đây là phần đầu quy trình thu gom, vậnchuyển rác hiện nay, thực hiện công tác quét rác bằng sức lao động là chính.

 Công đoạn 2:

Rác sau khi được thu gom sẽ được tập trung về các điểm hẹn hoặc trạm trungchuyển rác Tại đây rác được xúc thủ công hoặc bằng các thiết bị hỗ trợ để chuyển rácsang xe ép rác lớn hoặc các xe chuyên dùng Đây là công đoạn chính của quy trình tugom, vận chuyển rác Để phù hợp với các loại xe cải tiến, xe đẩy tay, các loại xe ép nàyđều được cải tiến phần đuôi hoặc phần hông tiếp nhận, chế tạo thêm bộ phận rào hứng

và hệ thống cuôn đổ vào thùng xe, hạn chế được lao động thủ công tại các điểm hẹn,điểm trung chuyển và cũng tránh được tình trạng đổ rác xuông đường sau đó súc bằngtay đổ vào xe

4.1 Dự báo dân số quận Ninh Kiều đến năm 2030

Dân số vào năm 2030 được tính theo công thức

N = N0(1 + α)Δt

Trong đó:

N0: dân số hiện tại (năm 2011), N0 = 248.299 ngườiα: tỉ lệ gia tăng dân số (%), α = 1,2 (%)

Δt: khoảng thời gian tính toán (năm)

Bảng 4.1 Dự báo dân số quận Ninh Kiều đến năm 2030

4.2 Dự báo khối lượng phân compost quận Ninh Kiều tới năm 2030

Với số dân hiện nay 248299 người (2011), mỗi ngày quận Ninh Kiều đã thải ra môitrường với khối lượng rác sinh hoạt khoảng 200 tấn / ngày, hệ số phát sinh rác thải là0.7 kg/người/ngày

Bảng 4.2 Hệ số phát sinh rác theo WHO

Loại hình đô thị Hệ số phát sinh chất thải rắ (kg/người/ngày)

Bảng 4.3 Dự báo khối lương rác sinh hoạt quận Ninh Kiều đến năm 2030

Năm Dân số

Hệ sốphát sinhrác thải(kg/người/ngày)

Lượng ráctrung bìnhngày (tấn)

Lượng ráctrung bình năm(tấn)

Lượng rác tíchlũy qua cácnăm (tấn)

Lượngrác hữu

cơ ngày(tấn)201

1 248299 0.7 173.8 63437 63437 139201

2 251279 0.7 175.9 64203.5 128407 140.7201

3 254294 0.7 178 64970 194910 142.4201

4 257345 0.7 180.1 65736.5 262946 144.1

201 260434 0.7 182.3 66539.5 332697.5 145.8