NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LÀM PHÂN VI SINH TỪ BÃ MÍA

Tuy nhiên, hiện nay nguồn phân hữu cơ từ chất thải của gia súc ngày càng khan hiếm không đủ để đáp ứng cho canh tác nông nghiệp hiện đại, trong khi đó nguồn nguyên liệu từ các phụ phế li

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP

VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP

**************

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH – CN

Tên đề tài : “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LÀM PHÂN VI SINH TỪ BÃ MÍA THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIỀN BÃ MÍA NĂNG SUẤT

500KG/H TRONG DÂY CHUYỀN LÀM PHÂN VI SINH”

Mã số: 174-09 RD/HĐ - KHCN

Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG

Cơ quan chủ trì: Viện NCTKCT MNN

Chủ nhiệm đề tài: K.S Nguyễn Minh Tùng

7731

27/02/2010

Hà nội, 12/2009

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP

VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

Mã số: 174- 09 RD/HĐ - KHCN

Tên đề tài:

“NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ LÀM PHÂN VI SINH TỪ BÃ MÍA THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ NGHIỀN BÃ MÍA NĂNG SUẤT 500KG/H TRONG DÂY CHUYỀN LÀM PHÂN VI SINH”

Danh sách những người thực hiện

TT Họ và tên Học hàm, học vị,

chuyên môn

Chức vụ Cơ quan

1 Nguyễn Tường Vân Tiến sỹ Viện trưởng Viện

2 Đặng Việt Hòa Thạc sỹ Trưởng phòng NCTKCT

6 Nguyễn Thị Hằng Cử Nhân

7 Đinh Văn Thắng Kỹ sư

8 Nguyễn Văn Thành Kỹ sư

MỤC LỤC

TT

I LỜI MỞ ĐẦU 6

2.1 Khái niệm về phân hữu cơ sinh học và phân hữu cơ vi sinh 8

2.2 Các ứng dụng của bã mía và tình hình sản xuất phân vi sinh từ

2.2.3 Tình hình hình sản xuất phân vi sinh từ bã mía ở trong nước 13

2.3 Nghiên cứu, khảo sát quy trình công nghệ sản xuất phân vi

a Tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh

của FITOHOOCMON đã được áp dụng

16

b Quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía

và các chất thải từ nhà máy mía đường khác

19

c Sơ đồ công nghệ sản và thiết bị sản xuất phân hữu cơ vi sinh

từ bã mía và các chất thải từ nhà máy mía đường khác

26

a Yêu cầu về mặt công nghệ của sản phẩm sau nghiền 29

b Sơ lược nguyên lý làm việc của một số máy nghiền nông sản

và phụ phế liệu nông nghiệp

29

c Tìm hiểu các mẫu máy nghiền nguyên liệu nhiều chất xơ ở

nước ngoài

31

d Phân tích và lựa chọn mẫu máy nghiền phù hợp 32

2.5 Tính toán một số tham số động học làm cơ sở thiết kế máy máy

nghiền bã mía

36

2.5.1 Vận tốc đầu búa 36 2.5.2 Thiết kế thông số hình học của búa, đường kính đĩa treo và

chiều rộng rô to nghiền

37

c Các thông số hình học của búa 38

e Khe hở giữa đầu búa và sàng (∆R) 40

g Tính toán thiết kế lựa chọn quạt và Cyclone cho máy nghiền 41

h Tính toán công suất động cơ 42

i Ứng dụng phần mềm thiết kế bộ truyền động Puli (bánh đai) đai

thang

43

2.5.3 Kết quả thiết kế và các thông số kỹ thuật của máy nghiền bã mía

năng suất 500 kg/giờ

46

2.6 Chạy khảo nghiệm máy nghiền bã mía năng suất 500 kg/giờ 47

a Điều kiện khảo nghiệm 47

b Kết quả 48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Quyết định của viện trưởng về việc thành lập hội đồng

khảo nghiệm đề tài cấp Bộ

Phụ lục 2: Danh sách hội đồng khảo nghiệm

Phụ lục 3: Biên bản khảo nghiệm

Phụ lục 4: Quyết định thành lập hội đồng nghiệm thu cấp cơ sở

Phụ lục 5: Danh sách hội đồng nghiệm thu cấp cơ sở

Phụ lục 6: Biên bản nghiệm thu sản phẩm của đề tài

Phụ lục 7: Bản vẽ máy nghiền

Phụ lục 8: Biên bản Đánh giá cấp cơ sở

Phụ lục 9: Quyết định về việc thành lập hội đồng khoa học công

nghệ để đánh giá, nghiệm thu kết quả đề tài nghiên cứu cấp Bộ 2009

Phụ lục 10: Hợp đồng nghiên cứu KH và phát triển CN năm 2009

I LỜI MỞ ĐẦU

Việt Nam là một nước nông nghiệp, được hình thành và phát triển từ rất lâu Những năm gần đây, cùng với xu thế phát triển chung của xã hội, ngành nông nghiệp Việt Nam cũng đã phát triển không ngừng có được điều đó là nhờ ứng dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật Trong đó, ngành phân bón luôn đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong việc phát triển ngành nông nghiệp trồng trọt, nó quyết định cả về chất lượng cũng như sản lượng thu hoạch của cây trồng, điều này đã được khẳng định từ xưa và cho đến bây giờ vẫn giữ nguyên giá trị Thấy được tầm quan trọng đó, ngay từ những ngày đầu lập nước, Đảng

và Nhà nước ta đã chú trọng đến phát triển ngành sản xuất phân bón phục vụ sản xuất nông nghiệp Trong đó, ngành sản xuất phân bón vô cơ, phân hỗn hợp NPK

ở Việt Nam đến nay đã có những thành tựu phát triển quan trọng cả về quy mô

và chất lượng, bên cạnh đó lĩnh vực phân bón hữu cơ, phân vi sinh mặc dù đã xuất hiện từ lâu nhưng chỉ ở quy mô nhỏ lẻ tại các hộ nông dân và đa số là ở dạng phân hữu cơ để tận dụng các phụ phế liệu nông nghiệp của gia đình như trấu, vỏ cà phê, chất thải chăn nuôi…

Thực tế sản xuất nông nghiệp đã khẳng định vai trò thiết yếu của phân hữu

cơ hay phân hữu cơ vi sinh trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng, góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững Tuy nhiên, hiện nay nguồn phân hữu cơ từ chất thải của gia súc ngày càng khan hiếm không đủ

để đáp ứng cho canh tác nông nghiệp hiện đại, trong khi đó nguồn nguyên liệu

từ các phụ phế liệu của hầu hết các nhà máy chế biến lại rất nhiều, đây là một nguồn hữu cơ qúy giá để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, trong đó có phụ phế liệu của nhà máy mía đường vì lượng bã mía, bã bùn, rỉ mật thải là rất lớn, lại giàu hữu cơ dễ chuyển hóa, không chỉ vậy trên thực tế thử nghiệm phân hữu cơ vi sinh được sản xuất từ nguồn chất thải của nhà máy mía đường được cho là phù hợp với rất nhiều loại cây hơn so với các nguồn nguyên liệu khác như vỏ cà phê, trấu, bã sắn,…

Vì vậy, việc tìm hiểu các phương pháp công nghệ sản xuất phân vi sinh từ chất thải nhà máy mía đường, đồng thời kết hợp với kiến thức và kinh nghiệm chế tạo thiết bị máy chế biến nông nghiệp vốn có của đơn vị mình để từ đó đưa

ra một sơ đồ các thiết bị và công nghệ sản xuất phân vi sinh phù hợp cũng như các thiết bị chính trong dây chuyền để đáp ứng được yêu cầu về vốn đầu tư cũng như chất lượng sản phẩm phân vi sinh ổn định, hiệu quả là rất cần thiết, cấp bách Như vậy, đây có thể là một hướng đi mới đem lại hiệu quả cao

II NỘI DUNG CHÍNH

2.1 Khái niệm về phân hữu cơ sinh học và phân hữu cơ vi sinh

Khái niệm về phân hữu cơ sinh học: Là sản phẩm phân bón được tạo

thành thông qua quá trình lên men vi sinh vật các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau, có sự tác động của vi sinh vật hoặc các hợp chất sinh học được chuyển hóa thành mùn Trong lọai phân này có đầy đủ thành phần là chất hữu

cơ, có phối chế thêm các chế phẩm sinh học (vi sinh, nấm đối kháng) bổ sung thêm thành phần vô cơ đa lượng (NPK) và vi lượng Tuỳ thuộc vào nhu cầu của sản xuất mà có thể cân đối phối trộn các loại phân nguyên liệu sao cho cây trồng phát triển tốt nhất mà không cần phải bón bất kỳ các loại phân đơn nào Phân phức hợp hữu cơ sinh học có thể dùng để bón lót hoặc bón thúc Loại phân này

có hàm lượng dinh dưỡng cao nên khi bón trộn đều với đất Nếu sản xuất phù hợp cho từng loại cây trồng thì đây là loại phân hữu cơ tốt nhất

Khái niệm phân hữu cơ vi sinh: là nhóm phân hữu cơ sinh học có bổ sung

vi sinh vật trợ giúp và làm giàu dinh dưỡng, thường được chế biến bằng cách đưa thêm một số vi sinh vật có ích khác vào sau khi nhiệt độ đống ủ đã ổn định (~30oC ) Như nhóm vi khuẩn cố định nitơ tự do (Azotobacter), vi khuẩn hoặc nấm sợi phân giải phot phát khó tan (Bacillus polymixa, Bacillus megaterium, Pseudomonas striata; Aspergillus awamori ), xạ khuẩn Streptomyces Rất nhiều loại phân hữu cơ vi sinh (có nguồn gốc từ phụ phế liệu nông nghiệp, chất thải các nhà máy chế biến nông lâm thủy sản) và các chế phẩm sinh học để sử dụng cho chúng đã được sản xuất tại Việt Nam

2.2 Các ứng dụng của bã mía và tình hình sản xuất phân vi sinh từ bã mía

Theo thống kê, khi thu hoạch mía thì sản phẩm chính của cây mía là đường saccaro, nhưng lại chiếm tỉ trọng nhỏ (khoảng 10% khối lượng cây mía), khối lượng các phụ phế liệu còn lại là rất lớn có thể biểu diễn bằng sơ đồ khối (hình 2.1) như sau:

Hình 2.1: Sơ đồ biểu diễn khối lượng thành phần cây mía đường

(theo Z.O Muller)

Với lượng thải là ngọn mía và lá mía được người nông dân sử dụng chủ yếu làm thức ăn gia súc dưới hình thức cho ăn tươi hoặc sơ chế Các thành phần còn lại sau đường (bã mía, bùn lọc, váng bọt và mật rỉ) đều là phụ phế liệu của nhà máy đường chiếm 29 ÷ 38% khối lượng cây mía, trong đó thành phần bã mía chiếm tỉ khối nhiều nhất (25 ÷ 30% khối lượng cây mía) Như vậy, với lượng phụ phế liệu đáng kể trên (nhất là lượng bã mía) thì để giải quyết việc tận dụng nguồn hữu cơ giàu năng lượng này là một bài toán đối với bất cứ nhà máy mía đường nào

Để có thể giải quyết được bài toán này thì trước hết cần tìm hiểu thành phần

cơ bản của bã mía (Bảng 1)

Cây mía đường

Bảng 1: Thành phần bã mía sau ép đường (Theo Gohl)

Thành phần Tính theo vật chất

khô (%)

Tính theo khối lượng tươi (%)

2.2.1 Các ứng dụng của bã mía từ nhà máy đường

Như đã phân tích ở trên, trong thành phần chất thải của nhà máy đường thì

lượng bã mía chiếm khối lượng lớn nhất Qua tìm hiểu thực tế các nhà máy mía

đường trong nước cũng như qua sách báo và trên internet về việc sử dụng bã mía

của nhà máy mía đường trên thế giới rất đa dạng và thay đổi theo nhu cầu thị

trường Do vậy, nhóm đề tài xin thống kê ra một số phương pháp sử dụng của bã

mía đã và đang được áp dụng với quy mô công nghiệp ở trong nước cũng như

các nước có ngành công nghiệp mía đường phát triển

™ Sử dụng bã mía làm nhiên liệu đốt lò hơi

Hiện tại nhiều nhà máy đường ở nước ta đã dùng bã mía để đốt lò hơi, tuy

nhiên trên thực tế cũng như theo tính toán (dựa vào nhiệt trị của bã mía ≈ 2.340

kCal/kg) thì với nhà máy sử dụng bã mía để đốt chỉ dùng hết 80% lượng bã mía

là đáp ứng được toàn bộ lượng hơi để sản xuất trong nhà máy Như vậy với nhà

máy sử dụng phương án này thì mỗi khi ép khoảng 400 tấn mía cây thì sẽ cho ra

100 tấn bã mía và sau khi đốt lò hơi sẽ còn dư ra khoảng 5 tấn bã mía, số lượng

bã mía này với một nhà máy quy mô trung bình 4500 tấn/ngày (tương đương

nhà máy mía đường Gia Lai) thì lượng bã mía thừa sẽ khoảng 56 tấn bã

mía/ngày, đây là một lượng bã mía khá lớn

™ Sử dụng bã mía làm thức ăn gia súc

Theo bảng thành phần của bã mía (bảng 1) thì lượng xơ trong bã mía là khá lớn, nếu cứ để như vậy hoặc chỉ xử lý thô thì năng lượng gia súc tiêu hóa bã mía lớn hơn năng lượng mà chúng nhận được từ bã mía, cũng theo Issay Isaias, 1990 thì đối với con non khả năng tiêu hóa chất khô thường 25% và 50 % đối với con trưởng thành

Tuy nhiên ngày này với công nghệ phát triển, người ta đưa bã mía vào ủ và

xử lý hóa học nhằm phân hủy một phần chất xơ, tăng vị ngon đồng thời vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng Hiện thực vấn đề này, đã có nhiều hãng trên thế giới đưa ra các dây chuyền thiết bị chế biến bã mía làm thức ăn gia súc ở quy mô

công nghiệp (hãng Desmy - Đan Mạch, công ty BMA - Anh,…) ở trong nước cũng đã có nhà máy áp dụng các công nghệ này để chế biến bã mía, đơn cử Viện

Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy Nông nghiệp cũng đã đưa ra một hệ thống

sấy bã mía (Hình 2.2) sau khi đã ủ và xử lý để làm thức ăn cho gia súc với quy

mô 3 tấn/giờ

Hình 2.2: Hệ thống sấy bã mía làm thức ăn gia súc 3 tấn/giờ của Viện

NCTKCT máy Nông nghiệp

Như vậy, hướng đi này cũng đã giải quyết được phần nào lượng chất thải bã mía của nhà máy mía đường Tuy nhiên chi phí để chế biến lượng bã mía thô

thành sản phẩm thức ăn gia súc là khá lớn do phải qua nhiều công đoạn, thời gian ủ lên men khá lâu,… do đó xu hướng tận dụng bã mía cho các lĩnh vực khác vẫn được tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện

™ Sử dụng bã mía trong các lĩnh vực khác

Trên đây, nhóm đề tài nêu ra hai lĩnh vực hiện được áp dụng chủ yếu để xử

lý bã mía ở quy mô công nghiệp, ngoài ra bã mía còn được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau như:

- Sử dụng bã mía để nuôi trồng nấm ăn

- Sử dụng bã mía để sản xuất tấm lợp, ván ép

- Sử dụng bã mía để sản xuất giấy

- Sử dụng bã mía trong công nghệ sản xuất chất dẻo

Như vậy, mặc dù trên thực tế đã và đang có nhiều công nghệ để xử lý lượng

bã mía thải “khổng lồ” của nhà máy mía đường, nhưng qua tìm hiểu và phân tích

đã cho thấy cần phải nghiên cứu thêm những lĩnh vực khác để xử lý lượng bã mía còn dư này Như đã đề cập phương án sử dụng bã mía để sản xuất phân hữu

cơ vi sinh là rất khả thi vì:

- Hiện các phụ phẩm cuối của rỉ mật, bã mía (sau khi làm nấm) cũng như bùn lọc và tro lò đã được phần lớn các nhà máy dùng làm phân hữu cơ

vi sinh Do vậy có thể đưa ra một công nghệ sản xuất phân vi sinh để bổ sung thêm lượng bã mía còn thừa sau khi đốt nồi hơi Phương án dùng

bã mía để sản xuất phân vi sinh không chỉ giúp nhà máy sử dụng triệt để nguồn bã mía mà còn quay lại cải tạo đất như đã phân tích ở trên

- Có thể phát triển ở quy mô công nghiệp nhờ ứng dụng các thiết bị và công nghệ tiên tiến

2.2.2 Tình hình hình sản xuất phân vi sinh từ bã mía và chế tạo thiết bị nghiền bã mía trong dây chuyền ở nước ngoài

Trên thế giới hiện nay có trên 60 quốc gia có ngành công nghiệp mía đường, dự kiến niên vụ 2007- 2008 sản lượng đường thế giới đạt khoảng 169 triệu tấn Bên cạnh đó, lượng chất thải của nhà máy mía đường cũng tăng theo Hiện nay, những nước có nền công nghiệp mía đường lớn như CuBa, Braxin, Ấn Độ,…thì bã mía được thải ra từ nhà máy vẫn chủ yếu được sử dụng vào hai lĩnh vực chính là: làm nhiên liệu (bằng cách đốt trực tiếp hoặc ép viên nhiên liệu) và

sử dụng bã mía, các chất thải cuối khác làm phân hữu cơ vi sinh rất được coi trọng Về công nghệ sản xuất nói chung bã mía được nghiền nhỏ kết hợp với các nguồn hữu cơ khác trộn đều ủ để vi sinh vật phân giải sau đó phối trộn thêm NPK và cấy men vi lượng sẽ cho ra được phân vi sinh từ bã mía Trong công đoạn sản xuất trên kích thước bã mía sau khi nghiền co ảnh hưởng rất lớn đến thời gian sản xuất, độ đồng đều cũng như chất lượng của phân vi sinh, do đó việc tính toán thiết kế thiết bị nghiền bã mía là rất quan trọng

2.2.3 Tình hình hình sản xuất phân vi sinh từ bã mía ở trong nước

Để sản xuất đường, hàng năm Việt Nam phải trồng từ 10 đến 12 triệu tấn mía cây, khi biến số lượng mía này để làm đường sinh ra một lượng phế thải khổng lồ: 2,5 triệu tấn bã mía, 250.000 tấn bã bùn (sau khi đã lấy nước đường)

và 250.000 tấn mật rỉ Trước đây 80% lượng bã mía này được dùng để đốt lò hơi trong các nhà máy sản xuất đường, sinh ra 50.000 tấn tro và 20% còn lại là 500.000 tấn bã được dùng làm ván ép, còn mật rỉ dùng để sản xuất cồn, mỳ chính hoặc dùng cho các công nghệ vi sinh khác như chế biến thành thức ăn chăn nuôi Riêng tro và đặc biệt là bã bùn không sử dụng phải đổ ra các bãi đất trống gây ô nhiễm nghiêm trọng

Đứng trước tình hình đó, đã có thêm nhiều giải pháp được đặt ra để sử dụng triệt để nguồn chất thải này đơn cử như làm thức ăn chăn nuôi, với giải pháp này chỉ sử dụng với những loại bã mía sạch, chất lượng tốt mặt khác vẫn chưa giải

quyết được thành phần bã bùn (nguyên nhân chính gây hôi thối khi đổ ra ngoài môi trường) Một giải pháp được coi khả quan nhất xét cả về mặt kinh tế đó là làm phân vi sinh Sở dĩ như vậy vì giải pháp này đã quay lại cải tạo đất trồng mía, đơn cử diện tích canh tác từ 250.000 đến 300.000 ha chủ yếu là đất bạc màu

và vùng nhiễm phèn nặng (không trồng được các loại cây khác) Vì thế, để trồng được 250.000 ha mía, ngoài phân hóa học (đạm - lân - kali) tối thiểu phải bón 4

÷ 5 tấn phân chuồng cho 1 ha tức là phải có 1 triệu tấn phân chuồng bón cho 250.000 ha Số lượng phân này sẽ được bù đắp bằng lượng phân vi sinh được sản xuất từ bã mía Nắm được vấn đề này đã có nhiều đề tài nghiên cứu công nghệ sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh (phân bón Huđavil, Fitohoocmon) từ nguồn chất thải nhà máy mía đường Hai công nghệ này đã được áp dụng thử nghiệm ở bảy nhà máy đường, ngoài mía đã được bón thử nghiệm cho lúa, chè,

hồ tiêu ở một số địa phương đạt kết quả tốt: Cho phép thâm canh tăng năng suất lúa lên 25% - 30% ở Tam Điệp (Ninh Bình), tăng năng suất chè lên 70% ở Văn Chấn, Nghĩa Lộ (Yên Bái), tăng năng suất hồ tiêu gần 100% ở Tân Lâm (Quảng Trị); một số loại cây công nghiệp trồng ở Tuyên Quang, Hà Nam, Thanh Hóa, Nghệ An năng suất tăng gấp ba lần; mía trồng ở Thạch Thành, Nông Cống (Thanh Hóa), Quảng Hà (Cao Bằng) luôn xanh tốt, chịu được hạn, giữ được đường lâu, ít sâu bệnh nên được người dân ưa dùng loại phân bón này Tuy nhiên với công nghệ này nguồn hữu cơ dùng vẫn chủ yếu là bã bùn, tro lò sau khi đốt bã mía, lượng bã mía còn chiếm tỷ lệ nhỏ do thời gian vi sinh vật phân huỷ chất xơ lâu, để rút ngắn thời gian này đòi hỏi bã mía phải nghiền nhỏ

và mịn

Như vậy, ta đã khẳng định được tầm quan trọng của công nghệ, thiết bị sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ nguồn chất thải nhà máy mía đường Khi nghiên cứu công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía, người ta cũng nhận thấy chất lượng, năng suất phân bón phụ thuộc nhiều ở thiết bị nghiền, vì nguồn nguyên liệu này rất nhiều chất xơ Do đó việc nghiên cứu, chế tạo ra mẫu máy đáp ứng được yêu cầu là rất quan trọng trong dây chuyền công nghệ này

2.3 Nghiên cứu, khảo sát quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh từ bã mía

2.3.1 Khái quát quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh từ bã mía

Việc thành lập ra một sơ đồ thiết bị và công nghệ đồng bộ để sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía phù hợp là một trong những nhiệm vụ của đề tài Để thực hiện, trước tiên nhóm đề tài tìm hiểu các quy trình công nghệ hiện đã và đang được ứng dụng tại các nhà máy mía đường trong và ngoài nước, từ đó có thể đưa ra sơ đồ thiết bị và công nghệ sản xuất phân vi sinh

Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, đã có nhiều phương pháp tận dụng được nguồn phế thải của nhà máy mía đường trên và phân hữu cơ vi sinh được coi là sản phẩm cuối cùng Trong phạm vi của đề tài, nhóm đề tài chỉ tập trung vào nghiên cứu, phân tích quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh từ chất thải nhà máy mía đường với giải pháp nguồn hữu cơ chủ yếu của phân vi sinh là bã mía

Trong chất thải nhà máy mía đường thì bã mía có tỉ trọng lớn nhất, thông thường các nhà máy sẽ sử dụng một phần để làm nhiên liệu đốt lò hơi, lượng tro được lấy ra cũng sẽ được đưa vào làm phân vi sinh, lượng bã mía còn lại sẽ được nghiền nhỏ làm phân vi sinh Một thành phần của bã thải là bã bùn, váng bọt (chiếm 1÷4% so với cây mía), thành phần này chủ yếu là đất bùn (các Oxit SiO2, CaO, P2O5, MgO,…), chất xơ, đường, prôtein, Lipit,… đây là thành phần được đem đi sản xuất phân vi sinh ngay Trong chất thải của nhà máy còn một thành phần đáng kể nữa là rỉ đường (chiếm 3÷4% lượng mía đưa vào), đây là thành phần vẫn còn nhiều đường (chiếm 48÷52% đường), ngoài ra rỉ đường rất giàu các chất sinh trưởng (các axit pantotenic, folic, B1, B2, biotin,…) Do đó, rỉ đường là nguồn nguyên liệu rất tốt để lên men sản xuất cồn (etylic), axit axetic,

mì chính,… Trong qua trình sản xuất rượu từ rỉ đường thì chất thải là nước thải trong quá trình sản xuất gọi là “hèm rượu”, đây là nước thải chứa chất rắn cao

(gần 80%), số còn lại là các chất khoáng và hữu cơ, do đó đây là nguồn nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ vi sinh rất tốt

2.3.2 Xây dựng công nghệ và thiết bị sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ nguồn bã mía

a Tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh của FITOHOOCMON đã được áp dụng

Qua tham khảo một số tài liệu [4], [5] và tìm hiểu các nhà máy sản xuất phân vi sinh trong nước như Cty cổ phần Fitohoocmon Hà Nội, xưởng sản xuất phân vi sinh của nhà máy mía đường La Ngà- Đồng Nai, nhóm đề tài nhận thấy các nhà máy này đều áp dụng công nghệ Fitohoocmon để sản xuất phân vi sinh từ bã, bùn mía, các nguồn hữu cơ, các vi sinh vật hữu ích và các hỗn hợp vi lượng

Quy trình công nghệ Fitohocmon gồm có hai giai đoạn chính:

™ Giai đoạn lên men nguyên liệu: Giai đoạn này chủ yếu là tạo được phân mùn hữu cơ cao cấp Nguyên liệu bùn lọc trộn với các nguồn hữu cơ khác như than bùn hoặc bã mía, có thể bổ sung một phần phân lân vào giai đoạn này, dưới tác động của vi sinh vật phân giải mùn hỗn hợp được ủ lên men từ 7 ÷ 10 ngày

™ Giai đoạn phối trộn và cấy vi sinh vật hữu ích: Yêu cầu của giai đoạn này là phải phối trộn đều và đúng công thức đã quy định Tuỳ theo yêu cầu của cơ sở sản xuất mà có thể đưa ra công thức có chứa toàn phần vô cơ (NPK) hoặc thay thế một phần nào đó; phần phân hữu cơ, vi lượng, axit humic và các chủng vi sinh vật hữu ích thì luôn đầy đủ về số lượng và tỷ lệ cho các cây trồng Sau đây

là quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh theo Fitohoocmon [5] (trang bên)

Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải nhà máy

mía đường của Fitohoocmon

Theo như các nhà máy áp dụng quy trình này thì lượng bã mía được đem

ủ là rất ít, không chỉ vậy bã mía đều đã được chất đống ủ tạm thời tại nhà máy

đường, lúc này bã mía đã ngả màu vàng và mềm (Hình 2.4a; 2.4b) từ đây bã mía

mới được đem ủ theo quy trình công nghệ trên Nếu đem bã mía sau khi ép để sản xuất phân vi sinh ngay thì thời gian ủ rất lâu (trên 14 ngày), để rút ngắn thời gian này các cán bộ kỹ thuật nhà máy cũng đã nghiền nhỏ bã mía nhưng hiện tại không hiệu quả về mặt kinh tế do đầu tư máy nghiền ngoại nhập lớn, máy nghiền trong nước chưa đáp ứng được yêu cầu về kỹ thuật, do tổn hao điện lớn, năng suất chưa đáp ứng được và phải làm khô bã mía Do đó, các nhà máy vẫn tối ưu sử dụng bã mía cho việc đốt lò và ủ để làm nấm sau đó mới dùng các phế liệu này (tro lò, bã mía sau ủ) để sản xuất phân hữu cơ vi sinh

bùn lọc từ nhà

máy đường

Vi sinh vật phân giải mùn

Các nguồn hữu cơ khác phơi khô nghiền nhỏ

Ủ,lên men

Phối trộn đều

Vi sinh vật hữu ích

+ Cố định đạm

+ Phân giải lân

- Urê, kali, lân

Tỷ lệ theo đối tượng cây trồng

Đóng bao bì PP+PE 50kg/bao

Hình 2.4a Bã mía từ nhà máy được chất đống ủ chờ làm TAGS hoặc làm

phân vi sinh

Hình 2.4b bã mía sau khi ép và đã được ủ qua

Như vậy, nhu cầu sản xuất phân vi sinh từ nguồn hữu cơ là bã mía vẫn rất được quan tâm và mấu chốt ở đây là thiết bị nghiền bã mía để có thể đáp ứng được năng suất và độ mịn của sản phẩm sau nghiền khi đó sẽ giảm thời gian ủ

xuống và tận dụng triệt để lượng bã mía thải ra từ nhà máy làm nguồn hữu cơ chính của phân hữu cơ vi sinh

b Quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bã mía và các chất thải từ nhà máy mía đường khác

Như đã nói ở phần trên, để có thể sản xuất trực tiếp nguồn bã mía từ nhà máy thì nhất thiết cần phải giảm thời gian ủ của bã mía xuống còn từ 7÷10 ngày Một trong những cách có ý nghĩa về mặt công nghệ thiết bị sản xuất nhất đó là đưa ra mẫu máy nghiền bã mía đáp ứng được yêu cầu công nghệ đã được thừa nhận và đang được ứng dụng sản xuất tại các nhà máy Để đưa ra được yêu cầu mẫu máy nghiền này và làm cơ sở cho quy trình công nghệ sản xuất phân vi sinh

từ nguồn bã mía này, nhóm đề tài đã tiến hành 03 thí nghiệm như sau:

Bã mía được nghiền nhỏ bằng máy nghiền kiểu búa dựa trên nguyên lý đập vỡ thể tích với các kích thước lỗ sàng khác nhau, sau đó sản phẩm nghiền sẽ được phân loại bằng tay với 3 nhóm kích thước khác nhau ứng với 3 phương án sau :

+ Phương án 1: đường kính bã mía d < ∅ 0,5mm, chiều dài l<3 mm

+ Phương án 2: đường kính bã mía d < ∅ 1 mm (chủ yếu từ 0,5÷1 mm), chiều dài l <5mm

+ Phương án 3: đường kính bã mía d > ∅ 1 mm, chiều dài 5 - 20 mm Sau khi chuẩn bị nguyên liệu, nhóm đề tài tiến hành ủ 3 phương án trên vào 3 hộp xốp, bã mía được làm ẩm từ từ, với độ ẩm w ≈ 50%, tiếp theo các phương án trên đều được trộn thêm cùng tỷ lệ với các nguồn hữu cơ khác (than bùn 20%, hèm rượu 10%, tro từ bã mía 10%) và phun hỗn hợp chế phẩm PMET (Plants Medicine Environment Treater) đã được pha loãng với tỷ lệ 1:4 và ủ 3 ngày sau đó phun với liều lượng 1lít/m3 (Hình 2.5) Các thùng này hàng ngày

được đảo trộn và kiểm tra nhiệt độ, màu sắc

+ Nhóm nấm men (Saccharomyces cerevisiae): 2,4x104 CFU/ml

+ Hàm lượng chất khô tính theo khối lượng: ≤1,5%

+ Dung môi và các phụ gia : < 65%

\

Hình 2.5 – Chế phẩm sinh học PMET

Qua thử nghiệm 3 phương án trên, bằng nhận định khi so sánh (màu sắc,

độ mùn) với các sản phẩm phân vi sinh trên thị trường, nhóm đề tài thấy khi đạt được, phương án 1 có thời gian ủ là 5 ngày; phương án 3 có thời gian ủ tương

đối lâu hơn 14 ngày Phương án 2 có thời gian ủ là 7 ngày (Hình 2.6)

Hình 2.6 – Các phương án thử nghiệm

Như vậy, với phương án 2 là có thời gian (7 ngày) ủ phù hợp so với các quy trình công nghệ trước đó nhất Dựa trên những cơ sở này và công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh của Fitohoocmon, nhóm đề tài đưa ra quy trình công

nghệ sản xuất phân vi sinh từ bã mía (Hình 2.7)

Nhìn chung sơ đồ công nghệ mà nhóm đề tài đưa ra về cơ bản giống với

sơ đồ công nghệ của Fitohoocmon, tuy nhiên ở sơ đồ này nhóm đề tài sử dụng

bã mía từ nhà máy mía đường sau khi ép để nghiền nhỏ và làm nguồn hữu cơ chủ yếu (có thể thay thế một phần hoặc toàn bộ nguồn than bùn) Ngoài ra vẫn

sử dụng bùn lọc, từ nhà máy, phế phẩm của rỉ đường (ở đây sử dụng là hèm rượu), tro lò

Phương án 1 Phương án 3

Phương án 2

Trong quy trình công nghệ này có hai giai đoạn chính như sau:

™ Giai đoạn 1: lên men nguyên liệu

Giai đoạn này có hai yêu cầu chủ yếu sau:

+ Khử được mùi hôi, tạo ra nguồn năng lượng lớn (nhiệt độ cao khi ủ) để kích thích quá trình lên men, diệt các mầm bệnh và các vi sinh vật có hại

+ Phải có được hỗn hợp vi sinh vật tạo mùn để phân giải các chất hữu cơ thành phân mùn hữu cơ

Sau khi trộn bã mía nghiền nhỏ với bùn lọc, váng lọc, đất bùn và các phụ phế phẩm từ rỉ đường tiến hành phun chế phẩm sinh học (PMET hoặc BIO-F) đã được pha loãng với tỷ lệ 1:4 và ủ 3 ngày sau đó hỗn hợp được phun với liều lượng 1 lít/m3 và ủ trong vòng 7 ÷ 9 ngày tùy theo điều kiện nhiệt độ môi trường

Đóng bao

Bã mía nghiền nhỏ (<∅1x5 mm)

Đất bùn, các nguồn hữu cơ khác

Bùn lọc

váng bọt

Ủ có đảo trộn (7÷9 ngày)

Vi sinh vật phân giải

Phối trộn đều

Kiểm tra

Bổ xung NPK theo cây trồng

ngoài Độ ẩm cần thiết của cơ chất làm cho vi sinh vật hoạt động tốt là từ 40% ÷ 60% (tốt nhất từ 50% ÷ 55%) đồng thời cung cấp đủ lượng Oxy Trong những ngày đầu ủ phân, hoạt động của các vi sinh vật hữu ích có trong chế phẩm làm nhiệt độ ủ tăng lên 60o-70oC (tiêu diệt các mầm bệnh) và giảm mùi hôi của nguyên liệu, khi ổn định dần nhiệt độ của hỗn hợp ủ là ~30oC, lúc này các chất

xơ, protein có trong mùn bã mía nghiền nhỏ với bùn lọc, váng lọc đã phân hủy tạo thành sản phẩm trung gian (phân mùn), nước và CO2

Trong giai đoạn này ngoài bã mía còn có một thành phần hữu cơ khá quan trọng khi cho vào đó là than bùn vì đặc điểm của than bùn là:

+ Có chứa axit humic và fulvic (thường gọi là mùn) là thành phần quan trọng nhất của chất hữu cơ trong đất, thành phần này quyết định độ phì nhiêu của đất, có thể nói không có mùn, không có đất trồng trọt

+ Than bùn có chứa nhiều chất hữu cơ khác không phải là mùn của S (mercaptan R-SH), N (amin R-NH2) được hình thành trong quá trình biến đổi yếm khí (điều kiện tạo thành than bùn), là các chất độc đối với cây trồng

+ Than bùn có độ pH thấp thường từ 4 đến 5, đôi khi tới 1 đến 2, cây không sống được

Do các đặc điểm trên, nếu đưa than bùn vào chế biến phải chọn một tỷ lệ thích hợp [9]:

Với lượng dùng: 200kg than bùn (hàm ẩm ≥ 30%, hữu cơ ≥ 30%, humic ≥ 15% tính theo chất khô) trộn với các thành phần hữu cơ khác để cho 1 tấn sản phẩm mùn hữu cơ

Thành phần hữu cơ là phế phẩm của rỉ đường được sản xuất phân vi sinh thực tế có nhiều loại tùy theo mỗi nhà máy ứng dụng công nghệ nào để tận dụng lượng rỉ đường thải ra Thật vậy, rỉ đường là nguyên liệu của nhiều sản phẩm

như cồn (rượu etylic), axit axetic, mì chính, dấm me, axeton,…Ở đây, nhóm đề tài chỉ xin đưa ra ứng dụng trong sản xuất rượu etylic vì đây là một trong những sản phẩm hữu cơ được sản xuất nhiều và nó đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, được ứng dụng trong các nghành công nghiệp khác nhau: công nghiệp nặng (nhiên liệu để đốt lò, chất tải nhiệt trong hệ thống máy lạnh), công nghiệp hóa chất (dung môi), pha chế xăng nhiên liệu, công nghiệp thực phẩm (rượu màu, rượu mùi) Chất thải của ngành này gọi là hèm rượu, nó là nguồn gây

ô nhiễm môi trường rất cao vì BOD của chúng gần 50mg/l Tuy nhiên thành phần chất dinh dưỡng trong hèm rượu là khá cao: Nitơ tổng số (0,6-1g/l), đường tổng số (9-18g/l), CaO (2-4g/l), MgO (0,5-0,8g/l), K2O (0,4-1,2g/l), P2O5(1,1-3,2g/l), pH(4-5) Ưu điểm của việc sử dụng hèm để làm phân bón đó là xử lý được ô nhiễm môi trường, vốn đầu tư thấp Đem lại lợi nhuận do thu được N,

K2O và P2O5 trong dịch thải để bổ sung vào hỗn hợp ủ (trong giai đoạn đầu của quá trình công nghệ) Cân đối giảm NPK vô cơ trong quá trình sản xuất phân bón nhưng chất lượng vẫn đảm bảo, đồng thời giá thành hạ nên đáp ứng được nhu cầu của nông dân Do đó nếu dung hèm rượu làm sản xuất phân bón sẽ rất tốt đồng thời giải quyết lượng phế thải lớn là hèm rượu (chất gây ô nhiễm môi trường) Sau đây là sơ đồ công nghệ xử lý hèm rượu, tro lò nhờ chất trợ lắng và men phân giải nhanh:

Hình 2.8 - Quy trình xử lý hèm rượu, tro lò để sản xuất phân vi sinh

Hèm rượu

Bể lắng

Nước thải trong

Tro lò đốt

từ bã mía

Men vi sinh

Phần cặn lắng

lơ lửng

Xét về hiệu quả kinh tế phân bón có bổ sung hèm rượu còn đạt được các chỉ số vi khoáng tăng lên rất nhiều Riêng phần NPK hữu hiệu được tăng lên như sau [5]:

+ N hữu hiệu tăng gần 4 kg/tấn

+ P hữu hiệu tăng gần 6kg/tấn

+ K hữu hiệu tăng gần 10kg/tấn

Như vậy, khi sử dụng nguồn phế phẩm của rỉ đường là hèm rượu không những làm giảm tác động ô nhiễm môi trường mà còn giảm được chi phí đầu vào (lượng NPK thêm vào sẽ giảm) từ đó giá thành phân bón sẽ được giảm xuống

Sau giai đoạn lên men, sẽ có các cục liên kết yếu được hình thành trong quá trình ủ, qua máy đánh tơi sẽ bung hết ra thành bột mịn Tiếp đó qua máy sàng để loại cành cây, sỏi đá hay các mẩu mía to chưa kịp phân giải Dưới sàng thu được bột mịn đồng nhất là mùn hữu cơ vi sinh nền, phần trên sàng đổ riêng để dùng lại làm nguyên liệu ủ lần sau

™ Giai đoạn 2: phối trộn và cấy vi sinh vật hữu ích

Yêu cầu của giai đoạn này là phải phối trộn đều và đúng công thức đã quy định cho hai loại vi sinh vật sau:

+ Nhóm vi khuẩn cố định nitơ tự do, khử mùi hôi ( Azotobacter )

+ Nhóm vi khuẩn hoặc nấm sợi phân giải phốt phát khó tan

+ Ngoài ra công đoạn này ta còn phối trộn NPK bổ xung theo cây trồng + Bổ xung các chất tăng trưởng, tăng sức đề kháng cho cây trồng

Để có đầy đủ các vi sinh vật này, có thể dùng các chế phẩm sinh học có chứa các vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm sợi có chức năng tổng hợp nitơ, phân giải phốt phát khó tan, khử mùi như trên Ở Việt Nam đã có rất nhiều đơn vị đã tổng

hợp thành công những chế phẩm như vậy, ví như chế phẩm BIO-F của Viện Sinh

học nhiêt đới Chế phẩm BIO-F gồm hỗn hợp các vi sinh vật không những có