Nghiên cứu thiết kế thiết bị composter xữ lý rác hữu cơ thành phân compost bằng phương pháp hiếu khí

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài Hằng ngày nƣớc ta thải hàng ngàn rác nhiều chất hữu phân hủy đƣợc nhƣ rau, củ, quả, rau, cơm thừa… Những chất không đƣợc xử lý cách không đƣợc xử lý gây mùi ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng Mặt khác xử lý cách nguồn hữu nguồn phân bón tốt cho trồng vƣờn ngành nông nghiệp nƣớc ta Chúng thay tốt nguồn phân bón vô Để trả lại độ phì nhiêu cho đất biện pháp cấp thiết sử dụng sản phẩm phân hữu chế biến từ nguồn khác nhau, giải pháp hay giải đƣợc vấn đề Phân bón hữu dựa vào chủng vi sinh vật phân giải chất hữu cơ, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông nghiệp,… tạo sinh khối, sinh khối tốt cho nhƣ cho đất, giúp cải tạo làm đất tơi xốp Mặt khác với mức sống trung bình ngƣời nông dân khó dùng loại phân bón cho trồng với giá cao nhƣ vậy, đời phân hữu đáp ứng đƣợc mong muốn ngƣời nông dân, vừa tăng suất lại hợp túi tiền Trong đó, nguyên liệu để sản xuất phân hữu từ chất thải rắn chịu ảnh hƣởng mặt giá thị trƣờng giúp ngƣời dân yên tâm việc đầu tƣ lâu dài vào ngành nông nghiệp Thiết kế chế tạo thiết bị Composter cho phép hộ dân bếp ăn tập thể tự sản xuất phân compost từ rác thải hữu mình, hạn chế rác thải nói chung tự sản xuất phân bón hữu phục vụ trồng (rau xanh, cảnh, ) Theo thống kê, rác thải từ hộ gia đình bếp tập thể chiếm khoảng 65% chất hữu (bảng 2.1) Vì đề tài: “Nghiên cứu thiết kế thiết bị Composter xử lý rác hữu thành phân compost phương pháp hiếu khí với thể tích trống quay tương đương 90 lít” với mong muốn tận dụng chất thải hữu để làm phân bón hữu phục vụ cho trồng sản xuất nông nghiệp 1.2 Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu chế tạo thiết bị Composter thùng quay xử lý rác hữu thành phân compost Thử nghiệm thực tế, hoàn thiện thiết bị đánh giá chất lƣợng compost thu đƣợc, có phân tích chất lƣợng phân compost 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu Rác thải thực phẩm thừa sinh từ hộ gia đình bếp ăn tập thể, có chứa rau, củ, quả, cơm thừa chất thải nông nghiệp… xử lý thành phân hữu Thiết bị Composter nhằm ủ hiếu khí rác hữu thành phân mùn compost quy mô hộ gia đình bếp ăn tập thể 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Sử dụng rác hữu rau, củ, quả, cơm thừa để thực nghiệm với thiết bị Composter Chất lƣợng compost thu đƣợc đƣợc đánh giá qua phân tích hóa lý thí nghiệm với trồng 1.4 Nội dung nghiên cứu Tham khảo thiết bị Composter giới để từ có sở để thiết kế thiết bị Composter phù hợp với điều kiện Việt nam Thiết kế chế tạo thiết bị Composter Tiến hành nghiên cứu ủ với thiết bị Composter chế tạo Phân tích chất lƣợng phân compost Đánh giá chất lƣợng phân lên trồng 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.5.1 Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu thiết bị Composter phù hợp với điều kiện Việt Nam Nghiên cứu trình ủ compost phƣơng pháp hiếu khí thiết bị Composter 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn Xử lý chất thải từ rau, củ, quả, cơm thừa… phế phẩm nông nghiệp, tạo nguồn phân bón tốt cho trồng Hạn chế lƣợng rác hữu sinh từ gia đình bếp ăn tập thể CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2.1 Chất thải rắn sinh hoạt 2.1.1 Khái niệm Chất thải rắn đƣợc hiểu tất chất thải phát sinh hoạt động ngƣời động vật tồn dạng rắn, đƣợc thải bỏ không hữu dụng hay không muốn dùng [1] Rác sinh hoạt: loại rác thải bỏ trình sinh hoạt ngƣời, rác rau, củ, thừa sau trình chế biến thức ăn đƣợc thải bỏ… 2.1.2 Nguồn phát sinh [1] Chất thải rắn phát sinh từ nguồn sau: Khu dân cƣ, chợ, khu thƣơng mại, nhà hàng, khách sạn, công sở, trƣờng học Chất thải từ sở sản xuất, nhà máy xí nghiệp 2.1.3 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt Các chất dễ bị phân hủy sinh học: Các thực phẩm thừa, cuống rau, rau, cây, xác động vật chết, mảnh vải, dây buộc từ bông, sợi tự nhiên, loại vỏ hoa quả,…[2] Các chất khó phân hủy sinh học: Gỗ, cành cây, cao su, túi nylon [2] Các chất hoàn toàn không bị phân hủy sinh học: Kim loại, thủy tinh, mảnh bát, mảnh sành, gạch, ngói, đá, vôi, vữa khô, vỏ sò, vỏ ốc [2] Các mảnh vụn có kích thƣớc nhỏ mm đƣờng kính loại: Sỏi, cát, than, chất hữu dễ phân hủy không bị phân hủy sinh học [2] Bảng 2.1 Thành phần rác thải sinh hoạt [5] Stt Thành phần rác thải % Khối lƣợng Rau, thực phẩm thừa, chất hữu dễ phân hủy 64,7 Cây gỗ 6,6 Giấy, bao bì giấy 2,1 Plastic khó tái chế 9,1 Cao su, đế giày dép 6,3 Vải sợi, vật liệu sợi 4,2 Đất đá, bê tông 1,6 Thành phần khác 5,4 Thành phần rác thải nói chung không ổn định, thay đổi Chất dẻo dạng túi nylon, bao bì ngày nhiều trở thành nguy ô nhiễm năm gần Gạch, ngói, đá sỏi, cát, vôi vữa khô chiếm tỷ lệ lớn Các thành phần phụ thuộc vào vận tốc xây dựng, cải tạo nhà cửa khu phố [2] 2.1.4 Các phƣơng pháp xử lý chất thải rắn đô thị [1] Hiện có phƣơng pháp xử lý chất thải rắn đô thị nhƣ sau: Bảng 2.2 Các phương pháp xử lý chất thải rắn đô thị [1] Stt Phƣơng pháp Cơ học Nhiệt Chi tiết phƣơng pháp Giảm kích thƣớc Phân loại theo kích thƣớc Đốt Sinh học hóa học Phân loại theo khối lƣợng riêng Khí hóa Ủ hiếu khí Phân loại theo điện từ trƣờng Nhiệt phân Lên men kỵ khí 2.1.4.1 Phƣơng pháp học [1] Giảm kích thƣớc: Phƣơng pháp giảm kích thƣớc đƣợc sử dụng để giảm kích thƣớc thành phần chất thải rắn đô thị Chất thải rắn đƣợc làm giảm kích thƣớc sử dụng trực tiếp làm lớp che phủ mặt đất hay làm phân compost phần đƣợc sử dụng cho hoạt động tái sinh Thiết bị thích hợp để làm giảm kích thƣớc chất thải rắn tùy thuộc vào loại, hình dạng, đặc tính chất thải rắn tiêu chuẩn yêu cầu: Các thiết bị thƣờng sử dụng là: Búa đập, có hiệu thành phần có đặc tính giòn, dễ gãy Kéo cắt thủy lực dùng để làm giảm kích thƣớc vật liệu mềm Máy nghiền, ƣu điểm máy nghiền di chuyển dễ dàng, sử dụng để làm giảm kích thƣớc nhiều loại chất thải rắn khác nhƣ nhánh cây, gốc cây, chất thải rắn xây dựng Phân loại theo kích thƣớc: Phân loại theo kích thƣớc hay sàng lọc trình phân loại hỗn hợp vật liệu chất thải rắn có kích thƣớc khác thành hai hay nhiều loại vật liệu có kích thƣớc, cách sử dụng loại sàng có kích thƣớc khác Quá trình phân loại thực vật liệu ƣớt Nén khô Các thiết bị sàng đƣợc sử dụng trƣớc sau nghiền rác Đôi thiết bị sàng lọc đƣợc sử dụng trình chế biến phân compost với mục đích tăng tính đồng cho sản phẩm Phân loại theo khối lƣợng riêng: Phân loại phƣơng pháp khối lƣợng riêng phƣơng pháp kỹ thuật đƣợc sử dụng rộng rãi, dùng để phân loại vật liệu có chất thải rắn dựa vào khí động lực khác khối lƣợng riêng chúng Phƣơng pháp đƣợc sử dụng để phân loại chất thải rắn đô thị, tách rời loại vật liệu sau trình tách nghiền thành hai phần riêng biệt: dạng có khối lƣợng riêng nhẹ nhƣ giấy, nhựa, chất hữu dạng có khối lƣợng riêng nặng nhƣ gỗ loại phế liệu vô có khối lƣợng riêng tƣơng đối lớn Phân loại theo điện trƣờng từ trƣờng: Kỹ thuật phân loại điện từ trƣờng đƣợc thực dựa vào tính chất điện từ khác thành phần chất thải rắn Phƣơng pháp phân loại từ trƣờng đƣợc sử dụng phổ biến tiến hành tách kim loại màu khỏi kim loại đen Phƣơng pháp phân loại tĩnh điện đƣợc áp dụng để tách ly nhựa giấy dựa vào khác tích điện bề mặt hai vật liệu Phân loại dòng điện xoáy kỹ thuật phân loại dòng điện xoáy đƣợc tạo kim loại không chứa sắt nhƣ nhôm tạo thành nam châm nhôm Nén chất thải rắn: Nén kỹ thuật làm tăng mật độ dẫn đến tăng khối lƣợng riêng chất thải để công tác lƣu trữ vận chuyển chất thải đạt hiệu cao Một vài kỹ thuật đƣợc sử dụng để nén chất thải rắn thu hồi vật liệu sau nén chất thải có dạng khối, hình lập phƣơng hay viên tròn Nén chất thải rắn làm giảm lƣu trữ tái sử dụng, giảm thể tích vận chuyển… 2.1.4.2 Phƣơng pháp nhiệt [1] Sử dụng nhiệt để tiêu hủy hoàn toàn chất thải rắn phƣơng pháp hiệu đƣợc áp dụng phổ biến tính ƣu việt nó, bao gồm: Giảm thể tích chất thải rắn (giảm 80-90% khối lƣợng, thành phần hữu chất thải rắn đƣợc xử lý triệt để thời gian nhanh nhất) Thu hồi lƣợng Là thành phần quan trọng chƣơng trình quản lý tổng hợp chất thải rắn Có thể xử lý chất thải rắn chỗ mà không cần phải vận chuyển xa, tránh đƣợc rủi ro chi phí vận chuyển Song phƣơng pháp có hạn chế nhƣ: đòi hỏi chi phí đầu tƣ xây dựng lò đốt, chi phí vận hành lò đốt đòi hỏi phải có trình độ chuyên môn cao Đặc biệt, trình đốt cháy chất thải gây ô nhiễm môi trƣờng biện pháp kiểm soát trình đốt, xử lý khí thải không đảm bảo 2.1.4.3 Xử lý chất thải rắn phƣơng pháp chuyển hóa sinh học hóa học [1] Quá trình ủ phân hiếu khí: Là trình biến đổi sinh học đƣợc sử dụng rộng rãi, mục đích biến đổi chất thải rắn hữu thành chất vô (quá trình khoáng hóa) dƣới tác dụng vi sinh vật Sản phẩm tạo thành mùn gọi phân compost Quá trình phân hủy chất thải lên men kỵ khí: Là trình biến đổi sinh học dƣới tác dụng vi sinh vật điều kiện kỵ khí, áp dụng chất thải rắn có hàm lƣợng rắn từ 4-8% (bao gồm: chất thải rắn ngƣời, động vật, sản phẩm thừa từ nông nghiệp chất hữu thành phần chất thải rắn đô thị) Quá trình phân hủy lên men kỵ khí đƣợc áp dụng rộng rãi giới Sản phẩm cuối khí metan, khí CO2 chất mùn ổn định dùng làm phân bón Quá trình chuyển hóa hóa học: Quá trình chuyển hóa hóa học bao gồm loạt phản ứng thủy phân đƣợc sử dụng để tái sinh tạp chất nhƣ gluco loạt phản ứng khác dùng để tái sinh dầu tổng hợp, khí axetat xenlulo Kỹ thuật xử lý chất thải rắn phƣơng pháp hóa học phổ biến phản ứng thủy phân xenlulo dƣới tác dụng axit trình biến đổi metan thành metanol Năng lƣợng từ trình chuyển hóa sinh học chất thải rắn: Một sản phẩm đƣợc hình thành từ chất thải rắn từ trình phân hủy yếm khí (tạo khí metan) hay từ biến đổi hóa học (tạo thành metanol), bƣớc thực sử dụng lƣu trữ Nếu sản phẩm sinh lƣợng đòi hỏi cần thực bƣớc biến đổi Biogas sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu cho động đốt sử dụng khí làm quay tuabin để tạo điện Trong tất phƣơng pháp phân loại xử lý chất thải rắn, với mục đích đề tài xử lý sản phẩm hữu thừa từ rau, củ, phƣơng pháp đơn giản xử lý chất thải rắn phƣơng pháp chuyển hóa sinh học, phƣơng pháp ủ hiếu khí thích hợp để phân hủy chất hữu thành compost giảm nguồn rác thải phát sinh 2.2 Ủ sinh học hiếu khí rác sinh hoạt 2.2.1 Khái niệm Compost Compost sản phẩm trình chế biến compost, đƣợc ổn định nhƣ humus, không chứa mầm bệnh, không lôi kéo côn trùng, đƣợc lƣu trữ an toàn có lợi cho phát triển trồng [4] Compost sản phẩm giàu chất hữu có hệ vi sinh vật phong phú, chứa nguyên tố vi lƣợng có lợi cho đất trồng [2] Ủ compost đƣợc hiểu trình phân hủy sinh học hiếu khí chất thải hữu dễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định dƣới tác động kiểm soát ngƣời, sản phẩm giống nhƣ mùn đƣợc gọi compost Quá trình diễn chủ yếu giống nhƣ phân hủy tự nhiên, nhƣng đƣợc tăng cƣờng tăng tốc tối ƣu hóa điều kiện môi trƣờng cho hoạt động vi sinh vật 2.2.2 Nguồn gốc [11] Lịch sử trình ủ compost có từ lâu, từ khai sinh nông nghiệp hàng nghìn năm trƣớc công nguyên, ghi nhận Ai Cập từ 3.000 năm trƣớc công nguyên nhƣ trình xử lý chất thải nông nghiệp giới Tuy nhiên đến năm 1943, trình ủ compost đƣợc nghiên cứu cách khoa học báo cáo Giáo sƣ ngƣời Anh, Sir Albert Howard thực Ấn Độ khiến ông đƣợc công nhận nhƣ cha đẻ đại nông nghiệp hữu làm vƣờn Đến có nhiều tài liệu viết trình ủ compost nhiều mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớn đƣợc phát triển giới 2.2.3 Ứng dụng phân compost Phân compost đƣợc ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực nhƣ trồng trọt, cảnh, lâm nghiệp, xử lý môi trƣờng… Bảng 2.3 Các lĩnh vực sử dụng phân compost [15] Stt Lĩnh vực Ứng dụng Cải tạo đất mặt hóa lý, tác động tích Trồng trọt Cây cảnh Lâm nghiệp Ƣơm giống, lớp phủ Xử lý môi trƣờng Sửa đổi đất, lớp phủ cực đến trồng Sử dụng phân compost cho cảnh gia đình, cảnh quan đô thị Ghi 4.5 Kết luận Khoang thứ thiết bị đầu có truyền động, nhiên độ linh động Về thiết bị thứ hai khoang ủ thứ đƣợc mua sẵn, có giá rẻ, nhựa có độ linh động cao Bên cạnh vệ sinh cần thiết Ở thiết bị thứ thiết kế hệ thống nƣớc rỉ rác nhƣng thiết bị thứ hai có thiết kế hệ thống nƣớc rỉ rác, không ảnh hƣởng đến trình ủ compost Ngăn kéo hệ thống hai thiết bị tốt, để việc lấy compost thành phẩm cách nhẹ nhàng thiết bị hai có gắn thêm hệ thống lăn Về giá thành thiết bị thứ hai, dựa tảng thiết kế thiết bị thứ nên giá thành thiết bị hai giảm nhiều Hai thiết bị hoạt động tốt cho việc xử lý rác hữu thành phân compost Về suy giảm thể tích mẻ khoang thứ (trống quay) hai thiết bị Composter nhƣ nhau, nhiên thiết bị Composter thứ hai có khoang thứ vật liệu nhựa nên cách nhiệt tốt kim loại inox Nhìn vào biểu đồ nhiệt độ ủ khoang thứ hai thiết bị Composter nhiệt tăng lên từ – 60C so với nhiệt độ môi trƣờng xung quanh nhiệt độ tăng cao khoảng 39,50 C vào ngày thứ Nhiệt độ bắt đầu giảm qua ngày tiếp tục cho rác compost vào tƣơng đƣơng với nhiệt độ môi trƣờng xung quanh Lúc trình lên men diễn chậm, thích hợp cho hình thành chất keo mùn Thiết bị Composter thứ hai có hệ thống thu gom nƣớc rỉ rác khoang thứ nên khống chế đƣợc độ ẩm ảnh hƣởng đến trình ủ khoang Kết phân tích tiêu hóa lý compost sau ủ số tiêu đạt, pH, mật độ vi sinh vật hữu ích, E.coli, Pb, Cd, Hg, độ chín hoai, đƣờng kính hạt đạt theo tiêu chuẩn chung theo thông tƣ số 36/2010/TT-BNNPTNT Các tiêu độ ẩm, tổng Nitơ, hàm lƣợng cacbon tổng số, tổng hàm lƣợng Kali không đạt, độ ẩm compost sau khu ủ khoảng 70%, cao tiêu chuẩn phân bón hữu thƣơng mại Tuy nhiên để sử dụng cho gia đình, độ ẩm không ảnh hƣởng trình sử dụng Về tổng Nitơ, hàm lƣợng Cacbon tổng số, tổng hàm lƣợng Kali không đạt phần lớn nguồn nguyên liệu ủ compost Tại nhà máy xử lý rác quy trình sản xuất phân compost có bổ sung thêm hàm lƣợng để đảm bảo theo tiêu chuẩn Nhƣng nguồn nguyên liệu ủ giàu Nitơ, Cacbon, Kali tạo compost giàu Nitơ, Cacbon, Kali Nếu cần bổ sung hàm lƣợng chất ta mua thị trƣờng để bổ sung thêm Qua việc thí nghiệm trồng kết cho thấy đƣợc bón phân compost sinh trƣởng tốt nhiều so với loại không đƣợc bón compost Lợi ích thiết bị đƣợc thống kê chi phí lợi ích bảng 4.7 bảng 4.8 cho thấy việc đầu tƣ thiết bị Composter lần nhƣng tạo nguồn compost lớn có giá trị giảm rác thải thải xã hội Vì sản xuất phân compost gia đình để bón cho rau xanh cảnh Việc hạn chế rác thải hữu đồng thời tạo lƣợng phân bón cho trồng CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Thiết bị Composter cần thiết cho hộ gia đình bếp tập thể quy mô nhỏ nhằm tự chủ sản xuất phân compost cho gia đình từ nguồn rác hữu Thiết bị Composter đƣợc sử dụng nƣớc giới, nhƣng nhập vào Việt Nam có giá thành cao, bảo dƣỡng bảo hành khó khăn nên khó tiếp cận đến với gia đình nƣớc Nghiên cứu bƣớc đầu nghiên cứu chế tạo thành công thiết bị Composter để dễ vận hành, giá thành hợp lý tạo đƣợc phân compost đạt chất lƣợng Hai thiết bị Composter không sử dụng nguồn điện để vận hành nhƣ số thiết bị nƣớc nên động giảm đáng kể chi phí Hai thiết bị có nguyên lý hoạt động, bao gồm hai khoang ủ Khoang phía dạng trống quay dùng để nạp liệu (rác hữu cơ) ủ giai đoạn tích cực Thời gian ủ tích cực ngày Khoang phía dƣới có cửa tháo liệu (phân compost) dùng để ủ hoai compost tuần Một số chi tiết thiết bị composter thứ hai đƣợc cải tiến Các phân tích hóa lý sản phẩm compost cho thấy tiêu nhƣ pH, mật độ vi sinh vật hữu ích, E.coli, Pb, Cd, Hg, độ chín hoai, đƣờng kính hạt đạt theo tiêu chuẩn chung theo thông tƣ số 36/2010/TT-BNNPTNT phân bón hữu Một số tiêu chƣa đạt nhƣ tổng Nitơ, tổng hàm lƣợng Kali Lý thành phần rác đầu vào chủ yếu rau, củ, tinh bột nên nghèo Nitơ Kali Ngoài phân tích hóa lý, sản phẩm compost đƣợc thử nghiệm mùng tơi Qua việc thí nghiệm trồng kết cho thấy đƣợc bón phân compost sinh trƣởng tốt nhiều so với loại không đƣợc bổ sung compost Do thời gian nghiên cứu luận văn có giới hạn nên kết đánh giá thiết bị Composter hạn chế, cần phải tiếp tục xem xét thêm số vấn đề sau: Nƣớc rỉ rác đƣợc thu nhận nhƣng chƣa xử lý đƣợc trình ủ Tính ổn định thiết bị sử dụng liên tục thực tế Đánh giá chất lƣợng compost thu đƣợc trồng với quy mô thời gian đối tƣợng trồng Cải tiến nguyên vật liệu, tận dụng nguồn tái chế để giảm giá thành thiết bị Do thiết bị Composter hoạt động theo mẻ khoảng bảy ngày mẻ nên cần phải bổ sung thêm thùng chứa rác kín để tích trữ rác Một số rác đầu vào nhƣ cây, vỏ củ quả, rơm rạ nên đƣợc băm cắt trƣớc ủ để có kích cỡ tối ƣu TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Văn Phƣớc (2011), Quản lý xử lý chất thải rắn, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh [2] Hoàng Kim Cơ, Trần Hữu Uyển, Lƣơng Đức Phẩm, Lý Kim Bảng, Dƣơng Đức Hồng (2005), Kỹ thuật môi trường, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [3] Vũ Quý Ba, Từ Thanh Định, Đề tài xử lý chất thải rắn phương pháp hiếu khí; Các hệ thống sản xuất phân compost [4] Trƣờng Đại học kỹ thuật công nghệ TPHCM (2010), Đồ án môn học đề tài nghiên cứu sản xuất compost từ chất hữu chất thải rắn sinh hoạt TPHCM [5] Phan Vũ An (2006), Chương trình đại sứ môi trường Bayer Việt Nam 2006 đề tài dự thi rác thải sinh hoạt phần sống [6] Nguyễn Phƣớc Thạch Thảo (2011), Đề tài Nghiên cứu thiết kế thiết bị xử lý rác sinh hoạt phương pháp hiếu khí với quy mô hộ gia đình Trang web [7] University of Minnesota “Composting and Mulching: A Guide to Managing Organic Yard Wastes.” Internet: http://www.extension.umn.edu/distribution/horticulture/components/3296-02.html, , 2000 [8] People powered machine Internet: http://www.peoplepoweredmachines.com/sunmar/600inside.html, 1998 -2008 [9] Evenrogadget gadget for the eco – warrior “The Rapid No-Turn Composter ” internet: http://www.envirogadget.com/home-gadgets/the-rapid-no-turn-composter/, 2008 - 2010 (Dan Harrison for EnviroGadget) [10] Gayhurst school “Gayhursts radian composter ” internet: http://greenteam2012.blogspot.com, wednesday 13, june, 2012 [11] http://www.naturemill.com/hiw_diagram.html [12] http://web.extension.illinois.edu/homecompost/history.html [13] http://www.joraform.com [14] http://www.orbiscorporation.com [15] http://organiclifestyles.tamu.edu/compost/home_composting_faq.pdf [16] http://www.orbiscorporation.com PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Thành phần rác thải sinh hoạt [5] Bảng 2.2 Các phương pháp xử lý chất thải rắn đô thị [1] Bảng 2.3 Các lĩnh vực sử dụng phân compost [15] 10 Bảng 2.4 Tỷ lệ C/N chất thải (tính theo chất khô)[1] 19 Bảng 2.5 Các thông số quan trọng trình làm phân hữu hiếu khí [1] 22 Bảng 2.6 Thông số kỹ thuật thiết bị Joracomposter [13] 29 Bảng 3.1 Thành phần ủ phân compost thiết bị Composter 42 Bảng 3.2 Thành phần ủ phân Compost thiết bị Composter 43 Bảng 3.3 Chỉ tiêu compost theo thông tư số 36/2010/TT-BNNPTNT ngày 24 tháng năm 2010 44 Bảng 4.1 Bảng so sánh kích thước số thông số khác hai thiết bị Composter 67 Bảng 4.2 Sự thay đổi nhiệt độ qua lần ủ thiết bị Composter 69 Bảng 4.3 Sự thay đổi nhiệt độ qua lần ủ thiết bị Composter 73 Bảng 4.4 Kết phân tích mẫu compost ngày 29 tháng 06 năm 2012 78 Bảng 4.5 Kết thử nghiệm phân compost trồng mồng tơi 79 Bảng 4.6 Kết thí nghiệm phân compost thiết bị thứ hai mồng tơi 85 Bảng 4.7 Bảng thống kê chi phí lợi ích thiết bị Composter 86 Bảng 4.8 Bảng thống kê chi phí lợi ích thiết bị Composter 86 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ chung trình ủ hiếu khí chất thải rắn đô thị [1] 11 Hình 2.2 Biến thiên nhiệt độ trình ủ hiếu khí [1] 13 Hình 2.3 Thiết bị Composter xử lý rác sinh hoạt phương pháp hiếu khí với công suất 2kg/mẻ [6] 23 Hình 2.4 Compost dạng thùng 24 Hình 2.6 Composter ba ngăn 25 Hình 2.7 Mô hình ủ compost theo phương pháp đánh luống 26 Hình 2.8 Thiết bị Joracomposter model JK125, JK270, JK400 [13] 28 Hình 2.9 Cấu tạo thiết bị Earth machine 30 Hình 2.10 Composter Sun-Mar 31 Hình 2.11 Composter NatureMill 32 Hình 2.12 Composter sinh khối (A Biomass Composter) 34 Hình 2.13 Cấu tạo Ridan Composter [10] .34 Hình 2.14 The Rapid No-Turn Composter [9] 35 Hình 3.1 Máy cắt 38 Hình 3.2 Bộ dao cắt 38 Hình 3.3 Vỏ mướp trước cắt có độ dài 22 cm 39 Hình 3.4 Vỏ mướp sau cắt có độ dài - cm 40 Hình 3.5 Rau cải trước cắt có độ dài – 19 cm 40 Hình 3.6 Rau cải sau cắt có độ dài 0,5– cm .40 Hình 3.7 Rác hữu phối trộn với compost 41 Hình 4.1 Khung thiết bị Composter thứ 46 Hình 4.2 Hình thiết bị Composter thứ 47 Hình 4.3 Các phận thiết bị Composter thứ 48 Hình 4.4 Khoang đầu thiết bị Composter (trống quay ủ tích cực) 49 Hình 4.5 Hình chiếu hình chiếu cạnh trống quay .50 Hình 4.6 Khoang ủ thiết bị Composter thứ .51 Hình 4.7 Kích thước khối hình thang hộp 51 Hình 4.8 Hình hộp chữ nhật khoang thiết bị Composter thứ 52 Hình 4.9 Bộ phận tháo sản phẩm compost 53 Hình 4.10 Ngăn kéo chứa sản phẩm compost 53 Hình 4.11 Hình đồng hồ đo nhiệt độ 54 Hình 4.12 Kiếng quan sát đồng hồ đo nhiệt độ .55 Hình 4.13 Ngăn đựng dụng cụ 55 Hình 4.14 Bánh xe di chuyển thiết bị .56 Hình 4.15 Bộ khung thiết bị composter thứ hai 57 Hình 4.16 Hình thiết bị Composter thứ hai 58 Hình 4.17 Hình sơ thiết bị Composter thứ hai 59 Hình 4.18 Khoang ủ thiết bị Composter thứ hai .61 Hình 4.19 Hệ thống dẫn nước rỉ rác, chất liệu ống nhựa PVC 62 Hình 4.20 Bộ phận tháo sản phẩm 63 Hình 4.21 Ngăn kéo chứa sản phẩm compost 63 Hình 4.22 Hình đồng hồ đo nhiệt độ 64 Hình 4.23 Kiếng quan sát đồng hồ đo nhiệt độ .65 Hình 4.24 Ngăn đựng dụng cụ thiết bị Composter thứ hai 65 Hình 4.25 Bánh xe di chuyển thiết bị .66 Hình 4.26 Độ giảm thể tích đống ủ trống quay .72 Hình 4.27 Độ giảm thể tích đống ủ trống quay sau ngày 72 Hình 4.28 Compost sau 22 ngày khoang thiết bị Composter thứ 72 Hình 4.29 Độ giảm thể tích đống ủ trống quay .76 Hình 4.30 Sản phẩm compost khoang 77 Hình 4.31 Compost sau 22 ngày khoang thiết bị Composter thứ hai 77 Hình 4.32 Các mẫu trồng 14 ngày 80 Hình 4.33 Các mẫu trồng 14 ngày (compost thiết bị đầu) 81 Hình 4.34 Các mẫu trồng 33 ngày (compost thiết bị đầu) 82 Hình 4.35 Các mẫu trồng 38 ngày (compost thiết bị đầu) 83 Hình 4.36 Các mẫu trồng 20 ngày (compost thiết bị hai) 84 DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 4.1 Thể thay đổi nhiệt độ mẻ ủ thiết bị Composter thứ 70 Biểu đồ 4.2 Thể thay đổi nhiệt độ mẻ ủ thiết bị Composter thứ 70 Biểu đồ 4.3 Thể thay đổi nhiệt độ mẻ ủ thiết bị Composter thứ 71 Biểu đồ 4.4 Thể thay đổi nhiệt độ mẻ ủ thiết bị Composter thứ hai .75 Biểu đồ 4.5 Thể thay đổi nhiệt độ mẻ ủ thiết bị Composter thứ hai .75 Biểu đồ 4.6 Thể thay đổi nhiệt độ mẻ ủ thiết bị Composter thứ hai .76 BẢN VẼ CHI TIẾT THIẾT KẾ THIẾT BỊ COMPOSTER XỬ LÝ RÁC HỮU CƠ THÀNH COMPOST BẰNG PHƢƠNG PHÁP HIẾU KHÍ MỤC LỤC CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.5.1 Ý nghĩa khoa học 1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ TÀI LIỆU 2.1 Chất thải rắn sinh hoạt 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Nguồn phát sinh [1] 2.1.3 Thành phần chất thải rắn sinh hoạt 2.1.4 Các phƣơng pháp xử lý chất thải rắn đô thị [1] 2.1.4.1 Phƣơng pháp học [1] 2.1.4.2 Phƣơng pháp nhiệt [1] 2.1.4.3 Xử lý chất thải rắn phƣơng pháp chuyển hóa sinh học hóa học [1] 2.2 Ủ sinh học hiếu khí rác sinh hoạt 2.2.1 Khái niệm Compost 2.2.2 Nguồn gốc [11] 2.2.3 Ứng dụng phân compost 10 2.2.4 Các phản ứng sinh hóa trình phân hủy [1] 11 2.2.5 Các nhóm vi sinh vật có mặt trình ủ hiếu khí [1] 14 2.2.6 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình phân hủy hiếu khí [1] 15 2.2.6.1 Các yếu tố vật lý [1] 15 2.2.6.2 Các yếu tố hóa sinh [1] 18 2.3 Các thiết bị mô hình Composter Việt Nam giới 22 2.3.1 Các mô hình ủ phân compost 23 2.3.1.1 Ủ phân compost quy mô hộ gia đình 23 2.3.1.1.1 Dạng thùng Composter dạng trống [7] 23 2.3.1.1.2 Composter dạng lƣới [7] 24 2.3.1.1.3 Composter ba ngăn [7] 25 2.3.1.2 Ủ phân compost quy mô công nghiệp [1] 25 2.3.2 Các kiểu Composter 26 2.3.2.1 Khái niệm Composter 26 2.3.2.2 Phân loại thiết bị Composter 27 2.3.2.3 Một số Composter thị trƣờng 28 2.3.2.3.1 Joracomposter JK125, JK270, JK400 [13] 28 2.3.2.3.2 Earth machine[16] 29 2.3.2.3.3 Composter Sunmar [8] 31 2.3.2.3.4 Composter tự động [11] 32 2.3.2.3.5 A Biomass Composter 33 2.3.2.3.6 Một số loại Composter khác 34 2.4 Kết luận 35 CHƢƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 3.1 Vật liệu thiết kế thiết bị Composter 36 3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 36 3.2.1 Phƣơng pháp thiết kế mô hình 36 3.2.2 Phƣơng pháp chuẩn bị nguyên liệu 36 3.2.2.1 Máy cắt rau 36 3.2.2.1.1 Giới thiệu máy cắt 36 3.2.2.1.2 Mục đích yêu cầu kỹ thuật 37 3.2.2.1.3 Lựa chọn máy cắt 37 3.2.2.1.4 Mô tả hoạt động máy cắt 38 3.2.2.2 Nguyên liệu ủ cho thiết bị Composter 38 3.2.2.3 Nguyên liệu ủ cho thiết bị Composter 40 3.2.3 Phƣơng pháp thí nghiệm với thiết bị Composter 41 3.2.3.1 Thí nghiệm 1: Thực với thiết bị Composter 41 3.2.3.2 Thí nghiệm 2: Thực với thiết bị Composter 42 3.2.4 Phƣơng pháp phân tích chất lƣợng phân compost 43 3.2.5 Phƣơng pháp thử nghiệm trồng 44 CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ COMPOTSER, KẾT QUẢ Ủ COMPOST VÀ ĐÁNH GIÁ COMPOST TRÊN CÂY TRỒNG 45 4.1 Tính toán thiết kế chế tạo thiết bị Composter 45 4.1.1 Yêu cầu đề tài xử lý rác hữu thành compost 45 4.1.1.1 Tính chất rác hữu 45 4.1.1.1.1 Khoang thứ (trống quay) 45 4.1.1.1.2 Khoang thứ hai 45 4.1.1.2 Quy trình công nghệ xử lý rác hữu thành compost thiết bị Composter 45 4.1.2 Thiết kế thiết bị Composter thứ 46 4.1.2.1 Yêu cầu vật liệu thiết bị Composter thứ 46 4.1.2.2 Cấu tạo phận thiết bị Composter thứ 48 4.1.2.2.1 Khoang thứ (ủ tích cực) thiết bị Composter thứ 48 4.1.2.2.2 Khoang thứ hai (ủ hoai, ủ chín) thiết bị Composter thứ 50 4.1.2.2.3 Bộ phận tháo sản phẩm compost 52 4.1.2.2.4 Ngăn chứa sản phẩm compost sau ủ hoàn thành 53 4.1.2.2.5 Một số phận phụ thiết bị Composter thứ 53 4.1.2.3 Giá thành thiết bị 56 4.1.3 Thiết kế thiết bị Composter thứ hai 56 4.1.3.1 Vật liệu thiết bị Composter thứ hai 56 4.1.3.2 Cấu tạo phận thiết bị Composter thứ hai 60 4.1.3.2.1 Khoang thứ (ủ tích cực) thiết bị Composter thứ hai 60 4.1.3.2.2 Khoang thứ hai (ủ hoai, ủ chín) thiết bị Composter thứ hai 60 4.1.3.2.3 Thiết kế hệ thống chứa nƣớc rỉ rác thiết bị Composter hai 61 4.1.3.2.4 Bộ phận tháo sản phẩm compost 62 4.1.3.2.5 Ngăn chứa sản phẩm compost sau ủ hoàn thành 63 4.1.3.2.6 Một số phận phụ thiết bị Composter thứ hai 63 4.1.4 So sánh đánh giá hai thiết bị 66 4.2 Kết ủ rác sinh hoạt thiết bị Composter 68 4.2.1 Kết ủ thiết bị Composter thứ 68 4.2.1.1 Nhiệt độ ủ thiết bị Composter thứ 68 4.2.1.2 Sự suy giảm thể tích đống ủ 71 4.2.2 Kết ủ thiết bị Composter thứ hai 72 4.2.2.1 Nhiệt độ ủ thiết bị Composter thứ hai 72 4.2.2.2 Sự suy giảm thể tích đống ủ thiết bị Composter thứ hai 76 4.3 Kết phân tích hóa lý đánh giá trồng 78 4.3.1 Các tiêu phân tích hóa lý thí nghiệm trồng thiết bị Composter thứ 78 4.3.1.1 Kết phân tích tiêu hóa lý thiết bị Composter thứ 78 4.3.1.2 Kết thí nghiệm bón phân compost từ thiết bị Composter thứ trồng (Mồng tơi) 79 4.3.2 Kết thí nghiệm phân compost từ thiết bị Composter hai trồng (Mồng tơi) 84 4.4 Chi phí lợi ích thiết bị Composter (CBA thiết bị Composter) 86 4.5 Kết luận 87 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 92 DANH MỤC BẢNG 92 DANH MỤC HÌNH ẢNH 93 DANH MỤC BIỂU ĐỒ 95 BẢN VẼ CHI TIẾT THIẾT KẾ THIẾT BỊ COMPOSTER 96 ... nghiệp… xử lý thành phân hữu Thiết bị Composter nhằm ủ hiếu khí rác hữu thành phân mùn compost quy mô hộ gia đình bếp ăn tập thể 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Sử dụng rác hữu rau, củ, quả, cơm thừa để... thiết bị Composter phù hợp với điều kiện Việt nam Thiết kế chế tạo thiết bị Composter Tiến hành nghiên cứu ủ với thiết bị Composter chế tạo Phân tích chất lƣợng phân compost Đánh giá chất lƣợng phân. .. hình thiết bị Composter sinh viên Nguyễn Phƣớc Thạch Thảo với đề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị xử lý hiếu khí rác sinh hoạt làm phân compost cho quy mô hộ gia đình” Đề tài xử lý rác hữu khoảng