Thiết kế mô hình xử lý rác thải hữu cơ của trường đại học lâm nghiệp bằng công nghệ ủ phân compost

LỜI CẢM ƠN Trong suốt bốn năm học tập trường đại học Lâm Nghiệp, khóa học 2011 – 2015, em thầy cô giáo nhà trường tận tâm truyền đạt kiến thức mặt lý thuyết chuyên ngành khoa học môi trường giúp em trang bị kinh nghiệm, kỹ ứng dụng lý thuyết vào thực tiễn Để hồn thành khóa học mình, em tiến hành thực đề tài “Thiết kế mơ hình xử lý rác thải hữu trường Đại học Lâm Nghiệp công nghệ ủ phân compost” Để hồn thành tốt đề tài mình, em khơng nhận giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo nhà trường mà cịn có động viên từ bạn bè gia đình Trước tiên cho phép em gửi lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc đến thầy cô giáo nhà trường, đặc biệt thầy cô khoa Quản lý tài nguyên rừng môi trường tận tâm dạy dỗ, truyền đạt kiến thức cho em suốt trình học tập trường giúp em thực đề tài Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Bùi Xuân Dũng, người trực tiếp hướng dẫn em suốt thời gian thực đề tài Thầy ln nhiệt tình giúp đỡ, đưa lời khun thiết thực nhất, giúp em có hướng đắn cho đề tài giúp đề tài em hoàn thành thời hạn Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè sát cánh, động viên em suốt trình học tập giúp em có động lực để hồn thành đề tài Với kiến thức tích lũy suốt bốn năm học tập với nỗ lực thân, kế thừa tài liệu đúc rút từ kinh nghiệm anh chị khóa trước, em cố gắng hoàn thiện tốt đề tài Tuy nhiên, lượng kiến thức cịn hạn chế, kinh nghiệm thực tiễn chưa nhiều, thời gian thực ngắn tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy giáo sửa chữa góp ý để đề tài em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 03 tháng năm 2015 Sinh viên thực Lê Thị Ngọc Mai DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Ý nghĩa CTR Chất thải rắn ĐHLN Đại học Lâm Nghiệp BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường CTRSH Chất thải rắn sinh hoạt ĐẶT VẤN ĐỀ Trong xu phát triển kinh tế - xã hội nay, q trình thị hóa, đại hóa ngày diễn mạnh mẽ, đặc biệt thành phố Hà Nội - Thủ đô, thành phố lớn phát triển bậc nước ta Q trình phát triển kinh tế đơi tồn vấn đề môi trường ngày nghiêm trọng, đặc biệt phát sinh khối lượng chất thải rắn ngày nhiều ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường chất lượng sống Đại học Lâm Nghiệp – trường đại học có quy mơ lớn đứng đầu nước với tổng diện tích 160 ha, bao gồm khuôn viên khu rừng thực nghiệm cơng trình, sở vật chất xây dựng đáp ứng nhu cầu giảng dạy cho 10.000 sinh viên, đáp ứng nhu cầu nhà sinh hoạt cho gần 6.000 sinh viên giáo viên Với đặc thù vậy, hàng ngày tạo lượng rác thải sinh hoạt lớn Tuy nhiên, nhà trường áp dụng giải pháp tập trung thu gom xử lý rác thải trường (khu vực rừng thực nghiệm) biện pháp chôn lấp Điều đáng quan tâm rác thải không phân loại phun chế phẩm trước đem chôn lấp, bãi chôn lấp không thiết kế tiêu chuẩn trở thành vấn đề đáng lo ngại cho môi trường khu vực núi Luốt nói riêng tồn khu vực Thị trấn Xuân Mai nói chung Nhằm đánh giá tác động đề xuất giải pháp để giảm thiểu vấn đề tiêu cực đó, nhiều đề tài tiến hành nghiên cứu khu vực núi Luốt trường ĐHLN thu nhiều kết có ý nghĩa, cụ thể: Đề tài nghiên cứu Trần Thị Hương cộng năm 2014 xác định khối lượng thành phần rác thải phát sinh trường ĐHLN đưa mơ hình thiết kế cho bãi chơn lấp đạt tiêu chuẩn; Nhóm tác giả Phùng Quốc Tuấn Anh, Nguyễn Chiến Thắng, Ngô Thị Minh Hoa (2005) nghiên cứu đánh giá trạng, nhu cầu xử lý rác thải nói riêng quản lý tổng hợp nói chung khu vực nghiên cứu Đồng thời, trình nghiên cứu tác giả cho thấy khả làm tăng tốc độ phân huỷ rác hữu chế phẩm sinh học EM Bokashi, tăng hiệu xử lý Tuy nhiên đề tài dừng lại mức đánh giá thực trạng đề xuất giải pháp mang tính chung chung cho tất lượng rác thải phát sinh trường ĐHLN mà chưa đề cập đến công tác phân loại rác thải đưa biện pháp cụ thể để xử lý loại rác, đặc biệt lượng lớn rác hữu phát sinh Nhận thấy tính cấp thiết vấn đề, tơi lựa chọn đề tài “Thiết kế mơ hình xử lý rác thải hữu trường Đại học Lâm Nghiệp công nghệ ủ phân compost” để xử lý rác hữu – thành phần rác thải chủ yếu phát sinh trường ĐHLN nhằm giảm thiểu lượng rác thải thải môi trường, tận dụng rác thải để tạo phân vi sinh nâng cao hiệu quản lý rác thải trường ĐHLN CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Thực trạng phát sinh xử lý rác thải 1.1.1 Thực trạng phát sinh xử lý rác thải Thế Giới 1.1.1.1 Thực trạng phát sinh rác thải Nhìn chung, lượng rác thải phát sinh nước giới khác nhau, phụ thuộc vào phát triển kinh tế, dân số thói quen tiêu dùng người dân nước Tỷ lệ phát sinh rác thải tăng theo tỷ lệ thuận với mức tăng GDP tính theo đầu người Tỷ lệ phát sinh rác thải theo đầu người số thành phố giới: Băng Kok (Thái Lan) là1,6kg/người/ngày; Singapore 2kg/người/ngày; Hồng Kông 2,2kg/người/ngày; NewYork (Mỹ) 2,65kg/người/ngày Tỷ lệ CTR phát sinh dịng CTR thị khác nước Theo ước tính, tỷ lệ chiếm tới 60-70% Trung Quốc (Gao et al.2002); chiếm 78% Hồng Kông; 48% Philipin 37% Nhật Bản; chiếm 80% nước ta Theo đánh giá Ngân hàng Thế giới, nước có thu nhập cao có khoảng 25-35% chất thải sinh hoạt tồn dịng CTR thị[10] + Tại Anh: Số liệu thống kê tổng lượng chất thải Anh cho thấy hàng năm Liên hiệp Anh tạo 307 triệu chất thải, ước tính 46,6 triệu chất thải sinh học chất thải dạng tương tự phát sinh Anh, 60% chôn lấp, 34% tái chế 6% thiêu đốt Chỉ tính riêng rác thải thực phẩm, theo dự án khảo sát thực từ tháng 10/2006-3/2008, chất thải thực phẩm từ hộ gia đình nhiều tới hàng so với chất thải bao bì chiếm 19% chất thải thị Hàng năm hộ gia đình Anh phát sinh 6,7 triệu chất thải thực phẩm, England 5,5 triệu tấn, 4,1 triệu thực phẩm sử dụng Trung bình hộ gia đình thải 276 kg chất thải thực phẩm/năm hay 5,3 kg/tuần, 3,2 kg sử dụng được[11] + Tại Nhật Bản: Theo số liệu thống kê Bộ TN & MT Nhật Bản, hàng năm nước có khoảng 450 triệu rác thải, phần lớn rác công nghiệp (397 triệu tấn) Trong tổng số rác thải trên, có khoảng 5% rác thải phải đưa tới bãi chôn lấp, 36% đưa đến nhà máy để tái chế Số lại xử lý cách đốt chôn nhà máy xử lý rác Với rác thải sinh hoạt gia đình, khoảng 70% tái chế thành phân bón hữu cơ, góp phần giảm bớt nhu cầu sản xuất nhập phân bón[11] + Tại Singapore: Mỗi ngày thải khoảng 16.000 rác Rác Singapore phân loại nguồn (nghĩa nhà dân, nhà máy, xí nghiệp ) Nhờ 56% số rác thải ngày (9.000 tấn) quay lại nhà máy để tái chế Khoảng 41% (7.000 tấn) đưa vào bốn nhà máy thiêu rác để đốt thành tro Mỗi ngày chừng 1.500 tro rác với 500 rác đốt lên sà lan trực Semakau Landfill Như khối lượng từ 16.000 rác ngày, sau đốt rác Singapore cần bãi đổ rác cho 10% lượng rác đó, xấp xỉ 2.000 Trong đó, Việt Nam đặc biệt TP.HCM thải khoảng 8.000 rác (bằng 1/2 Singapore) phải tìm chỗ chơn lấp cho lượng rác thải gấp bốn lần Singapore Ngồi ra, Singapore cịn tận dụng nhiệt sinh đốt rác để dùng cho việc chạy máy phát điện đủ cung cấp 3% tổng nhu cầu điện Singapore[8] + Tại Nga: Mỗi người bình qn thải mơi trường 300 kg rác/người/năm Tương đương năm nước thải môi trường khoảng 50 triệu rác, riêng thủ đô Matxcova triệu tấn/năm[11] Theo Ngân hàng Thế giới, đô thị Châu Á ngày phát sinh khoảng 760.000 chất thải rắn đô thị Đến năm 2025, dự tính số tăng tới 1,8 triệu tấn/ngày Bảng 1.1.1 Phát sinh CTR đô thị số nước Châu Á[11] Quốc gia Năm Trung Quốc 2000 Hồng Kông 2003 Ấn Độ Indonesia 2002 1995 Hàn Quốc 2002 Malaysia Philipin 2002 2002 Đài Loan 2002 Thái Lan Thổ Nhĩ Kỳ 2002 2001 Tỷ lệ phát Lượng Tỷ lệ phát Dân số Lượng phát sinh RTSH GDP/ sinh RTSH (triệu sinh CTRĐT MSW/ (nghìn người (kg/người/ người) (kilôtấn/năm) người/ tấn/ ngày) ngày năm) 1267,4 856 130320 1,701 781933 1,023 2380 6,8 34404 1,39 27004 1,09 1052,0 471 - 0,2-0,55 194,8 1038 0,76 1001 47,6 181897 1,05 24,5 3868 - 0,88-1,448 76,5 978 106709 0,5-0,79 1257 22,6 797010 0,97 62,8 5430 1431711 0,62 68,5 2146 2510012 1,00 0,57 (Nguồn: Waste management and recycling in Asia, IGES, 2005) Thành phần rác nước giới khác tùy thuộc vào thu nhập mức sống nước Nước có cơng nghiệp phát triển thành phần chất vơ rác thải phát sinh chiếm đa số, lượng rác nguyên liệu cho ngành công nghiệp tái chế Hàng năm nước Mỹ phát sinh khối lượng rác lên tới 10 tỷ Trong đó, rác thải từ trình khai thác dầu mỏ chiếm 75%, hoạt động nông nghiệp chiếm 13%; hoạt động công nghiệp chiếm 9,5%; rác thải từ cặn cống thoát nước chiếm 1%; rác thải sinh hoạt chiếm 1,5% 1.1.1.2 Các phương pháp xử lý rác thải giới Hiện vấn đề quản lý, xử lý rác thải nước giới ngày quan tâm Đặc biệt nước phát triển, vấn đề tiến hành chặt chẽ, từ ý thức thải bỏ rác thải người dân, trình phân loại nguồn, thu gom, tập kết rác thải tới trang thiết bị thu gom, vận chuyển theo loại Quy định việc thu gom, vận chuyển, xử lý rác thải quy định chặt chẽ, rõ ràng, đầy đủ trang thiết bị phù hợp đại Sự khác biệt quản lý rác thải nước phát triển nước phát triển có tham gia cộng đồng + Tại Đức: Hiện nay, Đức dẫn đầu giới công tác tái chế rác thải Việc phân loại rác thực nghiêm túc Đức từ năm 1991 Rác bao bì gồm hộp đựng thức ăn, nước hoa quả, máy móc nhựa, kim loại hay carton gom vào thùng màu vàng, thùng xanh dương cho giấy, thùng xanh cho rác sinh học, thùng đen cho thủy tinh Những lò đốt rác đại nước Đức khơng thải khí độc môi trường Das Duele System Deutschland (DSD) – “Hệ thống hai chiều Đức” nhà máy tái chế sử dụng để xử lý loại rác thải, nhiều nhà máy chi khoản phí gần 1,2 tỷ USD để sử dụng công nghệ Tại dây chuyền phân loại, camera hồng ngoại hoạt động với tốc độ 300.000km/s để phân loại 10 vật liệu Ống nén điều khiển máy tính đặt băng chuyền có nhiệm vụ tách riêng loại vật liệu Sau rác thải rửa sạch, nghiền nhỏ nấu chảy Quá trình cho granulat - nguyên liệu thay dầu thô công nghiệp làm chất phụ gia Giáo dục ý thức BVMT cho trẻ nhỏ việc phân loại rác phương pháp mà nhà quản lý Đức áp dụng Rác phân loại triệt để điều kiện để tái chế, xử lý rác trở nên thuận lợi dễ dàng Từ đó, khái niệm rác thải dần thay nguồn tài sản tiềm năng, mang lại lợi nhuận đáng kể biết đầu tư vào việc cải tiến công nghệ[11] + Tại Nhật Bản: Nhật Bản chuyển từ hệ thống quản lý chất thải truyền thống với dòng nguyên liệu xử lý theo hướng sang chu trình xử lý nguyên liệu theo mơ hình 3R (reduce, reuse, recycle) Về thu gom CTRSH, hộ gia đình yêu cầu phân chia rác thành loại : - Rác hữu dễ phân hủy thu gom hàng ngày để đưa đến nhà máy sản xuất phân compost; - Loại rác khó tái chế, hiệu tái chế khơng cao, cháy đưa đến nhà máy đốt rác thu hồi lượng; - Rác tái chế đưa nhà máy tái chế Các loại rác yêu cầu đựng riêng túi có màu sắc khác hộ gia đình phải tự mang điểm tập kết rác cụm dân cư vào quy định, giám sát đại diện cụm dân cư Công ty vệ sinh thành phố cho ô tô đến đem túi rác Nếu gia đình khơng phân loại rác, để lẫn lộn vào túi ban giám sát báo lại với công ty hôm sau gia đình bị cơng ty vệ sinh gửi giấy báo đến phạt tiền Với loại rác cồng kềnh tivi, tủ lạnh, máy giặt, quy định vào ngày 15 hàng tháng đem đặt trước cổng đợi ô tô đến chở đi, không tuỳ tiện bỏ hè phố Sau thu gom rác vào nơi quy định, công ty vệ sinh đưa loại rác cháy vào lò đốt để tận dụng nguồn lượng cho máy phát điện Rác không cháy cho vào máy ép nhỏ đem chôn sâu lòng đất Cách xử lý rác thải vừa tận dụng rác vừa chống ô nhiễm môi trường Túi đựng rác gia đình bỏ tiền mua cửa hàng Việc thu gom rác Nhật Bản không giống Việt Nam Rác thải từ hộ gia đình thuộc trách nhiệm quản lý Nhà nước, cịn từ cơng ty, nhà máy cho tư nhân đấu thầu công ty quyền địa phương định Các doanh nghiệp, sở sản xuất phải tự chịu trách nhiệm lượng rác thải công nghiệp họ điều quy định điều luật BVMT[15] + Tại Trung Quốc: Mức phát sinh trung bình lượng CTR Trung Quốc 0,4 kg/người/ngày, thành phố mức phát sinh cao 0,9 kg/người/ngày, so với Nhật Bản tương ứng 1,1 kg/người/ngày 2,1 kg/người/ngày Tuy nhiên, mức sống tăng, mức phát sinh CTR trung bình vào năm 2030 vượt 1kg/người/ngày Sự tăng tỷ lệ dân số đô thị tăng nhanh, dự báo tăng gần gấp đôi, từ 456 triệu năm 2000 lên 883 triệu vào năm 2030 Điều làm cho tốc độ phát sinh CTR Trung Quốc tăng lên nhanh chóng Hiện nay, lĩnh vực quản lý chất thải Trung Quốc có nhiều cải tiến đáng kể Hầu hết thành phố lớn chuyển dần sang áp dụng biện pháp chôn lấp hợp vệ sinh biện pháp xử lý chủ yếu Các biện pháp chôn lấp cải tiến lợi ích ngày tăng phù hợp với nhu cầu quản lý chất thải mức báo động Trung Quốc Mặc dù tốc độ cải tiến quản lý CTR đáng kể, song Trung Quốc khơng có khả đáp ứng nhu cầu dịch vụ chất thải ngày tăng, yêu cầu hệ thống xử lý an tồn cho mơi trường đảm bảo nguồn chi phí[17] +Tại Singapore: Nhiều năm qua, Singapore hình thành chế thu gom rác hiệu Việc thu gom rác tổ chức đấu thầu công khai cho nhà thầu Công ty trúng thầu thực công việc thu gom rác địa bàn cụ thể thời hạn năm Singapore có khu vực thu gom rác cung cấp dịch vụ “từ cửa đến cửa”, rác thải tái chế thu gom xử lý theo chương trình tái chế quốc gia Có thể nói Singapore xem quốc gia có mơi trường xanh, sạch, đẹp giới Chính phủ coi trọng việc BVMT Cụ thể pháp luật môi trường thực cách tồn diện, cơng cụ hữu hiệu để đảm bảo cho môi trường đẹp Singapore Đối với nước Châu Á chôn lấp chất thải phương pháp phổ biến để xử lý chất thải chi phí rẻ Các bãi chơn lấp hợp vệ sinh thường thấy nước phát triển, bãi rác lộ thiên thấy phổ biến nước phát triển Tuy vậy, nước phát triển có nỗ lực cải thiện chất lượng bãi chôn lấp Thổ Nhĩ Kỳ, Ấn Độ, hạn chế chơn lấp loại chất thải khó phân hủy sinh học, chất thải trơ loại chất thải tái chế[8] 1.1.2 Thực trạng phát sinh xử lý rác thải Việt Nam 1.1.2.1 Thực trạng phát sinh rác thải Hiện rác thải vấn đề quan tâm hàng đầu nước ta Mỗi năm có khoảng 15 triệu chất thải rắn phát sinh nước Từ bảng 4.2.3, ta chọn khối lượng riêng Dlá = 40 kg/m3, thể tích khu vực chứa vật liệu phối trộn là: - Chọn chiều cao lớp vật liệu Hlt = 1m Diện tích khu chứa là: - Chọn chiều dài khu chứa 6m, chiều rộng 4,5m, ta có kích thước khu chứa ngun liệu phối trộn là: L x B x H = 6m x 4,5m x 1,5m (Do xốp nhẹ nên chọn hệ số an toàn cho chiều cao khu chứa 1,5, ta có Hthực = Hlt x hệ số an toàn = 1m x 1,5 = 1,5m) c Thiết kế hầm ủ compost Để tiết kiệm diện tích đảm bảo mỹ quan cho khu vực xây dựng, đề tài lựa chọn phương án xây chìm bể ủ compost Rác thu gom lần đem ủ lần, khối lượng vật liệu đem ủ compost mẻ là: Mhh = Mrác + Mlá = 1,28 + 0,6656 = 1,9456 - Khối lượng riêng hỗn hợp sau ủ Dhh = 0,3 tấn/m3 Vậy thể tích rác đem ủ mẻ là: - Vì hầm thiết kế xây chìm đất, để dễ dàng thu gom phân sau ủ, đề tài sử dụng lồng sắt chứa nguyên liệu, thiết kế lồng vào hầm ủ, phía có gờ (quai) để dễ dàng lấy khỏi hầm thu gom phân Chọn chiều cao lồng Hlt = m, chọn hệ số an toàn 1,2, nên chiều cao thực tế xây dựng Htt = 1,2 x m = 2,4 m Diện tích lồng sắt ủ rác là: Chọn chiều sâu lồng sắt 2,2m, chiều rộng 1,5 m, ta có kích thước 41 lồng sắt để ủ phân là: Ll x Bl x Hl = 2,2 m x 1,5 m x 2,4 m - Để lắp đặt hệ thống cấp khí, đề tài xây dựng hầm ủ bao quanh cách lồng sắt khoảng 20 cm Vậy kích thước hầm ủ là: Lh x Bh x Hh = (Ll +0,2m) x (Bl + 0,2m) x (Hl + 0,2m) = 2,4m x 1,7m x 2,6 m - Diện tích hầm ủ xây dựng là: Shầm = Lh x Bh = 2,4m x 1,7m = 4,08 m2 Mơ hình bao gồm hầm ủ xây sát nhau, đáy xây chếch 100 phía để thu nước rỉ rác, hầm ủ có rãnh thơng để dẫn nước rỉ rác bên Vậy tổng diện tích hầm ủ xây dựng là: S = Shầm x số hầm = 4,08 m2 x hầm = 20,4 m2  Tổng kết thông số thiết kế : Bảng 4.2.5 Giá trị thông số thiết kế STT Thông số Đơn vị Giá trị Khối lượng vật liệu ủ mẻ Tấn 1,9456 Diện tích hầm ủ m2 4,08 Số hầm ủ Hầm Hầm ủ mét 2,4 Lồng sắt Chiều dài Chiều rộng 1,9 Chiều sâu 2,6 Chiều dài mét 2,2 Chiều rộng 1,5 Chiều sâu 2,4 Khu vực tiếp Diện tích m2 16,8 nhận phối Chiều dài mét 4,2 trộn Chiều rộng Chiều cao 0,72 Khu vực m2 Diện tích 42 27 chứa vật liệu Chiều dài phối trộn Chiều rộng 4,5 Chiều cao 1,5 c Tính tốn hệ thống cấp khí (tính tốn cho kg rác đem ủ phân compost)  Xác định công thức phân tử rác Gọi CxHyOzNt cơng thức tổng qt rác đem ủ, ta có: x:y:z:t= Từ bảng 4.2.2, ta có: x:y:z:t= x : y : z : t = 0,04 : 0,064 : 0,0235 : 0,00186 x : y : z : t = 22 : 34 : 13: Vậy rác đem ủ có cơng thức C22H34O13N  Tính tốn lượng khí cần cung cấp - Ta tính tốn lượng khí cần cung cấp cho q trình ủ phân compost theo phương trình sau: C22H34O13N + 23,25 O2 = 15,5 H2O + 22 CO2 + NH3 520 kg 744 kg kg MO Ta có: MO = = 1,43 kg O2/1kg rác Vậy ta thấy lượng oxi tối thiểu cần cung cấp 1,43kg, nhiên để đảm bảo cho trình ủ phân đạt hiệu quả, cần cung cấp lượng dư khí oxi, chọn hệ số an tồn 1,2, ta có lượng oxi cung cấp thực tế là: Mtt = 1,2 x MO = 1,2 x 1,43 = 1,716 kg oxi/1kg rác - Khối lượng không khí cần cung cấp: Khối lượng khơng khí cần cung cấp (oxi chiếm 23,1% khối lượng khơng khí) là: M1 = 7,43 kg khơng khí/1kg rác 43 Thể tích khơng khí cần cung cấp cho kg rác là: = 6,2m3/1kg rác (Khối lượng riêng khơng khí Dkk = 1,2 kg/m3) - Thể tích khơng khí cần cung cấp cho hầm ủ ngày đêm (tổng thời gian cấp khí 15 ngày) ( ) đê  Hệ thống phân phối khí - Q trình cấp khí cho hầm ủ thực liên tục 20 giờ/ngày ngày đầu nhiệt độ thật ổn định, sau thổi khí theo chế độ thổi lần thổi 20 Vậy lượng khí cần cung cấp cho ngày đầu là: ố ổ - Lượng khí cần cung cấp cho lần thổi với chế độ thổi thổi lần (cho 10 ngày sau) là: Q1 lần = ố ầ ổ = 80,418 m3/lần - Mỗi hầm ủ bố trí máy bơm khí, máy có cơng suất Q1h = 40,209 m3/giờ Trong ngày chạy máy bơm, 10 ngày chạy máy bơm để đạt lượng khơng khí cần cấp cho hầm ủ Mỗi máy bơm nối với đường ống tách biệt nhau, đường ống cách đáy hầm 4cm - Với lưu lượng khí cần cung cấp cho hầm ủ vậy, chọn đường kính ống cấp khí  = 130 mm, ta có vận tốc khí cấp cho hầm ủ: + Cấp cho ngày đầu với Q1h= 40,209 m3/giờ, t =20 giờ/ngày, thời gian nghỉ tiếng/2 lần nghỉ, vận tốc khí vào đường ống là: Vkhí = ( ) ( ) = 3030,86 m3/giờ + Cấp khí cho 10 ngày thổi lần, thổi 10 lần 44 ngày vận hành máy bơm khí với vận tốc - Đường ống máy bơm cấp cho ngày đầu chạy bên ngồi hầm ủ, đáy lồng ủ bố trí đĩa khuếch tán khí đặt cách dọc theo chiều dài hầm ủ Cịn máy bơm cấp khí cho 10 ngày sau bố trí chạy dọc hầm ủ, bên đáy tách làm đường ống dẫn phụ ( xương cá ) có đường kính  = 45 mm, bên xương cá bố trí đĩa khuếch tán khí đặt cách Như số đĩa khuếch tán khí mối hầm ủ là: đĩa/nhánh x nhánh = (đĩa) - Thông số kỹ thuật đĩa khuyếch tán khí (Nguồn: Cơng ty cổ phần TM & Cơng nghệ cao Hồng Anh) + d = 170mm + Diện tích bề mặt hoạt động: S = 0,038 m2 + Đầu nối ren: 27mm + Vật liệu màng EPDM + Công suất: Q = ÷ 9,5 m3/giờ + Giá: 15$/đĩa 4.2.2.4 Dự tốn chi phí xây dựng đánh giá hiệu kinh tế cơng trình mang lại a Chi phí xây dựng ban đầu 45 Bảng 4.2.6 Bảng dự tốn chi phí xây dựng hầm ủ phân compost STT Cơng trình Khu vực chứa rác hữu phối trộn nguyên liệu ủ Khu vực chứa vật liệu phối trộn Hầm ủ Hạng mục San Thuê máy múc Tường bao (dày 10cm) Đáy đổ bê tông chống thấm (dày 10cm) Số lƣợng 90,5 m2 68 m3 11,808 m2 Đơn giá 10.000 đ 15.000 đ 150.000 đ Thành tiền 905.000 đ 1.020.000 đ 1.771.200 đ 1,68 m3 2.000.000 đ 3.360.000 đ Tường bao (dày 10cm) 25,5 m2 150.000 đ 3.825.000 đ Đáy láng (không đổ bê tông) 18 m 70.000 đ 1.260.000 đ Tường bao (dày 20cm) 86,84 m 300.000 đ 26.052.000 đ Đáy đổ bê tông chống thấm (dày 10cm) 2,28 m 2.000.000 đ 4.560.000 đ Nắp hầm ủ (đổ bê tông dày 5cm) 1,14 m 2.000.000 đ 2.280.000 đ Lồng ủ tôn dày 3mm 21,06 m 600.000 đ 12.636.000 đ Mái che Mái tôn 90,3 m 26.000.000 đ Cột 3.000.000 đ 39,5 m 130.000 đ 5.135.000 đ Ống cấp khí 130 33 m 20.000 đ 660.000 đ Ống cấp khí nhánh 45 10 Đĩa khuếch tán khí 45 15$ 14.175.000 đ 11 Bơm khí 10 12.000.000đ 120.000.000 đ 12 Thanh đỡ hộp sắt 5x5x0,14 20 m 45.000đ 900.000 đ Tổng cộng: 227.539.200đ (Bằng chữ: Hai trăm hai mươi bảy triệu năm trăm ba mươi chín ngàn hai trăm đồng) (Nguồn: + Giá thi công tham khảo Công ty cổ phần XD TM Phương Vinh + Giá thiết bị: Cơng ty cổ phần TM Cơng nghệ cao Hồng Anh) 46 47 b Chi phí hấu hao tu bảo dưỡng cơng trình năm +Chi phí khấu hao = vốn đầu tư xây dựng ban đầu / số năm sử dụng = 227.539.200/20năm = 11.376.960 đ/năm + Chi phí tu bảo dưỡng năm = 1% x vốn đầu tư xây dựng ban đầu = 1% x 227.539.200đ = 2.275.392 đ/năm + Vậy tổng chi phí bỏ năm là: C1 = 11.376.960 đ/năm +2.275.392 đ/năm = 13.652.352 (đồng/năm) c Chi phí cho nhân cơng thu gom, vận chuyển rác thải vận hành hệ thống tháng Đơn giá (VNĐ) Thành tiền (VNĐ) Lương (A) 1.150.000 1.150.000 Lương cấp bậc (bậc 4,5) 1,72 x A 1.978.000 Phụ cấp độc hại 20% x A 230.000 Hạng mục Phụ cấp làm viêc ngày lễ, tết 805.000 (7 ngày) Chi phí bảo hiểm xã hội, y tế 34,5% x A Tổng lƣơng 396.750 3.409.750 - Số nhân công cần cho thu gom, vận chuyển vận hành: + Thu gom rác thải nguồn: người + Chuẩn bị nguyên liệu đầu vào thu gom sản phẩm: người + Vận hành hệ thống: người  Tổng tiền lƣơng chi trả cho nhân công tháng là: 10 ngƣời x 3.409.750 đ/tháng = 34.097.500 đồng/tháng d Hiệu kinh tế cơng trình Giả sử hiệu suất ủ phân 90%, lượng phân sau ủ hầm ủ là: P1 = 90% x Mhh = 90% x 1,9456 = 1,75104 (tấn) Mỗi năm cơng trình ủ khoảng 85 mẻ, lượng phân sản xuất năm là: P = P1 x 85 = 1,75104 x 85 = 148,8384 (tấn) Phân sau ủ thu gom phân phối thị trường làm phân bón cho 48 canh tác nơng nghiệp Theo giá thành tham khảo từ tạp chí Khoa học & Cơng nghệ tỉnh Bình Định, giá phân compost thị trường giao động khoảng từ 600 ÷ 700 đồng/kg Vậy với lượng phân sản xuất năm cơng trình trên, mức lợi nhuận mà trường ĐHLN thu năm từ việc tiêu thụ lượng phân sản xuất là: LN = P x giá thành đvsp = 148,8384 x 1000 x 700 đ/kg = 104.186.880 (đồng) 4.2.2.5 Đánh giá tính khả thi cơng trình đề tài đề xuất a Biện pháp xử lý rác thải áp dụng trường Đại học Lâm Nghiệp Như trình bày phần tổng quan, toàn lượng rác thải trường ĐHLN chơn lấp khu vực núi Luốt, khơng có phân loại rác thải không tuân thủ theo tiêu chuẩn xây dựng quy trình xử lý rác thải gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng môi trường xung quanh khu vực Nếu 20 năm tới, trường ĐHLN khơng có cải cách thay đổi việc quản lý xử lý rác thải, áp dụng biện pháp để xử lý CTR phát sinh, mang lại số hậu vấn đề bất cập, cụ thể: - Trong năm tới, cơng trình xây dựng dở dang, đặc biệt tòa nhà ký túc xá 11 tầng hoàn thiện vào sử dụng Do lượng sinh viên nội trú tăng đáng kể đồng nghĩa với việc lượng rác thải phát sinh tăng lên nhanh chóng Do việc thu gom, vận chuyển chôn lấp bị tải, quỹ đất trường ngày bị thu hẹp Đặc biệt đất khu vực dùng để chơn lấp rác thải, khơng có khả sử dụng cho mục đích khác - Các bãi chôn lấp không cải thiện để đảm bảo vệ sinh tiêu chuẩn thiết kế, với lượng rác lớn gây nên vấn đề môi trường nghiêm trọng ô nhiễm đất, nước ngầm khơng khí Bãi chơn lấp lộ thiện, với lượng rác ngày nhiều, không lâu khu vực núi Luốt ngập chìm rác thải 49 b Tính khả thi biện pháp xây dựng cơng trình ủ phân compost mà đề tài đề xuất Việc xây dựng hầm ủ phân compost mang lại nhiều lợi ích việc quản lý rác thải, hạn chế ô nhiễm mơi trường cịn mang lại lợi ích kinh tế Biện pháp giúp xử lý khối lượng lớn rác thải phát sinh (hơn 60% rác hữu cơ), thân thiện với môi trường với ưu điểm: - Trường ĐHLN có quỹ đất khu vực núi luốt dồi dào, việc quy hoạch vị trí xây dựng cơng trình có nhiều thuận lợi - Do cơng trình muốn vận hành cần phải có cơng tác phân loại rác nguồn, kích thích việc nâng cao ý thức bảo vệ môi trường sinh viên học sinh - Chi phí dự tốn xây dựng cơng trình 227.539.200 đồng, chi phí nhân cơng 34.097.500 đồng, nhiên sản phẩm tạo năm mang lại nguồn thu lên đến 104.186.880 đồng Do áp dụng với số năm vận hành sử dụng 20 năm hết năm thứ thu hồi lại nguồn vốn đầu tư ban đầu Nếu với khối lượng rác hữu tương tự, thuê công ty môi trường vận chuyển để xử lý thành phân vi sinh chi phí bỏ năm là: C2 = 0,32 tấn/ng.đêm x 365 ngày x 220.000đ xử lý/tấn rác = 25.696.000 đồng (chưa kể chi phí thuê nhân công xe để thu gom vận chuyển đến nơi xử lý), chi phí lớn gấp lần so với chi phí khấu hao cho năm vận hành cơng trình mà đề tài đề xuất - Với việc xây dựng cơng trình này, trường ĐHLN làm chủ việc quản lý rác thải, chủ động thu gom, vận chuyển - Giải pháp thân thiện với môi trường, không gây ô nhiễm, tiêu diệt nguồn gây bệnh có rác thải Tạo khơng gian, mỹ quan cho khu vực 50 CHƢƠNG KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Qua q trình nghiên cứu thực đề tài, tơi đưa số kết luận sau: Thực trạng nguồn phát sinh, khối lượng thành phần rác thải trường ĐHLN - Rác thải trường ĐHLN phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, chủ yếu từ hoạt động sinh hoạt từ khu ký túc xá khu tập thể sinh viên cán Ngoài rác thải phát sinh từ khu vực giảng đường, trung tâm thí nghiệm thực hành, khu công cộng dịch vụ khuôn viên - Khối lượng rác thải phát sinh trường ĐHLN lớn, khoảng 0,5 tấn/ng.đêm, có khoảng 62% rác hữu cơ, 37% rác thải tái chế 1% rác thải nguy hại - Vì phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, nên thành phần rác thải đa dạng, đề tài phân chia vào ba nhóm nhóm rác hữu (thực phẩm, rau thừa, cơm ), nhóm rác tái chế (chai lọ nhựa, thủy tinh, kim loại, sành sứ, giấy vụn, túi nilon ) nhóm rác nguy hại (lọ đựng hóa chất, rác thải y tế ) Thiết kế mơ hình xử lý rác hữu công nghệ compost 2.1 Các thơng số hạng mục thiết kế mơ hình - Mơ hình bao gồm 03 khu vực chính: Khu tiếp nhận rác hữu kết hợp phối trộn nguyên liệu ủ; Khu tiếp nhận vật liệu phối trộn (lá cây) khu vực hầm ủ phân compost; + Khu tiếp nhận rác hữu kết hợp phối trộn nguyên liệu ủ có kích thước L x B x H = 4,2 m x m x 0,75 m + Khu tiếp nhận vật liệu phối trộn có kích thước L x B x H = m x 4,5 m x 1,5 m 51 + Khu hầm ủ xây chìm, bao gồm hầm ủ xây liền kề nhau, có đáy chống thấm, hầm ủ có kích thước L x B x H = 2,4 m x 1,9 m x 2,6 m Trong hầm ủ thiết kế lồng sắt có kích thước L x B x H = 2,2 m x 1,5 m x 2,4 m để chứa ngun liệu ủ Ngồi cịn có hệ thống cung cấp khí bố trí hầm ủ - Mỗi mẻ ủ có khối lượng vật liệu ủ 1,9456 tấn, thời gian ủ 20 ngày 2.2 Dự tốn chi phí xây dựng Chi phí để xây dựng mơ hình đề xuất 227.539.200 đồng, chưa tính đến chi phí vận hành nhân cơng mơ hình vào sử dụng Đánh giá tính khả thi mơ hình - Tổng chi phí xây dựng ban đầu 227.539.200 đồng, chi phí nhân cơng 34.097.500 đồng/tháng, mức khấu hao (chi phí) năm 13.652.352 đồng/năm, th Cơng ty mơi trường xử lý chi phí bỏ năm 25.696.000 đồng/năm - Lượng chi phí thu hồi lại từ việc tiêu thu sản phẩm tạo (phân compost) 104.186.880 đồng/năm - Ngoài việc thực xây dựng mơ hình cịn phù hợp với điều kiện trường ĐHLN như: + Quỹ đất dồi dào, thuận lợi việc quy hoạch khu vực xây dựng + Giải pháp thân thiện với môi trường cịn mang lại lợi ích kinh tế + Nâng cao hiểu biết ý thức học sinh, sinh viên việc bảo vệ môi trường + Nâng cao hiệu xử lý rác thải trường ĐHLN + Mơ hình cịn phục vụ cho cơng tác giảng dạy công nghệ ủ phân vi sinh 5.2 Tồn - Đề tài tính tốn theo giả định, thực thực tế phát sinh thêm số vấn đề thiết kế chi phí xây dựng 52 - Đề tài đưa hạng mục thiết kế, chưa đề cập đến quy trình sản xuất chế phẩm cần bổ sung q trình sản xuất - Chưa tính tốn đến chi phí vận hành chi phí nhân cơng đưa mơ hình vào sử dụng thực tế 5.3 Kiến nghị - Nếu có điều kiện, cần tiếp tục nghiên cứu sâu để hồn chỉnh mơ hình đề xuất khắc phục hạn chế tồn - Cần tiếp tục nghiên cứu yêu tố ảnh hưởng đến nguồn nguyên liệu đầu vào mô thời gian nghỉ hè, mùa rụng - Cần nghiên cứu thử nghiệm để kiểm tra xem chất lượng sản phẩm tạo có đạt tiêu chuẩn hay không 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Hồ Thị Lam Trà, Lương Đức Anh, 2008, Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội Bài giảng Quản lý môi trường; Lý Thị Thu Hà, Đại học Nông Nghiệp I Hà Nội, Bài giảng Quản lý chất thải rắn; Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Quang Huy, Trung tâm tư vấn chuyển giao công nghệ nước môi trường, Công nghệ xử lý rác thải chất thải rắn, Nhà xuất KH & KT Hà Nội 2004; Nguyễn Xuân Thành cộng sự, 2010.Giáo trình Cơng nghệ sinh học xử lý mơi trường; Nguyễn Văn Phước, 2013 Giáo trình Quản lý xử ý chất thải rắn, NXB Xây dựng; Phí Thị Hải Ninh, 2012 Kỹ thuật xử lý chất thải, Bài giảng Khoa QLTNR &MT, Trường Đại học Lâm Nghiệp; Trần Hiếu Nhuệ cộng , 2001, Quản lý chất thải rắn, NXB Xây dựng; Trần Nhật Nguyên, Kinh nghiệm quản lý chất thải rắn Singapore http://app.mewr.gov.sg ; Trần Thị Hương, Lê Phú Tuấn, Đặng Hoàng Vương, 2014 Nghiên cứu thực trạng đề xuất phương án quản lý rác thải trường Đại học Lâm Nghiệp, Đề tài khoa học công nghệ cấp sở, Trường Đại học Lâm Nghiệp; 10 Trần Thị Mỹ Diệu, Nguyễn Trung Việt, 2007, Cơng ty mơi trường tầm nhìn xanh Quản lý chất thải rắn sinh hoạt; 11 Trần Quang Ninh, Tổng luận công nghệ xử lý chất thải rắn số nước Việt Nam; 12 Bộ TN&MT, Báo cáo diễn biến môi trường Việt Nam, 2004; 13 Bộ TN&MT, Báo cáo trạng môi trường Quốc gia, Chương Chất thải rắn, 2010; 54 14 Chính phủ, 2007 Nghị định số 59/2007/NĐ-CP ngày 09/04/2007 Quản lý chất thải rắn; 15 Quản lý chất thải rắn Nhật Bản http://www.env.go.jp ; 16 Quốc hội, Luật Bảo vệ môi trường, 2005; 17 Trung tâm Khoa học & Công nghệ Việt Nam Quản lý chất thải rắn Trung Quốc, Warmer No 43, 11/2005; Tài liệu tiếng Anh George Tchpbanoglous, Hilary Theisen, Samuel Vigil, Intergrated Solid Waste Management, McGraw-Hill Inc, 1993; Michael D LaGrega, Phillip L Buckingham, Jeffrey C.Evan & The Environment Resources Management Group; Tchobanoglous, G and F.L Burton, Wastewater Engineering: Treatment, Disposal Resue, 3rd ed, McGraw-Hill Inc, 1991 55 ... thể để xử lý loại rác, đặc biệt lượng lớn rác hữu phát sinh Nhận thấy tính cấp thiết vấn đề, lựa chọn đề tài ? ?Thiết kế mơ hình xử lý rác thải hữu trường Đại học Lâm Nghiệp công nghệ ủ phân compost? ??... phần rác thải phát sinh đưa quy trình cơng nghệ compost Vì vậy, đề tài ? ?Thiết kế mơ hình xử lý rác thải hữu trường Đại học Lâm Nghiệp công nghệ ủ phân compost? ?? tập trung vào tính tốn thơng số thiết. .. đưa thiết kế cho mơ hình ủ phân compost để xử lý lượng lớn rác thải hữu Ngoài cịn có số đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên nghiên cứu công nghệ xử lý rác thải hữu công nghệ compost, nhiên kết