B GIAO DC VA DAO TO TRNG DI HC XA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2016 – 2017 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG MƠ HÌNH NHÀ TIÊU SINH THÁI CÔNG NGHỆ NHẬT BẢN Mã số đề tài: Sinh viên thực hiện, mã số sinh viên, lớp: Vũ Nhân Hòa – 102458 – 58MNE Phan Quang Dũng – 12058 – 58MNE Vũ Thị Hiền – 199258 – 58MNE Đặng Duy Khánh – 103858 – 58MNE Giáo viên hưỡng dẫn: Th.S Đỗ Hồng Anh Hà Nội, 2016 MỤC LỤC MỤC LỤC .2 DANH MỤC BẢNG BIỂU .4 DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Mục đích nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .8 Phương pháp nghiên cứu Cơ sở khoa học thực tiễn .8 Kết đạt CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ NHÀ TIÊU SINH THÁI 1.1 KHÁI NIỆM 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Nguyên lý chức .9 1.2 PHÂN LOẠI 14 1.2.1 Nhà tiêu ủ phân ngăn 14 1.2.2 Nhà tiêu ủ phân nhiều ngăn 17 1.2.3 Nhà tiêu sử dụng thiết bị học 19 1.2.4 Nhà tiêu sử dụng lượng mặt trời 22 1.3 TÍNH HÌNH QUẢN LÝ CHẤT THẢI NHÀ TIÊU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 23 1.3.1 Trên giới 23 1.3.2 Ở Việt Nam 23 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY CHẤT THẢI NHÀ TIÊU 25 2.1 THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT CHẤT THẢI NHÀ TIÊU 25 2.2 CƠ CHẾ PHÂN HỦY CHẤT THẢI NHÀ TIÊU 27 2.2.1 Quá trình phân hủy hiếu khí 27 2.2.2 Q trình phân hủy kị khí 28 2.2.3 Q trình phân hủy chất thải lựa chọn cho mơ hình thí nghiệm 28 CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CỦA NHÀ TIÊU SINH THÁI CÔNG NGHỆ NHẬT BẢN 29 3.1 CƠ SỞ THIẾT KẾ KỸ THUẬT 29 3.2 MƠ HÌNH NHÀ TIÊU SINH THÁI CƠNG NGHỆ NHẬT BẢN 29 3.2.1 Sơ đồ cấu tạo nguyên tắc vận hành 29 3.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 32 3.3.1 Đánh giá mức độ tiện nghi thiết bị 32 3.3.2 Đánh giá hiệu xử lý mầm bệnh .34 3.4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO .38 PHỤ LỤC 40 Bản phiếu khảo sát đánh giá mức độ tiện nghi nhà tiêu 40 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng I.1 Đề xuất thay cho việc xử lí sơ cấp phân khơ trước sử dụng quy mơ hộ gia đình (WHO, 2006) 13 Bảng II.1 Thành phần phân nước thải người 25 DANH MỤC HÌNH ẢNH, SƠ ĐỒ, ĐỒ THỊ Hình I.1 Mặt cắt nhà vệ sinh ủ phân ngăn với hệ thống thơng gió (Leonie Crennan, 2013) 11 Hình I.2 Nhà tiêu chìm có ống thơng .15 Hình I.3 Nhà tiêu ủ phân ngăn kiểu Việt Nam 17 Hình I.4 Cấu tạo nhà tiêu Biolet 19 Hình I.5 Cấu tạo nhà vệ sinh sử dụng máy khuấy dọc 19 Hình I.6 Nhà vệ sinh Mặt trời, 1998 23 Hình II.1 Vi khuẩn Ecoli 26 Hình II.2 Vi khuẩn Salmonella .26 Hình III.1 Mơ hình nhà tiêu sinh thái công nghệ Nhật Bản 30 Hình III.2 Đồ thị thay đổi TS-VS theo thời gian A 34 Hình III.3 Đồ thị thay đổi TS-VS theo thời gian B 34 Hình III.4 Đồ thị thay đổi TS-VS theo thời gian C 34 Hình III.5 Đồ thị tổng lượng Nitơ mẫu phân tích theo vị trí 35 Hình III.6 Đồ thị thay đổi hàm lượng Ecoli vị trí A 36 Hình III.7 Đồ thị thay đổi hàm lượng Ecoli vị trí B 36 Hình III.8 Đồ thị thay đổi hàm lượng Ecoli vị trí C 36 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Đã từ lâu, phân hay chất thải người động vật thu gom sử dụng loại phân bón cho mục đích trồng trọt nông nghiệp Với giá trị dinh dưỡng ích lợi cho đất trồng, phủ nhận chất thải người động vật có tầm quan trọng lĩnh vực nông nghiệp vùng nông thôn Việt Nam Tuy nhiên, chất thải từ người gia súc thải tự nhiên, không xử lý qua đường dẫn từ nguồn nước, đất, trùng tay chân người xâm nhập vào thực phẩm mang theo mầm bệnh trở lại cho người Theo nghiên cứu Cục quản lý môi trường y tế vệ sinh nông thôn Việt Nam năm 2016, thực trạng vệ sinh nông thôn gặp vấn đề: - Tỷ lệ hộ gia đình nơng thơn chưa có nhà tiêu 10%; - Tỷ lệ nhà tiêu hợp vệ sinh hộ gia đình 65%; - Tỷ lệ nhà tiêu hợp vệ sinh không đồng vùng sinh thái, có tình trạng tiêu bừa bãi cầu tiêu ao cá; - 20 triệu người nông thôn chưa tiếp cận với nhà tiêu hợp vệ sinh; - triệu người phóng uế bừa bãi năm Và hậu dẫn đến năm có triệu trường hợp mắc tiêu chảy, 1,5 triệu trẻ em thấp cịi có liên quan đến vệ sinh kém, vùng thiếu điều kiện vệ sinh, trẻ em thấp 3,7cm giảm 5-11 điểm IQ Tất gây thiệt hại kinh tế vệ sinh nước ta năm 780 triệu tương đương 9,26 USD/người 1,3%GDP nước Bên cạnh đó, việc nâng cấp điều kiện vệ sinh gặp nhiều rào cản thách thức Chưa có quan tâm vào quyền địa phương vệ sinh Chưa có quy định, chế tài đủ mạnh để chấm dứt phóng uế bừa bãi, xóa bỏ cầu tiêu ao cá, xây dựng sử dụng nhà tiêu hợp vệ sinh Nhận thức người dân nhà tiêu hợp vệ sinh chưa cao hay tham gia doanh nghiệp tư nhân yếu dẫn đến thị trường vệ sinh chưa phát triển Từ thực tế thách thức việc nâng cấp cải thiện nhà tiêu hợp vệ sinh việc tận dụng chất thải người vào mục đích nơng nghiệp, nhóm nghiên cứu đưa thực nghiên cứu đánh giá hiệu sử dụng mơ hình nhà tiêu sinh thái cơng nghệ Nhật Bản Mục đích nghiên cứu Đánh giá hiệu sử dụng khả xử lý mầm bệnh nhà tiêu sinh thái công nghệ Nhật Bản Mục tiêu nghiên cứu - Lắp đặt, theo dõi sử dụng mơ hình nhà tiêu sinh thái cơng nghệ Nhật Bản điều kiện phịng thí nghiệm; - Lấy phân tích mẫu phân ủ qua giai đoạn thời gian để đánh giá hiệu xử lý mầm bệnh; - Đề xuất phương án cải thiện Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nhà tiêu sinh thái không sử dụng nước; - Nhà tiêu sinh thái công nghệ Nhật Bản; - Nghiên cứu cụ thể thực trường Đại học Xây dựng Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết Bằng cách kế thừa kết từ nghiên cứu giới, từ nêu được: + Tổng quan nhà tiêu sinh thái, lợi ích mang lại hạn chế nhà tiêu sinh thái; + Phân loại cấu tạo, cách thức sử dụng, điều kiện áp dụng loại nhà tiêu sinh thái - Thực nghiệm: dựng mô hình nhà tiêu sinh thái theo cơng nghệ Nhật Bản để theo dõi đánh giá hiệu sử dụng Cơ sở khoa học thực tiễn - Cơ sở khoa học: dựa kết nghiên cứu công bố giới nhà tiêu sinh thái từ thiết kế, cấu tạo phương pháp tính tốn; - Cơ sở thực tiễn: dựa mơ hình nghiên cứu thực nghiệm nhà tiêu sinh thái cơng nghệ Nhật Bản phịng thí nghiệm, trường Đại học Xây dựng Kết đạt - Nghiên cứu tổng quan nhà tiêu sinh thái; - Xác định hiệu sử dụng mơ hình nhà tiêu sinh thái; - Xác định hiệu xử lý mầm bệnh qua trình ủ CHƯƠNG I: 1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ NHÀ TIÊU SINH THÁI KHÁI NIỆM 1.1.1 Khái niệm Nhà tiêu sinh thái nhà tiêu không dùng nước để dội sau lần tiêu Phân lưu giữ xử lý điều kiện ủ khô, đảm bảo cô lập phân người, ngăn không cho phân chưa xử lý tiếp xúc với động vật trùng Có khả tiêu diệt mầm bệnh phân, không gây mùi khó chịu làm nhiễm mơi trường xung quanh [1] Trong nhà vệ sinh sinh thái, phân nước tiểu tách riêng khỏi môi trường nước Các dưỡng chất chất hữu thu hồi nhờ việc ủ, giúp cho nước thải gia đình xử lý dễ dàng Ta coi nhà vệ sinh sinh thái bước tiền xử lý hệ thống xử lý chất thải Nó giữ lại hợp chất gây hại cho mơi trường Q trình ủ bao gồm phân hủy chất hữu ảnh hưởng vi sinh vật hiếu khí ưa nhiệt Dưới điều kiện làm việc tối ưu, vi sinh vật tạo mơi trường đến 50 độ C nhờ mà tiêu diệt mầm bệnh nhanh chóng Nhưng để tạo mơi trường tối ưu không đơn giản, bể chứa ủ thơng thường khơng dễ để q trình đạt 40 độ C Các mầm bệnh dần trình ủ khó đảm bảo chúng bị tiêu diệt hồn tồn Để tiêu diệt hồn tồn mầm bệnh u cầu q trình ủ diễn thời gian dài sử dụng phương pháp ủ thứ cấp Nhà vệ sinh sinh thái cần có sư quan tâm người sử dụng để vận hành cách xác Phần lớn loại hình dễ sử dụng bảo dưỡng, nên nhà vệ sinh sinh thái dễ dàng ứng dụng phần lớn điều kiện, từ xây dựng thủ công hay sử dụng công nghệ đại [2] 1.1.2 Nguyên lý chức a Quá trình ủ phân sinh học Một hệ thống nhà vệ sinh ủ (hoặc nhà vệ sinh sinh thái) tiếp nhận xử lý phân giấy vệ sinh ngăn chứa thiết kế đặc biệt Một số nhà vệ sinh ủ kết hợp xử lí phân nước tiểu ngăn, số nhà vệ sinh khác lại thiết kế đặc biệt để tách riêng phân nước tiểu Chất thải hộ gia đình phân hủy, bao 10 gồm chất thải thực phẩm hữu cơ, bổ sung vào ngăn chứa Các chất thải hữu sau bị phân hủy sinh học trình ủ với phân Trong trình ủ phân, chất hữu sinh học phân hủy vi khuẩn hiếu khí ưa nhiệt, nấm xạ khuẩn Trong điều kiện tối ưu, nhiệt độ đống ủ tăng lên 50-70 °C hoạt động sinh học vi khuẩn, làm giảm mầm bệnh cách nhanh chóng đáng kể Điều kiện tối ưu cho ủ ưa nhiệt ban đầu là: - Sục khí tốt - cung cấp đủ oxy - Hàm lượng nước 45-65% - Tỷ lệ C/N 30-40/1 Lưu ý: Những điều kiện tối ưu đạt nhà vệ sinh ủ phân Phân người chất thải thực phẩm hữu không cung cấp điều kiện tối ưu cho trình ủ phân chứa nhiều nước hàm lượng nitơ q cao Vì lí đó, loại vật liệu rời, xốp thêm vào để làm giảm hàm lượng nước, cải thiện thơng khí làm tăng hàm lượng carbon vật liệu Các nhà vệ sinh bao gồm hai thành phần bản: nơi để ngồi ngồi xổm thiết bị thu gom ủ Ngoài ra, hệ thống thơng gió cho phép thơng khí ngăn ủ làm giảm mùi hôi Việc đổi ngăn chứa phân phụ thuộc vào thể tích ngăn, tần số vệ sinh điều kiện ủ.Trong trình phân hủy, thể tích khối lượng vật liệu giảm đáng kể thơng qua q trình bốc hơi, phân hủy khống hóa (giảm đến 90% khối lượng ban đầu chất thải hữu cơ) cho phép việc lưu trữ vật liệu liên tục ngăn chứa Các sản phẩm cuối CO2, nhiệt, nước phân bón Do thể tích khối lượng vật liệu giảm qua trình ủ, khối lượng muối chất dinh dưỡng khác (và kim loại nặng) tăng phân compost Tuy nhiên tất chất dinh dưỡng phân hấp thụ lần đầu bón phân Phân hữu khơng nên coi loại phân bón, mang thuộc tính phân thành phần quan trọng điều chỉnh dinh dưỡng đất Thêm vào đó, phân ủ compost cải thiện khả giữ nước đất, đặc biệt quan trọng khu vực dễ bị hạn hán b Chất độn Chất thải từ người thực phẩm thừa không cung cấp điều kiện tối ưu để ủ Thông thường hàm lượng nước nitơ cao, đặc biệt nước tiểu không 26 Vi sinh vật gây bệnh phân vi rút, vi khuẩn, kí sinh trùng giun sán Trong số bệnh truyền nhiễm qua nước bệnh đường ruột chiếm nhiều Đa số loài vi khuẩn gây bệnh đường ruột giống hình thái, sinh lý thuộc họ Enterobacteriaceae Vi khuẩn gây bệnh đường ruột cho người, gia súc, gia cầm là: Trực khuẩn đường ruột (Escherichia), vi khuẩn bệnh thương hàn phó thương hàn - typhor paratyphos (Saimonella), vi khuẩn bệnh lỵ Disenterie (Shigella), vi khuẩn bệnh tả (Vibrio cholerae) Hình II.1 Vi khuẩn Ecoli Hình II.2 Vi khuẩn Salmonella Giun sán: Mơi trường bên ngồi (đất, nước) bị nhiễm bẩn giun sán nhiễm phân chứa giun sán Con người bị nhiễm giun sán ăn phải trứng giun bọ nước, trái cây, thức ăn tươi sống Trong nước thải sinh hoạt nước sơng hồ bị nhiễm bẩn nước thải nên chứa nhiều loại giun giun đũa, giun 27 kim, Trong ruột người, động vật chứa nhiều trứng giun, trứng giun theo phân mơi trường bên ngồi - lẫn vào đất, nước, trái cây, rau tươi Từ chúng lại xâm nhập vào người, động vật gây nhiều bệnh hiểm nghèo 2.2 CƠ CHẾ PHÂN HỦY CHẤT THẢI NHÀ TIÊU Tùy vào thành phần tính chất chất thải, lựa chọn nhà tiêu có chế phân hủy chất thải phù hợp, đảm bảo chất thải sau thời gian ủ bị phân hủy mầm bệnh loại bỏ hồn tồn 2.2.1 Q trình phân hủy hiếu khí Trong trình ủ phân, chất hữu sinh học (chủ yếu cacbonhydrat, đường, protein, chất béo, chất xơ lignin) phân hủy vi khuẩn hiếu khí ưa nhiệt, nấm xạ khuẩn Sau – ngày tính từ lúc bắt đầu ủ phân, nhiệt độ đống ủ lên đến 60oC, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển loại vi sinh vật phân giải chất hữu cơ, lúc này, vi sinh vật hiếu khí chiếm ưu Do nhiệt độ đống phân ủ tăng nhanh số lượng lớn vi sinh vật hoạt động mạnh Các yếu tố quan trọng tác động tới trình phân huỷ hiếu khí chất thải hữu vi sinh vật gồm ôxy tự độ ẩm Để đảm bảo cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động cần giữ đống phân tơi xốp, thoáng cách cho thêm chất độn vào đống ủ Các yếu tố môi trường khác đóng vai trị quan trọng việc phân hủy chất hữu vi sinh vật pH chất dinh dưỡng Cacbon nguồn thức ăn chính, tạo lượng cho phát triển vi sinh vật cịn Nito đóng vai trị khơng thể thiếu việc tự tổng hợp tế bào vi sinh vật Trong trình ủ, vi sinh vật tiêu thụ ôxy tạo sản phẩm khí cacbonic, nước, amonia hợp chất bay khác (với lượng nhỏ) tạo trình ủ compost Trong điều kiện lý tưởng, việc ủ phân tiến hành qua ba giai đoạn Bước đầu, giai đoạn mesophilic, phân hủy thực nhiệt độ vừa phải (nhiệt độ < 45oC) vi sinh vật ưa nhiệt độ trung bình Ở giai đoạn hai, tăng nhiệt độ lên (nhiệt độ > 45oC), bắt đầu giai đoạn ưa nhiệt độ cao Trong đó, phân hủy thực vi khuẩn ưa nhiệt độ cao Giai đoạn cuối, cung cấp hợp chất cao lượng ngày giảm, nhiệt độ bắt đầu giảm, vi khuẩn ưa nhiệt độ trung bình lần chiếm ưu vào giai đoạn trưởng thành 28 2.2.2 Q trình phân hủy kị khí Đối lập với q trình ủ hiếu khí q trình lên men – trình phân huỷ hợp chất hữu điều kiện kỵ khí Tại lớp bề mặt ngồi đống ủ, tiếp xúc với không khí, vi sinh vật hiếu khí hoạt động mạnh Càng vào sâu trung tâm đống ủ, lượng khơng khí giảm dần, vi sinh vật hiếu khí khơng thể tồn tại, lúc vi sinh vật tùy tiện kị khí phát triển, đóng vai trị việc phân hủy chất hữu Một số nghiên cứu đống ủ không cấp khí chủ động, nguồn ơxy nhanh chóng bị tiêu thụ cạn kiệt sau đống ủ đảo trộn Việc thiếu ôxy tự tạo điều kiện cho q trình phân huỷ kỵ khí xuất hiện, sản phẩm q trình phân huỷ kỵ khí hình thành đống ủ đảo trộn gây mùi [8] Độ ẩm tối ưu cho trình hoạt động vi sinh vật đống ủ compost khoảng 50 – 60% Q trình phân hủy kị khí hình thành độ ẩm lớn 60% nước chiếm phần lớn khoảng không hạt vật liệu ủ [9] 2.2.3 Q trình phân hủy chất thải lựa chọn cho mơ hình thí nghiệm Q trình phân hủy chất thải mơ hình thí nghiệm nhà tiêu cơng nghệ Nhật Bản q trình phân hủy hiếu khí (compost) Chất thải, bao gồm vật liệu độn, thu gom lưu trữ Quá trình phân hủy giống tự nhiên, nhiên điều kiện môi trường nhiệt độ, pH, độ ẩm điều chỉnh tối ưu hóa cho trình phân hủy diễn với tốc độ nhanh hơn, khơng xảy q trình phân hủy kị khí gây mùi khó chịu 29 CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CỦA NHÀ TIÊU SINH THÁI CÔNG NGHỆ NHẬT BẢN 3.1 CƠ SỞ THIẾT KẾ KỸ THUẬT Được phát triển dựa nguyên lý làm việc loại nhà tiêu sử dụng thiết bị học, nhà tiêu cơng nghệ Nhật Bản nhóm nghiên cứu kế thừa ưu điểm vượt trội nhà tiêu sử dụng thiết bị học công tác vận hành sử dụng: - Đơn giản, dễ vận hành quản lí hay di chuyển; - Vật liệu sử dụng đơn giản, dễ kiếm dễ lắp đặt; - Phân tách riêng biệt phân nước tiểu sau sử dụng; - Đảm bảo chất độn phân trộn đều, khơng vón cục; - Khơng tiêu tốn lượng q trình sử dụng; - Khơng u cầu không gian lớn, không quan trọng điều kiện hạ tầng, đất nơi lắp đặt Trong chế vận hành, nhà tiêu công nghệ Nhật Bản mang đầy đủ ưu điểm nhà tiêu nhiều ngăn tiết kiệm diện tích khơng công sức để xây hầm ủ qua việc sử dụng thùng chứa có nắp đậy Việc tách nước tiểu khiến cho việc ủ phân thuận tiện Nhà tiêu cơng nghệ Nhật Bản cịn trọng vào việc cải thiện điều kiện thơng khí, điều cải thiện việc ngăn chặn mùi ngăn ngừa côn trùng thùng ủ phân 3.2 MƠ HÌNH NHÀ TIÊU SINH THÁI CƠNG NGHỆ NHẬT BẢN 3.2.1 Sơ đồ cấu tạo nguyên tắc vận hành a Sơ đồ cấu tạo Cấu tạo nhà tiêu công nghệ Nhật Bản gồm: (1) Bệ xí: dựng chắn, chia làm ngăn tách riêng phân nước tiểu Có nắp đậy ngăn mùi hạn chế trùng Kích thước bệ xí loại vừa, thích hợp cho người sử dụng người lớn trẻ nhỏ 30 (2) Ống dẫn vật liệu ủ: đường ống vận chuyển phân chất độn từ hố xí đến thùng ủ hệ thống xoắn ốc truyền động Ống có đường kính 114 mm, loại C3, Hình III.1 Mơ hình nhà tiêu sinh thái cơng nghệ Nhật Bản làm tự nhựa cứng, suốt để tiện theo dõi trình ủ vận hành nhà tiêu Đường ống dẫn hỗn hợp ủ cải tiến nhà tiêu so với mơ-đen đời trước, nhằm mục đích kéo dài thời gian phân chất độn hòa trộn với nhau, tăng cường khả lưu thơng khí, gia tăng tiếp xúc vi sinh vật từ tăng tốc độ phân hủy sinh học, nâng cao hiệu xử lý mầm bệnh (3) Ống dẫn nước tiểu: đường ống vận chuyển nước tiểu từ hố xí đến thùng chứa Ống nhựa PVC đặc, đường kính 52 mm (4) Thùng chứa nước tiểu: thùng tiếp nhận lưu trữ nước tiểu từ đường ống dẫn Thể tích sử dụng quy mơ nghiên cứu 10 l (5) Thùng ủ: nơi chứa tiếp nhận vật liệu ủ từ đường ống dẫn Sau thùng ủ đầy tách riêng, đậy kín thay thùng ủ cho hệ thống Nghiên cứu sử dụng thùng chứa hóa chất HDPE 70 l (6) Ống chứa chất độn: nơi chứa dẫn chất độn đảm bảo cung cấp liên tục chất độn sử dụng (7) Cần gạt: giúp vận hành hệ thống vận chuyển vật liệu ủ đến thùng ủ phân 31 (8) Ống thơng khí: giúp thơng khí cho thùng ủ, ngăn chặn phát triển côn trùng giảm mùi b Nguyên tắc vận hành Sau sử dụng, phân nước tiểu nhà tiêu tách riêng ngăn khác Phân chất độn theo đường ống dẫn đến thùng chứa Sau lần sử dụng, người dùng gạt tay cần, truyền chuyển động đến lo xo xoắn ốc truyền động, chất độn từ nơi dự trữ đẩy dần đến ngăn tiếp nhận phân hố xí Đồng thời, phân chất độn trộn lẫn với tiếp tục đưa đến ống dẫn vật liệu ủ Tại đây, vật liệu ủ gồm phân chất độn vận chuyển sau lần sử dụng để đến thùng chứa Nước tiểu dẫn đến thùng chứa theo đường ống dẫn Khi thùng chứa nước tiểu tiểu đầy, đậy nắp thay thùng chứa Nước tiểu thùng chứa cũ lưu trữ khoảng thời gian thích hợp để khử mầm bệnh trước đem sử dụng Sau khoảng thời gian sử dụng, thùng chứa phân ủ đầy, thùng chứa thay Thùng chứa phân ủ cũ đậy kín nắp đem ủ khoảng thời gian thích hợp (thường 6-12 tháng) trước đem sử dụng nhằm tiêu diệt mầm bệnh Khơng khí lưu thơng qua ống dẫn khí dẫn ngồi nhà tiêu, nhờ mà mùi phân ủ kiểm sốt hạn chế đồng thời cung cấp lượng không khí cần thiết cho q trình ủ hiếu khí c Phương pháp thí nghiệm Để theo dõi khả loại bỏ mầm bệnh, nhóm tiến hành lấy mẫu định kì xác định tiêu TS, VS, TN, Ecoli đo nhanh giá trị pH nhiệt độ bên ống dẫn vị trí A, B, C (đã khoan lỗ có nắp đậy kín) sau tuần thứ 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12 trình sử dụng Trong lần lấy mẫu, mẫu thu gom vào lọ nhựa nhỏ kích thước 10x10x10cm Việc lấy mẫu thực gọn gàng, tuân thủ quy định vệ sinh: đeo găng tay, trang sử dụng thìa nhựa để lấy mẫu Sau thu thập mẫu 32 vị trí cần đóng nắp Mẫu đậy kín nắp đưa xét nghiệm ngày nhằm đảm bảo tính xác cho kết quả, tránh bị ảnh hưởng điều kiện bên ngồi Sau đó, kết xét nghiệm thu thập, tính tốn nhằm theo dõi khả loại bỏ mầm bệnh nhà tiêu 3.3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.3.1 Đánh giá mức độ tiện nghi thiết bị - Vị trí ngồi tiện nghi, sẽ, đặt thêm bậc gỗ để chân để dễ sử dụng, không yêu cầu phải ngồi xổm hệ thống khác - Khả ngăn mùi, nhiệt, côn trùng: + Mùi: ngăn mùi tốt, nhiên yêu cầu hệ thống quạt gió hoạt động ổn định, đặc biệt ngày thời tiết nóng, ẩm + Nhiệt: thiết bị mẫu đặt phòng nhỏ hẹp nên sử dụng nóng + Cơn trùng: Cần đậy nắp thiết bị sau lần sử dụng để tránh trùng bay vào; có xuất ruồi côn trùng nhỏ khác, điều kiện thời tiết nóng - Kích thước thiết bị: + Kích cỡ bệ ngồi: phù hợp với người trưởng thành + Kích thước khoang hứng chất thải: đủ rộng để khơng có chất thải lọt sang khoang dẫn nước tiểu - Mức độ bám dính chất thải + Trên ống dẫn: thường xuyên bị chất thải dính lên thành ống, nhiên lớp mỏng, không gây ảnh hưởng lớn đến khả dẫn chất thải xuống thùng chứa lò xo + Trên miệng lỗ: chất thải thường xuyên bám dính thành, yêu cầu lau chùi thường xuyên - Làm sạch: Dễ dàng lau chùi bên bên miệng lỗ hứng chất thải đầu ống chất nước tiểu - Cần gạt: không yêu cầu lực đẩy nặng, nhiên trường hợp đường ống dẫn bị tắc gạt khó khăn - Khả phân tách chất thải rắn nước tiểu: tách biệt hoàn toàn ống hứng chất thải đủ lớn 33 34 3.3.2 Đánh giá hiệu xử lý mầm bệnh Chỉ số TS-VS Sự thay đổi TS - VS vị trí A Tỷ lệ TS - VS (%) 100 80 60 40 20 Thời gian (tuần) VS TS 12 Nước Hình III.2 Đồ thị thay đổi TS-VS theo thời gian A Sự thay đổi TS - VS vị trí B Tỷ lệ TS - VS (%) 100 80 60 40 20 Thời gian (tuần) VS TS 12 Nước Hình III.3 Đồ thị thay đổi TS-VS theo thời gian B Sự thay đổi TS - VS vị trí C 100 Tỷ lệ TS - VS (%) a 80 60 40 20 Thời gian (tuần) VS TS 12 Nước Hình III.4 Đồ thị thay đổi TS-VS theo thời gian C 35 Dựa vào đồ thị ta thấy, tổng lượng chất rắn (TS) khơng có khác biệt nhiều vị trí lấy mẫu, khơng thay đổi nhiều theo thời gian, dao động khoảng 40% Tuy nhiên, vị trí A sau tuần, tỷ lệ TS lớn 21% so với lần lại tần suất sử dụng nhà tiêu tuần thứ giảm, kéo theo lượng chất thải xử lý mà phần lớn chất độn Cịn vị trí B C thời gian lượng vật liệu ủ ống cũ nên khơng có thay đổi nhiều Từ ta nhận thấy lượng nước chiếm từ 40-60% tổng khối lượng chất thải Hàm lượng VS có thay đổi song song theo hàm lượng TS, lượng VS chiếm từ 86-97,6% tổng TS, thay đổi không nhiều cho thấy hiệu q trình phân hủy chất hữu mơ hình không cao Nguyên nhân thời gian lưu mẫu ống dẫn từ vị trí A đến C ngắn, từ 2-3 ngày sử dụng thường xuyên (2-3 lượt/ngày) b Chỉ số TN Tổng lượng Nitơ mẫu thí nghiệm 600 TN (mg/kgTS) 500 400 360.28 287.74 300.18 300 200 100 A B C Vị trí lấy mẫu Hàm lượng Nitơ trung bình Hình III.5 Đồ thị tổng lượng Nitơ mẫu phân tích theo vị trí Về tổng thể, hàm lượng Nito có xu hướng giảm sau q trình ủ từ vị trí A đến C Ngun nhân điều kiện ủ ống dẫn điều kiện hiếu khí, nhiệt độ dao động từ 23-31C thích hợp cho bay Nito phân nước tiểu (phần lẫn phân) 36 Chỉ số Ecoli trứng giun Sự thay đổi hàm lượng Ecoli vị trí A Ecoli (CFU/g mẫu) Hàm lượng Ecoli 5.00E+07 4.00E+07 3.00E+07 2.00E+07 1.00E+07 0.00E+00 12 Thời gian (tuần) Hình III.6 Đồ thị thay đổi hàm lượng Ecoli vị trí A Sự thay đổi hàm lượng Ecoli vị trí B Ecoli (CFU/g mẫu) Hàm lượng Ecoli 5.00E+07 4.00E+07 3.00E+07 2.00E+07 1.00E+07 0.00E+00 12 Thời gian (tuần) Hình III.7 Đồ thị thay đổi hàm lượng Ecoli vị trí B Sự thay đổi hàm lượng Ecoli vị trí C Hàm lượng Ecoli Ecoli (CFU/g mẫu) c 6.00E+07 5.00E+07 4.00E+07 3.00E+07 2.00E+07 1.00E+07 0.00E+00 12 Thời gian (tuần) Hình III.8 Đồ thị thay đổi hàm lượng Ecoli vị trí C 37 Số lượng vi sinh vật gây bệnh trứng giun giảm đáng kể theo thời gian, đặc biệt tuần thứ lên đến 80% Tuy nhiên nhận thấy có tăng trưởng trở lại vi khuẩn gây bệnh độ ẩm thích hợp (40-60%) điều kiện nhiệt độ môi trường (tháng 8/2016 – 1/2017) bên ngồi tăng nguyên nhân dẫn đến tượng 3.4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Nhà tiêu sinh thái công nghệ Nhật Bản kiểu loại nhà tiêu khô lắp đặt đơn giản, dễ dàng vận hành quản lý, khơng u cầu chi phí lớn Đặc biệt nhờ dựa nguyên lý ủ phân hiếu khí nên sử dụng nhà tiêu không gây mùi hôi, tránh thu hút côn trùng Xét phương diện sử dụng, nhà tiêu đáp ứng mức tiện nghi cho nhu cầu sử dụng hàng ngày nói chung Sử dụng đơn giản, thống khí nên mùi nhờ có hệ thống dự trữ tiếp chất độn nên người sử dụng hạn chế việc tiếp xúc, mang lại hiệu vệ sinh cao so với nhà tiêu khô thông thường Về hiệu xử lý mầm bệnh, nhà tiêu công nghệ Nhật Bản với hệ thống ống dẫn truyền cải tiến, giúp cho chất độn chất thải người trộn đồng đều, đồng thời cải thiện khả cấp khí giúp nâng cao hiệu xử lý mầm bệnh trình ủ sinh học hiếu khí Tuy nhiên, thời gian chất ủ lưu giữ ống dẫn chưa đủ lâu nên phân hủy chất hữu tiêu diệt mầm bệnh ống chưa mang lại hiệu rõ ràng trình ủ thùng chứa mang lại Đối với điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm Việt Nam, nhà tiêu sinh thái công nghệ Nhật Bản thích hợp để ứng dụng khu vực nơng thôn đồng Bắc Bộ nơi mà điều kiện vệ sinh yếu, phát triển 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] QCVN 01:2011/BYT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nhà tiêu - Điều kiện bảo đảm hợp vệ sinh, 1/1/2012 [2] W Berger, "Technology review of composting toilets," Deutsche Gesellschaft für, Postfach 5180, 65726 Eschborn, Germany, September 2011 [3] L Crennan, "Australia's Guide to Environmentally Sstainable Homes 5th Edition," in Waterless toilets, Your Home, Australian Government, 2013, pp 434-437 [4] L A Tuấn, "Chương 3: Nhà vệ sinh nông thôn không dùng nước," in Thiết kế định hình mẫu nhà vệ sinh nơng thơn, pp 41-58 [5] Biolet [Performance] USA/Switzerland [6] PGS TS Nguyễn Huy Nga; PGS TS Nguyễn Việt Anh, Tài liệu hướng dẫn xây dựng, sử dụng, bảo quản nhà tiêu hộ gia đình, Hà Nội: Nhà xuất Y học, Bộ Y Tế, 2010 [7] D T Phỉ, "Nâng cao hiệu nhà tiêu sinh thái Vinasanres," Viện Pasteur Nha Trang, Nha Trang, 2003 [8] S J Wiley JS, "Refuse-Sludge Composting in Windows and Bins," Journal of the Sanitary Engineering Division, no 87, pp 33-52, 1961 [9] S KL, "Continous thermophilic composting," Appl Microbial, no 10, pp 108202, 1962 [10] E Barnhart, "A History of Eco-Toilets: From Ancient China to Modern-Day USA," Cape Cod Eco-toilet Center, 2015 [Online] Available: https://capecodecotoiletcenter.com/nutrient-recycling/a-history-of-eco-toilets/ [11] Wikipedia, March 2017 [Online] Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Composting_toilet [12] F Kaczala, "A Review of Dry Toilet Systems," University of Kalmar – Department of Technology, Kalmar, August, 2006 39 [13] Ecological Sanitation revised and enlarged edition, Stockholm Environment Institute, 2004 [14] Construction of ecological sanitation latrine, Nepal: WaterAid, September 2011 [15] "Composting Toilet Operation and Maintenance is Easy to Accomplish and Requires No Special Skills or Tools," in A Layman’s Guide to Clean Water [16] Anlytical Methods for wastewater examination 40 PHỤ LỤC Bản phiếu khảo sát đánh giá mức độ tiện nghi nhà tiêu Họ tên: Giới tính: Nam Nữ Tuổi: Trẻ em (dưới 10 tuổi) Loại nhà tiêu bạn thích, xí hay xí xổm? Xí Xí xổm Mùi nước tiểu Mùi phân Có Khơng Có Khơng Cơn trùng Có Khơng Nhiệt độ nhà tiêu sử dụng Nóng Khơng nóng Kích thước bệ ngồi Nhỏ Vừa Lớn Các vấn đề bị gặp phải Dính phân quanh hố thu phân Có Khơng Dính phân quanh hố thu nước tiểu Có Khơng Vấn đề khác Cảm nhận cần gạt sử dụng (gạt nặng hay không, số lần gạt) Mô tả chi tiết Cảm nhận việc vệ sinh hố xí Vệ sinh hố thu phân Dễ Khó khăn Vệ sinh hố thu nước tiểu Dễ Khó khăn How about separation of urine and feces How about blood （Only for woman） Perfect Sometime mixed NG Phân nước tiểu có tách riêng hồn tồn Có khơng? Hãy nêu ưu điểm LIXIL Hãy nêu nhược điểm LIXIL Hãy nêu biện pháp để cải thiện nhà tiêu Hãy đưa số điểm bạn đưa cho LIXIL sau q trình sử dụng Khơng 10 ... tiêu Biolet 20 Nhà vệ sinh BioLet nhà vệ sinh điện tự động khép kín hoàn to? ?n dự b? ?o trước di chuyển người sử dụng Khi ngồi b? ??n cầu cửa b? ??y mở; đóng nắp b? ??n cầu kích hoạt thép không gỉ b? ??t đầu... History of Eco-Toilets: From Ancient China to Modern-Day USA," Cape Cod Eco-toilet Center, 2015 [Online] Available: https://capecodecotoiletcenter.com/nutrient-recycling/a-history-of-eco-toilets/ [11]... loại trang b? ?? thiết b? ?? làm nóng làm b? ??c nước tiểu trì điều kiện tối ưu để ủ phân compost loại b? ?? mầm b? ??nh Quá trình điều khiển điều chỉnh nhiệt để đảm b? ??o nhiệt độ không thay đổi dao động từ