Hình 3.1: Sơ đồ quá trình chế biến phân Compost
Tổng lƣợng CTR hữu cơ vận chuyển về hầm ủ là Vủ = 323.63 (m3)
3.1.4.1. Nhà đảo trộn
Rác đã nghiền nhỏ đƣợc đƣa tập kết đến nhà đảo trộn.
Dự kiến đảo trộn 2 lần/ngày, đảo trộn bằng xe xúc lật với tỷ lệ thích hợp phân bùn và rác hữu cơ là 1/4 nên khối lƣợng rác hữu cơ tăng lên khi đƣa phân bùn vào đảo trộn.
RHC=Mrác+Mbùn =323.63+ 323.63
4 =404.54 (m
3) Chọn chiều cao nhà đảo trộn 3m.
Diện tích nhà đảo trộn: Độ ẩm, đảo trộn
Thêm nguyên liệu (N-P-k) Ủ chín 10 ngày Tinh chế Mùn hữu cơ Đóng bao thành phẩm Chôn lấp thành phần trơ Ủ hiếu khí (hầm ủ) 20 ngày Độ ẩm, to, chế phẩm, thổi khí
FĐT = RHC 3 =
404.54
3 =134.85 (m
2)
Chọn diện tích nhà đảo trộn FĐT = 135 m2 để xe xúc lật có thể làm việc dễ dàng, với kích thƣớc nhà là B x L = 10m x 13.5m.
Nhà đảo trộn có kết cấu bê tông cốt thép, vì kèo thép, mái lợp tôn, không có tƣờng bao quanh.
3.1.4.2. Khu nhà ủ thô
a. Tính toán hầm ủ
Chọn số lƣợng hầm ủ mỗi ngày là 1 hầm ủ
Thời gian ủ nguyên liệu tại mỗi hầm theo thời gian quy đinh là 20 ngày. Thể tích hầm ủ :
V=RHC×20=404.54×20=8090.8 (m3)
Chọn chiều cao lớp rác hầm ủ là h = 4m. Chọn hệ số dao động độ cao của lớp rác là α = 1.1.
Diện tích cần thiết của một hầm ủ là: S1 hầm ủ = RHC×α h = 404.54×1.1 4 =111.25 (m 2) Chọn S1 hầm ủ = 115 m2
Chọn kích thƣớc phần chứa rác của một hầm ủ là: L x B = 12.5m x 9.2m, lấy chiều dài phần hầm dự phòng là 0.4m. vậy kích thƣớc một hầm ủ là 12.9m x 9.2m.
Tƣờng xây 0.2m, thiết kế, sắp xếp thành hai dãy, mỗi dãy có 10 hầm ủ, các hầm đƣợc xây chung thành và cách tƣờng 0.5m về mối phía, ở giữa có hành lang chứa thiết bị cấp khí. Hầm đƣợc xây dựng bằng bê tông cốt thép bố trí trong nhà có mái che. Dƣới đáy mỗi hầm có hệ thống cấp khí và hệ thống thu nƣớc rỉ rác sinh ra trong quá trình phân hủy CTR. Nƣớc rò rỉ đƣợc thu và dẫn về bể tập trung của trạm xủ lý nƣớc thải.
Bảng 3.2: Kích thƣớc thiết kế thực tế của hầm ủ phân Compost
Kích thƣớc thực tế một hầm ủ Diện tích thực tế một hầm ủ Thời gian ủ tại mỗi hầm Tổng số hầm Chiều dài nhà ủ tính cả phần tƣờng Chiều rộng nhà ủ tính cả phần tƣờng và hành lang 4m ở giữa Tổng diện tích khu ủ m x m m2 ngày m m m2 12.9 x 9.2 119 20 20 94.8 31.2 2958
b. Tính toán hệ thống cấp khí
-Lƣợng không khí cần cấp cho bể ủ
Hệ thống đƣờng ống cho giai đoạn đầu thổi khí
Lƣợng Oxy cần cấp cho đống ủ là d = 4 m3 O2/tấn/h. Nhu cầu liên tục Oxy rất lớn trong những ngày đầu tiên của quá trình ủ phân Compost và sau đó giảm dần đi.
Từ lƣợng Oxy cần cấp cho đống ủ, tính đƣợc lƣợng không khí cần cấp cho đống ủ (Oxy chiếm 21% thể tích không khí):
D=d×100 21 = 4×100 21 =19.05(m 3/tấn/h) Trong đó: + D là lƣợng không khí cần cấp cho đống ủ (m3/tấn/h) + d là Oxy cần cấp cho đống ủ, d = 4 (m3/tấn/h) Vậy lƣợng khí cần cấp cho 1 bể trong một ngày là:
Dbể = D x Gb (m3/tấn/h) Trong đó:
+ Dbể là lƣợng không khí cần cấp cho 1 bể ủ, m3/tấn/h
+ D là lƣợng không khí cần cấp cho đống ủ, D = 19.05 (m3/tấn/h)
+ Gb là khối lƣợng rác của một bể ủ, Gb = RHC x r = 404.54 x 0.39 = 157.78 tấn, (r = 0.39 tấn/m3 là tỷ trọng rác sau khi phối trộn).
→Dbể = D x Gb = 19.05 x 157.78 = 3005.7 (m3/tấn/h)
Vậy mỗi bể cần lắp đặt một quạt gió để đảm bảo cấp đủ lƣợng khí nhƣ trên. Thời gian vận hành bể ủ chia làm 4 giai đoạn, phân bố thời gian nhƣ sau:
Giai đoạn 1: là giai đoạn tập trung VSV ƣu ẩm: 5 ngày, cấp khí 20h/ngày.
Giai đoạn 2: là giai đoạn tập trung VSV ƣa nhiệt, 5 ngày, cấp khí 12h/ngày.
Giai đoạn 3: là giai đoạn phân giải xenluloza: 8 ngày, cấp khí 10 h/ngày.
Giai đoạn 4: là giai đoạn triệt tiêu các vi sinh vật: 2 ngày, cấp khí 8h/ngày. Tổng số giờ thổi khí cho 1 lần ủ là 256 h.
Khí đƣợc cấp trong 256h với lƣu lƣợng nhƣ sau:
+ Giai đoạn 1: Khí cấp 100% có van điều tiết khí để phòng thừa khí. + Giai đoạn 2: Khí cấp 85% có van điều tiết khí để phòng thừa khí. + Giai đoạn 3: Khí cấp 70% có van điều tiết khí để phòng thừa khí. + Giai đoạn 4: Khí cấp 55% có van điều tiết khí để phòng thừa khí.
-Tính toán hệ thống cấp khí cho giai đoạn 1.
Sàn của bể ủ có hệ thống mƣơng dẫn cấp khí cho bể ủ . Ta tính toán hệ thống cấp khí cho giai đoạn 1, lƣu lƣợng 3005.7 (m3
Mỗi bể ủ thiết kế hai ống nhánh. Vậy lƣu lƣợng mỗi ống nhánh là: L= X 2= 3005.7 2 =1502.85 (m 3/h)
Vận tốc khí trong ống cấp khí phải đƣợc duy trì ở mức 5 – 10 m/s. Chọn đƣờng ống cấp khí chính là D = 350mm Diện tích ống: F=π×D2 4 = 3.14×0.352 4 =0.096 (m 2) Vận tốc khí trong ống cấp khí chính: v= X F×3600= 3005.7 0.096×3600=8.7 (m/s)
Rãnh phân phối khí các hầm ủ đƣợc thiết kế đặt song song theo chiều dài của hầm ủ. Mỗi hầm ủ 2 rãnh cấp khí có kích thƣớc 0.5m x 0.5m. Mỗi hầm ủ lắp đặt quạt thổi khí. Ống dẫn khí vào hầm ủ đƣợc chia làm 2 nhánh đi 2 rãnh trong hầm ủ.
Chọn đƣờng ống cấp khí nhánh có đƣớng kính D’ = 300 (m) Vận tốc khí trong ống nhánh: v'= L×4 3600×π×D'2= 1502.85×4 3600×3.14×0.32=6 (m/s)
Mặt trên của rãnh đƣợc che bởi khung sắt có các song chắn hạn chế tối đa rác làm tắc nghẽn đƣờng ống cấp khí.
Đáy hầm ủ thiết kế các rãnh thổi khí bảo vệ ống có kích thƣớc là B x H = 0,5mx0,5m. Các ống cấp khí có các khe phân phối khí với kích thƣớc nhƣ sau:
+ Dài 100 mm; + Rộng 20 mm;
+ Khoảng cách giữa tâm hai khe theo chiều dài là 500 mm.
Để đảm bảo phân phối khí đều và chịu đƣợc sức nặng của rác đem ủ, ta sử dụng các tấm thép đỡ có đục lỗ. Thông số của 1 tấm thép đỡ phân phối khí:
Chiều dài: 7m Chiều rộng: 5m Chiều dày: 50mm
Trên bề mặt tấm đỡ có đục lỗ đƣờng kính 20mm, khoảng cách từ tâm lỗ đầu tiên đến mép dài của tấm là 150mm, khoảng cách giữa 2 tâm lỗ gấn nhất là 100mm.
Sử dụng máy thổi khí Longtech kí hiệu là LT150 với các thông số làm việc nhƣ sau:
+ Lƣu lƣợng: 9,16-31,84 (m3/phút). + Động cơ 15-50 HP.
-Tính lƣợng nƣớc cần bổ sung
Lƣợng nƣớc rác rỉ ra trong quá trình ủ thô: WNR=Gb×η×100-β
100 (m
3/ngđ) Trong đó:
+ WNR là nƣớc rác rỉ ra trong một bể trong quá trình ủ, m3/ngđ
+ η là lƣợng nƣớc bị mất (rỉ nƣớc và bay hơi) từ một tấn rác hữu cơ đƣợc ủ trong 1 ngày đếm, η = 0.1 ÷ 0.2m3/ngđ
+ β là tỉ lệ lƣợng nƣớc bay hơi so với lƣợng nƣớc mất đi do ảnh hƣởng của sục khí trong quá trình ủ, β = 80% ÷ 90%, lấy β = 90%.
WNR=Gb×η×100-β
100 =157.78×0.1×
100-90
100 =1.58 (m
3/ngđ) Lƣợng nƣớc bay hơi trong quá trình ủ thô:
WBH=β×WNR=0.9×1.58=1.422 (m3/ngđ)
Khi tất cả các bể ủ hoạt động, lƣợng nƣớc rỉ rác sinh ra: 1.58 x 20 = 31.6 (m3/ngđ)
Để đảm bảo chất lƣợng của mùn sau khi ủ, độ ẩm của đống ủ phải thƣờng xuyên kiểm tra và đảm bảo từ 50 ÷ 60% phụ thuộc vào mùa. Mùa Đông là 50%, mùa Hè là 55%.
Do ảnh hƣởng của quá trình nƣớc rỉ và quá trình bay hơi, mất nƣớc độ ẩm của đống ủ sẽ giảm xuống. Độ ẩm thực tế của đống ủ sau khi mất nƣớc đƣợc tính theo công thức:
Att= Qqđ-WBH+WNR
Aqđ+Gb ×100% Trong đó:
+ Att là độ ẩm thực tế của đống ủ sau khi mất nƣớc, %
+ Aqd là độ ẩm quy định của đống ủ, mùa đông : 50%. Mùa hè 55%. + Gb là lƣợng rác hữu cơ đem ủ, Gb = 157.78 (tấn/ngđ.bể)
+ WNR là nƣớc rác rỉ ra trong quá trình ủ, WNR = 1.58 (m3/ngđ) +WBH là nuƣớc rác bay hơi trong quá trình ủ, WBH = 1.422 (m3/ngđ)
Tính cho mùa đông:
Độ ẩm thực tế vào mùa đông: AttĐ
= 46.1% Lƣợng nƣớc cần bổ sung cho mùa đông: Q1 bể ủĐ = Aqđ Đ ×Gb -(AttĐ×Gb) 1000 = 50%×157780 -(46.1%×157.780) 1000 =6.15(m 3/ngày) Tổng lƣợng nƣớc cần bổ sung cho một nhà ủ trong mùa đông là:
Qnhà ủĐ =Q1 bể ủĐ ×20=6.15×20=123 (m3/ngày)
Tính cho mùa hè:
Độ ẩm thực tế vào mùa đông: AttH = 51.44% Lƣợng nƣớc cần bổ sung cho mùa hè:
Q1 bể ủH = Aqđ H×Gb -(AttH×Gb) 1000 = 55%×157780 -(51.44%×157.780) 1000 =5.62(m 3/ngày) Tổng lƣợng nƣớc cần bổ sung cho nhà ủ trong mùa hè là:
Qnhà ủH =Q1 bể ủH ×20=5.62×20=112.4 (m3/ngày)
-Hệ thống tuần hoàn nƣớc
Rãnh thu nƣớc rác nằm ở dƣới sàn bể (B x H = 250m x 250mm). Nƣớc rác từ rãnh thu nƣớc rác đƣợc đƣa đến hố thu nƣớc rác. Khi hố thu nƣớc rác đầy phải bơm hút đi.
Lƣợng nƣớc rỉ rác đƣợc thu về hố tụ nƣớc rác. Mỗi nhà ủ có một hố tụ. lƣợng nƣớc rác này đƣợc pha loãng và tuần hoàn lại các hầm ủ. Chọn chiều cao mực nƣớc trong hố tụ là 4m, chiều cao dự phòng là 0.5m. kích thƣớc đáy hố tụ là 5m x 5m. Kích thƣớc xây dựng hố tụ là LxBxH = 5m x 5m x 4.5m.
Chọn ống cấp nƣớc tuần hoàn nƣớc rác có đƣờng kính D150mm, mỗi hầm ủ có 3 ống nhánh. Bán kính phun nƣớc của một phễu là 1.5m, các đƣờng ống nhánh cách nhau 2.5m, miệng phun trên một ống nhánh cách nhau 2.5m. Số miệng phun nƣớc/1 hầm ủ: 6 miệng phun. Số miệng phun cho toàn bộ nhà ủ là 120 miệng phun.
3.1.4.3. Khu nhà ủ tinh
Rác sau khi ra khỏi nhà ủ thô có độ ẩm là 10 – 15%, đƣợc tập kết vào khu ủ tinh bằng xe xúc lật. Sau khi đƣa sang nhà ủ tinh, phải bổ sung độ ẩm đảm bảo độ ẩm lớn hơn 35% khi vào ủ tinh.
Lƣợng mùn từ nhà ủ thô sang nhà ủ tinh đƣợc tính theo công thức: Wmùn=α×Wrác (m3/ngđ)
Trong đó:
+ Wmùn là thể tích mùn khô sau khi ủ
+ α là tỷ lệ mùn còn lại sau quá trình ủ thô do mất nƣớc, do chuyển hóa VSV, lấy α = 0.7.
→Wmùn = α x Wrác = 0.7 x 404.54 = 283.18 (m3/ngđ)
Nhà ủ tinh cần thiết kế ủ trong 10 ngày nên nhà ủ tinh phải đảm bảo sức chứa một lƣợng mùn V = 283.18 x 10 = 2831.8 m3
Chiều cao trung bình mỗi đống ủ chín là 2.5m. Hệ số kể đến sự thay đổi độ cao của đống ủ là α = 1.2.
Diện tích mỗi đống ủ tinh: Smột đống ủ chín=Wmùn ủ một đống×α 2.5 = 283.18×1.2 2.5 =136 (m 2) Chọn kích thƣớc mỗi đống ủ là 10m x 13.6m.
Khoảng cách giữa hai đống ủ là 2.5m, khoảng cách giữa hai dãy ủ phải đủ cho xe xúc lật và công nhân vận hành. Khoảng cách giữa tƣờng và đống ủ là 0.5m. Chọn khoảng cách giữa hai dãy ủ là 5m.
Thiết kế một nhà ủ tinh có kích thƣớc: L x B = 61m x 33.2m.
Diện tích khu vực ủ tinh S = 2025.2 m2, khu vực đƣợc thiết kế có mái che, không phân thành từng ngăn nhƣ hầm ủ.
Giả sử chỉ có 80% phân sau khi ủ tinh đạt tiêu chuẩn làm phân N, P, K. 20% lƣợng phân sau khi sàng không đạt tiêu chuẩn sẽ đƣợc mang đi chôn lấp.
Lƣợng phân không đạt yêu cầu mang đi chôn lấp:
Mphân chôn lấp = 20% x 157.78 = 31.56 (tấn)
3.1.4.4. Khu tinh chế và đóng bao hợp khối với kho chứa sản phẩm
Nhà tinh chế có mái che, đặt một máy tinh chế có quạt thổi trong thùng kín để phân chia mùn tinh chế nhẹ làm phân bón, phần thô còn lại đƣợc sử dụng để cải tạo đất canh tác, đây là sản phẩm bán rẻ cho nông dân.
Phân hữu cơ trong nhà tinh chế sẽ đƣợc trộn thêm các nguyên tố dinh dƣỡng nhƣ N, K, P và một số nguyên tố vi lƣợng khác cần thiết sau đó sẽ đƣợc đóng bao và chuyển về kho.
Nhà tinh chế và đóng bao sản phẩm có kích thƣớc: BxLxH = 50mx30mx5m.
3.1.5. Tính toán khu chôn lấp rác thải hợp vệ sinh 3.1.5.1. Quy mô bãi chôn lấp