2.8.1 Phương pháp cơ học
Giảm kích thước
Kích thước được sử dụng nhằm mục đích là làm giảm kích thước của các loại vật liệu trong rác tải đơ thị. Các thiết bị thường sử dụng là búa đập, kéo cắt, và máy nghiền.
Phân loại theo kích thước
Phân loại theo kích thước hay sàn lọc là một quá trình phân loại hỗn hợp các loại vật liệu cĩ kích thước khác nhau thành hai hay nhiều loại vật liệu cĩ cùng kích thước sử dụng các loại sàng cĩ kích thước khác nhau.
Các thiết bị sử dụng thường nhất là các loại sàng rung và sàng cĩ dạng trống quay. Loại sàng rung sử dụng khi các vật liệu tương đối khơ như là kim loại và thủy tinh. Loại sàng trống quay dùng để tách rời các loại giấy carton và giấy vụn.
Phân loại theo trọng lượng
Phân loại bằng phương pháp trọng lượng là một kỹ thuật được sử dụng rất rộng rãi dùng để phân loại các vật liệu cĩ trọng lượng riêng khác nhau, được sử dụng để tách rời các loại vật liệu từ quá trình cắt nghiền thành hai dạng khác nhau: dạng cĩ trọng lượng riêng nhẹ như giấy, nhựa, các chất hữu cơ và dạng cĩ trọng
lượng riêng năng như là kim loại, gỗ và các loại vật liệu vơ cơ cĩ trọng lượng riêng tương đối nặng.
Kỹ thuật phân loại dựa vào sự khác nhau về trọng lượng riêng của các vật liệu là áp dụng việc phân loại dựa vào khơng khí. Nguyên tắc của phương pháp này là dịng khơng khí đi từ dưới lên trên và các vật liệu nhẹ sẽ được tách rời khỏi các vật liệu nặng hơn.
Phân loại bằng điện trường và từ tính
Phương pháp phân loại bằng điện trường sử dụng phổ biến khi tiến hành cách ly các kim loại màu và kim loại đen. Phương pháp phân loại bằng tĩnh điện được sử dụng để tách ly nhựa và giấy dựa vào sự khác nhau về sự tích điện bề mặt của hai loại vật liệu này.
Nén chất thải rắn
Phương pháp nén chất thải rắn được sử dụng với mục đích làm tăng trọng lượng riêng của các loại vật liệu và như vậy việc chuyên chở và lưu giữ sẽ cĩ hiệu quả hơn. Một vài kỹ thuật hiện đang áp dụng để nén và tái sinh chất thải là đĩng kiện, đĩng khối hay kết thành dạng viên.
2.8.2 Phương pháp hĩa học
Các biện pháp xử lý hĩa học thường được ứng dụng cho việc xử lý chất thải rắn cơng nghiệp, bao gồm một số giải pháp như oxi hĩa, trung hồ, thủy phân… nhằm mục đích phá hủy các liên kết hĩa học trong thành phần chất thải rắn thành các chất dễ phân hủy hoặc làm giảm bớt độc tính của các chất thải rắn nguy hại. Ngồi do tạo thành từ các hydroxit khơng hịa tan. Đối vơi các chất thải rắn từ axít cĩ thể trung hịa bằng kiềm hoặc ngược lại.
2.8.3 Phương pháp ủ phân sinh học
2.8.3.1 Quá trình làm phân compost
Quá trình làm phân compost là quá trình sinh học thường dùng để chuyển hĩa phần chất hữu cơ cĩ trong CTRSH thành dạng humus bền vững được gọi
là compost. Những chất cĩ thể sử dụng làm compost bao gồm: rác vườn, CTRSH đã phân loại, CTRSH hỗn hợp, kết hợp giữ CTRSH và bùn từ trạm xử lý nước thải.
Tất cả các quá trình làm compost đều xảy ra theo ba bước: (1) xử lý sơ bộ CTRSH, (2) phân hủy hiếu khí phần chất hữu cơ của CTRSH và (3) bổ sung chất cần thiết để tạo thành sản phẩm cĩ thể tiêu thụ trên thị trường.
Trong quá trình làm phân compost hiếu khí, các vi sinh vật tùy tiện và hiếu khí bắt buộc chiếm ưu thế. Ở giai đoạn đầu – pha thích nghi, giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với mơi trường mới – vi sinh vật ưu lạnh (mesophilic) chiếm ưu thế nhất. Khi nhiệt độ gia tăng- pha tăng trưởng và pha ưu nhiệt – vi sinh vật chịu nhiệt (thermophilic) lại là nhĩm trội trong khoảng từ 5-10 ngày. Và ở giai đọn cuối – pha trưởng thành – khuẩn tia (actinomycetes) và mốc xuất hiện. Do các loại vi sinh vật này cĩ thể khơng tồn tại trong CTRSH ở nồng độ thích hợp, nên cần bổ sung chúng vào vật liệu làm phân như là chất phụ gia.
Phương pháp ủ compost cĩ thể được phân loại theo cách chất thải rắn được chứa trong container hay khơng (phương pháp ủ ngồi trời và phương pháp ủ trong container), hoặc theo cách oxygen được cung cấp tới phần ủ compost (phương pháp thổi khí cưỡng bức và phương pháp thổi khí thụ động), hoặc theo hình dạng phần ủ compost (phương pháp ủ theo luống dài – windrow, hay phương pháp ủ theo đống).
2.8.3.2 Định nghĩa compost và quá trình chế biến compost
Theo Haug, 1993, quá trình chế biến compost và compost được định nghĩa như sau:
Quá trình chế biến compost là quá trình phân hủy sinh học và ổn định của chất hữu cơ dưới điều kiện nhiệt độ thermorpholic. Kết quả của quá trình
phân hủy sinh học tạo ra nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổ định, khơng mang mầm bệnh và cĩ ích trong việc ứng dụng cho cây trồng.
Compost là sản phẩm của quá trình chế biến compost, đã được ổ định như humus, khơng chứa các mầm bệnh, khơng lơi kéo các cơn trùng, cĩ thể được lưu trữ an tồn và cĩ lợi cho sự phát triển của cây trồng.
Các phản ứng hĩa sinh
Quá trình phân hủy chất thải xảy ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian. Ví dụ quá trình phân hủy protein bao gồm các bước: protein => protides =>amono acids => hợp chất ammonium => nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3
Đối với carbonhydrates, quá trình phân hủy xảy ra theo các bước sau: carbonhydrate => đường đơn => acids hữu cơ => CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chính xác những chuyển hĩa hĩa sinh chuyển ra trong quá trình composting vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết. Các giai đoạn khác nhau trong quà trình composting cĩ thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau:
1. Pha thích nghi (latent phase) là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với mơi trường mới.
2. Pha tăng trưởng (growth phase) đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học đến ngưỡng nhiệt độ mesophilic.
3. pha ưu nhiệt (thermophilic phase) là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổ định hĩa chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất. Phản ứng hĩa sinh này được đặc trưng bằng các phương trình 3.1 và 3.2 trong trường hợp làm phân copost hiếu khí và kị khí như sau:
CONHS + O2 + VSV hiếu khí => CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng (3.1)
COHNS + O2 + VSV kị khí => CO2 + H2S + NH3 + CH4 + sản phẩm khác + năng lượng (3.2)
4. Pha trưởng thành (maturation phase) là giai đoạn nhiệt độ đến mức mesophilic và cuối cùng bằng nhiệt độ mơi trường. Quá trình lên men lần thứ hai xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (là quá trình chuyển hĩa các phức chất hữu cơ thành mùn) và các chất khống (sắt, canxi, nitơ …) và cuối cùng thành mùn. Các phản ứng nitrate hĩa, trong đĩ ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổ định hĩa chất thải như trình bày ở phương trình 3.1 và 3.1) bị oxy hĩa sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuối cùng thành nitrate ( NO3- cũng xảy ra như sau:
NH4+ + 2 3O2 --- NO2- + 2H+ + H2O (3.3) NO2- + 2 1O2 --- NO3- (3.4) Kết hợp hai phản ứng (3.3) và (3.4), quá trình nitrate hĩa xảy ra theo phương trình phản ứng sau:
NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + 5O2 (3.5) Vì NH4+ cũng được tổng hợp trong mơ tế bào như sau:
NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O C5H7O2N + 5O2 (3.6) Các phương ứng nitrate hĩa tổng cộng xảy ra như sau (kết hợp phương trình (3.5) và (3.6).
22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- 21NO3- + C5H7O2N + 20H2O + 42H+ (3.7)
Nitromononas bacteria
Hình 2.2: Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ phân compost
2.8.3.3 Chất lượng compost-tính cần thiết của compost a) Chất lượng compost
Chất lượng compost được đánh giá dựa trên 4 nhân tố sau:
- Mức dộ lẫn tạp chất (thủy tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hĩa học, thuốc trừ sâu…)
- Nồng độ các chất dinh dưỡng (dinh dưỡng đa lượng N, P, K, dinh dưỡng trung lượng Ca, Mg, S;; dinh dưỡng vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Bo).
- Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp ở mức khơng ảnh hưởng cĩ hại tới cây trồng)
- Độ ổn định (độ chín) và hàm lượng chất hữu cơ ( độ ổn định liên quan tới nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ oxygen trong quá trình chế biến compost; độ ổn định thường tỷ lệ nghịch với hàm lượng chất hữu cơ, khi thời gian ủ compost kéo dài, độ ổn định của compost sẽ tăng đi đơi với hàm lượng chất hữu cơ trong compost giảm)
b) Tính cần thiết của compost
0 0 1 100 2 200 3 300 4 400 5 500 6 600 T Thheerrmmoopphhiilliicc P Phhaa t thhíícchh n ngghhii P Phhaattaăênnggttrrưươơûûnngg m meessoopphhiilliicc P Phhaattrrưươơûnnû ggtthhaàønnhh M Meessoopphhiilliicc TThhờờiiggiiaann N Nhhiieệttä đđoộä00CC
- Cải thiện cơ cáu đất: Phân hữu cơ vi sinh khi bĩn vào đất sẽ làm cho nơi cĩ đất sét, đất bạc màu, đất quánh được rã ra rồi khi gặp đất cát lại làm cho cát rời dính lại với nhau, từ đĩ tạo ra đất thơng khơng khí dễ dàng;
- quân bình độ pH trong đất: phân hữu cơ vi sinh chứa nito7, phospho, lân, phosphorous kali, magie, lưu huỳnh nhưng đặc biệt là các chất được hấp thụ vào đất những gì đã mất đi.
- Duy trì độ ẩm ướt cho đất: Phân hữu cơ vi sinh giữ 6 lần trọng lượng của phân là nước, các chất hữu cơ trong phân khi hịa tan vào đất đã trở thành một miếng xốp hút nước rồi luân chuyển nước trong đất để nuơi cây. Nếu đất thiếu các chất hữu cơ sẽ khĩ thẩm thấu nước từ đĩ đất sẽ bị đĩng màng làm nước bị ứ đọng ở mặt trên khiến bị lụt lội, xĩi mịn đất;
- Tạo mơi trường tốt cho các vi khuẩn cĩ lợi cho đất sinh sống: Phân hữu cơ cĩ khả năng tạo ra các chất bồi dưỡng tốt cho các loại cơ cấu sinh trong đất mơi trường sống cho các loại cơn trùng và những loại vi sinh chống lại các tuyến trùng làm hư rễ cây cũng như tiêu diệt các loại cơn trùng phá hại đất đai gây cho các bệnh tật;
- Trung hịa độc tố trong đất trồng: Những nghiên cứu quan trọng gần đây chỉ ra rằng cây phát triển trong đất trồng cĩ bĩn phân hữu cơ vi sinh, hấp thụ ít chì, kim loại nặng và chất ơ nhiễm của đơ thị.
- Dự trữ Nitơ: Phân hữu cơ vi sinh là nhà kho nitơ, vì nĩ bị ràng buộc trong quá trình phân hủy, nitơ cĩ thể hịa tan trong nước khơng bị thấm đi hay oxy hĩa vào khơng khí trong khoảng thời gian từ 3-6 tháng và phụ thuộc vào nhiều đống phân được đổ cĩ duy trì như thế nào.
- Thơng khí: Cây cĩ thể đạt được 95% chất dinh dưỡng cần thiết từ khơng khí, ánh sáng và nước. Đất trồng khơng chặt khict1, khỏe mạnh giúp cho sự khuếch tán khơng khi vào đất trồng trọt vào tro đổi chất dinh dưỡng và độ ẩm oxitcacbon được thống ra do chất hữu cơ, phân hủy khuếch ra ngồi đất
trồng và được hấp thụ bởi các vịm lá bên trên, được tạo ra bởi các cây cách đều nhau, gần nhau.
- Tân tiến nhất trong quá trình tái sinh: Đất cung cấp cho ta thực phẩm, quần áo và nơi sinh sống chúng ta, khép kín chu trình cung cấp độ phì nhiêu, sức khỏe cộng đồng thơng qua chế biến các vật liệu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.8.3.4 Các phương pháp ủ compost
Phương pháp ủ compost theo luống dài với thổi khí thụ động cĩ xáo trộn.
Trong phương pháp này, vật liệu ủ được sắp xếp theo các luống dài và hẹp. Khơng khí được cung cấp tới hệ thống theo các con đường tự
nhiên nhưng do khuếch tán, giĩ, đối lưu nhiệt… Hình 2.3: Phương pháp ủ
Các luống compost được xáo trộn định kỳ theo luống dài
thường xuyên để xáo trộn đều kích thước chất thải trong luống compost, trộn đều độ ẩm và hỗ trợ cho thổi khí thụ động. Việc xáo trộn được thực hiện bằng cách di chuyển luống compost với xe xúc hoặc bằng xe xáo trộn chuyên dụng.
Ưu điểm
+ Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng compost thu được khá đều. + Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì khơng cần hệ thống cung cấp khí cưỡng bức.
Nhược điểm
+ Cần nhiều nhân cơng. + Thời gian ủ dài (3-6 tháng).
+ Do sử dụng thổi khí thụ động nên khĩ quản lý, đặc biệt là khĩ kiểm sốt nhiệt độ và mầm bệnh.
+ Quá trình ủ cĩ thể bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, ví dụ như mưa cĩ thể gây ảnh hướng bất lợi cho quá trình ủ.
+ Phương pháp thổi khí thụ động cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và loại vật tạo cấu trúc phù hợp với phương pháp này thì khĩ tìm hơn so với các phương pháp khác.
Phương pháp ủ compost theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức.
Trong phương pháp này, vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống dài. Khơng khí được cung cấp tới hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí và hệ thống phân phối khí như ống phan phối khí hoặc sàn phân phối khí.
Ưu điểm
+ Dễ kiểm sốt khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm sốt nhiệt độ và nồng độ oxygen trong luống ủ compost.
+ Giảm mùi hơi và mầm bệnh. + Thời gian ủ ngắn (3 – 6 tuần). + Vì sử dụng thổi khí cưỡng bức nên cĩ thể làm luống compost cao và rộng hơn,
nên như cầu sử dụng đất thấp hơn, và cĩ Hình 2.4: phương pháp ủ theo
thể và cĩ thể vận hành ngồi trời hoặc che phủ. đốngvới thổi khí cưỡng bức
Nhược điểm
+ Hệ thống phân phối khí dễ bị tắt nghẽn, cần phải bảo trì thường xuyên. + Chi phí bảo trì hệ thống và chi phí năng lượng cho thổi khí làm tăng tổng chi phí, nên chi phí hệ thống này cao hơn hệ thống thổi khí thụ động.
Phương pháp ủ trong Container
Phương pháp ủ trong container là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được chứa trong container, túi đựng hay trong nhà. Thổi khí cưỡng bức thường được sử dụng cho phương pháp ủ này. Cĩ nhiều phương pháp ủ trong container như
trong bể di chuyển theo phương ngang, ủ trong container thổi khí và ủ trong thùng xoay.
Trong bể di chuyển theo phương ngang, vật liệu được ủ trong một hoặc nhiều ngăn, phản ứng dài và hẹp, thổi khí cưỡng bức và
xáo trộn định kỳ được áp dụng cho phương hình2.5:Phương pháp ủ pháp này. Vật liệu ủ được di chuyển liên container di động.
tục dọc theo chiều dài của ngăn phản ứng trong suốt quá trình ủ.
Trong containeer thổi khí, vật liệu ủ được chứa trong các loại container khác nhau như thùng chứa chất thải rắn hay túi ypolyethylen,… thổi khí cưỡng bức được sử dụng cho quá trình dạng mỷ, khơng cĩ sự rung hay xáo trộn trong container. Tuy nhiên, ở giữa quá trình ủ, vật liệu ủ cĩ thể được lấy ra và xáo trộn bên ngồi, sau đĩ cho vào container lại.
Trong thùng xoay, vật liệu ủ được ủ trong một thùng xoay cham65 theo phương ngang với thổi khí cưỡng bức. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ưu điểm
+ Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết.