1.3.2.1. Rác thải sinh hoạt
Nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu sản xuất chính từ rác thải sinh hoạt. Rác thải sinh hoạt bao gồm nhiều thành phần, trong đó thành phần có ý nghĩa quan trọng, quyết định chất lượng phân vi sinh là các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy. Dưới tác động của vi sinh vật thì rác hữu cơ được phân giải thành các chất mùn dễ hấp thụ cho cây trồng. Do vậy để đảm bảo cho việc sản xuất đạt hiệu quả cao thì chúng ta cần phải phân loại nguồn rác thải trước khi đưa vào sản xuất.
1.3.2.2. Chế phẩm EM và men vi sinh
Chế phẩm EM (Effective Microoganisms) được sử dụng trong xử lý rác thải, bao gồm các vi sinh vật có ích, và các chất dinh dưỡng cần thiết cung cấp cho sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật.
Sử dụng chế phẩm EM dạng bột, pha thành dung dịch sử dụng cho quá trình khử mùi rác thải.
Men vi sinh là dung dịch có chứa các men phân giải lignin và xenlulose hoặc các chất khác có trong nguyên liệu.
Các enzym phân giải lignin: Lignin pezoxidaza, mangan pezoxidaza, laccaza, ligninaza.
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 23 Các enzym phân giải xenlulose: Exoglucanza, endogluanaza, xenlobioza, xenluloza.
1.3.2.3. Nguyên liệu sản xuất khác * Phân urê * Phân urê
Phân urê có dạng tròn, màu trắng trong, dễ hút ẩm, dễ chảy nước, khi tiếp xúc với không khí. Urê dạng bột thường sử dụng có công thức: (NH2)2CO.
* Phân lân
Phân lân hay còn gọi là phân superphosphate đơn có màu xám xanh dạng bột mịn, khi gặp ẩm dễ vón cục. Trong đề tài này sử dụng phân lân dạng bột có công thức hoá học: Ca(H2PO4)2
* Phân kali
Phân kali có dạng viên tròn, màu đỏ, dễ hút ẩm, chảy nước khi tiếp xúc với không khí. Phân lân dạng bột có công thức hoá học: K2O hoặc KCl.
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 24
CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN
2.1. Dây chuyền công nghệ
2.1.1. Đặc điểm dây chuyền công nghệ
Ở các khu vực khác nhau trên thế giới thì đặc điểm, thành phần tính chất của rác thải cũng khác nhau. Do vậy công nghệ xử lý chất thải rắn (rác thải sinh hoạt) cũng khác nhau.
Trong quản lý xã hội ở các nước phát triển, họ đã có những phương pháp quy hoạch rác thải từng khu vực như: Khu công nghiệp, khu sản xuất nông nghiệp, khu vui chơi, giải trí, khu hành chính sự nghiệp…nên việc quản lý và xử lý rác thải dễ dàng hơn… Ở các nước đang phát triển và kém phát triển, sự phân chia khu vực đó chưa rõ ràng nên toàn bộ chất thải chưa được phân loại. Như vậy, ở những nước này, chất thải thường rất phức tạp và có chiều hướng tăng rất nhanh. [3 trang 23]
Với những đặc trưng của rác thải đô thị Việt Nam, mà cụ thể là rác thải sinh hoạt ở thành phố Đà Nẵng, ta chọn công nghệ An sinh – ASC cho thiết kế nhà máy này.
Đặc điểm của công nghệ An Sinh - ASC: [11]
- Mang tính chất một dây chuyền thiết bị đồng bộ từ khâu tiếp nhận rác thải đến công đoạn sản xuất ra sản phẩm cuối cùng.
- Phù hợp với điều kiện địa phương.
- Giá thành rẻ hơn so với dây chuyền xử lý rác nhập ngoại. - Giảm thiểu chôn lấp: Tỷ lệ chôn lấp không quá 10%.
- Phù hợp với xử lý rác thải sinh hoạt tươi của thành phố Đà Nẵng, rác được thu gom chưa có phân loại từ đầu nguồn: Tỷ lệ thu hồi từ 25% đến 30% so với trọng lượng rác tươi, tỷ lệ thu hồi plastic từ 7% đến 10% so với trọng lượng rác tươi.
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 25
2.1.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Sàng rung Kim loại
Vụn hữu cơ Tái chế Máy băm,
cắt nhỏ
Men vi sinh Nhân giống Phân loại bằng sức gió lần 2
Phối trộn Màng mỏng dẻo
Tái chế
Giống Rác thải sinh hoạt
Tạp chất Vi sinh Đất, cát, vụn hữu cơ Tái chế Bãi tập kết rác Phun chế phẩm EM
Nạp lên băng chuyền xử lý
Phân loại sơ bộ bằng tay
Máy xé bao
Phân loại bằng sức gió lần 1
Sàng lồng 1 Tách tuyển bằng tay Máy tách tuyển từ tính Màng mỏng dẻo Màng mỏng dẻo
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 27 Thành phẩm
Tách tuyển mùn hữu cơ (Sàng lồng 2)
Đốt Bã
cellulose Nạp liệu lên băng chuyền
Ủ Máy đánh tơi Tạo hạt Sấy tách ẩm Superphotphat Đóng bao Phối trộn Kali Urê Men vi sinh cố định đạm, phân giải lân
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 29
2.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
Rác thải sinh hoạt từ các khu vực được thu gom vận chuyển tới bãi tập kết (bãi rác Khánh Sơn) để tiến hành xử lý.
2.2.1. Phun chế phẩm EM
* Mục đích: Rác thải sinh hoạt sau khi được đưa vào bãi tập kết rác sẽ được phun chế
phẩm EM để khử mùi hôi trước khi đưa rác vào dây chuyền xử lý tiếp theo. Đồng thời trong chế phẩm EM chứa hỗn hợp các vi sinh vật (nhóm vi khuẩn quang hợp, nhóm vi khuẩn Lactobacillus, nhóm nấm men (Saccharomyces), nhóm nấm sợi và xạ khuẩn). Chúng sẽ tiến hành phân hủy rác thải sinh hoạt, hỗ trợ cho quá trình xử lý.
* Tiến hành: Phunchế phẩm EM dưới dạng sương mù lên rác, giữ trong một khoảng thời gian nhất định nhằm giảm mùi hôi trong rác thải, giảm một số thông số vật lý, hóa học của các thành phần có trong rác đảm bảo yêu cầu vệ sinh môi trường. Tỉ lệ chế phẩm EM sử dụng là 2 lit/1 tấn rác thải. Rác sau khi được xử lý chế phẩm EM được nạp lên băng chuyền xử lý tiếp.
2.2.2. Phân loại sơ bộ
* Mục đích: Rác thải sinh hoạt chứa nhiều thành phần phức tạp như: Các chất hữu cơ, vô
cơ, các chất có khả năng tái sử dụng... gây khó khăn trong quá trình xử lý, tổn thất chi phí và hiệu suất sản xuất phân bón không cao. Do vậy phải tiến hành phân loại sơ bộ để tách bớt thành phần các chất phi hữu cơ có kích thước lớn, tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn sau.
* Tiến hành: Rác tại bãi tập kết được xe xúc lật đưa lên phễu nạp liệu và qua băng chuyền xử lý. Hai bên băng tải có công nhân đứng để phân loại rác bằng tay, nhặt bỏ các loại rác: Lốp cao su, than gỗ, rác y tế…ra khỏi hỗn hợp ban đầu.
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 30
* Mục đích: Rác thải sinh hoạt được chứa nhiều trong những bao nilon, vì vậy cần phải
qua máy xé bao để giải phóng rác ra khỏi bao nilon và làm tơi, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân loại rác về sau.
* Tiến hành: Rác sau phân loại sơ bộ trên băng tải được đưa vào máy xé bao với cơ cấu cơ khí được thiết kế hợp lý, các bao chứa rác sẽ được phá vỡ và nhờ tác động lực đập của máy rác được làm tơi trước khi vào công đoạn tiếp theo.
2.2.4. Phân loại bằng sức gió
* Mục đích: Tách các thành phần nhẹ như bao nilon, túi màng mỏng nhựa dẻo, ... ra khỏi
hỗn hợp rác thải.
* Tiến hành: Rác sau khi được xé nhỏ, làm tơi, tiếp tục đi vào máy phân loại bằng sức gió. Dưới tác dụng của luồng không khí có trong máy các thành phần màng mỏng nhựa dẻo nhẹ sẽ được tách ra theo luồng không khí và được dồn lại thành đống, đưa đi tái chế. Hỗn hợp rác còn lại sẽ theo băng tải đi vào sàng lồng.
2.2.5. Sàng lồng tách đất, cát và mùn vụn hữu cơ
* Mục đích: Tách đất, cát, mùn vụn có trong hỗn hợp để tạo điều kiện thuận lợi cho các
quá trình ủ về sau: Giảm thể tích thiết bị, tránh ảnh hưởng đến các quá trình xử lý sinh học…
* Tiến hành: Rác sau khi tách màng mỏng, nhựa dẻo được băng tải đưa vào máy sàng lồng thùng quay. Máy có thùng quay và sàng nằm nghiêng. Vật liệu trong thùng được nâng lên một góc nhất định rồi trượt tương đối lên bề mặt sàng theo quỹ đạo xoắn ốc. Kích thước lỗ sàng khoảng 20 mm. Đất, cát, mùn vụn hữu cơ có kích thước bé hơn lỗ sàng sẽ lọt qua lỗ sàng và theo băng tải đi ra ngoài. Rác còn lại sẽ được băng chuyền đưa đến công đoạn xử lý tiếp theo.
2.2.6. Tách tuyển bằng tay
* Mục đích: Tách tuyển các chất không có khả năng lên men mà máy phân loại không loại bỏ được.
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 31 * Tiến hành: Rác từ máy sàng lồng thùng quay sẽ được đưa qua băng chuyền để đưa vào công đoạn tiếp theo. Hai bên băng tải có công nhân đứng nhặt bỏ những phần phi hữu cơ ra khỏi hỗn hợp.
2.2.7. Tách tuyển từ tính
* Mục đích: Tách các kim loại ra khỏi hỗn hợp rác thải, giúp quá trình nghiền và ủ rác
diễn ra thuận lợi. Đồng thời tránh ăn mòn, làm hư hỏng các thiết bị nghiền, băm nhỏ,.... * Tiến hành: Rác thải được xử lý ở trên tiếp tục đưa vào xử lý tại máy phân loại từ tính. Tại đây dưới tác dụng của lực từ, kim loại được tách ra khỏi hỗn hợp rác thải. Rác sau đó được đưa vào băng chuyền xử lý tiếp theo còn kim loại sau khi tách ra, kéo theo một lượng nhỏ rác hữu cơ sẽ được đưa qua sàng rung để phân loại tiếp. Mùn hữu cơ đưa qua máy băm, cắt nhỏ rác hữu cơ, còn kim loại được tập trung tại nơi tập kết và đưa đi tái chế.
2.2.8. Băm, cắt nhỏ hỗn hợp hữu cơ
* Mục đích: Nhằm cắt nhỏ rác thải,tạo kích thước đồng nhất, thuận lợi cho quá trình
phối trộn sau này (đảm bảo men vi sinh được rải đều trong hỗn hợp), tăng hiệu suất và rút ngắn thời gian ủ. Đồng thời làm tăng hệ số chứa đầy trong bể ủ, nhờ đó giảm được diện tích nhà ủ.
* Tiến hành: Hỗn hợp rác sau khi được tách kim loại sẽ đưa vào máy băm cắt nhỏ PKC. Ở đây, nhờ tác dụng các dao cắt gắn liền trên đĩa mà rác bị cắt ra thành những thành phần nhỏ có kích thước mong muốn.
2.2.9. Phân loại bằng sức gió lần 2
* Mục đích: Loại bỏ những màng mỏng có kích thước nhỏ và những chất không có khả
năng lên men khác có trọng lượng bé còn sót lại, nhằm làm sạch hơn hỗn hợp rác hữu cơ trước khi ủ.
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 32 * Tiến hành: Rác hữu cơ sau khi qua máy cắt được đưa vào máy phân loại bằng sức gió, dưới áp lực của quạt đẩy, những chất có khối lượng nhỏ: Nilon, màng mỏng nhựa dẻo,… sẽ được đẩy ra khỏi hỗn hợp. Còn nguyên liệu tiếp tục theo băng tải vào nhà phối trộn.
2.2.10. Nhân giống
* Mục đích: Đáp ứng đủ số lượng giống phối trộn với lượng nguyên liệu đã xử lý để tiến
hành quá trình ủ.
* Tiến hành: Vi sinh vật được nuôi cấy trên môi trường thích hợp như môi trường tinh
bột, môi trường CMC hoặc môi trường gelatin và chọn ra những chủng phát triển mạnh, có khả năng phân huỷ nhanh chóng và triệt để rác thải tạo sản phẩm. Ở đây ta nuôi cấy trên môi trường CMC 20% vì chủ yếu vi sinh vật nuôi cấy để phân huỷ cellulose. Thành phần CMC (trong 1 lít môi trường):
+ NaCl : 1 gam
+ Cao men : 0,1 gam
+ Cao thịt : 0,1 gam + Pepton : 0,1 gam
Tiến hành nhân giống theo 2 cấp: I, II
2.2.11. Phối trộn với men vi sinh
* Mục đích:Để bổ sung hỗn hợp vi sinh vật phân giải (men vi sinh), nhằm tăng cường
các quá trình sinh học xảy ra trong khối ủ, nhờ đó rút ngắn được thời gian ủ rất nhiều so với quá trình ủ chỉ sử dụng hệ vi sinh vật tự nhiên
* Tiến hành: Rác sau khi đã phân loại và tách hoàn toàn các tạp chất sẽ đưa vào phối trộn. Phun men vi sinh phân hủy vào dòng chảy rác để phối trộn cho đều. Tỉ lệ men vi sinh sử dụng 1,5% so với lượng rác thải.
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 33 Ở đây ta sử dụng phương pháp ủ hiếu khí, là quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ và ổn định cơ chất dưới điều kiện nhiệt độ cao do các VSV ưa nhiệt gây ra trong điều kiện có oxi không khí để tạo thành mùn hữu cơ có thể sử dụng để sản xuất phân bón cho cây trồng. Quá trình ủ được thực hiện qua 2 thời kì: Ủ sơ bộ và ủ chín.
* Mục đích:
- Làm ổn định rác thải: Các quá trình sinh học xảy ra khi ủ rác thải hữu cơ nhờ hoạt động sống của hệ vi sinh vật sẽ chuyển hóa chất thải thành chất hữu cơ ổn định.
- Tiêu diệt các VSV gây bệnh: Do nhiệt độ cao lên trong quá trình ủ, có thể lên đến 75oC, trung bình khoảng 55-60oC, các VSV gây bệnh sẽ bị tiêu diệt sau 4-5 ngày ủ.
- Làm cho chất hữu cơ trở thành phân bón có giá trị cao: Phần lớn các chất dinh dưỡng đa lượng N, P, K có trong chất thải hữu cơ tồn tại dạng hợp chất hữu cơ, cây trồng không có khả năng sử dụng để sinh trưởng, phát triển được. Sau khi ủ, các chất này được chuyển sang dạng vô cơ như NO3
- , PO4
3-
rất thuận lợi cho cây hấp thụ. Mặt khác, sau khi ủ một phần các chất dinh dưỡng trên còn nằm trong các hợp chất hữu cơ khó tan trong nước nên hạn chế được hiện tượng trôi rửa, hiệu quả sử dụng kéo dài trong nhiều năm.
- Giảm độ ẩm cho khối ủ: Khi ủ nước sẽ tách khỏi chất rắn nhờ nhiệt độ tăng lên của khối ủ làm độ ẩm giảm từ 60% xuống còn 45%, tăng hiệu quả kinh tế và xử lý rất cao. [1, trang 106-107]
* Các quá trình sinh hóa xảy ra trong khi ủ
Quá trình ủ là một quá trình sinh học, ở đó các chất hữu cơ được chuyển hóa tạo thành mùn ổn định. Quá trình này được thực hiện bởi một hỗn hợp các VSV có trong rác thải. Chúng bao gồm vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn…Sự ổn định chất thải phần lớn được kết thúc bằng hoạt động của vi khuẩn.
Các vi khuẩn ưa ấm xuất hiện đầu tiên. Sau đó nhiệt độ được tăng lên, các vi khuẩn ưa nóng phát triển mạnh cùng với các loài nấm mốc ưa nóng. Các nấm mốc ưa nóng thường phát triển sau 5-10 ngày ủ. Nếu nhiệt độ tăng lên quá cao (65-70oC) phần lớn các nấm mốc, xạ khuẩn, vi khuẩn sẽ bị chết, lúc đó chỉ còn tồn tại các bào tử của vi khuẩn.
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 34 Cuối giai đoạn ủ, các loài xạ khuẩn sẽ tạo thành từng đám màu trắng hoặc màu xám trắng trên bề mặt khối ủ.
Các loài vi khuẩn ưa nóng thuộc Bacillus sp đóng vai trò quan trọng trong sự chuyển hóa protein và các hợp chất hydratcacbon.
Quá trình ủ chất thải với sự phát triển của các VSV qua các giai đoạn sau:
- Giai đoạn đầu: Là giai đoạn các loài VSV bắt đầu làm quen với điều kiện môi trường mới.
- Giai đoạn phát triển các vi khuẩn ưa ấm. Giai đoạn này các vi khuẩn phát triển rất mạnh.
- Giai đoạn phát triển các VSV ưa nóng. Ở giai đoạn này các vi khuẩn phát triển rất mạnh.
Chất hữu cơ + O2 + VSV CO2 + NH3 + các sản phẩm khác + năng lượng
Quá trình trên tạo ra những tế bào VSV mới và kết quả là sinh khối VSV ngày càng tăng lên bắt đầu một quá trình lên men lần 2 rất chậm và xảy ra quá trình mùn hóa chất thải. Trong giai đoạn này xảy ra các phản ứng sau:
[1, trang 269]
* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ
Hiệu quả của quá trình ủ phụ thuộc phần lớn vào 2 yếu tố: - Nhóm VSV phát triển trong khối ủ
- Khả năng làm ổn định chất hữu cơ
Các yếu tố này lại phụ thuộc vào các yếu tố sau:
Nitrosomonas Nitrobacte NH4 + + 3/2 O2 NO2 - + H+ + H2O NO2 - + ½ O2 NO3 -
SVTH: Nguyễn Văn Ngọ Trang 35