XỬ LÝ BÙN THẢI GIẤY BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÀM PHÂN COMPOST
3.2.1. Hệ thống sản xuất dạng “windrow”.
Hệ thống sản xuất compost dạng “windrow” có thể được cơ giới hoá cao và thậm chí phần nào đó như một quy trình tự động. Hiện nay, trong thực tế, có hai kiểu hệ thống sản xuất compost dạng “windrow” được sử dụng, đó là: hệ thống tĩnh và hệ thống có đảo trộn. Như phần trước có trình bày, cách làm thoáng khí chính là điểm khác nhau cơ bản giữa kiểu tĩnh và kiểu có đảo trộn. Trong đó, đối với kiểu tĩnh, cách làm thoáng khí không cần xáo trộn luống compost, ngược lại, đối với kiểu có đảo trộn, cách làm thoáng khí là giật luống đổ mạnh xuống sau đó dồn đống trở lại.
Một quá trình sản xuất compost dạng “windrow” gồm các bước cơ bản sau: Đầu tiên là trộn lẫn vật liệu có hàm lượng chất xơ cao kích thích hoạt động phân hủy vào chất thải rắn nếu cần thiết. Sau đó đánh luống và bố trí phương pháp
làm thoáng khí và tiến hành quá trình ủ compost. Sau đó sàng lọc hỗn hợp sản phẩm compost để loại bỏ những vật liệu có hàm lượng chất xơ cao có thể tái sử dụng và hoặc để tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật.
Xử lý sản phẩm compost là phần sản phẩm compost tập trung lại thành đống trong một khoảng thời gian nhất định, đây là một phần của quá trình làm cho sản phẩm compost hoàn toàn ổn định trong toàn bộ quá trình sản xuất compost. Cuối cùng là lưu trữ.
a. Sản xuất phân compost làm thoáng khí thụ động.
Trong sản xuất compost làm thoáng khí thụ động, mặc dù một lượng oxy có thể xâm nhập vào lớp ngoài cùng của luống ủ bằng cách khuếch tán, lực chuyển động cơ bản để đưa không khí bên ngoài xâm nhập vào trong luống ủ compost và thay thế CO2 là sự đối lưu. Về mặt lý thuyết, khí đi vào luống ủ không cần có sự can thiệp của máy móc. Sự đối lưu xuất hiện do chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong luống ủ compost và lớp không khí bên ngoài, do chênh lệch nồng độ oxy và do dòng không khí thổi ngang qua luống ủ.
Trong một vài trường hợp, để đẩy mạnh sự đối lưu và sự di chuyển của không khí, người ta thiết kế thêm bộ phận cho hệ thống. Những bộ phận này thường được thiết kế theo hình dáng các ống thông khí và lỗ thông hơi, chen vào trong các đống ủ compost. Lấy ví dụ, ở Trung Quốc, người ta đã sử dụng một hệ thống sản xuất compost có phương pháp làm thoáng khí thụ động. Chất hữu cơ được xử lý trong hệ thống (trong trường hợp được quan sát, là chất hữu cơ trong rác thải và phân bắc) ở dạng hỗn hợp. Hỗn hợp này được dồn thành đống có chiều cao khoảng chừng 15-20cm. Sau đó, 4 cây gỗ có đường kính khoảng từ 6-8cm được đặt nằm ngang trên hỗn hợp theo hình “3.1”. Khoảng cách giữa những cây gỗ khoảng 1m. Tại những điểm chúng giao nhau, dựng lên 4 cây gỗ đứng thẳng (hoặc những cái cọc trúc). Sau đó, chất rác thải lên cho đến khi luống đạt độ cao khoảng chừng 1m. Tiếp theo toàn bộ luống được phủ bùn. Ngay khi bùn khô, người ta lấy những cây gỗ ra khỏi luống. Theo lời của người đại diện của chính quyền thành phố đến thăm (thành phố Tianjin), quá trình ủ compost mất khoảng 3 tuần trong mùa hè và khoảng 4 tuần trong mùa đông sẽ hoàn thành.
Hình 3.1: Phương pháp làm thoáng khí tự động ở trung quốc.
Những người thiết kế hệ thống đã cho rằng hệ thống này có nhiều ưu điểm, bao gồm:
- Đạt được nhiệt độ cao trong đống ủ compost. - Đạt được sự phân phối nhiệt độ khá đồng đều. - Sự phát thải mùi ít nhất.
Đáng tiếc, hiệu quả của những thiết kế như vậy và sự đối lưu trong hệ thống để đảm bảo duy trì điều kiện hiếu khí trong toàn bộ khối ủ compost chưa tốt. Vấn đề là sự di chuyển khí ở cạnh bên không đủ.
b. Sản xuất phân compost làm thoáng khí cưỡng bức.
Tên gọi “làm thoáng khí cưỡng bức” đã thể hiện phương pháp làm thoáng khí trong hệ thống là dùng thiết bị thổi không khí từ dưới lên trên (áp lực dương) hoặc dùng thiết bị hút không khí từ trên xuống (áp lực âm) đi xuyên qua đống ủ compost không xáo trộn. Từ những năm 1950, hệ thống với phương pháp làm thoáng khí cưỡng bức đã được giới thiệu và nghiên cứu. Tuy nhiên, cho đến những năm 1970, nó mới được chú ý đến. Mặc dù thực tế đã chứng minh hiệu quả của nó trong sản xuất compost từ phân bón, nhưng mọi người đã chuyển hướng chú ý sang ứng dụng khác vì cơ bản hệ thống có khả năng thích nghi nhanh chóng với xử lý bùn thải.
Điểm hấp dẫn của phương thức hút khí cưỡng bức từ trên xuống (áp lực âm) là khả năng dẫn khí thoát ra đi qua thiết bị xử lý mùi. Thiết bị đó có thể là lọc sinh học với vật liệu lọc là khối vật liệu hữu cơ ổn định. Xử lý mùi trong sản xuất compost ở các nước đang phát triển bằng lọc sinh học là cách giải quyết rất thích hợp. Các thiết bị xử lý mùi khác có thể kết hợp sử dụng công nghệ xử lý khí thoát ra từ quá trình đốt cháy cải tiến.
Trong đống ủ compost tĩnh, nếu độ ẩm không cao quá mức, điều kiện hiếu khí có thể được duy trì ở mức hợp lý không kể những gián đoạn ngắn định kỳ do quá trình làm thoáng (độ ẩm an toàn là trong phạm vi 40-55%). Bởi vì tốc độ cần thổi/hút khí phụ thuộc vào một số nhân tố thay đổi nên muốn xác định tốc độ thực sự cần thổi/hút khí trong trường hợp cụ thể nên tiến hành thí nghiệm.
Hình 3.2: Hình ảnh luống ủ được làm thoáng kiểu tĩnh. Tần suất đảo trộn:
Theo lý thuyết, số lần đảo trộn phải làm sao đạt được các yêu cầu sau: Cung cấp oxy đầy đủ, và tiêu diệt tất cả các mầm bệnh. Tuy nhiên, trong thực tế, vì những lý do kinh tế và kỹ thuật, người ta buộc phải dung hòa giữa thực tế và lý thuyết.
Để đáp ứng nhu cầu oxy, tần suất đảo trộn tùy thuộc vào thể tích lỗ xốp có trong đống ủ compost. Thể tích lỗ xốp có trong đống ủ phụ thuộc vào độ xốp và độ ẩm của đống ủ compost. Thể tích lỗ xốp nói chung lại phụ thuộc vào sự bền vững trong liên kết giữa các hạt trong luống ủ và khả năng giữ nguyên vẹn lỗ xốp. Do đó, vật liệu càng khô, liên kết giữa các hạt càng bền chắc, thì số lần đảo trộn cần càng ít.
Yếu tố có khả năng làm thay đổi tần suất đảo trộn là tốc độ phân hủy được người vận hành yêu cầu, vì sự thông khí làm ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy. Nếu như không có sự ảnh hưởng của các yếu tố khác, tốc độ phân hủy tăng khi độ thông khí tăng cao, và độ thông khí tăng cao mãnh liệt khi tần suất đảo trộn tăng.
Kinh nghiệm thực tế cho thấy tốc độ của quá trình ủ compost có thể nhanh hơn nếu đạt được 2 tổ hợp điều kiện như sau:
- Thứ nhất là sử dụng cơ chất:
• Cung cấp đủ chất dinh dưỡng cho vi khuẩn hoạt động.
• Có vật liệu có hàm lượng chất xơ cao, chẳng hạn như cỏ khô, lá khô, dăm bào, mùn cưa, hay giấy.
- Thứ hai là quy hoạch đảo trộn sao cho: Lần đảo trộn đầu tiên bắt đầu vào ngày thứ 3 kể từ khi xây dựng xong đống ủ compost, sau đó thực hiện tiếp bốn lần đảo trộn giống như vậy. Nghĩa là, mỗi ngày một lần.
Sau lần đảo trộn thứ tư, chỉ cần 4 ngày đảo trộn một lần hoặc 5 ngày đảo trộn một lần. Hai tổ hợp điều kiện vừa nêu thường không ứng dụng được cho sản xuất compost từ bùn thải. Khi tần suất đảo trộn nhiều, ví dụ: Mỗi ngày 1 lần, thường có thể làm giảm bớt sự phát thải mùi thối rửa, bởi vì những mùi như vậy là dấu hiệu của quá trình phân hủy kỵ khí. Chế độ đảo trộn mỗi ngày một lần cũng có thể giúp độ ẩm thừa trong luống ủ compost giảm nhanh hơn.
Những thuận lợi:
- Dễ kiểm soát khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ oxy trong luống ủ.
- Giảm mùi hôi và mầm bệnh. - Thời gian ủ ngắn (3-6 ngày).
Vì sử dụng thổi khí cưỡng bức nên luống phân có thể cao và rộng hơn so với thổi khí thụ động, do đó nhu cầu sử dụng đất thấp hơn, có thể vận hành ngoài trời hoặc che phủ.
Những hạn chế:
Ngoài những hạn chế về kinh tế - chính trị - xã hội, hạn chế cơ bản của sản xuất compost dạng luống bắt nguồn từ vấn đề sức khoẻ cộng đồng hoặc là liên quan đến môi trường. Nếu có phân người hoặc có những động vật truyền nhiễm còn lại trong cơ chất của quá trình sản xuất compost thì có khả năng sức khỏe cộng đồng sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng, tùy thuộc vào mức độ đạt đến và duy trì nhiệt độ đủ gây chết mầm bệnh .
Vấn đề là nhiệt độ đủ gây chết mầm bệnh thường không lan tỏa hết khắp toàn bộ luống ủ; điều chắc chắn xảy ra đối với lớp ngoài cùng. Thêm một vấn đề nữa là sự tái nhiễm của vật liệu đã tiệt trùng, do quá trình đảo trộn, chúng có khả năng bị nhiễm bẩn trở lại bởi vật liệu chưa tiệt trùng. Tuy nhiên, sự tái nhiễm như vậy có thể được khắc phục bằng cách tăng tần suất đảo trộn.
Sự phát thải mùi gần như không tránh được – bất chấp hệ thống ngăn ngừa chúng là: Nguyên nhân gây ảnh hưởng môi trường nghiêm trọng. Hạn chế này và những biện pháp đề nghị để khắc phục nó được thảo luận ở trong phần khác. Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng đặc điểm của hầu hết những hệ thống xử lý sơ bộ và xử lý chất thải đô thị là đều có mùi khó chịu.
Thời gian ủ compost khá dài và yêu cầu diện tích lớn hơn đi kèm được hiểu là một hạn chế của quá trình sản xuất compost dạng luống. Hạn chế này không nhất thiết là bất lợi bởi vì, như đã giải thích từ sớm, quá trình sản xuất compost nhanh chỉ là ưu điểm khi diện tích đất cần bị giới hạn hoặc là khi sản xuất compost dạng trong thùng hay kênh mương. Và trong trường hợp sau, nếu giảm được chi phí cho diện tích đất yêu cầu thì cũng cần 1 chi phí tương đương hoặc hơn cho buồng ủ compost (“reactor”) trong hệ thống sản xuất compost trong thùng hay kênh mương.