Xử lý chất thải hữu cơ công nghệ sản xuất phân compost

Bài báo cáo: XỬ LÝ CHẤT THẢI HỮU CƠ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN COMPOST Thành Viên Lê Thị Ngọc Hải Nguyễn Thị Thanh Trà Lê Đình Nghĩa Đàm Thị Phước Hồ Phúc Dương Kiều Ngân Tống Thị Thùy Liên Lê Thị Hồng Thắm Phạm Hồng Duy Mai Thị Nhàn Phạm Thị Kiều Oanh Tăng Thị Thanh Hải Trần Công Duy Phương Nguyễn Đình Tài Nguyễn Thị Thu Mai Thị Lan Nguyễn Hoàng Oanh Trần Thị Thu Cường Lê Văn Toàn Tăng Văn Thảo Trần Hồng Ngọc Trần Minh Nhật Đạt Quang Tuyên Nguyễn Thị Mai Na Tổng quát Phần I: tổng quan về rác thải hữu cơ 1/ định nghĩa 2/tổng quan và thực trạng rác thải hữu cơ việt nam Phần II: Quy trình công nghệ sản xuất phân Compost 1/Định nghĩa phân Compost 2/Sơ đồ sản xuất 3/Các giai đoạn sản xuất ( 9 bước) Phần III: Đề xuất công nghệ PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI HỮU CƠ 1.Chất thải hữu cơ: Chất thải hữu cơ là những chất thải chứa các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học - Nguồn gốc: Nông nghiệp Sinh hoạt Công nghiệp V.v.. Tuy nhiên cũng đã có nhiều hình thức xử lý ở nông thôn như Biogas, ủ phân compost,… quy mô nhỏ. Ở đô thị, một mô hình đang sử dụng phổ biến là một khu liên hợp gồm: một nhà máy phân loại rác, một nhà máy phân vi sinh compost và một bãi chôn lấp hợp vệ sinh. 2. Tổng quan và hiện trạng chất thải hữu cơ ở Việt Nam: Lượng chất thải hữu cơ ở nước ta hiện nay ngày càng nhiều nhưng chưa có biện pháp xử lý hiệu quả. Hiện trạng Thực trạng ở Việt Nam: Tổng lượng rác thải hữu cơ : 6.4 triệu tấn / năm 85% đô thị (từ thị xã trở lên) sử dụng bãi chôn lấp không hợp vệ sinh Thực trạng xử lý chất thải hữu cơ ở Việt Nam hiện nay Tại Việt Nam, một số mô hình xử lý chất thải rắn đô thị quy mô lớn cũng đã được đầu tư trong những năm gần đây. Trong đó có các dự án sử dụng nguồn vốn của Nhà nước và ODA, điển hình như tại Cầu Diễn - TP. Hà Nội (năm 2002) áp dụng công nghệ của Tây Ban Nha tại TP. Nam Định (năm 2003) áp dụng công nghệ của Pháp. Một số dự án sử dụng nguồn vốn tư nhân đều áp dụng công nghệ trong nước như tại Thủy Phương - TP. Huế (năm 2004) áp dụng công nghệ An Sinh - ASC, tại Đông Vinh - TP. Vinh (năm 2005) và TX. Sơn Tây - tỉnh Hà Tây (đang chạy thử nghiệm) áp dụng công nghệ Seraphin. PHẦN II: QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN COMPOST: 1- Khái niệm: Ủ compost được hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất thải hữu cơ dễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định dưới sự tác động và kiểm soát của con người, sản phẩm giống như mùn được gọi là compost. Quá trình diễn ra chủ yếu giống như trong phân hủy tự nhiên, nhưng được tăng cường và tăng tốc bởi tối ưu hóa các điều kiện môi trường cho hoạt động của VSV Compost là sản phẩm giàu chất hữu cơ và có hệ VSV phong phú, ngoài ra còn chứa các nguyên tố vi lượng có lợi cho đất và cây trồng 2- Sơ đồ sản xuất: Đổ vào băng tải Phân loại Chất hc ko lên men Các chất vô cơ Qua nam châm phan loại sắt Tái sử Dụng Chôn lấp Tái chế ủ trong các thùng( bể) sàng Nghiền Phân ủ (compost) Chất thải cân 2- Sơ đồ sản xuất: 3.Các giai đoạn sản xuất phân gồm 9 bước: Bước 1: Phân lọai rác. Bước 2: Trộn rác với các thành phần bổ sung Bước 3: Đổ rác vào bể ủ. Bước 4: Đảo trộn rác. Bước 5: Kiểm soát nhiệt độ. Bước 6: Kiểm soát độ ẩm. Bước 7: Ủ chín. Bước 8: Sàng lọc Compost. Bước 9: Chứa và đóng bao. Bước 1: Phân loại rác:  Rác thu gom đến xưởng sẽ được phân lọai bằng tay thành 3 lọai: 1. Dễ phân hủy 2. Tái chế 3.Đổ bỏ Bước 2: Trộn rác với các thành phần bổ sung: Có tỷ lệ Carbon và Nitrogen (gọi là C/N) rất quan trọng cho quá trình phân hủy rác. Cả C và N đều là thức ăn cho vi sinh vật phân hủy thành phần hữu cơ. Trong đó Carbon quan trọng cho sự tăng trưởng các tế bào, còn Nitrogen là nguồn dưỡng chất. Nguyên liệu rác ban đầu nên có tỷ lệ C/N từ 25:1 đến 40:1 để giúp quá trình phân hủy nhanh và hiệu quả. Độ dao động C/N của rác gia đình khá cao và thể làm compost.  Bước 3: Đổ rác vào bể ủ: Thành phần rác hữu cơ dễ phân hủy sẽ được rải đổ trên bề mặt của bể ủ với chiều dày từng lớp khỏang 20cm và cung cấp bằng chế phẩm EM lên bề mặt của rác trong bể ủ (Theo hướng dẫn trên bao bì của sản phẩm). Trong vài ngày đầu nhiệt độ sẽ tăng lên đến 600C, điều này giúp cho sản phẩm compost không còn mầm bệnh và cỏ dại. Quá trình compost sẽ diễn ra trong 40 ngày và sau đó sẽ được đưa qua bể ủ chín 15 ngày nữa. Trong suốt thời gian ủ cần phải theo dõi nhiệt độ 1 cách thường xuyên. Hàng tuần đào 1 lỗ để kiểm tra độ ẩm, nếu quá khô thì phải rưới thêm nước. Bước 4: Đảo trộn rác: Một trong những khâu quan trọng của quá trình compost là phải đảm bảo cung cấp đầy đủ không khí. Trong vài ngày đầu lượng vi sinh vật hiếu khí tăng trưởng rất nhanh nên cần nhiều oxy. Việc thiếu oxy sẽ làm tăng trưởng vi sinh vật kỵ khí và làm xuất hiện mùi hôi, đồng thời làm chậm quá trình compost. Vì thế phải lưu ý để luôn đảm bảo lượng không khí được cung cấp đầy đủ.  Bước 5: Kiểm soát nhiệt độ: Họat động của vi sinh vật hiệu quả trong khỏang nhiệt độ từ 65 – 700 C trong khỏang 1 – 3 ngày. Nhiệt độ trên 70 sẽ ức chế họat động này. Nhiệt độ trên 80 sẽ làm chết hầu hết các vi sinh vật và quá trình compost sẽ dừng lại. Nhiệt độ dưới 65 là thích hợp nhất cho quá trình compost và cũng đảm bảo tiêu diệt các hạt cỏ dại, trứng ấu trùng và các chất hại cho con người. Vì thế cần duy trì nhiệt độ này trong ít nhất là 3 ngày. Sau tuần thứ nhất nhiệt độ sẽ giảm và quá trình compost cũng chậm lại. Quá trình sẽ chuyển qua giai đọan thực vật với nhiệt độ từ 45 – 50 và các vi sinh vật khác sẽ giữ vai trò chuyển hóa cho đến khi rác trở thành compost Bước 6: Kiểm soát độ ẩm: Vi khuẩn lấy các dưỡng chất chỉ khi nó được phân hủy thành ion trên mặt phân tử nước. Vì thế độ ẩm giữ 1 vai trò quan trọng. Để đảm bảo tốc độ phân hủy cần duy trì độ ẩm trong các bể compost ở mức 40 – 60%. Kiểm tra độ ẩm nhanh chóng bằng cách bốc 1 nắm rác và bóp chặt: (A) Nếu chỉ có 1 vài giọt nước chảy ra thì độ ẩm tốt nhất. (B) Nếu không có giọt nước chảy ra thì độ ẩm dưới 40%, điều này cho biết việc cung cấp dưỡng chất bị ngăn cản. Do vậy quá trình compost bị chậm lại. Thông thường nhiệt độ của rác trong bể gỉam suốt quá trình vì thành phần nước quá thấp. Bổ sung thêm nước sẽ làm tăng nhiệt độ và quá trình compost sẽ tiếp tục. (C) Nếu có quá nhiều giọt nước chảy ra độ ẩm quá cao sẽ xuất hiện quá trình phân hủy kỵ khí và rác sẽ bốc mùi khó chịu.  Bước 7: Ủ chín: -Sau khỏang 40 ngày, rác trong các bể sẽ ngả màu như màu đất và nhiệt độ xuống dưới 50. - Di chuyển compost sang bể ủ chín. Bể này có thể cao hơn (1,5m) để tiết kiệm không gian.- Không cần phải đảo trộn. - Bổ sung thêm ít nước nếu compost quá khô. - Vào mùa mưa nên giữ để compost không bị ướt vì nước mưa có thể mang đi các dưỡng chất.- Tiếp tục theo dõi nhiệt độ cho đến khi ổn định bằng với nhiệt độ không khí bên ngòai. Nếu nhiệt độ tăng khi thêm nước, quá trình chín sẽ chậm lại và cần thêm vài ngày nữa. - Compost chín có kích thước thô, nó phụ thuộc vào vật liệu ban đầu và số lần đảo trộn. Trong nhiều trường hợp compost cần được sàng, kích thuớc sàng tùy thuộc vào yêu cầu của thị trường địa phương, thông thường khỏang 10mm. - Việc sàng cũng giúp lọai bỏ các phần không phải hữu cơ còn sót lại trong quá trình phân lọai ban đầu như các mẩu plastic, mẩu kim lọai, ... - Phần hửu cơ chưa chín còn lại sau khi sàng sẽ được sử dụng lại để trộn với phần rác mới như một nguồn carbon và vì nó có chứa sẵn các vi sinh vật của quá trình compost Bước 8: Sàng lọc Compost: Bước 9: Chứa và đóng bao: - Nếu compost còn nóng hơn nhiệt độ bên ngòai sau khi sàng, có nghĩa rằng compost còn chưa chín hòan tòan. Trong trường hợp này cần phun thêm 1 ít nước và tiếp tục ủ lại thêm 1 tuần nữa. Kiểm tra lại nhiệt độ trước khi đóng bao. Compost cần phải khô khi đóng bao để giảm trọng lượng vận chuyển (độ ẩm 2.5 III.1.2 Sản xuất compost làm thoáng khí cưỡng bức: Đặc điểm: dùng thiết bị thổi không khí từ dưới lên trên (áp suất dương) hoặc thiết bị hút khí từ trên xuống (áp suất âm) Ưu nhược điểm của PP ủ thông khí windrow Một khối lượng lớn các vật chất hữu cơ có thể được ủ nhanh chóng với lao động ít hơn Kiểm soát mùi được cải thiện Chất lượng của các sản phẩm cuối cùng có thể được kiểm soát tốt hơn. Chỉ xử lý tốt cho những chất thải có cấu tạo dạng hạt, kích thước hạt không quá 3-4 cm và tương đối đồng đều III.2- Sản xuất compost trong các thùng Mục đích sản xuất compost trong các thùng: Tăng tốc quá trình ủ phân compost bằng việc duy trì các điều kiện tốt nhất cho VSV hoạt động Giảm thiểu tác hại lên môi trường Hoạt động ủ phân trong thùng chứa: Các điều kiện phân bón được kiểm soát bằng cách sử dụng sục khí và / hoặc khuấy trộn để thúc đẩy sự phân hủy nhanh Hàm lượng ôxy cung cấp tối ưu cho hoạt động hiếu khí(> 10%), độ ẩm tối ưu (40-60%), và kiểm soát nhiệt độ trong khoảng ưu ấm tối ưu, nơi vi khuẩn hoạt động có hiệu quả nhất Để làm được điều này, sục khí và khuấy trộn được điều khiển bởi nhiệt độ, độ ẩm và / hoặc tuần hoàn oxy (thông thường là nhiệt độ), hoặc theo chu kì Hệ thống sục khí có thể được có hoặc không và có nhiều thiết kế, nhưng không khí nên được phân bố đều.Hệ thống khuấy trộn cũng phá vỡ các hạt, cung cấp các vi sinh vật tiếp cận tốt hơn với carbon để phân hủy Thời gian ủ 2- 3 tuần có thể ngắn hơn hoặc dài hơn Ưu điểm của ủ phân compost trong các thùng: Phân bón có thể được kiểm soát chặt chẽ hơn, dẫn đến phân hủy nhanh hơn và chất lượng sản phẩm đồng bộ hơn Giảm sự ảnh hưởng của thời tiết Tốn ít nhân lực để vận hành hệ thống và nhân viên ít tiếp xúc với vật liệu ủ thường có thể được thực hiện tại chỗ, tiết kiệm chi phí thu gom tốn ít diện tích Quy trình lọc và sử lý không khí và có thể được dễ dàng thu gom và xử lý Cộng đồng dễ chấp nhận hơn Nhược điểm của ủ phân compost trong các thùng Chi phí đầu tư cao Tốn kém chi phí và kỹ năng cho việc vận hành và bảo trì Hệ thống có thể bị treo tắt do vấn đề mùi hôi, thiếu các bộ phận có sẵn phụ tùng hoặc để bảo trì thường xuyên, Công suất bị hạn chế bởi kích thước của thùngMặc dù hiện nay nhiều hệ thống kiểu mới cho công suất cao Các hệ thống ủ phân Compost khác: Các thùng hình trụ có khả năng chuyển động liên tục,thường đạt tốc độ 1 vòng / phút hoặc ít hơn. Trộn, xay và thông khí nguyên liệu để bắt đầu phân compost Quá trình ủ diễn ra nhanh- một phần do kích thước hạt giảm dần Thông thường thời gian lưu trú rất ngắn: 2-3 tuần I. Các trống xoay Một vài hệ thống trống xoay: Các hệ thống ủ phân Compost khác: BioSystem Solutions’ Vertical ( hệ thống khuấy trộn kiểu thẳng đứng) BioTower( thiết bị dạng tháp): khả năng ủ lên đến 20 tấn/ngày , với hệ thống nạp nguyên liệu, khuấy trộn tháo sản phẩm tự động hóa. Thiết bị đo và điều chỉnh nhiệt độ,oxy, độ ẩm đều được tích hợp trong đó. Khí thải được xử lý qua hệ thống màng lọc sinh học và nước rỉ được giữ lai, làm sạch và tái sử dụng. Các hệ thống ủ phân Compost khác: Các hệ thống ủ phân Compost khác: HotRot Composting Systems: thùng chứa hình chữ U có hệ thống thông khí cưỡng bức. Cấu tạo bởi các răng cưa gắn liền với một trục trung tâm. Công suất đầu vào có thể lên đến 14 tấn/ngày . Có thể lập trình để điều chỉnh lượng nguyên liệu đầu vào và duy trì thời gian lưu giữ và mô đun mở rộng để chứa. Các hệ thống ủ phân Compost khác: Tài liệu tham khảo [1] USDA, 2000 - National Engineering Handbook - Composting [2] US.EPA, 1997. Inovative Uses of Compost [2] CMC, 2005. Guide to Selecting an Invessel Composting System