Đề tài Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT / ngày

nh nitơ.10 1.2.2. Phân lân vi sinh.10 1.2.3. Thực trạng phân bón VSV ở Việt Nam11 Chương 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN12 2.1. Sơ đồ công nghệ một số nước trên thế giới.12 2.2. Lựa chọn sơ đồ công nghệ...19 Chương 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT TRONG DÂY CHUYỀN...28 3.1. Công đoạn tính toán trong sản xuất phân vi sinh....28 3.1.1. Công đoạn phân loại.28 3.1.2. Công đoạn phối trộn.39 3.1.3. Công đoạn ủ hiếu khí31 3.1.4. Công đoạn ủ chin..40 3.1.5. Công đoạn tinh chế và đóng bao sản phẩm..41 3.2. Tính toán các thiết bị chính và thiết bị phụ trong dây chuyền sản xuất phân vi sinh.44 3.3. Tính toán mặt bằng.50 3.3.1. Tính diện tích mặt bằng nhà máy.50 3.3.2. Lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy và nguyên tắc bố trí mặt bằng...55 KẾT LUẬN...56 Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 2 TÀI LIỆU THAM KHẢO57 Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 3 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa nước ta đã đạt được nhưng thành tựu to lớn về kinh tế, công nghệ và kĩ thuật. Tuy nhiên. đi đôi với sự phát triển là những vấn nhức nhối về môi trường. Phát triển càng nhiều thì hiểm họa đối với môi trường cũng tang theo. Chính vì vậy vấn đề ô nhiễm môi trường đang là vấn được quan tâm hàng đầu hiện nay. Sự phát triển bao gồm quá trình đô thị hóa nhanh chóng kéo theo lượng rác thải đô thị phát sinh ra ngày càng nhiều. Đây là một vấn đề đáng lo ngại hiện nay vì lượng rác thải sinh ra vượt quá khả năng xử lý của các công ty môi trường. Đứng trước thực trạng này, nước ta cũng đã có nhiều biện pháp xử lý, sử dụng phương pháp như chôn lấp, sản xuất chế phẩm phân vi sinh đang được áp dụng với quy mô vừa và nhỏ, phương pháp đốt thì đang được nghiên cứu và dần đưa vào thực tiễn. Và rác thải của Việt Nam chưa được phân loại tại nguồn nên sẽ khó khăn cho việc sử dụng công nghệ của nước ngoài. Ngoài việc đầu tư nghiên cứu về giải pháp xử lý, chúng ta cần thực hiện tuyên truyền và nâng cao ý thức phân loại rác từ nguồn nhằm giải quyết vấn đề này. “Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, năng suất 70 tấn/ngày” là đề tài đồ án của em. Đây không phải là một đề tài mới, đã được áp dụng tại nước ta và mang lại giá trị cao. Đề tài vừa xử lý rác thải đô thị, vừa đem lại hiệu quả kinh tế. Trong khuôn khổ đồ án, em xin trình bày một số nội dung như sau: tìm hiểu thực trạng rác thải ở Việt Nam, quy trình công nghệ làm phân vi sinh, tính toán thiết kế mặt bằng dây chuyền sản xuất Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 4 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT 1.1. Tìm hiểu về chất thải rắn sinh hoạt 1.1.1. Định nghĩa Chất thải rắn được hiểu là tất cả các chất thải phát sinh ra do các hoạt động của con người và động vật tồn tại ở dạng rắn và được thải bỏ khi không còn hữu dụng hay không muốn dung nữa, bao gồm tất cả những chất rắn không đồng nhất thải ra từ cộng đồng dân cư ở đô thị cũng như các chất thải đồng nhất của các ngành sản xuất nông nghiệp, công nghiệp, khai khoáng Chất thải rắn sinh hoạt là chất thải rắn sinh ra từ hoạt đông hàng ngày của con người. Rác thải sinh hoạt ở mọi nơi mọi lúc trong phạm vi thành phố hoặc các khu dân cư, từ các hộ gia đình, khu thương mại, chợ và các tụ điểm buôn bán, nhà hàng, khách sạn, công viên, khu vui chơi giải trí, các viện nghiên cứu, trường học, các cơ quan nhà nước 1.1.2. Nguồn gốc, đặc điểm, thành phần, tính chất của rác thải sinh hoạt a, Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn Các nguồn chủ yếu phát sinh chất thải rắn sinh hoạt bao gồm: - Từ khu dân cư: Bao gồm các khu dân cư tập trung, những hộ dân cư tách rời. Nguồn rác thải chủ yếu là: thực phẩm dư thừa, thủy tinh, gỗ, nhựa, cao sucòn có một số chất thải nguy hại - Từ các động thương mại: Quầy hàng, nhà hàng, chợ, văn phòng cơ quan, khách sạn,...Các nguồn thải có thành phần tương tự như đối với các khu dân cư (thực phẩm, giấy, catton,..) - Các cơ quan, công sở: Trường học, bệnh viện, các cơ quan hành chính: lượng rác thải tương tự như đối với rác thải dân cư và các hoạt động thương mại nhưng khối lượng ít hơn. -Từ xây dựng: Xây dựng mới nhà cửa, cầu cống, sửa chữa đường xá, dỡ bỏ các công trình cũ. Chất thải mang đặc trưng riêng trong xây dựng: sắt thép vụn, gạch vỡ, các sỏi, bê tông, các vôi vữa, xi măng, các đồ dùng cũ không dùng nữa - Dịch vụ công cộng của các đô thị: Vệ sinh đường xá, phát quan, chỉnh tu các công viên, bãi biển và các hoạt động khác,... Rác thải bao gồm cỏ rác, rác thải từ việc trang trí đường phố. - Các quá trình xử lý nước thải: Từ quá trình xử lý nước thải, nước rác, các quá trình xử lý trong công nghiệp. Nguồn thải là bùn, làm phân compost,... Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 5 - Từ các hoạt động sản xuất công nghiệp: Bao gồm chất thải phát sinh từ các hoạt động sản xuất công nghiệp và tiểu thủ công, quá trình đốt nhiên liệu, bao bì đóng gói sản phẩm,... Nguồn chất thải bao gồm một phần từ sinh hoạt của nhân viên làm việc. - Từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp: Nguồn chất thải chủ yếu từ các cánh đồng sau mùa vụ, các trang trại, các vườn cây,... Rác thải chủ yếu thực phẩm dư thừa, phân gia súc, rác nông nghiệp, các chất thải ra từ trồng trọt, từ quá trình thu hoạch sản phẩm, chế biến các sản phẩm nông nghiệp. Bảng 1.1: Chất thải đặc trưng từ một số nguồn phổ biến [𝟏] Nguồn thải Thành phần chất thải Khu dân cư và thương mại Chất thải thực phẩm, giấy, carton, nhựa, vải, cao su, rác vườn, gỗ, nhôm, kim loại chứa sắt và các loại khác: tã lót, khăn vệ sinh Chất thải đặc biệt Chất thải thể tích lớn, đồ điện dân dụng, hàng hóa, rác vườn thug om riêng, pin, dâu, lốp xe, chất thải nguy hại Chất thải từ viện nghiên cứu công sở Bao gồm chất thải sinh hoạt như trong khu dân cư và thương mại, chai lọ đựng hóa chất , găng tay, pin, đồ điện tử Chất thải từ dịch vụ Vệ sinh đường phố: Bụi, rác, xác động vật, xe máy hỏng, cỏ, gốc cây, ống kim loại và nhựa cũ, ăn uống: chai nước giải khát, can sữa, lon bia,..thùng carton, nhựa hỗn hợp, vải, giẻ rách... Hoạt động sản xuất Rơm, rạ, rễ cây, lá, đất, thùng, bao , vỏ , đồ đựng các loại, tro, bụi, xỉ than b,Thành phần của chất thải rắn sinh hoạt Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 6 Bảng 1.2: Bảng phân loại một số thành phần của chất thải rắn sinh hoạt Thành phần Định nghĩa Ví dụ Các chất cháy được Giấy Các vật liệu làm từ bột và giấy Các túi giây, mảnh bìa, giấy vệ sinh Hàng dệt Có nguồn gốc từ các sợi Vải, len, nilong... Thực phẩm Các chất thải từ đồ ăn, thực phẩm Cọng rau, vỏ quả, thân cây, lõi ngô Cỏ, gỗ củi, rơm rạ Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ gỗ, tre, rơm Đồ dùng bằng gỗ như bàn ghế, đồ chơi, vỏ dừa Chất dẻo Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ chất dẻo Phim cuộn, túi chất dẻo, chai lọ, dây điện, các đấu vòi Da và cao su Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ da và cao su Bóng, giày, ví, băng cao su Các chất không cháy Các kim loại sắt Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ sắt mà để bị nam châm hút Vỏ hộp, dây điện, hàng rào, dao, nắp lọ Các kim loại phi sắt Các vật liệu không bị nam châm hút Vỏ nhôm, giây bao gói, đồ đựng Thủy tinh Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ thủy tinh Chai lọ, đồ đựng bằng thủy tinh, bóng đèn Đá và sành sứ Bất kì một loại vật liệu không cháy khác ngoài kim loại và thủy tinh Vỏ chai, ốc, xương, gạch đá, gốm Các chất hỗn hợp Tất cả các loại vật liệu khác không phân loại trong bảng này. Loại này có thể chia làm hai phần: kích thước nhỏ hơn 5mm và lớn hơn 5mm Đá cuội, cát, đất, tóc 1.1.3. Các phương pháp xử lý rác thải sinh hoạt thường gặp Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 7 a, Phương pháp đổ rác thành đống ngoài trời Đây là phương pháp được sử dụng nhiều nhất, rác được thu gom vận chuyển đến địa điểm xác định để xử lý. Tại đó người ta đổ rác thành từng đống có kích thước khác nhau. Lớp rác này đổ chồng lên lớp rác khác tạo nên sự hỗn độn không theo quy luật nào.[𝟐] * Ưu điểm Phương pháp này đơn giản, ít tốn kém nhất * Nhược điểm - Hiện tượng thoát khí từ bãi rác đo không được che phủ kín ảnh hưởng đến không khí khu vực xung quanh. - Nước mưa thấm vào rác thải, lượng nước rò rỉ cần xử lý lớn, độ ô nhiễm cao. Phụ thuộc vào tự nhiên, thời gian 8 tháng đến 2 năm. b, Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh( landfill) Đây là phương pháp chôn lấp rác vào các hố đào có tính toán về dung lượng, có gia cố cẩn thận đề kiểm soát khí thải và kiểm soát lượng nước rò rỉ. Nền tang của phương pháp này là tạo môi trường yếm khí để vi sinh vật tham gia phân hủy các thành phần hữu cơ có trong rác thải, có kiểm soát hiện tượng ô nhiễm nước, đất và không khí. Các bước tiến hành xử lý: - Phân loại chất thải xử lý theo phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh - Lựa chọn địa điểm chôn lấp - Lựa chọn quy mô bãi chôn lấp - Phân loại bãi chôn lấp - Quản lý và xử lý nước rò rỉ tại bãi chôn lấp *Ưu điểm Phương pháp này có ưu điểm là kiểm soát được hiện tượng ô nhiễm môi trường. * Nhược điểm - Chi phí đầu tư xây dựng cao. - Tốn diện tích để chứa rác. Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 8 - Thời gian phân hủy rác thải lâu, kể cả phương pháp landfill mặc dù có bổ sung vi sinh vật. - Đối với chôn lấp lộ thiên, phần bề mặt không được phủ kín, nên từ bãi rác thoát ra các loại khí như NH4, CO2, H2S, NH3, indol và nhiều khí khác gây mùi khó chịu, ô nhiễm không khí trầm trọng ở khu vực xung quanh. - Rác chôn lấp chưa được phân loại, chứa rất nhiều các chất khó phân hủy, các chất độc hại có sẵn trong rác và các chất độc phát sinh trong quá trình ủ tạo ra mối nguy hiểm rất lớn cho môi trường đất. - Bãi rác chứa rất nhiều vi sinh vật gây bệnh, do chôn lấp lộ thiên các tác nhân gây bệnh này sẽ tác động trực tiếp tới sức khỏe của những người sống gần khu vực bãi rác - Với phương pháp landfill, chi phí cho lớp lót, hệ thống thu và xử lý khí, nước rác rất lớn.[𝟐] c, Phương pháp đốt Rác thải sau khi thu gom, vận chuyển về được đốt trong các lò đốt, có thể thu nhiệt để chạy máy phát điện, còn phần tro có thể đem đi chôn lấp * Ưu điểm - Tiêu diệt được mầm bệnh, loại bỏ được các chất độc hại trong rác thải. - Hạn chế được các vấn đề ô nhiễm liên quan đến rác. - Cho phép xử lý nhiều loại rác. * Nhược điểm - Tiết kiệm được diện tích đất do chôn lấp. - Chi phí vận hành và bảo trì thiết bị rất cao. - Gây ô nhiễm không khí môi trường nghiêm trọng, khó kiểm soát với lượng khí thải chứa dioxin, gây hiệu ứng nhà kính và các bệnh đường hô hấp. - Tốn nhiều nguyên liệu đốt. Phương pháp này chỉ thích hợp với rác thải công nghiệp, rác thải y tế. Không thích hợp cho xử lý rác thải sinh hoạt có hàm lượng hữu cơ cao như ở Việt Nam[𝟑] d. Phương pháp ủ sinh học * Bản chất phương pháp Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 9 Phương pháp ủ chất thải hữu cơ là quá trình phân giải một loạt các chất hữu cơ có trong chất thải sinh hoạt, bùn cặn, phân gia súc, dưới tác dụng của tập đoàn vi sinh vật bản địa và vi sinh vật bổ sung vào. Quá trình ủ được thực hiện trong cả điều kiện hiếu khí và kị khí. * Mục đích phương pháp Phương pháp ủ chất hữu cơ có những mục đích sau: + Ổn định chất thải: các quá trình sinh học xảy ra khi ủ chất thải hữu cơ sẽ chuyển hóa các chất thải hữu cơ dễ phân hủy thành các chất ổn định. + Tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh: do trong quá trình ủ, nhiệt độ tăng cao ( có thể lên tới 80℃, trung bình khoảng 55-60℃) nên các vi sinh vật gây bệnh sẽ bị tiêu diệt sau 4-5 ngày ủ. + Làm cho chất hữu cơ có giá trị phân bón cao: phần lớn các chất dinh dưỡng như N, P, K có trong thành phần các chất hữu cơ, khi bón cho cây thì cây không thể hấp thụ được, sau khi ủ thì các chất này sẽ chuyển sang vô cơ như NO3 −, PO4 − dễ dàng cho cây hấp thụ. + Làm tơi xốp đất: sau khi ủ chất hữu cơ trở thành dạng mùn, tơi xốp giúp cây dễ hấp thụ.[𝟐] * Các vi sinh vật trong quá trình ủ Các loài vi khuẩn thường gặp là: Bacillus, Pseudomonas, Clostridium, Vài loại xạ khuẩn thường gặp trong quá trình ủ: Actinobifida, Actinomyces, Streptomycses,.. Một vài loại nấm thường gặp khi ủ: Muccor, Aspergillus, Torula, Talaromyces, Coprinus Sinh vật đơn bào[𝟒] * Các yếu tố ảnh hường đến quá trình ủ Thành phần nguyên liệu, kích thước nguyên liệu, độ ẩm, nhiệt độ, pH , nồng độ O2, CO2. 1.2. Tổng quan về phân vi sinh “ Phân VSV (phân vi sinh) là sản phẩm chứa các VSV sống, đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được (N, P, K, S, Fe) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất và chất Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 10 lượng nông sản. Phân VSV phải đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu đến người, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông thải.” 1.2.1. Phân VSV cố định nitơ Nitơ là nguyên tố trơ khó liên kết hóa học với các nguyên tố khác, nếu không có chất xúc tác và điều kiện đặc biệt khác. Nitơ không ngừng bị chuyển hóa trong một chu trình khép kín do tác động của sinh học hay hóa học khác nhau. Dưới các tác động của cac hoạt động hóa học và sinh học, nitơ phân tử được chuyển hóa thành đạm vô cơ, sau chuyển hóa thành đạm thực vật và động vật thông qua quá trình đồng hóa. Một phần đạm thực vật dưới dạng tàn dư thực vật và một phần khác được người, động vật thải ra dưới dạng phân bã được trả lại cho đất. Đạm trong đất, một phần được cây trồng sử dụng, số còn lại bị mất do thẩm lậu, rửa trôi hoặc bay hơi do hoạt động của các VSV đất có khả năng phân giải đạm. Quá trình đất mất đạm chịu ảnh hưởng rất lớn bởi chế độ canh tác. Trong tự nhiên, nitơ phân tử tồn tại dưới dạng khí chiếm tới 78.16% thể tích không khí, song hợp chất nitơ này lại không sử dụng được làm nguồn dinh dưỡng cho vi sinh vật. Để cây trồng có thể sử dụng nguồn tài nguyên này làm chất dinh dưỡng, nitơ không khí phải được chuyển hóa thông qua quá trình cố định nitơ (cố định đạm), trong đó nitơ phân tử được chuyển hóa thành amon. Quá định cố định nitơ có thể xảy ra các tác nhận vật lý, hóa học hoặc sinh học, trong đó quá trình cố định đạm sinh học được quan tâm nhiều đến vì hiệu quả và tính an toàn với môi trường. Cố định đạm sinh học là quá trình khử N2 thành dưới xúc tác của enzim nitrogenase khi có mặt của ATP theo sơ đồ phản ứng như sau: N = N NH = NH H2N – NH2 NH3 N2 + 8H + 8e + 16Mg.ATP + 16O 2NH3 + H2 + 16Mg.ADP + 16P Căn cứ vào đặc tính của các loại VSV và mối quan hệ của chúng đối với cây trồng, VSV cố định nitơ được chia thành các loại cố định nitơ cộng sinh, cố định nitơ tự do và cố định nitơ hội sinh[𝟓] 1.2.2. Phân lân vi sinh VSV phân giải phân lân – VSV chuyển hóa lân (phosphate Solubilizing Micreoorganisms – PSM) hay còn được gọi là VSV huy động lân (Phosphate mobilizing Microorganisms) là các VSV có khả năng chuyển hóa hợp chất photpho khó tan thành dạng dễ tiêu cho cây trồng sử dụng. Các VSV phân giải hợp chất photpho khó tan được biết đến nay bao gồm cả vi khuẩn, nấm mốc và nấm men. VSV phân giải lân không chỉ là các VSV chuyển hóa photphat vô cơ, Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 11 mà bao gồm cả các VSV có khả năng khoáng hóa các hợp chất lân lẫn hữu cơ tạo nguồn lân dễ tiêu cung cấp cho đất và cây trồng. [𝟓] 1.2.3. Thực trạng phân bón VSV ở Việt Nam Phân bón VSV, mặc dù đã được nghiên cứu từ lâu, song do nhiều yếu tố chủ quan và khách quan khác nhau nên mức độ ứng dụng cho đến nay còn hết sức hạn chế. Chế phẩm (phân bón) VSV trên nền chất mang khử trùng chỉ được triển khai ứng dụng trong khuân khổ các đề tài nghiên cứu hoặc các dự án sản xuất thử, thử nghiệm. Diện tích sử dụng tùy theo thời kì và có những năm đạt hàng tram ngàn ha. Do người nông dân quen sử dụng phân đạm hóa học và hiệu lực phân VSV không thể đánh giá bằng mắt thường, nên địa bàn sử dụng chỉ mang tính chất cục bộ và phân VSV dạng này chưa trở thành sản phẩm hàng hóa. Hiện nay việc sản xuất phân VSV ở Việt Nam mới dừng ở mức nghiên cứu, triển khai và thử nghiệm dưới dạng pilot. Cả nước chỉ có một vài cơ sở sản xuất phân hữu cơ VSV trên nền chất mang không khử trùng với điều kiện trang thiết bị thiếu thốn, cơ sở hạ tầng chưa đồng bộ, nên chất lượng không cao, thiếu ổn định. [𝟔] Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 12 Chương 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN 2.1. Sơ đồ công nghệ một số nước trên thế giới a. Sơ đồ công nghệ của Mỹ - Canada Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ xử lý rác của Mỹ - Canada [𝟕] Nội dung công nghệ - Ở các vùng của Mỹ và Canada có khí hậu ôn đới thường áp dụng phương pháp xử lý rác thải ủ đống tĩnh có đảo trộn như sau: rác thải được tiếp nhận và tiến Tiếp nhận rác Loại bỏ chất hữu cơ Nghiền hữu cơ Bổ sung VSV Đánh luống Lên men 8 – 10 tuần Sàng xử lý chất hữu cơ Bùn Đóng bao phân bón Chôn lấp chất trơ Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 13 hành phân loại. Rác thải hữu cơ được lên men từ 8 – 10 tuần lễ, sau đó sàng lọc và đóng bao. * Ưu điểm - Thu hồi được sản phẩm làm phân bón. Tận dụng được nguồn bùn là các phế thải của thành phố hoặc bùn ao. Cung cấp được nguyên liệu tái chế cho các ngành công nghiệp. Kinh phí đầu tư và duy trì thấp. * Hạn chế - Hiệu quả phân hủy hữu cơ không cao. Chất lượng phân bón thu được thu hồi không cao vì có lẫn các kim loại nặng trong bùn hoặc bùn ao. Không phù hợp với khí hậu nhiệt đới Việt Nam vì phát sinh nước rỉ rác, không đảm bảo được VSMT, ảnh hưởng đến nguồn nước mặt và nước ngầm. Diện tích đất sử dụng quá lớn. b. Sơ đồ công nghệ của Đức Tiếp nhận rác thải sinh hoạt Phân loại Rác vô cơ Rác hữu cơ lên men (thu khí 64%) Tái chế Tạp chất Kị khí Hiếu khí Hút khí Lọc khí Phân hữu cơ VS Nạp khí Chôn lấp chất trơ Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 14 Hình 2.2: Sơ đồ công nghệ xử lý rác thải của CHLB Đức [7] Nội dung công nghệ Ở Đức, một trong những công nghệ phổ biến của các nhà máy xử lý rác thải là áp dụng phương pháp xử lý rác thải để thu hồi khí sinh học và phân bón hữu cơ sinh học. Rác được tiếp nhận và tiến hành phân loại, các chất hữu cơ được đưa vào các thiết bị ủ kín dưới dạng các thùng chịu áp lực bằng thiết bị thu hôi khí trong quá trình lên men phân giải hữu cơ, khả năng thu hồi được là 64% khí là CH4 trong quá trình lên men). Khí qua lọc và được sử dụng vào việc hữu ích như: năng lượng chạy máy phát điện, chất đốt, Phần bã còn lại sau khi đã lên men được vắt khô, tận dụng làm phân bón. * Ưu điểm - Xử lý triệt để đảm bảo vấn đề môi trường - Thu hồi được sản phẩm khí đốt có giá trị cao, phục vụ cho các ngành công nghiệp ở khu lân cận nhà máy - Thu hồi phân bón ( có tác dụng cải tạo đất ) * Nhược điểm - Đòi hỏi kinh phí đầu tư lớn, kinh phí duy trì cao - Sản phẩm khí đốt cần phải phân loại, đảm bảo không lẫn các tạp chất, chất độc hóa học như : Pb, Hg, As,Cd để đảm bảo cho việc sử dụng chất đốt. - Chất lượng phân bón thu hồi không cao. Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 15 c. Sơ đồ công nghệ Trung Quốc Hình 2.3: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất phân compost từ rác ở Trung Quốc [7] Nội dung công nghệ Ở Trung Quốc, một trong những công nghệ phổ biến của các nhà máy xử lý rác thải như ở Bắc Kinh, Nam Ninh, Thượng Hải là áp dụng phươp pháp xử lý rác thải trong thiết bị kín. Rác được tiếp nhận, đưa vào thiết bị ủ kín ( phần lớn là hầm ủ ) sau 10 – 12 ngày, hàm lượng H2S, CH4, CO2 giảm, được đưa ra ngoài ủ chín. Sau đó mới tiến hành phân loại, chế biến thành phân bón hữu cơ * Ưu điểm Tiếp nhận rác thải Thiết bị chứa (hầm ủ kín) có bổ sung vsv thu nước thải trong 10 – 12 ngày Ủ chin độ ẩm 40% thời gian từ 15 – 20 ngày Sàng phân loại theo kích thước (bằng bang tải sàng quay) Vật vô cơ Phân loại bằng trọng lượng không khí có thu kim loại Phân loại sản phẩm để tái chế Chôn lấp chất trơ Phối trộn nguyên tố khác N, P, K và các nguyên tố khác Ủ phân bón nhiệt độ từ 30 - 40℃ trong thời gian 5 – 10 ngày Đóng bao tiêu thụ Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 16 - Rác được ủ sau 10 – 12 ngày, giảm mùi của H2S mới đưa ra ngoài, phân loại có ưu điểm giảm nhẹ độc hại với người lao động. - Thu hồi được lượng nước rác, không gây ảnh hưởng cho tầng nước ngầm. - Thu hồi được sản phẩm tái chế - Vật vô cơ khi đưa đi chôn lấp không gây mùi và ảnh hưởng tới tầng nước ngầm vì đã được oxi hóa trong hầm ủ - Thu hồi được thành phẩm phân bón * Nhược điểm - Chất lượng phân bón chưa được triệt để về các vi sinh vật gây bệnh - Tỷ lệ thành phẩm thu hồi không cao - Thao tác vận hành phức tạp - Diện tích hầm ủ rất lớn và không được phân loại dẫn đến diện tích xây dựng nhà máy lớn - Kinh phí đầu tư ban đầu lớn d. Công nghệ sản xuất phân vi sinh từ CTRSH của Tây Ban Nha * Sơ đồ công nghệ Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 17 Rác thải sinh hoạt Bãi tập kết rác Phun chế phẩm EM Nạp lên băng truyền xử lý Phân loại sơ bộ bằng tay Máy xé bao Tạp chất Màng mỏng dẻo Tái chế Màng mỏng dẻo Phân loại bằng sức gió lần 1 Sàng lồng 1 Tách tuyển bằng tay Đất cát, vụn vô cơ Máy tách tuyển từ tính Máy băm Cắt nhỏ C Sàng rung Kim loại Tái chế Màng mỏng dẻo Vụn hữu cơ Phối trộn Ủ Nạp liệu băng truyền Máy đánh tơi Nhân giống Men vi sinh Giống Phân loại bằng sức gió lần 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 18 Hình 2.4. Sơ đồ công nghệ sản xuất phân vi sinh CTRSH của Tây Ban Nha.[𝟕] * Ưu điểm - Giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước, đất và không khí, các chất hữu cơ biến đổi thành chất vô cơ. - Diệt các mầm bệnh nguy hiểm do trong quá trình phân hủy sinh học nhiệt độ trong hầm ủ gia tăng, có khi đến 60℃ làm tiêu hủy các trứng, ấu trùng vi khuẩn trong chất thải. Phân sau khi ủ có thể sử dụng an toàn hơn phân ủ tươi. - Phân sau khi ủ trở thành một chất mùn hữu ích cho nông nghiệp như tăng độ phì nhiêu của đất giúp cây trồng hấp thụ. - Tăng độ ẩm cần thiết cho đất trồng, giảm thiểu sự rửa trôi của khoáng chất do các thành phần vô cơ không hòa tan trong phân ủ như NO. - Giảm thể tích do quá trình ủ phân, sự mất hơi nước gia tăng do sự gia tăng nhiệt, điều này khiến mẻ phân khô và ráo nước hơn. Phân có thể tích nhỏ hơn sẽ giúp thuận lợi cho việc vận chuyển và thu gom. * Nhược điểm - Mặc dù phần lớn vi khuẩn bị tiêu diệt nhưng không phải hoàn toàn, đặc biệt sự ủ compost không đồng đều về thời gian, phương pháp, lượng ủ Một số mầm bệnh vẫn tồn tại có thể gây nguy hiểm cho người sử dụng. - Thành phân ủ thường không ổn định về chất lượng do thành phần nguyên liệu đưa vào không đồng đều. - Phải tốn kém thêm công ủ và diện tích Tách tuyển mùn hữu cơ Sàng lồng 2 Phối trộn Tạo hạt Sấy tách ẩm Kali Supephotphat Bã xenlulose Đốt Urê Men vi sinh cố định đạm phân giải lân Đóng bao tiêu thụ Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 19 - Việc ủ phân thường ở dạng thủ công và lộ thiên tạo sự phản cảm về mỹ quan và phát tán mùi hôi. Trong khi các loại phân hóa học như ure, NPK gọn nhẹ, tương đối rẻ tiền, chất lượng đồng đều và sạch hơn gây tâm lý thuận tiện cho việc sử dụng hơn phân ủ vi sinh. 2.2. Lựa chọn sơ đồ công nghệ Thông qua tìm hiểu một số công nghệ đã nêu trên kết hợp với đặc điểm CTRSH hiện nay của Việt Nam  Độ ẩm cao  Chưa được phân loại tại nguồn  Có hàm lượng hữu cơ lớn hơn 50% Từ những điều kiện trên, Ta quyết định thiết kế theo công nghệ xử lý CTRSH của Tây Ban Nha, tuy nhiên có sửa đổi để phù hợp với điều kiện rác thải ở Việt Nam * Lý do lựa chọn - Đối công nghệ của Đức: với tình trạng CTRSH chưa được phân loại như ở Việt Nam, việc áp dụng công nghệ để thu khí đốt và phân hữu cơ cùng lúc sẽ lẫn rất nhiều tạp chất và sẽ phát thải hơi kim loại nguy hiểm như As, Pb, Hg Hơn nữa thị trường sử dụng khí đốt ở Việt Nam là không lớn, nên áp dụng mô hình của Đức vào Việt Nam là không phù hợp. - Đối với công nghệ của Mĩ - Canada: công nghệ của Mĩ – Canada không phù hợp với khí hậu của Việt Nam, phát sinh nước rỉ rác và không đảm bảo VSMT - Đối với công nghệ của Trung Quốc: công nghệ của Trung Quốc tuy hiệu quả nhưng thao tác vận hành khá phức tạp và tốn kém chi phí không phù hợp với một nước kinh tế hạn hẹp như Việt Nam, hơn nữa công nghệ của Trung Quốc chưa xử lý được triệt để các vi sinh vật gây bệnh, tỷ lệ thành phẩm thu hồi không cao. Như vậy, ta sẽ lựa chọn công nghệ xử lý CTRSH của Tây Ban Nha đã được áp dụng tại nhà máy chế biến phế thải Cầu Diễn – Hà Nội, công nghệ này phù hợp với điều kiện xử lý rác tươi chưa phân loại tại nguồn và phù hợp với điều kiện phát triển kinh tế, xã hội của nước ta. * Thuyết minh dây chuyền công nghệ xử lý CTRSH của Tây Ban Nha a. Phun chế phẩm EM Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 20 * 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 vào dây chuyền xử lý tiếp theo. Đồng thời trong chế phẩm EM chứa hỗn hợp các VSV (nhóm vi khuẩn quang hợp, nhóm vi khuẩn Lactobacillus, nhóm nấm men (Sacchoromyces), 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: Phun chế phẩm EM dưới dạng sương mù lên rác thải, giữ trong một khoảng thời gian nhất định nhằm làm giảm mùi hôi của rác, 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 2l/1 tấn rác thải. Rác sau khi được xử lý chế phẩm EM được nạp lên băng chuyền xử lý tiếp. b. 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. c. Xé bao, làm tơi * Mục đích: rác thải sinh hoạt được chứa nhiều trong những bao nilong, vì vậy cần phải qua máy xé bao để giải phóng rác ra khỏi bao nilong 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. d. Phân loại bằng sức gió * Mục đích: tách các thành phần nhẹ như bao nilong, 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. Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày Trang 21 e. 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 sàng và theo băng tải đi ra ngoài. Rác còn lại sẽ được băng chuyền đưa đến công đoạn xử lý tiếp theo. f. Tách tuyển bằng tay * Mục đích: tách tuyển các chất không có khả năng lên men mà máy phân loại không loại bỏ được. * 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. g. 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 t