Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU………………………………….................................................3
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT…………...4
1.1. Tìm hiểu về chất thải rắn sinh hoạt…………………………………………4
1.1.1. Định nghĩa………………………………………………………………...4
1.1.2. Nguồn gốc, đặc điểm, thành phần, tính chất của rác thải sinh hoạt………4
1.1.3. Các phương pháp xử lý rác thải sinh hoạt thường gặp…………………...6
1.2. Tìm hiểu về phân vi sinh…………………………………………………...9
1.2.1. Phân VSV cố định nitơ………………………………………………….10
1.2.2. Phân lân vi sinh………………………………………………………….10
1.2.3. Thực trạng phân bón VSV ở Việt Nam…………………………………11
Chương 2: CHỌN VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN…………………12
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 khí……………………………………………………31
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
Trang 1
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 KHẢO……………………………………………………57
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
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.
Trang 3
“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
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 su…còn 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.
Trang 4
- 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
- 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 Khu dân cư và thương mại
Chất thải đặc biệt
Thành phần chất thải 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 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
Chất thải từ dịch vụ
Hoạt động sản xuất
trong khu dân cư và thương mại, chai lọ đựng hóa chất , găng tay, pin, đồ điện tử 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... Rơm, rạ, rễ cây, lá, đất, thùng, bao , vỏ , đồ đựng các loại, tro, bụi, xỉ than …
Trang 5
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
Bảng 1.2: Bảng phân loại một số thành phần của chất thải rắn sinh hoạt
Định nghĩa Ví dụ
Thành phần Các chất cháy được Giấy
Các túi giây, mảnh bìa, giấy vệ sinh…
Hàng dệt Thực phẩm
Cỏ, gỗ củi, rơm rạ
Chất dẻo
Da và cao su
Cọng rau, vỏ quả, thân cây, lõi ngô Đồ dùng bằng gỗ như bàn ghế, đồ chơi, vỏ dừa… Phim cuộn, túi chất dẻo, chai lọ, dây điện, các đấu vòi… Bóng, giày, ví, băng cao su
Các vật liệu làm từ bột và giấy Có nguồn gốc từ các sợi Vải, len, nilong... Các chất thải từ đồ ăn, thực phẩm Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ gỗ, tre, rơm… Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ chất dẻo Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ da và cao su
Các chất không cháy Các kim loại sắt
Vỏ hộp, dây điện, hàng rào, dao, nắp lọ…
Các kim loại phi sắt
Thủy tinh
Vỏ nhôm, giây bao gói, đồ đựng… Chai lọ, đồ đựng bằng thủy tinh, bóng đèn
Đá và sành sứ
Vỏ chai, ốc, xương, gạch đá, gốm…
Các chất hỗn hợp Đá cuội, cát, đất, tóc…
Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ sắt mà để bị nam châm hút Các vật liệu không bị nam châm hút Các vật liệu và sản phẩm được chế tạo từ thủy tinh Bất kì một loại vật liệu không cháy khác ngoài kim loại và thủy tinh 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
Trang 6
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
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.
Trang 7
- 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
- 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
Trang 8
* 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
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.
−,
− dễ dàng cho cây hấp thụ.
+ 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
+ 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
Trang 9
“ 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
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
Trang 10
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
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
Trang 11
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
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
Tiếp nhận rác
Loại bỏ chất hữu cơ
Nghiền hữu cơ
Bổ sung VSV
Bùn Đánh luống
Lên men 8 – 10 tuần
Đóng bao phân bón Chôn lấp chất trơ Sàng xử lý chất hữu cơ
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ xử lý rác của Mỹ - Canada [𝟕]
Nội dung công nghệ
Trang 12
- 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
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
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.
Tiếp nhận rác thải sinh hoạt
Phân loại
Rác vô cơ
Rác hữu cơ lên men (thu khí 64%)
b. Sơ đồ công nghệ của Đức
Tạp chất
Kị khí
Hiếu khí
Chôn lấp chất trơ
Hút khí
Phân hữu cơ VS
Lọc khí
Nạp khí
Trang 13
Tái chế
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
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.
Trang 14
- 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
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
Phối trộn nguyên tố khác N, P, K và các nguyên tố khác
Chôn lấp chất trơ
Ủ phân bón nhiệt độ từ 30 - 40℃ trong thời gian 5 – 10 ngày
Đóng bao tiêu thụ
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
Trang 15
* Ưu điểm
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
- 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
Trang 16
* 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 Rác thải sinh hoạt
Bãi tập kết rác
Máy xé bao
Phun chế phẩm EM
Nạp lên băng truyền xử lý
Phân loại sơ bộ bằng tay
Tạp chất
Màng mỏng dẻo
Phân loại bằng sức gió lần 1
Sàng lồng 1
Tái chế
Đất cát, vụn vô cơ
Màng mỏng dẻo
Tách tuyển bằng tay
Máy tách tuyển từ tính
Máy băm
Kim loại
Sàng rung
Cắt nhỏ
Tái chế
C
Vụn hữu cơ
Phân loại bằng sức gió lần 2
Màng mỏng dẻo
Giống
Men vi sinh
Nhân giống
Phối trộn
Ủ
Nạp liệu băng truyền
Máy đánh tơi
Trang 17
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Tách tuyển mùn hữu cơ
Đốt
Bã xenlulose
Sàng lồng 2
Kali
Urê
Phối trộn
Supephotphat
Men vi sinh cố định đạm phân giải lân
Tạo hạt
Sấy tách ẩm
Đóng bao tiêu thụ
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.
Trang 18
- Phải tốn kém thêm công ủ và diện tích
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
- 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
Trang 19
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
* 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
Trang 20
* 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
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 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 bỏ rác hữu cơ, còn kim loại được tập trung tại nơi tập kết và đưa đi tái chế.
h. 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.
Trang 21
* Tiến hành: hỗn hợp rác sau khi được tách kim loại sẽ được 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 .
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
i. Phân loại sức gió lần 2
* Mục đích: loại bỏ những màng mòng 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.
* 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: nilong, màng mỏng nhựa dẻo,… sẽ được đẩy ra khỏi hỗn hợp. Còn nguyên liệu tiếp tục theo băng tải vào nhà phối trộn.
k. 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: VSV được nuôi cấy trên môi trường thích hợp như môi trường tinh bột, môi trường CMC hoặc môi trường getalin và chọn ra những chủng phát triển mạnh, có khả năng phân hủy nhanh chóng và triệt để rác thải tạo ra sản phẩm. Ở đây ta nuôi cấy trên môi trường CMC 20% vì chủ yếu VSV nuôi cấy để phân hủy xenlulose. 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
l. Phối trộn với men vi sinh
* Mục đích: để bổ sung hỗn hợp VSV 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 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.
m. Ủ
Trang 22
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
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
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 sinh vật sẽ chuyển hóa chất thải thành chất hữu cơ ổn định.
-, PO4
- Tiêu diệt các VSV gây bệnh: do nhiệt độ cao nên trong quá trình ủ, có thể lên đến 75℃, trung bình khoảng 55 - 60℃, 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, - rất thuận lợi cho cây các chất này được chuyển sang dạng vô cơ như NO3 hấp thụ. Mặt khác, sau khi ủ một phần các chất dinh dưỡng trên còn nằm trong các hỗn 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.
* 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 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 - 70℃) phần lớn các nấm mốc, xạ khuẩn, vi khuẩn sẽ bị chết, lúc đó chỉ còn tồn tại các bảo tử của vi khuẩn. 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 chất hydratcacbon.
Quá trình ủ chất thải với sự phát triển của các VSV qua các giai đoạn sau:
Trang 23
- Giai đoạn đầu: là giai đoạn các loài VSV bắt đầu làm quen với điều kiện môi trường mới.
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
- Giai đoạn phát triển các vi khuẩn ưa ấm. Giai đoạn này các vi khuẩn đã 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 quá trình lên men lần 2 rất chậm và xảy quá trình mùn hóa chất thải. Trong giai đoạn này xảy ra các phản ứng sau:
Nitrosomonas
+ + 3/2 O2 O2
- + H+ + H2
Nitrobacte
-
NH4
- + ½ O2 NO3
[𝟐, 𝐭𝐫𝐚𝐧𝐠 𝟐𝟔𝟗]
NO2
* 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:
- Tỉ lệ C/N: ảnh hưởng đến việc tạo thành sinh khối VSV, vì trong chất thải hữu cơ có khoảng 20 – 40% lượng cacbon được chuyển hóa để tạo ra tế bào VSV mới, số còn lại chuyển thành CO2. Trong sinh khối VSV có 50% là cacbon, 5% là nito so với chất khô.
- Độ ẩm: độ ẩm đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình ủ chất thải hữu cơ. Nếu độ ẩm xuống dưới 20% thì các loài VSV không có khả năng phát triển, còn nếu độ ẩm quá cao sẽ xảy ra các quá trình sau:
+ Thẩm thấu qua đất và cuốn theo các chất dinh dưỡng
+ Làm nhiệt độ khối ủ không tăng lên được
+ Phát triển mạnh các loài VSV gây bệnh
Trang 24
Vì vậy, độ ẩm thích hợp cho quá trình ủ khoảng 50 – 70% (thích hợp nhất là khoảng 60%)
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
- Oxy: quá trình ủ hiếu khí cần phải cung cấp oxy để cho VSV phát triển và ổn định chất hữu cơ. Quá trình này có thể được thực hiện bằng 2 cách:
+ Đảo trộn có định kì
+ Cung cấp khí bằng máy nén khí
Lượng oxy cung cấp cũng phải trong một giới hạn nhất định bởi nếu lượng oxy quá nhiều sẽ gây biến đổi về nhiệt và làm khô khối ủ, còn nếu ít quá thì sẽ xảy ra quá trình ủ kị khí và làm thối rữa trong khối ủ.
- Nhiệt độ và pH: nhiệt được tạo ra do quá trình chuyển hóa sinh học của khối ủ đóng vai trò quan trọng:
+ Tạo điều kiện tối ưu cho quá trình phân giải
+ Tạo ra những chất an toàn cho VSV sử dụng. Khi nhiệt độ tăng 60 – 65℃ sẽ làm giảm các quá trình oxy hóa sinh học.
Nhiệt độ thuận lợi nhất cho phản ứng sinh học trong khối rác ủ là 55℃. Mặt khác, tất cả các VSV gây bệnh đều bị tiêu diệt ở nhiệt trên 50℃. Như vậy, nhiệt độ trong khoảng 50 - 55℃ còn có tác dụng tiêu diệt các VSV gây bệnh. Nhiệt độ được điều chỉnh bằng 2 yếu tố:
+ Cường độ thổi khí
+ Độ ẩm khối ủ
pH tối ưu cho quá trình ủ nằm trong khoảng trung tính. Khi axit hữu cơ bay hơi được tạo ra thì pH trong khối ủ sẽ giảm. Sau một thời gian nhất định pH lại trở về vùng trung tính.
* Tiến hành: quá trình ủ chất thải được thực hiện qua 2 giai đoạn:
- Ủ sơ bộ:
+ Mục đích: tạo điều kiện cho quá trình tăng sinh khối của VSV phân giải tự nhiên và VSV bổ sung. Ở giai đoạn đầu, nhiệt độ của khối ủ sẽ tăng rất nhanh có thể đạt 60 - 70℃, những sinh vật gây bệnh cũng bị tiêu diệt ở quá trình ủ sơ bộ này và thay vào đó là sự phát triển rất nhanh của xạ khuẩn, nấm sợi, vi khuẩn ưa nhiệt, đặc biệt là xạ khuẩn. [𝟐]
+ Tiến hành: sau khi phối trộn mùn rác hữu cơ được chuyển vào nhà ủ sơ bộ, không khí được cấp cho khối ủ bằng máy nén khí thông qua hệ thống dẫn đặt bên dưới nền bể ủ. Qúa trình ủ sơ bộ kết thúc sau 9 ngày ủ, độ ẩm sản phẩm từ 60% xuống còn khoảng 55%.
Trang 25
- Ủ chín:
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
+ Mục đích: Đây là quá trình mùn hóa mạnh, sản sinh nhiều hợp chất vô cơ hòa tan và ổn định phân mùn, vì vậy khi chuyển sang ủ chín không những có tác dụng đảo trộn và làm tơi mùn mà còn làm giảm nhiệt độ khối ủ. Tạo điều kiện cho xạ khuẩn và những vi khuẩn có bào tử phát triển mạnh, những loại VSV làm tăng nhanh quá trình mùn hóa.
+ Tiến hành: kết thúc quá trình ủ sợ bộ, mùn hữu cơ được chuyển qua các bể ủ chín, oxi cũng được cung cấp liên tục bởi máy nén khí và hệ thống ống dẫn như ủ sơ bộ. Quá trình ủ chín kết thúc sau 27 ngày ủ, phân hữu cơ (độ ẩm 45%) được chuyển đến bãi tập kết, trước khi vào công đoạn tiếp theo.
m. Đánh tơi mùn
* Mục đích: sau khi ủ, phân mùn hữu cơ bị vón cục, đóng bánh rất nhiều do không được đảo trộn liên tục bằng cơ khí. Do đó cần phải đưa qua máy đánh tơi, giảm độ ẩm từ 45% xuống khoảng 40%, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sàng, sấy sau này đạt hiệu quả hơn.
* Tiến hành: mùn sau khi ủ qua băng tải vào máy đánh tơi. Tại đây mùn sẽ được đánh tơi nhờ các cánh quay quanh trục trong máy đánh tơi.
n. Sàng tách tuyển mùn khô
* Mục đích: loại bỏ những thành phần chưa phân hủy được sau khi ủ, giảm dần 40% xuống 38%, rút ngắn thời gian và nhiệt độ sấy sau này.
* Tiến hành: mùn sau khi được làm tơi theo băng tải đi vào sàng thùng quay có kích thước lỗ sàng là 10 mm, mùn thô sẽ lọt lỗ sàng và tiếp tục được băng tải vận chuyển đến công đoạn xử lý tiếp theo, còn các bã xenlulose tạp chất nằm trên sàng được đưa đi làm nhiên liệu đốt.
o. Tạo hạt
* Mục đích: tạo phân vi sinh ở dạng hạt với kích thước đồng đều thuận tiện cho quá trình sử dụng của người dân sau này.
* Tiến hành: hỗn hợp sau khi phối trộn được băng tải vào thiết bị tạo hạt. Tại đây phân được tạo thành dạng hạt và đem đi sấy.
p. Sấy
* Mục đích: làm giảm độ ẩm của phân hữu cơ đến một độ ẩm nhất định để thuận tiện cho các công đoạn tiếp theo và đảm bảo chất lượng bảo quản sau này.
Trang 26
* Các tiến hành: phân hữu cơ được đưa vào thiết bị sấy nhờ băng tải. Tại đây, lượng ẩm đước tách ra và sản phẩm sau khi sấy đạt độ ẩm khoảng 28% sẽ được băng tải chuyển qua công đoạn tiếp theo.
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
q. Đóng bao
Hỗn hợp sau đảo trộn sẽ được đưa vào máy đóng bao, sản phẩm sẽ được đóng thành bao có khối lượng 50 kg nhờ cân và thiết bị đóng bao tự động.
Trang 27
Vật liệu bao bì đóng gói phải đảm bảo giữ ẩm, thoáng khí. Phân sau khi sản xuất ra có thể đem phân phối nhà tiêu dung hoặc bảo quản nếu chưa bán được.
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Chương 3: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT TRONG DÂY CHUYỀN
Quy trình sản xuất phân vi sinh bao gồm nhiều công đoạn: công đoạn phân loại, công đoạn phối trộn, công đoạn ủ hiếu khí, công đoạn ủ chín, công đoạn tinh chế và đóng gói sản phẩm. Ứng với mỗi công đoạn thì lượng rác ra là khác nhau.
Dựa vào tình hình thực tế thì ta thấy để sản xuất ra 1 tấn sản phẩm thì cần khoảng 5 tấn rác sinh hoạt, với hàm lượng chất hữu cơ trong rác chiếm khoảng 50%. Với lượng rác thải vào nhà máy là 70 tấn/ngày thì đưa ra năng suất phân vi sinh là 14 tấn/ngày, trong đó lượng rác thải hữu cơ chiếm khoảng 35 tấn.
Bảng 3.1. Thành phần rác thải sinh hoạt theo % khối lượng
TT Thành phần
% Khối lượng Giá trị tiêu biểu (%) % Theo độ ẩm
1 Các chất hữu cơ dễ 40 - 60 60 70 % Rác bị loại bỏ khi phân loại 10
phân hủy 2 Các loại bao bì 25- 35 22 2 90
polyme
3 Các chất dễ cháy 10 - 14 13 20 70
như giấy, gỗ, lá cây
4 Kim loại 5 Các chất khác 1 - 2 3 - 4 1,5 3,5 3 8 95 50
3.1. Các công đoạn tính toán trong sản xuất phân vi sinh
GV1
3.1.1. Công đoạn phân loại
Phân loại
GR
GVSV
GL
Trang 28
Phương trình cân bằng vật chất ở công đoạn phân loại:
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
GV1 + GVSV = GR1 + GL
Trong đó: GV1: khối lượng rác thải đưa vào công đoạn phân loại (tấn/ngày)
GV1: 70 (tấn/ngày)
G: khối lượng dung dịch khử mùi EMtc[7]
GVSV = 70 (lít), EMtc = 0,07 (tấn/ngày)
(Cứ 1 tấn rác cần phun 1 lít dung dịch khử mùi EMtc[7]
GL: là khối lượng rác thải loại ra ở công đoạn phân loại (tấn/ngày)
G: Khối lượng rác thải ra sau khi đã phân loại (tấn/ngày)
* Tính GL
Từ bảng 3.1 suy ra lượng rác trước và sau khi phân loại ở bảng sau:
3.2. Khối lượng rác trước và sau khi phân loại
TT Thành phần
Khối lượng rác bị loại (tấn/ngày)
Khối lượng rác thải trước khi phân loại (tấn/ngày) 42 Khối lượng rác thải sau khi phân loại (tấn/ngày) 41,6 1 Các chất hữu cơ dễ 0,42
phân hủy 2 Các loại bao bì 15,4 13,9 1,5
polime
3 Các chất dễ gây cháy 9,1 6,37 2,73
như giấy, gỗ, lá cây
4 Kim loại 5 Các chất khác Tổng 1,05 2,45 70 1 1,225 22,8 0,05 1,225 47,2
Theo bảng 3.2 thì GL = 22,9 (tấn/ngày)
Suy ra: GR1= GV1 + GVSV – GL = 70 + 0,07 – 22,9 = 47,2 (tấn/ngày)
3.1.2. Công đoạn phối trộn
GV2
Phối trộn
GN GR2
Trang 29
GPG
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Phương trình cân bằng vật chất ở công đoạn phối trộn:
GV2 + GN + GPG = GR2
Trong đó: GV2: Khối lượng rác thải vào công đoạn phối trộn (tấn/ngày).
GV2 = GR1 = 47,2 (tấn/ngày)
GN: Lượng nước cần bổ sung vào công đoạn phối trộn (tấn/ngày).
GPG: Khối lượng các chất phụ gia cần bổ sung, thông thường bao gồm phân xí máy
và vi sinh vật (tấn/ngày).
GPG = GPXM + GVSV
GPXM: Khối lượng phân xí máy (tấn/ngày)
GR2: Lượng rác ra khỏi công đoạn khuấy trộn (tấn/ngày)
* Tính GPG
Theo số liệu thực tế từ nhà máy chế biến phế thải Cầu Diễn – Hà Nội, thông thường dùng khoảng 0,15 m3 phân xí máy cho một tấn rác thải đưa vào phối trộn. Khối lượng riêng phân xí máy ρ = 1330 kg/m3.[𝟖]
Vậy lượng phân xí máy cần thiết để phối trộn cùng 37,845 tấn rác là:
GPXM = 0,15 × 1,33 × 47,2 = 9,42 (tấn/ngày)
Trên thực tế, để xử lý 210 tấn rác nhà máy Cầu Diễn sử dụng 30 kg (30 lít) chế phẩm EMtc. Vậy với khối lượng rác là GV2 = 47,2 tấn thì lượng chế phẩm sử dụng tương ứng sẽ là:
GVSV = 47,2 × 30 ÷ 210 = 6,74 (kg/ngày) = 0,00674 (tấn/ngày)
Vậy tổng khối lượng phụ gia phối trộn vào rác sẽ là:
GPG = GPXM + GVSV = 9,42 + 0,00674 = 9,43 (tấn/ngày)
* Tính GN
Độ ẩm của rác thải hữu cơ nằm trong khoảng 40% - 60%. Chọn độ ẩm tối ưu là 60%
+ Độ ẩm của rác thải hữu cơ trước khi đưa vào phối trộn
m1−m2 m1
φt=
Trang 30
Với: φt: Độ ẩm của rác thải hữu cơ (%)
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
m1: Khối lượng tác thải đưa vào phối trộn
m1 = GV2 = 47,2 (tấn/ngày)
m2: Khối lượng rác thải khô được đưa vào phối trộn (tấn/ngày)
47,2−17,3
m2 = 17,31 (tấn/ngày)
47,2
. 100 = 63,35% Vậy: φt =
+ Độ ẩm của rác thải sau khi phối trộn:
Grac.φrac+GPXM.φPXM+GVSV.100% Grac+GPXM+GVSV
φs =
47,2.0,63+9,42.0,8+0,00674
Trong đó: φPXM: Độ ẩm phân xí máy thông thường. φPXM = 80%
47,2+9,42+0,00674
x 100 = 66,12% φs =
Vì φs = 66,12% xấp xỉ bằng % độ ẩm của rác thải hữu cơ nên không cần bổ sung thêm nước.
Như vậy lượng rác thải hữu cơ ra khỏi công đoạn phối trộn:
GR2 = GV2 + GPG = 47,2 + 9,43 = 56,63(tấn/ngày)
3. Công đoạn ủ hiếu khí
GV3
GKKV GR3 Ủ hiếu khí
GN
GKKR GBH
Phương trình cân bằng vật chất cho quá trình ủ hiếu khí:
GV3 + GKKV + GN = GR3 + GKKR + GBH
Trong đó: GV3: khối lượng rác thải đi vào bể ủ (tấn/ngày)
GV3 = GR2 = 56,63 (tấn/ngày)
GKKV: lượng không khí đi vào bể ủ (tấn/ngày)
GN: lượng nước cần bổ sung vào bể ủ (tấn/ngày)
GR3: lượng rác thải đi khỏi bể (tấn/ngày)
Trang 31
GKKR: lượng không khí đi ra khỏi bể (tấn/ngày)
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Để xác định các giá trị ở trên, trước tiên cần xác định được công thức hóa học của rác thải hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học.
* Xác định công thức hóa học của rác hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học
Công thức hóa học của rác hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học được xác định qua thành phần hóa học của các hợp phần theo khối lượng khô.
Khối lượng khô của chất thải sau khi đã phân loại tính được ở bảng sau:
Bảng 3.3. Khối lượng khô của rác thải sau khi phân loại
TT Thành phần
Khối lượng ẩm (tấn/ngày)
Khối lượng rác thải sau khi phân loại (tấn/ngày) 41,6 Khối lượng rác khô (tấn/ngày) 12,48 1 Các chất hữu cơ dễ 29,12
phân hủy 2 Các loại bao bì 1,5 0,03 1,47
polyme
3 Các chất dễ cháy 2,73 0,546 2,184
như giấy, gỗ, lá cây
Tổng 0,05 1,225 47,2 0,0015 0,098 29,9 0,0485 1,127 17,3
4 Kim loại 5 Các chất khác 6
Thành phần rác thải chủ yếu có khả năng phân hủy sinh học gồm: chất thải thực phẩm, giấy, lá cây, gỗ, cỏ, giẻ vụn. Thành phần hóa học của các hợp chất này được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 3.4. Thành phần hóa học của các hợp phần cháy được của một số CTR[7]
Thành phần
N
Chất thực phẩm Giấy Gỗ, lá cây % Khối lượng nguyên tố (kg) S C 0,4 48 0,2 43,5 0,1 49,5 O 37,6 2,6 0,3 44 42,7 0,2 H 6,4 6,0 6,0 Tro 5,0 6,0 1,5
Trang 32
Vậy khối lượng khô và khối lượng nguyên tố của từng thành phần được thể hiện qua bảng:
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Bảng 3.5. Khối lượng khô và khối lượng nguyên tố hóa học có trong rác thải
Thành phần
N H
Khối lượng (tấn) 12,5 Khối lượng nguyên tố (kg) S O C 6000 800 4700 325 50 Tro 625
Chất thải thực phẩm
Từ bảng 3.4 ta tính được số mol các nguyên tố C, H, O, N, S như sau:
Bảng 3.5. Bảng số mol các nguyên tố C, H, O, N, S
Thành phần Khối lượng phân tử Số mol Tỷ lệ mol (S = 1)
(kg/mol) 12 1 16 14 32 500 800 294 23 1,6 313 500 184 14 1
C H O N S Vậy công thức hóa học gần đúng của rác thải trong trường hợp có S khi vào bể ủ là: C313H500O184N14S
* Tính lượng không khí cần cung cấp
4𝑥+𝑦−2𝑧+5𝑡+6𝑢
𝑦−𝑡−2𝑢
- +
Phương trình phản ứng phân hủy chất hữu cơ tổng quát như sau:
4
2
2- + (t + 2u)H+ + Q (*)
O2 O2 xCO2 + H2O + tNO3
CxHyOzNtSu + uSO4
2- + 16H+ +
- + SO4
Thay x = 313; y =500; z = 184; t = 14; u = 1 vào phương trình (*) ta được:
C313H500O184N14S + 365O2 313CO2 + 242H2O + 14NO3 Q (**)
Từ phương trình (**) ta có:
Cứ 7428 kg C313H500O184N14S cần 11680 kg O2 đồng thời sinh ra 13772 kg CO2 và 4356 kg H2O.
Lượng rác đưa vào ủ là 45,4 tấn với độ ẩm là 65%, ta tính được khối lượng khô của rác là: G = 56,63 x (1-0,65) = 19,8 (tấn/ngày).
Trang 33
Trong quá trình ủ hiếu khí sẽ phân hủy được khoảng 40% lượng chất hữu cơ có trong rác thải, 20% lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học còn lại sẽ được phân hủy trong quá trình ủ chín[𝟕]. Do đó, lượng rác hữu cơ phân hủy trong giai đoạn ủ hiếu khí là: G = 19,8 x 0,4 = 7,92 (tấn/ngày).
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Vậy:
7,92 x 11680
Lượng O2 cần thiết để phân hủy hoàn toàn 6,4 tấn rác là:
7428
= 12,45 (tấn/ngày) GO2 =
7,92 x 13772
Lượng CO2 được tạo ra khi phân hủy 6,4 tấn rác là:
7428
= 14,7 (tấn/ngày) GCO2 =
7,92 x 4356
Lượng H2O tạo ra khi phân hủy 6,4 tấn rác là:
7428
= 4,64 (tấn/ngày) GH2O =
Khối lượng riêng của O2 ở 25℃, 1at
To.P T.Po
kg/m3 [𝟏𝟎] ρ = ρo.
Trong đó:
ρo: khối lượng riêng của O2 ở điều kiện tiêu chuẩn (O℃, 1at) ρo = 1,429 kg/m3[𝟖]
T, To: nhiệt độ thường và nhiệt độ tuyệt đối của khí, °K
P, Po: áp suất khí ở điều kiện thường và điều kiện tiêu chuẩn, at
273 .1 (273+25).1
= 1,31 kg/m3 ρ = 1,429.
12,45 x 1000
Vậy thể tích O2 cần cung cấp cho bể ủ là:
1,31
= 9503,82 m3/ngày VO2 =
100
Vì O2 chiếm 21% thể tích không khí nên thể tích không khí cần cung cấp cho bể ủ là :
21
= 45256,3 m3/ngày Vkk = 9503,82 x
Khối lượng riêng của không khí ở 25℃ là ρkk = 1,185 kg/m3[𝟏𝟎]
Do đó lượng không khí cần cung cấp cho bể ủ là:
Gkk = Vkk. ρkk = 45256,3 x 1,185 = 53,63 (tấn/ngày)
Trang 34
Trên thực tế để đảm bảo đủ lượng không khí cung cấp cho vi sinh vật phân hủy và tản nhiệt trong đống ủ vi sinh thì thường cấp dư không khí từ 1,5 – 2 lần[𝟏𝟎]. Chọn hệ số cấp dư không khí là 1,5 lần.
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Như vậy lượng không khí cần cấp vào cho bể ủ trong suốt quá trình ủ hiếu khí là: GKKV = 53,63 x 1,5 = 80,445 (tấn/ngày)
* Tính lượng nước cần cung cấp vào
Phương trình cân bằng nhiệt:
QV3 + QN + QKKV + QPU = QR3 + QKKR + QMM + QBH
QV3 QR3
QN QKKR QPU
QKKV QMM
Trong đó:
QV3: lượng nhiệt do chất thải mang vào (kcal/ngày)
QN: lượng nhiệt do nước mang vào (kcal/ngày)
QKKV: lượng nhiệt do không khí mang vào (kcal/ngày)
QPU: lượng nhiệt do phản ứng sinh ra (kcal/ngày)
QR3: lượng nhiệt do chất thải mang ra (kcal/ngày)
QKKR: lượng nhiệt do không khí mang ra (kcal/ngày)
QMM: lượng nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh (kcal/ngày)
QBH: lượng nhiệt do hơi nước mang ra (kcal/ngày)
* Lượng nhiệt do rác thải mang vào
QV3 = CCT.GV3.TV3 (kcal/ngày) [𝟏𝟎]
Trong đó: CCT: Nhiệt dung riêng của chất thải (kcal/kg.độ)
Xem xenluloza và nước là thành phần chính của rác thải sinh hoạt thì nhiệt dung riêng của rác thải được tính như sau:
CCT = CXXX + CNXN [𝟏𝟎]
Trong đó: CX, CN: nhiệt dung riêng của xenluloza và nước ở 25℃, 760mmHg (kcal/kg.độ).
Trang 35
CX = 1,55 x 103 (J/kg.độ) = 0,372 (kcal/kg.độ).
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
CN = 0,99892 (kcal/kg.độ).
XX, XN: phần tram khối lượng của xenluloza và nước
Lượng rác đưa vào bể ủ với độ ẩm đạt 65%, như vậy rác chiếm 35%, nước chiếm 65% tổng khối lượng rác.
XX = 35%
XN = 65%
Do đó: CCT = 0,372 x 0,35 + 0,99892 x 0,65 = 0,78 (kcal/kg.độ)
GV3: khối lượng chất thải vào bể (kg/ngày)
GV3 = (tấn/ngày) = 56630 (kg/ngày)
TV3: nhiệt độ của rác thải mang vào bể (℃)
TV3 = 25℃
Vậy QV3 = 56630 x 0,78 x 25 = 1,1 x 106 (kcal/ngày).
* Lượng nhiệt do không khí mang vào:
QKKV = GKKV.I1
Trong đó:
GKKV: khối lượng không khí vào bể ủ (kg/ngày)
GKKV = 80,445 (tấn/ngày) = 80445 (kg/ngày)
I1: nhiệt lượng riêng của không khí ẩm vào bể (là nhiệt lượng riêng của không khí khô và hơi nước trong hỗn hợp (kJ/kgKKK)
I1 = tv + (2493 + 1,97.tv).x[𝟏𝟏]
Với x: là hàm ẩm của không khí (kg/kgKKK)
Tv: nhiệt độ không khí vào (℃), tv = 25℃
ở nhiệt độ =250C thì = 0,0323 at [12], và [11]
(kg/kgKKK) [11]
I1= 70,25 kJ/kgKKK = 16,86 (kcal/kg KKK)
Vậy QKKV = 80445 x 16,86 = 1,4 x 106 kcal
Trang 36
Lượng nhiệt sinh ra do phản ứng trong bể ủ:
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
QPU = ∑ GI.QI (kcal/ngày)
: Khối lượng chất thải rắn bị phân huỷ hoàn toàn (kg/ngày) Trong đó: GI
: Nhiệt lượng toả ra khi phân huỷ 1 kg chất thải rắn (kcal/kg) QI
Lượng rác có khả năng phân hủy tính theo khối lượng khô trong giai bể ủ hiếu khí là 7,92 tấn/ngày. Dựa vào bảng 3.5 ta có thể tính được phần trăm các chất trong tổng lượng rác có khả năng phân hủy trong giai đoạn này: chất thải thực phẩm chiếm 81,23%; gỗ, lá cây 18,77 % trong tổng khối lượng khô. Khi lượng này phân hủy hoàn toàn ta có bảng tính nhiệt lượng như sau:
Bảng 3.7. Bảng tính nhiệt lượng sinh ra khi phân hủy các chất hữu cơ chứa trong rác thải.
Chất thải kJ/kg kcal/kg QI (Btu/lb) Nhiệt lượng (kcal/ngày)
Khối lượng (kg/ngày) (khối lượng khô)
1487 8000 18608 4462,35 6,64.106
Gỗ, giấy, lá cây
6433 2000 4652 1115,58 7,2.106
Chất thải thực phẩm
Tổng 7920 10000 23260 5577,93 13,84.106
QI (Btu/lb) ở bảng 3.7. [13]
Btu/lb = 2,326 kJ/kg [12]; 1kcal/kg.độ = 4,17 kJ/kg.độ
Như vậy tổng lượng nhiệt sinh ra trong quá trình phản ứng là:
QPU = 13,84.106 kcal/ngày
Lượng nhiệt mất mát trong quá trình ủ
Theo thực tế sản xuất lượng nhiệt mất mát trong quá trình ủ khoảng 5% lượng nhiệt sinh ra do phản ứng phân hủy. Khi đó, lượng nhiệt mất mát là:
QMM = 0,05 x QPU = 0,05 x 13,84.106 = 0,69.106 kcal/ngày
Lượng nhiệt do không khí mang ra
Trang 37
QKKR = GKKR.I2
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Trong đó: GKKR : khối lượng không khí ra khỏi bể ủ (kg/ngày)
: Nhiệt lượng riêng của không khí ẩm ra khỏi bể (kJ/kg KKK) I2
[11]
Với : là hàm ẩm của không khí (kg/kgKKK)
[13]
: Nhiệt độ không khí ra (0C)
Nhiệt độ tối ưu duy trì trong quá trình ủ là 40 - 50℃. Chọn = 40℃
= 0,0752 at và Ở nhiệt độ = 40℃ thì [11]
(kg/kgKKK)
I2 = 166,02 kJ/kg KKK = 39,84 kcal/kgKKK
Ta có:
= 80,445 – 12,45 + 14,7 = 82,7 (tấn/ngày)
Vậy: QKKR = 39,84 x 82700= 3,3 x 106 kcal
Lượng nhiệt do nước bay hơi
QBH = GBH.r = 568,5GBH (kcal/ngày); [10] (1)
: khối lượng nước bay hơi trong quá trình ủ (kg/ngày). Trong đó : GBH
r : Ẩm nhiệt hoá hơi của nước ở 50oC (kcal/kg)
r = 568,5 (Kcal/kg)
Lượng nhiệt do sản phẩm ủ mang ra
Kết thúc quá trình ủ hiếu khí nhiệt độ trong bể ủ giảm dần, chọn nhiệt độ sản phẩm ủ mang ra khỏi bể là ở 400C.
QR3 = GR3.CCT.t2 = GR3 x 0,78 x 40 = 29,2 GR3
Lượng nhiệt do nước bổ sung mang vào
QN = CN. x GN x t1 = 24,97.GN
Trang 38
Trong đó: CN : Nhiệt dung riêng của nước, CN = 0,99892 (kcal/kg.độ)
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
: Khối lượng nước bổ sung vào (kg/ngày) GN
: Nhiệt độ của nước bổ sung, t1= 25oC t1
Mặc khác:
Giả thuyết rằng lượng nước bay hơi trong quá trình ủ bằng lượng nước bổ sung cộng với lượng nước sinh ra ( )
Ta có: GBH = GN +
GBH = GN + 4000 (2)
Nhiệt lượng sinh ra trong quá trình ủ được dùng để nâng nhiệt độ của nước bổ sung từ 250C lên đến nhiệt độ tối ưu của quá trình là 400C và nhiệt dùng để làm bay hơi nước trong quá trình này.
Do đó: QPU = QN + QBH (3)
QN: Nhiệt lượng dùng để nâng nhiệt độ của nước bổ sung từ 250C đến 400C (kcal)
(4) QN = CN x GN x (t2 – t1) = 0,99892 x (40-25) x GN = 14,98 GN
Thay phương trình (1) và (4) vào (3) ta được:
QPU = 14,98 GN + 568,5GBH
(5) 13,84.106 = 14,98 GN + 568,5GBH
Kết hợp phương trình (5) với phương trình (2) ta tính được:
GN = 19823 kg
GBH = 23823 kg
Thế các giá trị tìm được vào phương trình cân bằng vật chất:
GV3 + GKKV + GN = GR3 + GKKR + GBH
GR3 = 50,4 (tấn/ngày)
Từ đây ta tính được :
Lượng nhiệt do nước bay hơi: QBH = 568,5GBH = 13,54 x 106 (kcal/ngày)
Trang 39
Lượng nhiệt do sản phẩm ủ mang ra: QR3 = 29,2 x GR3 = 1,5 x 106 (kcal/ngày) Lượng nhiệt do nước bổ sung vào: QN = 24,97 x GN = 4,95 x 106 (kcal/ngày) Vậy lượng rác thu được sau quá trình ủ hiếu khí là: GR3 = 50,4 (tấn/ngày)
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
4. CÔNG ĐOẠN Ủ CHÍN
Công đoạn ủ chín nhằm phân hủy tiếp những thành phần hữu cơ chưa kịp phân hủy trong quá trình ủ hiếu khí và ổn định phân vi sinh:
Ủ chín
GV4 GR4
GBH4
Phương trình cân bằng vật chất trong công đoạn ủ chín:
GV4 = GR4 + GBH4
Trong đó:
GV4 : khối lượng phân compost vào bể ủ chín (tấn/ngày)
GV4 = GR3 = 50,4 (tấn/ngày)
GR4 : khối lượng mùn thu được sau khi ủ chín (tấn/ngày)
GBH4 : khối lượng nước bay hơi trong suốt quá trình ủ chín (tấn/ngày)
Trong giai đoạn ủ chín, khoảng 20% chất hữu cơ tiếp tục phân hủy. Khối lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong giai đoạn này là:
19,8 x 0,2 = 4 (tấn/ngày)
4.4356
Giả thiết lượng nước bay hơi cũng chính bằng lượng nước sinh ra trong quá trình phân hủy. Dựa vào phương trình (**) ta tính được lượng nước bay hơi trong giai đoạn ủ chín :
7428
= 2,35 (tấn/ngày) GBH4 = GH2O =
Từ phương trình cân bằng vật chất trên ta suy ra lượng mùn vi sinh thu được sau quá trình ủ chín:
Trang 40
GR4 = 50,4 – 2,35= 48,1 (tấn/ngày)
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
5. CÔNG ĐOẠN TINH CHẾ VÀ ĐÓNG BAO SẢN PHẨM
Công đoạn này nhằm loại bỏ những tạp chất vô cơ chưa phân loại hết
trong công đoạn phân loại và các tạp chất hữu cơ chưa phân hủy hết trong công đoạn ủ.
Phân loại
GM1
GV5
Tinh chế sản phẩm
GM2
GL
Phương trình cân bằng vật chất:
GV5 = GL + GM1+ GM2
Trong đó:
: Khối lượng mùn đưa vào phân loại (tấn/ngày) GV5
GV5 = GR4 = 48,1 (tấn/ngày)
: Khối lượng vật chất bị loại bỏ trong quá trình phân loại (tấn/ngày) GL
: Khối lượng mùn loại 1 (tấn/ngày) GM1
: Khối lượng mùn loại 2 (tấn/ngày) GM2
Theo thực tế thì sản phẩm thu được ở công đoạn này là khoảng 65% . Do đó lượng vật chất bị loại bỏ ở giai đoạn phân loại sản phẩm chiếm 35%, trong đó một phần là các chất hữu cơ chưa được phân hủy và một phần là các chất vô cơ còn sót lại trong công đoạn phân loại ban đầu.
GL= 48,1 x 35% = 16,8 (tấn/ngày)
Như vậy tổng lượng mùn thu được trong giai đoạn này là:
GM = 48,1 – 16,8 = 31,3 (tấn/ngày)
Trong tổng lượng mùn này, sau khi qua sàng rung thu được khoảng 50% mùn loại 1, còn lại là mùn loại 2.
Khối lượng mùn loại 1 thu được: GM1 = 31,3 x 0,5 = 15,65 (tấn/ngày)
Trang 41
Khối lượng mùn loại 2 thu được: GM2 = 31,3 – 15,65 = 15,65 (tấn/ngày)
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
b) Giai đoạn phối trộn
Trong giai đoạn này để đảm bảo hàm lượng dinh dưỡng cho mùn loại 1
để tốt cho cây trồng ta cần bổ sung thêm một lượng nhất định N, P, K.
Theo thực tế thì hàm lượng N, P, K cần bổ sung vào chiếm khoảng 10% mùn loại 1.
Vậy suy ra lượng mùn loại 1 sau khi phối trộn bằng 17 (tấn/ngày)
c) Giai đoạn đóng bao sản phẩm
Với sản lượng phân thu được là 17 (tấn/ngày) thì dự đoán cần đóng bao
40% lượng phân thu được và còn lại 60% để rời dùng để phục vụ cho những nhà tiêu dùng lớn.
Như vậy lượng phân dùng để đóng bao là 7 (tấn/ngày) và lượng phân để
rời là 10 (tấn/ngày).
Đóng bao loại 20 kg và loại 50 kg. Ta chia ra lượng phân đóng bao 20 kg
chiếm 50% và phần còn lại là dùng để đóng bao 50 kg.
Trang 42
Như vậy số lượng bao 20 kg là 350 bao và số lượng bao 50 kg là 140 bao.
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
3.8. Tổng kết cân bằng vật chất ở các công đoạn
Các công đoạn Lượng rác vào (tấn/ Lượng bổ sung, phụ gia (tấn/ngày) Lượng loại bỏ (tấn/ Nước
Phân xí ngày) ngày) Lượng sản phẩm đầu ra (tấn/ Không khí (tấn/ máy VSV (chế phẩm EM) ngày) ngày)
70 0 0,07 0 0 22,9 47,2
Phân loại rác
47,2 0 9,42 0 0 56,63
0,0067 4 Phối trộn
56,63 19823 0 0 80,445 82,7 50,4
Ủ hiếu khí
(kk) + 23,82(nư ớc bay hơi)
50,4 0 0 0 0 2,35 48,1
Ủ chín
(nước bay hơi)
48,1 = 15,65 (M1) + 15,65(M2) + 16,8 (loại); (tấn/ngày)
Phân loại mùn
15,65 Phối trộn (N, P, K) 10% M1 (1,6 tấn) 17
Trang 43
Phối trộn N,P,K (sản phẩm)
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
3.2. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT PHÂN VI SINH
* Sàng quay
Mục đích của sàng quay là tách các thành phần rác có kích thước nhỏ hơn 50mm đưa vào ủ nhằm giảm bớt lượng rác đưa vào máy nghiền.
Đường kính sàng quay được xác định theo công thức:
11,36.𝑁 𝜌.𝑘1.𝑘2𝑔0,5𝑡𝑔𝛼
D = [ ]0,4 [𝟏𝟒]
Trong đó:
N: năng suất của sàng quay (tấn/h)
N = 2,5 tấn/h = 0,69 kg/s
𝜌 : khối lượng riêng của rác thải, 𝜌 = 0,47 (tấn/m3) = 470 kg/m3
𝛼: hệ số tính đến góc nghiêng của sàng quay
k1 = 1,85 khi α = 5o, Hệ số k2 = 0,25
g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2)
D = [ = 0,44 m
Vậy đường kính của sàng ta chọn là 1 m
1
𝑔
- Tốc độ của sàng quay
2𝜋
𝑟
n = (vòng/s) [𝟏𝟒] √
Trong đó: g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
1
𝑔
1
9,81
r: bán kính tang quay (m), r = D/2 = 0,22
2𝜋
𝑟
2𝜋
0,22
n = = = 1 (vòng/s) = 60 (vòng/phút) √ √
- Chọn chiều dài sàng quay:
Trang 44
Với đường kính của sàng rung là 1 (m) và tốc độ quay của tang quay là 60 (vòng/phút) nên chọn chiều dài tang quay là 4 (m) với mắt lưới là 50 x 50 mm. Với các thông số trên ta chọn động cơ điện có công suất 3 (kW).
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Bảng 4.2. Các thông số thiết sàng quay phân loại
Ký hiệu Giá trị N D 2,5 1 Đơn vị tấn/h m
N 60 vòng/phút
Thông số Năng suất Đường kính của sàng quay Tốc độ quay của sàng quay Chiều dài của sàng quay L Đường kính lỗ sàng D Công suất động cơ điện P 4 50 3 m mm kW
* Bể ủ hiếu khí
Nhà ủ được thiết kế thành từng bể ủ có tường bê tông bao quanh cao 3m, dày 0,2m.
Khối lượng riêng của rác = 0,47 tấn/m3.
Lượng rác vào bể ủ là GV3 = 56,63tấn/ngày
56,63
Vậy thể tích của khối rác đưa vào ủ là:
GV3 ρ
0,47
V = = (m3/ngày) ~ 120 (m3/ngày)
* Tính kích thước của bể ủ hiếu khí
Với thể tích của khối rác là 120 (m3/ngày) nên ta chia làm 2 bể, mỗi bể
dung tích 60m3
Thông thường chọn bể ủ hiếu khí là hình chữ nhật để dễ vận hành.
Thể tích của bể là: V = L x B x H = 60 (m3/ngày).
Trong đó L: Chiều dài của bể ủ hiếu khí (m)
B: Chiều rộng của bể ủ (m)
H: Chiều cao rác của bể ủ hiếu khí (m)
Ở trên chọn chiều cao của rác trong mỗi bể ủ là 2,5 m nên suy ra diện tích của mỗi bể ủ là S = L x B = 24 (m2).
Trang 45
Chọn kích thước bể ủ là 4m x 6m. Chọn chiều cao xây dựng bể là 3m.
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Thời gian ủ hiếu khí tùy vào điều kiện thời tiết khác nhau mà kéo dài trong khoảng từ 20 – 25 ngày. Chọn thời gian ủ là 21 ngày.
Tuy nhiên thời gian ủ có thể kéo dài hơn phụ thuộc thời tiết, ta chọn thời gian ủ là 24 ngày. Hơn nữa ta xây thêm 3 bể để dự phòng quá tải
Như vậy cần xây dựng 36 x 2= 72 bể ủ
* Rãnh cấp khí cho mỗi bể ủ hiếu khí
Nhiệm vụ của rãnh cấp khí là cung cấp khí sao cho khí được phân bố đều trong bể ủ để giúp cho vi sinh vật phân hủy tốt .
Bố trí rãnh cấp khí sao cho nó chạy dọc theo bể ủ hiếu khí
Chọn chiều dài của rãnh cấp khí là 4 (m)
Chiều rộng của rãnh cấp khí 0,4 (m)
Khoảng cách giữa các rãnh là 1 (m)
Khoảng cách giữa rãnh với tường là 0,5 (m)
Vậy cần bố trí 4 rãnh cho mỗi bể ủ.
Mỗi đầu của rãnh cấp khí được nối với thiết bị cấp khí.
* Tấm ghi
Tấm ghi được làm bằng thép dày 5 mm đặt trên rãnh cấp khí để cho rác thải không rớt xuống làm tắc ngẽn rãnh dẫn đến khí không phân bố đều trong bể ủ được.
Chiều dài và chiều rộng của tấm ghi phụ thuộc vào rãnh dẫn khí. Mỗi rãnh ta nên phân bố 4 tấm ghi để thuận tiện cho việc dọn vệ sinh. Vậy chiều dài của mỗi tấm ghi là 2.5 (m) và chiều rộng 0,45 (m)
Chọn đường kính của mỗi lỗ trên tấm ghi là 2 cm và khoảng cách giữa các lỗ với nhau là 20 cm.
Như vậy số lỗ khí được phân bố trên các tấm ghi trên một rãnh là 148 lỗ.
Các rãnh cấp khí vừa có tác dụng phân phối khí trong bể vừa có tác dụng
thu nước rỉ rác trong quá trình
Trang 46
Bảng 4.2. Các thông số thiết kế bể ủ hiếu khí
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Thể tích rác trong bể ủ m3/ngày 60 V
2,5 M H Chiều cao lớp rác
4 M B Chiều rộng bể ủ
6 M L Chiều dài bể ủ
3 M H Chiều cao bể ủ
24 m2 S Diện tích bể ủ
0.45 M Chiều rộng của tấm ghi Bg
4 tấm N Số tấm ghi trong một bể ủ
0,4 M Chiều rộng của rãnh cấp khí Br
4 M Chiều dài của rãnh cấp khí Lr
1 M X Khoảng cách giữa các rãnh cấp khí
* Luống ủ chín
Khối lượng sản phẩm phân hủy vào bể ủ chín là GV4 = 50,4 (tấn/ngày) = 107
m3/ngày. Sản phẩm này được đánh thành từng luống trong nhà ủ chin
Do thời gian ủ chín kéo dài 28 ngày nên số luống ủ là 28 và 2 luống dự
phòng với kích thước mỗi luống như sau: Chọn chiều cao luống ủ là 2,5m
108
Diện tích luống ủ là: S =
= 43,2 m2
2,5
Chọn chiều rộng 5 m, chiều dài là 10m.
* Sàng rung
Chọn sàng lắp một lưới vì mùn có kích thước nhỏ. Máy sàng rung làm việc với số vòng quay của trục lệch tâm 500 – 1500 vòng/phút, biên độ dao động nằm trong khoảng 1- 6 mm [14].
Vì mùn được phân thành hai loại, loại có kích thước lớn hơn 10mm và nhỏ hơn 10mm nên ta chọn sàng một lớp với kích thước lỗ sàng là 10 x 10mm.
Trang 47
Sàng được đặt nghiêng một góc 200.
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Năng suất của sàng rung
tấn/h
Hoặc
tấn/h [14]
Trong đó:
: chiều rộng của lưới sàng (m) B
: chiều cao của lớp vật liệu (m) h
: khối lượng riêng của vật liệu (mùn) (tấn/m3); kg/m3 = 0,6 tấn/m3
: hệ số tơi của vật liệu, = 0,6 – 0,7. Chọn = 0,7
: biên độ dao động hoặc bán kính lệch tâm, e = 1 – 6mm, [14]. chọn e =
4mm
: số vòng quay của trục lệch tâm (vòng/phút), chọn n = 1500 vòng/phút n
: góc nghiêng của sàng, = 15 – 30o , chọn = 20o
: vận tốc chuyển động dọc của vật liệu (m/s) v0
Lượng vật chất đi vào công đoạn này là N = 48,1 tấn/ngày = 2 tấn/h
Chọn bề rộng của lưới sàng B = 2m.
N
h = = = 0,03 m
120.B.e.n.ρ.μ.tgα
2 120.2,4.10−3.1500.0,6.0,7.𝑡𝑔20
2
N
= = 0,022 m/s Vo =
3600.B.h.ρ.μ
3600.2.0,03.0,6.0,7
Vậy vận tốc chuyển động của vật liệu trên sàng là 0,022 m/s
Chiều dài của sàng rung : L = 2B = 4m
- Thời gian lưu của vật liệu trên lưới (t):
Trang 48
Trong đó:
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
L: Chiều dài của sàng rung (m)
v0: Vận tốc chuyển động của vật liệu trên sàng rung (m/s)
4
Vậy thời gian lưu của vật liệu trên sàng rung
0,022
= = 318,2s ≈ (5,3 phút)
Trong thực tế với loại sàng có đặc tính như trên thì chọn động cơ có công
suất là
5 (kW)
Bảng 4.1: Các thông số thiết kế sàng rung
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn
vị
Năng suất tấn/h 2 N
Chiều cao của mùn ở trên sàng 0.03 M h
0.022 m/s v0
Vận tốc chuyển động của vật liệu trên sàng rung
Thời gian lưu của vật liệu trên sàng rung 5,3 Phút t
Công suất động cơ kW 5 P
Số lớp sàng lớp 1
Trang 49
Kích thước lớp lỗ 10 x 10 Mm
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
3.3. TÍNH TOÁN MẶT BẰNG
3.3.1. TÍNH DIỆN TÍCH MẶT BẰNG NHÀ MÁY
3.3.1.1. Nhà tập kết rác thải
Nhà tập kết rác dùng để tập trung rác thải nhằm để tránh cho rác thải bị mưa ướt mang rác ra bên ngoài ảnh hưởng đến môi trường đồng thời cùng không làm tăng độ ẩm của rác thải.
Khả năng chứa rác thải của nhà tập kết rác chứa được lượng rác trong 2 ngày, do đó thể tích rác là:
V = 2 x GV1/ ρCTR = 2.70/ 0,47 = 298 m3 ρCTR: là khối lượng riêng của chất thải rắn (tấn/m3)
Chọn chiều cao đống chất thải là: h = 3 m. Diện tích bề mặt của sàn chứa chất thải: S = V/ h = 298 / 3 = 100 m2
Tuy nhiên, kích thước của nhà tập kết rác phải đủ lớn, vừa để xe rác có thể vào đổ rác, xe xúc có thể hoạt động dễ dàng. Như vậy kích thước của nhà tập kết rác cần xây dựng là:
Chiều dài : L = 15 m
Chiều rộng : B = 7m
Chiều cao : H = 6 m
Nền và cột của nhà tập kết rác thải được xây bằng bê tông cốt thép, nền được xây dày khoảng 0,3 (m).
Bảng 5.1. Các thông số thiết kế nhà tập kết rác thải
Thông số Giá trị Đơn vị
Chiều dài 15 m
Chiều rộng 7 m
Chiều cao 6 m
Diện tích 105 m2
3.3.1.2. Nhà phân loại rác thải
Trang 50
Nhà phân loại rác thải phải xây dựng sao cho có khả năng bao trùm cả dây chuyền phân loại rác thải bao gồm các thiết bị như băng tải vận chuyển, sàng và băng tải phân loại bằng tay.
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Các hạng mục và thiết bị được bố trí trong nhà phân loại như sau:
Hố nạp rác:
+ chiều dài 5m, rộng 4m
Băng tải lưu chuyển 1 với chiều dài hình chiếu băng tải 15m
Sàng quay dài 4m
Băng tải nhặt dài 14m
Máy nghiền 4m
Như vậy kích thướt nhà phân loại được chọn như sau:
Chiều dài: 45m
Chiều rộng: 14m
Chiều cao: 6m
Diện tích nhà phân loại là S = 14 x 45 = 630 m2
Nền và cột của nhà phân loại rác thải được xây bằng bê tông cốt thép, nền được xây dựng với độ dày là 0,3 (m).
Bảng 5.2. Các thông số thiết kế nhà phân loại rác thải
Thông số Giá trị Đơn vị
Chiều dài 45 m
Chiều rộng 14 m
Chiều cao 6 m
Diện tích 630 m2
3.3.1.3. Nhà đảo trộn
Lượng rác thải vào nhà đảo trộn. GV2 = 47,2 tấn/ngày
47,2
Thể tích rác cần đảo trộn là: V =
= 102 m3/ngày
0,47
Nhà đảo trộn ít nhất chứa được 1/2 lượng rác trên. Như vậy thể tích rác mỗi lần
đảo trộn là: V1 =
102 2 = 51 m3/lần
Trang 51
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Chọn chiểu cao của lớp rác trong khu đảo trộn là H =1,5 m
Như vậy diện tích của nhà đảo trộn là: S =
51 1,5 = 34 m2
Như vậy chọn kích thước khu đảo trộn :
Chiều dài: L = 7,5 m
Chiều rộng : B = 4,5 m
Chiều cao xây dựng: H = 6 m
Nhà đảo trộn được xây dựng hợp khối với nhà phân loại để thuận lợi cho việc vận chuyển rác.
Bảng 15.3. Các thông số thiết kế nhà đảo trộn rác thải
Thông số Chiều rộng Chiều dài Chiều cao Diện tích Giá trị 4,5 7.5 6 34 Đơn vị m m m m2
3.3.1.4. Nhà ủ hiếu khí
Số bể ủ hiếu khí cần phải xây dựng là 72 bể. Chiều dài mỗi bể ủ là 6 (m) và chiều rộng là 4 (m).
Chọn chiều cao của mỗi khu ủ hiếu khí là 6 (m). Độ dày bể ủ là 0,2m. Cột và nền nhà ủ hiếu khí được xây bằng bê tông cốt thép, nền nhà được
Trang 52
Để dễ quản lý và bổ sung thêm chất phụ gia ta cần xây dựng các bể cạnh nhau. Có tất cả 72 bể ta chia làm 4 dãy, 2 dãy ngoài cùng là 12 bể và 2 dãy giữa là 24 bể, khoảng cách giữa 2 dãy là 5m. Như vậy chiều dài khu ủ khí sẽ là 72m, chiều rộng 39m. Chọn chiều dài khu ủ là 78m, chiều rộng 41m nên diện tích của cả nhà ủ hiếu khí là 3198m2. xây dựng với độ dày là 0,3 (m).
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Bảng 5.4. Các thông số thiết kế nhà ủ hiếu khí
Giá trị
Đơn vị
Thông số
Chiều rộng
41
M
Chiều dài
78
M
Chiều cao
6
Diện tích
3198
M m2
3.3.1.5. Nhà ủ chín
Có 30 luống ủ chia làm 2 dãy, khoảng cách giữa 2 dãy là 5m để thuận lợi cho viêc vận chuyển cũng như đảo trộn. Mỗi dãy có 15 luống, mỗi luống rộng 5m và dài 10m, khoảng cách giữa các luống là 2m . Vậy kích thước nhà ủ chín:
+ Chiều dài: 64m + Chiều rộng: 28 + Chiều cao: 4 m
Diện tích xây dựng : S = 64 x 28 = 1792 m2
Bảng 5.5. Các thông số thiết kế nhà ủ chín
Giá trị Đơn vị Thông số
Chiều rộng 64 m
Chiều dài 28 M
Chiều cao 4
Diện tích 1792 M m2
3.3.1.6. Nhà tinh chế sản phẩm
Kích thước nhà tinh chế được chọn trên cơ sở bố trí các thiết bị. Ước tính:
Trang 53
Diện tích nhà phân loại là S =14 x 40 = 560 m2
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Diện tích kho thành phẩm: lượng sản phẩm thu được một ngày là 17 (tấn/ngày), tương đương với 30 (m3/ngày).
Cứ 5 ngày thì lượng phân này được xuất xưởng một lần nên cần xây dựng một nhà kho với thể tích là 150 (m3/ngày).
Chọn chiều cao của bao chứa sản phẩm phân có thể chất lên với độ cao là 5 (m) thì diện tích của kho chứa là 30 (m2).
Ta phải xây dựng sao cho nhà tinh chế, phân loại sàng phân phải hợp khối với kho chứa sản phẩm nên tổng diện tích của công trình này là 180 (m2).
Chọn chiều cao : 6m
Chiều rộng :4m
Chiều dài: 50 m
Bảng 5.6. Các thông số thiết kế nhà tinh chế và chứa sản phẩm
Thông số Giá trị Đơn vị
Chiều rộng 4 m
Chiều dài 50 m
Chiều cao 6 m
Diện tích 200 m2
3.3.1.7. Các công trình phụ khác
Ngoài những công trình trên còn có các nhà phụ trong toàn bộ hệ thống nhà máy đó là nhà điều hành, nhà bảo trì máy móc, nhà quản lý cầu cân xe, nhà giao ca công nhân, nhà để xe, nhà bảo vệ, nhà vệ sinh.
Bảng 5.7. Kích thước các công trình phụ trợ
Kích thước
Công trình phụ trợ Chiều dài L (m) Chiều rộng B (m) Diện tích S (m2)
Nhà điều hành 30 10 300
Nhà bảo trì máy móc 20 10 200
12 8 96
Trang 54
Nhà quản lý cầu cân xe
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Nhà để xe 20 10 200
Nhà bảo vệ 5 3 15
Nhà vệ sinh 10 3 30
Hố thu nước rỉ rác 10 3 30
3.3.2. LỰA CHỌN VỊ TRÍ XÂY DỰNG NHÀ MÁY VÀ NGUYÊN TẮC BỐ TRÍ MẶT BẰNG
3.3.2.1. Lựa chọn vị trí xây dựng nhà máy
Vị trí đặt nhà máy cũng quyết định đến việc thành công của nhà máy xử
lý rác thải.
Và phải tuân theo các yêu cầu sau:
+ Phải đáp ứng các yêu cầu về nguyên liệu đầu vào
+ Đáp ứng nguồn nhân lực cần thiết cho nhà máy
+ Giao thông thuận lợi
+ Khả năng cung cấp điện và nước đầy đủ
+ Xa khu dân cư
3.3.2.2. Nguyên tắc bố trí mặt bằng của nhà máy
Nguyên tắc bố trí mặt bằng phải tuân theo những nguyên tắc sau:
+ Hệ thống xử lý cần bố trí nằm ở cuối hướng gió không ảnh hưởng đến các hoạt động khác
+ Bố trí mặt bằng sao cho phù hợp với vị trí lựa chọn để xây dựng nhà máy tránh lãng phí đất
+ Bố trí mặt bằng phải phù hợp với quy hoạch chung của công ty
+ Bố trí sao cho công nhân dễ vận hành, quản lý và kiểm soát
Trang 55
+ Mặt bằng phải thuận tiện cho vận chuyển.
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
KẾT LUẬN
Trên đây là kết quả tính toán thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh từ rác thải
mà em được nghiên cứu, tìm hiểu.Với yêu cầu thiết kế công suất 14 tấn sản
phẩm/ngày, qua quá trình ước lượng tính toán, lượng rác thải sinh hoạt xử lý
được là 70 tấn/ngày. Trung bình 1 người 1 ngày xả thải ra là 0.7
kg/rác/người/ngày. Như vậy nhà máy phục vụ cho đô thị với số dân khoảng:
70000/ 0,7 = 100000 người
Qua quá trình tính toán, ta nhận thấy phương pháp sản xuất phân vi sinh từ chất
thải rắn đô thị là một phương pháp dễ áp dụng, đem lại rất nhiều lợi ích thiết
thực, vừa xử lý được rác thải sinh hoạt, vừa đem về lợi ích về mặt kinh tế. Mô
hình này cần được nhân rộng nhiều hơn và qui mô lớn hơn nữa sẽ giải quyết
một phần không nhỏ các vấn đề về môi trường
Sau một kì học với sự giúp đỡ của thầy TS. Đỗ Trọng Mùi em đã hoàn thành
nhiệm vụ của mình. Dù đã hết sức cố gắng, nhưng do lần đầu làm công việc
thiết kế, chưa có đủ kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế, nên em không thế
tránh khỏi thiếu sót, hạn chế. Em mong nhận được sự đóng góp ý kiến và giúp
đỡ của các thầy cô để em rút được những bài học bổ ích.
Em xin chân thành cám ơn!
Sinh viên thực hiện
Linh
Trang 56
Vũ Thị Hoài Linh
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo Trình Quản Lý Và Xử Lý Chất Thải Rắn (NXB Xây Dựng 2008) - Nguyễn Văn Phước
2. Đoàn Thị Hoài, Giáo trình Công nghệ sinh học môi trường, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng
3. PGS. TSKH. Lê Văn Hoàng (2004), các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học trong công nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội
4. PGS. TS. Nguyễn Xuân Thành (chủ biên), TS. Nguyễn Bá Hiên, TS Hoàn Hải – Vũ Thị Hoan, Giáo trình vi sinh vật học công nghiệp, NXB Giáo Dục
5. An Analysis of Composting An Environnmental Remediation Technology.
6. Phạm Văn Toản. Quá trình phân giải nito trong SX phân vi sinh
7. Nguyễn Xuân Nguyên, Trần Quang Huy (2004), Công nghệ xử lý rác thải và chất thải rắn, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.
8. Trần Minh Tiến (2010), Đánh giá hiện trạng quản lý chất thải rắn sinh hoạt đô thị của tỉnh Yên Bái. Thiết kế nhà máy sản xuất phân Compost với công suất 100 tấn/ngày
9. Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái (2001), Quản lý chất thải rắn (tập 1), NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội
10. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuôn, Hồ Lê Viên (2006), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất (tập 1), NXB Khoa Học và Kỹ Thuật
11. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuôn, Hồ Lê Viên (2006), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất (tập 2), NXB Khoa Học và Kỹ Thuật
12. Bộ tài nguyên và Môi trường, Viện chiến lược chính sách tài nguyên và môi trường (2009), Dự thảo chiến lược quốc gia về giảm thiểu, tái sử dụng, tái chế chất thải đến năm 2020
13. Tưởng Thị Hội, Quản lý chất thải rắn và chất thải nguy hại, Viện khoa học và Công nghệ môi trường, Trường Đại học Bách Khoa Hà nội
Trang 57
14. Hồ Văn Viên (2003), Các máy gia công vật liệu rắn và dẻo tập 1, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội.
Thiết kế dây chuyền sản xuất phân vi sinh từ chất thải rắn đô thi, công suất 70 tấn CTRĐT/ngày
Trang 58
