Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 1- CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Hiện nay, việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn (CTR) đô thò đang là vấn đề mang tính cấp bách và nan giải đối với nhiều đòa phương trong cả nước. CTR và các vấn đề liên quan hiện không chỉ là điểm nóng trong các cuộc hội họp, hội thảo của các cấp lãnh đạo mà còn là vấn đề “cơm bữa” của các tầng lớp xã hội. Cùng với sự gia tăng dân số và phát triển của khoa học kỹ thuật, mức sống của người dân ngày càng được nâng cao thì khối lượng CTR phát sinh ngày càng nhiều. Lượng CTR nếu không được xử lý tốt sẽ dẫn đến hàng loạt hậu quả môi trường không thể lường trước được. Cho đến nay, giải pháp bãi chôn lấp (BCL) vẫn đang là phương pháp chủ yếu để xử lý CTR. Nhưng hiện nay các BCL đang bộc lộ nhiều nhược điểm như: là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến 3 môi trường đất, nước, không khí, lãng phí nguồn nguyên liệu có khả năng tái sinh và tái sử dụng. Mặt khác khi BCL đầy thì phải tìm một đòa điểm khác để xây dựng BCL mới trong khi giá đất ngày càng gia tăng và khan hiếm. Như vậy, trong khi các nguồn gây ô nhiễm từ các bãi rác cũ chưa giải quyết xong thì lại phát sinh các nguồn ô nhiễm mơi. Hơn nữa, các BCL cũ không chỉ tiếp tục chiếm diện tích lớn và phải bỏ hoang hàng chục năm để cho CTR phân huỷ hết mà còn là các điểm ô nhiễm lâu dài tốn kém trong công tác quan trắc và duy tu. Thò trường tiêu thụ phân bón trong nước có nhiều hứa hẹn, theo Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn nhu cầu sử dụng phân bón cho ngành nông nghiệp tại Việt Nam vào khoảng 5,2 triệu tấn hàng năm. Các loại phân bón được tiêu thụ trên thò trường Việt Nam hiện nay chủ yếu là phân hoá học. Phân hoá Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 2- học được sản xuất phần lớn từ dầu hoả, giá dầu hoả trên thế giới tăng hay giảm đều ảnh hưởng đến giá phân bón, giá phân bón không ổn đònh sẽ ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp. Trong khi đó, nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ từ rác thải sẽ không bò biến động về mặt giá thò trường giúp người dân yên tâm hơn trong việc đầu tư lâu dài vào ngành nông nghiệp, đặc biệt Việt Nam là nước với khoảng 80% dân số tham gia sản xuất nông nghiệp. Trên thế giới và kể cả ở Việt Nam hiện nay, compost đang được sản xuất với công nghệ ổn đònh, sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Một trong những điểm khác biệt giữa các phương pháp ủ compost là việc áp dụng biện pháp tăng cường sinh học (bioaugmentation), tức là cho thêm một chế phẩm sinh học chứa một lượng vi sinh vật chuyên biệt nào đó vào khối ủ nhằm tăng tốc độ và hiệu quả phân huỷ sinh học. Hiệu quả thực tiễn của biện pháp tăng cường sinh học trong chế biến compost ra sao là một vấn đề cần được làm rõ. Chính vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải rắn ở các chợ tại thành phố Hồ Chí Minh” được thực hiện nhằm đánh giá, so sánh khả năng phân huỷ chất hữu cơ của VSV trong quá trình ủ compost, tạo điều kiện tối ưu nhất cho VSV phát triển, đồng thời rút ngắn thời gian phân huỷ CHC nhưng vẫn tạo ra sản phẩm phân compost chất lượng. 1.2. Mục đích của đề tài - Đánh giá khả năng phân huỷ CHC của VSV đối với rác chợ, rác chợ với mùn cưa, rác chợ với mùn cưa và chế phẩm BIO – F. - Tạo ra sản phẩm phân compost từ rác chợ và mùn cưa có bổ sung chế phẩm BIO – F. 1.3. Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài được thực hiện với những nội dung chính sau : Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 3- - Tìm hiều về công nghệ compost: đònh nghóa, các yếu tố ảnh hưởng đến compost. - Tìm hiểu về các công nghệ compost đã áp dụng. - Nghiên cứu sản xuất compost từ rác chợ. - Vận hành mô hình, đo đạc các thông số. - Viết báo cáo. - Theo dõi các chỉ tiêu: + Kiểm tra nhiệt độ mỗi ngày. + Kiểm tra pH, độ ẩm, CHC, carbon với tần suất 2 ngày/lần. + Kiểm tra nitơ với tần suất 7 ngày/lần. 1.4. Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài: rác hữu cơ từ chợ Bình Long, quận Tân Phú, Tp. Hồ Chí Minh và mùn cưa lấy từ trại nấm Bảy Yết, đồng thời bổ sung chế phẩm BIO – F. 1.5. Phương pháp nghiên cứu 1.5.1. Phương pháp luận Chất thải hữu cơ là một nguồn nguyên liệu có thể tái sử dụng làm phân bón rất tốt cho nông nghiệp. Vì thế nếu xử lý chất thải nhưng có thể tận dụng để làm phân bón điều đó có ý nghóa rất nhiều trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Công nghệ chế biến compost hiếu khí, kỵ khí trên thế giới và Việt Nam hiện nay tuy đã tạo ra được những sản phẩm compost đạt chất lượng khi sử dụng. Tuy nhiên, quá trình phân huỷ trong chế biến compost là một quá trình phức tạp với khoảng thời gian phân huỷ lâu nếu quần thể sinh vật chưa kòp phát triển đến mức tối ưu. Do đó để rút ngắn thời gian phân huỷ, tiết kiệm chi phí vận hành thì biện pháp tăng cường sinh học là giải pháp hứa hẹn có thể mang lại kết quả cao trong Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 4- công nghệ chế biến compost. Tăng cường sinh học ngoài việc tạo ra sự cạnh tranh giữa các quần thể sinh vật đưa vào và quần thể sinh vật hiện có giúp phục vụ cho mục đích xử lý nó còn có thể xử lý những chất thải mà sự hiện hữu của VSV trong chấât thải không xử lý được. 1.5.2. Phương pháp thực tiễn - Phương pháp thu thập số liệu: thu thập các số liệu trong quá trình ủ compost (nhiệt độ, pH, độ ẩm, C, N). - Phương pháp thực nghiệm: làm mô hình ủ compost. - Phương pháp thống kê: tính toán các biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, CHC, C, N trong quá trình ủ compost. 1.6. Ý nghóa khoa học và ý nghóa thực tiễn 1.6.1. Ý nghóa khoa học Đề tài nghiên cứu nhằm tìm ra điều kiện tối ưu nhất trong quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh với nguồn nguyên liệu là rác tại các chợ ở thành phố Hồ Chí Minh, với mục đích hạn chế ô nhiễm môi trường từ rác đô thò góp phần vào sự phát triển bền vững của đất nước. 1.6.2. Ý nghóa thực tiễn - Quá trình sản xuất phân vi sinh đơn giản và dễ thực hiện. - Nước ta là một nước có diện tích đất nông nghiệp lớn vì thế có thể sử dụng phân hữu cơ vi sinh thay thế cho phân hoá học với hiệu quả tương đối như nhau và lại không gây ô nhiễm môi trường. - Ngoài mục tiêu xử lý chất thải, ngăn chặn nguy cơ phát tán, gây ô nhiễm của rác thải sinh hoạt, đề tài còn giúp rút ngắn thời gian cho một chu trình xử lý chất thải rắn sinh hoạt. 1.7. Đòa điểm nghiên cứu Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 5- Mô hình thí nghiệm được đặt tại trường tình thương Tân Sơn Nhì, quận Bình Tân, Tp. Hồ Chí Minh. Các thí nghiệm phân tích tại phòng thí nghiệm Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học, trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 6- CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN 2.1. Đònh nghóa chất thải rắn Theo quan niệm chung : CTR là toàn bộ các loại vật chất được con người loại bỏ trong các hoạt động kinh tế, xã hội của mình, bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạt động sống và duy trì sự tồn tại của cộng đồng…Trong đó quan trọng nhất là các loại chất thải sinh ra từ hoạt động sản xuất và hoạt động sống. 2.2. Nguồn gốc, thành phần và tính chất của chất thải rắn 2.2.1. Nguồn gốc Các nguồn chủ yếu phát sinh CTR bao gồm : − Rác sinh hoạt từ các hộ dân cư, khách vãng lai, du lòch…gồm rác thực phẩm, giấy, carton, nhựa, vải, rác vườn, gỗ, thuỷ tinh, lon, đồ hộp, tro và các chất thải độc hại. Chất thải thực phẩm bao gồm các loại thức ăn thừa, rau, quả…loại chất thải này mang bản chất dễ bò phân huỷ sinh học. Quá trình phân huỷ tạo ra mùi khó chòu, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết nóng ẩm. − Rác từ các chợ, khu thương mại, tụ điểm buôn bán, nhà hàng, khách sạn… gồm giấy, carton, nhựa, gỗ, da, rác thực phẩm, thuỷ tinh, kim loại, các chấât thải độc hại. − Rác từ các cơ quan, trường học, công sở… gồm giấy, carton, nhựa, vải, gỗ, thuỷ tinh, lon, đồ hộp, rác thực phẩm, đèn dầu, nhớt, sơn thừa. − Rác từ các công trình xây dựng, cải tạo và nâng cấp gồm gỗ vụn, sắt thép, xà bần, đất, cát − Rác từ hoạt động các khu công cộng, vui chơi giải trí, khu văn hoá … gồm giấy, túi nhựa, lá cây… Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 7- − Rác từ các cơ sở sản xuất xí nghiệp, các trạm xử lý chất thải như kim loại, thuỷ tinh, cát, bùn thải độc hại. − Rác từ các trạm xử lý nước thải và đường ống thoát nước của thành phố. 2.2.2. Thành phần và tính chất Thành phần lý học, hoá học của CTR khác nhau tuỳ thuộc vào từng đòa phương, vào điều kiện thời tiết, khí hậu, các điều kiện kinh tế và nhiều yếu tố khác. Bảng 2.1 Thành phần CTR ở các quốc gia có thu nhập thấp, thu nhập trung bình và thu nhập cao Thành phần Quốc gia có thu nhập thấp Quốc gia có thu nhập TB Quốc gia có thu nhập cao Khối lượng chất thải (kg/ngày) Khối lượng riêng (kg/m 3 ) Độ ẩm (%) Thành phần (% khối lượng) Giấy Thuỷ tinh, gốm Kim loại Nhựa Da, cao su Gỗ, rơm rạ Hàng dệt Rau quả, thực phẩm Hỗn hợp trơ khác 0,4-0,6 250-500 40-80 1-10 1-10 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 40-80 1-40 0,5-0,9 170-330 40-60 15-40 1-10 1-5 2-6 - - 2-10 20-65 1-30 0,7-1,8 100-170 20-30 15-40 4-10 3-13 2-10 - - 2-10 20-50 1-20 (Nguồn: Cointreau) Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 8- Bảng 2.2 Thành phần CTRSH Tp. Hồ Chí Minh từ nơi phát sinh đến nơi thải bỏ cuối cùng Thành phần % khối lượng Hộ gia đình Rác chợ Trường học Khu chế xuất Bô ép rác và trạm trung chuyển Bãi chôn lấp Thực phẩm Giấy Carton Vải Túi nilon Nhựa cứng Da Gỗ Cao su mềm Cao su cứng Lon, đồ hộp Kim loại màu Sắt Thuỷ tinh Sành sứ Xà bần, tro Mốp xốp Thùng đựng hoá chất Bao đựng hoá chất Lon, thùng đựng sơn Bã sơn 61-96,6 1-19,7 0-4,6 0-14,2 0-36,6 0-10,8 0 0-7,2 0 0-2,8 0-10,2 0-3,3 - 0-25 0-10,5 0-9,3 0-1,3 0 0 0 0 20-99 0-11,4 0-4,9 0-58,1 0-6,5 0-4,3 0-1,6 0-5,3 0-5,6 0-4,2 0-2,1 0-5,9 0-5,9 0-4,9 0-1,5 0-4 0-2 - - - - 23,5-75,8 1,5-27,5 - 0-3,8 8,5-34,4 3,5-18,9 0-4,2 0-20,2 - - 0-4 <0,5 <0,5 0-1,3 - - 1-2 - - - - - 20 1 5,5 12,8 29 1,6 11 1,6 - 2,7 - - - - 5,5 - - 2,6 - 60-94 0,5-5,5 0-6,5 0-4,5 0-9,6 0-1,6 0-1,9 0-2,3 0-4,5 0-1,6 0-4,3 0-0,8 0-0,8 0-5,6 0-0,8 0-4,5 0-1,2 - - <0,5 0-3 45-100 0-4,6 0-2,1 0-12,5 0-14,8 0-4,5 0-0,9 0-6,2 0-1,1 0-4 0-6,7 0-1,9 0-1,9 0-2 0-0,8 <0,5 0-1,2 - - - - Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 9- Sơn Bông gòn Than tổ ong Tóc Pin Tre, rơm rạ Vỏ sò, ốc Mica Simili 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - - - - - 0-7,6 0-10,1 - - - - - - <0,5 - - - - - - - - - - - - 6,6 - - - - 0-1 0-0,9 - <0,5 - - 0-5,6 - - <0,5 - - - (Nguồn: CENTEMA, 2002) a. Tính chất vật lý: Những tính chất vật lý quan trọng của CTR bao gồm :khối lượng riêng, độ ẩm, kích thước hạt và sự phân bổ kích thước, khả năng giữ nước và độ xốp của CTR đã nén. Khối lượng riêng : là khối lượng CTR trên một đơn vò thể tích, tính bằng kg/m 3 . Khối lượng riêng của CTR sẽ khác nhau tuỳ theo cách lưu trữ như rác để tự nhiên không chứa trong thùng, rác chứa trong thùng không nén, rác chứa trong thùng đã nén và còn khác nhau tuỳ theo từng vò trí đòa lý, mùa trong năm, thời gian lưu trữ. Khối lượng riêng của CTR lấy từ các xe rác dao động từ 180 – 420 kg/m 3 , giá trò đặc trưng vào khoảng 300 kg/m 3 . Độ ẩm : thường được biểu diễn theo hai cách đó là tính theo thành phần phần trăm khối lượng ướt và thành phần phần trăm khối lượng khô. Trong lónh vực quản lý CTR phương pháp dựa vào khối lượng ướt thông dụng hơn. Độ ẩm của CTR dao động khoảng 30 -40%, trung bình 20%. Kích thước và sự phân bố kích thước : đóng vai trò quan trọng trong quá trình thu hồi phế liệu, nhất là khi sử dụng các phương pháp cơ học như sàng, quay và các thiết bò phân loại nhờ từ tính. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 10- Khả năng tích ẩm : là tổng lượng ẩm mà CTR có thể tích trữ được. Đây là thông số quan trọng trong việc xác đònh lượng nước rò rỉ sinh ra trong bãi chôn lấp. Phần nước dư vượt quá khả năng tích trữ của CTR sẽ thoát ra ngoài thành nước rỉ rác. Khả năng tích ẩm của CTR thay đổi tuỳ theo điều kiện nén ép và thời gian phân huỷ của chất thải. Khả năng tích ẩm của CTR trong trường hợp không nén có thể dao động trong khoảng 50 – 60%. Bảng 2.3 Thành phần vật lý của CTR Hợp phần % trọng lượng Độ ẩm % Trọng lượng riêng (kg/m 3 ) KGT TB KGT TB KGT TB Chất thải thực phẩm Giấy Carton Chất dẻo Vải vụn Cao su Da vụn Sản phẩm vườn Gỗ Thuỷ tinh Can hộp Kim loại không thép Kim loại thép Bụi, tro, gạch 6-25 25-45 3-15 2-8 0-4 0-2 0-2 0-20 1-4 4-16 2-8 0-1 1-4 0-10 15 40 4 3 2 0,5 0,5 12 2 8 6 1 2 4 50-80 4-10 4-8 1-4 6-15 1-4 8-12 30-80 15-40 1-4 2-4 2-4 2-6 6-12 70 6 5 2 10 2 10 60 20 2 3 2 3 8 128-800 32-128 38-80 32-128 32-96 96-192 96-256 84-224 128-200 160-480 48-160 64-240 128-1120 320-960 228 81,6 49,6 64 64 128 160 104 240 193,6 88 160 320 480 (Nguồn : Trần Hiếu Nhuệ – Quản Lý Chất Thải Rắn) b. Tính chất hoá học: [...]... 90,5 Bụi tro 26,3 3 2 0,5 0,2 68 Chất hữu cơ Chất thải thực phẩm Giấy Chất vô cơ (Nguồn : George Tchobanoglous,1993) c Tính chất sinh học: Đặc tính sinh học quan trọng nhất của thành phần chất hữu cơ có trong CTR là hầu hết các thành phần này đều có thể chuyển hoá sinh học tạo thành khí, chất rắn hữu cơ và vô cơ ngoại trừ nhựa, cao su Phần chất hữu cơ có trong CTR được phân loại như sau : SVTH: Võ Minh... thành phần chất hữu cơ : hàm lượng chất rắn bay hơi được xác đònh bằng cách nung ở nhiệt độ 5500C, thường được sử dụng để đánh giá khả năng phân huỷ sinh học của chất hữu cơ trong CTR Tuy nhiên, vi c sử dụng chỉ tiêu hàm lượng chất rắn bay hơi để biểu diễn khả năng phân huỷ sinh học của chất hữu trong CTR thông thường không chính xác vì một số thành phần chất hữu cơ rất dễ bay hơi nhưng khó phân huỷ... cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất amon và một số khí như CO2, CH4 Theo quy đònh TCVN 6696 -2000: BCL chất thải rắn hợp vệ sinh được đònh nghóa là khu vực được quy hoạch, thiết kế, xây dựng để chôn lấp các chất thải phát sinh từ các khu dân cư, đô thò và khu công nghiệp BCL chất thải rắn bao gồm các ô chôn lấp chất thải, vùng đệm, các công trình phụ trợ khác như trạm xử... như vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh (protozoa) Chất thải hữu cơ được phân huỷ bắt đầu từ sinh vật tiêu thụ bậc 1 như vi khuẩn, nấm Sự ổn đònh chất thải do các phản ứng của vi khuẩn thực hiện Trong thời gian đầu, vi khuẩn thích hợp với điều kiện mesophilic xuất hiện trước, khi nhiệt độ tăng vi khuẩn thermophilic xuất hiện chiếm hầu hết các vò trí trong khối ủ Thermophilic nấm thường tăng trưởng từ. .. cho các vi khuẩn có lợi trong đất sinh sống : phân hữu cơ vi sinh có khả năng cung cấp các chất dinh dưỡng làm cho đất tơi xốp, từ đó tạo ra môi trường sống cho các loại côn trùng và những loài vi sinh chống lại tuyến trùng làm hư rễ cây cũng như tiêu diệt các loại côn trùng phá hoại đất đai, gây bệnh cho cây trồng Bảng 3.2 Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 526-2002 cho phân hữu cơ VSV chế biến từ rác thải sinh. .. trong chất thải để xác đònh tỷ lệ chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học Sự hình thành mùi : mùi sinh ra khi tồn trữ CTR trong thời gian dài giữa các khâu thu gom, trung chuyển và đổ ra BCL nhất là những vùng khí hậu nóng ẩm do khả năng phân huỷ kỵ khí nhanh, các chất hữu cơ dễ bò phân huỷ có trong CTR Sự sản sinh ruồi nhặng : vào mùa hè cũng như tất cả các mùa của những vùng có khí hậu ấm áp, sự sản. .. chất hữu cơ 3.5 Tính cấp thiết của compost SVTH: Võ Minh Mẫn - 29- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th S Vũ Hải Yến Cải thiện cơ cấu đất : phân hữu cơ vi sinh khi bón vào đất sẽ làm cho nơi có đất sét, đất bạc màu, đất quánh được rã ra và khi gặp lại đất cát lại làm cho đất cát rời dính lại với nhau, giúp đất thông khí dễ dàng Quân bình độ pH trong đất : phân hữu cơ vi sinh cung ứng đầy đủ các chất hữu cơ. .. amonium nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3 Đối với hydratcarbon, quá trình phân huỷ xảy ra theo các bước sau : Hydratcarbon đường đơn axit hữu cơ CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn Chính xác là những chuyển hoá hoá sinh xảy ra trong quá trình compost vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết Quá trình phân huỷ các chất thải hữu cơ trong ủ compost diễn ra rất phức tạp, có thể phân biệt dựa vào 4... cường sinh học trong sản xuất phân hữu cơ vi sinh 3.8.1 Đònh nghóa SVTH: Võ Minh Mẫn - 35- Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th S Vũ Hải Yến Tăng cường sinh học (bioaugmentation) là sự bổ sung vào môi trường xử lý chất thải một quần thể vi sinh vật không đặc hữu, đã được nuôi cấy trước đó ở bên ngoài 3.8.2 Mục đích - Gia tăng tốc độ xử lý nhờ sự rút ngắn thời gian sinh trưởng (do cung cấp sẵn một số lượng vi sinh. .. trưởng thành trưởng Đồ thò 3.1 : Biến thiên nhiệt độ của các pha SVTH: Võ Minh Mẫn - 22- Thời gian Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th S Vũ Hải Yến 3.2.2 Phản ứng sinh học Ủ compost là một quá trình sinh học mà các chất hữu cơ có trong CTR sinh hoạt được biến đổi thành các chất mùn ổn đònh do các hoạt động của các tổ chức có thể sống trong điều kiện tự nhiên hiện diện trong chất thải Các tổ chức này gồm các . tài Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải rắn ở các chợ tại thành phố Hồ Chí Minh” được thực hiện nhằm đánh giá, so sánh khả năng phân. hưởng đến giá phân bón, giá phân bón không ổn đònh sẽ ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp. Trong khi đó, nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ từ rác thải