Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT PHÂN COMPOST CÔNG
SUẤT TIẾP NHẬN 10 TẤN / NGÀY

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Tấn Phong

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 1712045

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân 1712295

TP. HCM, Tháng 01/2021

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẢN XUẤT PHÂN COMPOST CÔNG
SUẤT TIẾP NHẬN 10 TẤN / NGÀY

GVHD: PGS. TS. Nguyễn Tấn Phong

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 1712045

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân 1712295

TP. HCM, Tháng 01/2021

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... i
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................iii
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................... 1

1.1. Lý do chọn đề tài............................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu đề tài ............................................................................................... 1

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT COMPOST TỪ
CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ ................................................................................... 3
2.1. Tổng quan về chất thải rắn................................................................................ 3
2.2. Tính chất chất thải rắn ...................................................................................... 3

2.2.1. Tính chất vật lý của chất thải rắn ............................................................... 3
2.2.2. Tính chất hóa học của chất thải rắn............................................................ 4
2.3. Phân loại chất thải rắn....................................................................................... 6
2.3.1. Phân loại theo công nghệ quản lý – xử lý .................................................. 6
2.3.2. Phân loại theo quan điểm thông thường .................................................... 7
2.4. Phương pháp ủ phân sinh học ....................................................................... 8
2.4.1 Quá trình làm phân compost ....................................................................... 8
2.4.2 Định nghĩa compost .................................................................................... 9
2.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng................................................................................. 9
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PHÂN COMPOST......... 18
3.1. Các phương pháp ủ phân Compost ................................................................. 18
3.1.1. Ủ yếm khí ................................................................................................. 18
3.1.2. Ủ hiếu khí ................................................................................................. 18
3.2. Lựa chọn phương án ....................................................................................... 22
3.2.1. Xử lý rác thải bằng phương pháp ủ đống tĩnh có đảo trộn ...................... 22
3.2.2. Xử lý rác thải để thu hồi khí sinh học và phân bón hữu cơ sinh học ....... 24
3.2.3. Lựa chọn công nghệ ................................................................................. 25
3.2.4. Xử lý rác thải sinh hoạt bằng phương pháp ủ luống thổi khí cưỡng bức. 26
3.2.5. Thuyết minh dây chuyền công nghệ ........................................................ 27
3.2.6. Đặc điểm của công nghệ .......................................................................... 29
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC CƠNG TRÌNH CỦA NHÀ MÁY
COMPOST ............................................................................................................... 32
4.1. Xác định khối lượng, công thức phân tử ........................................................ 32
4.1.1. Thực phẩm thừa ....................................................................................... 32
4.1.2. Trấu .......................................................................................................... 33

4.2. Xác định và tính toán lượng vật liệu cần thiết để phối trộn............................ 35
4.3. Tính tốn thiết kế khu tiếp nhận rác ............................................................... 37
4.5. Khu vực lưu trữ vật liệu phối trộn .................................................................. 38
4.6. Khu vực phối trộn vật liệu .............................................................................. 39
4.7. Tính tốn thiết kế hệ thống hầm ủ .................................................................. 41
4.7.1. Bể ủ hiếu khí ............................................................................................ 41

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

4.7.2 Lượng nước rỉ rác...................................................................................... 43
4.7.3. Luống ủ chín ............................................................................................ 44
4.7.4. Khu vực ổn định mùn............................................................................... 45
4.7.5. Hệ thống phân loại thô ............................................................................. 45
4.8. Tính tốn hệ thống cấp khí ............................................................................. 46
4.9 Khu vực phụ..................................................................................................... 49
4.9.1 Khu vực sàn............................................................................................... 49
4.9.2 Khu vực hoàn thiện sản phẩm. .................................................................. 50
4.9.3 Khu vực đóng gói sản phẩm...................................................................... 51
4.9.4 Kho chứa sản phẩm. .................................................................................. 51
4.9.5 Nhà điều hành. .......................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................52

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ xử lý rác thải ủ đống tĩnh có đảo trộn
Hình 3.1: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất phân compost từ rác thải sinh hoạt
Hình 3.2: Sơ đồ cơng nghệ xử lý rác thải để thu hồi khí và phân bón hữu cơ sinh
học.

Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt bằng phương pháp ủ luống
thổi khí cưỡng bức.
Hình 4.1: Máy phối trộn inox 3A 5.5 kW.
Hình 4.2 Thiết bị sàng.

i

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Phân loại theo công nghệ xử lý.
Bảng 2.2: Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí.
Bảng 4.1: Tỷ lệ % khối lượng các nguyên tố của mẫu CTR .
Bảng 4.2: Khối lượng (khô) các nguyên tố cơ bản có trong thành phần CTR.
Bảng 4.3: Khối lượng (khơ) các ngun tố cơ bản có trong thành phần trấu.
Bảng 4.4: Thông số thiết kế và tính tốn khu tiếp nhận.
Bảng 4.5: Thơng số thiết kế và tính tốn kho lưu trữ vật liệu phối trộn.
Bảng 4.6: Thông số kỹ thuật của máy trộn.
Bảng 4.7: Thông số thiết kế và tính tốn khu phối trộn.
Bảng 4.8: Tổng kết số liệu tính tốn về hầm ủ hiếu khí.
Bảng 4.9: Thơng số thiết kế và tính tốn khu ủ chín.
Bảng 4.10 Thông số kỹ thuật thiết bị sàng.
Bảng 4.11 Thông số kho chứa sản phẩm.

ii

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT


CTR: Chất thải rắn
CTRSH: Chất thải rắn sinh hoạt
NN&PTNT: Nông nghiệp và phát triển nông thôn
ĐBSCL: Đồng bằng sông Hồng
ĐBSH: Đồng bằng sông Cửu Long

iii

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. Lý do chọn đề tài
Việt Nam hiện có trên 63 triệu dân sống ở vùng nơng thơn, chiếm hơn 65,6%

dân số cả nước. Mỗi năm, khu vực nông thôn phát sinh một lượng lớn chất thải rắn
sinh hoạt (CTRSH), trong đó hầu hết vẫn chưa được thu gom để xử lý hợp vệ sinh.
Theo số liệu của UBND, Sở NN&PTNT và Văn phịng nơng thơn mới của 50
tỉnh/TP cho thấy, nguồn phát sinh CTRSH nông thôn chủ yếu từ các hộ gia đình,
chợ, nhà kho, các cơ quan hành chính, trường học, cửa hàng dịch vụ thương mại, nơi
công cộng... trên địa bàn, với khối lượng là 6.731.347,9 tấn/năm và khơng đều giữa
các khu vực, trong đó đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) và đồng bằng sông Hồng
(ĐBSH) là hai khu vực phát sinh lượng CTRSH nông thôn lớn nhất, chiếm lần lượt
là 27,3% và 23,4% tổng lượng CTRSH nông thôn phát sinh. Hiện nay, nước ta đang
áp dụng 4 công nghệ xử lý CTRSH nông thôn gồm: Chôn lấp 51,5%, đốt tập trung
16,5% và ủ phân kết hợp đốt/chơn lấp tại hộ gia đình 3,4%. Trong đó, lượng
CTRSH nơng thơn đang được xử lý tại 991 bãi chôn lấp (cả bãi hở và bãi hợp vệ
sinh); 294 lò đốt và 26 nhà máy sản xuất phân compost. [1]


Từ số liệu trên có thể thấy rác thải chủ yếu được đem đi chơn lấp địi hỏi phải
có diện tích đất đủ lớn để đáp ứng nhu cầu chôn lấp rác. Để giải quyết phần nào vấn
đề này cần có phương pháp xử lý rác phù hợp hơn với điều kiện thực tế hiện nay. Ủ
phân compost là một hướng đi có triển vọng cho mục đích này, do nước ta là một
nước nơng nghiệp cần sử dụng lượng lớn phân bón cho cây trồng. Đặc biệt ngành
nông nghiệp nước ta lại đang đứng trước nguy cơ bị thối hóa đất do nơng dân q
lạm dụng vào việc sử dụng phân hóa học thì phân hữu cơ rất cần thiết để cải thiện
chất lượng đất. Việc áp dụng phương pháp áp dụng xử lý rác bằng vi sinh tạo phân
hữu cơ cung cấp cho trồng trọt là hoàn toàn phù hợp cho mục tiêu phát triển nông
nghiệp bền vững.

1.2. Mục tiêu đề tài

Thiết kế hệ thống sản suất phân compost công suất tiếp nhận 10 tấn/ngày với

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 1

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

nguồn nguyên liệu đầu vào là rác thải sinh hoạt nông thôn. Đáp ứng nhu cầu sử
dụng phân của khu vực nơng thơn nói riêng và điều kiện cơng nghệ của Việt Nam
nói chung.

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 2

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
COMPOST TỪ CHẤT THẢI RẮN HỮU CƠ

2.1. Tổng quan về chất thải rắn
Nguồn gốc phát sinh, thành phần và tốc độ phát sinh của chất thải rắn là cơ sở

quan trọng trong thiết kế, lựa chọn công nghệ xử lý và đề xuất các chương trình
quản lý chất thải rắn thích hợp.

Có nhiều cách phân loại nguồn gốc phát sinh chất thải rắn khác nhau nhưng
phân loại theo cách thông thường nhất là:

- Rác đường phố và nơi công cộng: bao gồm lá cây, rác sinh hoạt của các hộ
dân ném ra đường, rác do khách vãn lai và một phần bị rơi vĩa trong quá trình thu
gom, vận chuyển.

- Rác công sở: phát sinh từ các nhà máy, xí nghiệp nhà nước hoặc tư nhân,
trường học, bệnh viện…

- Rác chợ: phát sinh từ các hoạt động buôn bán hàng hóa, từ cá quán ăn uống
trong chợ.

- Rác từ các dịch vụ khách sạn, nhà hàng: phát từ từ các dịch vụ ăn uống phục
vụ cho khách địa phương, khách du lịch.

- Rác từ hộ gia đình: phát sinh từ sinh hoạt của dân cư.
2.2. Tính chất chất thải rắn
2.2.1. Tính chất vật lý của chất thải rắn


Những tính chất vật lý quan trọng nhất của chất thải rắn đô thị là trọng lượng
riêng. Độ ẩm, kích thước, sự cấp phối hạt, khả năng giữa ẩm tại thực địa, độ xốp
của rác nén của các vật chất trong thành phần chất thải rắn.

- Trọng lượng riêng:
Trọng lượng riêng của chất thải rắn là trọng lượng của một đơn vị vật chất

SVTH: Nguyễn Hoàng Lộc 3

Tô Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

tính trên một đơn vị thể tích (kg/m3). Bởi vì chất thải rắn có thể ở các trạng thái
như xốp, chứa trong các container, nén hoặc không nén được… nên khi báo cáo giá
trị trọng lượng riêng phải chú thích trạng thái mẫu rác một cách rõ ràng.

Trọng lượng riêng thải đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: vị trí địa lý, mùa
trong năm, thời gian lưu trữ chất thải… trọng lượng riêng của một chất thải đơ thị
điển hình là khoảng 500 lb/yd3 (300kg/m3).
- Độ ẩm:

Độ ẩm của chất thải rắn được định nghĩa là lượng nước chứa trong một đơn vị
trọng lượng chất thải ở trạng thái nguyên thủy.
- Kích thước và cấp phối hạt:

Kích thước và cấp phối hạt đóng vai trị rất quan trọng trong việc tính tốn,
thiết kế các phương tiện cơ khí như thu hồi vật liệu, đặc biệt là sử dụng các sàn lọc
phân loại bằng máy hoặc phân chia bằng phương pháp từ tính.


Khi sử dụng các phương pháp khác nhau thì kết quả sẽ có sự sai lệch, tùy
thuộc vào hình dáng kích thước của chất thải mà ta chọn phương pháp đo lường
cho phù hợp.

- Khả năng giữ nước tại thực địa (hiện trường)
Khả năng giữ nước tại hiện trường của chất thải rắn là tồn bộ lượng nước mà

nó có thể giữ lại trong mẫu chất thải dưới tác dụng kéo xuống của trọng lực. Là một
chỉ tiêu quan trọng trong việc tính tốn xác định lượng nước rị rỉ từ bãi rác. Khả
năng giữ nước tại hiện trường thay đổi phụ thuộc vào áp lực nén và trạng thái phân
hủy của chất thải (ở khu dân cư và các khu thương mại thì dao động trong khoảng
50 – 60%).
2.2.2. Tính chất hóa học của chất thải rắn

Các thơng tin về thành phần hóa học đóng vai trị rất quan trọng trong việc
đánh giá các phương pháp lựa chọn phương thức xử lý và tái sinh chất thải. Có 04

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 4

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

phân tích hóa học quan trọng nhất là:
- Phân tích gần đúng sơ bộ.
- Điểm nóng chảy của tro.
- Phân tích cuối cùng (các nguyên tố chính).
- Hàm lượng năng lượng của chất thải rắn.
1) Phân tích sơ bộ
Phân tích sơ bộ gồm các thí nghiệm sau:

- Độ ẩm (lượng nước mất đi sau khi sấy ở 1050C trong 1h).
- Chất dễ cháy bay hơi (trọng lượng mất đi thêm vào khi đem mẫu chất thải rắn
đã sấy ở 1000C trong 1h, đốt cháy ở nhiệt độ 9500C trong lị nung kín).
- Carbon cố định (phần vật liệu còn lại dễ cháy sau khi loại bỏ các chất bay
hơi).
- Tro (trọng lượng còn lại sau khi đốt cháy trong lò hở).
2) Điểm nóng chảy của tro
Điểm nóng chảy của tro là nhiệt độ đốt cháy chất thải để tro sẽ thành một khối

rắn (gọi là clinker) do sự nấu chảy và kết tụ, và nhiệt độ này khoảng 2000 đến
22000F (1100 đến 12000C).

3) Phân tích cuối cùng các thành phần tạo thành chất thải rắn
Phân tích cuối cùng các thành phần tạo thành chất chủ yếu xác định phần trăm
(%) của các nguyên tố C, H, O, N, S và tro. Kết quả phân tích cuối cùng mơ tả các
thành phần hóa học của chất hữu cơ trong chất thải rắn. Kết quả này cịn đóng vai
trị rất quan trọng trong việc xác định tỉ số C/N của chất thải có thích hợp cho q
trình chuyển hóa sinh học hay khơng.
4) Hàm lượng năng lượng của các thành phần chất thải rắn

SVTH: Nguyễn Hoàng Lộc 5

Tô Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

- Hàm lượng năng lượng của các thành phần chất hữu cơ trong chất thải rắn có
thể xác định bằng một trong các cách sau:

- Sử dụng nồi hay lị chưng cất qui mơ lớn.

- Sử dụng bình đo nhiệt trị trong phịng thí nghiệm.

- Bằng cách tính tốn nếu cơng thức hóa học hình thức được biết.

Nhiệt trị

Giá trị nhiệt tạo thành khi đốt chất thải rắn. Giá trị này được xác định theo
công thức Dulong cải tiến:

Btu/lb = 145C + 610(H2 – 1/8O2) + 40S + 10N) KJ/kg = (Btu/lb).2,326; (%)

Trong đó:
C: % trọng lượng của Carbon. H: % trọng lượng của Hidro.

O: % trọng lượng của Oxi.

S: % trọng lượng của Sulfua. N: % trọng lượng của Nitơ.

2.3. Phân loại chất thải rắn

Chất thải rắn rất đa dạng, vì vậy có nhiều cách phân loại khác nhau như:

2.3.1. Phân loại theo công nghệ quản lý – xử lý

Phân loại chất thải rắn theo dạng này, người ta chia ra các loại: Các chất cháy
được, các chất không cháy được, các chất hỗn hợp.

Bảng 2.1: Phân loại theo công nghệ xử lý

Thành phần Định nghĩa Ví dụ


Giấy Các chất cháy được Các túi giây, mảnh bìa,
Hàng dệt Các vật liệu làm từ bột giấy vệ sinh…
Thực phẩm và giấy Vải, len, nilong...
Có nguồn gốc từ các sợi Cọng rau, vỏ quả, thân
Các chất thải từ đồ ăn, cây, lõi ngô
thực phẩm

SVTH: Nguyễn Hoàng Lộc 6

Tô Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

Cỏ, gỗ củi, rơm rạ Các vật liệu và sản Đồ dùng bằng gỗ như
phẩm được chế tạo từ bàn ghế, đồ chơi, vỏ
gỗ, tre, rơm… dừa…
Phim cuộn, túi chất dẻo,
Chất dẻo Các vật liệu và sản chai lọ, dây điện, các
phẩm được chế tạo từ đấu vòi…
chất dẻo Bóng, giày, ví, băng cao
su
Da và cao su Các vật liệu và sản
phẩm được chế tạo từ da Vỏ hộp, dây điện, hàng
và cao su rào, dao, nắp lọ…

Các chất không cháy Vỏ nhơm, giây bao gói,
đồ đựng…
Các kim loại sắt Các vật liệu và sản Chai lọ, đồ đựng bằng
phẩm được chế tạo từ thủy tinh, bóng đèn

sắt mà để bị nam châm
hút Vỏ chai, ốc, xương,
gạch đá, gốm…
Các kim loại phi sắt Các vật liệu không bị
nam châm hút Đá cuội, cát, đất, tóc…

Thủy tinh Các vật liệu và sản
phẩm được chế tạo từ
thủy tinh

Đá và sành sứ Bất kì một loại vật liệu
khơng cháy khác ngồi
kim loại và thủy tinh

Các chất hỗn hợp Tất cả các loại vật liệu
khác không phân loại
trong bảng này. Loại
này có thể chia làm hai
phần: kích thước nhỏ
hơn 5mm và lớn hơn
5mm

2.3.2. Phân loại theo quan điểm thông thường

- Rác thực phẩm: Bao gồm phần thừa thải, khơng ăn được sinh ra trong q
trình lưu trữ, chế biến, nấu ăn… Đặc điểm quan trọng của loại rác này là phân hủy
nhanh trong điều kiện thời tiết nóng ẩm. Q trình phân hủy thường gây ra mùi hơi
khó chịu.

- Rác rưởi: Bao gồm các chất cháy được và các chất khơng cháy được, sinh ra

từ các hộ gia đình, cơng sở, hoạt động thương mại… Các chất cháy được như giấy,

SVTH: Nguyễn Hoàng Lộc 7

Tô Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

carton, plastic, vải, cao su, da, gỗ… và chất không cháy được như thủy tinh, vỏ hộp
kim loại…

- Tro, xỉ: vật chất cịn lại trong q trình đốt củi, than, rơm, lá… ở các hộ gia
đình, cơng sở, nhà hàng, nhà máy, xí nghiệp…

- Chất thải xây dựng: Đây là chất thải rắn từ q trình xây dựng, sửa chữa
nhà, đập phá cơng trình xây dựng tạo ra các xà bần, bêtơng…

- Chất thải đặc biệt: Được liệt vào loại rác này có rác thu gom từ việc quét
đường, rác từ thùng rác công cộng, xác động vật, xe ôtô phế thải…

- Chất thải từ các nhà máy xử lý ô nhiễm: chất thải này có hệ thống xử lý
nước, từ nước thải, từ các nhà máy xử lý chất thải công nghiệp. Thành phần chất
thải loại này đa dạng và phụ thuộc vào bản chất của quá trình xử lý. Chất thải này
thường là chất thải dạng rắn hoặc bùn (nước chiếm từ 25 – 95%).

- Chất thải nông nghiệp: Vật chất loại bỏ từ các hoạt động nông nghiệp như
gốc rơm, rạ, cây trồng, chăn nuôi. Hiện nay chất thải này chưa được quản lý tốt
ngay ở các nước phát triển vì đặc điểm phân tán về số lượng và khả năng tổ chức
thu gom.


- Chất thải nguy hại: bao gồm chất thải hóa chất, sinh học dễ cháy, dễ nổ hoặc
mang tính phóng xạ theo thời gian có ảnh hưởng đến đời sống con người, động
thực vật. Những chất này thường xuất hiện ở thể lỏng, khí và rắn. Đối với chất thải
loại này, việc thu gom, xử lý phải hết sức cẩn thận.

2.4. Phương pháp ủ phân sinh học
2.4.1 Quá trình làm phân compost

Quá trình làm phân compost là q trình sinh học thường dùng để chuyển hóa
phần chất hữu cơ có trong CTRSH thành dạng humus bền vững được gọi là
compost. Những chất có thể sử dụng làm compost bao gồm: rác vườn, CTRSH đã
phân loại, CTRSH hỗn hợp, kết hợp giữ CTRSH và bùn từ trạm xử lý nước thải.

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 8

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

Tất cả các quá trình làm compost đều xảy ra theo ba bước: (1) xử lý sơ bộ
CTRSH, (2) phân hủy hiếu khí phần chất hữu cơ của CTRSH và (3) bổ sung chất
cần thiết để tạo thành sản phẩm có thể tiêu thụ trên thị trường.

Trong quá trình làm phân compost hiếu khí, các vi sinh vật tùy tiện và hiếu
khí bắt buộc chiếm ưu thế. Ở giai đoạn đầu – pha thích nghi, giai đoạn cần thiết để
vi sinh vật thích nghi với môi trường mới – vi sinh vật ưa lạnh (mesophilic) chiếm
ưu thế nhất. Khi nhiệt độ gia tăng- pha tăng trưởng và pha ưu nhiệt – vi sinh vật
chịu nhiệt (thermophilic) lại là nhóm trội trong khoảng từ 5-10 ngày. Và ở giai
đọan cuối – pha trưởng thành – khuẩn tia (actinomycetes) và mốc xuất hiện. Do các
loại vi sinh vật này có thể khơng tồn tại trong CTRSH ở nồng độ thích hợp, nên cần

bổ sung chúng vào vật liệu làm phân như là chất phụ gia.

Phương pháp ủ compost có thể được phân loại theo cách chất thải rắn được
chứa trong container hay khơng (phương pháp ủ ngồi trời và phương pháp ủ trong
container), hoặc theo cách oxygen được cung cấp tới phần ủ compost (phương pháp
thổi khí cưỡng bức và phương pháp thổi khí thụ động), hoặc theo hình dạng phần ủ
compost (phương pháp ủ theo luống dài – windrow, hay phương pháp ủ theo đống).

2.4.2 Định nghĩa compost

Theo Haug, 1993, quá trình chế biến compost và compost được định nghĩa
như sau: Quá trình chế biến compost là quá trình phân hủy sinh học và ổn định của
chất hữu cơ dưới điều kiện nhiệt độ thermorpholic. Kết quả của quá trình phân hủy
sinh học tạo ra nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổ định, khơng mang mầm bệnh và có ích
trong việc ứng dụng cho cây trồng.

Compost là sản phẩm của quá trình chế biến compost, đã được ổ định như
humus, không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo các cơn trùng, có thể được lưu
trữ an tồn và có lợi cho sự phát triển của cây trồng.

2.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng

2.4.3.1. Các yếu tố vật lý

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 9

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong


- Nhiệt độ

Nhiệt trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi
sinh vật, phụ thuộc vào kích thước của đống ủ, độ ẩm, khơng khí và tỷ lệ C/N, mức độ
xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh.

Nhiệt độ trong hệ thống ủ khơng hồn tồn đồng nhất trong suốt q trình ủ,
phụ thuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống.

Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vật trong
quá trình chế biến phân hữu cơ và cũng là một trong các thơng số giám sát và điều
khiển q trình ủ CTR. Trong luống ủ, nhiệt độ cần duy trì là 55 – 650C, vì ở nhiệt
độ này, quá trình chế biến phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt. Nhiệt độ
tăng trên ngưỡng này, sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật. Ở nhiệt độ thấp hơn,
phân hữu cơ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh.

Nhiệt độ trong luống ủ có thể điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau như hiệu
chỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm, cơ lập khối ủ với mơi trường bên ngồi bằng cách
che phủ hợp lý.

- Độ ẩm

Độ ẩm (nước) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá
trình chế biến phân hữu cơ. Vì nước cần thiết cho q trình hồ tan dinh dưỡng vào
nguyên sinh chất của tế bào.

Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân CTR nằm trong khoảng 50-60%. Các vi
sinh vật đóng vai trị quyết định trong q trình phân hủy CTR thường tập trung tại
lớp nước mỏng trên bề mặt của phân tử CTR. Nếu độ ẩm quá nhỏ (< 30%) sẽ hạn
chế hoạt động của vi sinh vật, cịn khi độ ẩm q lớn (> 65%) thì q trình phân

hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì q trình thổi khí bị cản
trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng khơng cho khơng khí đi qua, gây mùi hơi, rị
rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền vi sinh vật gây bệnh.

Độ ẩm ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước có nhiệt

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 10

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

dung riêng cao hơn tất cả các vật liệu khác.

Độ ẩm thấp có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào. Độ ẩm cao có thể
điều chỉnh bằng cách trộn với vật liệu độn có độ ẩm thấp hơn như: mạt cưa, rơm
rạ…

Thông thường độ ẩm của phân bắc, bùn và phân động vật thường cao hơn giá
trị tối ưu, do đó cần bổ sung các chất phụ gia để giảm độ ẩm đến giá trị cần thiết.
Đối với hệ thống sản xuất phân hữu cơ liên tục, độ ẩm có thể khống chế bằng cách
tuần hoàn sản phẩm phân hữu cơ như sơ đồ:

- Kích thước hạt

Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy. Q trình phân hủy hiếu
khí xảy ra trên bề mặt hat, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên
sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy. Tuy nhiên, nếu kích thước
hạt quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thơng khí trong đống ủ, điều này sẽ làm
giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và giảm mức độ hoạt tính của vi

sinh vật. Ngược lại, hạt có kích thước q lớn sẽ có độ xốp cao và tạo ra các rãnh
khí làm cho sự phân bố khí khơng đều, khơng có lợi cho q trình chế biến phân hữu
cơ. Đường kính hạt tối ưu cho quá trình chế biến khoảng 3 – 50mm. Kích thước hạt
tối ưu có thể đạt được bằng nhiều cách như cắt, nghiền và sàng vật liệu thô ban đầu.
CTR đô thị và CTR công nghiệp phải được nghiền đến kích thước thích hợp trước
khi làm phân. Phân bắc, bùn và phân động vật thường có kích thước hạt mịn, thích
hợp cho q trình phân hủy sinh học.

- Độ xốp

Độ xốp là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Độ xốp
tối ưu sẽ thay đổi tuỳ theo loại vật liệu chế biến phân. Thông thường, độ xốp cho
quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35 – 60%, tối ưu là 32 – 36%.

Độ xốp của CTR ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho
sự trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử hữu

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 11

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong

cơ hiện diện trong các vật liệu ủ. Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên
hạn chế sự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối ủ. Ngược lại, độ xốp
cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt.

Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỉ lệ
trộn hợp lý.
- Kích thước và hình dạng của hệ thống ủ phân rác


Kích thước và hình dạng của các đống ủ có ảnh hưởng đến sự kiểm soát nhiệt
độ và độ ẩm cũng như khả năng cung cấp oxy.
- Thổi khí

Khối ủ được cung cấp khơng khí từ môi trường xung quanh để vi sinh vật sử
dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt.
Nếu khí khơng được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những vùng kị khí,
gây mùi hơi.

Lượng khơng khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể thực hiện bằng cách:
• Đảo trộn.
• Cắm ống tre.
• Thải chất thải từ tầng lưu chứa trên cao xuống thấp.
• Thổi khí.

Q trình đảo trộn cung cấp khí khơng đủ theo cân bằng tỉ lượng. Điều kiện
hiếu khí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt động trong mơi
trường tuỳ tiện hoặc kị khí. Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để
q trình ủ phân hồn tất bị kéo dài.

Cấp khí bằng phương pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất. Tuy
nhiên, lưu lượng khí phải được khống chế thích hợp. Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn
đến chi phí cao và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm khơng đảm bảo

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 12

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân

Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý Chất thải rắn GVHD: PGS.TS Nguyễn Tấn Phong


an tồn vì có thể chứa vi sinh vật gây bệnh. Khi pH của môi trường trong khối phân
lớn hơn 7, cùng với quá trình thổi khí sẽ làm thất thốt nitơ dưới dạng NH3. Trái
lại, nếu thổi khí q ít, mơi trường bên trong khối phân trở thành kị khí. Vận tốc
thổi khí cho q trình ủ phân thường trong khoảng 5 –10m3 khí/tấn nguyên liệu/h.

2.4.3.2. Các yếu tố hóa sinh

- Tỷ lệ C/N

Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh vật: trong
đó cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng
nhất; Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lưu huỳnh (S), canxi (Ca) và các
nguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trị quan trọng trong trao đổi chất của tế
bào.

Khoảng 20% - 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết
cho q trình đồng hố thành tế bào mới, phần cịn lại chuyển hố thành CO2.
Cacbon cung cấp năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng
tế bào vi sinh vật. Nitơ là thành phần chủ yếu của protein, acid nucleic, acid amin,
enzyme, co-enzyme cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào.

Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1. Ở mức tỷ lệ thấp hơn,
nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH3, nguyên nhân gây ra mùi khai. Ở mức tỷ lệ cao hơn,
sự phân hủy xảy ra chậm.

Khi bắt đầu quá trình ủ phân rác, tỷ lệ C/N giảm dần từ 30:1 xuống còn 15:1 ở
các sản phẩm cuối cùng do hai phần ba carbon được giải phóng tạo ra CO2 khi các
hợp chất hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật.


Mặc dù đạt tỷ lệ C/N khoảng 30:1 là mục tiêu tối ưu trong q trình ủ phân
rác, nhưng tỷ lệ này có thể được hiệu chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ,
trong đó quan trọng nhất là cần quan tâm tới các thành phần có hàm lượng lignin
cao.

Trong thực thế, việc tính tốn và hiệu chỉnh chính xác tỉ lệ C/N tối ưu gặp

SVTH: Nguyễn Hồng Lộc 13

Tơ Nguyễn Huỳnh Ngân