GVHD : GVC. Ts Lê Thị Kim Oanh
TS. Nguyễn Thị Phương Loan
SVTH:Lý Thị Phương Hồng & Trương Thị Tú Trang
Đề tài: Nghiên cứu xử lý bùn từ nhà máy xử lý nước thải sinh
hoạt Bình Hưng, Quận 7, thành phố Hồ Chí Minh.
Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Thành phố Hồ Chí Minh được mệnh danh là hòn ngọc biển đông của cả nước; nó không chỉ là một trung tâm kinh tế, văn hóa, khoa học công nghệ, mà còn là đầu mối giao lưu quốc tế, có vị trí quan trong của cả nước. Diện tích ở TP. HCM là 2.095 km². Số quận/thị xã/huyện: 24 (19 quận nội thành và 5 huyện ngoại thành). Số dân: 8.500.000 (2007), nông thôn 14,2%, thành thị 85,8% , mật độ: 3.067 người/km². Trên 30 năm qua nhân dân thành phố đã không ngừng phát huy truyền thống năng động, sáng tạo, vượt qua nhiều khó khăn, thử thách, đạt được nhiều thành tựu vượt bậc trên tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội. Với vị thế quan trọng ấy, vấn đề vệ sinh môi trường luôn là mục tiêu hàng đầu của các cấp lãnh đạo thành phố. Đặc biệt hệ thống xử lý nước thải luôn là một trong những yếu tố quan trọng nhất tác động đến chất lượng đô thị và môi trường sinh thái. Theo quy hoạch của thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), đến năm 2025 toàn thành phố sẽ có 12 nhà máy xử lý nước thải tập trung.
Tuy nhiên một trong các vấn đề nhức nhối của các nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn TP.HCM hiện nay là lượng bùn thải phát sinh. Theo thống kê sơ bộ của Sở Tài nguyên và Môi trường (TN-MT), toàn TP phát sinh khoảng 2.800-3.600 m3 bùn thải/ngày, được chia theo 6 loại cơ bản: bùn nạo vét hệ thống thoát nước, bùn từ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung, bùn bể tự hoại, bùn từ hệ thống xử lý nước thải tập trung các KCN, bùn từ hệ thống xử lý nước thải các cơ sở sản xuất ngoài KCN, bùn từ các công trường xây dựng.
Ngoài ra còn có một lượng bùn không thường xuyên xuất phát từ các dự án: nạo vét hệ thống kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Tân Hóa - Lò Gốm… khoảng 900 m3/ngày. Thế nhưng hiện nay, chỉ có bùn nạo vét kênh rạch và hệ thống thoát nước được Công ty TNHH MTV Thoát nước đô thị TP (gọi tắt là Công ty Thoát nước) và các công ty công ích quận, huyện thu gom, vận chuyển về các bãi đổ tập trung.
Bùn hầm cầu được đưa về Công ty Xử lý chất thải rắn Hòa Bình (huyện Bình Chánh) để xử lý. Ông Lê Tiến Dũng, Giám đốc Công ty Xử lý chất thải rắn Hòa Bình, cho biết lượng bùn về công ty đã “khởi sắc” sau khi có sự chỉ đạo của TP cũng như những biện pháp quyết liệt của các địa phương trong việc bắt quả tang, xử phạt các trường hợp đổ lén bùn hầm cầu ra môi trường. Tuy nhiên, so với khối lượng phát sinh toàn TP khoảng 250-300 m3/ngày đêm, con số này còn rất khiêm tốn.
Hiện nay TP mới chỉ có 2 nhà máy xử lý nước thải đô thị (hỗn hợp của các loại nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải nhà hàng khách sạn, nước thải các cơ sở y tế,… kể cả nước mưa giai đoạn đầu) tập trung (Bình Hưng Hòa công suất 30.000m³/ngày đêm và Bình Hưng công suất 141.000m³/ngày đêm). Theo quy hoạch, trong tương lai gần, TP sẽ có thêm 7 - 9 nhà máy xử lý nước thải tập trung cho các lưu vực khác nhau với công suất mỗi nhà máy xử lý dao động từ 100.000m³/ngày đêm đến 500.000m³/ngày đêm. Hai nhà máy xử lý trên đều áp dụng quá trình sinh học bùn hoạt tính hiếu khí (Bình Hưng Hòa - hệ thống hồ sinh học hiếu khí; Bình Hưng - bùn hoạt tính hiếu khí tăng trưởng lơ lửng) nên lượng bùn sinh ra khá lớn (Bình Hưng 30 - 40 tấn (trọng lượng ướt)/ngày).. Hai nhà máy có lắp đặt các thiết bị làm khô bùn (giảm độ ẩm đến 30 - 40%). Hàm lượng chất hữu cơ (VS) của bùn chiếm 55 - 80% trọng lượng khô và thường có nồng độ các chất độc hại thấp hơn nhiều ngưỡng cho phép.PHCM còn có hàng ngàn trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho các khu dân cư mới, chung cư các loại, khách sạn, nhà hàng, siêu thị, các cơ sở y tế (bệnh viện, trạm y tế, phòng khám…) với công suất từ vài m³/ngđ đến vài trăm (ngàn) m3/ngày đêm. Tuy nhiên hầu hết các trạm xử lý đều không có thiết bị làm khô bùn (bùn nguyên thủy có độ ẩm từ 96 - 98%).
Theo ông Nguyễn Văn Phước, Phó Giám đốc Sở TN-MT, về lý thuyết, các loại bùn thải hiện nay là các dạng chất thải thông thường, không nhiễm kim loại nặng nên rất thích hợp để tái chế. Ví dụ, các loại bùn thải có chất hữu cơ cao, như bùn nạo vét cống rãnh, bùn hệ thống xử lý nước thải các nhà máy sữa, nhà máy chế biến thực phẩm… có thể tái chế làm phân compost, các loại bùn có tỉ lệ hữu cơ thấp có thể giảm lượng nước, ép thành bánh làm vật liệu xây dựng hoặc dùng để san lấp. Vừa qua, một số sở, ngành, doanh nghiệp đã nghiên cứu nhiều biện pháp tái chế bùn thải, thế nhưng, việc xử lý bùn thải ở TP mới dừng lại ở việc thu gom, lưu chứa chứ chưa thể tái chế như mong muốn.
Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng là nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt tập trung đầu tiên của thành phố. Bình Hưng là một trong 5 gói thầu trong dự án cải thiện môi trường nước thành phố giai đoạn 1 có giá trị đầu tư là hơn 1.400 tỷ đồng trên lưu vực kênh Tàu Hũ - Bến Nghé - Đôi - Tẻ, sử dụng nguồn vốn viện trợ phát triển (ODA) của Chính phủ Nhật Bản. Đây là dự án do Ban quản lý Dự án Đông - Tây và môi trường nước TP.HCM là chủ đầu tư, với tổng mức đầu tư hơn hơn 4.163 tỷ đồng, trong đó vốn ODA là hơn 3.213 tỷ đồng; vốn đối ứng là 950 tỷ đồng. Nhà máy được xây dựng tại xã Bình Hưng, huyện Bình Chánh, Tp. Hồ Chí Minh với diện tích xây dựng khoảng 14 ha (diện tích toàn thể là 47 ha). Quá trình xây dựng kéo dài 4 năm từ 11/2004 đến 12/2008 và đi vào hoạt động cho đến nay. Nhà máy sử dụng công nghệ bùn hoạt tính cải tiến với công suất giai đoạn 1 là 141.000 m3/ngày và giai đoạn 2 là 469.000 m3/ngđ đến giai đoạn 3 là 512.000 m3/ngđ (thực tế là bỏ qua giai đoạn 2 và nâng cấp thẳng lên giai đoạn 3). Quy mô công trình là 10 đơn nguyên. Chức năng của nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng: (1)Bảo đảm vệ sinh môi trường nước của thành phố;(2)Nhà máy thu gom và xử lý nước thải của thành phố trước khi thải ra môi trường nhằm bảo vệ môi trường nước tự nhiên không bị ô nhiễm;(3)Thoát nước mưa: chống tình trạng ngập lụt cho thành phố;(4)Sử dụng hiệu quả tài nguyên: bùn thải chế biến thành phân compost. Hệ thống xử lý nước thải cũng được hình thành bởi 3 công trình chính như sau: (1)Hệ thống cống: dùng để thu gom nước thải cần xử lí về trạm bơm chuyển tiếp;(2)Trạm bơm chuyển tiếp: dùng để bơm nước thải từ hệ thống cống chuyển tải đến nhà máy xử lý;(3)Nhà máy xử lý: xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn quốc gia để xả vào nguồn.
Công suất lớn cộng với việc áp dụng phương pháp xử lý sinh học (bùn hoạt tính hiếu khí dạng lơ lửng) kéo theo lượng bùn sinh ra hằng ngày tại nhà máy Bình Hưng rất lớn (khoảng 35tấn/ngày). Lượng bùn này có hàm lượng chất hữu cơ cao (55-80% trọng lượng khô), rất thích hợp cho việc làm phân bón (compost) và sản xuất khí sinh học (biogas). Tuy nhiên, công nghệ chế biến phân hữu cơ của Nhật Bản áp dụng tại Nhà máy Bình Hưng (bùn phối trộn với trấu và ủ hiếu khí bằng quá trình đảo trộn) chưa hoàn thiện. Hiện nay, lượng bùn tồn đọng tại nhà máy đã lên đến hơn 4000 tấn, gây mùi hôi thối ảnh hưởng nặng nề đến môi trường xung quanh. Đây chính là vấn đề môi trường quan trọng do nhà máy gây ra.
Vì vậy, việc nghiên cứu phương pháp xử lý lượng bùn của nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt Bình Hưng theo phương án sản xuất compost đạt tiêu chuẩn chất lượng sẽ rất có lợi cho kinh tế của nhà máy và môi trường xung quanh.
1.2 MỤC ĐÍCH CỦA NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu tìm được phương pháp xử lý bùn từ nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt Bình Hưng.
1.3 MỤC TIÊU CỤ THỂ
- Tổng quan về bùn từ trạm xử lý nước thải và các công nghệ xử lý bùn;
- Khảo sát thực tế tại nhà máy;
- Trình bày mô hình thí nghiệm và phương pháp nghiên cứu;
- Thiết lập mô hình thí nghiệm và thực hiện nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng phân compost.
1.4 CẤU TRÚC BÁO CÁO
Thuyết minh gồm 6 chương. Trong chương 1 này trình bày về sự cần thiết của đề tài, mục tiêu, vấn đề nghiên cứu và cấu trúc thuyết minh. Chương này dùng để phác thảo cho người đọc hiểu một cách khái quát về cấu trúc của bài báo cáo, các vấn đề đặt ra và cần thực hiện.
Chương 2 trình bày các sơ đồ hệ thống thông tin theo đề tài nghiên cứu.
Phần đầu của chương 3 trình bày về hiện trạng nhà máy Bình Hưng, tổng quan về bùn và các công nghệ xử lý bùn trong thực tế. Một trong những nội dung cũng được tập trung trình bày trong chương này là công nghệ sản xuất compost và ứng dụng. Cuối cùng chương 3 trình bày về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất compost.
Chương 4 trình bày về phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu. Trong chương này phương pháp lấy mẫu và phân tích, phương pháp xử lý số liệu được trình bày chi tiết.
Chương 5 đưa ra kế hoạch nghiên cứu cụ thể.
Chương 6 trình bày các kết quả đạt được, phân tích các số liệu và đưa ra những phân tích nhận định đối với kết quả đó.
Chương 2
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG
2.1 SƠ ĐỒ CẤP 1
2.2 SƠ ĐỒ CẤP 2
2.3 SƠ ĐỒ CẤP 3
Chương 3
TỔNG QUAN TÀI LU
3.1 HIỆN TRẠNG NHÀ MÁY BÌNH HƯNG
Theo quy hoạch của TPHCM, đến năm 2025 toàn thành phố sẽ có 12 nhà máy xử lý nước thải tập trung. Trong đó, nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng là nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt tập trung đầu tiên của thành phố. Bình Hưng là một trong 5 gói thầu trong dự án cải thiện môi trường nước thành phố giai đoạn 1 có giá trị đầu tư là hơn 1.400 tỷ đồng trên lưu vực kênh Tàu Hũ - Bến Nghé - Đôi - Tẻ, sử dụng nguồn vốn viện trợ phát triển (ODA) của Chính phủ Nhật Bản.
Đây là dự án do Ban quản lý Dự án Đông - Tây và môi trường nước TP.HCM là chủ đầu tư, với tổng mức đầu tư hơn hơn 4.163 tỷ đồng, trong đó vốn ODA là hơn 3.213 tỷ đồng; vốn đối ứng là 950 tỷ đồng.
Chức năng của hệ thống xử lý nước thải
- Bảo đảm vệ sinh môi trường nước của thành phố.
- Nhà máy thu gom và xử lý nước thải của thành phố trước khi thải ra môi trường nhằm bảo vệ môi trường nước tự nhiên không bị ô nhiễm.
- Thoát nước mưa: chống tình trạng ngập lụt cho thành phố.
- Sử dụng hiệu quả tài nguyên: bùn thải chế biến thành phân compost.
Hệ thống xử lý nước thải cũng được hình thành bởi 3 công trình chính như sau:
- Hệ thống cống: dùng để thu gom nước thải cần xử lí về trạm bơm chuyển tiếp.
- Trạm bơm chuyển tiếp: dùng để bơm nước thải từ hệ thống cống chuyển tải đến nhà máy xử lý.
- Nhà máy xử lý: xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn quốc gia để xả vào nguồn.
HỆ THỐNG CỐNG
Tuyến ống góp chính nằm trên đường Trần Hưng Đạo là nơi tiếp nhận của các tuyến ống nhánh đổ về. Nước thải được vận chuyển về theo hướng kênh Tàu Hủ, Kênh đôi đến trạm bơm Đồng Diều quận 8 (trạm bơm chuyển tiếp).
Tại trạm bơm Đồng Diều có trạm bơm bơm nước về thẳng nhà máy để xử lý.
TRẠM BƠM ĐỒNG DIỀU
Là trạm bơm trung chuyển nước thải từ tuyến cống bao trong lưu vực kênh Tàu Hủ - Bến Nghé - Kênh Đôi - Kênh Tẻ về nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng. Việc xây dựng trạm bơm trung chuyển này sẽ giúp tiết kiệm chi phí chôn ống cho hệ thống ống.
Vị trí xây dựng tại khu Đồng Diều, phường 4, quận 8 Tp. HCM với diện tích 0,6 ha.
Công suất hoạt động chia làm 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: 133,3 m3/phút (192.000 m3/ngày) gồm 3 bơm chìm, công suất 1 bơm 66,7 m3/phút.
Giai đoạn 2: 400 m3/phút (576.000 m3/ngày) lắp đặt thêm 3 bơm chìm công suất 1 bơm 133 m3/phút.
NHÀ MÁY BÌNH HƯNG
Nhà máy được xây dựng tại xã Bình Hưng, huyện Bình Chánh, Tp. Hồ Chí Minh với diện tích xây dựng khoảng 14 ha (diện tích toàn thể là 47 ha). Tống vốn đầu tư giai đoạn 1 từ ODA chiếm 100 triệu USD. Quá trình xây dựng kéo dài 4 năm từ 11/2004 đến 12/2008 và đi vào hoạt động cho đến nay.
Nhà máy sử dụng công nghệ bùn hoạt tính cải tiến với công suất giai đoạn 1 là 141.000 m3/ngày và giai đoạn 2 là 469.000 m3/ngđ đến giai đoạn 3 là 512.000 m3/ngđ (thực tế là bỏ qua giai đoạn 2 và nâng cấp thẳng lên giai đoạn 3). Quy mô công trình là 10 đơn nguyên
Giai đoạn 1: nhà máy thu gom và xử lý nước thải cho lưu vực kênh Đôi – Tẻ diện tích 915 ha nội đô, phục vụ dân số 426.000 người, bao gồm các quận 1, 3, 5 và một phần quận 10.
Giai đoạn 2:nhà máy được mở rộng lưu vực xử lý 2.150 ha gồm các quận 4,5, và một phần của quận 6, 8, 11, Tân Bình, hục vụ dân số khoảng 1.390.000 người.
Bảng 3.1: Ba giai đoạn vận hành nhà máy Bình Hưng.
Năm
|
Diện tích lưu vực
|
Dân số (người)
|
Công suất xử lý (m3/ngày)
|
Chất lượng nước thải sau xử lý
| |
Giai đoạn 1
|
2008
|
824,8 ha
|
425.830
|
141.000
|
BOD ≤ 50 mg/L
SS ≤ 100 mg/L
|
Giai đoạn 2
|
2015
|
2.791,6 ha
|
1.421.778
|
469.000
|
BOD ≤ 50 mg/L
SS ≤ 100 mg/L
|
Giai đoạn 3
|
2020
|
2.791,6 ha
|
1.390.282
|
512.000
|
BOD ≤ 20 mg/L
SS ≤ 50 mg/L
|
Tiêu chuẩn xả thải của nhà máy: TCVN 5945 : 2005
Nguồn tiếp nhận nước sau xử lý là kênh Rạch Tắc – Bến Rô.
Bảng3.2: Thành phần nước thải nhà máy Bình Hưng
Chỉ tiêu
|
Đơn vị
|
Nước đầu vào
|
SS
|
mg/L
|
472
|
BOD5
|
mg/L
|
46
|
Tổng Nitơ
|
mg/L
|
22,4
|
Tổng Phospho
|
mg/L
|
4,9
|
Nguồn: nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng
Hệ thống nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng bao gồm: trạm bơm nâng, nhà điều hành chính, nhà xử lý bùn, nhà ủ phân, nhà kho, khu xử lý, nhà thổi khí, nhà khử trùng, cửa xả.
Sơ đồ dây chuyền công nghệ
Theo bảng 2, thành phần nước thải cần xử lý là SS và BOD5 do đó nhà máy đưa ra sơ đồ dây chuyền công nghệ như sau:
Mô tả công nghệ xử lý
Nước thải sinh hoạt của thành phố được thu gom tập trung theo cống về trạm Đồng Diều. Tại đây nước thải được đưa qua công trình song chắn rác và bể lắng cát. Sau đó trạm bơm chuyển tiếp sẽ bơm lượng nước thải này đến nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng với đường ống Ø2200mm, sau đó nước thải được bơm nâng bơm vào ngăn tiếp nhận tại nhà máy.
Sau đó, nước thải từ kênh phân phối được phân phối đều vào 10 bể lắng sơ cấp (bể lắng đợt 1).
Theo thiết kế tự chảy, nước thải qua bể lắng sơ cấp tiếp tục đến quy trình xử lý sinh học kế tiếp. Quá trình xử lý sinh học được áp dụng là bể sục khí xử lý nước thải nhờ bùn hoạt tính cải tiến với hệ thống cấp khí liên tục.
Nước thải sau xử lý tại bể sục khí sẽ được dẫn qua bể lắng thứ cấp nhằm tách phần nước và phần bùn.
Nước ra khỏi bể lắng thứ cấp được khử trùng bằng Javen tại bể tiếp xúc, cuối cùng nước sau xử lý được xả ra nguồn tiếp nhận.
Ngoài ra, một phần nước sau xử lý được tái sử dụng làm nước tưới cây; rửa máy móc, thiết bị; rửa lọc, rửa bể.
CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ
NGĂN TIẾP NHẬN VÀ KÊNH PHÂN PHỐI NƯỚC
- Tiếp nhận nước thải từ trạm bơm Đồng Diều. Trong ngăn có sử dụng song chắn rác thô để lấy rác bằng cách lược rác tự động nhằm giảm tải trọng cho các công trình phía sau.
- Ngoài ra có đường ống thu váng bọt từ các công trình phía sau đổ vào ngăn tiếp nhận để giảm lượng bọt sinh ra làm ảnh hưởng đến chất lượng nước thải đã xử lý.
BỂ LẮNG SƠ CẤP
- Nước thải sau khi qua song chắn rác được phân phối đều theo kênh phân phối tự chảy đến các cửa của 10 bể lắng sơ cấp.
- Lắng rác nhỏ, các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, giảm tải trọng BOD5, SS cho các công trình tiếp theo.
- Chia làm 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên gồm 5 bể, mỗi bể gồm 2 phần. Các bể này hoạt động song song với nhau.
- Nước sau lắng thu bằng máng chữ V.
- Phía trên của bể có thiết kế ống thu váng nổi (dầu, cặn nổi..). Phía dưới có máy cào bùn tự động để thu bùn lắng vào hố thu bùn. Bể lắng sơ cấp cũng được trang bị hệ thống phá bọt để giúp cho lượng rác nổi trên mặt nước dễ dàng đi vào máng thu, nếu có váng dầu cũng bị đánh tan không làm ảnh hưởng công trình phía sau. Sau đó lượng bùn tươi được bơm đến bể cô đặc trọng lực.
- Thời gian lưu nước trong bể là 0,9h = 54 phút.
BỂ SỤC KHÍ
- Gồm có 10 bể, mỗi bể có 4 ngăn.
- 4 ngăn bể sục khí có 2 cách vận hành là song song (nước vào cùng lúc 4 ngăn) và nối tiếp (nước dẫn lần lượt qua từng ngăn) nhưng sau quá trình vận hành nhận thấy cách vận hành nối tiếp mang lại hiệu quả xử lý cao hơn (thời gian VSV tiếp xúc nước thải dài hơn). Tại mỗi ngăn có đường đưa nước vào, đường tuần hoàn bùn từ bể lắng thứ cấp và đường thu nước đưa sang bể lắng thứ cấp.
- Hệ thống cấp khí sử dụng là dàn ống thổi khí đặt tại một góc bể (< 1cm) được dùng để cung cấp khí cho việc sinh trưởng và phát triển của bùn hoạt tính, khí thổi với một lực đủ lớn để tại vòng xoáy khí trong toàn bể. Trong bể xảy ra quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ hoạt động của các vi sinh vật để oxi hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. Lượng bùn sinh ra là do vi sinh vật tăng trưởng tạo tế bào mới, lượng VSV chết đi do phân huỷ nội bào cùng với hàm lượng cặn có sẵn trong nước.
- Nhà máy sử dụng công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính cải tiến có hàm lượng MLSS = 1400 – 1500 g/m3 có thể tăng khả năng và hiệu quả xử lý nước thải. Qua đó, làm giảm đáng kể hàm lượng BOD, SS của nước thải đầu ra và giảm thời gian lưu nước, tiết kiệm diện tích mặt bằng lớn.
- Kích thước mỗi bể
§ Dài 28 m.
§ Rộng 10,5 m.
§ Cao 5,5 m.
§ Thời gian lưu nước 2,74h.
- Thiết kế nhiều ngăn nhằm giúp cho sự tiếp xúc giữa các vi sinh vật với nước thải được tốt hơn tránh các bông bùn có kích thước quá lớn hoặc quá nhỏ chưa xử lý trôi theo nước thải ra ngoài.
- Ngoài ra trong bể có lắp đặt hệ thống phá bọt để bỏ lớp bọt trên mặt nước, giúp cho khí thoát ra dễ dàng hơn, ổn định pH trong bể để vi sinh vật phát triển tốt
BỂ LẮNG THỨ CẤP
- Nước sau khi qua bể sục khí được đưa vào bể lắng thứ cấp trước khi qua bể tiếp xúc.
- Nhiệm vụ của bể là lắng bông bùn hoạt tính
- Gồm có 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên gồm 5 bể, mổi bể chia làm 2 phần.
- Mỗi bể thiết kế theo dạng bể lắng ngang hình chữ nhật, có kích thước:
§ Dài 28 m.
§ Rộng 10,5 m.
§ Cao 5,5 m.
§ Thời gian lưu nước 2,2h.
- Phía dưới bể lắng có hệ thống thu bùn, 25% lượng bùn sẽ được tuần hoàn lại vào bể sục khí, 75% lượng bùn còn lại được đưa đến bể bùn dư, tiếp đến bể cô đặc ly tâm.
BỂ TIẾP XÚC
- Bể tiếp xúc nhận nước từ bể lắng thứ cấp.
- Khử trùng bằng javen để xử lý vi sinh gây bệnh trước khi ra ngoài.
- Gồm 3 ngăn, nước chảy theo hệ thống ziczac để tăng quá trình tiếp xúc giữa nước sau xử lý và hóa chất để đạt tiêu chuẩn rồi xả ra nguồn tiếp nhận.
- Một phần nước sau xử lý sẽ được giữ lại trong bồn lọc cát để tái sử dụng nước cho các nhu cầu sử dụng trong khuôn viên nhà máy: tưới cây; rửa máy móc, thiết bị; rửa lọc, bể… trong khuôn viên.
- Phần còn lại nước sau xử lý được xả vào kênh Rạch Tắc - Bến Rô.
XỬ LÝ BÙN VÀ LÀM PHÂN COMPOST
- Bùn tươi (gồm 99% nước, 1% bùn) từ bể lắng sơ cấp được thu về bể cô đặc trọng lực (do bùn sinh ra tại đây là bùn vô cơ có khả năng tự lắng bằng trọng lực nên không cần tác dụng thêm lực). Sau đó bùn đã cô đặc (gồm 97% nước, 3% bùn) lại tiếp tục được bơm lên máy tách nước ly tâm. Bùn sau tách nước (gồm 80% nước, 20% bùn) được lấy đi làm phân compost. Nước tách từ hỗn hợp bùn nước được tuần hoàn trở lại bể lắng 1 tiếp tục xử lý
- Một phần bùn trong bể lắng thứ cấp sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bể sục khí, một phần bùn dư (gồm 99% nước, 1% bùn) được đưa sang máy cô đặc ly tâm (do bùn sinh ra tại bể lắng 2 là bùn sinh học khó có khả năng tự lắng nên ta phải tác động thêm lực đê bùn lắng) Bùn sau khi ra khỏi máy cô đặc ly tâm (gồm 96% nước, 44% bùn) kết hợp với lượng bùn sau cô đặc trọng lực từ bể lắng sơ cấp tập trung về bể bùn hỗn hợp.
- Tiếp đó, để giảm thể tích của bùn, cho bùn hỗn hợp đi qua máy tách nước ly tâm và cho tiếp polymer tác dụng làm bùn keo lại thành những bánh bùn, sau đó đưa đến nhà lên men sơ cấp (lưu 15-20 ngày). Tại đây bùn được trộn với trấu tăng độ ẩm, diệt vi khuẩn gây bệnh, phân giá hợp chất phức tạp còn lại trong bùn. Khí sinh ra (CH4, H2S…) được đưa đến bể khử mùi. Sau thời gian này bùn được chuyển sang nhà lên men thứ cấp ủ kín trong khoảng 30 ngày, cuối cùng đưa sang chứa trong kho chứa (nhà chứa chính) chờ đem chôn lấp.
Thời gian
|
Lưu lượng đã xử lý (m3)
|
Lưu lượng trung bình/ngày (m3)
|
Ngày thấp nhất
(m3)
|
Ngày cao nhất
(m3)
|
Năm 2009
|
13,814,584
|
63,553
|
8,244
|
187,653
|
Năm 2010
|
32,665,660
|
89,495
|
5,136
|
151,922
|
Năm 2011
|
37,664,575
|
103,136
|
36,286
|
150,231
|
Tổng cộng
|
84,125,001
|
Bảng 3.4 Thành phần bùn sau tách nước
Tên chỉ tiêu
|
Đơn vị
|
Khoảng dao động
|
pH
|
-
|
6,7 - 7,7
|
Độ ẩm
|
%
|
70,25 - 74,62
|
Cr(VI)
|
mg/l
|
KPH
|
Zn
|
mg/l
|
0,69 – 1,16
|
Ni
|
mg/l
|
0,15 – 0,38
|
Pb
|
mg/l
|
0 – 0,13
|
Cd
|
mg/l
|
KPH
|
3.2 TỔNG QUAN VỀ BÙN
Các chất rắn sau khi khử nước (làm đậm đặc) được gọi chung là bùn, chứa nhiều thành phần khác nhau và phải được thải bỏ hợp lý. Bùn sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải thường ở dạng lỏng có chứa từ 0,25 – 12% chất rắn tính theo khối lượng khô tùy thuộc vào công nghệ xử lý nước thải được áp dụng. Trong những thành phần cần xử lý, bùn chiếm thể tích lớn nhất và kỹ thuật xử lý cũng như thải bỏ bùn là một trong những vấn đề phức tạp nhất trong quá trình xử lý nước thải. Các thiết bị xử lý bùn chiếm từ 40 – 60% tổng chi phí đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải và khoảng 50% chi phí vận hành toàn hệ thống. TP. Hồ Chí Minh phát sinh khoảng 1,2 triệu tấn bùn thải từ các khu công nghiệp/tháng. Dự báo đến năm 2015 số lượng bùn thải sẽ tăng lên khoảng 3 triệu tấn/tháng, năm 2020 sẽ không dưới 4 triệu tấn/tháng (Cao Cường, 2012). Theo số liệu này, việc xử lý lượng bùn thải để không làm ảnh hưởng đến môi trường là một vấn đề nan giải.
Bùn từ bể lắng đợt 1 thường có màu xám, trong một số trường hợp có mùi rất khó chịu. Bùn từ bể lắng đợt 1 có thể bị phân hủy một phần trong điều kiện thích hợp. Bùn sinh ra từ các quá trình hóa học hoặc hóa lý sẽ có màu sắc khác nhau tùy theo loại hóa chất sử dụng. Loại bùn này do chứa hóa chất nên không thích hợp để xử lý bằng phương pháp sinh học.
Bùn sinh ra từ hệ thống xử lý sinh học ví dụ từ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí thường có dạng màu nâu và mịn. Nếu màu sắc của bùn tối có nghĩa bùn đang tiến gần đến giai đoạn tự hoại, ngược lại bùn có màu sáng hơn. Bùn ở điều kiện phát triển tốt sẽ không có mùi hôi. Thành phần hóa học của bùn hoạt tính được trình bày trong bảng 2.5. Nhiều thành phần hóa học đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn giải pháp thải bỏ bùn sau xử lý và nước thải sinh ra từ quá trình xử lý bùn.
Bảng 3.5 Thành phần hóa học của bùn hoạt tính
Thông số
|
Đơn vị
|
Khoảng giá trị
|
Tổng chất rắn khô
|
% khối lượng ướt
|
0,83 – 1,16
|
Chất rắn bay hơi
|
% khối lượng ướt
|
0,49 – 1,02
|
% khối lượng khô
|
59,0 – 87,9
| |
Lượng dầu mỡ và chất béo
|
%
|
0,04 – 0,14
|
Protein
|
%
|
0,27 – 0,48
|
Nitơ
|
%
|
0,02 – 0,06
|
Photpho
|
%
|
0,02 – 0,13
|
pH
|
–
|
6,5 – 8,0
|
Độ kiềm
|
mg/L
|
580 – 1.100
|
Acid hữu cơ
|
mg/L
|
1.100 – 1.700
|
Năng lượng thu được
|
kJ/kg
|
18.560 – 23.200
|
Nguồn: Trần Thị Mỹ Diệu, 2005.
Bùn thải sinh học là bùn thải phát sinh từ các hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp sinh học. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế - xã hội, bùn thải sinh học đang trở thành một gánh nặng cho các doanh nghiệp không chỉ ở Việt Nam mà ngay cả ở các nước có nền kinh tế, khoa học kỹ thuật tiên tiến trên thế giới. Theo cục bảo vệ môi trường Mỹ (US-EPA), chi phí xử lý bùn thải chiếm tới 50% chi phí vận hành của toàn hệ thống. Ở Việt Nam, bùn thải chủ yếu được xử lý bằng cách ép loại nước, phơi khô, đổ bỏ hay chôn lấp, chỉ một phần rất nhỏ được sử dụng làm phân bón. Việc đổ bỏ, chôn lấp bùn thải đã và đang gây ra sự ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Theo các nghiên cứu trong những năm gần đây, bùn thải sinh học có tiềm năng để tái sử dụng cho các mục đích khác nhau bởi thành phần chủ yếu của bùn thải là các vi sinh vật dư thừa của công đoạn xử lý sinh học với hàm lượng chất hữu cơ, nitơ và phốt pho cao. Ý tưởng tái sử dụng bùn thải làm môi trường thay thế cho môi trường nhân tạo để nuôi cấy vi sinh vật nhằm nâng cao giá trị của bùn thải lần đầu tiên được phát triển bởi giáo sư R.D. Tyagi thuộc Viện Nghiên cứu khoa học quốc gia, Quebec, Canada (INRS). Ưu điểm nổi bật của hướng nghiên cứu này là tận dụng thành phần dinh dưỡng trong bùn thải để thay thế cho môi trường nhân tạo đắt tiền thường được sử dụng trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm sinh học có ích như chế phẩm sinh học cho cải tạo đất, thuốc trừ sâu sinh học, màng PE, hóa chất keo tụ,... Việc tận dùng bùn thải vừa giúp giảm giá thành vừa góp phần bảo vệ môi trường.
3.3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN
Bùn trước hết sẽ được xử lý sơ bộ nhằm mục đích cho các tạp chất và chất có kích thước và khối lượng riêng lớn được tách riêng, dung dịch chất lỏng sẽ giữ lại các chất hữu cơ, trở thành bùn nhão và có nồng độ chất hữu cơ rất cao, kích thước nhỏ hơn và tiếp xúc được vi sinh vật dễ dàng hơn. Sau khi xử lý sơ bộ, bùn được tiếp tục qua các công đoạn khác như nén bùn, ổn định bùn, tạo điều kiện nhằm cải thiện tính chất vật lý, giảm khả năng phát tán vào môi trường, giảm độ hòa tan của chất ô nhiễm và giảm tính nguy hại của bùn trước khi đem đi tách nước. Hệ thống tách nước sẽ giúp giảm chi phí vận chuyển bùn đến nơi thải bỏ, dễ xử lý và vận chuyển, tăng nhiệt năng của bùn nhờ giảm hàm lượng nước trong bùn, giảm lượng vật liệu tạo độ rỗng trong quá trình ủ compost, giảm sự phát sinh mùi và giảm sự hình thành nước rò rỉ. Cuối cùng bùn sẽ được làm khô bằng nhiệt hoặc bằng các quá trình khác như làm compost, sấy trực tiếp hay gián tiếp trước khi đem khử bằng nhiệt như đốt, khi bị phân hủy nhiệt, các chất hữu cơ sẽ được khử độc tính và phá vỡ cấu trúc, thời gian xử lý nhanh, diện tích công trình nhỏ gọn.
Bảng 3.6 Ưu điểm và nhược điểm cúa các thiết bị tách nước
Các thiết bị tách nước
|
Ưu điểm
|
Nhược điểm
|
Thiết bị lọc chân không
|
Không đòi hỏi công nhân vận hành có kỹ thuật cao, ít bảo trì bảo dưỡng do thiết bị được vận hành liên tục.
|
Tiêu tốn năng lượng và gây ồn. Nước sau lọc có hàm lượng cặn lơ lửng cao.
|
Thiết bị ly tâm
|
Hạn chế mùi hôi, dễ khởi động, dễ lắp ráp. Bùn sau ly tâm có hàm lượng ẩm thấp. Chi phí đầu tư thấp
|
Phải tách cát và nghiền hỗn hợp nhập liệu trước khi ly tâm, yêu cầu công nhân vận hành kỹ thuật cao và nước sau ly tâm có hàm lượng cặn lơ lửng cao.
|
Thiết bị lọc băng tải
|
Ít tốn năng lượng, chi phí đầu tư và vận hành thấp, dễ bảo trì và vận hành. Bùn sau khi lọc có hàm lượng ẩm thấp
|
Hạn chế bởi trở lực thủy lực, cần phải nghiền hỗn hợp nhập liệu, rất nhạy đối với đặc tính bùn đưa vào thiết bị, thời gian sử dụng vật liệu ngắn, không nên vận hành tự động.
|
Thiết bị lọc khung bản
|
Bùn sau xử lý có hàm lượng ẩm thấp nhất và nước sau lọc có hàm lượng cặn lơ lửng thấp
|
Phải vận hành theo từng mẻ, chi phí thiết bị và nhân công vận hành cao, chiếm diện tích lớn, đòi hỏi công nhân vận hành và bảo trì kỹ thuật cao, tiêu tốn hóa chất
|
Nguồn Trần Thị Mỹ Diệu, 2005
| ||
Bùn chứa kim loại nặng có thể xử lý bằng phương pháp ổn định - hóa rắn. Nhóm nghiên cứu do TS. Nguyễn Hồng Bỉnh, phó chủ tịch Hội Khoa học - Kỹ thuật Xây dựng TP.HCM, chủ trì đã nghiên cứu tổng hợp ra các hợp chất BOF1, BOF2 và HSOB để khử mùi và kết dính bùn thải công nghiệp tạo thành chất có thể thay thế cát dùng trong sản xuất bê tông. Bùn thải sau khi lấy lên sẽ được xử lý khử mùi bằng chất BOF1, BOF2 trong khoảng 15 phút. Tùy theo loại bùn thải thu về từ nhà máy nước thải tập trung, cống hay từ nhà máy dệt nhuộm, chế biến thủy sản,... hóa chất xử lý sẽ được pha trộn với tỉ lệ khác nhau. Hỗn hợp bùn thải đã qua xử lý này sẽ tiếp tục được trộn với hợp chất HSOB để tạo ra bê tông. Phụ gia HSOB có tác dụng tạo phản ứng oxy hóa khử, biến các kim loại nặng thành chất trơ với nước, giảm bớt độc hại (Nguyễn Hồng Bình và Phan Phùng Sanh, 2009).
Trên cơ sở phân tích liên kết của kim loại với các thành phần hữu cơ và vô cơ trong bùn, TS Nguyễn Phương Loan, Giám đốc Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường (CENTEMA), cùng các cộng sự đã đưa ra các phương pháp xử lý đối với từng loại bùn. Theo quy trình này, bùn sẽ được tách các thành phần hữu cơ và vô cơ bằng phương pháp thủy lực. Chất vô cơ nặng sẽ lắng xuống đáy bồn trong khi chất hữu cơ nhẹ hơn sẽ nổi lên trên. Các chất vô cơ được tách ra sẽ được tận dụng để sản xuất vật liệu xây dựng, trong khi các chất hữu cơ được xử lý tiếp bằng phương pháp sinh học để tách riêng các kim loại nặng với phần bùn hữu cơ sạch. Phần bùn hữu cơ sạch sẽ được tận dụng để trồng cây và cải tạo đất nông nghiệp. Còn lại các kim loại nặng sẽ được xử lý theo phương pháp hóa học để tách riêng từng kim loại hoặc hóa rắn toàn bộ để chôn lấp an toàn (Minh Sơn, 2005).
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HIẾU KHÍ
Phân hủy bùn hiếu khí được sử dụng để xử lý bùn từ các công trình xử lý sinh học hiếu khí có công suất nhỏ hơn 0,2 m3/s. So với quá trình phân hủy bùn kỵ khí, quá trình phân hủy hiếu khí có những ưu điểm sau:
- Mức độ phân hủy chất rắn bay hơi trong hệ thống phân hủy hiếu khí tương đương với phân hủy kỵ khí;
- Nồng độ BOD trong nước bề mặt thấp hơn;
- Quá trình phân hủy ít hay không gây mùi hôi, tạo ra sản phẩm ổn định và dạng mùn;
- Thu hồi được nguyên liệu có giá trị để sản xuất phân bón từ bùn;
- Vận hành đơn giản;
- Chi phí đầu tư thấp hơn.
Những nhược điểm chính của quá trình phân hủy hiếu khí bao gồm:
- Chi phí vận hành cao hơn do phải duy trì hệ thống cấp oxy;
- Bùn sau xử lý khó tách nước bằng phương pháp cơ học;
- Quá trình bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ, vị trí và vật liệu chế tạo bể;
- Không thể thu hồi được khí CH4.
Hai quá trình thường được áp dụng gồm: (1) phân hủy hiếu khí cổ điển và (2) phân hủy hiếu khí với lượng oxy tinh khiết cao.
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KỊ KHÍ
Việc thiết kế hệ thống phân hủy bùn kỵ khí dựa trên các thông số chính sau đây: (1) thời gian lưu bùn, (2) tải trọng thể tích và (3) độ giảm thể tích bùn theo thời gian.
Các bể phân hủy kỵ khí có thể có dạng tròn, hình chữ nhật hay dạng hình trứng Trong đó, thông dụng nhất vẫn là dạng hình trụ tròn và dạng hình trứng. Bể có dạng hình trụ tròn ít khi có đường kính nhỏ hơn 6 m và lớn hơn 40 m. Chiều dày của lớp nước trong bể lớn hơn 8 m và độ sau của bể từ 15 m hoặc hơn. Việc sử dụng bể có dạng hình trứng chủ yếu để hạn chế công tác vệ sinh bể, tạo điều kiện khuấy trộn tốt hơn, dễ dàng khống chế lớp cặn bề mặt và giảm diện tích cần thiết.
Thời Gian Lưu Bùn
Sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí bùn thải là khí CH4 và CO2. Lượng khí CH4 sinh ra có thể được ước tính theo công thức sau:
Đối với thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, có khuấy trộn hoàn toàn và không tuần hoàn bùn, sinh khối bùn sinh ra hàng ngày có thể được ước tính theo công thức sau đây:
Thông số thiết kế cho thời gian lưu bùn trong thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, có khuấy trộn hoàn toàn được trình bày trong Bảng 3.7.
Hệ Số Tải Trọng
Hai dạng hệ số tải trọng thông dụng nhất là: (1) kg chất rắn bay hơi đưa vào bể mỗi ngày trên một đơn vị dung tích bể (kg/m3.ngđ) và (2) kg chất rắn bay hơi đưa vào thiết bị tính trên kg chất rắn bay hơi có trong bể (kg/kg). Tải trọng đặc trưng đối với thiết bị phân hủy tải trọng tiêu chuẩn thường dao động trong khoảng 0,5-1,6 kg/m3.ngđ (tính theo chất rắn bay hơi). Đối với thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, giá trị tải trọng đặc trưng dao động trong khoảng 1,6-4,8 kg/m3.ngđ (tính theo chất rắn bay hơi) và thời gian lưu nước dao động trong khoảng 10-20 ngày. Ở tải trọng cao hơn 4,0 kg/m3.ngđ, quá trình khuấy trộn sẽ gặp trục trặc. Ảnh hưởng của nồng độ bùn, thời gian lưu nước đối với hệ số tải trọng chất rắn bay hơi được trình bày trong Bảng 3.8.
Độ Giảm Thể Tích
Nếu phần nước bề mặt được tách riêng và dẫn trở lại các công trình xử lý nước thải, thể tích của bùn còn lại sẽ giảm tương ứng và có thể ước tính như sau:
3.4 TỔNG QUAN VỀ COMPOST VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN
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, không 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 côn trùng, có thể được lưu trữ an toàn và có lợi cho sự phát triển của cây trồng.
Các phản ứng hóa sinh
Quá trình phân hủy chất thải xảy ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian. Ví dụ quá trình phân hủy protein bao gồm các bước: protein => protides =>amono acids => hợp chất ammonium => nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3
Đối với carbonhydrates, quá trình phân hủy xảy ra theo các bước sau: carbonhydrate => đường đơn => acids hữu cơ => CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn.
Chính xác những chuyển hóa hóa sinh chuyển ra trong quá trình composting vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết. Các giai đoạn khác nhau trong quà trình composting có thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau:
1. Pha thích nghi (latent phase) là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới.
2. Pha tăng trưởng (growth phase) đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học đến ngưỡng nhiệt độ mesophilic.
3. Pha ưu nhiệt (thermophilic phase) là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổn định hóa chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất. Phản ứng hóa sinh này được đặc trưng bằng các phương trình (3.1) và (3.2) trong trường hợp làm phân copost hiếu khí và kị khí như sau:
CONHS + O2 + VSV hiếu khí => CO2 + NH3 + sp khác + năng lượng
COHNS +O2 +VSV kị khí =>CO2 +H2S +NH3 + CH4 + sp khác + năng lượng
4. Pha trưởng thành (maturation phase) là giai đoạn nhiệt độ đến mức mesophilic và cuối cùng bằng nhiệt độ môi trường. Quá trình lên men lần thứ hai xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (là quá trình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ …) và cuối cùng thành mùn. Các phản ứng nitrate hóa, trong đó ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổ định hóa chất thải như trình bày ở 2 phương trên) bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuối cùng thành nitrate ( NO3-) cũng xảy ra như sau:
NH4+ + 3/2 O2 ž NO2- + 2H+ + H2O
NO2- + ½ O2 ž NO3-
Kết hợp hai phương trình trên, quá trình nitrate diễn ra như sau:
NH4+ + 2O2 ž NO3- + 2H+ + H2O
Vì NH4+ cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho quá trình tổng hợp trong mô tế bào:
NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O ž C5H7NO2 + 5O2
Phương trình phản ứng nitrate hoá tổng cộng xảy ra như sau:
22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- ž21 NO3- + C5H7NO2 + 20 H2O + 42H+
3.5 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT COMPOST
3.5.1 CÁC YẾU TỐ VẬT LÝ
- 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, không khí và tỷ lệ C/N, mức độ xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh.
Nhiệt độ trong hệ thống ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá 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 thông số giám sát và điều khiển quá 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, cô lập khối ủ với môi trường bên ngoài 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 quá trình hoà 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 trò quyết định trong quá 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, còn khi độ ẩm quá lớn (> 65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trình thổi khí bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò 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 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.
- Kích thước hạt
Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy. Quá 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 thông 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 quá lớn sẽ có độ xốp cao và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá 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 quá 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 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 không 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 không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những vùng kị khí, gây mùi hôi.
Lượng không 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.
Quá trình đảo trộn cung cấp khí không 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 môi trường tuỳ tiện hoặc kị khí. Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để quá trình ủ phân hoàn 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 không đảm bảo an toàn 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 thoát nitơ dưới dạng NH3. Trái lại, nếu thổi khí quá ít, môi trường bên trong khối phân trở thành kị khí. Vận tốc thổi khí cho quá trình ủ phân thường trong khoảng 5 –10m3 khí/tấn nguyên liệu/h.
3.5.2 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 trò 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 quá trình đồng hoá thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá 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.
Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau được trình bày trong bảng sau. Trừ phân ngựa và lá khoai tây, tỷ lệ C/N của tất cả các chất thải khác nhau đều phải được điều chỉnh để đạt giá trị tối ưu trước khi tiết hành làm phân.
Bảng 3.10: Tỷ lệ C/N của các chất thải
STT
|
Chất thải
|
N (% khối lượng khô)
|
Tỷ lệ C/N
|
1
|
Phân bắc
|
5,5 – 6,5
|
6 –10
|
2
|
Nước tiểu
|
15 – 18
|
0,8
|
3
|
Máu
|
10 – 14
|
3,0
|
4
|
Phân động vật
|
-
|
4,1
|
5
|
Phân bò
|
1,7
|
18
|
6
|
Phân gia cầm
|
6,3
|
15
|
7
|
Phân cừu
|
3,8
|
-
|
8
|
Phân heo
|
3,8
|
-
|
9
|
Phân ngựa
|
2,3
|
25
|
10
|
Bùn cống thải khô
|
4 – 7
|
11
|
11
|
Bùn cống đã phân hủy
|
2,4
|
-
|
12
|
Bùn hoạt tính
|
5
|
6
|
13
|
Cỏ cắt xén
|
3 – 6
|
12 – 15
|
14
|
Chất thải rau quả
|
2,5 – 4
|
11 – 12
|
15
|
Cỏ hỗn hợp
|
2,4
|
19
|
16
|
Lá khoai tây
|
1,5
|
25
|
17
|
Trấu lúa mì
|
0,3 – 0,5
|
128 – 150
|
18
|
Trấu yến mạch
|
0,1
|
48
|
19
|
Mạt cưa
|
0,1
|
200 – 500
|
Nguồn: Chongrak, 1996
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 quá 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 toán và hiệu chỉnh chính xác tỉ lệ C/N tối ưu gặp phải khó khăn vì những lý do sau:
· Một phần các cơ chất như cellulose và lignin khó bị phân hủy sinh học, chỉ bị phân hủy sau một khoảng thời gian dài.
· Một số chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật không sẵn có
· Quá trình cố định N có thể xảy ra dưới tác dụng của nhóm vi khuẩn Azotobacter, đặc biệt khi có mặt đủ PO43-
· Phân tích hàm lượng C khó đạt kết quả chính xác.
Hàm lượng cacbon có thể xác định theo phương trình sau:
% C trong phương trình này là lượng vật liệu còn lại sau khi nung ở nhiệt độ 5500C trong 1 giờ. Do đó, một số chất thải chứa phần lớn nhựa (là thành phần bị phân hủy ở 5500C) sẽ có giá trị %C cao, nhưng đa phần không có khả năng phân hủy sinh học.
Nếu tỷ lệ C/N của CTR làm phân cao hơn giá trị tối ưu, sẽ hạn chế sự phát triển của vi sinh vật do thiếu N. Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hoá, oxy hoá phân carbon dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp. Do đó, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân bị kéo dài hơn và sản phẩm thu được chứa ít mùn hơn. Theo nghiên cứu cho thấy, nếu tỷ lệ C/N ban đầu là 20, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân là 12 ngày, nếu tỷ lệ này dao động trong khoảng 20 – 50, thời gian cần thiết là 14 ngày và nếu tỷ lệ C/N = 78, thời gian cần thiết sẽ là 21 ngày.
- Oxy
Oxy cũng là một trong những thành phần cần thiết cho quá trình ủ phân rác. Khi vi sinh vật oxy hóa carbon tạo năng lượng, oxy sẽ được sử dụng và khí CO2 được sinh ra. Khi không có đủ oxy thì sẽ trở thành quá trình yếm khí và tạo ra mùi hôi như mùi trứng gà thối của khí H2S.
Các vi sinh vật hiếu khí có thể sống được ở nồng độ oxy bằng 5%. Nồng độ oxy lớn hơn 10% được coi là tối ưu cho quá trình ủ phân rác hiếu khí.
- Dinh dưỡng
Cung cấp đủ photpho, kali và các chất vô cơ khác như Ca, Fe, Bo, Cu,... là cần thiết cho sự chuyển hóa của vi sinh vật. Thông thường, các chất dinh dưỡng này không có giới hạn bởi chúng hiện diện phong phú trong các vật liệu làm nguồn nguyên liệu cho quá trình ủ phân rác.
- pH
Giá trị pH trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phân rác. Các vi sinh vật, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ. Trong giai đầu của quá trình ủ phân rác, các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phân hủy lignin và cellulose. Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân rác. Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các acid có thể làm pH giảm xuống đến 4,5 và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật.
- Vi sinh vật
Chế biến phân hữu cơ là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại vi sinh vật khác nhau. Vì sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ bao gồm: actinomycetes và vi khuẩn. Những loại vi sinh vật này có sẵn trong chất hữu cơ, có thể bổ sung thêm vi sinh vật từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy xảy ra nhanh và hiệu quả hơn.
- Chất hữu cơ
Vận tốc phân hủy dao động tuỳ theo thành phần, kích thước, tính chất của chất hữu cơ. Chất hữu cơ hoà tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hoà tan. Lignin và ligno – cellulosics là những chất phân hủy rất chậm
Bảng 3.11: Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí
Thông số
|
Giá trị
|
1. Kích thước
|
Quá trình ủ đạt hiệu quả tối ưu khi kích thước CTR khoảng 25 –75mm
|
2. Tỉ lệ C/N
|
Tỉ lệ C:N tối ưu dao động trong khoảng 25 - 50
- Ở tỉ lệ thấp hơn, dư NH3, hoạt tính sinh học giảm
- Ở tỉ lệ cao hơn, chất dinh dưỡng bị hạn chế.
|
3. Pha trộn
|
Thời gian ủ ngắn hơn
|
4. Độ ẩm
|
Nên kiểm soát trong phạm vi 50 – 60% trong suốt quá trình ủ. Tối ưu là 55%
|
5. Đảo trộn
|
Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng bánh và sự tạo thành các rảnh khí, trong quá trình làm phân hữu cơ, CTR phải được xáo trộn định kỳ. Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện
|
6. Nhiệt độ
|
Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50 – 550C đối với một vài ngày đầu và 55 – 600C trong những ngày sau đó. Trên 660C, hoạt tính vi sinh vật giảm đáng kể.
|
7. Kiểm soát mầm bệnh
|
Nhiệt độ 60 – 700C, các mầm bệnh đều bị tiêu diệt
|
8. Nhu cầu về không khí
|
Lượng oxy cần thiết được tính toán dựa trên cân bằng tỷ lượng. Không khí chứa oxy cần thiết phải được tiếp xúc đều với tất cả các phần của CTR làm phân
|
9. pH
|
Tối ưu: 7 – 7,5. Để hạn chế sự bay hơi Nitơ dưới dạng NH3, pH không được vượt quá 8,5
|
10. Mức độ phân hủy
|
Đánh giá qua sự giảm nhiệt độ vào thời gian cuối
|
11. Diện tích đất yêu cầu
|
Công suất 50T/ngày cần 1 hecta đất
|
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993
.
3.6 KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA COMPOST
Nông nghiệp là một trong những ngành kinh tế quan trọng nhất tại Việt Nam. Theo Bộ NN & PTNT, nông nghiệp đóng góp 25% tổng sản lượng GDP và 30% tổng doanh số xuất khẩu. Trong ngành nông nghiệp, trồng trọt chiếm đến 80% kết quả kinh tế trong khi chăn nuôi gia súc chiếm 17%. Những loại cây trồng chính tại Việt Nam và tỉ lệ trồng của chúng như sau: cây lương thực: 63,2%; cây công nghiệp: 20,6%; trái cây: 7,6%; rau quả: 6,8%; và các loại cây khác: 1,8%. Bảng sau đây trình bày diện tích đất trồng của một số loại cây trồng chủ yếu.
Bảng 3.12 : Diện tích trồng một số loại cây (theo đơn vị hecta)
Cây trồng
|
Hecta
|
Cây trồng
|
Hecta
|
Lúa
|
7.655.000
|
Mía
|
302.000
|
Bắp
|
714.000
|
Đậu phụng
|
243.000
|
Cà phê
|
516.000
|
Điều
|
230.000
|
Trái cây
|
496.000
|
Trà
|
65.000
|
Cao su
|
406.000
|
Theo ước tính của Bộ Công Nghiệp, nhu cầu phân bón của Việt Nam năm 2002 là 6,9 triệu tấn phân bón các loại. Cũng theo ước lượng của Bộ, sản xuất trong nước chỉ đáp ứng được 3,5 triệu tấn cho nhu cầu này, và Việt Nam còn cần phải nhập khẩu 3,4 tấn nữa. Nhu cầu phân bón tăng từng năm, theo như bảng chứng minh dưới đây:
Bảng 3.13 : Mức tăng lượng phân bón tại Việt Nam (theo đơn vị tấn)
Năm
|
Loại phân
| |||||
Urê
|
DAP
|
SSP & FMP
|
MOP
|
NPK
|
SA
| |
1991
|
1.367.000
|
130.000
|
391.000
|
13.000
|
200.000
|
Không
|
1995
|
1.379.000
|
300.000
|
799.000
|
105.000
|
489.000
|
Không
|
2000
|
2.168.000
|
591.000
|
1.200.000
|
637.000
|
1.200.000
|
436.000
|
Trừ trường hợp đôi khi số lượng một số loại phân bón nào đó tăng lên tạm thời, nhìn chung phân bón hóa học sản xuất trong nước không thể đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của nông dân Việt Nam. Thực tế, sản xuất phân trong nước đã sụt giảm 19% trong năm 2001. Cũng trong năm này, 48 công ty Việt Nam đã nhập trên 2,8 triệu tấn phân sản xuất ở nước ngoài. Năm 2001, sản xuất phân trong nước chỉ đạt 1,9 triệu tấn. Bốn tháng đầu năm 2002, hơn 1 triệu tấn phân bón, trị giá 135 triệu USD đã được nhập khẩu, theo nguồn của Hải Quan Việt Nam. Số lượng phân bón nhập khẩu dự kiến đạt đến mức 1.350.000 vào cuối Tháng Năm năm 2002, trong đó có 840.000 tấn phân Urê và 65.000 tấn phân NPK. Bộ Công Nghiệp đã dự đoán thêm 2 triệu tấn phân bón có nhu cầu nhập vào cuối năm đó.
Theo Viện Đất Đai và Phân Bón, các loại phân bón chủ yếu được sản xuất tại Việt Nam là Urê, phân lân (phân Phốtphát – SSP) và phân hỗn hợp Phốtphát – Magiê (FMP). Bởi vì Việt Nam thiếu nguyên liệu thô nên không sản xuất được phân Kali. Công ty sản xuất phân Urê chủ yếu là Công Ty Phân Đạm và Hóa Chất Hà Bắc. Một số nhà sản xuất nguồn phân Phốtpho chủ yếu là Công Ty Supe Phốtphát và Hóa Chất Lâm Thao, Nhà Máy Sản Xuất Phân Bón Ninh Bình và Công Ty Phân Trộn Phốtphát – Magiê Văn Điễn. Các công ty sản xuất phân bón khác tại Việt Nam gồm có Công Ty Phú Sơn, Công Ty Phân Bón Năm Sao, Công Ty Tân Quý, Rexco và Công Ty Kỹ Thuật Phát Triển của Vĩnh Long. Theo ước tính, có khoảng 750.000 tấn phân NPK được sản xuất hàng năm bởi các công ty khác nhau của Việt Nam nhưng chất lượng của chúng cũng rất khác nhau.
Chỉ lĩnh vực sản xuất SSP và FMP mới đáp ứng đủ nhu cầu của Việt Nam. Theo thống kê của Viện này, hàng năm Việt Nam chi khoảng 500 triệu USD để nhập khẩu phân bón cho sản xuất nông nghiệp.
Bảng 3.14 : Lượng phân bón nhập khẩu năm 2000
Tỉ lệ % trên số lượng tiêu thụ trong nước
|
Trị giá
| |
Urê
|
97,2%
|
261 triệu USD
|
DAP + MOP + SA
|
100%
|
216,3 triệu USD
|
SSP + FMP
|
0%
|
Không
|
NPK
|
16,7%
|
31,1 triệu USD
|
Bảng sau đây nêu giá bán lẻ một số loại phân tại Việt Nam, bằng tiền đồng Việt Nam và bằng tiền đô la Mỹ, theo tỉ giá hối đoái tại thời điểm lập báo cáo.
Bảng 3.15 : Giá phân bán lẻ mỗi tấn tại Việt Nam (theo tiền USD và VND)
Urê
|
MOP
|
DAP
| |||||
Năm
|
Tháng
|
VNĐ
|
USD
|
VNĐ
|
USD
|
VNĐ
|
USD
|
2001
|
Tháng mười
|
2.325.000
|
152,23
|
2.200.000
|
144,05
|
3.250.000
|
212,79
|
2001
|
Tháng bảy
|
2.276.700
|
152,36
|
2.200.000
|
147,23
|
3.250.000
|
217,50
|
2001
|
Tháng tư
|
2.361.700
|
161,75
|
2.200.000
|
150,68
|
3.250.000
|
222,59
|
2001
|
Tháng giêng
|
2.340.000
|
160,45
|
2.200.000
|
150,85
|
3.250.000
|
222,85
|
2000
|
Tháng mười
|
2.270.000
|
158,52
|
2.175.000
|
151,89
|
3.575.000
|
249,65
|
2000
|
Tháng bảy
|
2.212.000
|
156,98
|
2.275.000
|
161,45
|
3.777.300
|
268,06
|
2000
|
Tháng tư
|
2.017.000
|
143,42
|
2.326.000
|
165,39
|
3.902.500
|
277,48
|
2000
|
Tháng giêng
|
1.731.000
|
123,27
|
2.280.000
|
162,37
|
3.849.000
|
274,11
|
1999
|
Tháng mười
|
1.820.000
|
129,97
|
2.310.000
|
164,96
|
3.553.000
|
253,73
|
1999
|
Tháng bảy
|
1.854.000
|
132,93
|
2.343.300
|
168,01
|
3.757.500
|
269,41
|
1999
|
Tháng tư
|
2.031.000
|
146,06
|
2.280.000
|
163,97
|
3.860.000
|
277,60
|
1999
|
Tháng giêng
|
2.078.000
|
149,64
|
2.286.000
|
164,61
|
3.565.500
|
256,75
|
3.6.1 MỨC TIÊU THỤ PHÂN BÓN TẠI CHÂU Á
Mạng Lưới Tư Vấn, Phát Triển và Thông Tin Phân Bón khu vực Châu Á – Thái Bình Dương (FADINAP) khi khảo sát đã thấy rằng mức tiêu thụ phân bón đang gia tăng ở khắp châu Á. FADINAP đã sử dụng tiêu chí số lượng phân bón tiêu thụ trên mỗi hecta đất sử dụng hiện nay cho trồng trọt như là một phương cách để so sánh giữa các quốc gia có dân số khác nhau và diện tích đất trồng khác nhau. Những kết quả nghiên cứu của họ được trình bày ở bảng sau.
Bảng 3.16 Mức tiêu thụ phân bón trên diện tích mỗi hecta đất trồng hiện nay (kg/hecta) theo mỗi quốc gia và theo năm
Quốc gia
|
1988-89
|
1993-94
|
1998-99
|
Các nước đang phát triển ở châu Á
|
100
|
106
|
138
|
Afghanistan
|
7
|
5
|
1
|
Bangladesh
|
82
|
115
|
141
|
Campuchia
|
0
|
4
|
3
|
Trung Quốc
|
195
|
190
|
259
|
Đảo quốc Fiji
|
115
|
57
|
77
|
An Độ
|
65
|
73
|
99
|
Indonesia
|
76
|
77
|
89
|
Iran
|
64
|
48
|
67
|
Bắc Triều Tiên
|
408
|
383
|
79
|
Nam Triều Tiên
|
411
|
474
|
458
|
Lào
|
0
|
4
|
12
|
Malaysia
|
117
|
136
|
185
|
Myanmar
|
11
|
9
|
17
|
Nepal
|
24
|
29
|
41
|
Pakistan
|
80
|
100
|
112
|
Philippines
|
51
|
57
|
63
|
Sri Lanka
|
110
|
112
|
123
|
Thailand
|
38
|
71
|
82
|
Việt Nam
|
92
|
126
|
269
|
3.6.2 TẦM QUA TRỌNG CỦA PHÂN COMPOST
Tác dụng của việc lệ thuộc vào hóa chất nông nghiệp tại Việt Nam
Đất đai bị thoái hóa và môi trường bị gây hại
Nông dân Việt Nam sử dụng những phương pháp hiện đại để bảo vệ mùa màng và gia tăng sản lượng mùa vụ, trong đó có việc sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ và các loại phân hóa học. Việc sử dụng phân hóa học đã mang lại những lợi ích trước mắt nhưng những hậu quả lâu dài vào lúc này đang bắt đầu xuất hiện. Những hậu quả này là đất đai bị thoái hóa, các nguồn nước bị ô nhiễm do các dòng nước thải của nông nghiệp. Một chu kỳ tiêu cực diễn ra như sau: việc sử dụng phân hóa học dẫn đến sự thoái hóa chất lượng đất trồng, sự thoái hóa chất lượng đất trồng dẫn đến sự gia tăng việc sử dụng phân hóa học, sự gia tăng việc sử dụng phân hóa học dẫn đến sự gia tăng sự thoái hóa chất lượng đất trồng, và cứ như thế.
Theo nghiên cứu, những mẫu đất tại Việt Nam có những đặc tính sau:
· 50% thiếu Nitơ
· 87% thiếu Photpho
· 80% thiếu Kali
· 72% thiếu Canxi
· 48% thiếu Magiê
Tổng hợp những nhân tố sau đây dẫn đến sự thoái hóa của đất đai:
· Sự xuất hiện những vụ mùa mới có sản lượng cao
· Sự gia tăng sử dụng phân bón
· Sự mất cân bằng trong việc sử dụng phân bón
· Sự gia tăng diện tích đất trồng
· Sự chuyển đổi từ sử dụng phân hữu cơ sang phân hóa học.
Sự nhiễm bệnh từ thuốc trừ sâu và vai trò của phân compost trong việc ngăn chặn các loại bệnh xuất hiện trên cây trồng
Hiện tại, có trên 250 loại thuốc trừ sâu và 85 loại thuốc diệt cỏ đang được sử dụng tại Việt Nam. Theo Trung Tâm Năng Suất Việt Nam, tình trạng lệ thuộc ngày càng tăng vào những phương cách xử lý không hữu cơ như vậy là nguyên nhân chủ yếu của sự ô nhiễm nông nghiệp trong nước. Điều này dẫn đến việc chất lượng đất đai ngày càng xấu, sự đa dạng sinh học ít dần đi và lượng thuốc trừ sâu hiện diện trong thực phẩm lại tăng lên.
Cặn thuốc trừ sâu được tìm thấy trong khoảng 1/3 sản phẩm nông nghiệp và thức ăn được phân tích. Việc sử dụng quá nhiều các hợp chất hóa học cũng là nguyên nhân dẫn đến tác động cực kỳ có hại cho hệ sinh thái. Số lượng cá, tôm, cua nước ngọt và ốc sên bị làm giảm nhanh chóng, điều đó làm giảm thiểu nguồn cung cấp Protein quan trọng cho người dân Việt Nam.
Bên cạnh những vấn đề gây ra cho sức khỏe cộng đồng và môi trường, việc sử dụng quá nhiều phương cách xử lý hóa học cũng đã gây ra thiệt hại to lớn đối với đất trồng và sản lượng mùa vụ. Một số nghiên cứu đã chứng minh phân compost làm giảm bệnh cho cây trồng. Điều này có thể dẫn tới việc giảm lệ thuộc vào các loại hóa chất nông nghiệp. Chẳng hạn, một cuộc nghiên cứu ở Hải Phòng cho thấy khi đất nông nghiệp được bón phân hữu cơ compost, chúng đã cải thiện sản lượng mùa màng, giảm các loại bệnh xuất hiện trên cây trồng và cũng cho phép người trồng duy trì được hoạt động sản xuất nhiều hiệu quả hơn.
Từ bảng phân tích lợi nhuận của Compost chúng ta nhận thấy tiềm năng của thành phố Hồ Chí Minh rất lớn trong việc áp dụng công nghệ compost để xử lý chất thải rắn hữu cơ . Với việc áp dụng công nghệ này, chúng ta vừa xử lý được rác vừa có thu nhập từ việc bán phân, mặt khác giúp bà con nông dân giảm lương phân bón hóa học, gây ô nhiễm các nguồn nước thay cho việc chôn lấp rác hiện nay của thành phố.
Ngoài ra Compost còn có những ưu điểm sau:
- Cải thiện cơ cáu 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 rồi khi gặp đất cát lại làm cho cát rời dính lại với nhau, từ đó tạo ra đất thông không khí dễ dàng;
- Quân bình độ pH trong đất: phân hữu cơ vi sinh chứa nito7, phospho, lân, phosphorous kali, magie, lưu huỳnh nhưng đặc biệt là các chất được hấp thụ vào đất những gì đã mất đi.
- Duy trì độ ẩm ướt cho đất: Phân hữu cơ vi sinh giữ 6 lần trọng lượng của phân là nước, các chất hữu cơ trong phân khi hòa tan vào đất đã trở thành một miếng xốp hút nước rồi luân chuyển nước trong đất để nuôi cây. Nếu đất thiếu các chất hữu cơ sẽ khó thẩm thấu nước từ đó đất sẽ bị đóng màng làm nước bị ứ đọng ở mặt trên khiến bị lụt lội, xói mòn đất;
- Tạo môi trường tốt cho các vi khuẩn có lợi cho đất sinh sống: Phân hữu cơ có khả năng tạo ra các chất bồi dưỡng tốt cho các loại cơ cấu sinh trong đất môi trường sống cho các loại côn trùng và những loại vi sinh chống lại các tuyến trùng làm hư rễ cây cũng như tiêu diệt các loại côn trùng phá hại đất đai gây cho các bệnh tật;
- Trung hòa độc tố trong đất trồng: Những nghiên cứu quan trọng gần đây chỉ ra rằng cây phát triển trong đất trồng có bón phân hữu cơ vi sinh, hấp thụ ít chì, kim loại nặng và chất ô nhiễm của đô thị.
- Dự trữ Nitơ: Phân hữu cơ vi sinh là nhà kho nitơ, vì nó bị ràng buộc trong quá trình phân hủy, nitơ có thể hòa tan trong nước không bị thấm đi hay oxy hóa vào không khí trong khoảng thời gian từ 3-6 tháng và phụ thuộc vào nhiều đống phân được đổ có duy trì như thế nào.
- Thông khí: Cây có thể đạt được 95% chất dinh dưỡng cần thiết từ không khí, ánh sáng và nước. Đất trồng không chặt khict1, khỏe mạnh giúp cho sự khuếch tán không khi vào đất trồng trọt vào tro đổi chất dinh dưỡng và độ ẩm oxitcacbon được thoáng ra do chất hữu cơ, phân hủy khuếch ra ngoài đất trồng và được hấp thụ bởi các vòm lá bên trên, được tạo ra bởi các cây cách đều nhau, gần nhau.
- Tân tiến nhất trong quá trình tái sinh: Đất cung cấp cho ta thực phẩm, quần áo và nơi sinh sống chúng ta, khép kín chu trình cung cấp độ phì nhiêu, sức khỏe cộng đồng thông qua chế biến các vật liệu.
Chương 4
PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
Các phương pháp ủ phân Compost
Công nghệ ủ rác yếm khí được sử dụng rộng rãi ở Ấn Độ (chủ yếu ở quy mô nhỏ). Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong rác thải diễn ra nhờ sự hoạt động của các vi sinh vật kỵ khí. So với ủ hiếu khí thì công nghệ này có một số mặt hạn chế sau: Thời gian lâu (4 ÷ 12 tháng), các vi khuẩn gây bệnh luôn tồn tại cùng quá trình phân hủy vì nhiệt độ phân hủy thấp, các khí Metan, Sunfurhydro gây mùi hôi thối khó chịu… Tuy nhiên, đây là biện pháp có tính kinh tế (đầu tư thấp), có thể kết hợp tốt với các loại phân khác như phân hầm cầu, phân gia súc, than bùn… cho ta phân hữu cơ với hàm lượng dinh dưỡng cao. Lượng khí sinh học (biogas) sinh ra trong quá trình ủ có thể thu hồi dùng làm nhiên liệu.
Công nghệ ủ hiếu khí dựa trên sự hoạt động của các vi khuẩn hiếu khí trong điều kiện được cung cấp oxy đầy đủ. Các vi sinh vật tham gia vào quá trình này thường có sẵn trong thành phần rác thô, chúng thực hiện quá trình oxy hóa các chất hữu cơ trong rác thành CO2 và nước. Thường thì chỉ sau 2 ngày ủ, nhiệt độ khối ủ tăng lên đến khoảng 45oC và sau 6 – 7 ngày thì đạt 70 – 75oC. Nhiệt độ này chỉ đạt được với điều kiện duy trì không khí và độ ẩm tối ưu cho vi sinh vật hoạt động. Sự phân hủy hiếu khí diễn ra khá nhanh, chỉ sau 2 – 4 tuần thì rác được phân hủy hoàn toàn. Các vi khuẩn gây bệnh và côn trùng bị hủy diệt do nhiệt độ tăng cao. Bên cạnh đó mùi hôi cũng được khử nhờ quá trình ủ hiếu khí. Độ ẩm phải được duy trì tối ưu ở 50 – 60%.
Có 4 kỹ thuật làm phân Compost hiếu khí được sử dụng rộng rãi trên thế giới:
1. Compost bằng cách phơi khô đánh luống
2. Compost bằng luống với khí thổi
3. Compost trong ống sắt hoặc trong bồn bê tông
4. Compost trong bao với khí thổi
¬ Phương pháp phơi khô đánh luống:
Trong phương pháp làm phân Compost bằng cách phơi khô đánh luống, một trong những kỹ thuật làm phân Compost phổ biến nhất, các nguyên liệu có thể làm phân Compost được rải thành đống theo các hàng dài song song ở ngoài trời. Các luống này được trở lật thường xuyên bằng cơ học.
Kỹ thuật này có tính đơn giản nhất trong tất cả các kỹ thuật xử lý phân Compost và đòi hỏi ít vốn, máy móc và nhân công. Tuy nhiên, vẫn còn tồn đọng nhiều vấn đề liên quan đến phương cách phơi khô đánh luống phân Compost như: mùi hôi, yêu cầu diện tích đất rộng, nước rò rỉ không kiểm soát được có thể làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và nước mặt, thời gian ủ lâu và nồng độ độ ẩm không kiểm soát được vì thời tiết hay thay đổi. Những bất lợi này có xu hướng làm phản tác dụng của vốn chi phí thấp. Kỹ thuật này không thích hợp đối với những khu vực có mùa mưa kéo dài và lượng mưa lớn.
¬ Compost bằng luống với khí thổi:
Kỹ thuật này cải tiến hơn phương pháp làm phân Compost phơi khô đánh luống bằng cách dùng áp lực đưa khí vào các luống (thông qua áp lực khí âm hoặc dương) để tăng tốc quá trình phân hủy tự nhiên. Trong khi phương pháp này cần ít diện tích đất hơn là quá trình phơi đánh luống, nó vẫn còn phụ thuộc vào sự thay đổi của thời tiết, mùi hôi và các vấn đề khó chịu tiềm ẩn khác do các luống làm phân compost mở (không kín). Phương án thực hiện tất cả các bước trên ở trong nhà để giải quyết các vấn đề về mùi hôi và thời tiết cũng đã được thử nghiệm nhưng chi phí cho một tòa nhà lớn phục vụ cho quá trình này không thể đem lại hiệu quả về kinh tế. Vì quá trình xử lý sẽ thải ra lượng khí thải rất khó chịu nên khi được thực hiện trong nhà thì cần phải có một máy lọc sinh học đắt tiền. Quy trình này không được đề xuất cho vùng có khí hậu nhiệt đới, mưa nhiều và cả những trung tâm đô thị lớn ít đất trống. Mặc dù kỹ thuật này vẫn có thể thực hiện được trong một tòa nhà tại Việt Nam nhưng chi phí của nó quá cao đến mức không khả thi.
¬ Compost trong ống sắt:
Phương pháp làm phân Compost kỹ thuật kín là cho các nguyên liệu hữu cơ vào bên trong thùng, xilô (hầm ủ) hoặc các loại côngtenơ, cấu trúc khác và thổi khí và/hay đảo trộn nguyên liệu. Phương cách chế biến phân Compost kỹ thuật kín thông thường sử dụng các thùng thép lớn có các dụng cụ quay. Đây là quy trình theo hệ thống khép kín được thiết kế để khắc phục sự thay đổi của thời tiết, mùi hôi và các vấn đề phiền toái khác. Sau một thời gian trong thùng quay, phân Compost phải được chuyển đến các luống phơi trong nhà và sau đó chuyển đến các ống ủ phân. Đây là một quy trình đắt tiền, cần các tòa nhà lớn, máy móc kềnh càng và chi phí vận hành cao. Chi phí cao dành cho các tòa nhà và các dụng cụ thép lớn làm cho giải pháp này trở nên quá tốn kém đối với hầu hết các đô thị. Ngoài ra, chi phí cung cấp năng lượng cho công nghệ này cao gấp gần 10 lần so với các kỹ thuật làm phân Compost. Quy trình này không được đề xuất vì chi phí đầu tư không tiết kiệm.
¬ Compost trong bao kín có thổi khí:
Phương pháp này bao gồm việc đặt các nguyên liệu có thể làm phân Compost vào các túi lớn có hàm lượng polythene thấp và đưa không khí vào nguyên liệu trong các túi này để đẩy nhanh quá trình làm phân Compost tự nhiên. Những túi này phải lớn, có sức chứa khối lượng lớn để bảo vệ rác trong các điều kiện thời tiết và tránh tiếp xúc với không khí. Điều này giúp ngăn chặn được mùi hôi thoát ra và các vấn đề côn trùng, sâu bọ mà không cần đến một tòa nhà tốn nhiều chi phí.
Hệ Thống Composting Lemna là cải tiến mới nhất của công nghệ này. Quy trình xử lý này là độc quyền và đã được cấp bằng phát minh sáng chế. Quy trình này cũng đã được sử dụng rộng rãi khắp nước Mỹ và các nước khác. Xét về hiệu quả năng lượng, công nghệ này chỉ đứng hàng thứ hai sau kỹ thuật hong phơi đánh luống tự nhiên. Tuy nhiên, hệ thống Composting Lemna chỉ cần 1/5 diện tích đất so với phương pháp hong khô. Bên cạnh đó, quy trình chế biến làm phân compost của Lemna được thiết kế cho TP. Hồ Chí Minh sẽ nâng cao hơn nữa chất lượng phân compost để sản xuất một sản phẩm chất lượng cao có thể được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực nông nghiệp tại Việt Nam.
4.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Hệ thống làm phân Compost Lemna là một công nghệ kỹ thuật kín được cấp bằng sáng chế độc quyền. Công nghệ Lemna sử dụng các bao ủ có hàm lượng polythene thấp để chứa và bảo vệ bùn có thổi khí nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình composting tự nhiên để sản xuất ra phân bón hữu cơ chất lượng cao. Từ khâu xử lý nguyên liệu đầu vào cho đến giai đoạn sản xuất cuối cùng thành phẩm phân Compost hữu cơ và các sản phẩm phụ khác có thể bán được, thì việc thiết kế quy trình và chất lượng thiết bị tiên tiến được sử dụng trong Hệ Thống Composting Lemna luôn đảm bảo được sự kiểm soát đáng tin cậy quy trình xử lý.
Hệ Thống Composting Lemna có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuật composting khác. Những ưu điểm này bao gồm:
- Các bao là những ống chứa hiệu quả, chịu được các tác động của mưa, gió.
- Không có mùi hôi và ruồi muỗi.
- Ngăn chặn bụi và nước rò rỉ
- Giảm nhu cầu về diện tích đất
- Đẩy nhanh quá trình làm phân compost
- Quá trình vận hành đơn giản và chi phí bảo dưỡng thấp.
- Không có nguy hiểm về hỏa hoạn
- Các bao chứa rác có thể tái sử dụng lại.
- Hệ thống này dễ mở rộng thêm để tăng công suất trong tương lai.
Tất cả những đặc điểm trên giúp Hệ Thống Composting Lemna có vốn đầu tư, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp nhất so với bất kỳ hệ thống nào khác hiện có.
4.2.1 PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU VÀ LƯU TRỮ, BẢO QUẢN MẪU
Đối với chất thải lỏng, bùn thuộc loại * hoặc hỗn hợp của chúng: phải khấy, trộn đều (nếu có thể) trước khi lấy ít nhất 03 mẫu đại diện ngẫu nhiên ở các vị trí khác nhau và sử dụng giá trị trung bình của kết quả phân tích để so sánh với ngưỡng CTNH nhằm phân định có phải là CTNH hay không.
Việc lưu giữ mẫu bắt đầu khi mẫu đã lấy. Mọi phương pháp lưu giữ đều ít nhiều tác động đến mẫu, và việc lựa chọn Kỹ thuật bảo quản phụ thuộc chủ yếu vào mục đích lấy mẫu. Điều quan trọng là kỹ thuật lưu giữ và bảo quản mẫu ảnh hưởng đến chất lượng mẫu và kết quả phân tích.
Mẫu bùn và trầm tích dễ thay đổi về hóa học, vật lý và sinh học ngay khi vừa được lấy. Nếu cần hướng dẫn về kiểu kỹ thuật lấy mẫu này xem ISO 5667-12 và TCVN 6663-13: 2000 (ISO 5667-13). Cần phải giảm thiểu bất cứ sự thay đổi nào trong thành phần mẫu khi xử lý bảo quản và lưu giữ mẫu bằng cách làm chậm các hoạt tính hóa học, sinh học và bằng cách tránh nhiễm bẩn. Kỹ thuật bảo quản đặc biệt thường cần cho đánh giá đại diện mẫu bùn và trầm tích, và cần nghiên cứu một loạt khảo sát về tính chất hóa, lý, sinh học khi lấy mẫu.
Không có phương pháp bảo quản chung cho mọi thành phần mẫu. Tùy thuộc vào mục tiêu của chương trình lấy mẫu và bản chất phương pháp phân tích mà chọn cách xử lý và Kỹ thuật bảo quản mẫu.
Kiểm tra hóa học
Trong loại khảo sát này, bản chất và lượng chất đã bị hấp thụ hoặc hấp phụ trên bùn và trầm tích có thể được xác định. Sự phân chia hóa học giữa pha rắn và pha lỏng chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, như cỡ hạt, lượng chất hữu cơ, pH, thế oxy hóa khử hoặc độ muối. Nghiên cứu về sự phân chia này có thể là mục tiêu lấy mẫu và do đó cần phải tính đến yêu cầu bảo quản mẫu của phương pháp phân tích đã dùng (xem Bảng 1). Hướng dẫn đưa ra ở tiêu chuẩn này phù hợp để xác định các thành phần trong tổng các pha riêng rẽ của bùn và trầm tích trừ khi có chỉ định khác. Bảo quản mẫu bằng cách đông lạnh nhanh có thể gây ra sự di chuyển chất ô nhiễm do phá vỡ tế bào, trong khi đó các mẫu không ổn định cho phép tiếp tục quá trình biến đổi của các chất ô nhiễm dưới tác động của vi sinh vật. Ngoài sự phân hủy sinh học của các chất hữu cơ, sự bay hơi là cơ chế chủ yếu làm mất các chất bay hơi khi xử lý mẫu.
Những mẫu thiếu oxy yêu cầu Kỹ thuật bảo quản thích hợp như ngăn chặn oxy trong quá trình xử lý mẫu. Nếu không thể làm lạnh mẫu bùn lỏng ngay sau khi lấy mẫu, nhất là ở các nước có nhiệt độ không khí cao, thì khi bảo quản mẫu để phân tích sunphua cần tăng pH lớn hơn 10,5. Sau khi lấy mẫu, cần phân tích càng nhanh càng tốt. Làm khô, đông lạnh và làm khô - đông lạnh các mẫu thiếu oxy có thể làm thay đổi vị trí liên kết, như của các kim loại nặng, mà việc nghiên cứu chi tiết hơn về các dạng liên kết là một việc không thể làm được.
Kiểm tra lý học
Kiểu kiểm tra này cần xác định cấu trúc, hình thái bề mặt, kết cấu và sự tạo lớp của trầm tích. Cấu trúc của trầm tích bị thay đổi nếu rút nước nhanh. Kỹ thuật xử lý và bảo quản ảnh hưởng nhiều đến sự nguyên vẹn của trầm tích. Nói chung, cần giảm đến tối thiểu sự xáo trộn khi lấy mẫu. Khi cần giữ mẫu nguyên vẹn, cần tránh rung và khuấy trộn trong vận chuyển. Đông lạnh nhanh bùn và trầm tích có thể là thích hợp.
Kiểm tra sinh học
Nghiên cứu sinh học gồm kiểm tra độc học, sinh thái học và độc học sinh thái. Các yếu tố giống nhau được kể đến liên quan đến các nghiên cứu hóa học có thể làm thay đổi đặc tính sinh học và độc tính của các chất. Các hóa chất có thể bị phân hủy sinh học, bay hơi, oxy hóa hoặc quang phân khi lưu giữ. Do đó cần chú ý tới các quá trình này và các điều kiện lưu giữ cần làm để tránh sự thay đổi. Việc đánh giá sự ô nhiễm bùn bằng thử sinh học trong phòng thí nghiệm đòi hỏi những kỹ thuật lưu giữ khác với những nghiên cứu sinh thái học và vi sinh học. Nghiên cứu sinh thái học nói chung gồm việc phân loại giống và loài thực vật, động vật có ở bùn hoặc trầm tích. Mặt khác, có thể cần phải xác định hoạt tính vi sinh vật mà không thể cố định chúng. Hoạt tính vi sinh có thể làm biến đổi nhanh lượng nitrat- nitrit- amoniac, làm giảm nhu cầu oxy sinh hóa hoặc khử sunphat thành sunphua.
Để giảm thiểu bất cứ sự thay đổi nào do hoạt tính vi sinh vật, mẫu phải được giữ càng lạnh càng tốt, nhưng không đông lạnh cho đến khi phân tích. Đối với kiểm tra vi khuẩn, phải dùng bình chứa thủy tinh đã tiệt trùng. Bình chứa mẫu phải được tiệt trùng ở 1750 C trong 1h và tại nhiệt độ này đảm bảo không sinh ra hoặc giải phóng ra hóa chất ảnh hưởng tới hoạt tính sinh học. Có thể dùng bình chứa bằng nhựa bán trên thị trường, nhưng phải được kiểm định là không có các chất gây cản trở đến phân tích. Thường cần lấy mẫu bằng tay và phương pháp sử dụng phụ thuộc mục tiêu nghiên cứu.
Chú ý
Chú ý an toàn
Cần hết sức chú ý an toàn khi lấy mẫu bùn và trầm tích độc hại tiềm ẩn. Khi tiếp xúc với nguồn bệnh hoặc ô nhiễm cần dùng máy thở, kính an toàn và găng tay bảo vệ. Sự phân hủy sơ cấp của bùn thường sinh ra khí metan dễ gây nguy cơ cháy và nổ, cần tránh tia lửa. Bình chứa cần bọc bằng băng dính chịu nước để giảm thiểu mảnh vẽ của bình khi xảy ra nổ. Khi lấy mẫu, vận chuyển và sử dụng mẫu bùn cần tránh tạo ra áp suất khí trong bình chứa. Cần thường xuyên xả khí khi vận chuyển và lưu giữ mẫu nếu mẫu lưu giữ trong thời gian dài.
Các chú ý khác
Các chú ý về chuẩn bị, nạp mẫu và sử dụng các bình chứa (container) thích hợp, xem TCVN 5993: 1995 (ISO 5667-3).
Bình chứa mẫu cần làm bằng vật liệu thích hợp để bảo toàn đặc tính tự nhiên của cả mẫu và sự phân bố dự đoán của chất gây nhiễm bẩn. Cần chú ý khi làm sạch bình chứa/tẩy rửa chất gây ô nhiễm hoặc thải bỏ.
Nhãn của bình chứa mẫu phải chịu được ngâm nước, sấy khô và đông lạnh để không bị khó đọc. Nhãn phải không thấm nước để có thể sử dụng tại hiện trường.
Xử lý mẫu
Việc xử lý mẫu là đặc trng cho từng loại xác định. Các thao tác lấy mẫu thường bằng tay để đảm bảo thu được mẫu vật thích hợp cho thử độc tính và thử trong phòng thí nghiệm. Làm đồng nhất bằng trộn, lắc, rây, pha loãng đối với việc xác định ảnh hưởng nồng độ và thêm các chất bảo quản sẽ gây phức tạp cho việc giải thích trong so sánh mẫu hiện trường. Do đó, mọi thông tin về xử lý, lưu giữ mẫu cần được nêu rõ trong báo cáo lấy mẫu.
Nói chung, mẫu cần nạp đầy bình chứa, không để khoảng trống trong bình chứa mẫu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng phương pháp phân tích cuối cùng có thể xác định hoặc ảnh hưởng đến khoảng trống của bình chứa. Nếu mẫu cần đông lạnh thì cần có đủ khoảng trống để mẫu nở ra. Cần lấy đủ thể tích mẫu để:
- Chia thành các mẫu nhỏ hơn để bảo quản cho từng loại phân tích hoặc kiểm tra và
- Phân tích lặp khi kiểm tra sai số hoặc kiểm soát chất lượng định kỳ của phân tích đúp (xem Điều 4);
- Nghiên cứu các hợp chất phụ thuộc thời gian, ví dụ mẫu bùn trong trạm xử lý (bảo quản thích hợp) có thể được giữ lại để tạo ra hợp chất dùng phân tích hàng tháng.
Bảo quản mẫu
Hầu hết những thay đổi cáp tính thường xảy ra ở vài giờ đầu ngay sau khi lấy mẫu nên cần tiến hành bước bảo quản mẫu ngay sau khi lấy mẫu. Không có khuyến nghị nào dành cho mọi cách bảo quản và kỹ thuật lưu giữ mẫu. Kỹ thuật tốt cho phân tích này lại không tốt cho phân tích khác. Để khắc phục điều này, cần lấy thể tích mẫu đủ để bảo quản và lưu giữ cho mỗi nghiên cứu cụ thể.
Làm lạnh từ 20C đến 50C là phương pháp bảo quản cơ bản. Nên làm đông lạnh hoặc thêm hóa chất khi xác định các thành phần hữu cơ. Mẫu dùng để phân tích hạt hoặc kiểm tra sinh học phải được làm lạnh từ 20Cđến 50C, không bao giờ làm đóng băng hoặc làm khô. Mọi biện pháp bảo quản nên thực hiện ngay tại hiện trường trước khi vận chuyển mẫu.
Nếu phương pháp bảo quản cuối cùng không thể thực hiện được tại chỗ, mẫu cần được vận chuyển khi đặt trong bình lạnh nạp nước đá để giữ nguyên vật liệu đã lấy. Để tránh mất mẫu do bay hơi, mẫu cần được lấy đầy tràn bình chứa trước khi đậy nắp hoặc gắn niêm phong. Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến mẫu từ khi lấy, xử lý và phân tích cuối cùng. Cần làm lạnh trong bình nạp nước đá. Mẫu cần đông lạnh thì đơn giản có thể đặt vào bình làm lạnh cùng với nước đá khô. Mọi sự thay đổi cần ghi trong hồ sơ lấy mẫu.
Lưu giữ mẫu
Thời gian từ khi lấy mẫu đến khi phân tích càng ngắn càng tốt. Bảo quản và lưu giữ mẫu là hai mặt liên quan trong xử lý mẫu. Mẫu phải được vận chuyển và lưu giữ ở 20C đến 50C để tránh mất các chất dễ bay hơi và giảm thiểu những thay đổi sinh học. Nên dùng bình thủy tinh và chú ý phòng tránh sự sinh khí của mẫu. Nếu cho là các chất hữu cơ lượng vết không bị bay hơi đáng kể trong pha khí thì thỉnh thoảng nên mở bình lưu giữ để giảm bớt áp suất trong khi lưu giữ. Những mẫu lên men (hầu hết các mẫu bùn sinh học), nếu có thể thì không đựng trong bình thủy tinh nếu như không làm chậm hoạt tính sinh học của chúng để tránh nguy cơ nổ do sinh khí. Lưu giữ mẫu trong tối ngăn cản được sự phát triển của tảo và sự kích thích các hoạt tính sinh học khác
Thời gian lưu giữ mẫu để phân tích hóa học cần tuân theo Bảng 1. Thí dụ, với các kim loại (trừ Crôm) nếu mẫu không được phân tích trong vòng 1 tháng thì cần đông lạnh mẫu hoặc làm khô đông lạnh, như vậy có thể giữ được 6 tháng. Những nghiên cứu độc học sinh thái mẫu cần được thử trong vòng 2 tuần kể từ khi lấy. Thử vi khuẩn cẩn tiến hành trong vòng 6h, còn thử hoạt tính vi sinh cần phải làm ngay. Khi cần xác định vết hữu cơ, mẫu phải được phân tích ngay khi nhận. Nếu nghi ngờ có sự bay hơi đáng kể trong pha khí thì cần phân tích mẫu ngay sau khi lấy. Lưu giữ mẫu cần đảm bảo những điều kiện ưa khí hoặc kỵ khí, nhưng quyết định cuối cùng về việc loại oxy chỉ được thực hiện khi biết khả năng oxy hóa liên quan thế nào với trạng thái ưa khí.
Ghi chép mẫu và đảm bảo chất lượng
Hướng dẫn chung về phân định và thu nhận mẫu ở phòng thí nghiệm xem TCVN 5993: 1995 (ISO 5667-3). Bộ tài liệu về thu thập và phân tích mẫu môi trường yêu cầu mọi thông tin cần thiết để phát hiện mẫu từ ngoài hiện trường đến kết quả phân tích cuối cùng. Ở mọi giai đoạn, sai số hệ thống hoặc ngẫu nhiên đều có thể xảy ra. Do đó cần lấy thêm một số mẫu để phòng những vấn đề phát sinh khi vận chuyển và lưu giữ.
Đảm bảo chất lượng là một hệ thống phức hợp của các hoạt động quản lý. Cần đảm bảo sự tin cậy vào các kết quả. ISO/TR 13530 và TCVN 6663-14: 2000 (ISO 5667-14) trình bày chi tiết các quy trình cần tuân theo. Mọi người cần làm quen với các quy trình này trước khi lấy mẫu.
Thông tin chính xác trong báo cáo lấy mẫu và trên nhãn của bình chứa mẫu tùy thuộc vào mục đích của từng chương trình đo cụ thể. Trong mọi trường hợp, đảm bảo nhãn của bình chứa mẫu phải bền (xem 3.5.2) và cần chứa ít nhất những thông tin sau:
- Ngày, tháng, thời gian và địa điểm lấy mẫu;
- Số mẫu;
- Mô tả và sự phân bố mẫu
- Tên người lấy mẫu;
- Kiểu bảo quản đã dùng;
- Kiểu lưu giữ mẫu đã dùng hoặc yêu cầu và
- Bất cứ thông tin về tính nguyên vẹn và xử lý mẫu.
4.2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỤ THỂ
Phương pháp thu thập dữ liệu
Thu thập dữ liệu từ sở tài nguyên môi trường TpHCM, nhà máy Bình Hưng.
Do giới hạn về thời gian và phạm vi tìm hiểu, một phần nội dung của đề tài được thực hiện bằng cách thu thập số liệu trong các tài liệu nghiên cứu có liên quan đến việc nghiên cứu và các kết quả phân tích từ các mẫu rác của thành phố, các công thức và các mô hình dựa trên các tài liệu đã được công bố rộng rãi.
Phương pháp phân tích, đánh giá
Dựa vào dữ liệu thu thập được, cùng với tài liệu đọc trên sách, internet … chúng ta sẽ phân tích, đánh giá công tác thu gom, vận chuyển và xử lý rác hiện tại của thành phố. Phân tích, đánh giá ưu nhược điểm của các công nghệ xử lý rác. Phân tích chi phí, lợi ích trong công tác xử lý rác sinh hoạt bằng phương pháp chế biến phân Compost.
Phương pháp tổng hợp
Khi đã có những số liệu thu thập được, dựa trên phương pháp phân tích, đánh giá … và kết hợp với kiến thức chuyên ngành của mình, nhóm đã tổng hợp và đưa ra những nhận xét, đánh giá khách quan, đề xuất quy trình chế biến phân Compost phù hợp.
Phương pháp hóa lý
Phân tích các chỉ tiêu TS, VSS, pH, độ ẩm, độ kiềm, Nitơ, Phospho… của mẫu bùn trước và sau thí nghiệm.
Độ ẩm
- Sấy 3 đĩa inox trong tủ sấy trong 1 giờ;
- Hút ẩm 1 giờ;
- Cân khối lượng (m0) của mỗi đĩa;
- Cho mẫu bùn lấy từ mô hình vào 3 đĩa (đã sấy và cân), cân khối lượng đĩa và mẫu trước khi sấy (m1);
- Sấy các mẫu trong khoảng 18 – 24 giờ trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC, lặp lại quá trình sấy và cân cho đến khí giá trị khối lượng giữa các lần cân không lệch nhau quá 5%;
- Hút ẩm 1 giờ;
- Cân khối lượng (m2) của đĩa và mẫu sau hút ẩm.
Công thức tính độ ẩm
M (%) = (m1 – m2) *100% / (m1 – mo)
Công thức tính lượng chất khô như sau: DM = 100 – M
pH
- Cân khối lượng mẫu vào berker;
- Trộn nước cất, dung dịch KCl vào mẫu đã cân theo tỉ lệ mẫu: nước: dd KCl = 1 : 5 : 5, khuấy đều trong 5 phút;
- Đo pH của phần hỗn hợp mẫu, nước, dung dịch KCl bằng máy đo pH sau khi để lắng 60 phút;
- Đọc và ghi lại kết quả từ màn hình của máy.
Độ kiềm
- Ta lấy mẫu sau khi ly tâm đem đi lọc và chuẩn độ kiểm;
- Lấy 25 ml mẫu vào erlen, thêm 1-2 giọt chỉ thị hỗn hợp, lúc này mẫu có màu xanh. Định phân mẫu bằng dung dịch H2SO4 0,02N cho đến khi dung dịch có màu đỏ xám. Ghi thể tích V ml đã dung để tính độ kiềm tổng cộng (do mẫu luôn được chỉnh trong khoảng pH 6,5-8 nên chỉ có độ kiềm tổng cộng).
Chất hữu cơ và chất tro
- Rửa các cốc nung, sấy khô ở 105oC trong 1 giờ;
- Hút ẩm 1 giờ trong bình hút ẩm;
- Cân khối lượng (mo) của các cốc;
- Cân khối lượng mẫu đã phân tích độ ẩm (m1) vào các cốc đã chuẩn bị;
- Nung ở 550oC trong 15 phút;
- Hút ẩm 1 giờ trong bình hút ẩm;
- Cân khối lượng (m2);
- Lặp lại quá trình nung ở 550oC trong 30 phút, làm nguội trong bình hút ẩm và cân cho đến khi khối lượng sau khi nung không giảm (m3).
Công thức tính chất hữu cơ
OM% = (m2 – m3)*100% / (m1 – m0)
Theo đó, lượng chất tro (tính theo %) được xác định theo công thức: A% = 100 – OM
Phương pháp sinh học hiếu khí
Xử lý bùn theo phương pháp sinh học hiếu khí sản xuất phân compost (áp dụng phương pháp compost lamne đã trình bày ở trên).
Chương 5
KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU
Ngày bắt đầu thực hiện : 27/11/2012
Ngày hoàn thành dự kiến : 10/06/2013
Ngày bảo vệ thực tập tốt nghiệp : 27/02/2013
Nội dung
|
Tháng
|
11
|
12
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tuần
|
4
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
2
|
3
|
4
| |||||||||||||||||||||||||||
Thu thập thông tin về bùn sinh hoạt và lý thuyết về các quá trình.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lấy mẫu và phân tích xác định thành phần.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lập mô hình thí nghiệm
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Vận hành mô hình thí nghiệm
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tổng hợp số liệu, viết báo cáo
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chương 6
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Áp dụng phương pháp phân hủy sinh học làm compost với công nghệ compost lamne. Xử lý lượng bùn tồn đọng tại Bình Hưng và sử dụng được cho lượng bùn hiện đang phát sinh mới tại nhà máy. Compost này có thể đem bán ra thị trường với giá hợp lý góp phần vào chi phí xử lý bùn của nhà máy.
+ nhận xét + 1 nhận xét
Nếu cần tư vấn thêm về hệ thống xử lý bùn thải thì hãy liên hệ với Shiny Việt Nam, công ty của nhật đầu tư.
Đăng nhận xét