Your SlideShare is downloading. ×
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Tailieu.vncty.com   cong nghe-che_bien_phan_compost_5949
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

×
Saving this for later? Get the SlideShare app to save on your phone or tablet. Read anywhere, anytime – even offline.
Text the download link to your phone
Standard text messaging rates apply

Tailieu.vncty.com cong nghe-che_bien_phan_compost_5949

174

Published on

http://tailieu.vncty.com

http://tailieu.vncty.com

Published in: Data & Analytics
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
174
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
5
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

Report content
Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
No notes for slide

Transcript

  • 1. Đồ án tốt nghiệp – K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường MỤC LỤC M UỞ ĐẦ ..............................................................4 CH NG I :ƯƠ .................................................................................................5 T NG QUAN V CH T TH I R N Ô THỔ Ề Ấ Ả Ắ Đ Ị..........................5 I.1 Khái ni m v ch t th i r n:ệ ề ấ ả ắ ..................................................................5 I.2. Ngu n t o thành ch t th i r n ô th :ồ ạ ấ ả ắ đ ị .................................................5 I.3 Tình hình ch t th i r n các ô th Vi t Nam:ấ ả ắ ở đ ị ệ ....................................6 I.4. Hi n tr ng qu n lý rác th i Hà N i.ệ ạ ả ả ở ộ ..................................................8 I.4.1 Công ngh thu gom:ệ ............................................................................8 I.4.2 Công ngh x lý:ệ ử ................................................................................9 I.5. Các bi n pháp gi m l ng phát sinh ch t th i r n.ệ ả ượ ấ ả ắ ..........................10 I.6. Các ph ng pháp x lý rác th i.ươ ử ả .........................................................11 I.6.1. Ph ng pháp chôn l p h p v sinh:ươ ấ ợ ệ ................................................11 I.6.2. Ph ng pháp thiêu t.ươ đố ...................................................................11 I.6.3. Ph ng pháp x lý sinh h c.ươ ử ọ ...........................................................12 I.6.3.1. X lý y m khí t o khí biogas.ử ế ạ .......................................................12 I.6.3.2. X lý hi u khí t o phân compost.ử ế ạ .................................................12 CH NG II :ƯƠ ............................................................................................15 C S LÝ THUY T C A PH NG PHÁP HI U KHÍ CH BI NƠ Ở Ế Ủ ƯƠ Ủ Ế Ế Ế PHÂN COMPOST.......................................................................................15 II.1. Thành ph n rác nguyên li u làm phân compost.ầ ệ ...............................16 II.2. C ch phân gi i các ch t h u c có trong rác th i.ơ ế ả ấ ữ ơ ả ......................18 II.2.1. Phân gi i xenluloza.ả ........................................................................18 II.2.2. Phân gi i hemixenluloza.ả ................................................................19 II.2.3 Phân gi i ligninả ................................................................................20 II.2.4. Phân gi i protein.ả ............................................................................20 II.2.5. Phân gi i lipit:ả .................................................................................21 II.2.6. Phân gi i gluxit.ả ..............................................................................22 II.2.7. Quá trình nitrat hoá........................................................................22 II.2.8. Quá trình ph n nitrat hóa.ả ...............................................................22 II.2.9. Quá trình sunfat hoá:.......................................................................23 II.2.10. Quá trình bi n i photpho.ế đổ ..........................................................23 II.3. Các y u t nh h ng n quá trình hi u khí và ch t l ng s nế ố ả ưở đế ủ ế ấ ượ ả ph m.ẩ .........................................................................................................24 II.3.1. T l C: N.ỷ ệ .......................................................................................24 II.3.2. Kích th c nguyên li u và o tr n.ướ ệ đả ộ ............................................24 II.3.3. Èm.Độ ............................................................................................24 II.3.4 Nhi t .ệ độ ..........................................................................................25 II.3.5. pH.Độ .............................................................................................26
  • 2. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường II.3.6. S c p khí.ự ấ ......................................................................................26 II.3.7. Vi sinh v t.ậ ......................................................................................26 CH NG III:ƯƠ ............................................................................................28 CÔNG NGH CH BI N PHÂN COMPOSTỆ Ế Ế ..........................28 III.1. S dây chuy n công ngh .ơ đồ ề ệ ..........................................................28 III.2. Thuy t minh các công o n c a dây chuy n.ế đ ạ ủ ề ..................................29 III.2.1. Công o n phân lo i.đ ạ ạ ....................................................................29 III.2.2. Công o n o tr n.đ ạ đả ộ .....................................................................30 III.2.3. Công o n hi u khí.đ ạ ủ ế ...................................................................30 III.2.4. Công o n chín.đ ạ ủ .........................................................................31 III.2.5. Công o n sàng phân lo i.đ ạ ạ ............................................................31 III.2.6. Công o n tuy n l a t tr ng.đ ạ ể ự ỷ ọ .....................................................31 III.2.7 Công o n hoàn thi n.đ ạ ệ ...................................................................31 III.3. Tính cân b ng v t ch t cho các công o n.ằ ậ ấ đ ạ ....................................32 III.3.1. Công o n phân lo i: ( S lo i- B ng chuy n phân lo i - Thi t bđ ạ ạ ơ ạ ă ề ạ ế ị tuy n l a thùng quay ).ể ự .............................................................................32 III.3.2 Công o n o tr nđ ạ đả ộ .......................................................................33 III.3.3. Công o n hi u khí.đ ạ ủ ế ...................................................................35 III.3.4. Công o n chín.đ ạ ủ .........................................................................41 III.3.5. Công o n sàng phân lo i.đ ạ ạ ............................................................41 III.3.6. Công o n tuy n l a t tr ng.đ ạ ể ự ỷ ọ .....................................................42 III.3.7. Công o n hoàn thi n.đ ạ ệ ..................................................................42 III.4. Tính toán các thi t b c a dây chuy n.ế ị ủ ề ............................................43 III.4.1. Thi t b trong dây chuy n phân lo i.ế ị ề ạ ............................................43 III.4.1.1. Sàng thùng quay phân lo i.ạ ........................................................43 III.4.1.2. Tính toán b ng chuy n.ă ề ..............................................................46 III.4.1.2.1. B ng chuy n phân lo i.ă ề ạ ...........................................................47 III.4.1.2.2. B ng chuy n v n chuy n rác lo i t sàng.ă ề ậ ể ạ ừ ............................49 III.4.1.2.3. B ng chuy n v n chuy n rác h u c t sàng n sân oă ề ậ ể ữ ơ ừ đế đả tr n.ộ ...........................................................................................................50 III.4.2. Tính qu t c p khí.ạ ấ .........................................................................51 III.4.2.1. N ng su t c a qu t:ă ấ ủ ạ ..................................................................51 III.4.2.2. Áp su t toàn ph n do qu t t o ra.ấ ầ ạ ạ .............................................52 III.4.2.3. Công su t c a qu t:ấ ủ ạ ..................................................................56 III.4.2.4. Ch n qu t c p khí:ọ ạ ấ ....................................................................57 III.4.3. Dây chuy n tinh ch .ề ế .....................................................................57 III.4.3.1. B ng chuy n v n chuy n phân compost n sàng quay.ă ề ậ ể đế ..........57 III.4.3.2. Sàng phân lo i thùng quay.ạ ........................................................58 III.4.3.3. B ng chuy n v n chuy n mùn t sàng quay t i sàng l c.ă ề ậ ể ừ ớ ắ .......60 III.4.4. Tính sàng l c ph ng.ắ ẳ .....................................................................62 III.4.4.1. V n t c chuy n ng t ng i c a h t m n tr n sàng.ậ ố ể độ ươ đố ủ ạ ự ờ .......62 2
  • 3. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường III.4.4.2. N ng su t c a sàng:ă ấ ủ ...................................................................62 III.4.4.2. Công su t c a sàng.ấ ủ ...................................................................63 III.4.5. Thi t b tuy n l a t tr ng.ế ị ể ự ỷ ọ ..........................................................64 III.4.5.1. Tính kích th c c a thi t b :ướ ủ ế ị .....................................................64 III.4.5.1.1. Xác nh v n t c l ng c a các h t.đị ậ ố ắ ủ ạ ........................................65 III.4.5.1.2. Kích th c thi t b :ướ ế ị .................................................................66 III.4.5.2. C u t o và nguyên lý ho t ng c a thi t b phân lo i mùn.ấ ạ ạ độ ủ ế ị ạ ...66 CH NG IV:ƯƠ ...................................................................................67 TÍNH TOÁN XÂY DÙNG TRONG NHÀ MÁY.............................67 IV.1. Các công trình chính.........................................................................67 IV.1.1. Nhà ch a rác nguyên li u.ứ ệ .............................................................67 IV.1.2. Nhà s lo i rác th i.ơ ạ ả ......................................................................67 IV.1.3. Dây chuy n phân lo i + Sân o tr n:ề ạ đả ộ ..........................................68 IV.1.4. Nhà hi u khí.ủ ế ...............................................................................69 IV.1.5. Nhà chín:ủ .....................................................................................70 IV.1.6. Dây chuy n tinh ch .ề ế .....................................................................70 IV.1.7. Khu nhà hoàn thi n.ệ .......................................................................72 IV.1.8. Kho ch a s n ph m.ứ ả ẩ ......................................................................72 IV.2. Công trình ph .ụ .................................................................................73 IV.2.1. Khu v c hành chính.ự ......................................................................73 IV.2.2. Phòng th ng tr c.ườ ự .......................................................................73 IV.2.3. Kho ch a các ch t ph gia.ứ ấ ụ ...........................................................73 IV.2.4. Nhà xe.để ......................................................................................73 IV.2.5. Khu v sinh nhà t m.ệ ắ .....................................................................74 IV.2.6. Cân i n t .đ ệ ử ..................................................................................74 IV.2.7. Tr m i n, n c.ạ đ ệ ướ ...........................................................................74 CH NG VƯƠ ...............................................................................................77 NH NG V N C A NHÀ MÁY VÀ GI I PHÁPỮ Ấ ĐỀ Ủ Ả ..................77 V.1. V n môi tr ng c a nhà máy.ấ đề ườ ủ .....................................................77 V.1.1. Môi tr ng không khí:ườ ....................................................................77 V.1.2. Môi tr ng n c:ườ ướ ............................................................................77 V.2. Gi i pháp gi m thi u ô nhi m môi tr ng:ả ả ể ễ ườ .......................................77 V.2.1. Các bi n pháp gi m thi u ô nhi m không khí:ệ ả ể ễ ...............................77 V.2.2. Các bi n pháp gi m thi u ô nhi m ngu n n c:ệ ả ể ễ ồ ướ ...........................78 V.3. V n chi phí s n xu t và gi i pháp.ấ đề ả ấ ả ...............................................78 K T LU NẾ Ậ ..........................................................79 TÀI LI U THAM KH OỆ Ả ..............................................80 3
  • 4. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường MỞ ĐẦU Hiện nay, rác thải đô thị đang là vấn đề rất bức xúc ở Việt Nam cũng như ở các nước trên thế giới. Cùng với mức sống ngày càng cao của nguời dõn thỡ lượng chất thải phát sinh ngày càng lớn, tính chất độc hại của chất thải rắn ngày càng tăng. Rác thải trong các đô thị nếu không có biện pháp thu gom xử lý kịp thời sẽ là nguồn gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và ảnh hưởng lớn tới sức khoẻ của con người. Do đó việc tìm ra một công nghệ xử lý phù hợp theo hướng mang lại hiệu quả và đảm bảo chất lượng môi trường là hết sức cần thiết. Trong rác thải đô thị ( chủ yếu là rác thải sinh hoạt ) có hàm lượng chất hữu cơ chiếm 40- 60%, do đó có thể tận dụng các thành phần này để sản xuất phân bón phục vụ cho nông nghiệp đồng thời cũng giảm được một phần diện tích bói chụn lấp vốn rất khó khăn hiện nay. Phương pháp sinh học xử lý rác thải tạo phân compost vừa đem lại giá trị kinh tế lại Ýt gây ô nhiễm môi trường, cho nên có thể đặt ở ngay trong khu đô thị để giảm bớt chi phí vận chuyển rác thải. Vì vậy, đây là một công nghệ phù hợp và mang tính khả thi cao để áp dụng cho các thành phố ở nước ta. Trong bản đồ án này ta sẽ đi vào thiết kế một hệ thống xử lý rác thành phân vi sinh để góp phần giải quyết lượng rác thải phát sinh ngày càng nhiều ở các đô thị nước ta và đồng thời cung cấp thêm một lượng phân bón phục vụ cho nông nghiệp. Nội dung của bản đồ án bao gồm: - Tổng quan về chất thải rắn đô thị. - Cơ sở lý thuyết của phương pháp ủ hiếu khí tạo phân compost. - Thiết kế hệ thống chế biến rác thành phân hữu cơ với công suất 100.000 tấn rỏc/năm. 4
  • 5. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN ĐÔ THỊ I.1 Khái niệm về chất thải rắn: * Theo quan điểm chung: chất thải rắn là toàn bộ các loại vật chất được con người loại bỏ trong các hoạt động kinh tế xã hội của mình (bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạt động sống và duy trì sự tồn tại của cộng đồng...). Trong đó quan trọng nhất là các chất thải sinh ra từ các hoạt động sản xuất và hoạt động sống. * Theo quan điểm mới: Chất thải rắn đô thị (gọi chung là rác thải đô thị) được định nghĩa là: Vật chất mà người tạo ra ban đầu vứt bỏ đi trong khu đô thị mà không đòi hỏi được bồi thường cho sự vứt bỏ đó. Thêm vào đó, chất thải được coi là chất thải rắn đô thị nếu chúng được xã hội nhìn nhận như một thứ mà thành phố phải có trách nhiệm thu gom và tiêu hủy. I.2. Nguồn tạo thành chất thải rắn đô thị: Các nguồn chủ yếu phát sinh ra chất thải rắn đô thị bao gồm: - Từ các khu dân cư (chất thải rắn sinh hoạt); - Từ các trung tâm thương mại; - Từ các công sở, trường học, công trình công cộng; - Từ các dịch vụ đô thị, sân bay; - Từ các hoạt động công nghiệp; - Từ các họat động xây dựng đô thị; - Từ các trạm xử lý nước thải và từ các đường ống thoát nước của thành phố. Như vậy có thể thấy chất thải rắn sinh hoạt là một phần trong chất thải rắn đô thị và chiếm một tỷ lệ khá lớn cùng với chất thải rắn công nghiệp: * Chất thải rắn sinh hoạt: Chất thải rắn sinh hoạt là những chất thải liên quan đến các hoạt động của con người, nguồn tạo thành chủ yếu từ các khu dân cư, các cơ quan trường học, các trung tâm dịch vụ thương mại. Chất thải rắn sinh hoạt có thành phần bao gồm kim loại, sành sứ, thuỷ tinh, gạch ngói vỡ, đất, đá, cao su, chất dẻo, thực phẩm dư thừa, vỏ rau quả...Theo phương diện khoa học, có thể phân biệt các loại chất thải rắn sau: - Chất thải thực phẩm bao gồm các thức ăn thừa, rau, quả... loại chất thải này mang bản chất dễ bị phân huỷ sinh học, quá trình phân hủy tạo ra các mùi khó chịu, đặc biệt trong 5
  • 6. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường thời tiết nóng Èm. Ngoài các loại thức ăn dư thừa từ các gia đình cũn cú thức ăn dư thừa từ các bếp ăn tập thể, các nhà hàng, khách sạn, ký túc xá, chợ... - Chất thải trực tiếp của động vật chủ yếu là phân, bao gồm phân người và phân của các động vật khác. - Chất thải lỏng chủ yếu là bùn ga cống rãnh, là các chất thải ra từ các khu vực sinh hoạt của dân cư. - Tro và các chất dư thừa thải bỏ khác bao gồm: các loại vật liệu sau đốt cháy, các sản phẩm sau khi đun nấu bằng than, củi và các chất dễ cháy khác trong gia đình, trong kho của các công sở, cơ quan xí nghiệp, các loại xỉ than. - Các chất thải rắn từ đường phố có thành phần chủ yếu là lá cây, que củi, nilong, vá bao gãi. I.3 Tình hình chất thải rắn ở các đô thị Việt Nam: Trong những năm qua quá trình đô thị hoá đất nước diễn ra với tốc độ khá nhanh. Mạng lưới đô thị quốc gia được mở rộng và phát triển mạnh, đến nay cả nước có 623 đô thị các loại, trong đó có 4 thành phố trực thuộc trung ương, 82 thành phố, thị xã trực thuộc tỉnh, 537 thị trấn, ngoài ra cũn cú 60 khu công nghiệp đang xây dựng. Dân số đô thị chiếm 23% dân số cả nước với tỷ lệ tăng dân số là 0,5%. Sù gia tăng dân số và quá trình đô thị hoá cùng với mức sống ngày càng cao là nguyên nhân chủ yếu làm cho tỷ lệ phát sinh chất thải rắn đô thị ngày càng tăng. Chất thải rắn sinh hoạt có tỷ lệ phát sinh đứng thứ hai sau chất thải rắn công nghiệp. Ở Việt Nam, tốc độ phát sinh rác thải tuỳ thuộc vào từng loại đô thị và dao động từ 0,35-0,8 kg/người.ngày với tỷ trọng 0,5 tấn/m3 . Các trung tâm đô thị nhỏ tỷ lệ phát sinh là 0,3-0,5 kg/người.ngày. Dự báo sau 10-15 năm nữa lượng chất thải rắn ở các đô thị lớn của nước ta sẽ đạt tới trị số giống như ở các đô thị lớn ở các nước Châu Á hiện nay, là khoảng 1,2kg/người.ngày. Lượng chất thải rắn trung bình phát sinh từ các đô thị và thành phố năm 1996 là 16,237 tấn/ngày; năm 1997 là 19,315 tấn/ngày và năm 1998 là 22,210 tấn/ngày. Hiệu suất thu gom dao động từ 40%-67% ở các thành phố lớn và từ 20%-40% ở các đô thị nhỏ, thậm chí ở một số thị xã và nhiều thị trấn chưa có tổ chức thu gom chất thải rắn và chưa có bãi đổ rác chung. Lượng bùn cặn trong cống thường lấy theo định kỳ hàng năm, số lượng trung bình là 822 tấn/ngày. 6
  • 7. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Bảng I.1: Lượng chất thải rắn phát sinh và tỷ lệ thu gom trên toàn quốc từ năm1997-1999 [10] Loại chất thải Lượng phát sinh (tấn/ngày ) Lượng thu gom ( % ) 1997 1998 1999 1997 1998 1999 Chất thải sinh hoạt 14.525 16.558 18.879 55 68 75 Bùn, cặn cống 822 920 1.049 90 92 92 Phế thải xây dùng 1.798 2.049 2.336 55 65 65 Chất thải y tế nguy hại 240 152 177 75 75 75 Chất thải công nghiệp nguy hại 1.930 2.220 2.508 48 50 60 Tổng cộng 19.315 21.797 25.049 56 70 73 Thành phần của rác thải đô thị rất đa dạng và tuỳ thuộc vào tốc độ phát triển kinh tế, văn hoá và tập quán sinh hoạt của người dân đô thị. Thành phần của rác thải thay đổi theo mùa, đặc điểm xây dựng của thành phố. Thành phần kích cỡ hạt của chất thải rắn sinh hoạt có thể lấy như sau: 250-350mm chiếm 4-10%; 150-250 mm chiếm 11-15%; 100- 150mm chiếm 18-22%; 50-100mm chiếm 20-30% và nhỏ hơn 50mm chiếm 30-40%. Các đặc trưng điển hình của chất thải rắn đô thị: - Chất thải có nguồn gốc hữu cơ cao (50-60%), đây là điều kiện tốt để chôn, ủ hay chế biến thành phân bón hữu cơ phục vụ cho nông nghiệp. - Chứa nhiều đất cát, sỏi đá vụn gạch vỡ, thành phần này không có tính độc hại, độ Èm tương đối cao. Trọng lượng riêng của chất thải rắn đóng vai trò quyết định trong việc chọn lựa chọn thiết bị thu gom và phương thức vận chuyển. Tại Hà Nội trọng lượng riêng của rác thải dao động từ 350-450 kg/m3 , Đà Nẵng là 420 kg/m3 , Hải Phòng là 580 kg/m3 , thành phố Hồ Chí Minh là 500kg/m3 . Các đô thị, thành phố của Việt Nam đều đang trên đà phát triển mạnh, lượng chất thải rắn phát sinh ngày càng nhiều đặc biệt là rác thải sinh hoạt. Do đó việc thu gom xử lý tốt, triệt để, khụng gõy ô nhiễm môi trường và đem lại nguồn lợi là điều đáng quan tâm, đòi hỏi phải lựa chọn công nghệ xử lý sao cho phù hợp với tình hình, thành phần và đặc điểm của rác thải đô thị. Tổng lượng chất thải rắn của các đô thị ở Việt Nam không lớn nếu so với các nước trong khu vực và trên thế giới. Tuy nhiên vấn đề đáng lo ngại là việc quản lý chất thải rắn 7
  • 8. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường nguy hại, khó khăn trong việc thu gom xử lý rác cũng như ý thức của người dân chưa cao vẫn đang là yếu tố gây ô nhiễm. Vì vậy cần phải có biện pháp quản lý và xử lý kịp thời. I.4. Hiện trạng quản lý rác thải ở Hà Nội. Mét trong những vấn đề gay cấn nhất về quản lý chất thải rắn đô thị ở nước ta nói chung và Hà Nội nói riêng là khả năng thu gom còn thấp so với yêu cầu đặt ra. Tỷ lệ thu gom ở Hà Nội chỉ đạt 65% (năm 1998), trong khi đó khối lượng rác thải phát sinh ngày càng nhiều và thành phần ngày càng phức tạp. Rác thải ở Hà Nội hầu hết không được phân loại tại nguồn, đáng chú ý là trong rỏc cú chứa các thành phần nguy hại. Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng tỷ lệ thu gom chất thải rắn thấp là hầu hết các đô thị đều thiếu phương tiện vận chuyển rác, thiếu nhân lực, hệ thống quản lý và thu phí đối với chất thải rắn chưa thích hợp, thiếu vốn đầu tư. Bảng I.2: Dự báo khối lượng chất thải đô thị thành phố Hà Nội.[2] (Đơn vị: m3 /năm) Loại rác 1995 2000 2005 2010 2015 2020 Rác sinh hoạt 899.346 1.273.984 1.746.833 2.619.483 3.559.455 5.018.750 Rác đường phố 89.290 125.956 179.667 236.055 304.058 377.667 Rác công nghiệp 100.000 107.202 113.486 122.116 131.886 142.436 Rác bệnh viện 14.600 16.427 19.040 22.093 25.627 29.727 Bùn bể phốt 110.000 122.000 150.000 180.000 216.000 259.200 Rác xây dựng 54.000 72.264 96.705 129.413 138.520 140.000 Tổng cộng 1.267.273 1.717.833 2.305.781 3.309.160 4.327.025 5.967.780 Tại Hà Nội, công ty môi trường đô thị Hà Nội trực thuộc Sở giao thông công chính Hà Nội là doanh nghiệp có nhiệm vô thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải trong nội thành, còn 5 huyện ngoại thành do các xí nghiệp môi trường trực thuộc Uỷ ban nhân dân huyện quản lý thực hiện việc thu gom xử lý chất thải rắn trên địa bàn huyện. Sở khoa học và công nghệ môi trường có chức năng quản lý nhà nước về chất thải rắn ở các đơn vị môi trường, các cơ quan, xí nghiệp công nghiệp, trường học, khu dân cư trên địa bàn thành phố. I.4.1 Công nghệ thu gom: Hiện nay việc thu gom chất thải rắn đô thị ở Hà Nội được tiến hành theo hai bước: + Thu gom sơ cấp (thu gom ban đầu): là cách mà theo đú rỏc thải được thu gom từ nguồn phát sinh ra nó (nhà ở, cơ sở thương mại…) và chở đến bãi chứa chung, các địa điểm hoặc bãi chuyển tiếp. Thường thỡ cỏc hệ thống thu gom sơ cấp bao gồm những xe chở rác nhỏ, xe hai bánh kéo bằng tay để thu gom rác và chở đến nơi tập kết. 8
  • 9. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường + Thu gom thứ cấp: Rác từ nơi tập kết sẽ được vận chuyển tới nơi xử lý. Bước thu gom này do Công ty môi trường đô thị thực hiện. • Thu gom chất thải sinh hoạt và đường phè: Hiện nay, lượng chất thải sinh hoạt và đường phố còn lại chưa thu gom được hàng ngày khoảng 4-7%, một số Ýt được đổ xuống ao hồ, bãi đất trống. • Thu gom rác thải bệnh viện: Chất thải bệnh viện được thu gom và vận chuyển riêng do tính chất đặc biệt nguy hại của nó. Tuy nhiên nhiều chất thải nguy hại chưa được phân loại, thậm chí còn thải bừa bãi ra khu vực xung quanh và lẫn vào với rác thải sinh hoạt. Hiện nay mỗi ngày các bệnh viện ở Hà Nội thải ra từ 11-20 tấn phế thải rắn. Công ty môi trường đô thị thu gom được 46m3 / ngày, trong đó tỷ lệ phế thải nguy hại chiếm 25%. • Thu gom chất thải công nghiệp: Hiện nay chỉ có một phần nhỏ chất thải từ các cơ sở sản xuất công nghiệp lớn được Công ty môi trường đô thị Hà Nội thu gom theo hợp đồng và một số Ýt cơ sở có xây dựng hệ thống xử lý nhằm tận dụng lại chất thải. Đối với các cơ sở công nghiệp nhỏ trong thành phố thì hầu hết chất thải công nghiệp đổ cùng với chất thải sinh hoạt hoặc xử lý đơn giản chưa có kiểm xoát cụ thể. • Thu gom phõn bựn bể phốt: Phõn bùn bể phốt được Công ty môi trường đô thị Hà Nội thu gom bằng xe chuyên dụng và được đưa đi xử lý. Lượng phân phát sinh hàng ngày khoảng 350 tấn nhưng mới chỉ thu gom được 250 tấn do một số bể phốt nằm ở cỏc ngừ nhỏ và quá xa so với độ dài ống hút của bơm. I.4.2 Công nghệ xử lý: • Chất thải sinh hoạt: TÝch r¸c t¹i c¸c hé gia ®×nh TÝch r¸c t¹i c¸c thïng r¸c chung Xe ®Èy do c«ng nh©n ®i thu gom ®­a ®Õn ®iÓm tËp kÕt Xe chë r¸c N¬i xö lý 9
  • 10. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Hầu hết rác thải sinh hoạt sau khi thu gom đều được vận chuyển đến bãi rác Nam Sơn( Sóc Sơn) để chôn lấp, một phần chất thải hữu cơ được đưa đi chế biến thành phân compost tại xí nghiệp chế biến phế thải đô thị Cầu Diễn. • Chất thải y tế: Trong những năm gần đây được sự đầu tư của nhà nước và sự hỗ trợ của nước ngoài, một số bệnh viện đã được lắp đặt cỏc lũ đốt chất thải y tế loại nhỏ như bệnh viện Bạch Mai, bệnh viện lao trung ương, bệnh viện Việt Đức. Điều này đã góp phần làm giảm các chất ô nhiễm độc hại phát sinh và bảo vệ môi trường. • Chất thải công nghiệp và bùn thải: Phần lớn chất thải công nghiệp của Hà Nội do chớnh cỏc nhà máy thu gom, xử lý và vận chuyển ra bãi rác chôn lấp chung của thành phố. Trong tương lai, một nhà máy xử lý chất thải công nghiệp sẽ được bố trí xây dựng tại khu liên hiệp xử lý rác thải Nam Sơn ( Sóc Sơn- Hà Nội). Bùn thải thu gom một phần được đưa về xí nghiệp chế biến phế thải đô thị Cầu Diễn để xử lý làm phân hữu cơ, còn phần lớn được đưa đi chôn lấp, hoặc ủ trong các hố ủ phân riêng. I.5. Các biện pháp giảm lượng phát sinh chất thải rắn. Khối lượng rác sinh ra tại các nguồn xả ngày càng lớn vì vậy việc giảm khối lượng và đặc tính của chất thải rắn là những vấn đề kỹ thuật đòi hỏi xã hội phải giải quyết với mục tiêu lâu dài phù hợp với tình hình phát triển và bảo vệ môi trường, bảo đảm cân bằng sinh thái. Hiện nay nhu cầu của dân chúng ngày càng cao, số lượng chất thải khổng lồ ngày càng tăng và do vậy có nhiều sự cố xảy ra trong quá trình quản lý, giải quyết chất thải rắn tạo thành và xu thế ảnh hưởng của chất thải rắn tới môi trường thiên nhiên ngày càng tăng. Giai đoạn đầu của vấn đề giảm lượng chất thải là phải nhận thức được rằng chất thải rắn là loại chất thải không mong muốn, không biết trước được quá trình trao đổi của nó ở trong vùng và những tác động do chúng gây ra mang tính xã hội. Các vấn đề liên quan dưới đây sẽ trả lời câu hỏi tại sao việc tạo ra Ýt chất thải và Ýt ô nhiễm là cách lựa chọn tốt nhất: - Tiết kiệm năng lượng và các nguồn năng lượng gốc. - Giảm sù khai thác, xử lý, sử dụng các nguồn gây tác động xấu tới môi trường. - Tăng cường sức khoẻ công nhân và sự an toàn bởi việc giảm sự xuất hiện các vật liệu có tính độc hại nguy hiểm. - Giảm chi phí khống chế ô nhiễm và quản lý chất thải. 10
  • 11. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường • Phương thức để giảm chất thải và ô nhiễm: - Tăng mức tiêu thụ . - Thiết kế lại các qui trình sản xuất và sản phẩm sao cho sử dụng Ýt nguyên liệu hơn. - Thiết kế và tạo ra các sản phẩm Ýt gây ô nhiễm và Ýt nguồn chất thải hơn khi sử dụng. - Loại bá sự đóng gói không cần thiết. - Áp dụng công nghệ sản xuất sạch hơn trong sản xuất - Cần có sự phân loại chất thải tại nguồn. I.6. Các phương pháp xử lý rác thải. I.6.1. Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh: Trong các phương pháp xử lý và tiêu huỷ chất thải rắn, chôn lấp là phương pháp phổ biến và đơn giản nhất. Phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới. Về thực chất, chôn lấp là phương pháp lưu trữ chất thải trong một bãi rác có phủ đất lên trên. Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp có kiểm soát sự phân huỷ của chất thải rắn khi chúng được chụn nộn và phủ lớp đất trên bề mặt. Chất thải rắn trong bói chụn lấp sẽ bị phân huỷ theo thời gian nhờ quá trình phân giải sinh học diễn ra bên trong lớp rỏc chụn lấp để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như cỏc axớt hữu cơ, hợp chất amụn, cỏc chất khí như CO2, CH4, H2S … Theo qui định của TCVN 6696-2000, bói chụn lấp hợp vệ sinh phải là khu vực được qui hoạch thiết kế, xây dựng để chôn lấp các chất thải phát sinh từ các khu dân cư đô thị và các khu công nghiệp. Bói chụn lấp chất thải rắn bao gồm cỏc ụ chụn lấp chất thải, vùng đệm, các công trình phụ trợ như trạm xử lý nước rác, trạm thu hồi khí, trạm cung cấp điện nước, văn phòng làm việc… I.6.2. Phương pháp thiêu đốt. Đốt rác là giai đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng cho một số loại rác nhất định không thể xử lý bằng các biện pháp khác. Phương pháp này sử dụng nhiệt độ cao để thiêu huỷ tất cả các chất thải có khả năng gây ô nhiễm và tiêu diệt luụn cỏc vi sinh vật có khả năng gây bệnh. Khí sinh ra cần phải được xử lý để giảm ô nhiễm không khí, phần tro, xỉ sinh ra sẽ được đem đi chôn lấp. Phương pháp thiêu đốt chất thải được sử dụng rộng rãi ở những nước phát triển như Đức, Thụy Sĩ, Hà Lan, Nhật Bản…Ở Việt Nam đã áp dụng phương pháp này nhưng mới chỉ dùng cho chất thải bệnh viện. 11
  • 12. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Ưu điểm của phương pháp này là có thể giảm đến 95% thể tích rác đưa vào đốt, trong thời gian ngắn có thể tiêu hủy được một lượng rác lớn, thích hợp cho các thành phố có mật độ dân số cao, đất hẹp. Tuy nhiên giá thành đầu tư và chi phí vận hành của phương pháp này rất cao, nếu không kiểm soát tốt có thể sẽ gây ô nhiễm không khí. I.6.3. Phương pháp xử lý sinh học. Đối với chất thải rắn sinh hoạt, do có chứa một hàm lượng lớn thành phần các chất hữu cơ dễ phân hủy nên nếu xử lý bằng phương pháp chôn lấp thì không những không tận dụng được những thành phần này mà còn làm tăng diện tích bói chụn lấp. Đây là điều khá bất lợi. Còn việc thiêu đốt chất thải sinh hoạt thì chi phí quá cao và không khả thi với thực tế nước ta. Với 40- 60% hàm lượng chất hữu cơ trong thành phần của chất thải rắn sinh hoạt, là những thành phần thích hợp cho việc xử lý bằng phương pháp sinh học. Do vậy, hướng xử lý sinh học đối với chất thải rắn sinh hoạt là một hướng đi hết sức có ý nghĩa. Nú giỳp chúng ta tạo ra được những sản phẩm có giá trị từ việc xử lý rác thải. I.6.3.1. Xử lý yếm khí tạo khí biogas. Đây là phương pháp sử dụng quá trình phân hủy yếm khí rác thải. Rác thải sau khi được phân loại sơ bộ các chất vô cơ để tái sử dụng sẽ được đưa vào ủ với điều kiện yếm khí hoàn toàn. Rác hữu cơ sẽ được các vi sinh vật yếm khí phân giải thành các sản phẩm khí chủ yếu là CH4, là khí có giá trị thu hồi. Sản phẩm cuối cùng của quá trình là một loại phân hữu cơ dạng lỏng dùng cho nông nghiệp. Nhược điểm chính của phương pháp là khó vận hành do điều kiện yếm khí nghiêm ngặt. I.6.3.2. Xử lý hiếu khí tạo phân compost. Giải pháp xử lý rác thải sinh hoạt bằng phương pháp ủ sinh học để tổng hợp phân bón hữu cơ là phương pháp có nhiều ưu điểm: - Loại trừ được 50% lượng rác thải sinh hoạt bao gồm các chất hữu cơ là thành phần gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí. - Sử dụng lại được 50% các chất hữu cơ có trong thành phần rác thải để chế biến làm phân bón phục vụ nông nghiệp theo hướng cân bằng sinh thái, hạn chế việc nhập khẩu phõn hoỏ học và bảo vệ đất đai. - Giảm diện tích đất chôn lấp, tăng khả năng chống ô nhiễm môi trường. Cải thiện điều kiện sống của cộng đồng. - Vận hành đơn giản. Dễ kiểm soát chất lượng sản phẩm. 12
  • 13. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường - Giá thành tương đối thấp, có thể chấp nhận được. - Phân loại được các loại rác thải có thể tái sử dụng phục vụ cho công nghiệp. Nhược điểm: - Mức độ tự động hoá của công nghệ chưa cao. - Việc phân loại vẫn phải thực hiện thủ công nên ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân. - Chất lượng sản phẩm chưa cao. * Công nghệ ủ hiếu khí để xử lý rác thành phân compost: Ủ hiếu khí là công nghệ đang được sử dụng phổ biến trong khoảng hai thập kỷ gần đây, đặc biệt là ở các nước phát triển như: Tây Ban Nha, Canada, Mỹ…Rỏc hữu cơ sau khi được phân loại và nghiền đến kích thước thích hợp sẽ được đưa vào bể ủ có cấp khí cưỡng bức. Rác hữu cơ sẽ được phân hủy nhờ sự hoạt động của các vi khuẩn hiếu khí với sự có mặt của oxy. Trong đống ủ, các vi sinh vật (chủ yếu là nhóm vi sinh vật ưa Êm và ưa nóng) sẽ sử dụng oxy và các chất dinh dưỡng trong rác nguyên liệu để sinh trưởng và phát triển. Do vậy thể tích rác sẽ giảm đi đáng kể. Ở phương pháp này, một lượng nhiệt khá lớn cũng được sinh ra trong suốt quá trình oxy hoá cacbon trong rác thành CO2. Sự phân hủy hiếu khí diễn ra khá nhanh, chỉ sau khoảng 2-4 tuần rác được phân hủy hoàn toàn. Các vi khuẩn gây bệnh, trứng côn trùng hay hạt cỏ dại đều bị tiêu diệt do nhiệt độ cao trong đống ủ. Bên cạnh đó mùi hôi thối cũng được giảm đi đáng kể do quá trình ủ hiếu khí. Các phương pháp ủ hiếu khí thường dùng: + Ủ trong các bể có thổi khí + Ủ trong các bể có đảo trộn + Ủ trong thùng quay a) Kỹ thuật ủ rác thành đống có đảo trộn: Đây là phương pháp cổ điển nhất, theo phương pháp này rác được chất thành đống có chiều cao từ 1,5-2,5m. Cứ ba ngày đảo trộn đống rác một lần và ủ trong 4 tuần. Trong quá trình này người ta sử dụng hoàn toàn các vi sinh vật tự nhiên có trong rác. Nhiệt độ quá trình ủ thường biến động từ 50-550 C, độ Èm được duy trì trong khoảng 55-60%. Sau đó rác được để trong khoảng 3-4 tuần không đảo trộn. Trong quá trình này nấm mốc và xạ khuẩn sẽ chuyển hoỏ cỏc chất hữu cơ thành mùn. b) Kỹ thuật ủ rác theo luống cấp khí cưỡng bức: Quỏ trình ủ rác làm phân vi sinh theo luống tĩnh có cấp khí được phát triển bởi bộ nông nghiệp của Mỹ vào những năm 70. Hệ thống ủ theo luống bao gồm 1 hệ thống ống cấp khí đặt dọc theo luống. Chiều cao của luống thường từ 2 -2,5 m. Thông thường mỗi 13
  • 14. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường luống có 1 máy cấp khớ riờng. Chất thải được phân hủy trong thời gian từ 3-5 tuần và ổn định thêm trong vòng 4 tuần kế tiếp. c) Kỹ thuật ủ rác trong thiết bị ( hệ thống ủ kín): Trong phương pháp này rác được đưa vào các thiết bị kớn cú dung tích khác nhau, thông thường từ 15-20 m3 . Hệ thống ủ kín được sử dụng nhằm hạn chế mùi hôi thối bốc ra từ quá trình phân hủy chất thải hữu cơ cũng như để kiểm soát các điều kiện môi trường như: dòng không khí vào, nhiệt độ quá trình ủ, lượng vi sinh vật bổ sung… Thời gian lưu của chất thải trong thiết bị ủ kín kéo dài từ 2-3 tuần nhưng để ổn định tính chất của phân vi sinh thì cần thời gian dài hơn, có thể từ 4-12 tuần. 14
  • 15. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƯƠNG PHÁP Ủ HIẾU KHÍ CHẾ BIẾN PHÂN COMPOST Chế biến phân compost là một quá trình chuyển hoá chất hữu cơ trong rác thải thành những chất mùn có tác dụng cải tạo đất trồng. Nguyên tắc của phương pháp ủ hiếu khí làm phân compost là sử dụng các vi sinh vật có trong rác hoặc các vi sinh vật bổ sung để phân hủy các chất hữu cơ có trong rác nguyên liệu. Các vi sinh vật này sử các chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng phục vụ cho quá trình sống và tổng hợp tế bào đồng thời ổn định các thành phần của rác tạo thành sản phẩm phân compost. Quá trình chế biến phân compost bằng phương pháp hiếu khí gồm 2 giai đoạn chính: + Giai đoạn đầu ( giai đoạn ủ hiếu khí): ở giai đoạn này, 2 nhóm vi sinh vật hiếu khí chủ yếu là vi sinh vật ưa Êm và vi sinh vật ưa nóng phát triển mạnh và thực hiện quá trình phân giải các chất hữu cơ trong rác. Trong giai đoạn này do nhiệt độ đống ủ cao nờn cỏc vi sinh vật gây bệnh sẽ bị tiêu diệt. Một lượng nhiệt khá lớn được sinh ra là kết quả của hoạt động trao đổi chất. Suốt giai đoạn này kích thước nguyên liệu ủ giảm dần và sản phẩm phân compost dần được hình thành. Khí sinh ra ở đây chủ yếu là CO2 và hơi nước. Việc sử dụng chế phẩm sinh học nhằm bổ sung các chủng vi sinh vật thích hợp sẽ đẩy nhanh tốc độ quá trình ủ. + Giai đoạn cuối ( giai đoạn ủ chớn ): cỏc vi sinh vật tiếp tục phân huỷ các chất dinh dưỡng có thể phân giải, vật liệu ủ trở nên khô hơn và mủn đi. Khi giai đoạn này kết thúc phân compost sẽ được hình thành. Các phản ứng xảy ra trong quá trình phân hủy hiếu khí: Đường, xenluloza, hemixenluloza: (CH2O)x + xO2 x CO2 + x H2O + E Protein ( N hữu cơ) NH3 NO2 - NO3 - + E S hữu cơ: S + x O SO4 2- Phốtphỏt hữu cơ ( Phytin, Lecithin ) H3PO4 Ca(HPO4)2 Phương trình tổng quát: 15
  • 16. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Xenluloza Hemixenluloza Protein + O2 + Chất dinh dưỡng Tế bào mới + tế bào chết + Lignin chất hữu cơ bền vững + CO2 + Pectin H2O + NO3 - + SO4 2- + Q Tinh bét Lipit Phân compost chính là phần chất hữu cơ bền vững trong phân giải. II.1. Thành phần rác nguyên liệu làm phân compost. Không phải thành phần nào trong rác thải sinh hoạt cũng có thể bị phân hủy sinh học cho nên chỉ có những thành phần hữu cơ trong rác mới là nguyên liệu thích hợp cho quá trình ủ hiếu khí để làm phân compost. Mà trong rác thải sinh hoạt ở các đô thị nước ta thành phần chất hữu cơ lại chiếm hàm lượng khá lớn( 40- 60%), độ Èm cao. Do vậy việc làm phân compost từ các chất hữu cơ trong rác thải sinh hoạt là một hướng xử lý chất thải rất phù hợp cho các đô thị nước ta. Bảng II.1: Tổng hợp các số liệu về thành phần rác thải của Hà Nội. [2] ( Đơn vị: % khối lượng ) Các thành phần cơ bản Số liệu Urenco (1997) Sè liệu Jica (1998) Số liệu thực tế (2002) Số liệu trung bình Chất hữu cơ 50,27 47,5 55,4 51,06 Giấy 2,72 7,28 3,8 4,6 Plastic, nilon, cao su, đồ da 0,71 7,47 9,2 5,79 Gỗ vụn, giẻ rách 6,27 1,92 4,06 4,08 Xương,vỏ trai, vỏ ốc 1,06 0,96 1,2 1,07 Gạch, đá sỏi, xỉ than, đất.. 7,43 4,41 9,43 7,09 Thuỷ tinh 0,31 0,77 2,3 1,12 Kim loại, vỏ đồ hộp 1,02 0,38 0,4 0,6 Tạp chất khó phân loại 30,21 29,32 14,21 24,58 Độ pH trung bình: 6,57 Độ Èm: 60 – 67% Tỷ trọng: 0,38 – 0,416 tấn/m3 16 VSV
  • 17. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Ngoài các thành phần hữu cơ trong rỏc thỡ thành phần phõn bựn bể phốt và bùn cặn từ các trạm xử lý nước thải cũng là nguyên liệu rất tốt cho quá trình chế biến phân compost và cải thiện chất lượng phân hữu cơ sản xuất ra. Bảng II.2: Thành phần hoá học của các loại bùn thải [10] ( Theo % trọng lượng khô ) Loại bùn cặn Chất hữu cơ Nitơ Phốtpho Kali Chất béo Xen lulo Chất khác Hydrat carbon Cặn từ bể lắng 1 72 - 90 2,4 -0,3 0,6 -1,7 0,2 14 -17 - 33 13 - 25 Bùntừ bể lắng 2 - Bể Biophin - Bể aeroten 65 -75 65 -75 5,0 - 6,0 3,4 3,09 2,3 - 0,3 - 0,4 5,97 2,60 - - - - - - Bể mêtan 56 -77 3,0 -3,4 2,1- 2,4 - 9 - 13 25 28-35 11 - 27 Thành phần hữu cơ có trong rác bao gồm: xenluloza, hemixenluloza, pectin, lignin, tinh bét, protein, lipit … Trong đó xenluloza chiếm chủ yếu trong rác thải sinh hoạt nờn cỏc vi sinh vật tự nhiên có trong rác thải chủ yếu là vi sinh vật phân giải xenluloza. Các vi sinh vật hoạt động mạnh ở những thời điểm khác nhau tuỳ thuộc vào từng giai đoạn, điều kiện vật lý, nồng độ oxy, nhiệt độ … 17
  • 18. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Bảng II.3: Thành phần chất hữu cơ trong rác thải [18] Thành phần Thành phần hữu cơ ( kg/tấn ) Xenlulo -za Hemi- xenluloza Pectin Tinh bét & đường Lignin (%) Protein Lipit Chất vô cơ (%) Chất khác (%) Chất thải thực phẩm 20 4 6 5 20 6 5 16 1 Chất thải vườn 30 12 1 2 18 6 2 14 15 Giấy, bìa 80 18 - - 1 - - 1 - Giẻ rách 98 - - - - - - 2 - Kim loại - - - - - - - 100 - Thuỷ tinh - - - - - - - 100 - Cao su, da - - - - - - - 100 - Than đá, gạch vụn - - - - - - - 100 - Gỗ 30 7 1 2 10 4 2 54 10 Tạp chất khác 10 7 1 2 10 4 2 54 10 II.2. Cơ chế phân giải các chất hữu cơ có trong rác thải. II.2.1. Phân giải xenluloza. Xenluloza là một trong những thành phần cơ bản của tế bào thực vật. Trong rác thải xenluloza chủ yếu có trong giấy và rác hữu cơ ( rau quả, thực phẩm). Xenluoza là chất khá bền vững, nó là một polime mạch thẳng tạo nên bởi các gốc β – D glucoza liên kết với nhau bằng liên kết β(1-4) glucozit. Mỗi phân tử xenluloza có từ 2000 - 10000 gốc glucoza. Các đơn phân glucoza này có cấu trúc hình dạng ghế. Hàm lượng xenluloza ở thực vật bậc cao thỡ khụng cố định mà thay đổi theo tuổi và loại thực vật. Trong thực vật hàm lượng xenluloza thường chiếm khoảng 15-40%. • Cơ chế phân giải : Bước đầu tiên trong quá trình phân giải xenluloza là sự thủy phân các polyme nhờ enzym thủy phân. Những enzym hay phức hệ enzym mang tên xenlulaza xúc tác cho sự chuyển hoá của xenluloza không hoà tan thành những sản phẩm đơn giản hơn có khả năng hoà tan. Quá trình thuỷ phân bởi enzym xenlulaza cuối cùng kéo theo việc giải phóng 1 hoặc 2 phân tử đường. Bước xảy ra sau khi thủy phân xenluloza biến đổi tuỳ 18
  • 19. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường thuộc cá thể của vi sinh vật. Đường đơn sẽ được chuyển hoá thành CO2 ở điều kiện hiếu khí. (C6H10O5)n C12H22O11 C6H12O6 C6H12O6 CO2 + H2O + E • Vi sinh vật phân giải: + Vi khuẩn: Pseudomonas, Cellulomonas, Cellvibrio, Bacillus … Vi khuẩn hiếu khí thường phân huỷ xenluloza để tổng hợp tế bào chất và giải phóng CO2. + Xạ khuẩn: Streptomyces, Vibrio, Nocardia, … + Nấm: Aspergillus chaetomium, Curvularia, Trichoderma,… II.2.2. Phân giải hemixenluloza. Hemixenluloza là mét polyme cấu tạo từ đường đơn, hemixenluloza được chia làm 2 loại: + Hemoglycans: có cấu tạo chỉ gồm 1 loại đường đơn liên kết với nhau. Hemoglycans thường không phải là hemixenluloza quan trọng trong thực vật. Dạng điển hình của hemoglycans là xylan hoặc galactan. + Heteroglycans: đây là những polysaccharit phổ biến hơn, cấu tạo gồm hơn 1 loại đường hoặc axit uronic trong phân tử. Heteroglycans thường gồm 2- 4 hoặc 5-6 gốc đường khác nhau cùng tồn tại trong 1 phân tử. Heteroglycans phổ biến nhất trong thực vật bao gồm: arabinoxylan, arabinogalactans, arabinoglucuronoxylan. Cấu trúc của những polyme này thường phức tạp, một số có từ 50-200 gốc đường thuộc nhiều loại đường khác nhau trong phân tử. Hemixenluloza thường phân nhánh. Chỉ có 1 số loại đường và axit uronic phổ biến là: - Pentoza: xyloza và arabinoza - Hexoza: glucoza, galactoza và mannoza - Axit uronic: axit glucuronic, axit galacturonic. • Cơ chế phân giải: Xylan Pentoza CO2 + H2O • Vi sinh vật phân giải: Nấm: Aspergillus, Rhizopus, Fusarium, … Vi khuẩn: Bacillus, Pseudomonas, … 19 Xylanaza Pentozaphotphat Xenlulaza H2O H2O H2O VSV
  • 20. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường II.2.3 Phân giải lignin Lignin cũng là thành phần chủ yếu của tế bào thực vật cùng với xenluloza và hemixenluloza. Nó là hợp chất cao phân tử có chứa trong xỏc cõy thõn gỗ 18-30%. Lignin cấu tạo chỉ gồm 3 nguyên tố là C, H, O và có cấu trúc dạng vòng thơm. Lignin rất khó bị thuỷ phân, những axit vô cơ nồng độ cao Ýt có ảnh hưởng đối với phân tử lignin. Lignin cũng không hoà tan trong nước nóng, dung môi hữu cơ trung tính nhưng hoà tan trong kiềm. Phân tử lignin là một polyme của nhân thơm với phenyl-propan ( C6- C3 ) + R, R’ có thể là H + R là H, R’ là OCH3 + R, R’ là nhóm OCH3 ( mexophyl) Quỏ trỡnh phõn huỷ lignin có thể xảy ra trong cả điều kiện hiếu khí và yếm khí. Do lignin khó bị phân giải bởi enzym nên tốc độ của quá trình phân hủy ( trong cả hai điều kiện ) đều rất chậm so với sự phân giải xenluloza và hemixenluloza. Lignin được phân giải qua nhiều giai đoạn với sự tham gia của nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau để tạo ra mùn. • Vi sinh vật phân giải: + Vi khuẩn: Pseudomonas + Nấm: Aspergillus, Fusarium, … II.2.4. Phân giải protein. Protein là một hợp chất hữu cơ phức tạp, tồn tại dưới dạng protein đơn giản và protein phức tạp. Protein thường chứa khoảng 1-17,6% nitơ. Cơ chế phân giải: gồm 3 giai đoạn - Giai đoạn thủy phân: Trong giai đoạn này protein được phân giải dưới tác dụng của proteaza tạo thành peptit. Sau đó dưới tác dụng của peptidaza, peptit lại được phân giải thành các aminoaxit. Protein Peptit Axitamin - Giai đoạn khử amin: Tách gốc amin của axit amin. Trong thiên nhiên quá trình khử amin xảy ra theo nhiều cơ chế khác nhau: + Khử amin bằng thuỷ phân: R-CH-COOH + H2O R-CHOH-COOH + NH3 R-CH2OH + CO2 + NH3 20 R HO R’ C-C-C NH2 Proteaza PeptidazaProteaza
  • 21. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường + Khử amin bằng oxihoỏ: R-CH-COOH + O2 R-COOH + CO2 + NH3 R- C-COOH + NH3 + Khử amin trực tiếp: R-CH- CH-COOH R-CH=CH-COOH + NH3 Sản phẩm của giai đoạn khử amin là các hợp chất hữu cơ, axetol axit, khí CO2, NH3. - Giai đoạn phân giải hoàn toàn: Các hợp chất hữu cơ ( rượu, axit, axetol axit) sẽ bị oxihoỏ tạo thành CO2, NH3, H2O • Vi sinh vật phân giải: + Vi khuẩn: Bacillus mycoides, Bac. mensentericus, ... + Nấm, xạ khuẩn: Steptomyces griseus, Aspergillus, Rhizopus, Mucor, Penicillium.. II.2.5. Phân giải lipit: Lipit ( este của glyxerin và axit béo) không tan trong nước, tan trong một số dung môi hữu cơ. Lipit có nhiều trong các loại chất thải của xí nghiệp sản xuất dầu ăn, các lò mổ gia súc, nước thải sinh hoạt. Lipit tồn tại dưới 2 dạng: - Lipit đơn giản là triglyxerit ( este của glyxerin + 3 axit béo ) - Lipit phức tạp: thường là este với rượu mạch vòng sterol. • Cơ chế phân giải: Giai đoạn đầu của sự phân giải lipit là sự thuỷ phân dưới tác dụng của enzym lipaza tạo thành glyxerin và axit béo. Sau đó glyxerin tiếp tục bị đường phân tạo thành axit piruvic rồi tham gia vào chu trình Krep tạo H2O và CO2 còn axit béo bị phân huỷ tạo thành CH3-CO-CoA, chất này tham gia vào chu trình Krep tạo thành H2O + CO2 Lipit Glyxerin + Axit béo Axit piruvic CH3-CO-CoA CO2 + H2O CO2 + H2O 21 O NH2 H §êng ph©n Krep Lipaza Ph©n huû Krep NH2
  • 22. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường • Vi sinh vật phân giải: + Vi khuẩn: Bacterium, Pseudomonas pyocya ... + Xạ khuẩn, nấm mốc: Aspergillus, Penicilium ... II.2.6. Phân giải gluxit. Gluxit là những chất cấu tạo nên thành tế bào thực vật, có trong rác thải chủ yếu ở dạng tinh bét. Gluxit là những chất dự trữ có ý nghĩa quan trọng như glucoza, fructoza (trong quả ), saccharoza (trong mía, củ cải đường ),tinh bét (trong hạt, quả). Đó là nguồn năng lượng cần cho các hoạt động sống và quá trình tổng hợp các chất hữu cơ khác nhau. Ngoài ra gluxit còn là những sản phẩm trung gian quan trọng trong các quá trình trao đổi chất như quang hợp, đường phân, chu trình Krep. • Cơ chế phân giải Tinh bét Dextin C12H22O11 Glucoza axit piruvic H2O + CO2 • Vi sinh vật phân giải: Nấm mốc: Aspergillus niger, Rhizopus nigricans II.2.7. Quá trình nitrat hoá. Là quá trình vô cơ hoá triệt để, oxihúa NH3 thành NO3 - để khai thác năng lượng, được thực hiện qua 2 giai đoạn; + Giai đoạn nitrit hoá: NH3 NH2OH HNO NHOH HNO2 + Giai đoạn oxi hóa: 2HNO2 + O2 = 2 HNO3 II.2.8. Quá trình phản nitrat hóa. Là quá trình khử nitrat tạo thành những hợp chất nitơ cú hoỏ trị nhỏ hơn. Quá trình phản nitrat hoá trong tự nhiên có 2 loại: - Phản nitrat hoá trực tiếp: xảy ra dưới tác dụng trực tiếp của vi sinh vật. + Khử axit nitric thành axit nitrit: do vi khuẩn và nấm hoại sinh HNO3 HNO2 + H2O 22 α amilaza §êng ph©nMaltozaa Krep 1/2O2 OH 1/2O2 2H
  • 23. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường + Một số vi khuẩn có thể tiến hành khử nitrat thành NH3 HNO3 NH3 + 3H2O + Nhiều loại vi sinh vật có khả năng khử HNO2 => N2. Loài vi khuẩn hoạt động nhất là Bac. denitrificans, Pseudomonas fluorescens. - Phản nitrat hoá gián tiếp: + Giai đọan oxi hóa HNO3 => HNO2 + Giai đoạn khử : các axit amin hình thành trong giai đoạn thủy phân protein sẽ phản ứng với HNO2 tạo thành axit hữu cơ, nước và giải phóng N2. II.2.9. Quá trình sunfat hoá: Thực chất là quá trình vô cơ hoá S hữu cơ, khoỏng hoỏ S hữu cơ thành các muối sunfat. Quá trình sunfat hoá thực hiện được chủ yếu là nhờ quá trình oxi hóa và thường quá trình oxi hoá xảy ra theo từng bước: - Oxi hoá H2S 2 H2S + O2 S2 + 2H2O + 65 kcal S2 lại được các vi sinh vật oxi hóa thành H2SO4 - Oxi hoá muối Na2S2O3 + 2O2 + H2O Na2SO4 + H2SO4 + 500 kcal Các vi sinh vật có khả năng oxi hoá S2 trực tiếp chủ yếu là Chromo Pseudomonas, oxi hoá H2S chủ yếu là Proteus, oxi hoá muối chủ yếu là Thiobacillus... II.2.10. Quá trình biến đổi photpho. Photpho là một chất dinh dưỡng quan trọng cần thiết để nâng cao chất lượng mùa màng. Photpho hữu cơ chủ yếu ở dạng phytin, axit nucleic và lecithin. Phytin, axit nucleic, lecithin được khoỏng hoỏ bởi các enzym phytaza, nucleaza và lecithinaza. Enym phytaza thủy phân liên kết este photphat ở những muối hoà tan của axit phytic thành inositol và H3PO4. Quá trình chuyển hoá photpho dưới tác dụng của vi sinh vật thường xảy ra dưới 2 dạng: - Chuyển hoỏ cỏc hợp chất photpho dưới dạng không tan thành dạng dễ tan hơn. - Chuyển hoá photpho ở dạng hợp chất hữu cơ phức tạp thành photpho ở dạng các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn. • Vi sinh vật phân giải: Các vi sinh vật phân hủy photpho vô cơ khó tan thành dạng dễ tan gồm: Pseudomonas, Aspergillus niger, Penicillium, Bacillus 23 8H+
  • 24. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường II.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ hiếu khí và chất lượng sản phẩm. II.3.1. Tỷ lệ C: N. Tỷ lệ C/N của rác hữu cơ là nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng tới quá trình chế biến phân compost. Quá trình chuyển hoỏ cỏc chất hữu cơ thành chất mùn được thực hiện chủ yếu bởi các vi sinh vật và do đó bị ảnh hưởng bởi các thành phần của cacbon và nitơ có mặt trong rác thải hữu cơ ban đầu. Các vi sinh vật cần cacbon để phát triển và nitơ để tổng hợp protein. Tỷ lệ C/N = 30/1 có lẽ là tối ưu nhất cho hiệu quả quá trình làm phân. Khi vật liệu hữu cơ nghèo N hay tỷ lệ C/N cao thì hoạt động của vi sinh vật bị suy giảm và thời gian phân hủy kéo dài. Ở tỷ lệ C/N thấp hơn, NH3 được hình thành dưới điều kiện thuận lợi và có thể bị oxi hoá thành nitrit và nitrat. Một số chất dinh dưỡng khác như P, K, S và chất vi lượng thì cũng cần thiết để vi sinh vật phát triển. Ở tỷ lệ thấp hơn nữa dưới điều kiện không thuận lợi sẽ làm tăng việc mất NH3. Nếu tỷ lệ C/N cao hơn có thể kéo dài thời gian làm phân compost. Do vậy để giảm thời gian phân hủy nếu vật liệu hữu cơ có tỷ lệ C/N cao thì phải bổ sung vật liệu hữu cơ giàu nitơ như lá cây tuơi, phõn xớ mỏy, bựn cặn, rỉ đường... II.3.2. Kích thước nguyên liệu và đảo trộn. Kích thước nguyên liệu và việc đảo trộn nguyên liệu có ảnh hưởng lớn đến tốc độ quá trình ủ hiếu khí cũng như chất lượng sản phẩm. Thời gian làm phân compost có thể sẽ nhanh hơn nếu rác hữu cơ được nghiền, xé thành những mẩu nhỏ hơn. Khi đú rỏc nguyên liệu sẽ trở nên thích hợp hơn đối với vi sinh vật phân hủy, cũng như làm tăng diện tích tiếp xúc của rác đối với không khí. Kích thước của rác hữu cơ tốt nhất cho quá trình ủ nằm trong khoảng từ 25- 75 mm, nhỏ hơn 50 mm là tốt nhất. Tỷ lệ C/N và % độ Èm là hai thông số quan trọng được quan tâm khi phối trộn và đảo trộn với các loại chất hữu cơ khác. Có thể không cần đảo trộn nếu tỷ lệ C/N nằm trong khoảng 25-50, mặc dù tỷ lệ C/N từ 30-40 là tốt hơn. Nếu nguyên liệu mà nghèo nitơ thì cần phải bổ sung các chất chứa nhiều nitơ như phân xớ mỏy, bựn cặn, rỉ đường... để đạt được tỷ lệ C/N gần tối ưu. Tương tự nếu vật liệu quỏ khụ hay quá Èm cũng cần có sự phối trộn và đảo trộn để giảm điều kiện yếm khí và phát sinh mùi. II.3.3. Độ Èm. Độ Èm của rác ảnh hưởng đến quá trình chế biến phân compost vỡ nú hòa tan các chất dinh dưỡng khuyếch tán vào trong tế bào vi sinh vật và nó cũng là thành phần để hình thành nên tế bào vi sinh vật. Nếu hàm lượng độ Èm trong đống ủ hiếu khí thấp hơn 40% thì sự phân hủy sẽ chậm lại. Sự phân hủy hiếu khí có thể diễn ra tại hàm lượng độ Èm từ 30-100%. Suốt quá trình ủ hiếu khí, hàm lượng độ Èm cao nên được duy trì để 24
  • 25. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường điều kiện kỵ khí không tạo ra. Độ Èm ở mức 50-60% là tối ưu nhất cho quá trình ủ hiếu khí. Tuy nhiên độ Èm có thể từ 40-80% tùy thuộc vào bản chất của vật liệu hữu cơ làm phân compost. II.3.4 Nhiệt độ. Nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình làm phân bởi vì nó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của các vi sinh vật có trong rác thải. Ta biết rằng mỗi loại vi sinh vật phát triển trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Ngoài khoảng nhiệt độ đó vi sinh vật sẽ bị hạn chế sự phỏt triển. Tuỳ theo quan hệ với vùng nhiệt độ mà có thể chia vi sinh vật thành 3 nhóm: - Nhóm vi sinh vật ưa lạnh: sinh trưởng tốt nhất ở 0-100 C - Nhóm vi sinh vật ưa Êm: sinh trưởng tốt nhất ở 27-350 C - Nhóm vi sinh vật ưa nóng: sinh trưởng tốt nhất ở 50-600 C Với rất nhiều chủng vi sinh vật có trong đống ủ hiếu khí, nhiệt của phản ứng phân giải toả nhiệt nhận được đủ thích hợp để các vi sinh vật phát triển. Và khi nhiệt độ lớn hơn 400 C, những vi sinh vật ưa Êm được thay thế bởi các vi sinh vật ưa nhiệt. Nhiệt độ cao trong đống ủ là cần thiết để tiêu diệt các mầm bệnh và hạt cỏ dại. Điều này xảy ra trong 2-5 ngày đầu tiên của quá trình ủ hiếu khí. Nhịờt độ ở giữa đống ủ lên đến 55- 700 C và sau đó nhiệt độ này giảm dần đến nhiệt độ xung quanh. Sự phân hủy diễn ra nhanh nhất trong trạng thái ưa nhiệt. Nhiệt độ tối ưu cho sù oxi hoỏ cỏc chất hữu cơ thành CO2 và H2O là khoảng 600 C. Nếu nhiệt độ quá cao trong đống ủ kéo dài sẽ làm quá trình phân giải giảm do một số vi sinh vật ưa nhiệt bị tiêu diệt. Phạm vi của sự tăng nhiệt độ trong đống ủ sẽ phụ thuộc vào loại vật liệu tồn tại trong đống ủ và kích thước của đống ủ. Bảng II.4: Nhiệt độ và thời gian cần thiết để tiêu diệt mầm bệnh trong đống ủ[17] Vi sinh vật Điểm nhiệt độ chết và thời gian tiếp xúc Salmonella typhosa Không sinh trưởng ở 460 C, chết trong 30’ ở 55- 600 C và trong 20’ ở 600 C Salmonella sp Chết trong 1h ở 550 C và trong15-20’ ở 600 C Shigella sp Chết trong 1h ở 550 C Escherichia coli Chết trong 1h ở 550 C và trong 15-20’ ở 600 C Entamoeba histolytica cysts Chết trong vài phút ở 450 C và vài giây ở 550 C Taenia saginata Chết trong vài phút ở 550 C Trichinella spiralis larvae Chết nhanh chóng ở 550 C và chết ngay lập tức ở 600 C Brucella abortus Chết trong 3’ ở 62-630 C và trong 1h ở 550 C Micrococcus pyogenes var.aureus Chết trong 10’ ở 500 C Streptococcus pyogenes Chết trong 10’ ở 540 C 25
  • 26. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Mycobaterium tuber culosis Chết trong 15-25’ ở 660 C và trong chốc lát ở 670 C Corynebacterium diphtheriae Chết trong 45’ ở 550 C Ascaris lumbricoides eggs Chết trong 1h ở nhiệt độ lớn hơn 500 C Nocato ramericanus Chết trong 50’ ở 450 C II.3.5. Độ pH. Mỗi loài vi sinh vật thích ứng với một khoảng pH riêng biệt. Độ pH của môi trường không những ảnh hưởng mạnh mẽ đến sự sinh trưởng mà còn ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến quá trình trao đổi chất của vi sinh vật: - Trực tiếp làm thay đổi sự tích điện bề mặt tế bào và ảnh hưởng tới hoạt tính của các enzym. - Gián tiếp làm thay đổi sự phân bố các cấu tử thức ăn do đó ảnh hưởng tới sự khuyếch tỏn cỏc chất dinh dưỡng vào trong tế bào vi sinh vật. Giá trị pH đầu tiên trong đống ủ compost thường mang tính axit nhẹ ( xung quanh giá trị pH = 6 ). Những sản phẩm axit hữu cơ trong suốt trạng thái đầu của quá trình ủ là nguyên nhân làm tính axit cao hơn pH = 4,5-5. Nhưng khi nhiệt độ tăng pH sẽ tăng đến giá trị kiềm nhẹ ( pH =7,5-8,5 ). II.3.6. Sự cấp khí. Đối với quá trình làm phân hữu cơ bằng phương pháp hiếu khí thì cấp khí là yếu tố rất quan trọng. Cấp khí nhằm cung cấp oxy cho các vi sinh vật hiếu khí tiến hành phân giải các chất hữu cơ trong rác một cách nhanh chóng đồng thời có tác dụng tản nhiệt khi nhiệt độ trong đống ủ cao. Nếu cấp khí không tốt lượng oxy cung cấp không đủ, không đều sẽ xuất hiện những vùng yếm khí và làm phát sinh mùi từ đống ủ. Oxy được cung cấp vào bể ủ qua 2 con đường: - Sự khuyếch tán của không khí: chiếm tỷ lệ không đáng kể - Thổi khí cưỡng bức: nguồn cung cấp chủ yếu. II.3.7. Vi sinh vật. Trong rác thải ban đầu có sẵn một lượng vi sinh vật cần cho quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhưng với số lượng nhỏ cho nên thời gian phân huỷ sẽ kéo dài. Do vậy cần phải bổ sung các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải mạnh để rút ngắn thời gian của quá trình. Các vi sinh vật bổ sung này phải được phân lập, lựa chọn và nhân giống để đảm bảo các yêu cầu: + Phải sinh trưởng và phát triển tốt trong môi trường tại đống ủ. + Phải có khả năng sinh enzym có hoạt tính cao và ổn định. 26
  • 27. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường + Có tác dụng cải tạo đất, nuôi cấy dễ dàng. + Không độc hại cho người, động thực vật Trong đống ủ compost cỏc nhúm vi sinh vật thay đổi trong suốt quá trình ủ. Nấm và vi khuẩn sản xuất axit xuất hiện trong trạng thái ưa Êm. Khi nhiệt độ tăng đến hơn 400 C, cỏc nhúm vi sinh vật ưa Êm này sẽ được thay thế bởi vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm ưa nhiệt. Cuối cùng vi khuẩn ưa Êm sẽ tái xuất hiện khi nhiệt độ quá trình giảm xuống. Rất nhiều vi khuẩn hiếu khí có mặt đầu tiên và sinh sôi nảy nở nhưng sau khi tăng cường hoạt động thì số lượng của chúng bắt đầu giảm theo sù thay đổi của nhiệt độ môi trường đống ủ. Vai trò của vi khuẩn có thể được nhận thấy trong việc tăng nhiệt độ của đống ủ để các vi sinh vật ưa nhiệt phát triển. Vi khuẩn ưa Êm phát triển mạnh trong một khoảng thời gian nhất định, chúng tiêu thụ và phân giải hầu hết cacbonhydrat và protein. Xạ khuẩn giúp phân giải tinh bét. Vi khuẩn ưa nhiệt không giữ vai trò quan trọng trong phân gải xenluloza và lignin nhưng tham gia phân giải protein, lipit và hemixenluloza. Lignin rất khó phân giải. Xạ khuẩn ưa nhiệt thì giữ vai trò quan trọng trong phân giải xenluloza. Nấm ưa nhiệt xuất hiện khi nhiệt độ trong khoảng 40-600 C và có hiệu quả hơn nấm ưa Êm trong việc sử dụng xenluloza và hemixenluloza. 27
  • 28. Đồ án tốt nghiệp – K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường CHƯƠNG III: CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN PHÂN COMPOST III.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ.
  • 29. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường III.2. Thuyết minh các công đoạn của dây chuyền. III.2.1. Công đoạn phân loại. Phân loại rác thải là một công đoạn rất quan trọng để có được sản phẩm phân compost chất lượng cao. Do rác thải ở nước ta không được phân loại tại nguồn nên trong TiÕp nhËn r¸c qua c©n ®iÖn tö B¨ng chuyÒn ph©n lo¹i Sµng quay ph©n lo¹i kÝch th­íc lç sµng = 75mm B¨ng t¶i tõ tÝnh S©n ®¶o trén ñ hiÕu khÝ (21ngµy ) ñ chÝn (28ngµy ) Sµng quayph©n lo¹i kÝch th­íc lç = 15mm ThiÕt bÞ ph©n lo¹i ( sµng l¾c +bµn tuyÓn tû träng) Mïn lo¹i I Trén phô gia N, P, K §ãng bao Kho chøa B¨ng t¶i tõ tÝnh Mïn lo¹i II R¸c v« c¬ R¸c kÝch th­íc lín ChÊt dinh d­ ìng VSV S¬ tuyÓn Ch«n lÊp T¸i chÕ Kh«ng khÝ H2 O Kim lo¹i Kim lo¹i Nilon, thñy tinh, nhùa, ... Nilon, chÊt khã ph©n hñy Ph©n bïn ®· xö lý 29
  • 30. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường rỏc cú chứa rất nhiều chất không thích hợp cho quá trình chế biến. Vì vậy cần phải tiến hành phân loại để loại bỏ phần rác thải khú phõn huỷ giúp giảm hao mòn các thiết bị, giảm nhẹ khâu phân loại sau khi ủ chín và làm tăng chất lượng sản phẩm. Quá trình phân loại bao gồm 3 giai đoạn: + Sơ tuyển tại sàn tập kết: Rác tươi đưa vào nhà máy sau khi qua cân điện tử để xác định khối lượng sẽ được đưa vào sàn tập kết. Tại đây rác được san thành một lớp có chiều dày khoảng 30 cm để quá trình sơ tuyển đạt hiệu quả cao. Sau đó công nhân sẽ dùng cào để loại bỏ các vật liệu có kích thước lớn, chất khó phân hủy như thùng giấy, mũ cứng, vỏ đồ hộp, cành cây... và đặc biệt là cỏc tỳi nilon đựng rác. Phần rác loại này sẽ được thu gom và chuyển ra bói chụn lấp, những vật liệu có thể tái chế được thì đem đi tái chế. + Băng chuyền phân loại: Rác sau khi sơ loại được đưa vào băng tải nhặt nhờ phễu nạp rỏc. Rỏc này sẽ được phân loại bởi các công nhân đứng ở hai bên băng chuyền. Giai đoạn này sẽ loại bỏ nốt những vật liệu có kích cỡ lớn, khú phõn huỷ mà giai đoạn sơ loại chưa loại hết như túi nilon, thủy tinh, vỏ hộp... Các vật này được bỏ vào thùng chứa có bánh xe lăn đặt bên cạnh mỗi công nhân và đến khi thùng chứa đã đầy thì được công nhân chuyển ra bãi chứa rác loại và thay cỏc thựng mới vào. + Tuyển lựa thùng quay: Phần rác ra khỏi băng chuyền sẽ được nạp vào sàng quay để loại bỏ nốt phần rác không thích hợp và tách phần rác hữu cơ đưa ra sân đảo trộn. Do trong sàng có bố trí các dao cắt đặt so le nờn cỏc tỳi rỏc sẽ được mở tung ra, rác sẽ được cắt nhỏ. Rác hữu cơ có kích thước nhỏ hơn 75 mm lọt qua mắt sàng và được đưa vào băng chuyền vận chuyển. Rác vô cơ còn lại có kích thước lớn hơn 75 mm sẽ được đưa tới sân chứa rác loại. III.2.2. Công đoạn đảo trộn. Rác hữu cơ sau phân loại có kích thước yêu cầu sẽ được tiến hành đảo trộn ở sân đảo trộn giúp đẩy nhanh tăng tốc độ quá trình ủ. Thành phần cacbon trong rác thường cao, vì vậy phải bổ sung thờm phõn xớ mỏy để cung cấp thêm thành phần nitơ, đảm bảo tỷ lệ C/N = 30: 1 là tỷ lệ thích hợp cho quá trình phân giải các chất hữu cơ thành mùn. Ngoài ra còn bổ sung thêm vi sinh vật xenluloza, rỉ đường, đạm, lân, kali, dung dịch EMTC để cung cấp thêm chất dinh dưỡng cho vi sinh vật phân giải. III.2.3. Công đoạn ủ hiếu khí. Công đoạn ủ hiếu khí nhằm phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp, ngoài ra còn khử mùi hôi thối, tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh trong đống rác. Thời gian ủ trong bể hiếu 30
  • 31. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường khí khoảng 21-24 ngày. Nhu cầu thổi khí là thông số cơ bản diễn tả quá trình hoạt động trong bể ủ hiếu khí. Nhu cầu thổi khí tăng dần trong giai đoạn đầu và giảm dần trong giai đoạn cuối của quá trình compost hoá. Thổi khí không những cung cấp oxy cho các vi sinh vật oxi hoỏ cỏc chất hữu cơ mà còn có tác dụng tản nhiệt khi nhiệt độ của đống ủ tăng cao. Khí được cấp vào bể ủ thông qua quạt gió lắp ở đầu bể rồi qua đường ống vào cỏc rónh làm thoáng đặt ngầm dưới sàn các bể ủ, cỏc rónh này được đậy bằng ghi thép dẹt hàn. III.2.4. Công đoạn ủ chín. Sau thời gian ủ hiếu khí ( 21 ngày ), phân compost sẽ được đưa vào bể ủ chín. Quá trình ủ chín nhằm phân hủy nốt những chất hữu cơ chưa phân hủy và ổn định thành phần cuối cùng của phân compost. Trong giai đoạn này nhiệt độ của đống ủ tăng hơn so với nhiệt độ đống ủ trong bể ủ hiếu khí do không có cấp khí. Nhờ đó ủ chớn cũn có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh. Thời gian ủ chín kéo dài 28 ngày, trong giai đoạn ủ chín cần phải đảo compost 5 ngày 1 lần nhằm cung cấp oxy cho các hoạt động của vi sinh vật cư trú trong đống ủ. III.2.5. Công đoạn sàng phân loại. Phân compost sau khi ủ chín được đưa vào sàng thùng quay có kích thước mắt sàng 15 mm để loại bỏ những phần chưa phân hủy, túi nilon chưa loại bỏ hết ở khâu phân loại ban đầu. Phần rác loại này chủ yếu được đem đi chôn lấp. Phần mựn cú kích thước nhỏ hơn 15 mm sẽ được đưa vào sàng lắc có kích thước mắt lưới 5mm để phân loại giúp cho phân vi sinh thu được thuần khiết hơn và chất lượng tốt hơn. III.2.6. Công đoạn tuyển lựa tỷ trọng. Sản phẩm mùn hữu cơ qua khâu sàng vẫn còn lẫn một số chất vô cơ nhỏ như: cát, sỏi, thuỷ tinh vôn... do vậy việc phân loại này là cần thiết để làm tăng giá trị và chất lượng phân cho cây trồng. Mùn hữu cơ thu được ở công đoạn này được gọi là mùn loại I, còn phần sạn chiếm khoảng 30% gọi là phân vi sinh tận thu để đem đi cải tạo đất III.2.7 Công đoạn hoàn thiện. Phần mùn nhẹ loại I thu được sẽ được đưa sang khu nhà hoàn thiện. Tại đây nhằm thích ứng cho từng loại cây trồng, từng giai đoạn sinh trưởng khác nhau, từng vùng đất mà mùn tinh được bổ sung các phụ gia cần thiết như đạm, lân, kali và các chất kích thích. Sản phẩm sau phối trộn chất phụ gia sẽ được đưa ra khu đóng bao. Căn cứ vào nhu cầu, sở thích của người tiêu dùng, trong khâu đóng bao người ta phân chia ra các chủng loại bao có kích cỡ như sau: 31
  • 32. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường + Loại bao 1 kg + Loại bao 10 kg + Loại bao 50 kg Mẫu mã các loại bao đã được tiêu chuẩn hoá. Yêu cầu kỹ thuật trong khâu đóng bao: - Cõn đúng trọng lượng của mùn hữu cơ - Cân chính xác tỷ lệ phụ gia - Xác định độ Èm của mùn hữu cơ. III.3. Tính cân bằng vật chất cho các công đoạn. Để tính toán thiết kế các thiết bị, nhà xưởng ta phải đi tính cân bằng vật chất cho các công đoạn trong dây chuyền công nghệ. - Năng suất để thiết kế hệ thống xử lý rác thải thành phân vi sinh là: 100.000 ( tấn rác/ năm) - Số ngày làm việc trong 1 năm: 300 ngày. => Khối lượng rác xử lý trong một ngày là: 333 tấn/ngày - Thời gian làm việc: 8h/ngày III.3.1. Công đoạn phân loại: ( Sơ loại- Băng chuyền phân loại - Thiết bị tuyển lựa thùng quay ). Phương trình cân bằng vật chất cho công đoạn phân loại: G1 Rv = G1 Rr + G1 RL Trong đó: G1 Rv : Khối lượng rác sinh hoạt đưa vào công đoạn phân loại (tấn/ ngày) G1 Rv = 333( tấn/ngày ) G1 Rr : Khối lượng rác hữu cơ thu được sau phân loại (tấn/ngày) G1 RL : Khối lượng rác loại loại bỏ từ công đoạn phân loại (tấn/ngày) Theo số liệu thực tế của nhà máy chế biến phế thải đô thị Cầu Diễn: trung bình khối lượng rác loại bỏ chiếm 51,6% khối lượng rác đưa vào phân loại. Vậy: khối lượng rác loại bỏ trong khâu phân loại là: 1 G1 Rv G1 RL G1 Rr 32
  • 33. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường G1 RL = 51,6% G1 Rv = 0,516×333 = 171,828( tấn/ngày ) Từ phương trình cân bằng vật chất: => G1 Rr = G1 Rv - G1 RL G1 Rr = 333 - 171,828 = 161,172 ( tấn/ngày ) III.3.2 Công đoạn đảo trộn Phương trình cân bằng vật chất: G2 Rv + GPxm + GDD + GVSV + GN = G2 Rr Với: G2 Rv: Khối lượng rác hữu cơ đưa vào đảo trộn ( tấn/ngày ) GPxm : Khối lượng phõn xớ mỏy đưa vào đảo trộn ( tấn/ngày ) GDD : Khối lượng các chất dinh dưỡng bổ sung khi đảo trộn (tấn/ngày) GVSV : Khối lượng vi sinh vật bổ sung khi đảo trộn ( tấn/ngày ) Ta có: G2 Rv = G1 Rr – 5%. G1 Rr ( do trong quá trình phân loại nước bốc hơi 5% ) [11]  G2 Rv = 161,172 – 0,05 172,161× = 153,1134 ( tấn/ngày ) • Khối lượng phõn xớ mỏy bổ sung: Tớnh toán từ số liệu thực tế của nhà máy => lượng phõn xớ sử dụng là 21,5 m3 Với 3 /1330 mkgPxm =ρ [10]  GPxm = 28,595 ( tấn/ngày ) • Khối lượng các chất dinh dưỡng ( đạm, lân, rỉ đường ): Tớnh toán theo số liệu thực tế => GDD = 82 kg = 0,082 ( tấn/ngày) • Khối lượng vi sinh vật và dung dịch EMTC: GVSV = 47 kg = 0,047 ( tấn/ ngày) • Khối lượng nước bổ sung: 2 G2 Rv GPxm GDD GVSV GN G2 Rr 33
  • 34. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Để xem có phải bổ sung nước hay không, ta phải xét độ Èm của rác trong công đoạn đảo trộn. + Độ Èm của rác nguyên liệu vào nhà máy ( xác định trong 100 kg mẫu rác sinh hoạt đưa vào ) với thành phần các chất trong rác thải như sau: [14] Thành phần của rác % khối lượng Độ Èm Khối lượng chất khô (kg) Lá cây, rác hữu cơ 51,9% 70% 15,57 Giấy 2,9% 6% 2,726 Tói nilon, đồ nhựa 3,2% 2% 3,136 Kim loại, vỏ đồ hộp 1,8% 3% 1,746 Gỗ, vải vụn 2% 20% 1,6 Thủy tinh 2,6% 2% 2,548 Đất cát, tạp chất 35,6% 25% 26,7 Tổng cộng 100% 54,026 Sau khi phân loại: - Khối lượng rác hữu cơ là : 100 – 51,6%. 100 = 48,4 kg - Khối lượng chất khô là: 54,026 – 51,6%. 54,026 = 26,149 kg * Độ Èm của rác trước khi vào đảo trộn được xác định theo công thức: W = 100× − a ba [10] a: Khối lượng rác hữu cơ ban đầu ( kg ); a = 48,4 kg b: Khối lượng khô của rác hữu cơ ( kg ); b = 26,149 kg  W = %973,45100 4,48 149,264,48 =× − • Độ Èm của rác sau khi đã trộn với phõn xớ mỏy ( khối lượng của chất dinh dưỡng và vi sinh vật không đáng kể nên có thể bỏ qua khi tính độ Èm ). W’ = 100 595,281134,153 .595,28.1134,153 × + + PxmWW WPxm: Độ Èm của phõn xớ mỏy; WPxm = 80% [11]  W’ = %328,51100 595,281134,153 %80595,28%973,451134,153 =× + ×+× Như vậy sau khi đã phối trộn với phõn xớ mỏy, chất dinh dưỡng và bổ sung vi sinh vật thì độ Èm của rác hữu cơ đã đạt mức yêu cầu ( 50- 60% ) cho nên không cần bổ sung thêm nước ở công đoạn này.  Thay các số liệu vào phương trình cân bằng vật chất ta có G2 Rr = 153,1134 + 28,595 + 0,082 + 0,047 = 181,8374 ( tấn/ngày ) 34
  • 35. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường III.3.3. Công đoạn ủ hiếu khí. Phương trình cân bằng vật chất cho một bể ủ: G3 Rv + G3 KKv + G3 N = G3 KKr + G3 hn + G3 Rr Trong đó: G3 Rv: Khối lượng rác hữu cơ đưa vào 1 bể ủ hiếu khí (tấn/bể ) G3 KKv: Khối lượng khí cấp cho1 bể ủ hiếu khí (tấn/bể ) G3 N: Khối lượng nước bổ sung để duy trì độ Èm trong bể ủ hiếu khí (tấn/bể ) G3 Rv: Khối lượng rác ra khái 1 bể ủ hiếu khí (tấn/bể ) G3 KKr: Khối lượng khí thoát ra từ 1 bể ủ hiếu khí (tấn/bể ) G3 hn: Khối lượng nước bốc hơi trong 1 bể ủ hiếu khí (tấn/bể ) Lượng rác thu được sau đảo trộn sẽ được đưa vào 3 bể ủ hiếu khí:  G3 Rv = 6125,60 3 8374,181 3 2 ==RrG ( tấn/bể ) • Trong quá trình phân loại: chất hữu cơ bị lẫn trong rác loại 10%, giấy và gỗ được loại bỏ 30%. Do vậy hàm lượng các chất có thể phân huỷ trong quá trình ủ bao gồm: + Lỏ cõy, rác hữu cơ: %73,76 8374,181 333%9,41 = × + Giấy: ( ) %717,3 8374,181 333.%30%9,2%9,2 = ×− + Gỗ,vải vụn: ( ) %563,2 8374,181 333.%30%2%2 = ×− Để đơn giản ta xét cho 1 tấn nguyên liệu vào bể ủ. Ghữu cơ = 76,73%. 1000 = 767,3 kg Ggiấy = 3,717%.1000 = 37,17 kg Ggỗ, vải = 2,563%.1000 = 25,63 kg Sau công đoạn ủ hiếu khí các chất hữu cơ trong bể ủ giảm 40% do các vi sinh vật phân hủy thành khí và hơi nước. Khối lượng các chất thải được phân hủy hoàn toàn là: Chất thải hữu cơ: G’hc = 40%.767,3 = 306,92 kg 3 G3 Rv G3 KKr G3 hn G3 Rr G3 N G3 KKv 35
  • 36. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Giấy: G’giấy = 40%.37,17 = 14,868 kg Gỗ, vải vụn: G’gỗ = 40%.25,63 = 10,252 kg Phương trình phân hủy: CxHyOzNtSu + 4 6524 utzyx ++−+ O2 = xCO2 + 2 2uty −− H2O + t NO- 3 + u SO2- 4 + (t+2u)H+ + Q Ta có: x = 12 . ii CG ∑ ( kmol ) t = 14 . ii NG ∑ ( kmol ) y = 1 . ii HG ∑ ( kmol ) u = 32 . ii SG ∑ ( kmol ) z = 16 . ii OG ∑ ( kmol ) Trong đó: Ci, Hi, Oi, Ni, Si lần lượt là % khối lượng khô của C, H, O, N, S trong chất thải ( % ) Gi : Khối lượng khô của chất thải ( kg ) Từ bảng các thành phần hoá học của rác thải [10] ta có: Chất thải % khối lượng khô C H O N S Tro Độ Èm Thực phẩm 48 6,4 37,6 2,6 0,4 5 70 Giấy 43,5 6 44 0,3 0,2 6 6 Gỗ 49,5 6 42,7 0,2 0,1 1,5 20 Vậy => Thành phần Khối lượng Khối lượng khô GiCi GiHi GiOi GiNi GiSi Chất hữu cơ 306,92 92,076 44,1964 8 5,89286 34,62057 2,39397 0,3683 Giấy 14,868 13,97592 6,07952 0,83855 6,14940 0,04193 0,02795 Gỗ, vải 10,252 8,2016 4,05979 0,49209 6 3,50208 0,0164 0,0082 Tổng 332,04 114,25352 54,3357 9 7,22350 6 44,27205 2,4523 0,40445 => x = 4,52798; y = 7,223506; z = 2,767; t = 0,17516; u = 0,01264 => 4 6524 utzyx ++−+ = 5,18826 ( kmol ) Theo phương trình phản ứng phân hủy; 36
  • 37. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Khi phân huỷ hết 114,25352 kg chất khô cần 5,18826 0245,16632 =× kg O2 Phân hủy hết 332,04 kg’’ ’’ 482,4952 kg O2 Vậy: GOxi = 482,4952 kg/ tấn Khối lượng O2 cung cấp cho 1 bể ủ hiếu khí là: 2OG = 482,4952 24,292456125,60 =× (kg ) - Khối lượng riêng của O2 ở 250 C xác định theo công thức 0 0 0 . . pT pT ×= ρρ 0ρ : khối lượng riêng của O2 ở điều kiện tiêu chuẩn T: Nhiệt độ tuyệt đối của khí ( o K ) p0, p; áp suất ở điều kiện chuẩn và điều kiện làm việc 0ρ = 1,4289 [15] 309,1 1298 1273 4289,1 = × × ×=ρ ( kg/m3 ) Thể tích O2 cung cấp cho một bể là: 3 666,223412 2 m G V O O == ρ • Tính lượng không khí cần cung cấp để tản nhiệt trong bể ủ: Phương trình cân bằng nhiệt lượng trong bể ủ: rv QQ ∑=∑ Hay: Q3 Rv + Q3 KKv + Q3 N + QPH = Q3 Rr + Q3 hn + Q3 TT + Q3 KKr Trong đó: Q3 Rv : Nhiệt lượng của rác thải đem vào ( kcal ) Q3 N : Nhiệt lượng của nước bổ sung vào bể ( kcal ) Q3 KKv : Nhiệt lượng của khí mang vào ( kcal ) QPH : Nhiệt lượng toả ra khi phân huỷ rác thải ( kcal ) Q3 Rr : Nhiệt lượng của rác thải ra khỏi bể ủ ( kcal ) Q3 hn : Nhiệt lượng do hơi nước thoát ra từ bể ủ( kcal ) Q3 TT : Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh ( kcal ) Q3 KKr : Nhiệt lượng do khí thoát ra ( kcal ) QPH Q3 Rv Q3 KKv Q3 N Q3 Rr Q3 KKr Q3 TT Q3 hn 37
  • 38. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường • Lượng nhiệt do rác thải mang vào: Q3 Rv = G3 Rv. CRv. tRv G3 Rv: Khối lượng rác thải vào 1 bể ủ hiếu khí ( kg/bể ) CRv : Nhiệt dung riêng của rác thải ( kcal/kg. độ ) tRv: Nhiệt độ lúc vào của rác thải ( 0 C ); Lấy tRv = 23,40 C ( nhiệt độ trung bình cả năm của khu vực Hà Nội ) [16] Thành phần chủ yếu của rác hữu cơ đưa vào bể ủ là xenluloza nên có thể coi gần đúng nhiệt dung riêng của chất thải là nhiệt dung riêng của hỗn hợp xenluloza và nước. CRv = Cx.xx + Cn.xn Cx : Nhiệt dung riêng của xenluloza; Cx = 1,39( kj /kg. độ ) = 0,332 ( kcal/ kg.độ ) [15] Cn : Nhiệt dung riêng của nước; Cn = 1 (kcal/ kg.độ ) [15] xx, xn là thành phần của xenluloza và nước ( % khối lượng ) Ta có: xn = 51,328% => xx = 1- 51,328% = 48,672%  CRv = 0,332. 0,48672 + 1. 0,51328 = 0,67487 ( kcal/ kg.độ )  Q3 Rv = 5,60612 4,2367487,0 ×× = 957190,0543 ( kcal ) • Lượng nhiệt do khí mang vào: Q3 KKv = G3 KKv.I1 G3 KKv : Khối lượng khí vào bể ủ ( kg ) I1 : Nhiệt lượng riêng của không khí Èm vào bể ủ ( là nhiệt lượng riêng của không khí khô và hơi nước trong hỗn hợp ) ( kcal/ kg KK khô ) I1 = t1 + ( 2493 + 1,97t1 )x [16] t1 : Nhiệt độ của không khí vào ( 0 C ) x : Hàm Èm của không khí ( kg/kgKK khô ) ϕ ϕ . . 622,0 bh bh pp p x − = [16] φ: Độ Èm tương đối của không khí (% ) pbh : Áp suất hơi nước bão hoà, tra theo nhiệt độ không khí ( at ) p: áp suất chung ( at ); p= 1 at t1 = 23,4 0 C => φ = 83% [16] pbh = 0,03 at Thay vào công thức ta có: 01588,0 03,083.01 03,083,0 622,0 = ×− × =x ( kg/ kg KK khô )  I1= 23,4 + ( 2493 + 1,97×23,4 ).0,01588 = 63,7209 ( kJ/ kgKK khô ) = 15,2195 ( kcal/ kgKK khô ) 38
  • 39. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường  Q3 KKv = 15,2195. G3 KKv • Lượng nhiệt do nước mang vào: Q3 N = G3 N. Cn.tn G3 N : Khối lượng nước bổ sung vào bể ủ ( kg ) Cn : Nhiệt dung riêng của nước ( kcal/kg.độ ) tn : Nhiệt độ của nước bổ sung ( 0 C ); tn = 23,40 C Lấy G3 N = 13 tấn/bể = 13000 kg/bể  Q3 N = 3042004,23113000 =×× • Lượng nhiệt sinh ra do quá trình phân hủy trong bể ủ: QPH = G3 Rv.Q Q: Nhiệt lượng toả ra khi phân hủy 1 tấn chất thải ( kcal/ tấn ) ∑= = 3 1 . i i GQQ Qi : Nhiệt lượng toả ra khi phân hủy 1kg rác thải loại i ( kcal/kg ) Gi : Khối lượng chất thải i bị phân hủy hoàn toàn ( kg/ tấn ) Nhiệt chứa trong rác thải được trình bày trong bảng: (Btu/lb =2,326 kJ/kg ) [20] Chất thải Nhiệt lượng ( Btu/lb ) Nhiệt lượmg ( Kcal/kg ) Thực phẩm 2000 1111,11111 Giấy 8000 4444,44444 Gỗ 7200 4000 Q = 6663,44605844444,4444252,104000868,1411111,111192,306 =×+×+× ( kcal/ tấn )  QPH = 91,270367306663,4460586125,60 =× ( kcal ) • Nhiệt lượng của rác ra khỏi bể ủ: Q3 Rr = G3 Rr.CR.tRr G3 Rr : Khối lượng chất thải ra khỏi bể ủ ( kg ) tRr : Nhiệt độ của chất thải lúc ra ( 0 C ); tRr = 500 C; G3 Rr xác định qua phương trình cân bằng vật chất ở bể ủ hiếu khí: G3 Rr = G3 Rv + 33 22 hnCONO GGGG −−+ Lượng khí CO2 tạo thành ( theo phương trình phản ứng ): 591,350946125,60999,5782 =×=COG ( kg ) Do quá trình ủ cấp khí cấp khí cưỡng bức nên lượng nước thoát ra trong quá trình phân hủy không đáng kể, nước thoát ra chủ yếu ở dạng hơi nước. 39
  • 40. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường G3 hn = 25%. G3 Rv = 153,156125,6025,0 =× ( tấn ) [11]  G3 Rr = 60612,5 + 29245,24 + 13000 -35094,591 -15153 = 52610,149 ( kg )  Q3 Rr = 52610,149 563,17752505067487,0 =×× ( kcal ) • Nhiệt lượng do khí mang ra: Q3 KKr = G3 KKr.I2 G3 KKr : Khối lượng không khí ra khỏi bể ủ ( kg ) I2 : Nhiệt lượng riêng của không khí ra khỏi bể ủ I2 = t2 + ( 2493 + 1,97.t2 ).x [16] t2 : Nhiệt độ của không khí ra; t2 = 400 C  pbh = 0,0752 at; φ = 98% [11]  x = 04948,0 0752,098,01 0752,098,0 622,0 = ×− × ( kg/kg KK khô )  ( ) 253,16704948,0.4097,12493402 =×++=I ( kJ/kg KK khô ) = 39,9476 ( kcal/kgKK khô )  Q3 KKr = 39,9476. G3 KKr • Lượng nhiệt do nước bay hơi: Q3 hn = G3 hn.rhn G3 hn : Khối lượng nước bốc hơi trong quá trình ủ ( kg ); G3 hn = 15153 ( kg ) rhn : Èn nhiệt hoá hơi của nước ( kcal/ kg ) rhn = 568 ( kcal/kg ) ở 500 C [15]  Q3 hn = 860690456815153 =× ( kcal ) • Nhiệt lượng tổn thất: QTT = 5%.QPH = 546,135183691,2703673005,0 =× ( kcal ) * Thay các số liệu đã tính vào phương trình cân bằng nhiệt ta có: 957190,0543 + 15,2195. G3 KKv +304200 +27036730,91=1775250,563 +39,9476. G3 KKr + 8606904 + 1351836,546  39,9476. G3 KKr – 15,2195. G3 KKv = 16564129,86 ** Mà : G3 KKr = G3 KKv + 35094,591- 29245,24 = G3 KKv + 5849,351 Thay vào ** ta được: 24,7281. G3 KKv = 16330462,33 40
  • 41. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường G3 KKv = 660401,0145 ( kg ) Từ phương trình cân bằng vật chất trong bể ủ hiếu khí: G3 Rv + G3 KKv + G3 N = G3 KKr + G3 hn + G3 Rr => Khối lượng rác thu được sau khi ủ hiếu khí: G3 Rr = 52,610149 ( tấn ) III.3.4. Công đoạn ủ chín. Phương trình cân bằng vật chất: G4 Pv = G4 Pr + G4 hn G4 Pv : Khối lượng phân compost vào ủ chín ( tấn ) G4 Pv = 3. G3 Rr = 3 830447,157610149,52 =× ( tấn ) G4 Pr : Khối lượng sản phẩm thu được sau ủ chín ( tấn ) G4 hn : Khối lượng nước bay hơi trong quá trình ủ chín ( tấn ) G4 hn = 25%. G4 Pv = 39,4576 ( tấn )  G4 Pr = 157,830447 – 39,4576 = 118,3728 ( tấn ) III.3.5. Công đoạn sàng phân loại. Trong công đoạn này, những chất không phân hủy như nilon, nhựa, kim loại mà quá trình sơ loại không loại bỏ hết và những chưa phân hủy có kích thước > 15mnm sẽ được loại bỏ ở sàng quay. Phần mùn thu được tiếp tục qua sàng lắc kích thước mắt sàng 5mm để phân loại. Phương trình cân bằng vật chất: G5 Mv = G5 Mr + G5 L G5 Mv : Khối lượng mùn đưa vào sàng ( tấn/ngày ) 4 G4 Pv G4 hn G4 Pr 5 G5 M v G5 L G5 Mr 41
  • 42. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường G5 Mv = G4 Pr = 118,3728 ( tấn/ngày ) G5 Mr : Khối lượng mùn thu được sau khi sàng ( tấn/ngày ) G5 L : Khối lượng mùn và rác bị loại trong công đoạn sàng ( tấn/ngày ) Sàng quay loại bỏ 20% lượng mùn đưa vào sau ủ chín và sàng lắc loại bỏ 20% lượng mùn thu được sau sàng quay. Khi đó: G5 L = 20%. G5 Mv + 20%.80%. G5 Mv = 23,67456 + 18,939648 = 42,6114208 ( tấn/ngày ) Vậy: G5 Mr = 118,3728 – 42,614208 = 75,7586 ( tấn/ngày ) III.3.6. Công đoạn tuyển lựa tỷ trọng. Phương trình cân bằng vật chất: G6 Mv = G6 M1 + G6 L G6 Mv : Khối lượng mùn đưa vào bàn tuyển tỷ trọng ( tấn/ngày ) G6 Mv = G5 Mr = 75,7586 ( tấn/ngày ) G6 M1 : Khối lượng mùn loại I thu được ( tấn/ngày ) G6 L : Khối lượng các hạt sạn, mựn cú kích thước lớn bị loại bỏ ( mùn loại II ) G6 L = 30%. G6 Mv = 72758,227586,753,0 =× ( tấn/ngày )  G6 M1 = 75,7586 – 22,72758 = 53,03102 ( tấn/ngày) III.3.7. Công đoạn hoàn thiện. Phương trình cân bằng vật chất: G7 PVS = G7 DD + G7 M1v G7 M1v : Khối lượng mùn loại I đưa vào hoàn thiện ( tấn/ngày ) G7 M1v = G6 M1 = 53,03102 ( tấn/ngày ) 6 G6 Mv G6 M 1 G6 L 7 G7 M1 v G7 DD G7 PVS 42
  • 43. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường G7 DD : Khối lượng các chất dinh dưỡng ( đạm, lân, kali ) bổ sung vào sản phẩm Từ số liệu thực tế: GĐạm = 3,3%. G7 M1v = 1,75 ( tấn/ ngày ) GLân = 10,2%. G7 M1v = 5,409 ( tấn/ ngày ) GKali = 1,9%. G7 M1v = 1,008 ( tấn/ ngày ) G7 DD = GĐạm + GLân + GKali = 8,167 ( tấn/ ngày ) G7 PVS : Khối lượng phân vi sinh thu được ( tấn/ngày )  G7 PVS = 53,03102 + 8,167 = 61,198 ( tấn/ ngày ) Khối lượng phân vi sinh tận thu: GVSTT = 70%.G6 L = 909,1572758,227,0 =× ( tấn/ngày ) • Khối lượng sản phẩm thu được là: GSP = 61,198 + 15,909 = 77,107 ( tấn/ngày ) III.4. Tính toán các thiết bị của dây chuyền. III.4.1. Thiết bị trong dây chuyền phân loại. III.4.1.1. Sàng thùng quay phân loại. • Cấu tạo : Sàng quay có cấu tạo gồm có ống thân hình trụ, trờn thõn cú đục lỗ. Thõn thựng được đỡ trên những ổ đỡ. Sàng được đặt nghiêng từ 2- 50 so với phương nằm ngang giúp cho chất thải có thể đi vào và ra một cách dễ dàng. Trong sàng cú cỏc dao mở tỳi rỏc với chiều dài mỗi dao khoảng 200- 300 mm. Các dao được đặt so le xung quanh đường kính sàng dọc 2/3 chiều dài sàng. Phần còn lại chiều dài sàng là các mắt lưới với kích cỡ tuỳ theo yêu cầu sử dụng. Một chổi nhỏ được gắn vào tay đỡ có tác dụng làm sạch sàng quay thường xuyên. • Nguyên lý hoạt động: Khi sàng quay, rác được nạp vào cửa trên của sàng từ băng tải trước sàng. Cỏc tỳi rỏc sẽ được mở bằng các dao mở túi khi tang quay và rác sẽ được cắt nhỏ. Sau đó rác được phân loại bởi các mắt sàng nằm so le. Phần rỏc cú kích thước lớn hơn kích thước mắt sàng (75 mm) sẽ nằm trên lại sàng và được đưa sang băng tải loại. Những phần rỏc cú kích thước nhỏ hơn 75 mm lọt qua mắt sàng sẽ được băng tải vận chuyển tới sân đảo trộn • Tính toán các thông số của sàng quay.. + Đường kính trong của sàng: 43
  • 44. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường 4,0 5,0 .... 36,11       × = αρ α tggkk Q D rRT v ( m ) [18] Trong đó: Qv : Khối lượng rác thải vào sàng (kg/s ) Công đoạn sơ tuyển + băng tải phân loại, loại bỏ 20% lượng rác vào  Qv = G1 Rv – 20%. G1 Rv = 333 – 66,6 = 266,4 ( tấn/ngày ) = 9,25 ( kg/s ) ρRT : Khối lượng riêng của rác thải (kg/m3 ); ρRT = 416 (kg/m3 ) α : Góc nghiêng của sàng; α = 2 -50 ; Chọn α = 50 kα : Hệ số góc phụ thuộc độ nghiêng của sàng; α = 50 => kα = 1,85 kr : Hệ số chiếm chỗ của rác thải; kr = 0,25 - 0,33; Chọn kr = 0,25 [18] g : Gia tốc trọng trường ; g = 9,81 ( m/s2 ) Thay số vào công thức ta có: ( ) 318,1 581,925,085,1416 25,936,11 4,0 5,0 =      ×××× × = tg D ( m ) Chọn D = 1,5 m + Kích thước của sàng: - Đường kính trong của sàng: D = 1,5 m - Chiều dài của thùng sàng: L = 5 m - Kích thước lỗ sàng: d = 75 mm - % lỗ sàng: 53% + Tốc độ quay của sàng: nmax = R. 30 µ ( v/p ) [9] R: Bán kính thùng quay (m ); R = 0,75 m μ: Hệ sè ma sát giữa rác vật liệu và bề mặt sàng; μ = 0,7 nmax = 404,41 75,07,0 30 = × ( v/p ) - Tốc độ lý tưởng cho sàng quay làm việc hiệu quả: Đối với sàng làm việc không áp lực thì : n = 0,8.nmax = 33 (v/p ) [18] + Năng suất của sàng: Qs = 36.П.n.R3 .ρRT. β.tg2α ( kg/h ) [9] n: Tốc độ quay của sàng ( v/p ); n =33 (v/p) R: Bán kính thùng quay (m ); R = 0,75 m ρRT : Khối lượng riêng của rác thải (kg/m3 ); ρRT = 416 (kg/m3 ) [11] 44
  • 45. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường β: Độ xốp của vật liệu ( %) ; β= 40% α : Góc nghiêng của sàng; α = 50 [9] => ( ) 104,041675,033.36 3 tgQs ×××××Π= = 46197,896 ( kg/h ) = 46,198 ( tấn/h ) + Công suất của máy sàng: Gồm các thành phần sau: - Công suất để nâng vật liệu lên một góc α : 41 10.3 sinα××××× = VmgnRr N ( kW ) [9] Với: r : Bán kính gối trục ( m ); r =0,35 m mV : Khối lượng vật liệu trong máy sàng ( kg ) mv = S.L.ρRT S: Diện tích mặt cắt ngang lớp vật liệu trong thùng sàng ( m2 ); S = 0,3.R2 L: Chiều dài thùng ( m ); L = 5 m => ( ) 351416575,0.3,0 2 =××=Vm ( kg ) => 08666,0 10.3 5sin35181,93375,035,0 41 = ××××× =N ( kW ) - Công suất để thắng lực ma sát của vật liệu với bề mặt sàng:       + ×××××Π = 900 . cos 10.3 2 42 nRmgnR N V α µ ( kW ) [9] μ: Hệ sè ma sát giữa rác vật liệu và bề mặt sàng; μ = 0,7 => 89255,11 900 33.75,0 5cos 10.3 7,035181,93375,0 2 42 =      + ×××××Π =N ( kW ) - Công suất để tránh lực ma sát tại gối trục: ( ) 4 1 3 10.3 µ××××+×Π = rgnmm N VS ( kW ) [9] μ1 : Hệ số ma sát tại gối trục; μ1 = 0,8 mS : Khối lượng sàng (kg ) Chọn vật liệu làm sàng là thộp cú chiều dày 5 mm, khối lượng riêng ρT =7850 (kg/m3 ); [16] % lỗ sàng = 53% mS = ( )[ ] ( ) 10784,436%53%100.005,0 22 =−×××Π−+Π TLRR ρ ( kg ) => ( ) 47143,7 10.3 8,035,081,93335110784,463 43 = ××××+×Π =N ( kW ) 45
  • 46. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Tổng công suất của máy sàng: N = N1 + N2 + N3 = 19,45064 ( kW ) III.4.1.2. Tính toán băng chuyền. Rác sau khi sơ tuyển để loại những vật liệu kích thước lớn sẽ được đưa vào băng chuyền phân loại để loại tiếp các vật liệu khú phõn huỷ sinh học. Chọn vật liệu làm băng chuyền là cao su RTL; ρbc = 1060 kg/m3 , ứng suất bền kéo đứt tới hạn σ = 25000 N/cm, chọn băng tải là loại băng tải phẳng • Cấu tạo băng tải: Băng tải được cấu tạo bởi tấm băng nối kín được đặt trờn cỏc tang dẫn động và tang căng băng. Dọc chiều dài băng cú cỏc con lăn đỡ băng giúp cho băng khỏi bị chùng. Tấm băng này vừa là bộ phận kéo vừa là bộ phận vận chuyển vật liệu. • Nguyên lý hoạt động: Khi băng tải hoạt động, động cơ điện sẽ truyền động qua hộp giảm tốc làm quay tang dẫn động. Khi tang này quay sẽ xuất hiện lực ma sát giữa bề mặt tang và bề mặt băng làm băng chuyển động. Rác thải sẽ được đưa lên mặt băng qua phễu nhập liệu và được vận chuyển đi. Để băng không bị chùng khi làm việc, trên thiết bị có lắp đặt chi tiết căng băng ở phần tang căng băng. • Các chi tiết cơ bản của băng chuyền; + Tang dẫn động: - Đường kính của tang: D ≥125z (mm ) [9] z : Số lớp đệm của băng; z = 2 => D ≥250 mm - Chiều dài của tang xác định theo công thức: l = B + 2.C ( mm ) [9] B: Chiều rộng của băng tải ( mm ); C = 60 mm + Con lăn đỡ: - Chọn con lăn đỡ thẳng dùng cho cả hai nhánh có tải hoặc không tải. + Khoảng cách giữa 2 con lăn trờn nhỏnh có tải xác định: lT = A- 0,625B A: Hệ số phụ thuộc khối lượng riêng của vật liệu vận chuyển. Khi ρ < 1000 kg/m3 thì A = 1750 mm + Khoảng cách giữa 2 con lăn trờn nhỏnh không tải: l0 = 2.lT + Cơ cấu nhập liệu: Chất thải được nhập vào băng chuyền thông qua máng nhập liệu: - Chiều rộng đỏy mỏng nhập liệu : B1 = 0,6B - Góc nghiêng của máng nhập liệu α = αr+50 = 200 [9] 46
  • 47. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường αr: Góc nghiêng tự nhiên của vật liệu rời. III.4.1.2.1. Băng chuyền phân loại. • Vận tốc băng chuyền: Chọn v= 6 m/phỳt = 0,1m/s để đảm bảo hiệu quả phân loại. [3] • Năng suất của băng chuyền: Qbc = 3600.F.ρRT.v.K’ ( tấn/h ) [9] ρRT : Khối lượng riêng của rác thải (tấn/m3 ); ρRT = 0,416 (tấn/m3 ) F: Diện tích tiết diện ngang của lớp vật liệu trên tấm băng khi băng chuyển động ( m2 ) F = B.h B: Chiều rộng băng chuyền ( m ); Chọn B = 1m h: Chiều cao lớp vật liệu trên tấm băng chuyền; chọn h = 0,15 m F = 1 × 0,15 = 0,15 m2 K’: Hệ số tính đến việc giảm năng suất khi băng tải đặt nằm nghiêng. Đặt băng chuyền nghiêng 1 góc 100 ; K’ = 0,95 [9] => 3408,2195,01,0416,015,03600 =××××=bcQ ( tấn/h) Công đoạn sơ loại, loại được 10% lượng rác thải Khối lượng rác đưa vào băng chuyền phân loại: Gbc1 = 333 – 10%.333 = 299,7 ( tấn/ngày ) = 37,4625 ( tấn/h )  Chọn 2 dãy băng chuyền phân loại. • Chiều dài băng chuyền: - Chọn năng suất nhặt của mỗi công nhân ở khu vực băng chuyền phân loại là 50 kg/h  Số người làm việc ở khu băng chuyền phân loại là: GbcL/50 ( người ) GbcL : Khối lượng rác loại được ở băng chuyền phân loại ( kg/h )  GbcL = ( ) 5,4162 8 10.3,336,66 3 = − ( kg/h ) ( số giờ làm việc trong ngày là 8h)  Số công nhân làm việc ở băng chuyền phân loại là : N = 84 50 5,4162 ≈ (người) Như vậy mỗi dãy băng chuyền sẽ có 42 công nhân. Chọn khoảng cách làm việc giữa 2 công nhân là 1m và khoảng cách không làm việc tại 2 đầu băng chuyền là 1m.  Chiều dài băng chuyền là: 47
  • 48. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường L = 22211 2 42 =+×      − m • Công suất của động cơ: Công suất của động cơ dùng cho băng chuyền xác định theo công thức: Nđc = ( N1 + N2 + N3 + N4 + N5 ). K k . . 1 η ( kW) [9] N1 : Công suất để khắc phục trở lực nhánh có tải của băng chuyền khi máy chạy không tải. N2 : Cụng suất dùng để khắc phục trở lực nhánh không tải của băng chuyền N3 : Cụng suất dùng để vận chuyển vật liệu theo chiều dài băng chuyền. N4 : Cụng suất dùng để khắc phục trở lực của cơ cấu tháo liệu. N5 : Công suất để nâng vật liệu tại các đoạn dốc của băng. k : Hệ số xét đến trở lực khi tấm băng bị uốn tại các tang và ma sát trong các ngỗng trục; k = 0,8 η : Hệ số truyền động có Ých; η = 0,75 [11] K : Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài băng tải đối với công suất; K = 1,3 [9] + Công suất N1 được xác định: N1 = 4.10-5 .q1.v.L1 ( kW ) [9] v: Vận tốc băng chuyền; v = 0,1m/s L1 : Chiều dài nhánh có tải; L1 = 21,8 m q1: Tải trọng riêng của phần chuyển động trờn nhỏnh có tải, bao gồm trọng lượng riêng của 1m băng và trọng lượng của phần chuyển động trên đó. (N/m) q1 = qbc + qRT = Vbc.ρbc.g + VRT.ρRT.g [9] qbc: Trọng lượng riêng của băng chuyền (N/m) qRT: Trọng lượng riêng của rác thải ( N/m) ( ) ( ) 137,66481,9416.15,01181,91060.005,0111 =×××+×××=q (N/m) => 0579,08,211,0137,66410.4 5 1 =×××= − N (kW) + Công suất N2: N2 = 4.10-5 .q2.v.L2 [9] q2 : Tải trọng riêng của nhánh không tải (N/m) q2 = qbc = Vbc.ρbc.g = 993,5181,91060).005,011( =××× (N/m) L2 : Chiều dài nhánh không tải; L2 = 22 m => 0046,0221,0993,5110.4 5 2 =×××= − N (kW ) + Công suất N3: 3 4 3 10.5,1 LQN bc ××= − (kW) [9] 48
  • 49. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Qbc: Năng suất băng chuyền ( tấn/h); Qbc = 21,3408 tấn/h L3: Độ dài vận chuyển vật liệu; L3 = 21,8 m => 0698,08,213408,2110.5,1 4 3 =××= − N (kW) + Công suất N4: Tra bảng lấy N4 = 2,7 (kW) [9] + Công suất N5: HQN ××= −4 5 10.3,0 (kW) [9] H: Chiều cao nâng vật liệu ( H = 3,5 m ) => N5 = 00224,05,33408,2110.3,0 4 =××− kW  Công suất động cơ: Nđc = ( )00224,07,20698,00046,00579,0 ++++ . 1415,63,1 75,08,0 1 =× × (kW) III.4.1.2.2. Băng chuyền vận chuyển rác loại từ sàng. • Vận tốc băng chuyền: Chọn v = 0,3 m/s • Năng suất của băng chuyền: Khối lượng rác loại ở sàng quay là : GsL = 266,4 – G1 Rr = 266,4 – 161,172 = 105,228 (tấn/ngày)  Năng suất băng chuyền: Qbc = 1535,13 8 =sLG (tấn/h) • Kích thước của băng chuyền: Từ công thức: Qbc = 3600.F.v.ρRT => 0293,0 416,03,03600 1535,13 3600 = ×× = ×× = RT bc v Q F ρ (m2 ) F = B.h - Chọn chiều rộng băng chuyền : B = 0,6 m - Chọn chiều dài băng chuyền : L = 7 m • Công suất của băng chuyền: Từ công thức: ( ) ( )[ ] η. ..3,0.5,1..10....10.4 43 4 2211 5 k K NHLQLqLqvN bcdc ++++= −− [9] Ta có: q1 = qbc + qRT = Vbc.ρbc.g + VRT.ρRT.g => ( ) ( ) 7679,15081,9416.0293,0181,91060.005,06,011 =××+×××=q (N/m) q2 = qbc = Vbc.ρbc.g = 1958,3181,91060).005,06,01( =××× (N/m) 49
  • 50. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường L1 = 6,8 m ; L2= 7 m ; L3 = 6,8 m; H = 0 m Chọn N4 = 0,6 kW; η = 0,75; k = 0,8; K = 1,5 [9] Thay số liệu vào công thức ta có: ( ) ( )[ ] 8,075,0 5,1 .6,003,08,65,1.1535,131071958,318,67679,1503,010.4 45 × +×+××+×+××= −− dcN = 1,57085 (kW) III.4.1.2.3. Băng chuyền vận chuyển rác hữu cơ từ sàng đến sân đảo trộn. • Vận tốc băng chuyền: Chọn v = 0,3 m/s • Năng suất của băng chuyền: Qbc = 1465,20 8 172,161 8 1 ==RrG (tấn/h) • Kích thước của băng chuyền: Từ công thức: Qbc = 3600.F.v.ρRT => 04484,0 416,03,03600 1465,20 3600 = ×× = ×× = RT bc v Q F ρ (m2 ) F = B.h - Chọn chiều rộng băng chuyền : B = 0,6 m - Chọn chiều dài băng chuyền : L = 9 m • Công suất của băng chuyền: Từ công thức: ( ) ( )[ ] η. ..3,0.5,1..10....10.4 43 4 2211 5 k K NHLQLqLqvN bcdc ++++= −− Ta có: q1 = qbc + qRT = Vbc.ρbc.g + VRT.ρRT.g => ( ) ( ) 186,21481,9416.04484,0181,91060.005,06,011 =××+×××=q (N/m) q2 = qbc = Vbc.ρbc.g = 1958,3181,91060).005,06,01( =××× (N/m) L1 = 8,8 m ; L2 = 9 m ; L3 = 8,8 m; H = 0 m Chọn N4 = 0,6 kW; η = 0,75; k = 0,8; K = 1,5 Thay số liệu vào công thức ta có: ( ) ( )[ ] 8,075,0 5,1 .6,003,08,85,1.1465,201091958,318,8186,2143,010.4 45 × +×+××+×+××= −− dcN = 1,63145 (kW) Bảng số liệu về kích thước các chi tiết cơ bản của băng chuyền. 50
  • 51. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Thông số của băng chuyền (mm) Băng chuyền phân loại Băng chuyền vận chuyển rác loại Băng chuyền vận chuyển rác hữu cơ D 250 250 250 B 1000 600 600 l 1120 720 720 lT 1125 1375 1375 l0 2250 2750 2750 B1 600 360 360 α (0 ) 200 - - III.4.2. Tính quạt cấp khí. III.4.2.1. Năng suất của quạt: Năng suất của quạt là lượng không khí cần cung cấp cho bể ủ trong 1giây khi quạt làm việc. Đặt quạt gió làm việc ở chế độ tự động. Khi nhiệt độ đống ủ lớn hơn nhiệt độ đã đặt (500 C) thì quạt cấp khí sẽ bật để giảm nhiệt độ xuống. Cần phải tính xem lượng không khí quạt cần cấp trong 15’ để hạ nhiệt độ đống ủ từ 510 C xuống 500 C. Dựa vào phương trình cân bằng nhiệt lượng: G3 R1.CRT.t1 + GKKv.I1 + GN.Cn.tn + QPH = G3 R2.CRT.t2 +GKKr.I2 + Qhn + QTT Trong đó: G3 R1 : Khối lượng rác ở nhiệt độ t1 ( tấn ) GKKv : Lượng không khí cấp trong 15 phót khi nhiệt độ bể ủ ở mức t1 QPH : Nhiệt toả ra khi phân huỷ rác thải từ lúc bật quạt đến khi tắt quạt (kcal ) Qhn : Lượng nhiệt do nước bay hơi trong thời gian bật quạt ( kcal) QTT: Lượng nhiệt tổn thất trong thời gian bật quạt ( kcal ) Giả thiết rằng: Trong khoảng thời gian bật quạt 15’ thì : - Lượng nước bổ sung vào bể ủ; GN = 0 - Khối lượng rác giảm đi không đáng kể; G3 R1 = G3 R2 - Nhiệt do quá trình phân huỷ và lượng nước bay hơi là đều trong suốt quá trình ủ hiếu khí.  QPH = 27036730,91 ( kcal/21ngày ) = 13411,07684 ( kcal/15’ ) Qhn = 8606904 ( kcal/ 21ngày ) = 4269,2976 ( kcal/15’ngày ) QTT = 1351836,546 ( kcal/21ngày ) = 670,5538 ( kcal/15’ngày ) 51
  • 52. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường GKKr = GKKv + 5849,351 ( kg/21ngày ) = G’KKv + 2,90146 ( kcal/15’ngày ) Thay vào phương trình cân bằng: G3 R1.CRT.(t1 – t2 ) + QPH - QTT - Qhn = GKKr.I2 – GKKv.I1 t1 = 510 C; t2 = 500 C ; G3 R1= 60612,5 kg; CRT = 0,67487 (kcal/kg.độ)  G’KKv.(39,9476 – 15,2195 ) = 40905,55788+13411,07684 – 670,5538 – 4269,2976 – 115,9064  24,7281.G’KKv = 49260,87692  G’KK = 1992,10117 ( kg/15’ ) = 2,21345 ( kg/s ) Vậy năng suất quạt: Qq = KK KKvG ρ ' (m3 /s ) ( )       −       = 760 3783,02,273 29,14,23 0 Ep T KKρ [15] φ(23,40 C) = %83= bh h p p => ph = 0,0249 at Từ bảng nước và hơi nước bão hoà theo áp suất => nhiệt độ điểm sương tS = 210 C => 0,3783.E = 7,075 mmHg [15] p: Áp suất khí quyển ( mmHg ); p =760 mmHg T: Nhiệt độ của không khí ( 0 K ) E: áp suất hơi nước trong không khí ( mmHg ) ( ) 1779,1 760 075,7760 . 4,296 2,273 29,14,23 0 =      −       =CKKρ (kg/m3 )  Qq = 879,1 1779,1 21345,2 = ( m3 /s) III.4.2.2. Áp suất toàn phần do quạt tạo ra. P = (p2 – p1) + ( ) Hgpp KKdh . 2 .2 ρρ ρω −++∆+∆ (N/m2 ) [15] Trong đó: P: Áp suất toàn phần do quạt tạo ra (N/m2 ) p1: Áp suất dư trong không gian hót (N/m2 ) p2: Áp suất dư trong không gian đẩy (N/m2 ) hp∆ : Áp suất mất mát trong đường ống hút (N/m2 ) dp∆ : Áp suất mất mát trong đường ống đẩy (N/m2 ) ρ: Khối lượng riêng của khí cần vận chuyển ( kg/m3 ) ρKK: Khối lượng riêng của khí ở môi trường xung quanh( kg/m3 ) 52
  • 53. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường ω: Vận tốc khí ( m/s ) H: Chiều cao cần đưa khớ lờn ( m ) Do ρKK = ρ => ρ – ρKK = 0 • Tính hp∆ : hp∆ = ( ) 2 . . 2 21 hωρ ξξ + [15] ξ1 : Hệ số trở lực ma sát ξ2 : Hệ số trở lực cục bộ ωh: Vận tốc khí trong đường ống hút (m/s) ρ : Khối lượng riêng của khí ( kg/m3 ); ρ = 1,1779 kg/m3 + Hệ số trở lực ma sát xác định theo công thức: ξ1 = tdd L λ [15] λ: Hệ số ma sát, phụ thuộc vào chế độ chuyển động và độ nhám của thành ống. L: Chiều dài ống hút; L = 0,4 m dtd : Đường kính tương đương của ống hút (m) Chọn vận tốc khí đi trong ống hút là : ωh = 15 m/s Đường kính ống hút: dh = h.785,0 ω qQ [15] Qq : Năng suất của quạt; Qq = 1,879 m3 /s => 3995,0 15.785,0 879,1 ==hd m Chọn dh = 0,4 m; => ωh = 14,9602 m/s Để xác định hệ số ma sát ta tính: µ ρω .. Re tdh d = μ: Độ nhớt của không khí tại 23,40 C ; μ = 1830.10-8 (Ns/m2 ) [15] dtd = 0,4 m 0126,385172 10.1830 1779,14,09602,14 Re 8 = ×× = − > 4000 Hệ số ma sát xác định theo công thức:         ∆ +      −= 7,3Re 81,6 lg2 1 9,0 λ [15] ∆: Độ nhám tương đối; tdd ε =∆ ε : Độ nhám tuyệt đối; Chọn ống dẫn khí là ống gang mới có 75,0=ε mm [15] 53
  • 54. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường => 3 3 10.875,1 4,0 10.75,0 − − ==∆ =>         +      −= − 7,3 10.875,1 0126,385172 81,6 lg2 1 39,0 λ = 6,5037 => λ= 0,02364 Vậy: 02364,0 4,0 4,0 .02364,0.1 === tdd L λξ + Hệ số trở lực cục bộ xác định theo công thức: 5,0 2 .2,5 − = Dξ [15] D: Đường kính ống hút; D = 400 mm ξ2 = 0,26 Trở lực trong đường ống hút: ( ) ( ) 2 9602,14 1779,126,002364,0 2 ××+=∆ hp = 37,387 ( N/m2 ) • Tính áp suất mất mát trong đường ống đẩy. Rorobncbvmsd pppppp ∆+∆+∆+∆+∆=∆ msp∆ : Tổn thất do trở lực ma sát trên đường ống (N/m2 ) cbvp∆ : Tổn thất do trở lực cục bộ qua van thẳng (N/m2 ) obnp∆ : Tổn thất trong ống ba ngả (N/m2 ) orp∆ : Tổn thất trên đoạn ống rẽ (N/m2 ) Rp∆ : Trở lực lớp rác (N/m2 ) Bố trí đường ống trong bể ủ như hình vẽ: + Tính msp∆ : msp∆ = 2 . . 2 ρω ξ d ms td d td d ms d L d L ' .4.. λλξ +      = KhÝ 54
  • 55. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Chọn vận tốc khí đi trong ống đẩy ωd = 15 m/s [15] 3995,0 15.785,0 879,1 ==dd m Chọn dđ = 0,4 m => ωd = 14,9602 m/s Tính toán tương tự => Re = 385172,0126 => λ= 0,02364 Ld: Chiều dài ống đẩy; Ld = 8 m dtd = dd = 0,4 m L’d: Chiều dài ống phân phối khí ; Chọn L’d = 6,8 m => 29308,2 4,0 8,6 .02364,04. 4,0 8 .02364,0 =+      =msξ => ( ) 254,302 2 1779,19602,14 29308,2 2 = × ×=∆ msp (N/m2 ) + Tính cbvp∆ : 2 . . 2 3 ρω ξ d cbvp =∆ ξ3: Hệ số trở lực cục bộ qua van thẳng ξ3 = 26,0.2,5 5,0 =− dd [15] ( ) 27098,34 2 1779,19602,14 .26,0 2 = × =∆ cbvp ( N/m2 ) + Tính obnp∆ : ( ) 2 . .3 2 54 d obnp ωρ ξξ +=∆ (N/m2 ) ξ4: Hệ số trở lực cục bộ của ống thẳng ξ5: Hệ số trở lực cục bộ của ống nhánh Ta có: ξ4 = 0,0; ξ5 = 1,45 [15] ( ) ( ) 38,573 2 1779,19602,14 45,10,03 2 = × ×+=∆ obnp (N/m2 ) + Tính orp∆ : 2 . . 2 6 ρω ξ d orp =∆ ξ6: Hệ số trở lực tại nhánh rẽ vuông góc; ξ6 = 1,1 [15] ( ) 9926,144 2 1779,19602,14 .1,1 2 = × =∆ orp ( N/m2 ) + Tính trở lực lớp rác: Để đơn giản ta coi lớp rác như 1 lớp đệm, khi đó ta có 2 .. . 42 . . 2 3 2 kk d dtk td r V H d H p ρωσλωρ λ ×=×=∆ [16] H: Chiều cao lớp rác (m ) σd: Bề mặt riêng của đệm ( m2 /m3 ) 55
  • 56. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Vđ: Thể tích tự do của đệm ( m3 /m3 ) ωt: Vận tốc thực của khí trong lớp đệm (m/s) ; d k t V ω ω = ωk : Vận tốc của khớ tớnh trờn toàn bộ tiết diện của bể ủ ( m/s ) Chọn kích thước của bể ủ như sau: Dài = 9,5 m; Rộng = 6,5 m; Cao = 2,5 m => 03043,0 5,65,9 879,1 = × == b q k F Q ω (m/s ) λ: Hệ số trở lực của đệm bao gồm cả trở lực ma sát và trở lực cục bộ ( phụ thuộc Re và các loại đệm khác nhau ) dk kk k ktdt d σµ ρω µ ρω . ..4.. Re == ρk: Khối lượng riêng của pha khí ở điều kiện làm việc; ρk= 1,1519 ( kg/m3 ) [15] dtđ: Đường kính tương đương của đệm μk: Độ nhớt của khí ở nhiệt độ làm việc; μk=1955.10-8 (Ns/m2 ) [16] Giả thiết lớp rỏc cú: - Bề mặt riêng là : σđ = 80 m2 /m3 - Thể tích tù do là: Vđ = 0,388 m3 /m3 [16] 648,89 8010.1955 1519,103043,04 Re 8 = × ×× = − Re > 40 => 5105,6 Re 16 2,0 ==λ ( ) ( ) 9722,2 2 1519,103043,0 . 388,04 805,25105,6 2 3 = × × ×× =∆ rp ( N/m2 ) Vậy: dp∆ = 302,254 + 34,27098 + 573,38 + 144,9926 + 2,9722 = 1057,87 ( N/m2 )  Áp suất toàn phần: P = 37,387 + 1057,87 + ( ) 2 1779,19602,14 2 × = 1227,0685 ( N/m2 ) III.4.2.3. Công suất của quạt: Công suất của quạt ly tâm được tính theo công thức : 21..1000 ηη ρ××× = gpQ N q ( kW ) [15] Qq: Năng suất của quạt (m3 /s ); Qq = 1,879 m3 /s P : Áp suất toàn phần do quạt tạo ra ( mmH2O ) 56
  • 57. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường P = 161,1250685,1227102,0 =× mmH2O g: Gia tốc trọng trường; g = 9,81m/s2 ρ: Khối lượng riêng của không khí; ρ = 1,1779 kg/m3 η1: Hiệu suất của quạt; η1 = 0,64 η2: Hiệu suất truyền động; chọn truyền động qua bánh đai => η2 = 0,95 => 47,4 95,064,01000 1779,181,9161,125879,1 = ×× ××× =N (kW) + Công suất thiết lập với động cơ điện: Nđc = k3.N (kW) [15] k3: Hệ số dự trữ ; k3 = 1,15 Nđc = 1405,547,415,1 =× (kW) III.4.2.4. Chọn quạt cấp khí: Từ các thông số tính toán cho quạt cấp khí: Áp suất toàn phần: P = 1227,0685 (N/m2 ) Năng suất quạt: Qq = 1,879 m3 /s  Chọn quạt cấp khí là quạt ly tâm áp suất trung bình Џ 9- 57 N0 4, phân nhóm 2 có hiệu suất quạt ηq = 0,64, tốc độ góc ω =160 rad/s. [15] III.4.3. Dây chuyền tinh chế. III.4.3.1. Băng chuyền vận chuyển phân compost đến sàng quay. • Vận tốc băng chuyền: Chọn v = 0,3 m/s • Năng suất của băng chuyền: Qbc = 7966,14 8 3728,118 8 4 Pr == G (tấn/h) • Kích thước của băng chuyền: Từ công thức: Qbc = 3600.F.v.ρm.K’ K’: Hệ số tính đến việc giảm năng suất khi băng chuyền đặt nằm nghiêng ρm: Khối lượng riêng của mựn thụ; ρm = 0,65 ( tấn/m3 ) [11] Đặt băng chuyền nghiêng 1 góc 200 => K’ = 0,85 [9] => Diện tích tiết diện ngang của lớp mựn trờn băng chuyền: B¨ng chuyÒn vËn chuyÓn Sµng quay B¨ng chuyÒn vËn chuyÓn mïn Sµng l¾c TuyÓn tû träng 57
  • 58. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường 0248,0 85,065,03,03600 7966,14 3600 ' = ××× = ××× = Kv Q F m bc ρ (m2 ) F = B.h - Chọn chiều rộng băng chuyền : B = 0,6 m - Chiều dài băng chuyền: 20sin H L = (m) H: Chiều cao nâng của băng chuyền; H = 2 m => 848,5 20sin 2 ==L m; Chọn L = 5,8 m • Công suất của băng chuyền: Từ công thức: ( ) ( )[ ] η. ..3,0.5,1..10....10.4 43 4 2211 5 k K NHLQLqLqvN bcdc ++++= −− ( kW ) q1: Tải trọng riêng của các phần chuyển động trờn nhỏnh có tải tớnh trờn 1m băng. Ta có: q1 = qbc + qm = Vbc.ρbc.g + Vm.ρm.g => ( ) ( ) 333,18981,9650.0248,0181,91060.005,06,011 =××+×××=q (N/m) q2 = qbc = Vbc.ρbc.g = 1958,3181,91060).005,06,01( =××× (N/m) L1: Chiều dài nhánh có tải; L1 = 5,6 m L2: Chiều dài nhánh không tải; L2 = 5,8 m L3: Độ dài vận chuyển vật liệu; L3 = 5,6 m Chọn N4 = 0,6 kW; [9] k : Hệ số xét đến trở lực khi tấm băng bị uốn tại các tang và ma sát trong các ngỗng trục; k = 0,8 η : Hệ số truyền động có Ých; η = 0,75 K : Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài băng tải đối với công suất; K = 1,5 Thay số liệu vào công thức ta có: ( ) ( )[ ] 8,075,0 5,1 .6,023,06,55,1.7966,14108,51958,316,5333,1893,010.4 45 × +×+××+×+××= −− dcN = 1,5705 (kW) III.4.3.2. Sàng phân loại thùng quay. + Đường kính trong của sàng: 4,0 5,0 .... 36,11       × = αρ α tggkk Q D rm mv ( m ) [18] Trong đó: 58
  • 59. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Qmv : Khối lượng mùn vào sàng (kg/s ) 11,4 36008 10003728,118 = × × =mvQ (kg/s) ρm : Khối lượng riêng của mựn thụ (kg/m3 ); ρm = 650 (kg/m3 ) α : Góc nghiêng của sàng; α = 2 -50 ; Chọn α = 50 kα : Hệ số góc phụ thuộc độ nghiêng của sàng; α = 50 => kα = 1,85 kr : Hệ số chiếm chỗ của mùn; kr = 0,25- 0,33; Chọn kr = 0,25 g : Gia tốc trọng trường ; g = 9,81 ( m/s2 ) Thay số vào công thức ta có: ( ) 797,0 581,925,085,1650 11,436,11 4,0 5,0 =      ×××× × = tg D ( m ) Chọn D = 1 m + Kích thước của sàng: - Đường kính trong của sàng: D = 1 m - Chiều dài của thùng sàng: L = 3 m - Kích thước lỗ sàng: d = 15 mm - % lỗ sàng: 53% + Tốc độ quay của sàng: nmax = R. 30 µ ( v/p ) [9] R: Bán kính thùng quay (m ); R = 0,5 m μ: Hệ sè ma sát giữa rác vật liệu và bề mặt sàng; μ = 0,7 nmax = 709,50 5,07,0 30 = × ( v/p ) - Tốc độ lý tưởng cho sàng quay làm việc hiệu quả: Đối với sàng làm việc không áp lực thì : n = 0,8.nmax = 41 (v/p ) [18] + Năng suất của sàng: Qs = 36.П.n.R3 .ρm. β.tg2α ( kg/h ) n: Tốc độ quay của sàng ( v/p ); n =41 (v/p) R: Bán kính thùng quay (m ); R = 0,5 m ρm : Khối lượng riêng của mựn thụ (kg/m3 ); ρm = 650 (kg/m3 ) [11] β: Độ xốp của vật liệu ( %) ; β= 40% α : Góc nghiêng của sàng; α = 50 => ( ) 104,06505,041.36 3 tgQs ×××××Π= = 26572,864 ( kg/h ) = 26,5728 ( tấn/h ) 59
  • 60. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường + Công suất của máy sàng: Gồm các thành phần sau: - Công suất để nõng mựn lờn một góc α : 41 10.3 sinα××××× = VmgnRr N ( kW ) [9] Với: r : Bán kính gối trục ( m ); r =0,35 m mV : Khối lượng vật liệu trong máy sàng ( kg ) mV = S.L.ρm S: Diện tích mặt cắt ngang lớp vật liệu trong thùng sàng ( m2 ); S = 0,3.R2 L: Chiều dài thùng ( m ); L = 3 m => ( ) 25,14665035,0.3,0 2 =××=Vm ( kg ) => 0299,0 10.3 5sin25,14681,9415,035,0 41 = ××××× =N ( kW ) - Công suất để thắng lực ma sát của vật liệu với bề mặt sàng:       + ×××××Π = 900 . cos 10.3 2 42 nRmgnR N V α µ ( kW ) [9] μ: Hệ sè ma sát giữa rác vật liệu và bề mặt sàng; μ = 0,7 => 1612,4 900 41.5,0 5cos 10.3 7,025,14681,9415,0 2 42 =      + ×××××Π =N ( kW ) - Công suất để tránh lực ma sát tại gối trục: ( ) 4 1 3 10.3 µ××××+×Π = rgnmm N VS ( kW ) [9] μ1 : Hệ số ma sát tại gối trục; μ1 = 0,8 mS : Khối lượng sàng (kg ) Chọn vật liệu làm sàng là thộp cú chiều dày 5 mm, khối lượng riêng ρT =7850 (kg/m3 ); % lỗ sàng = 53% mS = ( )[ ] ( )%53%100.005,0 22 −×××Π−+Π TLRR ρ ( kg ) = ( )[ ] 733,17447,078503.5,0.005,05,0 22 =××Π−+Π (kg) => ( ) 7855,3 10.3 8,035,081,94125,146733,174 43 = ××××+×Π =N ( kW ) Tổng công suất của máy sàng: N = N1 + N2 + N3 = 7,9766 ( kW ) III.4.3.3. Băng chuyền vận chuyển mùn từ sàng quay tới sàng lắc. • Vận tốc băng chuyền: 60
  • 61. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Chọn v = 0,3 m/s • Năng suất của băng chuyền: Qbc = 83728,11 8 69824,94 8 %80 5 ==MvG (tấn/h) • Kích thước của băng chuyền: Từ công thức: Qbc = 3600.F.v.ρm => 0169,0 65,03,03600 83728,11 3600 = ×× = ×× = m bc v Q F ρ (m2 ) F = B.h - Chọn chiều rộng băng chuyền : B = 0,5 m - Chọn chiều dài băng chuyền : L = 8 m • Công suất của băng chuyền: Từ công thức: ( ) ( )[ ] η. ..3,0.5,1..10....10.4 43 4 2211 5 k K NHLQLqLqvN bcdc ++++= −− ( kW ) Ta có: q1 = qbc + qm = Vbc.ρbc.g + Vm.ρm.g => ( ) ( ) 75935,13381,9650.0169,0181,91060.005,05,011 =××+×××=q (N/m) q2 = qbc = Vbc.ρbc.g = 9965,2581,91060).005,05,01( =××× (N/m) L1 = 7,8 m ; L2= 8 m ; L3 = 7,8 m; H = 0 m Chọn N4 = 0,32 kW; η = 0,75; k = 0,8; K =1,5 [9] Thay số liệu vào công thức ta có: ( ) ( )[ ] ,075,0 5,1 .32,003,08,75,1.83728,111089965,258,775935,1333,010.4 45 × +×+××+×+××= −− dcN = 0,872 (kW) Bảng số liệu về kích thước các chi tiết cơ bản của băng chuyền. Thông số của băng chuyền (mm) Băng chuyền vận chuyển phân compost tới sàng quay Băng chuyền vận chuyển mùn tới sàng lắc phẳng D 250 250 B 600 500 l 720 620 lT 1375 1437,5 l0 2750 2875 B1 360 300 α (0 ) 20 - 61
  • 62. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường III.4.4. Tính sàng lắc phẳng. III.4.4.1. Vận tốc chuyển động tương đối của hạt mựn trờn sàng. - Đặt sàng nghiêng một góc α = 200 . - Vận tốc chuyển động tương đối của hạt mựn trờn sàng xác định theo công thức: ( ) ( ) rrtgrd g tgrrdv 22sin. cos. .. 0 00 +−− −−= αα α α d0: Đường kính lỗ sàng; d0 = 5mm r: Bán kính hạt vật liệu hình cầu trên bề mặt sàng; r = 3mm g: Gia tốc trọng trường; g = 9,81m/s2 ( ) ( ) 3333 333 0 10.3.240sin.2010.310.310.5 20cos.81,9 .20.10.310.310.5 −−−− −−− +−− −−= tg tgv = 0,034 (m/s) Để cho hạt mùn lọt qua sàng, ta chọn vận tốc chuyển động của hạt mựn trờn sàng: v = 0,8.v0 = 0,0272 (m/s) [9] III.4.4.2. Năng suất của sàng: QSr =3600.Fm. vtb. mρβ. (kg/h) [9] Trong đó: Fm: Diện tích tiết diện ngang của khối mựn trờn sàng. Sm = BS.hm ( m2 ) BS : Chiều rộng khung sàng ; BS = 1,5 m hm: Chiều dày lớp mựn trờn sàng; hm = 10.d0 d0: Đường kính lỗ sàng; d0 = 5mm hm = 05,0005,010 =× m 075,005,05,1 =×=mF ( m2 ) β: Độ xốp của mùn; β= 0,3 ρm : Khối lượng riêng của mùn (kg/m3 ); ρm = 650 (kg/m3 ) vtb: Vận tốc dịch chuyển trung bình của khối hạt mựn trờn sàng (m/s) cdtb ke n v ×× Π = 30 . [9] n: Số vòng quay của trục lệch tâm; chọn n = 300 ( v/p ) kcđ: Hệ số tính đến chuyển động không hướng của vật liệu; kcđ = 0,45 e: Bán kính lệch tâm; 62
  • 63. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường ( ) 2 2 40.sincos n e ααµ − = [9] μ: Hệ số ma sát của vật liệu với bề mặt sàng; μ = 0,7 ( ) 0056,0 300 40.20sin20cos7,0 2 2 = − =e (m) 07913,045,00056,0 30 300 =×× ×Π =tbv (m/s) 1945,41666503,007913,0075,03600 =××××=SrQ (kg/h ) • Kích thước sàng lắc phẳng: - Chiều rộng khung sàng: BS = 1,5 m - Chiều dài sàng: LS = 1,5.BS = 2,25 m III.4.4.2. Công suất của sàng. K NNN NSr × ++ = η 321 (kW) [9] N1: Công suất tạo động năng cho sàng chuyển động ( kW ) N2: Công suất để khắc phục trở lực ma sát giữa vật liệu và bề mặt sàng ( kW ) N3: Công suất thắng lực ma sát tại cơ cấu lệch tâm ( kW ) η: Hệ số cụng cú Ých; η = 0,85 K: Hệ sè an toàn; K = 1 + Tính 601031 nA N ×= ( kW ) [9] A: Động năng của khối chuyển động; ( )2 2 2 1. 2 vv g G A += G: Trọng lượng riêng của sàng + vật liệu trên sàng. G = GSr + Gm Chọn vật liệu làm sàng là thép dày 5mm; ρT = 7850 (kg/m3 ) 518,129981,9005,05,125,27850005,0. =××××=×××= gBLG SSTSr ρ (N) 8103,32281,96503,005,025,25,1..... =×××××== ghLBG mmSSm ρβ (N) => G = 1622,3283 (N) v1, v2 : Vận tốc sàng lúc tiến và lùi; 17584,0 30 .. max21 = Π === ne vvv (m/s ) ( ) 113,517584,02 81,92 3283,1622 2 =× × =A => N1 = 0,0256 (kW) 63
  • 64. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường + Tính N2: N2 = 3 10 .. tbm vGµ [9] μ: Hệ số ma sát giữa vật liệu và bề mặt sàng; μ = 0,7 01788,0 10 07913,08103,3227,0 32 = ×× =N ( kW ) + Tính N3: 3 30 3 10 vP N ×× = µ ( kW ) [9] μ0: Hệ số ma sát tại ổ trục cơ cấu lệch tâm; μ0 = 0,8 P: Lực quán tính của sàng 097,9130056,0 30 30014,3 81,9 3283,1622 30 . 22 =×      × ×=×     Π = e n g G p (N) v3: Vận tốc dài tại ổ trục cơ cấu lệch tâm (m/s ) 17584,0 30 .. 3 = Π = nr v (m/s ) => 128,0 10 17584,0097,9138,0 33 = ×× =N ( kW ) Công suất sàng rung: 2017,01 85,0 128,001788,00256,0 =× ++ =N ( kW ) III.4.5. Thiết bị tuyển lựa tỷ trọng. III.4.5.1. Tính kích thước của thiết bị: Gọi vl1: là vận tốc lắng của các hạt sạn có kích thước d >3mm ( m/s ) vl2: Vận tốc lắng của các hạt mựn cú kích thước d < 3mm ( m/s ) vKK : Vận tốc của không khí thổi qua buồng lắng ( m/s ) Khi đó để tách được các hạt sạn có kích thước d > 3mm và những hạt mùn kích thước d < 3mm thì: vl2 < vKK < vl1 Hay t1 < t < t2 t1: Thời gian lắng của các hạt sạn có d > 3mm t: Thời gian hạt chuyển động qua buồng lắng t2: Thời gian lắng của các hạt mựn cú d < 3mm  2 1 1 lKKl v H v L v H << và KKl v L v H 2 2 < H: Chiều cao buồng lắng ( m ) L1, L2: Chiều dài ngăn lắng 1 và ngăn lắng 2 (m) 64
  • 65. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường III.4.5.1.1. Xác định vận tốc lắng của các hạt. Vận tốc lắng của các hạt được xác định qua công thức: h l d v µ Re= [13] μ: Độ nhớt của môi trường không khí; μ = 1830.10-8 Ns/m2 dh: Đường kính hạt vật liệu ( m ) • Vận tốc lắng của các hạt có d > 3mm: Từ công thức: ( ) 3 2 3 4 Re. h h D d g C µρ ρρ × − = [13] Trong đó: - CD: Hệ số ma sát - ρh: Khối lượng riêng của hạt lắng ( kg/m3 ); ρh = 650 kg/m3 [11] - ρ: Khối lượng riêng của không khí; ρ = 1,1779 kg/m3 ( ) ( ) 633 28 10.58,010.3 10.1830 81,9 1779,1 1779,1650 3 4 Re. =××      − = − −DC => 3/5 Re.7,4Re. =DC [13] => Re = 1134,4832 92035,6 10.3 10.1830 4832,1134 3 8 1 == − − lv (m/s) Vận tốc lắng thực tế: vlt = 0,5.vl1 = 3,46 m/s [11] • Vận tốc lắng của các hạt mùn d < 3mm Lấy dhm = 2,8.10-3 (m) Tương tù: ( ) 3 2 3 4 Re. hm hm D d g C µρ ρρ × − = ρhm: Khối lượng riêng của mùn tinh; ρhm = 550 ( kg/m3 ) [11] ( ) ( ) 633 28 10.399,010.8,2 10.1830 81,9 1779,1 1779,1550 3 4 Re. =××      − = − −DC => 3/5 Re.7,4Re. =DC => Re = 906,4107 924,5 10.8,2 10.1830 4107,906 3 8 2 == − − lv (m/s) Vận tốc lắng thực tế: vlt2 = 0,5.vl2 = 2,962 m/s Vậy 12 ltKKlt vvv <<  2,962 < vKK < 3,46 Chọn vKK = 3,2 m/s 65
  • 66. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường III.4.5.1.2. Kích thước thiết bị: - Chọn chiều cao buồng lắng : H = 1 m - Chọn chiều rộng buồng lắng: B = 1 m  Chiều dài ngăn lắng 1: 962,2 1 2,346,3 1 1 << L => ( ) ( )       =< => mL mL 08,1 962,2 2,3 925,0 46,3 2,3 1 1 => L1 = 1 (m) Chiều dài ngăn lắng 2: 2,3962,2 1 2L ≤ => L2 ≥1,08 (m); Chọn L2 = 1,5 (m) - Chiều dài buồng lắng: L = 1 + 1,5 = 2,5 (m) • Lưu lượng không khí thổi vào thiết bị: VK = B.H.vKK = 2,32,311 =×× (m3 /s) = 11520 (m3 /h) • Kích thước băng tải vận chuyển: - Chiều dài băng tải: 3,4 m - Chiều rộng băng tải: 0,5 m III.4.5.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị phân loại mùn. • Cấu tạo: Chọn vật liệu để chế tạo thiết bị phân loại mùn là thép CT3 có khối lượng riêng ρT = 7850 kg/m3 • Nguyên lý hoạt động: Máy phân loại mùn hay thiết bị tuyển lựa tỷ trọng được thiết kế dựa trên nguyên lý phân loại hạt theo trọng lực bằng dũng khớ cưỡng bức. Hỗn hợp mùn đưa vào phân loại chuyển động theo một hướng, khi thay đổi hướng chuyển động do gặp dòng không khí thỡ cỏc hạt sạn có trọng lượng lớn rơi gần, các hạt mùn có trọng lượng nhẹ rơi xa. Nhờ đó mà ta tách được các hạt có kích thước và khối lượng riêng khác nhau. 66
  • 67. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN XÂY DÙNG TRONG NHÀ MÁY Các công trình xây dùng trong nhà máy có những đặc điểm chung: - Kiểu nhà công nghiệp một tầng, gồm nhiều dãy nhà. - Kết cấu mỏi: mỏi fibroximăng có độ dốc i = 40%, góc nghiêng vì kèo α = 220 - Các công trình phải được bố trí nhịp nhàng, đảm bảo thoáng mát IV.1. Các công trình chính. IV.1.1. Nhà chứa rác nguyên liệu. - Thể tớch rác sinh hoạt cần chứa trong 1 ngày: 800 416,0 333 ≈=rV (m3 /ngày ) Để giảm bớt sự ô nhiễm thỡ rỏc thu gom về sẽ được xử lý ngay. Do vậy với lượng rác 800 m3 /ngày, ta chỉ cần xây dựng nhà chứa rác để chứa khoảng 500 m3 /ngày. - Chọn chiều cao đống rác trong nhà chứa rác là: h = 2,5 m => Diện tích mặt sàn nhà chứa rác là: 200 5,2 500 ==S m2 - Kích thước nhà chứa rác nguyên liệu: mmmHBL 8,41020 ××=×× Khu nhà này cần phải bố trí ở cuối hướng gió, thông thoáng và có hệ thống thu gom nước rác. IV.1.2. Nhà sơ loại rác thải. Dùng để sơ loại thủ công những loại rác thải có kích thước lớn không thích hợp cho quá trình làm phân vi sinh. Tại đây mỗi lần sơ loại khoảng 50 m3 trong thời gian 30 phót. - Chiều dày lớp rác đổ trên sàn sơ loại : h = 0,3 m => Diện tích sàn sơ loại: 167 3,0 50 ==SLS m2 + Diện tích sàn chứa rác loại bá sau 1 ca làm việc (4h): - Lượng rác loại bỏ 1 ca: 40 2 %10800 = × m3 67
  • 68. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường - Chiều cao lớp rác loại: hL = 1,5 m => Diện tích sàn chứa : SL = 27 5,1 40 = m2 * Diện tích khu vực sơ loại: S = 167 + 27 = 194 m2 Kích thước nhà sơ loại: mmmHBL 8,48,920 ××=×× IV.1.3. Dây chuyền phân loại + Sân đảo trộn: Khu dây chuyền này bao gồm: - 2 băng tải nhặt: + Chiều dài mỗi băng chuyền : 20 m + Chiều rộng mỗi băng chuyền : 1 m + Khoảng cách giữa hai băng chuyền : 2 m - 1 băng tải trung gian: + Chiều dài băng: 6 m + Chiều rộng băng: 0,6 m - 1 sàng phân loại thùng quay: + Chiều dài sàng: 5 m + Đường kính sàng: 1,5 m - 1 băng chuyền vận chuyển rác loại: + Chiều dài băng: 7 m + Chiều rộng băng: 0,6 m - 1 băng chuyền vận chuyển rác hữu cơ tới sân đảo trộn + Chiều dài băng: 9 m + Chiều rộng băng: 0,6 m - Sân đảo trộn: Cứ 2 giờ tiến hành đảo trộn và đưa vào bể ủ => Lượng rác hữu cơ ở sân đảo trộn trong 2 giê: 109 416,04 8374,181 = × =V m3 Chiều cao lớp rác ở sân đảo trộn: h = 0,6 m => Diện tớch sân đảo trộn: 182 6,0 109 ==S m2 Kích thước sân đảo trộn: mmBL 122,15 ×=× - Sân chứa rác loại: Khối lượng rác loại từ sàng GLs =105,228 ( tấn/ngày ) = 253 (m3 /ngày) Lượng rác này được chở đi sau 2 giê => VL = 25,63 4 253 = m3 68
  • 69. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường Chiều cao đống rác loại: h = 1,5 m Diện tích sân chứa : 42 5,1 25,63 ==S m2 Kích thước sân chứa rác loại: mmBL 54,8 ×=× - Bể chứa phõn xớ mỏy: S = 2 4058 mmm =× Bố trí toàn bộ dây chuyền như hình vẽ: Kích thước của nhà đặt dây chuyền phân loại + Sân đảo trộn: mmmHBL 8,42530 ××=×× => Diện tích khu dây chuyền phân loại + Sân đảo trộn: S = 30 75020 =× m2 IV.1.4. Nhà ủ hiếu khí. Lượng rác hữu cơ vào 1 bể ủ hiếu khí là : 60,6125 ( tấn/bể ) = 146 m3 . Chọn kích thước của một bể ủ là: - Chiều dài bể : L = 9,5 m - Chiều rộng bể: B = 6,5 m - Chiều cao lớp rác trong bể là : h = 2,5 m Dưới mỗi bể ủ có đặt hệ thống rãnh dẫn khí, gồm 4 rãnh đặt dọc theo chiều dài bể và phân bố cách đều theo chiều rộng bể. S©n ®¶o trén 15,2 m 12 m 7 m 9 m 6 m 5 m Sµn g quay 22 m B¨ng chuyÒn ph©n lo¹i 2 m B¨ng chuyÒn ph©n lo¹i 30 m 25 m S©n chøa r¸c lo¹i 5m 8,4m BÓ chøa ph©n xÝ m¸y 8m 5m 69
  • 70. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường - Chiều dài rãnh: 8 m - Chiều rộng rãnh: 0,4 m - Chiều sâu rãnh: 0,25 m Thời gian ủ cho một bể là 21 ngày => Số bể ủ cần thiết là: 21 633 =× bể . Bố trí : 3 dãy bể ủ mỗi dãy gồm 18 bể và 1 dãy gồm 9 bể Với dãy gồm 18 bể ta có: - Chiều dài dãy : DL 5,5895,6 =×= m - Chiều rộng dãy: 1925,9 =×=DB m Với dãy gồm 9 bể : - Chiều dài : DL 5,5895,6 =×= m - Chiều rộng: 9,5 m Chọn khoảng cách giữa cỏc dóy là 4 m.  Tổng diện tích khu bể ủ hiếu khí là: ( ) ( ) ( ) 25,45925,58435,95,58195,583 =××+×+××=S m2 IV.1.5. Nhà ủ chín: Lượng phân compost đưa vào ủ chín trong 1 ngày: G4 Pv = 157,830447(tấn) Khối lượng riêng của phân đưa vào ủ chín : ρP = 500 (kg/m3 ) [11]  V= 316 ( m3 /ngày ) - Chiều cao đống phân compost trong nhà ủ chín là : h = 2,5 m  Diện tích sàn chứa phân compost trong 1 ngày: Ss = 4,126 5,2 316 = m2 Thời gian lưu phân compost là 28 ngày.  Diện tích cần thiết cho nhà ủ chín : Sct = 2,35394,12628 =× m2 + Diện tích để xe xúc, công nhân làm việc khi đảo trộn : SP = 25%.Sct = 884,8 m2 => Tổng diện tích khu ủ chín: S = 3539,2 + 884,8 = 4424 m2 Kích thước nhà ủ chín : mmmHBL 8,44893 ××=×× IV.1.6. Dây chuyền tinh chế. Dây chuyền này bao gồm: - Băng chuyền vận chuyển mùn tới sàng quay: KT: Dài = 4,8 m; Rộng = 0,6 m - Sàng quay: KT: Chiều dài = 3 m ; Đường kính : 1 m - Băng chuyền vận chuyển mùn từ sàng quay tới sàng lắc: KT: Dài 8 m ; Rộng 0,5 m - Sàng lắc: 70
  • 71. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường KT : Dài 2,25 m ; Rộng 1,5 m - Bàn tuyển tỷ trọng: KT: Dài 2,5 m : Rộng 1 m - Băng chuyền vận chuyển mùn từ sàng lắc tới bàn tuyển tỷ trọng: KT: Dài 3,4 m - Băng chuyền vận chuyển rác loại từ sàng quay : KT : Dài 5 m ; Rộng 0,6 m + Lượng rác loại bỏ ở sàng quay: 5,36 65,0 67456,23 = m3 Chiều cao đống rác loại: h = 2 m  Diện tích sàn chứa : 25,18 2 5,36 1 ==S m2 Kích thước sàn chứa: mmBL 5,32,5 ×=× Lượng rác này sẽ được đưa đi chôn lấp sau mỗi ca làm việc. + Lượng mùn loại ở sàng lắc: 29 65,0 94,18 = m3 Chiều cao đống mùn: h = 1,5 m => 3,19 5,1 29 3 ==S m2  KT: mmBL 5,35,5 ×=× - Lượng mùn loại có kích cỡ > 5mm này sẽ được đưa trở lại các bể ủ hiếu khí để đẩy nhanh tốc độ quá trình phân giải và hạn chế sự phát sinh mùi. + Lượng mùn loại ở bàn tuyển tỷ trọng: 3,41 55,0 72758,22 = m3 - Lượng mùn này (70% phân vi sinh tận thu) sẽ được vận chuyển sau 4 giờ và đưa sang khâu đóng bao ở khu hoàn thiện; chiều cao đống mùn: h =1,5 m => 14 5,12 3,41 4 = × =S m2  KT: mmBL 5,34 ×=× + Lượng mùn thu được: 5,96 55,0 03102,53 = m3 Chiều cao đống mùn: h = 2 m; - Lượng mùn loại I này sẽ được đưa sang khâu hoàn thiện để phối trộn phụ gia tạo phân vi sinh, 2 giê 1 lần.  Diện tích sàn chứa mùn: 06,12 24 5,96 2 = × =S m2  KT: mmBL 34 ×=× Bố trí dây chuyền tinh chế như hình vẽ: 71
  • 72. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường • Kích thước nhà đặt dây chuyền tinh chế: mmmHBL 8,41026 ××=×× Diện tích khu tinh chế: 2601026 =×=S m2 IV.1.7. Khu nhà hoàn thiện. Lượng mùn loại I đưa vào khu hoàn thiện: 4,96 55,0 03102,53 = m3 Kích thước khu hoàn thiện: : mmmHBL 8,41015 ××=×× IV.1.8. Kho chứa sản phẩm. Tính diện tích kho chứa sản phẩm trong 1 tháng Lượng phân sản phẩm sản xuất trong 1 tháng (25 ngày ) G = 675,192725107,77 =× ( tấn/thỏng ) = 3504,864 ( m3 /tháng ) Chiều cao sản phẩm trong kho: h = 3 m => Diện tích kho: 1168 3 864,3504 ≈=S m2 Kích thước nhà kho: mmmHBL 8,43039 ××=×× 8 8m 10 m 8m 26m Sµn g quay L = 5,2m B = 3,5m Sµn chøa r¸c lo¹i L = 4 m B = 3,5m Sµn chøa mïn II 4,8 m 5 m 2,25 m 3,4 m Sµng l¾c 2,5 m TuyÓn tû träng L = 4 m B = 3 m Sµn chøa mïn I L = 5,5m B = 3,5m Sµn chøa mïn lo¹i ë sµng l¾c 72
  • 73. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường IV.2. Công trình phụ. IV.2.1. Khu vực hành chính. * Khu làm việc được xây 2 tầng với cỏc phũng: - Phòng giám đốc: S = 15 m2 - Phòng kỹ thuật: S = 60 m2 - Phòng kế toán: S = 25 m2 - Phòng khách: S = 9 m2 - Hội trường: S = 80 m2 - Diện tích hành lang, cầu thang: S = 50 m2  Tổng diện tích: 5,119 2 239 ==S m2 Kích thước mặt sàn: mmBL 620 ×=× * Khu nhà ăn: - Diện tích cho một người ở nhà ăn là: 1,12 m2 - Diện tích khu vực bếp: S = 30 m2 - Biên chế công ty: 150 người => Diện tích khu nhà ăn : 1983015012,1 =+×=S m2 Kích thước khu nhà ăn: mmmHBL 6,3108,19 ××=×× IV.2.2. Phòng thường trực. Diện tích: 10 m2 Kích thước: mmmHBL 2,35,24 ××=×× IV.2.3. Kho chứa các chất phụ gia. - Khối lượng rỉ đường + đạm : 2,05 ( tấn/thỏng ) - Khối lượng vi sinh vật + dung dịch EMTC: 1,175 ( tấn/thỏng ) - Khối lượng N, P, K: 204,175 ( tấn/thỏng ) => Diện tích kho chứa: S = 100 m2 - Kích thước kho : mmmHBL 6,32,714 ××=×× IV.2.4. Nhà để xe. * Gara ô tô: - Diện tích tiêu chuẩn cho xe tải: 20 ( m2 /xe ); 12 xe - Diện tích tiêu chuẩn cho xe con: 15 ( m2 /xe ); 2 xe - Diện tích tiêu chuẩn cho xe xóc: 28 ( m2 /xe ); 5 xe - Diện tích tiêu chuẩn cho xe hỳt phõn: 14 ( m2 /xe ); 2 xe 73
  • 74. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường 4382145282152012 =×+×+×+×=GaraS m2 Diện tích ra vào của xe : 50%.SGara = 219 m2 => Diện tích gara ô tô: S = 438 + 219 = 657 m2 Kích thước gara: mmm 8,42230 ×× * Nhà để xe đạp, xe máy: - Đảm bảo để được 150 xe ( 100 xe máy + 50 xe đạp ) - Diện tích tiêu chuẩn cho mét xe máy: 2,25 m2 - Diện tích tiêu chuẩn cho mét xe đạp : 0,9 m2 => Diện tích nhà để xe: 270509,010025,2 =×+×=S m2 Kích thước nhà xe: mmmHBL 6,31518 ××=×× IV.2.5. Khu vệ sinh nhà tắm. - Diện tích khu vệ sinh: 32 m2 - Kích thước: mmmHBL 6,348 ××=×× - Diện tích khu vệ sinh: 24 m2 - Kích thước: mmmHBL 6,346 ××=×× - Diện tích nhà thay quần áo : 98 m2 - Kích thước: mmmHBL 6,3714 ××=×× IV.2.6. Cân điện tử . 2446 =×=S m2 IV.2.7. Trạm điện, nước. S = 50m2 - Kích thước: mmmHBL 6,3510 ××=×× • Tổng diện tích các công trình trong nhà máy: =ΣS 13320,75 m2 Chọn hệ số xây dựng Kxd =30%  Diện tích của toàn nhà máy: S = 5,44402 3,0 75,13320 = m2 74
  • 75. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường H 2 : SƠ ĐỒ MẶT BẰNG NHÀ MÁY: 1: Cổng chính 10: Nhà chứa rác: ( mm 1020 × ) 1’: Cổng phụ 11: Sàn sơ loại: ( mm 8,920 × ) 2: Phòng thường trực: ( mm 5,24 × ) 12: Dây chuyền phân loại: ( mm 2530 × ) 1 1’ 4 5 6 32 16 18 15 17 7 12 11 10 13 13 13 13 14 9 8 75
  • 76. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường 3: Nhà để xe đạp, xe máy: ( mm 1518 × ) 13: Khu ủ hiếu khí: [ ( )mmm 5,9195,58 × ] 4: Khu vực hành chính: ( mm 620 × ) 14: Khu nhà ủ chín: ( mm 5,24 × ) 5: Khu nhà ăn: ( mm 108,19 × ) 15: Dây chuyền tinh chế: ( mm 1026 × ) 6: Khu vệ sinh, nhà tắm: ( mm 1114 × ) 16: Khu nhà hoàn thiện: ( mm 1015 × ) 7: Gara ô tô:( mm 2230 × ) 17: Kho chứa sản phẩm: ( mm 3039 × ) 8: Trạm điện, nước: ( mm 510 × ) 18: Kho chứa chất phụ gia: ( mm 2,714 × ) 9: Trạm cân: ( mm 46 × ) CONTROL Whip1 CONTROL Object 337 76
  • 77. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường CHƯƠNG V NHỮNG VẤN ĐỀ CỦA NHÀ MÁY VÀ GIẢI PHÁP V.1. Vấn đề môi trường của nhà máy. V.1.1. Môi trường không khí: Trong quá trình hoạt động của nhà máy thì sự ô nhiễm môi trường không khí chủ yếu là do mùi hôi thối sinh ra từ rác thải. Sự ô nhiễm này xuất hiện ở các khu vực: - Khu nhà chứa rác nguyên liệu - Khu nhà sơ loại và dây chuyền phân loại rác thải. - Sân chứa rác loại trước khi vận chuyển đi chôn lấp Điều này có ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ của công nhân làm việc trực tiếp tại khu vực này cũng như môi trường của khu vực xung quanh. Ngoài ra trong khâu hoàn thiện môi trường không khí cũng có sự ô nhiễm do khí NH3 thoát ra từ quá trình hoà trộn Urờ (đạm ) vào mùn hữu cơ. V.1.2. Môi trường nước: Nước thải sản xuất, nước mưa: Quá trình chế biến rác thải không tạo ra nước thải sản xuất do nước rác chảy ra từ quá trình ủ rác đều được thu về bể chứa và được bơm lại các bể ủ nhằm bổ sung độ Èm. Do vậy chỉ có nước mưa và nước rửa trụi trờn mặt bằng xí nghiệp. Loại nước thải này có độ đục lớn, có chứa các chất lơ lửng, có nguồn gốc đất đá, mựn, cỏc hợp chất hữu cơ, vô cơ (từ rác thải) ..., dễ làm lắng đọng gây ô nhiễm nguồn nước. Lượng nước này không có thường xuyên và được ước tính khoảng 1m3 /ngày. Nước thải sinh hoạt: Trong quá trình hoạt động của nhà máy, lượng nước thải sinh hoạt tạo ra ước tính khoảng ~ 9 m3 /ngđ. Nước thải này sẽ được xử lý trong bể tự hoại, sau đó mới thải ra ngoài V.2. Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường: V.2.1. Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí: Do tính chất rác thải có nhiều thành phần khác nhau nên việc phân loại là khâu cần thiết và quan trọng nhằm nâng chất lượng sản phẩm. Khu vực phân loại cũng là nơi có môi trường làm việc bất lợi nhất vì nơi đây công nhân phải trực tiếp tiếp xúc với rác thải. Do vậy để giảm sự ô nhiễm phát sinh thì: - Lượng rác đầu vào được sử dụng ngay trong ngày, tránh để tình trạng lưu trữ rác trong thời gian dài. 77
  • 78. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường - Sử dụng các chế phẩm sinh học để khử mùi. - Sử dụng các quạt thông gió, thiết bị hỳt mựi tại dây chuyền phân loại. - Bố trí nhà xưởng thông thoáng. - Hệ thống nhà chứa rác, nhà sơ loại và dây chuyền phân loại nên đặt cuối hướng gió. - Sử dông trang thiết bị bảo hộ cho công nhân. - Phần mùn loại từ sàng lắc phải đưa lại bể ủ hiếu khí để đẩy nhanh quá trình phân huỷ, giảm phát sinh mùi. - Trồng cây xanh ở quanh khu vực nhà máy. V.2.2. Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước: Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước trước tiên và có hiệu quả cao là tổ chức hợp lý hệ thống thoát nước. Hệ thống thoát nước trong nhà máy là hệ thống thoát nước chung, bao gồm nước mưa, nước thải sinh hoạt và nước vệ sinh nhà xưởng thiết bị do vậy phải thường xuyên kiểm tra nạo vét, khai thông hệ thống thoát nước để trỏnh ỳng ngập. Nước rác ở bể chứa cũng cần được xử lý sơ bộ để tránh sự ô nhiễm. Ngoài ra nhà máy nên xây dựng một hệ thống xử lý sơ bộ nước thải trước khi thải ra ngoài để giảm sự ô nhiễm nguồn nước ở khu vực xung quanh. V.3. Vấn đề chi phí sản xuất và giải pháp. Chi phí cho việc xử lý rác chế biến thành phân bón vẫn còn khá cao so với việc chôn lấp rác. Do rác thải chưa được phân loại tại nguồn và trong thành phần rác thải có chứa nhiều tạp chất khú phõn huỷ nên: - Phải tốn chi phí cho công việc phân loại. - Làm giảm năng suất của các thiết bị. - Chất lượng sản phẩm chưa cao. Ngoài ra do thị trường tiêu thụ sản phẩm phân vi sinh còn hạn chế cho nên việc duy trì sản xuất còn gặp nhiều khó khăn. • Giải pháp: Hiện nay việc phân loại rác tại nguồn đang được thực hiện. Vì vậy chúng ta sẽ giảm được chi phí cho việc phân loại, tăng hiệu suất của thiết bị cũng như giảm chi phí cho việc vận chuyển rác loại đi chôn lấp và nâng cao chất lượng sản phẩm. Nhờ đó có thể giảm được giá thành sản phẩm và tăng công suất của nhà máy. Theo những nghiên cứu gần đây, phân compost được đánh giá là một trong những chất điều hoà đất tốt, cần thiết cho sự tăng trưởng của cây trồng. Nó có khả năng giữ độ Èm và các chất dinh dưỡng cho đất, có khả năng kết dính đất và giảm sự súi mũn. Phõn compost 78
  • 79. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường còn là chất có khả năng cải tạo và phục hồi đất do đó giảm nguy cơ thoỏi hoỏ của đất. Đây là ưu điểm quan trọng để phân compost có thể mở rộng thị trường tiêu thụ. KẾT LUẬN Qua quá trình làm đồ án thiết kế hệ thống xử lý rác thải sinh hoạt làm phân compost có thể thấy rằng: Với nhà máy công suất xử lý 100.000 tấn rỏc/năm thỡ sẽ giảm được khoảng 387 m3 rác thải trong ngày phải đem chôn lấp và cung cấp thêm được một lượng phân bón phục vụ cho nông nghiệp. Do vậy phương pháp xử lý rác thành phân bón là rất thiết thực và có tính khả thi cao đối với cỏc đụ thị nước ta. Ở nước ta do thị trường tiêu thụ sản phẩm còn hạn chế nờn cỏc nhà máy được xây dựng với mục đích xử lý rác thải là chủ yếu. Vì vậy việc mở rộng thị trường tiêu thụ cho sản phẩm là hết sức cần thiết đòi hỏi nhà nước phải có chính sách hỗ trợ đúng mức. 79
  • 80. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Ngụ Bỡnh (1997), Cơ sở xây dựng nhà công nghiệp, Xưởng in đại học tại chức trường ĐHBK Hà Nội. 2. Công ty môi trường đô thị Hà Nội (2002), Báo cáo tổng kết công tác quản lý chất thải rắn thành phố Hà Nội, Hà Nội. 3. Công ty môi trường đô thị Hà Nội, Xí nghiệp chế biến phế thải Cầu Diễn (2002), Tờ trình phê duyệt quy trình công nghệ chi tiết nhà máy phân hữu cơ Cầu Diễn. 4. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đình Quyến, Phạm Văn Ty (2000), Vi sinh vật học, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 5. Phạm Ngọc Đăng (2000), Quản lý môi trường đô thị và khu công nghiệp, Nxb Xây dựng, Hà Nội. 6. Tăng Văn Đoàn, Trần Đức Hạ, Kĩ thuật môi trường, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 7. Bùi Hải, Trần Thế Sơn (1999), Kỹ thuật nhiệt, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 8. Nguyễn Đức Lượng (1990), Nghiên cứu tính chất của mét số sinh vật có khả năng tổng hợp xenluloza và ứng dụng trong công nghiệp xử lý chất thải hữu cơ, Luận án PTS Khoa học. 9. Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, Quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học – Tập II ( Cơ học vật liệu rời ), Trường đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh. 10. Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị kim Thái (2001), Quản lý chất thải rắn – Tập I, Nxb Xây dựng, Hà Nội. 11. Đỗ Minh Phương (2001), Đồ án tốt nghiệp, Viện khoa học & công nghệ môi trường. 12. Trần Kim Quy (1980), Chất thải và hướng tận dụng, Nxb thành phố Hồ Chí Minh, 13. Nguyễn Thị Thu Thủy (2000), Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 80
  • 81. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường 14. Trường Đaị Học Xây Dựng Hà Nội, (1998), Đánh giá tác động môi trường của xí nghiệp chế biến phế thải Cầu Diễn Hà Nội, Hà Nội. 15. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên (1978), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất- tập I, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 16. Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên (1982), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất- tập II, Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 17. FAO (1980), Compost techlonogy - lecture, New Delhi. 18. Tchobanoglous George, Heisen Hilary, Vigil Samuel (1993), Intergrated Solid Waste Management, N.Y…Mc Graw-Hill. 19. Ha Noi National Workshop (2003), “ Technology of Municipal Solid Waste Treatment – Experiences and Challenges”, Science and Technics Publishing House, Hanoi. 20. Be’la G.Lipta’k (1974), Environmental engineer’s handbook – volume 2, . Chilton book company. 21. J.I Rodale and Staff (1971), The complete book of composting, Organic gardening and farming magazine. 81
  • 82. Đồ án tốt nghiệp - K44 Viện khoa học và công nghệ môi trường 82

×