Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN, ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT CHO 500.000 NGƯỜI BẰNG PHƯƠNG PHÁP Ủ PHÂN COMPOST HIẾU KHÍMỤC LỤCLỜI CẢM ƠNviiMỞ ĐẦU1CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN21.1.Định nghĩa về chất thải rắn21.2.Các nguồn phát sinh chất thải rắn21.3.Phân loại chất thải rắn đô thị31.4.Thành phần chất thải rắn đô thị41.5.Tính chất51.5.1.Tính chất vật lý51.5.2.Tính chất hóa học71.5.3.Tính chất sinh học10CHƯƠNG 2.TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP Ủ PHÂN COMPOST HIẾU KHÍ122.1.Tổng quan về phương pháp ủ phân sinh học122.1.1.Quá trình làm phân Compost122.1.2.Định nghĩa compost và quá trình chế biến compost122.1.3.Các phản ứng hóa sinh132.2.Các yếu tố ảnh hưởng142.2.1.Các yếu tố vật lý142.2.2.Các yếu tố hóa sinh172.3.Phương pháp chế biến phân compost hiếu khí202.3.1.Phương pháp ủ compost theo luống dài với thổi khí thụ động có xáo trộn (Turned, passively aerated windrows)202.3.2.Phương pháp ủ compost theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức212.3.3.Phương pháp ủ trong container212.4.Các giai đoạn trong quá trình sản xuất compost.222.4.1.Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu222.4.2.Giai đoạn lên men232.4.3.Giai đoạn ủ chin và ổn định mùn compost242.4.4.Giai đoạn tinh chế và đóng bao242.5.Các phương pháp chế biến phân compost hiện đang tiến hành trên thế giới252.5.1.Chế biến compost theo công nghệ Steinmuller – Đức252.5.2.Chế biến compost theo công nghệ Lemna27CHƯƠNG 3.ĐỀ XUẤT – PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ Ủ COMPOST HIẾU KHÍ293.1.Dự báo tăng trưởng dân số giai đoạn 2018 2030293.2.Dự báo khối lượng chất thải rắn sinh hoạt giai đoạn 2018 2030293.3.Xác định thành phần có trong mẫu CTRSH đem ủ303.4.Đề xuất phương án chế biến ủ phân compost hiếu khí323.4.1.Công nghệ ủ sinh học hiếu khí chất thải rắn hữu cơ chất thành đống có đảo trộn kết hợp thổi khí cưỡng bức.3233CHƯƠNG 4.THIẾT KẾ HỆ THỐNG Ủ PHÂN COMPOST HIẾU KHÍ364.1.Cơ sở tính toán364.2.Khu tiếp nhận rác364.3.Xác định vật liệu cần phối trộn364.4.Khu vực lưu trữ vật liệu phối trộn384.5.khu vực phối trộn vật liệu384.6.Thiết kế hệ thống hầm ủ compost394.7.Tính toán hệ thống thu gom nước rỉ rác404.8.Tính toán hệ thống cấp khí414.8.1.Tính toán lượng khí cần cung cấp414.8.2.Hệ thống phân phối khí424.9.Khu vực ủ chín và ổn định mùn compost424.10.Hệ thống phân loại thô434.11.Hệ thống phân loại tinh444.12.Ước tính diện tích mặt bằng và các công trình phu trợ45TÀI LIỆU THAM KHẢO47
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG ĐỒ ÁN XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT CHO 500.000 NGƯỜI BẰNG PHƯƠNG PHÁP Ủ PHÂN COMPOST HIẾU KHÍ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN : THS NGUYỄN NGỌC TRINH SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN PHẠM ĐÌNH THỐNG : ĐÀO DUY TÚ BÌNH LỚP : 05_QTTB TP HCM, 10/2018 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí MỤC LỤC GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí DANH MỤC HÌNH GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí DANH MỤC BẢNG DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí LỜI CẢM ƠN Trước hết chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô công tác giảng dạy khoa Môi Trường - Trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường TP.HCM Đã tận tâm dạy bảo truyền đạt kiến thức quý báu cho bọn em suốt trình học tập Đặc biệt chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn Cô Nguyễn Ngọc Trinh người hướng dẫn tận tình tạo điều kiện giúp đỡ tụi em suốt trình thực nhiệm vụ đồ án Chúng em chân thành cảm ơn Thư viện trường ĐH Tài Nguyên & Môi Trường tạo điều kiện thuận lợi cho em có nguồn tài liệu cụ thể xác thực để tham khảo hoàn thành tốt đồ án giao Bên cạnh đó, nhóm muốn chuyển lời cảm ơn sâu sắc đến bạn bè lớp 05QTTB cạnh bên ủng hộ tinh thần sát cánh bên nhóm cần trợ giúp Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện: Đào Duy Tú Bình Nguyễn Phạm Đình Thống GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí MỞ ĐẦU Hiện nay, q trình cơng nghiệp hóa đại hóa Việt Nam diễn mạnh mẽ, với hình thành, phát triển ngành nghề sản xuất, gia tăng nhu cầu tiêu dùng hàng hóa, nguyên vật liệu, lượng, động lực thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội đất nước Tuy nhiên, kèm với nỗi lo môi trường, đặc biệt vấn đề chất thải rắn chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp, chất thải nông nghiệp, chất thải y tế, chất thải xây dựng, chất thải nguy hại, , gây ô nhiễm môi trường mỹ quan đô thị Ở nước phát triển giới rác xử lý theo nhiều phương pháp tiên tiến hợp vệ sinh như: thiêu đốt công nghệ cao, xử lý sinh học phương pháp lên men, hay đem chôn lấp Tuy nhiên Việt Nam rác thải chủ yếu đem chơn lấp đòi hỏi phải có diện tích đất đủ lớn để đáp ứng nhu cầu chôn lấp rác Để giải phần vấn đề cần có phương pháp xử lý rác khác phù hợp với điều kiện thực tế Ủ phân compost hướng có triển vọng cho mục đích này, nước ta nước nơng nghiệp cần sử dụng lượng lớn phân bón cho trồng Đặc biệt ngành nông nghiệp nước ta lại đứng trước nguy bị thối hóa đất nông dân lạm dụng vào việc sử dụng phân hóa học, phân hữu cần thiết để cải thiện chất lượng đất Tại thành phố Hồ Chí Minh tình hình nhiễm rác thải sinh hoạt vấn đề cấp bách cần giãi Nhưng lượng rác đem chôn lấp Biến chúng thành phân compost biến rác thành tiền Hoạt động mang lại nhiều lợi ích kinh tế, khơng chúng tiết kiệm chi phí diện tích mặt chôn lấp rác, tận dụng nguồn tài nguyên rác, tạo thêm hội việc làm cho người dân Trước tình hình chất thải rắn sinh hoạt ngày gia tăng nhanh chóng, có khả gây nhiều tác hại đến người môi trường tương lai gần Cho nên mục tiêu đồ án đưa quy trình, hệ thống chế biến phân Compost từ rác thải sinh hoạt cuả Khu dân cư 500.000 người Góp phần bảo vệ mơi trường, giữ gìn mỹ quan cho thành phố Hồ Chí Minh: xanh – – đẹp GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN Định nghĩa chất thải rắn •Chất thải rắn (solid waste): Chất thải rắn bao gốm tất chất thải dạng rắn, phát sinh hoạt động người sinh vật, thải bỏ chúng khơng hữu ích hay người không muốn sử dụng (Nghị định số 59/2007/NĐ-CP ngày 09 tháng năm 2007 Quản lý chất thải rắn) Tài liệu đặc biệt quan tâm đến CTR sinh hoạt, tích lũy chúng có khả gây ảnh hưởng lớn đến môi trường sống người 1.2 Các nguồn phát sinh chất thải rắn Nguồn gốc phát sinh, thành phần tốc độ phát sinh chất thải rắn sở quan trọng để thiết kế, lựa chọn phương pháp công nghệ xử lý chất thải rắn [1] Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh từ nhiều nguồn khác hoạt động cá nhân xã hội từ khu dân cư, chợ , siêu thị, nhà hàng, khách sạn, cơng ty, văn phòng, nhà máy công nghiệp [1] Bảng 1.1 Nguồn gốc loại chất thải Nguồn phát sinh Khu dân cư Khu thương mại Cơ quan, cơng sở Cơng trình xây dựng Dịch vụ công cộng đô thị Các khu công nghiệp Nơi phát sinh Hộ gia đình, biệt thự, chung cư, Nhà kho, nhà hàng, chợ, khách sạn, nhà trọ, trạm sửa chữa dịch vụ, Trường học, bệnh viện,văn phòng quan phủ, Khu nhà xây dựng mới, sữa chửa nâng cấp mở rộng đường phố, cao ốc, Hoạt động dọn rác vệ sinh đường phố, cơng viên, khu vui chơi giải trí, bải tắm, Công nghiệp xây dựng chế tạo, công nghiệp nặng nhẹ, nhiệt điện, hóa chất, lọc dầu, GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình Các dạng chất thải rắn Thực phẩm dư thừa, giấy, can nhựa, thủy tinh, nhôm, Giấy, nhựa, thực phẩm dư thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại, Giấy, nhựa, thực phẩm dư thừa, thủy tinh, kim loại, chất thải nguy hại, Gỗ, bê tông, thép, gạch, thạch cao, bụi, Rác cành cắt tỉa, chất thải chung khu bui chơi giải trí, Chất thải trình chế biến cơng nghiệp, phế liệu, rác thải sinh hoạt, Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Đồng cỏ, đồng ruộng, vườn ăn trái, chăn nuôi Nông nghiệp Thực phẩm bị thối rửa, sản phẩm nông nghiệp thừa,chất độc hại, (Nguồn: Nguyễn Văn Phước – Giáo trình Quản lý xử lý Chất Thải Rắn) 1.3 Phân loại chất thải rắn đô thị Việc phân loại chất thải rắn giúp xác định loại khác chất thải rắn sinh Khi thực việc phân loại chất thải rắn giúp gia tăng khả tái chế tái sử dụng lại vật liệu chất thải, đem lại hiệu kinh tế bảo vệ mơi trường [2] • Chất thải rắn sinh hoạt Chất thải rắn sinh hoạt chất thải rắn thải trình sinh hoạt hàng ngày người nhà ở, chung cư, quan, trường học, sở sản xuất, hộ kinh doanh, khu thương mại nơi công cộng khác [2] Chất thải rắn sinh hoạt không bao gồm chất thải nguy hại, bùn cặn, chất thải y tế, chất thải rắn xây dựng chất thải từ hoạt động nông nghiệp [2] • Chất thải rắn công nghiệp Chất thải rắn công nghiệp loại chất thải bị loại bỏ khỏi trình sản xuất cơng nghiệp, tiểu thủ cơng nghiệp Lượng chất thải chưa phải phần loại bỏ cuối vòng đời sản phẩm mà sử dụng làm đầu vào cho số nghành công nghiệp khác [2] • Chất thải xây dựng Chất thải xây dựng gồm phế thải đất đá, gạch ngói, bê tơng, cát, sỏi,… hoạt động xây dựng hay đập phá cơng trình xây dựng [2] • Chất thải nông nghiệp Chất thải nông nghiệp chất thải từ hoạt động sản xuất nông nghiệp trồng trọt, thu hoạch loại trồng, sản phẩm thải từ chế biến sữa, lò giết mổ… [2] 1.4 Thành phần chất thải rắn đô thị Thành phần CTR mô tả phần riêng biệt mà từ tạo nên dòng chất thải Mối quan hệ thành phần thường biểu thị phần trăm theo khối lượng [3] Thành phần lý, hóa học chất thải rắn thị khác tùy thuộc vào địa phương, vào mùa khí hậu, vào điều kiện kinh tế nhiều yếu tố khác [3] GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Bảng 1.2 Thành phần chất thải rắn đô thị theo nguồn phát sinh Nguồn phát sinh Dân cư khu thương mại Chất thải rắn đặc biệt (dầu, mỡ, bình điện, ) Chất thải nguy hại Cơ quan, công sơ Công trinhg xây dựng Đường phố Cây xanh phong cảnh Khu vực công cộng Thủy sản Bùn đặc từ nhà máy xử lý Trọng lượng (%) Dao động 50 - 75 Trung bình 62,0 – 12 5,0 0,1 – 1,0 3-5 – 20 2–5 2–5 1,5 – 0,5 – 1,2 3–8 0,1 3,4 14 3,8 3,0 0,7 Nguồn: G Tchobanoglous, H Theisen, S Vigil, Intergrated solid waste management, McGraw – Hill Inc, 1993 Bảng 1.3 Thành phần chất thải rắn thị theo tính chất vật lý STT Thành phần Chất hữa Thực phẩm thừa Giấy Giấy carton Nhựa Nilon Vải vụn Cao su mềm Cao su cứng Gỗ Chất vô Thủy tinh Lon đồ hộp Sắt Kim loại màu Sành, sứ Bông băng Xà bần Xốp Tỷ lệ (%) Dao động Đặc trưng 68,2 – 90 1,0 – 19,7 – 4,6 – 10,8 – 36,6 – 14,2 0–0 – 2,8 – 7,2 79,1 5,18 0,18 2,05 6,84 0,98 0,13 0,66 – 25,0 – 10,2 0–0 – 3,3 – 10,5 0–0 – 9,3 – 1,3 1,94 1,05 0,36 0,74 0,67 0,12 (Nguồn: Centema, Báo cáo: Hội nghị thượng đỉnh môi trường người, Stockholm – Thụy Sỹ, 2002) GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Bảng 1.3 cho thấy thành phần riêng biệt chất thải rắn sinh hoạt, rác thực phẩm chiếm tỷ lệ cao nhất, giấy, nilon, nhựa, , xốp có giá trị thấp 1.5 Tính chất 1.5.1 Tính chất vật lý •Khối lượng riêng Khối lượng riêng định nghĩa khối lượng vật chất đơn vị thể tích, tính lb/ft3, lb/yd3, kg/m3 Khối lượng riêng chất thải rắn thay đổi tuỳ thuộc vào trạng thái chúng chất thải đổ đống có nén khơng nén [3] Khối lượng riêng rác khác tùy theo vị trí địa lý, mùa năm, thời gian lưa trữ, … Do đó, chọn giá trị khối lương riêng cần phải xem xét yếu tố để giảm bớt sai số kéo theo cho phép tính tốn Khối lượng riêng rác sinh hoạt khu đô thị lấy từ xe ép rác thường giao động khoảng từ 300 đến 700 lb/yd3 (từ 178 đến 415 kg/m3), giá trị đặc trương thường vào khoảng 500 lb/yd3 (297 kg/m3) [3] •Độ ẩm Độ ẩm chất thải rắn tỷ số lượng nước có lượng chất thải khối lượng chất thải Độ ẩm chủa chất thải rắn thường biểu diễn theo hai cách: tính theo thành phần phần trăm khối lượng ước thành phần phần trăm khối lượng khô Trong lĩnh vực quản lý chất thải rắn, phương pháp khối lượng ước thông dụng [3] Bảng 1.4 Khối lượng riêng hàm lượng ẩm chất thải có rác sinh hoạt Loại chất thải Rác khu dân cư (không nén) Thực phẩm Giấy Carton Nhựa Vải Cao su Da Rác vườn Gỗ Thủy tinh Lon thiếc GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 10 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí tử kg/kmol 12.01 1.01 16.00 14.01 32.07 C H O N S CTRSH khô 1.60 2.54 0.94 0.074 0.005 CTRSH ướt 1.6 9.17 4.27 0.074 0.005 Bảng 3.7 Tỉ số mol ngun tố hố học có CTRSH có khơng có ngun tố S, có khơng có nước Thành phần C H O N S Tỉ số mol (N =1) CTRSH khô CTRSH ướt 22 22 34 124 13 58 1 0.06 0.06 Tỉ số mol (S=1) CTRSH khô CTRSH ướt 320 320 508 1834 188 854 15 15 1 Cơng thức hố học (bỏ qua nguyên tố S) là: CTRSH khô: C22H34O13N CTRSH ướt: C22H124O58N Cơng thức hố học (có nguyên tố S) CTRSH khô: C320H508O188N15S CTRSH ướt: C320H1834O854N15S 3.4 Đề xuất phương án chế biến ủ phân compost hiếu khí 3.4.1 Cơng nghệ ủ sinh học hiếu khí chất thải rắn hữu chất thành đống có đảo trộn kết hợp thổi khí cưỡng Dựa tình hình phát triển Việt Nam xã hội, người môi trường xét thấy việc xử lý CTR phương án lựa chọn tối ưu mang lại nhiều lợi ích với đạt hiệu thu hồi compost từ nguồn CTR sinh hoạt khổng lồ Tất đặc điểm bật sau giúp hệ thống chế biến Compost có vốn đầu tư chi phí vận hành bảo dưỡng thấp so với hệ thống có Bên cạnh đó, hệ thống dễ mở rộng thêm để tăng công suất cho tương lai GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 37 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Rác sinh Trạm cân Hố Nước rác thu rỉ Phân loại Bãi tiếp Băng tải Tuyển từ Nghiền Chế phẩm khử mùi Nylong, giấy, thủy Vật liệu kim loại Tái chế Sàng Cung cấp ẩm Đảo trộn CO 2↑, Thổi khí H2O↑ Ủ chất Nước rỉ Sàng Bổ GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình sung Đóng bao 38 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Thuyết minh cơng nghệ: Quá trình diễn sau: Rác sinh hoạt từ khu dân cư thu gom tập trung vận chuyển qua trạm cân lưu trữ bãi tiếp nhận Sau rác phân loại thủ cơng công nhân xếp thành hai hàng hai bên băng tải để phân loại rác hữu phân hủy sinh học Tại nước rỉ rác thu gom tập trung hố chứa nước phun chế phẩm khử mùi Rác sau phân loại thủ công tiếp tục qua khâu tuyển từ Tại mảnh kim loại nhỏ vật liệu kim loại sót lại khâu phân loại thủ cơng thu hồi mang tái chế Nguyên liệu chất thải rắn hữu tiếp tục nghiền sàng nghiền lần (đối với hạt kích thước chưa phù hợp) trước vào khâu đảo trộn nguyên liệu phải đạt kích thước tối ưu từ -50 mm cho trình ủ diễn thuận lợi Ở khâu đảo trộn nguyên liệu làm phân compost ổn định thành phần dinh dưỡng tạo điều kiện tối ưu độ ẩm cho vi sinh vật thích nghi phát triển Tiếp đến khâu quan trọng q trình giai đoạn ủ chất thải rắn hữu Trong q trình ủ, khơng khí ln cấp vi sinh vật hiếu khí phát triển Quá trình ủ làm tăng nhiêt độ lên 50 – 65oC tiêu diệt mầm bệnh làm cho rác thải hoại mục Quá trình thúc đẩy nhờ quạt gió cưỡng Thời gian ủ 21 ngày, rác đưa vào ủ chín thời gian 28 ngày Sau sàng để thu lấy phần lọt qua mà hạt có kích thước lớn phải tách cho quay lại khâu nghiền để tiếp tục ủ Cuối thu phân hữu tinh bán phối trộn thêm thành phần khác đóng bao Ưu điểm: Loại trừ lượng lớn rác sinh hoạt bao gồm chất hữu thành phần gây ô nhiễm môi trường đất, nước, khơng khí Sử dụng lại chất hữu có thành phần rác thải để chế biến làm phân bón phục vụ nơng nghiệp theo hướng cân sinh thái Hạn chế việc nhập phân hóa học để bảo vệ đất đai Tiết kiệm đất sử dụng làm bãi chôn lấp Tăng khả chống ô nhiễm môi trường Cải thiện điều kiện sống cộng đồng Vận hành đơn giản, bảo trì dễ dàng Dễ kiểm soát chất lượng sản phẩm Giá thành tương đối thấp, chấp nhận Phân loại rác thải tái sử dụng chất tái chế (kim loại màu, sắt thép, nhựa, giấy…) phục vụ cho công nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 39 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Trong q trình chuyển hóa, nước rác chảy Nước thu lại hệ thống rãnh xung quanh khu vực để đưa bể đặt cuối khu ủ rác Tại nước rác bơm tưới vào rác ủ để bổ sung độ ẩm Nhược điểm: Mức độ tự động công nghệ chưa cao Việc phân loại chất thải phải thực phương pháp thủ công nên dễ gây ảnh hưởng đến sức khỏe Nạp liệu thủ công, suất Phần tinh chế chất lượng tự trang tự chế Phần pha trộn đóng bao thủ cơng, chất lượng không GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 40 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí CHƯƠNG 4.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG Ủ PHÂN COMPOST HIẾU KHÍ Cơ sở tính tốn Cơng suất xử lý: 400 tấn/ngày cho giai đoạn 2018 – 2022 (5 năm) Độ ẩm ban đầu: 60% Tro: 5% Tỷ lệ C/N: 22/1 Kích thước hạt đầu vào: 5-50 mm Khối lượng riêng CTRSH đầu vào: 320 kg/m3 = 0.32 tấn/m3 (Giả thuyết) Chế phẩm EM men vi sinh bổ sung 4.2 Khu tiếp nhận rác Để đảm bảo nhà máy lúc có nguyên liệu để hoạt động hay lúc gặp cố nhà máy gián đoạn hoạt động thời gian, khoảng thời gian cần thiết dành cho việc tu sữa chữa máy móc thiết bị làm lượng chất thải rắn thug om bị tồn đọng lại Vì khu tiếp nhận thiết kế để lưu rác lại hai ngày Q = 400 = 800 V = 800 0.32 = 2500 m3 Chọn chiều cao tối đa rác đạt khu tiếp nhận 2.5 m diện tích cần thiết cho khu tiếp nhận là: Stn = 2500 2.5 = 1000 m2 Kích thước khu tiếp nhận: D x R = 40m 25m Khu tiếp nhận thi cơng với mái che tơn có gắn thêm quạt thơng gió tự nhiên, có tường bao xung quanh Ngồi thiết lập hệ thống thug om nước rĩ rác từ trình lưu trữ đến bể chứa trung tâm trạm xử lý việc phun chế phẩm khử mùi diệt côn trùng tiến hành liên lục suốt trình hoạt động 4.3 Xác định vật liệu cần phối trộn Tính chất nguyên liệu mang ủ compost: Tỷ lệ C/N: 22/1 Hàm lượng tro: 5% (Giả thuyết) GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 41 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Độ ẩm: 60% (Giả thuyết) Từ kết tiến hành ủ compost mà phải tiến hành phối trộn với thành phần khác để nguyên liệu đầu vào đạt tỷ lệ C/N dao động từ 25/1 – 50/1 Vật liệu lựa chọn để phối trộn rơm rạ, tính chất vật liệu phối trộn sau: Tỷ lệ C/N: 84/1 Độ ẩm: 10% Hàm lượng N chiếm 0.59% khối lượng khô Khối lượng riêng rơm rạ: 0.11 tấn/m3 Bảng 4.1 So sánh tính chất vật liệu mang ủ vật liệu phối trộn Thành phần C/N Độ ẩm Khối lượng riêng Tro Rơm rạ 84/1 10% 0.32 tấn/m3 - CTRSH 22/1 60% 0.11 tấn/m3 5% Xác định hàm lượng rơm cần phối trộn: Gọi R khối lượng rơm cần phối trộn với 1kg nguyên liệu ban đầu Hàm lượng C có 1kg nguyên liệu = 0.53kg Hàm lượng N có 1kg nguyên liệu = 0.53/22 = 0.024kg Hàm lượng N có R kg rơm rạ = Rx5.9x10-3 kg Hàm lượng C có R kg rơm rạ = 84x(Rx5.9x10-3) kg Hỗn hợp sau trộn cần đạt tỷ lệ C/N = 25/1 Với nguyên liệu đầu vào có độ ẩm 60% 1kg ngun liệu khối lượng khơ 0.4 kg Vậy khối lượng rơm rạ cần phối trộn cho kg nguyên liệu là: R = 0.4 x 0.2 = 0.08 (kg) Khối lượng rơm rạ cần bổ sung cho ngày là: 32 tấn/ngày Độ ẩm hỗn hợp sau trộn: GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 42 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí 4.4 Khu vực lưu trữ vật liệu phối trộn Do tính chất CTR bắt buộc phải phối trộn với loại vật liệu khác nên phải có khu vực chứa riêng loại vật liệu nhằm lúc có sẵn để tiến hành phối trộn có yêu cầu Tuỳ theo tình hình giai đoạn mà kho tiếp nhận loại vật liệu khác Theo tính tốn từ phần trên, hàng ngày nhà máy cần có 32 rơm rạ cần cung cấp cho việc phối trộn Từ khối lượng sử dụng để làm cho việc tính tốn Để dự trữ tính an tồn thiết kế kho với cơng suất gấp đôi khối lượng vật liệu 64 tấn/ngày Với khối lượng riêng rơm rạ 0.11 tấn/m3 Thể tích kho chứa V = 64 0.11 = 580 m3 Tính chất kho dùng để lưu trử loại vật liệu khơng có đặc tính đặc biệt chất lượng bảo quản nên kho tiếp nhận vật liệu cao tối đa m Vì diện tích kho là: Slt = 580 = 290 m2 Kích thước kho lưu trữ: D R = 20 m 14.5 m 4.5 Khu vực phối trộn vật liệu Khu vực dành cho việc phối trộn hỗn hợp ủ phân đặt khuôn viên khu chuẩn bị nguyên liệu (khu phân loại thủ công) Khu phối trộn thiết kế nhằm đáp ứng việc phối trộn lượng nguyên liệu đủ cung cấp ngày với khối lượng lớn vừa làm nơi lưu trữ lượng nguyên liệu sau phân loại chưa tiến hành đảo trộn nơi lưu trữ lại nguyên liệu sau trộn chưa tiến hành ủ Để bảo đảm độ an tồn khoảng trống thích hợp cho xe đảo trộn thực nhiệm vụ Khu vực thiết kế có diện tích gấp 1,5 lần khu tiếp nhận CTR ban đầu Diện tích khu phối trộn: Chọn kích thước khu nhà: CTR hữu sau qua giai đoạn phân loại thủ công từ công nhân đưa qua khu phối trộn Tại đây, nhân viên kỹ thuật tiến hành đo đạc yếu tố kỹ thuật sau định hàm lượng vật liệu phối trộn Khi cung cấp đủ vật liệu phối trộn, xe đảo trộn tiến hành đảo trộn Nguyên tắc, phải đảo thật tạo điều kiện tốt giúp thành phần vật liệu phối trộn hòa vào CTR Sau đảo trộn GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 43 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí xong, nhân viên kỹ thuật tiến hành lấy mẫu phân tích tiêu lần đạt xe xúc đưa nguyên liệu tới hầm ủ tiến hành ủ 4.6 Thiết kế hệ thống hầm ủ compost Tổng khối lượng chất thải cần vận chuyển vê hàm ủ ngày là: MT = MCTR + Mrơm rạ = 400 + 32 = 432 tấn/ngày Giả định khối lượng riêng hỗn hợp sau phối trộn là: 0.3 tấn/m3 Thể tích hỗn hợp cần ủ ngày là: VỦ = 432 0.3 = 1440 m3/ngày Chiều cao thiết kế hầm ủ: HỦ = H + HBV = + 0.5 = 3.5 m (với HBV chiều cao bảo vệ chọn 0.5) Thời gian ủ nguyên liệu hầm theo quy định 21 ngày Chọn số lượng hầm ủ ngày là: hầm Thể tích hầm ủ: 1440 = 360 m3/hầm Kích thước hầm ủ: D R H = 15m 8m 3m Vậy tổng số hàm cần thiết cho nhà máy hoạt động liên tục là: Số ngày ủ hầm x số hầm ủ ngày = 21 = 84 (hầm ủ) Tổng diện tích ủ phân compost: Sup = 84 hầm x (15 x 8) (m2/hầm) = 10080 m2 = 1.008 Khối lượng nguyên liệu cung cấp cho hầm ủ ngày là: Mhầm = 4324 = 108 tấn/hầm/ngày Tường xây hầm ủ dày 200mm Thiết kế hàng, hàng dãy dãy gồm hầm, chia làm bên bên hàng Tổng chiều rộng dãy tính theo chiều rộng hầm Chiều dài hàng lần chiều dài hầm ủ cộng với khoảng cách dãy sát (2 m) khoảng cách lớn hàng với (4m) Giữa hàng cách m dãy cách 2m Chiều dài khu hầm ủ: 8= 120 m Chiều rộng khu hầm ủ là: 32 + = 114 m Hầm xây dựng bê tơng cốt thép có xây dựng mái che Dưới đáy hầm có hệ thống cung cấp khí hệ thống thu nước rò rỉ sinh trình phân huỷ chất hữu GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 44 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Nước rò rỉ thu bể tập trung khu xử lý nước thải tập trung khu liên hợp xử lý chất thải rắn Bảng 4.2 Tổng kết số liệu tính tốn hầm ủ Thơng số Tổng lượng rác đem ủ Số hầm ủ Kích thước hầm ủ Dài Rộng Cao Lượng rác hầm ủ Khối lượng rơm rạ phối trộn 4.7 Đơn vị Tấn/ngày Hầm/ngày Hầm/nhà máy Hầm/hàng Hầm/Dãy Giá trị 432 84 14 m m m Tấn Tấn/ngày 15 108 32 Tính tốn hệ thống thu gom nước rỉ rác Độ ẩm rác ủ đạt 50 – 60%, tỷ trọng 0.3, độ ẩm rác sau ủ vào khoảng 30% Lưu lượng nước rỉ rác phát sinh theo cơng thức: Trong đó: Wrr: Lượng nước rỉ rác phát sinh ngày GR: lượng rác hữu hầm ủ (108 tấn/ hầm) : lượng nước rỉ rác có chất hữu ủ ngày đêm ( dao động từ 0.1 – 0.2) Chọn R: tỷ lệ nước bay so với lượng nước ảnh hưởng sục khí q trình ủ R =80 – 90% Chọn R = 80% Xây dựng rãnh thu nước cho 84 hầm ủ Lấy chiều dài tổng chiều dài hẩm ủ, thời gian lưu nước rãnh ngày Lượng nước rỉ rác phát sinh từ 84 hầm ngày: W= 84 x 2.16 x = 362.88 (m3) GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 45 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Chọn thiết kế mương thu nước rỉ rác dọc theo bề ngang bể, cạnh hướng vào trung tâm Độ sâu 0,2 m, độ rộng 0,2 m độ dốc sàn 5% hướng mương thu nước rỉ rác Ở cuối dãy có ống chơn mặt đất thu lấy nước rỉ rác từ mương chảy Đường kính ống thu nước rỉ rác 300 mm 4.8 Tính tốn hệ thống cấp khí 4.8.1 Tính tốn lượng khí cần cung cấp Trước chưa có ngun liệu, cửa trước sau mở, nguyên liệu nạp đầy, cửa đóng lại bắt đầu thổi khí cưỡng Việc thổi khí cho bể ủ điều khiển tự động nhờ tín hiệu nhiệt độ khối ủ phản hồi bảng điều khiển trung tâm Khối lượng khơng khí thật cần thiết phải cung cấp cho hầm ủ suốt q trình ủ tính tốn sau Lượng khơng khí (oxy) cần thiết cho q trình phân hủy tính tốn dựa vào phương trình phản ứng oxy công thức phân tử nguyên liệu làm compost Phương trình phản ứng: (5320) (2976) (432 tấn) (Moxy) Từ phương trình với 432 CTR cần tối thiểu lượng Oxy là: Để đảm bảo hiệu trình làm compost ta cần cung cấp dư lượng Oxy Lượng Oxy cần cung cấp thực tế: Vì oxy chiếm 21% khơng khí nên lượng khơng khí cần cung cấp là: Với khối lượng riêng không khí 1,3 kg/m 3, thể tích khơng khí cần cung cấp: Tổng lượng khí cần cung cấp cho hầm ủ ngày (trong tổng số 21 ngày cấp khí): GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 46 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí 4.8.2 Hệ thống phân phối khí Thời gian vận hành hầm ủ chia thành giai đoạn; Với lượng khí cần cung cấp ngày 12665 m3/ngày.đêm/bể Phân bố thời gian cấp khí sau: + Giai đoạn 1: ủ ngày, cấp khí liên tục 20 h/ngày (chu kỳ 10 thổi lần, thời gian máy nghỉ giờ/1 lần thổi khí) + Giai đoạn 2: ủ 16 ngày, cấp khí h/ngày (thổi khí theo chế độ thổi lần thời gian thổi khí t = 60 phút) • Tính tốn lượng khí cần cấp cho giai đoạn • Tính tốn lượng khí cần cấp cho giai đoạn Chọn đường ống cấp khí d = 200 mm • Vận tốc khí cần cấp cho giai đoạn 1, tính theo cơng thức: • Vận tốc khí cần cấp cho giai đoạn 2, tính theo cơng thức: 4.9 Khu vực ủ chín ổn định mùn compost Khu vực dùng để tiếp nhận lượng bùn sau qua giai đoạn ủ lên men hầm ủ Mùn sau chuyển qua khu vực lưu lại vòng 28 ngày trước chuyển qua giai đoạn tinh chế thành phân compost Khu vực thiết kế có mái che, khơng phân thành ngăn hầm ủ, xung quanh trống khơng có tường Vì phải đáp ứng lượng nguyên liệu tương đương với lượng nguyên liệu mà khu vực ủ phân compost tiếp nhận nên diện tích khu vực ủ thiết kế diện tích khu ủ phân compost là: Khu vực ủ chín có kích thước: D × R = 200m × 50.4m Khu vực hoạt động có vai trò khơng nơi ổn định mùn ủ chín mà có vai trò điều hòa sản phẩm cuối bị ứ đọng thị trường, nhà máy tạm ngưng hoạt động giai đoạn tinh chế cuối sản phẩm, giai đoạn đầu diễn nhằm giải vấn đề tồn đọng lại CTR nhà máy Do vậy, GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 47 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí xem kho chứa nguyên liệu chưa thành phẩm nhà máy ổn định thị trường bắt đầu hoạt động bình thường trở lại 4.10 Hệ thống phân loại thô Hệ thống phân loại thô khởi đầu cho giai đoạn phân loại mùn sau ủ Hệ thống đầu tư hồn tồn mới, có phận là: − Phễu lắc trung gian − Hệ thống băng chuyền − Thùng quay Nguyên liệu sau ủ chín xe xúc vận chuyển tới khu vực phân loại nạp liệu vào phễu lắc trung gian hệ thống phân loại thô Phễu lắc thiết kế có kích thước lỗ bên 100 mm 100 mm, lỗ có nhiệm vụ giữ lại hạt vật liệu có kích thước lớn 100 mm suốt trình rung phễu Phần vật liệu không qua phễu lắc công nhân cào xuống thùng chứa bên đem chôn lấp vật liệu khơng mục đích tái chế hay tái sử dụng cho việc Phần lọt qua phễu lắc xem đạt yêu cầu giai đoạn rơi vào băng tải chuyển đến thùng quay Thùng quay có kích thước lỗ bên nhỏ gấp đôi phễu lắc trung gian 50 mm 50 mm Khi thùng quay hoạt động nguyên liệu xáo trộn theo chiều quay thùng làm vật liệu hữu tách khỏi vật liệu phi hữu Sau tách vật liệu hữu rơi xuống vít tải chuyển đến thùng chứa đặt phía cuối vít tải, phần công nhân vận chuyển tới hệ thống phân loại tinh giai đoạn Vật liệu lại số khơng có nguồn gốc hữu cơ, chủ yếu thành phần lại có kích thước lớn lớn kích thước lỗ thùng quay trượt theo mặt sàng thùng quay rơi xuống băng tải (băng tải đặt vng góc với thùng quay), phần băng tải chuyển tới khu vực chứa chất thải phi hữu Khu vực phân loại thơ có kích thước D R = 50 m 10 m 4.11 Hệ thống phân loại tinh Máy phân loại tinh có nguyên tắc hoạt động giống máy phân loại thô Tuy nhiên, máy phân loại tinh có cấu tạo có phần khác kích thước lỗ mắt lưới nhỏ so với máy sàng thô Nguyên liệu từ thùng chứa sau phân loại thô vận chuyển qua máy sàng tinh, sau nguyên liệu qua máy sàng tạp chất lẫn mùn hữu sành, sứ, nắp bia, đá, … tách khỏi mùn Mùn hữu sau lọt qua lỗ mặt sàng rơi xuống vít tải chuyển tới khu Hệ thống thiết kế cung cấp công ty Menart (Bỉ) Với thông số kỹ thuật sau: GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 48 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Bảng 4.3 Thơng số kỹ thuật loại máy sang [8] Thông số kỹ thuật Động Động Diesel động phục vụ thùng quay động điện kéo băng tải Phễu lắc trung gian Độ cao miệng nạp liệu Miệng phễu Cơng suất nạp Kích thước lỗ sàng Băng chuyền phiễu: dài Băng chuyền phiễu: rộng Thùng quay Đường kính Độ dài Mắc lưới chuẩn Khoang Băng chuyền Độ dài Rộng Độ nghiêng Công suất máy sàng Máy sàng thô (TR 1535) Máy sàng tinh (TR 1850) 26 kW – 35 HP 5,50 kW 7,50 kW 26 kW – 35 HP 5,50 kW 7,50 kW 2,50 m 3,85 m 1,70 m 3,50 100 mm 100 mm 4,00 m 1,10 m 2,50 m 3,85 m 1,70 m 3,50 20 mm 20 mm 4,00 m 1,10 m 1,50 m 3,50 m 50 mm 50 mm 1,50 m 3,50 m 10 mm 10 mm 8,00 m 1,10 m 30o 10 – 30 8,00 m 1,10 m 30o 75 Hình 4.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ tinh chế phân compost Chú thích: Phễu lắc trung gian; Thùng quay với kích thước lỗ sàng 50 mm 50 mm; GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 49 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí Thùng quay với kích thước lỗ sàng 10 mm 10 mm; Thiết bị phân loại trọng lực; Phễu nạp liệu cho máy đóng bao; Máy đóng bao; 4.12 Ước tính diện tích mặt cơng trình phu trợ = (1000 + 290 + 1500 + 10080 +10080 + 500) 1,71 = 40099.5 m2 Trong đó: Stn: Diện tích khu tiếp nhận m2 Slt: Diện tích lưu trữ vật liệu phối trộn m2 Spt: Diện tích phối trộn m2 Sup: Diện tích ủ phân m2 Suc: Diện tích ủ chín m2 Stc: Diện tích khu vực tinh chế đóng bao m2 Vậy, diện tích mặt khu vực sản xuất phân hữu vi sinh ước tính vào khoảng 40.099,5 m2 ( ha) Dự tính chiều dài 215 m chiều rộng khu đất cần thiết 186.4 m GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 50 Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Phước, Giáo trình quản lý xử lý chất thải rắn, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội, 2007 [2] Nguyễn Trung Việt, Giáo trình quản lý chất thải rắn sinh hoạt, Nhà xuất tri thức, TP.HCM, 2007 [3] Trần Hiếu Nhuệ, Quán lý chất thải rắn, Tập 1: Chất thải rắn đô thị, NXB Xây dựng – Hà Nội, 2001 [4] Nguyễn Xuân Nguyên, Công nghệ xử lý rác thải chất thải rắn, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2004 [5] Đinh Xn Thắng, Giáo trình cơng nghệ xử lý chất thải rắn, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, [6] Trần Văn Quang, Quản lý chất thải rắn – Tập 1: Chất thải rắn đô thị, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2004 [7] Nguyễn Đức Khiển, Công nghệ xử lý tái chế, tái sử dụng chất thải rắn, NXB Xây Dựng, Hà Nội, 2011 [8] Menart, Process of composting by air forced, EPA, United State, 2012 GVHD: ThS Nguyễn Ngọc Trinh SVTH : Nguyễn Phạm Đình Thống SVTH: Đào Duy Tú Bình 51 ... [2] Chất thải rắn sinh hoạt không bao gồm chất thải nguy hại, bùn cặn, chất thải y tế, chất thải rắn xây dựng chất thải từ hoạt động nơng nghiệp [2] • Chất thải rắn cơng nghiệp Chất thải rắn. .. thống xử lý chất thải rắn sinh hoạt cho 500.000 người phương pháp ủ phân compost hiếu khí CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN Định nghĩa chất thải rắn Chất thải rắn (solid waste): Chất thải rắn. .. thừa ,chất độc hại, (Nguồn: Nguyễn Văn Phước – Giáo trình Quản lý xử lý Chất Thải Rắn) 1.3 Phân loại chất thải rắn đô thị Việc phân loại chất thải rắn giúp xác định loại khác chất thải rắn sinh