Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 1-

CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề
Hiện nay, việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn (CTR) đô thò
đang là vấn đề mang tính cấp bách và nan giải đối với nhiều đòa phương trong cả
nước. CTR và các vấn đề liên quan hiện không chỉ là điểm nóng trong các cuộc
hội họp, hội thảo của các cấp lãnh đạo mà còn là vấn đề “cơm bữa” của các tầng
lớp xã hội. Cùng với sự gia tăng dân số và phát triển của khoa học kỹ thuật, mức
sống của người dân ngày càng được nâng cao thì khối lượng CTR phát sinh ngày
càng nhiều. Lượng CTR nếu không được xử lý tốt sẽ dẫn đến hàng loạt hậu quả
môi trường không thể lường trước được.
Cho đến nay, giải pháp bãi chôn lấp (BCL) vẫn đang là phương pháp chủ
yếu để xử lý CTR. Nhưng hiện nay các BCL đang bộc lộ nhiều nhược điểm như:
là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến 3 môi trường đất, nước, không khí, lãng
phí nguồn nguyên liệu có khả năng tái sinh và tái sử dụng. Mặt khác khi BCL đầy
thì phải tìm một đòa điểm khác để xây dựng BCL mới trong khi giá đất ngày càng
gia tăng và khan hiếm. Như vậy, trong khi các nguồn gây ô nhiễm từ các bãi rác
cũ chưa giải quyết xong thì lại phát sinh các nguồn ô nhiễm mơi. Hơn nữa, các
BCL cũ không chỉ tiếp tục chiếm diện tích lớn và phải bỏ hoang hàng chục năm
để cho CTR phân huỷ hết mà còn là các điểm ô nhiễm lâu dài tốn kém trong
công tác quan trắc và duy tu.
Thò trường tiêu thụ phân bón trong nước có nhiều hứa hẹn, theo Bộ Nông
Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn nhu cầu sử dụng phân bón cho ngành nông
nghiệp tại Việt Nam vào khoảng 5,2 triệu tấn hàng năm. Các loại phân bón được
tiêu thụ trên thò trường Việt Nam hiện nay chủ yếu là phân hoá học. Phân hoá

dung chính sau :
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 3-

- Tìm hiều về công nghệ compost: đònh nghóa, các yếu tố ảnh hưởng đến
compost.
- Tìm hiểu về các công nghệ compost đã áp dụng.
- Nghiên cứu sản xuất compost từ rác chợ.
- Vận hành mô hình, đo đạc các thông số.
- Viết báo cáo.
- Theo dõi các chỉ tiêu:
+ Kiểm tra nhiệt độ mỗi ngày.
+ Kiểm tra pH, độ ẩm, CHC, carbon với tần suất 2 ngày/lần.
+ Kiểm tra nitơ với tần suất 7 ngày/lần.
1.4. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài: rác hữu cơ từ chợ Bình Long, quận Tân
Phú, Tp. Hồ Chí Minh và mùn cưa lấy từ trại nấm Bảy Yết, đồng thời bổ sung chế
phẩm BIO – F.
1.5. Phương pháp nghiên cứu
1.5.1. Phương pháp luận
Chất thải hữu cơ là một nguồn nguyên liệu có thể tái sử dụng làm phân bón
rất tốt cho nông nghiệp. Vì thế nếu xử lý chất thải nhưng có thể tận dụng để làm
phân bón điều đó có ý nghóa rất nhiều trong việc bảo vệ môi trường và phát triển
bền vững.
Công nghệ chế biến compost hiếu khí, kỵ khí trên thế giới và Việt Nam hiện
nay tuy đã tạo ra được những sản phẩm compost đạt chất lượng khi sử dụng. Tuy
nhiên, quá trình phân huỷ trong chế biến compost là một quá trình phức tạp với
khoảng thời gian phân huỷ lâu nếu quần thể sinh vật chưa kòp phát triển đến mức

của rác thải sinh hoạt, đề tài còn giúp rút ngắn thời gian cho một chu trình xử lý
chất thải rắn sinh hoạt.
1.7. Đòa điểm nghiên cứu
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 5-

Mô hình thí nghiệm được đặt tại trường tình thương Tân Sơn Nhì, quận
Bình Tân, Tp. Hồ Chí Minh.
Các thí nghiệm phân tích tại phòng thí nghiệm Khoa Môi Trường và Công
Nghệ Sinh Học, trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 6-

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN

2.1. Đònh nghóa chất thải rắn
Theo quan niệm chung : CTR là toàn bộ các loại vật chất được con người
loại bỏ trong các hoạt động kinh tế, xã hội của mình, bao gồm các hoạt động sản
xuất, các hoạt động sống và duy trì sự tồn tại của cộng đồng…Trong đó quan
trọng nhất là các loại chất thải sinh ra từ hoạt động sản xuất và hoạt động sống.
2.2. Nguồn gốc, thành phần và tính chất của chất thải rắn
2.2.1. Nguồn gốc
Các nguồn chủ yếu phát sinh CTR bao gồm :

Quốc gia có
thu nhập thấp
Quốc gia có
thu nhập TB
Quốc gia có
thu nhập cao
Khối lượng chất thải (kg/ngày)
Khối lượng riêng (kg/m
3
)
Độ ẩm (%)
Thành phần (% khối lượng)
Giấy
Thuỷ tinh, gốm
Kim loại
Nhựa
Da, cao su
Gỗ, rơm rạ
Hàng dệt
Rau quả, thực phẩm
Hỗn hợp trơ khác
0,4-0,6
250-500
40-80

1-10
1-10
1-5
1-5
1-5

(Nguồn: Cointreau)

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 8-

Bảng 2.2 Thành phần CTRSH Tp. Hồ Chí Minh từ nơi phát sinh đến nơi thải bỏ
cuối cùng
Thành phần
% khối lượng

Hộ gia
đình
Rác
chợ
Trường
học
Khu
chế
xuất
Bô ép rác
và trạm
trung
chuyển
Bãi
chôn
lấp
Thực phẩm
Giấy

0-3,3
-
0-25
0-10,5
0-9,3
0-1,3
0
0
0
0
20-99
0-11,4
0-4,9
0-58,1
0-6,5
0-4,3
0-1,6
0-5,3
0-5,6
0-4,2
0-2,1
0-5,9
0-5,9
0-4,9
0-1,5
0-4
0-2
-
-
-

11
1,6
-
2,7
-
-
-
-
5,5
-
-
2,6
-
60-94
0,5-5,5
0-6,5
0-4,5
0-9,6
0-1,6
0-1,9
0-2,3
0-4,5
0-1,6
0-4,3
0-0,8
0-0,8
0-5,6
0-0,8
0-4,5
0-1,2


Sơn
Bông gòn
Than tổ ong
Tóc
Pin
Tre, rơm rạ
Vỏ sò, ốc
Mica
Simili
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-
-
-
-
-
0-7,6
0-10,1
-
-
-
-

-
-
-
(Nguồn: CENTEMA, 2002)
a. Tính chất vật lý:
Những tính chất vật lý quan trọng của CTR bao gồm :khối lượng riêng, độ
ẩm, kích thước hạt và sự phân bổ kích thước, khả năng giữ nước và độ xốp của
CTR đã nén.
Khối lượng riêng : là khối lượng CTR trên một đơn vò thể tích, tính bằng
kg/m
3
. Khối lượng riêng của CTR sẽ khác nhau tuỳ theo cách lưu trữ như rác để
tự nhiên không chứa trong thùng, rác chứa trong thùng không nén, rác chứa trong
thùng đã nén và còn khác nhau tuỳ theo từng vò trí đòa lý, mùa trong năm, thời
gian lưu trữ. Khối lượng riêng của CTR lấy từ các xe rác dao động từ 180 – 420
kg/m
3
, giá trò đặc trưng vào khoảng 300 kg/m
3
.
Độ ẩm : thường được biểu diễn theo hai cách đó là tính theo thành phần
phần trăm khối lượng ướt và thành phần phần trăm khối lượng khô. Trong lónh
vực quản lý CTR phương pháp dựa vào khối lượng ướt thông dụng hơn. Độ ẩm
của CTR dao động khoảng 30 -40%, trung bình 20%.
Kích thước và sự phân bố kích thước : đóng vai trò quan trọng trong quá
trình thu hồi phế liệu, nhất là khi sử dụng các phương pháp cơ học như sàng, quay
và các thiết bò phân loại nhờ từ tính.
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến
TB

Chất thải thực phẩm
Giấy
Carton
Chất dẻo
Vải vụn
Cao su
Da vụn
Sản phẩm vườn
Gỗ
Thuỷ tinh
Can hộp
Kim loại không thép
Kim loại thép
Bụi, tro, gạch
6-25
25-45
3-15
2-8
0-4
0-2
0-2
0-20
1-4
4-16
2-8
0-1
1-4
0-10

5
2
10
2
10
60
20
2
3
2
3
8
128-800
32-128
38-80
32-128
32-96
96-192
96-256
84-224
128-200
160-480
48-160
64-240
128-1120
320-960
228
81,6
49,6
64

950
0
C trong tủ nung kín)
− Thành phần carbon cố đònh (thành phần có thể cháy được còn lại sau
khi thải các chất có thể bay hơi)
− Tro (phần khối lượng còn lại sau khi đốt trong lò nung hở).
Điểm nóng chảy của tro : là phần trăm mà tại đó tro tạo thành từ quá trình
đốt cháy, chất thải bò nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ). Nhiệt độ
nóng chảy của CTR đặc trưng thường dao động khoảng 1100 -1200
0
C.
Các nguyên tố cơ bản : các nguyên tố cơ bản cần phân tích trong CTR bao
gồm Carbon (C), Hydro (H), Oxy (O), Nitơ (N), Lưu huỳnh (S) và tro. Kết quả xác
đònh các nguyên tố cơ bản này thường được dùng để xác đònh công thức hoá học
của thành phần chất hữu cơ có trong CTR, cũng như xác đònh tỷ lệ C : N thích hợp
cho quá trình làm compost.
Các chất dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng : nếu thành phần chất hữu
cơ có trong CTR được sử dụng sản xuất các sản phẩm nhờ các quá trình chuyển
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 12-

hoá sinh học như compost, methane, ethenol…thì số lượng về chất dinh dưỡng và
nguyên tố vi lượng có sẵn trong CTR đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo sinh
dưỡng cho VSV cũng như yêu cầu của sản phẩm sau khi chuyển hoá sinh học.
Bảng2.4 Thành phần các nguyên tố trong CTRSH từ khu dân cư
Thành phần
Phần trăm khối lượng khô (%)


60
55
78
60
47,6
49,5

0,5
4,5
26,3

6,4
6
5,9
7,2
6,6
10
8
6
6

0,1
0,6
3

37,6
44
44,6
22,8
31,2

0,3
0,1

-
-
0,2

5
6
5
10
2,5
10
10
4,5
1,5

98,9
90,5
68
(Nguồn : George Tchobanoglous,1993)
c. Tính chất sinh học:
Đặc tính sinh học quan trọng nhất của thành phần chất hữu cơ có trong
CTR là hầu hết các thành phần này đều có thể chuyển hoá sinh học tạo thành khí,
chất rắn hữu cơ và vô cơ ngoại trừ nhựa, cao su. Phần chất hữu cơ có trong CTR
được phân loại như sau :
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 13-


SVTH: Võ Minh Mẫn - 14-

2.3. Các phương pháp xử lý CTR
Hiện nay, với khối lượng CTR ngày càng gia tăng, vấn đề xử lý CTR ngày
càng trở nên cấp bách và cần thiết. Mục tiêu của xử lý CTR là làm giảm hoặc
loại bỏ các thành phần không mong muốn trong chất thải như các chất độc hại,
không hợp vệ sinh, tậân dụng vật liệu và năng lượng có trong chất thải. Các biện
pháp có thể được sử dụng để xử lý CTR đó là :
− Phương pháp xử lý cơ học : nén, ép, cắt, băm, nghiền, phân loại.
− Phương pháp xử lý hoá học : đốt, nhiệt phân.
− Phương pháp xử lý sinh học : Biogas, chế biến phân compost, nuôi giun
đất.
− Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh.
Khi lựa chọn các phương pháp xử lý CTR cần xem xét đến các yếu tố sau :
− Thành phần và tính chất của CTR.
− Tổng khối lượng CTR cần được xử lý.
− Khả năng thu hồi sản phẩm và năng lượng.
− Yêu cầu bảo vệ môi trường.
− Điều kiện kinh tế.
2.3.1. Phương pháp cơ học
Nén rác : là khâu quan trọng trong quá trình xử lý CTR. Ngày nay, ở các
đô thò một số phương tiện vận chuyển CTR được trang bò thêm bộ phận cuốn ép
và nén rác, điều này góp phần làm tăng sức chứa của xe và tăng hiệu suất
chuyên chở cũng như kéo dài thời gian phục vụ cho BCL.
Cắt hoặc nghiền rác : nhằm làm giảm kích thước của rác để thuận tiện cho
quá trình xử lý tiếp theo.
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến

− Xử lý triệt để chất thải.
− Xử lý toàn bộ chất thải mà không cần nhiều diện tích đất sử dụng làm
BCL.
Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm như :
− Vận hành dây chuyền phức tạp, cần năng lực kỹ thuật và tay nghề cao.
− Giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng và chi phí xử lý cao.
− Phát sinh CO
2
, hơi nước có thể gây hiệu ứng nhà kính.
2.3.3. Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh
Trong các phương pháp xử lý CTR, 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 giữ chất thải trong một bãi
thải và có phủ đất lên trên.
Theo quan niệm chung : chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm
soát sự phân huỷ của CTR khi chúng được chôn nén và phủ lắp bề mặt. CTR
trong BCL sẽ bò tan rữa nhờ quá trình phân huỷ sinh học bên trong để tạo ra sản
phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất
amon và một số khí như CO
2
, CH
4
.
Theo quy đònh TCVN 6696 -2000: BCL chất thải rắn hợp vệ sinh được đònh
nghóa là khu vực được quy hoạch, thiết kế, xây dựng để chôn lấp các chất thải
phát sinh từ các khu dân cư, đô thò và khu công nghiệp. BCL chất thải rắn bao
gồm các ô chôn lấp chất thải, vùng đệm, các công trình phụ trợ khác như trạm xử
lý nước, trạm cung cấp điện nước, trạm xử lý khí thải, văn phòng làm việc…
CTR được chấp nhận chôn tại BCL hợp vệ sinh là tất cả các loại chất thải

− Cần những kỹ thuật đặc biệt (phải có hệ thống thu khí gas, hệ thống chạy
máy phát điện)và vốn đầu tư ban đầu cao.
− Sản phẩm phụ của quá trình phân huỷ kỵ khí là bùn ướt, nên phải trải qua
quá trình xử lý bậc 2 trước khi loại bỏ.
− pH và khả năng đệm là rất quan trọng trong quá trình phân huỷ kỵ khí vì
vi khuẩn Methanogenic rất nhạy cảm với pH. Khi pH giảm dưới 6 khả năng hoạt
động của VSV bò ức chế.
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 18-

2.3.4.2. Phương pháp chế biến compost
Đối với phương pháp này, chất hữu cơ được phân huỷ bởi các VSV trong
điều kiện có oxy tạo thành sản phẩm là CO
2
, nước, nhiệt độ và compost, sản
phẩm compost có thể được sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp.
Quá trình chế biến compost là một quá trình đơn giản với vốn đầu tư vừa
phải và sản phẩm của nó là compost có thể dùng làm phân bón, do đó có thể thu
hồi một phần vốn của quá trình. Bên cạnh đó, nhiệt độ Thermophilic trong
compost có thể loại bỏ được các mầm bệnh nên quá trình compost được đánh giá
là ít ảnh hưởng đến môi trường hơn so với phương pháp phân huỷ kỵ khí. Hơn nữa
quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong compost tạo thành nhiệt để làm bay hơi
nước trong nguyên liệu, nó cũng là một dạng tạo thành năng lượng và sử dụng
trực tiếp. Tuy nhiên chế biến compost có một bất lợi trực tiếp đó là cần nguồn
năng lượng cao cho quá trình vận hành và duy trì sự ổn đònh của hệ thống cũng
như khả năng lan truyền và phát thải NH
3
trong không khí nếu như việâc thiết kế

“Quy trình chế biến compost là quá trình phân huỷ sinh học và ổn đònh
chất hữu cơ dưới điều kiện thermophilic. Kết quả của quá trình phân huỷ sinh học
tạo ra nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổn đònh, không mang mầm bệnh và có ích trong
việc ứng dụng cho cây trồng”.
“Compost là sản phẩm của quá trình chế biến compost, đã được ổn đònh
như humus, không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo côn trùng, có thể được lưu
trữ an toàn và có lợi cho sự phát triển cây trồng”.
3.2. Các phản ứng sinh hoá xảy ra trong quá trình ủ
3.2.1. Phản ứng sinh hoá
Các chất thải hữu cơ thích hợp cho việc ủ phân compost có thành phần thay
đổi rất lớn. Các chất thải đô thò và bùn lắng trong rác thải đô thò thường có thành
phần không đồng nhất. Trong khi đó chất thải từ các nhà máy chế biến thì thành
phần đồng nhất. Quá trình phân huỷ các chất thải hữu cơ diễn ra rất phức tạp theo
nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian.
Ví dụ quá trình phân huỷ protein bao gồm các bước :
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 21-

Protein  peptides  amino axit  hợp chất amonium  nguyên sinh chất của
vi khuẩn và N hoặc NH
3
.
Đối với hydratcarbon, quá trình phân huỷ xảy ra theo các bước sau :
Hydratcarbon  đường đơn  axit hữu cơ  CO
2
và nguyên sinh chất của vi
khuẩn.
Chính xác là những chuyển hoá hoá sinh xảy ra trong quá trình compost

năng lượng
- Pha trưởng thành (Maturation phase) : nhiệt độ giảm xuống
mersophilic và sau đó bằng nhiệt độ môi trường. Quá trình lên men thứ
cấp diễn ra chậm thích hợp cho sự biến đổi một vài chất phức tạp thành
chất keo và sau đó thành chất mùn. Quá trình Nitrat hoá với amoni làm
Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 22-

sản phẩm trung gian bò oxy hoá sinh học tạo thành Nitrit (NO
2
-
)và sau
cùng là Nitrat (NO
3
-
). Phương trình xảy ra như sau :

Kết hợp 2 quá trình trên, quá trình nitrat hoá xảy ra theo phản ứng sau :
NH
4
+
+ 2O
2
 NO
3

22 NH
4
+
+ 37O
2
+ 4CO
2
+ HCO
3
-
 21 NO
3
-
+ C
5
H
7
O
2
N + 20 H
2
O + 42H
+


0
10
20
30
40
50
60
70
Nhiệt
Thời gian

Pha
thích
nghi

Pha ưa nhiệt thermophilic
Pha
tăng
trưởng
Pha trưởng thành
Biến thiên nhiệt
độ trong quá trình ủ

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải YếnSVTH: Võ Minh Mẫn - 23-

3.2.2. Phản ứng sinh học
Ủ compost là một quá trình sinh học mà các chất hữu cơ có trong CTR sinh

quả mong muốn mà nguyên nhân chính là do sự mất cân bằng về thành phần hoá
học và điều kiện lý học trong quá trình ủ. Chính vì vậy, cần chú ý đến các yếu tố
ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost như :nhiệt độ, độ ẩm, pH, VSV, oxy,
chất hữu cơ, tỷ lệ C : N và cấu trúc chất thải.
3.3.1. Nhiệt độ
Là một yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất compost vì nó ảnh
hưởng đến hoạt tính của VSV. Ngoài ra, nhiệt độ còn là một chỉ thò để nhận biết
các giai đoạn xảy ra trong quá trình ủ compost.
Trong vài ngày đầu của quá trình ủ, nhiệt độ bắt đầu tăng dần từ nhiệt độ
môi trường đến khoảng 65 -70
0
C rồi giảm xuống dần dần đến nhiệt độ của môi
trường. Hầu hết các tài liệu đều đề nghò duy trì ở nhiệt độ thermophilic (55 -65
0
C)
trong luống ủ compost, vì ở nhiệt độ này quá trình chế biến compost đạt hiệu quả
cao nhất, VSV gây bệnh bò tiêu diệt, tạo nên sản phẩm compost an toàn khi sử
dụng cho cây trồng. Nhiệt độ tăng trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của VSV
làm cho quá trình phân huỷ không diễn ra thuận lợi, ngược lại nhiệt độ thấp hơn
ngưỡng này compost sẽ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh.
3.3.2. Tỉ lệ C : N
Tỷ lệ C : N là thông số quan trọng trong cân bằng dinh dưỡng cho VSV.
Carbon là nguồn năng lượng chủ yếu của VSV và nitơ là nguyên tố để tổng hợïp
chất nguyên sinh. Tỷ lệ C : N tối ưu trong khoảng 25 – 30. Nếu tỷ lệ C : N của vật
liệu làm compost cao hơn giá trò tối ưu, sẽ hạn chế sự phát triển của VSV do thiếu
nitơ, chúng sẽ trải qua nhiều chu trình chuyển hoá, oxy hoá phần carbon dư cho
đến khi đạt đến tỷ lệ C :N thích hợp. Do đó thời gian cần thiết cho quá trình làm
compost sẽ bò kéo dài hơn và thu được sản phẩm ít mùn hơn. Nếu tỷ lệ C :N thấp,
nitơ sẽ bò thất thoát dưới dạng NH
3

Phân bón ở trang trại 2,15 14
Lá khoai tây 1,5 25
Vỏ trấu 1,05 48
Rơm rạ 0,3 128
Mùn cưa 0,11 511
Giấy báo Nil -
Chất thải thực phẩm 2 – 3 15