CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT PHÂN COMPOST TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất phân compost trên thế giới Lịch sử quá trình ủ compost đã có từ rất lâu, ngay từ khi khai sinh của nông nghiệp hàng nghìn năm trước Công nguyên, ghi nhận tại Ai Cập từ 3.000 năm trước Công nguyên như là một quá trình xử lý chất thải nông nghiệp đầu tiên trên thế giới. Người Trung Quốc đã ủ chất thải từ cách đây 4.000 năm, người Nhật đã sử dụng compost làm phân bón trong nông nghiệp từ nhiều thế kỷ.
Tuy nhiên đến năm 1943, quá trình ủ compost mới được nghiên cứu một cách khoa học và báo cáo bởi giáo sư người Anh, Sir Albert Howard thực hiện tại Ấn Độ [4]. Đến nay đã có nhiều tài liệu viết về quá trình ủ compost và nhiều mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớn và quy mô hộ gia đình được phát triển trên thế giới. Ủ phân compost theo quy mô lớn Tại Đông Nam Á, Singapo là nước đầu tiên áp dụng thành công trong quản lý CTR để BVMT. Chính phủ Singapo đang yêu cầu tăng tỷ lệ tái chế thông qua phân loại rác tại nguồn từ các hộ gia đình, các chợ, các cơ sở kinh doanh để giảm chi ngân sách cho Nhà nước.
Các quốc gia còn lại đang trong quá trình tìm kiếm hoặc triển khai mới mô hình quản lý CTR. Tại Bangkok, việc phân loại rác tại nguồn chỉ mới thực hiện được tại một số trường học và một số quận trung tâm để tách ra một số loại bao bì dễ tái chế, lượng rác còn lại vẫn đang phải chôn lấp, tuy nhiên được ép chặt để giảm thể tích và cuốn nilon rất kỹ xung quanh mỗi khối rác để giảm bớt ô nhiễm. Một số công nghệ tái chế rác thải làm phân bón ở các nước như sau [5;16]. Ở các vùng của Mỹ và Canađa có khí hậu ôn đới thường áp dụng phương pháp xử lý rác thải ủ đống tĩnh có đảo trộn như sau: Rác thải được tiếp nhận và tiến hành phân loại, rác thải hữu cơ được nghiền và bổ sung vi sinh vật, trộn với bùn và đánh đống ở ngoài trời.
Chất thải được lên men từ 8-10 tuần lễ, sau đó sàng lọc và đóng bao [6]. Luan van 5 Sơ đồ dây chuyền công nghệ được thể hiện như hình 1.1 Tiếp nhận rác thải Loại bỏ tạp chất không hữu cơ Nghiền hữu cơ Bổ sung VSV Bùn Đánh luống Lên men từ 8 đến 10 tuần Sàng, xử lý chất hữu Chôn lấp chất trơ cơ Đóng bao phân bón Hình 1. Sơ đồ công nghệ xử lý rác thải của Mỹ – Canada Nguồ n: Vietnam ossociation for conservation of nature and environment, 2013 Ưu điểm: Thu hồi được sản phẩm làm phân bón, tận dụng được nguồn bùn là các phế thải của thành phố hoặc bùn ao, cung cấp được nguyên liệu tái chế cho các ngành công nghiệp. Kinh phí đầu tư và duy trì thấp.
Hạn chế: Hiệu quả phân huỷ hữu cơ không cao, chất lượng phân bón được thu hồi không cao vì có lẫn các kim loại nặng trong bùn thải hoặc bùn ao. Việc áp dụng mô hình này không phù hợp với khí hậu nhiệt đới tại Việt Nam vì phát sinh Luan van 6 nước rỉ rác, không đảm bảo được VSMT, ảnh hưởng đến nguồn nước mặt và nước ngầm. Diện tích đất sử dụng quá lớn. Công nghệ phổ biến nhất của Đức là xử lý rác đi đôi với thu hồi khí sinh học và phân bón hữu cơ vi sinh, cụ thể như sau: Rác thải ở các gia đình đã được phân loại, ở những nơi công cộng phân loại chưa triệt để, được tiếp nhận và tiến hành phân loại tiếp.
Rác hữu cơ được đưa vào các thiết bị ủ kín dưới dạng các thùng chịu áp lực cùng với thiết bị thu hồi khí sinh ra trong quá trình lên men phân giải hữu cơ [6]. Tiếp nhận rác thải sinh hoạt Phân loại Rác vô cơ Rác hữu cơ lên men Hút khí Tái chế Phân hữu cơ vi sinh Lọc Chôn lấp chất trơ Nạp khí Hình 1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt của CHLB Đức Nguồ n: Vietnam ossociation for conservation of nature and environment, 2013 Ưu điểm: Xử lý triệt để, đảm bảo VSMT, thu hồi sản phẩm là khí đốt có giá trị cao, phục vụ cho các ngành công nghiệp ở khu lân cận nhà máy. Thu hồi phân Luan van 7 bón có tác dụng cải tạo đất, cung cấp nguyên liệu tái chế cho các ngành công nghiệp.
Hạn chế: Đòi hỏi kinh phí đầu tư lớn và kinh phí duy trì cao, chất lượng phân bón thu hồi không cao. Tại Trung Quốc thường áp dụng công nghệ trong các thiết bị kín. Rác được tiếp nhận, đưa vào thiết bị ủ kín (hầm ủ) sau 10-12 ngày, hàm luợng các khí H2S, CH4, SO2. giảm được đưa ra ngoài ủ chín.
Sau đó mới tiến hành phân loại, chế biến thành phân bón hữu cơ [6]. Tiếp nhận rác thải Thiết bị chứa có bổ sung vi sinh vật, thu nước thải trong thời gian 10 đến 12 ngày Ủ chính, độ ẩm 40%, thời gian từ 15 đến 20 ngày Sàng phân loại theo kích thuớc Phân loại theo trọng Vật vô cơ lượng bằng không khí có thu kim loại Phân loại sản Phối trộn các nguyên tố phẩm để tái chế khác N P K và các nguyên tố khác Chôn lấp chất trơ Ủ phân bón nhiệt độ từ 30 đến 40◦C trong thời gian từ 5 đến 10 ngày Hình 1. Công nghệ xử lý rác thải sinh hoạt Trung Quốc Nguồ n: Vietnam ossociation for conservation of nature and environment, 2013 Luan van 8 Ưu điểm: Rác được ủ từ 10-12 ngày đã giảm mùi của khí H2S, sau đó mới đưa ra ngoài xử lý, góp phần giảm nhẹ mức độ độc hại đối với người lao động. Thu hồi được nước rác, không gây ảnh hưởng tới tầng nước ngầm.
Thu hồi được sản phẩm tái chế. Rác vô cơ khi đưa đi chôn lấp không gây mùi và ảnh hưởng đến tầng nước ngầm vì đã được ôxy hoá trong hầm ủ. Thu hồi được sản phẩm làm phân bón. Hạn chế: Chất lượng phân bón không cao, chưa xử lý triệt để các vi khuẩn gây bệnh.
Thao tác vận hành phức tạp. Diện tích hầm ủ rất lớn không được phân loại, diện tích nhà máy lớn. Kinh phí đầu tư ban đầu lớn. Ủ phân compost theo quy mô hộ gia đình Do lượng rác thải hữu cơ ngày càng nhiều (>80%), với ý thức bảo vệ môi trường và mong muốn có một môi trường sống trong sạch và lành mạnh đồng thời để giảm lượng rác thải ra bãi rác mà một số nước đang phát triển và phát triển như Thái Lan, Đan Mạch, Malaixia, Canada, Sri Lanka đã đưa việc làm phân compost cho những hộ gia đình với mong muốn vừa cải tạo môi trường vừa tạo ra nguồn dinh dưỡng bón cho cây an toàn.
Chính phủ các nước khuyến khích người dân tách FW tại các nguồn ở một số tỉnh, thành phố để tăng cường thực hiện 3Rs, nhằm mục đích tăng tỷ lệ sử dụng chất thải hữu cơ lên 50%. Hơn nữa, chính phủ của họ đã hợp tác với các tổ chức phi chính phủ (NGOs) quản lý một chương trình làm phân compost bằng cách cung cấp miễn phí thùng rác thải hữu cơ, hướng dẫn và theo dõi cách làm của người dân. Trước sự khuyến khích đó thì hầu hết các hộ gia đình đều áp dụng việc làm phân compost tại nhà, các hộ dân đều ủng hộ nhiệt tình và rất hứng thú với sản phẩm làm ra và số lượng hộ gia đình ủ đã tăng đáng kể và đã tạo ra một câu chuyện thành công và du khách các nước đến học hỏi kinh nghiệm. Tuy nhiên, sau một thời gian bất chấp sự thành công bước đầu và công khai, hoạt động phân compost đã giảm, hộ dân cho rằng việc làm phân này rất tốn thời gian và một số hộ đã gặp vấn đề về mùi hôi, giòi và nước rỉ.
Tuy nhiên, với sự can thiệp nhanh chóng từ chính phủ và NGOs mà những vấn đề này đã dần được loại bỏ. Mặc dù kết quả không tro ̣n ve ̣n, tuy nhiên tất cả người tham gia đều có kinh nghiệm về việc làm phân compost. Họ cũng hài lòng với phân hữu cơ tự sản xuất bởi mình để sử dụng Luan van 9 trong vườn của họ và một số người đã tự tin để chia sẻ và dạy bạn bè của họ những lợi ích của việc ủ phân [14;17;19]. Tình hình nghiên cứu và sản xuất phân compost tại Việt Nam a.
Ủ phân compost theo quy mô lớn Tại Việt Nam hai đơn vị dẫn đầu về nghiên cứu và ứng dụng phân compost là Viện Công Nghệ Sinh Học Trung Tâm Khoa Học Tự Nhiên Và Công Nghệ Quốc Gia và Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Ngiệp Việt Nam Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn. Một số mô hình xử lý chất thải rắn đô thị quy mô lớn cũng đã được đầu tư trong những năm gần đây [1]. Trong đó có các dự án sử dụng nguồn vốn của Nhà nước và ODA, điển hình như tại Cầu Diễn - TP. Hà Nội (năm 2002) áp dụng công nghệ của Tây Ban Nha và tại TP.
Nam Định (năm 2003) áp dụng công nghệ của Pháp. Một số dự án sử dụng nguồn vốn tư nhân đều áp dụng công nghệ trong nước như tại Thủy Phương - TP. Huế (năm 2004) áp dụng công nghệ An Sinh - ASC, tại Đông Vinh - TP. Vinh (năm 2005) và TX.
Sơn Tây - tỉnh Hà Tây (đang chạy thử nghiệm) [1]. Trong đó các mô hình công nghệ ủ compost áp dụng ở đây có thể chia thành các loại hình cơ bản như sau: Mô hình ủ compost hệ thống nửa mở, kiểu chia ô không liên tục tại Cầu Diễn, Nam Định, Thủy Phương. Thông thường hệ thống được điều khiển thông khí tự động. Nói chung các mô hình ủ compost kiểu này đều ở cấp độ đơn giản, vẫn còn những nguy cơ phát sinh mùi ô nhiễm do hệ thống chưa khép kín.
Mô hình ủ compost kiểu luống động trong nhà kín tại Đông Vinh được thiết kế hoạt động liên tục, đảo trộn theo chu kỳ ngắn. Trong đó hỗn hợp nguyên liệu hữu cơ đưa tới đâu vào của hệ thống vận chuyển liên tục trong quá trình ủ bằng cách đảo trộn sau cùng sản phẩm được lấy ra ở đầu cuối của hệ thống. Toàn bộ quá trình ủ ở đây được thực hiện trong nhà kín có thiết kế thông khí và xử lý khí thải bằng biofilter. Luống ủ được thiết kế với kích thước lớn và liên tục giúp tiết kiệm diện tích mặt bằng để vận hành, đây là mô hình công nghệ đơn giản với chi phí đầu tư không lớn.