Nghiên cứu và ứng dụng thiết bị sàng phân loại chất thải hữu cơ từ rác sinh hoạt thành dinh dưỡng hữu cơ chất lượng cao phục vụ cho nền sản xuất nông nghiệp xanh ở quy mô công nghiệp
Thông tin chung đề tài:
Lĩnh vực:
Mã đề tài:
Tác giả: PGS. TS. Nguyễn Đình Tùng; ThS. Nguyễn Đình Quý; ThS. Nguyễn Văn Tiến; ThS. Mai Thanh Huyền
Đơn vị: Viện Nghiên cứu Thiết kế Chế tạo máy Nông nghiệp
Nội dung chính của giải pháp/nghiên cứu
- Khảo sát thực nghiệm quá trình phân loại xử lý chất thải rắn trên máy phân loại kiểu sàng trống tại cơ sở sản xuất.
- Bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm lựa chọn thông số tối ưu cho máy phân loại.
Mục tiêu giải pháp/nghiên cứu
Việc nghiên cứu, khảo sát máy sàng phân loại tinh nguyên liệu làm dinh dưỡng hữu cơ từ rác thải nhằm mục đích góp phần nâng cao hiệu quả cho dây chuyền xử lý rác thải thải sinh hoạt.
Kết quả nghiên cứu/giải pháp
Nhóm nghiên cứu đã thực hiện nghiên cứu tại nhà máy xử lý rác thải sinh hoạt Lào Cai.
Kết quả thực nghiệm như sau:
Quá trình thực nghiệm khảo sát máy sàng phân loại xử lý nguyên liệu từ rác thải rắn sinh hoạt làm dinh dưỡng hữu cơ ở Lào Cai nhằm đánh giá năng suất và khả năng phân ly (lọt sàng) của thiết bị. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm tại cơ sở sản xuất cho thấy lượng mùn hữu cơ nhận được lọt qua sàng sau khi phân loại sơ cấp được đưa sang công đoạn ủ yếm khí trong một thời gian ngắn, sau đó sẽ được được đưa vào xử lý chế biến qua sàng phân loại (thuộc công đoạn phân loại tinh trong dây chuyền) xử lý nguyên liệu từ rác thải làm dinh dưỡng hữu cơ. Từ kết quả thực nghiệm trong sản xuất cho thấy, khi phân loại khoảng 15 tấn rác thải với tốc độ sàng quay 9 vòng/phút. Trong khoảng thời gian 1h tỉ lệ sản phẩm (mùn hữu cơ) lọt qua sàng đạt khoảng 68-72%, tương ứng với khoảng 10 tấn sản phẩm lọt qua sàng, kết quả này được thể hiện thông qua mối quan hệ đánh giá giữa số vòng quay với tỉ lệ sản phẩm lọt qua sàng và công suất điện.
Mục tiêu mong muốn tỉ lệ sản phẩm lọt qua sàng đạt giá trị lớn nhất và công suất/chi phí điện tiêu thụ là nhỏ nhất. Bởi vậy cần tìm chế độ tối ưu cho máy phân loại, do đó nhóm tác giả xây dựng mô hình quy hoạch hóa thực nghiệm để lựa chọn, đánh giá thiết bị. Cụ thể kết quả được trình bày như mục 3.2 dưới đây.
Kết quả quy hoạch hóa thực nghiệm
Bài toán tối ưu được lập dựa trên phương trình hồi quy xác định bằng phương pháp quy hoạch hóa thực nghiệm (QHHTN) là hàm mô tả sự ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ, kỹ thuật đến chất lượng của sàng phân loại kiểu trống quay.
Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả lựa chọn ma trận Hoke D6 với 2 yếu tố ảnh hưởng đã được mã hóa sử dụng cho nghiên cứu này.
Tiến hành thực nghiệm theo phương án xây dựng các hàm toán dựa trên các phương trình hồi quy. Kết quả thực nghiệm một số yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ phân ly của sàng trong quá trình vận chuyển rác trong sàng quay theo ma trận Hoke D6 được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 2. Giá trị mã hóa và thực nghiệm của các yếu tố khi thực nghiệm
| Biến số | Kí hiệu | Đơn vị | Mức | ||
| -1 | 0 | 1 | |||
| Lượng cấp hiệu | X1 | Tấn/h | 11 | 13 | 15 |
| Số vòng quay |
X2 |
Vòng/phút | 8 | 9 | 10 |
Kết quả bố trí thí nghiệm theo ma trận kế hoạch thực nghiệm trực giao bậc hai theo Hoke D6 cho thấy lượng cấp liệu biến thiên trong khoảng 11-15 tấn/h; số vòng quay của sàng biến thiên trong khoảng 8-10 vòng.
Đánh giá chi phí điện năng tiêu thụ Y2
Nhờ khảo sát trên mô hình lý thuyết tối ưu cho thấy, với năng suất/lượng cấp liệu 14,13 tấn/h và số vòng quay làm việc ở chế độ công nghệ 8 vòng/phút (bảng 6) thì tỉ lệ sản phẩm (nguyên liệu hữu cơ) lọt qua sàng đạt được là khoảng 72,14%, ứng với mức chi phí điện năng tiêu thụ là 10,21kW (bảng 7). Với các chỉ tiêu trong chế độ tối ưu này quá trình phân loại đã đạt được hiệu quả mong đợi và phù hợp với kết quả nghiên cứu lý thuyết.
Kết quả khảo sát thực nghiệm tại cơ sở sản xuất nhà máy xử lý rác thải sinh hoạt của Công ty Cổ Phần Môi trường đô thị tỉnh Lào Cai cho ta tỉ lệ sản phẩm lọt qua sàng đạt được khoảng 71% của lượng cung cấp (15,0 tấn/h) ứng với mức tiêu thụ điện năng là 12 kW. Trong khi đó kết quả nghiên cứu lý thuyết trên mô hình QHHTN cho thấy tỉ lệ sản phẩm lọt qua sàng lớn nhất đạt khoảng 72,14% với mức chi phí điện năng tiêu thụ nhỏ nhất đạt 10,21 kW. Sự chênh lệch kết quả về giá trị giữa mô hình lý thuyết và thực nghiệm không nhiều, do đó chế độ làm việc của sàng phân loại kiểu trống quay nên lựa chọn như giá trị nêu trên sẽ đạt được độ tin cậy cao.
