ĐOÀN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH
CƠNG TRÌNH DỰ THI
-_ GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA _HỌC- EURÉKA
LẦN THỨ 12 NĂM 2010
TEN CONG TRINH:
NGHIEN CUU SAN XUAT PHAN COMPOST TU VO KHOAI MI PHUC VU NONG N GHIEP SINH
THAI
LĨNH VỰC NGHIÊNCỨU : TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRUONG
CHUYEN NGANH : MOI TRUONG
Vffã số cơng trình :
(Dhan nay do BIC eéip thanh ghi)
Trang 2
O29 14G
DOAN THANH NIEN CONG SAN HỒ CHÍ MINH BAN CHAP HANH TP HO CHi MINH
CONG TRINH DU THI
GIAI THUGNG SINH VIEN NGHIEN CUU KHOA -HỌC- EUREKA
LẦN THỨ 12 NĂM 2010
TÊN CÔNG TRINH:
NGHIÊN CUU SAN XUAT PHAN COMPOST TU’ VO KHOAI MI PHUC VU NONG NGHIEP SINH
THAI
LINH VUC NGHIENCUU : TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
CHUYEN NGANH : MOI TRUONG
| THU view
TRƯỜNG ĐH KÝ THUẬT CôNG NGHỆ TP.HCM
Vflã số công tràn : (Dhan nay do 22© cấp thànÉt gi)
Trang 3
(epee MUC LUC
DANH MUC BANG
DANH MỤC HÌNH
DANH MUC CHU VIET TAT
CHƯƠNG 1: MO DAU oc cesssssssssscsssssssssssssssssssssssnsassnssasanasastsssssassasissasssssssisassasaseseee 1
LL Ly do bya chon 48 tai e.ccccccccssccsssssescsssessssessssesssssssssssssssessssesesteeesetecssseeeseccecccc 2
1.2 Mục tiêu của 46 tai eeeeccsssssessssssssssssueecsssssssssssssssssssstessssssssisevesesesssseeeesees 2
1.3 Nội dung nghiên cứu S222 21125 E1 2E 2 1.4 Phạm vi nghiên cứu -csSstvE1 E11 211221211111 11111 2 1.5 Đối tượng nghiÊn CỨU 5-2 cv n1 E111 E HT nến 2 1.6 Phuong phap nghién Cir oo ssssscccssessesscsucsussecsvssscarsetereescerceseecesceccecess 2 1.6.1 Phương pháp luận oc ccceccssssssssesssssessscsssscssesssssscsssstesessereecseseesesseece 2
1.6.2 Phương pháp thực tiễn oo cssecsessseccuessecssecssssecareseressecseseeeeseeeseeee 3
1.7 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn .- s St 2t SE TH EE gen sen 3 1.7.1 Ý nghĩa khoa hỌC QQ QQ LH ng nye 3
1.7⁄2 Ý nghĩa thực tiễn .22222n 22222221 12c 3
1.8 Thời gian và địa điểm nghiên cứu E2 3
1.8.1 Thời gian nghiên cứu Q.52 22 SE TH 3
1.82 Địa điểm nghiên cứu 00 Hee 3
1.9 Cấu trúc để tài, HH rreeerrreeeeee 3
CHƯƠNG 2 : TÔNG QUAN 25502 22221221221 2012 nnEnnec 4
2.1 Tổng quan về COMPOST 2a 4 2.1.1 Định nghĩa .s- so t2 1E11 011121121 4 2.1.2 Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình ủ compost 4 2.1.2.1 Phản ứng sinh hóa _ - SH 4 2.1.2.2 Phản ứng sinh học _ Q 0T 5 2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến COIPOSF co 6
2.1.3.1 Các yếu tố vật lý_ c0 Hee 6
Trang 4
a UU STEREOS
2.1.5 Lợi ích và hạn chế của quá trình chế biến COimpOSE_ - 14 PS SN 14
2.1.5.1 Hạn chế c2, 22 eeeeerre 15
2.1.6 Một số phương pháp ủ compost trên thế giới . -scccccsces 15 2.1.6.1 Phương pháp ủ theo luống dài và thơi khí thụ động có xáo trộn 15 2.1.6.2 Phương pháp ủ theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức 16 2.1.6.3 Phương pháp ủ trong Container 2-5 s5 ctceeeEersrerseses 17
2.1.6.4 Phương pháp ủ theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên) 17
2.2 Tính chất vỏ khoai mì :::¿¿+©222EEEEEEEEE22222222211221111727271111111 2e cee 18
2.3 Bùn hoạt tính - HT HH HH ng HT TH HH TT Tan nan key 19
2.3.1 Thành phần . se 2EeSEE127121112111211021E211E2E12112EEEEEEEEEerre 19
2.3.2 Tác dụng LH TH TH nH HH TH TT HT HT HT nrec 19
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22-©222c 2 tevEEEvrsrrrerrer 20
3.1 Nghiên cứu lý thuyết . cscs E211 11122112112111111015E211211CEEEEEEEEEEEEerree 20
3.2 Nghiên cứu thực nghiỆm ¿(2 5 ST HHSE1 E1 1E Eescea 20 3.2.1 Mơ hình thí nghiệm - Sàn nn TH TH H1 tr rrererreu 20
3.2.1 Phân tích chỉ tiêu đầu vào c -222EcLrcrriirrrrrrrrrrrrrced 21
3.2.2 Vận hành mơ hình compOst -¿- 5 + + + kx cv SE ESESEEEEEEEEEceseccee 22 3.2 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu .22- tt Sn St EvEecEerre re, 24 3.2.1 Phương pháp phân tích _ - 5+ kEESESESEeErrvrrrsrsrrea 24
3.2.1 Phương pháp xử lý số liệu . -¿©2s22tt2E22122581232EE221515551EEExeE 28 CHƯƠNG 4: KẾT QUÁ VÀ THẢO LUẬN . SE S2 111 ng nen 29
Trang 5
a
4.3 Nhan xt va ban WAN oe ce cecccecsecsssssssesssesssesscssecsssssssssssssussstesserssessesecseceesec 46
CHƯƠNG 5: KÉT LUẬN VÀ KIÉN NGHỊ, SE 50
"7 50
5.2, Ki€n mghi .sssssseeessssssssssssssssessssssssssssssmuuusussssssssssssissssesseeseessessesseseeeeecc cc 50 TAI LIEU THAM KHAO
PHU LUC 1
PHU LUC 2
Trang 6aaa Bang 2.1 Bang 2.2 Bang 2.3 Bang 2.4 Bang 3.1 Bang 3.2 Bang 3.3 Bang 4.1 Bang 4.2 Bang 4.3 Bang 4.4 Bang 4.5 Bang 4.6 Bang 4.7 Bang 4.8 Bang 4.9 Bang 4.10 Bang 4.11 Bang 4.12
DANH MUC BANG
Khoang nhiét d6 cla cdc nhém vi sinh Vat .cccccccccscceccccesececcsceceseeee, 6
Ty 18 C/N của các chất thải no 9
Các thông số quản trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí 11 Tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 562 — 2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn ban hành -SsStE S221 EEE TH nghe 13 Các chỉ tiêu của chất thải đầu vào sec 21 Thơng số thí nghiệm a COMPOST 1500 A4 22 Đặc tính nguyên liệu đầu vào của các luống ủ 23 Kết quả thí nghiệm ủ compOst - 5 St +e ve SE cE2EsssEsrseee 29 Kết quả sụt giảm thể tích cscS2St 2221222111121 29 Nhiệt độ trong 65 ngày ủ 0 TH TH n1 HH TH nen 32 Bảng dao động pH trong luống ủ COITIDOSÍ Ăn 35
Độ âm trong 65 ngay Wo v.ccescccccssccessccsssssssssesssssssvesssssssseveeceessececcesseee 38 Kết quả hàm lượng CHC trong 65 ngày ủ 5s 40
Hiệu quả xử lý CHC trong 65 ngày ủ Sen, 41
Kết quả hàm lượng C trong 65 ngày ủ 5 SE 42 Kết quả hàm lượng N 2222222222222 E11121211 se 44
Hiệu quả xử lý N óc TH HH1 TH ee 45 Kết quả phân tích mẫu sau khi kết thúc quá trình ủ compost 47 Tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 562 — 2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn ban hành - SE 5S S1 E1 TEn HT en 48
Trang 7
DANH MUC HINH
Hình 3.1 Mơ hình thí nghiệm - 2 2 SE xEEESEEEEESEEEEEEEEEEEEEEerreersees 20
Hình 3.2 Mơ hình ti compost 2.0.0 ccccesesesesssescscsssssecscscscessseceeueseesestacatavacssseaes 21
Hình 343 Quy trình thực hiện ủ compost hiéu Khi ceecccccscsccsccccsscseseesecececsevseeene 22 Hình 3.4 Vỏ khoai mì đầu vào -©2s 2s n2 v1 221 211211511 cEsee 23
Hinh 3.5 Bùn hoạt tính G TT HH T1 T151 1181181 nen rre 23
Hình 3.6 Quá trình phối trộn nguyên liệu 22-52 SeSSEE.SEESEEE22E1EEsEsre 23 Hình 3.7 Nguyên liệu sau khi phối trộn 2- 2 +ccEEt SE EtSEEEEEcserrersser 23
Hình 3.8 Mơ hình com pOSE - G52 tk SE SE E T1 E118 2sscee 24
Hình 4.1 Mơ hình compost khi bắt đầu ủ 2 2se+zsvEEEEEEEEerrerrscree 30
Hình 4.2 Mơ hình compost sau 65 ngày Ủ ce ke test crtessersrsree 31
Hình 4.3 Dé thị biểu diễn độ sụt giảm thể tích -7:e2EEsrrrse 31
Hinh 4.4 Biến thiên nhiệt độ trong khối ủ compost -c-c-s¿ 34
Hình 4.5 Dao động pH trong khối ủ eompost 2-2s s22s2E2SEEEcsczsccee 37 Hình 4.6 Dao động độ ẩm trong khối ủ composi -2-cs©csz2csz2Exzveccez 39 Hinh 4.7 Đồ thị biểu diễn sự suy giảm CHC trong khối ủ compost 40
Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn sự suy giảm C trong khối ủ compost 43
Hình 4.9 - Đồ thị biểu điễn hàm lượng N trong khối ủ . -c.cccrcse 44
Hình 4.10 Compost sau khi ủ -G- 5 S1 SE SE SE 1111511525 cee 47
Hình 4.11 Đối chứng so sánh kết quả .-©-22:22s222EEEtEE2EE22E5E22EE22-5Ee 47
Trang 8
DANH MUC CHU VIET TAT
CTR : Chat thai rắn BCL : Baichon lap VSV : VỊ sinh vật HCHC : Hợp chất hữu cơ CHC : Chất hữu cơ C : Cacbon N : Nito CN : Cacbon / Nitơ K : Kali P : Photpho
Trang 9
TOM TAT
Trong những năm gần đây nền kinh tế Việt Nam có những biến chuyển mới mẻ, và trong đó đi đầu vẫn là ngành chế biến thực phẩm Nhu câu về tinh bột cho thị trường trong nước cũng như quốc tế ngày càng tăng đã trở thành động lực cho ngành công nghiệp chế biến tỉnh bột mì Tuy nhiên, song song với SỰ phát triển thì ngành cơng nghiệp chế biến tinh bột phải đối mặt với các vân đề ô nhiễm môi trường phát sinh từ quá trình chế biến, đặc biệt là chất thải rắn “Trong khi đó, các biện pháp xử lý chất thải rắn hiện tại trong ngành chế biến tinh bột vẫn chưa thực sự phù hợp nên vẫn gây ảnh hưởng tới mơi trường Do đó, những phương pháp xử lý phù hợp và thân thiện với môi trường vẫn được quan tâm và nghiên cứu
Compost là một biện pháp xử lý rác thải hiệu quả và tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ Biện pháp này dễ thực hiện, rẻ tiền và phù hợp với người nông dân Đề tài “Nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ khoai mì phục vụ cho nông nghiệp sinh thái” được thực hiện với mục tiêu giảm bớt lượng chất thải rắn phát sinh trong ngành sản xuất tỉnh bột và cung cấp nguồn phân bón hữu cơ có chất lượng cao Sản phẩm phân bón hữu cơ được sử dụng để bón cho cây mì Như vậy, chất thải đã trở thành nguyên liệu đầu vào, khơng có chất thải phát sinh ra, khép lại vịng tuần hồn của hệ sinh thái Sản xuất compost từ vỏ khoai mình góp phần hỗ trợ để thực hiện nông nghiệp sinh thái
Trang 10
Trang 2
—Ÿ„ýÿ;ýyẹ-.-ờaờ-ờ-ẵnzzơờợờnơơơờơờơơợờợớợ‹ẵẳặeaesaằơ ờớờợớợớợớợ:.atœẳ====đ=
Chính vì vậy, đ tài “ nghiên cứu sản xuât phân compost từ vỏ khoai mì phục vụ cho nông nghiệp sinh thái” ra đời với mong muốn nhằm giảm bớt lượng chất thải rắn phát sinh trong ngành sản xuất tỉnh bột khoai mì và cung cấp phân bón hữu cơ
phục vụ cho sản xuất nông nghiệp 1.2 Mục tiêu của đề tai
Nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ khoai mì 1.3 Nội dung nghiên cứu
Dé đạt được mục tiêu nghiên cứu, đồ án thực hiện với những nội dung chính
sau:
> Phân tích các chỉ tiêu đầu vào trau va khoai v6 mi nhu: 46 ẩm, hàm lượng CHC,
Œ,N
> Lắp đặt mơ hình compost
> Vận hành mơ hình compost vỏ khoai mì và bùn hoạt tính
> Xem xét tốc độ phân hủy thông qua các chỉ tiêu: nhiệt độ, độ sụt giảm thẻ tích,
pH, độ âm, hàm lượng CHC, C, N trong quá trình ủ
1.4 Pham vi nghiên cứu
Do tính chất đặc trưng của vỏ khoai mì và mục tiêu của đề tài là tái sử dụng
vỏ khoai mì thải nên dé tai chi tap trung nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ
khoai mì chứ khơng nghiên cứu đối với các phế phẩm nông nghiệp khác
1.5 Đối tượng nghiên cứu
Vỏ khoai mì thải và bùn hoạt tính của nhà máy xử lý nước thải tập trung KCN
Tân Bình
1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.6.1 Phương pháp luận
> Dựa vào những tài liệu sẵn có về quá trình lên men hiếu khí chất thải rắn có
nguồn gốc hữu co, dé xây dựng mơ hình ủ compost từ vỏ khoai mì
> Theo dõi liên tục các chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm, pH hàm lượng CHC,C,N ảnh hưởng đến quá trình để tạo ra sản phẩm compost cho cây trồng
Trang 11
en “8
1.6.2 Phương pháp thực tiễn
> Phương pháp thu thập số liệu: thu thập các số liệu từ quá trình ủ compost, các
thông số trong quá trình theo đối nhiệt độ, độ sụt lún, pH, độ ẩm, chất hữu cơ,
hàm lượng C,N
> Phương pháp thực nghiệm: làm thực nghiệm ủ compost
> Phương pháp thống kê: tính tốn các biến thiên nhiệt độ, độ 4m, chất hữu cơ,
hàm lượng C, N trong quá trình ủ
> Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả thu được sau quá trình ủ
1.7 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 1.7.1 Ýnghĩa khoa học
Đề tài mở ra một hướng mới cho việc tận dụng vỏ khoai mì thải tạo thành sản phẩm có ich
172 ¥ nghĩa thực tiễn
Quá trình tạo compost dễ thực hiện và có triển vong cao Compost tao ra cé thé img dung truc tiép cho néng nghiép
1.8 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
1.8.1 Thời gian nghiên cứu
Bắt đầu từ ngày 5/4/2010 đến ngày 28/06/2010 1.8.2 Địa điểm nghiên cứu
w_ Q trình thí nghiệm được thực hiện tại phòng thí nghiệm khoa Mơi Trường Và Công Nghệ Sinh Học của Trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghệ TP Hồ
Chí Minh
*x Các số liệu được phân tích ở phịng thí nghiệm khoa Mơi Trường Và Công
Nghệ Sinh Học của Trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh
1.9 Cấu trúc đề tài
Chương 1: Mé dau
Chuong 2: Téng quan
Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 4: Kết quả và thảo luận
Chương 5: Kết luận - kiến nghị
]———Ăễ- TT
Trang 12
Trang 4
CHUONG 2 : TONG QUAN
2.1 Tổng quan về compost
2.1.1 Định nghĩa
Quá trình chế biến Compost : là quá trình phân hủy sinh học và ổn định của chất hữu cơ dưới điều kiện nhiệt độ thermophilic Kết quả của quá trình phân hủy
sinh học tạo ra nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổn định, 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 ôn định như
chất mùn, không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo các cơn trùng, có thể được lưu trữ an toàn và có lợi cho sự phát triển của cây trồng
2.1.2 Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình ủ compost 2.L2.1 Phản ứng sinh hóa
Q trình phân hủy CTR diễn ra rất phức tạp, qua nhiều giai đoạn và sản phẩm
trung gian Ví dụ, q trình phân hủy protein: protein > peptides ®>amino acids > hợp chất anmonium > nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH¡
Đối với carbonhydrate, quá trình phân hủy xảy ra: carbonhydrate > đường đơn
— acid hữu cơ > CO; và nguyên sinh chất của vi khuẩn
Những phản ứng chuyển hóa sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí vẫn
chưa được nghiên cứu chỉ tiết Các giai đoạn khác nhau trong quá trình ủ hiếu khí có thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau:
s%% Pha thích nghỉ: là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường
s» Pha tăng trưởng: đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh
học
s* Pha ưa nhiệt: là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất Đây là giai đoạn ổn định chất
thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất Phản ứng hoá sinh xảy ra
trong ủ hiếu khí và phân hủy ky khí được đặc trưng bởi 2 phương trình: COHNS + O;+ VSV hiếu khí 2 CO; + NH; + sản phẩm khác + năng lượng
Trang 13
Trang 5
ener eee ee ee eee ee eee eee een ee
% Pha trưởng thành: là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường Quá
trình lên men xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (quá trình chuyển hoá các phức chất hữu cơ thành chất mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ ) và cuối cùng thành mùn Các phan tng nitrate hoa, trong dé
ammonia (sản phẩm phụ của quá trình én định chất thải) bị oxi hoá sinh hoc tao
thành nitrit (NO;) và cuối cùng thành nitrate (NO:}:
NH¿” +3/2O; + NO, +2H*+H,0
NO, + %0, 7% NO;
Kết hợp hai phương trình trên, quá trình nitrate điễn ra như sau: NH, + 20, 2>NO¿; + 2H* + H,O
Vì NH¿” cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho quá trình
tổng hợp trong mô tế bào:
NH," + 4CO;+ HCO; + HạO > C;H/NO; + 5O;
Phương trình phản ứng nitrate hoá tổng cộng xảy ra như sau:
22NH¿”+ 370; +4CO;+HCO; 7421 NO; + C;H;NO; +20 HạO + 42H”
2.1.2.2 Phản ứng sinh học
Ủ compost là quá trình sinh học mà các chất hữu cơ có trong chất thải rắn được biến đổi thành các chất mùn ổn định do hoạt động của các thể chức có thể sống trong điều kiện tự nhiên hiện diện trong chất thải Các tổ chức này gồm các loại vi
sinh vật như vi khuẩn, nấm, chất hữu cơ được phân huỷ như ban đầu từ vi sinh vật
tiêu thụ bậc một như vi khuẩn thực hiện Trong thời gian đầu, vi khuẩn thích hợp với điều kiện Mesophilic xuất hiện trước
Nhiệt độ tăng khi vi khuẩn thermophilic xuất hiện chiếm hầu hết các vi tri trong khối ủ, thermorphilic nấm thường tăng trưởng từ 5 — 10 ngày sau khi ủ Nếu
nhiệt độ cao hơn 50 — 60°C thì nắm và hầu hết các vi khuẩn bị ức chế, chỉ còn các
dạng bào tử có thể phát triển Trong giai đoạn cuối cùng, nhiệt độ giảm
Atinomycetes trở nên chiếm ưu thế làm cho bề mặt đống ủ xuất hiện màu trắng hoặc
nâu
Các loại vi khuẩn Thermophilic, hầu hết là loài Bacillus đóng vai trị quan trọng trong việc phân huỷ protein và hydratcacbon Mặc dù chỉ hoạt động bên lớp
—==_ẽŸ.anaananaaaaazasanannzzaơunzơơgzợợgzszợnngsa-nnnssaợaaszanaơơnn ——==——=—————— Ga ——mnmaaaaaaz=mn
Trang 14
Trang 6
ngồi đóng ủ và chỉ hoạt dông trong thời gian cuối nhưng nhóm Atinomycetes đóng vai trị trong việc phân huỷ cenlulose, lignin và các chất bền vững khác Sau giai
đoạn tiêu thụ bậc một hay sơ cấp thực hiện xong, các chất này sẽ là thức ăn cho sinh
vật tiêu thụ thứ cấp như ve, bọ cánh cứng, giun trịn, đơng vật nguyên sinh, phiêu sinh
2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế biến compost
2.1.3.1 Các yếu tố vật lý
Các yếu tố vật lý ảnh hưởng tới quá trình ủ gồm : nhiệt độ, độ ẩm, kích thước
nguyên liệu, độ rỗng, thơi khí d Nhiệt độ
Đây là yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến Compost vì nó quyết định thành phần quần thể vi sinh vật (ban đầu là nhóm Mesophilic và sau đó là nhóm
Thermophilic chiếm ưu thế), ngoài ra nhiệt độ còn là một chỉ thị để nhận biết các giai
đoạn xảy ra trong quá trình ủ Compost
Nhiệt độ tối ưu là 50 — 60” C, thích hợp với vi khuẩn Thermophilic và tốc độ phân hủy rác là cao nhất Nhiệt độ trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của vi sinh
vật làm cho quá trình phân hủy diễn ra không thuận lợi, còn nhiệt độ thấp hơn ngưỡng này phân Compost sẽ không đạt tiêu chuân về mầm bệnh
Bảng 2.1 Khoảng nhiệt độ của các nhóm vi sinh vật
Nhiệt độ ( C) Loại vi sinh vật ;
Khoảng dao động Tôi ưu
Psychrophillic (VSV ưa lạnh) 10 - 30 15
Mesophilic (VSV ưa âm) 40 — 50 35
Thermophilic (VSV ưa nhiệt) 45-75 55
b Độ ẩm
Là yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình chế biến Compost Vì nước cần thiết cho quá trình hịa tan đỉnh dưỡng và nguyên sinh chất
của tế bảo
Độ âm tối ưu thường từ 50 — 60% Các vi sinh vật đóng vai trò quyết định
trong quá trình phân hủy CTR thường tập trung tại lớp nước mỏng trên bề mặt của
OEE
Trang 15
Trang 7
a eS
phân tử CTR Nếu độ âm quá nhỏ (< 30%) sẽ han chế hoạt động của vi sinh vật, còn khi độ âm quá lớn (> 65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ
phân hủy ky khí vì q trình thổi khí bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng
không cho không khí đi qua, gây mùi hơi, rị rỉ chất đinh đưỡng và lan truyền vi sinh
vật gây bệnh
Độ âm ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước có nhiệt dung riêng cao hơn tắt cả các vật liệu khác Độ 4m thấp có thể điều chỉnh bằng cách
thêm nước vào Độ ẩm cao có thể điều chỉnh băng cách trộn với vật liệu độn có độ
âm thấp hơn như: mạt cưa, rơm rạ
c Kích thước hạt
Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy Q trình phân hủy hiếu
khí xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy, giá tăng vận tốc phân hủy
Tuy nhiên, nếu kích thước hạt quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thơng khí
trong đồng ủ, điều này sẽ làm giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và
giảm mức độ hoạt tính của vi sinh vật Ngược lại, hạt có kích thước q lớn sẽ có độ xốp cao và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phân bố khí khơng đều, khơng có lợi cho q trình chế biến phân hữu cơ
Đường kính hạt tối ưu cho quá trình chế biến khoảng 3 — 50mm Kích thước
hạt tối ưu có thể đạt được bằng nhiều cách như cắt, nghiền và sàng vật liệu thô ban
đầu CTR đô thị và CTR công nghiệp phải được nghiền đến kích thước thích hợp
trước khi làm phân Phân bắc, bùn và phân động vật thường có kích thước hạt mịn, thích hợp cho q trình phân hủy sinh học
d Độ xốp
Độ xốp là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ Độ
xốp tối ưu sẽ thay đổi tuỳ theo loại vật liệu chế biến phân Thông thường, độ xốp cho
quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35 — 60%, tối ưu là 32 — 36%
Độ xốp của CTR ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho sự trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử hữu cơ
hiện diện trong các vật liệu ủ Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn
chế sự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối u Ngược lại, độ xốp cao có
a cm
a ————————————————————
Trang 16
Trang 8
thể dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỉ lệ trộn hợp lý
e Thôi khí
Khơng khí ở mơi trường xung quanh được cung cấp tới khối Compost để vi sinh vật sử dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt Nếu không được cung cấp khí đầy đủ thì sẽ tạo thành những vùng kị khí bên trong khối Compost gây mùi hôi
Để cung cấp khơng khí cho khối Compost có thể thực hiện được bằng cách:
" - Đảo trộn
= Cắm ống tre
= Thai chất thải từ tầng lưu chứa trên cao xuống thấp
" Thi khí
Q trình đảo trộn cung cấp khí khơng đủ theo cân bằng tỉ lượng Điều kiện hiếu khí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt động trong môi
trường tuỳ tiện hoặc kị khí Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để
quá trình ủ phân hồn tắt bị kéo dài
Cấp khí bằng phương pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất Tuy
nhiên, lưu lượng khí phải được khống chế thích hợp Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn
đến chỉ phí cao và gây mắt nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm không đảm bảo
an tồn vì có thê chứa vi sinh vật gây bệnh Khi pH của môi trường trong khối phân lớn hơn 7, cùng với quá trình thơi khí sẽ làm thất thoát nitơ đưới dạng NH3 Trai lai,
nếu thổi khí q ít, mơi trường bên trong khối phân trở thành kị khí Vận tốc thổi khí
cho q trình ủ phân thường trong khoảng 5 —10m” khí/tắn ngun liệu/h
Thơng thường áp lực tĩnh cần tạo ra để đây không khí qua chiều sâu 2 — 2.5m
vật liệu ủ là 0.1 — 0.15m cột nước Áp lực đó chỉ cần quạt gió là đủ chứ khơng cần
máy nén Ngồi ra các cửa sô của hầm ủ cũng sẽ đủ cho làm thoáng, chỉ cần đảo cửa sô mỗi ngày một lân hoặc nhiêu ngày một lân
Trang 17Trang 9 ee aS z ooo CÁ
Đảo trộn liên tục sẽ đạt mức phân giải tôi ưu trong vòng 10 — 14 ngày Nên
đảo trộn một lần một ngày hoặc nhiều lần một ngày 2.1.3.2 Các yếu tố hóa sinh
a Các chất dinh dưỡng
Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy đo vi sinh vật: trong đó cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất;
Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lưu huỳnh (S), canxi (Ca) và các nguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trị quan trọng trong trao đổi chất của tế bào
Khoảng 20% - 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết cho quá trình đồng hoá thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá thành CO¿ Cacbon cung cấp năng lượng và sinh khối cơ ban dé tạo ra khoảng 50% khối lượng
tế bào vi sinh vật Nitơ là thành phần chủ yếu của protein, acid nucleic, acid amin, enzyme, co-enzyme cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào
Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1 Ở mức tỷ lệ thấp hơn,
nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH3, nguyên nhân gây ra mùi khai Ở mức tỷ lệ cao hơn, sự phân hủy xảy ra chậm
Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau được trình bày trong bảng sau Trừ phân ngựa và lá khoai tây, tỷ lệ C/N của tất cả các chất thải khác nhau đều phải được
điều chỉnh để đạt giá trị tối ưu trước khi tiết hành làm phân
Bảng 2.2 Tý lệ C/N của các chất thải
STT Chất thải N (% khối lượng Tỷ lệ C/N
khô) 1 Phân bắc 5,5 — 6,5 6-10 2 Nước tiêu 15—18 0,8 3 Máu 10 — 14 3,0 4 Phân động vật - 4,1 5 Phân bò 1,7 18
6 Phân gia cam 6,3 15
7 Phan ctru 3,8 -
8 Phân heo 3,8 -
Trang 18
ern 9 Phan ngua 2,3 25
10 Bùn công thải khô 4—7 11
" Bùn công đã phân 24 Ộ
hủy
12 Bùn hoạt tính 5 6
13 Cỏ cắt xén 3-6 12-15
14 Chat thai rau qua 2,5-4 11-12
15 Cé hén hop 2,4 19
16 Lá khoai tây 1,5 25 17 Trâu lúa mì 0,3 — 0,5 128 — 150
18 Trau yén mach 0,1 48
19 Mat cua 0,1 200 - 500
Nguôn: Chongrak, 1996
Khi bắt đầu quá trình ủ phân rác, tỷ lệ C /N giảm dần từ 30:1 xuống 15:1 ở
các sản phẩm cuối cùng do hai phần ba carbon được giải phóng tạo ra CO; khi các
hợp chất hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật
Mặc dù đạt tỷ lệ C/N khoảng 30:1 là mục tiêu tối ưu trong quá trình ủ phân rác, nhưng tỷ lệ này có thể được điều chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ, trong đó quan trọng nhất là cẦn quan tâm tới các thành phần có hàm lượng lignin cao
b pH
Giá trị pH trong khoảng 5,5 — 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phân rác Các vi sinh vật, nắm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid hữu
cơ Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ phân rác, các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sư phân hủy lignin và cenlulose Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân rác Nêu hệ thơng trở nên m khí, việc tích tụ các acid có thể làm pH giảm xuống
đến 4,5 va gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật
Trang 19
Trang 11
ae a ea rn CC ——-—)
c Dinh duéng
Cung cap đủ photpho, kali và các chất vô cơ khác như Ca, Fe, Bo, Cu, là
cần thiết cho sự chuyển hóa của vi sinh vật Thông thường, các chất dinh dưỡng này không có giới hạn bởi chúng hiện diện phong phú trong các vật liệu làm nguồn nguyên liệu cho quá trình ủ phân rác
c Vĩ sinh vật
Chế biến phân hữu cơ là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại vi sinh vật khác nhau Vì sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ bao gồm: actinomycetes và vi khuẩn Những loại vi sinh vật này có sẵn trong chất hữu cơ, có thể bổ sung thêm vi sinh vật từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy xảy ra nhanh và hiệu quả hơn
d Chat hữu cơ
Tốc độ phân hủy tùy thuộc vào thành phần và tính chất của chất hữu cơ Chất hữu cơ hòa tan dễ dàng phân hủy hơn chất hữu cơ không hòa tan Lignin và Ligno —
Cenluloses là những chất phân hủy rất chậm
Bảng 2.3 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí
Thông số Giá trị
Quá trình ủ đạt hiệu quả tơi ưu khi kích thước CTR
1 Kích thước
khoảng 25 —-75mm
Ti 16 C:N tôi ưu dao động trong khoảng 25 - 50
- _ Ở tỉ lệ thấp hon, du NH;, hoat tinh sinh học
2 Tỉ lệ CN
giảm
-_ Ở tỉ lệ cao hơn, chất dinh đưỡng bị hạn chế
3 Pha trộn Thời gian ủ ngăn hơn
, Nên kiểm soát trong phạm vi 50 — 60% trong suốt
4 Độ âm ,
qua trinh u T6i wu 1a 55%
Nham ngăn ngừa hiện tượng khơ, đóng bánh và sự
tạo thành các rảnh khí, trong quá trình làm phân hữu
5 Đảo trộn x
cơ, CTR phải được xáo trộn định kỳ Tân suât đảo
trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện
6 Nhiệt độ Nhiệt độ phải được duy trì trong khoang 50 — 55°C
ee
Trang 20
Trang 12
eS
đối với một vài ngày đầu và 55 — 60°C trong những
ngày sau đó Trên 6ó°C, hoạt tính vi sinh vật giảm
đáng kê
7 Kiểm soát mâm bệnh | Nhiệt độ 60 — 70C, các mầm bệnh đều bị tiêu điệt
Lượng oxy cân thiết được tính toán dựa trên cân
Xà bằng tỷ lượng Khơng khí chứa oxy cần thiết phải 8 Nhu câu vê khơng khí T ` cu `
được tiêp xúc đều với tât cả các phân của CTR làm
phân
9.H Tôi ưu: 7 — 7,5 Dé hạn chế sự bay hơi Nitơ dưới
dạng NH:, pH không được vượt quá 8,5 10 Mức độ phân hủy Đánh giá qua sự giảm nhiệt độ vào thời gian cuối 11 Diện tích đât yêu câu Công suất 50 tân/ngày cần 1 hecta đất
Nguồn: T chobanoglous và cộng sự, 1993 2.1.4 Chất lượng compost
Chất lượng Compost được đánh giá dựa trên 4 yếu tố sau :
e Mức độ lẫn tạp chất (thủy tỉnh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hóa
học, thuốc trừ sâu "
e Nôồng độ các chất dinh dưỡng (dinh dưỡng đa lượng N, P, K; dinh dưỡng
trung lượng Ca, Mg, S; dinh dưỡng vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co,
Bo )
e Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp ở mức không ảnh hưởng có hại tới cây trồng)
e - Độ ôn định (độ chín, hoai) và hàm lượng chất hữu cơ
Trang 21
Trang 13
a a `]
Bảng 2.4 Tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 562 — 2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật chế
biến từ chất thải rắn sinh hoạt do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn ban hành
Tên chỉ tiêu Don vi tinh Mức Hiệu quả đổi với cây trơng Tốt
Độ chín (hoai) cân thiết Tốt
Đường kính hạt khơng lớn hơn mm 4-5
Độ âm không lớn hơn % 35
PH 6,0 - 8,0
Mật độ vị sinh vật hữu hiệu (đã
được tuyên chọn) không nhỏ CFU/g mẫu 106 hơn
Hàm lượng cacbon tông số
% 13
không nhỏ hơn
Hàm lượng nitơ tông số khôn ong E 8 % 2,5 nho hon
Hàm lượng lân hữu hiệu không
% 2,5
nhỏ hơn
Hàm lượng kali hữu hiệu không
% 1,5
nho hon
Mat d6 samonella trong 25 g
x CFU 0
mau
Hàm lượng chì (khơi lượng khơ)
Mg/kg 250
không lớn hơn
Hàm lượng cadimi (khối lượng
Mg/kg 2,5
khô) không lớn hơn
Hàm lượng crom (khối lượng
Mg/kg 200
khô) không lớn hơn
Hàm lượng đông (khôi lượn
s đồng ( Mg/kg 200
khô) không lớn hơn
—>———-.->——————>>—m—m——>.-r-nrraraaaananaaơờơờợơntnn g yợyợyynnnnn n
Trang 22Trang 14 a —_—— 7
Hàm lượng niken (khôi lượng
Mg/kg 100
khô) không lớn hơn
Hàm lượng kẽm (khỗi lượng
Mg/kg 750
khô) không lớn hơn
Hàm lượng thủy ngân (khôi ø thủy ngân ( Mgikg 2
lượng khô) không lớn hơn Thời gian bảo quản khơng ít
5 1 5 Tháng 6
hơn
Nguôn: Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, 2002
2.1.5 Lợi ích và hạn chế của quá trình chế biến compost
2.1.5.1 Loiich
" Là phương án được lựa chọn để bảo tồn nguồn nước và năng lượng " Kéo đài tuổi thọ cho các bãi chôn lấp
= Ôn định chất thải : Các phản ứng sinh học xảy ra trong quá trình chế biến Compost sẽ chuyên hóa các chất hữu cơ dễ thối rữa sang dạng ổn định, chủ yếu là các chất vô cơ ít gây ô nhiễm môi trường khi thải ra đất hoặc nước = Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh : Nhiệt của chất thải sinh ra từ
quá trình phân hủy sinh học có thê đạt khoảng 60°C, đủ để làm mắt hoạt tính
của vi khuẩn gây bệnh, virus và trứng giun sán nếu như nhiệt độ này được
duy trì ít nhất một ngày Các sản phẩm của quá trình chế biến Compost có
thể thải bỏ an toàn trên đất hoặc sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng cho
đất
" Thu hỏi dinh dưỡng và cải tạo đất : Các chất đinh dưỡng (N, P, K) có trong chất thải thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ Sau q
trình làm phân Compost, các chất này được chuyển hóa thành các chất vô cơ như NO; và PO¿Ÿ thích hợp cho cây trồng Sử dụng sản phẩm của quá trình chế biến Compost bổ sung đỉnh dưỡng cho đất có khả năng làm giảm thất
thoát dinh dưỡng do rò rỉ vì các chất dinh dưỡng vô cơ tồn tại chủ yếu dưới
dạng không tan Thêm vào đó, lớp đất trồng cũng được cải tiến nên giúp rễ cây phát triển tốt hơn
a a
Trang 23
Trang 15
* Lam khô bùn : Phân người, phân động vật và bùn chứa khoảng 80 — 95%
nước, do đó chỉ phí thu gom vận chuyển và thải bỏ cao Làm khô bùn trong quá trình ủ phân Compost là phương pháp lợi dụng nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học làm bay hơi nước chứa trong bùn
" Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng : Trong đất bón phân vi sinh với hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại vi sinh vật đa dạng
không những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh cho cây
trồng hơn so với các loại phân hóa học khác
2.1.5.2 Hạn chế
" Hàm lượng chất đinh dưỡng trong Compost không thoả mãn yêu cầu
"Do đặc tính của chất thải hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào thời
gian, khí hậu và phương pháp chế biến phân, dẫn đến tính chất của sản phẩm
cũng khác nhau Bản chất của vật liệu làm Compost thường làm cho sự phân bố nhiệt độ trong khối phân không đồng đều, do đó khả năng làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh trong sản phẩm Compost cũng khơng hồn tồn
" - Q trình sản xuất Compost tạo mùi khó chịu nếu khơng thực hiện quy trình chế biến đúng cách
» Hầu hết các nhà nơng vẫn thích sử dụng phân hóa học vi không quá đắt tiền,
dễ sử dụng và tăng năng suất cây trồng một cách rõ ràng 2.1.6 Một số phương pháp ủ compost trên thế giới
2.1.6.1 Phương pháp ủ theo luỗng dài và thổi khí thụ động có xáo trộn
Trong phương pháp này, vật liệu ủ được sắp xếp theo luống dài và hẹp, và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định nhằm cắp khí cho luống ủ Các luống Compost
được xáo trộn bằng cách di chuyển luéng Compost với xe xúc hoặc xe trộn chuyên dụng
Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1m (đối với nguyên liệu có mật độ dày
như phân) đến 3,5m (đối với nguyên liệu nhẹ như lá cây) Chiều rộng luống ủ thay đổi thay đổi từ 1,5-óm
Khơng khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tự nhiên như do khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt Các luống phân được xáo trộn định kỳ thường
ee II ” mW
Trang 24
Trang 16
ee
xuyên nhằm trộn đều CTR trong luống phân, trộn đều độ ẩm và hỗ trợ cho thổi khí
thụ động Việc xáo trộn được thực hiện bằng xe xúc hoặc bằng xe xáo trộn chuyên dụng Các thiết bị sử dụng được xác định theo hình dạng thực tế của luéng ủ
a Ưu điểm
" Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng Compost thu được khá đều " _ Vốn đầu tư và chỉ phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp
khí
b Nhược điểm
= _ Cần nhiều nhân công
" Thời gian ủ dài (3- 6ó tháng)
" Do sử dụng thổi khí tự động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm sốt
nhiệt độ và mầm bệnh
» Xáo trộn luống Compost thường gây thất thoát Nitơ và gây mùi
= Quá trình ủ có thể bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết
= Cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và vật liệu tạo cầu trúc này khó tìm hơn so với các phương pháp khác
2.1.6.2 Phương pháp ủ theo luỗng dài hoặc đống với thôi khí cưỡng bức Trong phương pháp này, vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc luống dài
Khơng khí được cung cấp cho hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí qua hệ thống phân phối khí như ống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí Chiều cao luống
hay đống ủ khoảng 2 — 2,5m
Để kiểm soát quá trình phân hủy hiếu khí bên trong khối ủ, mỗi khối ủ thường
được trang bị một máy thơi khí Lượng khơng khí cung cấp phải đảm bảo đủ nhu cầu
oxy cho quá trình chuyển đổi sinh học và nhằm kiểm soát nhiệt độ trong khối ủ
a Ưu điểm
" Dễ kiểm soát khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và
nồng độ Oxi trong luống ủ
» Giảm mùi hôi và mầm bệnh
= Thời gian ủngắn (3 — 6 tuần)
= Nhu cau str dung dat thấp và có thê vận hành ngồi trời hoặc có che phủ
Eee EEE
Trang 25
Trang 17
T—>—>>—————————=EE_Ð _—_—C.—-— CC
b Nhược điểm
» Hệ thống phân phối khí dễ bị tắt nghẽn, cần bảo trì thường xuyên
= Chi phi bao trì hệ thống và năng lượng thổi khí làm chi phí của phương pháp này cao hơn thơi khí thụ động
2.1.6.3 Phương phap i trong Container
Phương pháp ủ trong container là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được chứa trong container hoặc thùng kín, túi đựng hay trong nhà Thổi khí cưỡng bức thường được sử dụng cho phương pháp ủ này Có nhiều phương pháp ủ trong container như ủ trong bể di chuyển theo phương ngang, ủ trong container thổi khí và ủ trong thùng quay
Trong bể đi chuyển theo phương ngang, CTR được ủ trong một hoặc nhiều ngăn phản ứng dài và hẹp, thơi khí cưỡng bức và xáo trộn định kỳ Vật liệu ủ được di chuyền liên tục đọc theo chiều dài của ngăn phản ứng trong suốt quá trình ủ
a Ưu điểm
« it nhay cảm với điều kiện thời tiết
" Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt hơn Thời gian ủ ngắn hơn so với phương pháp ủ ngoài trời " Nhu cầu sử dụng đất nhỏ hơn các phương pháp khác
= _ Chất lượng Compost tốt b Nhược điểm
" Vốn đầu tư cao
“ Chỉ phí vận hành và bảo trì hệ thống cao = Thiết kế phức tạp và địi hỏi trình độ cao
2.1.6.4 Phương pháp ủ theo luống dài (đánh luéng cap khi tw nhién)
Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó CTR được sắp xếp theo các luống dài, hẹp và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định nhằm cấp
khí cho luống ủ
Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1m (đối với nguyên liệu có mật độ dày
như phân) đến 3,5m (đối với nguyên liệu nhẹ như lá cây) Chiều rộng luống ủ thay đổi thay đối từ 1,5-6m
)—_—_——ễE_EễE _Â —ẼỄẰ]ễỄ—~—_=
Trang 26
Trang 18
een ———ẼỶỲỄẼŠ°Š°Š°Š°°EễEễễễ _———-— CC”
Không khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tự nhiên như
do khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt Các luống phân được xáo trộn định kỳ thường
xuyên nhằm trộn đều CTR trong luéng phân, trộn đều độ âm và hỗ trợ cho thơi khí
thụ động Việc xáo trộn được thực hiện bằng xe xúc hoặc bằng xe xáo trộn chuyên
dụng Các thiết bị sử dụng được xác định theo hình dạng thực tế của luống ủ
a Ưu điểm
"= Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng phân hữu cơ đồng đều
= Vé6n đầu tư và chỉ phí vận hành thấp vì khơng cần hệ thống cung cấp oxy cưỡng bức
" Kỹ thuật đơn giản
b Nhược điểm
"Cần nhiều nhân cơng « Thời gian ủ dài ( 3-6) tháng
= Do sử dụng thổi khí thụ động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát
nhiệt độ và mầm bệnh
"_ Xáo trộn luống ủ thường gây thất thoát nitơ và gây mùi
= Quá trình ủ bị phụ thuộc vào thời tiết, ví dụ như mưa có thể gây ảnh hưởng bat loi cho quá trình ủ
" Phương pháp thơi khí thụ động cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc valoai
vật liệu tạo cầu trúc phù hợp với phương pháp này thì khó tìm hơn so với các phương pháp khác
=_ Diện tích đất cần thiết lớn
2.2 Tính chất vỏ khoai mì
Khoai mi có vỏ ngồi nâu thẫm, vó lụa trắng chứa nhiều nước Trong cây khoai mì có chất glucosid sinh ra acid cyanhydric là nguyên nhân phá hủy các men hô hấp làm các mô không xử dụng được oxy Acid cyanhydric là chất độc mạnh, với liéu Img/kg thé trọng có thể gây tử vong Vỏ củ khoai mì cũng tích tụ rất nhiều chất glucosid này Vỏ khoai mì tươi sản xuất cyanide dao động từ 1-60 mg/100g tùy
Trang 27
Trang 19
thuộc vào điều kiện khác nhau, gồm giống, nguồn, thời gian thu hoạch và điều kiện
cánh đồng
2.3 Bun hoat tinh
2.3.1 Thanh phan
¢ Bun hoat tinh 1a mét tap hợp gồm nhiều vsv và các hạt có kích thước khác nhau Có thể là các vi khuẩn 0,5-5u¿m hoặc lớn từ 1mm trở lên
e Trong bùn hoạt tính có những nhóm VSV như: vi khuẩn, tảo 2.3.2 Tác dụng
e _ Bùn hoạt tính có tác dụng làm giảm nồng độ hữu cơ (và vô cơ đến mức
thấp nhất)
¢ Bùn hoạt tính có khả năng phân hủy các thành phần sinh học trong chất
thải như: protein, cenllulose, lignin va mét sé chat khác
e _ Trong đó nhóm vi khuẩn Zooglea, Pseudomonas, Alcaligenes, Bacilus,
Achromobacter, Corynebaterium, Comomonas, Brevibacterium,
Acinetobacterium có một sơ vai trò sau:
v Bacilus, Pseudomonas: là những vi khuẩn tùy nghi có khả năng
_ khử nitrat thành nitrit hoặc chuyển tiếp nitrit thành NHạ ( amon hóa
nitrat), hoặc Nạ (phản nitrat) theo quy trình như sau:
NH,OH _, NH; NO; ———+NO, ——_+ NO <<”
NạO ——— Nạ
v Pseudomonas: 1a loai vi khudn cé thê đồng hóa được mọi chất hữu
cơ và được xem là vi khuẩn đầu tiên phân hủy các chât hữu co trong quá trình chế biến compost
v Bacilus: có thể sống trong mơi trường hiếu khí hoặc ky khí tùy nghỉ, chúng có enzim amilaza và protoaza do đó có thể phân hủy tinh bột, protein, cenllulose
Trang 28
Trang 20
CHUONG 3: PHUONG PHAP NGHIEN CUU
3.1 Nghiên cứu lý thuyết
e Thu thap cdc tai liéu vé compost va quá trình ủ compost , những nghiên cứu đã thực hiện về compost trên các vật liệu khác nhau
e_ Thu thập tài liệu về tính chất của vỏ khoai mì
e _ Thu thập tài liệu về thành phần và tác dụng của bùn hoạt tính
3.2 Nghiên cứu thực nghiệm 3.2.1 Mơ hình thí nghiệm
Mơ hình có dạng hình hộp chữ nhật, kích thước dài x rộng x cao = 44cm x 36cm x 29cm, bên ngoài bọc mút xốp cách nhiệt, bên trong được phân phối khí
theo bốn đường ống dẫn khí đặt dọc theo chiều dài của mô hình trên đó có đục lỗ
có d = 5mm, ống thốt nước rị rỉ từ quá trình phân hủy đặt phía trái mơ hình Khơng khí được đưa vào mơ hình bằng 1 máy sục khí liên tục
og Q=151515121513111Z1Z121z1z:zr _ ¬ aaaaaA L-, Máy thơi khí
SA snhninuniuniuyir “mm mm H
/
Poe Te PST Te Tia Tae Tar “ee tr
Trang 29Trang 21 Hình 3.2 Mơ hình u compost
(a) Hệ thống phân phối khí trong mơ hình (b) Mơ hình thực tế
3.2.2 Phân tích chỉ tiêu đầu vào
Trấu, vỏ khoai mì được lấy từ cơng ty THHH SX - TM Trí Đức huyện Củ
Chi được sấy khơ, phân tích các chỉ tiêu đầu vào như: độ ẩm, hàm lượng CHC, C, N Bảng 3.1 Các chỉ tiêu của chất thải đầu vào
Thành phần Đơn vị Vỏ khoai mì Trau
Trang 30
Trang 22
nS SSS SSSR
3.2.2 Van hanh mé hinh compost
sk Quy trình ủ thực hiện theo quy trình sau:
Thơi khí
Nguyên liệu đâu vào Phối Trộn và
»| kiểm tra Hiêu khí 2| On định
Vỏ khoai mì / cácthơng số
bùn hoat tính đầu vào
r
Thành phẩm
Hình 3.3 Quy trình thực hiện ủ compost hiếu khí
Vỏ khoai mì đầu vào và bùn hoạt tính được xử lý trước khi phối trộn vỏ khoai
mì ban đầu được phân loại tách bớt những củ mì bị lẫn và giảm kích thước về
khoảng 15 — 25mm trước khi ủ Bun hoạt tính lấy từ nhà máy xử lý nước thải tập trung KCN Tân Bình khi lấy về sẽ được tách nước sao cho độ âm trước khi phối trộn
khoảng 90 — 92 % Vỏ khoai mì và bùn hoạt tính sau khi xử lý sơ bộ sẽ được phối
trộn
Sau đó nguyên liệu được đưa vào luống ủ và lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu đầu vào độ âm, hàm lượng CHC, C, N tổng, màu sắc các thơng số thí nghiệm được
giới thiệu trong bảng sau:
Bảng 3.2 Thơng số thí nghiệm ủ compost
A (Vỏ khoai mì | B (Vỏ khoai mì + Nghiệm thức Vỏ khoai mì
+ Bun hoạt tính ) | Bùn hoạt tính )
Vỏ khoai mì +bùn | Vỏ khoai mì + bùn
Nguyên liệu Vỏ khoai mì
hoạt tính hoạt tính
Tỉ lệ CN 25.25 25 25
Khỗi lượng riéng (g/ml) 0.37 0.69 0.69
Thể tích bùn hoạt tính
0 6.3 6.3
(lit)
Khối lượng vỏ khoai mì 9 9 9
Se PT
NS
Trang 31Trang 23 ban dau (kg) Kích thước luống ú 44 x 36 x 29 44 x 36 x 29 44 x 36 x 29 (Dx Rx C (cm)) ot vy aa ,
Hinh 3.4 V6 khoai mi dau vao Hinh 3.5 Bin hoat tinh Bảng 3.3 Đặc tính nguyên liệu đầu vào của các luống ủ
Nghiệm thức Võ khoai mà A (Vỏ khoai mì - | B (Võ khoai mì — Bùn hoạt tính ) Bùn hoạt tính ) Màu sắc (nguyên liệu) Vàng nâu Nâu đậm Nâu đậm
D6 Am (%KLU) 72.64 76.77 76.28
Chat hữu cơ (%KLK) 95.43 94.52 94.47
N tông (%KLK) 2.1 2.05 2.05
`: ee ES kw\xs£2
Hình 3.6 Quá trình phối trộn Hình 3.7 Nguyên liệu sau khi nguyên liệu phối trộn
Trang 32
Trang 24
a a
Thí nghiệm được thực hiện 3 lần Trong quá trình ủ theo dõi các chỉ tiêu:
nhiệt độ, pH, độ sụt lún, kiểm tra hằng ngày Độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N kiểm tra 3 ngày/ lần Tất cả các chỉ tiêu trên đều được thực hiện 3 lần/ mẫu sau đó
lấy kết quả trung bình
Hình 3.8 Mơ hình com post
3.2 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
3.2.1 Phương pháp phân tích
Phân tích các chỉ tiêu : Nhiệt độ, PH, độ âm , CHC, C, N, P, K
& Nhiét dd
Sử dụng nhiệt kế thủy ngân, cắm trực tiếp vào giữa mơ hình và đọc kết quả
* pH
pH của mẫu được xác định bằng bằng cách pha mẫu với nước cắt theo tỉ lệ 1
mẫu : 5 nước cất rồi sử dụng máy đo pH để xác định * Độ ẩm
* Cân mẫu phân tích vào đĩa
¥ Say 100 - 105°C trong khoảng 18-24h
*x Hút âm 1h đem câm lại
* Công thức xác định độ ẩm:
Độ ẩm (%)_ = TT”) y 100%
1
Trong đó:
" m;: khối lương chất hữu cơ ban đầu
mmm.m.=.a—aaxm>anaaaaaasasasasasanaa>aaaasazsaasasasasarnrnrnazsaa.ơơwơ -‹ờơơờơớnnuươn
Trang 33
Trang 25
a eee eave eS XƑ_—_Ƒ_—T—
" _ m;: khôi lương chât hữu cơ sau sây
= mạ: khối lương đĩa sấy
= m;: khối lương đĩa sấy và chất hữu cơ cân được sau sấy
%& Chât hữu cơ
Chất hữu cơ sau khi phân tích độ âm đem nghiền nhỏ bằng cối và chày ( kích thước hạt khoảng 1mm khi đã qua ray, phan con du dé phan tích hàm lương N va C)
v Cân khối lượng mẫu đã xử lý vào cốc nung
Y Dét 6 550°C trong 1h
Y Hut 4m dem can
vx Công thức xác định :
%CHC = “:— P2) „00
my
Trong đó:
® mị :khối lương chất hữu cơ đem đốt ban đầu
" mạ: khối lương chất hữu cơ sau đốt (m; = m- mạ)
"mạ: khối lương cốc
“ m;: khối lương cốc và chất hữu cơ cân được sau khi đốt sẻ Ham lương C
Từ % CHC có thê tính ngay được %C theo công thức sau:
%CHC 1.8
%C = # Hàm lương N
* Vơ cơ hóa mẫu
Cân 100g CHC đã sấy khô tuyệt đối cho vào bình kjeldahl, cho tiếp 5ml
H;SO¿ đậm đặc sẽ thấy xuất hiện màu nâu đen ( do nguyên liệu đã bị oxy hoá) Cho
Trang 34
Trang 26
a nnd
Lưu ý: Giai đoạn này phải thực hiện trong tủ Hottle, đặt bình hơi nghiên trên
bếp, tránh trường hợp khi sơi mạnh hố chất bắn ra ngồi, khi đã sơi giữ nhiệt độ bép dun vita phải để tránh hoá chất ra ngồi và khơng bị mắt ammoniac
Trong khi đun, theo đối sự mất màu đen của dung dịch trong bình đun, khi thấy dung dịch gần như trong suốt thì có thể lắc nhẹ bình để kéo hết các phân tử trên thành bình cịn chưa bị oxy hoá vào dung dịch Tiếp tục đun cho đến khi dung dịch trong hoàn toàn Để nguội bình rồi chun tồn bộ dung dịch sang bình định mức
100ml , đùng nước cất vơ đạm tráng lại bình kjedahl và định mức đến vạch s% Cat dam
Chuyển 50ml dung dịch trong bình định mức ở trên vào bình cất đạm có sẵn
50ml nước cất và 3 giọt thuốc thử tashiro lúc này trong bình có màu tím hồng Tiếp tục cho vào bình cất 15ml NaOH 40% cho đến khi toàn bộ dung dịch chuyển sang
màu xanh lá mạ ( thêm 5ml NaOH 40% nếu dung dịch trong bình chưa chuyển hết sang màu xanh lá mạ)
Tiến hành lắp hệ thống cất đạm, cho vào bình hứng 20ml H;SO¿ 0.1N và 3
giọt thuốc thử Tashiro ( dung dịch có màu tím hồng) Đặt bình hứng sao cho ngập đầu ống sinh hản bật công tắc cất đạm
Sau khi cất đạm 10 -12 phút để kiểm tra NH„OH cịn được tạo ra khơng, dùng
giấy quỳ thử đầu ống sinh hàn Nếu giấy quỳ không đổi màu xanh là được, ngưng cất
đạm, đợi hệ thống nguội mới tháo hệ thống đem đi rửa
s* Chuan dé:
Chuẩn độ H;SO, dư trong bình hứng bằng NaOH 0.1N cho đến khi mất màu tím hồng và chuyển sang màu xanh lá mạ Ghi nhận thể tích NaOH 0.1N sit dung
Công thức tình hàm lượng % Nitơ tổng :
%N = 1,42x(v14—-V2)x100x2 a
Trong đó :
= Vị: Số ml H;SO¿ cho vào bình hứng
s _ V;: Số ml NaOH0.1N đã chuẩn độ
* a: SO miligam nguyén liệu
Trang 35
Trang 27
rr
=" 1,42 hé sé, ctr 1m] H,SO, dung dé trung hoa NH„OH thì tương
đương với 1,42mg Nitơ
“& Xác định Photpho tổng
Mẫu phân đã nghiền nhỏ, trộn đều, từ đó chọn mẫu để phân tích Cân 2g mẫu khơ cho vào bình kjeldahl 500m1
Cho vào bình 20-25 hỗn hợp H;SO¿ +HNO;,, đun trên bếp điện
Trong khi tro hoá, theo định kỳ lắc bình và bế sung 1 — 1.5ml HNO; dac, vi HNO; bay hoi
Mỗi lan cho axit HNO; phai dé bình nguội Khi khơng có khí màu nâu thốt
ra thì cần thiết phải thêm HNO,
Quá trình tro hố kết thúc khi dung dịch trong bình có màu trắng
SN
NN
S
S
v Sau khi tro hố xong, để nguội bình rồi thêm vào bình 100ml nước đun đến sôi để loại trừ bớt HNO;
Lọc để loại trử phần kết tủa trong dung dịch như axit sillic, thạch cao , cát,
sét rửa phần cặn trên giấy lọc bằng nước cất nóng Dịch lọc và nước rửa vào
bình định mức 200ml, định mức tới vạch, lắc đều Dung dịch sẽ chia làm 2 phần , một phần đề xác định kali
* Lấy 20ml dung dịch trên cho vào bình định mức 200ml định mức bằng nước
tới vạch Dung dịch đã pha loãng 10 lần này đùng để xác định so màu
photpho
v Tiếp theo chuẩn bị đường cong chuẩn theo bảng sau:
STT 0 | 1 |2 13 4 5 | 6
MI dung dich P — PO,
Trang 36
Độ hấp thu đo ở bước sóng 690nm
v Từ loạt dung dịch chuẩn, đo độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f ( C ), sử dụng
phương pháp bình phương cực tiểu để lấy phương trình Y = ax + b từ độ hấp thu A„ của mẫu, tính nồng dộ Cạ Sau đó tính được hàm lượng photpho tông
sk Xác định Kali tổng
Sử dụng phương pháp quang kế ngọn lửa với thể tích 100ml mẫu đã có ở trên Có thê sử dụng phương pháp đo bằng máy hấp thu nguyên tử (ASS)
Tiến hành như sau:
* Cân lg mẫu cho vào cốc sứ 300ml đốt ở 500ĐC trong 1h
v Cho vào 2ml axit HCl chuẩn độ với 6 ml nước
¥ Dun s6i 10 phút, tiếp tục cho vào 30ml nước và đun sơi, sau đó làm lạnh
v Cho nước vào định mức đến 100ml, sau đó lọc qua giấy lọc và định mức tới 100ml sau đó đem đo bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA —
6800A ở bước sóng 766.5nm.'
-_ Ghi chú:
= Mau phan tich 3 — 5 lần để lấy kết quả
= Két qua bdo cáo là kết qua trung binh = §6 liéu duoc bdo cdo & phu luc
3.2.1 Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel
Trang 37
Trang 29
CHUONG 4: KET QUA VA THAO LUAN
4.1 Thông số vận hành va đặc tính sản phẩm compost
Sau 6Š ngày ủ đã tạo ra được compost thành phẩm với kết quả được thê hiện ở bảng dưới dây
Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm ủ compost
Nghiệm thức Vỏ khoai mì | Â CYổ khoai mì + | B ( Vô khoai mì + bin ) bin )
Thông số vận hành
Thời gian ủ (ngày) 65 65 65
Nhiét d6 (0°) 30-51 30 - 60 30 - 57 pH 5.9-—8.1 5.7 ~ 8.3 5.5 — 8.0 Độ âm trung bình
(%KLU) 57.53 58.78 60.42
A £ A
Tong lugng nước thêm 53 0 0
vào ( lít )
Tơng lượng bùn thêm 0 4.9 48
vào ( lít )
Đặc tính sản phẩm
Màu sắc sản phẩm Nâu Nâu đen Nâu đen
Khoi lượng còn lại (kg) 2.5 2.2 2.2
Độ âm (%KLU) 40.56 35.12 36.21
Chất hữu cơ (%KLK) 63.05 52.05 54.45
4.2 Kết quả
Trong quá trình ủ compost theo dõi các chỉ tiêu: nhiệt độ, độ ẩm, pH độ sụt
giảm thể tích, hàm lượng CHC, C, N kết quả thu được như sau:
4.2.1 Độ sụt giảm thể tích
Trong 66 ngày ủ ta thấy ở cả 2 mô hình thể tích sụt giảm rõ rệt Số liệu được trình bày cụ thể ở bảng 4.2 đưới đây
Trang 38Trang 30 aT EEE _— CC DO SUT | Vỏ Khoai mì | 69,62 | 68.49 | 67.36 | 64.34 | 63.21 | 61.89 | 60.75 GIẢM THẺ | Võ khoai mì TÍCH (%) + bùn 67.4 | 66.6 | 65.8 | 62.6 | 60.2 | 58 | 55.6 Ngày 42 | 45 | 48 | 51 | 54 | 57 | 60 DO SUT | Vỏ Khoai mi | 59 43 | 58.49 | 57.55 | 56.98 | 56.98 | 56.89 | 56.89 GIAM THE | Vé khoai mi
TICH (%) + bùn 53.2 | 50.8 | 49 | 48.2 | 48.2 | 48.6 | 48.2 Ngay 63 | 65 ĐỌSỤT | V6 Khoai mi | 56 g9 | 56,89 GIẢM THẺ | Võ khoai mì TÍCH(%) | „bùn | 482 | 482 (a)
Hình 4.1 Mơ hình compost khi bat đầu ủ
(a) Mơ hình Vỏ khoai mì + bùn (b) Mơ hình Vỏ khoai mì
(b)
Trang 39Hình 4.2 Mơ hình compost sau 65 ngày ủ (a) Mơ hình Vỏ khoai mì
(b) Mơ hình Vỏ khoai mì + bùn
Thẻ tích ở cả 2 mơ hình đều sụt giảm chứng tỏ có VSYV hoạt động, chúng sử dụng CHC làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống Độ sụt giảm thể tích ở 2
mơ hình có thể biểu diễn bằng đồ thị đưới dây
bOSUTGẢM ĐỘ SỤT GIẢM THẺ TÍCH THÊ TÍCH (%) 120.00 100.00 =®—= VO KHOAI MĨ ®—VỎ KHOAI Mi + BUN 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 ĩ T T T T T T T T T T T T T T T T T T T T 1 NGÀY 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 65
Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn độ sụt giảm thẻ tích
+ Nhận xét
Nhìn vào bảng 4.2 và hình 4.1 ta thấy trong những ngày đầu do VSV thích nghỉ nên độ sụt giảm thể tích thấp Từ ngày thứ 3 trở đi thể tích sụt giảm bắt đầu sụt giảm nhiều vì trong thời gian này VSV hoạt động mạnh và tăng chậm lại từ ngày 12
và bắt đầu ổn định từ ngày 51 cho đến khi kết thúc quá trình ủ ở cả 2 mơ hình
Trang 40
Trang 32
a a
Tuy nhiên ta thấy trong những ngày đầu ở cả 2 mô hình có độ sụt giảm thê tích tương đương nhau Ngày thứ 3 thì mơ hình vỏ khoai mì + bùn thể tích sụt giảm
từ là 96.00% tới ngày 12 chỉ còn xuống 61.70% đối với mơ hình vỏ khoai mì đối chứng thể tích mô khối ủ ngày thứ 3 là 97.36% tới ngày 12 còn 74.91% Bên cạnh đó ta thấy sau khi kết thúc quá trình ủ ở mơ hình vỏ khoai mì + bùn thể tích cịn lại của mơ hình là 48.2% thấp hơn so với mơ hình vỏ khoai mì đối chứng với độ sụt
giảm thẻ tích là 56.98% Điều này chứng tỏ rằng ở mơ hình vỏ khoai mì + bùn có bổ
sung VSV bên ngồi vào mơ hình ủ nên quá trình phân huỷ xảy nhanh và hiệu quả
hơn mơ hình vỏ khoai mì đối chứng
4.2.2 Nhiệt độ
Trong 65 ngày thí nghiệm nhiệt độ dao động từ 30 — 60 °C Nhiệt độ trong
khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ bởi VSV, phụ thuộc
vào kích thước của khối ủ, độ ẩm, khơng khí và tỉ lệ C/N, mức độ xáo trộn và nhiệt
độ môi trường xung quanh Số liệu được trình bày cụ thể ở bảng 4.3 dưới đây
Bảng 4.3 Nhiệt độ trong 65 ngày ủ