đánh giá hiệu quả của compost ủ từ xơ dừa và phân bò bổ sung chế phẩm bio-f trên cây cà chua

Biện pháp được ưu tiên hàng đầu hiện nay để xử lý chất thải là sử dụng phương pháp phân hủy sinh học, có hai phương pháp phân hủy sinh học của chất thải hữu cơ là chế biến compost hiếu k

BỘ GIO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC

M ngnh : 111

GVHD: ThS.VŨ HẢI YẾN

MSSV: 105111024

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn toàn thể Thầy Cô Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp Hồ Chí Minh Đặc biệt là các Thầy Cô Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học trong suốt thời gian qua đã tận tâm chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu và đã dạy dỗ em ngày một trưởng thành hơn, để em

có thể vững vàng bước chân trên con đường sự nghiệp tương lai tươi đẹp của mình

Em xin chân thành cảm ơn Cô Vũ Hải Yến người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em trong suốt thời gian em thực hiện đồ án này

Và em cũng xin chân thành cảm ơn Thầy Cô trong Phòng Thí Nghiệm đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất, giúp em hoàn thành đồ án

Em cũng không quên gởi lời cảm ơn đến tất cả các bạn trong lớp cũng như các bạn trong trường, luôn động viên, giúp đỡ em những lúc gặp khó khăn

Cuối cùng, em xin chúc toàn thể Thầy Cô trong trường cũng như trong khoa,

Cô Vũ Hải Yến, các bạn một lời chúc sức khỏe, mọi điều tâm muốn, luôn thành công trong công việc và trong cuộc sống

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!!!

Sinh viên Nguyễn Thị Hiền

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Tỷ lệ C/N của chất thải (tính theo chất khô) 17

Bảng 2.2 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu 19

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu của chất thải đầu vào 50

Bảng 3.2 Thành phần của chất thải trong mô hình 50

Bảng 3.3 Cách bố trí mô hình 52

Bảng 3.4 Thành phần các chất sử dụng trồng cây 53

Bảng 4.1 Biến thiên nhiệt độ trong 30 ngày ủ 62

Bảng 4.2 Độ ẩm trong 30 ngày ủ 63

Bảng 4.3 Kết quả hàm lượng C trong 30 ngày ủ 63

Bảng 4.4 Sự suy giảm của CHC trong 30 ngày 64

Bảng 4.5 Tỷ lệ các chất trong Compost sau 30 ngày ủ 66

Bảng 4.6 Tiêu chuẩn ngành 10 TCN526-2002 67

Bảng 4.7 Thành phần N, P, K trong hai loại phân 67

Bảng 4.8 Tăng trưởng chiều cao cây (cm) 68

Bảng 4.9 Phát triển số nhánh 69

Bảng 4.10 Thời gian ra hoa của cà chua 72

DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân 13

Hình 2.2 Tuần hoàn sản phẩm Compost 14

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

Hình 2.3 Quy trình công nghệ hệ thống Compost Lema 27

Hình 2.4 Quy trình công nghệ Compost Steinmueller 28

Hình 2.5 Cây cà chua 29

Hình 2.6 Cấu tạo quả cà chua 32

Hình 2.7 Các bộ phận trên cây cà chua 36

Hình 2.8 Chế phẩm sinh học 47

Hình 3.1 Mô hình ủ Compost 49

Hình 3.2 Chất thải đầu vào 50

Hình 3.3 Quá trình phối trộn nguyên liệu 51

Hình 3.4 Quá trình ủ Compost 52

Hình 3.5 Quá trình ương cà chua 53

Hình 3.6 Trồng cây vào túi nilon 54

Hình 3.7 Cách đo chiều cao và đếm số nhánh cây cà chua 59

Hình 4.1 Biến thiên nhiệt độ trong khối ủ 62 Hình 4.2 Dao động của độ ẩm trongkhối ủ Compost 63

Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự suy giảm của C trong 30 ngày ủ 64

Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn sự dao động CHC 65

Hình 4.5 Compost thành phẩm 65

Hình 4.6 Compost sau khi được sàng 66

Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn chiều cao cây 68

Hình 4.8 Mẫu VC sau 10 ngày trồng 69

Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn số 70 Hình 4.10 Mẫu bón CP sau 10 ngày trồng 71

Hình 4.11 Mẫu CP sau 15 ngày trồng 71

Hình 4.12 Biểu đồ biểu diễn thời gian ra hoa của cà chua 72

Hình 4.13 Mẫu CP đã nở hoa 73

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CTR : Chất thải rắn

DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Tỷ lệ C/N của chất thải (tính theo chất khô) 17

Bảng 2.2 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu 19

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu của chất thải đầu vào 50

Bảng 3.2 Thành phần của chất thải trong mô hình 50

Bảng 3.3 Cách bố trí mô hình 52

Bảng 3.4 Thành phần các chất sử dụng trồng cây 53

Bảng 4.1 Biến thiên nhiệt độ trong 30 ngày ủ 62

Bảng 4.2 Độ ẩm trong 30 ngày ủ 63

Bảng 4.3 Kết quả hàm lượng C trong 30 ngày ủ 63

Bảng 4.4 Sự suy giảm của CHC trong 30 ngày 64

Bảng 4.5 Tỷ lệ các chất trong Compost sau 30 ngày ủ 66

Bảng 4.6 Tiêu chuẩn ngành 10 TCN526-2002 67

Bảng 4.7 Thành phần N, P, K trong hai loại phân 67

Bảng 4.8 Tăng trưởng chiều cao cây (cm) 68

Bảng 4.9 Phát triển số nhánh 69

Bảng 4.10 Thời gian ra hoa của cà chua 72

DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân 13

Hình 2.2 Tuần hoàn sản phẩm Compost 14

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

Hình 2.3 Quy trình công nghệ hệ thống Compost Lema 27

Hình 2.4 Quy trình công nghệ Compost Steinmueller 28

Hình 2.5 Cây cà chua 29

Hình 2.6 Cấu tạo quả cà chua 32

Hình 2.7 Các bộ phận trên cây cà chua 36

Hình 2.8 Chế phẩm sinh học 47

Hình 3.1 Mô hình ủ Compost 49

Hình 3.2 Chất thải đầu vào 50

Hình 3.3 Quá trình phối trộn nguyên liệu 51

Hình 3.4 Quá trình ủ Compost 52

Hình 3.5 Quá trình ương cà chua 53

Hình 3.6 Trồng cây vào túi nilon 54

Hình 3.7 Cách đo chiều cao và đếm số nhánh cây cà chua 59

Hình 4.1 Biến thiên nhiệt độ trong khối ủ 62 Hình 4.2 Dao động của độ ẩm trongkhối ủ Compost 63

Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự suy giảm của C trong 30 ngày ủ 64

Hình 4.4 Đồ thị biểu diễn sự dao động CHC 65

Hình 4.5 Compost thành phẩm 65

Hình 4.6 Compost sau khi được sàng 66

Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn chiều cao cây 68

Hình 4.8 Mẫu VC sau 10 ngày trồng 69

Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn số 70 Hình 4.10 Mẫu bón CP sau 10 ngày trồng 71

Hình 4.11 Mẫu CP sau 15 ngày trồng 71

Hình 4.12 Biểu đồ biểu diễn thời gian ra hoa của cà chua 72

Hình 4.13 Mẫu CP đã nở hoa 73

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CTR : Chất thải rắn

MỤC LỤC Lời cảm ơn

Danh mục bảng i

Danh mục hình ii

Danh mục chữ viết tắt iv

Lời nói đầu 1

Chương 1: Mở đầu 2

1.1 Đặt vấn đề 3

1.2 Mục đích của đề tài 4

1.3 Nội dung nghiên cứu 4

1.4 Đối tượng nghiên cứu 5

1.5 Phương pháp nghiên cứu 5

1.5.1 Phương pháp luận 5

1.5.2 Phương pháp thực tiễn 6

1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 6

1.6.1 Ý nghĩa khoa học 6

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn 6

1.6.3 Tính mới của đề tài 7

1.7 Thời gian thực hiện đề tài 7

1.8 Giới hạn đề tài 7

1.9 Địa điểm nghiên cứu 7

1.10 Cấu trúc luận văn 7

Chương 2: Tổng quan lý thuyết 9

2.1 Tổng quan về Compost 10

2.1.1 Định nghĩa 10

2.1.2 Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình ủ 10

2.1.2.1 Phản ứng sinh hóa 10

2.1.2.2 Phản ứng sinh học 11

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ compost 12

2.1.3.1 Các yếu tố vật lý 12

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

2.1.3.2 Các yếu tố hóa sinh 16

2.1.4 Chất lượng của compost 20

2.1.5 Tính cấp thiết của compost 20

2.1.6 Lợi ích và hạn chế của quá trình chế biến compost 21

2.1.6.1 Lợi ích của quá trình làm Compost 21

2.1.6.2 Hạn chế của quá trình làm Compost 22

2.1.7 Một số phương pháp ủ Compost trên thế giới 22

2.1.7.1 Phương pháp ủ phân theo luống dài 22

2.1.7.2 Phương pháp ủ phân theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức 24

2.1.7.3 Phương pháp ủ trong container 25

2.1.8 Một số công nghệ chế biến phân hữu cơ điển hình 26

2.1.8.1 Hệ thống Composting Lema 26

2.1.8.2 Công nghệ Compost Steinmueller – Đức 27

2.2 Tổng quan về cây cà chua 29

2.2.1 Giới thiệu 29

2.2.1.1.Tên 29

2.2.1.2 Nguồn gốc 30

2.2.1.3 Tình hình sản xuất cà chua ở Việt Nam và thế giới 31

2.2.2 Thành phần hóa học quả cà chua 31

2.2.2.1 Cấu tạo qủa cà chua 31

2.2.2.2 Thành phần hóa học 32

2.2.3 Đặc tính sinh thái 33

2.2.3.1 Đặc điểm giống cây trồng 33

2.2.3.2 Đặc điểm sinh lý cây cà chua 35

2.2.3.3 Yêu cầu sinh lý 36

2.2.4 Phương pháp trồng cây cà chua 38

2.3 Chế phẩm sinh học 46

2.3.1 Thành phần 46

2.3.2 Tác dụng 46

2.3.3 Liều dùng 46

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu 48

3.1 Nghiên cứu lý thuyết 49

3.2 Nghiên cứu thực nghiệm 49

3.2.1 Thí nghiệm 1 49

3.2.1.1 Mô hình thí nghiệm 49

3.2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 49

3.2.2 Thí nghiệm 2 52

3.2.1.1 Mô hình thí nghiệm 52

3.2.1.2 Phương pháp nghiên cứu 52

3.3 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 55

3.3.1 Phương pháp phân tích 55

3.3.1.1 Thí nghiệm 1 55

3.3.1.2 Thí nghiệm 2 59

3.3.2 Xử lý số liệu 59

Chương 4: Kết quả và thảo luận 61

4.1 Thí nghiệm 1 62

4.2 Thí nghiệm 2 67

4.2.1.Chiều cao cây 68

4.2.2 Số nhánh 69

4.2.3 Thời gian ra hoa 72

Chương 5: Kết luận và kiến nghị 74

5.1 Kết luận 75

5.2 Kiến nghị 75 Tài liệu tham khảo

Phụ lục

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

PHỤ LỤC Hình ảnh minh họa

Hình 1 Xử lý xơ dừa

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

Hình 2 Kiểm tra độ ẩm khi phối trộn

Hình 3 Chuẩn bị giống cà chua

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Công ty hóa chất, Công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh, Sở Công nghiệp

5 Nguyễn Đức Khiển (2003), Quản lý chất thải nguy hại, NXB Xây Dựng

6 Lê Văn Khoa (2001), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng,

NXB Giáo Dục

7 Phạm Hồng Cúc (2007), Cây cà chua, NXB Nông Nghiệp TP HCM

8 Trần Hiếu Nhuệ, Ứng Quốc Dũng, Nguyễn Thị Kim Thái (2001), Quản lý chất thải rắn – Tập 1: Chất thải rắn đô thị, NXB Xây Dựng

9 Nguyễn Văn Phước (2007), Quản lý và xử lý chất thải rắn, NXB Đại Học

Quốc Gia TP HCM

10 Lê Hoàng Việt (1998), Giáo trình Xử lý chất thải rắn, Trường Đại Học Cần

Thơ

11 Lê Hoàng Việt (1998), Giáo trình quản lý – Tái sử dụng chất thải hữu cơ,

Trường Đại Học Cần Thơ

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay môi trường đang bị ô nhiễm nghiêm trọng, trong đó có rất nhiều nguyên nhân đến từ nước, khí thải, chất thải rắn Trong đó, ô nhiễm từ chất thải rắn

là một nguồn thải gây tác động lớn đến môi trường trong thời gian qua Chất thải ra không được xử lý an toàn đã tích tụ lâu dài trong môi trường, gây ô nhiễm đất, nước mặt, nước ngầm và không khí, ảnh hưởng đến các hệ sinh thái và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe Lượng chất thải rắn của Việt Nam sẽ tăng từ 24 - 30% tương đương 45 triệu tấn rác/năm Trong đó, 98% chất thải rắn hiện nay được xử lý bằng phương pháp chôn lấp Qua quá trình vận hành, chôn lấp đã bộc lộ nhiều nhược điểm như tốn kém diện tích, chi phí cao,… đồng thời gây ra tác động đến môi trường thông qua lượng khí thải, nước rỉ rác và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến mỹ quan đô thị Điều

đó đòi hỏi thành phố phải có hướng công nghệ tích cực hơn Mặt khác, là một nước

có đến 80% dân số tham gia sản xuất nông nghiệp, mỗi năm phải sử dụng 8 triệu tấn phân hữu cơ trong đó phải nhập từ nước ngoài khoảng 50% Trong khi đó thì chất thải rắn có thể tái sử dụng được để sản xuất phân hữu cơ (Compost) Quá trình chế biến Compost lại đơn giản với vốn đầu tư vừa phải và sản phẩm của quá trình là phân bón Chính vì vậy, hướng nghiên cứu này đã được Thành phố hướng đến trong thế

cà chua là loại rau ăn trái rất được ưa thích có phẩm chất ngon và chế biến được nhiều cách, còn cho năng suất cao, mang lại lợi nhuận cao cho nhà nông

Chương 1

MỞ ĐẦU

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay, việc thu gom vận chuyển và xử lý chất thải rắn (CTR) đang là vấn

đề mang tính cấp bách và nan giải đối với nhiều địa phương trong cả nước CTR và các vấn đề liên quan hiện nay 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

Từ năm 1990 đến nay, cùng với sự tăng trưởng kinh tế, đời sống của người dân ngày càng được nâng cao, vì thế lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh ngày càng lớn, tại thành phố Hồ Chí Minh khối lượng chất thải rắn sinh hoạt đã vượt khỏi con

số một triệu tấn năm, những câu chuyện về rác và những hệ lụy môi trường từ rác đang “nóng lên” trong những năm gần đây Với khối lượng 7.000 tấn chất thải rắn sinh hoạt phát sinh mỗi ngày, phương pháp xử lý duy nhất là chôn lấp, thành phố có

3 bãi chôn lấp (BCL) hợp vệ sinh, BCL Gò Cát, Phước Hiệp 1 và Phước Hiệp 1A (mới đi vào hoạt động) Cho đến nay, tổng khối lượng rác đã được chôn lấp tại 2 BCL Gò Cát và Phước Hiệp 1 đã lên đến con số 7.900.000 tấn, trong đó Gò Cát là 4.600.000 tấn, và Phước Hiệp 1 là 3.300.000 tấn Và sự quá tải đó đã dẫn đến những hậu quả về mặt môi trường, như mùi hôi nồng nặc phát sinh từ các BCL đã phát tán hàng kilômét vào khu vực dân cư xung quanh và một vấn đề nghiêm trọng nửa là sự tồn đọng của hàng trăm ngàn mét khối nước rác tại các BCL và cùng với lượng nước

rỉ rác phát sinh thêm mỗi ngày khoảng 1.000 - 1.500 m3 tại các BCL thì nuớc rỉ rác

đang là nguồn hiểm họa ngầm đối với môi trường (Báo cáo “Nghiên cứu nâng cao hiệu quả và giảm chi phí xử lý nước rỉ rác”, CENTEMA, 2007.).Đây là kết quả của việc phân hủy tự nhiên các chất hữu cơ có trong rác thải Vấn đề đặt ra hiện nay là phải có biện pháp xử lý rác thải hiệu quả, không gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng rác thải thành các sản phẩm có giá trị kinh tế Biện pháp được ưu tiên hàng đầu hiện nay để xử lý chất thải là sử dụng phương pháp phân hủy sinh học, có hai phương pháp phân hủy sinh học của chất thải hữu cơ là chế biến compost hiếu khí và phân hủy kỵ khí, trong đó chế biến compost hiếu khí ít tốn kém, sản phẩm của quá trình là compost có thể làm phân bón Bên cạnh đó, nhiệt độ cao trong hệ thống có thể cho phép loại được các mầm bệnh, do đó quá trình làm compost được đánh giá là ít ảnh hưởng môi trường và nhất là phù hợp với các qui luật tự nhiên, có thể tái sử dụng để làm phân bón cho nông nghiệp

Việt Nam là nước nông nghiệp với hơn 80% dân số tham gia sản xuất nông nghiệp, nhu cầu sử dụng phân bón khoảng 5,2 triệu tấn hàng năm Các loại phân bón được tiêu thụ trên thị trường Việt Nam hiện nay chủ yếu là phân hóa học Trong khi

đó, nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ từ CTR không bị động về mặt giá thị trường giúp người dân yên tâm hơn trong việc đầu tư lâu dài vào ngành nông nghiệp

Có nhiều nghiêu cứu đã thực hiện để tạo compost và ứng dụng vào cây công nghiệp, nhưng chưa ứng dụng trên cây nông nghiệp ngắn ngày, có thời gian sinh trưởng phát triển ngắn như cây cà chua Chính vì vậy, tác giả đã thực hiện đề tài

“Đánh giá hiệu quả của compost ủ từ xơ dừa và phân bò bổ sung chế phẩm BIO-F trên cây cà chua”, nhằm giải quyết bài toán về tái sử dụng CTR tạo ra nguồn phân

bón và ứng dụng rộng rãi vào sản xuất nông nghiệp

1.2 Mục đích của đề tài

- Tạo được nguồn compost từ xơ dừa và phân bò bổ sung chế phẩm BIO-F

- Đánh giá hiệu quả của compost thành phẩm trên cây cà chua

1.3 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đồ án được thực hiện với những nội dung chính sau :

Thí nghiệm 1: Tạo ra compost thành phẩm

- Khảo sát quá trình ủ hiếu khí

- Chỉ tiêu theo dõi: khảo sát tốc độ phân hủy của các chất thải thông qua việc theo dõi sự biến thiên của các yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng chất hữu cơ, cacbon, nitơ trong quá trình ủ

- Tần suất: 2 ngày/lần

Thí nghiệm 2: Đánh giá hiệu quả của compost trên cây cà chua (cây trồng ngắn ngày)

- Khảo sát: sự sinh trưởng và sinh sản của cây bón bằng compost

- Chỉ tiêu theo dõi: thử nghiệm trực tiếp và đánh giá hiệu quả của compost trên cây trồng ngắn ngày bằng việc theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng (số nhánh, chiều cao cây), và sinh sản (thời gian ra hoa)

- Tần suất: 10 ngày đầu (sau khi bón lót)

15 ngày (sau khi bón thúc lần 1)

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

35 ngày (sau khi bón thúc lần 2)

1.4 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài: nghiên cứu tạo sản phẩm compost bằng xơ dừa và phân bò, bổ sung chế phẩm BIO-F

Đối tượng để đánh giá hiệu quả: thực hiện trên đối tượng là cây nông nghiệp ngắn ngày: cây cà chua trong thời gian 35 ngày

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Phương pháp luận

Dựa vào những tài liệu sẵn có về quá trình lên men hiếu khí chất thải rắn có nguồn gốc hữu cơ, đề tài xây dựng mô hình ủ từ xơ dừa và phân bò có bổ sung chế phẩm BIO-F để tăng tốc độ phân hủy, theo dõi liên tục các chỉ tiêu về nhiệt độ, độ

ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C ảnh hưởng đến quá trình để tạo ra sản phẩm compost cho cây trồng

Thử nghiệm bón compost trên cây cà chua so sánh hiệu quả tăng trưởng và năng suất thu hoạch trái giữa mô hình bón compost và mô hình đối chứng (không bón phân), mô hình bón phân vô cơ

5.1.2 Phương pháp thực tiễn

Thí nghiệm 1:Tạo ra compost thành phẩm, sử dụng phương pháp:

- Phương pháp thu thập số liệu: thu các số liệu về quá trình ủ compost, các thông

số trong quá trình theo dõi (nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N)

- Phương pháp thực nghiệm: làm thực nghiệm ủ compost

- Phương pháp thống kê: tính toán các biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, C,

N trong quá trình ủ

- Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả thu được sau thời gian ủ Thí nghiệm 2: Đánh giá hiệu quả của compost, sử dụng phương pháp:

- Phương pháp thu thập số liệu: thu thập các số liệu trong quá trình trồng cây

- Phương pháp thực nghiệm: trồng thử nghiệm cây cà chua

- Phương pháp quan sát: theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của cà chua sau các lần bón phân

- Phương pháp thống kê: đo chiều cao cây, đếm tất cả các nhánh và tính thời gian

ra hoa của cà chua

- Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả thu được

1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

- Compost tạo ra có thể áp dụng trực tiếp cho nông nghiệp

- Quá trình tạo compost dễ thực hiện và có triển vọng cao

- Đặc biệt nước ta có khoảng 500 triệu ha đất nông nghiệp để sử dụng trồng cây ngắn ngày nếu compost được ứng dụng sẽ giảm được lượng phân bón hoá học

- Cà chua là một loại thực vật dễ trồng, nếu được bón compost thì sẽ cho năng suất cao hơn nhiều

1.6.3 Tính mới của đề tài

Đề tài đã chọn xơ dừa và phân bò làm nguyên liệu ủ compost có bổ sung chế phẩm BIO-F mang tính mới hoàn toàn Mặt khác, cũng chưa nhiều nghiên cứu thực hiện đánh giá hiệu quả của compost trên cây nông nghiệp ngắn ngày, đặc biệt cây cà chua

1.7 Thời gian thực hiện đề tài

Đề tài được thực hiện từ 01/04 đến 24/06 năm 2009

1.8 Giới hạn đề tài

Đề tài chỉ sử dụng CTR là xơ dừa và phân bò để tạo ra compost

Chỉ đánh giá được từ khi cây sinh trưởng phát triển cho đến khi ra hoa của cà chua

1.9 Địa điểm nghiên cứu

- Quá trình thí nghiệm: thực hiện tại phòng thí nghiệm Hóa Môi Trường của Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp HCM

- Mô hình trồng cây đặt tại vườn rau của Trung Tâm Nghiên Cứu và Phát Triển Nông Nghiệp Công Nghệ Cao ở Củ Chi

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

- Các số liệu phân tích ở phòng thí nghiệm Hóa Môi Trường của Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp HCM

1.10 Cấu trúc của luận văn

Luận văn bao gồm 5 chương

Chương 1: Mở đầu

Chương 2: Tổng quan lý thuyết

Chương 3: Phương pháp nghiên cứu

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương 2

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

“Quá trình chế biến compost là quá trình phân hủy sinh học và ổn định chất hữu cơ dưới điều kiện 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 cho việc ứng dụng cho cây trồng”

“Compost là sản phẩm quá trình chế biến compost, đã được ổn định 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 của cây trồng”

2.1.2 Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình ủ

Đối với carbonhydrat, quá trình phân hủy xảy ra: carbonhydrat → đường đơn

→ axit hữu cơ → CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn

Những phản ứng chuyển hóa sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí rất phức tạp, hiện vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết Một cách tổng quát căn cứ trên sự biến thiên nhiệt độ có thể chia quá trình ủ hiếu khí thành các pha sau:

 Pha thích nghi (latent phase) là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật (VSV) thích nghi với môi trường mới

 Pha tăng trưởng (growth phase) đặc trưng bới sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học

 Pha ưa nhiệt (thermophilic phase) là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất Đây là giai đoạn ổn định chất thải và tiêu diệt VSV gây bệnh hiệu quả nhất Phản ứng hóa sinh xảy ra trong ủ hiếu khí và phân hủy kỵ khí được đặc trưng bởi hai phương trình: CHONS + O2 + VSV hiếu khí → CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng

CHONS + VSV kỵ khí → CO2 + H2S + CH4 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng

 Pha trưởng thành (maturation) là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường Trong pha này, quá trình lên men xảy ra chậm, thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (quá trình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành chất mùn), các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ…) và cuối cùng thành mùn Ngoài ra còn xảy ra các phản ứng nitrat hóa, ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuối cùng thành nitrat (NO3-):

NH4 +

NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O → C5H7O2N + 5O2

Phương trình phản ứng nitrat hóa tổng cộng xảy ra như sau:

22NH4++ 37O2 + 4CO2 + HCO3- → 21 NO3- + C5H7O2N + 20H2O + 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 tổ chức có thể sống trong điều kiện tự nhiên hiện diện trong chất thải Các tổ chức này gồm các loại vi sinh vật (VSV) như vi khuẩn, nấm, chất thải hữu cơ được phân hủy ban đầu từ sinh vật tiêu thụ bậc một như vi khuẩn, nấm Sự ổn định chất thải do các phản ứng của vi khuẩn thực hiện Trong thời gian đầu, vi khuẩn thích hợp với điều kiện mesophilic xuất hiện trước

Khi nhiệt độ tăng vi khuẩn thermophilic xuất hiện chiếm hầu hết các vị trí trong khối ủ, thermophilic nấm thường tăng trưởng từ 5 – 10 ngày sau khi ủ Nếu nhiệt độ cao hơn 50 – 60 0C thì nấm và hầu hết các vi khuẩn bị ức chế, chỉ còn các dạng bào

tử có thể phát triển Trong giai đoạn cuối cùng, khi nhiệt độ giảm nhóm vi khuẩn Atinomycetes trở nên chiếm ưu thế làm cho bề mặt đống ủ sẽ xuất hiện màu trắng hoặc nâu

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

Các loại vi khuẩn thermophilic, hầu hết là các loài Bacillus đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy protein và hợp chất hydratcarbon Mặc dù chỉ hoạt động bên lớp ngoài của đống ủ và chỉ hoạt động ở giai đoạn cuối nhưng nhóm Atinomycetes đóng vai trong việc phân hủy cellulose, 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 tròn, động vật nguyên sinh, phiêu sinh

2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ compost

Hiệu quả của quá trình ủ phụ thuộc vào nhóm các tổ chức cư ngụ và làm ổn định trong chất thải hữu cơ Do đó quá trình ủ sẽ không đạt kết quả mong muốn mà nguyên nhân chính là do sự mất cân bằng về thành phần hóa 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 Compost như nhiệt độ, độ ẩm, pH, VSV, oxy, tỷ lệ C/N và cấu trúc chất thải

Hình 2.1: Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân

b Độ ẩm (nước)

Là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của VSV trong quá trình chế biến phân hữu cơ Vì nước cần thiết cho quá trình hòa tan chất dinh dưỡng vào nguyên sinh chất của tế bào

Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân CTR nằm trong khoảng 50÷60% Các VSV đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy CTR thường tập trung tại lớp nước mỏng trên bề mặt của phân tử CTR Nếu độ ẩm quá nhỏ (<30%) sẽ hạn chế hoạt động của VSV, còn khi độ ẩm quá lớn (>65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trình thổi khí bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền VSV gây bệnh

Độ ẩm ảnh hưởng đến quá trình thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước có nhiệt dung riêng cao hơn tất cả các vật liệu khác

Trong trường hợp độ ẩm của khối ủ thấp, có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào

Còn khi độ ẩm của khối ủ cao có thể điều chỉnh bằng cách trộn với vật liệu độn

có độ ẩm thấp hơn như mạt cưa, rơm rạ …

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

Độ ẩm của phân bắc, bùn, phân động vật thường cao hơn giá trị tối ưu, do đó cần bổ sung thêm các chất phụ gia để giảm độ ẩm đến giá trị cần thiết Đối với hệ thống làm compost vận hành liên tục, độ ẩm có thể được khống chế bằng cách tuần hoàn sản phẩm compost như sơ đồ hình 2.2

Hình 2.2: Tuần hoàn sản phẩm compost

c Kích thước nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ phân hủy Quá 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, gia tăng vận tốc phân hủy Tuy nhiên, nếu kích thước hạt quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ, điều này sẽ làm giảm oxy cần thiết cho các VSV trong đống ủ và giảm mức độ hoạt động của VSV Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá 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

d Độ rỗng (xốp)

Độ rỗng của khối vật liệu ủ là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ Độ rỗng tối ưu sẽ thay đổi tùy theo loại vật liệu chế biến phân Thông thường, để quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35÷60%, tối ưu là 32÷36%

Độ rỗng của CTR ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho

sự trao đổi chất, hô hấp của VSV hiếu khí và sự oxy hóa các phân tử hữu cơ hiện diện trong lớp vật liệu ủ Độ rỗng thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn chế sự

giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối ủ Ngựợc lại, độ rỗng cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt

Độ rỗng có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỷ lệ trộn hợp lý

e Thổi khí

Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung quanh để VSV sử dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt Nếu khí không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những vùng kị khí, gây mùi hôi

Lượng không khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể được thực hiện bằng cách:

Cấp khí bằng phương pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất Tuy nhiên, lưu lượng khí phải khống chế thích hợp Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn đến chi phí cao và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm không đảm bảo an toàn vì có thể chứa VSV gây bệnh Khi pH của môi trường trong khối phân lớn hơn 7, cùng với quá trình thổi khí sẽ làm thất thoát nitơ dưới dạng NH3 Trái lại, nếu thổi khí quá ít môi trường bên trong khối phân trở thành kị khí Vận tốc thổi khí cho quá trình ủ phân thường trong khoảng 5÷10m3 khí/ tấn nguyên liệu/giờ

2.1.3.2 Các yếu tố hóa sinh

a Tỷ lệ C/N (Cacbon/Nitơ)

Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do VSV, trong đó C

và N là cần thiết nhất, tỷ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất; quan trọng

Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân khoảng 30:1 Ở mức tỷ lệ thấp hơn, N sẽ thừa và sinh ra khí NH3 gây ra mùi khai Ở mức tỷ lệ cao hơn hạn chế sự phát triển của VSV do thiếu N Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hóa, oxy hóa phần C

dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp Do đó, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân bị kéo dài hơn và sản phẩm thu được chứa ít mùn hơn Theo nghiên cứu cho thấy nếu tỷ lệ C/N ban đầu là 20, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân là 12 ngày, nếu tỷ lệ này dao động trong khoảng 20 ÷50, thời gian cần thiết là 14 ngày và nếu tỷ lệ C/N = 78, thời gian cần thiết sẽ là 21 ngày Mặc dù vậy, tỷ lệ này cũng có thể được hiệu chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ, trong đó quan trọng nhất là cần quan tâm tới các vật liệu ủ có hàm lượng lignin cao

Khi bắt đầu quá trình ủ phân, tỷ lệ C/N là 30:1 và giảm dần còn 15:1 ở các sản phẩm cuối cùng do 2/3 C được giải phóng tạo ra CO2 khi các hợp chất hữucơ bị phân hủy bởi các VSV

Trong thực tế, việc tính toán và hiệu chỉnh chính xác tỷ lệ C/N tối ưu gặp phải khó khăn vì những lý do sau:

- Một phần các chất như xenlulo và lignin khó bị phân hủy sinh học, chỉ bị phân hủy sau một khoảng thời gian dài

- Một số chất dinh dưỡng cần thiết cho VSV không sẵn có

Quá trình cố định N có thể xảy ra dưới tác dụng của nhóm vi khuẩn azotobacter, đặc biệt khi có đủ PO43-

- Phân tích hàm lượng C khó đạt kết quả chính xác

Bảng 2.1 Tỷ lệ C/N của chất thải (tính theo chất khô)

(Nguồn: Chongrak, Tchobanoglous và cộng sự, 1993)

Hàm lượng C có thể xác định theo phương trình sau:

8 1

% 100

% C   tro

%Tro trong phương trình này là lương vật liệu còn lại sau khi nung ở nhiệt độ

5500C trong một giờ Do đó một số chất thải có thành phần chủ yếu là nhựa (thành phần bị phân hủy ở 5500 C) sẽ có giá trị %C cao, nhưng đa phần không có khả năng phân hủy sinh học

b Oxy

Oxy cũng là một trong những thành phần cần thiết cho quá trình ủ phân Khi VSV oxy hóa C tạo năng lượng, oxy sẽ được sử dụng và khí CO2 được sinh ra; khi không có đủ oxy thì sẽ trở thành quá trình yếm khí và tạo ra mùi hôi như mùi trứng

gà thối của khí H2S

c Dinh dưỡng

Ngoài một số nguyên tố đa lượng, quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ hoạt động của VSV cũng cần một số nguyên tố vi lượng khác như P, K, Ca, Fe, Bo, Cu…Thông thường, các chất dinh dưỡng này không có giới hạn bởi chúng có mặt nhiều trong các vật liệu làm nguyên liệu cho quá trình ủ phân

d pH

Giá trị pH trong khoảng 5,5-8,5 là tối ưu cho các VSV trong quá trình ủ phân Các VSV, nấm, tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các axit hữu cơ Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ phân, các axit này bị tích tụ và kết qủa làm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và VSV, kìm hãm sự phân hủy của lignin và xenlulo Các axit hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các axit có thể làm pH giảm xuống đến 4,5 và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của VSV

e Vi sinh vật

Chế biến phân hữu cơ là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại VSV khác nhau VSV trong quá trình chế biến phân hữu cơ bao gồm: actinomycetes và vi khuẩn Những loại VSV này có sẵn trong chất hữu cơ, có thể bổ sung thêm VSV từ các nguồn khác để giúp quá trình phân hủy xảy ra nhanh và hiệu quả hơn

f Chất hữu cơ

Vận tốc phân hủy dao động tùy theo thành phần kích thước, tính chất của chất hữu cơ Chất hữu cơ hòa tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hòa tan Lignin

và ligno- celulosics là những chất phân hủy rất chậm

Bảng 2.2 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí

1.Kích thước Quá trình ủ đạt hiệu quả tối ưu khi kích thước CTR khoảng 25÷75mm

2 Tỷ lệ C/N

Tỷ lệ C/N tối ưu dao động trong khoảng 25÷50

Ở tỷ lệ thấp hơn, dư NH 3 , hoạt tính sinh học giảm

Ở tỷ lệ cao hơn, chất dinh dưỡng bị hạn chế

3 Pha trộn Thời gian ủ ngắn hơn

4 Độ ẩm Nên kiểm soát trong phạm vi 50÷60% trong suốt quá trình ủ.Tối ưu là 55%

5 Đảo trộn

Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng bánh và sự tạo thành các rãnh khí, trong quá trình làm phân hữu cơ, CTR phải được xáo trộn định kỳ Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện

6 Nhiệt độ

Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50÷550C đối với một vài ngày đầu

và 55÷600C trong những ngày sau đó Trên 660C, hoạt tính VSV giảm đáng

2.1.4 Chất lượng của compost

Chất lượng của compost được đánh giá dựa trên bốn yếu tố sau:

- Mức độ lẫn tạp chất (thủy tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hóa học, thuốc trừ sâu )

- Nồng 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)

- Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp đến mức không ảnh hưởng đến cây trồng)

- Độ ổn định (độ chín) và hàm lượng chất hữu cơ (độ ổn định liên quan tới nhiệt độ,

độ ẩm và nồng độ oxy trong quá trình chế biến phân hữu cơ; độ ổn định thường tỷ lệ nghịch với hàm lượng chất hữu cơ, khi thời gian ủ phân kéo dài, độ ổn định của phân

sẽ tăng, tức là hàm lượng hữu cơ trong phân giảm)

2.1.5 Tính cấp thiết của compost

Cải tạo cơ cấu

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

2.1.6 Những lợi ích và hạn chế của quá trình làm compost

2.1.6.1 Lợi ích của quá trình làm compost

- Ổn định chất thải: Các phản ứng sinh học xảy ra trong quá trình làm phân hữu

cơ sẽ chuyển hóa chất hữu cơ dễ thối rửa sang dạng ổn định, chủ yếu là các chất vô

cơ ít gây ô nhiễm môi trường khi thải ra đất và nước

- Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh: Nhiệt độ của chất thải sinh ra từ

quá trình phân hủy sinh vật có thể đạt khoảng 600C, đủ để làm mất hoạt tính của VSV gây bệnh, virut và trứng giun sán nếu như nhiệt độ này duy trì ít nhất một ngày

Do đó, các sản phẩm của quá trình làm phân hữu cơ có thể thải bỏ trên đất hoặc sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng cho đất

- Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất: Các chất dinh dưỡng (N, P, K) có trong chất thải thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ Sau quá trình làm phân hữu cơ, các chất này được chuyển hóa thành các chất vô cơ như NO3-, PO43-thích hợp cho cây trồng Sử dụng sản phẩm của quá trình chế biến phân từ CTR hữu

cơ bổ sung dinh dưỡng cho đất, có khả năng làm giảm sự 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

- Làm khô bùn: Phân người, phân động vật và bùn chứa khoảng 80÷95% nước,

do đó chi phí thu gom, vận chuyển và thải bỏ cao Làm khô bùn trong quá trình ủ phân 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: Với hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ

hấp thụ và chủng loại VSV đa dạng, phân hữu cơ không những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh trên cây trồng Đối với các loại phân hóa học khác cây trồng chỉ hấp thu được một phần chất dinh dưỡng nhưng đối với phân hữu cơ cây trồng có khả năng hấp thụ hầu hết các chất dinh dưỡng, đồng thời cây trồng phát triển tốt và có khả năng kháng bệnh cao Ứng dụng phân hữu cơ trồng cây sầu rêng

do trung tâm nghiên cứu cây Ăn Qủa Miền Đông Nam Bộ thực hiện cho thấy chỉ số bệnh Phytophthora trên cây Sầu Riêng giảm đáng kể sau 2÷3 năm bón phân hữu cơ

là một ví dụ điển hình

2.1.6.2 Hạn chế của quá trình làm compost

- Hàm lượng chất dinh dưỡng trong phân hữu cơ không thỏa mãn yêu cầu

- Do đặc tính của chất hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều theo thời gian, khí hậu

và phương pháp thực hiện, nên tính chất của sản phẩm cũng khác nhau Bản chất vật liệu làm phân thường làm cho sự phân bố nhiệt độ trong đống phân không đồng đều

Do đó, khả năng làm mất hoạt tính của VSV gây bệnh trong phân cũng không hoàn toàn

- Qúa trình làm phân hữu cơ thường tạo mùi hôi, gây mất mỹ quan…

2.1.7 Một số phương pháp ủ compost trên thế giới

2.1.7.1 Phương pháp ủ phân theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên) 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 ủ thay đổi từ 1,5÷6m

Không khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tự nhiên như: khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt…Các luống phân thường xuyên được xáo trộn theo định kỳ nhằm trộn điều CTR trong luống phân, trộn điều 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 luống ủ Tốc độ làm thoáng khí phụ thuộc độ xốp của đống ủ Luống ủ với các nguyên liệu nhẹ như lá cây có tốc độ thoáng khí lớn hơn tốc độ thoáng khí của luống ủ với nguyên liệu phân Nếu luống ủ quá lớn, các vùng ky khí có thể xuất hiện ở khu vực trung tâm, điều này sẽ tạo ra mùi khi luống ủ được đảo trộn Ngược lại, các luống ủ nhỏ sẽ mất nhiệt quá nhanh và không thể đạt được nhiệt độ đủ lớn để diệt vi sinh vật gây bệnh và bay hơi ẩm

Đảo trộn sẽ làm cho nguyên liệu ủ được trộn đều, tạo lại độ xốp của đống ủ, loại trừ các khoảng trống tạo ra bởi sự phân hủy và sa lắng Đảo trộn sẽ làm xáo trộn các vật liệu bên trong và bên ngoài đống ủ Điều này sẽ làm cho tất cả các vật liệu được tiếp xúc với không khí phía bên ngoài và nhiệt độ cao phía bên trong của đống

ủ Bằng cách này, tất cả các vật liệu sẽ được phân hủy với tốc độ như nhau và các

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

VSV gây bệnh, ấu trùng của côn trùng có cánh sẽ bị tiêu diệt, thêm vào đó, đảo trộn

sẽ xé nhỏ các phân tử rác để gia tăng diện tích bề mặt và các vật liệu được trộn lẫn vào nhau

Ưu điểm

Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng phân hữu cơ đồng đều

Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp oxy cưỡng bức

Kỹ thuật đơn giản

Nhược điểm

Cần nhiều nhân công

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 xuyên 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 bất lợi cho quá trình ủ

Phương pháp thổi khí thụ động cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và loại vật liệu tạo cấu trúc phù hợp với phương pháp này thì khó tìm hơn so với các phương pháp khác

Để kiểm soát quá trình phân hủy hiếu khí bên trong khối ủ, mỗi khối ủ thường được trang bị một máy thổi khí Lượng không 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 Thời gian cần thiết cho quá trình ủ khoảng 3÷5 tuần Phần mùn sau khi ủ được đem đi sàng tinh nhằm thu được sản phẩm phân chất lượng cao

Trong một vài trường hợp, những vật có kích thước lớn, độ ẩm thấp như mạc cưa, gỗ vụn được thêm vào để kiếm soát độ ẩm của khối ủ ở mức tối ưu

Ưu điếm

Dễ kiểm soát khu vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng

độ oxy trong luống ủ

Giảm mùi hôi và mầm bệnh

Thời gian ủ ngắn (3÷6 tuần)

Vì sử dụng thổi khí cưỡng bức nên luống phân có thể cao và rộng hơn so với thổi khí thụ động, do đó nhu cầu sử dụng đất thấp hơn, có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ

Nhược điểm

Hệ thống phân phối khí dễ bị tắc nghẽn, cần phải bảo trì thường xuyên Chi phí bảo trì hệ thống và chi phí năng lượng cho thổi khí làm tăng tổng chi phí, nên chi phí cho hệ thống này cao hơn hệ thống thổi khí thụ động

2.1.7.3 Phương pháp ủ 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 di chuyển theo phương ngang, CTR được ủ trong một hoặc nhiều ngăn phản ứng dài và hẹp, thổi khí cưỡng bức và xáo trộn định kỳ Vật liệu ủ được duy chuyển liên tục dọc theo chiều dài của ngăn phản ứng trong suốt quá trình ủ Trong container thổi khí, vật liệu được chứa trong các loại container khác nhau như thùng chứa CTR hay túi polyethylene… Thổi khí cưỡng bức được sử dụng cho phương pháp ủ dạng mẻ, không có sự rung hay xáo trộn trong container Tuy nhiên,

ở giữa quá trình ủ, vật liệu có thể được lấy ra và xáo trộn bên ngoài, sau đó cho vào container lại

Còn đối với loại thùng quay, vật liệu ủ trong một thùng xoay chậm theo phương ngang kèm theo thổi khí cưỡng bức

Ưu điểm

SVTH: Nguyễn Thị Hiền

- Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết

- Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt hơn

- Thời gian ủ ngắn hơn phương pháp ủ ngoài trời

- Nhu cầu diện tích nhỏ hơn so với các phương pháp khác

- Chất lượng phân tốt hơn

Nhược điểm

- Vốn đầu tư cao

- Chi phí vận hành và bảo trì hệ thống cao

- Thiết kế phức tạp và đòi hỏi trình độ cao

- Công nhân vận hành đòi hỏi trình độ cao

2.1.8 Một số công nghệ chế biến phân hữu cơ điển hình

2.1.8.1 Hệ thống Composting Lema

Hệ thống làm phân hữu cơ Lema là một công nghệ kỹ thuật kín được cấp bằng sáng chế độc quyền Công nghệ Lema sử dụng các túi lớn có hàm lượng polyethylene thấp để chứa và bảo vệ CTR hữu cơ, nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình phân hủy sinh học tự nhiên, để sản xuất ra phân bón hữu cơ chất lượng cao, khí

sẽ được thổi vào trong các bao chứa liên tục Với hệ thống Lema, các khâu từ xử lý nguyên liệu đầu vào cho đến giai đoạn thành phẩm hữu cơ và các sản phẩm phụ khác

có thể bán được luôn có sự kiểm soát chặt chẽ, đảm bảo độ tin cậy từ giai đoạn thiết

kế quy trình đến chất lượng thiết bị

Quy trình công nghệ Lema: