ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN - COMPOSTING

Ở các nước đang phát triển, những trở ngại có liên quan đến kinh tế, kỹ thuật và nguồn nhân lực có đủ trình độ chuyên môn làm thu hẹp cơ hội lựa chọn giải pháp quản lý, xử lý, thải bỏ chất thải rắn chấp nhận được. Những giải pháp có thể bao gồm: giảm thiểu, tái sinh tái chế, sản xuất compost, thiêu đốt và chôn lấp chất thải rắn. Sản xuất compost là giải pháp, có một vài ngoại lệ, thích hợp nhất cho nguồn nguyên liệu hạn chế nhưng có sẵn ở các nước đang phát triển. Một đặc điểm làm cho sản xuất compost đặc biệt phù hợp là khả năng thích nghi cao với nhiều tình huống khác nhau, một phần bởi vì những yêu cầu cần thiết cho quá trình sản xuất compost có thể linh động thay đổi. Kết quả là, gần như có mọi hệ thống compost cho mọi trường hợp, nghĩa là từ hệ thống đơn giản cho khu vực mới phát triển công nghiệp đến các hệ thống cơ giới hoá phức tạp cho khu vực phát triển công nghiệp hiện đại.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 2

I ĐỊNH NGHĨA: 3

1 Định nghĩa theo đúng thuật ngữ: 3

2 Định nghĩa trên quan điểm sinh thái: 3

II SINH VẬT THỰC HIỆN CHUYỂN HÓA COMPOST: 4

1 Phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất: 4

2 VSV thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost 6

III CÁC YẾU TỐ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT COMPOST: 7

1 Các yếu tố dinh dưỡng: 7

a Nguyên tố đa lượng và vi lượng: 7

b Tỷ lệ C:N (carbon/nitơ) 8

c Phân tích C và N: 8

d Kích cỡ hạt: 10

2 Những yếu tố MT 11

a Nhiệt độ 11

b Độ pH 11

c Yếu tố độ ẩm 12

3 Sự thông khí 14

Sản xuất compost kỵ khí so với hiếu khí 14

4 Các thông số vận hành 16

a Giám sát quá trình sản xuất compost 16

b Sử dụng đại lượng: 19

c Đo lường độ ổn định của sản phẩm/quá trình: 19

IV CÔNG NGHỆ: 23

1 Nguyên tắc chung : 23

2 Trang thiết bị : 23

3 Lọc sinh học : 24

4 Những Yếu Tố Sử Dụng Lựa Chọn Hệ Thống: 27

V NHỮNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT COMPOST 28

1 Hệ thống sản xuất compost dạng “windrow” 28

a Sản xuất compost dạng luống kiểu tĩnh (“Static windrow”) 28

b Sản xuất compost dạng luống kiểu có đảo trộn (“turned windrow”) 33

2 Sản xuất compost trong thùng hay kênh mương (“in-vessel reactors”) 39

a Ví dụ một vài hệ thống sản xuất compost trong thùng hay kênh mương tiêu biểu 39

b Vấn đề kinh tế 42

VI TIẾP THỊ VÀ PHÂN PHỐI SẢN PHẨM 43

1 Những thị trường tiềm năng 43

2 Bản giá 43

3 Phát triển thị trường: 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

ĐẶT VẤN ĐỀ

Ở các nước đang phát triển, những trở ngại có liên quan đến kinh tế, kỹthuật và nguồn nhân lực có đủ trình độ chuyên môn làm thu hẹp cơ hội lựa chọngiải pháp quản lý, xử lý, thải bỏ chất thải rắn chấp nhận được Những giải pháp

có thể bao gồm: giảm thiểu, tái sinh tái chế, sản xuất compost, thiêu đốt và chônlấp chất thải rắn Sản xuất compost là giải pháp, có một vài ngoại lệ, thích hợpnhất cho nguồn nguyên liệu hạn chế nhưng có sẵn ở các nước đang phát triển.Một đặc điểm làm cho sản xuất compost đặc biệt phù hợp là khả năng thích nghicao với nhiều tình huống khác nhau, một phần bởi vì những yêu cầu cần thiếtcho quá trình sản xuất compost có thể linh động thay đổi Kết quả là, gần như cómọi hệ thống compost cho mọi trường hợp, nghĩa là từ hệ thống đơn giản chokhu vực mới phát triển công nghiệp đến các hệ thống cơ giới hoá phức tạp chokhu vực phát triển công nghiệp hiện đại

Giải pháp sản xuất compost đã tận dụng được nhiều lợi ích của hệ thốngsinh học: giảm chi phí cho trang thiết bị và chi phí vận hành, thân thiện với môitrường và tạo ra được 1 sản phẩm có ích

Ngược lại, sản xuất compost thỉnh thoảng có một số bất lợi, thường liênquan đến hệ thống sinh học, cụ thể là tốc độ phản ứng chậm và một số vấn đềkhông thể dự đoán được Đối với những nhược điểm vừa nêu, tốc độ phản ứngchậm có thể hợp lý vì thời gian cần thiết để xảy ra các phản ứng (retentiontimes) được tính bằng tuần hoặc tháng Tuy nhiên, nhược điểm không thể dựđoán được thì không hợp lý Nếu tất cả các điều kiện cần thiết được xác định,đảm bảo và duy trì thì tình trạng của quá trình sản xuất đó sẽ dự báo được Giữa các yếu tố tiên quyết chủ yếu thì điều kiện quyết định cho sự thànhcông của sản xuất compost là sự hiểu biết cặn kẽ và ứng dụng các nguyên tắc cơbản của quá trình Nếu không có sự hiểu biết này, thì các kế hoạch thiết kế vàvận hành sản xuất compost sẽ không được chuẩn bị đầy đủ Những kiến thức vềsinh học dựa trên kiến thức về những nguyên tắc cơ bản của quá trình Kiếnthức naỳ cho phép có thể đưa ra những đánh giá hợp lý về từng kỹ thuật làmcompost và sự ứng dụng những kỹ thuật đó Lợi ích hiển nhiên của kiến thức làgiúp ích cho việc lựa chọn một hệ thống phù hợp nhất để thực hiện các nhiệm

vụ đã đưa ra Thêm một lợi ích kèm theo nữa là khả năng đánh giá chính xác hệthống thử nghiệm

I ĐỊNH NGHĨA:

Có 2 định nghĩa về compost: đầu tiên là định nghĩa theo đúng thuật ngữ,phân biệt sản xuất compost với các dạng phân hủy sinh học khác Thứ hai làđịnh nghĩa trên quan điểm sinh thái

1 Định nghĩa theo đúng thuật ngữ:

Định nghĩa phân biệt sản xuất compost với các quá trình sinh học khácnhau là:

“ Composting is the biologycal decomposition of biodegradable solid wasteunder controlled predominantly aerobic conditions to a state that is sufficientlystable for muisance – free strorage and handling and is satisfactorily matured forsafe use in agriculture”

“Sản xuất Compost là sự phân huỷ sinh học của các chất thải rắn dễ phânhuỷ sinh học dưới những điều kiện hiếu khí hoàn toàn có kiểm soát thành chất

ở tình trạng ổn định hoàn toàn, không gây cảm giác khó chịu khi lưu trữ, sửdụng và trưởng thành để sử dụng an toàn trong nông nghiệp”

Các thuật ngữ và các cụm từ được sử dụng kết hợp với nhau để phân biệtnhững điểm khác nhau của sản xuất comost với các quá trình phân huỷ kháclà: “biological decomposition” (phân hủy sinh học), “biodegradable” (dễ phânhủy sinh học), “under controlled predominantly aerobic conditions” (dướinhững điều kiện hiếu khí hoàn toàn có kiểm soát), “sufficiently stable” (ổn địnhhoàn toàn), và “mature” (trưởng thành) Cụm từ: “biological decomposition” có

ý là sự phân huỷ đã được tiến hành và hoàn thành bởi vi sinh vật

“Biodegradable” nói đến cơ chất và sự dễ bị ảnh hưởng do quá trình phân huỷbởi các chủng vi sinh vật, vd: vi khuẩn, nấm… Những chất này là Các chất ởdạng hợp chất hữu cơ được tạo từ vi sinh vật hoặc bởi sự tổng hợp hoá học (nhưhalogenated hydrocarbons - những hydrocarbon bị halogen hóa)

Sự phân huỷ những chất hữu cơ tổng hợp đòi hỏi hoạt động của 1 số chủngVSV nhất định dưới các điều kiện đặc biệt Cụm từ “under controlledpredominantly aerobic conditions”có 2 ý nghĩa: 1) là sự phân biệt sản xuấtcompost với các quá trình phân huỷ sinh học ngẫu nhiên diễn ra trong tự nhiên(vd: bãi rác hở, trong rừng, trên cánh đồng…) 2) phân biệt sản xuất compostvới quá trình phân hủy kị khí ( biogas) Tiêu chuẩn của sự “ổn định” là an toàn

và lưu trữ không gây mùi khó chịu Tiêu chuẩn cho sự “trưởng thành” ( hoaimục hoàn toàn)” là định hướng để sử dụng trong nông nghiệp

2 Định nghĩa trên quan điểm sinh thái:

“Composting is a decomposition process in which the substrate isprogressively broken down by a succession of population of living organisms.The breakdown products of one population serve as the subtrate for thesucceeding population The succession is initiated by way of the breakdown ofthe complex molecules in the raw substrate to simpler forms by microbesindigenous to the substrate.”

“Sản phẩm compost là quá trình phân huỷ mà trong đó cơ chất liên tục bịphân hủy bởi các quần thể VSV kế tục nhau Sản phẩm của sự phân hủy củaquần thể VSV này sẽ làm cơ chất cho quần thể vi sinh vật tiếp theo Các quátrình nối tiếp nhau bắt đầu bằng cách phân hủy những phân tử phức tạp trong

cơ chất thô thành các dạng đơn giản hơn bởi các VK có sẵn trong cơ chất

II SINH VẬT THỰC HIỆN CHUYỂN HÓA COMPOST:

Các vi sinh vật ưa ấm, vi sinh vật chịu nhiệt (mesophilis vàthermophilic )và nấm chiếm ưu thế trong tổ chức sinh vật trong suốt giai đoạnđầu và giai đoạn hoạt động chuyển hóa tích cực (active stage – giai đoạn nhiệt

độ cao) của quá trình ủ compost Có thể phân chia các VSV thành các nhómtheo hình thái của chúng là “VK có hình thái đầy đủ” (“bacteria proper”) và

“VK dạng sợi” Thật ra, VK dạng sợi đơn giản là VK bị “phân nhánh” , nó là 1loại khuẩn tia.(Khuẩn tia là nhóm VSV có tính chất trung gian giữa vi khuẩn vànấm Chúng có hình dạng tương tự như nấm nhưng với chiều rộng của tế bào từ0,5 – 1,4 m, trong công nghiệp, nhóm VSV này được sử dụng rộng rãi để sảnxuất chất kháng sinh.) Thường thì khuẩn tia không xuất hiện với số lượng lớncho đến khi hết giai đoạn nhiệt độ cao của quá trình ủ phân compost Ngẫunhiên cùng với sự xuất hiện của khuẩn tia là sự biến mất nhanh chóng củacellulose và chất gỗ (lignin) Mặc dù một vài VK phân giải Nito có thể có mặt,nhưng các điều kiện không cho phép phân giải nitơ [23]

Sự bắt đầu cho giai đoạn ổn định của quá trình là sự xuất hiện của SV hoạisinh Nguồn dinh dưỡng cho SV hoại sinh là từ các VSV hoại sinh không hoạtđộng khác và các chất thải đang phân hủy Các dạng đầu tiên mới xuất hiện làcác dạng cực nhỏ (như paramecium – loài sinh vật đơn bào có lông mịn, amoeba

- amip, rotifer - phiêu sinh vật đa bào có khoang giả cực nhỏ) Dần dần, cácdạng lớn hơn như sên và trùng đất trở nên nhiều Nằm trong số đó làLumbricuse terestris, L rubellus, và Eisenia foetida [24,25] Khối lượngcompost sẽ thay đổi khá lớn tại thời điểm bắt đầu xuất hiện trùng đất Dĩ nhiên,trùng đất vẫn có thể xuất hiện từ từ vào thời gian trước đó, thậm chí ở gần đầugiai đoạn Lợi ích tiềm tàng được xác nhận khi sử dụng trùng đất trong sản xuấtcompost đã khuyến khích phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất

“vermiculture” [25]

1 Phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất:

Khi nói đến phương pháp sản xuất compost

sử dụng trùng đất, cần phải luôn luôn ghi nhớrằng: trong sản phẩm cuối cùng của quá trình sảnxuất compost luôn luôn có trùng đất, và sản phẩmcuối cùng đó chính là chất bài tiết mà trùng đấtthải ra sau khi phân giải chất thải Và đó cũngchính là “sản phaåm compost” Trong số các lợiích được nêu của “vermiculture” có những lợi íchsau đây: 1) giảm kích thước hạt sản phẩm nhiều hơn, 2) sản phaåm compost

chất lượng cao hơn vì trong sản phẩm compost có chất bài tiết của trùng đất rấtgiàu nitơ, 3) gia tăng sự trao đổi carbon và dinh dưỡng nhờ tăng sự tương tácgiữa các sinh vật hoại sinh lớn và nhỏ , và 4) Sản phẩm bài tiết của trùng đất cóchất lượng hơn hẳn sản phẩm compost truyền thống.

Không phải loài trùng đất nào cũng đều phù hợp để sản xuất compost (tạo raprotein và chất bài tiết) Trong các loài trùng đất có thể giữ lại sản xuấtcompost, loài thường dùng là loài được gọi là trùng đỏ californian “redcalifornian”( Eisenia foetida) Ban đầu, người ta chọn loại trùng này để tăngkhối lượng cơ chất được sử dụng và theo cách đó làm tăng lượng phân compostđược tạo thành Đáng tiếc, kết quả của những cố gắng đó không tích cực lắm vàcác nỗ lực đã chuyển hướng sang cải tiến khả năng sinh sản của chúng cũng như

cố gắng làm tăng tuổi thọ của trùng

Mỗi con trùng loài “californian” trưởng thành có chiều dài 6-8 cm, đườngkính 3 -4 mm trọng lượng trung bình khoảng 1g Thời gian sống có thể lên đến

có 1 chế độ cho ăn (thêm cơ chất ) nhất định cho lớp trùng đất để đảm bảochúng tăng trưởng tốt nhất và sự phân hủy diễn ra tối ưu

Tính toán cho thấy một module cơ bản 60000 con trùng có thể sản xuất trên800kg chất mùn trong 3 tháng

Hình minh họa cho thí nghiệm

Mặc dù trùng đất sinh ra trong quá trình chỉ là nguồn protein thấp, nhưngchúng kiềm hãm phần lớn chất ô nhiễm kim loai nặng trong cơ chất Lý do làtrùng có xu hướng giữ các chất ô nhiễm này trong mô của chúng

Mặc dù phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất xứng đáng đượcđặc biệt lưu tâm đến, nhưng nó có những hạn chế rất nghiêm trọng và cần đượckiểm soát một cách chặt chẽ, đặc biệt trong các hệ thống quy mô lớn (nghĩa làlớn hơn 10Mg/ngày) Hơn nữa, có những nơi sản xuất mà các điều kiện cần thiếtcho quá trình xử lý bằng trùng không thể đạt được Ví dụ điều này có thể xảy ra

ở các hệ thống quy mô nhỏ khi xử lý các cơ chất tương đối đồng nhất

2 VSV thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost

Sử dụng “inoculums” trong sản xuất compost đã đặt ra nhiều nghi vấn haynói đúng hơn là phản đối Rõ ràng, sử dụng inoculums là tương xứng với nhucầu bổ sung VSV nếu như không có đủ quần thể VSV và SV có sẵn trong cơchất để phân huỷ (làm compost) cơ chất Nét đặc trưng ở các chất thải dễ gặptrong sản xuất compost là chúng thường có sẵn các quần thể vi sinh trong mỗiloại chất thải, và việc thêm vào “inoculums” thì không cần thiết Ngược lại,thêm “inoculums” sẽ có lợi với các chất thải không có sẵn quần thể VSV hoặc

có nhưng không đủ Ví dụ các chất thải như chất thải trong quá trình sản xuấtdược phẩm, chất thải bị tiệt trùng hay khử trùng, và chất thải có thành phầnđồng nhất ( mùn cưa hoặc vỏ bào gỗ, trấu, chất thải của dầu thô …)

Nếu xác định là có nhu cầu cần inoculums, thì phải nghiên cứu sản xuất 1inoculums, trừ khi đã có sẵn inoculums thích hợp Như sẽ được trình bày trongthảo luận dưới đây, việc nghiên cứu sản xuất 1 inoculums là một nhiệm vụ khókhăn, nó đòi hỏi tiến hành bởi 1 nhà vi sinh vật cực giỏicó những hiểu biết sâusắc về quá trình sản xuất compost

Một khó khăn thật sự là trên thực tế việc sản xuất ra sản phẩm compost là 1quá trình chuyển hóa được thực hiện bởi nhiều nhóm vi khuẩn nối tiếp nhau liêntục, tuần tự tương tác với cơ chất Muốn nghiên cứu sản xuất inoculums thìbước đầu tiên phải nhận diện ra những nhóm VSV này , sau đó phải phác họađược vai trò của từng nhóm sinh vật đã được nhận diện Xác định chính xácVSV và tìm hiểu được vai trò hợp lý của chúng là việc cực kỳ khó khăn khi cácquần thể vi khuẩn trong quá trình là hỗn hợp nhiều quần thể sinh vật khác nhau

Để đạt hiệu quả, những sinh vật trong inoculum phải cạnh tranh thắng lợi vớinhững sinh vật có sẵn trong chất thải Khả năng cạnh tranh của sinh vật được

bổ sung vào sẽ bị ảnh hưởng bất lợi nếu cứ cấy đi cấy lại nhóm VSV nhằm duytrì môi trường VSV đó

Nói tóm lại, tình hình sử dụng inoculums không khả quan vì quần thể sinhvật có sẵn trong chất thải quá phong phú, đó cũng là đặc điểm của hầu hếtnhững chất thải được bổ sung inoculums chuẩn bị sản xuất ra sản phẩmcompost Trước khi được chấp nhận, xác nhận về inoculums phải được chứngminh là đúng bằng cách làm thí nghiệm 1 cách khách quan hoặc xây dựng môhình trình diễn Hơn nữa, cần chú ý rằng, thông thường, những chủng sinh vậtthêm vào không cạnh tranh tốt dưới điều kiện sản xuất thực tế [26,27]

Nếu cần bổ sung 1 inoculum hoặc thêm VSV , có thể sử dụng phân ngựa đãphân hủy, thành phẩm compost , hoặc 1 loại đất mùn màu mỡ Tất cả 3 vật liệu

vừa nêu đều có chứa 1 hệ vi sinh vật rất phong phú 1 hình thức bổ sung

“inoculums” thường được sử dụng trong thực tế làm compost là: tuần hoàn, bổsung trở lại 1 phần thành phẩm compost “mass inoculation”, nghĩa là, thêm sảnphẩm compost vào nguyên liệu đầu vào Ngoài khả năng có thể cải tiến kết cấucủa chất thải đầu vào, “mass inoculation” có hiệu quả hay không vẫn còn chưachắc chắn

III CÁC YẾU TỐ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT COMPOST:

Ngoài sự có mặt của những sinh vật cần thiết, những yếu tố chính ảnhhưởng lên quá trình sản xuất compost có thể được nhóm thành 03 nhóm chínhlà: nhóm những yếu tố dinh dưỡng, môi trường và vận hành Tầm quan trọngtương đối của mỗi một loại yếu tố được xác định bằng quan hệ của nó đối với sựsinh trưởng và hoạt động của những sinh vật chủ yếu (then chốt) trong quátrình Những sinh vật quan trọng này quyết định tốc độ và quy mô của việc sảnxuất ra sản phẩm compost, bởi vì chúng có hệ enzym phức tạp để cho phépchúng tấn công, phân giải, và sử dụng chất hữu cơ trong rác thải tươi (thô).Những sinh vật khác chỉ có thể sử dụng những sản phẩm đã bị phân hủy (sảnphẩm trung gian) Do đó, sản xuất ra sản phẩm compost từ chất thải là kết quảcủa những hoạt động – như đã nói tới ở phần trước – được thực hiện bởi nhiềunhóm vi khuẩn nối tiếp nhau liên tục, tuần tự tương tác với cơ chất Nói ngắngọn, các nhóm sinh vật cứ lần lượt chuẩn bị điều kiện cho các nhóm tiếp sau

1 Các yếu tố dinh dưỡng:

Nguồn dinh dưỡng nhất định trong chất thải chỉ được các vi khuẩn sử dụngnếu có sẵn Tính “có sẵn” thể hiện dưới 2 mặt – gọi là hoá học và vật lý Mộtchất dinh dưỡng được gọi là “có sẵn” về mặt hóa học đối với 1 loại vi khuẩnhoặc 1 nhóm vi khuẩn nếu nó là 1 phần của phân tử cho phép dễ dàng bị 1 loạihay nhiều loại VK tấn công Thông thường sự tấn công ,có nghĩa là sự bẻ gãychất hữu cơ hay phân hủy, được thực hiện bởi enzym mà VK có hoặc có khảnăng tổng hợp Tính “có sẵn” về mặt vật lý có nghĩa là khả năng VK có thể tiếpcận Nó phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng hoặc thể tích trên diện tích bề mặt hạtrác thải, những đại lượng này phụ thuộc vào kích cỡ hạt chất thải

a Nguyên tố đa lượng và vi lượng:

Những chất dinh dưỡng có thể được phân thành 2 loại: “đa lượng” và “vilượng” Các nguyên tố đa lượng bao gồm: C, N, P, Ca và K Tuy nhiên, hàmlượng Ca và K cần thiết thì thấp hơn nhiều so với C, N và P Bởi vì chúng chỉcần hiện diện với hàm lượng “vết”, chúng thường được gọi là “nguyên tố vếtkhông thể thiếu” Trong thực tế, hầu hết chúng trở nên độc nếu nồng độ vượt quávết Nằm trong số những nguyên tố vết không thể thiếu còn có Mg, Mn, Co, Fe,

S Hầu hết những nguyên tố dạng vết có vai trò trong việc trao đổi tế bào chất

Cơ chất là nguồn gốc cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vilượng cần thiết Cho dù có sự bất ổn định trong quá trình hoạt động, nhưngtrong thực tế, muốn có lợi ích bắt buộc phần lớn hoặc tất cả cơ chất của quátrình sản xuất compost phải là chất thải Sự bất ổn định được đề cập đến ở đây

có nguyên nhân là do giữa các nguyên liệu khác nhau có những dị biệt về sự

“sẵn có” 1 số chất dinh dưỡng đối với vi khuẩn Những dị biệt về sự “sẵn có”,đến lượt nó, lại phụ thuộc vào sự chênh lệch độ bền giữa các phân tử hữu cơtrước sự tấn công của vi khuẩn Và sự chênh lệch độ bền là nguyên nhân dẫntới những khác biệt về tốc độ quá trình Ví dụ những vật liệu có độ bền cao làlignin (gỗ) và chitin (lông vũ, động vật có vỏ cứng) và vài dạng xenlulô

b Tỷ lệ C:N (carbon/nitơ)

Tỷ lệ C:N là hệ số dinh dưỡng chính Dựa trên nhu cầu carbon và nitơ tươngđối cho sự phát triển của tế bào, tỷ lệ trên lý thuyết là 25:1 Tỷ lệ này nhấnmạnh chủ yếu vào lượng carbon; bởi vì trong sự trao đổi chất của vi khuẩn vàtổng hợp tế bào chất, lượng Carbon được sử dụng nhiều hơn Nitơ Theo đó,lượng C không chỉ được sử dụng trong sự hình thành thành tế bào hay màng tếbào, chất nguyên sinh, và tổng hợp các sản phẩm để lưu trữ, mà phần lớn chúngđược ôxy hóa tạo ra CO2 trong quá trình trao đổi chất Ngược lại, N chỉ được sửdụng như 1 chất dinh dưỡng , được gọi là thành phần thiết yếu của nguyên sinhchất Do đó, quá trình chuyển hóa cần nhiều C hơn so với N Trong quản lýchất thải, tỷ lệ C:N biến động rất lớn Nói chung, tỷ lệ này lớn hơn tỷ lệ 8-10oC

“có sẵn”: 1N “có sẵn” (cần ghi chú sự nhấn mạnh ở chỗ “có sẵn”) Trong thựctiễn sản xuất compost, tỷ lệ này vào khoảng 20:1 đến 25:1 Theo kinh nghiệmchung, nếu tỷ lệ C:N vượt quá giới hạn vừa nêu, tốc độ phân hủy sẽ bị chậm lại.Ngược lại, nếu tỷ lệ thấp hơn 20:1, N có khả năng bị thất thoát Lý do thất thoát

N bởi vì N dư chuyển hóa thành N trong NH3 Giai đoạn chuyển hóa tích cực(active stage) trong sản xuất compost có đặc điểm là nồng độ pH và nhiệt độkhá cao, đặc điểm này có thể gây ra sự bay hơi của NH3

Ở 1 nước đang phát triển, tỷ lệ C:N không thuận lợi, cao có thể được hạthấp xuống bằng cách bổ sung thêm chất thải có nhiều nitơ vào nguyên liệu đầuvào Nếu khả năng kinh tế cho phép, có thể hạ tỷ lệ C:N bằng cách thêm phânbón N hóa học, như phân urê, hay amôni sunphát (NH4)2SO4 Trái lại, chất thải

có nhiều C có thể được sử dụng để nâng tỷ lệ C:N thấp Nồng độ N và tỷ lệ C:Ntrong các loại rác thải và chất thải khác nhau được liệt kê trong bảng VIII-1

c Phân tích C và N:

Trong những phương pháp phân tích hữu ích để xác định lượng N, phươngpháp Kjeldahl tiêu chuẩn vẫn luôn là phương pháp vừa thực tiễn vừa có chấtlượng

Xác định lượng C rất khó khăn ở những nước đang phát triển bởi vì nó cầnđược trang bị thiết bị phân tích đắt tiền và người phân tích cũng cần có kỹ năngchuyên môn cao Để có được mẫu đại diện trong phạm vi nghiên cứu do cácphương pháp phân tích hiện nay đề xuất, rất hẹp và là công việc hết sức khókhăn, nhất là khi với lượng chất thải hỗn tạp như chất thải rắn

Phương pháp “Stop-gap” (tạm gọi là “lấp đầy khoảng trống”) thích hợp vớisản xuất compost trong quản lý chất thải rắn được dùng để tính toán hàm lượng

C dựa trên một công thức phát hiện vào 1950 [1] Công thức như sau:

Rơm, lúa mì 0.3 – 0.5 128 – 150Nước tiểu 15 – 18 0.8

Theo 1 bảng báo cáo [28] những giá trị xác định bằng công thức nằm trongkhoảng 2% - 10% các giá trị thu được trong phòng thí nghiệm

Trong trường hợp không phân tích được C và N , người ta có thể đưa ra 1giả định khả thi dựa trên thành phần cơ chất Giả định là nếu tỷ lệ thể tích chấtthải thô (loại rác thực phẩm trong quá trình chuẩn bị nấu ăn, hay trong quá trìnhchuẩn bị những thứ để nấu ăn, hay các loại phân tươi) màu xanh (hay tính theomàu) đối với chất thải khô, không xanh dao động trong khoảng 1 – 4, tỷ lệ C:N

càng tăng khi kích thước hạt càng nhỏ, tốc độ phân huỷ ( tốc độ sản xuấtcompost) theo lý thuyết sẽ tăng khi kích cỡ hạt càng nhỏ Tuy nhiên, tăng tínhtheo lý thuyết khơng phải lúc nào cũng là hiện thực trong thực tế Thất bại cĩthể do 1 hay nhiều yếu tố Ví dụ như bản chất vật lý của cơ chất cĩ thể làm hạnchế kích thước cho phép tối thiểu Người ta định nghĩa “kích thước cho phép tốithiểu” là kích thước nhỏ nhất cho phép mà nếu nhỏ hơn nữa sẽ ảnh hưởng cĩ hạiđến quá trình compost Cuối cùng, tiêu chuẩn để xác định kích thước cho phéptối thiểu là với kích thước hạt đĩ cĩ thể tạo thành cơ chất cĩ trạng thái xốp vừa

đủ cĩ khả năng chịu đựng áp lực thơng khí cần thiết

Độ xốp phụ thuộc phần lớn vào sức bền của cấu trúc của chất liệu hạt.Nguyên vật liệu cĩ cấu trúc chắc, khỏe, chịu được lực nén ép như gỗ, rơm, vàgiấy, giữ được độ xốp cao với kích thước hạt rất nhỏ Những chất thải nêu trên

cĩ kích cỡ hạt thích hợp khoảng 1,5 đến 7 cm Kích thước hạt phù hợp đối với

gỗ dạng dăm bào cĩ độ dày khoảng 1cm và cĩ chiều rộng khoảng từ 2 tới 5 cm.Những chất thải cĩ nguồn gốc từ sợi và do cắt tỉa cây cối (rác vườn) cĩ kíchthước thích hợp từ 5 tới 10 cm Nếu những nhánh cây và cành cây con cĩđường kính nhỏ hơn 1 cm thì kính thước hạt cĩ thể lớn hơn Kích thước hat chophép tối thiểu đối với những loại rác mềm cĩ xu hướng lớn hơn bởi vì nhữnghạt vật liệu mềm cĩ kích cỡ nhỏ quá mức cho phép cĩ khuynh hướng kết lạithành một khối vơ định hình đến mức rất ít lỗ xốp hoặc thậm chí khơng cĩ lỗxốp nào Như vậy, kích cỡ cho phép tối thiểu của rác thực vật tươi, rác thải rauquả và rác nhà bếp cĩ thể to khoảng 15cm và thậm chí cĩ thể lớn hơn vớinhững loại rác khác mềm hơn Những chất thải xanh tươi như rau diếp và tráicây chín mùi (như đu đủ và xồi) cĩ thể khơng cần giảm kích thước hoặc nếu

cĩ là rất ít

Nếu khơng trộn lẫn với các vật liệu lĩt đáy đủ loại, phân động vật khơngcần giảm kích cỡ Trong trường hợp giảm kích thước, bất kỳ sự giảm kích thướcnào cũng cần phải quyết định dựa trên đặc trưng của lớp vật chất lĩt đáy

Trong một nước đang phát triển, kinh tế và kỷ thuật là những trở lực ngăncản việc tiến hành giảm kích thước rác thải trong sản xuất compost Sự giảmkích cỡ luơn luơn được tiến hành với một thiết bị cắt hoăc máy xay nghiền, đĩthường là thiết bị lớn và đắt tiền Vì thế cĩ thể chọn giải pháp khác cho việc cắtgiảm kích thước, đĩ là đảo trộn vật liệu để làm cho chúng gãy vỡ, bị rách, bịdập một cách tương đối Đảo trộn cĩ thể được thực hiện với trống quay hoặcthùng quay

2 Những yếu tố MT

Những yếu tố mơi trường chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình sản xuấtcompost là nhiệt độ, nồng độ pH, độ ẩm, và độ thơng khí Ý nghĩa của các yếu

tố mơi trường đối với quá trình sản xuất compost là chúng – cĩ thể là từng yêu

tố hoặc nhiều yếu tố kết hợp lại - quyết định tốc độ và mức độ phân hủy Theo

đĩ, tốc độ và mức độ phân hủy tương ứng với mức độ trong đĩ mỗi yếu tố dinhdưỡng và yếu tố mơi trường đều tiến dần tới sự tối ưu Nếu khiếm khuyết một

yếu tố bất kỳ nào đó sẽ hạn chế tốc độ và mức độ phân hủy – có thể nói mộtcách khác , yếu tố bị khiếm khuyết chính là yếu tố làm hạn chế quá trình Cầnhết sức lưu tâm ghi nhớ rằng yếu tố cuối cùng làm hạn chế quá trình sản xuấtcompost là yếu tố tạo nên các quần thể vi sinh vật khác nhau thuộc về di truyền.

a Nhiệt độ

Mặt dù có những lập luận rất thuyết phục nói về sự thuận lợi của quá trìnhsản xuất compost ở khoảng nhiệt độ thermophilic và mesophilic trong việc sảnxuất ra sản phẩm compost, nhưng vẫn còn rất nhiếu nghi vấn vẫn đang đượctranh cãi về quá trình sản xuất compost Lý do là trong quá trình sản xuấtcompost bình thường ,quá trình bắt đầu từ nhiệt độ thường khoảng nhiệt độmesophilic), tăng nhiệt độ từ từ và đạt tới khoảng nhiệt độ thermophilic, sau đólại giảm xuống khoảng nhiệt độ mesophilic.Quá trinh sản xuất compost nàocũng tăng và giảm nhiệt độ như vậy trừ khi tiến hành biện pháp ngăn chận nào

đó

Nếu nhiệt độ trên 650C quá trình sản xuất compost hầu như sẽ bị ảnh hưởngxấu 1 cách nghiêm trọng Lý do là vi sinh vật hình thành bào tử tại mức nhiệt độcao hơn 650C Trừ khi chúng là VSV hoạt động trong khoảng nhiệt độthermophilic, nếu không chúng sẽ rơi vào giai đoạn nghỉ hoăc chết vì vậyphương pháp sản xuất compost hiện nay sử dụng quy trình vận hành được thiết

kế tránh nhiệt độ cao hơn 600C

b Độ pH

Độ pH của khối ủ thông thường thay đổi theo thời gian, như biểu diễn trênđường cong trong hình 9-3 Như trên hình biểu diễn, vào giai đoạn đầu của quátrình sản xuất compost, độ pH thường bị giảm xuống , tuy nhiên chẳng bao lâusau nó bất đầu tăng lên đến pH cao như pH = 9 Sở dĩ ban đầu pH giảm xuống là

do những phản ứng tạo thành acid hữu cơ, những acid này sẽ đóng vai trò là cơchất cho quần thể vi sinh vật kế tiếp Đường biểu diễn độ pH sau đó tăng lêntương ứng với việc VSV sử dụng những acid vừa sinh ra trong giai đoạn trước Bởi vì độ pH tối thiểu trong giai đoạn giảm xuống ban đầu không gây ứcchế đối với hầu hết các loài VSV, không cần thiết phải có chất đệm và nếu cóthậm chí nó có thể còn gây hệ quả bất lợi Ví dụ, để nâng pH, người ta dùngnước vôi trong Ca(OH)2, việc này có thể dẫn đến sự thất thoát N dưới dạng

NH3-N tại nhiệt độ tương đối cao Tuy nhiên, thêm nước vôi trong có thể có lợitrong một vài trường hợp Ví dụ như nước vôi trong giúp cải thiện điều kiện vật

lý của khối ủ , một phần có lẽ bằng cách hoạt động như một loại vật liệu hút

ẩm Hơn nữa một vài nhà nghiên cứu báo cáo rằng có thể thêm vôi vào quátrình sản xuất compost từ rác thải trái cây [2], bởi vì trong giai đoạn đầu, độ pHthường giảm xuống đột ngột hơn

Hình: Sự biến đổi của pH biểu diễn theo thời gian trong quá trình sản xuất compost

c Yếu tố độ ẩm

Một đặc điểm quan trọng của việc sản xuất compost từ rác thải đô thị là mốiquan hệ mật thiết giữa độ ẩm và sự thông khí, đặc biệt là trong quá trình sảnxuất compost theo phương pháp đánh luống (windrow composting) Cơ sở củamối quan hệ này dựa trên thực tế là nguồn oxy chủ yếu cần cung cấp cho quầnthể vi khuẩn là không khí giữ lại trong những khe hở giữa những hạt chất thải.Việc khuếch tán oxy trong không khí vào bên trong khối chất thải để thỏa mãnnhu cầu oxy của vi sinh vật là không quan trọng lắm Bởi vì trong các khe hởgiữa những hạt chất thải còn chứa độ ẩm tự do trong khối ủ, giữa độ ẩm và oxy

có sẵn phải có một sự cân bằng Để tiện sử dụng, sự cân bằng này có thể đượcgọi tên là “độ ẩm cho phép” Theo đó nó sẽ ở mức mà nếu cao hơn nữa sự thiếuoxy sẽ diễn ra và tình trạng kỵ khí sẽ bắt đầu phát triển

Hình: Biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và không khí (nghĩa là oxy)

Trong những tính chất vật lý của cơ chất ảnh hưởng lên “độ ẩm cho phép”

có yếu tố “khả năng chịu lực của cấu trúc” của các hạt trong cơ chất “Khả năngchịu lực của cấu trúc” này quyết định hạt trong cơ chất có dễ bị ảnh hưởng haykhông trước sự biến dạng và lực nén

Yếu tố độ ẩm ít ảnh hưởng đến sự làm thông khí trong những phương phápsản xuất compost sử dụng thùng kín để tiến hành quá trình (in-vessel compostsystem), trong đó chất thải bị đảo trộn gần như liên tục bằng máy Tuy nhiêntrong những hệ thống đó, ngoài sự hạn hẹp của các khoảng hở giữa các hạt, còn

có những yếu tố khác làm ảnh hưởng đến ngưỡng trên của “độ ẩm cho phép”

Sự thu hẹp dần các khoảng hở giữa các hạt là khuynh hướng chung của vật liệudính kết lại với nhau tạo thành khối tròn Khuynh hướng này phát triển từ từ chotới khi toàn bộ khối vật liệu chuyển sang dạng bùn nhão (slurry) Phạm vi độ ẩmtại thời điểm này trùng khớp với mức độ ẩm cao nhất cho phép

Tầm quan trọng của việc giữ độ ẩm của cơ chất trên 40% đến 45% thường

bị coi nhẹ trong quá trình sản xuất compost Điều này thực chất rất quan trọngbởi vì độ ẩm thấp hơn sẽ kìm hãm hoạt động của vi khuẩn và tất cả vi khuẩnngừng hoạt động tại độ ẩm 12%

Hình 9-4 Hình phóng đại, minh họa mối quan hệ giữa không khí, nước vàcác khe hở trong sản xuất compost

3 Sự thông khí

Sản xuất compost kỵ khí so với hiếu khí

Thoạt đầu, sản xuất compost kỵ khí được xem là 1 giải pháp khả thi có thểthay thế cho sản xuất compost hiếu khívà người ta đã đưa ra nhiều lập luậnmạnh mẽ bênh vực cho nó Một trong những lý lẽ đó là khả năng có thể giảmthiểu sự thất thoát N , một lý lẽ khác là có thể kiểm soát khí thoát ra tốt hơn Thực tế là những ưu điểm này chưa bao giờ có vẻ sẽ trở thành hiện thực Thậmchí khi những ưu điểm này ở thành sự thật đi nữa, chúng không đủ để bù chonhững nhược điểm trong hoạt động của quá trình kỵ khí Những nghi ngờ về sựhiệu quả của quá trình sản xuất compost kỵ khí ngày càng nhiều và vào khoảngnhững năm cuối của thập niên 1960, sản xuất compost kỵ khí được xem là mộtgiải pháp không được chấp nhận Gần đây, đã có xu hướng xem sản xuấtcompost là một quá trình hoàn toàn hiếu khí Tuy nhiên hiện mọi người cũngđang bắt đầu thừa nhận trong quá trình sản xuất compost, một giai đoạn kỵ khíngắn hạn là cần thiết để phân hủy halogenated hydrocarbons Giai đoạn kỵ khíngắn hạn ngoài tác dụng trên còn có thể kết hợp làm giảm N thất thoát xứngđáng được đặc biệt lưu tâm

So sánh với phương pháp sản xuất compost kỵ khí, phương pháp sản xuấtcompost hiếu khí có rất nhiều ưu điểm, trong đó có:1) Sự phân huỷ xảy ra nhanhhơn 2) Nhiệt độ cao đủ để làm chết những mầm bệnh 3) Số lượng và nồng độkhí hôi thối giảm mạnh

Mùi khó chịu là vấn đề không thể tránh trong xử lý và thải bỏ chất thải Đểcải thiện đáng kể nồng độ và sự tập trung mùi trong sản xuất compost hiếu khícần cung cấp đủ nhu cầu Oxi cho quần thể vi khuẩn hoạt động bằng cách sửdụng quy trình thông khí thích hợp Khí sinh ra có thể được kiểm soát bằng cáchthu khí từ khối ủ compost do quá trình phân hủy và xử lý chúng bằng hệ thống

xử lý hoá học hay sinh học, nhờ vậy mùi hôi khó chịu sẽ giảm

Tốc độ thông khí

Tốc độ thông khí sao cho khối compost duy trì hiếu khí (nghĩa là đáp ứngnhu cầu oxy của vi khuẩn) phụ thuộc bản chất và cấu trúc của các thành phầncuả rác thải và tùy thuộc vào phương pháp thông khí

VD: nhu cầu Oxi của 1 quần thể vi khuẩn lớn và hoạt động nhiều, trong quátrình sản xuất compost chất thải dễ phân huỷ hiển nhiên sẽ lớn hơn nhu cầu Oxicủa quần thể vi khuẩn thưa thớt và ít hoạt động hơn trong sản xuất compostnguyên vật liệu khó phân hủy

Tính toán chính xác tốc độ thông khí thích hợp cho mỗi trường hợp là 1việc khó khăn Khó khăn nảy sinh từ vấn đề là có rất ít số liệu thực sử dụng kỹthuật và trang thiết bị phù hợp với thực tế Trong tài liệu có quá nhiều dữ liệu,điều đó được chứng minh bằng kết quả của những cuộc điều tra trình bày ởdưới

Một trong những khảo sát đầu tiên [3,4] là O2 thổi khí theo nhiều tốc độkhác nhau vào trống quay, sau đó đo nồng độ Oxy trong dòng khí thoát ra Mặc

dầu những điều kiện thực nghiệm không tính toán chính xác tổng nhu cầu Oxicần thiết cho nguyên liệu, nhưng kết quả thực nghiệm xác định được tốc độ tiêuthụ O2 Tỷ lệ hô hấp được tìm thấy là 1 (nghĩa là CO2 sinh ra: O2 tiêu thụ = 1).Trong 1 giai đoạn khác trong cùng khảo sát trên, các nhà nghiên cứu tậptrung xác định mối quan hệ giữa sự tiêu thụ O2 với các yếu tố môi trường chủyếu Một trong những phát hiện không mấy ngạc nhiên là tốc độ tiêu thụ O2 tănglên tương quan với yếu tố tiến dần tới mức tối ưu

VD: tốc độ thông O2 tăng từ 1mg/g chất bay hơi ở 30oC thành 5mg/g ở

63oC Ngược lại, tốc độ tiêu thụ O2 giảm tỷ lệ với yếu tố ngày càng xa mức tốiưu

Sự thay đổi được minh họa chi tiết hơn bởi kết quả thu được từ những điềutra khác được thực hiện sau này Sau đây là 3 VD của những điều tra đó:

- Trong 1 điều tra, người ta đã phát hiện phạm vi O2 cần thiết dao động

từ 9mm3/g/giờ đối với compost đã phân hủy đến 284mm3/g/ giờ đối với sảnphẩm compost tươi làm cơ chất [5]

- Trong 1 điều tra khác, người ta phát hiện phạm vi O2 cần thiết daođộng từ 900mg/g/giờ đối với ngày 1 của quá trình sản xuất compost đến325mg/g/ giờ đối với ngày 24 [6]

- Độ thông khí được quan sát trong điều tra này là 1mgO2/gchất rắn bayhơi/ giờ ở nhiệt độ 30oC và độ ẩm là 45%; và là 13,6mgO2/gchất rắn bay hơi/giờ ở nhiệt độ 45oC và độ ẩm là 56% [7]

Dựa vào Những kết quả thu được từ nghiên cứu điều tra trình bày ở trên, và

1 số khảo sát khác, tốc độ thông O2 được chứng minh phụ thuộc vào cường độhoạt động của vi khuẩn Khi đó tốc độ thông khí sẽ giảm khi độ ổn định cuảcompost tăng lên, nghĩa là compost đã “trưởng thành”

Dự đoán nhu cầu ôxy cần thiết

Nhu cầu Oxi cần thiết không thể dự đoán 1 cách chính xác nếu chỉ dựa trên

số lượng Cacbon bị Oxi hoá Lý do là vì 1 phần Cacbon bị chuyển hóa thành tếbào chất, còn 1 số khác có cấu tạo bền đến mức vi khuẩn không thể phân giảichúng Khi thiết kế sơ bộ 1 hệ thống sản xuất compost trong thùng kín (in-vessel system) và 1 hệ thống sản xuất compost dạng đánh luống sử dụng khícưỡng bức (forced-air windrow system), người ta có thể giả định tốc độ khí nạpvào là 530 đến 620 m3/Mg rác thải [3] Tốc độ thông khí trong thiết kế cuốicùng nên lấy cơ sở từ lượng Oxi tiêu thụ, và được tính toán bằng những thínghiệm lúc đầu với rác thải sẽ sản xuất compost là cơ chất Với hệ thống đánhluống đảo trộn (turining windrow system), thông số cần xác định là tần số đảotrộn Biểu đồ nồng độ O2 biểu diễn theo độ sâu của luống được đảo trộn có thểlấy từ hình 9-5

Trong thực nghiệm và trong vấn đề thiết kế trình bày sau này, cần luônluôn ghi nhớ mùi khó chịu tỏa ra từ khối compost không nhất thiết là kết quả tấtyếu cuả quá trình phân huỷ kỵ khí Trên thực tế, những sản phẩm phân huỷtrung gian và bản thân các cơ chất cũng có thể có mùi khó chịu Ngoài ra, cho

dù có thể loại bỏ hoàn toàn mùi hôi, khối compost lớn hơn 1m3 có thể khôngkhả thi về kỹ thuật và kinh tế.

Hình: Oxygen concentrations (%) within compost windrow

4 Các thông số vận hành

a Giám sát quá trình sản xuất compost.

Để phát triển 1 chương trình giám sát sản xuất compost hiệu quả, cần phảixác định và đánh giá các thông số vận hành thích hợp, và các mối quan hệ cuảchúng lên quá trình sản xuất Compost Dựa trên những kiến thức chuyên mônsâu sắc về trình tự của các tình huống diễn ra trong suốt quá trình sản xuấtcompost trong điều kiện tất cả các điều kiện đều được thỏa mãn, các thông tin

về thông số vận hành và mối quan hệ của chúng có thể được xác định và đượcthông hiểu tường tận Trong quá trình sản xuất compost, có một số điểm bộc lộvai trò này và chúng được xem là đại lượng giúp giám sát hoạt động của hệthống sản xuất compost 3 điểm đáng chú ý đó là: 1) Sự thay đổi nhiệt độ( tănghay giảm) 2) Sự biến đổi các tính chất vật lý ( mùi, hình thức, cấu trúc ) 3) Sựphân huỷ các chất rắn dễ bay hơi

Sự tăng hay giảm nhiệt độ:

Sự thay đổi nhiệt độ cơ bản là một thông số phụ thuộc vào thời gian đượctrình bày ở biểu đồ hình 9-6 Được thể hiện bằng đường cong trên biểu đồ,nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào sản xuất compost, sau 1 thời gian rất ngắn, bắtđầu tăng lên sau khi tạo lập những điều kiện cần thiết cho quá trình sản xuấtcompost (nghĩa là sau khi nguyên liệu được đánh luống hay được đưa vào bểphản ứng) Sự thay đổi nhiệt độ ban đầu song song với giai đoạn ủ (incubation)của quần thể vi khuẩn Dưới những điều kiện thuận lợi, giai đoạn này sẽ được

kế tiếp bởi giai đoạn gia tăng nhiệt độ gần như theo cấp số mũ tới nhiệt độ 60oCđến 70oC Sự gia tăng nhiệt độ rất cao là kết quả phân huỷ những thành phần dễphân hủy trong chât thải (vd như: đường, tinh bột, một số protêin đơn giản) Trong suốt thời kỳ này, số lượng vi khuẩn tăng lên theo cấp số mũ Nhiệt độ

đó tiếp tục được duy trì (tương đối bình ổn) qua 1 thời gian , độ dài của giaiđoạn phụ thuộc vào loại hệ thống sản xuất compost sử dụng và bản chất của

chất thải Sau đó, nhiệt độ giảm dần xuống cho đến khi bằng môi trường xungquanh.

Hình: Typical temperature variations in a compost pile

Giai đoạn nhiệt độ cao bình ổn có thể bị kéo dài nếu cơ chất phần lớn khóphân hủy hoặc các điều kiện vận hành không đạt mức tối ưu Nên lưu ý rằng sựgia tăng nhiệt độ cao và mạnh mẽ sẽ giảm nhiều nếu rác thải có chứa nhiều chấttrơ Có thể xác định nhiều chất trơ trong chất thải dựa trên thông số chất rắn dễbay hơi thấp ( ví dụ như bùn đô thị loại 3) Ơ những trường hợp đó, nhiệt độ cóthể sẽ thấp hơn, nghĩa là nằm trong khoảng 50oC đến 60oC Nếu xuất hiệnnhững điều kiện vận hành không thuận lợi, giai đoạn nhiệt độ cao sẽ kéo dài ra

và mức nhiệt độ cao sẽ hạ thấp xuống

Sau khi những thành phần dễ phân hủy đã được phân rã, và trong cơ chấtchỉ còn những thành phần bền vững hơn, hoạt động của vi khuẩn cũng giảm đi

và nhiệt độ bắt đầu giảm xuống Theo đó, trong những quá trình sản xuấtcompost thông thường, có thể nói rằng tại thời điểm nhiệt độ giảm xuống bằnghay gần bằng nhiệt độ không khí, các thành phần chưa ổn định về mặt sinh họcbắt đầu quá trình ổn định, nhờ vậy, nguyên liệu được hoai mục thành compost

đủ phẩm chất, cho phép lưu trữ hoặc sử dụng

Mặt dù nhiệt phát sinh trong quá trình sản xuất compost là kết quả của quátrình biến dưỡng của vi khuẩn, năng lượng nhiệt được giữ lại trong khốicompost phụ thuộc vào liên hệ của khối compost với môi trường xung quanh.Nói tóm lại, nhiệt độ tăng lên giúp xác định lượng nhiềt phát sinh trong quátrình trao đổi chất của vi khuẩn và nang lượng nhiệt được giữ lại trong khối ủ.Như vậy có hai nhân tố làm nhiệt độ tăng lên - đó là lượng nhiệt do hoạt độngcủa quần thể vi khuẩn tạo ra và hiệu quả giữ nhiệt trong khối compost bằng bất

cứ 1 vật liệu che phủ nào hoăc bằng 1 thùng chứa đựng kín khối compost Hiệuquả cách nhiệt một phần phụ thuộc vào kích thước khối compost Ở những khuvực có nhiệt độ không khí bên ngoài cao hơn từ 8 đến 10oC, thể tích tối thiểucho phép giữ nhiệt là 1m3

Giai đoạn “trưởng thành” (maturation), mặc dù không có các yếu tố xácđịnh ranh giới (nghĩa là vẫn duy trì những điều kiện tối ưu), được nhận biết nhờ

sự bất đầu giảm nhiệt độ liên tục, và đồng thời nhờ 1 số chỉ thị khác về hoạtđộng của vi khuẩnNói tóm lại, nhiệt độ giảm xảy ra đồng thời với giai đoạnhoàn thành sản phẩm compost và kết quả là làm tăng độ ổn định của sản phẩm.Những kinh nghiệm đã qua cho thấy rằng sản phẩm compost có thể sử dụng antoàn hoặc có thể lưu trữ được sau khi nhiệt độ cuối cùng giảm đến mức 40oC

Sự thay đổi những tính chất vật lý

 Hình thức bề ngoài

Khối compost dần dần sậm lại, chứng tỏ quá trình compost diễn ra đúnghướng và thỏa đáng Sản phẩm compost cuối cùng luôn luôn có màu xám sẫmhoặc màu hơi nâu nâu

 Mùi

Chỉ vài ngày sau khi bắt đầu quá trình sản xuất compost một loạt các mùikhác nhau xuất hiện thay thế cho mùi vốn có ban đầu của cơ chất Nếu như cơchất là MSW thì mùi ban đầu là mùi rác tươi (thô) Sau đó, nếu quá trình tiếntriển theo hướng tốt thì các mùi tiếp theo có thể được mô tả chung chung là gâybuồn nôn “faint cooking “; tuy nhiên nếu điều kiện không thuận lợi(ví dụ nhưtình trạng kỵ khí diển ra )thì mùi đặc trưng sẽ là mùi thối rửa Nếu tỉ lệ C:Ntrong cơ chất thấp hơn 20:1 và pH khoảng 7,5 thì mùi chủ yếu là amoniac.Giaiđoạn “trưởng thành” cuối cùng được tiêu biểu bằng mùi thơm của đất

 Kích cở hạt

Các hạt cơ chất có khuynh hướng ngày càng nhỏ vì sự phân rã và sự cọ sátdiễn ra giữa các hạt , Ngoài ra, sự phân hủy làm cho các thớ sợi trở nên dòn, dễgãy và làm cho vật chất không có hình dạng nhất định trở thành có dạng hạt

 Sự phân hủy của chất rắn dể bay hơi

Mức độ và tốc độ phân hủy chất rắn dể bay hơi là những thông số vận hànhchủ yếu.Thay đổi những thông số này sẽ khiến phân hủy chất dể bay hơi, biếnđổi cấu trúc phân tử và gia tăng độ ổn định Một trong nhưng nguyên nhânquan trọng gây ra sự thay đổi này là sự phân hủy những cơ chất rắn dể bay hơi (nghĩa là chất hữu cơ), oxy hóa sinh học chúng, tạo ra sản phẩm là CO2 Bởi vìquá trình sản xuất compost là một quá trình phân hủy sinh học có kiểm soát,trong quá trình đó những chất phức tạp được phân hủy thành những chất đơngiản hơn, những cấu trúc phân tử phức tạp được thay thế bằng những cấu trúcphân tử đơn giản hơn Những phân tử 1 phần hay hoàn toàn bền vững cókhuynh hướng không thay đổi Sự phân hủy chất rắn dể bay hơi và sự chuyểnhóa cấu trúc phân tử phức tạp đến dạng đơn giản hơn làm cho độ ổn định củachất hữu cơ làm cơ chất tăng lên

b Sử dụng đại lượng:

Vai trò của các thông số vận hành để phân tích và điều chỉnh những sai sótcủa quá trình sản xuất compost bổ sung cho chức năng dùng để giám sát quátrình của chúng Những ví dụ minh họa vai trò kép này được trình bày trongcác đoạn văn dưới đây.

Ví dụ đầu tiên là về thông số nhiệt độ: Nếu nhiệt độ của khối compostkhông tăng, hoặc tăng chậm rất chậm, mặc dù chất thải đã được đánh luống hay

đã được đưa vào bể phản ứng xong, có thể nhận định sau đây đúng: một số điềukiện trong quá trình sản xuất compost chưa hợp lý hoặc đã gây ức chế Trongtrường hợp đó, vấn đề có khả năng xảy ra cao nhất là độ ẩm cao quá mức hoặcthấp quá mức Mùi hôi ngày càng nhiều là dấu hiệu của độ ẩm quá mức Ngượclại, không có bất cứ mùi nào sẽ biểu thị cho độ ẩm quá thấp 1 nguyên nhânkhác không liên quan đến hơi ẩm là tỷ lệ C:N cao hơn mức giới hạn Rất khó đểphân tích vấn đề này vì trong thực tế, khi tỷ lệ C:N cao, thỉnh thoảng vẫn có dấuhiệu tăng nhiệt độ Khả năng thứ 3 làđộ pH thấp hơn khoảng 5.5 hoặc cao hơnkhoảng 8.5

Độ ẩm cao quá có thể điều chỉnh bằng cách thêm vật liệu nặng (có nhiềuchất xơ, ) Một giải pháp khác là tăng cường làm thoáng khí Làm thoángkhông chỉ cung cấp oxi cần thiết, mà còn làm hơi ẩm bay hơi Thêm nước làbiện pháp đương nhiên để điểu chỉnh độ ẩm quá thấp Tỷ lệ C:N cao có thể hạthấp bằng cách thêm vào cơ chất với chất thải có hàm lượng Nitơ cao (bùn thải

từ nhà máy xử lý nước thải; phân gia cầm,heo hay cừu) Nước vôi trong có thểdùng để tăng độ pH Tuy nhiên, dùng nước vôi trong sẽ dẫn tới một số khókhăn đã được trình bày trong phần nói về pH

Một sự thay đổi đột ngột trong thông số vận hành là dấu hiệu của quá trìnhphát triển compost không bình thường Vì vậy, 1 sự gián đoạn bất ngờ khi nhiệt

độ đang tăng vọt theo cấp số mũ sẽ biểu thị cho 1 tình huống hạn chế sự pháttriển , ví dụ như độ ẩm trong luống compost cao quá mức hoặc hệ thống làmthoáng trong hệ thống sản xuất compost in-vessel có gì đó trục trặc Cho dù làmthoáng không thích hợp hoặc độ ẩm không đủ , vấn đề nào cũng đột ngột làmchậm lại sự gia tăng nhiệt độ hoặc thu ngắn giai đoạn nhiệt độ duy trì cao.Mùi hôi là dấu hiệu của sự thiếu hụt oxi, thường là vì cơ chất có độ ẩm quácao Nếu độ ẩm không phải là nguyên nhân, hệ thống hoặc quá trình làm thoángkhông đầy đủ có thể là nguyên nhân kế tiếp Lý do là mùi hôi thường có liênquan với VSV kỵ khí, mặc dù hơi thô thiển, nhưng lúc này khứu giác giống như

là 1 thiết bị quan trắc Có thể sử dụng 1 máy đo Oxy; tuy nhiên, mặc dù hiệuquả hơn, đáng tin cậy hơn , nó rất đắt tiền Với 1 hệ thống in-vessel, lượng oxitrong không khí “cấp vào” hiển nhiên sẽ lớn hơn trong dòng không khí thoát ra

c Đo lường độ ổn định của sản phẩm/quá trình:

Xem sản xuất compost là 1 giải pháp xử lý chất thải, người ta không ngừngtìm kiếm thí nghiệm nào vừa thực tế về mặt khoa học vừa tiết kiệm để xác địnhmức độ ổn định của quá trình hay của sản phẩm Do đó, rất nhiều thí nghiệm và

kỹ thuật phân tích đã được xem xét Vấn đề là tất cả những thí nghiệm đó ít hay

nhiều đều có những khiếm khuyếtlàm giảm tính có ích của chúng Ví dụ nhưvới thí nghiệm dựa trên những thay đổi tính chất vật lý của sản phẩm composthay cơ chất, thí nghiệm này thường có tính chủ quan cao, và đã chủ quan thìthường khó có được thông tin xác thực Sự nhầm lẫn sự ổn định với ổn định tạmthời gây ra bởi lượng hơi ẩm thấp minh họa cho tính chủ quan.

Một khiếm khuyết khác rất thường gặp là thiếu tính tổng quát, thể hiện dướidạng những giá trị không thích hợp Ví dụ như thí nghiệm xác định độ ổn địnhdựa trên nồng độ chất rắn dễ bay hơi Giả thiết cho thí nghiệm này là tất cả chấtliệu chứa chất rắn dễ bay hơi sẽ phân hủy với tốc độ như nhau và phân hủy sinhhọc giống y như nhau Từ giả thiết này, do thiếu tính tổng quát, sẽ có thể xuấthiện những lý luận sai lầm

Các khiếm khuyết nói chung nhanh chóng được khắc phục nhờ những cảitiến phương pháp phân tích và sự tiến bộ trong kỹ thuật phân tích Nhưng rấttiếc, những tiến bộ đó cũng đòi hỏi người thực hiện phải có trình độ chuyênmôn cao và sử dụng những trang thiết bị đắt tiền

Danh sách những thí nghiệm đã từng được sử dụng để xác định tính ổn địnhbao gồm tỷ lệ C:N thấp; nhiệt độ sau cùng giảm xuống thấp khả năng tự sinhnhiệt; mức độ oxy hóa [12]; độ tiêu thụ O2 [13]; sự sinh trưởng của nấm

Chaetomium gracilis [13]; Thí nghiệm KMnO4 [21]; thí nghiệm tinh bột [14];thí nghiệm chất béo [23,29-31] Lấy mẫu cho những thí nghiệm này và một sốthí nghiệm tiêu biểu khác và quy trình phân tích các thí nghiệm được trình bày

và thảo luận dưới đây:

Tỷ lệ C:N thấp:

Có tỷ lệ C:N thấp hơn 20:1 thì không nhất thiết biểu thị ổn định; và do đónếu dùng nó để đo tính ổn định hoặc sự tăng trưởng có lẽ không phù hợp Tỷ lệC:N của phân tươi (không bao gồm lớp trải nền) thường thấp hơn 20:1

Nhiệt độ sau cùng giảm xuống thấp:

Trong 1 trong những thí nghiệm đầu tiên, tiêu chuẩn để đạt được tính ổnđịnh là khối compost(composting mass) giảm dần và giảm liên tục nhiệt độ saucùng Tính kỹ thuật này dựa trên sự thật rằng sự giảm sút nhiệt độ xảy ra dokhông còn vật liệu dễ phân hủy (không ổn định) Ưu điểm của thông số này là

sử dụng nó ở đâu cũng đều như nhau; kiểu tăng giảm nhiệt độ (nghĩa là hìnhdạng của đường cong nhiệt độ) thế nào vẫn biểu diễn cùng 1 tính chất, bất kểvật liệu được sản xuất compost là gì Nhưng mặc dù nó đáng tin cậy, thínghiệm này tốn thời gian, không có tính kỹ thuật ứng dụng tổng quát, và phụthuộc vào độ tự tỏa nhiệt của vật liệu [10] Tuy nhiên, thí nghiệm này hoàn toànhợp lý khi ứng dụng ở các nước đang phát triển và cho những vận hành sản xuấtnhỏ và vừa ở các nước công nghiệp

Self-heating capacity(khả năng tự sinh nhiệt)

Thí nghiệm, về khả năng tự sinh nhiệt của vật liệu, là biến số cho sự thayđổi giảm nhiệt độ sau cùng [10] Làm thí nghiệm này là đưa mẫu vào bìnhDewar flasks Bình Dewar được quấn trong nhiều lớp vải lót côtông hoặc bất kỳ

chất liệu cách nhiệt nào khác Sau khi quấn, bình Dewar được đặt trong lò ủ.Mức độ ổn định được biểu thị bởi mức độ tăng nhiệt độ sau đó Phương phápnày tổng quát vì sự giảm sút thông số nhiệt độ là như nhau trong mọi tìnhhuống Nhược điểm của nó là rất mất thời gian, , có thể là rất nhiều ngày Tuynhiên, nó khá đơn giản, tương đối rẻ, và hợp lý để sử dụng trong các nước đangphát triển

Mức độ oxi hoá:

Một tiêu chí khác dùng để đo lường sự ổn định sự khác biệt rộng rãi giữa tỷ

lệ vật liệu dễ phân hủy trong nguyên liệu đầu vào “feedstock” và trong mẫuđang làm thí nghiệm Tỷ lệ vật liệu dễ phân hủy có nghĩa là nồng độ chất có thểoxy hóa Do đó, phương pháp được thiết kế để xác định lượng chất dễ phân hủy,nghĩa là, tính toán chất có thể oxi hoá, trong 1 mẫu đại diện [11] Cơ sở cho thínghiệm là sự khác nhau giữa nồng độ vật liệu dễ phân hủy trong rác thải thô vàtrong mẫu đang thí nghiệm biểu thị mức độ ổn định của mẫu Quy trình thínghiệm cơ bản là xác định lượng chất oxi hóa đã sử dụng trong phân tích Bởi

vì độ ổn định trong sản xuất compost là 1 vấn đề oxy hóa đến đâu, nên lượngvật liệu bị oxi hoá trong 1 sản phẩm compost sẽ đo được độ ổn định của sảnphẩm Khi tiến hành thí nghiệm, mẫu được cho phản ứng bằng dung dịch

K2Cr2O7 có mặt H2SO4 Phản ứng sẽ tiêu thụ 1 lượng Cr2O7 cụ thể được cho vào

dư để oxi hoá hết các hợp chất hữu cơ Phần chất oxi hoá còn lại sau khi phảnứng sẽ được chuẩn độ với ferrous ammonium sulphate Fe(SO4)(NH4)2SO4.6H2O

và sẽ tính được lượng K2Cr2O7 đã sử dụng trong phản ứng

(Fe(SO4)(NH4)2SO4.6H2O là tinh thể màu xanh lục nhạt, tan trong nước,dùng trong y học, hoá phân tích, luyện kim còn gọi là iron ammonium sulphate.)Lượng chất hữu cơ dễ phân huỷ có thể được xác định bằng công thức sau:

Cơ sở để sử dụng khả năng oxy hóa khử tính toán độ “trưởng thành” [12] là

độ oxy-hóa sẽ tăng khi tăng sự khoáng hoá các hợp chất hữu cơ Sự tăng lên đóđược gây ra bởi các hoạt động của VK khi có mặt chất hữu cơ dễ phân hủy Sự

có mặt chất hữu cơ dễ phân hủy làm tập trung hoạt động của VK, do đó lượngoxi được hấp thu cũng tăng lênlàm giảm khả năng oxi hóa Một nhà nghiên cứu

[12] trình bày rằng độ ổn định sẽ đạt được nếu khả năng oxi hóa của khu vựclõi của một luống < 50mV thấp hơn độ ôxy hóa ở khu vực ngoài cùng Rõ ràngtiêu chuẩn này không ứng dụng cho “in-vessel composting”(hệ thống sản xuấtcompost trong thết bị kín) Một thiếu sót quan trọng của khi tính toán bằng khảnăng oxi hoá là thí nghiệm thiếu độ chính xác và nó rất nhạy cảm, có thể bị ảnhhưởng bởi các nhân tố tác động

Fungus growth: sự sinh trưởng của nấm

Hiệu quả của sự (maturity) “trưởng thành” hay hoai mục cơ chất lên tốc độlớn lên và sự phát triển của các bào tử nấm Chaetomium gracilic là cơ sở để đolường sự hoai mục [13] Thí nghiệm bao gồm việc nuôi cấy nấm để nghiên cứu

ở trên chất dinh dưỡng dạng rắn chứa compost nghiền nhỏ (loại compost cầnxác định độ ổn định thông qua thí nghiệm) Sau12 ngày ủ ở nhiệt độ 37oC, đếmcác bào tử của nấm Giả sử, số lượng bào tử nấm giảm là tăng độ maturity(quoai mục) Lợi ích của thí nghiệm bị sút giảm nghiêm trọng vì thời gian thínghiệm dài, cũng như là phụ thuộc vào các nhà phân tích, phải có kỹ năng và

sự hiểu biết về khoa học nấm

Starch test: Thí nghiệm tinh bột

Một cách thí nghiệm khác là thí nghiệm tinh bột (Starch test), dựa vào giảthiết rằng nồng độ tinh bột trong cơ chất sẽ giảm theo cùng với sự phân huỷ củacác hợp chất hữu cơ, tức là tăng sự ổn định [14] Cơ sở của thí nghiệm là bởi vìtinh bột là chất dễ phân huỷ và thường là thành phần không bền trong tất cả cácloại chất thải Sự phân huỷ tinh bột sẽ làm tăng sự ổn định của chất thải Bởivậy, sản phẩmcompost đạt phẩm chất, hoàn toàn “trưởng thành” (hay hoai mục)phải không còn chứa tinh bột Do đó nồng độ tinh bột là 1 chỉ thị cho sự ổnđịnh

Xác định nồng độ tinh bột liên quan tới sự hình thành (starch iodine) phứchợp tinh bột iodin, trong một phản ứng chiết xuất bằng axit từ mẫu compost.Rất khó để có kết quả chính xác cùng với việc không có giá trị ứng dụng tổngquát , điều đó đã làm cho thí nghiệm tinh bột bị hạn chế sử dụng

Sự tiêu thụ O2/ sự hình thành CO 2 :

Mức độ VSV tiêu thụ O2 hoặc sự hình thành CO2 trong suốt quá trình phânhuỷ các hợp chất hữu cơ là một tiêu chuẩn cho sự ổn định vật liệu Tốc độ sửdụng O2 cao, và theo đó, CO2 tạo ra, sẽ biểu thị có tồn tại quá trình phân huỷ tức

là các chất không ổn định về mặt sinh học Sự ổn định của cơ chất chỉ xảy rakhi tốc độ tiêu thụ O2 hoặc tạo thành CO2 ở mức thấp Quá trình trao đổi chấtcủa VSV sẽ không có 1 điểm dừng xác định mà tốc độ trao đổi chất từ từ sẽgiảm khi vật chất đã bị phân huỷ xong Do đó, cần có kết quả phân tích nhữngchất tham khảo, hoặc thông số thực tế hoặc cả 2, mới đánh giá được độ ổn địnhcủa vật liệu đem đi thí nghiệm

Nhìn chung, thí nghiệm về lượng O2 tiêu thụ hoặc CO2 tạo thành rơi vàophạm trù chung của quá trình hô hấp (respirometry) Nhiều tổ chức khác nhau

đã công bố các kết quả thí nghiệm liên quan đến quá trình hô hấp(respirometry), trong đó gồm có:

 “Standard Test Method for Determining the Stability of Compost byMeasuring Oxygen Consumption, D5975”, American Society for Testing andMaterial;

 “Specific Oxygen Uptake Rate, Test Methods for the Examination ofComposting and Compost (TMECC), 5.08 – a”, US Composting Council; and

 “Carbon dioxide Evolution Rate (TMECC), 5.08 – B”, US CompostingCouncil

Thêm vào đó, rất nhiều nhà nghiên cứu đã báo cáo vềsự phát triển và ứngdụng các quá trình hô hấp để đo lượng oxi cần thiết cho sản xuất compost[37,38]

IV CÔNG NGHỆ:

1 Nguyên tắc chung :

Công nghệ sản xuất compost có 3 nhiệm vụ chính:

 Đầu tiên, (nhiệm vụ 1) là giai đoạn chuẩn bị: chuẩn bị hay xử lý sơ bộchất thải đầu vào sao cho nó trở thành cơ chất thích hợp cho quá trình compost.Những chất thải được nói đến ở đây là những chất thải hưũ cơ từ rác thải đô thị

 Giai đoạn 2, (nhiệm vụ 2) tiến hành quá trình sản xuất compost

 Giai đoạn 3, (nhiệm vụ 3) là chuẩn bị để lưu trữ sản phẩm an toàn,không có vấn đề gây khó chịu hoặc nâng cao chất lượng của sản phẩm ví dụ nhưcải thiện khả năng sử dụng, hay cải thiện khả năng tiêu thụ

2 Trang thiết bị :

Vai trò chính của trang thiết bị là để cung cấp những điều kiện môi trườngthuận lợi và những yếu tố đảm bảo cho sự sinh trưởng, phát triển của VSV,nhưng vẫn đảm bảo tính kinh tế và kĩ thuật

Yếu tố quan tâm nổi bật là nồng độ Oxy trong compost, được cung cấp nhờ

sự làm thoáng đống compost Nhận biết sự quan trọng của yếu tố này cần phảichú ý đến sự làm thoáng một cách hiệu quả khi thiết kế hay quy hoạch các thiết

bị compost, các buồng ủ compost, và các bước tiến hành quá trình compost.Khí trong các kẽ hở giữa các hạt vật liệu sản xuất compost (khí bên trong) lànguồn Oxy cho quần thể VSV tích cực Tuy nhiên , Oxy trong không khí xungquanh có khả năng xâm nhập vào bề mặt của compost (lớp khí bề mặt) cũng là 1nguồn Oxy quan trọng trong 1 vài hê thống sản xuất compost Do đó, giá trịthông thường của Oxy trong compost phụ thuộc vào tính xốp của đống compost.Trong Quá trình phân huỷ, Oxy trong các kẽ hở và ở lớp không khí bề mặtđược VSV sử dụng cho hô hấp và thải ra CO2 Nếu Oxy trong các kẽ hở vàtrong lớp không khí bề măt không được thay thế thường xuyên bằng không khísạch với lượng oxy đủ thì quá trình yếm khí sẽ nhanh chóng xảy ra Do đó, thiết

bị làm thoáng phải được thiết kế sao cho không khí trong các kẽ hở và lớp bềmặt phải được phục hồi theo 1 tốc độ sao cho oxy luôn luôn có đủ

Quá trình đảo trộn cơ học các hạt chất thải sẽ cung cấp nguồn oxy mới trongcác kẽ hở và lớp bề mặt, bằng cách tạo ra những kẽ hở mới, lớp không khí bềmặt mới, kèm theo đó là cung cấp Oxy.

Quá trình đảo trộn được thực hiện bằng 1 trong 2 cách sau: xáo trộn(tumbling), hoặc rung lắc (stiring) hoặc kết hợp cả hai:

 Xáo trộn là đưa hạt lên cao sau đó cho nó rơi xuống Trong cácluống/đống (windrow) compost, xáo trộn được thực hiện bằng cách “đảo”(turning) những vật liệu đưa vào sản xuất compost, Ngoài ra xáo trộn còn đượcthực hiện trong một số hệ thống sản xuất compost dạng ở trong thùng hay kênhmương (IN_VESSEL), bằng cách thả rơi những đống compost từ sàn này quasàn khác hoặc từ 1 băng truyền này đến 1 cái khác thấp hơn hay sử dụng nhữngtrống xoay chậm, hoặc các thiết bị hình trụ có chong chóng ở bên trong để xáotrộn 1 nhóm gồm nhiều hệ thống sản xuất compost dạng ở trong thùng hay kênhmương

 Trong các hệ thống liên quan đến rung lắc, chủ yếu là chuyển động theophương ngang, và không cần phải xáo trộn ( nghĩa là khi đã xảy ra quá trìnhrung thì tiên hành xáo trộn đồng thời là không cần thiết)

Trong nhiều hệ thống sản xuất compost, các hạt chất thải vẫn ở nguyên vịtrí, chỉ có khí trong các khe hở là được thay thế gần như liên tục (việc có thayđổi vị trí của vật thể không quan trọng, miến là làm sao để có thể cấp khí chođống compost, chẳng hạn trong ủ tĩnh(static windrow), khí vẫn được cung cấpmặc dù đống compost không hề thay đổi)

Sự trao đổi khí được thực hiện bằng cách thay thế khí bão hoà CO2 bằng khímới Không khí bề mặt cũng được thay thế thường xuyên bằng khí cưỡng bức

và loại bỏ khí đã được sử dụng ra khỏi đống compost Những hệ thống liên quanđến trao đổi không khí như vậy được gọi là hệ thống khí cưỡng bức Tính hiệuquả của hệ thống này được đánh giá bằng tốc độ cũng như khả năng phân phốikhí đông đều đến toàn bộ đống compost

3 Lọc sinh học :

Như đã trình bày trong chương trước, quá trình sản xuất compost tạo ra sảnphẩm phụ là mùi Loại và mức độ mùi là kết quả của loại vật liệu cho vào quátrình, kiểu quá trình compost, các điều kiện vận hành Mùi phát sinh gây khóchịu và phiền hà cho người dân sống xung quanh Kiểm soát mùi ngay tại nguồnphát sinh, trong khu vực sản xuất compost là 1 điều cần lưu ý trong thiết kế nếunơi sản xuất compost đặt gần các khu dân cư Yếu tố quyết định mức độ mùi ởkhu vực xử lí tập trung là thành phần hoá học (các khí gây mùi), mức độ mùiphát sinh ở nơi sản xuất, điều kiện thời tiết, khí tượng ở địa phương ( chẳng hạn:

sự ổn định của khí quyển, vận tốc gió…) và khoảng cách đến nơi nhạy cảm vớimùi gần nhất Nguồn phát sinh mùi có thể do các loại vật liệu đầu vào, nhữngvật liệu compost dễ phân hủy, những đống lưu trữ compost không ổn định( chưa phân huỷ hoàn toàn), và nhiều lý do khác