Nghiên cứu quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phân chim cút

Ngoài các thành phần như khoáng chất, đa – trung - vi lượng, trong phân hữu cơ vi sinh có một hàm lượng vi sinh vật có lợi cao, giúp tăng khả năng phân giải các độc tố, ức chế nấm bệnh,

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH MÔI TRƯỜNG

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH MÔI TRƯỜNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Đà Nẵng, ngày 9 tháng 4 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Thanh Nhàng

Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn lớp 14CNSH đã luôn động viên và giúp

đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn nhóm nghiên cứu ASUS khoa Sinh – Môi Trường trường Đại học Sư Phạm Đại học Đà Nẵng đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Và cuối cùng tôi xin cảm ơn Ba, Mẹ và gia đình đã lo lắng, chăm sóc và tạo mọi điều kiện tốt nhất trong suốt thời gian học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Đà Nẵng, ngày 9 tháng 4 năm 2018

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Thanh Nhàng

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

bảng Tên bảng Trang

1.1 Mối tương quan giữa tỉ lệ C/N và thời gian ủ 18

1.2 Mối tương quan giữa tỷ lệ C/N và lượng đạm bị thất

2.1 Các chủng vi sinh vật và môi trường nuôi cấy 29 2.2 Tỉ lệ phối trộn cơ chất và bổ sung giống 30 3.1 Kết quả phân tích tỉ lệ C/N của phân chim cút trước khi ủ 34

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Số hiệu

hình ảnh Tên hình ảnh Trang

1.1 Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ 9

1.2 Mô hình ủ compost theo luống có thông khí cưỡng

3.1 Biểu đồ diễn biến nhiệt độ của đống ủ 36

3.3 Sơ đồ quy trình ủ phân hữu cơ từ phân chim cút 45

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC CÁC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

MỞ ĐẦU 4

1 Tính cấp thiết của đề tài 4

2 Mục tiêu đề tài 5

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 6

3.1 Ý nghĩa khoa học 6

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7

1.1 TỔNG QUAN VỀ PHÂN HỮU CƠ (COMPOST) 7

1.1.1 Định nghĩa phân hữu cơ 7

1.1.2 Các quá trình xảy ra trong khi ủ phân 8

1.1.3 Các vi sinh vật xuất hiện trong đống ủ 10

a Vi sinh vật trong quá trình hiếu khí 10

b Vi sinh vật trong quá trình kỵ khí 11

1.1.4 Ưu điểm của phân hữu cơ 12

1.1.5 Nhược điểm của phân hữu cơ 13

1.1.6 Các phương pháp ủ phân hữu cơ (compost) 13

1.1.7 Một số công nghệ ủ phân hữu cơ (compost) trong và ngoài nước 14 1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN COMPOST HIẾU KHÍ 17

1.2.1 Các yếu tố vật lý 17

a Nhiệt độ 17

b Độ ẩm 19

c Kích thước hạt 19

d Độ rỗng 20

1.2.2 Các yếu tố hóa sinh 20

a Oxy 20

b Tỉ lệ C/N 21

c PH 22

d Dinh dưỡng 23

e Vi sinh vật 23

1.3 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ PHÂN CHIM CÚT 25

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 27

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 27

2.2.1 Các nội dung nghiên cứu 27

2.2.2 Bố trí thí nghiệm 28

2.2.3 Phạm vi nghiên cứu 28

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.3.1 Phương pháp tạo chế phẩm 29

a Phương pháp hoạt hóa vi sinh vật 29

b Phương pháp tạo chế phẩm 29

2.3.2 Phương pháp ủ phân 30

a Phương pháp chuẩn bị nguyên liệu 30

b Phương pháp ủ phân 30

2.3.3 Phương pháp phân tích đống ủ 30

a Phương pháp lấy mẫu 30

a Phương pháp đo nhiệt độ và pH 31

b Phương pháp xác định Salmonella sp 31

c Phương pháp xác định nitơ tổng số 31

d Phương pháp xác định phospho tổng số 31

e Phương pháp xác định cacbon 32

f Phương pháp xác định kim loại nặng 32

g Phương pháp xử lý số liệu 32

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 33

3.1 KẾT QUẢ XỬ LÝ SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU TRƯỚC KHI Ủ 33

3.1.1 Xử lý sơ bộ nguyên liệu 33

3.1.2 Điều chỉnh tỉ lệ C/N 33

3.2 Kết quả theo dõi các thông số trong quá trình ủ 34

3.2.1 Nhiệt độ 34

3.2.2 PH 37

3.3 Kết quả phân tích phân chim cút thành phẩm 40

3.3.1 Phân tích các thông số trong phân hữu cơ sản xuất từ phân chim cút 40

3.3.2 Xây dựng quy trình ủ phân hữu cơ từ phân chim cút 44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, tình hình lạm dụng quá nhiều phân hóa học cũng như các loại thuốc bảo vệ thực vật đã làm cho đất đai trồng trọt ngày càng trở nên bạc màu, thiếu dưỡng chất, hệ vi sinh vật tự nhiên có lợi trong đất gần như bị tiêu diệt hoàn toàn Từ đó dẫn đến khả năng phân giải các chất độc và dư lượng hữu cơ trong đất gần như là không có Điều này có tác hại nghiêm trọng đến sự phát triển của cây trồng Cây không hấp thụ được dưỡng chất, sức đề kháng yếu do nhiễm độc tố, các loại bệnh dễ dàng hình thành Chính vì vậy, năng suất cây trồng ngày càng giảm sút nghiêm trọng

Phân hữu cơ vi sinh là giải pháp tốt nhất để cải tạo đất trồng Ngoài các thành phần như khoáng chất, đa – trung - vi lượng, trong phân hữu cơ vi sinh

có một hàm lượng vi sinh vật có lợi cao, giúp tăng khả năng phân giải các độc

tố, ức chế nấm bệnh, tăng sức đề kháng cho cây trồng, biến đất từ dạng chai cứng trở nên tơi xốp, tạo môi trường thuận lợi cho giun, trùn phát triển, tạo hệ

vi sinh vật phong phú Điều này sẽ làm cho cây phát triển tốt theo cách tự nhiên vốn có của nó.[6]

Trong những năm gần đây, tại khu vực Đà Nẵng - Quảng Nam nói riêng, cũng như vùng miền Trung Tây Nguyên nói chung rất phát triển nghề nuôi chim cút Lượng chất thải từ chim cút rất lớn Khoảng 30-40% chất thải này được xử lý, còn lại được xả thải trực tiếp ra môi trường Lượng chất thải này

đa phần được xử lý bằng phương pháp làm hầm biogas, nhưng đa số hầm được xây dựng chưa đúng quy trình, nên đã gây ra những vấn đề về môi trường đáng báo động

Mặt khác, phân thải ra từ các trại chăn nuôi là dạng cơ chất rất giàu dinh dưỡng, hàm lượng đạm chiếm đến hơn 2% Tuy nhiên, trong phân còn rất nhiều hợp chất hữu cơ phân hủy dở dang từ đường ruột của động vật, khi bón vào đất,

trong môi trường kỵ khí, các hợp chất này tiếp tục phân hủy bởi các vi sinh vật

kỵ khí sinh ra rất nhiều axit hữu cơ và khí độc Điều này góp phần làm chua đất

và gây ngộ độc hữu cơ cho cây trồng Ngoài ra, trong phân có chứa nhiều vi sinh vật có hại, nên nếu không xử lý trước khi đưa vào sử dụng sẽ gây bệnh cho cây trồng

Chính vì vậy, sử dụng phân chim cút để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, phục

vụ sản xuất nông nghiệp sạch, nhằm đảm bảo sức khoẻ cho con người và phát triển nông nghiệp một cách bền vững là điều hết sức cần thiết

Ngành nông nghiệp nước ta hiện nay đang hướng đến một nền sản xuất nông nghiệp hiện đại, đầu tư phát triển theo hướng nông nghiệp sạch nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và thân thiện với môi trường đang là mục tiêu phấn đầu của ngành nông nghiệp nói chung và nông dân nói riêng Một trong những biện pháp hữu hiệu để phát triển nông nghiệp bền vững là tận dụng phế thải chăn nuôi để sản xuất phân hữu cơ vi sinh nhằm thay thế các hóa chất bảo

vệ thực vật và các loại phân hóa học góp phần bảo vệ môi trường, cải tạo đất đồng thời nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng và tăng khả năng cạnh tranh, hiệu quả kinh tế cho sản xuất nông nghiệp

Xuất phát từ những tình hình thực tế trên, chúng tôi chọn đề tài “nghiên

cứu quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phân chim cút”

2 Mục tiêu đề tài

Xây dựng quy trình ủ phân compost từ phân chim cút

Đánh giá được chất lượng phân chim cút đã qua quá trình ủ

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả của nghiên cứu sẽ cung cấp dẫn liệu khoa học mới, có tính hệ thống

về sản xuất phân hữu cơ từ phân chim cút, có thể hướng đến việc sản xuất và thương mại hóa loại phân hữu cơ này

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả của nghiên cứu sẽ cung cấp cho người dân một quy trình đầy đủ để

có thể xử lý và tận dụng nguồn phân từ quá trình chăn nuôi chim cút và sử dụng nguồn phân hữu cơ này vào việc trồng trọt của mình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ PHÂN HỮU CƠ (COMPOST)

1.1.1 Định nghĩa phân hữu cơ

Phân hữu cơ là tên gọi chung cho các loại phân được sản xuất từ các vật liệu hữu cơ như: xác bã thực vật, chất thải động vật, phế phẩm nông nghiệp hay công nghiệp bị chôn vùi trực tiếp vào đất hoặc ủ thành phân Sau khi phân giải

có khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây Quan trọng hơn nữa là có khả năng tái tạo lớn Phân hữu cơ không những làm tăng năng suât cây trồng mà còn có khả năng tăng hiệu quả của phân bón hóa học, cải tạo và nâng cao độ phì nhiêu của đất Kinh nghiệm trong quá trình sử dụng, nghiên cứu phân bón cho thấy

để đảm bảo năng suất cao và ổn định, việc cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng chỉ dựa vào phân vô cơ là chưa đủ mà phải có hữu cơ ít nhất 25% trong tổng số dinh dưỡng Chất hữu cơ có tỷ lệ C/N cao được vùi trực tiếp trong đất không qua xử lý, chức năng chủ yếu cải tạo đất thì được gọi là chất hữu cơ cải tạo đất Chất hữu cơ thông qua xử lý hoặc không qua xử lý có tỷ lệ C/N thấp thì được gọi là phân hữu cơ [11]

Phân hữu cơ ảnh hưởng đến sự tuần hoàn nước trong đất, làm cho nước thấm vào đất thuận lợi, khả năng giữ nước của đất cao, việc bốc hơi bề mặt giảm đi, ngoài ra còn hạn chế đóng váng bề mặt Bên cạnh đó, phân hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc phục hồi và nâng cao độ phì nhiêu của đất thoái hóa Khối lượng phân hữu cơ vùi vào đất càng lớn thì độ phì nhiêu phục hồi càng nhanh [12]

Sau khi vùi phân hữu cơ vào đất thì tập đoàn sinh vật đất phát triển rất nhanh, làm phong phú thêm tập đoàn sinh vật đất có lợi cũng như có hại Chất hữu cơ là môi trường sống tốt cho sinh vật sống và phát triển nhanh chóng, chất

mùn từ phân chuồng làm tăng hiệu quả cố định đạm của Rhizobium sp và Azotobactor sp và khả năng nitrat của đất cũng tăng lên Phân hữu cơ là sản

phẩm năng lượng, là nguồn thức ăn đối với vi khuẩn đất và cũng là nguồn cung cấp vi sinh vật cho đất [9]

Nhờ acid humic trong phân hữu cơ mà nó giúp cây trồng hấp thụ chất dinh dưỡng, các chất hữu cơ cũng là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho cây do mùn bị phân hủy và tan các chất vô cơ trong đất Chất hữu cơ không chỉ là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng mà còn giúp đạt năng suất cao nhất nhờ con đường khoáng hóa và cải tạo tính chất lý, hóa của đất Nguồn đạm bổ sung cho đất chủ yếu dựa vào nguồn phân hữu cơ và sự cố định đạm của các vi sinh vật sống trong đất Ngoài ra, bản thân phân hữu cơ có chứa các nguyên tố N, P, K,

Ca, Mg và nhiều nguyên tố vi lượng cần thiết cho cây trồng [15]

1.1.2 Các quá trình xảy ra trong khi ủ phân

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong phân diễn ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và tạo nhiều sản phẩm trung gian

Quá trình phân hủy protein:

Protein  peptides  amino acid  hợp chất ammonium  nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3

Quá trình phân hủy cacbonhydrat:

Cacbonhydrat  đường đơn  acid 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 [14] Một cách tổng quát căn

cứ trên sự biến thiên nhiệt độ có thể chia quá trình ủ thành các pha sau:

Pha thích nghi là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường

mới

Pha tăng trưởng đặc trưng với sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh

học

Pha ưa nhiệt là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất Đây là giai đoạn ổn định

phân và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất Phản ứng hóa sinh xảy ra

trong quá trình ủ hiếu khí và phân hủy kỵ khí được đặc trưng bởi hai phương trình sau:

COHNS + O2 + VSV hiếu khí  CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng COHNS + VSV kỵ khí  CO2 + H2S + NH3 + CH4 + sản phẩm khác + năng lượng

Pha trưởng thành là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường

Trong pha này quá trình phân hủy diễn 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 oxi hóa sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuối cùng thành nitrat (NO3-

NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O  C5H7NO2 + 5O2

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

22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3-  21NO3- + C5H7NO2 + 20H2O + 42H+

Hình 1.1 Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ

1.1.3 Các vi sinh vật xuất hiện trong đống ủ

Trong quá trình ủ phân thông thường sẽ có hai quá trình xảy ra là quá trình hiếu khí và quá trình kị khí, tùy theo mỗi quá trình mà sẽ có những vi sinh vật phát triển đặc trưng cho quá trình đó

a Vi sinh vật trong quá trình hiếu khí

Quá trình ủ hiếu khí có sự tham gia của oxy không khí Ở giai đoạn này các

vi sinh vật hiếu khí đóng vai trò chủ yếu, sau đó là các vi sinh vật kị khí tùy tiện tham gia Các vi sinh vật kị khí nghiêm ngặt không tham gia trong giai đoạn này Vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm (trừ nấm men) đều tham gia vào quá trình phân giải các chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí Nấm men chỉ sử dụng được đường đơn, đường đôi và ít phần đường ba, còn phân hủy các hợp chất cao phân tử thì rất ít chủng có khả năng này

Ở trong đất thấy đủ các nhóm vi sinh vật Đối với đất thường xuyên canh tác nhiều mùn tơi xốp, trung tính ta thấy số lượng vi sinh vật rất phong phú Lớp trên cùng khi cày xới bị ánh sáng mặt trời chiếu rọi, số lượng vi sinh vật

ít, nhưng lớp dưới khoảng 20cm thì rất nhiều Ở đây ta thấy đủ mặt vi khuẩn,

vi nấm và xạ khuẩn Xạ khuẩn và nấm mốc là những vi sinh vật hiếu khí Ở trong đất chúng cùng với vi khuẩn đóng vai trò quan trọng làm tăng độ phì của đất cũng như làm sạch các chất ô nhiễm

Trong đống ủ phân compost thì vi nấm và xạ khuẩn đóng vai trò quan trọng, đặc biệt trong phân giải glucan và xylan Đối với những vật liệu có độ ẩm từ 35%, vi nấm sẽ phát triển trước tiên, nếu độ ẩm tăng lên nữa thì vi khuẩn sẽ phát triển cùng với nấm mốc và xạ khuẩn

Trong số nấm mốc thì các nấm sợi thuộc lớp nấm bất toàn (Deutromycetes sp.) và giống nấm túi (Ascomycetes sp.) phát triển ở pH khá rộng (2 – 11) Các chi nấm sợi thường gặp như: Aspergillus sp, Penicillium sp, và Trichoderma

sp., … đây là những chủng nấm có khả năng sinh enzyme glucanase và xylanase phân hủy xenlulozơ và hemixenlulozơ [16].

b Vi sinh vật trong quá trình kỵ khí

Bacillus sp., Flavobacterium sp và Pseudomonas sp khá phổ biến Ngoài

ra còn có Achoromobacter sp., Cellulomonas sp., Vibrio sp., Cellvibrio sp., Cytophaga sp., Agricoccus sp., Polyngium sp., Sporocytophaga sp., Saragium sp., Archargium sp., Promyxobacterium sp., …

Người ta còn thấy nhóm cổ khuẩn ưa nhiệt cũng xuất hiện trong giai đoạn

này Xạ khuẩn có các giống Micromonospora sp., Proactinomyces sp., Actinomyces sp., Streptomyces sp., Tretosporangium sp., …

Trong thực tế, các loại đống ủ xác động vật, thực vật khó có điều kiện kị khí tuyệt đối Trong đống ủ thường có các khe hở và dù đống ủ được phủ kín,

kể cả chôn lấp thì vẫn có không khí Vì vậy thời gian đầu các đống ủ, bể ủ này thường xảy ra các quá trình hiếu khí và khi không khí hết, CO2 sinh ra choáng chỗ môi trường sẽ chuyển sang kị khí ở bên trong đống ủ, còn bên ngoài vẫn

có thể là hiếu khí

Các vi sinh vật phát triển trong giai đoạn này là nhóm vi hiếu khí, kị khí nghiêm ngặt và vẫn có sự có mặt của nhóm vi sinh vật hiếu khí (bên ngoài của đống ủ) nhưng tất cả đều thuộc nhóm ưa ấm (40 – 50oC) hay ưa nhiệt độ cao (>50oC) [20]

Những loài nấm ưa nhiệt thường xuất hiện như Chaetonium thermophile, Humicola insolens, Humicola lanuginosus, Thermoascus aurantiacus, Pealomyces-giả nấm và Aspergillus fumigatus,… chúng tham gia vào quá trình

phân giải tiếp tục xenlulozơ, hemixenlulozơ trong đống ủ

Những vi khuẩn xuất hiện ở giai đoạn này như Pseudomonas denitrificans, Bacillus licheniformis, Thiobacillus denitrificans, Ruminococcus flavefeciens,

R albus, R parvum, Bacteroides succinpgenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Clostridium cellobioparum, Methanobacterium omelianskii, Methanosarcina

barkerlii, Methanopropionicum,…Những vi khuẩn này bên cạnh khả năng tiết

enzyme phân giải glucan va xylan chúng còn có khả năng khử NO3- thành N2,

SO42- thành H2S, khử H2S thành S và biến đổi các chất hữu cơ như acid propionic, acid acetic, acid butyric…thành khí metan CH4 vì vậy bên cạnh phân hữu cơ người ta còn thu được cả khí đốt trong quá trình ủ phân compost từ rác thải và phân [16]

1.1.4 Ưu điểm của phân hữu cơ

Phân bón hữu cơ được bán rộng rãi trên thị trường thế giới Sử dụng phân bón hữu cơ có thể tăng năng suất cây trồng lên rất nhiều Sử dụng phân bón vi sinh giúp trả lại độ phì nhiêu cho đất bằng cách làm tăng hàm lượng phospho

và kali dễ tan trong đất canh tác Các nhà khoa học đã kết luận: sử dụng phân hữu cơ vi sinh làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng sản phẩm tốt hơn, giảm

ô nhiễm của hàm lượng NO3- Điều này cũng có nghĩa phân hữu cơ vi sinh đã góp phần quan trọng trong việc cải tạo đất, đáp ứng cho một nền nông nghiệp hữu cơ bền vững, xanh sạch và an toàn

Góp phần làm giảm các vấn đề ô nhiễm môi trường, ít gây nhiễm độc hoá chất trong các loại nông sản thực phẩm so với sử dụng phân bón hóa học Giá thành hạ Có thể sản xuất được tại địa phương và giải quyết được việc làm cho một số lao động, ngoài ra cũng giảm được một phần chi phí ngoại tệ nhập khẩu phân hoá học Hiệu quả của vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng

và phát triển cây trồng, tiết kiệm phân bón hoá học cũng như tăng năng suất, chất lượng nông sản Các sản phẩm vi sinh như phân bón vi sinh vật cố định nitơ, phân giải photphat khó tan, chế phẩm vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật Một số loại phân bón được nhà nước trợ giá nên giá thành phù hợp với túi tiền của người nông dân [13]

1.1.5 Nhược điểm của phân hữu cơ

Phân hữu cơ vi sinh là loại phân bón hiệu quả chậm, nên được sử dụng chủ yếu để bón lót Đối với phân NPK, tùy thuộc vào tập quán bón phân và thực tế canh tác có thể giảm đến 40-45% vào vụ thứ 3 khi sử dụng phân hữu cơ vi sinh,

từ vụ thứ 4 trở đi có thể duy trì mức giảm 40-50% lượng NPK thông thường

Sự cạnh tranh giữa các thương hiệu gây chấn động về giá sản phẩm Việc sử dụng phân bón hóa học gây thoái hóa đất Nếu sử dụng nhiều gây ra hiện tượng

ô nhiễm đất Nguyên liệu tuy rất nhiều nhưng khó thu gom và xử lý Nguồn nguyên liệu sản xuất phân bón hóa học còn phụ thuộc nhiều vào nước ngoài Trình độ sản xuất còn yếu kém, chất lượng sản phẩm còn thấp [13]

1.1.6 Các phương pháp ủ phân hữu cơ (compost)

Có ba phương pháp ủ compost chính đó là ủ hiếu khí, ủ kị khí và ủ hiếu khí kết hợp kị khí

- Ủ hiếu khí: Thông thường nguyên liệu được ủ ở nơi rộng rải như sân, vườn

để đảm bảo được điều kiện thoáng khí cho đống ủ Nguyên liệu được xếp thành từng đống và không nén chặt để đảm bảo sự thoáng khí

+ Nguyên lý hoạt động: dựa vào sự hoạt động mạnh mẽ của các vi sinh vật hiếu khí

- Ủ kị khí: Nguyên liệu thông thường được cho vào trong bao hay các bể chứa và nén chặt để tạo điều kiện kị khí cho quá trình ủ

+ Nguyên lý hoạt động: dựa vào sự hoạt động của các vi sinh vật kị khí sẽ phân giải các hợp chất phức tạp thành những hợp chất đơn giản

Ủ hiếu khí kết hợp kị khí: Thực hiện ủ hiếu khí trong 5-6 ngày sau đó nén chặt và thực hiện ủ kị khí

1.1.7 Một số công nghệ ủ phân hữu cơ (compost) trong và ngoài nước

Các mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớn hiện nay trên thế giới được phân loại theo nhiều cách khác nhau Theo trạng thái của khối ủ compost tĩnh hay động, theo phương pháp thông khí khối ủ cưỡng bức hay tự nhiên, có hay không đảo trộn Dựa trên đặc điểm, hệ thống ủ compost lại được chia thành hệ thống mở và hệ thống kín, liên tục hay không liên tục Mô hình ủ compost hệ thống mở phổ biến nhất là các phương pháp ủ luống tĩnh, luống động có kết hợp thông khí cưỡng bức hoặc đảo trộn theo chu kỳ Nhược điểm của hệ thống

mở là chịu ảnh hưởng bởi thời tiết và thời gian ủ có thể kéo dài, thường chỉ áp dụng ở quy mô nông trường, trang trại có diện tích mặt bằng lớn, xa khu đô thị

Đối với ủ compost quy mô công nghiệp trong các nhà máy lớn, hiện nay trên thế giới thường áp dụng mô hình ủ compost hệ thống kín (hay hệ thống có thiết bị chứa) giúp khắc phục được các nhược điểm của hệ thống mở, vận hành

và kiểm soát quá trình thuận tiện Thông thường hệ thống ủ compost kín hiện đại được thiết kế hoạt động liên tục, khí thải được xử lý bằng phương pháp lọc sinh học (biofilter)

Các mô hình công nghệ ủ compost hệ thống kín thường được phân loại theo nguyên lý hoạt động của thiết bị dựa trên cấu trúc và chuyển động của dòng vật liệu

Tại Việt Nam, một số mô hình xử lý chất thải rắn đô thị quy mô lớn cũng

đã được đầu tư trong những năm gần đây Trong đó có các dự án sử dụng nguồn vốn của Nhà nước và ODA, điển hình như tại Cầu Diễn – TP Hà Nội (năm 2002) áp dụng công nghệ của Tây Ban Nha và tại TP Nam Định (năm 2003) áp dụng công nghệ của Pháp Một số dự án sử dụng nguồn vốn tư nhân đều áp dụng công nghệ trong nước như tại Thủy Phương - TP Huế (năm 2004) áp dụng công nghệ An Sinh - ASC, tại Đông Vinh - TP Vinh (năm 2005) và TX Sơn

Tây - tỉnh Hà Tây (đang chạy thử nghiệm) áp dụng công nghệ Seraphin Trong

đó, các mô hình công nghệ ủ compost áp dụng ở đây có thể chia thành các loại hình cơ bản như sau:

Mô hình ủ compost hệ thống nửa mở, kiểu chia ô không liên tục tại Cầu Diễn, Nam Định, Thủy Phương Thông thường hệ thống được điều khiển thông khí tự động Nói chung, các mô hình ủ compost kiểu này đều ở cấp độ đơn giản, vẫn còn những nguy cơ phát sinh mùi ô nhiễm do hệ thống chưa khép kín

Mô hình ủ compost kiểu luống động trong nhà kín tại Đông Vinh được thiết

kế hoạt động liên tục, đảo trộn theo chu kỳ ngắn Trong đó hỗn hợp nguyên liệu hữu cơ được đưa tới đầu vào của hệ thống, vận chuyển liên tục trong quá trình

ủ bằng cách đảo trộn và sau cùng sản phẩm được lấy ra ở đầu cuối của hệ thống Toàn bộ quá trình ủ compost ở đây được thực hiện trong nhà kín có thiết kế thông khí và xử lý khí thải bằng “biofilter” Luống ủ được thiết kế với kích thước lớn và liên tục giúp tiết kiệm diện tích mặt bằng, dễ vận hành

Đây là loại mô hình công nghệ đơn giản với chi phí đầu tư không lớn Tuy nhiên những vấn đề khó khăn tại đây là hệ thống thiết bị chưa được đầu tư đồng

bộ và hiện đại, thiết bị đảo trộn không chuyên dụng có thể làm giảm hiệu quả khi vận hành, thể tích nhà chứa lớn nên việc thu hồi và xử lý khí thải cũng là vấn đề phức tạp, dễ ảnh hưởng đến môi trường làm việc bên trong

Mô hình ủ compost trong thiết bị kín kiểu đứng hiện đang nghiên cứu và áp dụng tại TX Sơn Tây, theo phân loại là một trong những mô hình hiện đại tương

tự như các mô hình công nghệ của Hoa Kỳ

Thiết bị ủ compost kín kiểu đứng được thiết kế theo nguyên lý hoạt động liên tục, vật liệu ủ được nạp vào hàng ngày qua cửa nạp liệu ở phía trên và tháo liệu từ phía đáy của thiết bị Quá trình ủ compost diễn biến qua các giai đoạn dọc theo chiều đứng của thiết bị Việc thông khí trong quá trình ủ compost được

hỗ trợ nhờ hệ thống các ống phân phối đều bên trong thiết bị Quạt hút bố trí ở

phía trên tạo sự chênh lệnh áp suất, nhờ đó khối ủ compost cũng được thông khí dọc theo chiều đứng của thiết bị và theo hướng đối lưu từ dưới lên trên Toàn bộ khí thải quá trình ủ compost được thu hồi và xử lý bằng “biofilter” giúp bảo vệ môi trường tốt hơn Loại mô hình ủ compost này có nhiều ưu điểm, thuận tiện trong việc vận hành tự động, giảm yêu cầu diện tích nhà xưởng bởi tận dụng chiều cao thiết bị Quá trình vận chuyển của vật liệu trong thiết bị nhờ trọng lực, thông khí cũng chủ yếu nhờ hiệu ứng đối lưu tự nhiên giúp giảm chi phí vận hành Cấu trúc vận động của khối ủ bên trong thiết bị tạo ra các vùng hoạt động tối ưu tương ứng với các giai đoạn của quá trình ủ compost, giúp tăng cường hiệu quả, giảm thời gian quy trình và đảm bảo yêu cầu chất lượng đối với sản phẩm Thiết bị kiểu kín cũng giúp kiểm soát tốt hơn các điều kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật, dễ dàng kiểm soát mùi hôi Ngoài ra

hệ thống được kết nối từ các thiết bị đơn vị thành module, thuận lợi cho việc chế tạo, lắp đặt hay nâng cấp mở rộng công suất…

Công nghệ An Sinh-ASC và Seraphin sẽ được các cơ quan quản lý chức năng thẩm định, đánh giá, Nhà nước sẽ hỗ trợ kinh phí để hoàn thiện cho phù hợp với điều kiện Việt Nam và sau đó sẽ nhân rộng áp dụng trong cả nước

Hình 1.2 Mô hình ủ compost theo luống có thông khí cưỡng bức trên thế giới

1.2 CÁC ĐIỀU KIỆN ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN COMPOST HIẾU KHÍ

1.2.1 Các yếu tố vật lý

a Nhiệt độ

Nhiệt sinh ra trong đống ủ là do hoạt động phân huỷ chất hữu cơ của vi sinh vật Sự gia tăng nhiệt trong đống ủ sẽ giúp chất hữu cơ nhanh hoai mục hơn Tuy nhiên nếu nhiệt độ tăng quá cao có thể làm vô hiệu quá hoạt động phân huỷ của một số enzyme do vi sinh vật tiết ra để xúc tác phản ứng phân huỷ chất hữu cơ Mỗi loài vi sinh vật chỉ có thể phát triển và hoạt động tốt trong khoảng nhiệt độ nhất định Vi sinh vật có thể bị chết khi nhiệt độ đạt trên khoảng chịu đựng Do đó, trong quá trình ủ, yếu tố nhiệt độ đôi khi rất có lợi, có thể dùng

để loại trừ những loài vi sinh vật gây bệnh Nếu nhiệt độ đống ủ đạt trên 700C thì có thể tiêu diệt được phần lớn các mầm bệnh có trong vật liệu ủ phân hữu

cơ Tuy nhiên nhiệt độ quá cao và kéo dài cũng tiêu diệt luôn cả các nhóm vi sinh vật phân huỷ chất hữu cơ và làm giảm tốc độ hoai mục Tốc độ phân huỷ chất hữu cơ tối ưu trong khoảng 60 – 650C Ở nhiệt độ cao trên 700C vẫn có thể

có một số vi sinh vật ưa nhiệt hiếu khí hoạt động nhưng mật số của chúng thường thấp do lượng oxy trong đống ủ giảm ở nhiệt độ cao [18]

Nhiệt độ trong đống ủ thường tăng cao do sự phát nhiệt và sự lưu giữ nhiệt của chính khối ủ Nguyên nhân phát nhiệt do sự oxy hoá của một số chất béo

và khi hoá năng chuyển thành nhiệt năng trong hoạt động trao đổi chất và phân huỷ hữu cơ của vi sinh vật Sự phát nhiệt và nhiệt độ của đống ủ có mối quan

hệ điều chỉnh lẫn nhau Khi hoạt động của vi sinh vật mạnh dẫn đến gia tăng phát nhiệt và có thể làm nhiệt độ của khối ủ tăng cao Nhiệt độ quá cao lại có tác dụng nghịch là giảm hoạt động của vi sinh vật và dẫn đến giảm sự phát nhiệt Do đó đống ủ thường có nhiệt độ tối đa khoảng 80-820C Nếu đống ủ được quản lý tốt, nhiệt độ có thể được duy trì ở mức độ cao khoảng vài tuần

(ngoại trừ giai đoạn xới trộn) Do đó, yếu tố quan trọng nhất để theo dõi đống

ủ là nhiệt độ Nhiệt độ đống ủ cần được theo dõi ít nhất là hàng tuần Nhiệt độ đống ủ và khả năng dẫn nhiệt của chất ủ đặc biệt quan trọng, liên quan đến khả năng giữ nhiệt và sự phân bố đồng đều nhiệt trong khối ủ Nguyên liệu ủ có ẩm

độ càng cao thì khả năng giữ nhiệt càng lớn Do tính dẫn nhiệt của chất hữu cơ thường thấp, ngược lại lượng nhiệt sinh ra trên mỗi đơn vị thể tích lại tương đối cao nên nhiệt có xu hướng giữ lại hơn là mất đi do nhiệt bị dẫn thoát ra ngoài đống ủ Đống ủ có nhiệt độ quá cao cũng dẫn đến bất lợi cho hoạt động của vi sinh vật và giảm tốc độ hoai mục chất hữu cơ Do đó vấn đề quản lý nhiệt, làm thế nào loại bỏ lượng nhiệt dư thừa trong quá trình ủ rất quan trọng [18] Trên thực tế để loại bỏ nhiệt dư thừa sinh ra trong quá trình ủ người ta quản

lý thông qua hình dáng và kích thước của khối ủ để có thể tăng sự đối lưu tự nhiên và bốc hơi nước Một biện pháp hữu hiệu thường hay dùng là đảo trộn để

có thể vừa loại bỏ được nhiệt độ dư thừa và cung cấp thêm oxy cho hệ thống Nước cần thiết cho hoạt động sinh lý của vi sinh vật tham gia vào quá trình phân huỷ chất hữu cơ Nước đóng vai trò hoà tan muối và một số chất hữu cơ,

là môi trường sinh sống của vi sinh vật Ẩm độ của nước có liên quan trực tiếp đến sự trao đổi khí của đống ủ Thừa ẩm độ làm giảm sự trao đổi khí, dẫn đến thiếu oxy, thoát nhiệt kém Tuy nhiên khi ẩm độ thấp có thể dẫn đến hạn chế

sự phát triển của vi sinh vật Khả năng chịu hạn của vi khuẩn kém hơn nấm và

xạ khuẩn nhưng lại có vai trò quan trọng hơn trong phân huỷ chất hữu cơ ở giai đoạn đầu của quá trình ủ Trong trường hợp ủ hiếu khí, ẩm độ cao sẽ ngăn cản quá trình thông khí và làm cho mẻ ủ trở nên yếm khí Ẩm độ của nguyên liệu

từ 50 – 70% (trung bình là 60%) thích hợp cho ủ compost và nên giữ ẩm độ cho đến cuối giai đoạn nhiệt độ cao [17]

b Độ ẩm

Độ ẩm là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình phân hủy 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 nằm trong khoảng 50-60% Các vi sinh vật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy phân thường tập chung tại lớp nước mỏng trên bề mặt phân tử phân Nếu độ ẩm quá nhỏ (<30%) sẽ hạn chế hoạt động của vi sinh vật, còn khi độ ẩm quá lớn (>60%) thì quá trình phân hủy chậm lại sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trình lưu thông 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 vi sinh vật gây bệnh

Độ ẩm ảnh hưởng đến sự 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 đống ủ thấp, có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào Còn khi độ ẩm đống ủ cao có thể điều chỉnh bằng cách trộn với vật liệu độn có độ ẩm thấp hơn như: mạt cưa, rơm rạ… [17]

c Kích thước hạt

Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy Quá trình phân hủy hiếu khí phân hủy 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 vi sinh vật có lợi trong đống và giảm mức độ hoạt động của vi sinh vật Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có

độ xốp cao và sẽ tạo các rảnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá trình phân hủy phân hữu cơ

Đường kính hạt tối ưu cho quá trình ủ phân 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 [18]

d Độ rỗng

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

Độ rỗng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho sự trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phân tử hữu

cơ Độ rỗng thấp sẽ ảnh hưởng đến việc vận chuyển oxy nên hạn chế sự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong đống ủ Ngược lại, độ rỗng cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt [18]

1.2.2 Các yếu tố hóa sinh

a Oxy

Oxy là nguyên tố rất quan trọng trong ủ compost Thiếu oxy làm cho phân huỷ chất hữu cơ chậm lại, sự phát nhiệt của đống ủ sẽ giảm xuống Do đó điều kiện yếm khí là điều không mong muốn trong ủ phân hữu cơ Trong môi trường

ẩm độ quá cao dễ tạo điều kiện yếm khí, làm giảm tốc độ phân hủy chất hữu

cơ, tạo ra nhiều hợp chất hữu cơ trung gian có hại cho cây trồng Ẩm độ cao dẫn đến các khoảng trống trong đống ủ bị lắp đầy nước, làm giảm trao đổi khí, giảm cung cấp oxy, tăng tính giữ nhiệt của đống ủ Sự trao đổi hay khuếch tán không khí trong ủ phân hữu cơ bị ảnh hưởng bởi hình dáng, kích thước của đống ủ Thiết kế nơi ủ để tạo sự đối lưu tốt hoặc sử dụng thêm hệ thống quạt

để tăng sự đối lưu là yếu tố rất quan trọng Sự thông thoáng của đống ủ được đánh giá theo hàm lượng O2 có trong không khí của đống ủ Có nhiều ý kiến khác nhau về vấn đề này Hàm lượng oxy trong không khí đống ủ đạt 5% là thoáng khí Hoạt động của vi sinh vật tối ưu nhất khi nồng độ oxy đạt 15-20% [20]

b Tỉ lệ C/N

C/N là thông số quan trọng nhất về các chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật Quá nhiều cacbon sẽ làm chậm quá trình phân hủy, còn lượng đạm cao sẽ gây mùi hôi thối Cacbon trong các chất thải hữu cơ được vi sinh vật đồng hóa để tạo nên tế bào mới chiếm khoảng 20-40%, phần còn lại được biến đổi thành CO2 và quá trình sinh năng lượng Các tế bào vi khuẩn chứa 50% C

và 5% N, do đó lượng đạm cần thiết trong khối ủ phải chiếm từ 2-4%

Vi khuẩn dễ phân hủy amino acid và các thành phần hữu cơ chứa nhiều đạm với tỉ lệ C/N 10:1 đến 20:1 Trong khi đó nấm có thể phân huỷ chất hữu

cơ có tỉ lệ C/N từ 75:1 đến 200:1 như rơm rạ, xác mía

C/N tối ưu cho quá trình ủ là 25-30, nếu tỉ lệ này nhỏ hơn 25 thì quá trình phân hủy diễn ra nhanh, N mất đi thông qua sự bay hơi NH3, nếu C/N trên 30 quá trình phân hủy sẽ chậm lại, phân sẽ chậm hoai mục

Bảng 1.1 Mối tương quan giữa tỉ lệ C/N và thời gian ủ

Tỉ lệ C/N Thời gian ủ (ngày)

Khi C/N nhỏ hơn 20, đạm N sẽ mất đi do quá trình chuyển đổi thành NH3

đặc biệt là trong điều kiện nhiệt độ, pH cao

Mối tương quan giữa tỷ lệ C/N và lượng đạm bị thất thoát được thể hiện ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Mối tương quan giữa tỷ lệ C/N và lượng đạm bị thất thoát

có vai trò tiêu thụ H+ Khi quá trình amon hoá giảm xuống thì pH cũng tụt xuống còn khoảng 7.5-8.0 Có thể không cần điều chỉnh pH nguyên liệu ủ vì

pH môi trường ủ có khả năng tự điều chỉnh cho phù hợp

Sự phân huỷ chất hữu cơ trong phân hữu cơ được thực hiện bởi nhiều nhóm

vi sinh vật khác nhau Hoạt động của chúng tạo ra sự thay đổi của môi trường

ủ như phát nhiệt, oxy hoá khử, thay đổi pH,… Mỗi loài vi sinh vật có vai trò khác nhau trong phân huỷ chất hữu cơ Tuỳ theo mục đích ủ và sản phẩm cần thu được người ta quan tâm đến các loài vi sinh vật khác nhau và sự phát triển của chúng trong quần thể vi sinh vật trong hệ thống ủ

Nguyên liệu sau khi ủ trở nên hoai mục là do hoạt động vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ làm nguồn thức ăn giúp chuyển hoá xác bã hữu cơ tươi thành chất mùn, phân huỷ các chất hữu cơ dễ phân huỷ Khả năng phân huỷ các thành phần chất hữu cơ của các nhóm vi sinh vật khác nhau rất nhiều Trong chất liệu

ủ giàu hợp chất đạm vi khuẩn phát triển rất mạnh ở giai đoạn đầu vì có nhiều đạm dễ phân huỷ Ở giai đoạn sau nấm lại dễ thích nghi với môi trường hơn vì còn lại nhiều hợp chất hữu cơ khó phân huỷ [18]

d Dinh dưỡng

Những nguyên liệu ủ phân hữu cơ có nguồn gốc từ thực vật do đó chúng chứa nhiều dưỡng chất vi lượng và đa lượng thiết yếu cho cây trồng Với một lượng đạm bổ sung đáng kể, hầu hết những dinh dưỡng khoáng hiện diện trong phân hữu cơ sẽ được duy trì trong suốt quá trình ủ nếu đống ủ được quản lý các điều kiện ủ tốt Tuy nhiên, có sự thay đổi đáng kể đối với lượng dưỡng chất trong phân hữu cơ do việc sử dụng các nguồn nguyên liệu ủ khác nhau Những loại phân hữu cơ được ủ từ những nguyên liệu khác nhau sẽ có lượng dưỡng chất khác nhau [18]

e Vi sinh vật

Sự biến động của quần thể vi sinh vật về loài và số lượng trong ủ phân hữu

cơ rất phức tạp, thường gắn liền với sự thay đổi nguồn thức ăn tương thích, điều kiện môi trường như O2, pH, nhiệt độ và độ ẩm

Vi khuẩn: có vai trò rất quan trọng trong phân huỷ chất hữu cơ, đặc biệt giai đoạn đầu của quá trình ủ Hơn 40% thành phần rắn dễ phân huỷ của chất bùn thải bị phân huỷ bởi vi khuẩn ở nhiệt độ dưới 600C trong 7 ngày ủ đầu tiên Sự phân huỷ chất hữu cơ mạnh trong 1-2 tuần ủ đầu tiên dẫn đến sự phát nhiệt mạnh, nhiệt độ của đống ủ cao và rất dễ tạo ra điều kiện yếm khí Môi trường như thế phù hợp cho sự phát triển của một số loài vi khuẩn yếm khí ưa nhiệt,

chủ yếu là nhóm Bacillus sp [22]

Xạ khuẩn: thích hợp với môi trường trung tính, có thể hơi kiềm Xạ khuẩn

có khả năng phân huỷ các hợp chất hữu cơ tương đối khó phân huỷ Nhiều loài chịu nhiệt, có thể phát triển ở nhiệt độ khoảng 500C Một số loài có thể sống ở nhiệt độ 60 - 650C Hầu hết xạ khuẩn sinh trưởng tốt trong điều kiện ẩm, thoáng khí, đây là môi trường sau vài tuần ủ (sau giai đoạn phân huỷ tích cực ban đầu)

Sự phát triển của xạ khuẩn thường kéo dài trong giai đoạn sau của quá trình ủ Nấm: thường phát triển trong giai đoạn sau của ủ phân hữu cơ khi chất liệu

ủ còn chủ yếu là cellulose và lignin là những thành phần khó phân huỷ Nhiệt

độ môi trường ủ cao cũng ức chế sự phát triển của nấm Rất ít loài nấm có thể phát triển ở nhiệt độ trên 500C Mật số và hoạt động của nấm thường nhỏ hơn

vi khuẩn khoảng 10 lần Hầu hết nấm đều thích hợp trong môi trường háo khí Động thái của quần thể vi sinh vật trong quá trình ủ: nhu cầu C và N của vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm khác nhau Trong quần thể hỗn hợp khoảng 3-10% C của chất liệu ủ bị tiêu thụ bởi vi khuẩn, 15-30% bởi xạ khuẩn, 30-40% bởi nấm

Vi khuẩn cần 1-2% N của chất liệu ủ để tạo một đơn vị C trong tế bào, xạ khuẩn cần 3-6%, còn nấm cần 3-4 % Do đó sự phân huỷ chất hữu cơ ở giai đoạn ủ đầu sẽ tạo ra đạm dễ tiêu cho xạ khuẩn và nấm sử dụng ở giai đoạn sau Như vậy diễn thế của các nhóm vi sinh vật phụ thuộc vào thành phần dinh dưỡng của chất liệu trong quá trình ủ Sự phát triển ban đầu của vi khuẩn sẽ tạo điều kiện cho nấm và xạ khuẩn phát triển ở giai đoạn tiếp sau

Diễn thế của quần thể vi sinh vật còn phụ thuộc vào động thái của nhiệt độ trong quá trình ủ Khởi đầu là sự phát triển của nhóm ưa nhiệt độ trung bình (40-450C) Khi nhiệt độ của đống ủ tăng kéo theo ưu thế của nhóm ưa nhiệt (55-650C) Nhiệt độ giảm xuống trong giai đoạn sau của quá trình ủ dẫn đến sự phục hồi của nhóm ưa nhiệt độ trung bình, trong đó có cả Ở nhiệt độ trung bình

và nhiệt độ cao số lượng vi khuẩn đều chiếm ưu thế Số lượng vi khuẩn ở nhiệt

độ cao khoảng 108-1012/g Ở nhiệt độ trung bình mật số vi khuẩn khoảng một bậc cao hơn mật số ở nhiệt độ cao Dưới 600C mật số xạ khuẩn nhỏ hơn vi