Quy trình hoàn thiện nhất để ủ phân compost từ vỏ cà phê bằng phương pháp sử dụng trùng đất

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 nhớ rằng: trong sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất compost luôn luôn có trùng đất, và sản phẩm cuối cùng đó chính là chất bài tiết mà trùng đất thải ra sau khi phân giải chất thải. Và đú cũng chớnh là “sản phaồm compost”. Trong số các lợi ích được nêu của. “vermiculture” có những lợi ích sau đây: 1) giảm kích thước hạt sản phẩm nhiều hơn, 2) sản phẩm compost chất lượng cao hơn vì trong sản phẩm compost có chất bài tiết của trùng đất rất giàu nitơ, 3) gia tăng sự trao đđổi carbon và dinh dưỡng nhờ tăng sự tương tác giữa các sinh vật hoại sinh lớn và nhỏ , và 4) Sản phẩm bài tiết của trùng đất có chất lượng hơn hẳn sản phẩm compost truyền thống. Mặc dù phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất xứng đáng được đặc biệt lưu tâm đến, nhưng nó có những hạn chế rất nghiêm trọng và cần được kiểm soát một cách chặt chẽ, đặc biệt trong các hệ thống quy mô lớn (nghĩa là lớn hơn.

VSV thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost

Trước khi được chấp nhận, xác nhận về inoculums phải được chứng minh là đúng bằng cách làm thí nghiệm 1 cách khách quan hoặc xây dựng mô hình trình diễn. Nếu cần bổ sung 1 inoculum hoặc thêm VSV , có thể sử dụng phân ngựa đã phân hủy, thành phẩm compost , hoặc 1 loại đất mùn màu mỡ.

CÁC YẾU TỐ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT COMPOST

• Các yếu tố dinh dưỡng
• Những yếu tố Môi Trường
• Các thông số vận hành

Như vậy, kích cỡ cho phép tối thiểu của rác thực vật tươi, rác thải rau quả và rác nhà bếp có thể to khoảng 15cm và thậm chí có thể lớn hơn với những loại rác khác mềm hơn Những chất thải xanh tươi như rau diếp và trái cây chín mùi (như đu đủ và xoài) có thể không cần giảm kích thước hoặc nếu có là rất ít. Nếu không trộn lẫn với các vật liệu lót đáy đủ loại, phân động vật không cần giảm kích cỡ. Trong trường hợp giảm kích thước, bất kỳ sự giảm kích thước nào cũng cần phải quyết định dựa trên đặc trưng của lớp vật chất lót đáy. Trong một nước đang phát triển, kinh tế và kỹ thuật là những trở lực ngăn. luôn luôn được tiến hành với một thiết bị cắt hoăc máy xay nghiền, đó thường là thiết bị lớn và đắt tiền .Vì thế có thể chọn giải pháp khác cho việc cắt giảm kích thước, đó là đảo trộn vật liệu để làm cho chúng gãy vỡ, bị rách, bị dập một cách tương đối .Đảo trộn có thể được thực hiện với trống quay hoặc thùng quay. Những yếu tố môi trường chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình sản xuất compost là nhiệt độ, nồng độ pH, độ ẩm, và độ thông khí. Ý nghĩa của các yếu tố môi trường đối với quá trình sản xuất compost là chúng – có thể là từng yêu tố hoặc nhiều yếu tố kết hợp lại - quyết định tốc độ và mức độ phân hủy. Theo đó, tốc độ và mức độ phân hủy tương ứng với mức độ trong đó mỗi yếu tố dinh dưỡng và yếu tố môi 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 một cách khác , yếu tố bị khiếm khuyết chính là yếu tố làm hạn chế quá trình. Cần hết sức lưu tâm ghi nhớ rằng yếu tố cuối cùng làm hạn chế quá trình sản xuất compost là yếu tố tạo nên các quần thể vi sinh vật khác nhau thuộc về di truyền. Mặt dù có những lập luận rất thuyết phục nói về sự thuận lợi của quá trình sản xuất compost ở khoảng nhiệt độ thermophilic và mesophilic trong việc sản xuất ra sản phẩm compost, nhưng vẫn còn rất nhiếu nghi vấn vẫn đang được tranh cãi về quá trình sản xuất compost. Lý do là trong quá trình sản xuất compost bình thường ,quá trình bắt đầu từ nhiệt độ thường khoảng nhiệt độ mesophilic), tăng nhiệt độ từ từ và đạt tới khoảng nhiệt độ thermophilic, sau đó lại giảm xuống khoảng nhiệt độ mesophilic. Với hệ thống đánh luống đảo trộn (turining windrow system), thông số cần xác định là tần số đảo trộn. Biểu đồ nồng độ O2 biểu diễn theo độ sâu của luống được đảo trộn có thể lấy từ hình. Trong thực nghiệm và trong vấn đề thiết kế trình bày sau này, cần luôn luôn ghi nhớ mùi khó chịu tỏa ra từ khối compost không nhất thiết là kết quả tất yếu cuả quá trình phân huỷ kỵ khí. Trên thực tế, những sản phẩm phân huỷ trung 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 không khả thi về kỹ thuật và kinh tế. Giám sát quá trình sản xuất compost. Để phát triển 1 chương trình giám sát sản xuất compost hiệu quả, cần phải xác định và đánh giá các thông số vận hành thích hợp, và các mối quan hệ cuả chúng lên quá trình sản xuất Compost Dựa trên những kiến thức chuyên môn sâu sắc về trình tự của các tình huống diễn ra trong suốt quá trình sản xuất compost 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 được thông hiểu tường tận. Trong quá trình sản xuất compost, có một số điểm bộc lộ vai trò này và chúng được xem là đại lượng giúp giám sát hoạt động của hệ thống sản xuất compost. 3) Sự phân huỷ các chất rắn dễ bay hơi.

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT COMPOST .1 Nguyên tắc chung

Lọc sinh học

Đến lượt độ xốp, nó có ảnh hưởng trực tiếp đến sự giảm áp lực – áp lực cần tạo để đẩy khí qua chiều sâu lớp vật liệu lọc và do đó đòi hỏi năng lượng để vận hành hệ thống_ quạt gió hoặc máy nén khí, và nó còn ảnh hưởng đến khả năng hỗ trợ cho quần thể VSV. Nhiều nhà thiết kế đã đưa ra những thiết kế khác để giảm nhiệt độ của khí vào từ mức nhiệt độ cao xuống đến mức nhiệt độ thấp (30-400C). Một vài phương pháp khác là sự làm loãng với khí bên ngoài, khí ngoài trời hoặc khí trong phòng, hoặc dẫn qua nước. Mức độ làm loãng phải được tính toán thích hợp vì sự làm loãng có thể dẫn tới thêm năng lượng cung cấp cho quạt mà không đạt được mức giảm nhiệt độ như ý. Để duy trì quần thể VSV mong muốn trong lớp lọc sinh học, cần phải giữ độ ẩm trong khoảng 50-55%. Độ ẩm có thể được điều khiển bằng những thiết bị làm ẩm và giữ ẩm trong ống phân phối khi hoặc lắp đặt những vòi phun, xịt phía trên vật liệu lọc. Độ ẩm thêm vào phải tính toán cẩn thận để duy trì độ ẩm mong muốn và tránh nước rò rỉ sinh ra đồng thời, và làm tắc những khoảng hở trong lớp vật liệu lọc, cũng như trong ống. Tỷ lệ C/N và hàm lượng dinh dưỡng giúp cho việc duy trì quân thể VSV xử lí khí thoát ra. Những thông số này liên quan tới việc lựa chọn lớp vật liệu lọc thích hợp. thích hợp).

NHỮNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT COMPOST

Hệ thống sản xuất compost dạng “windrow”

Hiện nay, mọi ý kiến đều nhất trí là phương pháp sản xuất compost dạng luống kiểu có đảo trộn xuất hiện sớm hơn kiểu (tĩnh) làm thoáng khí cưỡng bức. Như phần trước đã nêu, điểm riêng biệt của dạng luống kiểu có đảo trộn là làm thoáng khí bằng cách đảo trộn vật liệu trong luống theo chu kỳ, nghĩa là, giật luống đổ mạnh xuống sau đó dồn đống trở lại. Mặc dù lý do cơ bản của quá trình đảo trộn là làm thoáng khí, nhưng nó đồng thời còn có vai trò có ích khác. Thực vậy, nhờ đảo trộn, tất cả các phần của đống ủ compost theo định kỳ được tiếp xúc trực tiếp với phần bên trong của luống, đây chính là nơi diễn ra các hoạt động hết sức tích cực của vi khuẩn. Đảo trộn còn làm giảm kích thước hạt xuống nhỏ hơn. Đảo trộn làm đống ủ compost nhanh chóng bị mất nước. Việc này sẽ là ưu điểm nếu độ ẩm thừa, trái lại, nó sẽ là nhược điểm khi độ ẩm quá thấp. Xây dựng luống ủ compost. Thông thường, mặt cắt 1 luống ủ compost cơ bản có hình nón. Tuy nhiên, một số điều kiện nhất định có thể làm thay đổi hình dạng này. Nếu có thay đổi, tốt nhất nên chọn hình dạng nào thích hợp nhất trong hoàn cảnh cụ thể đó. Vào mùa khô, gió lớn, tốt nhất nên thiết kế luống ủ compost có hình dạng giống như ổ bánh mì, với mặt trên phẳng, vì tỷ lệ “diện tích bề mặt tiếp xúc : thể tích” sẽ thấp hơn các dạng thiết kế khác. Tuy nhiên, vào mùa có mưa hay có tuyết, mặt trên bằng phẳng sẽ trở thành nhược điểm. Nếu đảo trộn bằng máy, thì hình dạng và kích thước của luống ủ compost phụ thuộc vào thiết kế của thiết bị đảo trộn. Để tránh bị nén chặt, chiều cao của luống ủ compost không nên vượt quá 2,3m. Yêu cầu không gian cho việc đảo trộn. Toàn bộ khoảng không gian cần để tiến hành quá trình đảo trộn có thể rất lớn. Nếu đảo trộn thủ công, diên tích yêu cầu khá lớn. Ngược lại, có 1 số loại thiết bị đảo trộn, diện tích yêu cầu rất nhỏ. Theo cách đảo trộn trong sơ đồ hình 2.10, diện tích yêu cầu để đảo trộn thủ công 1 luống ủ compost là 2-2,5 lần diện tích nguyên của luống ủ ban đầu. Đảo trộn thủ công trong ngày thứ hai đưa đống ủ trở lại vị trí ban đầu. Diện tích cần cho đảo trộn tiếp tục giữ nguyên như thế mỗi ngày cho đến khi vật liệu được phân hủy ổn định hoàn toàn. Hình 3.10: Quy trình đảo trộn những luống ủ compost bằng phương pháp thủ công Nếu đảo trộn bằng máy, yêu cầu không gian đảo trộn tùy thuộc vào loại thiết bị sử dụng. Như vậy, sẽ có những loại thiết bị mà không gian đảo trộn cần thiết rất nhỏ. Những thiết bị loại này thường được thiết kế với thân máy nằm bên trên luống ủ. Khi thiết bị chuyển động lên phía trước nó giật luống ủ ở phía dưới đổ xuống và sau đó dồn lại thành luống mới. Nhờ vậy, không gian đảo trộn đòi hỏi chỉ lớn hơn không gian đang sử dụng của luống compost 1 chút. Khoảng không gian thêm vào đó. Nếu không sử dụng thiết bị treo lơ lửng như trên mô tả thì không gian đảo trộn bằng máy có thể gần bằng với không gian cần trong đảo trộn thủ công. Nguyên nhân là do luống ủ mới tạo thành sau khi đảo trộn cần diện tích sát bên vi trí luống ủ vừa được giật xuống. Xây dựng lại luống ủ compost. Hình thành luống ủ compost mới trong quá trình đảo trộn dĩ nhiên là cần thiết để làm cho những mầm bệnh có thể đang tồn tại trong đống ủ compost bị tiêu diệt. Hơn nữa, khi hình thành luống ủ mới, các thành phần trong vật liệu cũng có khả năng được phân bố đồng đều hơn. Bởi vì khi xây dựng lại luống ủ đã bị giật xuống, lớp vật liệu ngoài cùng của đống ủ đã đổ xuống trở thành phần phía trong của luống ủ mới. Trong một số trường hợp nhất định, ví dụ như do thiết kế của thiết bị đảo trộn, luống ủ compost không thể đảo ngược vị trí trong tất cả các lần đảo trộn khi đó để bù lại một phần, người ta tăng tần suất đảo trộn. Ví dụ như có thể nâng số lần đảo trộn lên 2-3 lần đảo trộn/ngày. Tần suất đảo trộn. Theo lý thuyết, số lần đảo trộn phải làm sao đạt được các yêu cầu sau: 1) cung cấp oxy đầy đủ, và 2) tiêu diệt tất cả những mầm bệnh. Tuy nhiên, trong thực tế, vì những lý do kinh tế và kỹ thuật, người ta buộc phải dung hòa giữa thực tế và lý thuyết. Để đáp ứng nhu cầu oxy, tần suất đảo trộn tùy thuộc vào thể tích lỗ xốp có trong đống ủ compost. Thể tích lỗ xốp có trong đống ủ phụ thuộc vào độ xốp và độ ẩm của đống ủ compost. Thể tích lỗ xốp nói chung lại phụ thuộc vào sự bền vững trong liên kết giữa các hạt trong luống ủ và khả năng giữ nguyên vẹn lỗ xốp. Do đó, vật liệu càng khô, lên kết giữa các hạt càng bền chắc, thì số lần đảo trộn cần càng ít. Yếu tố có khả năng làm thay đổi tần suất đảo trộn là tốc độ phân hủy được người vận hành yêu cầu, vì sự thông khí làm ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy. Nếu như không có sự ảnh hưởng của các yếu tố khác, tốc độ phân hủy tăng khi độ thông khí tăng cao, và độ thông khí tăng cao mãnh liệt khi tần suất đảo trộn tăng. Kinh nghiệm thực tế cho thấy tốc độ của quá trình ủ compost có thể nhanh hơn nếu đạt được 2 tổ hợp điều kiện như sau: Thứ nhất là sử dụng cơ chất: 1) cung cấp đủ chất dinh dưỡng cho vi khuẩn hoạt động; 2) có vật liệu có hàm lượng chất xơ cao, chẳng hạn như cỏ khô, lá khô, dăm bào, mùn cưa, hay giấy; 3) Độ ẩm khoảng 60%. Nếu cách làm lý tưởng này không thực hiện được, có thể bù lại bằng cách tăng tần suất đảo trộn (ví dụ: từ 2. Khi đảo trộn, hình thành lại đống ủ mới phải lưu ý làm sao để vật liệu sản xuất compost không ép vào nhau làm cản trở sự lưu thông của không khí. Dựa trên kinh nghiệm của các tác giả, một người lao động tích cực có thể đảo trộn khoảng 8-10 tấn vật liệu hữu cơ trong một ngày làm việc 8h. Trong thực tế, người ta đã có sử dụng đảo trộn thủ công trong những nơi sản xuất compost với công suất 20-30 tấn vật liệu hữu cơ/ngày. Điều quan trọng là nếu đảo trộn thủ công được thực hiện, công nhân sẽ phải được huấn luyện một cách cẩn thận về quy trình sản xuất compost và những biện pháp an toàn lao động. Ngoài ra, công nhân phải được cung cấp đồ trang bị an toàn chẳng hạn như mặt nạ chống bụi, giày ống, găng tay bảo hộ, và đồng phục. Nhà máy sản xuất compost nên trang bị bộ dụng cụ sơ cấp cứu, cũng như nhà vệ sinh và phòng tắm vòi hoa sen. Thiết bị đảo trộn luống ủ compost. Khi không thể đảo trộn thủ công, người ta buộc phải sử dụng một số dạng thiết bị đảo trộn. Những thiết bị có sẵn hiện nay có thể phân thành hai loại chính: 1) Những thiết bị dành riêng cho việc đảo trộn luống ủ compost, và 2) Những thiết bị vận chuyển, xê dịch đất nói chung.

Sản xuất compost trong thùng hay kênh mương (“in-vessel reactors”) Mục tiêu tiến hành sản xuất compost trong thùng hay kênh mương là

Đảo trộn là đổ vật liệu sx compost từ 1 vị trí xuống vị trí khác thấp hơn ( từ băng chuyền này sang băng chuyền khác,từ sàn này qua sàn khác).Một cơ chế đảo trộn khác là sử dụng trống quay nằm ngang, bên trong có cánh quạt cũng được đặt theo phương ngang. Những loại hệ thống này đôi khi cũng được gọi tên là hệ thống “sàn được thổi khí và đảo trộn ” (Thông thường máy đảo trộn sử dụng kiểu băng tải di động không ngừng - “travelling endless belt” hay là trống quay – “rotting drum”).

MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu thực nghiệm .1 Mô hình thực nghiệm

Vỏ cà phê được lấy từ Huyện EaHleo, tỉnh Đăk Lăk đưa đi phân tích các chỉ tiêu đầu vào như: Độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N. Sau khi đã cho tất cả nguyên liệu vào với nhau thì tiến hành đảo đều nguyên liệu này để cho tất cả các thành phần được trộn thật đều với nhau.