§ Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân Compost:
Theo Lê Hoàng Việt (2005). Sự phân hủy của protein trong chất thải như sau:
Protein Peptid Aminoacid NH4+ Nguyên sinh chất của VSV hoặc NH3.
Carbonhydrate đường đơn acid hữu cơ CO2 và nguyên sinh chất của VSV.
§ Các giai đoạn của quá trình ủ phân Compost theo mẻ:
Quá trình ủ phân compost theo mẻ tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ, pH, ẩm độ, nồng độ các chất nền và quần thể vi sinh vật trong mẻ ủ theo thời gian. Dựa trên sự thay đổi này, Jenkins (1999) chia quá trình ủ phân compost thành 4 giai đoạn như sau: giai đoạn ưa ấm (mesophilic phase), giai đoạn ưa nhiệt (thermophilic phase), giai đoạn ưa nguội (cooling phase), giai đoạn thuần thục (curing or maturation phase).
Ở giai đoạn ưa ấm: các chất hữu cơ trong mẻ ủ bắt đầu phân hủy, vi sinh vật ưa ấm sẽ phát triển nhanh, nhiệt sinh ra từ các hoạt động của vi khuẩn sẽ nâng nhiệt độ của mẻ ủ lên dần tới mức 44 0C. Các vi khuẩn ưa ấm hoạt động trong giai đoạn này là vi khuẩn E. Coli, các vi khuẩn đường ruột trong phân người hay phân gia súc. Tuy nhiên, các vi khuẩn này sẽ bị ức chế bởi nhiệt ở giai đoạn ưa nhiệt. Khi nhiệt độ lên chuyển tiếp vi khuẩ ưa ấm và ưa nhiệt các vi khuẩn ưa nhiệt sẽ bắt đầu xuất hiện.
Ở giai đoạn ưa nhiệt: các vi khuẩn hoạt động mạnh và sản sinh rất nhiều nhiệt, làm cho nhiệt độ của mẻ ủ lên đến 70 0C. Nhiệt độ này có thể duy trì vài ngày hoặc có thể vài tuần. Đối với mẻ ủ compost liên tục ở các hộp thì nhiệt này xuất hiện ở lớp nguyên liệu mới đưa và hố ủ. Ủ phân compost theo mẻ nhiệt độ này xuất hiện trong lòng mẻ ủ và giảm dần từ trong ra ngoài do hiện tượng trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài. Giai đoạn này là giai đoạn tiêu diệt các mầm bệnh trong nguyên liệu ủ diễn ra hiệu quả nhất.
Giai đoạn nguội: diễn ra sau quá trình ưa nhiệt, nhiệt độ của mẻ ủ giảm dần xuống, và một lần nữa các vi khuẩn ưa ấm xuất hiện trở lại. Ở hai giai đoạn trên chỉ có các chất hữu cơ phân hủy sinh học mới bị phân hủy bởi các vi sinh vật. Do đó, còn rất nhiều chất hữu cơ trong mẻ ủ cần được phân hủy, nhất là lignin trong các nguyên liệu có gốc thực vật. Lignin rất ích phân hủy bởi các vi sinh vật ưu nhiệt, nó chỉ phân hủy bởi các loại nấm, nhưng các loại chỉ hoạt động ở nhiệt độ bình thường. Do đó, nó phải đợi khi nhiệt độ mẻ ủ giảm xuống mới tiến hành nhiệm vụ của mình
Giai đoạn thuần thục: giai đoạn chín hay giai đoạn khoáng hóa. Nếu thời gian cho giai đoạn này đủ dài, phân compost sẽ hợp vệ sinh, nhưng mần bệnh có thể tồn tại lâu trong đất sẽ bị tiêu diệt do sự cạnh tranh bởi các vi sinh vật trong phân compost. Các nhà sản xuất phân compost thường rút ngắn thời giai đoạn này làm cho phân compost có chất lượng không cao. Giai đoạn thuần thục sẽ làm cho phân compost có khả năng sản xuất các độc tố đối với thực vật (phytotoxin), còn chứa nhiều acid hữu cơ và tiêu thụ oxy trong đất. Các hạt cỏ dại trong nguyên liệu đưa vào ủ còn khả năng nảy mầm trở lại khi ta sử dụng phân compost này để bón cho đất. Ở giai đoạn này thì quá trình lên men thứ cấp diễn ra biến chất thải thành mùn hữu cơ. Đồng thời quá trình nitrat hóa cũng diễn ra biến NH4+ thành NO3- do tác động của vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter. Quá trình này diễn ra chậm, do đó cần có thời gian đủ dài để đạt được sản phẩm chất lượng cao.
NH4+ + 3/2O2 Nitrosomonas NO2- + 2H+ + H2O NO2- + 1/2O2 Nitrobacter NO3-
NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O
NH4+ tham gia quá trình tổng hợp tế bào mới của VK theo phương trình sau đây: NH4+ + 4CO2 + 8HCO3- + H2O C5H7O2N + 5O2
Phương trình tổng quát quá trình chuyển hóa amonia thành nitrate:
22 NH4+ + 37 O2 + 4 CO2 + HCO3- 21 NO3- + C5H7O2N + 20 H2O + 42 H+