THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ Hình 3.7: Các thùng ủ sau khi bổ sung chế phẩm
3.2.2. Đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân và chất lượng sản phẩm phân ủ phân ủ
3.2.2.1. Tính chất cảm quan của phân ủ
Tất cả các mẫu ủ đã bị thay đổi về thành phần cơ giới, màu và mùi so với thời điểm ban đầu. Sự thay đổi về thành phần cơ giới trong các mẫu ủ là như nhau ở các thời gian từ 0 – 7 ngày và về sau thì xuất hiện sự khác nhau do thành phần chế phẩm bổ sung vào các mẫu là khác nhau.
Cụ thể thì mẫu ủ bổ sung chế phẩm có sự khác biệt rõ rệt về mùi khi tiến hành kiểm tra đánh giá cảm quan, điều đó khẳng định sự hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật bổ sung vào trong q trình ủ phân.
Bảng 3.9: Tính chất cảm quan của phân ủ
Chỉ tiêu
đánh giá Mẫu ủ
Thời gian đánh giá
Ngày 0 - 7 Ngày 8-15 Ngày 16-23 Ngày 24-30
Màu sắc
I Màu nâu Màu nâu đen Màu nâu đen Màu xám đen xẫm
II Màu nâu Màu nâu đen Màu nâu đen Màu xám đen xẫm
III Màu nâu Màu nâu xẫm Màu nâu đen Màu nâu đen
IV Màu nâu Màu nâu xẫm Màu nâu đen Màu nâu đen
Mùi
I Chua Hôi Nồng Hôi Nồng Hôi
II Chua Hôi Nồng Hôi Nồng Hôi
III Chua nhẹ Hôi Hôi nhẹ Hôi nhẹ
IV Chua nhẹ Hôi nhẹ Hôi nhẹ Hôi nhẹ
Thành phần
I Tơi xốp Mủn Mủn Mủn
II Tơi xốp Mủn Mủn Mủn
III Tơi xốp Tơi xốp Mủn tơi Mủn tơi
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ Hình 3.8: Các mẫu ủ tại thời điểm ngày thứ 30
3.2.2.2. Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ phân
Nhiệt độ là một trong những thông số quan trọng cần phải theo dõi trong quá trình ủ phân bởi vì nó ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật trong q trình ủ phân, đồng thời nó cịn là yếu tố kiểm sốt vi sinh vật gây bệnh.
Kết quả ghi nhận trong quá trình ủ phân được thể hiện qua hình 3.9, có thể thấy nhiệt độ tăng nhanh trong 03 ngày đầu tiên, ngưỡng cao nhất là 52,6°C ở mẫu IV và 50,2°C ở mẫu III. Đây là 2 mẫu được bổ sung chế phẩm vi sinh nhiều nhất với mẫu III là 250g/5kg (5%) và mẫu IV là 500g/5kg (10%). Mẫu I và II là những mẫu khơng bổ sung và bổ sung ít nên sự hoạt động của vi sinh vật là yếu hơn. Và phải kể đến yếu tố nhiệt độ bên ngồi cũng ảnh hưởng ít nhiều đến sự hoạt động của các mẫu ủ khi nhiệt độ bên ngồi thất thường, có thời điểm mưa dài ngày và thời điểm nắng gắt đã ảnh hưởng đến quá trình sinh nhiệt của các mẫu ủ.
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ Hình 3.9: Đồ thị sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ phân
Theo kết quả thu được từ hình 3.10, có thể thấy được nhiệt độ trong đống ủ được chia làm 3 giai đoạn chính:
Giai đoạn tăng nhiệt: Thông thường, trong thời gian 1 – 3 ngày là giai đoạn mà các VSV trong chế phẩm bắt đầu thích nghi với mơi trường, nhưng theo kết quả thu được thì nhiệt độ tăng cao, điều đó cho thấy sự hợp lý vì 03 chủng VSV mà đề tài sử dụng để sản xuất chế phẩm đều được phân lập tại thành phố Đà Nẵng, nên 03 chủng VSV đã thích nghi tốt với mơi trường ủ, khiến cho giai đoạn hiếu nhiệt xảy ra ngay tại thời điểm bắt đầu. Nhiệt độ giai đoạn này của các mẫu ủ tăng cao từ 29°C và đạt ngưỡng nhiệt cao nhất 44,9°C, 41,9°C, 50,2°C và 52,6°C (thứ tự lần lượt mẫu I, mẫu II, mẫu III và mẫu IV) trong cả quá trình ủ. Ở giai đoạn này, các tác nhân vi sinh vật bổ sung vào đã thúc đẩy quá trình phân huỷ diễn ra và q trình này giải phóng năng lượng làm nhiệt độ đống ủ tăng nhanh, kích thích hoạt động của các vi sinh vật ưu nhiệt, đồng thời tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh có trong nguyên liệu ủ.
Giai đoạn giảm nhiệt: Giai đoạn này nhiệt độ ủ giảm sâu và có trường hợp thấp hơn ở mức độ ban đầu 26,1°C của mẫu I và 25,2°C của mẫu II. Trong thời gian này, nhiệt độ trong đống ủ giảm dần xuống do hoạt động của các VSV giảm cùng với việc lượng chất hữu cơ có thể phân huỷ cũng giảm đi bởi quá trình tăng nhiệt trước đó. Bắt đầu từ ngày thứ 12 đến ngày thứ 24, có sự biến động nhiệt độ trong đống ủ, nhiệt tăng từ ngày 12 đến ngày thứ 18, và giảm từ ngày 18 đến ngày 24, trong giai đoạn này đã có sự hoạt động của các VSV ưa ấm, quá trình phân huỷ vẫn tiếp tục diễn ra nhưng trong thời gian ngắn. 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0 55.0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 Nhiệt độ ( °C) Ngày
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ
Giai đoạn chín: Từ ngày ủ thứ 24 đến 30, nhiệt độ trong các mẫu ủ đã khơng cịn biến động nhiều, chứng tỏ nguyên liệu hữu cơ đã ngừng chuyển hố nên khơng cịn giải phóng năng lượng. Vậy sau 24 ngày ủ thì quá trình phân huỷ đã dừng lại.
3.2.2.3. Sự thay đổi độ ẩm trong quá trình ủ phân
Độ ẩm là yếu tố quan trọng trong q trình ủ phân, độ ẩm có tác động trực tiếp lên hoạt động của vi sinh vật. Bên cạnh đó, độ ẩm cịn làm thay đổi đáng kể nhiệt độ của quá trình ủ, khi nhiệt độ tăng, độ ẩm giảm và ngược lại khi nhiệt độ thấp độ ẩm lại cao. Nếu độ ẩm thấp (< 30%) sẽ hạn chế hoạt động của vi sinh vật. Khi độ ẩm quá lớn (> 65%), quá trình phân huỷ chất thải sẽ diễn ra chậm. Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân là 50% – 60%.
Hình 3.10: Đồ thị sự thay đổi độ ẩm trong quá trình ủ phân
Dựa theo các kết quả phép đo nhanh độ ẩm mỗi 03 ngày được biểu thị ở hình 3.10, tại thời điểm ban đầu độ ẩm các mẫu là 55%. Nguyên liệu ủ là CTRSH hữu cơ hoàn toàn nên lượng nước sinh ra trong quá trình phân huỷ lớn, các mẫu ủ bổ sung lượng chế phẩm nhiều mẫu III (5%) và mẫu IV (10%) có sự chênh lệch độ ẩm lớn so với mẫu I và mẫu II. Chứng tỏ sự hoạt động của vi sinh vật trong chế phẩm dẫn đến sản sinh ra nhiệt, và nhiệt độ cao làm độ ẩm khối ủ giảm. Vào ngày thứ 30 độ ẩm trong đống ủ ở mẫu I, mẫu II và mẫu III lần lượt là 77%, 78% và 68%, trong đó có mẫu IV đạt độ ẩm thấp nhất ở ngày cuối cùng 60% và cũng là mẫu ủ có dải độ ẩm thay đổi thấp nhất trong các mẫu ủ, thấp thứ nhì là mẫu III. Điều đó càng chứng tỏ cho sự hoạt động của chế phẩm vi sinh vật bổ sung vào các mẫu ủ.
45 50 55 60 65 70 75 80 85 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 Độ ẩm (%) Ngày
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ 3.2.2.4. Sự thay đổi pH trong q trình ủ phân
pH là một thơng số quan trọng ảnh hướng đến quá trình ủ phân. pH ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của các vi sinh vật. Hệ vi sinh vật phát triển tốt ở pH 6-7. Trong thời gian đầu, pH thường ở mức 6,0 và sau đó giảm xuống do acid hữu cơ sinh ra trong vài ngày, rồi tăng lại cho đến cuối thời gian ủ phân.
Từ hình 3.11, giá trị pH của các mẫu ủ thay đổi trong khoảng 5,5 – 7. Dựa vào khả năng hoạt động tốt của 03 chủng vi khuẩn Bacillus trong chế phẩm theo kết quả nghiên cứu ở trên (mục 3.1.1.5) thì vi khuẩn trong các mẫu ủ vẫn hoạt động tốt. Sau thời điểm 30 ngày ủ, kết quả thu được ở mẫu I và mẫu II là pH= 6,1, ở mẫu III là pH= 6,4 và ở mẫu IV là pH= 6,9. Các giá trị pH sau 30 ngày ủ phân đạt trong khoảng giá trị được quy định ở TCVN 7185:2002 [37].
Hình 3.11: Đồ thị sự thay đổi pH trong quá trình ủ phân 3.2.2.5. Sự thay đổi chiều cao lớp nguyên liệu trong quá trình ủ phân 3.2.2.5. Sự thay đổi chiều cao lớp nguyên liệu trong quá trình ủ phân
Dựa trên kết quả theo dõi mỗi 03 ngày từ hình 3.12, ta thấy được sự thay đổi mạnh của chiều cao lớp ủ. Chiều cao ban đầu của mẫu I là 5,8cm; của mẫu II là 6,3cm; mẫu III là 7,2cm và mẫu IV là 10,1cm. Chiều cao ban đầu khác nhau là do sự bổ sung của chế phẩm vi sinh vật vào các mẫu, mẫu I không bổ sung, mẫu II bổ sung 100 g (2%), mẫu III bổ sung 250 g (5%) và mẫu IV bổ sung 500 g (10%). Vì chiều cao các mẫu ủ ở thời điểm ban đầu là không tương đồng nên ta sẽ so sánh tỉ lệ % chiều cao thay đổi của từng mẫu. Đối với mẫu I thì ban đầu 5,8cm và ở ngày cuối cùng cao 2,2cm thì giảm 61,8% so với ban đầu, mẫu II thì ban đầu là 6,3cm và ngày cuối 2,3cm thì giảm 63,2% so với ban đầu, mẫu III thì lần lượt là 7,2cm và 3,0cm giảm 58,3% và mẫu IV thì ban
4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 pH Ngày
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ
đầu 10,1cm và ngày cuối 3,5cm giảm 65,4% so với tại thời điểm ban đầu.
Với việc bổ sung chế phẩm vào các mẫu ủ II, III và IV thì sự phân huỷ các chất hữu cơ diễn ra mạnh với bằng chứng là sự chênh lệch chiều cao lớp ủ tại thời điểm ban đầu là khá lớn, mẫu IV cao hơn mẫu I (mẫu đối chứng) là 4,3cm, mẫu III chênh lệch mẫu I là 1,4cm nhưng sau 30 ngày ủ thì sự chênh lệch chiều cao lớp ủ giảm thiểu rõ rệt, 3,5cm so với 2,2cm của mẫu IV và I, 3cm so với 2,2cm của mẫu III và I. Và sự chênh lệch cũng thể hiện ở các mẫu ủ có chế phẩm, giữa mẫu IV và III thì sự chênh lệch chiều cao ban đầu và sau 30 ngày ủ lần lượt là 2,9cm và 0,5cm. Điều đó cho thấy sự hoạt động tốt của chế phẩm.
Hình 3.12: Đồ thị sự thay đổi chiều cao lớp nguyên liệu ủ 3.2.2.6. Đánh giá độ chín của phân ủ 3.2.2.6. Đánh giá độ chín của phân ủ
Độ chín là một chỉ tiêu quan trọng cho biết thời gian hỗn hợp nguyên phụ liệu ủ hoại mục hồn tồn. Độ chín được xác định bằng phương pháp đo nhiệt độ sản phẩm theo TCVN 7185: 2002 [37].
Sử dụng thiết bị đo nhanh, cắm sâu vào trong mỗi thùng xốp chứa mẫu thí nghiệm. Sau 15 phút, đọc nhiệt độ lần thứ nhất. Đo, ghi chép và theo dõi sự thay đổi về nhiệt độ trong thời gian 3 ngày liên tiếp, mỗi ngày đo một lần vào một thời điểm nhất định. Phân hữu cơ sinh học bảo đảm độ chín khi nhiệt độ không thay đổi trong suốt thời gian theo dõi. Kết quả đo đạc được biểu diễn ở bảng 3.9.
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 Chiều cao đóng ủ (cm ) Ngày
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ Bảng 3.10: Độ chín (hoại mục) trong 03 ngày cuối quá trình ủ
Thời gian Nhiệt độ (°C)
Mẫu I Mẫu II Mẫu III Mẫu IV Ngày 28 27,4 27,4 27,1 28,4 Ngày 29 27,4 27,5 27,3 28,4 Ngày 30 27,3 27,5 27,5 28,6
Dựa vào kết quả từ bảng 3.9 ta thấy được nhiệt độ trong 03 ngày cuối của các mẫu I, II, III và IV đã ổn định, dựa theo tiêu chuẩn thì các mẫu ủ này đã đảm bảo độ chín vì nhiệt độ khơng thay đổi quá nhiều.
3.2.2.7. Đánh giá chất lượng phân sau khi ủ
Sau khi quá trình đánh giá độ chín (hoại mục) của các mẫu ủ, ta tiến hành lấy sản phẩm phân ủ để phân tích, đánh giá chất lượng, kết quả được thể hiện trong bảng 3.10.
Bảng 3.11: Chất lượng sản phẩm phân hữu cơ sau khi ủ
Thơng số Tên thí nghiệm QCVN 01- 189:2019/BNNPT NT So sánh với QCVN 01- 189:2019/BNNPT NT Mẫu I Mẫu II Mẫu III Mẫu IV OC (%) 14,3 3 13,57 12,18 13,12 15% Chưa đạt N (%) 0,55 0,52 0,64 0,57 2% Chưa đạt P2O5 (%) 0,69 0,66 0,82 0,8 2% Chưa đạt
Các chỉ tiêu so sánh OC, N tổng và P2O5hh dựa trên QCVN 01-189:2019/BNNPTNT [38] đều chưa đạt. Các mẫu ủ II, III và IV có sự bổ sung chế phẩm vi sinh nên khả năng chuyển hoá mạnh các hợp chất hữu cơ nên dẫn đến %OC trong các mẫu ủ II, III và IV giảm đáng kể so với mẫu đối chứng. Ở thông số P2O5hh, mẫu III và mẫu IV lần lượt có kết quả 0,82% và 0,8% cao hơn so với mẫu đối chứng, điều nãy chứng tỏ khả năng chuyển hoá tốt của vi sinh vật trong chế phẩm mang lại, phân giải khiến cho photpho chuyển từ dạng khó tan thành dễ tan nên % P2O5 trong mẫu có chế phẩm tăng so với mẫu I (mẫu đối chứng). Tương tự như ở thơng số P2O5, thì lượng N tổng trong các mẫu III và mẫu IV cũng tăng so với mẫu đối chứng, kết quả cho thấy được vi khuẩn trong chế phẩm có cố định nitơ sau khi phân giải.
Dựa theo khả năng quan sát được trong các mẫu ủ thì mẫu III và mẫu IV, chế phẩm vi sinh vật trong đó hoạt động mạnh mẽ nhất, khiến cho thành phần vật liệu trở nên tơi
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ
mủn, khơng gây mùi hơi nồng và khơng có sự xuất hiện ruồi như ở mẫu I và II. Và theo kết quả từ bảng 3.10, trong đó mẫu III có hàm lượng N tổng và P2O5hh là cao nhất trong số 4 mẫu tiến hành phân tích. Tiêu chí lựa chọn sẽ là mẫu có khả năng giảm mùi và thông số %N và % P2O5hh lớn nhất, thì giữa mẫu III và IV thì đề tài lựa chọn mẫu III làm cơng thức để tiến hành xây dựng ủ phân và sẽ bổ sung thêm hàm lượng N và hàm lượng P2O5hh sao cho đạt yêu cầu theo quy chuẩn.
Theo Cẩm nang phối trộn phân vô cơ được sản xuất bởi Sở nơng nghiệp và PTNT TP Hồ Chí Minh có cho phép phối trộn bổ sung để đạt QCVN 01-189:2019/BNNPTNT. Nên đề tài sẽ sử dụng phân urê và phân lân để phối trộn, hàm lượng N có trong phân urê chiếm 46% và hàm lượng P2O5 có trong phân supe lân là 16,5%.
Hàm lượng N cần bổ sung: 2 – 0,64 = 1,36% Hàm lượng P2O5 cần bổ sung: 2- 0,82 = 1,18%
Vậy trong 100kg phân ủ thì cần bổ sung 2,96 kg phân urê và 7,15 kg phân supe lân.
3.2.3. Đề xuất quy trình xử lý chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ làm phân bón hữu cơ sinh học sinh học
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG. Lưu hành nội bộ Các bước thực hiện:
Bước 1: Xử lý sơ bộ, điều chỉnh độ ẩm và phối trộn
Chất thải rắn sinh hoạt hữu cơ dễ phân huỷ được xử lý đưa về kích thước 3-5cm, trộn đều chất thải. Bổ sung phân lân (3%), vôi bột (2%) và tiếp tục đảo trộn đều. Sử dụng thiết bị đo nhanh đo độ ẩm, nếu sự khác biệt mỗi lần đo là lớn thì tiếp tục đảo trộn đều đến khi khơng có khác biệt lớn giữa mỗi lần đo độ ẩm.
Điều chỉnh độ ẩm để độ ẩm ban đầu đạt 50 – 60%. Nếu độ ẩm quá lớn thì bổ sung thêm vật liệu khơ, nếu độ ẩm thấp thì bổ sung thêm nước.