Chất thải N(% trọng lƣợng khơ) Tỷ lệ C/N
Nước tiểu 15 – 18 0,8
Đồ án tốt nghiệp mổ Phân chuồng 5,5 - 6,5 6 - 10 Bùn cống rãnh 1,9 16 Bùn hoạt tính 5 - 6 6 Cỏ cắt xén 4 12 Bắp cải 3,6 12 Cỏ dại 2 19 Cỏ hỗn hợp 2,4 19
Phân bĩn ở trang trại 2,15 14
Lá khoai tây 1,5 25
Vỏ trấu 1,05 48
Rơm rạ 0,3 128
Mùn cưa 0,11 511
Giấy báo nil -
Chất thải thực phẩm 2 - 3 15 Chất thải rau quả 1,5 35 Chất thải khác 0,5 -1,4 30 -80
Gỗ 0,07 700
Giấy 0,2 170
Đồ án tốt nghiệp
1.3.3.3. Độ ẩm
Là yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình chế biến compost vì nước cần thiết cho quá trình hịa tan dinh dưỡng và nguyên sinh chất của tế bào.
Độ ẩm tối ưu thường từ 50 – 60%. Nếu độ ẩm thấp hơn 20% khơng đủ cho sự tồn tại của VSV. Cịn độ ẩm quá cao sẽ dẫn đến tình trạng rị rỉ chất dinh dưỡng và bất lợi cho q trình thổi khí, do các lỗ hổng khơng gian bị bịt kín và chứa đầy nước khơng cho khơng khí đi qua, vật liệu sẽ khơng xốp và tạo mơi trường yếm khí bên trong khối ủ compost.
1.3.3.4. Vi sinh vật
Khơng cĩ gì cĩ lợi bằng sự tham gia của vi sinh vật đối với việc chế biến phân Compost từ rác hữu cơ. Trong quá trình chế biến cĩ sự tham gia của nhiều loại VSV khác nhau như nấm, vi khuẩn, khuẩn tia ( Actinomycetes) đơi khi cịn cĩ tảo…
Hầu hết hoạt động của vi sinh trong quá trình chế biến Compost cĩ đến 80 – 90% là vi khuẩn.
Một trong những yêu cầu sản xuất Compost là phải hạn chế đến mức tối đa các lồi VSV gây hại cĩ trong sản phẩm, do đĩ để đảm bảo tiêu chuẩn tiêu diệt mầm bệnh, trong lúc vận hành chế biến Compost cần đảm bảo nhiệt độ để cĩ thể tiêu diệt hết mầm bệnh.
1.3.3.5. Làm thống
Khơng khí ở mơi trường xung quanh được cung cấp tới khối Compost để VSV sử dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phĩng nhiệt. Nếu khơng được cung cấp khí đầy đủ thì sẽ tạo thành những vùng kị khí bện trong khối Compost gây mùi hơi.
Để cung cấp khơng khí cho khối Compost cĩ thể thực hiện được bằng cách đảo trộn và thổi khí.
Đồ án tốt nghiệp
Thơng thường áp lực tĩnh cần tạo ra để đẩy khơng khí qua chiều sâu 2 – 2,5m vật liệu ủ là 0,1 – 0,15m cột nước. Áp lực đĩ chỉ cần quạt giĩ là đủ chứ khơng cần máy nén. Ngồi ra các cửa sổ của hầm ủ cũng sẽ đủ cho làm thống, chỉ cần đảo cửa sổ mỗi ngày một lần hoặc nhiều ngày một lần.
Đảo trộn liên tục sẽ đạt mức phân giải tối ưu trong vịng 10 – 14 ngày. Nên đảo trộn một lần một ngày hoặc nhiều lần một ngày.
1.3.3.6. pH
pH sẽ thay đổi trong quá trình chế biến Compost tùy thuộc thành phần và tính chất của rác thải.
pH tối ưu cho quá trình chế biến Compost là 6.5 – 8, pH của vật liệu ban đầu cho vào ủ compost dao động trong khoảng 5.5 – 9 là cĩ thể chế biến compost một cách hiệu quả. pH giảm xuống 6.5 – 5.5 ở giai đoạn tiêu hủy ưa mát và sau đĩ tăng nhanh ở giai đoạn ưa ấm tới 8, sau giảm nhẹ xuống tới 7.5 trong giai đoạn lạnh. pH của sản phẩm cuối cùng thường dao động trong khoảng 7.5 – 8.5. Cần tránh khơng cho pH của nguyên liệu chế biến Compost quá cao vì khi đĩ sẽ dẫn đến tình trạng thất thốt Nito dưới dạng NH3 và các VSV cần một khoảng pH tối ưu để hoạt động.
1.3.3.7. Kích thước hạt
Kích thước hạt là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giữ ẩm và tốc độ phân hủy. Q trình phân hủy hiếu khí sẽ xảy ra trên bề mặt hạt, hạt cĩ kích thước nhỏ sẽ cĩ tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với Oxy, do đĩ cĩ thể làm tăng tốc độ phân hủy trong một khoảng độ xốp nhất định.
Đường kính của hạt tối ưu là 3 – 50mm. Hạt cĩ kích thước quá nhỏ sẽ cĩ độ xốp thấp, ức chế tốc độ phân hủy. Cịn hạt quá lớn sẽ cĩ độ xốp cao, làm cho sự phân bố khí khơng đồng đều, khơng cĩ lợi cho quá trình chế biến Compost.
Đồ án tốt nghiệp
1.3.3.8. Độ xốp
Là yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến Compost. Độ xốp thay đổi tùy theo thành phần của chất thải rắn.
Vật liệu cĩ độ xốp 35 – 60% là cĩ thể chế biến Compost thành cơng. Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển Oxy nên hạn chế giải phĩng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong đống Compost. Cịn độ xốp cao cĩ thể làm cho nhiệt độ trong đống Compost thấp, khơng đảm bảo tiêu diệt hết mầm bệnh. Độ xốp cĩ thể được điều chỉnh bằng cách bổ sung vật liệu chất hữu cơ như rơm rạ, vỏ trấu, mùn cưa.
1.3.3.9. Mức độ và tốc độ ủ
Khơng nên để cho quá trình lên men diễn ra q lâu vì sẽ cịn ít chất hữu cơ là những chất làm giàu cho đất.
Quá trình ủ khơng được quá nhiệt, khơng nên để mất Nito, khơng nên quá lạnh. Việc giảm lượng chất hữu cơ là một chỉ thị tốt để đánh giá mức độ ủ, và mức độ phân hủy, tốc dộ ủ cĩ thể đo bằng tốc độ tiêu thụ Oxy.
1.3.4. Chất lượng Compost
Chất lượng Compost được đánh giá dựa trên 4 yếu tố sau:
- Mức độ lẫn tạp chất ( thủy tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hĩa học, thuốc trừ sâu).
- Nồng độ các chất dinh dưỡng ( dinh dưỡng đa lượng như N, P, K; dinh dưỡng trung lượng Ca, Mg, S; dinh dưỡng vi lượng (Fe, Zn, Cu, Mn, Mo,Co, Bo…).
- Mật độ VSV gây bệnh ( thấp ở mức khơng ảnh hưởng đến cây trồng).
- Độ ổn định ( độ chín, hoai của phân) và hàm lượng chất hữu cơ.
Đồ án tốt nghiệp
Cải thiện cơ cấu đất: phân hữu cơ vi sinh khi bĩn vào đất sẽ làm cho nơi cĩ đất
sét, đất bạc màu, đất quánh được rã ra và khi gặp lại đất cát lại làm cho đất cát rời dính với nhau, giúp đất thơng khí dễ dàng.
Qn bình độ pH trong đất: phân hữu cơ vi sinh cung ứng đầy đủ các chất hữu
cơ để chống lại sự thay đổi pH.
Tạo ra sự màu mỡ trong đất: phân hữu cơ vi sinh chứa Nito, Photpho, Lân, Magie, Lưu huỳnh nhưng đặc biệt là các chất được hấp thụ vào đất những gì đã mất đi.
Duy trì độ ẩm cho đất: các chất hữu cơ trong phân khi hịa tan vào đất sẽ trở thành một miếng xốp hút nước rồi luân chuyển nước vào trong đất nuơi cây. Nếu đất thiếu chất hữu cơ sẽ khĩ thẩm thấu nước từ đĩ đất sẽ bị đĩng màng làm nước bị ứ đọng trên mặt sẽ gây lụt lội, xĩi mịn đất.
Tạo mơi trường tốt cho các vi khuẩn cĩ lợi trong đất sinh sống: phân hữu cơ vi
sinh cĩ khả năng cung cấp các chất dinh dưỡng làm cho đất tơi xốp, từ đĩ tạo ra mơi trường sống cho các loại cơn trùng và những lồi vi sinh chống lại tuyến trùng làm hư rễ cây cũng như tiêu diệt các lồi cơn trùng phá hoại đất đai, gây bệnh cho cây trồng.
Bảng 1.6. Tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 526-2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật từ rác thải sinh hoạt. Yêu cầu kỹ thuật, phương pháo kiểm tra của Bộ Nơng nghiệp và Phát triển Nơng thơn.
Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mức
Hiệu quả đối với cây trồng - Tốt Độ chín (hoai) cần thiết - Tốt Đường kính hạt (khơng lớn hơn) mm 4 – 5 Độ ẩm (khơng lớn hơn) % 35
pH 6 – 8
Mật độ vi sinh vật hữu hiệu (đã được tuyển chọn) (khơng được lớn hơn)
CFU/g mẫu 106
Đồ án tốt nghiệp
Hàm lượng nito tổng số khơng nhỏ hơn % 2,5 Hàm lượng lân hữu hiệu khơng nhỏ hơn % 2,5 Hàm lượng kali hữu hiệu khơng nhỏ hơn % 1,5 Mật độ Salmonella trong 25 gram mẫu CFU 0 Hàm lượng chì (khối lượng khơ) khơng
lớn hơn
mg/kg 250
Hàm lượng cadimi (khối lượng khơ) khơng lớn hơn
mg/kg 2,5
Hàm lượng crom (khối lượng khơ) khơng lớn hơn
mg/kg 200
Hàm lượng đồng (khối lượng khơ) khơng lớn hơn
mg/kg 200
Hàm lượng niken (khối lượng khơ) khơng lớn hơn
mg/kg 100
Hàm lượng kẽm (khối lượng khơ) khơng lớn hơn
mg/kg 750
Hàm lượng thủy ngân (khối lượng khơ) khơng lớn hơn
mg/kg 2
Thời hạn bảo quản khơng ít hơn tháng 6
“Nguồn: Bộ Nơng nghiệp và Phát triển Nơng thơn( 2002)”.
1.3.6. Lợi ích và hạn chế của q trình làm phân Compost
1.3.6.1. Lợi ích
- Là phương án được lựa chọn để bảo tồn nguồn nước và năng lượng.
- Kéo dài tuổi thọ cho các bãi chơn lấp.
- Ổn định chất thải: các phản ứng sinh học xảy ra trong quá trình chế biến Compost sẽ chuyển hĩa các chất hữu cơ dễ thối rửa sang dạng ổn định, chủ yếu là các chất vơ cơ ít gây ơ nhiễm mơi trường khi thải ra đất hoặc nước.
Đồ án tốt nghiệp
- Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh: nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học cĩ thể đạt khoảng 600C, đủ để làm mất hoạt tính của vi khuẩn gây bệnh, virus và trứng giun sán nếu như nhiệt độ này được duy trì ít nhất một ngày. Các sản phẩm của quá trình chế biến Compost cĩ thể thải bỏ an tồn trên đất hoặc sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng cho đất.
- Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất: các chất dinh dưỡng (N, P, K) cĩ trong chất thải thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khĩ hấp thụ. Sau quá trình làm phân Compost, các chất này được chuyển thành các chất vơ cơ như NO3- và PO43- thích hợp cho cây trồng. Sử dụng sản phẩm của quá trình chế biến Compost bổ sung dinh dưỡng cho đất cĩ khả năng làm giảm thất thốt dinh dưỡng. Thêm vào đĩ, lớp đất trồng cũng được cải tiến nên giúp rễ cây phát triển tốt hơn.
- Làm khơ bùn: Phân người, phân động vật và bùn chứa khoảng 80 – 95% nước, do đĩ chi phí thu gom vận chuyển và thải bỏ cao. Làm khơ bùn trong quá trình ủ Compost là phương pháp lợi dụng nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học làm bay hơi nước chứa trong bùn.
- Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng: trong đất bĩn phân vi sinh với hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại vi sinh vật đa dạng khơng những làm tăng năng suất cây trồng mà cịn giảm thiểu bệnh cho cây trồng so với các loại phân hĩa học khác.
1.3.6.2. Hạn chế
- Hàm lượng chất dinh dưỡng trong Compost khơng thỏa mãn yêu cầu.
- Do đặc tính của chất thải hữu cơ cĩ thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào thời gian, khí hậu và phương pháp chế biến phân, dẫn đến tính chất của sản phẩm cũng khác nhau. Bản chất của vật liệu làm Compost thường làm cho sự phân bố nhiệt độ trong khối phân khơng đồng đều, do đĩ khả năng làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh trong sản phẩm Compost cũng khơng hồn tồn.
Đồ án tốt nghiệp
- Quá trình sản xuất Compost tạo mùi khĩ chịu nếu khơng thực hiện quy trình chế biến đúng cách.
- Hầu hết các nhà nơng vẫn thích sử dụng phân hĩa học vì khơng quá đắt tiền, dễ sử dụng và tăng năng suất cây trồng một cách rõ ràng.
1.3.7. Tình hình sản xuất phân Compost trong nước và trên thế giới
1.3.7.1. Trên thế giới
Tại Châu Âu và Châu Mỹ, cơng nghệ Compost hiện đang được triển khai tương đối rộng rãi và phân Compost đang được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau.
Năm 2001, tại Châu Âu cĩ tới 16,9 triệu tấn trong số 49 triệu tấn rác hữu cơ được xử lý sinh học với đa phần là sản xuất phân Compost. Trong đĩ cao nhất là Cộng hịa Liên Bang Đức đã xử lý 7 triệu tấn trong số 9 triệu tấn tổng số (78%). Riêng Hà Lan tồn bộ 3,2 triệu tấn đã được xử lý.
Tình hình áp dụng chế biến Compost để xử lý rác sinh hoạt tại Châu Âu cĩ thể xếp hạng như sau:
- Hạng 1: Áo, Bỉ, CHLB Đức, Luxemburg, Thụy Điển, Thụy Sĩ.
- Hạng 2: Anh, Đan Mạch và NaUy.
- Hạng 3: Hà Lan, Pháp.
- Hạng 4: Bồ Đào Nha, Ailen, Hy Lạp và Tây Ban Nha.
Các cơng nghệ chế biến phân Compost từ rác thải sinh hoạt mà các nước trên thế giới thường được sử dụng là:
Phương pháp ủ chất thải ngồi trời: Đây là phương pháp đổ chất thải thành từng
luống hoặc từng đống, phương pháp này cĩ thể thổi khí cưỡng bức hoặc khơng.
o Phương pháp ủ chất thải thành từng đống/ luống thổi khí thụ động
Chất thải được thu gom và vận chuyển đến khu vực cần ủ. Sau đĩ chất thải được đổ thành từng đống cĩ khối lượng khoảng 10 – 20m3/ đống, mỗi đống cĩ chiều cao 2 – 3m x chiều rộng 4,5 – 6,5m; và được tạo thành khối hình thang. Cứ mỗi tháng hoặc 3
Đồ án tốt nghiệp
tuần người ta đảo, xới khối ủ và sàng để thu nhận phần chất hữu cơ đã hoai mục (compost) cho đến khi khối ủ chỉ cịn lại những thành phần khĩ hoặc khơng phân hủy (chất vơ cơ). Các chất vơ cơ này được đem chơn lấp hoặc đốt tùy thuộc vào thành phần và tính chất của chúng. Đây là quá trình ủ tự nhiên. Vì vậy, nhiệt độ trong khối ủ tăng nhanh do thời gian đầu độ ẩm của khối ủ thường cao nên các lồi vi sinh vật phát triển mạnh, nhất là vi khuẩn.
Ưu điểm: dễ thực hiện, chi phí thấp.
Nhược điểm:
- Vì ủ tự nhiên nên thời gian ủ kéo dài từ 8 đến 24 tháng.
- Rác sinh hoạt khi đem ủ khơng được phân loại tốt nên sản phẩm compost sau ủ thường cĩ chất lượng thấp (nhiễm kim loại nặng và một số chất độc khác). - Các đống ủ thường khơng được che đậy kín nên ruồi, muỗi phát triển mạnh, dễ lây lan dịch bệnh sang người khĩ kiểm sốt ơ nhiểm thứ cấp (khí thải và nước rỉ rác) do hoạt động ủ rác sinh ra.
o Ủ chất thải thành từng luống kết hợp với đảo trộn thường xuyên
Đây là phương pháp được áp dụng khá phổ biến ở các nước châu Âu và châu Mỹ. Theo phương pháp này, chất thải được phân loại trước khi đưa vào ủ. Quy trình phân loại được thực hiện theo nhiều cách khác nhau:
- Dùng băng tải cĩ vận tốc chuyển động chậm, cơng nhân ở 2 đầu băng tải cĩ nhiệm vụ loại bỏ những thành phần khơng len men được ra khỏi băng tải, sau đĩ chuyển các thành phần khơng lên men được đem chơn lấp hoặc đốt. Kiểu phân loại này phổ biến tại các nước đang phát triển.
- Ở các quốc gia phát triển, việc phân loại được thực hiện khá hiện đại. Sử dụng quạt giĩ để phân loại dựa theo tỷ trọng khác nhau của chất thải. Cĩ thể phân ra làm 3 loại: đất, đá, gạch ngĩi ở ơ thu đầu gần nguồn giĩ; những chất cĩ khả năng lên men ở ơ kế tiếp; cịn giấy báo và các loại nylon sẽ được thu ở cuối nguồn giĩ. Trước khi đem chất thải hữu cơ đi ủ, chất thải này được qua hệ thống
Đồ án tốt nghiệp
tách kim loại bằng nam châm điện. Đây là biện pháp bắt buộc đối với những cơ sở sản xuất phân compost từ chất thải hữu cơ sinh hoạt.
- Chất thải hữu cơ sau phân loại được đem ủ thành luống, mỗi luống cĩ kích thước LxBxH (20 – 30m x 2 – 3m x 0,6 – 0,8m). Phía dưới luống được thiết kế hệ thống thu gom nước thải. Hàng ngày mỗi luống ủ được phun nước và chất dinh dưỡng để kích hoạt sự dinh trưởng và phát triển của VSV tự nhiên. Ngồi ra để tăng khả năng phân hủy cellulose và rút ngắn thời gian ủ người ta cịn bổ sung thêm vào đống ủ những chế phẩm vi sinh cĩ khả năng phân giải cellulose