Nhu cầu Oxi cần thiết khơng thể dự đốn 1 cách chính xác nếu chỉ dựa trên số lượng Cacbon bị Oxi hố. Lý do là vì 1 phần Cacbon bị chuyển hĩa thành tế bào chất, cịn 1 số khác cĩ cấu tạo bền đến mức vi khuẩn khơng thể phân giải chúng. Khi thiết kế sơ bộ 1 hệ thống sản xuất compost trong thùng kín (in-vessel system) và 1 hệ thống sản xuất compost dạng đánh luống sử dụng khí cưỡng bức (forced-air windrow system), người ta cĩ thể giả định tốc độ khí nạp vào là 530 đến 620 m3/Mg rác thải. Tốc độ thơng khí trong thiết kế cuối cùng nên lấy cơ sở từ lượng Oxi tiêu thụ, và được tính tốn bằng những thí nghiệm lúc đầu với rác thải sẽ sản
xuất compost là cơ chất. Với hệ thống đánh luống đảo trộn (turining windrow system), thơng số cần xác định là tần số đảo trộn. Biểu đồ nồng độ O2 biểu diễn theo độ sâu của luống được đảo trộn cĩ thể lấy từ hình
Hình 3.5: Lượng oxy cung cấp
Trong thực nghiệm và trong vấn đề thiết kế trình bày sau này, cần luơn luơn ghi nhớ mùi khĩ chịu tỏa ra từ khối compost khơng 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 cĩ thể cĩ mùi khĩ chịu. Ngồi ra, cho dù cĩ thể loại bỏ hồn tồn mùi hơi, khối compost lớn hơn 1m3 cĩ thể khơng khả thi về kỹ thuật và kinh tế.
3.4.4 Các thơng số vận hành
3.4.4.1. 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 thơng số vận hành thích hợp, và các mối quan hệ cuả chúng lên quá trình sản xuất Compost Dựa trên những kiến thức chuyên mơn 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 thơng tin về thơng số vận hành và mối quan hệ của chúng cĩ thể được xác định và được thơng hiểu tường tận. Trong quá trình sản xuất compost, cĩ một số điểm bộc lộ vai trị này và chúng được xem là đại lượng giúp giám sát hoạt động của hệ thống sản xuất compost. 3
điểm đáng chú ý đĩ là: 1) Sự thay đổi nhiệt độ( tăng hay giảm). 2) Sự biến đổi các tính chất vật lý ( mùi, hình thức, cấu trúc ). 3) Sự phân huỷ các chất rắn dễ bay hơi.
Sự thay đổi nhiệt độ cơ bản là một thơng số phụ thuộc vào thời gian được trình bày ở biểu đồ hình 1.4. Được thể hiện bằng đường cong trên biểu đồ, nhiệt độ của nguyên liệu đưa vào sản xuất compost, sau 1 thời gian rất ngắn, bắt đầu tăng lên sau khi tạo lập những điều kiện cần thiết cho quá trình sản xuất compost (nghĩa là sau khi nguyên liệu được đánh luống hay được đưa vào bể phản ứng).
Sự thay đổi nhiệt độ ban đầu song song với giai đoạn ủ (incubation) của quần thể vi khuẩn. Dưới những điều kiện thuận lợi, giai đoạn này sẽ được kế tiếp bởi giai đoạn gia tăng nhiệt độ gần như theo cấp số mũ tới nhiệt độ 60oC đến 70oC. Sự gia tăng nhiệt độ rất cao là kết quả phân huỷ những thành phần dễ phân hủy trong chât thải (vd như: đường, tinh bột, một số protêin đơn giản) . Trong suốt thời kỳ này, số lượng vi khuẩn tăng lên theo cấp số mũ.
Nhiệt độ đĩ tiếp tục được duy trì (tương đối bình ổn) qua 1 thời gian , độ dài của giai đoạn phụ thuộc vào loại hệ thống sản xuất compost sử dụng và bản chất của chất thải. Sau đĩ, nhiệt độ giảm dần xuống cho đến khi bằng mơi trường xung quanh.
Hình 3.6: Sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian ủ
Giai đoạn nhiệt độ cao bình ổn cĩ thể bị kéo dài nếu cơ chất phần lớn khĩ phân hủy hoặc các điều kiện vận hành khơng đạt mức tối ưu. Nên lưu ý rằng sự gia
tăng nhiệt độ cao và mạnh mẽ sẽ giảm nhiều nếu rác thải cĩ chứa nhiều chất trơ. Cĩ thể xác định nhiều chất trơ trong chất thải dựa trên thơng số chất rắn dễ bay hơi thấp ( ví dụ như bùn đơ thị loại 3). Ơ những trường hợp đĩ, nhiệt độ cĩ thể sẽ thấp hơn, nghĩa là nằm trong khoảng 50oC đến 60oC. Nếu xuất hiện những điều kiện vận hành khơng thuận lợi, giai đoạn nhiệt độ cao sẽ kéo dài ra và mức nhiệt độ cao sẽ hạ thấp xuống .
Sau khi những thành phần dễ phân hủy đã được phân rã, và trong cơ chất chỉ cịn những thành phần bền vững hơn, hoạt động của vi khuẩn cũng giảm đi và nhiệt độ bắt đầu giảm xuống. Theo đĩ, trong những quá trình sản xuất compost thơng thường, cĩ thể nĩi rằng tại thời điểm nhiệt độ giảm xuống bằng hay gần bằng nhiệt độ khơng khí, các thành phần chưa ổn định về mặt sinh học bắt đầu quá trình ổn định, nhờ vậy, nguyên liệu được hoai mục thành compost đủ phẩm chất, cho phép lưu trữ hoặc sử dụng.
Mặc dù nhiệt phát sinh trong quá trình sản xuất compost là kết quả của quá trình biến dưỡng của vi khuẩn, năng lượng nhiệt được giữ lại trong khối compost phụ thuộc vào liên hệ của khối compost với mơi trường xung quanh. Nĩi tĩm lại, nhiệt độ tăng lên giúp xác định lượng nhiềt phát sinh trong quá trình trao đổi chất của vi khuẩn và nang lượng nhiệt được giữ lại trong khối ủ.
Như vậy cĩ hai nhân tố làm nhiệt độ tăng lên - đĩ là lượng nhiệt do hoạt động của quần thể vi khuẩn tạo ra và hiệu quả giữ nhiệt trong khối compost bằng bất cứ 1 vật liệu che phủ nào hoăc bằng 1 thùng chứa đựng kín khối compost. Hiệu quả cách nhiệt một phần phụ thuộc vào kích thước khối compost. Ở những khu vực cĩ nhiệt độ khơng khí bên ngồi cao hơn từ 8 đến 10oC, thể tích tối thiểu cho phép giữ nhiệt là 1m3.
Giai đoạn “trưởng thành” (maturation), mặc dù khơng cĩ các yếu tố xác định ranh giới (nghĩa là vẫn duy trì những điều kiện tối ưu), được nhận biết nhờ sự bất đầu giảm nhiệt độ liên tục, và đồng thời nhờ 1 số chỉ thị khác về hoạt động của vi khuẩnNĩi tĩm lại, nhiệt độ giảm xảy ra đồng thời với giai đoạn hồn thành sản phẩm compost và kết quả là làm tăng độ ổn định của sản phẩm. Những kinh
nghiệm đã qua cho thấy rằng sản phẩm compost cĩ thể sử dụng an tồn hoặc cĩ thể lưu trữ được sau khi nhiệt độ cuối cùng giảm đến mức 40oC