Nguyên cứu sản xuất phân compost từ vỏ cà phê

chĩng. Ngồi ra, những ảnh hưởng của phát triển Nơng Nghiệp theo hướng CNH-HĐH cũng gĩp phần làm cho diện tích đất nơng nghiệp ngày một giảm đi, trong khi đĩ dân số tiếp tục tăng lên, nhu cầu về nhà ở ngày càng nhiều, nếu chúng ta khơng cĩ quy hoạch và quản lý tốt thì diện tích đất màu mỡ sẽ mất đi nhanh chĩng. Mặt khác, mưa nhiều và tập trung làm cho đất trở nên xĩi mịn, rửa trơi khá nhanh, đất dễ bị suy thối, cạn kiệt dinh dưỡng. Bên cạnh đĩ, việc khai thác và sử dụng quá mức cũng như chế độ canh tác khơng hợp lý cũng dẫn đến tình trạng sa mạc hĩa. Do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển cao địi hỏi con người sử dụng nhiều biện pháp khác nhau để tăng năng suất sản lượng sản phẩm. Những hoạt động nhằm mục đích kinh tế này cũng là nguyên nhân cơ bản làm ơ nhiễm mơi trường. Mặt khác, ngành nơng nghiệp ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng phân bĩn hĩa học, vì thế dư lượng các chất hĩa học trong các loại phân này gây ơ nhiễm mơi trường đất, mơi trường nước và ảnh hưởng nhiều đến sinh vật cũng như con người. Để trả lại độ phì nhiêu cho đất biện pháp cấp thiết đố là sử dụng sản phẩm phân hữu cơ chế biến từ các nguồn khác nhau, đây chính là giải pháp hay nhất hiện nay cĩ thể giải quyết được các vấn đề trên. Phân bĩn hữu cơ dựa vào các chủng vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm cơng nơng nghiệp,…. tạo ra sinh khổi, sinh khối này rất tốt cho cây cũng như cho đất, giúp cải tạo làm đất tơi xốp. Mặt khác với mức sống trung bình của một người nơng dân hiện nay khơng thể dùng các loại phân bĩn cho cây trồng với giá cả cao như vậy, sự ra đời của hữu cơ đã đáp ứng được mong muốn của người nơng dân, vừa tăng năng suất lại hợp túi tiền. Dùng phân hữu cơ cĩ thể thay thế được từ 50 - 100% lượng phân đạm hĩa học (tùy từng loại cây trồng bĩn phân vi sinh cĩ thể tiết kiệm được nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng phân bĩn, giảm số lần phun và lượng thuốc BVTV)…Do bĩn phân hữu cơ nên sản phẩm rất an tồn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất khơng bị ơ nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật cĩ ích hoạt động mạnh làm cho đất tơi xốp hơn. Tại Tây Nguyên cĩ khoảng 500.000 ha cà phê, trung bình hang năm thu khoảng 2 triệu tấn cà phê thành phẩm. Với tỷ lệ vỏ cà phê chiếm 15% thì lượng vỏ cà phê tạo ra hàng năm tại đây là khoảng 300.000 ngàn tấn. Vì vậy tiềm năng của việc chế biến vỏ cà phê thành phân compost là rất lớn. Đề tài này ra đời nhằm tận dụng lượng vỏ cà phê bị thải bỏ. 1.2 Mục tiêu đề tài Tối ưu hĩa quá trình ủ phân compost từ vỏ cà phê. Xây dựng quy trìnhhồn thiện nhất để ủ phân compost từ vỏ cà phê. 1.3 Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đồ án thực hiện với nhũng nội dung chính sau: Tổng quan về cơng nghệ làm phân compost. Phân tích thành phần, đặc tính của vỏ cà phê. Lắp đặt và vận hành mơ hình ủ compost từ vỏ cà phê Nghiên cứu các điều kiện tối ưu sản xuất compost tù vỏ cà phê. 1.4 Đối tượng nghiên cứu Vỏ cà phê từ huyện EaHleo tỉnh Đăk Lăk 1.5 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu trong điều kiện khí hậu tại Quận 12, Tp HCM: Nhiệt độ trung bình 30 0C. Độ ẩm trung bình 75% Ánh sáng tự nhiên. 1.6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Xử lý vỏ cà phê, tạo nguồn phân bĩn cho cây trồng 1.7 Phạm vi ứng dụng Áp dụng với quy mơ nhỏ ( hộ gia đình, trang trại nhỏ ). 1.8 Phương pháp nghiên cứu: 1.8.1 Phương pháp luận Dựa vào những tài liệu sẵn cĩ về quá trình lên men hiếu khí chất thải cĩ nghuồn gốc hữu cơ, để xây dựng mơ hình ủ compost từ vỏ cà phê. Theo dõi liên tục các chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng cacbon, hàm lượng Nito ảnh hưởng đến quá trình tạo ra sản phẩm compost. 1.8.2 Phương pháp thực tiễn Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các số liệu từ quá trình ủ compost, các thơng số trong quá trình theo dõi nhiệt độ, độ sụt giảm thể tích, pH, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N. Phương pháp thực nghiệm: Làm thực nghiệm ủ phân compost. Phương pháp thống kê: Tính tốn biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N trong quá trình ủ phân. Phương pháp đánh giá: Nhận xét, đánh giá kết quả sau quá trình ủ. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHỤ PHẨM NƠNG NGHIỆP VÀ VỎ CÀ PHÊ 2.1. Tổng quan về nơng nghiệp Việt Nam Nơng nghiệp là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam. Hiện nay, Việt Nam vẫn là một nước nơng nghiệp. Năm 2009, giá trị sản lượng của nơng nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ đồng (giá so sánh với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008 và chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước. Tỷ trọng của nơng nghiệp trong nền kinh tế bị sụt giảm trong những năm gần đây, trong khi các các lĩnh vực kinh tế khác gia tăng. Đĩng gĩp của nơng nghiệp vào tạo việc làm cịn lớn hơn cả đĩng gĩp của ngành này vào GDP. Trong năm 2005, cĩ khoảng 60% lao động làm việc trong lĩnh vực nơng, lâm nghiệp, và thuỷ sản. Sản lượng nơng nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30% trong năm 2005. Việc tự do hĩa sản xuất nơng nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa gạo, đã giúp Việt Nam là nước thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo. Những nơng sản quan trọng khác là cà phê, sợi bơng, đậu phộng, cao su, đường, và trà. 2.2 Thực trạng các phụ phẩm nơng nghiệp Trong sản xuất nơng nghiệp, lâu nay nhiều nơng dân chỉ chú trọng đến những sản phẩm chính mà mình làm ra. Chăn nuơi hay trồng trọt cũng vậy, mục tiêu cuối cùng mà họ muốn đạt tới là làm thế nào để cĩ năng suất và chất lượng cao. Tất nhiên, điều mà họ mong muốn là chính đáng, nhưng ngồi cái chính ấy họ lại quên đi những sản phẩm phụ mà lẽ ra nếu được khai thác tốt sẽ mang lại một nguồn thu đáng kể. Khơng chỉ cĩ vậy, những thứ mà nơng dân cho là bỏ đi sẽ cịn làm ảnh hưởng đáng kể tình trạng ơ nhiễm mơi trường. Cây lúa một năm cho ra khoảng vài chục triệu tấn rơm. Một thời gian dài nguồn rơm này thường bị nơng dân đốt bỏ hoặc thải xuống sơng rạch gây ơ nhiễm và làm cản trở giao thơng đường. Khối lượng rơm khổng lồ ấy nếu dùng để sản xuất ra loại hàng hĩa khác hoặc dùng trong chăn nuơi thì sẽ làm tăng thu nhập cho nơng dân rất nhiều. Vụ lúa với khoảng 4 triệu ha đất trồng lúa, tương đương gần 20 triệu tấn rơm, với lợi thế mùa khơ, tranh thủ phơi vài nắng rồi bĩ lại xếp vào nhà chứa hoặc chất thành cây thì chỉ cần tận dụng một nửa lượng rơm của mùa này thì cũng đã chủ động nuơi vài trăm ngàn con trâu, bị. Cịn nếu muốn “đổi vị”, tăng chất cho rơm, chỉ cần vài túi nilong đường kính 1-1,2m, rồi cứ 100 kg rơm thêm 4 kg urê, nửa kg muối hịa tan, cứ lần lượt chất rơm vào túi, chất lớp nào tưới dung dịch đã pha sẵn rồi nén thật chặt tuần tự đến khi đầy túi, cột chặt miệng túi lại rồi úp ngược xuống, 8-10 ngày sau lấy ra cho trâu bị ăn rất hữu dụng. Rơm - sản phẩm phụ của cây lúa nếu bỏ đi thì cũng chỉ là “rơm rác”- song, nếu biết khai thác thì là cả gia tài. Ngồi rơm rạ, diện tích trồng khoai lang, khoai mì, bắp mía ở nước ta cũng cĩ hàng trăm ngàn ha. Sau khi thu hoạch thân, củ, trái, nếu phần đọt và lá được tận dụng, chế biến theo phương pháp ủ vi sinh, bảo quản cho trâu bị, heo ăn dần trong năm thì cũng đã chủ động nuơi được hàng trăm ngàn con trâu bị, hàng trăm ngàn con heo, tiết kiệm được nguồn tiền thức ăn rất lớn. Phương pháp ủ chua vi sinh rất dễ làm, tiện dụng và thời gian bảo quản kéo dài, trâu bị, heo lại rất thích ăn loại thức ăn này. Cách làm như trên, với chúng ta như cịn mới mẻ, nhưng những nước ơn đới cĩ nền chăn nuơi phát triển họ đã áp dụng rộng rãi hầu như là phổ biến. Theo những nhà khoa học, thức ăn xanh ủ chua ngồi việc dinh dưỡng được bảo tồn, cải thiện cịn giúp cho vật nuơi tiêu hĩa, hấp thu dễ hơn. Theo thống kê nước ta hiện cĩ hàng triệu con heo và trâu bị, hàng chục triệu con gia cầm. Ngồi sản phẩm chính là thịt, trứng, sữa, sức kéo thì chất thải của chúng thải ra cũng khơng ít. Thực tế mới chỉ cĩ phân bị và một ít lượng phân heo, phân gà vịt được sử dụng để bĩn cho cây tiêu, nuơi cá hoặc trồng rẫy và cây ăn trái. Số cịn lại rất lớn thải ra mơi trường qua ao, đìa, sơng rạch rất mất vệ sinh và là nguồn lây lan dịch bệnh cho người và vật nuơi. Theo tính tốn của các chuyên gia về khí sinh học thì chỉ cần 5 con trâu bị hay 10 con heo hoặc 100 con gia cầm, các hộ nơng dân cĩ thể làm được một túi khí sinh học qui mơ nơng hộ (túi ủ Biogas). Cơng trình khí sinh học sẽ đem lại một nguồn lợi đáng kể cho người sử dụng. Chỉ tính riêng cho việc dùng gas để đun nấu mỗi năm cũng tiết kiệm được trên 2 triệu đồng tiền chất đốt. Nếu hạch tốn vào chăn nuơi đây cĩ thể coi như một nguồn lãi đáng kể, làm giảm giá thành khoảng 7%. Mặt khác, phụ phẩm của cơng trình khí sinh học gồm nước thải lỏng và bã thải là những sản phẩm cĩ giá trị thiết thực đối với sản xuất nơng nghịêp. Chúng được sử dụng làm phân bĩn, nuơi nấm, xử lý hạt giống hay làm thức ăn bổ sung cho gia súc, nuơi cá, nuơi trùn quế… Kết quả nghiên cứu cho thấy, dùng phụ phẩm lỏng phun trên lá năng suất cây trồng tăng bình quân khoảng 10% so với bĩn trực tiếp vào đất. Cịn bã thải của túi khí bĩn phối hợp với phân vơ cơ sẽ làm tăng độ hịa tan và hấp thu phân bĩn hĩa học của đất, tăng hiệu quả sử dụng NPK lên 10-30%. Ngồi ra, cách bĩn này cũng thúc đẩy hoạt động của vi sinh vật, giữ phân cho đất, làm đất tơi xốp, tránh tình trạng đất bị chai do bĩn nhiều phân hĩa học. Sản phẩm phụ từ nơng nghiệp nếu bỏ đi thì chỉ là rác, một thứ rác độc hại ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người, vật nuơi và mơi sinh. Cịn nếu chúng ta biết tận dụng xử lý và khai thác thì nĩ là một nguồn lợi đáng kể cả về vật chất lẫn tinh thần vì khơng lo bệnh tật. Cái lợi trước mắt thì đã rõ, cịn về lâu dài nĩ giúp tạo dựng nên nột nền nơng nghiệp bền vững. Đất đai cĩ hạn, con người ngày một đơng. Thêm nữa, màu mỡ trong đất cũng ngày càng cạn kiệt dần do canh tác liên tục nhiều vụ trong năm. Đã đến lúc chúng ta khơng thể thờ ơ trước thực trạng này. Tận dụng nguồn phụ phẩm nơng nghiệp vào sản xuất nơng nghiệp, cũng cĩ nghĩa là ta đã trả về cho đất những thứ mà ta đã lấy đi. Hơn lúc nào hết, ngày nay cả thế giới đang vào cuộc khắc phục xuống cấp trầm trọng của khí hậu và mơi trường. Chúng ta khơng thể và khơng nên đứng ngồi cuộc mà phải hành động để bảo vệ khí hậu và thân thiện với mơi trường vì cuộc sống của chính chúng ta. 2.3 Thực trạng vỏ cà phê. Tây Nguyên là vùng đất rộng lớn giàu tiềm năng phát triển nơng nghiệp với nhiều loại cây trồng khác nhau, đất đai ở đây được đánh giá là thiên đường để trồng cây cơng nghiệp, đặc biệt là cây cà phê, cao su và các cây trồng khác. Nhưng do các yếu tố tự nhiên, địa hình dốc bị chia cắt mạnh và sự khai thác đất khơng hợp lý, khơng đúng kỹ thuật của con người nên đã làm suy thối sức sản xuất của đất, mà trước hết là làm sụt giảm hàm lượng chất hữu cơ trong đất, sau đĩ là độ phì, cấu trúc đất cũng bị sụt giảm theo. Thực tế sản xuất đã khẳng định vai trị thiết yếu của phân hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng, gĩp phần vào sản xuất nơng nghiệp bền vững.    Vỏ cà phê thường bị đốt bỏ hoặc đổ trực tiếp ra vườn cà phê khơng qua xử lý, nên chậm phân hủy  gây ơ nhiễm mơi trường và là nguồn mang sâu bệnh hại tích lũy cho vụ sau. Vỏ cà phê chứa nhiều cafein và tanin cĩ khả năng ức chế vi sinh vật làm chậm quá trình phân hủy trong mơi trường tự nhiên (chỉ phân hủy sau 2 năm). Mặc dù vậy, vỏ cà phê rất giàu lignocellulose, đây là nguyên liệu lý tưởng cho các quá trình lên men vi sinh vật. Một số nơng dân đem trộn vỏ cà phê với phân chuồng để làm phân bĩn cho vụ sau nhưng khơng cĩ qui trình ủ nên hiệu quả khơng cao.        Phần lớn nơng dân trồng cà phê ở Kon Tum, Đăk Lăk, Gia Lai  sử dụng phân bĩn hĩa học, thiếu bĩn phân hữu cơ làm cho đất trồng cà phê ngày càng bị chai cứng, thối hĩa, vi sinh vật đất bị suy thối hoặc sử dụng phân hữu cơ vi sinh với giá cao để bĩn cho cà phê khơng cĩ hiệu quả kinh tế, trong khi đĩ, hàng năm cĩ khoảng 300.000 tấn vỏ cà phê bị thải bỏ, đây là một nguồn hữu cơ dồi dào để sử dụng làm phân compost.  CHƯƠNG 3 : TỔNG QUAN VỀ PHÂN COMPOST 3.1 gIỚI THIỆU Ở các nước đang phát triển, những trở ngại cĩ liên quan đến kinh tế, kỹ thuật và nguồn nhân lực cĩ đủ trình độ chuyên mơn làm thu hẹp cơ hội lựa chọn giải pháp quản lý, xử lý, thải bỏ chất thải rắn chấp nhận được. Những giải pháp cĩ thể bao gồm: giảm thiểu, tái sinh tái chế, sản xuất compost, thiêu đốt và chơn lấp chất thải rắn. Sản xuất compost là giải pháp, cĩ một vài ngoại lệ, thích hợp nhất cho nguồn nguyên liệu hạn chế nhưng cĩ sẵn ở các nước đang phát triển. Một đặc điểm làm cho sản xuất compost đặc biệt phù hợp là khả năng thích nghi cao với nhiều tình huống khác nhau, một phần bởi vì những yêu cầu cần thiết cho quá trình sản xuất compost cĩ thể linh động thay đổi. Kết quả là, gần như cĩ mọi hệ thống compost cho mọi trường hợp, nghĩa là từ hệ thống đơn giản cho khu vực mới phát triển cơng nghiệp đến các hệ thống cơ giới hố phức tạp cho khu vực phát triển cơng nghiệp hiện đại. Giải pháp sản xuất compost đã tận dụng được nhiều lợi ích của hệ thống sinh học: giảm chi phí cho trang thiết bị và chi phí vận hành, thân thiện với mơi trường và tạo ra được 1 sản phẩm cĩ ích. Ngược lại, sản xuất compost thỉnh thoảng cĩ một số bất lợi, thường liên quan đến hệ thống sinh học, cụ thể là tốc độ phản ứng chậm và một số vấn đề khơng thể dự đốn được. Đối với những nhược điểm vừa nêu, tốc độ phản ứng chậm cĩ thể hợp lý vì thời gian cần thiết để xảy ra các phản ứng (retention times) được tính bằng tuần hoặc tháng. Tuy nhiên, nhược điểm khơng thể dự đốn được thì khơng hợp lý. Nếu tất cả các điều kiện cần thiết được xác định, đảm bảo và duy trì thì tình trạng của quá trình sản xuất đĩ sẽ dự báo được. Giữa các yếu tố tiên quyết chủ yếu thì điều kiện quyết định cho sự thành cơng của sản xuất compost là sự hiểu biết cặn kẽ và ứng dụng các nguyên tắc cơ bản của quá trình. Nếu khơng cĩ sự hiểu biết này, thì các kế hoạch thiết kế và vận hành sản xuất compost sẽ khơng được chuẩn bị đầy đủ. Những kiến thức về sinh học dựa trên kiến thức về những nguyên tắc cơ bản của quá trình. Kiến thức naỳ cho phép cĩ thể đưa ra những đánh giá hợp lý về từng kỹ thuật làm compost và sự ứng dụng những kỹ thuật đĩ. Lợi ích hiển nhiên của kiến thức là giúp ích cho việc lựa chọn một hệ thống phù hợp nhất để thực hiện các nhiệm vụ đã đưa ra. Thêm một lợi ích kèm theo nữa là khả năng đánh giá chính xác hệ thống thử nghiệm. 3.2 ĐỊNH NGHĨA: Cĩ 2 định nghĩa về compost: đầu tiên là định nghĩa theo đúng thuật ngữ, phân biệt sản xuất compost với các dạng phân hủy sinh học khác. Thứ hai là định nghĩa trên quan điểm sinh thái. 3.2.1 Định nghĩa theo đúng thuật ngữ: Định nghĩa phân biệt sản xuất compost với các quá trình sinh học khác nhau là: “ Composting is the biologycal decomposition of biodegradable solid waste under controlled predominantly aerobic conditions to a state that is sufficiently stable for muisance – free strorage and handling and is satisfactorily matured for safe use in agriculture” “Sản xuất Compost là sự phân huỷ sinh học của các chất thải rắn dễ phân huỷ sinh học dưới những điều kiện hiếu khí hồn tồn cĩ kiểm sốt thành chất ở tình trạng ổn định hồn tồn, khơng gây cảm giác khĩ chịu khi lưu trữ, sử dụng và trưởng thành để sử dụng an tồn trong nơng nghiệp”. Các thuật ngữ và các cụm từ được sử dụng kết hợp với nhau để phân biệt những điểm khác nhau của sản xuất comost với các quá trình phân huỷ khác là: “biological decomposition” (phân hủy sinh học), “biodegradable” (dễ phân hủy sinh học), “under controlled predominantly aerobic conditions” (dưới những điều kiện hiếu khí hồn tồn cĩ kiểm sốt), “sufficiently stable” (ổn định hồn tồn), và “mature” (trưởng thành). Cụm từ: “biological decomposition” cĩ ý là sự phân huỷ đã được tiến hành và hồn thành bởi vi sinh vật. “Biodegradable” nĩi đến cơ chất và sự dễ bị ảnh hưởng do quá trình phân huỷ bởi các chủng vi sinh vật, vd: vi khuẩn, nấm…. Những chất này là Các chất ở dạng hợp chất hữu cơ được tạo từ vi sinh vật hoặc bởi sự tổng hợp hố học (như halogenated hydrocarbons - những hydrocarbon bị halogen hĩa) Sự phân huỷ những chất hữu cơ tổng hợp địi hỏi hoạt động của 1 số chủng VSV nhất định dưới các điều kiện đặc biệt. Cụm từ “under controlled predominantly aerobic conditions”cĩ 2 ý nghĩa: 1) là sự phân biệt sản xuất compost với các quá trình phân huỷ sinh học ngẫu nhiên diễn ra trong tự nhiên (vd: bãi rác hở, trong rừng, trên cánh đồng…). 2) phân biệt sản xuất compost với quá trình phân hủy kị khí ( biogas). Tiêu chuẩn của sự “ổn định” là an tồn và lưu trữ khơng gây mùi khĩ chịu. Tiêu chuẩn cho sự “trưởng thành” ( hoai mục hồn tồn)” là định hướng để sử dụng trong nơng nghiệp. 3.2.2 Định nghĩa trên quan điểm sinh thái: “Composting is a decomposition process in which the substrate is progressively broken down by a succession of population of living organisms. The breakdown products of one population serve as the subtrate for the succeeding population. The succession is initiated by way of the breakdown of the complex molecules in the raw substrate to simpler forms by microbes indigenous to the substrate.” “Sản phẩm compost là quá trình phân huỷ mà trong đĩ cơ chất liên tục bị phân hủy bởi các quần thể VSV kế tục nhau. Sản phẩm của sự phân hủy của quần thể VSV này sẽ làm cơ chất cho quần thể vi sinh vật tiếp theo. Các quá trình nối tiếp nhau bắt đầu bằng cách phân hủy những phân tử phức tạp trong cơ chất thơ thành các dạng đơn giản hơn bởi các VK cĩ sẵn trong cơ chất 3.3 SINH VẬT THỰC HIỆN CHUYỂN HĨA COMPOST Các vi sinh vật ưa ấm, vi sinh vật chịu nhiệt như mesophilis và thermophilic và nấm chiếm ưu thế trong tổ chức sinh vật trong suốt giai đoạn đầu và giai đoạn hoạt động chuyển hĩa tích cực (active stage – giai đoạn nhiệt độ cao) của quá trình ủ compost. Cĩ thể phân chia các VSV thành các nhĩm theo hình thái của chúng là “VK cĩ hình thái đầy đủ” (“bacteria proper”) và “VK dạng sợi”. Thật ra, VK dạng sợi đơn giản là VK bị “phân nhánh” , nĩ là 1 loại khuẩn tia.(Khuẩn tia là nhĩm VSV cĩ tính chất trung gian giữa vi khuẩn và nấm. Chúng cĩ hình dạng tương tự như nấm nhưng với chiều rộng của tế bào từ 0,5 – 1,4 m, trong cơng nghiệp, nhĩm VSV này được sử dụng rộng rãi để sản xuất chất kháng sinh.) Thường thì khuẩn tia khơng xuất hiện với số lượng lớn cho đến khi hết giai đoạn nhiệt độ cao của quá trình ủ phân compost. Ngẫu nhiên cùng với sự xuất hiện của khuẩn tia là sự biến mất nhanh chĩng của cellulose và chất gỗ (lignin). Mặc dù một vài VK phân giải Nito cĩ thể cĩ mặt, nhưng các điều kiện khơng cho phép phân giải nitơ. Sự bắt đầu cho giai đoạn ổn định của quá trình là sự xuất hiện của SV hoại sinh. Nguồn dinh dưỡng cho SV hoại sinh là từ các VSV hoại sinh khơng hoạt động khác và các chất thải đang phân hủy. Các dạng đầu tiên mới xuất hiện là các dạng cực nhỏ (như paramecium – lồi sinh vật đơn bào cĩ lơng mịn, amoeba - amip, rotifer - phiêu sinh vật đa bào cĩ khoang giả cực nhỏ). Dần dần, các dạng lớn hơn như sên và trùng đất trở nên nhiều. Nằm trong số đĩ là Lumbricuse terestris, L. rubellus, và Eisenia foetida. Khối lượng compost sẽ thay đổi khá lớn tại thời điểm bắt đầu xuất hiện trùng đất. Dĩ nhiên, trùng đất vẫn cĩ thể xuất hiện từ từ vào thời gian trước đĩ, thậm chí ở gần đầu giai đoạn. Lợi ích tiềm tàng được xác nhận khi sử dụng trùng đất trong sản xuất compost đã khuyến khích phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất “vermiculture”. 3.3.1 Phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất: Hình 3.1: Red californian Khi nĩi đến phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất, cần phải luơn luơn ghi nhớ rằng: trong sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất compost luơn luơn cĩ trùng đất, và sản phẩm cuối cùng đĩ chính là chất bài tiết mà trùng đất thải ra sau khi phân giải chất thải. Và đĩ cũng chính là “sản phẩm compost”. Trong số các lợi ích được nêu của “vermiculture” cĩ 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 cĩ 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 cĩ chất lượng hơn hẳn sản phẩm compost truyền thống Khơng phải lồi trùng đất nào cũng đều phù hợp để sản xuất compost (tạo ra protein và chất bài tiết). Trong các lồi trùng đất cĩ thể giữ lại sản xuất compost, lồi thường dùng là lồi được gọi là trùng đỏ californian “red californian”( Eisenia foetida). Ban đầu, người ta chọn loại trùng này để tăng khối lượng cơ chất được sử dụng và theo cách đĩ làm tăng lượng phân compost được tạo thành. Đáng tiếc, kết quả của những cố gắng đĩ khơng tích cực lắm và các nỗ lực đã chuyển hướng sang cải tiến khả năng sinh sản của chúng cũng như cố gắng làm tăng tuổi thọ của trùng. Mỗi con trùng lồi “californian” trưởng thành cĩ chiều dài 6-8 cm, đường kính 3 -4 mm. trọng lượng trung bình khoảng 1g. Thời gian sống cĩ thể lên đến 6 năm. Thành phần chính trong 1 con trùng là nước, nước chiếm 70 – 95% khối lượng. Phần cịn lại (khoảng 5 -30%) chủ yếu là protein. Sản phẩm compost làm từ trùng cĩ khối lượng khơ cơ bản như sau: protein khoảng 53 – 72%, mỡ khoảng 1 – 17%, và chất khống là 9 – 23%. Sản xuất compost bằng trùng đất cĩ thể được tiến hành ở quy mơ nhỏ. Một module sản xuất cơ bản cĩ khoảng 60000 con trùng, chúng sống trên diện tích cĩ chiều dài: 2m, rộng 1m, tạo thành 1 lớp phẳng. Cơ chất được phủ trên lớp trùng đất với bề dày khoảng 15 – 25cm. Tùy thuộc điều kiện khí hậu, cĩ thể dùng một mái che đơn giản để bảo vệ lớp trùng đất. Cũng giống như nhiều quá trình sinh học khác, trùng đất cần các điều kiện thuận lợi. Vì vậy, cần chăm sĩc cẩn thận các lớp trùng đất, cung cấp cho chúng các điều kiện tốt nhất, đặc biệt là nguồn dinh dưỡng, độ ẩm (70 – 80%), và nhiệt độ ( 20 -25o). Thêm vào đĩ, cần cĩ 1 chế độ cho ăn (thêm cơ chất ) nhất định cho lớp trùng đất để đảm bảo chúng tăng trưởng tốt nhất và sự phân hủy diễn ra tối ưu. Mặc dù trùng đất sinh ra trong quá trình chỉ là nguồn protein thấp, nhưng chúng kiềm hãm phần lớn chất ơ nhiễm kim loai nặng trong cơ chất. Lý do là trùng cĩ xu hướng giữ các chất ơ nhiễm này trong mơ của chúng. Tính tốn cho thấy một module cơ bản 60000 con trùng cĩ thể sản xuất trên 800kg chất mùn trong Mặc dù phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất xứng đáng được đặc biệt lưu tâm đến, nhưng nĩ cĩ những hạn chế rất nghiêm trọng và cần được kiểm sốt một cách chặt chẽ, đặc biệt trong các hệ thống quy mơ lớn (nghĩa là lớn hơn 10Mg/ngày). Hơn nữa, cĩ những nơi sản xuất mà các điều kiện cần thiết cho quá trình xử lý bằng trùng khơng thể đạt được. Ví dụ điều này cĩ thể xảy ra ở các hệ thống quy mơ nhỏ khi xử lý các cơ chất tương đối đồng nhất. 3.3.2 VSV thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost Sử dụng “inoculums” trong sản xuất compost đã đặt ra nhiều nghi vấn hay nĩi đúng hơn là phản đối. Rõ ràng, sử dụng inoculums là tương xứng với nhu cầu bổ sung VSV nếu như khơng cĩ đủ quần thể VSV và SV cĩ sẵn trong cơ chất để phân huỷ (làm compost) cơ chất Nét đặc trưng ở các chất thải dễ gặp trong sản xuất compost là chúng thường cĩ sẵn các quần thể vi sinh trong mỗi loại chất thải, và việc thêm vào “inoculums” thì khơng cần thiết. Ngược lại, thêm “inoculums” sẽ cĩ lợi với các chất thải khơng cĩ sẵn quần thể VSV hoặc cĩ nhưng khơng đủ. Ví dụ các chất thải như chất thải trong quá trình sản xuất dược phẩm, chất thải bị tiệt trùng hay khử trùng, và chất thải cĩ thành phần đồng nhất ( mùn cưa hoặc vỏ bào gỗ, trấu, chất thải của dầu thơ …) Nếu xác định là cĩ nhu cầu cần inoculums, thì phải nghiên cứu sản xuất 1 inoculums, trừ khi đã cĩ sẵn inoculums thích hợp. Như sẽ được trình bày trong thảo luận dưới đây, việc nghiên cứu sản xuất 1 inoculums là một nhiệm vụ khĩ khăn, nĩ địi hỏi tiến hành bởi 1 nhà vi sinh vật cực giỏicĩ những hiểu biết sâu sắc về quá trình sản xuất compost. Một khĩ khăn thật sự là trên thực tế việc sản xuất ra sản phẩm compost là 1 quá trình chuyển hĩa được thực hiện bởi nhiều nhĩm vi khuẩn nối tiếp nhau liên tục, tuần tự tương tác với cơ chất. Muốn nghiên cứu sản xuất inoculums thì bước đầu tiên phải nhận diện ra những nhĩm VSV này, sau đĩ phải phác họa được vai trị của từng nhĩm sinh vật đã được nhận diện. Xác định chính xác VSV và tìm hiểu được vai trị hợp lý của chúng là việc cực kỳ khĩ khăn khi các quần thể vi khuẩn trong quá trình là hỗn hợp nhiều quần thể sinh vật khác nhau. Để đạt hiệu quả, những sinh vật trong inoculum phải cạnh tranh thắng lợi với những sinh vật cĩ sẵn trong chất thải. Khả năng cạnh tranh của sinh vật được bổ sung vào sẽ bị ảnh hưởng bất lợi nếu cứ cấy đi cấy lại nhĩm VSV nhằm duy trì mơi trường VSV đĩ. Nĩi tĩm lại, tình hình sử dụng inoculums khơng khả quan vì quần thể sinh vật cĩ sẵn trong chất thải quá phong phú, đĩ cũng là đặc điểm của hầu hết những chất thải được bổ sung inoculums chuẩn bị sản xuất ra sản phẩm 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 mơ hình trình diễn. Hơn nữa, cần chú ý rằng, thơng thường, những chủng sinh vật thêm vào khơng cạnh tranh tốt dưới điều kiện sản xuất thực tế . Nếu cần bổ sung 1 inoculum hoặc thêm VSV , cĩ thể sử dụng phân ngựa đã phân hủy, thành phẩm compost , hoặc 1 loại đất mùn màu mỡ . Tất cả 3 vật liệu vừa nêu đều cĩ chứa 1 hệ vi sinh vật rất phong phú. 1 hình thức bổ sung “inoculums” thường được sử dụng trong thực tế làm compost là: tuần hồn, bổ sung trở lại 1 phần thành phẩm compost “mass inoculation”, nghĩa là, thêm sản phẩm compost vào nguyên liệu đầu vào. Ngồi khả năng cĩ thể cải tiến kết cấu của chất thải đầu vào, “mass inoculation” cĩ hiệu quả hay khơng vẫn cịn chưa chắc chắn. 3.4 CÁC YẾU TỐ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT COMPOST: Ngồi sự cĩ mặt của những sinh vật cần thiết, những yếu tố chính ảnh hưởng lên quá trình sản xuất compost cĩ thể được nhĩm thành 03 nhĩm chính là: nhĩm những yếu tố dinh dưỡng, mơi trường và vận hành. Tầm quan trọng tương đối của mỗi một loại yếu tố được xác định bằng quan hệ của nĩ đối với sự sinh trưởng và hoạt động của những sinh vật chủ yếu (then chốt) trong quá trình. Những sinh vật quan trọng này quyết định tốc độ và quy mơ của việc sản xuất ra sản phẩm compost, bởi vì chúng cĩ hệ enzym phức tạp để cho phép chúng tấn cơng, phân giải, và sử dụng chất hữu cơ trong rác thải tươi (thơ). Những sinh vật khác chỉ cĩ thể sử dụng những sản phẩm đã bị phân hủy (sản phẩm trung gian). Do đĩ, sản xuất ra sản phẩm compost từ chất thải là kết quả của những hoạt động – như đã nĩi tới ở phần trước – được thực hiện bởi nhiều nhĩm vi khuẩn nối tiếp nhau liên tục, tuần tự tương tác với cơ chất Nĩi ngắn gọn, các nhĩm sinh vật cứ lần lượt chuẩn bị điều kiện cho các nhĩm tiếp sau. 3.4.1 Các yếu tố dinh dưỡng: Nguồn dinh dưỡng nhất định trong chất thải chỉ được các vi khuẩn sử dụng nếu cĩ sẵn Tính “cĩ sẵn” thể hiện dưới 2 mặt – gọi là hố học và vật lý. Một chất dinh dưỡng được gọi là “cĩ sẵn” về mặt hĩa học đối với 1 loại vi khuẩn hoặc 1 nhĩm vi khuẩn nếu nĩ là 1 phần của phân tử cho phép dễ dàng bị 1 loại hay nhiều loại VK tấn cơng. Thơng thường sự tấn cơng ,cĩ nghĩa là sự bẻ gãy chất hữu cơ hay phân hủy, được thực hiện bởi enzym mà VK cĩ hoặc cĩ khả năng tổng hợp. Tính “cĩ sẵn” về mặt vật lý cĩ nghĩa là khả năng VK cĩ thể tiếp cận. Nĩ phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng hoặc thể tích trên diện tích bề mặt hạt rác thải, những đại lượng này phụ thuộc vào kích cỡ hạt chất thải. 3.4.1.1 Nguyên tố đa lượng và vi lượng: Những chất dinh dưỡng cĩ thể được phân thành 2 loại: “đa lượng” và “vi lượng”. Các nguyên tố đa lượng bao gồm: C, N, P, Ca và K. Tuy nhiên, hàm lượng Ca và K cần thiết thì thấp hơn nhiều so với C, N và P. Bởi vì chúng chỉ cần hiện diện với hàm lượng “vết”, chúng thường được gọi là “nguyên tố vết khơng thể thiếu” Trong thực tế, hầu hết chúng trở nên độc nếu nồng độ vượt quá vết. Nằm trong số những nguyên tố vết khơng thể thiếu cịn cĩ Mg, Mn, Co, Fe, S. Hầu hết những nguyên tố dạng vết cĩ vai trị trong việc trao đổi tế bào chất. Cơ chất là nguồn gốc cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượng cần thiết. Cho dù cĩ sự bất ổn định trong quá trình hoạt động, nhưng trong thực tế, muốn cĩ lợi ích bắt buộc phần lớn hoặc tất cả cơ chất của quá trình sản xuất compost phải là chất thải. Sự bất ổn định được đề cập đến ở đây cĩ nguyên nhân là do giữa các nguyên liệu khác nhau cĩ những dị biệt về sự “sẵn cĩ” 1 số chất dinh dưỡng đối với vi khuẩn. Những dị biệt về sự “sẵn cĩ”, đến lượt nĩ, lại phụ thuộc vào sự chênh lệch độ bền giữa các phân tử hữu cơ trước sự tấn cơng của vi khuẩn. Và sự chênh lệch độ bền là nguyên nhân dẫn tới những khác biệt về tốc độ quá trình. Ví dụ những vật liệu cĩ độ bền cao là lignin (gỗ) và chitin (lơng vũ, động vật cĩ vỏ cứng) và vài dạng xenlulơ. 3.4.1.2 Tỷ lệ C:N (carbon/nitơ) Tỷ lệ C:N là hệ số dinh dưỡng chính. Dựa trên nhu cầu carbon và nitơ tương đối cho sự phát triển của tế bào, tỷ lệ trên lý thuyết là 25:1. Tỷ lệ này nhấn mạnh chủ yếu vào lượng carbon; bởi vì trong sự trao đổi chất của vi khuẩn và tổng hợp tế bào chất, lượng Carbon được sử dụng nhiều hơn Nitơ. Theo đĩ, lượng C khơng chỉ được sử dụng trong sự hình thành thành tế bào hay màng tế bào, chất nguyên sinh, và tổng hợp các sản phẩm để lưu trữ, mà phần lớn chúng được ơxy hĩa tạo ra CO2 trong quá trình trao đổi chất. Ngược lại, N chỉ được sử dụng như 1 chất dinh dưỡng , được gọi là thành phần thiết yếu của nguyên sinh chất. Do đĩ, quá trình chuyển hĩa cần nhiều C hơn so với N Trong quản lý chất thải, tỷ lệ C:N biến động rất lớn. Nĩi chung, tỷ lệ này lớn hơn tỷ lệ 8-10oC “cĩ sẵn”: 1N “cĩ sẵn” (cần ghi chú sự nhấn mạnh ở chỗ “cĩ sẵn”). Trong thực tiễn sản xuất compost, tỷ lệ này vào khoảng 20:1 đến 25:1. Theo kinh nghiệm chung, nếu tỷ lệ C:N vượt quá giới hạn vừa nêu, tốc độ phân hủy sẽ bị chậm lại. Ngược lại, nếu tỷ lệ thấp hơn 20:1, N cĩ khả năng bị thất thốt. Lý do thất thốt N bởi vì N dư chuyển hĩa thành N trong NH3. Giai đoạn chuyển hĩa tích cực (active stage) trong sản xuất compost cĩ đặc điểm là nồng độ pH và nhiệt độ khá cao, đặc điểm này cĩ thể gây ra sự bay hơi của NH3. Ở 1 nước đang phát triển, tỷ lệ C:N khơng thuận lợi, cao cĩ thể được hạ thấp xuống bằng cách bổ sung thêm chất thải cĩ nhiều nitơ vào nguyên liệu đầu vào. Nếu khả năng kinh tế cho phép, cĩ thể hạ._. tỷ lệ C:N bằng cách thêm phân bĩn N hĩa học, như phân urê, hay amơni sunphát (NH4)2SO4. Trái lại, chất thải cĩ nhiều C cĩ thể được sử dụng để nâng tỷ lệ C:N thấp. Nồng độ N và tỷ lệ C:N trong các loại rác thải và chất thải khác nhau được liệt kê trong bảng dưới. 3.4.1.3 Phân tích C và N Trong những phương pháp phân tích hữu ích để xác định lượng N, phương pháp Kjeldahl tiêu chuẩn vẫn luơn là phương pháp vừa thực tiễn vừa cĩ chất lượng. Xác định lượng C rất khĩ khăn ở những nước đang phát triển bởi vì nĩ cần được trang bị thiết bị phân tích đắt tiền và người phân tích cũng cần cĩ kỹ năng chuyên mơn cao. Để cĩ được mẫu đại diện trong phạm vi nghiên cứu do các phương pháp phân tích hiện nay đề xuất, rất hẹp và là cơng việc hết sức khĩ khăn, nhất là khi với lượng chất thải hỗn tạp như chất thải rắn. Phương pháp “Stop-gap” (tạm gọi là “lấp đầy khoảng trống”) thích hợp với sản xuất compost trong quản lý chất thải rắn được dùng để tính tốn hàm lượng C dựa trên một cơng thức phát hiện vào 1950 .Cơng thức như sau: Bảng 3.1: Hàm lượng N và tỷ lệ C:N cĩ trong những loại rác thải và chất thải Chất thải Hàm lượng N Tỷ lệ C:N Bùn hoạt tính 5 6 Máu 10 – 14 3.0 Phân bị 1.7 18 Bùn đã phân hủy 2 – 6 4 – 28 Mỡ cá, bã cá 6.5 – 10 5.1 Rác trái cây 1.5 34.8 Cỏ bị xén 3 – 6 12 – 15 Phân ngựa 2.3 25 Cỏ hỗn hợp 214 19 Phân bắc 5.5 – 6.5 6 – 10 Rác rau củ, khơng kể các loại rau đậu 2.5 – 4 11 – 12 Phân heo 3.8 4 – 19 Thân, lá khoai tây 1.5 25 Phân gia cầm 6.3 15 Bùn tươi 4 – 7 11 Mùn cưa 0.1 200 – 500 Rơm, yến mạch 1.1 48 Rơm, lúa mì 0.3 – 0.5 128 – 150 Nước tiểu 15 – 18 0.8 Theo bảng báo cáo những giá trị xác định bằng cơng thức nằm trong khoảng 2% - 10% các giá trị thu được trong phịng thí nghiệm. Trong trường hợp khơng phân tích được C và N , người ta cĩ thể đưa ra 1 giả định khả thi dựa trên thành phần cơ chất. Giả định là nếu tỷ lệ thể tích chất thải thơ (loại rác thực phẩm trong quá trình chuẩn bị nấu ăn, hay trong quá trình chuẩn bị những thứ để nấu ăn, hay các loại phân tươi) màu xanh (hay tính theo màu) đối với chất thải khơ, khơng xanh dao động trong khoảng 1 – 4, tỷ lệ C:N sẽ thuộc phạm vi “cho phép”. 3.4.1.4 Kích cỡ hạt: Kích thước các hạt trong chất thải là yếu tố cĩ liên quan đến dinh dưỡng, bởi vì chất thải là cơ chất trong quá trình sản xuất compost và cơ chất lại chính là nguồn dinh dưỡng. Sự liên quan đến dinh dưỡng là do bởi ảnh hưởng của kích cở của mỗi hạt trên tính “sẵn cĩ” về mặt vật lý của chất dinh dưỡng, nghĩa là, khả năng tiếp cận chất dinh dưỡng. Như đã trình bày trước đây, kích cỡ hạt quyết định tỷ lệ khối được phơ bày thành bề mặt “mass-to-surface” và, do đĩ, quyết định khối hạt tiếp xúc trực tiếp với sự tấn cơng của VSV. Bởi vì tỷ lệ này càng tăng khi kích thước hạt càng nhỏ, tốc độ phân huỷ ( tốc độ sản xuất compost) theo lý thuyết sẽ tăng khi kích cỡ hạt càng nhỏ. Tuy nhiên, tăng tính theo lý thuyết khơng phải lúc nào cũng là hiện thực trong thực tế. Thất bại cĩ thể do 1 hay nhiều yếu tố. Ví dụ như bản chất vật lý của cơ chất cĩ thể làm hạn chế kích thước cho phép tối thiểu. Người ta định nghĩa “kích thước cho phép tối thiểu” là kích thước nhỏ nhất cho phép mà nếu nhỏ hơn nữa sẽ ảnh hưởng cĩ hại đến quá trình compost. Cuối cùng, tiêu chuẩn để xác định kích thước cho phép tối thiểu là với kích thước hạt đĩ cĩ thể tạo thành cơ chất cĩ trạng thái xốp vừa đủ cĩ khả năng chịu đựng áp lực thơng khí cần thiết. Độ xốp phụ thuộc phần lớn vào sức bền của cấu trúc của chất liệu hạt. Nguyên vật liệu cĩ cấu trúc chắc, khỏe, chịu được lực nén ép như gỗ, rơm, và giấy, giữ được độ xốp cao với kích thước hạt rất nhỏ. Những chất thải nêu trên cĩ kích cỡ hạt thích hợp khoảng 1,5 đến 7 cm. Kích thước hạt phù hợp đối với gỗ dạng dăm bào cĩ độ dày khoảng 1cm và cĩ chiều rộng khoảng từ 2 tới 5 cm. Những chất thải cĩ nguồn gốc từ sợi và do cắt tỉa cây cối (rác vườn) cĩ kích thước thích hợp từ 5 tới 10 cm. Nếu những nhánh cây và cành cây con cĩ đường kính nhỏ hơn 1 cm thì kính thước hạt cĩ thể lớn hơn. Kích thước hat cho phép tối thiểu đối với những loại rác mềm cĩ xu hướng lớn hơn bởi vì những hạt vật liệu mềm cĩ kích cỡ nhỏ quá mức cho phép cĩ khuynh hướng kết lại thành một khối vơ định hình đến mức rất ít lỗ xốp hoặc thậm chí khơng cĩ lỗ xốp nào. Như vậy, kích cỡ cho phép tối thiểu của rác thực vật tươi, rác thải rau quả và rác nhà bếp cĩ thể to khoảng 15cm và thậm chí cĩ 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 xồi) cĩ thể khơng cần giảm kích thước hoặc nếu cĩ là rất ít Nếu khơng trộn lẫn với các vật liệu lĩt đáy đủ loại, phân động vật khơng 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 lĩt đáy. Trong một nước đang phát triển, kinh tế và kỹ thuật là những trở lực ngăn cản việc tiến hành giảm kích thước rác thải trong sản xuất compost. Sự giảm kích cỡ luơn luơn được tiến hành với một thiết bị cắt hoăc máy xay nghiền, đĩ thường là thiết bị lớn và đắt tiền .Vì thế cĩ thể chọn giải pháp khác cho việc cắt giảm kích thước, đĩ là đảo trộn vật liệu để làm cho chúng gãy vỡ, bị rách, bị dập một cách tương đối .Đảo trộn cĩ thể được thực hiện với trống quay hoặc thùng quay.. 3.4.2 Những yếu tố Mơi Trường Những yếu tố mơi trường chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình sản xuất compost là nhiệt độ, nồng độ pH, độ ẩm, và độ thơng khí. Ý nghĩa của các yếu tố mơi trường đối với quá trình sản xuất compost là chúng – cĩ thể là từng yêu tố hoặc nhiều yếu tố kết hợp lại - quyết định tốc độ và mức độ phân hủy. Theo đĩ, tốc độ và mức độ phân hủy tương ứng với mức độ trong đĩ mỗi yếu tố dinh dưỡng và yếu tố mơi trường đều tiến dần tới sự tối ưu. Nếu khiếm khuyết một yếu tố bất kỳ nào đĩ sẽ hạn chế tốc độ và mức độ phân hủy – cĩ thể nĩi 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. 3.4.2.1 Nhiệt độ Mặt dù cĩ những lập luận rất thuyết phục nĩi 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 cịn 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 đĩ lại giảm xuống khoảng nhiệt độ mesophilic. Quá trinh sản xuất compost nào cũng tăng và giảm nhiệt độ như vậy trừ khi tiến hành biện pháp ngăn chận nào đĩ. Nếu nhiệt độ trên 650C quá trình sản xuất compost hầu như sẽ bị ảnh hưởng xấu 1 cách nghiêm trọng. Lý do là vi sinh vật hình thành bào tử tại mức nhiệt độ cao hơn 650C. Trừ khi chúng là VSV hoạt động trong khoảng nhiệt độ thermophilic, nếu khơng chúng sẽ rơi vào giai đoạn nghỉ hoăc chết . Vì vậy phương pháp sản xuất compost hiện nay sử dụng quy trình vận hành được thiết kế tránh nhiệt độ cao hơn 600C. 3.4.2.2 Độ pH Độ pH của khối ủ thơng thường thay đổi theo thời gian, như biểu diễn trên đường cong trong hình dưới. Như trên hình biểu diễn, vào giai đoạn đầu của quá trình sản xuất compost, độ pH thường bị giảm xuống , tuy nhiên chẳng bao lâu sau nĩ bất đầu tăng lên đến pH cao như pH = 9. Sở dĩ ban đầu pH giảm xuống là do những phản ứng tạo thành acid hữu cơ, những acid này sẽ đĩng vai trị là cơ chất cho quần thể vi sinh vật kế tiếp. Đường biểu diễn độ pH sau đĩ tăng lên tương ứng với việc VSV sử dụng những acid vừa sinh ra trong giai đoạn trước . Bởi vì độ pH tối thiểu trong giai đoạn giảm xuống ban đầu khơng gây ức chế đối với hầu hết các lồi VSV, khơng cần thiết phải cĩ chất đệm và nếu cĩ thậm chí nĩ cĩ thể cịn gây hệ quả bất lợi . Ví dụ, để nâng pH, người ta dùng nước vơi trong Ca(OH)2, việc này cĩ thể dẫn đến sự thất thốt N dưới dạng NH3-N tại nhiệt độ tương đối cao . Hơn nữa một vài nhà nghiên cứu báo cáo rằng cĩ thể thêm vơi vào quá trình sản xuất compost từ rác thải trái cây, bởi vì trong giai đoạn đầu, độ pH thường giảm xuống đột ngột hơn. Hình 3.3: Sự biến đổi của pH biểu diễn theo thời gian trong quá trình sản xuất compost 3.4.2.3 Yếu tố độ ẩm Một đặc điểm quan trọng của việc sản xuất compost từ rác thải đơ thị là mối quan hệ mật thiết giữa độ ẩm và sự thơng khí, đặc biệt là trong quá trình sản xuất compost theo phương pháp đánh luống (windrow composting). Cơ sở của mối quan hệ này dựa trên thực tế là nguồn oxy chủ yếu cần cung cấp cho quần thể vi khuẩn là khơng khí giữ lại trong những khe hở giữa những hạt chất thải. Việc khuếch tán oxy trong khơng khí vào bên trong khối chất thải để thỏa mãn nhu cầu oxy của vi sinh vật là khơng quan trọng lắm . Bởi vì trong các khe hở giữa những hạt chất thải cịn chứa độ ẩm tự do trong khối ủ, giữa độ ẩm và oxy cĩ sẵn phải cĩ một sự cân bằng . Để tiện sử dụng, sự cân bằng này cĩ thể được gọi tên là “độ ẩm cho phép”. Theo đĩ nĩ sẽ ở mức mà nếu cao hơn nữa sự thiếu oxy sẽ diễn ra và tình trạng kỵ khí sẽ bắt đầu phát triển Trong những tính chất vật lý của cơ chất ảnh hưởng lên “độ ẩm cho phép” cĩ yếu tố “khả năng chịu lực của cấu trúc” của các hạt trong cơ chất . “Khả năng chịu lực của cấu trúc” này quyết định hạt trong cơ chất cĩ dễ bị ảnh hưởng hay khơng trước sự biến dạng và lực nén Yếu tố độ ẩm ít ảnh hưởng đến sự làm thơng khí trong những phương pháp sản xuất compost sử dụng thùng kín để tiến hành quá trình (in-vessel compost system), trong đĩ chất thải bị đảo trộn gần như liên tục bằng máy. Tuy nhiên trong những hệ thống đĩ, ngồi sự hạn hẹp của các khoảng hở giữa các hạt, cịn cĩ những yếu tố khác làm ảnh hưởng đến ngưỡng trên của “độ ẩm cho phép”. Sự thu hẹp dần các khoảng hở giữa các hạt là khuynh hướng chung của vật liệu dính kết lại với nhau tạo thành khối trịn. Khuynh hướng này phát triển từ từ cho tới khi tồn bộ khối vật liệu chuyển sang dạng bùn nhão (slurry). Phạm vi độ ẩm tại thời điểm này trùng khớp với mức độ ẩm cao nhất cho phép. Trong những tính chất vật lý của cơ chất ảnh hưởng lên “độ ẩm cho phép” cĩ yếu tố “khả năng chịu lực của cấu trúc” của các hạt trong cơ chất . “Khả năng chịu lực của cấu trúc” này quyết định hạt trong cơ chất cĩ dễ bị ảnh hưởng hay khơng trước sự biến dạng và lực nén Hình 3.4: Biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và khơng khí (nghĩa là oxy) Yếu tố độ ẩm ít ảnh hưởng đến sự làm thơng khí trong những phương pháp sản xuất compost sử dụng thùng kín để tiến hành quá trình (in-vessel compost system), trong đĩ chất thải bị đảo trộn gần như liên tục bằng máy. Tuy nhiên trong những hệ thống đĩ, ngồi sự hạn hẹp của các khoảng hở giữa các hạt, cịn cĩ những yếu tố khác làm ảnh hưởng đến ngưỡng trên của “độ ẩm cho phép”. Sự thu hẹp dần các khoảng hở giữa các hạt là khuynh hướng chung của vật liệu dính kết lại với nhau tạo thành khối trịn. Khuynh hướng này phát triển từ từ cho tới khi tồn bộ khối vật liệu chuyển sang dạng bùn nhão (slurry). Phạm vi độ ẩm tại thời điểm này trùng khớp với mức độ ẩm cao nhất cho phép. Tầm quan trọng của việc giữ độ ẩm của cơ chất trên 40% đến 45% thường bị coi nhẹ trong quá trình sản xuất compost. Điều này thực chất rất quan trọng bởi vì độ ẩm thấp hơn sẽ kìm hãm hoạt động của vi khuẩn và tất cả vi khuẩn ngừng hoạt động tại độ ẩm 12% 3.4.3 Sự thơng khí Sản xuất compost kỵ khí so với hiếu khí Thoạt đầu, sản xuất compost kỵ khí được xem là 1 giải pháp khả thi cĩ thể thay thế cho sản xuất compost hiếu khívà người ta đã đưa ra nhiều lập luận mạnh mẽ bênh vực cho nĩ .Một trong những lý lẽ đĩ là khả năng cĩ thể giảm thiểu sự thất thốt N , một lý lẽ khác là cĩ thể kiểm sốt khí thốt ra tốt hơn . Thực tế là những ưu điểm này chưa bao giờ cĩ vẻ sẽ trở thành hiện thực. Thậm chí khi những ưu điểm này ở thành sự thật đi nữa, chúng khơng đủ để bù cho những nhược điểm trong hoạt động của quá trình kỵ khí. Những nghi ngờ về sự hiệu quả của quá trình sản xuất compost kỵ khí ngày càng nhiều và vào khoảng những năm cuối của thập niên 1960, sản xuất compost kỵ khí được xem là một giải pháp khơng được chấp nhận. Gần đây, đã cĩ xu hướng xem sản xuất compost là một quá trình hồn tồn hiếu khí . Tuy nhiên hiện mọi người cũng đang bắt đầu thừa nhận trong quá trình sản xuất compost, một giai đoạn kỵ khí ngắn hạn là cần thiết để phân hủy halogenated hydrocarbons. Giai đoạn kỵ khí ngắn hạn ngồi tác dụng trên cịn cĩ thể kết hợp làm giảm N thất thốt xứng đáng được đặc biệt lưu tâm. So sánh với phương pháp sản xuất compost kỵ khí, phương pháp sản xuất compost hiếu khí cĩ rất nhiều ưu điểm, trong đĩ cĩ: Sự phân huỷ xảy ra nhanh hơn. Nhiệt độ cao đủ để làm chết những mầm bệnh. Số lượng và nồng độ khí hơi thối giảm mạnh. Mùi khĩ chịu là vấn đề khơng thể tránh trong xử lý và thải bỏ chất thải. Để cải thiện đáng kể nồng độ và sự tập trung mùi trong sản xuất compost hiếu khí cần cung cấp đủ nhu cầu Oxi cho quần thể vi khuẩn hoạt động bằng cách sử dụng quy trình thơng khí thích hợp. Khí sinh ra cĩ thể được kiểm sốt bằng cách thu khí từ khối ủ compost do quá trình phân hủy và xử lý chúng bằng hệ thống xử lý hố học hay sinh học, nhờ vậy mùi hơi khĩ chịu sẽ giảm. Tốc độ thơng khí Tốc độ thơng khí sao cho khối compost duy trì hiếu khí (nghĩa là đáp ứng nhu cầu oxy của vi khuẩn) phụ thuộc bản chất và cấu trúc của các thành phần cuả rác thải và tùy thuộc vào phương pháp thơng khí. VD: nhu cầu Oxi của 1 quần thể vi khuẩn lớn và hoạt động nhiều, trong quá trình sản xuất compost chất thải dễ phân huỷ hiển nhiên sẽ lớn hơn nhu cầu Oxi của quần thể vi khuẩn thưa thớt và ít hoạt động hơn trong sản xuất compost nguyên vật liệu khĩ phân hủy. Tính tốn chính xác tốc độ thơng khí thích hợp cho mỗi trường hợp là 1 việc khĩ khăn. Khĩ khăn nảy sinh từ vấn đề là cĩ rất ít số liệu thực sử dụng kỹ thuật và trang thiết bị phù hợp với thực tế . Trong tài liệu cĩ quá nhiều dữ liệu, điều đĩ được chứng minh bằng kết quả của những cuộc điều tra trình bày ở dưới. Một trong những khảo sát đầu tiên là O2 thổi khí theo nhiều tốc độ khác nhau vào trống quay, sau đĩ đo nồng độ Oxy trong dịng khí thốt ra. Mặc dầu những điều kiện thực nghiệm khơng tính tốn chính xác tổng nhu cầu Oxi cần thiết cho nguyên liệu, nhưng kết quả thực nghiệm xác định được tốc độ tiêu thụ O2 . Tỷ lệ hơ hấp được tìm thấy là 1 (nghĩa là CO2 sinh ra: O2 tiêu thụ = 1). Trong 1 giai đoạn khác trong cùng khảo sát trên, các nhà nghiên cứu tập trung xác định mối quan hệ giữa sự tiêu thụ O2 với các yếu tố mơi trường chủ yếu. Một trong những phát hiện khơng mấy ngạc nhiên là tốc độ tiêu thụ O2 tăng lên tương quan với yếu tố tiến dần tới mức tối ưu . Dựa vào Những kết quả thu được từ nghiên cứu điều tra, và 1 số khảo sát khác, tốc độ thơng O2 được chứng minh phụ thuộc vào cường độ hoạt động của vi khuẩn. Khi đĩ tốc độ thơng khí sẽ giảm khi độ ổn định cuả compost tăng lên, nghĩa là compost đã “trưởng thành”. Dự đốn nhu cầu ơxy cần thiết 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 Sự thay đổi những tính chất vật lý . Hình thức bề ngồi Khối compost dần dần sậm lại, chứng tỏ quá trình compost diễn ra đúng hướng và thỏa đáng. Sản phẩm compost cuối cùng luơn luơn cĩ màu xám sẫm hoặc màu hơi nâu nâu. Mùi Chỉ vài ngày sau khi bắt đầu quá trình sản xuất compost một loạt các mùi khác nhau xuất hiện thay thế cho mùi vốn cĩ ban đầu của cơ chất Nếu như cơ chất là MSW thì mùi ban đầu là mùi rác tươi (thơ). Sau đĩ, nếu quá trình tiến triển theo hướng tốt thì các mùi tiếp theo cĩ thể được mơ tả chung chung là gây buồn nơn “faint cooking “; tuy nhiên nếu điều kiện khơng thuận lợi(ví dụ như tình trạng kỵ khí diển ra )thì mùi đặc trưng sẽ là mùi thối rửa. Nếu tỉ lệ C:N trong cơ chất thấp hơn 20:1 và pH khoảng 7,5 thì mùi chủ yếu là amoniac.Giai đoạn “trưởng thành” cuối cùng được tiêu biểu bằng mùi thơm của đất. Kích cỡ hạt. Các hạt cơ chất cĩ khuynh hướng ngày càng nhỏ vì sự phân rã và sự cọ sát diễn ra giữa các hạt , Ngồi ra, sự phân hủy làm cho các thớ sợi trở nên dịn, dễ gãy và làm cho vật chất khơng cĩ hình dạng nhất định trở thành cĩ dạng hạt. Sự phân hủy của chất rắn dễ bay hơi Mức độ và tốc độ phân hủy chất rắn dễ bay hơi là những thơng số vận hành chủ yếu.Thay đổi những thơng số này sẽ khiến phân hủy chất dể bay hơi, biến đổi cấu trúc phân tử và gia tăng độ ổn định. Một trong nhưng nguyên nhân quan trọng gây ra sự thay đổi này là sự phân hủy những cơ chất rắn dể bay hơi ( nghĩa là chất hữu cơ), oxy hĩa sinh học chúng, tạo ra sản phẩm là CO2. Bởi vì quá trình sản xuất compost là một quá trình phân hủy sinh học cĩ kiểm sốt, trong quá trình đĩ những chất phức tạp được phân hủy thành những chất đơn giản hơn, những cấu trúc phân tử phức tạp được thay thế bằng những cấu trúc phân tử đơn giản hơn những phân tử 1 phần hay hồn tồn bền vững cĩ khuynh hướng khơng thay đổi. Sự phân hủy chất rắn dể bay hơi và sự chuyển hĩa cấu trúc phân tử phức tạp đến dạng đơn giản hơn làm cho độ ổn định của chất hữu cơ làm cơ chất tăng lên. 3.4.4.2. Sử dụng đại lượng: Vai trị của các thơng số vận hành để phân tích và điều chỉnh những sai sĩt của quá trình sản xuất compost bổ sung cho chức năng dùng để giám sát quá trình của chúng. Những ví dụ minh họa vai trị kép này được trình bày: Ví dụ đầu tiên là về thơng số nhiệt độ: Nếu nhiệt độ của khối compost khơng tăng, hoặc tăng chậm rất chậm, mặc dù chất thải đã được đánh luống hay đã được đưa vào bể phản ứng xong, cĩ thể nhận định sau đây đúng: một số điều kiện trong quá trình sản xuất compost chưa hợp lý hoặc đã gây ức chế. Trong trường hợp đĩ, vấn đề cĩ khả năng xảy ra cao nhất là độ ẩm cao quá mức hoặc thấp quá mức. Mùi hơi ngày càng nhiều là dấu hiệu của độ ẩm quá mức. Ngược lại, khơng cĩ bất cứ mùi nào sẽ biểu thị cho độ ẩm quá thấp. 1 nguyên nhân khác khơng liên quan đến hơi ẩm là tỷ lệ C:N cao hơn mức giới hạn. Rất khĩ để phân tích vấn đề này vì trong thực tế, khi tỷ lệ C:N cao, thỉnh thoảng vẫn cĩ dấu hiệu tăng nhiệt độ. Khả năng thứ 3 là độ pH thấp hơn khoảng 5.5 hoặc cao hơn khoảng 8.5. Độ ẩm cao quá cĩ thể điều chỉnh bằng cách thêm vật liệu nặng (cĩ nhiều chất xơ). Một giải pháp khác là tăng cường làm thống khí. Làm thống khơng chỉ cung cấp oxi cần thiết, mà cịn làm hơi ẩm bay hơi. Thêm nước là biện pháp đương nhiên để điểu chỉnh độ ẩm quá thấp. Tỷ lệ C:N cao cĩ thể hạ thấp bằng cách thêm vào cơ chất với chất thải cĩ hàm lượng Nitơ cao (bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải; phân gia cầm, heo hay cừu). Nước vơi trong cĩ thể dùng để tăng độ pH. Tuy nhiên, dùng nước vơi trong sẽ dẫn tới một số khĩ khăn đã được trình bày trong phần nĩi về pH. Một sự thay đổi đột ngột trong thơng số vận hành là dấu hiệu của quá trình phát triển compost khơng bình thường. Vì vậy, 1 sự gián đoạn bất ngờ khi nhiệt độ đang tăng vọt theo cấp số mũ sẽ biểu thị cho 1 tình huống hạn chế sự phát triển, ví dụ như độ ẩm trong luống compost cao quá mức hoặc hệ thống làm thống trong hệ thống sản xuất compost cĩ gì đĩ trục trặc. Cho dù làm thống khơng thích hợp hoặc độ ẩm khơng đủ, vấn đề nào cũng đột ngột làm chậm lại sự gia tăng nhiệt độ hoặc thu ngắn giai đoạn nhiệt độ duy trì cao. Mùi hơi là dấu hiệu của sự thiếu hụt oxi, thường là vì cơ chất cĩ độ ẩm quá cao. Nếu độ ẩm khơng phải là nguyên nhân, hệ thống hoặc quá trình làm thống khơng đầy đủ cĩ thể là nguyên nhân kế tiếp. Lý do là mùi hơi thường cĩ liên quan với VSV kỵ khí, mặc dù hơi thơ thiển, nhưng lúc này khứu giác giống như là 1 thiết bị quan trắc. Cĩ thể sử dụng 1 máy đo Oxy; tuy nhiên, mặc dù hiệu quả hơn, đáng tin cậy hơn, nĩ rất đắt tiền. Với 1 hệ thống tự động, lượng oxi trong khơng khí “cấp vào” hiển nhiên sẽ lớn hơn trong dịng khơng khí thốt ra. 3.4.4.3 Đo lường độ ổn định của sản phẩm/quá trình: Xem sản xuất compost là 1 giải pháp xử lý chất thải, người ta khơng ngừng tìm kiếm thí nghiệm nào vừa thực tế về mặt khoa học vừa tiết kiệm để xác định mức độ ổn định của quá trình hay của sản phẩm. Do đĩ, rất nhiều thí nghiệm và kỹ thuật phân tích đã được xem xét. Vấn đề là tất cả những thí nghiệm đĩ ít hay nhiều đều cĩ những khiếm khuyếtlàm giảm tính cĩ ích của chúng. Ví dụ như với thí nghiệm dựa trên những thay đổi tính chất vật lý của sản phẩm compost hay cơ chất, thí nghiệm này thường cĩ tính chủ quan cao, và đã chủ quan thì thường khĩ cĩ được thơng tin xác thực. Sự nhầm lẫn sự ổn định với ổn định tạm thời gây ra bởi lượng hơi ẩm thấp minh họa cho tính chủ quan. Một khiếm khuyết khác rất thường gặp là thiếu tính tổng quát, thể hiện dưới dạng những giá trị khơng thích hợp. Ví dụ như thí nghiệm xác định độ ổn định dựa trên nồng độ chất rắn dễ bay hơi. Giả thiết cho thí nghiệm này là tất cả chất liệu chứa chất rắn dễ bay hơi sẽ phân hủy với tốc độ như nhau và phân hủy sinh học giống y như nhau. Từ giả thiết này, do thiếu tính tổng quát, sẽ cĩ thể xuất hiện những lý luận sai lầm. Các khiếm khuyết nĩi chung nhanh chĩng được khắc phục nhờ những cải tiến phương pháp phân tích và sự tiến bộ trong kỹ thuật phân tích Nhưng rất tiếc, những tiến bộ đĩ cũng địi hỏi người thực hiện phải cĩ trình độ chuyên mơn cao và sử dụng những trang thiết bị đắt tiền. Tỷ lệ C:N thấp: Cĩ tỷ lệ C:N thấp hơn 20:1 thì khơng nhất thiết biểu thị ổn định; và do đĩ nếu dùng nĩ để đo tính ổn định hoặc sự tăng trưởng cĩ lẽ khơng phù hợp. Tỷ lệ C:N của phân tươi (khơng bao gồm lớp trải nền) thường thấp hơn 20:1. Nhiệt độ sau cùng giảm xuống thấp: Trong 1 trong những thí nghiệm đầu tiên, tiêu chuẩn để đạt được tính ổn định là khối compost(composting mass) giảm dần và giảm liên tục nhiệt độ sau cùng. Tính kỹ thuật này dựa trên sự thật rằng sự giảm sút nhiệt độ xảy ra do khơng cịn vật liệu dễ phân hủy (khơng ổn định). Ưu điểm của thơng số này là sử dụng nĩ ở đâu cũng đều như nhau; kiểu tăng giảm nhiệt độ (nghĩa là hình dạng của đường cong nhiệt độ) thế nào vẫn biểu diễn cùng 1 tính chất, bất kể vật liệu được sản xuất compost là gì. Nhưng mặc dù nĩ đáng tin cậy, thí nghiệm này tốn thời gian, khơng cĩ tính kỹ thuật ứng dụng tổng quát, và phụ thuộc vào độ tự tỏa nhiệt của vật liệu. Tuy nhiên, thí nghiệm này hồn tồn hợp lý khi ứng dụng ở các nước đang phát triển và cho những vận hành sản xuất nhỏ và vừa ở các nước cơng nghiệp. Self-heating capacity(khả năng tự sinh nhiệt) Thí nghiệm, về khả năng tự sinh nhiệt của vật liệu, là biến số cho sự thay đổi giảm nhiệt độ sau cùng. Làm thí nghiệm này là đưa mẫu vào bình Dewar flasks. Bình Dewar được quấn trong nhiều lớp vải lĩt cơtơng hoặc bất kỳ chất liệu cách nhiệt nào khác. Sau khi quấn, bình Dewar được đặt trong lị ủ. Mức độ ổn định được biểu thị bởi mức độ tăng nhiệt độ sau đĩ. Phương pháp này tổng quát vì sự giảm sút thơng số nhiệt độ là như nhau trong mọi tình huống.. Nhược điểm của nĩ là rất mất thời gian, , cĩ thể là rất nhiều ngày. Tuy nhiên, nĩ khá đơn giản, tương đối rẻ, và hợp lý để sử dụng trong các nước đang phát triển. Mức độ oxi hố: Một tiêu chí khác dùng để đo lường sự ổn định sự khác biệt rộng rãi giữa tỷ lệ vật liệu dễ phân hủy trong nguyên liệu đầu vào “feedstock” và trong mẫu đang làm thí nghiệm. Tỷ lệ vật liệu dễ phân hủy cĩ nghĩa là nồng độ chất cĩ thể oxy hĩa. Do đĩ, phương pháp được thiết kế để xác định lượng chất dễ phân hủy, nghĩa là, tính tốn chất cĩ thể oxi hố, trong 1 mẫu đại diện. Cơ sở cho thí nghiệm là sự khác nhau giữa nồng độ vật liệu dễ phân hủy trong rác thải thơ và trong mẫu đang thí nghiệm biểu thị mức độ ổn định của mẫu. Cơ sở để sử dụng khả năng oxy hĩa khử tính tốn độ “trưởng thành” là độ oxy-hĩa sẽ tăng khi tăng sự khống hố các hợp chất hữu cơ. Sự tăng lên đĩ được gây ra bởi các hoạt động của vi khuẩn khi cĩ mặt chất hữu cơ dễ phân hủy. Sự cĩ mặt chất hữu cơ dễ phân hủy làm tập trung hoạt động của vi khuẩn, do đĩ lượng oxi được hấp thu cũng tăng lên làm giảm khả năng oxi hĩa. Một nhà nghiên cứu trình bày rằng độ ổn định sẽ đạt được nếu khả năng oxi hĩa của khu vực lõi của một luống < 50mV thấp hơn độ ơxy hĩa ở khu vực ngồi cùng. Rõ ràng tiêu chuẩn này khơng ứng dụng cho “in-vessel composting”(hệ thống sản xuất compost trong thết bị kín). Một thiếu sĩt quan trọng của khi tính tốn bằng khả năng oxi hố là thí nghiệm thiếu độ chính xác và nĩ rất nhạy cảm, cĩ thể bị ảnh hưởng bởi các nhân tố tác động. Fungus growth: Sự sinh trưởng của nấm Hiệu quả của sự (maturity) “trưởng thành” hay hoai mục cơ chất lên tốc độ lớn lên và sự phát triển của các bào tử nấm Chaetomium gracilic là cơ sở để đo lường sự hoa._. đĩ được đổ xuống sàn đáy silo. Sau khi được giảm kích thước, vật liệu compost tiếp tục được chuyển đến sàn cao nhất của silo thứ 2, và quá trình lặp lại giống như ở silo thứ 1. Thời gian lưu trong cả 2 silo, cái trước cái sau, khoảng 6 ngày. Sau khi chuyển ra khỏi silo thứ 2, vật liệu compost sẽ được đánh luống và được để cho “trưởng thành” với khoảng thời gian từ 1 đến 2 tháng. Hệ thống sản xuất compost dạng trong kênh mương Hệ thống này kết hợp giữa thổi khí và đảo trộn. Nĩ sử dụng 1 con kênh hoặc thiết bị phản ứng hở, đặt nằm ngang khá dài. Đáy kênh hay đáy thiết bị được đục lỗ phía dưới và thiết bị được trang bị 1 máy đảo trộn di động để đảo trộn vật liệu. Hình 3.12: Hệ thống sản xuất compost dạng trong kênh mương Những loại hệ thống này đơi khi cũng được gọi tên là hệ thống “sàn được thổi khí và đảo trộn ” (Thơng thường máy đảo trộn sử dụng kiểu băng tải di động khơng ngừng - “travelling endless belt” hay là trống quay – “rotting drum”) Bên cạnh hiệu quả hoạt động của máy đảo trộn vật liệu, khối compost cịn được thơng khí nhờ được thổi khí thơng qua những lỗ nhỏ dưới đáy máng. Thơng thường nếu điều chỉnh tần suất di chuyển (hoạt động) của thiết bị đảo trộn một cách thích hợp thì người ta cĩ thể khơng cần thổi khí mà vẫn khơng làm ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống. Tuy nhiên, đơi khi người ta vẫn sử dụng biện pháp thổi khí nếu muốn kiểm sốt nhiệt độ. Chu trình sản xuất compost bắt đầu bằng việc đổ rác thải đã được giảm kích thước vào bể, sau đĩ thiết bị đảo trộn di động sẽ di chuyển để tiến hành đảo trộn đống rác thải. Đồng thời khí sẽ được thổi xuyên qua đống vật liệu. Thiết bị đảo trộn đảo tồn bộ đống vật liệu sản xuất compost mỗi ngày một lần. Nhà sản xuất đề nghị thời gian lưu trong máng nên là 6 ngày. Sau đĩ vật liệu sản xuất compost sẽ tiếp tục được đánh luống trong 1 đến 2 tháng. Hiện nay trên thị trường cĩ rất nhiều hệ thống sản xuất compost sử dụng những thiết kế tương tự như hệ thống Metro. Buồng ủ compost Fairfield Thiết bị này cĩ đặc điểm là làm thống khí bằng cách sử dụng thiết bị khuấy trộn kết hợp với thổi khí. Cấu tạo gồm một bể hở hình trụ trong đĩ cĩ gắn 1 dãy những mũi khoan rỗng, ở mép mũi khoan cĩ đục lỗ. Những mũi khoan được đỡ bởi một cầu nối gắn với trục ở trung tâm của bể phản ứng. Cầu nối cùng với tập hợp các mũi khoan được quay chầm chậm bản thân các mũi khoan cũng xoay khi cầu nối quay. Khơng khí thốt ra từ những lỗ đục lỗ trên mũi khoan và xâm nhập vào vật liệu compost khi mũi khoan đi xuyên qua khối compost. Thời gian lưu compost trong buồng ủ compost Fairfield khơng xác định. Nếu thời gian lưu nhỏ hơn 2 hoặc 3 tuần thì vật liệu phải được đánh luống để đảm bảo sản phẩm compost ổn định. CHƯƠNG 4 : MƠ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1 Nghiên cứu lý thuyết Thu thập các tài liệu về compost và quá trình ủ compost, những nghiên cứu đã thực nghiệm về compost trên các vật liệu khác nhau. Thu thập tài liệu về tính chất của vỏ cà phê. 4.2 Nghiên cứu thực nghiệm 4.2.1 Mơ hình thực nghiệm Mơ hình cĩ dạng đống hình chĩp nĩn, cao 30 cm, đường kính đáy 40cm, bên ngồi được đậy bằng bạt giúp giữ nhiệt cho đống ủ. Mơ hình hiếu khí với dạng thổi khí tự nhiên 30 cm 40 cm Hình 4.1: Mơ hình thí nghiệm Hình 4.2 : Hình ảnh mơ hình ủ compost 4.2.2 Phân tích chỉ tiêu đầu vào 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 Bảng 4.1: Các chỉ tiêu đầu vào của vỏ cà phê Thành phần Đơn vị Vỏ cà phê Nhiệt độ 0C 30 Độ ẩm % 15 Chất hữu cơ % 74 C % 35 N % 1.8 4.2.3 Vận hành mơ hình ủ compost Quy trình ủ thực hiện như sau: Thổi khí tự nhiên Nguyên liệu đầu vào (vỏ cà phê, phân chuồng, men vi sinh, đường cát, phân lân , urê) Phối trộn và kiểm tra các thơng số đầu vào Hiếu khí Ổn định Thành phẩm Hình 4.3: Quy trình thực hiện ử phân compost Từ 4 đến 5 giờ trước khi tiến hành ủ, bơm khoảng 5 lít nước sạch vào thùng sau đĩ, cho tồn bộ men sinh học, đường, và phân urê vào thùng chứa nước nĩi trên và khuấy đều cho tan hết. + Vỏ quả cà phê được trải đều trên mặt đất, + Rải phân chuồng vãi đều trên bề mặt vỏ quả cà phê + Tiếp theo rải phân lân nung chảy 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. Tiếp theo phun đều lượng ở thùng chứa vào đống nguyên liệu. Đánh đống nguyên liệu lại như mơ hình trên theo kích thước cao 30cm đường kính đống là 40 cm. Lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu đầu vào: Độ ẩm, nhiệt độ, hàm lượng chất hữu cơ, N tổng, mầu sắc. Các thơng số phân tích được giới thiệu trong bẳng sau: Bảng 4.2: Bảng so sánh thành phần các nguyên liệu đầu vào Mơ hình Vỏ cà phê(kg) Men vi sinh(g) Đường cát(kg) Phân chuồng (kg) Vơi bột(kg) Phân lân(kg) Phân urê(kg) Đối chứng 10 0 0,02 2 0,15 0,5 0,1 Mơ hình 1 10 100 0,02 2 0,15 0,5 0,1 Mơ hình 2 10 150 0,02 2 0,15 0,5 0,1 Mơ hình 3 10 200 0,02 2 0,15 0,5 0,1 Mơ hình 4 10 250 0,02 2 0,15 0,5 0,1 Bảng 4.3: Đặc tính nguyên liệu đầu vào của các mơ hình Nghiệm thức Đối chứng Mơ hình 1 Mơ hình 2 Mơ hình 3 Mơ hình 4 Mầu sắc Vàng nâu Vàng nâu Vàng nâu Vàng nâu Vàng nâu Nhiệt độ(0C) 30.5 30 30 30.5 31 Độ ẩm (%) 65 64.5 66 66.5 66 Chất hữu cơ (%) 86 86.5 85 85 86 N tổng (%) 2.4 2.45 2.35 2.5 2.4 Thí nghiệm được thực hiện 3 lần. Trong quá trình ủ theo dõi các chỉ tiêu: Nhiệt độ, pH, độ sụt lún kiểm tra hằng ngày. Độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng N, C kiểm tra 3 ngày/lần. Tất cả các chỉ tiêu thực hiện 3 lần/mẫu, sau đĩ lấy kết quả trung bình. 4.3 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 4.3.1 phương pháp phân tích. Phân tích các chỉ tiêu: pH, nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, C, N, P, K. Nhiệt độ: Sử dụng nhiệt kế thủy ngân, cắm trực tiếp vào giữa mơ hình và đọc kết quả. pH: pH của mẫu được xác định bằng cách pha mẫu với nước cất theo tỷ lệ 1 mẫu : 5 nước cất rồi sử dụng máy đo pH để xác định. Độ ẩm Cân mẫu phân tích vào đĩa Sấy 100 – 105 0C trong 18 – 24 tiếng Hút ẩm 1h sau đĩ đem cân lại Cơng thức xác định độ ẩm: Độ ẩm = Trong đĩ: m1: khối lượng chất hữu cơ ban đầu m2: Khối lượng chất hữu cơ sau sấy (m2 = m – m0) m0: Khối lượng đĩa sấy m : Khối lượng đĩa sấy và rác sau sấy Chất hữu cơ Chất hữu cơ sau khhi phân tích độ ẩm đem nghiền nhỏ bằng cối và chày(kích thước hạt <1mm khi đã qua ray, phần cịn dư để phân tích N, C) Cân khối lượng mẫu đã xử lý vào cốc nung Đốt 5500C trong 1h Hút ẩm đem cân Cơng thức xác định: %CHC = Trong đĩ: m1 : khối lượng chất hữu cơ đem đốt ban đầu m2 : khối lượng chất hữu cơ sau đốt (m2 = m – m0) m0 : Khối lượng cốc m2 : khối lượng cốc và chất hữu cơ cân được sau đốt Hàm lượng C Từ % CHC ta tính dược ngay % C theo cơng thúc sau: %C = Hàm lượng N Vơ cơ hĩa mẫu Cân 100g CHC đã sấy kho tuyệt đối cho vào bình Kjeldahl, cho tiếp 5 ml H2SO4 đậm đặc sẽ thấy xuất hiện màu nâu đen (do nguyên liệu bị ooxxy hĩa). Cho them 200mg chất xúc tác, lắc nhẹ, đậy kín để khoảng 3 phút. Đặt bình Kjeldah lên bếp đun, đậy miệng bình bằng phễu thủy tinh. Trong khi đun theo dõi sự mất màu đen của dung dịch trong bình đun, khhi thấy dung dịch gàn như trong suốt thì lắc nhẹ bình để kéo hết các phần tử trên thành bình cịn chưa bị oxy hĩa và dung dịch. Tiếp tục đun cho đến khi dung dịch trong hồn tồn. Để nguội bình rồi chuyển tồn bộ sang bình định mức 100ml, dùng nước cất vơ đạm tráng lại bình Kjeldah và định mức đến vạch. Cất đạm Chuyển 50ml dung dịch trong bình định mức trên và bình cất đạm cĩ sãn 50ml nước cất và 3 giọt thuốc thử tashiro lúc này trong bình cĩ màu tím hồng. Tiếp tục cho vào bình cất 15ml NaOH 40% cho đến khi tồn bộ dung dịch chuyển sang màu xanh lá mạ (thêm 5ml NaOH 40% nếu dung dịch trong bình chưa chuyển hết sang màu lá mạ). Tiến hành lắp hệ thống chưng cất đạm, cho vào bình hứng 20 ml H2SO4 0.1N và 3 giọt thuốc thử Tashiro, đặt đầu ống sao cho ngập ống sinh hàn, bật cơng tắc cất đạm. Sau khi cất đạm 10 – 12 phút để kiểm tra NH4OH cịn được tạo ra khơng, dùng giấy quỳ thử đầu ống sinh hàn. Nếu giấy quỳ khơng đổi màu xanh là được, ngưng cất đạm, đợi hệ thống nguội mới tháo hệ thống đem ra đi rửa. Chuẩn độ Chuẩn độ H2SO4 dư trong bình chính bằng NaOH 0.1N cho đến khi mất màu tím hồng và chuyển sang màu xanh lá mạ. Ghi nhận thể tích NaOH 0.1N sử dụng: Trong đĩ: v1 : số ml H2SO4 cho vào bình hứng v2 : số ml NaOH 0.1N đã chuẩn độ A : Số mg nguyên liệu 1,42 : hệ số, cứ 1ml H2SO4 dùng để trung hịa NH4OH thì tương đương với 1.42mg Nito. Xác định Photpho tổng Mẫu phân đã nghiền nhỏ trộn đều từ đĩ chọn mẫu để phân tích Cân 2g mẫu khơ cho vào bình Kjeldahl 500ml Cho vào bình 20 – 25 ml hỗ hợp H2SO4 + HNO3 đun trên bếp điện Trong khi tro hĩa, theo định kỳ lắc bình và bổ sung 1 – 1.5ml HNO3 đặc, vì HNO3 bay hơi Mỗi lần cho axit HNO3 phải để bình nguội khi khơng cĩ khí màu nâu thốt ra thì cần thiết phải them HNO3 Quá trình tro hĩa kết thúc khi dung dịch trong bình cĩ màu trắng Sau khi tro hĩa xong để nguội bình rồi them vào bình 100 ml nước đun đến sơi để loại trừ bớt HNO3 Lọc để loại trừ phần kết tủa trong dung dịch axit Sillic thạch cao cát, sét rửa phần cặn trên giấy lọc bằng nước cất nĩng. Dịch lỏng và nước rửa vào bình định mức 200ml, định mức tới vạch, lắc đều dung dịch sẽ chia làm 2 phần, một phần để xác định K Lấy 200 ml dung dịch cho vào bình định mức bằng nước tới vạch. Dung dịch đã pha lỗng 10 lần này dùng để xác định so màu photpho Tiếp theo chuẩn bị đường cong chuẩn theo bảng dưới: Từ loạt dung dịch chuẩn, đo dộ hấp thu, vẽ bản đồ A= F(C), sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lấy bình phương y= ax +b. Từ độ hấp thu Am của mẫu, tính nồng độ Cm sau đĩ tính hàm lượng photpho tổng STT 0 1 2 3 4 5 6 Ml dung dịch P-PO4 chuẩn 0 1 2 3 4 5 - ml nước cất 50 49 48 47 46 45 - ml mẫu photpho 0 0 0 0 0 0 ml dung dịch molybdate 2.0 ml ml SnCl2 0.25 ml =5 giọt C (micro gam) 0 2.5 5 7.5 10 12.5 - C (mg/l) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.255 - Độ hấp thu đo ở bước song 690 nm ? ? ? ? ? ? ? Xác định Kali tổng Sử dụng phương pháp quang kế ngọn lửa với thể tích 100ml mẫu đã cĩ ở trên. Cĩ thể sử dụng phương pháp đo bằng máy hấp thu nguyên tử (ASS). Tiến hành như sau: Cân 1g mẫu cho vào cố sứ 300ml đốt ở 5000C trong 1h. Cho vào 2ml axit HCl chuẩn độ với 6ml nước. Đun sơi 10 phút, tiếp tục cho vào bình 30ml nước và đun sơi, sau đĩ làm lạnh. Cho tới 100ml, sau đĩ đem đo bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA-6800A ở bước sĩng 766.5 nm. Ghi chú: Mẫu phân tích 3 – 5 lần để lấy kết quả. Kết quả báo cáo là kết quả trung bình Số liệu được báo cáo ở phụ lục Phương pháp xử lý số liệu Số liệu được xử lý bằng phần mềm Excel.  CHƯƠNG 5 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 5.1 Thơng số vận hành và đặc tính sản phẩm compost Sau 60 ngày ủ tạo ra được compost thành phẩm với kết quả được thể hiện bảng sau: Bảng 5.1: Kết quả thí nghiệm ủ compost Nghiệm thức Đối chứng Mơ hình 1 Mơ hình 2 Mơ hình 3 Mơ hình 4 Thơng số vận hành Thời gian ủ (ngày) 65 60 60 60 60 Nhiệt độ (0C) 30 - 55 30 - 62 30 - 64 30 - 65 30 - 65 pH 5.7 – 8.2 5.6 – 8.4 5.5 – 8.5 5.5 – 8.5 5.5 – 8.5 Độ ẩm (%KLU) 57 58 57 57 57 Tổng lượng nước thêm vào (lít) 6 6 6 6 6 Tổng lượng men vi sinh cho vào (g) 0 100 150 200 250 Đặc tính sản phẩm Màu sắc sản phẩm Nâu Nâu đen Nâu đen Nâu đen Nâu đen Khối lượng cịn lại (kg) 10.5 10.3 10.2 10.2 10.2 Độ ẩm(%KLU) 32 31 31 31 30.5 Chất hữu cơ (% KLK) 45 38 37 36 36 5.2 Kết quả Trong quá trình ủ compost theo dõi các chỉ tiêu: nhiệt độ, độ ẩm, pH, độ sụt giảm thể tích, CHC, hàm lượng C, N kết quả thu được như sau: 5.2.1 Độ sụt giảm thể tích Trong 65 ngày ủ với mẫu đối chứng và 60 ngày ủ đối với các mẫu cịn lại ta thấy các mơ hình cĩ độ sụt giảm độ cao một cáh rõ rệt, số liệu cụ thể như sau: Bảng 5.2 Kết quả độ giảm thể tích Ngày Đối chứng Mơ hình 1 Mơ hình 2 Mơ hình 3 Mơ hình 4 Độ sụt giảm thể tích (%) 0 100 100 100 100 100 3 97 95 95 95 94 6 94 90 86 85 84 9 87 84 80 78 76 12 80 78 76 73 72 15 75 72 71 70 70 18 73 69 67 66 66 21 71 69 64 63 63 24 69 67 61 60 60 27 68 65 58 57 57 30 67 63 56 54 54 33 64 60 54 51 51 36 63 57 52 49 48 39 61 55 50 47 46 42 60 53 48 46 44 45 59 51 47 45 43 48 58 49 46 44 42 51 57 48 45 43 41 54 56 47 44 42 40 57 55 46 43 42 40 60 54 46 43 42 40 63 53 65 53 Tất cả các mẫu đều sụ giảm thể tích, chứng tỏ vi sinh vật hoạt đọng chúng sử dung chất hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống. Độ sụt giảm thể tích ở 5 mơ hình cĩ thể biểu diễn bằng đồ thị dưới đây: % Hình 5.1: Đồ thị biểu diễn độ sụt giảm thể tích % Nhận xét: Nhìn vào hình 5.1 ta thấy những ngày đầu do vi sinh vật chưa thích nghi nên độ sụt giảm thể tích thấp. Bắt đầu từ ngày thứ 3 trở đi tốc độ sụt giảm thể tích tăng nhiều và chậm lai kể từ ngày thứ 12 và bắt đầu ổn định từ ngày 45 cho đến khi kết thúc quá trình Tuy nhiên ta thấy những ngày đầu độ sụt giảm của các mơ hình là tương đương nhau. Từ ngày thứ 3 thì mơ hình đối chứng sụp giảm thể tích từ 95% tới ngày 12 thì cịn 80%. Cịn 4 mơ hình cĩ men vi sinh độ sụt giảm thể tích từ 95% ngày thứ 3 đến ngày thứ 12 cịn 72%. Bên cạnh đĩ đén khi kết thúc quá trình ủ phân thì mơ hình đối chứng khơng cĩ men vi sinh độ sụt giảm cịn tới 53%. Trong khi đĩ 4 mơ hình kia cĩ sử dụng men vi sinh thì kết thúc quá trình ủ phân độ sụt giảm thể tích chỉ cịn hơn 40%. Điều này chứng tỏ mơ hình cĩ men vi sinh vật thì quá trình phân hủy xảy ra nhanh hơn và hiệu quả hơn mơ hình khơng sử dụng men vi sinh. 5.2.2 Nhiệt độ Trong 65 ngày ủ với mẫu đối chứng và 60 ngày ủ đối với các mẫu cịn lại ta thấy các mơ hình đều cĩ nhiệt độ thay đổi liên tục từ 30 – 65 0C. Số liệu cụ thể về sự thay đổi nhiệt độ của các mơ hình được trình bày cụ thể trong bảng sau: Bảng 5.3: Biến thiên nhiệt độ trong các đống ủ Ngày Đối chứng Mơ hình 1 Mơ hình 2 Mơ hình 3 Mơ hình 4 Biến thiên nhiệt độ (0C) 0 32.0 32.5 32.5 33.0 33.5 1 34.0 34.5 34.5 35.0 35.0 2 37.5 38.0 38.5 39.0 39.5 3 39.0 41.0 41.5 42.0 42.5 4 41.0 45.0 46.0 47.0 48.0 5 45.0 49.0 50.0 51.0 51.5 6 50.0 54.0 55.0 57.0 57.5 7 54.5 58.5 59.5 61.0 61.5 8 53.0 60.0 62.0 63.5 64.0 9 52.5 62.0 64.0 65.0 65.0 10 50.0 60.5 62.5 63.0 62.5 11 48.0 58.5 60.0 60.5 60.5 12 45.5 56.5 57.5 58.0 58.5 13 43.0 53.5 54.0 54.5 55.0 14 42.0 50.0 51.5 51.5 52.0 15 40.0 47.5 48.0 48.5 49.0 16 38.0 43.0 44.0 45.0 46.0 17 37.0 39.0 41.5 42.0 42.5 18 36.5 38.0 39.0 39.5 40.0 19 35.0 36.5 37.5 38.0 38.5 20 34.0 35.0 36.0 36.5 37.0 21 34.0 34.0 35.0 35.0 35.5 22 33.0 33.5 34.5 34.5 35.0 23 32.5 33.5 33.5 34.0 34.5 24 32.5 33.5 33.5 34.0 34.5 25 32.5 33.5 33.5 34.0 34.5 26 32.5 33.0 33.5 34.0 34.5 27 32.5 33.0 33.0 33.5 34.5 28 32.5 33.0 33.0 33.5 34.5 29 32.5 33.0 33.0 33.5 34.0 30 32.0 33.0 33.0 33.5 34.0 31 32.0 33.0 33.0 33.5 34.0 32 32.0 32.5 33.0 33.0 34.0 33 32.0 32.5 33.0 33.0 34.0 34 32.0 32.5 33.0 33.0 34.0 35 32.0 32.5 32.5 33.0 34.0 36 32.0 32.5 32.5 33.0 33.5 37 31.5 32.5 32.5 33.0 33.5 38 31.5 32.0 32.5 33.0 33.5 39 31.5 32.0 32.5 32.5 33.5 40 31.5 32.0 32.5 32.5 33.5 41 31.5 32.0 32.5 32.5 33.0 42 31.5 31.5 32.0 32.5 33.0 43 31.5 31.5 32.0 32.5 33.0 44 31.5 31.5 32.0 32.5 33.0 45 31.5 31.5 32.0 32.0 33.0 46 31.5 31.5 32.0 32.0 33.0 47 31.5 31.5 32.0 32.0 33.0 48 31.0 31.5 32.0 32.0 32.5 49 31.0 31.0 32.0 32.0 32.5 50 31.0 31.0 31.5 32.0 32.5 51 31.0 31.0 31.5 32.0 32.5 52 31.0 31.0 31.5 31.5 32.5 53 30.5 31.0 31.5 31.5 32.0 54 30.5 31.0 31.5 31.5 32.0 55 30.5 31.0 31.5 31.5 32.0 56 30.5 30.5 31.5 31.5 32.0 57 30.5 30.5 31.5 31.5 32.0 58 30.0 30.5 31.5 31.0 32.0 59 30.0 30.5 31.5 31.0 31.5 60 30.0 30.5 31.5 31.0 31.5 61 30.0 62 30.0 63 30.0 64 30.0 65 30.0 Hình 5.2: Biến thiên nhiệt độ trong đống ủ compost Nhận xét: Nhìn vào hình 5.2 ta thấy nhiệt độ cĩ sự thay đổi rõ rệt. Vào 4 ngày đầu vi sinh vật chưa thích nghi nên nhiệt độ tăng chậm ở cả 5 mơ hình, bắt đầu từ ngày thứ 5 nhiệt độ tăng rõ rệt chứng tỏ cĩ sự hoạt động mạnh của vi sinh vật hiếu khí trong điều kiện thermophilic. Trong điều kiện này, vi sinh vật sẽ chuyển hĩa các chất hữu cơ phức tạp thành đơn giản. Sau đĩ nhiệt độ khối ủ bắt đàu giảm dần từ ngày thứ 9 đến ngày thứ 20 là 35 0C và ổn định dần đến ngày cuối cùng là 300C. Điều này chứng tỏ nhiệt độ là chỉ thị tăng trưởng của các vi sinh vật hiếu khí như nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn. Nĩ thể hiện vi sinh vật trong những ngày đầu thích nghi và chuyển sang pha ưu nhiệt và trưởng thành. Vi sinh vật đã cĩ sự thích nghi phù hợp với cả 5 mơ hình. Bên cạnh đĩ ta cịn thấy ở 4 mơ hình cĩ sử dụng men vi sinh nhiệt độ tăng cao từ ngày thứ 5 đến ngày thứ 9 lên tới 650C cịn ở mơ hình đối chứng khơng sử dụng men vi sinh thì nhiệt độ chỉ lên đến 52.5 0C. Chứng tỏ các mơ hình sử dụng men vi sinh hữu cơ thì vi sinh vật hoạt động mạnh hơn và hiệu quả hơn. 5.2.3 pH Trong 65 ngày ủ với mẫu đối chứng và 60 ngày ủ đối với các mẫu cịn lại ta thấy các mơ hình đều cĩ pH dao động từ 5.5 – 8.5 được thể hiện cụ thể trong bảng dưới đây. Bảng 5.4: Bảng dao động pH trong đống ủ compost Ngày Đối chứng Mơ hình 1 Mơ hình 2 Mơ hình 3 Mơ hình 4 Độ pH 0 7.4 7.2 7.2 7.1 7.1 1 7.0 6.8 6.7 6.8 6.7 2 6.5 6.4 6.3 6.3 6.4 3 6.3 5.9 5.8 5.7 6.1 4 6.1 5.7 5.6 5.6 5.7 5 5.7 5.6 5.5 5.5 5.5 6 6.2 5.8 5.7 5.8 5.8 7 6.7 6.5 6.4 6.3 6.2 8 6.9 6.7 6.6 6.7 6.9 9 7.2 6.9 7.0 7.1 7.2 10 7.5 7.3 7.4 7.5 7.6 11 7.3 7.5 7.7 7.8 7.9 12 7.8 7.9 8.1 8.2 8.1 13 8.2 8.4 8.5 8.5 8.5 14 7.9 8.3 8.4 8.3 8.3 15 7.8 8.1 8.2 8.1 8.0 16 7.7 7.8 7.9 8.0 7.8 17 7.6 7.5 7.6 7.7 7.6 18 7.5 7.4 7.5 7.6 7.5 19 7.7 7.6 7.4 7.5 7.4 20 7.6 7.7 7.6 7.7 7.5 21 7.4 7.8 7.7 7.8 7.6 22 7.3 7.6 7.8 7.6 7.6 23 7.4 7.5 7.5 7.5 7.8 24 7.6 7.6 7.7 7.4 7.7 25 7.3 7.4 7.4 7.5 7.6 26 7.5 7.3 7.3 7.3 7.5 27 7.3 7.5 7.4 7.2 7.4 28 7.2 7.4 7.3 7.4 7.3 29 7.0 7.6 7.2 7.2 7.4 30 6.9 7.5 7.4 7.3 7.3 31 6.8 7.4 7.6 7.1 7.2 32 6.7 7.2 7.1 7.0 7.1 33 6.9 6.9 6.9 7.0 6.9 34 6.8 6.7 6.6 6.9 6.8 35 6.7 6.5 6.5 6.7 6.6 36 6.9 6.6 6.4 6.6 6.5 37 6.7 6.8 6.7 6.4 6.4 38 6.6 6.7 6.8 6.5 6.2 39 6.5 6.5 6.6 6.6 6.3 40 6.7 6.8 6.7 6.7 6.4 41 6.9 6.6 6.5 6.5 6.5 42 6.8 6.4 6.4 6.4 6.4 43 6.7 6.3 6.3 6.3 6.3 44 6.6 6.1 6.2 6.3 6.2 45 6.5 6.2 6.4 6.2 6.3 46 6.4 6.3 6.3 6.1 6.4 47 6.6 6.4 6.4 6.2 6.3 48 6.7 6.3 6.5 6.1 6.3 49 6.8 6.5 6.4 6.3 6.2 50 6.6 6.4 6.3 6.4 6.2 51 6.5 6.2 6.2 6.3 6.2 52 6.4 6.3 6.3 6.2 6.1 53 6.3 6.3 6.2 6.2 6.2 54 6.4 6.3 6.1 6.2 6.1 55 6.5 6.2 6.1 6.1 6.1 56 6.4 6.3 6.1 6.1 6.0 57 6.4 6.3 6.1 6.0 6.0 58 6.6 6.3 6.1 6.0 6.0 59 6.5 6.3 6.2 6.0 6.0 60 6.5 6.3 6.2 6.0 6.0 61 6.4 62 6.4 63 6.5 64 6.5 65 6.5 Hình 5.3: Biến thiên pH trong đống ủ compost Nhận xét Giá trị pH của các mơ hình đều nằm trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phân. Nhìn vào bảng 5.4 và hình 5.3 ta thấy giá trị pH của cả 5 mơ hình đều giảm nhanh trong 5 ngày đầu tiên, điều này chứng tỏ trong thời gian này vi sinh vật, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các axit hữu cơ. Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ các axit này tích tụ và làm giảm độ pH kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật, kìm hãm sự phân hủy lignin và cenlulose. pH bắt đầu tăng lên lại tuef ngày thứ 6 đến ngày thứ 30 trong thời gian này vi sinh vật tham gia vào quá trinh phân hủy các axit hữu cơ. Từ ngày 31 đến khi kết thúc quá trình ủ pH dao động trong khoảng 6,1 đến 7,2. Tuy nhiên ta thấy pH từ ngày thứ 6 trở đi tại các mơ hình cĩ sử dụng men vi sinh thì pH dao động ít hơn so với mẫu đối chứng. Điều này chứng tỏ dưới tác dụng vi sinh vật thì C và N cùng bị phân hủy đồng thời với nhau làm cho pH ổn định hơn. Độ ẩm Độ ẩm dao động trong quá trình ủ compost của 5 mơ hình thí nghiệm được thể hiện dưới bảng sau: Bảng 5.5: Thay đổi độ ẩm trong quá trình ủ phân Ngày Đối chứng Mơ hình 1 Mơ hình 2 Mơ hình 3 Mơ hình 4 Độ ẩm (%) 0 62.54 64.03 64.34 64.77 64.12 3 60.45 62.55 62.56 62.74 61.78 6 59.23 60.34 61.55 60.95 59.56 9 51.43 53.19 54.41 53.63 53.49 12 50.21 50.68 51.98 52.03 52.66 15 45.22 44.31 43.45 44.69 43.78 18 42.32 42.04 42.82 42.43 41.44 21 44.14 43.44 43.67 41.96 40.92 24 40.67 40.38 39.44 39.55 38.34 27 42.88 41.94 41.84 40.84 44.32 30 39.55 38.51 39.35 41.78 44.67 33 41.65 40.54 40.69 40.57 43.21 36 51.12 49.87 47.31 46.32 45.55 39 46.22 48.77 48.66 47.92 46.32 42 53.45 52.13 51.55 50.45 49.44 45 53.77 53.23 53.86 52.87 51.21 48 49.46 48.63 47.87 46.33 47.68 51 50.22 45.94 45.32 44.68 45.22 54 46.12 43.07 42.47 42.65 43.66 57 44.68 41.65 41.56 41.33 41.22 60 43.55 40.21 39.67 39.23 39.25 63 42.22 65 40.12 Hình ảnh thể hiện sự thay đổi độ ẩm trong ủ compost Hình 5.4: Thay đổi độ ẩm trong đống ủ compost Nhận xét Trong quá trình ủ độ ẩm được kiểm tra và duy trì nằm trong khoảng tối ưu để vi sinh vật phát triển mạnh. Chính vì vậy để đảm bảo độ ẩm trong khối ủ nằm trong khoảng tối ưu ta cần bổ sung thêm nước. Nhìn vào bảng 5.5 và hình 5.4 ta thấy độ ẩm những ngày đầu giảm dần vì vậy ta luơn cần bổ sung thêm nước để giúp quá trình phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật là tốt nhất. Hàm lượng chất hữu cơ Hàm lượng chất hữu cơ trong đĩng ủ được kiểm tra liên tục theo tần suất 3 ngày/lần. Hàm lượng chất hữu cơ biến thiên rõ rệt, số liệu cụ thể được trình bày trong bảng sau: Bảng 5.6: Hiệu quả phân hủy chất hữu cơ trong các mơ hình ủ compost Ngày Đối chứng Mơ hình 1 Mơ hình 2 Mơ hình 3 Mơ hình 4 Hiệu quả phân hủy chất hữu cơ (%) 3 5.35 8.38 8.56 8.91 8.94 6 7.30 10.23 11.03 11.05 11.10 9 10.79 17.32 18.43 19.43 19.53 12 14.92 19.36 20.12 20.53 20.32 15 15.32 19.89 21.23 22.69 22.69 18 16.34 22.35 22.56 24.87 24.68 21 17.22 23.56 24.31 25.21 25.61 24 18.78 24.45 25.89 26.29 26.54 27 19.33 25.67 26.33 27.19 27.86 30 20.56 27.15 28.02 28.45 28.68 33 21.04 28.84 29.21 30.06 30.61 36 21.76 30.16 31.23 31.57 31.92 39 23.78 31.12 32.31 33.07 33.09 42 24.56 32.68 33.32 34.32 35.02 45 25.35 33.71 35.14 35.65 36.22 48 26.33 35.35 36.22 37.01 37.72 51 27.76 36.31 37.78 38.11 38.31 54 28.12 37.42 38.55 39.12 39.81 57 30.33 39.03 40.02 40.31 41.41 60 31.21 40.11 41.11 41.55 41.63 63 32.65 65 32.69 Nhận xét Dựa vào bảng 5.6 ta thấy hiệu quả xử lý chất hữu cơ tăng nhanh trong những ngày đầu ở cả 5 mơ hình và bắt đầu tăng chậm kể từ ngày 12 trở đi. Mặt khác hiệu quả xử lý chất hữu cơ của 4 mơ hình cĩ sử dụng men sinh học trong 12 ngày đầu lên tới 20% trong khi đĩ hiệu quả xử lý của mẫu đối chứng cũng trong 12 ngày đầu là 14,92%. Điều này chứng tỏ tại 4 mơ hình cĩ sử dụng men vi sinh thì tốc độ phân hủy chất hữu cơ nhanh hơn và hiệu quả hơn so với mơ hình đối chứng Mặt khác ta thấy kết thúc quá trình ủ phân thì hiệu quả phân hủy chất hữu cơ của các mẫu sử dụng men vi sinh đều đạt trên 40% so với mẫu đối chứng chỉ đạt 32,69%. Như vậy việc bổ sung men vi sinh vào ủ phân giúp tăng khả năng phân hủy chất hữu cơ lên tới 30% 5.2.6 Hàm lượng C Hàm lượng C trong các mơ hình ủ được kiểm tra với tần suất 3ngày/lần. Hàm lượng C biến thiên rõ rệt, số liệu cụ thể được trình bày trong bảng dưới đây: Bảng 5.7: Kết quả hàm lượng C trong các mơ hình ủ Ngày Đối chứng Mơ hình 1 Mơ hình 2 Mơ hình 3 Mơ hình 4 Hàm lượng C (%) 0 51.72 51.77 51.79 51.74 51.78 3 48.97 47.45 46.78 46.36 46.33 6 47.54 46.43 46.14 45.87 45.69 9 46.23 42.34 41.65 41.25 41.12 12 43.95 41.23 39.49 39.21 39.12 15 43.57 41.02 38.75 38.56 38.57 18 43.16 40.46 38.12 38.04 37.94 21 42.66 39.67 37.45 37.47 37.37 24 42.23 39.24 36.94 36.82 36.67 27 41.85 38.86 36.36 36.23 36.16 30 41.32 38.23 35.96 35.89 35.56 33 40.75 37.67 35.57 35.34 35.02 36 40.32 36.96 35.18 35.02 34.78 39 39.79 36.32 34.76 34.56 34.36 42 39.67 35.65 34.28 33.76 33.53 45 39.13 32.85 32.32 31.32 31.05 48 38.77 31.94 30.59 29.78 29.67 51 37.94 31.45 29.45 29.16 29.11 54 37.68 30.24 28.85 28.45 28.36 57 36.95 29.54 28.63 28.05 28.02 60 36.26 29.45 28.55 27.98 27.88 63 35.25 65 35.21 Ta thấy hàm lượng C giảm dần từ khi bắt đầu ủ đến khi kết thúc, và được biểu diễn theo biểu đồ sau: Hình 5.5: Đồ thị biểu diễn sự giảm của hàm lượng C Nhận xét: Dựa vào hình 5.5 ta thấy hàm lượng C tại cả 5 mơ hình suy giảm rõ rệt chứng tỏ các quá trình xảy ra nhanh chĩng và đồng đều. Ở 4 mơ hình cĩ sử dụng men vi sinh ta thấy những ngày đầu hàm lượng C giảm nhanh, 9 ngày đầu hàm lượng C giảm từ 51,79% xuống cịn 41,25%, sau đĩ giảm đều và ổn định từ ngày 57 đến kết thúc quá trình ủ. Ở mơ hình đối chứng trong những ngày đầu hàm lượng C giảm nhanh từ khi bắt đầu ủ đến hết 12 ngày hàm lượng C từ 51,72% giảm xuống cịn 43,95% sau đĩ giảm dần và ổn định từ ngày 60 đến kết thúc quá trình ủ. Từ hàm lượng C giảm nhanh chĩng 9 ngày đầu hàm lượng C giảm từ 51,79% xuống cịn 41,25% ở 4 mơ hình cĩ sử dụng men vi sinh, và 12 ngày đầu hàm lượng C từ 51,72% giảm xuống cịn 43,95% ở mơ hình đối chứng. Ta thấy hàm lượng C ở 4 mơ hình sử dụng men vi sinh cĩ tốc độ phân hủy hàm lượng C nhanh hơn so với tốc độ phân hủy ở mơ hình đối chứng. 5.2.7 Hàm lượng N Hàm lượng N trong các mơ hình ủ được kiểm tra với tần suất 3 ngày/lần. Số liệu cụ thể được trình bày trong bảng sau: Bảng 5.8: Kết quả hàm lượng N Ngày Đối chứng Mơ hình 1 Mơ hình 2 Mơ hình 3 Mơ hình 4 Hàm lượng N (%) 0 2.10 2.15 2.15 2.15 2.15 3 2.05 2.05 2.03 2.0 2.01 6 1.97 1.9 1.85 1.84 1.83 9 1.90 1.75 1.73 1.71 1.7 12 1.8 1.65 1.6 1.58 1.55 15 1.75 1.5 1.5 1.48 1.45 18 1.7 1.4 1.4 1.35 1.35 21 1.65 1.35 1.3 1.3 1.25 24 1.6 1.3 1.25 1.24 1.1 27 1.55 1.25 1.20 1.20 1.08 30 1.5 1.25 1.20 1.15 1.07 33 1.45 1.2 1.15 1.10 1.07 36 1.4 1.2 1.10 1.10 1.06 39 1.35 1.15 1.10 1.08 1.06 42 1.35 1.15 1.10 1.08 1.05 45 1.35 1.15 1.08 1.05 1.05 48 1.3 1.1 1.08 1.05 1.05 51 1.3 1.1 1.08 1.05 1.05 54 1.3 1.1 1.08 1.05 1.05 57 1.3 1.1 1.08 1.05 1.05 60 1.3 1.1 1.08 1.05 1.05 63 1.3 65 1.3 Hình 5.6 : Đồ thị biểu diễn hàm lượng nito trong đống ủ Nhận xét Dựa vào hình 5.6 ta thấy rằng hàm lượng N tai tất cả các mơ hình đều giảm rõ rệt. Trong những ngày đầu tiên hàm lượng N giảm chậm nhưng khi đến ngày 6 đến ngày 18 thì hàm lượng N giảm nhanh và sau đĩ giảm ổn định đến kết thúc quá trình ủ. Nĩ thể hiện vi sinh vật trong nhũng ngày đầu thích nghi và sau đĩ đến giai đoạn tăng trưởng, ổn định Mặt khác ta thấy ở 4 mơ hình sử dụng men vi sinh, hàm lượng N giảm nhanh từ 1,8 – 1,9 ngày thứ 6 xuống cịn 1,35 – 1,4 ngày 18. Trong khi đĩ ở mẫu đối chứng thì chỉ giảm từ 1,97 ngày thứ 6 xuống cịn 1,7 vào ngày thứ 18. Chính vì vậy ta thấy nhờ cĩ bổ sung vi sinh vật bên ngồi vào các mơ hình giúp các vi sinh vật thích nghi và hoạt động tốt hơn hiệu quả hơn so với mơ hình đối chứng. 5.3 Nhận xét và bàn luận Với vật liệu là vỏ cà phê sau 60 – 65 ngày ủ thì quá trình ủ compost kết thúc. Tỷ lệ C/N = 25,62 quá trình phân hủy chất hữu cơ xảy ra mạnh ở tuần đầu tiên, chuyển C thành CO2, tỷ lệ C/N = 20,64 chứng tỏ vỏ cà phê với sự phối trộn men vi sinh hợp lý đã cho ra một lượng compost cĩ chất lượng tốt. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Tất cả các mẫu đều làm phân bĩn được. Nếu muốn chất lượng phân tốt hơn thì cần cung cấp thêm các chất vi lượng, chất dinh dưỡng NPK Kết quả phân tích cũng như đánh giá cho thấy mẫu phân từ các mơ hình 1,2,3,4 cho kết quả tốt: Thời gian ủ ngắn 60 ngày, hàm lượng chất dinh dưỡng trong phân thành phẩm là khá cao. Xét trên diều kiện kinh tế với chất lượng phân thành phâm là khá tuiwong đương nhau giữa mơ hình 1 và mơ hình 4, ta chọn mơ hình thứ nhất (mơ hình 1) là mơ hình đạt hiệu quả cả về chất lượng lẫn giá trị kinh tế. Kiến nghị Mơ hình này cĩ thể áp dụng tại các hộ gia đình và các trang trại nhỏ giúp giải quyết nột phần nào vấn đề phân bĩn cho người dân đồng thời tận dụng lượng phụ phẩm/phế phẩm nơng nghiệp nước ta. Do điều kiện thời gian và kinh phí nên tơi chỉ cĩ thể làm 5 mơ hình vì vậy kết quả cuối cùng cĩ thể chưa hồn tồn tối ưu. Nếu được đầu tư kinh phí chúng ta cĩ thể mở rộng quy mơ thực nghiệm cũng như mở rộng sang các phụ phẩm khác để tận dụng tối đa nguồn nguyên liệu đang bị bỏ phí Từ mơ hình này chúng ta hồn tồn cĩ thể áp dụng rộng rãi cho người dân đồng thời mở rộng để đưa vào thực tế áp dụng trong thương mại, kinh doanh. TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồng Đức Liên, Tống Ngọc Tuấn – Kỹ Thuật Và Thiết B Xử Lý Chất Thải Bảo Vệ Mơi Trường – NXB Nơng Nghiệp Nguyễn Lân Dũng – Năm 2000 – Vi Sinh Vật Học – NXB Giáo Dục “Second Interim Report of the Interdepartmental Committee on Utilization of Organic Wastes”, New Zealand Engineering, 6(1-12), November/December 1951. “Composting Fruit and Vegetable Refuse: Part II”, Investigations of Composting as a Means for Disposal of Fruit Waste Solids, Progress Report, National Canners Association Research Foundation, Washington, DC, USA, August 1964. Schulze, K.F., “Rate of Oxygen Consumption and Respiratory Quotients During the Aerobic Composting of Synthetic Garbage”, Compost Science, 1:36, Spring 1960. ._.