Tài liệu Nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ cà phê

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Mở đầu Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, ngành nông nghiệp cũng đã có những thay đổi rất đáng kể. Nhiều máy móc tiên tiến, công nghệ trồng trọt, giống mới…ra đời, đã đáp ứng kịp với những nhu cầu ngày càng cao. Việt Nam là nước nông nghiệp nên phân bón và giống có thể xem là 2 yếu tố có tính quyết định đến năng suất và chất lượng. Nhiều nơi, do sử dụng quá mức cần thiết các loại phân bón và thuốc trừ sâu hoá học làm cho đất canh tác bị bạc màu đi rất nhanh chóng. Ngoài ra, những ảnh hưởng của phát triển Nông Nghiệp theo hướng CNHHĐH cũng góp phần làm cho diện tích đất nông nghiệp ngày một giảm đi, trong khi đó dân số tiếp tục tăng lên, nhu cầu về nhà ở ngày càng nhiều, nếu chúng ta không có quy hoạch và quản lý tốt thì diện tích đất màu mỡ sẽ mất đi nhanh chóng. Mặt khác, mưa nhiều và tập trung làm cho đất trở nên xói mòn, rửa trôi khá nhanh, đất dễ bị suy thoái, cạn kiệt dinh dưỡng. Bên cạnh đó, việc khai thác và sử dụng quá mức cũng như chế độ canh tác không hợp lý cũng dẫn đến tình trạng sa mạc hóa. Do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển cao đòi 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 ô nhiễm môi trường. Mặt khác, ngành nông nghiệp ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng phân bón hóa học, vì thế dư lượng các chất hóa học trong các loại phân này gây ô nhiễm môi trường đất, môi 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 có thể giải quyết được các vấn đề trên. Phân bón hữu cơ dựa vào các chủng vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông 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 nông dân hiện nay không thể dùng các loại phân bón cho cây trồng với giá cả cao như SVTH: Trần Xuân Huy 1 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến vậy, sự ra đời của hữu cơ đã đáp ứng được mong muốn của người nông dân, vừa tăng năng suất lại hợp túi tiền. Dùng phân hữu cơ có thể thay thế được từ 50 100% lượng phân đạm hóa học (tùy từng loại cây trồng bón phân vi sinh có thể tiết kiệm được nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun và lượng thuốc BVTV)…Do bón phân hữu cơ nên sản phẩm rất an toàn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh làm cho đất tơi xốp hơn. Tại Tây Nguyên có 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 o Tối ưu hóa quá trình ủ phân compost từ vỏ cà phê. o Xây dựng quy trìnhhoàn 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: o Tổng quan về công nghệ làm phân compost. o Phân tích thành phần, đặc tính của vỏ cà phê. o Lắp đặt và vận hành mô hình ủ compost từ vỏ cà phê o 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: o Nhiệt độ trung bình 30 0C. o Độ ẩm trung bình 75% o Ánh sáng tự nhiên. SVTH: Trần Xuân Huy 2 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 1.6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Xử lý vỏ cà phê, tạo nguồn phân bón cho cây trồng 1.7 Phạm vi ứng dụng Áp dụng với quy mô 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 có về quá trình lên men hiếu khí chất thải có nghuồn gốc hữu cơ, để xây dựng mô 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 thông 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 toán 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. SVTH: Trần Xuân Huy 3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP VÀ VỎ CÀ PHÊ 2.1. Tổng quan về nông nghiệp Việt Nam Nông nghiệp là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam. Hiện nay, Việt Nam vẫn là một nước nông nghiệp. Năm 2009, giá trị sản lượng của nông 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 nông nghiệp trong nền kinh tế bị sụt giảm trong những năm gần đây, trong khi các các lĩnh vực kinh tế khác gia tăng. Đóng góp của nông nghiệp vào tạo việc làm còn lớn hơn cả đóng góp của ngành này vào GDP. Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc trong lĩnh vực nông, lâm nghiệp, và thuỷ sản. Sản lượng nông nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30% trong năm 2005. Việc tự do hóa sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa gạo, đã giúp Việt Nam là nước thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo. Những nông sản quan trọng khác là cà phê, sợi bông, đậu phộng, cao su, đường, và trà. 2.2 Thực trạng các phụ phẩm nông nghiệp Trong sản xuất nông nghiệp, lâu nay nhiều nông dân chỉ chú trọng đến những sản phẩm chính mà mình làm ra. Chăn nuôi hay trồng trọt cũng vậy, mục tiêu cuối cùng mà họ muốn đạt tới là làm thế nào để có năng suất và chất lượng cao. Tất nhiên, điều mà họ mong muốn là chính đáng, nhưng ngoài 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. Không chỉ có vậy, những thứ mà nông dân cho là bỏ đi sẽ còn làm ảnh hưởng đáng kể tình trạng ô nhiễm môi trường. Cây lúa một năm cho ra khoảng vài chục triệu tấn rơm. Một thời gian dài nguồn rơm này thường bị nông dân đốt bỏ hoặc thải xuống sông rạch gây ô nhiễm và làm cản trở giao thông đường. Khối lượng rơm khổng lồ ấy nếu dùng để sản xuất ra loại hàng hóa khác hoặc dùng trong chăn nuôi thì sẽ làm tăng thu nhập cho nông dân rất nhiều. Vụ lúa với khoảng 4 triệu ha đất trồng lúa, tương đương gần 20 triệu tấn rơm, với lợi thế mùa khô, tranh thủ phơi vài nắng rồi bó lại xếp vào nhà SVTH: Trần Xuân Huy 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến chứa hoặc chất thành cây thì chỉ cần tận dụng một nửa lượng rơm của mùa này thì cũng đã chủ động nuôi vài trăm ngàn con trâu, bò. Còn 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 hòa 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 bò 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. Ngoài rơm rạ, diện tích trồng khoai lang, khoai mì, bắp mía ở nước ta cũng có 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 bò, heo ăn dần trong năm thì cũng đã chủ động nuôi được hàng trăm ngàn con trâu bò, 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 bò, heo lại rất thích ăn loại thức ăn này. Cách làm như trên, với chúng ta như còn mới mẻ, nhưng những nước ôn đới có nền chăn nuôi phát triển họ đã áp dụng rộng rãi hầu như là phổ biến. Theo những nhà khoa học, thức ăn xanh ủ chua ngoài việc dinh dưỡng được bảo tồn, cải thiện còn giúp cho vật nuôi tiêu hóa, hấp thu dễ hơn. Theo thống kê nước ta hiện có hàng triệu con heo và trâu bò, hàng chục triệu con gia cầm. Ngoài sản phẩm chính là thịt, trứng, sữa, sức kéo thì chất thải của chúng thải ra cũng không ít. Thực tế mới chỉ có phân bò và một ít lượng phân heo, phân gà vịt được sử dụng để bón cho cây tiêu, nuôi cá hoặc trồng rẫy và cây ăn trái. Số còn lại rất lớn thải ra môi trường qua ao, đìa, sông rạch rất mất vệ sinh và là nguồn lây lan dịch bệnh cho người và vật nuôi. Theo tính toán của các chuyên gia về khí sinh học thì chỉ cần 5 con trâu bò hay 10 con heo hoặc 100 con gia cầm, các hộ nông dân có thể làm được một túi khí sinh học qui mô nông hộ (túi ủ Biogas). Công 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 toán vào chăn nuôi đây có thể coi như một nguồn lãi đáng kể, làm giảm giá thành khoảng 7%. Mặt khác, phụ phẩm của công trình khí SVTH: Trần Xuân Huy 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến sinh học gồm nước thải lỏng và bã thải là những sản phẩm có giá trị thiết thực đối với sản xuất nông nghịêp. Chúng được sử dụng làm phân bón, nuôi nấm, xử lý hạt giống hay làm thức ăn bổ sung cho gia súc, nuôi cá, nuôi 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 bón trực tiếp vào đất. Còn bã thải của túi khí bón phối hợp với phân vô cơ sẽ làm tăng độ hòa tan và hấp thu phân bón hóa học của đất, tăng hiệu quả sử dụng NPK lên 10-30%. Ngoài ra, cách bón 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 bón nhiều phân hóa học. Sản phẩm phụ từ nông nghiệp nếu bỏ đi thì chỉ là rác, một thứ rác độc hại ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người, vật nuôi và môi sinh. Còn nếu chúng ta biết tận dụng xử lý và khai thác thì nó là một nguồn lợi đáng kể cả về vật chất lẫn tinh thần vì không lo bệnh tật. Cái lợi trước mắt thì đã rõ, còn về lâu dài nó giúp tạo dựng nên nột nền nông nghiệp bền vững. Đất đai có hạn, con người ngày một đông. 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 không thể thờ ơ trước thực trạng này. Tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp vào sản xuất nông nghiệp, cũng có 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 môi trường. Chúng ta không thể và không nên đứng ngoài cuộc mà phải hành động để bảo vệ khí hậu và thân thiện với môi 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 nông nghiệp với nhiều loại cây trồng khác nhau, đất đai ở đây được đánh giá là thiên đường để trồng cây công 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 không hợp lý, không đúng kỹ thuật của con người nên đã làm suy thoái sức sản xuất của đất, mà trước hết là làm sụt giảm hàm lượng chất hữu cơ trong đất, sau đó là độ phì, cấu trúc đất cũng bị sụt giảm theo. Thực tế sản xuất đã khẳng định vai trò thiết yếu của SVTH: Trần Xuân Huy 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến phân hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng, góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững. Vỏ cà phê thường bị đốt bỏ hoặc đổ trực tiếp ra vườn cà phê không qua xử lý, nên chậm phân hủy gây ô nhiễm môi trường và là nguồn mang sâu bệnh hại tích lũy cho vụ sau. Vỏ cà phê chứa nhiều cafein và tanin có khả năng ức chế vi sinh vật làm chậm quá trình phân hủy trong môi 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 nông dân đem trộn vỏ cà phê với phân chuồng để làm phân bón cho vụ sau nhưng không có qui trình ủ nên hiệu quả không cao. Phần lớn nông dân trồng cà phê ở Kon Tum, Đăk Lăk, Gia Lai sử dụng phân bón hóa học, thiếu bón phân hữu cơ làm cho đất trồng cà phê ngày càng bị chai cứng, thoái hóa, vi sinh vật đất bị suy thoái hoặc sử dụng phân hữu cơ vi sinh với giá cao để bón cho cà phê không có hiệu quả kinh tế, trong khi đó, hàng năm có khoảng 300.000 tấn vỏ cà phê bị thải bỏ, đây là một nguồn hữu cơ dồi dào để sử dụng làm phân compost. SVTH: Trần Xuân Huy 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến CHƯƠNG 3 : TỔNG QUAN VỀ PHÂN COMPOST 3.1 GIỚI THIỆU Ở các nước đang phát triển, những trở ngại có liên quan đến kinh tế, kỹ thuật và nguồn nhân lực có đủ trình độ chuyên môn làm thu hẹp cơ hội lựa chọn giải pháp quản lý, xử lý, thải bỏ chất thải rắn chấp nhận được. Những giải pháp có thể bao gồm: giảm thiểu, tái sinh tái chế, sản xuất compost, thiêu đốt và chôn lấp chất thải rắn. Sản xuất compost là giải pháp, có một vài ngoại lệ, thích hợp nhất cho nguồn nguyên liệu hạn chế nhưng có 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 có thể linh động thay đổi. Kết quả là, gần như có mọi hệ thống compost cho mọi trường hợp, nghĩa là từ hệ thống đơn giản cho khu vực mới phát triển công nghiệp đến các hệ thống cơ giới hoá phức tạp cho khu vực phát triển công 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 môi trường và tạo ra được 1 sản phẩm có ích. Ngược lại, sản xuất compost thỉnh thoảng có 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 không thể dự đoán được. Đối với những nhược điểm vừa nêu, tốc độ phản ứng chậm có 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 không thể dự đoán được thì không 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 đó sẽ dự báo được. Giữa các yếu tố tiên quyết chủ yếu thì điều kiện quyết định cho sự thành công của sản xuất compost là sự hiểu biết cặn kẽ và ứng dụng các nguyên tắc cơ bản của quá trình. Nếu không có sự hiểu biết này, thì các kế hoạch thiết kế và vận hành sản xuất compost sẽ không 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 có thể đưa ra những đánh giá hợp lý về từng kỹ thuật làm compost và sự SVTH: Trần Xuân Huy 8 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến ứng dụng những kỹ thuật đó. 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: Có 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 hoàn toàn có kiểm soát thành chất ở tình trạng ổn định hoàn toàn, không gây cảm giác khó chịu khi lưu trữ, sử dụng và trưởng thành để sử dụng an toàn trong nông 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 hoàn toàn có kiểm soát), “sufficiently stable” (ổn định hoàn toàn), và “mature” (trưởng thành). Cụm từ: “biological decomposition” có ý là sự phân huỷ đã được tiến hành và hoàn thành bởi vi sinh vật. “Biodegradable” nói 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 hoá học (như halogenated hydrocarbons - những hydrocarbon bị halogen hóa) SVTH: Trần Xuân Huy 9 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Sự phân huỷ những chất hữu cơ tổng hợp đòi hỏi hoạt động của 1 số chủng VSV nhất định dưới các điều kiện đặc biệt. Cụm từ “under controlled predominantly aerobic conditions”có 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 toàn và lưu trữ không gây mùi khó chịu. Tiêu chuẩn cho sự “trưởng thành” ( hoai mục hoàn toàn)” là định hướng để sử dụng trong nông 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 đó 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 thô thành các dạng đơn giản hơn bởi các VK có sẵn trong cơ chất 3.3 SINH VẬT THỰC HIỆN CHUYỂN HÓA 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 hóa tích cực (active stage – giai đoạn nhiệt độ cao) của quá trình ủ compost. Có thể phân chia các VSV thành các nhóm theo hình thái của chúng là “VK có hình thái đầy đủ” (“bacteria proper”) và “VK dạng sợi”. Thật ra, VK dạng sợi đơn giản là VK bị “phân nhánh” , nó là 1 loại khuẩn tia.(Khuẩn tia là nhóm VSV có tính chất trung gian giữa vi khuẩn và nấm. Chúng có hình dạng tương tự như nấm nhưng với chiều rộng của tế bào từ 0,5 – 1,4  m, trong công nghiệp, nhóm VSV này được sử dụng rộng rãi để sản xuất chất kháng sinh.) Thường thì SVTH: Trần Xuân Huy 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến khuẩn tia không 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 chóng của cellulose và chất gỗ (lignin). Mặc dù một vài VK phân giải Nito có thể có mặt, nhưng các điều kiện không 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 không hoạt động khác và các chất thải đang phân hủy. Các dạng đầu tiên mới xuất hiện là các dạng cực nhỏ (như paramecium – loài sinh vật đơn bào có lông mịn, amoeba - amip, rotifer - phiêu sinh vật đa bào có khoang giả cực nhỏ). Dần dần, các dạng lớn hơn như sên và trùng đất trở nên nhiều. Nằm trong số đó 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 có thể xuất hiện từ từ vào thời gian trước đó, 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: Khi nói đến phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất, cần phải luôn luôn ghi nhớ rằng: trong sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất compost luôn luôn có trùng đất, và sản phẩm cuối cùng đó chính là chất bài tiết mà trùng đất thải ra sau khi phân giải chất thải. Và đó cũng chính là “sản phaåm compost”. Trong số các lợi ích được nêu của “vermiculture” có những lợi ích sau đây: 1) giảm Hình 3.1: Red californian kích thước hạt sản phẩm nhiều hơn, 2) sản phẩm compost chất lượng cao hơn vì trong sản phẩm compost có chất bài tiết của trùng đất rất giàu nitơ, 3) gia tăng sự trao đñoåi 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 có chất lượng hơn hẳn sản phẩm compost truyền thống SVTH: Trần Xuân Huy 11 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Không phải loài trùng đất nào cũng đều phù hợp để sản xuất compost (tạo ra protein và chất bài tiết). Trong các loài trùng đất có thể giữ lại sản xuất compost, loài thường dùng là loài 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 đó làm tăng lượng phân compost được tạo thành. Đáng tiếc, kết quả của những cố gắng đó không 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 loài “californian” trưởng thành có chiều dài 6-8 cm, đường kính 3 -4 mm. trọng lượng trung bình khoảng 1g. Thời gian sống có thể lên đến 6 năm. Thành phần chính trong 1 con trùng là nước, nước chiếm 70 – 95% khối lượng. Phần còn lại (khoảng 5 -30%) chủ yếu là protein. Sản phẩm compost làm từ trùng có khối lượng khô cơ bản như sau: protein khoảng 53 – 72%, mỡ khoảng 1 – 17%, và chất khoáng là 9 – 23%. Sản xuất compost bằng trùng đất có thể được tiến hành ở quy mô nhỏ. Một module sản xuất cơ bản có khoảng 60000 con trùng, chúng sống trên diện tích có 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, có 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 sóc 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 -25 o). Thêm vào đó, cần có 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 ô nhiễm kim loai nặng trong cơ chất. Lý do là trùng có xu hướng giữ các chất ô nhiễm này trong mô của chúng. Tính toán cho thấy một module cơ bản 60000 con trùng có thể sản xuất trên 800kg chất mùn trong SVTH: Trần Xuân Huy 12 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Mặc dù phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất xứng đáng được đặc biệt lưu tâm đến, nhưng nó có những hạn chế rất nghiêm trọng và cần được kiểm soát một cách chặt chẽ, đặc biệt trong các hệ thống quy mô lớn (nghĩa là lớn hơn 10Mg/ngày). Hơn nữa, có những nơi sản xuất mà các điều kiện cần thiết cho quá trình xử lý bằng trùng không thể đạt được. Ví dụ điều này có thể xảy ra ở các hệ thống quy mô 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 nói đúng hơn là phản đối. Rõ ràng, sử dụng inoculums là tương xứng với nhu cầu bổ sung VSV nếu như không có đủ quần thể VSV và SV có 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 có sẵn các quần thể vi sinh trong mỗi loại chất thải, và việc thêm vào “inoculums” thì không cần thiết. Ngược lại, thêm “inoculums” sẽ có lợi với các chất thải không có sẵn quần thể VSV hoặc có nhưng không 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 có thành phần đồng nhất ( mùn cưa hoặc vỏ bào gỗ, trấu, chất thải của dầu thô …) Nếu xác định là có nhu cầu cần inoculums, thì phải nghiên cứu sản xuất 1 inoculums, trừ khi đã có 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 khó khăn, nó đòi hỏi tiến hành bởi 1 nhà vi sinh vật cực giỏicó những hiểu biết sâu sắc về quá trình sản xuất compost. Một khó khăn thật sự là trên thực tế việc sản xuất ra sản phẩm compost là 1 quá trình chuyển hóa được thực hiện bởi nhiều nhóm 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 nhóm VSV này, sau đó phải phác họa được vai trò của từng nhóm sinh vật đã được nhận diện. Xác định chính xác VSV và tìm hiểu được vai trò hợp lý của chúng là việc cực kỳ khó 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 có SVTH: Trần Xuân Huy 13 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 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 nhóm VSV nhằm duy trì môi trường VSV đó. Nói tóm lại, tình hình sử dụng inoculums không khả quan vì quần thể sinh vật có sẵn trong chất thải quá phong phú, đó 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 mô hình trình diễn. Hơn nữa, cần chú ý rằng, thông thường, những chủng sinh vật thêm vào không cạnh tranh tốt dưới điều kiện sản xuất thực tế . Nếu cần bổ sung 1 inoculum hoặc thêm VSV , có 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 có 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 hoàn, bổ sung trở lại 1 phần thành phẩm compost “mass inoculation”, nghĩa là, thêm sản phẩm compost vào nguyên liệu đầu vào. Ngoài khả năng có thể cải tiến kết cấu của chất thải đầu vào, “mass inoculation” có hiệu quả hay không vẫn còn chưa chắc chắn. 3.4 CÁC YẾU TỐ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT COMPOST: Ngoài sự có mặt của những sinh vật cần thiết, những yếu tố chính ảnh hưởng lên quá trình sản xuất compost có thể được nhóm thành 03 nhóm chính là: nhóm những yếu tố dinh dưỡng, môi trường và vận hành. Tầm quan trọng tương đối của mỗi một loại yếu tố được xác định bằng quan hệ của nó 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 mô của việc sản xuất ra sản phẩm compost, bởi vì chúng có hệ enzym phức tạp để cho phép chúng tấn công, phân giải, và sử dụng chất hữu cơ trong rác thải tươi (thô). Những sinh vật khác chỉ có thể sử dụng những sản phẩm đã bị phân hủy (sản phẩm trung gian). Do đó, sản xuất ra sản phẩm compost từ chất thải là kết quả của những hoạt động – như đã nói tới ở phần trước – được thực hiện bởi nhiều nhóm vi khuẩn nối tiếp nhau liên tục, tuần tự tương tác với cơ chất Nói ngắn gọn, các nhóm sinh vật cứ lần lượt chuẩn bị điều kiện cho các nhóm tiếp sau. SVTH: Trần Xuân Huy 14 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 3.4.1 Các yếu tố dinh dưỡng: Nguồn dinh dưỡng nhất định trong chất thải chỉ được các vi khuẩn sử dụng nếu có sẵn Tính “có sẵn” thể hiện dưới 2 mặt – gọi là hoá học và vật lý. Một chất dinh dưỡng được gọi là “có sẵn” về mặt hóa học đối với 1 loại vi khuẩn hoặc 1 nhóm vi khuẩn nếu nó là 1 phần của phân tử cho phép dễ dàng bị 1 loại hay nhiều loại VK tấn công. Thông thường sự tấn công ,có nghĩa là sự bẻ gãy chất hữu cơ hay phân hủy, được thực hiện bởi enzym mà VK có hoặc có khả năng tổng hợp. Tính “có sẵn” về mặt vật lý có nghĩa là khả năng VK có thể tiếp cận. Nó 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 có 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 không thể thiếu” Trong thực tế, hầu hết chúng trở nên độc nếu nồng độ vượt quá vết. Nằm trong số những nguyên tố vết không thể thiếu còn có Mg, Mn, Co, Fe, S. Hầu hết những nguyên tố dạng vết có vai trò 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 có sự bất ổn định trong quá trình hoạt động, nhưng trong thực tế, muốn có 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 có nguyên nhân là do giữa các nguyên liệu khác nhau có những dị biệt về sự “sẵn có” 1 số chất dinh dưỡng đối với vi khuẩn. Những dị biệt về sự “sẵn có”, đến lượt nó, lại phụ thuộc vào sự chênh lệch độ bền giữa các phân tử hữu cơ trước sự tấn công 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 có độ bền cao là lignin (gỗ) và chitin (lông vũ, động vật có vỏ cứng) và vài dạng xenlulô. 3.4.1.2 Tỷ lệ C:N (carbon/nitơ) SVTH: Trần Xuân Huy 15 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 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 đó, lượng C không 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 ôxy hóa tạo ra CO 2 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 đó, quá trình chuyển hóa cần nhiều C hơn so với N Trong quản lý chất thải, tỷ lệ C:N biến động rất lớn. Nói chung, tỷ lệ này lớn hơn tỷ lệ 8-10 oC “có sẵn”: 1N “có sẵn” (cần ghi chú sự nhấn mạnh ở chỗ “có 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 có khả năng bị thất thoát. Lý do thất thoát N bởi vì N dư chuyển hóa thành N trong NH3. Giai đoạn chuyển hóa tích cực (active stage) trong sản xuất compost có đặc điểm là nồng độ pH và nhiệt độ khá cao, đặc điểm này có thể gây ra sự bay hơi của NH3. Ở 1 nước đang phát triển, tỷ lệ C:N không thuận lợi, cao có thể được hạ thấp xuống bằng cách bổ sung thêm chất thải có nhiều nitơ vào nguyên liệu đầu vào. Nếu khả năng kinh tế cho phép, có thể hạ tỷ lệ C:N bằng cách thêm phân bón N hóa học, như phân urê, hay amôni sunphát (NH4)2SO4. Trái lại, chất thải có nhiều C có 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 luôn là phương pháp vừa thực tiễn vừa có chất lượng. Xác định lượng C rất khó khăn ở những nước đang phát triển bởi vì nó cần được trang bị thiết bị phân tích đắt tiền và người phân tích cũng cần có kỹ năng chuyên môn cao. Để có được mẫu đại diện trong phạm vi nghiên cứu do các SVTH: Trần Xuân Huy 16 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến phương pháp phân tích hiện nay đề xuất, rất hẹp và là công việc hết sức khó 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 toán hàm lượng C dựa trên một công thức phát hiện vào 1950 .Công thức như sau: %Cacbon  100%  ash 1,8 Bảng 3.1: Hàm lượng N và tỷ lệ C:N có trong những loại rác thải và chất thải Chất thải Bùn hoạt tính Máu Phân bò Bùn đã phân hủy Mỡ cá, bã cá Rác trái cây Cỏ bị xén Phân ngựa Cỏ hỗn hợp Phân bắc Rác rau củ, không kể các loại rau đậu Phân heo Thân, lá khoai tây Phân gia cầm Bùn tươi Mùn cưa Rơm, yến mạch Rơm, lúa mì Nước tiểu Hàm lượng N 5 10 – 14 1.7 2–6 6.5 – 10 1.5 3–6 2.3 214 5.5 – 6.5 2.5 – 4 Tỷ lệ C:N 6 3.0 18 4 – 28 5.1 34.8 12 – 15 25 19 6 – 10 11 – 12 3.8 1.5 6.3 4–7 0.1 1.1 0.3 – 0.5 15 – 18 4 – 19 25 15 11 200 – 500 48 128 – 150 0.8 Theo bảng báo cáo những giá trị xác định bằng công thức nằm trong khoảng 2% - 10% các giá trị thu được trong phòng thí nghiệm. Trong trường hợp không phân tích được C và N , người ta có thể đưa ra 1 giả định khả thi dựa trên thành phần cơ chất. Giả định là nếu tỷ lệ thể tích chất thải thô (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 SVTH: Trần Xuân Huy 17 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến với chất thải khô, không 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 có 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 có” 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 phô bày thành bề mặt “mass-to-surface” và, do đó, quyết định khối hạt tiếp xúc trực tiếp với sự tấn công 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 không phải lúc nào cũng là hiện thực trong thực tế. Thất bại có thể do 1 hay nhiều yếu tố. Ví dụ như bản chất vật lý của cơ chất có 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 có hại đến quá trình compost. Cuối cùng, tiêu chuẩn để xác định kích thước cho phép tối thiểu là với kích thước hạt đó có thể tạo thành cơ chất có trạng thái xốp vừa đủ có khả năng chịu đựng áp lực thông khí cần thiết. Độ xốp phụ thuộc phần lớn vào sức bền của cấu trúc của chất liệu hạt. Nguyên vật liệu có 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 có kích cỡ hạt thích hợp khoảng 1,5 đến 7 cm. Kích thước hạt phù hợp đối với gỗ dạng dăm bào có độ dày khoảng 1cm và có chiều rộng khoảng từ 2 tới 5 cm. Những chất thải có nguồn gốc từ sợi và do cắt tỉa cây cối (rác vườn) có kích thước thích hợp từ 5 tới 10 cm. Nếu những nhánh cây và cành cây con có đường kính nhỏ hơn 1 cm thì kính thước hạt có thể lớn hơn. Kích thước hat cho phép tối thiểu đối với những loại rác mềm có xu hướng lớn hơn bởi vì những hạt vật liệu mềm có kích cỡ nhỏ quá mức cho phép có khuynh hướng kết lại thành một khối vô định hình đến mức rất ít lỗ xốp hoặc thậm chí không có lỗ xốp nào. Như vậy, kích cỡ cho phép tối thiểu của SVTH: Trần Xuân Huy 18 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến rác thực vật tươi, rác thải rau quả và rác nhà bếp có thể to khoảng 15cm và thậm chí có 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 xoài) có thể không cần giảm kích thước hoặc nếu có là rất ít Nếu không trộn lẫn với các vật liệu lót đáy đủ loại, phân động vật không 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 lót 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 luôn luôn được tiến hành với một thiết bị cắt hoăc máy xay nghiền, đó thường là thiết bị lớn và đắt tiền .Vì thế có thể chọn giải pháp khác cho việc cắt giảm kích thước, đó là đảo trộn vật liệu để làm cho chúng gãy vỡ, bị rách, bị dập một cách tương đối .Đảo trộn có thể được thực hiện với trống quay hoặc thùng quay.. 3.4.2 Những yếu tố Môi Trường Những yếu tố môi trường chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình sản xuất compost là nhiệt độ, nồng độ pH, độ ẩm, và độ thông khí. Ý nghĩa của các yếu tố môi trường đối với quá trình sản xuất compost là chúng – có thể là từng yêu tố hoặc nhiều yếu tố kết hợp lại - quyết định tốc độ và mức độ phân hủy. Theo đó, tốc độ và mức độ phân hủy tương ứng với mức độ trong đó mỗi yếu tố dinh dưỡng và yếu tố môi trường đều tiến dần tới sự tối ưu. Nếu khiếm khuyết một yếu tố bất kỳ nào đó sẽ hạn chế tốc độ và mức độ phân hủy – có thể nói 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 có những lập luận rất thuyết phục nói 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 còn rất nhiếu nghi vấn vẫn đang được tranh cãi về quá trình sản xuất compost. SVTH: Trần Xuân Huy 19 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 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 đó 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 đó. 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 không 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 thông 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 nó 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 đóng vai trò là cơ chất cho quần thể vi sinh vật kế tiếp. Đường biểu diễn độ pH sau đó 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 không gây ức chế đối với hầu hết các loài VSV, không cần thiết phải có chất đệm và nếu có thậm chí nó có thể còn gây hệ quả bất lợi . Ví dụ, để nâng pH, người ta dùng nước vôi trong Ca(OH) 2, việc này có thể dẫn đến sự thất thoát N dưới dạng NH3-N tại nhiệt độ tương đối cao . Hơn nữa một vài nhà nghiên cứu báo cáo rằng có thể thêm vôi 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. SVTH: Trần Xuân Huy 20