Đồ án Nghiên cứu công nghệ sản xuất compost từ vỏ tiêu đen để phục vụ cho nông nghiệp
Đồ án tốt nghiệp
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN
XUẤT COMPOST TỪ VỎ TIÊU ĐEN
ĐỂ PHỤC VỤ CHO NÔNG NGHIỆP
Đồ án tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong vài thập kỷ qua, sự phát triển của khoa học kỹ thuật kéo theo sự
phát triển về kinh tế và sự bùng nổ vấn đề tăng dân số đã nên vấn đề ô nhiễm
môi trƣờng không chỉ riêng quốc gia nào mà trên tất cả các quốc gia trên thế
giới đều bị tác động. Một trong những nguồn gây ô nhiễm và đang là vấn đề
nan giải là ô nhiễm chất thải rắn. Nếu tính bình quân, một ngƣời thải ra hàng
ngày 0,5 kg chất thải thì trên thế giới mỗi ngày 6 tỷ ngƣời sẽ thải ra khoảng 3
triệu tấn.
Vấn đề quản lý chất thải rắn tại Việt Nam đang là vấn đề nổi cộm và đã
đƣợc nhận đinh trong báo cáo diễn biến môi trƣờng Việt Nam năm 2004.
Theo báo cáo này, lƣợng phát sinh chất thải rắn của Việt Nam chƣa kể đến
bùn cống, phế thải nông nghiệp, chất thải xây dựng và phế thải từ hoạt động
khai thác mỏ lên đến 15 triệu tấn mỗi năm. Nếu không có biện pháp quản lý
tốt các chất thải này sẽ gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng và sức
khỏe cộng đồng. Trong các năm qua Đảng và Nhà nƣớc đã có nhiều chủ
trƣơng, chính sách đầu tƣ cho việc quản lý chất thải rắn sinh hoạt, tuy vậy
thực tế mới tập trung đầu tƣ chủ yếu cho khu vực thành phố, đô thị. Chất thải
rắn sinh hoạt khu vực nông thôn, cũng nhƣ các phế thải nông nghiệp chƣa
đƣợc quan tâm nhiều, trong khi đó dân số nông thôn năm 2010 là 60,92 triệu
ngƣời, chiếm 70,1% dân số cả nƣớc và chủ yếu là hoạt động trong lĩnh vực
nông nghiệp. Với sản lƣợng sản xuất trong ngành nông nghiệp lớn nhƣ vậy
kéo theo lƣợng phế phẩm nông nghiệp hàng năm thải ra cũng tƣơng đối lớn.
Chỉ tính riêng cà phê, sản lƣợng năm 2010 của Việt Nam theo Hiệp hội Cà
phê và Ca cao Việt Nam sản lƣợng cà phê của Việt Nam khoảng 1 triệu
tấn/năm với 500 nghìn ha diện tích. Thì lƣợng phế phẩm là vỏ cà phê của Việt
Nam hàng năm khoảng 333.333 tấn (4 tấn trái cho 3 tấn nhân và 1 tấn vỏ).
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 1
Đồ án tốt nghiệp
Đối với hồ tiêu, sản lƣợng năm 2010 khoảng 100.000 tấn, nếu sản xuất tiêu
trắng thì vỏ tiêu thu đƣợc khoảng 16.666 tấn (1,2 kg tiêu đen cho 0,2 kg vỏ).
Bên cạnh đó còn có một số phế phẩm nông nghiệp khác có khả năng sử
dụng tạo phân bón cũng nhƣ năng lƣợng phục vụ cho sản xuất, sinh hoạt hằng
ngày. Từ những tiềm năng đó, việc áp dụng công nghệ tái chế để chế biến các
phế phẩm đó thành các sản phẩm có ích là việc làm cấp thiết và mang lại hiệu
quả cao về kinh tế cũng nhƣ về mặt môi trƣờng và rất cần sự quan tâm của
các cấp, các ngành.
2. Tính cấp thiết của đề tài:
Theo Trung Tâm Thông Tin Công nghiệp và Thƣơng Mại - Bộ Công
bón cho ngành nông nghiệp Việt nam khoảng 6,108 triệu tấn. Trong đó lƣợng
phân hân bón sản xuất trong nƣớc đạt 2,59 triệu tấn. Lƣợng phân bón nhập
khẩu của Việt Nam năm 2010 đạt 3,518 triệu tấn. Cho thấy nhu cầu tiêu thụ
phân bón trong nƣớc là rất lớn. Hơn nửa phân bón sản xuất cũng nhƣ nhập
khẩu chủ yếu là phân hóa học nên về lâu dài sẽ ảnh hƣởng đến chất độ phì
nhiêu của đất, làm xói mòn đất. Từ những vấn đề trên việc nghiên cứu công
nghệ sản xuất compost từ phế phẩm nông nghiệp để phục vụ cho nông nghiệp
mang tính cấp thiết và phù hợp với nhu cầu phát triển của ngành nông nghiệp
Việt Nam trong giai đoạn hiện nay và tƣơng lai.
Lƣợng phế phẩm từ hồ tiêu với số lƣợng lớn khoảng 16.666 tấn/năm
nếu không có các biện pháp xử lý thì chúng là nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng
nghiêm trọng. Việc nghiên cứu phƣơng pháp compost để xử lý phế phẩm này
vừa giải quyết đƣợc ô nhiễm vừa tạo ra giá trị kinh tế cao.
Chính vì vậy mà đề tài đƣợc thực hiện để giải quyết vấn đề trên. Đề tài đƣợc
thực hiện với mục tiêu tạo ra sản phẩm compost chất lƣợng cao từ phế thải
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 2
Đồ án tốt nghiệp
nông nghiệp, tăng hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trƣờng tìm ra giải pháp
thích hợp hơn cho việc xử lý phế thải nông nghiệp nói chung và phế thải từ
vỏ tiêu nói riêng . Qua đó, tận dụng lại nguồn dƣỡng chất trong nguồn phế
thải này phục vụ cho nông nghiệp.
Hơn nửa, qua đề tài có thể lựa chọn các điều kiện tối ƣu nhất để sản
xuất compost mang lại hiệu quả cao; đồng thời có thể áp dụng công nghệ sản
xuất này cho các phế phẩm nông nghiệp khác, góp phần tăng sản lƣợng phân
bón hữu cơ cho nhu cầu phát triển ngành nông nghiệp Việt Nam.
3. Tình hình nghiên cứu:
Quá trình composting đƣợc nghiên cứu và ứng dụng từ lâu trên thế
giới. Giai đoạn những năm 1970 là một giai đoạn đặc trƣng của quá trình
composting, thời đó nở rộ kỹ thuật mới, quá trình mới, tối ƣu hóa quá trình
đƣợc nghiên cứu và đề xuất, nhờ đó mở rộng thị trƣờng ứng dụng loại hình
công nghệ này. Một trong những lý do dẫn đến sự phát triển của công nghệ
này là ngƣời ta phải trả chi phí khá cao để tiêu diệt mầm bệnh trong chất thải
chôn lấp; hơn nửa nguồn tài nguyên hạn hiệp. Vì vậy ý tƣởng sử dụng chất
thải hữu cơ để làm giàu thêm cho đất trồng cũng là động lực quan trọng để
nghiên cứu áp dụng công nghệ compost.
Ở việt nam hiện cũng có nhiều công trình nghiên cứu công nghệ sản
xuất compost để phục vụ cho nông nghiệp. Các nghiên cứu sản xuất compost
từ các nguồn nguyên liệu nhƣ chất thải rắn hữu cơ, vỏ cà phê, vỏ sắn… cũng
có một số thành công nhất định. Hiện nay có nhiều địa phƣơng áp dụng quy
trình compost để xử lý chất thải với quy mô nhà máy đến hộ gia đình. Tuy
chƣa rộng rãi lắm nhƣng nó cũng cho thấy công nghệ này ngày đƣợc xã hội
quan tâm áp dụng.
4. Mục đích nghiên cứu: Nghiên cứu công nghệ sản xuất compost từ
vỏ tiêu đen để phục vụ cho nông nghiệp
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 3
Đồ án tốt nghiệp
5. Nội dung nghiên cứu
- Tổng quan về compost
- Tổng quan về phế phẩm từ quá trình sản xuất hồ tiêu
- Nghiên cứu ủ vỏ tiêu trong điều kiện hiếu khí
Trong đề tài này, vật liệu chính là vỏ tiêu thải ra từ sản xuất tiêu sọ,
đƣợc thu gom ủ với điều kiện chế phẩm vi sinh cho vào với liều lƣợng khác
nhau trong điều kiện hiếu khí với thời gian nhất định nào đó. Sau đó theo dõi,
phân tích các chỉ tiêu: pH, nhiệt độ, độ ẩm, hàm lƣợng nitơ, hàm lƣợng
cacbon để đánh giá lựa chọn mô hình phù hợp nhất, phân tích đánh giá chất
lƣợng compost tạo thành. Từ đó đƣa ra các tỷ lệ phối trộn bổ sung các thành
phần dinh dƣỡng, các yếu tố vi lƣợng để nâng chất lƣợng sản phẩm đạt tiêu
chuẩn quy định.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Phƣơng pháp Luận:
Dựa vào những tài liệu, tƣ liệu sẵn có về quá trình lên men hiếu khí
chất thải rắn có nguồn gốc hữu cơ, ảnh hƣởng của các yếu tố nhƣ độ ẩm, nhiệt
độ, lƣợng chế phẩm vi sinh sinh bổ sung vào mô hình để xây dựng mô hình ủ
compost.
Từ các mô hình ủ đó theo dõi liên tục các chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm,
pH, hàm lƣợng Cacbon, Nitơ để xác định mức ảnh hƣởng của các yếu tố này
đến chất lƣợng compost tạo ra. Từ đó, lựa chọn công nghệ tối ƣu nhất cho quá
trình compost.
- Phƣơng pháp thống kê:
Thu thập xử lý số liệu, các nguồn thông tin về nguồn nguyên liệu, về
các quá trình sản xuất, nghiên cứu đã triển khai từ đó phục vụ công tác báo
cáo đồ án.
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 4
Đồ án tốt nghiệp
Trong đồ án phƣơng pháp này sử dụng để thống kê nguồn nguyên liệu
tiêu đen để sản xuất compost, các nguồn nguyên liệu phế phẩm nông nghiệp
khác và một số thông tin thống kê trong các báo cáo khoa học, niên giám
thống kê của các địa phƣơng…
- Phƣơng pháp so sánh:
Là phƣơng pháp dựa trên các số liệu đã có và so sánh với các tiêu
chuẩn, quy chuẩn đã đƣợc ban hành. Đồng thời, có thể so sánh giữa các số
liệu của các mô hình khác nhau để tìm ra ƣu điểm, nhƣợc điểm từ đó lựa chọn
mô hình tốt nhất.
Đối với đề tài, phƣơng pháp này đƣợc sử dụng để so sánh các mô hình
thí nghiệm về sản xuất compost để tìm ra các số liệu thích hợp nhất của các
mô hình, so sánh tính hiệu quả giữa các mô hình để lựa chọn mô hình sản
xuất compost tốt nhất có thể áp dụng trong thực tiển.
- Phƣơng pháp phân tích:
Phƣơng pháp phân tích khoa học để giải quyết các vấn đề nhƣ sau:
Quan sát, mô tả, đánh giá các hiện tƣợng.
Sử dụng toàn bộ những kết quả trƣớc những kinh nghiệm đã có sau khi
đã loại bỏ những nội dung còn đang trong quá trình xem xét.
Xem xét và kiểm định các mô tả, đánh giá, mô tả, giả thuyết và các
kinh nghiệm đƣợc khái quát hóa.
Đối với đề tài, công việc cụ thể là phân tích các số liệu thành phần
dinh dƣỡng trong compost. Phân tích các chỉ số pH, nhiệt độ, độ ẩm,
thời gian ủ, hàm lƣợng cacbon, nitơ để đánh giá sự ảnh hƣởng đến chất
lƣợng compost
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp
- Phƣơng pháp mô hình hóa
Là phƣơng pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm trên mô hình của một
hiện tƣợng (quá trình, sự vật…) thay vì nghiên cứu trực tiếp hiện tƣợng ấy ở
dạng tự nhiên “thực địa”. Vì vậy phải xây dựng mô hình sao cho những kết
quả thí nghiệm trên mô hình có thể áp dụng tính toán trên thực thể “thực địa”.
Quá trình mô hình hoá bao gồm chế tạo mô hình và thí nghiệm trên mô hình.
Ở trong đề tài ta thực hiện mô hình ủ compost với quy mô phòng thí
nghiệm và từ mô hình ủ đó ta tiến hành các nghiên cứu quá trình trong suốt
thời gian thực hiện từ nguyên liệu thô ban đầu đến sản phẩm cuối cùng.
7. Dự kiến kết quả nghiên cứu:
Sau khi thực hiện đề tài dự kiến kết quả thu đƣợc là xác định đƣợc các
thông số trực tiếp ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản xuất compost. Và sẽ lựa
chọn mô hình sản xuất compost tốt nhất có thể áp dụng triển khai trên thực tế
mang lại hiệu quả về kinh tế cũng nhƣ môi trƣờng. Mà trƣớc mắt là áp dụng
cho các cơ sở sản tiêu. Qua đề tài này cũng có thể tìm ra đƣợc các hƣớng
nghiên cứu khác để hoàn thiện hơn quá trình không chỉ cho nguyên liệu là vỏ
tiêu mà còn cho tất cả các chất thải rắn hữu cơ và phụ phẩm nông nghiệp khác
có tiềm năng sản xuất compost.
8. Kết cấu của đồ án
Nội dung chính của đồ án thể hiện trong 4 chƣơng:
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 6
Đồ án tốt nghiệp
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về compost
1.1.1. Định nghĩa
Composting đƣợc hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất
thải hữu cơ đến trạng thái ổn định dƣới sự tác động và kiểm soát của con
ngƣời, sản phẩm giống nhƣ mùn đƣợc gọi là compost. Quá trình diễn ra chủ
yếu giống nhƣ phân hủy trong tự nhiên, nhƣng đƣợc tăng cƣờng và tăng tốc
bởi tối ƣu hóa các điều kiện môi trƣờng cho hoạt động của vi sinh vật.
Chính xác những chuyển hóa hóa sinh chuyển ra trong quá trình
composting vẫn chƣa đƣợc nghiên cứu chi tiết. Các giai đoạn khác nhau trong
quá trình composting có thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ nhƣ sau:
1. Pha thích nghi (latent phase): là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật
thích nghi với môi trƣờng mới.
2. Pha tăng trưởng (growth phase): đặc trƣng bởi sự gia tăng nhiệt độ
do quá trình phân hủy sinh học đến ngƣỡng nhiệt độ mesophilic (khu hệ vi
sinh vật chịu nhiệt).
3. Pha ưu nhiệt (thermophilic phase): là giai đoạn nhiệt độ tăng cao
nhất. Đây là giai đoạn ổn định hóa chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh
hiệu quả nhất.
4. Pha trưởng thành (maturation phase): là giai đoạn nhiệt độ đến
mức mesophilic và cuối cùng bằng nhiệt độ môi trƣờng. Quá trình lên men
lần thứ hai xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (là quá
trình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành mùn) và các chất khoáng (sắt,
canxi, nitơ…) và cuối cùng thành mùn.
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 7
Đồ án tốt nghiệp
1.1.2. Các phản ứng hóa sinh xảy ra trong quá trình ủ compost
Quá trình phân hủy chất thải xảy ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn
và sản phẩm trung gian. Ví dụ quá trình phân hủy protein bao gồm
các bƣớc: protein => protides =>amono acids => hợp chất amonium
=> nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3
Đối với carbonhydrates, quá trình phân hủy xảy ra theo các
bƣớc sau: carbonhydrate => đƣờng đơn => acids hữu cơ => CO2 và
nguyên sinh chất của vi khuẩn.
Phản ứng hóa sinh trong trƣờng hợp làm phân copost hiếu khí và kị
khí nhƣ sau:
Chất hữu cơ + O2 + VSV hiếu khí => CO2 + NH3 + sp khác + năng
lƣợng
Chất hữu cơ + O2 +VSV kị khí =>CO2 +H2S +NH3 + CH4 + sp khác +
năng lƣợng
Các phản ứng nitrate hóa, trong đó amoni (sản phẩm phụ của
quá trình ổn định hóa chất thải nhƣ trình bày ở 2 phƣơng trên) bị oxy
-
-
hóa sinh học tạo thành nitrit (NO2 ) và cuối cùng thành nitrate ( NO3 )
cũng xảy ra nhƣ sau:
+
-
NH4 + 3/2 O2 NO2 + 2H+ + H2O
-
-
NO2 + ½ O2 NO3
Kết hợp hai phƣơng trình trên, quá trình nitrate diễn ra nhƣ sau:
+
-
NH4 + 2O2 NO3 + 2H+ + H2O
+
Vì NH4 cũng đƣợc tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trƣng cho
quá trình tổng hợp trong mô tế bào:
+
-
NH4 + 4CO2 + HCO3 + H2O C5H7NO2 + 5O2
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 8
Đồ án tốt nghiệp
Phƣơng trình phản ứng nitrate hoá tổng cộng xảy ra nhƣ sau:
+
-
-
22NH4 + 37O2 + 4CO2 + HCO3 21 NO3 + C5H7NO2 + 20 H2O + 42H+
1.1.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chế biến compost
1.1.3.1. Các yếu tố vật lý
- Nhiệt độ
Nhiệt trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hữu
cơ bởi vi sinh vật, phụ thuộc vào kích thƣớc của đống ủ, độ ẩm, không khí và
tỷ lệ C/N, mức độ xáo trộn và nhiệt độ môi trƣờng xung quanh.
Nhiệt độ trong hệ thống ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá
trình ủ, phụ thuộc vào lƣợng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ
thống.
Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến hoạt tính của vi sinh
vật trong quá trình chế biến compost và cũng là một trong các thông số giám
sát và điều khiển quá trình ủ chất thải rắn hữu cơ mà trong đề tài là phụ phẩm
nông nghiệp. Trong luống ủ, nhiệt độ trong giai đoạn ổn định (vi sinh vật ƣa
nhiệt) có thể tăng trên 600C, và ở nhiệt độ này mầm bệnh bị tiêu diệt. Nhiệt
độ tăng trên ngƣỡng này, sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật. Ở nhiệt độ thấp
hơn, phân hữu cơ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh.
Nhiệt độ trong luống ủ có thể điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau
nhƣ hiệu chỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm, cô lập khối ủ với môi trƣờng bên
ngoài bằng cách che phủ hợp lý, xáo trộn khối ủ.
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 9
Đồ án tốt nghiệp
Hình 1.1. Sự biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ phân compost.
- Độ ẩm
Độ ẩm (nƣớc) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật
trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Vì nƣớc cần thiết cho quá trình hoà tan
dinh dƣỡng vào nguyên sinh chất của tế bào.
Độ ẩm tối ƣu cho quá trình ủ compost nằm trong khoảng 50-60%. Các
vi sinh vật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy nguyên liệu ủ
thƣờng tập trung tại lớp nƣớc mỏng trên bề mặt của phân tử nguyên liệu. Nếu
độ ẩm quá nhỏ (< 30%) sẽ hạn chế hoạt động của vi sinh vật, còn khi độ ẩm
quá lớn (> 65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ
phân hủy kỵ khí vì quá trình thổi khí bị cản trở do hiện tƣợng bít kín các khe
rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chất dinh dƣỡng và lan
truyền vi sinh vật gây bệnh.
Độ ẩm ảnh hƣởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nƣớc
có nhiệt dung riêng cao hơn tất cả các vật liệu khác.
Độ ẩm thấp có thể điều chỉnh bằng cách thêm nƣớc vào. Độ ẩm cao có
thể điều chỉnh bằng cách trộn với vật liệu độn có độ ẩm thấp hơn nhƣ: mạt
cƣa, rơm rạ…
Thông thƣờng độ ẩm của phân bắc, bùn và phân động vật thƣờng cao
hơn giá trị tối ƣu, do đó cần bổ sung các chất phụ gia để giảm độ ẩm đến giá
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 10
Đồ án tốt nghiệp
trị cần thiết. Đối với hệ thống sản xuất phân hữu cơ liên tục, độ ẩm có thể
khống chế bằng cách tuần hoàn sản phẩm phân hữu cơ.
- Kích thước hạt
Kích thƣớc hạt ảnh hƣởng lớn đến tốc độ phân hủy. Quá trình phân hủy
hiếu khí xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thƣớc nhỏ sẽ có tổng diện tích bề
mặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy. Tuy nhiên,
nếu kích thƣớc hạt quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lƣu thông khí trong đống
ủ, điều này sẽ làm giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và
giảm mức độ hoạt tính của vi sinh vật. Ngƣợc lại, hạt có kích thƣớc quá lớn sẽ
có độ xốp cao và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều,
không có lợi cho quá trình chế biến phân hữu cơ. Đƣờng kính hạt tối ƣu cho
quá trình chế biến khoảng 3 – 50mm. Kích thƣớc hạt tối ƣu có thể đạt đƣợc
bằng nhiều cách nhƣ cắt, nghiền và sàng vật liệu thô ban đầu. Nếu nguyên
liệu là chất thải rắn đô thị và chất thải rắn công nghiệp có kích thƣớc lớn phải
đƣợc nghiền đến kích thƣớc thích hợp trƣớc khi làm phân. Phân bắc, bùn và
phân động vật thƣờng có kích thƣớc hạt mịn, thích hợp cho quá trình phân
hủy sinh học. Đối với nguồn nguyên liệu vỏ hạt tiêu có kích thƣớc nhỏ có thể
thực hiện ủ mà không cần phải qua công đoạn nghiền.
- Độ xốp
Độ xốp là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ.
Độ xốp tối ƣu sẽ thay đổi tuỳ theo loại vật liệu chế biến phân. Thông thƣờng,
độ xốp cho quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35 – 60%, tối ƣu là 32 –
36%.
Độ xốp của nguyên liệu ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình cung cấp
oxy cần thiết cho sự trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự
oxy hóa các phần tử hữu cơ hiện diện trong các vật liệu ủ. Độ xốp thấp sẽ
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 11
Đồ án tốt nghiệp
hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn chế sự giải phóng nhiệt và làm tăng
nhiệt độ trong khối ủ. Ngƣợc lại, độ xốp cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong
khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt.
Độ xốp có thể đƣợc điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc
với tỉ lệ trộn hợp lý.
- Kích thước và hình dạng của hệ thống ủ compost
Kích thƣớc và hình dạng của các đống ủ có ảnh hƣởng đến sự kiểm
soát nhiệt độ và độ ẩm cũng nhƣ khả năng cung cấp oxy. Chúng ta có thể ủ
theo luống dài, theo đống ủ tròn hoặc trong các thiết bị ủ cơ khí…
- Thổi khí
Khối ủ đƣợc cung cấp không khí từ môi trƣờng xung quanh để vi sinh
vật sử dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng nhƣ làm bay hơi nƣớc và giải
phóng nhiệt. Nếu khí không đƣợc cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có
những vùng kị khí, gây mùi hôi.
Lƣợng không khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể thực hiện
bằng cách:
Đảo trộn.
Cắm ống tre.
Thải chất thải từ tầng lƣu chứa trên cao xuống thấp.
Thổi khí.
Cấp khí bằng cách đảo trộn: Quá trình đảo trộn cung cấp khí không đủ
theo cân bằng tỉ lƣợng. Điều kiện hiếu khí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên
cùng, các lớp bên trong hoạt động trong môi trƣờng tuỳ tiện hoặc kị khí. Do
đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để quá trình ủ phân hoàn tất
bị kéo dài.
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 12
Đồ án tốt nghiệp
Cấp khí bằng phƣơng pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất.
Tuy nhiên, lƣu lƣợng khí phải đƣợc khống chế thích hợp. Nếu cấp quá nhiều
khí sẽ dẫn đến chi phí cao và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản
phẩm không đảm bảo an toàn vì có thể chứa vi sinh vật gây bệnh. Khi pH
của môi trƣờng trong khối ủ lớn hơn 7, cùng với quá trình thổi khí sẽ làm
thất thoát nitơ dƣới dạng NH3. Trái lại, nếu thổi khí quá ít, môi trƣờng bên
trong khối ủ trở thành kị khí. Vận tốc thổi khí cho quá trình ủ compost
thƣờng trong khoảng 5 –10m3 khí/tấn nguyên liệu/giờ.
1.1.3.2. Các yếu tố hóa sinh
- Tỷ lệ C/N
Có rất nhiều nguyên tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy do vi sinh
vật: trong đó cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh
dƣỡng quan trọng nhất; Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lƣu
huỳnh (S), canxi (Ca) và các nguyên tố vi lƣợng khác cũng đóng vai trò quan
trọng trong trao đổi chất của tế bào.
Khoảng 20% - 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu)
cần thiết cho quá trình đồng hoá thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá
thành CO2. Cacbon cung cấp năng lƣợng và sinh khối cơ bản để tạo ra
khoảng 50% khối lƣợng tế bào vi sinh vật. Nitơ là thành phần chủ yếu của
protein, acid nucleic, acid amin, enzyme, co-enzyme cần thiết cho sự phát
triển và hoạt động của tế bào.
Tỷ lệ C/N tối ƣu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1. Ở mức tỷ lệ
thấp hơn, nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH3, nguyên nhân gây ra mùi khai. Ở
mức tỷ lệ cao hơn, sự phân hủy xảy ra chậm.
Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau đƣợc trình bày trong bảng sau:
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 13
Đồ án tốt nghiệp
Bảng 1.1. Tỷ lệ C/N của một số chất thải.
Hàm lƣợng nitơ
STT
Các chất thải
Tỷ lệ C/N
(% trọng lƣợng khô)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Phân hầm cầu
5,5 – 6,5
15 – 18
10 – 14
1,7
6 – 10
Nƣớc tiểu
Máu
0,8
3,0
Phân bò
18
Phân gà
6,7
15
Phân cừu
Phân heo
Phân ngựa
Chất cặn lắng tƣơi
3,8
-
3,8
-
2,3
25
4 – 7
2,4
11
-
10 Chất cặn lên men
11 Bùn hoạt tính
12 Cỏ ủ
5
6
3 – 6
2,5 – 4
2,4
12 – 15
11 – 12
19
13 Chất thải từ rau
14 Cỏ hỗn hợp
15 Vỏ, vụn từ khoai tây
16 Trấu lúa mì
1,5
25
0,3 – 0,5
0,1
128 – 150
200 – 500
17 Trấu lúa nƣớc
Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ sinh học môi trường - Tập 2, NXB
Đại học Quốc gia TP.HCM, 2003.
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 14
Đồ án tốt nghiệp
Khi bắt đầu quá trình ủ compost, tỷ lệ C/N giảm dần từ 30:1 xuống
còn 15:1 ở các sản phẩm cuối cùng do hai phần ba carbon đƣợc giải phóng
tạo ra CO2 khi các hợp chất hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật.
Mặc dù đạt tỷ lệ C/N khoảng 30:1 là mục tiêu tối ƣu trong quá trình ủ
compost, nhƣng tỷ lệ này có thể đƣợc hiệu chỉnh theo giá trị sinh học của vật
liệu ủ, trong đó quan trọng nhất là cần quan tâm tới các thành phần có hàm
lƣợng lignin (chất khó phân ủy sinh học) cao.
Trong thực thế, việc tính toán và hiệu chỉnh chính xác tỉ lệ C/N tối ƣu
gặp phải khó khăn vì những lý do sau:
Một phần các cơ chất nhƣ cellulose và lignin khó bị phân hủy sinh
học, chỉ bị phân hủy sau một khoảng thời gian dài;
Một số chất dinh dƣỡng cần thiết cho vi sinh vật không sẵn có;
Quá trình cố định N có thể xảy ra dƣới tác dụng của nhóm vi
3-
khuẩn Azotobacter, đặc biệt khi có mặt đủ PO4
Phân tích hàm lƣợng C khó đạt kết quả chính xác;
Hàm lƣợng cacbon có thể xác định theo phƣơng trình sau:
100 %tro
%C
1,8
Tỷ lệ % C trong phƣơng trình này là lƣợng vật liệu còn lại sau khi
nung ở nhiệt độ 5500C trong 1 giờ. Do đó, một số chất thải chứa phần lớn
nhựa (là thành phần bị phân hủy ở 5500C) sẽ có giá trị %C cao, nhƣng đa
phần không có khả năng phân hủy sinh học
Nếu tỷ lệ C/N của nguyên liệu sản xuất compost cao hơn giá trị tối ƣu,
sẽ hạn chế sự phát triển của vi sinh vật do thiếu N. Chúng phải trải qua nhiều
chu kỳ chuyển hoá, oxy hoá phân carbon dƣ cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 15
Đồ án tốt nghiệp
hợp. Do đó, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân bị kéo dài hơn và sản
phẩm thu đƣợc chứa ít mùn hơn. Theo nghiên cứu cho thấy, nếu tỷ lệ C/N
ban đầu là 20, thời gian cần thiết cho quá trình làm phân là 12 ngày, nếu tỷ lệ
này dao động trong khoảng 20 – 50, thời gian cần thiết là 14 ngày và nếu tỷ
lệ C/N = 78, thời gian cần thiết sẽ là 21 ngày.
- Oxy
Oxy cũng là một trong những thành phần cần thiết cho quá trình ủ
phân rác. Khi vi sinh vật oxy hóa carbon tạo năng lƣợng, oxy sẽ đƣợc sử
dụng và khí CO2 đƣợc sinh ra. Khi không có đủ oxy thì sẽ trở thành quá trình
yếm khí và tạo ra mùi hôi nhƣ mùi trứng gà thối của khí H2S.
Các vi sinh vật hiếu khí có thể sống đƣợc ở nồng độ oxy bằng 5%.
Nồng độ oxy lớn hơn 10% đƣợc coi là tối ƣu cho quá trình ủ phân hiếu khí.
- Dinh dưỡng
Cung cấp đủ photpho, kali và các chất vô cơ khác nhƣ: Ca, Fe, Bo,
Cu,... là cần thiết cho sự chuyển hóa của vi sinh vật. Thông thƣờng, các chất
dinh dƣỡng này không có giới hạn bởi chúng hiện diện phong phú trong các
vật liệu làm nguồn nguyên liệu cho quá trình ủ compost.
Thành phần dinh dƣỡng của một số chất đƣợc trình bày trong bảng
sau:
Bảng 1.2 Thành phần các chất trong một số nguyên liệu
% oxit % Oxit
% nitơ
% vôi
(CaO)
Stt
Nguyên liệu
photpho
(P2O5)
kali
(N2)
(K2O)
I
Phân súc vật
Bò (tƣơi)
1
0.3
0.3
0.1
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 16
Đồ án tốt nghiệp
% oxit % Oxit
% nitơ
% vôi
(CaO)
Stt
Nguyên liệu
photpho
(P2O5)
kali
(N2)
(K2O)
2
3
4
5
6
7
8
9
Bò (khô)
2
1.5
2
4
Nƣớc tiểu bò (tƣơi)
Vịt (tƣơi)
0.6
1.2
0.6
2
0.5
0.6
0.3
3
1.5
0.6
1.5
Dê / cừu (tƣơi)
Dê / cừu (khô)
nƣớc tiểu Dê / cừu(tƣơi)
Ngựa (tƣơi)
0.3
2.0/5.0
2
2.3
0.5
1.5
0.7
2
0.4
1.5
0.2
1.5
Ngựa
II Gia cầm:
1
2
3
4
5
6
Phân gia cầm (tƣơi)
1.6
5
1.6
3
0.9
1.5
1.2
0.5
1.5
0.8
Phân gia cầm (khô)
Phân gà (khô)
Lợn (tƣơi)
4
1
4
2
0.6
0.5
5.5
Lợn (khô)
4.1
Lợn nƣớc tiểu (tƣơi)
0.4
12
4
III Sản phẩm động vật
1
2
3
Máu (khô)
Xƣơng tro
Bột xƣơng
2.5
35
1
0.5
46
33
22.5
0.2
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 17
Đồ án tốt nghiệp
% oxit % Oxit
% nitơ
% vôi
(CaO)
Stt
Nguyên liệu
photpho
(P2O5)
kali
(N2)
(K2O)
4
5
6
Bột xƣơng (hấp)
Phế liệu cá (tƣơi)
Móng và bột sừng
2
25
4
33
7
12
2
6.5
IV Dƣ lƣợng cây trồng
1
2
3
Tro của vỏ chuối
3.3
2.3
5.5
41.8
Tro của thân cây chuối
Tro của thân cây bông
49.9
27
9.5
Tro của thân cây hƣớng
dƣơng
4
2.5
2
36
5
18.5
32.5
4.7
5
6
7
8
Tro, gỗ
Vỏ, nghiền thành bột
Rơm lúa mạch
1.6
0.6
4
0.9
0.5
0.5
1
0.4
Chất thải từ sản xuất bia
Cỏ ba lá màu trắng, xanh lá
9
cây
0.5
2
0.2
0.5
1.5
2
0.3
2
10 Cỏ ba lá đỏ
11 Vỏ ca cao
12 Bột ca cao
13 Xơ dừa thải
1
3
4
2.5
0.5
0.5
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 18
Đồ án tốt nghiệp
% oxit % Oxit
% nitơ
% vôi
(CaO)
Stt
Nguyên liệu
photpho
(P2O5)
kali
(N2)
(K2O)
14 Cà phê bột
15 Bột Hạt bông
16 Lá
1
0.8
0.8
7
0.5
1
3
2
0.5
1.2
1.5
1.4
1.4
0.2
0.5
1
0.2
17 Cỏ non
18 Bột lạc
7
1.5
0.2
0.1
0.1
0.5
0.2
0.4
19 Thân ngô
0.8
0.7
0.2
0.7
5.5
1.3
0.7
20 Thân cây Kê / lúa
21 Hoa cây cam
22 Thân cây đậu Hà Lan
23 Dầu hạt cải
24 Vỏ đậu phộng
25 Thân cây đậu phộng
26 Trấu
2.5
0.1
0.1
1.5
1.0
1.4
0.5
0.1
0.6
0.6
0.5 -
2.0
0.5
27 Cám gạo
1.9
0.1
1.3 -
1.0
28 Rơm rạ
0.7
0.3
29 Mùn cƣa, bị mục nát
30 Mùn cƣa, tƣơi
31 Đậu tƣơng
0.2
0.1
7.0
1.5
0.1
2.5
1.0
0.5
0.9
32 Thân cây đậu tƣơng
1.4
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 19
Đồ án tốt nghiệp
% oxit % Oxit
% nitơ
% vôi
(CaO)
Stt
Nguyên liệu
photpho
(P2O5)
kali
(N2)
(K2O)
33 Bã mía
0.3
34 Thân cây thuốc lá
35 Lục bình khô nƣớc
6.0
3.9
2.2
0.3
2.0
Nguồn: Minnich, J., et al. 1979, Rodale Guide of Composting.
- pH
Giá trị pH trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ƣu cho các vi sinh vật trong
quá trình ủ compost. Các vi sinh vật, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và
thải ra các acid hữu cơ. Trong giai đầu của quá trình ủ compost, các acid này
bị tích tụ và kết quả làm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh
vật, kìm hãm sự phân hủy lignin và cellulose. Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị
phân hủy trong quá trình ủ. Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các
acid có thể làm pH giảm xuống đến 4,5 và gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến
hoạt động của vi sinh vật.
- Vi sinh vật
Chế biến compost là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại vi sinh
vật khác nhau. Vì sinh vật trong quá trình chế biến compost bao gồm:
actinomycetes và vi khuẩn. Những loại vi sinh vật này có sẵn trong chất hữu
cơ, có thể bổ sung thêm vi sinh vật từ các nguồn khác để giúp quá trình phân
hủy xảy ra nhanh và hiệu quả hơn.
Hiện nay có nhiều chủng vi sinh vật đã đƣợc các nhà khoa nghiên cứu,
phân lập dùng để phân giải các chất hữu cơ một cách hiệu quả. Chúng phân
giải các chất dể phân hủy nhƣ tinh bột đến các chất khó phân hủy nhƣ Lignin
và cellulose.
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 20
Đồ án tốt nghiệp
Vi sinh vật phân hủy cellulose.
Trong thiên nhiên có nhiều nhóm VSV có khả năng phân hủy
cellulose nhờ có hệ enzyme cellulose ngoại bào. Ví dụ:
- Thuộc nhóm nấm có các loại nhƣ Alternaria, Aspergillus ustus,
Fusarium oxysporum, Mucor pusillus, Penicillium notatum, Rhizopus
nigricans, Trichoderma viride, Verticillium cellulose…
- Xạ khuẩn: Actinomyces, Micromonospora, Nocardia cellulans,
Streptomyces antibioticus, Str. cellulose…
- Vi khuẩn: Acetobacter xilinum, Achromabacter, Cellulomonas
biazotea, Bacillus subtilis, Promyxobacterium… Ngoài ra còn có nhiều loại
vi khuẩn phân giải cellulose trong điều kiện kỵ khí nhƣ Clostridium
thermocellum, Bacteria succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens…
Vi sinh vật phân giải tinh bột.
Để phân giải tinh bột các VSV phải tiết vào môi trƣờng các loại
enzyme amylaza. Sản phẩm cuối của quá trình phân giải là glucoza. Các
VSV phân giải tinh bột có rất nhiều trong tự nhiên, chúng thuộc nhiều nhất
trong ba nhóm vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm mốc. Ví dụ: Bacillus
amyloliquefaciens, B.
mesentericus, Clostridium acetobutylicum,
Endomycopsis fibuligera, Clostridium butilicum, Aspergillus oryzae,
Asp.awamorri, Rhizopus javanicus, Rhizopus tonkinensis, Candida
tropicals…
Vi sinh vật phân giải protein.
Quá trình phân giải protein còn gọi là quá trình amon hóa. Quá trình
này gồm hai giai đoạn: giai đoạn phân giải protein, giai đoạn khử amin. Trong
tự nhiên có rất nhiều loại VSV khác nhau tham gia vào quá trình amon hóa
trong tự nhiên. Đáng chú ý là các loài sau đây:
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 21
Đồ án tốt nghiệp
- Vi khuẩn: Bacillus mycodes, B. histoliticus, Clostridium sporogenes,
Pseudomonas fluoreseens, P . aeruginosa, Protcus vulgaris...
- Xạ khuẩn và nấm: Streptomyces griseus, S . fradiac, A . saitoi, A .
awamori, Penicillium camemberti, Thizopus spp, Mucor spp, Gliocladium
roscum…
Trong quá trình amon hóa, NH3 đƣợc sinh ra và nhanh chóng bị oxy
hóa thành nitrit và sau đó sẽ là nitrat. Các giống vi khuẩn tham gia quá trình
nitrit hóa là Nitrosomonas, Nitrosopira, Nitrosococcus, Nitrosolobus… Các
giống vi khuẩn tham gia quá trình nitrat hóa nhƣ Nitrobacter, Nitrospina,
Nitrococcus…
Vi sinh vật phân giải lƣu huỳnh.
- Nhóm tự dƣỡng hóa năng nhƣ Beggiatoa,Thiobacillus thioparus,
Thiobacillus thioxidans, Thiobacillus novellas…
- Nhóm tự dƣỡng quang năng thuộc bộ pseudomonodales. Bộ này có
hai họ là thiorodaccae và chlorobacteriaceae.
Ngoài ra còn có các vi khuẩn dị dƣỡng nhƣ Bacillus mosentesicuc,
Bacillus asterosporus, các loài xạ khuẩn và nấm men.
Vi sinh vật phân giải phosphor.
- Các VSV tham gia chuyển hóa phosphor hữu cơ: Bacillus mycoides,
B. asterosporus, Pseudomonas spp, Actinomyces spp…
- Các VSV tham gia chuyển hóa phosphor vô cơ: Micrococcus radiatus,
Flavobacterium aurantiacus, Pseudomonas radiobacter, Bacterium
albusgeminum, Mycobacterium cyaneum, Sarcina flava…
Vi sinh vật phân giải lignin.
Lignin là một hợp chất cao phân tử có nhiều trong gỗ. Trong khối
CTHC có nhiều loài VSV tham gia phân hủy hợp chất này, trong đó đáng chú
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 22
Đồ án tốt nghiệp
ý là các loài: Polysticus versicolor, Stereum hirsutum, pholiota Sp., lenzies
Sp., poria Sp., trametes Sp., panus Sp.
- Chất hữu cơ
Vận tốc phân hủy dao động tuỳ theo thành phần, kích thƣớc, tính chất
của chất hữu cơ. Chất hữu cơ hoà tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không
hoà tan. Lignin và cellulose là những chất phân hủy rất chậm.
Bảng 1.3: Các thông số quan trọng trong quá trình sản xuất compost hiếu khí
Thông số
Giá trị
1. Kích thƣớc
Quá trình ủ đạt hiệu quả tối ƣu khi kích thƣớc nguyên liệu
khoảng 25 –75mm
2. Tỉ lệ C/N
Tỉ lệ C:N tối ƣu dao động trong khoảng 25 - 50
- Ở tỉ lệ thấp hơn, dƣ NH3, hoạt tính sinh học giảm
- Ở tỉ lệ cao hơn, chất dinh dƣỡng bị hạn chế.
Thời gian ủ ngắn hơn
3. Pha trộn
4. Độ ẩm
Nên kiểm soát trong phạm vi 50 – 60% trong suốt quá trình ủ.
Tối ƣu là 55%
5. Đảo trộn
6. Nhiệt độ
Nhằm ngăn ngừa hiện tƣợng khô, đóng bánh và sự tạo thành các
rảnh khí, trong quá trình ủ, nguyên liệu phải đƣợc xáo trộn định
kỳ. Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện
Nhiệt độ phải đƣợc duy trì trong khoảng 50 – 550C đối với một
vài ngày đầu và 55 – 600C trong những ngày sau đó. Trên 660C,
hoạt tính vi sinh vật giảm đáng kể.
7. Kiểm soát
mầm bệnh
Nhiệt độ 60 – 700C, các mầm bệnh đều bị tiêu diệt
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 23
Đồ án tốt nghiệp
Thông số
Giá trị
8. Nhu cầu về Lƣợng oxy cần thiết đƣợc tính toán dựa trên cân bằng tỷ lƣợng.
không khí
Không khí chứa oxy cần thiết phải đƣợc tiếp xúc đều với tất cả
các phần của nguyên liệu sản xuất compost.
9. pH
Tối ƣu: 7 – 7,5. Để hạn chế sự bay hơi Nitơ dƣới dạng NH3, pH
không đƣợc vƣợt quá 8,5
10. Mức độ
Đánh giá qua sự giảm nhiệt độ vào thời gian cuối
Công suất 50T/ngày cần 1 hecta đất
phân hủy
11. Diện tích
đất yêu cầu
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
1.1.4. Chất lƣợng compost.
Chất lƣợng compost đƣợc đánh giá dựa vào các yếu tố có lợi nhất cho
cây trồng trong đó một số yếu tố cơ bản để đánh giá chất lƣợng compost đó
là:
- Mức độ lẫn tạp chất (thủy tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải
hóa học, thuốc trừ sâu …)
- Nồng độ các chất dinh dƣỡng (dinh dƣỡng đa lƣợng N, P, K; dinh
dƣỡng trung lƣợng Ca, Mg, S; dinh dƣỡng vi lƣợng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co,
Bo …)
- Mật độ vi sinh vật gây bệnh (ở mức thấp va không ảnh hƣởng tới cây
̀
trồng)
- Độ ổn định (độ chín, hoai) và hàm lƣợng chất hữu cơ.
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 24
Đồ án tốt nghiệp
Hiện chƣa có tiêu chuẩn để đánh giá chất lƣợng compost từ sản xuất vỏ
tiêu trắng. Để đánh giá chất lƣợng compost có thể dự vào một số tiêu chuẩn
đã ban hành. Ví dụ tiêu chuẩn phân hữu cơ vi sinh :
-Tiêu chuẩn 10TCN 525-2002 - Phân hữu cơ vi sinh vật từ bã bùn
mía.
Tiêu chuẩn này áp dụng cho phân hữu cơ vi sinh vật sản xuất chủ yếu
từ bã bùn mía có bổ sung một số nguyên liệu hữu cơ khác, chứa các vi sinh
vật hữu hiệu (cố định nitơ, phân giải hợp chất photpho khó tan) .
Bảng 1.4: Tiêu chuẩn 10TCN 525-2002 - Phân hữu cơ vi sinh vật từ bã bùn mía.
Tên chỉ tiêu
1. Hiệu quả đối với cây trồng
2. Độ chín (hoai) cần thiết
3. Đƣờng kính hạt không lớn hơn
4. Độ ẩm không lớn hơn
5. pH
Đơn vị tính
Mức
Tốt
Tốt
4-5
mm
%
35
6,0-8,0
106
6. Mật độ vi sinh vật hữu hiệu (đã đƣợc tuyển CFU/ g mẫu
chọn) không nhỏ hơn
7. Hàm lƣợng cacbon tổng số không nhỏ hơn
8. Hàm lƣợng nitơ tổng số không nhỏ hơn
9. Hàm lƣợng lân hữu hiệu không nhỏ hơn
10. Hàm lƣợng kali hữu hiệu không nhỏ hơn
11. Thời hạn bảo quản không ít hơn
%
%
13
2,5
2,5
1,5
6
%
%
tháng
Nguồn: Quyết định số 38/2002-QĐ-BNN-KHCN ngày 16 tháng 5 năm 2002
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 25
Đồ án tốt nghiệp
- Tiêu chuẩn 10TCN 526-2002 Phân hữu cơ vi sinh vật từ rác thải
sinh hoạt.
Phân hữu cơ vi sinh từ rác thải sinh hoạt là sản phẩm đƣợc sản xuất từ
rác thải sinh hoạt (trừ các chất rắn khó phân hủy nhƣ nilon, vữa, xỉ than...),
chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật sống đƣợc tuyển chọn đạt tiêu chuẩn
đã ban hành, nhằm cung cấp chất dinh dƣỡng cho cây trồng, cải tạo đất, góp
phần nâng cao năng suất và chất lƣợng nông sản. Phân hữu cơ vi sinh từ rác
thải sinh hoạt không gây ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe của ngƣời, động vật,
thực vật, môi trƣờng sống và chất lƣợng nông sản.
Bảng 1.5 Tiêu chuẩn 10TCN 526-2002 Phân hữu cơ vi sinh vật từ rác thải
sinh hoạt.
Đơn vị
Mức
Tên chỉ tiêu
tính
1. Hiệu quả đối với cây trồng
Tốt
Tốt
2. Độ chín (hoai) cần thiết
3. Đƣờng kính hạt (không lớn hơn)
4. Độ ẩm (không lớn hơn)
5. pH
mm
%
4-5
35
6,0-8,0
106
6. Mật độ vi sinh vật hữu hiệu (đã đƣợc tuyển chọn) CFU/ g
(không nhỏ hơn)
mẫu
7. Hàm lƣợng cacbon tổng số không nhỏ hơn
8. Hàm lƣợng nitơ tổng số không nhỏ hơn
9. Hàm lƣợng lân hữu hiệu không nhỏ hơn
%
%
%
13
2,5
2,5
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 26
Đồ án tốt nghiệp
Đơn vị
Mức
Tên chỉ tiêu
tính
10. Hàm lƣợng kali hữu hiệu không nhỏ hơn
11. Mật độ Salmonella trong 25 gram mẫu
12. Hàm lƣợng chì (khối lƣợng khô) không lớn hơn
%
1,5
0
CFU
mg/kg
mg/kg
250
2,5
13. Hàm lƣợng cadimi (khối lƣợng khô) không lớn
hơn
14. Hàm lƣợng crom (khối lƣợng khô) không lớn hơn
15. Hàm lƣợng đồng (khối lƣợng khô) không lớn hơn
16. Hàm lƣợng niken (khối lƣợng khô) không lớn hơn
17. Hàm lƣợng kẽm (khối lƣợng khô) không lớn hơn
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
mg/kg
200
200
100
750
2
18. Hàm lƣợng thuỷ ngân (khối lƣợng khô) không lớn
hơn
19. Thời hạn bảo quản không ít hơn
tháng
6
Nguồn: Quyết định số 38/2002-QĐ-BNN-KHCN ngày 16 tháng 5 năm 2002
1.1.5. Lợi ích và hạn chế của compost.
1.1.5.1 Lợi ích.
Việc sản xuất phân compost từ các phế phẩm nông nghiệp, từ rác thải
đƣợc ứng dụng khá nhiều, mang lại nhiều lợi ích cho kinh tế và môi trƣờng.
- Về mặt môi trường:
Lợi ích trƣớc mắt của việc sản xuất phân compost từ phế phẩm nông
nghiệp trƣớc hết là xử lý ô nhiễm môi trƣờng khi hấp thu mùi và phân hủy
chất hữu cơ dễ bay hơi. Thêm vào đó là ngăn ngừa sự xói mòn và mất đi của
lớp đất mặt. Qua đó, bảo vệ môi trƣờng sống ở khu vực nông thôn khi các
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 27
Đồ án tốt nghiệp
phế phẩm đƣợc xử lý và không phải đốt bỏ. Đồng thời, bảo vệ sức khoẻ cả
cộng đồng cũng nhƣ làm giảm quá trình biến đổi khí hậu.
- Về mặt kinh tế:
Song song với những lợi ích về mặt môi trƣờng, ngƣời dân thu lợi từ
việc giảm giá thành sản xuất từ việc sử dụng phân compost ít tốn kém, có thể
nâng cao giá thành thông qua quá trình sản xuất sạch.
Nếu chỉ tính ở Việt Nam, một năm có khoảng 15 triệu tấn chất thải rắn
sinh hoạt. với các thành phần ở một số tỉnh, thành phố nhƣ sau:
Bảng 1.6 Thành phần các chất có trong chất thải rắn đô thị ở Việt Nam
Thành phố
STT
Các chất
Hà
Hải
Đà
Nẵng
Hạ Long
TP.HCM
Nội Phòng
1
Chất hữu cơ (%)
41,25 -
62,28
50,0
50,58 40,1- 44,7 31,50
2
3
4
5
Cao su, nhựa (%)
Giấy, catton, vải (%)
Kim loại (%)
5,50
4,20
2,50
4,52
7,52
0,22
2,7 - 4,5
5,5 - 5,7
0,3 - 0,5
22,5
6,81
1,40
8,75 - 10
24,83 - 25,2
1,55 - 2
Thủy
tinh,
sứ,
1,80
0,63
3,9 - 8,5
1,80
5,59 - 6,2
gốm(%)
6
7
8
Đất, đá, cát, gạch (%) 35,90 36,53 36,1- 47,5
36,0
18 - 20
Tro (%)
15,9
47,7
16,62
45,48
11,0
40,25
20 - 58,7
Độ ẩm (%)
40 - 46
39,85 27,18 - 68,2
Nguồn: Nguyễn Đức Lƣợng, Công nghệ sinh học môi trƣờng - Tập 2,
NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2003.
Căn cứ bản thành phần trên, thành phần chất hữu cơ (có thể sản xuất
đƣợc compost) dao động từ 31,5% đến 62,28%. Nếu tính trung bình khoảng
50% là thành phần chất hữu cơ thì mỗi năm có khoảng 7,5 triệu tấn rác thải
hữu cơ có thể sản xuất compost (chƣa kể phụ phẩm nông nghiệp) và mang lại
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 28
Đồ án tốt nghiệp
hiệu quả về kinh tế khi sản xuất. Đồng thời giảm áp lực, chi phí cho xử lý chất
thải.
Phân compost cung cấp thức ăn và kích thích sự tăng trƣởng của các vi
sinh vật hữu ích, trùng đất. Ức chế 1 số bệnh của cây trồng. Các gene kháng
bệnh đƣợc sản xuất từ compost… Bên cạnh đó, cải thiện lý tính – đặc tính hóa
học của đất, làm độ mùn trong đất tăng, giúp cây trồng sinh trƣởng, phát triển
tốt.
1.1.5.2 Những hạn chế
Hiện nay, các công trình nghiên cứu về sản xuất phân compost trong
điều kiện của Việt Nam còn hạn chế nên chƣa đánh giá đƣợc hết tính hiệu
quả, khả năng ứng dụng sản xuất compost và đƣa vào sử dụng nên thực tế
hiện nay nhiều nhà máy đã đầu tƣ để sản xuất compost nhƣng mang hiệu quả
không cao do nhiều nguyên nhân khác nhau. Các nhà máy này chủ yếu là xử
lý compost từ rác thải sinh hoạt mà chƣa dƣợc phân loại tại nguồn, chƣa tách
riêng đƣợc những chất có khả năng làm compost nên chi phí phân loại tốn
kém, chất lƣợng compost sản xuất ra chƣa cao, do chƣa nghiên cứu và phân
lập các chủng vi sinh vật thích hợp cho từng nguồn nguyên liệu.
Hơn nửa, nguồn phân hóa học cho hiệu quả tức thời đối với cây trồng
nên ngƣời dân ít sử dụng compost. Bên cạnh đó, công tác tuyên truyền việc sử
dụng compost gắn với các hoạt động môi trƣờng chƣa phát huy tốt nên cộng
đồng chƣa thấy vai trò ý nghĩa của việc sử dụng compost phục vụ cho sản
xuất nông nghiệp.
1.1.6. Một số phƣơng pháp ủ compost trên thế giới
1.1.6.1. Phƣơng pháp ủ theo luống dài và cấp khí bằng xáo trộn
Trong phƣơng phap nay , vâṭ liêụ u đƣơc̣ sắp xếp theo luống dai va hep̣ ,
̉
́
̀
̀
̀
không khi đƣơc̣ cung cấp tơi hê ̣thống theo con đƣơng tƣ̣nhiên
. Các luống
́
̀
́
GVHD: Th.S Vũ Hải Yến
SVTH: Đinh Tấn Hải
Trang 29
Tải về để xem bản đầy đủ
79 trang
01/11/2024
70
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Nghiên cứu công nghệ sản xuất compost từ vỏ tiêu đen để phục vụ cho nông nghiệp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- do_an_nghien_cuu_cong_nghe_san_xuat_compost_tu_vo_tieu_den_d.pdf
