nghiên cứu sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ chất thải rắn ở các chợ tại tphcm

Chính vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải rắn ở các chợ tại thành phố Hồ Chí Minh” được thực hiện nhằm đánh giá, so sánh khả năng phân huỷ c

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay, việc thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải rắn (CTR) đô thị đang là vấn đề mang tính cấp bách và nan giải đối với nhiều địa phương trong cả nước CTR và các vấn đề liên quan hiện không chỉ là điểm nóng trong các cuộc hội họp, hội thảo của các cấp lãnh đạo mà còn là vấn đề “cơm bữa” của các tầng lớp xã hội Cùng với sự gia tăng dân số và phát triển của khoa học kỹ thuật, mức sống của người dân ngày càng được nâng cao thì khối lượng CTR phát sinh ngày càng nhiều Lượng CTR nếu không được xử lý tốt sẽ dẫn đến hàng loạt hậu quả môi trường không thể lường trước được

Cho đến nay, giải pháp bãi chôn lấp (BCL) vẫn đang là phương pháp chủ yếu để xử lý CTR Nhưng hiện nay các BCL đang bộc lộ nhiều nhược điểm như: là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng đến 3 môi trường đất, nước, không khí, lãng phí nguồn nguyên liệu có khả năng tái sinh và tái sử dụng Mặt khác khi BCL đầy thì phải tìm một địa điểm khác để xây dựng BCL mới trong khi giá đất ngày càng gia tăng và khan hiếm Như vậy, trong khi các nguồn gây ô nhiễm từ các bãi rác cũ chưa giải quyết xong thì lại phát sinh các nguồn ô nhiễm mơi Hơn nữa, các BCL cũ không chỉ tiếp tục chiếm diện tích lớn và phải bỏ hoang hàng chục năm để cho CTR phân huỷ hết mà còn là các điểm ô nhiễm lâu dài tốn kém trong công tác quan trắc và duy tu

Thị trường tiêu thụ phân bón trong nước có nhiều hứa hẹn, theo Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn nhu cầu sử dụng phân bón cho ngành nông nghiệp tại Việt Nam vào khoảng 5,2 triệu tấn hàng năm Các loại phân bón được tiêu thụ trên thị trường Việt Nam hiện nay chủ yếu là phân hoá học Phân hoá

học được sản xuất phần lớn từ dầu hoả, giá dầu hoả trên thế giới tăng hay giảm đều ảnh hưởng đến giá phân bón, giá phân bón không ổn định sẽ ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp Trong khi đó, nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ từ rác thải sẽ không bị biến động về mặt giá thị trường giúp người dân yên tâm hơn trong việc đầu tư lâu dài vào ngành nông nghiệp, đặc biệt Việt Nam là nước với khoảng 80% dân số tham gia sản xuất nông nghiệp

Trên thế giới và kể cả ở Việt Nam hiện nay, compost đang được sản xuất với công nghệ ổn định, sử dụng nhiều phương pháp khác nhau Một trong những điểm khác biệt giữa các phương pháp ủ compost là việc áp dụng biện pháp tăng cường sinh học (bioaugmentation), tức là cho thêm một chế phẩm sinh học chứa một lượng vi sinh vật chuyên biệt nào đó vào khối ủ nhằm tăng tốc độ và hiệu quả phân huỷ sinh học Hiệu quả thực tiễn của biện pháp tăng cường sinh học trong chế biến compost ra sao là một vấn đề cần được làm rõ

Chính vì những lý do trên, đề tài “Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải rắn ở các chợ tại thành phố Hồ Chí Minh” được thực hiện nhằm đánh giá, so sánh khả năng phân huỷ chất hữu cơ của VSV trong quá trình

ủ compost, tạo điều kiện tối ưu nhất cho VSV phát triển, đồng thời rút ngắn thời gian phân huỷ CHC nhưng vẫn tạo ra sản phẩm phân compost chất lượng

1.2 Mục đích của đề tài

- Đánh giá khả năng phân huỷ CHC của VSV đối với rác chợ, rác chợ với mùn cưa, rác chợ với mùn cưa và chế phẩm BIO – F

- Tạo ra sản phẩm phân compost từ rác chợ và mùn cưa có bổ sung chế phẩm BIO – F

1.3 Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài được thực hiện với những nội dung chính sau :

- Tìm hiều về công nghệ compost: định nghĩa, các yếu tố ảnh hưởng đến compost

- Tìm hiểu về các công nghệ compost đã áp dụng

- Nghiên cứu sản xuất compost từ rác chợ

- Vận hành mô hình, đo đạc các thông số

- Viết báo cáo

- Theo dõi các chỉ tiêu:

+ Kiểm tra nhiệt độ mỗi ngày

+ Kiểm tra pH, độ ẩm, CHC, carbon với tần suất 2 ngày/lần

+ Kiểm tra nitơ với tần suất 7 ngày/lần

1.4 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài: rác hữu cơ từ chợ Bình Long, quận Tân Phú, Tp Hồ Chí Minh và mùn cưa lấy từ trại nấm Bảy Yết, đồng thời bổ sung chế phẩm BIO – F

1.5 Phương pháp nghiên cứu

1.5.1 Phương pháp luận

Chất thải hữu cơ là một nguồn nguyên liệu có thể tái sử dụng làm phân bón rất tốt cho nông nghiệp Vì thế nếu xử lý chất thải nhưng có thể tận dụng để làm phân bón điều đó có ý nghĩa rất nhiều trong việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững

Công nghệ chế biến compost hiếu khí, kỵ khí trên thế giới và Việt Nam hiện nay tuy đã tạo ra được những sản phẩm compost đạt chất lượng khi sử dụng Tuy nhiên, quá trình phân huỷ trong chế biến compost là một quá trình phức tạp với khoảng thời gian phân huỷ lâu nếu quần thể sinh vật chưa kịp phát triển đến mức tối ưu Do đó để rút ngắn thời gian phân huỷ, tiết kiệm chi phí vận hành thì biện pháp tăng cường sinh học là giải pháp hứa hẹn có thể mang lại kết quả cao trong

công nghệ chế biến compost Tăng cường sinh học ngoài việc tạo ra sự cạnh tranh giữa các quần thể sinh vật đưa vào và quần thể sinh vật hiện có giúp phục vụ cho mục đích xử lý nó còn có thể xử lý những chất thải mà sự hiện hữu của VSV trong chấât thải không xử lý được

1.5.2 Phương pháp thực tiễn

- Phương pháp thu thập số liệu: thu thập các số liệu trong quá trình ủ compost (nhiệt độ, pH, độ ẩm, C, N)

- Phương pháp thực nghiệm: làm mô hình ủ compost

- Phương pháp thống kê: tính toán các biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, CHC, C,

N trong quá trình ủ compost

1.6 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

1.6.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài nghiên cứu nhằm tìm ra điều kiện tối ưu nhất trong quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh với nguồn nguyên liệu là rác tại các chợ ở thành phố Hồ Chí Minh, với mục đích hạn chế ô nhiễm môi trường từ rác đô thị góp phần vào sự phát triển bền vững của đất nước

1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Quá trình sản xuất phân vi sinh đơn giản và dễ thực hiện

- Nước ta là một nước có diện tích đất nông nghiệp lớn vì thế có thể sử dụng phân hữu cơ vi sinh thay thế cho phân hoá học với hiệu quả tương đối như nhau và lại không gây ô nhiễm môi trường

- Ngoài mục tiêu xử lý chất thải, ngăn chặn nguy cơ phát tán, gây ô nhiễm của rác thải sinh hoạt, đề tài còn giúp rút ngắn thời gian cho một chu trình xử lý chất thải rắn sinh hoạt

1.7 Địa điểm nghiên cứu

Mô hình thí nghiệm được đặt tại trường tình thương Tân Sơn Nhì, quận Bình Tân, Tp Hồ Chí Minh

Các thí nghiệm phân tích tại phòng thí nghiệm Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học, trường đại học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp Hồ Chí Minh

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CHẤT THẢI RẮN

2.1 Định nghĩa chất thải rắn

Theo quan niệm chung : CTR là toàn bộ các loại vật chất được con người loại bỏ trong các hoạt động kinh tế, xã hội của mình, bao gồm các hoạt động sản xuất, các hoạt động sống và duy trì sự tồn tại của cộng đồng…Trong đó quan trọng nhất là các loại chất thải sinh ra từ hoạt động sản xuất và hoạt động sống 2.2 Nguồn gốc, thành phần và tính chất của chất thải rắn

2.2.1 Nguồn gốc

Các nguồn chủ yếu phát sinh CTR bao gồm :

− Rác sinh hoạt từ các hộ dân cư, khách vãng lai, du lịch…gồm rác thực phẩm, giấy, carton, nhựa, vải, rác vườn, gỗ, thuỷ tinh, lon, đồ hộp, tro và các chất thải độc hại Chất thải thực phẩm bao gồm các loại thức ăn thừa, rau, quả…loại chất thải này mang bản chất dễ bị phân huỷ sinh học Quá trình phân huỷ tạo ra mùi khó chịu, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết nóng ẩm

− Rác từ các chợ, khu thương mại, tụ điểm buôn bán, nhà hàng, khách sạn… gồm giấy, carton, nhựa, gỗ, da, rác thực phẩm, thuỷ tinh, kim loại, các chấât thải độc hại

− Rác từ các cơ quan, trường học, công sở… gồm giấy, carton, nhựa, vải, gỗ, thuỷ tinh, lon, đồ hộp, rác thực phẩm, đèn dầu, nhớt, sơn thừa

− Rác từ các công trình xây dựng, cải tạo và nâng cấp gồm gỗ vụn, sắt thép, xà bần, đất, cát

− Rác từ hoạt động các khu công cộng, vui chơi giải trí, khu văn hoá … gồm giấy, túi nhựa, lá cây…

− Rác từ các cơ sở sản xuất xí nghiệp, các trạm xử lý chất thải như kim loại, thuỷ tinh, cát, bùn thải độc hại

− Rác từ các trạm xử lý nước thải và đường ống thoát nước của thành phố

2.2.2 Thành phần và tính chất

Thành phần lý học, hoá học của CTR khác nhau tuỳ thuộc vào từng địa phương, vào điều kiện thời tiết, khí hậu, các điều kiện kinh tế và nhiều yếu tố khác

Bảng 2.1 Thành phần CTR ở các quốc gia có thu nhập thấp, thu nhập trung bình và thu nhập cao

Thành phần Quốc gia có

thu nhập thấp

Quốc gia có thu nhập TB

Quốc gia có thu nhập cao Khối lượng chất thải (kg/ngày)

Khối lượng riêng (kg/m3)

Rau quả, thực phẩm

Hỗn hợp trơ khác

0,4-0,6 250-500 40-80

1-10 1-10 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 40-80 1-40

0,5-0,9 170-330 40-60

15-40 1-10 1-5 2-6

-

- 2-10 20-65 1-30

0,7-1,8 100-170 20-30

15-40 4-10 3-13 2-10

-

- 2-10 20-50 1-20

(Nguồn: Cointreau)

Bảng 2.2 Thành phần CTRSH Tp Hồ Chí Minh từ nơi phát sinh đến nơi thải bỏ

cuối cùng

Thành phần

% khối lượng Hộ gia

đình

Rác chợ

Trường học

Khu chế xuất

Bô ép rác và trạm trung chuyển

Bãi chôn lấp

Lon, đồ hộp

Kim loại màu

Thùng đựng hoá chất

Bao đựng hoá chất

Lon, thùng đựng sơn

Bã sơn

61-96,6 1-19,7 0-4,6 0-14,2 0-36,6 0-10,8

0 0-7,2

0 0-2,8 0-10,2 0-3,3

- 0-25 0-10,5 0-9,3 0-1,3

- 0-3,8 8,5-34,4 3,5-18,9 0-4,2 0-20,2

-

- 0-4

<0,5

<0,5 0-1,3

-

- 1-2

29 1,6

11 1,6

- 2,7

-

-

-

- 5,5

-

- 2,6

-

60-94 0,5-5,5 0-6,5 0-4,5 0-9,6 0-1,6 0-1,9 0-2,3 0-4,5 0-1,6 0-4,3 0-0,8 0-0,8 0-5,6 0-0,8 0-4,5 0-1,2

-

-

<0,5 0-3

45-100 0-4,6 0-2,1 0-12,5 0-14,8 0-4,5 0-0,9 0-6,2 0-1,1 0-4 0-6,7 0-1,9 0-1,9 0-2 0-0,8

<0,5 0-1,2

-

-

-

-

Tre, rơm rạ

Vỏ sò, ốc

-

-

-

- 0-1 0-0,9

-

<0,5

-

- 0-5,6

a Tính chất vật lý:

Những tính chất vật lý quan trọng của CTR bao gồm :khối lượng riêng, độ ẩm, kích thước hạt và sự phân bổ kích thước, khả năng giữ nước và độ xốp của CTR đã nén

Khối lượng riêng : là khối lượng CTR trên một đơn vị thể tích, tính bằng kg/m3 Khối lượng riêng của CTR sẽ khác nhau tuỳ theo cách lưu trữ như rác để tự nhiên không chứa trong thùng, rác chứa trong thùng không nén, rác chứa trong thùng đã nén và còn khác nhau tuỳ theo từng vị trí địa lý, mùa trong năm, thời gian lưu trữ Khối lượng riêng của CTR lấy từ các xe rác dao động từ 180 – 420 kg/m3, giá trị đặc trưng vào khoảng 300 kg/m3

Độ ẩm : thường được biểu diễn theo hai cách đó là tính theo thành phần phần trăm khối lượng ướt và thành phần phần trăm khối lượng khô Trong lĩnh vực quản lý CTR phương pháp dựa vào khối lượng ướt thông dụng hơn Độ ẩm của CTR dao động khoảng 30 -40%, trung bình 20%

Kích thước và sự phân bố kích thước : đóng vai trò quan trọng trong quá trình thu hồi phế liệu, nhất là khi sử dụng các phương pháp cơ học như sàng, quay và các thiết bị phân loại nhờ từ tính

Khả năng tích ẩm : là tổng lượng ẩm mà CTR có thể tích trữ được Đây là thông số quan trọng trong việc xác định lượng nước rò rỉ sinh ra trong bãi chôn lấp Phần nước dư vượt quá khả năng tích trữ của CTR sẽ thoát ra ngoài thành nước rỉ rác Khả năng tích ẩm của CTR thay đổi tuỳ theo điều kiện nén ép và thời gian phân huỷ của chất thải Khả năng tích ẩm của CTR trong trường hợp không nén có thể dao động trong khoảng 50 – 60%

Bảng 2.3 Thành phần vật lý của CTR

Hợp phần

% trọng lượng Độ ẩm % Trọng lượng riêng

(kg/m3) KGT TB KGT TB KGT TB Chất thải thực phẩm

Kim loại không thép

Kim loại thép

Bụi, tro, gạch

6-25 25-45 3-15 2-8 0-4 0-2 0-2 0-20 1-4 4-16 2-8 0-1 1-4 0-10

228 81,6 49,6

88

160

320

480

(Nguồn : Trần Hiếu Nhuệ – Quản Lý Chất Thải Rắn)

b Tính chất hoá học:

Đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn phương án xử lý và thu hồi nguyên liệu Đối với thành phần rác hữu cơ dùng làm phân compost hoặc thức ăn gia súc, ngoài thành phần những yếu tố chính còn phải chú ý đến thành phần các yếu tố vi lượng

Ví dụ như khả năng cháy phụ thuộc vào tính chất hoá học của CTR, đặc biệt trong trường hợp chất thải là hỗn hợp những thành phần cháy được và không cháy được

Những tính chất cơ bản cần phải xác định đối với các thành phần cháy được trong chất thải rắn bao gồm :

− Độ ẩm (phần ẩm mất đi khi sấy ở 1050C)

− Thành phần các chất cháy bay hơi (phần khối lượng mất đi khi nung ở

9500C trong tủ nung kín)

− Thành phần carbon cố định (thành phần có thể cháy được còn lại sau khi thải các chất có thể bay hơi)

− Tro (phần khối lượng còn lại sau khi đốt trong lò nung hở)

Điểm nóng chảy của tro : là phần trăm mà tại đó tro tạo thành từ quá trình đốt cháy, chất thải bị nóng chảy và kết dính tạo thành dạng rắn (xỉ) Nhiệt độ nóng chảy của CTR đặc trưng thường dao động khoảng 1100 -12000C

Các nguyên tố cơ bản : các nguyên tố cơ bản cần phân tích trong CTR bao gồm Carbon (C), Hydro (H), Oxy (O), Nitơ (N), Lưu huỳnh (S) và tro Kết quả xác định các nguyên tố cơ bản này thường được dùng để xác định công thức hoá học của thành phần chất hữu cơ có trong CTR, cũng như xác định tỷ lệ C : N thích hợp cho quá trình làm compost

Các chất dinh dưỡng và các nguyên tố vi lượng : nếu thành phần chất hữu

cơ có trong CTR được sử dụng sản xuất các sản phẩm nhờ các quá trình chuyển

hoá sinh học như compost, methane, ethenol…thì số lượng về chất dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng có sẵn trong CTR đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo sinh dưỡng cho VSV cũng như yêu cầu của sản phẩm sau khi chuyển hoá sinh học Bảng2.4 Thành phần các nguyên tố trong CTRSH từ khu dân cư

Thành phần Phần trăm khối lượng khô (%)

C H O N S Tro

Chất hữu cơ

Chất thải thực phẩm

0,5 4,5 26,3

6,4

6 5,9 7,2 6,6

3

37,6

44 44,6 22,8 31,2

- 11,6

38 42,7

0,4 4,3

2

2,6 0,3 0,3

- 4,6

2

10 3,4 0,2

<0,1

<0,1 0,5

0,4 0,2 0,2

- 0,15

- 0,4 0,3 0,1

-

- 0,2

5

6

5

10 2,5

10

10 4,5 1,5

98,9 90,5

68

(Nguồn : George Tchobanoglous,1993)

c Tính chất sinh học:

Đặc tính sinh học quan trọng nhất của thành phần chất hữu cơ có trong CTR là hầu hết các thành phần này đều có thể chuyển hoá sinh học tạo thành khí, chất rắn hữu cơ và vô cơ ngoại trừ nhựa, cao su Phần chất hữu cơ có trong CTR được phân loại như sau :

− Những chất tan được trong nước : như đường, tinh bột, amino axit và các axit hữu cơ khác

− Hemicellulose : là sản phẩm ngưng tụ của đường 5Carbon và đường 6 Carbon

− Cellulose : là sản phẩm ngưng tụ của glucose và đường 6Carbon

− Mỡ, dầu và sáp là những este của rượu và axit béo mạch dài

− Lignin : là hợp chất cao phân tử các vòng thơm và các nhóm methoxyl

− Lignocellulose

− Protein

Khả năng phân huỷ của thành phần chất hữu cơ : hàm lượng chất rắn bay hơi được xác định bằng cách nung ở nhiệt độ 5500C, thường được sử dụng để đánh giá khả năng phân huỷ sinh học của chất hữu cơ trong CTR Tuy nhiên, việc sử dụng chỉ tiêu hàm lượng chất rắn bay hơi để biểu diễn khả năng phân huỷ sinh học của chất hữu trong CTR thông thường không chính xác vì một số thành phần chất hữu cơ rất dễ bay hơi nhưng khó phân huỷ (ví dụ giấy in báo) Cũng có thể sử dụng hàm lượng lignin có trong chất thải để xác định tỷ lệ chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học

Sự hình thành mùi : mùi sinh ra khi tồn trữ CTR trong thời gian dài giữa các khâu thu gom, trung chuyển và đổ ra BCL nhất là những vùng khí hậu nóng ẩm do khả năng phân huỷ kỵ khí nhanh, các chất hữu cơ dễ bị phân huỷ có trong CTR

Sự sản sinh ruồi nhặng : vào mùa hè cũng như tất cả các mùa của những vùng có khí hậu ấm áp, sự sản sinh ruồi nhặng ở những khu vực chứa CTR là những vấn đề đáng quan tâm

2.3 Các phương pháp xử lý CTR

Hiện nay, với khối lượng CTR ngày càng gia tăng, vấn đề xử lý CTR ngày càng trở nên cấp bách và cần thiết Mục tiêu của xử lý CTR là làm giảm hoặc loại bỏ các thành phần không mong muốn trong chất thải như các chất độc hại, không hợp vệ sinh, tậân dụng vật liệu và năng lượng có trong chất thải Các biện pháp có thể được sử dụng để xử lý CTR đó là :

− Phương pháp xử lý cơ học : nén, ép, cắt, băm, nghiền, phân loại

− Phương pháp xử lý hoá học : đốt, nhiệt phân

− Phương pháp xử lý sinh học : Biogas, chế biến phân compost, nuôi giun đất

− Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh

Khi lựa chọn các phương pháp xử lý CTR cần xem xét đến các yếu tố sau :

− Thành phần và tính chất của CTR

− Tổng khối lượng CTR cần được xử lý

− Khả năng thu hồi sản phẩm và năng lượng

− Yêu cầu bảo vệ môi trường

− Điều kiện kinh tế

2.3.1 Phương pháp cơ học

Nén rác : là khâu quan trọng trong quá trình xử lý CTR Ngày nay, ở các đô thị một số phương tiện vận chuyển CTR được trang bị thêm bộ phận cuốn ép và nén rác, điều này góp phần làm tăng sức chứa của xe và tăng hiệu suất chuyên chở cũng như kéo dài thời gian phục vụ cho BCL

Cắt hoặc nghiền rác : nhằm làm giảm kích thước của rác để thuận tiện cho

quá trình xử lý tiếp theo

Phân loại các hợp phần trong chất thải : để thuận tiện trong việc xử lý, người ta phải tách, phân chia các hợp phần trong chất thải Đây là quá trình cần thiết trong công nghệ xử lý để thu hồi tài nguyên từ CTR, dùng cho quá trình chuyển hoá biến thành sản phẩm hoặc cho các quá trình thu hồi năng lượng sinh học Để tiến hành tách, phân chia các hợp phần trong CTR có thể bằng phương pháp thủ công hoặc bằng cơ giới

Ép kiện : phương pháp xử lý rác bằng công nghệ ép kiện được thực hiện trên cơ sở toàn bộ rác thải được tập trung thu gom vào toàn bộ nhà máy Rác sẽ được phân loại trên băng tải và các chất như kim loại, nilon, thuỷ tinh, plastic…được thu hồi để tái chế Những chất còn lại sẽ được băng tải chuyển qua hệ thống ép nén rác bằng thuỷ lực với mục đích làm giảm tối đa thể tích khối rác và tạo thành các kiện với tỷ số nén rất cao

Các kiện rác đã ép nén này được sử dụng vào việc đắp các bờ chắn hoặc san lắp những vùng đất trũng sau khi được phủ lên lớp đất cát

2.3.2 Phương pháp đốt

Đốt rác là giai đoạn xử lý cuối cùng được áp dụng cho cho một số loại rác nhất định không thể xử lý bằng các biện pháp khác Đây là một giai đoạn oxy hoá nhiệt độ cao với sự có mặt của oxy trong không khí Phương pháp này làm giảm chất thải tới mức nhỏ nhất cho khâu xử lý cuối cùng, nếu sử dụng công nghệ tiên tiến còn có ý nghĩa cao trong công tác bảo vệ môi trường Tuy nhiên chi phí xử lý rất cao, cao gấp 10 lần so với phương pháp chôn lấp

Năng lượng phát sinh trong quá trình đốt có thể tận dụng cho lò hơi, hoặc công nghiệp cần nhiệt và phát điện

Xử lý rác bằng phương pháp đốt có ưu điểm là :

− Xử lý triệt để chất thải

− Xử lý toàn bộ chất thải mà không cần nhiều diện tích đất sử dụng làm BCL

Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm như :

− Vận hành dây chuyền phức tạp, cần năng lực kỹ thuật và tay nghề cao

− Giá thành đầu tư lớn, chi phí tiêu hao năng lượng và chi phí xử lý cao

− Phát sinh CO2, hơi nước có thể gây hiệu ứng nhà kính

2.3.3 Phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh

Trong các phương pháp xử lý CTR, chôn lấp là phương pháp phổ biến và đơn giản nhất Phương pháp này được áp dụng rộng rãi ở hầu hết các nước trên thế giới Về thực chất, chôn lấp là phương pháp lưu giữ chất thải trong một bãi thải và có phủ đất lên trên

Theo quan niệm chung : chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp kiểm soát sự phân huỷ của CTR khi chúng được chôn nén và phủ lắp bề mặt CTR trong BCL sẽ bị tan rữa nhờ quá trình phân huỷ sinh học bên trong để tạo ra sản phẩm cuối cùng là các chất giàu dinh dưỡng như axit hữu cơ, nitơ, các hợp chất amon và một số khí như CO2, CH4

Theo quy định TCVN 6696 -2000: BCL chất thải rắn hợp vệ sinh được định nghĩa là khu vực được quy hoạch, thiết kế, xây dựng để chôn lấp các chất thải phát sinh từ các khu dân cư, đô thị và khu công nghiệp BCL chất thải rắn bao gồm các ô chôn lấp chất thải, vùng đệm, các công trình phụ trợ khác như trạm xử lý nước, trạm cung cấp điện nước, trạm xử lý khí thải, văn phòng làm việc…

CTR được chấp nhận chôn tại BCL hợp vệ sinh là tất cả các loại chất thải không nguy hại, có khả năng phân huỷ theo thời gian, bao gồm:

− Rác thải gia đình

− Rác thải chợ, đường phố

− Giấy, bìa, cành cây nhỏ và lá cây

− Tro, củi, gỗ mục, vải, đồ da

− Rác thải từ văn phòng, khách sạn, nhà hàng ăn uống

− Phế thải của các ngành chế biến lương thực, thực phẩm, thuỷ sản, giải khát, giấy…

− Bùn sệt từ các trạm xử lý

− Tro xỉ từ quá trình đốt nhiên liệu

2.3.4 Phương pháp sinh học

2.3.4.1 Phương pháp khí sinh học (Biogas)

Là phương pháp phân huỷ rác trong điều kiện môi trường không có oxy Sản phẩm của quá trình phân huỷ kỵ khí là CH4, CO2, và một số sản phẩm trung gian như axít hữu cơ, alcohol và mùn (CH4 có thể dùng làm nguồn năng lượng) Phương pháp này rất thích hợp cho xử lý chất thải giàu protein ( phân người, phân gia súc, chất thải nhà máy rượu bia hoặc chế biến thực phẩm)

So với quá trình chế biến compost hiếu khí, phân huỷ kỵ khí là một quá trình phức tạp bởi những nguyên nhân sau:

− Cần những kỹ thuật đặc biệt (phải có hệ thống thu khí gas, hệ thống chạy máy phát điện)và vốn đầu tư ban đầu cao

− Sản phẩm phụ của quá trình phân huỷ kỵ khí là bùn ướt, nên phải trải qua quá trình xử lý bậc 2 trước khi loại bỏ

− pH và khả năng đệm là rất quan trọng trong quá trình phân huỷ kỵ khí vì

vi khuẩn Methanogenic rất nhạy cảm với pH Khi pH giảm dưới 6 khả năng hoạt động của VSV bị ức chế

2.3.4.2 Phương pháp chế biến compost

Đối với phương pháp này, chất hữu cơ được phân huỷ bởi các VSV trong điều kiện có oxy tạo thành sản phẩm là CO2, nước, nhiệt độ và compost, sản phẩm compost có thể được sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp

Quá trình chế biến compost là một quá trình đơn giản với vốn đầu tư vừa phải và sản phẩm của nó là compost có thể dùng làm phân bón, do đó có thể thu hồi một phần vốn của quá trình Bên cạnh đó, nhiệt độ Thermophilic trong compost có thể loại bỏ được các mầm bệnh nên quá trình compost được đánh giá là ít ảnh hưởng đến môi trường hơn so với phương pháp phân huỷ kỵ khí Hơn nữa quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong compost tạo thành nhiệt để làm bay hơi nước trong nguyên liệu, nó cũng là một dạng tạo thành năng lượng và sử dụng trực tiếp Tuy nhiên chế biến compost có một bất lợi trực tiếp đó là cần nguồn năng lượng cao cho quá trình vận hành và duy trì sự ổn định của hệ thống cũng như khả năng lan truyền và phát thải NH3 trong không khí nếu như việâc thiết kế và vận hành không phù hợp

Cả hai phương pháp chế biến compost và phân huỷ kỵ khí Biogas đều có

ưu và nhược điểm riêng, do đó dựa trên những điều kiện sẵn có và những điều kiện khách quan để lựa chọn phương pháp thích hợp cho từng hoàn cảnh cụ thể

2.3.4.3 Phương pháp nuôi giun đất

Nuôi tự nhiên : dùng để xử lý bùn cống hoặc cải tạo đất bạc màu Rải một lớp bùn cống lên vùng đất cần cải tạo và thả giun xuống Dưới tác dụng của giun đất sẽ tạo ra một lớp đất tơi xốp giàu chất hữu cơ

Nuôi giun công nghiệp : làm giàn nuôi giun, thả giống giun lên giàn chứa phế thải hữu cơ Tạo điều kiện môi trường (pH, độ ẩm, nhiệt độ, không khí …)

thích hợp, bổ sung thức ăn cho giun Giun được tận dụng làm thức ăn cho gia súc, còn phế thải hữu cơ đã phân huỷ được tận dụng làm phân

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ COMPOST

3.1 Định nghĩa

Hiện tại có nhiều định nghĩa về quá trình chế biến compost và compost, một định nghĩa thường được sử dụng là định nghĩa của Haug 1993 Theo Haug, quy trình chế biến compost và compost được định nghĩa như sau :

“Quy trình chế biến compost là quá trình phân huỷ sinh học và ổn định chất hữu cơ dưới điều kiện thermophilic Kết quả của quá trình phân huỷ sinh học tạo ra nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổn định, không mang mầm bệnh và có ích trong việc ứng dụng cho cây trồng”

“Compost là sản phẩm của quá trình chế biến compost, đã được ổn định như humus, không chứa các mầm bệnh, không lôi kéo côn trùng, có thể được lưu trữ an toàn và có lợi cho sự phát triển cây trồng”

3.2 Các phản ứng sinh hoá xảy ra trong quá trình ủ

3.2.1 Phản ứng sinh hoá

Các chất thải hữu cơ thích hợp cho việc ủ phân compost có thành phần thay đổi rất lớn Các chất thải đô thị và bùn lắng trong rác thải đô thị thường có thành phần không đồng nhất Trong khi đó chất thải từ các nhà máy chế biến thì thành phần đồng nhất Quá trình phân huỷ các chất thải hữu cơ diễn ra rất phức tạp theo nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian

Ví dụ quá trình phân huỷ protein bao gồm các bước :

Protein
peptides
amino axit
hợp chất amonium
nguyên sinh chất của

vi khuẩn và N hoặc NH3

Đối với hydratcarbon, quá trình phân huỷ xảy ra theo các bước sau :

Hydratcarbon
đường đơn
axit hữu cơ
CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn

Chính xác là những chuyển hoá hoá sinh xảy ra trong quá trình compost vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết Quá trình phân huỷ các chất thải hữu cơ trong

ủ compost diễn ra rất phức tạp, có thể phân biệt dựa vào 4 pha sau đây :

- Pha thích nghi (Latent phase) : đây là thời gian cần thiết để VSV làm quen và định cư trong môi trường mới

- Pha tăng trưởng (Growth phase) : thể hiện sự gia tăng sinh học và làm cho nhiệt độ trong đống ủ tăng lên đến ngưỡng mesophilic

- Pha ưa nhiệt (Thermophilic phase) :đây là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất Trong pha này, các chất thải được ổn định và mầm bệnh bị tiêu diệt có hiệu quả nhất Có thể biểu diễn phản ứng sinh hoá xảy ra trong pha này bằng phương trình sau :

CHONS + O2 + VSV hiếu khí
CO2 + NH3 + SP khác + năng lượng CHONS + O2 + VSV kỵ khí
CO2 + H2S + NH3 + CH4 + SP khác + năng lượng

- Pha trưởng thành (Maturation phase) : nhiệt độ giảm xuống mersophilic và sau đó bằng nhiệt độ môi trường Quá trình lên men thứ cấp diễn ra chậm thích hợp cho sự biến đổi một vài chất phức tạp thành chất keo và sau đó thành chất mùn Quá trình Nitrat hoá với amoni làm

sản phẩm trung gian bị oxy hoá sinh học tạo thành Nitrit (NO2-)và sau cùng là Nitrat (NO3-) Phương trình xảy ra như sau :

Kết hợp 2 quá trình trên, quá trình nitrat hoá xảy ra theo phản ứng sau :

NH4+ + 2O2
NO3- + 2H+ + H2O (3)

Vì NH4 cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho quá trình tổng hợp trong mô tế bào như sau :

NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O
C5H7O2N + 5O2 (4)

Kết hợp (3) và (4) ta có :

22 NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3-
21 NO3- + C5H7O2N + 20 H2O + 42H+

Đồ thị 3.1 : Biến thiên nhiệt độ của các pha

NH4+ + 3/2O2 NONitrosomonas bacteria 2- + 2H+ + H2O

NO2- + 1/2O2 NONitrobactor bacteria 3- (2)

Pha trưởng thành

Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ

3.2.2 Phản ứng sinh học

Ủ compost là một quá trình sinh học mà các chất hữu cơ có trong CTR sinh hoạt được biến đổi thành các chất mùn ổn định do các hoạt động của các tổ chức có thể sống trong điều kiện tự nhiên hiện diện trong chất thải Các tổ chức này gồm các loại VSV như vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh (protozoa)

Chất thải hữu cơ được phân huỷ bắt đầu từ sinh vật tiêu thụ bậc 1 như vi khuẩn, nấm Sự ổn định chất thải do các phản ứng của vi khuẩn thực hiện Trong thời gian đầu, vi khuẩn thích hợp với điều kiện mesophilic xuất hiện trước, khi nhiệt độ tăng vi khuẩn thermophilic xuất hiện chiếm hầu hết các vị trí trong khối

ủ

Thermophilic nấm thường tăng trưởng từ 5 -10 ngày sau khi ủ Nếu nhiệt độ cao hơn 65 -700C thì nấm và hầu hết các vi khuẩn bị ức chế và chỉ còn các dạng bào tử có thể phát triển Trong giai đoạn cuối cùng, khi nhiệt độ giảm nhóm

vi khuẩn Actinomycetes trở nên chiếm ưu thế làm cho bề mặt đống ủ sẽ xuất hiện màu trắng hoặc nâu

Các loại vi khuẩn thermophilic, hầu hết là các loài Bacillus đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ protein và hợp chất hydratcarbon Mặc dù chỉ hoạt động bên lớp ngoài của đống ủ và chỉ hoạt động vào giai đoạn cuối nhưng nhóm Actinomycetes đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ cellulose, lignin và các chất bền vững khác Sau giai đoạn tiêu thụ bậc 1 hay sơ cấp thực hiện xong, các chất này sẽ là thức ăn cho sinh vật tiêu thụ thứ cấp như ve, bọ cánh cứng, giun tròn, động vật nguyên sinh, phiêu sinh

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ compost

Hiệu quả của quá trình ủ phân compost phụ thuộc vào nhóm các tổ chức cư ngụ và làm ổn định trong chất thải hữu cơ Do đó, quá trình ủ sẽ không đạt kết

quả mong muốn mà nguyên nhân chính là do sự mất cân bằng về thành phần hoá học và điều kiện lý học trong quá trình ủ Chính vì vậy, cần chú ý đến các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost như :nhiệt độ, độ ẩm, pH, VSV, oxy, chất hữu cơ, tỷ lệ C : N và cấu trúc chất thải

3.3.1 Nhiệt độ

Là một yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất compost vì nó ảnh hưởng đến hoạt tính của VSV Ngoài ra, nhiệt độ còn là một chỉ thị để nhận biết các giai đoạn xảy ra trong quá trình ủ compost

Trong vài ngày đầu của quá trình ủ, nhiệt độ bắt đầu tăng dần từ nhiệt độ môi trường đến khoảng 65 -700C rồi giảm xuống dần dần đến nhiệt độ của môi trường Hầu hết các tài liệu đều đề nghị duy trì ở nhiệt độ thermophilic (55 -650C) trong luống ủ compost, vì ở nhiệt độ này quá trình chế biến compost đạt hiệu quả cao nhất, VSV gây bệnh bị tiêu diệt, tạo nên sản phẩm compost an toàn khi sử dụng cho cây trồng Nhiệt độ tăng trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của VSV làm cho quá trình phân huỷ không diễn ra thuận lợi, ngược lại nhiệt độ thấp hơn ngưỡng này compost sẽ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh

3.3.2 Tỉ lệ C : N

Tỷ lệ C : N là thông số quan trọng trong cân bằng dinh dưỡng cho VSV Carbon là nguồn năng lượng chủ yếu của VSV và nitơ là nguyên tố để tổng hợïp chất nguyên sinh Tỷ lệ C : N tối ưu trong khoảng 25 – 30 Nếu tỷ lệ C : N của vật liệu làm compost cao hơn giá trị tối ưu, sẽ hạn chế sự phát triển của VSV do thiếu nitơ, chúng sẽ trải qua nhiều chu trình chuyển hoá, oxy hoá phần carbon dư cho đến khi đạt đến tỷ lệ C :N thích hợp Do đó thời gian cần thiết cho quá trình làm compost sẽ bị kéo dài hơn và thu được sản phẩm ít mùn hơn Nếu tỷ lệ C :N thấp, nitơ sẽ bị thất thoát dưới dạng NH3 đặïc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao, pH cao

và có thổi khí Tỷ lệ C : N ở sản phẩâm compost thu được thông thường 15 -20 là tốt nhất

Ngoài hai nguyên tố carbon, nitơ là nền tảng cơ bản cho hoạt động sống của VSV trong đống compost, các nguyên tố photpho (P), lưu huỳnh (S), canxi (Ca) là những nguyên tố quan trọng kế tiếp Photpho ảnh hưởng đến chất lượng compost vì photpho là nguyên tố cần thiết cho sự phát triển của cây trồng, hàm lượng photpho thay đổi tuỳ theo từng nguyên liệu Lưu huỳnh ảnh hưởng đến việc sinh ra các hợp chất bay hơi tạo ra mùi hôi trong khối ủ compost

Bảng 3.1 Tỷ lệ C/N của chất thải

Chất thải N(% trọng lượng khô) Tỷ lệ C/N Nước tiểu 15 – 18 0,8

Hỗn hợp chất thải giết mổ 7 -10 2

Phân bón ở trang trại 2,15 14

Chất thải thực phẩm 2 – 3 15

Chất thải rau quả 1,5 35

Chất thải khác 0,5 -1,4 30 -80

rỉ chất dinh dưỡng và phân tán mầm bệnh trong khối ủ Mặt khác độ ẩm cao sẽ làm giảm sự lưu thông oxy trong khối ủ hình thành điều kiện ủ kỵ khí có thể gây thối rửa và tạo ra mùi hôi thối ô nhiễm môi trường xung quanh Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ compost vào khoảng 50 -60%

Với thành phần CTR nước ta có độ ẩm cao nên khi ủ compost cần phải tiến hành phơi khô để làm giảm độ ẩm hoặc phối trộn với các vật liệu có độ ẩm thấp để luôn tạo độ ẩm thích hợp cho quá trình diễn ra thuận lợi Trong quá trình

ủ sẽ có hiện tượng bốc hơi nước hoặc lưu lượng thổi khí quá cao có thể làm giảm độ ẩm, lúc đó chúng ta có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào để luôn luôn tạo giá trị độ ẩm tối ưu cho quá trình chế biến compost

3.3.4 VSV

Chế biến compost là một quá trình phức tạp trong đó có sự tham gia của nhiều loại VSV khác nhau bao gồm : Nấm, Actinomycetes, Vi khuẩn, đôi khi còn có Protozoa và Tảo Người ta xác định rằng hầu hết các loài trong nhóm VSV nêu trên đều có khả năng phân giải hầu hết các chất hữu cơ thô trong rác thải Tất

nhiên, mỗi một loài VSV có khả năng tốt nhất để phân huỷ một dạng vật chất hữu cơ nào đó

Vi khuẩn : có mặt hầu hết trong các giai đoạn sản xuất compost Hầu hết hoạt động của VSV trong quá trình ủ compost có đến 80 -90% là do vi khuẩn, bao gồm Streptococus sp, Bacillus sp, vibrio sp

Actinomycetes : thường xuất hiện vào khoảng ngày thứ 5 -7 trong quá trình

ủ bao gồm : Micromonospora, Streptomyces, Actinomycetes

Nấm : giới hạn nhiệt độ của nấm là khoảng 600C gồm các loại như sau: Aspergillus, Penicillin, Fusarium, Trichoderma và Chaetomonium

VSV gây bệnh : một trong những yêu cầu của sản xuất compost là phải hạn chế đến mức tối đa các loài VSV gây hại có trong sản phẩm Theo lý thuyết nếu nguyên liệu để sản xuất compost không có chứa phân, chất thải sinh học thì sản phẩm đầu ra sẽ ít các loài gây bệnh Tuy nhiên trên thực tế nguyên liệu đầu vào cho quá trình chế biến compost không phải lúc nào cũng đáp ứng các yêu cầu đó

Do đó, để đảm bảo tiêu chuẩn tiêu diệt mầm bệnh cho cây trồng, trong lúc vận hành chế biến compost chúng ta cần đảm bảo nhiệt độ để có thể tiêu diệt hết mầm bệnh

3.3.5 pH

Tuỳ thuộc vào thành phần và tính chất của chất thải, pH sẽ thay đổi trong quá trình ủ compost pH của vật liệu ban đầu cho vào ủ compost dao động trong khoảûng 5,5 -9 là có thể chế biến compost một cách hiệu quả Khi bắt đầu ủ compost, giá trị pH giảm đi do sự hình thành các axit hữu cơ Nhưng sau đó pH tăng lên vì các axit hữu cơ chuyển hoá thành CH4 và CO2 Khi quá trình ủ compost gần ổn định, pH của vật chất cuối cùng dao động trong khoảng 7,5 – 8,5 Nguyên liệu sử dụng đầu vào để chế biến compost không được quá cao vì lúc đó

sẽ dẫn đến sự thất thoát nitơ dưới dạng NH3 và các VSV cần một khoảng pH tối

ưu để hoạt động

3.3.6 Oxy

Là một nhân tố cũng không kém phần quan trọng trong suốt quá trình ủ compost Không khí ởû môi trường xung quanh cung cấp tới khối ủ compost để VSV phân huỷ chất hữu cơ cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt độ Nếu khí không được cung cấp đầy đủ có thể hình thành những vùng kỵ khí bên trong khối compost có thể gây mùi hôi Lượng khí cung cấp vào khối ủ có thể thực hiện bằng phương pháp thủ công như đảo trộn theo chu kỳ thời gian, đặt các ống tre thông khí hoặc thổi khí bằng máy cấp khí

Quá trình đảo trộn nhằm cung cấp không khí chỉ thoả mãn điều kiện hiếu khí đối với mặt trên khối ủ còn ở bên trong có thể là môi trường tuỳ nghi hoặc kỵ khí Do đó tốc độ phân huỷ và thời gian cần thiết để sản xuất compost có thể kéo dài và gây mùi hôi thối

Còn thổi khí bằng máy cấp khí là phương pháp cho hiệu quả phân huỷ cao nhất Tuy nhiên lưu lượng khí phải được khống chế thích hợp Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn đến chi phí cao và gây mất nhiệt của khối ủ kéo theo sản phẩm sẽ không đảm bảo an toàn vì có thể chứa VSV gây bệnh Khi pH của khối phân lớn hơn 7, cùng với quá trình thổi khí sẽ gây thất thoát nitơ dưới dạng NH3 Trái lại, nếu thổi khí quá thấp môi trường bên trong sẽ trở nên kỵ khí

3.3.7 Kích thướt hạt

Kích thước hạt là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giữ ẩm và tốc độ phân huỷ Quá trình phân huỷ hiếu khí xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy nên có thể làm tăng vận tốc phân huỷ trong một khoảng độ xốp nhất định Hạt quá nhỏ sẽ có độ xốp

thấp ức chế vận tốc phân huỷ Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và có thể tạo ra các kênh thổi khí làm cho sự phân bố khí không đồng đều, không có lợi cho quá trình chế biến compost Kích thước hạt tối ưu cho quá trình ủ là đường kính hạt khoảng 2,5 -8cm

3.3.8 Độ xốp

Là yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến compost Độ xốp thay đổi tuỳ theo thành phần chất thải rắn Vật liệu có độ xốp 36 -60% là có thể chế biến compost thành công Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn chế giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong đống compost Ngược lại, độ xốp cao có thể dẫn đến nhiệt độ trong đống compost thấp, không đảm bảo mầm bệnh bị tiêu diệt Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách bổ sung vật liệu chất hữu cơ như rơm rạ, vỏ trấu, mùn cưa

3.4 Chất lượng compost

Chất lượng compost được đánh giá dựa trên 4 yếu tố sau :

− Mức độ lẫn tạp chất (thuỷ tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hoá học, thuốc trừ sâu)

− Nồng độ các chất dinh dưỡng (dinh dưỡng đa lượng như N, P, K; dinh dưỡng trung lượng Ca, Mg, S; dinh dưỡng vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo,Co, Bo…)

− Mật độ VSV gây bệnh (thấp ở mức không ảnh hưởng đến cây trồng)

− Độ ổn định (độ chín hoại của phân) và hàm lượng chất hữu cơ

3.5 Tính cấp thiết của compost

Cải thiện cơ cấu đất : phân hữu cơ vi sinh khi bón vào đất sẽ làm cho nơi có đất sét, đất bạc màu, đất quánh được rã ra và khi gặp lại đất cát lại làm cho đất cát rời dính lại với nhau, giúp đất thông khí dễ dàng

Quân bình độ pH trong đất : phân hữu cơ vi sinh cung ứng đầy đủ các chất hữu cơ để chống lại sự thay đổi pH

Tạo ra sự màu mỡ trong đất : phân hữu cơ vi sinh chứa nitơ, photpho, lân, magiê, lưu huỳnh nhưng đặc biệt là các chất được hấp thụ vào đất những gì đã mất đi

Duy trì độ ẩm cho đất : các chất hữu cơ trong phân khi hoà tan vào đất sẽ trở thành một miếng xốp hút nước rồi luân chuyển nước vào trong đất nuôi cây Nếu đất thiếu chất hữu cơ sẽ khó thẩm thấu nước từ đó đất sẽ bị đóng màng làm nước bị ứ đọng trên mặt trên sẽ gây lụt lội, xói mòn đất

Tạo môi trường tốt cho các vi khuẩn có lợi trong đất sinh sống : phân hữu

cơ vi sinh có khả năng cung cấp các chất dinh dưỡng làm cho đất tơi xốp, từ đó tạo ra môi trường sống cho các loại côn trùng và những loài vi sinh chống lại tuyến trùng làm hư rễ cây cũng như tiêu diệt các loại côn trùng phá hoại đất đai, gây bệnh cho cây trồng

Bảng 3.2 Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 526-2002 cho phân hữu cơ VSV chế biến từ rác thải sinh hoạt của Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn

Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mức Hiệu quả đối với cây trồng - Tốt Độ chín (hoại) cần thiết - Tốt Đường kính hạt không lớn hơn mm 4 - 5 Độ ẩm không lớn hơn % 35

Mật độ VSV (đã tuyển chọn) không nhỏ hơn CFU/g mẫu 106 Hàm lượng C tổng số không nhỏ hơn % 13 Hàm lượng N tổng số không nhỏ hơn % 2,5 Hàm lượng K hữu hiệu không nhỏ hơn % 1,5 Mật độ Salmonella trong 25g mẫu CFU 0 Hàm lượng Pb (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 250 Hàm lượng Cad (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 2,5 Hàm lượng Cr (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 200 Hàm lượng Cu (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 200 Hàm lượng Ni (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 100 Hàm lượng Zn(khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 700 Hàm lượng Hg (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 2 Thời hạn bảo quản không ít hơn tháng 6

(Nguồn : Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn 2002)

3.6 Lợi ích và hạn chế của chế biến compost

3.6.1 Lợi ích

− Là phương án được lựa chọn để bảo tồn nguồn nước và năng lượng

− Kéo dài tuổi thọ cho các BCL

− Ổn định chất thải, các quá trình sinh học xảy ra trong quá trình làm compost sẽ chuyển hoá các chất hữu cơ dễ thối rửa sang dạng ổn định, chủ yếu là các chất vô cơ ít gây ô nhiễm môi trường và thích hợp cho việc cải tạo đất và hấp phụ của cây trồng

− Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh : nhiệt độ sinh ra trong quá trình ủ compost có thể đạt khoảng 600C Nhiệt độ này nếu được duy trì

ít nhất trong 1 ngày sẽ làm mất hoạt tính của vi khuẩn gây bệnh, virus, trứng, giun sán Do đó, các sản phẩm của quá trình làm compost có thể

an toàn khi bón cho đất, sử dụng như phân bón hoặc là chất làm chất ổn định đất

− Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất : các chất dinh dưỡng (N, P, K)có trong chất thải thường ở dạng phức tạp, cây trồng khó hấp thụ Sau quá trình ủ compost các chất này được chuyển hoá thành các chất vô cơ như

NO3-, PO4 3-, thích hợp cho việc hấp thụ của cây trồng Sử dụng sản phẩm của quá trình chế biến compost để bổ sung dinh dưỡng cho đất có thể làm giảm sự thất thoát dinh dưỡng do rò rỉ vì các chất dinh dưỡng vô cơ tồn tại chủ yếu ở dạng không tan Thêm vào đó lớp đất trồng cũng được cải tiến nên giúp rễ cây phát triển tốt hơn

− Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng : đã có nhiều nghiên cứu chứng minh sự tăng khả năng kháng bệnh của cây trồng trong đất bón phân vi sinh với hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại VSV đa dạng Phân hữu cơ không những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh cho cây trồng So với các loại phân hoá học khác, phân compost không những giúp cây trồng hấp thụ hết các chất dinh dưỡng mà còn giúp cây phát triển tốt và có khả năng kháng bệnh cao

3.6.2 Hạn chế

− Hàm lượng chất dinh dưỡng trong compost không thoả mãn yêu cầu

− Do đặc tính của chất thải hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều theo thời gian Bản chất vật liệu làm compost thường làm cho sự phân bổ nhiệt độ trong đống phân không đều, do đó khả năng làm mất hoạt tính của VSV gây bệnh trong sản phẩm compost tạo mùi hôi, gây mất mỹ quan

− Hầu hết các nhà nông vẫn thích sử dụng phân hoá học vì không đắt tiền, dễ sử dụng và tăng năng suất cây trồng một cách rõ ràng

3.7 Một số phương pháp ủ compost trên thế giới

3.7.1 Phương pháp ủ theo luống có đảo trộn và thổi khí (windrow composting)

Windrow là một luống có 3 tiết diện giao nhau, chiều dài lớn hơn chiều rộng và chiều cao Chiều rộng thường gấp 2 lần chiều cao Chiều cao lý tưởng cho một luống phải đủ lớn để duy trì nhiệt độ nhưng phải đủ nhỏ để cho oxy lan truyền vào giữa luống ủ Thông thường chiều cao lý tưởng là 1,2-2,4m với chiều rộng từ 4,2-4,8m

Đảo trộn để đưa không khí từ bên ngoài vào luống ủ và duy trì sự thông khí

ở mọi lúc như đã giới thiệu ở trên, kích thước luống ủ sẽ cho phép giữ nhiệt sinh

ra sinh ra trong quá trình ủ và cũng cho phép không khí lan truyền vào các phần sâu trong luống Luống ủ phải đặt trên bề mặt được làm rắn để có thể đảo trộân dễ dàng Các đống có thể được đảo trộn với chu kỳ 1 lần/tuần Đảo trộân nhằm để đưa các vật liệu lớp bên ngoài vào lớp bên trong luống, nơi dễ dàng bị phân huỷ

Các đống ủ có thể được đặt dưới mái che hoặc ở ngoài trời Nếu đặt ở ngoài trời sẽ gây ra hiện tượng nước chảy tràn hoặc rò rỉ Nước chảy tràn hoặc rò

rỉ từ các khối ủ phải được thu gom lại và xử lý hoặc cho vào cùng với nguồn nguyên liệu mới cung cấp để gia tăng độ ẩm

Phương pháp này có một số ưu điểm, nhược điểm sau:

Ưu điểm:

− Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng compost thu được khá đều

− Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp khí

Nhược điểm:

− Cần nhiều nhân công

− Thời gian ủ dài (khoảng 3 -6 tháng)

− Do thổi khí tự động nên khó quản lý, khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh

− Đảo trộn khối compost sẽ gây thất thoát nitơ và gây mùi

− Quá trình ủ có thể chịu ảnh hưởng của thời tiết

3.7.2 Phương pháp ủ dạng đống tĩnh có thổi khí bằng máy cấp khí

Ủ phân dạng đống tĩnh có thông khí đòi hỏi hỗn hợp ủ (nguyên vật liệu được pha trộn)phải được đặt trên hệ thống thổi khí

Các đống ủ được đặt trên một mạng lưới ống liên thông với quạt hút Quạt này cung cấp không khí cho đống ủ, không khí có thể được cung cấp ở dạng tự do hoặc cưỡng bức Thiết bị cung cấp không khí có thể thổi khí vào khối ủ hoặc hút khí ra ngoài, thiết bị thổi khí được kiểm soát bằng đồng hồ Không khí lưu thông trong khối ủ sẽ cung cấp đầy đủ oxy cần thiết cho VSV phân huỷ và ngăn chặng nhiệt tạo thành trong khối ủ Kiểm soát nhiệt độ trong khối ủ để duy trì nhiệt độ tối ưu cho VSV hoạt động

Nhiệt độ trong các phần của toàn bộ khối ủ thường đủ lớn để tiêu diệt hết các vi khuẩn gây bệnh và tiêu diệt mầm cỏ Tuy nhiên, nhiệt độ trong đống ủ có thể không đạt như mong muốn bởi vì hệ thống ủ đống tĩnh có thông khí nhưng không được đảo trộn Bên cạnh đó, phương pháp này cũng có một số ưu và nhược điểm như sau :

Ưu điểm:

− Dễ kiểm soát khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và oxy trong khối ủ

− Giảm mùi hôi và mầm bệnh

− Thời gian ủ ngắn (3 – 6 tuần)

− Cần diện tích đất ít và có thể tiến hành ngoài trời hoặc vị trí có mái che

3.7.3 Phương pháp ủ trong thùng kín

Hệ thống này chứa nguồn nguyên vật liệu trong các thùng kín Những thùng này có thể chứa một hay nhiều ngăn Trong nhiều trường hợp nó là một thùng quay, đa số hệ thống ủ trong thùng kín là hệ thống cung cấp vật liệu liên tục

Ưu điểm:

− Ít chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết

− Kiểm soát quá trình ủ và mùi hôi tốt hơn

− Thời gian ủ ngắn

− Sử dụng diện tích đất ít hơn các phương pháp khác

− Chất lượng compost tốt

Nhược điểm:

− Đòi hỏi vốn đầu tư, chi phí vận hành cao

− Thiết kế phức tạp và cần trình độ cao

3.8 Vai trò của biện pháp tăng cường sinh học trong sản xuất phân hữu cơ

vi sinh

3.8.1 Định nghĩa