Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh trên phụ phẩm nông nghiệp năng suất 15 nghìn tấn sản phẩmnăm

Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, ngành nông nghiệp cũng đã có những thay đổi rất đáng kể. Việt Nam là nước nông nghiệp nên phân bón và giống có thể xem là hai 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. Trong sản xuất nông nghiệp, phân bón có vai trò quyết định cả về chất lượng và sản lượng thu hoạch. Ở nước ta, tình trạng sử dụng phân bón còn chưa hợp lý, đa số người dân chưa biết sử dụng bón phân hóa học kết hợp với phân hữu cơ vi sinh. Nhưng qua thời gian dài sử dụng phân hóa học mà không bón phân hữu cơ vi sinh đã làm cạn kiệt nguồn hữu cơ và vi sinh vật trong đất dẫn đến đất bị chai cứng, khả năng hấp thụ dinh dưỡng, khả năng tạo chất dinh dưỡng và giữ nước kém. Không những thế mà giá thành phân bón hóa học ngày càng tăng. Trong khi đó, phân hữu cơ vi sinh có rất nhiều ưu điểm: cải tạo đất tốt, làm tăng dinh dưỡng trong đất, giúp đất giữ dinh dưỡng và giữ nước tốt, nâng cao chất lượng và sản lượng cây trồng, giúp cây chống chịu bệnh tốt, giá thành thấp. Đăk lăk là vùng đất rộng lớn giàu tiềm năng phát triển nông nghiệp với nhiều loại cây trồng khác nhau như cà phê, cao su và các cây trồng nông nghiệp 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 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. Vì thế cần có một nhà máy sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phụ phẩm nông nghiệp có dây chuyền công nghệ hiện đại cho sản phẩm đạt chất lượng cao đủ sức cạnh tranh với các loại phân bón cùng loại đang lưu hành trên thị trường là hết sức cần thiết cả về khía cạnh môi trường lấn kinh tế và xã hội. Vì thế tôi chọn đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh trên phụ phẩm nông nghiệp năng suất 15 nghìn tấn sản phẩmnăm để làm đề tài tốt nghiệp của mình.CHƯƠNG 1

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, ngành nông nghiệp cũng đã

có những thay đổi rất đáng kể Việt Nam là nước nông nghiệp nên phân bón vàgiống có thể xem là hai 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 hoáhọc làm cho đất canh tác bị bạc màu đi rất nhanh chóng Trong sản xuất nôngnghiệp, phân bón có vai trò quyết định cả về chất lượng và sản lượng thu hoạch

Ở nước ta, tình trạng sử dụng phân bón còn chưa hợp lý, đa số người dân chưabiết sử dụng bón phân hóa học kết hợp với phân hữu cơ vi sinh Nhưng qua thờigian dài sử dụng phân hóa học mà không bón phân hữu cơ vi sinh đã làm cạn kiệtnguồn hữu cơ và vi sinh vật trong đất dẫn đến đất bị chai cứng, khả năng hấp thụdinh dưỡng, khả năng tạo chất dinh dưỡng và giữ nước kém Không những thế

mà giá thành phân bón hóa học ngày càng tăng Trong khi đó, phân hữu cơ visinh có rất nhiều ưu điểm: cải tạo đất tốt, làm tăng dinh dưỡng trong đất, giúp đấtgiữ dinh dưỡng và giữ nước tốt, nâng cao chất lượng và sản lượng cây trồng,giúp cây chống chịu bệnh tốt, giá thành thấp

Đăk lăk là vùng đất rộng lớn giàu tiềm năng phát triển nông nghiệp vớinhiều loại cây trồng khác nhau như cà phê, cao su và các cây trồng nông nghiệpkhác Nhưng do các yếu tố tự nhiên, địa hình dốc bị chia cắt mạnh và sự khaithác đất không hợp lý, không đúng kỹ thuật của con người nên đã làm suy thoáisức sản xuất của đất, mà trước hết là làm sụt giảm hàm lượng chất hữu cơ trongđất, sau đó là độ phì, cấu trúc đất cũng bị sụt giảm theo Thực tế sản xuất đãkhẳng định vai trò thiết yếu của phân hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu củađất, ổn định năng suất cây trồng, góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững

Vì thế cần có một nhà máy sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phụ phẩm nôngnghiệp có dây chuyền công nghệ hiện đại cho sản phẩm đạt chất lượng cao đủsức cạnh tranh với các loại phân bón cùng loại đang lưu hành trên thị trường làhết sức cần thiết cả về khía cạnh môi trường lấn kinh tế và xã hội Vì thế tôi chọn

đề tài “Thiết kế nhà máy sản xuất phân vi sinh trên phụ phẩm nông nghiệp năng suất 15 nghìn tấn sản phẩm/năm để làm đề tài tốt nghiệp của mình.

CHƯƠNG 1 LẬP LUẬN KINH TẾ1.1 Sự cần thiết phải đầu tư và xây dựng nhà máy

Hiện nay, trên địa bàn toàn tỉnh Đăk Lăk có khoảng 57.400 ha lúa, 126.500

ha ngô, 8.100 ha mía, 12.000 ha lạc, 11.500 ha đậu nành và 170.600 ha cà phê

… trong đó chủ yếu là ngô, lúa và cà phê với lượng phế thải từ nông nghiệpngày càng nhiều Nguồn phế thải này nếu không được xử lý kịp thời sẽ là tácnhân gây ô nhiễm môi trường

Bảng 1.1 Diện tích, sản lượng chủ yếu của một số loại cây trồng chủ yếu của

Dăk Lăk [8]

(1000 ha)

Sản lượng (1000 tấn)

ô nhiễm không khí, gây tác hại lớn đối với sức khỏe con người Trẻ em, ngườigià, và người có bệnh hô hấp, bệnh mạn tính, dễ bị ảnh hưởng nhất

Khói rơm rạ thường có tính cay, làm chảy nước mắt, gây kích thích phản ứng

ở họng, làm người ta ho, hắt hơi, lợm giọng, buồn nôn, thở khò khè, nếu khôngthì cũng có cảm giác ngạt thở Vào những ngày trời ẩm hoặc đứng gió, khóirơm khuếch tán chậm, tác hại kéo dài Các chất dạng hạt khí dung lưu giữ trongbầu khí quyển lâu hơn và do vậy tác hại cũng nhiều hơn Đốt rơm rạ vào buổi

chiều tối gây hại càng lớn vì ban đêm nhiệt độ hạ, những luồng khí “chìm”xuống, khiến khói không bốc được lên cao.

Hình 1.1 Đốt rơm rạ gây ô nhiễm môi trường [14,15]

Từ thực tế đó thì việc đầu tư xây dựng một nhà máy sản xuất phân bón vi sinh

từ phụ phẩm nông nghiệp là một việc làm cần thiết và hợp lý Nhà máy ra đời sẽđóng góp một phần không nhỏ trong việc giải quyết ô nhiễm môi trường nóichung, ô nhiễm bầu không khí, nguồn nước sinh hoạt nói riêng, đồng thời gópphần cải tạo lại đất và xây dựng nền sản xuất nông nghiệp sạch, an toàn và bềnvững, đáp ứng một phần nhu cầu phân bón cho các ngành trồng trọt của tỉnhcũng như các tỉnh lân cận: Gia Lai, Đăk Nông, Phú Yên,…nhiều nơi khác

1.2 Đặc điểm thiên nhiên [9]

Tỉnh Đắk Lắk với diện tích 13.125,4 km2 nằm trên địa bàn Tây Nguyên,trong khoảng tọa độ địa lý từ 107°28'57"- 108°59'37" độ kinh Đông và từ12°9'45" - 13°25'06" độ vĩ Bắc, phía Bắc giáp tỉnh Gia Lai, phía Nam giáp tỉnh Lâm Đồng, phía Đông giáp tỉnh Phú Yên và tỉnh Khánh Hòa, phía Tây giápVương quốc Cam Pu Chia và tỉnh Đắk Nông

Là tỉnh có đường biên giới dài 70 km chung với nước Campuchia, trên đó

có quốc lộ 14C chạy dọc theo biên giới hai nước rất thuận lợi cho việc phát triểnkinh tế vùng biên kết hợp với bảo vệ an ninh quốc phòng

Khí hậu toàn tỉnh được chia thành hai tiểu vùng khí hậu Vùng phía Tây Bắc

có khí hậu nắng nóng, khô hanh về mùa khô; Vùng phía Đông có khí hậu mát

mẻ, ôn hòa Nhiệt độ trung bình hàng năm là 24°C, tháng nóng nhất và lạnh nhấtchênh lệch nhau chỉ hơn 5°C.

Thời tiết chia 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, chịu ảnh hưởngcủa gió mùa Tây Nam; mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, trong mùa này

độ ẩm giảm, gió Đông Bắc thổi mạnh

+ Lượng mưa trung bình hàng năm đạt khoảng 1.600 – 1.800 mm.+ Độ ẩm không khí trung bình năm khoảng 82%

+ Hướng gió chính : Đông Bắc và Tây Nam

Các đặc trưng khí hậu:

a Nhiệt độ: đặc điểm nổi bật của chế độ nhiệt ở Tây Nguyên là hạ thấp

theo độ cao tăng lên Nhiệt độ trung bình ở độ cao 500 - 800m giao động từ 22-230C, những vùng có độ cao thấp như Buôn Ma Thuột nhiệt độ trung bình23,70C, M’Drăk nhiệt độ 240C Tổng nhiệt độ năm cũng giảm dần theo độ cao, ở

độ cao < 800m tổng nhiệt độ năm đạt 8000-95000C, độ cao > 800m có tổng nhiệt

độ giảm xuống chỉ còn 7500-80000C Biên độ nhiệt trong ngày lớn, có ngày biên

độ đạt 200C, biên độ nhiệt giữa các tháng trong năm không lớn, tháng giêng cónhiệt độ trung bình thấp nhất ở Buôn Ma Thuột 18,40C; ở M’Drăk 200C, tháng cónhiệt độ cao nhất là tháng 4 ở Buôn Ma Thuột 26,20C; ở Buôn Hồ 27,20C

b Chế độ mưa: lượng mưa trung bình nhiều năm toàn tỉnh đạt từ

1600-1800mm, trong đó vùng có lượng mưa lớn nhất là vùng phía nam 2000mm); vùng có lượng mưa thấp nhất là vùng phía Tây Bắc (1500-1550mm).Lượng mưa trong 6 tháng mùa mưa chiếm 84% lượng mưa năm, mùa khô lượngmưa chiếm 16%, vùng Ea Sup lượng mưa mùa khô chiếm 10% có năm không cómưa Các tháng có lượng mưa lớn là tháng 8, 9 Mùa mưa Tây nguyên còn chịuảnh hưởng bởi số lượng cơn bảo ở duyên hải Trung bộ Lượng mưa năm biến

(1950-động lớn (lượng mưa năm lớn nhất gấp 2,5 -3 lần lượng mưa năm nhỏ nhất).

Theo số liệu tại trạm khí tượng thuỷ văn Buôn Ma Thuột lượng mưa cao nhất vàonăm 1981 có trị số 2.598mm, lượng mưa năm nhỏ nhất vào năm 1970 đạt 1147

mm Các tháng mưa tập trung thường gây lũ lụt vùng Lăk- Krông Ana Trong các

tháng mùa mưa đôi khi xảy ra tiểu hạn từ 15-20 ngày gây thiệt hại cho sản xuấtnông nghiệp.

c Các yếu tố khí hậu khác

+ Độ ẩm không khí: trung bình năm khoảng 82%, tháng có độ ẩm cao nhất

là tháng 9 trung bình 90% tháng có độ ẩm thấp nhất là tháng 3 trung bình 70%.+ Lượng bốc hơi: lượng bốc hơi các tháng 2,3,4 đạt từ 150 -200 mm Tổnglượng bốc hơi trung bình năm 1300-1500mm bằng 70% lượng mưa năm chủ yếuvào mùa khô

+ Chế độ nắng: tổng số giờ nắng bình quân hàng năm khá cao khoảng

2139 giờ, năm cao nhất 2323 giờ, năm thấp nhất khoảng 1991 giờ Trong đó mùakhô số giờ nắng trung bình cao hơn (1.167 giờ) so với mùa mưa (972 giờ)

+ Chế độ gió: có 2 hướng gió chính theo 2 mùa, mùa mưa gió Tây Namthịnh hành thường thổi nhẹ khoảng cấp 2, cấp 3 Mùa khô gió Đông Bắc thịnhhành thường thổi mạnh cấp 3, cấp 4 có lúc gió mạnh lên cấp 6, cấp 7 Mùa khôgió tốc độ lớn thường gây khô hạn

1.4 Hệ thống giao thông vận tải

Cùng với sự phát triển không ngừng của tỉnh, hệ thống giao thông vận tảicủa tỉnh cũng không ngừng được mở rộng Hiện nay trên địa bàn tỉnh chủ yếu sửdụng loại hình giao thông vận tải là đường bộ nên rất thuận tiện cho việc vậnchuyển nguyên liệu về nhà máy và phân phối sản phẩm đến các tỉnh lân cận

1.5 Nguồn cung cấp điện

Nhà máy sử dụng nguồn điện chính từ mạng lưới điện quốc gia do điện lựcĐắk Lắk cung cấp qua máy biến thế riêng của nhà máy

Nhà máy còn cần máy phát điện dự phòng để đảm bảo sự hoạt động liên tụccủa nhà máy.

1.6 Nguồn cung cấp nguyên liệu

Nhà máy sử dụng nguồn nguyên liệu phụ phẩm nông nghiệp được thu mua từ địaphương

1.7 Nguồn cung cấp nhiên liệu

Nhà máy sử dụng nguồn nhiên liệu chính là dầu DO và xăng được cung cấp

từ các trạm xăng dầu của thành phố

Ngoài ra còn có nguồn nhiên liệu than đá, được cung cấp bởi các doanh nghiệpkinh doanh trên địa bàn thành phố

1.8 Nguồn cung cấp nước, vấn đề xử lý nước và thoát nước

Nhà máy không sử dụng nước cho việc sản xuất mà chỉ dùng cho sinh hoạtcủa công nhân và vệ sinh thiết bị nên lượng nước nhà máy sử dụng được nhàmáy nước Krông Păk cung cấp

1.9 Nguồn tiêu thụ sản phẩm

Sản phẩm của nhà máy sản xuất ra sẽ được tiêu thụ trên toàn tỉnh và khắpcác địa bàn trong cả nước vì khả năng bảo quản cao, chất lượng tốt và điều kiệnvận chuyển rất dễ dàng Ưu tiên các tỉnh thành lân cận như Gia Lai, Đăk Nông,Phú Yên …

1.10 Nguồn nhân lực

Vấn đề nhân công và trình độ lao động của nhân công là điều quan trọngquyết định hoạt động của nhà máy Nhà máy làm việc liên tục từ khâu tiếp nhậnnguyên liệu cho đến ra sản phẩm nên cần một lượng lớn công nhân và đội ngũcán bộ quản lý có trình độ chuyên môn cao Nhà máy sẽ tuyển dụng nguồn nhânlực tại địa bàn Đắk Lắk và các tỉnh lân cận

1.11 Năng suất nhà máy

Nhà máy sản xuất ra phân vi sinh từ phụ phẩm nông nghiệp với năng suất chỉtiêu đạt 15 nghìn tấn sản phẩm/năm

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU2.1 Các loại phụ phẩm nông nghiệp

2.1.1 Rơm, rạ [17]

*Nguồn phát sinh: Rơm rạ là nguồn phế thải trong nông nghiệp, bao gồm

phần thân và cành lá của cây lúa, sau khi đã tuốt hạt lúa Rơm rạ chiếm khoảngmột nửa sản lượng của cây ngũ cốc, như lúa mạch, lúa mì và lúa gạo Đối vớinước ta, thì rơm rạ chủ yếu phát sinh từ cây lúa nước, đã có lúc rơm rạ được coi

là một loại sản phẩm phụ hữu ích thu hoạch được, nhưng do nhu cầu về lươngthực mà sản lượng lúa ngày càng gia tăng, cùng với đó là nguồn rơm rạ khôngthể tận dụng hết, nên rơm rạ đã trở thành một nguồn phế thải khó xử lý trongnông nghiệp

*Thành phần hóa học của rơm, rạ

Thành phần hóa học của rơm rạ tính theo khối lượng khô gồm xenluloza(cellulose)-60%, linhin (lignin)-14%, đạm hữu cơ (protein)- 3,4%, chất béo(lipid)- 1,9% Nếu tính theo nguyên tố thì carbon (C) chiếm 44%, hyđrô (H)- 5%.oxygen (O)- 49%, N- khoảng 0,92% , một lượng rất nhỏ phốtpho (P), lưu huỳnh(S) và kali (K) Khi đốt phần C,H,O biến hết thành các khí CO2, CO và hơi nước.Protein bị phân hủy và biến thành các khí NO2, SO2… bay lên Trong phần trochỉ còn sót lại chút ít P , K, Ca và Si…, nghĩa là giá trị về mặt khoáng chất cũngnhư chất hữu cơ không còn giúp ích gì mấy cho cây trồng

Hình 2.1 Rơm rạ ở Việt Nam

Khi đốt rơm, rạ, sẽ sinh ra dioxit cacbon (CO2), sản phẩm chủ yếu trongquá trình đốt được giải phóng vào khí quyển cùng với cacbon monoxide (CO),khí methane (CH4), các oxit nitơ (NOx) và một lượng tương đối nhỏ dioxitsulphur (SO2) Tại châu Á dựa trên các công trình nghiên cứu cho thấy, hàngnăm nguồn phát xạ do đốt sinh khối ngoài trời ước tính đạt 0,37 Tg(1 teragram =

1012 gram) SO2, 2,8 Tg NOx, 1100 Tg CO2, 67 Tg CO và 3,1 Tg methane (CH4).Riêng lượng phát xạ từ việc đốt phế thải cây trống theo ước tính đạt: 0,10 Tg

có các hợp chất chứa oxy Đây là nhược điểm chung của các bio-oil sinh ra từnhiệt phân biomass vì các hợp chất chứa oxy sẽ làm cho dầu không bền về mặthóa học, gây ăn mòn máy móc, động cơ đồng thời làm giảm nhiệt trị của dầu.Hàm lượng N không đáng kể nên trong thành phẩn khí sinh ra sẽ ít hợp chất

NxOy, là các khí độc hại gây ô nhiễm môi trường

Bảng 2.3 Thành phần nguyên tố trong rơm rạ

*Phương thức xử lý và tận dụng nguồn rơm rạ [15]

-Các phương pháp tận dụng cổ truyền:làm vật liệu xây dựng(lợp mái nhà), đồ thủ công mỹ nghệ, mũ, dép, xăng đan, bện dây thừng

-Sử dụng để làm ổ cho các loại súc vật như trâu bò (tức là loại động vật nhai

lại) và cả ngựa Nó cũng có thể sử dụng để làm ổ cho các loài động vật nhỏ,nhưng điều này thường dẫn đến gây thương tổn cho các con vật ở miệng, mũi vàmắt do những sợi rơm rất sắc dễ cứa

- Làm thức ăn cho động vật: Rơm rạ có thể được sử dụng như một thành phần

thức ăn thô nuôi gia súc để đảm bảo một lượng năng lượng trong thời gian ngắn.Rơm rạ có một hàm lượng năng lượng và dinh dưỡng có thể tiêu hóa được.Lượng nhiệt được sinh ra trong ruột của các con vật ăn cỏ, vì vậy việc tiêu hóarơm rạ có thể hữu ích trong việc duy trì nhiệt độ cơ thể trong thời tiết mùa đônglạnh Do mối nguy hiểm của sự cọ sát mạnh và hàm lượng dinh dưỡng thấp, nênviệc sử dụng rơm rạ làm thức ăn chỉ nên giới hạn ở một phần của chế độ ăn chogia súc

- Trồng nấm: Việc trồng các loại nấm ăn được bằng các phụ phẩm nông

nghiệp như rơm rạ là một quá trình có giá trị gia tăng nhằm chuyển hóa loạinguyên liệu này từ chỗ được coi là phế thải thành thức ăn cho người Trồng nấmđược coi là một trong những phương pháp sinh học tận dụng nguồn rơm rạ cóhiệu quả nhất bởi nguồn đầu mẩu rơm rạ có thể dùng quay vòng lại được Nấmrất giàu protein và là loại thực phẩm ăn ngon Sản lượng trồng nấm tại các nướctrồng lúa liên tục gia tăng trong những năm gần đây

-Các lĩnh vực khác: Rơm rạ còn có thể tận dụng trong nhiều lĩnh vực ứng

dụng khác nhau, ví dụ như trong ngành hóa chất, như trong lĩnh vực nôngnghiệp, ngành hóa chất, công nghiệp và xây dựng

- Dưới lớp vỏ mỏng là lớp vỏ thịt gọi là trung bì, vỏ thịt cà phê chè mềm, chứanhiều chất mềm, chứa nhiều chất ngọt, dễ xay xát hơn Vỏ thịt cà phê mít cứng

và dày hơn

- Hạt cà phê sau khi loại bỏ các chất nhờn và phơi khô gọi là cà phê thóc: vìbao bọc nhân là một lớp vỏ cứng nhiều chất xơ gọi là vỏ trấu tức là nội bì Vỏtrấu của cà phê chè mỏng và dễ dập vỡ hơn là vỏ trấu của cà phê vối và mít

- Sát nhân cà phê còn một lớp vỏ mỏng, mềm gọi là vỏ lụa, chúng có màu sắc

và đặc tính khác nhau tùy theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạcrất mỏng và dễ bong ra khỏi hạt trong qúa trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối màunâu nhạt Vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhận cà phê

- Trong cùng là nhân cà phê: lớp tế bào phần ngoài nhân cứng có những tế bàonhỏ, trong có chứa những chất dầu Phía trong có những tế bào lớn và mềm hơn.Một quả cà phê thường có 1 hoặc 2, 3 nhân Thông thường thì chỉ 2 nhân

Bảng 2.4 Tỷ lệ các phần cấu tạo của quả cà phê

Các loại vỏ và nhân Cà phê chè Cà phê vối

Hình 2.3 Cấu tạo quả cà phê [12]

2.1.2.1 Thành phần hoá học của vỏ quả

Vỏ quả có màu đỏ khi chín, là chất antoxian trong đó có vết của ancaloit, tanin,cafein và các loại men Trong vỏ quả có từ 21,5% - 30% chất khô Người ta đãphân tích được các chất sau:

Bảng 2.5 Thành phần hóa học của vỏ quả

PrôtêinChất béoXenluloTroHợp chất không có NChất đường

TaninPectinCafein

9,2 – 11,2%

17,3 13,16 3,22 66,16

-0,58

9,17%

2,00 27,65 3,33 57,15

-14,42 4,07 0,25 2.1.2.2.Thành phần hoá học của lớp nhớt:

Phía dưới lớp vỏ quả là lớp nhớt, nó gồm những tế bào mềm không có cafein,tanin, có nhiều đường và pectin

38,7%

45,8

Độ PH của lớp nhớt tuỳ theo độ chín của quả, thường từ 5,6 – 5,7, có đôi khi 6,4.Trong lớp nhớt đặc bịêt có men pectaza phân giải protein trong quá trình lênmen

2.1.2.3.Thành phần hoá học của vỏ trấu

Gồm có xenlulo là chủ yếu Sau đây là thành phần hoá học của vỏ trấu cafê chè

đã lên men sau 40 giờ và rửa sạch

Bảng 2.7 Thành phần hóa học của vỏ trấu

Thành phần hoá học Cà phê chè Cà phê vối

0,35%

2,2267,8-3,3

Trong vỏ trấu có một ít cafêin, khoảng 0,4% do từ nhân khuyết tán ra lúc lên menhoặc lúc phơi khô Vỏ trấu dùng làm chất đốt, dễ cháy, có thể đóng thành bánhkhông cần chất dính bằng các loại máy ép than, ép mùn cưa

2.1.2.4.Thành phần hoá học của nhân

Bảng 2.8 Thành phần hoá học của nhân

9 – 160,8 – 2

2 – 8

1 – 32

8 – 915

5 – 230,85

5 – 10

10 – 202042,5 – 4,5

85 – 100

130 – 150

3 – 104

1 – 4,5vết

2.1.3 Nguyên liệu bã mía [4]

Cùng với sự phát triển chung của đất nước, ngành mía đường Việt Namđang nỗ lực phấn đấu để đạt chỉ tiêu sản xuất một triệu tấn đường vào năm 2000,

đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước và tiến tới xuất khẩu Song song với quátrình sản xuất đường từ mía, ngành mía đường cũng thải ra một lượng bã míakhổng lồ (lượng bã mía thường chiếm 25 – 26% lượng mía tươi) Việc sử dụng

bã mía ở các nhà máy đường đưa vào đốt lò hơi, làm giấy hay phân bón cũng chỉhết 60%, còn lại 40% thải ra môi trường gây ra ô nhiễm Nhiều nhà máy đường ởViệt Nam hiện nay chưa có biện pháp thích hợp để xử lý chất thải trước khi đưavào môi trường Các biện pháp như chôn lấp, đổ chất thải vào sông, hồ đều trựctiếp gây nên hậu quả ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới sinh thái Theo báo cáocủa công ty đường 333 Dăk Lăk, việc đốt bã mía của nhà máy đường đã thải vàomôi trường không khí một lượng lớn bụi khói (361.25kg/h), lượng SO2(6.3kg/h),

NOx(41.5kg/h), CO(128.7kg/h) gây ô nhiễm môi trường không khí khu vựcxung quanh nhà máy Bụi vào phổi gây kích thích cơ học, xơ hoá phổi dẫn đếncác bệnh hô hấp như khó thở, ho và khạc đờm, ho ra máu, đau ngực SO2, NOx

là những chất ô nhiễm không khí được xem là nguy hiểm nhất đối với sức khoẻcon người, động vật và khí quyển, gây ra các bệnh về đường hô hấp cho conngười và có thể gây tử vong ở nồng độ cao

Bã mía chiếm 25 – 30% trọng lượng mía đem ép Trong bã mía chứatrung bình 49% là nước, 48% là xơ (trong đó chứa 45 – 55% cellulose) 2.5% làchất hoà tan (đường)

Vậy bã mía được dùng làm phân vi sinh là rất tốt

2.2 Sự hình thành các loại phế phẩm nông nghiệp

Các phụ phẩm nông nghiệp được tạo ra từ quá trình hoạt động san xuất nôngnghiệp của người dân, gồm:

- Phụ phẩm từ quá trình sản xuất nông nghiệp Số lượng này rất lớn và đadạng

- Phụ phẩm từ quá trình xay xát, chế biến…

- Phụ phẩm của các nhà máy chế biến nông nghiệp

2.3 Phân vi sinh và thành phần của phân vi sinh [13]

2.3.1 Phân vi sinh là gì?

Phân vi sinh là một chất nền chứa một hay nhiều loại vi sinh vật sống cókhả năng kích thích sự tăng trưởng của cây bằng cách gia tăng sự hấp thụ nhữngdưỡng chất cần thiết cho cây Có nhiều nhóm VSV như vi khuẩn, nấm, xạkhuẩn… trong số đó quan trọng là vi khuẩn cố định đạm, hòa tan lân, phân giảichất hữu cơ, kích thích sự sinh trưởng cây trồng, v.v

2.3.2 Thành phần của phân vi sinh

Phân hữu cơ vi sinh hiện nay có rất nhiều trên thị trường với các nguồn gốc,nguyên liệu sản xuất rất khác nhau Nhưng nhìn chung thành phần cấu tạo vàhàm lượng các chất dinh dưỡng có trong phân là như nhau bao gồm:

Sau đây là một số phân vi sinh có mặt trên thị trường hiện nay:

- Phân vi sinh cố định đạm được bán trên thị trường dưới các tên thương

phẩm sau đây:

+ Phân nitragin chứa vi khuẩn nốt sần cây đậu tương

+ Phân rhidafo chứa vi khuẩn nốt sần cây lạc

+ Azotobacterin chứa vi khuẩn hút đạm tự do

+ Azozin chứa vi khuẩn hút đạm từ không khí sống trong ruộng lúa

2.3.3 Một số loại phân hữu cơ vi sinh trên thị trường hiện nay

- Phân vi sinh Biogro của công ty TNHH nông nghiệp hữu cơ Việt Nam:

Biogro được tạo thành từ chế phẩm vi sinh chức năng và cơ chất hữu cơ đãđược xử lý Thành phần của phân vi sinh Biogro bón qua rễ gồm có: 1,0x106-

107 vi sinh vật cố định đạm; : 4,0x106-107 vi sinh vật phân giải lân và trên8,4% chất mang bao gồm các chất hữu cơ đã được xử lý như mùn rác, thanmùn… sản phẩm được đóng gói trong bao PP và PE với khối lượng tịnh 25kgvới độ ẩm 20 – 25%

- Phân bón phức hợp hữu cơ vi sinh FITOHOCMON của công ty cổ phần

+ Vi sinh vật (N, P, K): 1.106 CFU/g mỗi loại

- Phân hữu cơ vi sinh LU.COZYM của công ty TNHH TM & SX Lương

- Phân hữu cơ vi sinh Domix-BL của công ty TNHH Miền Đông

+ Thành phần hữu cơ: 25%

+ Tỉ lệ N – P2O5: 1-5

+ Vi sinh vật:

VSV(P): 1.106 CFU/gVSV(X): 1.106 CFU/gVSV(N) 1.106 CFU/g

- Phân hữu cơ vi sinh BIOCO của công ty TNHH Phú Sơn

+ Thành phần hữu cơ: 25%

+ Tỉ lệ N – P2O5 – K2O: 1,24- 1,35- 0,67

+ Vi sinh vật:

VSV(P): 1,8.107 CFU/gVSV(X): 1,3.107 CFU/gVSV(N) 2,6.107 CFU/g

- Phân hữu cơ vi sinh Cao Nguyên của công ty cổ phần thương mại xuất

nhập khẩu Thăng Long

+ Thành phần hữu cơ: 23,4%

+ Vi sinh vật:

VSV(P): 8.106 CFU/gVSV(X): 7,8.107 CFU/gVSV(N) 2,36.107 CFU/g

- Phân hữu cơ vi sinh Tbio của công ty TNHH công nghệ sinh học Tbio: + Thành phần hữu cơ: 20%

+ Vi sinh vật:

VSV(X): 1.107 CFU/gVSV(N) 1.106 CFU/g

- Phân hữu cơ vi sinh vật hỗn hợp cố định Nitơ, phân giải lân của Viện

KHKTNN Việt Nam

+ Thành phần hữu cơ: 15%

+ Tỉ lệ N – P2O5 – K2O: 1- 1-1

+ Vi sinh vật:

VSV(P): 106 CFU/gVSV(N): 106 CFU/g

2.4 Chế phẩm EM [16]

EM (Effective microorganisms) là chế phẩm được nuôi cấy hỗn hợp gồm 5nhóm VSV có ích: Vi khuẩn quang hợp, Vi khuẩn lactic, nấm men, xạ khuẩn vànấm sợi

2.4.1 Hoạt động của các VSV có trong chế phẩm EM

Mỗi loại VSV trong chế phẩm EM có một chức năng hoạt động riêng củachúng Các VSV này là VSV có lợi chung sống trong một môi trường và hỗ trợcho nhau, do vậy hiệu quả hoạt động của chế phẩm EM tăng lên gấp nhiều lần.Trong chế phẩm EM, loài VSV hoạt động chủ chốt là vi khuẩn quang hợp.Sản phẩm của quá trình trao đổi ở vi khuẩn quang hợp lại là nguồn dinh dưỡngcho các VSV khác như vi khuẩn lactic và xạ khuẩn Mặt khác vi khuẩn quanghợp cũng sử dụng các chất do các VSV khác sản sinh ra Hiện tượng này gọi làcùng tồn tại và hỗ trợ nhau EM sử dụng các chất do rễ cây tiết ra cho các sự tăngtrưởng như hydratcacbon, axit amin, axit nucleic, vitamin và hormon là nhữngchất dễ hấp thụ cho cây Vì vậy cây xanh phát triển trong vùng đất có EM

2.4.2 Hiệu quả tác dụng của EM

- EM có hiệu quả khử mùi rất tốt, nó có tác dụng khống chế mùi hôi trong phụphẩm nông nghiệp, giảm một số thông số vật lý, hóa học để đảm bảo về mặt vệsinh môi trường Do đó bất cứ loại chất hữu cơ nào cũng có thể sử dụng làmcompost với EM được mà không bị phát sinh mùi hôi thối

- EM sẽ làm phân hủy các chất hữu cơ rất nhanh, khi đó nó sẽ được hấp thụ vàotrong đất Đó là sự khác biệt với mọi phương pháp bình thường khác khi muốnphân hủy hữu cơ phải mất nhiều tháng trời

- EM sẽ tạo một khối lượng lớn các chất dinh dưỡng từ các chất hữu cơ cho câytrồng

- EM làm mất hiệu lực côn trùng và sâu hại nhưng không có tác dụng đối vớiVSV có lợi

- EM phát triển hệ miễn dịch tiềm tàng của cây trồng và vật nuôi, vì vậy tăngcường sức đề kháng của cây.

- EM có khả năng biến các loại phế thải thành loại có ích, không độc hại

- EM làm chậm khả năng quá trình ăn mòn của kim loại, giảm chi phí thay thếmáy móc

Chúng ta hiểu rằng EM không phải là một hóa chất nông nghiệp và vì vậy khôngđược sử dụng như hóa chất nông nghiệp Ngược lại, EM là một hỗn hợp cácchủng VSV được phân lập từ các hệ sinh thái Nó là một thực thể sống, khôngchứa bất kỳ một tổ chức nào do kỹ thuật di truyền tạo ra Nó được phép sản xuất

ở các nước khác nhau, EM được tạo ra từ sự nuôi cấy hỗn hợp các VSV có trong

tự nhiên Hiện nay EM được sản xuất ở trên 20 nước trên thế giới

EM được sử dụng với chức năng sinh vật hữu hiệu đầu tiên như làm thành phâncompost, phân hủy các chất hữu cơ làm sạch môi trường, kiểm soát được sâu hại

và bệnh tật, tất cả điều đó thực hiện được là nhờ việc đưa EM - một tổ hợp cácVSV có ích vào môi trường cây trồng Do vậy, sâu hại và các tác nhân gây bệnhđược kiểm soát, ngăn ngừa các quá trình tự nhiên bằng sự tăng khả năng cạnhtranh và đối kháng của các VSV hữu hiệu trong EM

2.5 Men vi sinh phân hủy hữu cơ

Quá trình chuyển hóa các loại phụ phẩm nông nghiệp thành phân bón hữu

cơ là quá trình oxy hóa sinh học các chất hữu cơ do tập đoàn VSV thực hiện.Thành phần chủ yếu VSV tham gia phân hủy gồm vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm.Mỗi một loài VSV đóng một vai trò nhất định trong quá trình phân hủy trongđiều kiện nhiệt độ cao

Men vi sinh là loại men tổng hợp sản xuất từ các chủng VSV phân giải

chất xơ (Tricloderma, Streptomyces), chủng vi sinh vật phân giải chất hữu cơ (Bacillus, Candida) và chủng vi sinh vật kích thích sinh trưởng (Azotobacter)

Men vi sinh được ủ với liều lượng 2 kg hoặc 2 lít/tấn cơ chất cần ủ trong quytrình tạo phân bón từ phế phẩm nông nghiệp

Trong trường hợp không có men vi sinh vật, có thể sử dụng phân chuồng, phânbắc hoặc phế thải động vật đã qua ủ sơ bộ với liều lượng từ 10 – 20% so với tổng

số nguyên liệu sử dụng

Men vi sinh có tác dụng phân hủy các chất hữu cơ, chuyển hóa chúng theo haihướng sau:

- Vô cơ hóa: là quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành các hợp chất

vô cơ dễ tiêu

- Mùn hóa: là quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành các chất vô cơ

và hữu cơ đơn giản hơn, kết hợp quá trình tự tiêu và tự giải của VSV

Trong quá trình phân giải và chuyển hóa của VSV người ta thấy mùn gồm:hydratcacbon, các pentoza, các hexoza, hemixenluloza, lignin, nhựa, sáp, dầumỡ…

2.5.1 Khu hệ VSV có trong men vi sinh [11]

- Vi khuẩn:

Vi khuẩn là nhóm VSV phổ biến nhất, bao gồm cả vi khuẩn cổ Có mặt ở tất cảsinh thái khác nhau kể cả những môi trường khắc nghiệt

Các nhóm hay gặp nhất tham gia vào chu trình cacbon, nitơ, hidro, lưu huỳnh…

Các chi hay gặp nhất: Pseudomonas, Athrobacter, Alcaligenes, Acetobacter, Bacillus, Nitrosomonas,…Trong đó chi Pseudomonas, Athrobacter luôn chiếm

ưu thế trong phân hủy sinh học các chất thải hữu cơ

- Xạ khuẩn:

Nhóm VSV này có cấu tạo giống cả vi khuẩn và nấm, đóng vai trò rất quan trọngtrong quá trình xâm nhập chất ô nhiễm Thuộc nhóm gram dương và phân bố rấtrộng trong các môi trường sinh thái khác nhau nên xạ khuẩn là một trong banhóm chiếm ưu thế Có một số chi và loài tạo các chất kháng sinh khác nhaunhưng lại có loài chuyển hóa hữu cơ rất tốt, kể cả các chất độc và khó chuyểnhóa Đây là nhóm VSV chuyển hóa và tạo mùn lớn nhất trong đất Chi

Streptomyces là chi chiếm ưu thế và có thể chiếm đến 90% tổng các đại diện của

thế giới xạ khuẩn Những chi xạ khuẩn trước kia là vi khuẩn nay được xếp lại là

xạ khuẩn Mycobacterium, Terrabacterm Nocardia Các chi này có khả năng

chuyển hóa, phân hủy các hợp chất clo khó phân hủy Nhóm xạ khuẩn chịu nhiệt

và ưa nhiệt có vai trò rất lớn trong xử lý rác thải có nguồn gốc hữu cơ Trong ônhiễm chất thải rắn, xạ khuẩn luôn chiếm ưu thế

- Nấm:

Nấm lớn như nấm đảm đã được sử dụng rất nhiều để xử lý ô nhiễm các chất hữu

cơ khó phân hủy Các chi nấm sợi khác như Aspergullus, Penicillium, Fusarium, Clodosporium, Rhizactonia, Rhizopus…có sinh khối lớn hơn cả vi khuẩn và xạ

khuẩn Đồng thời đóng vai trò chủ đạo trong quá trình làm sạch rất nhiều chấthữu cơ ô nhiễm trong đó có đường, axit hữu cơ và đa hợp chất như lignoxenlulo,đặc biệt trong môi trường axit nhóm VSV này phân hủy các hợp chất hữu cơ cóhiệu quả cao Đối với ô nhiễm hữu cơ ở thể rắn cũng giống như xạ khuẩn nhómVSV này đóng vai trò phân hủy rác rất hiệu quả

2.5.2 Vi sinh vật phân giải và sự chuyển hóa các hợp chất [10]

2.5.2.1 Sự chuyển hóa các hợp chất cacbon

* Quá trình phân giải cellulose:

- VSV phân giải cellulose:

+ Vi khuẩn: các giống Bacillus, giống Clotridium

+ Xạ khuẩn: Streptomyces

+ Nấm mốc: Aspergillus, Penicillium, Fusarium

- Cơ chế của quá trình phân giải:

Muốn phân giải được cellulose, các loại VSV phải tiết ra men cellulase Cellulase

là enzym ngoại bào và cơ chế chung của quá trình phân giải cellulose là

Cellulose →…→ disacarit → monosacarit

* Sự phân giải xilan:

Xilan là hợp chất hidratcacbon, phân bố rộng trong tự nhiên Xilan có nhiềutrong xác thực vật

Cơ chế phân giải:

Dưới tác dụng của xilanase ngoại bào, xilan sẽ phân giải thành các phần khácnhau: những đoạn dài xilanbiose và xilose

VSV phân giải xilan: các VSV có khả năng phân giải cellulose khi sản sinh ramen cellulose thường sinh ra men xilanase Trong đất chua thì nấm là loại VSVđầu tiên tác động vào xilan Trong đất trung tính và kiềm, vi khuẩn là nhóm tácđộng đầu tiên vào xilan.

* Phân giải pectin:

- VSV phân giải pectin: Bacillus, Mucor, Fusarium, Clostridium

- Cơ chế phân giải:

+ VSV phân giải pectin nhờ có enzym protopectinase biến protopectin không tanthành pectin hòa tan

+ Tiếp theo, dưới tác dụng của pectinase, pectin hòa tan sẽ tạo thành axit pecticrồi tiếp tục tạo thành các axit D-galactouronic

* Sự phân giải lignin:

- VSV phân giải lignin:

Nấm mốc Bacidomycetes có thể chia thành hai nhóm Một nhóm có thể

chuyển hóa nhanh chóng gỗ thành khối màu đỏ, chủ yếu là phá hủy cellulose vàhemicellulose, không có tác dụng lên lignin Một nhóm phân giải gỗ thành mộtkhối màu trắng, chúng chủ yếu tập trung tác động lên lignin nhưng hầu nhưkhông phân giải cellulose Các loài vi khuẩn có hoạt tính phân giải lignin cao

thường thuộc về các giống Pseudomonas, Flavobacterium, Agrobacterium, v.v

* Sự phân giải tinh bột:

- VSV phân giải tinh bột:

Có nhiều loại VSV có khả năng sinh ra enzym amylase ngoại bào sẽ phân giảitinh bột thành các thành phần đơn giản hơn như maltose, các oligomer, glucose.Một số loài VSV có hoạt tính amylase cao và có ý nghĩa nhiều trong việc phângiải tinh bột:

+ Aspergillus cadidus, Asp.niger, Bacillus sulitilis có khả năng tiết ra enzym

α-amylase

+ Asp Awamori, Asp Oryzae tiết ra β-amylase.

+ Asp Awamori, Asp Niger, Asp Oryzae tiết ra glucoamylase.

2.5.2.2 Quá trình phân giải các hợp chất chứa nitơ

Quá trình amôn hóa là quá trình phân hủy, chuyển hóa các hợp chất hữu cơdưới tác dụng của VSV để hình thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn như

NH4

* Quá trình amôn hóa protein:

- Đây là quá trình phân giải protein thành NH3 dưới tác dụng của VSV

- VSV chủ yếu: vi khuẩn hiếu khí, yếm khí, xạ khuẩn, nấm

- Cơ chế: dưới tác dụng của enzym proteinase, các protein được phân giải thànhcác hợp chất đơn giản là polypeptit, oligopeptit Các chất này được tiếp tục phângiải thành axit amin nhờ tác dụng của emzym peptidase ngoại bào Các chất nàycũng có thể trực tiếp hấp thụ vào tế bào VSV, sau đó được tiếp tục chuyển hóathành axit amin Các axit amin này sẽ được sử dụng một phần vào quá trình sinhtổng hợp protein của VSV, một phần được tiếp tục phân giải để tạo ra NH3, CO2

và nhiều sản phẩm trung gian khác

* Quá trình amôn hóa urê, axit uric:

Vi khuẩn amôn hóa urê: Micrococus ureae, Bacillus hesmogenes, Sarcina ureae…Ngoài ra, nhiều loại xạ khuẩn và nấm mốc cũng có khả năng này.

Vi khuẩn urê thường thuộc loại hiếu khí hoặc yếm khí không bắt buộc Chúngphát triển tốt trong môi trường trung tính hoặc hơi kiềm Chúng không sử dụngđược cacbon trong urê, urê chỉ được dùng làm nguồn cung cấp nitơ cho chúng.Chúng có men urease làm xúc tác quá trình phân giải urê thành NH3, CO2, H2O.Còn với axit uric, chúng sẽ được phân giải thành urê và axit tactronic dưới tácdụng của VSV

Công thức hóa học: Ca(H2PO4)2

2.6.3 Phân Kali

Phân Kali có dạng viên tròn màu đỏ, dễ hút ẩm, chảy nước khi cho tiếp xúc vớikhông khí

Công thức hóa học: K2O hoặc KCl

2.7 Vai trò của phân COMPOST trong bảo vệ môi trường [13]

Sử dụng phân hữu cơ sinh học chế biến từ vỏ quả cà phê bón cho lúa, ngô, càphê, hồ tiêu… có những ích lợi về môi trường sau đây:

-Không gây ô nhiểm môi trường sinh thái, không ảnh hưởng đến sức khoẻcon người, cây trồng, vật nuôi

-Cải thiện kết cấu, độ xốp và độ phì nhiêu của môi trường đất

-Cân bằng hệ vi sinh vật trong môi trường đất

-Có tác dụng phân huỷ, chuyển hoá các chất hữu cơ khác trong đất đểcung cấp dinh dưỡng cho cây trồng

-Có tác dụng nâng cao được hệ số sử dụng phân khoáng bón cho câytrồng, dẫn đến giảm thiểu lượng phân hoá học rữa trôi xuống tầng nước ngầmhay thăng hoa vàomôi trường không khí gây ô nhiểm môi trường

Bảng 2.9 Bảng so sánh phân compost với phân hóa học

Phân compost Phân hóa học

- Cải tạo đất, không gây ô nhiễm môi

trường

- Có thể tận dụng được các phụ phẩm nông

nghiệp để làm phân, giá rẻ phù hợp với

kinh tế của người dân

- Dễ sản xuất, thiết bị đơn giản

- Độ phân giải kém hơn

- Việc ủ phân thường ở dạng thủ công và

lộ thiên tạo sự phản cảm về mỹ quan và

phát tán mùi hôi

- Tốn công ủ và diện tích nhiều

- Hàm lượng vi sinh vật nhiều hơn

- Không gây ảnh hưởng

- Sử dụng nhiều phân hóa học làm cho

đát bạc màu, gây ô nhiễm môi trường

- Không tận dụng các phế phẩm nông nghiệp, giá cả đắt

- Dây chuyền sản xuất phức tạp hơn

- Độ phân giải mạnh hơn nên cho hiệu quả đối với cây trồng nhanh hơn

- Do sử dụng các máy móc hiện đại nên chất lượng đồng đều và "sạch hơn" gây tâm lý thuận tiện cho việc sử dụng

- Ít tốn công

- Ít hơn

- ảnh hưởng bất lợi của phân bón hóa học

là nguy cơ gây ngộ độc nitrat, phú dưỡngnước và tích lũy kim loại nặng trong nông sản và sức khỏe cộng đồng

2.8 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân [16]

2.8.1 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 thước của đống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ lệ C/N,mức độ xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh

Nhiệt độ trong hệ thống ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá trình

ủ, phụ thuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống

Nhiệt độ là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hoạt tính của vi sinh vậttrong quá trình chế biến phân hữu cơ và cũng là một trong các thông số giám sát

và điều khiển quá trình ủ Trong luống ủ, nhiệt độ cần duy trì là 55 – 650C, vì ởnhiệt độ này, quá trình chế biến phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt

Nhiệt độ tăng trên ngưỡng này, sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật Ở nhiệt độthấp 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 nhưhiệu chỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm, cô lập khối ủ với môi trường bên ngoài bằngcách che phủ hợp lý

-Độ ẩm

Độ ẩm (nước) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trongquá trình chế biến phân hữu cơ Vì nước cần thiết cho quá trình hoà tan dinhdưỡng vào nguyên sinh chất của tế bào

Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân hữu cơ vi sinh nằm trong khoảng 60% Các vi sinh vật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy chất thảirắn thường tập trung tại lớp nước mỏng trên bề mặt của phân tử chất thải rắn.Nếu độ ẩm quá nhỏ (< 30%) sẽ hạn chế hoạt động của vi sinh vật, còn khi độ ẩmquá lớn (> 65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phânhủy kỵ khí vì quá trình thổi khí bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗngkhông cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền visinh vật gây bệnh

50-Độ ẩm ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước cónhiệt dung riêng cao hơn tất cả các vật liệu khác

Độ ẩm thấp có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào Độ ẩm cao có thểđiều chỉnh bằng cách trộn với vật liệu độn có độ ẩm thấp hơn như: mạt cưa, rơmrạ…

Thông thường độ ẩm của phân bắc, bùn và phân động vật thường cao hơngiá trị tối ưu, do đó cần bổ sung các chất phụ gia để giảm độ ẩm đến giá trị cầnthiết Đối với hệ thống sản xuất phân hữu cơ liên tục, độ ẩm có thể khống chếbằng cách tuần hoàn sản phẩm phân hữu cơ như sơ đồ:

-Kích thước hạt

Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy Quá trình phân hủyhiếu khí xảy ra trên bề mặt hat, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặtlớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy Tuy nhiên, nếu

kích thước hạt quá nhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ, điềunày sẽ làm giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và giảm mức độhoạt tính của vi sinh vật Ngược lại, hạt có kích thước 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 quátrình chế biến phân hữu cơ Đường kính hạt tối ưu cho quá trình chế biến khoảng

3 – 50mm Kích thước hạt tối ưu có thể đạt được bằng nhiều cách như cắt, nghiền

và sàng vật liệu thô ban đầu

- Độ xốp

Độ xốp là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ Độxốp tối ưu sẽ thay đổi tuỳ theo loại vật liệu chế biến phân Thông thường, độ xốpcho quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35 – 60%, tối ưu là 32 – 36%

Độ xốp của nguyên liệu ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxycần thiết cho sự trao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóacác phần tử hữu cơ hiện diện trong các vật liệu ủ Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vậnchuyển oxy, nên hạn chế sự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối ủ.Ngược lại, độ xốp cao có thể dẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không

bị tiêu diệt

Độ xốp có thể được 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 phân rác

Kích thước và hình dạng của các đống ủ có ảnh hưởng đến sự kiểm soátnhiệt độ và độ ẩm cũng như khả năng cung cấp oxy

- Thổi khí

Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung quanh để vi sinh vật

sử dụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóngnhiệt Nếu khí không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có nhữngvùng kị khí, gây mùi hôi Lượng không khí cung cấp cho khối phân hữu cơ cóthể thực hiện bằng cách:

- Đảo trộn.

Quá trình đảo trộn cung cấp khí không đủ theo cân bằng tỉ lượng Điềukiện hiếu khí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt độngtrong môi trường tuỳ tiện hoặc kị khí Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời giancần thiết để quá trình ủ phân hoàn tất bị kéo dài

2.8.2.Các yếu tố hóa sinh [16]

-Tỷ lệ C/N

Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng 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 dưỡng quantrọng nhất; Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lưu huỳnh (S), canxi(Ca) và các nguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trò quan trọng trong trao đổichất của tế bào

Khoảng 20% - 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết choquá trình đồng hoá thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá thành CO2 Cacboncung cấp năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng tếbào 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 ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1 Ở mức tỷ lệ thấphơn, nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH3, nguyên nhân gây ra mùi khai Ở mức tỷ lệcao hơn, sự phân hủy xảy ra chậm

Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau được trình bày trong bảng sau Trừ phânngựa và lá khoai tây, tỷ lệ C/N của tất cả các chất thải khác nhau đều phải đượcđiều chỉnh để đạt giá trị tối ưu trước khi tiết hành làm phân

Bảng 2.10 Tỷ lệ C/N của các chất thải

STT Chất thải N (% khối lượng khô) Tỷ lệ C/N

Các vi sinh vật hiếu khí có thể sống được ở nồng độ oxy bằng 5% Nồng

độ oxy lớn hơn 10% được coi là tối ưu cho quá trình ủ phân hiếu khí

-Dinh dưỡng

Cung cấp đủ photpho, kali và các chất vô cơ khác như Ca, Fe, Bo, Cu,

là cần thiết cho sự chuyển hóa của vi sinh vật Thông thường, các chất dinhdưỡng này không có giới hạn bởi chúng hiện diện phong phú trong các vật liệulàm nguồn nguyên liệu cho quá trình ủ phân

-pH

Giá trị pH trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quátrình ủ phân 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 phân, các acid này bị tích tụ và kết quảlàm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phânhủy lignin và cellulose Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủphân Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các acid có thể làm pH giảmxuống đến 4,5 và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật.

- Vi sinh vật

Chế biến phân hữu cơ là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều loại visinh vật khác nhau Vì sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ 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 hủyxảy ra nhanh và hiệu quả hơn

-Chất hữu cơ

Vận tốc phân hủy dao động tuỳ theo thành phần, kích thước, tính chất củachất hữu cơ Chất hữu cơ hoà tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hoà tan.Lignin và ligno – cellulosics là những chất phân hủy rất chậm

Bảng 2.11 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí

Tỉ lệ C:N tối ưu dao động trong khoảng 25 - 50

Ở tỉ lệ thấp hơn, dư NH3, hoạt tính sinh học giảm

Ở tỉ lệ cao hơn, chất dinh dưỡng bị hạn chế

3 Pha trộn Thời gian ủ ngắn hơn

4 Độ ẩm Nên kiểm soát trong phạm vi 50 – 60% trong suốt quá trình ủ.

Tối ưu là 55%

5 Đảo trộn

Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng bánh và sự tạo thànhcác rảnh khí, trong quá trình làm phân hữu cơ, CTR phải đượcxáo trộn định kỳ Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trìnhthực hiện

9 pH Tối ưu: 7 – 7,5 Để hạn chế sự bay hơi Nitơ dưới dạng NH3, pH

không được vượt quá 8,5

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

3.2.1 Phân loại sơ bộ

Mục đích: Phụ phẩm mới thu gom về tại nguồn bao gồm nhiều thành phần

phức tạp và nhiều loại nguyên liệu khác nhau như vỏ cà phê, rơm rạ, thân câyđậu… Vì vậy công đoạn này giúp loại bỏ các thành phần không phải hữu cơ cókích thước lớn, chuẩn bị nguồn nguyên liệu tốt hơn để tạo điều kiện thuận lợi chocác công đoạn sau

Cách tiến hành: Phụ phẩm nông nghiệp tại sàn tập kết sau khi được xử lý

sơ bộ sẽ được chuyển lên sàng phân loại để phân loại ra các nguyên liệu khácnhau

3.2.2 Sàng

Mục đích: Tách đất, cát ra khỏi hỗn hợp nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho

quá trình tiếp theo

Cách tiến hành: Hỗn hợp nguyên liệu sau khi phân loại được băng tải

chuyển vào sàng lồng Với kích thước lỗ sàng và độ nghiêng sàng thích hợp, đất,cát có kích thước lọt lỗ sàng được loại ra và được băng tải chuyển ra ngoài Hỗnhợp này có thể dùng để cải tạo đất Phần trên sàng tiếp tục đi đến các công đoạntiếp theo

3.2.3 Máy cắt và làm tơi

Mục đích: làm nhỏ các thành phần để tạo điều kiện thuận lợi cho các công

đoạn tiếp theo

Cách tiến hành: Sau khi phân loại sơ bộ, nguyên liệu tiếp tục được đưa vào

máy cắt Tại đây, nguyên liệu sẽ được phá vỡ nhờ cơ cấu đập cắt của máy và qua

đó rác cũng được làm tơi trước khi vào công đoạn sau

3.2.4 Điều chỉnh độ ẩm

Mục đích: Tạo độ ẩm thích hợp cho nguyên liệu, mặt khác sẽ giảm được lượng

chế phẩm EM bổ sung vào nguyên liệu ở công đoạn tiếp theo

Cách tiến hành: Dùng nước vôi hoặc môi trường dinh dưỡng tưới lên lớp

nguyên liệu, trong quá trình thao tác cần đảo trộn để nước vôi thấm vào nguyênliệu đồng đều hơn

3 2.5 Xử lý EM

Mục đích: Phụ phẩm nông nghiệp sau khi được điều chỉnh độ ẩm thì

nguyên liệu sẽ được phun chế phẩm EM nhằm khử mùi hôi, giảm một số thông

số vật lý, hóa học,…nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho các công đoạn tiếp theo

Cách tiến hành: Công nhân sẽ trực tiếp phun chế phẩm EM dưới dạng

sương mù, giữ trong một khoảng thời gian 6 giờ, xử lí dung dịch EM nồng độ1/80, dùng 15 lít/m3 và dùng bình xịt đều kháp bề mặt rác, sau 12 giờ đem đi xử

lí các giai đoạn tiếp theo

3.2.6 Ủ sơ bộ

Mục đích: Tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân giải một phần nguyên

liệu Ở giai đoạn đầu, nhiệt độ của khối ủ sẽ tăng rất nhanh có thể đạt 60-700C,những sinh vật gây bệnh cũng bị tiêu diệt ở quá trình lên men này

Cách tiến hành: Sau khi phối trộn men vi sinh, hỗn hợp nguyên liệu hữu cơ

được chuyển vào buồng lên men nhờ máy xúc Quá trình lên men là hiếu khí,không khí được cấp cho khối ủ bằng máy nén khí thông qua hệ thống ống dẫn đặtbên dưới nền bể ủ Quá trình này kết thúc sau 6 ngày ủ

3.2.7 Nghiền

Mục đích: Tạo ra kích thước đồng đều, tạo điều kiện thuận lợi cho quá

trình phối trộn, giúp cho men vi sinh thấm đều trong nguyên liệu, giảm thời gian

ủ cũng như chất lượng phân ủ sau này

Cách tiến hành: Hỗn hợp nguyên liệu sau khi ủ sơ bộ được đưa vào máy

nghiền Ở đây nguyên liệu sẽ được nghiền ra kích thước đồng đều thích hợp nhờ

cơ cấu nghiền của máy nghiền

3.2.8 Phối trộn

Mục đích: Trộn hỗn hợp nguyên liệu hữu cơ với men vi sinh để chuẩn bị

cho quá trình ủ nguyên liệu về sau

Cách tiến hành: Nguyên liệu sau khi đã phân loại và tách hoàn toàn các tạp

chất sẽ đưa vào máy phối trộn Phun men vi sinh phân hủy vào dòng chảynguyên liệu để phối trộn cho đều Tỉ lệ men vi sinh sử dụng 1,5% so với lượngnguyên liệu hữu cơ cần ủ

3.2.9 Ủ chín

Mục đích: Đây là quá trình mùn hóa mạnh, sản sinh nhiều hợp chất nitơ vô

cơ hòa tan và ổn định phân mùn, vì vậy khi chuyển sang nhà ủ chín không những

có tác dụng đảo trộn và làm tơi mùn mà còn làm giảm nhiệt độ khối ủ Tạo điềukiện cho xạ khuẩn và những vi khuẩn có bào tử phát triển mạnh, những loài visinh vật này làm tăng nhanh quá trình mùn hóa

Cách tiến hành: kết thúc quá trình lên men mùn hữu cơ được chuyển qua các

bể ủ chín, oxi cũng được cung cấp liên tục bởi máy nén khí và hệ thống ỗng dẫnnhư quá trình ủ sơ bộ trên Quá trình ủ chín kết thúc sau khoảng 30 ngày ủ, sảnphẩm được chuyển đến bãi tập kết, trước khi vào công đoạn tiếp theo

3.2.10 Làm tơi mùn

Mục đích: Quá trình ủ làm cho mùn hữu cơ bị vón cục do bị chất đống lâu

ngày Do đó cần phải làm tơi mùn tạo điều kiện cho các thành phần hữu cơ chưađược phân hủy bị phân hủy trước khi vào công đoạn tiếp theo

Cách tiến hành: Mùn sau khi ủ chín được băng tải vận chuyển vào máy

đánh tơi Mùn được làm tơi nhờ các cánh quay quanh trục của máy

3.2.11 Phối trộn N, P, K và các chế phẩm men vi sinh

Mục đích: Để sản xuất phân vi sinh hữu cơ thì công đoạn quan trọng không

thể thiếu là phối trộn các thành phần N, P, K (và đặc biệt là các men vi sinh vậtphân giải lân, vi sinh vật cố định đạm và vinh sinh vật phân giải các chất hữu cơ,)

…Nhằm tạo ra phân vi sinh với các thành phần thích hợp và có chất lượng đápứng tiêu chuẩn đã đề ra

Cách tiến hành: Phân hữu cơ sau khi sàng sẽ được băng tải đưa vào thiết bị

trộn Nhờ các cánh đảo trộn hoạt động làm cho hỗn hợp phân hữu cơ cùng vớicác loại phân ure, superphotphat, kali và các loại men vi sinh đưa vào theo một tỷ

lệ nhất định được trộn đều với nhau tạo thành môt hỗn hợp đồng đều đảm bảotheo tiêu chuẩn chất lượng của nhà máy

3.2.12 Sấy tách ẩm

Mục đích: Làm giảm độ ẩm của phân hữu cơ đến môt độ ẩm nhất định để

thuận tiện cho các công đoạn tiếp theo và đảm bảo chất lượng bảo sản phẩm saunày

Cách tiến hành: Phân hữu cơ được đưa vào thiết bị sấy nhờ băng tải Tại

đây, lượng ẩm được tách ra và sản phẩm sau khi sấy đạt độ ẩm khoảng 28% sẽđược băng tải chuyển qua công đoạn tiếp theo

3.2.13 Tạo hạt

Mục đích: Tạo ra phân vi sinh ở dạng hạt với kích thước đồng đều thuận

tiện cho quá trình sử dụng của người dân sau này

Cách tiến hành: Hỗn hợp sau khi phối trộn được băng tải vào thiết bị tạo

hạt Tại đây phân được tạo thành hạt và đem đi đóng bao

3.2.14 Đóng bao

Mục đích: Thuận lợi cho quá trình vận chuyển và bảo quản.

Cách tiến hành: Phân vi sinh dạng hạt sau khi tạo hạt sẽ được băng tải

chuyển đến máy đóng bao Sản phẩm sẽ được đóng thành những bao với khốilượng tịnh 50kg nhờ cân và thiết bị đóng bao tự động

CHƯƠNG 4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT4.1 Các số liệu ban đầu

- Năng suất ban đầu: 15 nghìn tấn sản phẩm/năm

- Nguyên liệu: phụ phẩm nông nghiệp gồm vỏ cà phê, bã mía, rơm rạ

- Chế phẩm EM và hỗn hợp men vi sinh phân hủy:

+ Lượng EM sử dụng: 2 lit/1 tấn nguyên liệu;

+ Lượng men vi sinh thêm vào: 1,5% lượng nguyên liệu ủ

4.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy

Nhà máy làm việc một năm 12 tháng, tuần làm việc 6 ngày, nghỉ Chủ nhật.

Ngày làm việc một ca, mỗi ca 8 giờ

Ngoài ra, các ngày quốc lễ cũng được nghỉ theo quy định

Cụ thể, các ngày nghỉ trong năm:

+ Ngày giỗ tổ Hùng Vương 1 ngày

+ Ngày quốc tế lao động (1-5) 1 ngày

- Độ ẩm trước khi ủ sơ bộ: 65%

- Độ ẩm sau khi ủ sơ bộ: 60%

- Độ ẩm trước khi ủ chín: 55%

- Độ ẩm sau khi ủ chín: 45%

- Độ ẩm trước khi làm tơi: 45%

- Độ ẩm sau khi làm tơi: 40%

- Độ ẩm trước khi phối trộn N, P, K : 40%

- Độ ẩm sau khi phối trộn N, P, K: 38%

- Độ ẩm trước khi sấy: 38%

- Độ ẩm sau khi sấy: 28%

- Độ ẩm trước khi tạo hạt: 28%

- Độ ẩm sau khi tạo hạt: 25%

Bảng 4.1: Biểu đồ sản xuất của nhà máy

Tháng

Số ngày Số ngày làm

việc trong tháng

Số ngày nghĩ trong tháng

Số ca làm việc trong tháng

* Công đoạn xử lý phân loại sơ bộ phế phẩm nông nghiệp

- Phân loại sơ bộ : 5%

−

−

[6-tr3]

Với x là % độ hao hụt về độ ẩm so với ban đầu

W1: Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu (%)

W2: Độ ẩm sau của nguyên liệu (%)

- Đối với công đoạn xử lý EM:

Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu đưa vào là 63% sau khi ra khỏi công đoạn

độ ẩm tăng lên là 65% nên ở giai đoạn này khối lượng của nguyên liệu tăng lênlà:

65100

6563

−

−

x100 = -5,714%

-Đối với công đoạn ủ sơ bộ:

Độ ẩm ban đầu của phụ phẩm hữu cơ đưa vào là 65%, sau khi ủ sơ bộ độ

ẩm giảm xuống còn 60% nên hao hụt ở công đoạn này:

60100

6065

Độ ẩm ban đầu của hỗn hợp nguyên liệu là 55%, sau khi ủ chín độ ẩm giảmxuống còn 45% nên hao hụt ở công đoạn này là:

100 45

4555

−

−

x100 = 18,182%

- Đối với công đoạn làm tơi:

Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu đưa vào là 45% sau khi làm tơi hỗn hợp có

độ ẩm là 40% nên hao hụt củ công đoạn này là:

40100

4045

−

−

x100 = 8,333%

- Đối với công đoạn phối trộn N,P,K:

Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu đưa vào là 40% sau khi phối trộn N,P,K hỗnhợp có độ ẩm là 38 % nên hao hụt củ công đoạn này là:

38100

3840

−

−

x100 = 3,226%

- Đối với công đoạn sấy:

Độ ẩm nguyên liệu ban đầu đưa vào là 38 % và ra khỏi công đoạn là 28%nên hao hụt ở giai đoạn này là:

28100

2838

−

−

x100 = 13,889%

- Đối với công đoạn tạo hạt:

Độ ẩm nguyên liệu ban đầu đưa vào là 28 % và ra khỏi công đoạn là 25 %nên hao hụt trong giai đoạn này là:

25100

2528

4.4 Tính cân bằng sản phẩm của các công đoạn

4.4.1 Khối lượng phân sau khi đóng bao

Theo như bảng số ca làm việc trong 1 năm và năng suất của nhà máy là 15nghìn tấn sản phẩm/năm thì ta có:

15 nghìn tấn sản phẩm/năm = 49,342 tấn/ca = 6,168 tấn/giờ

4.4.2 Khối lượng phân trước khi đóng bao

Theo bảng 4.2 thì công đoạn này hao hụt 2% nên ta tính được khối lượngsản phẩm trước khi đóng bao là:

2100

100168,6

−

×

= 6,294 (tấn/h)

4.4.3 Khối lượng phân trước khi tạo hạt

Theo bảng 4.2 thì công đoạn này hao hụt 3,44% nên ta tính được khối lượngsản phẩm trước khi tạo hạt là:

6100,294−3,10044

×

= 6,518 (tấn/h)

4.4.4 Khối lượng phân trước khi sấy

Theo bảng 4.2 thì công đoạn này hao hụt 14,889% nên ta tính được khốilượng sản phẩm trước khi sấy tách ẩm là:

1006,518−14,100889

×

= 7,658(tấn/h)

4.4.5 Khối lượng phân N, P, K phối trộn

Gọi M1, M2, M3 là khối lượng phân urê, lân, kali cần phối trộn (tấn/h)