Ủ CHẤT THẢI HỮU CƠ HỘ GIA ĐÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LƯU THÔNG KHÍ THỤ ĐỘNG TRONG CÁC THÙNG CHỨA

Ủ CHẤT THẢI HỮU CƠ HỘ GIA ĐÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LƯU THÔNG KHÍ THỤ ĐỘNG TRONG CÁC THÙNG CHỨA Tóm tắt Mục tiêu của nghiên cứu này là nghiên cứu sự biểu hiện của sáu thùng nhựa 200-L, mỗi t

Ủ CHẤT THẢI HỮU CƠ HỘ GIA ĐÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP LƯU THÔNG KHÍ THỤ ĐỘNG TRONG CÁC THÙNG CHỨA

Tóm tắt

Mục tiêu của nghiên cứu này là nghiên cứu sự biểu hiện của sáu thùng nhựa 200-L, mỗi thùng có thiết kế khác nhau cho lưu thông khí thụ động để ủ chất thải hữu cơ Thức ăn thừa và lá khô (1,6 kg) đã được thêm vào mỗi thùng mỗi ngày một lần cho đến khi thùng

đã đầy đủ Nhiệt độ ở phần giữa là được đo hàng ngày Phân compost từ mỗi thùng đã được phân tích mỗi tuần một lần cho 120 ngày để xác định C, N, chất rắn bay hơi, và một chỉ số nảy mầm Sau 120 ngày, các mẫu phân từ mỗi thùng đã được phân tích để xác định khối lượng giảm, phân bố kích thước, giá trị CEC, N, P, K.các Kết quả cho thấy nhiệt độ bên trong thùng là trong khoảng 24 ◦ C-57 ◦ C Phân trộn trong tất cả các thùng đã được thấy rằng sẽ được ổn định trong vòng 56-91 ngày Chất thải phân rã nhanh nhất trong thùng với hệ thống thông gió tự nhiên ở bên và hệ thống dọc của thùng Mất khoảng hai tháng để ổn định chất thải hữu cơ, và giảm 59-62% khối lượng tỉ lệ của C / N, CEC, N,

P, K và các giá trị của phân trộn cuối cùng lần lượt là 14,8-16,0, 66-68 cmol / kg, và 1,26-1,50% N, 0,52-0,56% P2O5 và 1,66-1,92% K2O

1 Giới thiệu:

Hiện nay, hầu hết chất thải rắn đô thị (MSW) được ở các bãi chôn lấp sản xuất ra carbon dioxide và metan Metan, là một khí nhà kính mạnh hơn gấp 21 lần so với khí carbon dioxide, được xem là là một đóng góp đáng kể vào sự ấm lên toàn cầu, do đó sự kiểm soát phát thải khí mêtan từ các bãi chôn lấp là rất quan trọng (Kruempelbeck và Ehrig, 1999) Nó đã được thông báo toàn cầu rằng phát thải khí mêtan từ các bãi chôn lấp số lượng lên đến 16-57 Tg CH4 trên năm (Bogner và Matthews, 2003) Ngoài ra, việc tìm kiếm một vị trí mới cho một bãi rác đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng do hiện tượng NIMBY ("Không có trong sân sau của tôi! ") Hơn nữa, lá khô, thành phần chính của chất thải vườn vào mùa khô ở các vùng ngoại ô và các vùng nông thôn của Thái Lan thường được đem đi đốt cháy Kết quả là, nhiều hợp chất độc hại này Kết quả là, nhiều hợp chất độc hại này được thải vào môi trường như nitơ oxit, hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, khí carbon monoxide, và hạt ô nhiễm (Kannan et al., 2004) Ngoài ra thì dioxin cũng được phát ra (Katami et al., 2004; Wevers et al., 2004) Do đó, chất thải hữu cơ nên được tách ra từ MSW và xử lý đúng cách Ủ phân có thể cung cấp một phương pháp thay thế khả thi cho việc quản lý chất thải hữu cơ Ủ OFMSW đã được phát triển và nghiên cứu rộng rãi ở mức độ công nghiệp (Haug, 1993; Ruggieri và cộng sự, 2008; Slater và Frederickson, 2001) ủ phân tại nhà hoặc của phần lớn MSW đến một bãi rác.Nó đã được tìm thấy rằng chất thải thực phẩm phân hủy nhanh chóng để sản xuất các axit hữu cơ và một phần lớn nước rỉ rác (Chanakya et al., 2007) Vì vậy, lá khô nên được trộn lẫn trong

để hấp thụ nước rò rỉ và điều chỉnh độ ẩm cho thích hợp để ủ phân Ủ phân có thể được làm trong nhiều cái sân sau trong các thùng ủ phân tự chế hoặc sản xuất hoặc đơn giản là trong một đống vun lên Thùng ủ phân là phương pháp xử lý phù hợp hơn cho lựa chọn ủ phân ở nhà bởi vì nó giúp các đống phân trộn giữ nhiệt và độ ẩm, và cũng gọn gàng

Ngoài ra thì nghiên cứu của Colon và các cộng sự (2010) đã chứng minh được rằng dù

có phát thải ra hàm lượng nitơ cao, chất thải hữu cơ, chất phytotoxic nhưng chúng không gây bệnh và nghiên cứu này cũng cho thấy là phát thải các chất khí ít Hầu hết các thùng

có sẵn trên thị trường nói chung là có thông gió tự nhiên Tuy nhiên các điểm kỹ thuật và

khoa học thấy có liên quan đến thùng ủ đã hầu như không được nghiên cứu Nó thường là những đề nghị nhằm dự trữ vật liệu hữu cơ ủ phân để tạo ra một đống phân ủ nóng (Solomon, 2003) Tuy nhiên, giữ phế liệu thực phẩm hộ gia đình trong điều kiện khí hậu nóng của một đất nước nhiệt đới như Thái Lan có thể tạo ra một vấn đề mùi hôi Nghiên cứu trước đây về thùng hay ủ thụ động được tiến hành bằng cách lấp đầy hoặc xếp chất thải cùng một lúc (Krupp và cộng sự, 2005; PCD, 2002; Roper et al, 2006.Ruggieri và cộng sự, 2008; Zhu, 2006; Zhu và cộng sự, 2004) Thông tin đầy đủ liên quan đến hiệu suất của thùng ủ trong trường hợp hàng ngày hàng đợt cho ăn chất thải vẫn có tuy nhiên, vẫn còn thiếu Do đó, các mục tiêu của nghiên cứu này là tiến hành một hoạt động nghiên cứu của thùng ủ sử dụng các thiết kế khác nhau với khí thụ động cho cả hệ thống thông gió bên và dọc thùng cùng với việc hàng đợt cung cấp chất thải hữu cơ trong gia đình

2 Vật liệu và phương pháp

2.1 chất thải hữu cơ

Khi độ ẩm của thức ăn thừa thường là trên 80%, thì lá khô đã được thêm vào để điều chỉnh độ ẩm xuống vào khoảng 55-65% trong các chất thải hữu cơ được sử dụng để ủ phân.Thức ăn thừa và lá khô (tổng số 1,6 kg) với tỷ lệ 1:0.28 (trọng lượng ướt) đã được thêm vào mỗi thùng mỗi ngày một lần Con số này của chất thải hữu cơ được tính toán dựa trên Chiang Mai MSW hệ tỷ lệ 0,8 kg / (cap d( hình như là trên một người ) với 50%

là chất hữu cơ (PCD, 2007) và bốn người sống trong một hộ gia đình Tất cả thức ăn thừa

và lá khô là giảm kích thước nhỏ hơn 50mm sử dụng dao và kéo, và được pha trộn với nhau hoàn toàn.Ngoài ra, các thực phẩm phế liệu sử dụng trong nghiên cứu này được thu thập từ căng tin của Đại học Chiang Mai;chúng đã bao gồm 50% thức ăn bị loại bỏ trong quá trình chế biến thực phẩm và 50% thức ăn thừa Các thực phẩm phế liệu bị loại ra trong chế biến thực phẩm chủ yếu là rau Thức ăn thừa được sử dụng trong nghiên cứu này bao gồm chủ yếu là cơm và mì sợi, đã được chuẩn bị bằng cách rút ra khỏi phần chất lỏng Phân đã trưởng thành sản xuất từ OFMSW của khu vực thành phố Wieng Fang cũng đã được thêm vào hỗn hợp thức ăn thừa và lá khô này (10% trọng lượng) để vi sinh vật tăng tốc độ phân hủy chất thải

2.2 các chi tiết của thùng và quá trình ủ

Tổng cộng có sáu thùng nhựa 200-L - năm loại khác nhau của thùng sục khí thụ động, và một thùng điều khiển - đã được chuẩn bị cho nghiên cứu này Các chi tiết của mỗi thùng như sau (xem hình 1.)

Hình 1.

Thùng 1 và 2 đã có lỗ hình chữ nhật xung quanh phần dưới của thùng (8 và 16 lỗ, tương ứng) Mỗi lỗ là 50mm x 100mm thùng 3 và 4 đã có con số tương tự và kích thước lỗ như thùng 1 và 2, và ngoài ra còn được gắn thêm một ống nhựa PVC đường kính 38mm kết nối với một phiễu nhựa gắn ngược có đường kính 200mm tại phần giữa của thùng để rút không khí nóng Tất cả các lỗ trong Thùng từ 1-4 là được phủ bằng lưới thép Thùng 5 đã

có một ống mềm dài 3m có đường kính 38mm, nó đã được kết nối với một lỗ ở phần dưới của thùng để không khí truyền vào trong thùng Ống đã được đục 10mm một lỗ có đường kính 3mm Cuối cùng, Thùng 6 là một thùng điều khiển Phân trưởng thành (10% thể tích thùng) đã được đổ vào mỗi thùng trước khi đổ đầy chất thải hữu cơ, để hấp thụ nước rỉ rác tạo ra Đổ đầy thùng với hỗn hợp chất thải hữu cơ cho đến khi ít nhất một thùng đã đầy, và sau đó quá trình phân huỷ được theo dõi trong 120 ngày Nước được phun trên phân hữu cơ pha trộn trong tất cả các thùng vào hai tháng cuối để kiểm soát độ

ẩm khoảng 50-60%

2.3 Lấy mẫu và phân tích

Trong thời gian thêm chất thải vào, các mẫu của chất thải hữu cơ trộn đều đã được lấy ra mỗi tuần một lần để xác định các đặc điểm của chúng như: độ pH, độ ẩm, C, N, và chất rắn bay hơi Nhiệt độ ở phần giữa của lớp chất thải trong mỗi thùng được ghi lại hàng ngày, bắt đầu vào ngày thứ 7 của giai đoạn ủ chất thải cho đến khi kết thúc thí nghiệm Phân hữu cơ từ mỗi thùng được lấy ngẫu nhiên từ phần giữa của lớp chất thải để phân tích độ pH, C,N, chất rắn dễ bay hơi, và chỉ số nảy mầm mỗi tuần một lần cho đến khi kết thúc thí nghiệm Sau 120 ngày, phân ủ từ mỗi thùng đã được lấy ra và cân để xác định khối lượng giảm và phân bố kích thước phân ủ sau cùng đã được trộn đều và một mẫu tổng hợp đã được thực hiện để xác định độ pH, C, khả năng trao đổi cation (CEC), giá trị

N, P, K Tất cả các phân tích của mỗi mẫu được thực hiện trong ba lần Nhiệt độ được ghi lại bằng cách sử dụng nhiệt kế thủy tinh pH của phân ủ được xác định bằng cách đo bùn của hỗn hợp phân ủ với nước có tỉ lệ là 1:10 và được đo bằng 1 thiết bị máy đo pH Horiba F-21 pH (Kyoto,Nhật Bản) Hàm lượng carbon hữu cơ đã được xác định bằng phương pháp dựa theo Walkley và black (1934) Nitơ được phân tích bởi một sửa đổi vi Kjeldahl thủ tục sử dụng một 2100 Kjeltec chưng cất đơn vị (FOSS, Hillerød, Đan Mạch) theo phương pháp AOAC (AOAC, 1980) Chất rắn bay hơi được xác định bằng phương pháp trọng lực (APHA, 1997) CEC được đo bằng phương pháp không sắp đặt

và chưng cất để hấp phụ amoni (Schollenberger và Dreibelbis, 1930) Phốt pho được phân tích bằng thủy phân với HNO3-HClO4 theo sau là một phương pháp so màu sử dụng giải pháp của Barton (AOAC, 2000) Kali được xác định bằng cách sử dụng thủy phân với HNO3-HClO4 và một quang kế ngọn lửa (AOAC, 2000) Hạt giống nảy mầm

đã được thực hiện bằng cách chiết xuất nước từ phân compost bằng phương pháp cơ học lắc mẫu tươi trong 1 giờ với một tỷ lệ chất rắn và nước là 1:10( w/v ) 3 ml mỗi chiết xuất

từ pipet vào đĩa petri tiệt trùng được lót bằng giấy lọc whatman#1 10 hạt giống hoa bắp cải trắng (Brassica chinensis var parachinensis) được cho vào và phân bố đều trên giấy lọc và ủ ở 20-25 ◦ C trong bóng tối trong khoảng 48 giờ Bốn lần lặp lại cho mỗi lần phân tích mẫu của 1 thùng Cách xử lý này được đánh giá bằng cách đếm số lượng hạt giống nảy mầm và đo chiều dài của rễ kết quả cuối cũng được tính toán bởi một chỉ số nảy mầm xác định theo công thức sau:

Germination index, % =

Seed germination, % × root length of treatment, cm × 100%

Seed germination, % × root length of control, cm

2.4 Phân tích thống kê

Một chiều ANOVA ở một giới hạn tin cậy 95% được sử dụng để so sánh

các kết quả nghiên cứu

3 Kết quả và thảo luận.

3.1 đặc điểm chất thải

Các đặc tính trung bình của chất thải tươi cung cấp trong tất cả các thùng như sau: pH 6,05 ± 0,16, độ ẩm 62,2 ± 1,86%, carbon 35,4 ± 1,35% trọng lượng khô, nitơ 0,68 ± 0,11% trọng lượng khô, C 35,4 ± 1,35% trọng lượng khô , C / N tỷ lệ 53,7 ± 9,62, và chất rắn bay hơi 75,5 ± 4,21% trọng lượng khô

3.2 Phân biệt điểm thay đổi.

Nhiệt độ là chỉ số quan trọng nhất đối với hiệu quả của quá trình phân huỷ (Imbeah năm 1998; Stentiford, 1996) nhiệt độ ở phần giữa của thùng ủ phân trong khoảng thời gian làm đầy chất thải và sau khi thùng được đầy chất thải được trình bày trong hình.2

Hình 2 : Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ

Giá trị nhiệt độ hàng ngày từ 24 ◦ C và 55 ◦ C, với các giá trị trung bình từ 32,1o C và 33,7

o

C, đã được tìm thấy trong nghiên cứu này Nhiệt độ trong mỗi thùng đạt giá trị tối đa của nó trong tuần thứ 3 đến tuần thứ 4 của thời gian cho chất thải vào Sau đó, nhiệt độ thường giảm và ổn định ở thời gian ủ từ khoảng 48 đến 108 ngày sau khi thùng đầy Nói chung, nhiệt độ được ưa chuộng trong phạm vi (> 45 ◦ C) cho chất thải vào trong khoảng thời gian 2-3 tuần Nhiệt độ trung bình trong khoảng thời gian điền chất thải quan sát thấy trong thùng 1-6 tương ứng là 44,9, 45,2, 47,1, 46,8, 50,4, và 46,8 ◦ C Nhiệt độ thấp hơn đáng kể (p <0,05) đã được tìm thấy trong thùng 1, so với thùng 3 và trong thùng 2 so với bin 4 Điều này có nghĩa rằng các đường ống thông gió đã ảnh hưởng đến số lượng không khí ra vào thùng 3 và 4 Giai đoạn dài nhất (23 ngày) của dãy ưa nhiệt được tìm thấy trong thùng 4, so với tất cả các thùng khác (13-22 ngày) Nhiệt độ cao trong thùng 5

và 6 được chứng minh có thể là do sự truyền nhiệt thấp hơn từ hai thùng này so với thùng 1-4 đến không khí xung quanh Xem xét sự thay đổi nhiệt độ, nói chung người ta thấy rằng nhiệt độ trong tất cả các thùng giảm dần sau khi các thùng đầy (Hình 2) Nhiệt

độ trung bình trong thùng 1-6 trong thời gian ủ từ ngày 14 đến ngày 120, sau khi các thùng đã đầy đủ, tương ứng là 29,5, 29,9, 29,5, 29,1, 30,0, và 31,1 ◦ C Nhiệt độ trong thùng 1-6 đạt nhiệt độ phòng sau khi ủ giai đoạn 77, 77, 55, 49, 75, và 108 ngày Thùng 4 đạt nhiệt độ phòng nhanh nhất, tiếp theo là thùng 3, 5, 1, 2, 6

Hình 3 sự thay đổi pH trong quá trình ủ

Hình 3 :trình bày sự thay đổi của độ pH trong khoảng thời gian ủ Nói chung, pH bắt đầu như là có tính axit nhẹ 6.05, và tăng dần nhờ các hoạt động của vi sinh vật phân hủy các axit hữu cơ (Diaz và cộng sự, 1993.) Các trường hợp ngoại lệ là kết quả pH trong thùng

4 và 5 có pH ở trên giá trị trung bình bắt đầu vào ngày thứ 14 sau khi các thùng đã đầy Các pH trung bình trong thùng 1-6 trong thời gian ủ từ ngày 14 cho đến ngày 120 (sau khi thùng đã đầy đủ), tương ứng là 7.33, 7.41, 7.41, 7.40, 7.30,và 7,30 Không có khác biệt đáng kể giữa các giá trị trung bình của độ pH trong tất cả các thùng (p> 0,05) Kể từ khi pH được sử dụng để theo dõi quá trình phân hủy, kết quả thu được trong nghiên cứu

độ pH này cho thấy các axit hữu cơ từ sự phân hủy ban đầu của các chất thải hữu cơ đã được vô hiệu hóa trong ra ngoài chất thải trong thời gian một tháng

Hình 4 Sự thay đổi tỷ lệ C / N trong quá trình ủ

Tỉ lệ C / N của phân trộn trong thùng 1-6 liên tục giảm từ khoảng 53,7 đến ổn định tương ứng ở 17,6, 18,0, 16,0, 14,8, 18,3 và 19,2, , ở những giai đoạn ủ khoảng 70, 77, 56, 56,

77, và 84 ngày (tương ứng) sau khi các thùng đã đầy (xem hình 4.) Tất cả các giá trị C /

N cuối cùng là <20,chứng minh rằng các chất thải hữu cơ đã ổn định (Mathur và cộng sự, 1993.) Các giá trị trung bình C / N được tìm thấy trong thùng 1-6 trong thời gian ủ từ ngày 14 đến ngày 120 tương ứng là 24,5, 22,2, 18,8, 20,2, 20,2 và 26,9 Phân tích thống

kê minh họa rằng không có sự khác biệt đáng kể trong C / N giá trị trung bình của phân trộn trong thùng 1-5 (p> 0,05) Tuy nhiên, mức trung bình của C / N giá trị trong thùng 6

là cao hơn đáng kể so với trong thùng 1-5 (p <0,05)

Hình 5 Chất rắn dễ bay hơi trong quá trình ủ

Các chất rắn bay hơi của phân trộn liên tục giảm từ 75,5% ổn định ở mức khoảng 41-50%, ở giai đoạn ủ từ khoảng ngày 42 đến ngày 91 ngày sau khi mỗi thùng đầy (xem hình 5) Giá trị trung bình của các chất rắn dễ bay hơi trong thùng 1-6 trong thời gian ủ

từ ngày 14 đến ngày 120 sau khi các thùng đã đầy tương ứng là 57,1, 52,6, 50,6, 51,6, 55,7 và 61,1 Các giá trị chất rắn bay hơi cho thấy phân trộn trong thùng 1-6 vẫn ổn định khoảng 70, 70, 49, 49, 77, và 84 ngày sau khi các thùng đã đầy đủ, tương ứng Các giá trị trung bình biến động trong nhóm của thùng 2, 3 và 4 là thấp hơn đáng kể so với nhóm các thùng 1 và 5 (p <0,05) Không có khác biệt đáng kể trong chất rắn bay hơi được tìm thấy trong nhóm các thùng 2, 3, và 4 so với nhóm các thùng 1 và 5 (p> 0,05) Cuối cùng, giá trị trung bình dễ bay hơi của thùng 6 là cao hơn đáng kể so với tất cả các thùng khác (p <0,05) Tất cả các chỉ số độc hại đã kết thúc trên 80% ở thời kỳ ủ từ khoảng ngày 50 đến ngày 70 ngày sau khi các thùng đã đầy đủ (xem hình.6), cho thấy phân cuối cùng là không chứa các đốc tố thực vật.( Zucconi và cộng sự 1981 a,b) Các giá trị trung bình của chỉ số nảy mầm trong thùng 1-6 trong thời gian ủ từ ngày 14 đến ngày 120 sau khi các thùng đã đầy tương ứng là 106, 108, 105, 108, 99.6, và 100 Các chỉ số nảy mầm của phân trộn trong thùng 1-6 vẫn ổn định ở khoảng tương ứng 77, 77, 56, 56, 77, và 98 ngày Không có khác biệt đáng kể giữa các giá trị trung bình của chỉ số nảy mầm trong tất cả các thùng

Hình 6 Sự thay đổi chỉ số nảy mầm trong quá trình ủ