Sản xuất phân hữu cơ từ vỏ cà phê

Dùng phân hữu cơ có thể thay thế được từ 50 100% lượng phân đạm hóa học tùy từng loại cây trồng bón phân vi sinh có thểtiết kiệm được nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng phân bón, g

LỜI MỞ ĐẦU (có thể chỉ cần dùng 1 lời mở đầu ở dưới)

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

đã có những thay đổi rất đáng kể Nhiều máy móc tiên tiến, công nghệ trồngtrọt, giống mới,…ra đời, đã đáp ứng kịp với những nhu cầu gì? ngày càng cao.Việt Nam là nước nông nghiệp nên phân bón và giống có thể xem là 2 yếu tố cótính quyết định đến năng suất và chất lượng cây trồng? Nhiều nơi, do sử dụngquá mức cần thiết các loại phân bón và thuốc trừ sâu hoá học làm cho đất canhtác bị bạc màu đi rất nhanh chóng

Ngoài ra, những ảnh hưởng của phát triển Nông Nghiệp theo hướngCNHHĐH cũng góp phần làm cho diện tích đất nông nghiệp ngày một giảm đi,trong khi đó dân số tiếp tục tăng lên, nhu cầu về nhà ở ngày càng nhiều, nếuchúng ta không có quy hoạch và quản lý tốt thì diện tích đất màu mỡ sẽ mất đinhanh chóng Mặt khác, mưa nhiều và tập trung làm cho đất trở nên xói mòn,rửa trôi khá nhanh, đất dễ bị suy thoái, cạn kiệt dinh dưỡng Bên cạnh đó, việckhai thác và sử dụng quá mức cũng như chế độ canh tác không hợp lý cũng dẫnđến tình trạng sa mạc hóa

Do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển cao đòi hỏi con người sử dụngnhiều biện pháp khác nhau để tăng năng suất sản lượng sản phẩm Những hoạtđộng nhằm mục đích kinh tế này cũng là nguyên nhân cơ bản làm ô nhiễm môitrường Mặt khác, ngành nông nghiệp ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụngphân bón hóa học, vì thế dư lượng các chất hóa học trong các loại phân này gây

ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước và ảnh hưởng nhiều đến sinh vật cũngnhư con người Để trả lại độ phì nhiêu cho đất biện pháp cấp thiết đó là sử dụngsản phẩm phân hữu cơ chế biến từ các nguồn khác nhau, đây chính là giải pháphay nhất hiện nay có thể giải quyết được các vấn đề trên

Phân bón hữu cơ dựa vào các chủng vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu

cơ trong bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông nghiệp,… tạo ra sinh khối(ko chỉ có sinh khối), sinh khối này rất tốt cho cây cũng như cho đất, giúp cải

tạo làm đất tơi xốp Mặt khác với mức sống trung bình của một người nông dânhiện nay không thể dùng các loại phân bón cho cây trồng với giá cả cao như vậy,

sự ra đời của hữu cơ đã đáp ứng được mong muốn của người nông dân, vừa tăngnăng suất lại hợp túi tiền

Theo đánh giá của ai? Dùng phân hữu cơ có thể thay thế được từ 50 100% lượng phân đạm hóa học (tùy từng loại cây trồng bón phân vi sinh có thểtiết kiệm được nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lầnphun và lượng thuốc BVTV)…Do bón phân hữu cơ nên sản phẩm rất an toàn,lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt hơn, tăngcường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh làm chođất tơi xốp hơn

-Tại Tây Nguyên có khoảng 500.000 ha cà phê, trung bình hàng năm thukhoảng 2 triệu tấn cà phê thành phẩm Với tỷ lệ vỏ cà phê chiếm 15% thì lượng

vỏ cà phê tạo ra hàng năm tại đây là khoảng 300.000 ngàn tấn Vì vậy tiềm năngcủa việc chế biến vỏ cà phê thành phân hữu cơ vi sinh là rất lớn

MỤC LỤC

MỤC ĐÍCH i

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP VÀ VỎ CÀ PHÊ 3

I Tổng quan về nông nghiệp Việt Nam 3

II Thực trạng các phụ phẩm nông nghiệp 3

III Thực trạng vỏ cà phê 5

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PHÂN COMPOST 7

I GIỚI THIỆU 7

II ĐỊNH NGHĨA: 8

2.1 Định nghĩa theo đúng thuật ngữ: 8

2.2 Định nghĩa trên quan điểm sinh thái: 8

III SINH VẬT THỰC HIỆN CHUYỂN HÓA COMPOST 9

3.1 Phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất: 9

3.2 VSV thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost 11

IV CÁC YẾU TỐ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT COMPOST: 12

4.1 Các yếu tố dinh dưỡng: 12

4.2 Những yếu tố Môi Trường 15

4.3 Các thông số vận hành 20

CHƯƠNG 4: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT COMPOST TỪ VỎ CÀ PHÊ 25

I Phân chuồng 25

1.1 Lượng phân bình quân gia súc thải ra trong 1 năm: 25

1.2 Hàm lượng các chất khoáng hữu cơ trong phân chuồng: 25

1.3 Xử lý phân chuồng trước khi sử dụng ngoài đồng ruộng: 26

II Vỏ cà phê 28

III Men vi sinh 30

1 Khái niệm 30

2 Các loại vi sinh (chế phẩm sinh học) 30

3 Lợi ích của men vi sinh và vi sinh vật trong phân bón 31

CHƯƠNG 5: SẢN XUẤT COMPOST TỪ VỎ CÀ PHÊ 34

I Sơ đồ quy trình sản xuất 34

II Thuyết minh quy trình 34

1 Chuẩn bị nguyên liệu 34

2 Các bước ủ vỏ cà phê 35

CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG 38

I Hiệu suất của quá trình ủ 38

II Tác dụng của phân hữu cơ từ vỏ cà phê lên đất canh tác 39

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 Trùng đất Eisenia fetida 10

Hình 2 Sự thay đổi nhiệt độ trong đống ủ 16

Hình 3 Sự biến đổi của pH biểu diễn theo thời gian trong quá trình sản xuất .17 Hình 4 Biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và không khí 17

Hình 5 Lượng oxy cung cấp 19

Hình 6 Sự thay đổi nhiệt độ trong đống ủ theo thời gian 20

Hình 7 Cấu tạo cảu quả cà phê 28

Hình 8 Vỏ cà phê 28

Hình 9 Nấm Trichoderma 31

Hình 10 Chế phẩm Trichoderma CNX 31

Hình 11 Sơ đồ quy trình sản xuất compost từ vỏ cà phê 34

Hình 12 Làm ẩm toàn bộ vỏ cà phê trước khi ủ 35

Hình 13 Sơ đồ đống ủ 36

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1 Lượng phân bình quân gia súc thải ra trong 1 năm 25

Bảng 2 Thành phần dinh dưỡng đa lượng của phân chuồng (Đơn vị %) 25

Bảng 3 Thành phần dinh dưỡng vi lượng trong phân chuồng 26

Bảng 4 Hàm lượng các chất có trong vỏ cà phê 28

Bảng 5 Thành phần nguyên liệu 34

Bảng 6 Thành phần dinh dưỡng hóa học của phân trấu cà phê sau ba tháng ủ phân 38

Bảng 7 Ảnh hưởng của phân trấu cà phê đến độ phì nhiêu của đất 39

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Việt Nam là một trong những nước xuất khẩu cà phê lớn nhất thế giới vớisản lượng hàng năm ước tính một triệu tấn Trong đó, Tây Nguyên đóng góp tới90% tổng sản lượng cà phê xuất khẩu của cả nước Tây Nguyên bao gồm nămtỉnh: Đăk Lăk, Đăk Nông, Gia Lai, Kon Tum và Lâm Đồng, với tổng diện tích

trồng cà phê là 500.000 ha (Coffea canephora var Robusta) với sản lượng

800.000 đến 900.000 tấn hạt cà phê Trong đó, chất thải vỏ cà phê thải ra hàngnăm từ sản xuất cà phê ở Tây Nguyên dao động từ 400.000 đến 500.000 tấn

Nói chung, có hai phương pháp để chế biến hạt cà phê đó là phơi khô và

“xử lí nước” Chất thải rắn sau quá trình chế biến hạt cà phê là vỏ cà phê và bột

cà phê Ở Việt Nam 90% hạt cà phê được chế biến bằng phương pháp sấy khô.Pandey và cộng sự [1]; Bressani và Braham [2] đã chỉ ra rằng vỏ cà phê giàuchất hữu cơ (cellulose, hemicelluloses, pectin và lignin) và các chất dinh dưỡnghóa học như nitơ (N) và kali (K) Ngoài ra, vỏ cà phê cũng chứa các hợp chấtthứ cấp như caffeine, tannin và polyphenol Do đó, vỏ cà phê và bột cà phê cótiềm năng ứng dụng lớn trong công nghệ sinh học

Do hàm lượng caffein và tanin cao, bột cà phê được lên men làm thức ănchăn nuôi Thành phần của bột cà phê được xác định bởi Bressani và Braham [2]cho thấy bột cà phê chứa carbohydrate (63,2%), protein (10,1%), đường(12,4%), tro (8,3%) và caffein (1,3%) Sau quá trình lên men, caffein và tannintrong bột cà phê giảm và sau đó sử dụng làm thức ăn chăn nuôi [2-4] Vỏ cà phê

và bột cà phê được sử dụng làm cơ chất ứng dụng trong nuôi trồng nấm như:

nấm sò (Pleurotus ostreatus)[5]

Vỏ cà phê chứa một lượng lớn caffeine và tannin, vì vậy có thể gây ônhiễm và khó phân hủy trong tự nhiên, đặt ra nhiều vấn đề trong quá xử lí vỏ càphê Tuy nhiên, vỏ cà phê rất giàu lignocelluloses, cơ chất lý tưởng cho quá trìnhphát triển của vi sinh vật Vỏ cà phê và bột cà phê đã được sử dụng làm nguyênliệu để sản xuất khí gas sinh học, enzyme, nấm và phân hữu cơ [6], [1], [7]

[1,6,7] Vỏ cà phê và bột cà phê thường được ủ để tái chế chất thải hữu cơ trongnông nghiệp Phân bón của vỏ cà phê cũng được báo cáo bởi Biddapa và cộngsự? (chưa rõ nghĩa) [8] Hỗn hợp vỏ cà phê, phân động vật được lên men bằnghai phương pháp kỵ khí và hiếu khí, có thể sử dụng bón cho đất sau 6 tháng ủ.Khi sử dụng phân ủ hoai vỏ cà phê giúp tăng khả năng kháng bệnh gỉ sắt ở lácây cà phê đã được báo cáo bởi Santos và cộng sự [9]

Ngoài ra, vỏ cà phê chưa được xử lý đã được sử dụng làm chất hấp thụsinh học để xử lý nước nhiễm bẩn và kim loại nặng [11], [12]

Ở Việt Nam, vỏ trấu thường được đốt hoặc phủ trực tiếp lên vườn cà phê,

do đó, vỏ cà phê không qua xử lý rất dễ lây nhiễm bệnh cho cây trồng và vậtnuôi cho các vụ mùa tiếp theo Một số nông dân trộn vỏ cà phê với phân chuồngkhông qua quá trình ủ, cách này cho thấy hiệu quả thấp hơn

Nhìn chung, nông dân trồng cà phê đã sử dụng chủ yếu là phân hóa học

và thiếu phân hữu cơ trong thời gian dài, làm cho đất dần xói mòn và bạc màu.Trong khi đó, 500.000 tấn vỏ cà phê, một chất thải hữu cơ tốt không được sửdụng hoặc sử dụng không hiệu quả Vỏ cà phê cũng được sử dụng dưới dạngphân bón bổ sung 5% vôi và 10% phân lân, nhưng không sử dụng chế phẩm visinh, dẫn đến thời gian của quá trình ủ dài, chất hữu cơ chưa tiếp lũy nhiều [14]

Nói chung, vỏ cà phê và bột cà phê đã được tận dụng bằng cách trộn vớiphân động vật, chất thải nông nghiệp khác và được ủ trong một thời gian dài có

sự tham gia của một số vi sinh vật trong tự nhiên tạo ra sản phẩm đầu ra an toàn,

có tính ứng dụng cao, hướng đến phát triển nông nghiệp bền vững

(mở đầu nên viết ngắn gọn, xúc tích và thoát ý hơn)

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHỤ PHẨM NÔNG

NGHIỆP VÀ VỎ CÀ PHÊ

I Tổng quan về nông nghiệp Việt Nam

Nông nghiệp là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam Hiện nay, ViệtNam vẫn là một nước nông nghiệp Năm 2009, giá trị sản lượng của nôngnghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ đồng (giá so sánh với năm 1994), tăng 1,32% so vớinăm 2008 và chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước Tỷ trọng của nôngnghiệp trong nền kinh tế bị sụt giảm trong những năm gần đây, trong khi các cáclĩnh vực kinh tế khác gia tăng Đóng góp của nông nghiệp vào tạo việc làm cònlớn hơn cả đóng góp của ngành này vào GDP Trong năm 2005, có khoảng 60%lao động làm việc trong lĩnh vực nông, lâm nghiệp, và thuỷ sản Sản lượng nôngnghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30% trong năm 2005 Việc tự do hóa sản xuấtnông nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa gạo, đã giúp Việt Nam là nước thứ hai trênthế giới về xuất khẩu gạo Những nông sản quan trọng khác là cà phê, sợi bông,đậu phộng, cao su, đường, và trà

II Thực trạng các phụ phẩm nông nghiệp

Trong sản xuất nông nghiệp, lâu nay nhiều nông dân chỉ chú trọng đếnnhững sản phẩm chính mà mình làm ra Chăn nuôi hay trồng trọt cũng vậy, mụctiêu cuối cùng mà họ muốn đạt tới là làm thế nào để có năng suất và chất lượngcao Tất nhiên, điều mà họ mong muốn là chính đáng, nhưng ngoài cái chính ấy

họ lại quên đi những sản phẩm phụ mà lẽ ra nếu được khai thác tốt sẽ mang lạimột nguồn thu đáng kể Không chỉ có vậy, những thứ mà nông dân cho là bỏ đi

sẽ còn làm ảnh hưởng đáng kể tình trạng ô nhiễm môi trường

Cây lúa một năm cho ra khoảng vài chục triệu tấn rơm Một thời gian dàinguồn rơm này thường bị nông dân đốt bỏ hoặc thải xuống sông rạch gây ônhiễm và làm cản trở giao thông đường Khối lượng rơm khổng lồ ấy nếu dùng

để sản xuất ra loại hàng hóa khác hoặc dùng trong chăn nuôi thì sẽ làm tăng thunhập cho nông dân rất nhiều Vụ lúa với khoảng 4 triệu ha đất trồng lúa, tương

đương gần 20 triệu tấn rơm, với lợi thế mùa khô, tranh thủ phơi vài nắng rồi bólại xếp vào nhà chứa hoặc chất thành cây thì chỉ cần tận dụng một nửa lượngrơm của mùa này thì cũng đã chủ động nuôi vài trăm ngàn con trâu, bò Còn nếumuốn “đổi vị”, tăng chất cho rơm, chỉ cần vài túi nilong đường kính 1-1,2m, rồi

cứ 100 kg rơm thêm 4 kg urê, nửa kg muối hòa tan, cứ lần lượt chất rơm vào túi,chất lớp nào tưới dung dịch đã pha sẵn rồi nén thật chặt tuần tự đến khi đầy túi,cột chặt miệng túi lại rồi úp ngược xuống, 8-10 ngày sau lấy ra cho trâu bò ănrất hữu dụng Rơm - sản phẩm phụ của cây lúa nếu bỏ đi thì cũng chỉ là “rơmrác”- song, nếu biết khai thác thì là cả gia tài

Ngoài rơm rạ, diện tích trồng khoai lang, khoai mì, bắp mía ở nước tacũng có hàng trăm ngàn ha Sau khi thu hoạch thân, củ, trái, nếu phần đọt và láđược tận dụng, chế biến theo phương pháp ủ vi sinh, bảo quản cho trâu bò, heo

ăn dần trong năm thì cũng đã chủ động nuôi được hàng trăm ngàn con trâu bò,hàng trăm ngàn con heo, tiết kiệm được nguồn tiền thức ăn rất lớn Phương pháp

ủ chua vi sinh rất dễ làm, tiện dụng và thời gian bảo quản kéo dài, trâu bò, heolại rất thích ăn loại thức ăn này Cách làm như trên, với chúng ta như còn mới

mẻ, nhưng những nước ôn đới có nền chăn nuôi phát triển họ đã áp dụng rộngrãi hầu như là phổ biến Theo những nhà khoa học, thức ăn xanh ủ chua ngoàiviệc dinh dưỡng được bảo tồn, cải thiện còn giúp cho vật nuôi tiêu hóa, hấp thu

dễ hơn

Theo thống kê nước ta hiện có hàng triệu con heo và trâu bò, hàng chụctriệu con gia cầm Ngoài sản phẩm chính là thịt, trứng, sữa, sức kéo thì chất thảicủa chúng thải ra cũng không ít Thực tế mới chỉ có phân bò và một ít lượngphân heo, phân gà vịt được sử dụng để bón cho cây tiêu, nuôi cá hoặc trồng rẫy

và cây ăn trái Số còn lại rất lớn thải ra môi trường qua ao, đìa, sông rạch rất mất

vệ sinh và là nguồn lây lan dịch bệnh cho người và vật nuôi Theo tính toán củacác chuyên gia về khí sinh học thì chỉ cần 5 con trâu bò hay 10 con heo hoặc

100 con gia cầm, các hộ nông dân có thể làm được một túi khí sinh học qui mônông hộ (túi ủ Biogas) Công trình khí sinh học sẽ đem lại một nguồn lợi đáng

kể cho người sử dụng Chỉ tính riêng cho việc dùng gas để đun nấu mỗi nămcũng tiết kiệm được trên 2 triệu đồng tiền chất đốt Nếu hạch toán vào chăn nuôiđây có thể coi như một nguồn lãi đáng kể, làm giảm giá thành khoảng 7% Mặtkhác, phụ phẩm của công trình khí sinh học gồm nước thải lỏng và bã thải lànhững sản phẩm có giá trị thiết thực đối với sản xuất nông nghịêp Chúng được

sử dụng làm phân bón, nuôi nấm, xử lý hạt giống hay làm thức ăn bổ sung chogia súc, nuôi cá, nuôi trùn quế… Kết quả nghiên cứu cho thấy, dùng phụ phẩmlỏng phun trên lá năng suất cây trồng tăng bình quân khoảng 10% so với bóntrực tiếp vào đất Còn bã thải của túi khí bón phối hợp với phân vô cơ sẽ làmtăng độ hòa tan và hấp thu phân bón hóa học của đất, tăng hiệu quả sử dụngNPK lên 10-30% Ngoài ra, cách bón này cũng thúc đẩy hoạt động của vi sinhvật, giữ phân cho đất, làm đất tơi xốp, tránh tình trạng đất bị chai do bón nhiềuphân hóa học

Sản phẩm phụ từ nông nghiệp nếu bỏ đi thì chỉ là rác, một thứ rác độc hạiảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người, vật nuôi và môi sinh Còn nếuchúng ta biết tận dụng xử lý và khai thác thì nó là một nguồn lợi đáng kể cả vềvật chất lẫn tinh thần vì không lo bệnh tật Cái lợi trước mắt thì đã rõ, còn về lâudài nó giúp tạo dựng nên nột nền nông nghiệp bền vững Đất đai có hạn, conngười ngày một đông Thêm nữa, màu mỡ trong đất cũng ngày càng cạn kiệt dần

do canh tác liên tục nhiều vụ trong năm Đã đến lúc chúng ta không thể thờ ơtrước thực trạng này Tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp vào sản xuất nôngnghiệp, cũng có nghĩa là ta đã trả về cho đất những thứ mà ta đã lấy đi Hơn lúcnào hết, ngày nay cả thế giới đang vào cuộc khắc phục xuống cấp trầm trọng củakhí hậu và môi trường Chúng ta không thể và không nên đứng ngoài cuộc màphải hành động để bảo vệ khí hậu và thân thiện với môi trường vì cuộc sống củachính chúng ta

Phần này có thể viết tóm gọn hoặc tổng hợp trong bảng biểu về số liệu sảnlượng của ngành nông nghiệp và chất thải

III Thực trạng vỏ cà phê ngành sản xuất và chế biến cà phê

Tây Nguyên là vùng đất rộng lớn giàu tiềm năng phát triển nông nghiệpvới nhiều loại cây trồng khác nhau, đất đai ở đây được đánh giá là thiên đường

để trồng cây công nghiệp, đặc biệt là cây cà phê, cao su và các cây trồng khác.Nhưng do các yếu tố tự nhiên, địa hình dốc bị chia cắt mạnh và sự khai thác đấtkhông hợp lý, không đúng kỹ thuật của con người nên đã làm suy thoái sức sảnxuất 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 địnhvai trò thiết yếu của phân hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn địnhnăng suất cây trồng, góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững (phần nàynên nói đến ngành sản xuất cà phê, đặc biệt ở Tây Nguyên

Có thể đưa quy trình chế biến cà phê để đưa ra nguồn chất thải

Một số biểu đồ cho thấy sự phát triển và đóng góp của ngành sản xuất vàchế biến cà phê, từ đó thấy rằng đây là một ngành ko thể thiếu với sự phát triểnnông nghiệp của cả nước nói chung (khẳng định vai trò cần có và cần thúc đẩy

sự phát triển của ngành)

Từ việc khẳng định đó, kéo theo nguồn chất thải rất cần xử lý và tận dụngNgười ta đã tận dụng chất thải sau chế biến cà phê chưa? Tận dụng và xử

lý như thế nào? Công trình của các tác giả nào?

Vỏ cà phê thường bị đốt bỏ hoặc đổ trực tiếp ra vườn cà phê không qua

xử lý, nên chậm phân hủy gây ô nhiễm môi trường và là nguồn mang sâu bệnhhại tích lũy cho vụ sau Vỏ cà phê chứa nhiều cafein và tanin có khả năng ức chế

vi sinh vật làm chậm quá trình phân hủy trong môi trường tự nhiên (chỉ phânhủy sau 2 năm) Mặc dù vậy, vỏ cà phê rất giàu lignocellulose, đây là nguyênliệu lý tưởng cho các quá trình lên men vi sinh vật Một số nông dân đem trộn

vỏ cà phê với phân chuồng để làm phân bón cho vụ sau nhưng không có quitrình ủ nên hiệu quả không cao

Phần lớn nông dân trồng cà phê ở Kon Tum, Đăk Lăk, Gia Lai sử dụngphân bón hóa học, thiếu bón phân hữu cơ làm cho đất trồng cà phê ngày càng bị

chai cứng, thoái hóa, vi sinh vật đất bị suy thoái hoặc sử dụng phân hữu cơ visinh với giá cao để bón cho cà phê không có hiệu quả kinh tế, trong khi đó, hàngnăm có khoảng 300.000 tấn vỏ cà phê bị thải bỏ, đây là một nguồn hữu cơ dồidào để sử dụng làm phân compost.

CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ PHÂN COMPOST

I GIỚI THIỆU về phân …

Ở các nước đang phát triển, những trở ngại có liên quan đến kinh tế, kỹthuật và nguồn nhân lực có đủ trình độ chuyên môn làm thu hẹp cơ hội lựa chọngiải pháp quản lý, xử lý, thải bỏ chất thải rắn chấp nhận được Những giải pháp

có thể bao gồm: giảm thiểu, tái sinh tái chế, sản xuất compost, thiêu đốt và chônlấp chất thải rắn Sản xuất compost là giải pháp, có một vài ngoại lệ, thích hợpnhất cho nguồn nguyên liệu hạn chế nhưng có sẵn ở các nước đang phát triển.Một đặc điểm làm cho sản xuất compost đặc biệt phù hợp là khả năng thích nghicao với nhiều tình huống khác nhau, một phần bởi vì những yêu cầu cần thiếtcho quá trình sản xuất compost có thể linh động thay đổi Kết quả là, gần như cómọi hệ thống compost cho mọi trường hợp, nghĩa là từ hệ thống đơn giản chokhu vực mới phát triển công nghiệp đến các hệ thống cơ giới hoá phức tạp chokhu vực phát triển công nghiệp hiện đại

Giải pháp sản xuất compost đã tận dụng được nhiều lợi ích của hệ thốngsinh học: giảm chi phí cho trang thiết bị và chi phí vận hành, thân thiện với môitrường và tạo ra được 1 sản phẩm có ích

Ngược lại, sản xuất compost thỉnh thoảng có một số bất lợi, thường liênquan đến hệ thống sinh học, cụ thể là tốc độ phản ứng chậm và một số vấn đềkhông thể dự đoán được Đối với những nhược điểm vừa nêu, tốc độ phản ứngchậm có thể hợp lý vì thời gian cần thiết để xảy ra các phản ứng (retentiontimes) được tính bằng tuần hoặc tháng Tuy nhiên, nhược điểm không thể dựđoán được thì không hợp lý Nếu tất cả các điều kiện cần thiết được xác định,đảm bảo và duy trì thì tình trạng của quá trình sản xuất đó sẽ dự báo được

Giữa các yếu tố tiên quyết chủ yếu thì điều kiện quyết định cho sự thànhcông của sản xuất compost là sự hiểu biết cặn kẽ và ứng dụng các nguyên tắc cơbản của quá trình

IV ĐỊNH NGHĨA:

Có 2 định nghĩa về compost: đầu tiên là định nghĩa theo đúng thuật ngữ,phân biệt sản xuất compost với các dạng phân hủy sinh học khác Thứ hai làđịnh nghĩa trên quan điểm sinh thái

2.1 Định nghĩa theo đúng thuật ngữ:

Định nghĩa phân biệt sản xuất compost với các quá trình sinh học khácnhau là:

“ Composting is the biologycal decomposition of biodegradable solidwaste under controlled predominantly aerobic conditions to a state that issufficiently stable for muisance – free strorage and handling and is satisfactorilymatured for safe use in agriculture”

“Sản xuất Compost là sự phân huỷ sinh học của các chất thải rắn dễ phânhuỷ sinh học dưới những điều kiện hiếu khí hoàn toàn có kiểm soát thành chất ởtình trạng ổn định hoàn toàn, không gây cảm giác khó chịu khi lưu trữ, sử dụng

và trưởng thành để sử dụng an toàn trong nông nghiệp

2.2 Định nghĩa trên quan điểm sinh thái:

“Composting is a decomposition process in which the substrate isprogressively broken down by a succession of population of living organisms.The breakdown products of one population serve as the subtrate for thesucceeding population The succession is initiated by way of the breakdown ofthe complex molecules in the raw substrate to simpler forms by microbesindigenous to the substrate.”

“Sản phẩm compost là quá trình phân huỷ mà trong đó cơ chất liên tục bịphân hủy bởi các quần thể VSV kế tục nhau Sản phẩm của sự phân hủy củaquần thể VSV này sẽ làm cơ chất cho quần thể vi sinh vật tiếp theo Các quátrình nối tiếp nhau bắt đầu bằng cách phân hủy những phân tử phức tạp trong cơchất thô thành các dạng đơn giản hơn bởi các VK có sẵn trong cơ chất

V SINH VẬT THỰC HIỆN CHUYỂN HÓA COMPOST

Các vi sinh vật ưa ấm, vi sinh vật chịu nhiệt như mesophilis vàthermophilic và nấm chiếm ưu thế trong tổ chức sinh vật trong suốt giai đoạn

đầu và giai đoạn hoạt động chuyển hĩa tích cực (active stage – giai đoạn nhiệt

độ cao) của quá trình ủ compost Mặc dù một vài vi khuẩn phân giải Nito cĩ thể

cĩ mặt, nhưng các điều kiện khơng cho phép phân giải nitơ

Sự bắt đầu cho giai đoạn ổn định của quá trình là sự xuất hiện của sinh vậthoại sinh Nguồn dinh dưỡng cho SV hoại sinh là từ các vi sinh vật hoại sinhkhơng hoạt động khác và các chất thải đang phân hủy Các dạng đầu tiên mớixuất hiện là các dạng cực nhỏ (như paramecium – lồi sinh vật đơn bào cĩ lơngmịn, amoeba - amip, rotifer - phiêu sinh vật đa bào cĩ khoang giả cực nhỏ) Dầndần, các dạng lớn hơn như sên và trùng đất trở nên nhiều Nằm trong số đĩ là

Lumbricuse terestris, L rubellus, và Eisenia fetida Khối lượng compost sẽ thay

đổi khá lớn tại thời điểm bắt đầu xuất hiện trùng đất

Dĩ nhiên, trùng đất vẫn cĩ thể xuất hiện từ từ vào thời gian trước đĩ, thậmchí ở gần đầu giai đoạn Lợi ích tiềm tàng được xác nhận khi sử dụng trùng đấttrong sản xuất compost đã khuyến khích phương pháp sản xuất compost sử dụngtrùng đất “vermiculture”

3.1 Phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất:

Khi nĩi đến phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất, cần phảiluơn luơn ghi nhớ rằng: trong sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuấtcompost luơn luơn cĩ trùng đất, và sản phẩm cuối cùng đĩ chính là chất bài tiết

mà trùng đất thải ra sau khi phân giải chất thải Và đĩ cũng chính là “sản phẩmcompost” Trong số các lợi ích được nêu của “vermiculture” cĩ những lợi íchsau đây:

1) Gảm kích thước hạt sản phẩm nhiều hơn

2) Sản phẩm compost chất lượng cao hơn vì trong sản phẩm compost cĩchất bài tiết của trùng đất rất giàu nitơ

3) Gia tăng sự trao đđổi carbon và dinh dưỡng nhờ tăng sự tương tácgiữa các sinh vật hoại sinh lớn và nhỏ

4) Sản phẩm bài tiết của trùng đất cĩ chất lượng hơn hẳn sản phẩmcompost truyền thống

Không phải loài trùng đất nào cũng đều phù hợp để sản xuất compost (tạo

ra protein và chất bài tiết) Trong các loài trùng đất có thể giữ lại sản xuấtcompost, loài thường dùng là loài được gọi là trùng đỏ californian “red

californian”(Eisenia fetida)

Hình 1 Trùng đất Eisenia fetida

Ban đầu, người ta chọn loại trùng này để tăng khối lượng cơ chất được sửdụng và theo cách đó làm tăng lượng phân compost được tạo thành Đáng tiếc,kết quả của những cố gắng đó không tích cực lắm và các nỗ lực đã chuyểnhướng sang cải tiến khả năng sinh sản của chúng cũng như cố gắng làm tăngtuổi thọ của trùng

Mỗi con trùng loài “californian” trưởng thành có chiều dài 6-8 cm, đườngkính 3-4 mm trọng lượng trung bình khoảng 1g Thời gian sống có thể lên đến 6năm Thành phần chính trong 1 con trùng là nước, nước chiếm 70-95% khốilượng Phần còn lại (khoảng 5 -30%) chủ yếu là protein

Sản phẩm compost làm từ trùng có khối lượng khô cơ bản như sau:protein khoảng 53-72%, mỡ khoảng 1-17%, và chất khoáng là 9-23% Sản xuấtcompost bằng trùng đất có thể được tiến hành ở quy mô nhỏ Một module sảnxuất cơ bản có khoảng 60000 con trùng, chúng sống trên diện tích có chiều dài:2m, rộng 1m, tạo thành 1 lớp phẳng Cơ chất được phủ trên lớp trùng đất với bềdày khoảng 15-25cm Tùy thuộc điều kiện khí hậu, có thể dùng một mái che đơn

giản để bảo vệ lớp trùng đất Cũng giống như nhiều quá trình sinh học khác,trùng đất cần các điều kiện thuận lợi Vì vậy, cần chăm sóc cẩn thận các lớptrùng đất, cung cấp cho chúng các điều kiện tốt nhất, đặc biệt là nguồn dinhdưỡng, độ ẩm (70 – 80%), và nhiệt độ (20-25oC)

Thêm vào đó, cần có 1 chế độ cho ăn (thêm cơ chất) nhất định cho lớptrùng đất để đảm bảo chúng tăng trưởng tốt nhất và sự phân hủy diễn ra tối ưu.Mặc dù trùng đất sinh ra trong quá trình chỉ là nguồn protein thấp, nhưng chúngkiềm hãm phần lớn chất ô nhiễm kim loai nặng trong cơ chất Lý do là trùng có

xu hướng giữ các chất ô nhiễm này trong mô của chúng Tính toán cho thấy mộtmodule cơ bản 60000 con trùng có thể sản xuất trên 800kg chất mùn

Mặc dù phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất xứng đáng đượcđặc biệt lưu tâm đến, nhưng nó có những hạn chế rất nghiêm trọng và cần đượckiểm soát một cách chặt chẽ, đặc biệt trong các hệ thống quy mô lớn (nghĩa làlớn hơn 10Mg/ngày) Hơn nữa, có những nơi sản xuất mà các điều kiện cần thiếtcho quá trình xử lý bằng trùng không thể đạt được

3.2 VSV thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost

Sử dụng “inoculums” trong sản xuất compost đã đặt ra nhiều nghi vấn haynói đúng hơn là phản đối Rõ ràng, sử dụng inoculums là tương xứng với nhucầu bổ sung VSV nếu như không có đủ quần thể VSV và SV có sẵn trong cơchất để phân huỷ (làm compost) cơ chất Nét đặc trưng ở các chất thải dễ gặptrong sản xuất compost là chúng thường có sẵn các quần thể vi sinh trong mỗiloại chất thải, và việc thêm vào “inoculums” thì không cần thiết Ngược lại,thêm “inoculums” sẽ có lợi với các chất thải không có sẵn quần thể VSV hoặc

có nhưng không đủ Ví dụ, các chất thải trong quá trình sản xuất dược phẩm,chất thải bị tiệt trùng hay khử trùng, và chất thải có thành phần đồng nhất ( mùncưa hoặc vỏ bào gỗ, trấu, chất thải của dầu thô …)

Nếu xác định là có nhu cầu cần inoculums, thì phải nghiên cứu sản xuất 1inoculums, trừ khi đã có sẵn inoculums thích hợp Như sẽ được trình bày trong

thảo luận dưới đây, việc nghiên cứu sản xuất 1 inoculums là một nhiệm vụ khókhăn.

Nếu cần bổ sung 1 inoculum hoặc thêm VSV , có thể sử dụng phân ngựa

đã phân hủy, thành phẩm compost , hoặc 1 loại đất mùn màu mỡ Tất cả 3 vậtliệu vừa nêu đều có chứa 1 hệ vi sinh vật rất phong phú 1 hình thức bổ sung

“inoculums” thường được sử dụng trong thực tế làm compost là: tuần hoàn, bổsung trở lại 1 phần thành phẩm compost “mass inoculation”, nghĩa là, thêm sảnphẩm compost vào nguyên liệu đầu vào Ngoài khả năng có thể cải tiến kết cấucủa chất thải đầu vào, “mass inoculation” có hiệu quả hay không vẫn còn chưachắc chắn

VI CÁC YẾU TỐ CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT COMPOST:

Ngoài sự có mặt của những sinh vật cần thiết, những yếu tố chính ảnhhưởng lên quá trình sản xuất compost có thể được nhóm thành 3 nhóm chính là:nhóm những yếu tố dinh dưỡng, môi trường và vận hành Tầm quan trọng tươngđối của mỗi một loại yếu tố được xác định bằng quan hệ của nó đối với sự sinhtrưởng và hoạt động của những sinh vật chủ yếu (then chốt) trong quá trình

4.1 Các yếu tố dinh dưỡng:

4.1.1 Nguyên tố đa lượng và vi lượng:

Những chất dinh dưỡng có thể được phân thành 2 loại: “đa lượng” và “vilượng” Các nguyên tố đa lượng bao gồm: C, N, P, Ca và K Tuy nhiên, hàmlượng Ca và K cần thiết thì thấp hơn nhiều so với C, N và P Bởi vì chúng chỉcần hiện diện với hàm lượng “vết”, chúng thường được gọi là “nguyên tố vếtkhông thể thiếu” Trong thực tế, hầu hết chúng trở nên độc nếu nồng độ vượt quávết Nằm trong số những nguyên tố vết không thể thiếu còn có Mg, Mn, Co, Fe,

S Hầu hết những nguyên tố dạng vết có vai trò trong việc trao đổi tế bào chất

Cơ chất là nguồn gốc cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượngcần thiết Cho dù có sự bất ổn định trong quá trình hoạt động, nhưng trong thực

tế, muốn có lợi ích bắt buộc phần lớn hoặc tất cả cơ chất của quá trình sản xuấtcompost phải là chất thải

4.1.2 Tỷ lệ C:N (carbon/nitơ)

Tỷ lệ C:N là hệ số dinh dưỡng chính Dựa trên nhu cầu carbon và nitơtương đối cho sự phát triển của tế bào, tỷ lệ trên lý thuyết là 25:1 Tỷ lệ nàynhấn mạnh chủ yếu vào lượng carbon; bởi vì trong sự trao đổi chất của vi khuẩn

và tổng hợp tế bào chất, lượng Carbon được sử dụng nhiều hơn Nitơ Theo đó,lượng C không chỉ được sử dụng trong sự hình thành thành tế bào hay màng tếbào, chất nguyên sinh, và tổng hợp các sản phẩm để lưu trữ, mà phần lớn chúngđược ôxy hóa tạo ra CO2 trong quá trình trao đổi chất Ngược lại, N chỉ được sửdụng như 1 chất dinh dưỡng , được gọi là thành phần thiết yếu của nguyên sinhchất Do đó, quá trình chuyển hóa cần nhiều C hơn so với N Trong quản lý chấtthải, tỷ lệ C:N biến động rất lớn Trong thực tiễn sản xuất compost, tỷ lệ này vàokhoảng 20:1 đến 25:1 Theo kinh nghiệm chung, nếu tỷ lệ C:N vượt quá giới hạnvừa nêu, tốc độ phân hủy sẽ bị chậm lại Ngược lại, nếu tỷ lệ thấp hơn 20:1, N

có khả năng bị thất thoát Lý do thất thoát N bởi vì N dư chuyển hóa thành Ntrong NH3 Giai đoạn chuyển hóa tích cực (active stage) trong sản xuất compost

có đặc điểm là nồng độ pH và nhiệt độ khá cao, đặc điểm này có thể gây ra sựbay hơi của NH3 Ở 1 nước đang phát triển, tỷ lệ C:N không thuận lợi, cao cóthể được hạ thấp xuống bằng cách bổ sung thêm chất thải có nhiều nitơ vàonguyên liệu đầu vào Nếu khả năng kinh tế cho phép, có thể hạ tỷ lệ C:N bằngcách thêm phân bón N hóa học, như phân urê, hay amôni sunphát (NH4)2SO4.Trái lại, chất thải có nhiều C có thể được sử dụng để nâng tỷ lệ C:N thấp Nồng

độ N và tỷ lệ C:N trong các loại rác thải và chất thải khác nhau được liệt kêtrong bảng dưới

4.1.3 Phân tích C và N

Trong những phương pháp phân tích hữu ích để xác định lượng N,phương pháp Kjeldahl tiêu chuẩn vẫn luôn là phương pháp vừa thực tiễn vừa cóchất lượng Để có được mẫu đại diện trong phạm vi nghiên cứu do các phươngpháp phân tích hiện nay đề xuất, rất hẹp và là công việc hết sức khó khăn, nhất

là khi với lượng chất thải hỗn tạp như chất thải rắn

Phương pháp “Stop-gap” (tạm gọi là “lấp đầy khoảng trống”) thích hợpvới sản xuất compost trong quản lý chất thải rắn được dùng để tính toán hàmlượng C dựa trên một công thức phát hiện vào 1950 Công thức như sau:

Mỡ cá, bã cá Rác trái cây

Cỏ bị xén Phân ngựa

Cỏ hỗn hợp Phân bắc Rác rau củ, không kể các

loại rau đậuPhân heo Thân, lá khoai tây Phân gia cầm Bùn tươi Mùn cưa Rơm, yến mạch Rơm, lúa mì Nước tiểu

5

10 – 14 1.7

2 – 6 6.5 – 10 1.5

3 – 6 2.3

214 5.5 – 6.5 2.5 – 4 3.8 1.5 6.3

4 – 7 0.1 1.1 0.3 – 0.5

15 – 18

63.018

4 – 285.134.8

12 – 152519

6 – 10

11 – 12

4 – 19251511

200 – 50048

128 – 1500.8Theo bảng báo cáo những giá trị xác định bằng công thức nằm trongkhoảng 2% - 10% các giá trị thu được trong phòng thí nghiệm Trong trườnghợp không phân tích được C và N , người ta có thể đưa ra 1 giả định khả thi dựatrên thành phần cơ chất Giả định là nếu tỷ lệ thể tích chất thải thô (loại rác thựcphẩm trong quá trình chuẩn bị nấu ăn, hay trong quá trình chuẩn bị những thứ đểnấu ăn, hay các loại phân tươi) màu xanh (hay tính theo màu) đối với chất thảikhô, không xanh dao động trong khoảng 1 – 4, tỷ lệ C:N sẽ thuộc phạm vi “chophép”

4.1.4 Kích cỡ hạt:

Kích thước các hạt trong chất thải là yếu tố có liên quanđến dinh dưỡng, bởi vì chất thải là cơ chất trong quá trình sảnxuất compost và cơ chất lại chính là nguồn dinh dưỡng, quyếtđịnh khối hạt tiếp xúc trực tiếp với sự tấn công của VSV Bởi vì

tỷ lệ này càng tăng khi kích thước hạt càng nhỏ, tốc độ phânhuỷ ( tốc độ sản xuất compost) theo lý thuyết sẽ tăng khi kích

cỡ hạt càng nhỏ Tuy nhiên, tăng tính theo lý thuyết không phảilúc nào cũng là hiện thực trong thực tế

4.2 Những yếu tố Môi Trường

Những yếu tố môi trường chủ yếu ảnh hưởng đến quá trìnhsản xuất compost là nhiệt độ, nồng độ pH, độ ẩm, và độ thôngkhí Ý nghĩa của các yếu tố môi trường đối với quá trình sảnxuất compost là chúng - có thể là từng yêu tố hoặc nhiều yếu tốkết hợp lại - quyết định tốc độ và mức độ phân hủy Theo đó, tốc

độ và mức độ phân hủy tương ứng với mức độ trong đó mỗi yếu

tố dinh dưỡng và yếu tố môi trường đều tiến dần tới sự tối ưu

Nếu khiếm khuyết một yếu tố bất kỳ nào đó sẽ hạn chế tốc

độ và mức độ phân hủy-có thể nói một cách khác , yếu tố bịkhiếm khuyết chính là yếu tố làm hạn chế quá trình

4.2.1 Nhiệt độ

Lý do là trong quá trình sản xuất compost bình thường ,quátrình bắt đầu từ nhiệt độ thường khoảng nhiệt độ mesophilic),tăng nhiệt độ từ từ và đạt tới khoảng nhiệt độ thermophilic, sau

đó lại giảm xuống khoảng nhiệt độ mesophilic

Quá trình sản xuất compost nào cũng tăng và giảm nhiệt

độ như vậy trừ khi tiến hành biện pháp ngăn chặn nào đó Nếunhiệt độ trên 65oC quá trình sản xuất compost hầu như sẽ bị

ảnh hưởng xấu 1 cách nghiêm trọng Vì vậy, phương pháp sảnxuất compost hiện nay sử dụng quy trình vận hành được thiết

kế tránh nhiệt độ cao hơn 60oC

Hình 2 Sự thay đổi nhiệt độ trong đống ủ

4.2.2 Độ pH

Độ pH của khối ủ thông thường thay đổi theo thời gian, như biểu diễn trênđường cong trong Hình 3 Như trên hình biểu diễn, vào giai đoạn đầu của quátrình sản xuất compost, độ pH thường bị giảm xuống , tuy nhiên sau đó bất đầutăng lên đến pH cao như pH = 9 Sở dĩ ban đầu pH giảm xuống là do nhữngphản ứng tạo thành acid hữu cơ, những acid này sẽ đóng vai trò là cơ chất choquần thể vi sinh vật kế tiếp

Đường biểu diễn độ pH sau đó tăng lên tương ứng với việc VSV sử dụngnhững acid vừa sinh ra trong giai đoạn trước

Bởi vì độ pH tối thiểu trong giai đoạn giảm xuống ban đầu không gây ứcchế đối với hầu hết các loài VSV, không cần thiết phải có chất đệm và nếu cóthậm chí nó có thể còn gây hệ quả bất lợi

Ví dụ, để nâng pH, người ta dùng nước vôi trong Ca(OH)2, việc này cóthể dẫn đến sự thất thoát N dưới dạng NH3-N tại nhiệt độ tương đối cao

Hơn nữa một vài nhà nghiên cứu báo cáo rằng có thể thêm vôi vào quátrình sản xuất compost từ rác thải trái cây, bởi vì trong giai đoạn đầu, độ pHthường giảm xuống đột ngột hơn

Hình 3 Sự biến đổi của pH biểu diễn theo thời gian trong quá trình

sản xuất

4.2.3 Yếu tố độ ẩm

Một đặc điểm quan trọng của việc sản xuất compost là mối quan hệ mậtthiết giữa độ ẩm và sự thông khí Cơ sở của mối quan hệ này dựa trên thực tế lànguồn oxy chủ yếu cần cung cấp cho quần thể vi khuẩn là không khí giữ lạitrong những khe hở giữa những hạt chất thải Việc khuếch tán oxy trong khôngkhí vào bên trong khối chất thải để thỏa mãn nhu cầu oxy của vi sinh vật làkhông quan trọng lắm Bởi vì trong các khe hở giữa những hạt chất thải cònchứa độ ẩm tự do trong khối ủ, giữa độ ẩm và oxy có sẵn phải có một sự cânbằng

Hình 4 Biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và không khí

Tầm quan trọng của việc giữ độ ẩm của cơ chất trên 40% đến 45% thường

bị coi nhẹ trong quá trình sản xuất compost Điều này thực chất rất quan trọng

bởi vì độ ẩm thấp hơn sẽ kìm hãm hoạt động của vi khuẩn và tất cả vi khuẩnngừng hoạt động tại độ ẩm 12%.

4.2.4 Sự thông khí

Sản xuất compost kỵ khí so với hiếu khí

Thoạt đầu, sản xuất compost kỵ khí được xem là 1 giải pháp khả thi có thểthay thế cho sản xuất compost hiếu khí và người ta đã đưa ra nhiều lập luậnmạnh mẽ bênh vực cho nó Một trong những lý lẽ đó là khả năng có thể giảmthiểu sự thất thoát N, một lý lẽ khác là có thể kiểm soát khí thoát ra tốt hơn Thực tế là những ưu điểm này chưa bao giờ có vẻ sẽ trở thành hiện thực Thậmchí khi những ưu điểm này ở thành sự thật đi nữa, chúng không đủ để bù chonhững nhược điểm trong hoạt động của quá trình kỵ khí

Gần đây, đã có xu hướng xem sản xuất compost là một quá trình hoàntoàn hiếu khí Tuy nhiên hiện mọi người cũng đang bắt đầu thừa nhận trong quátrình sản xuất compost, một giai đoạn kỵ khí ngắn hạn là cần thiết để phân hủyhalogenated hydrocarbons Giai đoạn kỵ khí ngắn hạn ngoài tác dụng trên còn

có thể kết hợp làm giảm N thất thoát xứng đáng được đặc biệt lưu tâm

So sánh với phương pháp sản xuất compost kỵ khí, phương pháp sản xuấtcompost hiếu khí có rất nhiều ưu điểm, trong đó có:

 Sự phân huỷ xảy ra nhanh hơn

 Nhiệt độ cao đủ để làm chết những mầm bệnh

 Số lượng và nồng độ khí hôi thối giảm mạnh

 Mùi khó chịu là vấn đề không thể tránh trong xử lý và thải bỏ chất thải

a Tốc độ thông khí

Tốc độ thông khí sao cho khối compost duy trì hiếu khí (nghĩa là đáp ứngnhu cầu oxy của vi khuẩn) phụ thuộc bản chất và cấu trúc của các thành phầncuả rác thải và tùy thuộc vào phương pháp thông khí

Một trong những khảo sát đầu tiên là O2 thổi khí theo nhiều tốc độ khácnhau vào trống quay, sau đó đo nồng độ Oxy trong dòng khí thoát ra Mặc dầunhững điều kiện thực nghiệm không tính toán chính xác tổng nhu cầu Oxi cầnthiết cho nguyên liệu, nhưng kết quả thực nghiệm xác định được tốc độ tiêu thụO2 Tỷ lệ hô hấp được tìm thấy là 1 (nghĩa là CO2 sinh ra: O2 tiêu thụ = 1)

Trong 1 giai đoạn khác trong cùng khảo sát trên, các nhà nghiên cứu tậptrung xác định mối quan hệ giữa sự tiêu thụ O2 với các yếu tố môi trường chủyếu Một trong những phát hiện không mấy ngạc nhiên là tốc độ tiêu thụ O2 tănglên tương quan với yếu tố tiến dần tới mức tối ưu

Dựa vào những kết quả thu được từ nghiên cứu điều tra, và 1 số khảo sátkhác, tốc độ thông O2 được chứng minh phụ thuộc vào cường độ hoạt động của

vi khuẩn Khi đó tốc độ thông khí sẽ giảm khi độ ổn định cuả compost tăng lên,nghĩa là compost đã “trưởng thành”

b Dự đoán nhu cầu ôxy cần thiết

Nhu cầu Oxi cần thiết không thể dự đoán 1 cách chính xác nếu chỉ dựatrên số lượng Cacbon bị Oxi hoá Lý do là vì 1 phần Cacbon bị chuyển hóathành tế bào chất, còn 1 số khác có cấu tạo bền đến mức vi khuẩn không thểphân giải chúng Tốc độ thông khí trong thiết kế cuối cùng nên lấy cơ sở từlượng Oxi tiêu thụ, và được tính toán bằng những thí nghiệm lúc đầu với rác thải

sẽ sản xuất compost là cơ chất Biểu đồ nồng độ O2 biểu diễn theo độ sâu củaluống được đảo trộn có thể lấy từ hình

Hình 5 Lượng oxy cung cấp

Trong thực nghiệm và trong vấn đề thiết kế trình bày sau này, cần luônluôn ghi nhớ mùi khó chịu tỏa ra từ khối compost không nhất thiết là kết quả tấtyếu cuả quá trình phân huỷ kỵ khí Trên thực tế, những sản phẩm phân huỷ trunggian và bản thân các cơ chất cũng có thể có mùi khó chịu Ngoài ra, cho dù cóthể loại bỏ hoàn toàn mùi hôi, khối compost lớn hơn 1m3 có thể không khả thi

về kỹ thuật và kinh tế