Luận văn thạc sĩ chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường: Nghiên cứu thực nghiệm làm phân compost từ rác thải sinh hoạt đô thị Hà Nội và ứng dụng để trồng một số cây rau ngắn ngày

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan quyền luận văn được chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn

của TS Nguyễn Hoài Nam với đề tài nghiên cứu “ Nghiên cứu thực nghiệm

lam phân compost từ rác thải sinh hoạt đô thị Hà Nội và ứng dụng để trồng

một số cây rau ngắn ngày.” Đây là đề tài nghiên cứu mới, không trùng lặp với các đề tài luận văn nào trước đây, do đó không có sự sao chép của bat kì luận

văn nào Nội dung của luận văn được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu và sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn nguôn.

Nêu xảy ra vân đê gì với nội dung luận văn này, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm theo quy định.

Hà Nội, Ngày 28 tháng 02 năm 2018

Tác giả luận văn

Bùi Tuấn Anh

LỜI CẢM ON

“Trong suốt quá trình thực hiện để tài này tôi đã nhận được sự giúp đỡ của rất nhiều các cá nhân và tập thể Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy TS Nguyễn Hoài Nam là người trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn tôi trong.

quá trình nghiên cứu làm luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn sự đóng góp ¥

kiến quý báu của thay cùng các thay giáo cô giáo, bạn bề và sự động viên quan

tâm của gia đình Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Đại học ThủyLợi, Trung tâm thí nghiệm thực hành và môi trường là các cá nhân, đơn vị đã

tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thu thập số liệu, đặc biệt tôi muốn.

bay tỏ lòng biết ơn đến bố mẹ đã động viên, chăm sóc và giúp đỡ tôi Với thờiránh khỏi

gian nghiên cứu hạn chế, sự hiểu biết có hạn, luận văn không thé

những thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thay giáo,cô giáo cùng với những người quan tâm để nội dung luận văn được hoàn thiệnhơn,

Tôi xin chân thành cảm ont

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

Học viên thực hiện

Bai Tuấn Anh.

CHUONG 1 TONG QUAN - :

¬_-1.1 Đặc điểm rác thải hữu cơ từ hoạt động sinh hoạt l21.2 Định nghĩa phân Compost 4

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm phan Compost eee

1.3.1 Các yếu tổ dinh dưỡng oe -25

1.3.2 Những yếu tổ Môi Trường 29

1.3.3 Vận hành 341-4 Tình hình nghiên cứu và sản xuất phân compost én thé giới và Việt Nam 351.4.1 Sự ra đời và phát triển của phân compost 35

1.4.2 Tình hình nghiên cứu va sản xuất phân compost tai Việt Nam 40 5 Điều kiện tự nhiên — kinh tế - xã hội thành phố Ha Nội 44

1 Vị tri địa lý 445.2 Điều kiện khí hậu và thủy văn a soe AS1.5.3 Điều kiện kinh tế - xã hội Hà Nội see AT

4 Hiện trạng xử lý rác thải 49

'CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CUU 52

2.1 Thực nghiệm ủ phan compost : oe -.522.2Phuong pháp kiểm tra và kiểm soát quá trình ủ phân compost 562.3Trồng cây thử nghiệm sử dung phân compost 602.4Phương pháp phân tích 612.5Phucmg pháp xử lý số liệu 61

CHƯƠNG 3 KET QUA VÀ THẢO LUẬN 6

3.1 Kết quả thực nghiệm ủ phân compost 63.1.1 Thùng ủ phân compost 6

3.1.2 Kết quả a phân compost hiệu khí và yom khí không EMIC 6

3.2 Biển đổi của nước rỉ rác phát sinh trong quá trình phân hủy sinh học 72

¬ -3.4 Xây dựng chương trình truyền thông môi trường cho rác thải sinh hoạt đô

3.41 Phân tích đối tượng tn3.4.2 Xác định mye

3.4.3 Lựa chọn loại thông

3.4.4 Dinh giá chương trình truyền thông môi trường

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHI - 90

KẾT LUẬN ceeeeneeorrreennneeoernner 90

KIEN NGHỊ sn

TÀI LIEU THAM KHẢO ° : : 96

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Biểu diễn mối quan hệ giữa độ 4 và không khí (nghĩa là oxy)Hình 1.2: Quy trình công nghệ hệ thống Compost Lema.

Hình 1.3: Quy trình công nghệ compost Steinmueller

Hình 1.4: Sơ đồ day chuyển công nghệ xử lý rác thải Hà Nội.

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng 1.1 Thành phần vật lý của chất thải rin " 15

Bảng 1.2 Thành phi ất thải rin 7n tổ trong các loi c Bang 1.3 Điều kiện tố ‘uu cho quá trình ủ phân compost - 25tải 28

Bảng 1.4 Hàm lượng N và tỷ lệ C:N có trong loại rác thai và chất

Biểu đồ 1.1: Sự biển đổi của pH biểu diễn theo thời gian trong quá trình sản xuất

Bảng 2.1: Mô tả các thùng thí nghiệm

Bang 2.2: Các yếu tổ môi trường ảnh hưởng đến vi sinh vật 60

Bảng 3.1 Bang tổng hợp khôi lượng rác hữu cơ đưa vào thủng ủ 6

1 : Sự sụp giảm của khối rác thé hiện.

Bảng 3.3: Nhiệt độ trong q\Biểu đồ 3.

Bảng 3.4 Nhiệt độ trong quá trình ủ phân sinh học : 7tình ủ phân sinh học,

Sự sụp giảm của khối rác thể hi

biển của nước thải 2

Bảng 3.5 : So sánh lượng nước ri rác tạo thành và di

Biểu đồ 3.3 Dibiển của nướcic trong quá trình ủ phân sinh học 74và Photpho 14

Bang 3.6: Kết quả phân tích chat hữu cơ, Nitơ tổng s Bang 3.7 Độ am theo phương pháp sấy

Bảng 3.8 Giá trị của pH trong các giai đoạn của quá trình ủ.Bảng 3.9 Tiêu chi đánh giá tài liệu truyền thông.

ĐANH MỤC TỪ VIẾT TÁT

Ký hiệu /Viết tắt Nội dung diễn dải

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

VK Vi khuẩn

VSV Vi sinh vật

MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài:

Ngày nay, 6 nhiễm môi trường do quá trình phát thải trong sản xuất nông nghiệp đang trở thành vấn đẻ lớn đối với các quốc gia đang phát triển, đặc biệt là nước.

nông nghiệp như Việt Nam Việc lạm dụng các loại phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp và quá tình xử lý các phụ phẩm, chất thải

trong trồng trọt, chăn nuôi chưa triệt dé, Hoá chất sử dụng ngày càng nhiễu nhưng các biện pháp làm sạch môi trường đồng ruộng, diệt trừ mim bệnh trước

khi bước vào vụ sản xuất mới lại ít được nông dân quan tâm Do vậy lượng phân

bón và hod chất bảo vệ thực vật còn đọng lại trong đất khá lớn đã gây ô nhiễm.

môi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe con người Bên cạnh đó, chất thải từ chănmuôi không qua xử lý én định và nước thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi

trường gây ô nhiễm nghiêm trọng.

Hà Nội, thủ đô của Việt Nam, trung tâm kinh tế văn hóa chính trị xã hi , là một

trong những thành phố lớn nhất nước, nơi có mật độ dân cư đông thứ hai trong cả nước, Theo kết quả của một số bài báo năm 2015, trên địa bàn Hà Nội lượng rác sinh hoạt thải ra môi trường là khoảng 5.400 tắn, cao điểm lên tới trên 7.000

tin, khối lượng rác sinh hoạt tăng trung bình 15% một năm, tổng lượng rắc thải ra ngoài môi trường lên tới 5.000 tắn/ngày Cho đến nay thì biện pháp xử lý rác

thải sinh hoạt đô thị Hà Nội chủ yếu vẫn là dem đi chôn lấp, mà lượng rác thải sinh hoạt hàng ngày rất lớn đặc biệt chủ yếu nhiều thành phan hữu cơ, khi dem chôn lắp tăng lượng CH4 do phản ứng ky khí, gây hiệu ứng nhà kính lớn nhiễu lin so với CO2 Với một lượng rác hữu cơ lớn vậy nếu cứ thải ra môi trường liên tục thì sẽ vô cùng ô nhiễm, mặt khác sẽ làm lãng phí nguồn tài nguyên từ

‘Tir những bắt cập trên tôi quyết định lựa chọn dé tài: “Nghiêm cứu thực nghiệm làm phân compost từ rác thải sinh hoạt đô thị Hà Nội và ứng dụng dé trong

inh hoạt thải ra môi

một số cây rau ngắn ngày ” nhằm giải quyết lượng rác thải

trường, đồng thời có chiến lược phương hướng sử dụng nguồn tài nguyên là rác để phục vụ cho như cầu hàng ngày trên diện rộng địa bàn toàn thành phổ.

2, Mục tiêu của Đề

2.1, Mục tiêu trước mat.

~ Lâm cho người dân quan tâm hơn về rác thải do hoạt động sinh hoạt của mình ~ Giúp cho người dân nắm bắt được quy trình làm phân hữa cơ tại nhà.

~ Tạo kiến thức, nền tảng cho các dé tài nghiên cứu tiếp theo sau này.

- Giúp người dân phân loại rác tại chỗ tốt hơn.

2.2 Mục tiêu lâu đài.

~ Lượng rác sinh hoạt được giảm thiểu.~ Tiết kiệm kinh phí cho người dân,~ Giảm sử dụng lượng phân bón hóa học.~ Bảo vệ môi trường.

3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứ

3.1 Pham vi nghiên cứu.

- Trung tâm thành phố Hà Nội

3.2 Đối tượng nghiên cứu.

~ Thành phần rác thải là rác hữu cơ như ; Cơm thừa, cong rau, vỏ trái cây.

4, Phương pháp nghiên cứu:

4.1 Phương pháp kế thừa, tông hop.

~ Tài liệu về điều kiện tự nhiên - thủy văn và điều kiện kinh tế - xã hội tại khu.

vực nghiên cứu.

- Tài liệu về công tác quản lý môi trường tại khu vực nghiên cứu.

- Quy trình làm phân compost từ rác thải sinh hoạt 4.2 Phương pháp khảo sát điều tra thực địa.

Khảo sát hiện trạng môi trường và tình hình xử lý rác thải tại khu vực nghiên

4.3 Phương pháp thực nghiệm.

én hành lấy mẫu tại khu vực nghiên cứu và phân tích mẫu trong phòng thí

- Thông qua quá tình quan tắc trong thời gian thực nghiệm để đánh giá hiệu

quả sản phẩm nghiên cứu.

4.4 Phương pháp phân tích, xử lý số liệu

Dùng các phần mềm tính toán như Excel, xử lý các số liệu thu thập trong quá

trình thí nghiệm và tién hành tính toán số liệu.

5 Kết qua dự kiến được:

~ Xác định được thời gian phân hủy rác hữu cơ quy mô hộ gia đình

So sinh hai mô hình ủ phân compost sử dụng và không sử dụng chế phẩm sinh

~ Lựa chọn vật liệu chế tạo thùng phục vụ cho việc ủ phân compost.

- Xây dựng mô hình làm phân compost quy mô hộ gia đình.

10

~ Ứng dụng tính hiệu quả của phân compost với một số cây rau ngắn ngày.

~_ Xây dựng chương trình truyền thông mô hình để nhân rộng phổ biển trên địa bàn toàn thành phố.

"

CHƯƠNG 1 TONG QUAN

1-1 Đặc điểm rác thải hữu cơ từ hoạt động sinh hoạt

“Trong cuộc sống hàng ngày, con người không chỉ tiêu thụ và sử dụng một số lượng lớn các nguyên liệu, thực phẩm để tổn tại và phát triển, ma đồng thời cũng

vứt thải cho thiên nhiên và môi trường sống lượng rác thải có nguy cơ hủy hoại môi trường, làm mat cảnh quan môi trường Một trong số lượng rác thải đó là rác thải hữu cơ từ các hộ gia đình.

Rac thai từ hoạt động sinh hoạt ngày càng chiếm một khối lượng và tỷ lệ rác thải

tất lớn so với các rác thải vô cơ khác.

Rée thải từ hoạt động sinh hoạt là những vật liệu dễ phân hủy, và gây thối rữa Réc thải từ hoạt động sinh hoạt được thu gom phân loại riêng tại nguồn, gây khókhăn cho vic xử lý rắc,

Rác thai hữu cơ từ hoạt động sinh hoạt sẽ khó được tân dụng tai chế thành phân

hữu cơ nếu không được phân loại tại nguồn Vì vậy cần phải được thu gom và phân loại riêng trong những chất liệu đặc biệt dễ phân hủy.

Với thành phần, đặc điểm của rác thải hữu cơ từ hoạt động sinh hoại thì con

người chúng ta không ngừng nâng cao hiểu biết và tim ra những phương pháp.

hữu hiệu nhất dé góp phần nâng cao đời sống và đặc biệt là bảo vệ môi trường sống của nhân loại Và xử lý được rác thải nhà bếp người ta đã ứng dụng nhiễu nhà máy chế biển phân compost, các nhà máy tái chế rác thải sinh hoạt

Với xu hướng xử lý rác thải thân thiện với môi trường thì mô hình sản xuất phan

compost từ rác thai sinh hoạt với quy mô hỗ gia đỉnh là một trong những biệnpháp không những giúp giảm thiểu được tổng lượng rác thải mà còn tạo cho

người dân chúng ta bắt đầu tiếp xúc với việc nghiên cứu khoa học Sản xuất ra

lượng phân compost phục vụ cho trồng cây rau ngắn ngày ở các hộ gia đỉnh đô

Nguén gốc phát sinh chất thải rắn.

‘Chit thải rắn sinh hoạt phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, có thé ở nơi này hay

ở nơi khác; chúng khác nhau về số lượng, kích thư, phân bổ về không gian.

'Việc phân loại các nguồn phát sinh chất thải rin đóng vai trò quan trong trong

công tác quản lý chất thải rắn Chất thải rắn sinh hoạt có thể phát sinh trong hoạt

động cá nhân cũng như trong hoạt động xã hội như từ các khu dân cư, chợ, nhàhàng, khách sạn, công sở, trường học, công trình công cộng, các hoạt động xâyđựng đô thị và các nhà máy công nghiệp.

Tinh chất vật lý:

Những tính chất vật lý chủ yếu của chất thải rắn bao gồm: khối lượng riêng,

độ am, kích thước hạt và sự phân bổ kích thước, khả năng giữ nước và độ xốp của chất thải rắn đã nén,

Khối lượng riêng: là khối lượng chat thai rắn trên một don vị thể tích, tinh bằng kg/m’ Khối lượng riêng của chất thải rắn tùy thuộc vào điều kiện mà rác tổn tại như rác chứa trong thing không nén hay là trong thing đã nén, rác để

ngoài tự nhiên, và còn khác nhau tùy theo từng vị trí địa lý, giữa các mùa trong

năm, thời gian lưu trữ Khối lượng riêng của chất thải rắn lấy từ các xe rác dao động từ 180 - 420 kg/m’, giá trị đặc trưng vào khoảng 300 kg/m’,

+ Độ am: được thể hiện theo hai cách là tinh theo thành phần phan trăm khối lượng ướt và thành phan phần trăm khối lượng khô Trong quản lý chất thải rắn phương pháp tính theo thành phần phần trăm khối lượng ướt thường được sử

dụng hơn, và được tính như sau

a= ((W-d)/W}*100

Trong đó a: độ am, % khối lượng.

B

W: khối lượng mẫu ban dau, kg

d: khối lượng mẫu sau khi say khô ở 105°C, kg.

+ Kích thước và cấp phối hạt: đóng vai trỏ quan trọng trong việc tính toán và

kế các phương tiện thu hồi vật liệu, đặc bi ang lọc phân loại bằng in chia loại bằng phương pháp từ tính.

áy hoặc pl

+ Khả năng giữ nước thực tế: là toàn bộ lượng nước mà chất thải có thể giứ lại

trong mẫu chất thải đưới tác dụng của trọng lực Khả nang giữ nước của chit

thải rắn là một chi tiêu quan trọng trong tính toán xác định lượng nước rò rỉ từ

bãi rác Khả năng giữ nước thực tế thay đổi phụ thuộc vào lực nén và trạng thái

phân hủy của chất thải Khả năng giữ nước của hỗn hợp trong trường hợp không.

nén từ các khu dân cư và thương mại dao động khoảng 50-60% (đây là độ âm tối

ưu thuận lợi cho quá trình ủ phân sinh học).

+ Độ thấm (tính thắm) của chất thải đã được nén: là tính chất quan trọng, chỉ

phối và điều khiển sự di chuyển cũa dòng chat long, các khí bên trong, Dựa vào

tính chất này chúng ta có thé tinh toán thiết kế các hệ thống thu mux

thống thôi khí trong bãi rác, cũng như trong công nghệ ủ phân sinh học.

4

Kim loại không thép | 26 3L 128 | 320Kim loại thép ow) 4 Lén g | 19 |

Bui, tro, gach 320.960

Nguén: Trần Hiếu Nhuệ - Quản Lý Chất Thai Rin

Is

“Tính chất hóa học của chat thải rắn

Đóng vai trò quan trong trong việc đánh giá các phương pháp, lựa chọn phương

thức xử lý và tái sinh chất thải Như với các thành phần hữu cơ ta có thể tiến

hành ủ phân sinh học hoặc làm thức ăn cho gia súc Hay khả năng đốt cháy vật ất thải rắn.

liệu rác tùy thuộc vào thành phần hóa học của cl Các tính chất hóa học của chất thải rắn cin quan tâm:

~_ Điểm nóng chảy của tro: là nhiệt độ đốt cháy chất thải dé tro sẽ hình thành một khối chất rắn (gọi là clinker) do sự nấu chảy và kết tụ Nhiệt độ nóng chảy để hình thành clinker từ chất thải rin trong khoảng 1100 — 1200°C.

- Các nguyên tổ cơ bản bao gồm các nuyên tổ Carbon (C), Hydro (H), oxy (O), Nito, Lưu huỳnh (S), và tro Kết quả phân tích cuối cùng thường được dùng dé

có thích hợp cho quá trình chuyển hóa sinh học làmpha

- Các chất đinh dưỡng và nguyên tổ vi lượng: nếu thành phần hữu cơ có trong

hữu cơ sinh học hay không.

chất thải rắn được sử dụng sản xuất ác sản phẩm nhờ các quá trình chuyển hóasinh học như phân hữu co, ethanol, methane thìlượng về chất dinh dưỡng, và nguyên 16 vi lượng có sẵn trong chất thải rắn đóng vai trở quan trọng nhằm đảm bảo dinh dưỡng cho VSV cũng như yêu cầu của sản phẩm sau khi chuyhóa sinh học.

Bảng thành phan các nguyên tế trong chất thải rắn tử khu dân cư.

16

Bảng 1.2 Thành phần các nguyên tổ trong các loại chất thải rắn Phan trăm khối lượng (% )

Nguồn: George Tchobanoglous, 1993

‘Tinh chat sinh học:

Các chất hữu cơ đều có thé phân hủy sinh học ngoại trừ nhựa, cao su, da Các thành phẫn được phân loại vẻ phương diện sinh học thành các dạng hợp

17

chất khác nhau để đánh gía chủng VSV tham gia xử lý sinh học chiếm ưu thé

Cụ thể như gồm các dạng vật chất như:

Các phân tir hòa tan được trong nước: đường, tỉnh bột, amino axit, và các axithữu cơ khác

Bán cellulose: các sản phẩm ngưng tụ của đường 5 và 6 carbon.Cellulose: sản phẩm ngưng tụ của đường glucose 6 carbon

Dau, mỡ, va sáp: là những ester của aleohols và axit béo mạch dài Lignin: là hợp chất cao phân tử các vòng thơm va các nhóm methoxyl Lignocelluloza: hợp chất do lignin và celluloza kết hợp với nhau Protein: chất tạo thành từ sự kết hợp chuỗi các amino axit.

Đối với chất thải rắn đô thị hầu hết các chất hữu cơ đều có thể được chuyển hóa sinh học thành khí, các chất vô cơ và các chat tro khác Đây là điều

kiện tốt cho phương pháp ủ phân sinh học Tính chất sinh học được thể hiện qua

3 chỉ tiêu sau:

Kha năng phân hủy của các thành phần chất hữu cơ:

‘Ham lượng chất rắn bay hơi (VS) được xác định bằng cách nung ở nhiệt

độ 550°C, thường được sử dụng dé đánh giá khả năng phân hủy sinh học của

chất hữu cơ tronghơi (VS) để

thải rắn Tuy vậy, việc sử dung him lượng chất rắn bay diễn khả năng phân hủy sinh học của chất hữu cơ trong cl

thai rin thường không chính xác vì một số thành phin chất hữu cơ đễ bay hơi

nhưng lại khó phân hủy như gi iy in, báo Cũng có thể sử dụng ham lượng lignin,có trong chất thải để xác định tỷ lệ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh

học.Trong thực tế chất thải rắn thường được phân loại theo thành phần phân hủy

chậm và phân hủy nhanh.

b Sự hình hành mùi hôi: phát sinh khi chat thai rin được lưu trữ trong thời gian đài ở một nơi giữa các vị trí thu gom, trạm trung chuyển, và nơi chôn lấp, nhắt làtại các nơi có khí hậu nóng âm.

e Sự phát sinh rudi nhặng: ở các vùng khí hậu ấm áp, nóng ẩm, sự sản sinh ruồi nhặng ở những khu vực chứa chất thai rắn là vấn dé quan trong đáng quan tâm.

18

Phân loại chất thai rấn:

‘Chit thải rắn có thé phân loại bằng nhiều cách khác nhau:

~ Phân loại dựa vào nguồn gốc phát sinh như: rác thải sinh hoạt, văn phòng,

thương mại, công nghiệp, đường phó, chat thải rắn trong quá trình xây dung hay đập phá nhà xướng,

- Phân loại dựa vào đặc tính tự nhiên như các chất hữu cơ, vô cơ, chất có thẻ

cháy hoặc không có khả năng cháy.

Tuy nhiên, căn cứ vào đặc điểm chất thải có thể phân loại chất thai rắn thành ba nhóm lớn: chất thải đô thị, chất thải công nghiệp và chất thải nguy hại.

Đối với rác thải đô thị do đặc điểm nguồn thải là nguồn phân tán nên rất khó

quan lý, đặc biệt là các nơi có đất trồng.

6 Việt Nam hiện nay có các nguồn phát sinh chất that rin sinh hoạt sau:

# Các khu dân cư ( dân cư ở các đô thị lớn, dn cư ở các khu đô thị mới, dân

cư nông thôn): do dân số ngày cảng tăng, chất lượng cuộc sống ngày càng cao, lượng chất rắn ngày càng nhiễu, việc xử lý rác thải tắn không thé đáp ứng kip nên quá sức chứa của khu vực Chất thải rắn ở khu vực này phần lớn là thực phẩm dư thừa, bao bì hàng hóa, xi than, đồ dân dụng hư hỏng, chất tây rửa tổng.

hợp, (hủy tỉnh, ra, quả ác loi chất thải này đễ phân hủy sinh học Quá tình

phân hủy sẽ tạo ra mùi hôi thối, đặc biệt trong điều kiện thời tiết nóng ẩm.

« Réc từ các chợ, Khu thương mại, siều thị, nhà hàng, khách sạn thường thải

ra các loại thực phẩm như hàng hóa, thúc ăn dư thừa, bao bì đã sử dụng, gỗ,

nhựa, thủy tỉnh, giấy Đây là thành phần rác thải có chứa các hợp chất hữu co

cao, đặc biệt là đốt với rác thải phát sinh từ các khu chợ, phân hủy nhanh, là

tốt cho quá trình ủ phân sinh học.

+ Ric thải từ các cơ quan, trường học, công sở gồm giấy, carton, nhựa, vải,

gỗ, thủy tinh, lon, rác thực phẩm

19

© Rac từ các trạm xử lý nước thải và đường ống thoát nước, hay từ các bể tự

hoại của thành phố.

‘© Rác thải của các hoạt động sản xuất nông nghiệp: rác thải ra từ các cánh đồng.

trang trai, các vườn cây rác thải thực phẩm dư thừa, phân gia súc, rác nông nghiệp, các chất thải ra từ trằng trọt, từ quá tình th hoạch sản phẩm, chế biển các sản phẩm nông nghiệp,

«Ngoài ra còn một số nguồn thải ra chat thi rắn sinh hoạt, nhưng không đặc

trưng mang số lượng ít hoặc chứa chat thải rắn của ngành đó nhiều hơn, như các

khu công nghiệp, rác từ các khu công cộng khu tham quan du lịch, vui chơi giải

trí, dịch vụ công cộng của các đô thi; khu xây dựng thải ra các chất như gỗ vụn,

sắt, thép, đất, cá, thực phẩm.

Tit cả các thành phân trên là nguồn nguyên liệu dồi đào cho quá trình ủ

phân sinh học, thu khí gasa, Phân loại theo thành phần

« Chất thải thải vô cơ: là các chất thải có nguồn gốc vô cơ thủy tinh, gốm sứ, một số đỗ dùng thải bỏ trong gia đình, nilông, tro, bụi, xi, vật liệu xây dựng như

gach, vữa, các kim loại.

+ Chất thai hữu co: là các chat thải có nguồn gốc hữu cơ như thực phẩm thửa,rau, cũ, quả, chất thải chăn nuôi dẫu mỡ.

b, Phân loại theo mức độ nguy hại:

© Chất thải nguy hại: là chất thai dé gây phản ứng, dễ cháy nổ, an mon, nhiễm.

khuẩn độc hại, chứa chất phóng xa, các kim loại nặng Dây là chắt độc hai, chứa nhiễu rồi ro, nhiễm độc, đe doa sức khỏe con người, động thực vật, và gây ra các

6 nhiễm về môi trường dat, nước và không khí nghiêm trọng Thường phát sinh

trong các ngành công nghiệp nặng, bệnh viện, lò phan ứng hạt nhân

‘© Chất thải không nguy hại: là chất thải không chứa các chất và hợp chất nguy hại Các chất này chủ yếu là rác thải trong sinh hoại, rác chợ, đô thi

e Phân loại theo trạng thái chất thải:

20

‘© Chat thải trạng thái rắn: bao gồm chat thai sinh hoạt, chất thải từ các cơ sở chế.

tạo máy, xây dựng (kim loại, da, hóa chất sơn, nhựa, thủy tinh, vật liệu xây

‘© Chat thải ở trạng thái lỏng và bán lỏng: phân bùn từ cống rãnh, bé phốt, nước

thải từ nhà máy lọc dầu, rượu bia, nước từ nhà may sản x giấy, đột nhuộm và

vệ sinh công nghiệp.

« Chí thải ở trạng thái khí: bao gồm các khí thải các hoạt động cơ đốt trong các máy động lực, giao thông, ôtô, máy kéo, tàu hỏa, nhà máy nhiệt điện, sản xuất

vat liệu

Anh hưởng của chất thải rắn tới môi trường nước.

Chat thải rắn, đặc bi là chất thải hữu cơ, trong môi trường nước sẽ bị phân hủy

nhanh chóng Tại các bãi rác, nước có trong rác sẽ được tách ra kết hợp với các

nguồn nước khác như: nước mưa, nước ngầm, nước mặt hình thảnh nước rò rỉ.

Nước rò rỉ di chuyển trong bãi rác sẽ làm tăng khả năng phân hủy sinh học trong

rác cũng như trong quá trình vận chuyển các chất gây ô nhiễm ra môi trường, xung quanh Các chất gây ô nhiễm môi trường tiềm tảng trong nước rác gồm có:

COD: từ 3000245000 mg/l, N-NH,; từ 10 * 800 mg/l, BODs: từ 2000 *

30.000 mg/l, TOC (Carbon hữu cơ tổng cộng: 1500 * 20.000 mg/l, Phosphorustổng cộng từ 1 * 70 mg/l và lượng lớn các vi sinh vật, ngoài ra có có các kim

loại nặng khác gây ảnh hưởng lớn tới môi trường nước nếu như không được xứVy.

Anh hưởng của chất thải rắn tới môi trường không khí:

Các loại rác thải đễ phân hủy (như thực phẩm, trái cây hỏng ) trong điều

kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp (nhiệt độ tốt nhất là 35°C và độ ẩm 70 *80%)

sé được các vi sinh vật phân hủy tạo ra mùi hôi và nhiều loại khí ô nhiễm khác có tác động xấu đến môi trường đô thị, sức khỏe và khả năng hoạt động của con

người

Anh hưởng của chất thải rắn tới môi trường đất:

Các chất thải hữu cơ sẽ được vi sinh vật phân hủy trong môi trường dat trong hai

điều kiện hiểu khí và ky khí Khi có độ âm thích hợp sẽ tạo ra hàng loạt các sảnphẩm trung gian, cuối cùng hình thành các chất khoáng don giản, nước,

'Với một lượng rác thai và nước rò ri vừa phải thi khả năng ty làm sạch của môi

trường đắt sẽ phân hủy các chất này trở thành các chất ít ô nhiễm hoặc không ô nhiễm.

Nhung với lượng rác quá lớn vượt quá khả năng tự làm sạch của đắt thì môi

trường đất sẽ trở nên quá tải và bị 6 nhiễm Các chất ô nhiễm này cùng với kim it độc hại và các vi trùng theo nước trong đất chảy xuống ting

loại nặng, c

nước ngằm làm ô nhiễm ting nước này.

Đối với rác không phân hủy như nhựa, cao su nễu không có giải pháp xử lýthích hợp thì chúng sẽ là nguy cơ gây thoái hóa và giảm độ phì của đất

Anh hưởng tới sức khỏe của con người

Chất thải rắn phát sinh từ các khu đô thị, nếu không được thu gom và xử lý đúng cách sẽ gây 6 nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe cộng đồng dân cư và lâm mắt mỹ quan đô thị

‘Thanh phan chất thải rắn rất phức tạp, trong đó có chứa các mim bệnh tir người

hoặc gia súc, các chất thải hữu cơ, xác súc vật chết tạo điều kiện tốt cho ruồi, muỗi, chuột sinh sản và lây lan mam bệnh cho người, nhiều lúc trở thành dich Một số vi khuẩn, siêu vi khuẩn, ký sinh trùng tn tại trong rác có thé gay

bệnh cho con người như: bệnh sốt rét, bệnh ngoài da, dịch hạch, thương han,tiêu chảy, giun sắn, lao.

Phan loại, thu gom và xử lý rác không đúng quy định là nguy cơ gây bệnh nguy

hiểm cho công nhân vệ sinh, người bởi rác, nhất là khi gặp phải các chất thải rắn nguy hại từ y tế, công nghiệp như: kim tiêm, ống chích, mim bệnh, PCB, hop

chất hữu cơ bị halogen hóa

Tại ic bãi rác lộ thiên, nếu không được quản lý tốt sẽ gây ra nhiều vấn đề

nghiêm trọng cho bãi rác và cộng đồng dân cư trong khu vực như: gây ô nhiễm không khí, các nguồn nước, nhiễm đất và là nơi nuôi dưỡng các vật chủ trung gian truyền bệnh cho người

Rác thải nếu không được thu gom tốt cũng là một trong nhữi căn trở dong chảy, làm giảm khả năng thoát nước của các sông rạch và hệ thống,thoát nước đô thị,

Đặc diém rác thai hữu cơ từ hoạt động sinh hoại:

“Theo định nghĩa khoa học thì rác thải hữu cơ từ hoạt động sinh hoạt là thành

phần tàn tích hữu cơ của các chất hữu cơ phục vụ sinh hoạt của cong người.

“Chúng không được con người sử dụng nữa và vit thải trở lại môi trường sốngthì được gọi là rác thải từ hoạt động sinh hoạt

Rac thai từ hoạt động sinh hoạt ngày càng chiém một khối lượng và tỷ lệ rác thải rất lớn so với các rác thải vô cơ khác.

Rac thải từ hoạt động sinh hoạt là những vật liệu dễ phân hủy, và gây thối rita, 'Rác thải từ hoạt động sinh hoạt được thu gom phân loại riêng tại nguồn, gây khó

khăn cho việc xử lý rác.

Ric thai hữu cơ từ hoạt động sinh hoạt sẽ khó được tân dụng tái chế thành phân.

hữu cơ nếu không được phân loại tại nguồn Vì vậy can phải được thu gom và phan loại riêng trong những chat liệu đặc biệt dễ phân hủy.

Với thành phần, đặc điểm của rác thải hữu cơ từ hoạt động sinh hoạt thì con người chúng ta không ngừng nâng cao hiểu biết và tim ra những phương pháp hữu hiệu nhất để góp phần nâng cao đời sống và đặc biệt là bảo vệ môi trường,

xống của nhân loại Và xử lý được rác thải nhà bếp người ta đã ứng dụng nhiề nhà máy chế biển phân compost, các nhà máy tái chế ré thải sinh hoạt

Với xu hướng xử lý rác thải thân thiện với môi trưởng thì mô hình sản

xuất phân compost từ rác thải sinh hoạt với quy mô hô gia đình là một trong

những biện pháp không những giúp giảm thiểu được tổng lượng rác thải mà còn tạo cho người dan chúng ta bắt đầu tiếp xúc với việc nghiên cứu khoa học Sản xuất ra lượng phân compost phục vụ cho trồng cây rau ngắn ngày ở các hộ gia

đình đô thị

1.2 Định nghĩa phân Compost

Phân Compost hay còn gọi là phân hữu cơ vi sinh là sản phẩm phân bón đượchợp c

nhau, có tác động của vi sinh vật hoặc các hợp chất sinh học được chuyển hóatạo thành thông qua quá trình lên men vi sinh và cái có nguồn gốc khác

‘cau sản xuất mà cóthé cân đối phối trộn các.

phân liệu sao cho cây trồng phát triển tốt nhất mà không phải bón bắt kỳ các loại phân nào Phân vi sinh có thé dùng để bón lót hoặc bón thúc Loại phân này có

ham lượng dinh đưỡng cao nên khi bón trộn đều với đất Nếu sản xuất phù hợp.

với thung loại cây trồng thi đây là loại phân hữu cơ tốt nhất

1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm phân Compost.

Composting được hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiểu khí các chất thải hữu

co đến trạng thái ởn định dưới sự tác động và kiểm soát của con người, sản

pha ‘inh diễn ra chủ yêu giống như

điều kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật

giống như min được gọi là compost Quá

hủy trong tự nhiên, nhưng được tăng cường và tăng tốc bởi tôi ưu hóa các.

Chính xác những chuyển hóa hóa sinh chuyển ra trong quá trình composting vẫn chưa được nghiên cứu chỉ tiết Các giai đoạn khác nhau trong quá tình

ing có thé phân biệt theo biển thiên nhiệt độ như sau:

1 Pha thích nghỉ (latent phase): là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghỉ

với môi trường mới.

2 Pha tăng trưởng (growth phase): đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá

trình phân hủy sinh học đến ngưỡng nhiệt độ mesophilic (khu hệ vi sinh vật chịu

3, Pha uu nhiệt (thermophilic phase): là giai đoạn nhiệ

giai đoạn ôn định hóa chất thải va iêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu qua nhất 4 Pha trưởng thành (maturation phase): là giai đoạn nhiệt độ đến mức

mesophilic và cuối cùng bằng nhiệt độ môi trường Quá trình lên men Lan thứ

bai xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo min (là quá trình

chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi,

it ) và cuỗi cùng thành min,

Ngoài sự có mặt c ih cần thiết, những yêu tổ chính ảnh hưởng lên quá

trình sản xuất compost chia làm 3 nhóm chính: Dinh dưỡng, môi trường và vận

Bang 1.3 Điều kiện tối uu cho quá trình ủ phân compost.

Thông số Khoảng hợp ly Khoảng tôi ưu

Nguồn dinh dưỡng nhất định trong chất thải chỉ được các vi khuẩn sử dụng nếu có sẵn Tính “e6 sin” thể hiện dưới 2 mặt — gọi là hoá học và vat lý Một chất

dinh dưỡng được gọi sẵn” vé mặt h với 1 loại vi khuẩn hoặc 1

nhóm vi khuẩn néu nó là 1 phan của phân tử cho phép dé dang bị 1 loại hay nhiều loại VK tắn công Thông thường sự tin công, có nghĩa là sự bẻ gay chất

25

hữu cơ hay phân hủy, được thực hiện bởi enzym mà VK có hoặc có khả năng

tông hợp Tính "có sin” về mặt vật lý có nghĩa là khả năng VK có thể tiếp cận Nó phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng hoặc thé tích trên diện tích bề mặt hạt rác

thải, những đại lượng này phụ thuộc vào kích cỡ hạt chất thải 1.3.1 1Nguyén 16 đu lượng và ví sinh

Những chất dinh dưỡng có thể được phân thành 2 loại: “da lượng” và

lượng” Các nguyên tổ đa lượng bao gồm: C, N, P, Ca và K Tuy nhiên, ham

cin hiện diện với hàm lượng “vét", chúng thường được gọi là “nguyên tố vết

không thé thiếu” Trong thực tế, hầu hết chúng trở nên độc nếu nồng độ vượt quá

t không thểnhững nguyên tổ

hết những nguyên tổ dang vết có vai trò trong vi

Co chất là nguồn gốc cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng va vi lượng cần thiết Cho dù có sự bat ôn định trong quá trình hoạt động, nhưng trong thực tế, muốn có lợi ích bắt buộc phan lớn hoặc tắt cả cơ chất của quá trình sản xuất ‘compost phải là chất thai Sự bat én định được dé cập đến ở đây có nguyên nhân là do giữa các nguyêt 1 số chấtliệu khác nhau có những di biệt về sự *

Những dị bid

dinh đường đối với vi khuả về sự "sẵn có", đến lượt nó, lại phụ.thuộc vào sự chỗih lệch độ bền giữ:ác phân tử hữu cơ trước sự tấn công của vi

khuẩn, Va sự chênh lệch độ bên là nguyên nhân dẫn tới những khác biệt về tốc độ quá trình Ví dụ những vật liệu có độ bền cao là lignin (gỗ) và chitin (lông vũ, động vật có vỏ cứng) và vài dạng xenlulô.

1.3.1.2 Tỷ lệ C:N (carbon/nita)

Tỷ lệ C:N là hệ số đỉnh dưỡng chính Dựa trên nhu cầu carbon và nitơ tương đối

cho sự phát triển của tế bào, tỷ lệ trên lý thuyết là 25:1 Tỷ lệ này nhắn mạnh

chủ yếu vào lượng carbon; bởi vì trong sự trao đôi chất của vi khuân và tổng

hợp tế bào chất, lượng Carbon được sir dụng nhiều hơn Nitơ Theo đó, lượng C

không chỉ được sử dụng trong sự hình thành thành tế bào hay màng tế bào, chất

26

nguyên sinh, và tổng hợp các sản phẩm để lưu trữ, mà phần lớn chúng được ôxy

hóa tạo ra CO2 trong quá trình trao đổi chất Ngược lại, N chỉ được sử dụng như1 chất dính dưỡng được gọi là thành phần thiết yêu của nguyên sinh chất Donhiều C hơn so với N Trong quản lý chất thai, tyđó, quá trình chuyển ho

lệ C:N biển động rat lớn Nói chung, tỷ lệ này lớn hơn tỷ lệ 8-100C "có sẵn”: IN

“có sẵn” (cần ghi chú sự nhắn mạnh ở chỗ “có sẵn”) Trong thực tiễn sản xuất ‘compost, ty lệ này vào khoảng 20:1 đến 25:1 Theo kinh nghiệm chung, nếu ty lệ C:N vượt quá giới hạn vừa 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 N trong 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 sự bay hơi của NH3,

Ở 1 nước đang phát triển, tỷ lệ C:N không thuận lợi, cao có thể được hạ thấp

xuống bằng cách bé sung thêm chat thải có nhiều nitơ vào nguyên liệu đầu vào "Nếu khả năng kinh tế cho phép, có thé hạ tỷ lệ C:N bằng cách thêm phân bón N

nhiều C có t é được sử dụng dé nâng tỷ lệ C:N thấp Nồng độ N và tỷ lệ C:N

trong các loại rác thải và chat thải khác nhau được liệt kê trong bảng dưới.

Phân tích C và

‘Trong những phương pháp phân tích hữu ích để xác định lượng N, phương pháp

Kjeldahl tiêu chuẩn vẫn luôn là phương pháp vita thực tiễn vừa có chất lượng, Xác định lượng C rất khó khăn ở những nước đang phát triển bởi vì nó cần được trang bị thiết bị phân tích dit tiền và người phân tích cũng cần có kỹ năng

chuyên môn cao Để có được mẫu đại diện rong phạm vi nghiên cứu do cá

phương pháp phân tích hiện nay đề xuất, rit hep và là công việc hết sức khó khăn, nhất là khi với lượng chat thải hỗn tap như chat thải rắn.

Phuong pháp “Stop-gap” (tạm gọi là “lap đầy khoảng trong”) thích hợp với sản xuất compost trong quản lý chất thải rắn được dùng để tính toán him lượng C

dựa trên một công thức phát hiện vào 1950 Cong thức như sau:

‘Theo bảng báo cáo những giá trị xác định bằng công thức nằm trong khoảng 2%

~ 10% các giá trị thu được trong phòng thí nghiệm.

“Trong trường hợp không phân tích được C và N.„ người ta có thé đưa ra 1 giả định khả thi dựa trên thành phần cơ chất

thô (loại ráthực phẩm trong quá tinh chuẩn bị nấu ăn, hay trong quá

chuẩn bị những thứ dé nắu ăn, hay các loại phân tươi) màu xanh (hay tính theo

màu) đối với chất thải khô, không xanh dao động trong khoảng 1-4, tỷ lệ C:N sẽthuộc phạm vi “cho phá

1.3.2 Những yếu tổ Môi Trường

Những yếu tố môi trường chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình sản xuất compost là nhiệt độ, nồng độ pH, độ am, và độ thông khí Ý nghĩa của các yếu tố môi

trường đối với quá tình sản xuất compost là chúng có thé là từng yếu tổ hoặc

nhiều yếu tố kết 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 tổ dinh dưỡng

và yếu tố môi trường đều tiến dẫn tới sự tối ưu.

Nếu khiếm khuyết một yếu tố bắt kỳ nào đó sẽ hạn chế tốc độ và mức độ phân hủy, yếu tố bị khiếm khuyết chính là yếu tố làm hạn chế quá trình Cần hết sức.

ưa tâm ghỉ nhớ rằng yếu tổ cuối cùng làm hạn chế quá trình sản xuất compost là

yếu tổ tạo nên các quan thé vi sinh vật khác nhau thuộc về di truyền.

1.3.2 Nhiệt độ

Mặt dù có những lập luận rất thuyết phục nói về sự thuận lợi của quá trình sản xuất compost ở khoảng nhiệt độ thenmophilic và mesophilic trong việc sản xuất ra sản phẩm compost, nhưng vẫn còn rất nhiều nghi vấn vẫn đang được tranh cãi vé quá trình sản xuất compost.

Lý do là trong quá trình sản xuất compost bình thường, quá trình bắt đầu từ

nhiệt độ thường khoảng nhiệt độ mesophilic), tăng nhiệt độ từ từ và dat tới

khoảng nhiệt độ thermophilic, sau đó lại giảm xuống khoảng nhiệt độ

29

mesophilic Quá trình sản xuất compost nào cũng tăng và giảm nhiệt độ như vậytrừ khi tiến hành biện pháp ngăn chân nào đó.

"Nếu nhiệt độ trên 65°C quá trình sản xuất compost hầu như sẽ bị ảnh hưởng xắu

1 cách nghiêm trọng Lý do là vi sinh vật hình thành bào tử tại mức nhiệt độ cao.hơn 65°C Trừ khi chúng là VSV hoạt động trong khoảng nhiệt độ thermophilic, nếu không chúng sẽ rơi vào giai đoạn nghỉ hoặc chết Vì vậy phương pháp sản

xuất compost hiện nay sử đụng quy tình vận hành được thiết kế

cao hon 60°C.

ánh nhiệt độ

1.3.2.2 Độ pH

Độ pH của khối ủ thông thường thay đổi theo thời gian, như biểu diễn trên đường cong trong hình dưới Như trên hình biểu diễn, vào giai đoạn đầu của quá

trình sản xuất compost, độ pH thường bị giảm xuống , tuy nhiên chẳng bao lâu

sau nó bat đầu tăng lên đến pH cao như pH = 9 Sở di ban đầu pH giảm xuống là

do những phản ứng tạo thành acid hữu cơ, những acid này sẽ đóng vai trd là cơ

chất cho quần th vi sinh vật kế dp,

"Đường biểu điễn độ pH sau đó tăng lên tương ứng với việc VSV sử dụng những acid vừa sinh ra trong giai đoạn trước

Bởi vi độ pH tối thiểu trong giai đoạn giảm xuống ban đầu không gây te chế đối với hầu hết các loài VSV, không cần thiết phải có chất đệm và nếu có thậm chí

nó có thé còn gây hệ quả bat lợi

Ví dụ ng pH, người ta ding nước vôi trong Ca(OH, vige này có thé dẫn

đến sự thất thoát N đưới dạng NH3-N tại nhiệt độ tương đối cao

‘Hon nữa một vài nhà nghiên cứu báo cáo rằng có thể thêm vôi vào quá trình san

xuất compost từ rác thải trái cây, bởi vì trong giai đoạn đầu, độ pH thường giảm xuống đột ngột hơn.

30

Một đặc điểm quan trọng của vi Ất compost từ rác thải đô thị là mỗi quan hệ mật thiết giữa độ ẩm và sự thông khí, đặc bi inh sản

xuất compost theo phương pháp đánh luống (windrow composting), Cơ sở của mối quan hệ nà

ly dựa trên thực tế nguồn oxy chủ yếu cần cung cấp cho quần

khuẩn là không khí giữ lại trong những khe hở giữa những hạt chất thải.

Việc khuếch tán oxy trong không khí vào bên trong khối chất thải dé thỏa man nhu cầu oxy của vi sinh vật là không quan trọng lắm Bởi vi trong các khe hở

giữa những hat cl ất thải còn chứa độ ẩm tự do trong khối ủ, giữa độ ẩm và oxy

6 sẵn phải có một sự cân bằng, Đề tiện sử dung, sự cân bằng này có thé được gọi tên là “độ am cho phép” Theo đó nó sẽ ở mức mà nếu cao hơn nữa sự thiểu cty sẽ diễn ra và tình trạng ky khí sẽ bắt đầu phát triển

“Trong những tính chất vật lý của cơ chất ảnh hưởng lên im cho phép” có

yếu tố “kha năng chịu lực của cấu trúc” của các hạt trong cơ chất “Khả năng chịu lực của cấu trúc” này quyết định hạt trong cơ chất có dé bị ảnh hưởng hay

không trước sự biến dạng và lực nén

aL

Yếu tố độ ẩm ít ảnh hưởng đến sự làm thông khí trong những phương pháp sản

xuất compost sử dụng thùng kin để tiến hành quá trình (in-vessel compost

system), trong đó chất thai bị đảo trộn gần như liên tục bằng máy Tuy nhiên

trong những hệ thống đóài sự hạn hẹp của các khoảng hở giữa các hạt, còn.

có những yếu tổ khác làm ảnh hưởng đến ngường trên của "độ Am cho phép” Sự thu hẹp dẫn các khoảng hở giữa các hạt là khuynh hướng chung của vật liệu

dính kết lại với nhau tạo thành khối tròn Khuynh hướng này phát triển tir từ cho

tới khi toàn bộ khối vật liệu chuyển sang dang bùn nhão (slurry) Pham vi độ âmtại thời điểm này trùng khớp với mức độ ẩm cao nhất cho phép,

Trong những tính chất vật lý của cơ chất ảnh hưởng lên *độ ẩm cho phép” có.

yếu tổ “kha năng chịu lực của cấu trúc” của các hạt trong cơ chất “Kha năng,

chịu lực của cấu trúc” này quyết định hạt trong cơ chất có đễ bị ảnh hưởng hay không trước sự biển dạng và lực nén.

Hình 1.1: Biểu diễn mỗi quan hệ giữa độ âm va không khí (nghĩa là oxy)

'Yếu tổ độ ẩm ít ảnh hưởng đến sự làm thông khí trong những phương pháp sản

xuất compost sử dụng thùng kin để tiến hành quá trình (in-vessel compost

system), trong đó chất thai bị đảo trộn gan như liên tục bằng máy Tuy nhiên

trong những hệ thống đó, ngoài sự hạn hẹp của các khoảng hở giữa các hạt, còn 6 những yếu tố khác làm ảnh hưởng đến ngưỡng trên của *độ âm cho phép” Sự thụ hẹp dan các khoảng hở giữa các hạt là khuynh hướng chung của vật liệu

dính kết lại với nhau tạo thành khối tròn Khuynh hướng này phát triển từ từ cho tới khi toàn bộ khối vật liệu chuyển sang dang bùn nhão (slurry) Phạm vi độ 4m tại thời điểm này trùng khớp với mức độ âm cao nhất cho phép.

ầm quan trọng của việc giữ độ âm của cơ chất trên 40% đến 45% thường bị coi

nh sản xuiki

nhẹ trong quá compost Điều này thực chất rất quan trọng bởi vì độ âm thấp hơn sẽ kim him hoạt động của vi khuẩn và tắt cá_ vỉ khuẩn ngừng hoạt động tại độ âm 12%.

1.3.2 4HỆ thẳng vi sinh vật

Vi sinh vật có một đóng góp vô cùng quan trọng đến thời gian ủ phân compost Với một hệ thống vi sinh vật được tuyển chọn tốt thì không những thời gian ủ được rút ngắn mà chất lượng phân bón cũng đảm bảo hơn.

'Các vi sinh vật có mặt trong quá trình ủ phân compost bao gồm vi khuẩn, nắm,

men, khuẩn tia Người ta xác định hau hết các loài trong nhóm vi sinh vật nêu

trên đều có khả năng phân giải gần hết các hữu cơ thô trong rác thải Tắt nhiên mỗi loài sinh vật có khả năng tốt nhat dé phân hủy một dang chất hữu cơ nào đó Ví dụ nấm men, khuẩn tia hoạt động rất mạnh đối với cellulose và

hemicelluloses Quá trình trao đổi chất là hiện tượng phổ biến trong ủ phân rác

và một yếu tốt khác là sự giải nhiệt do hoạt động đồng hóa và dị hóa của vi sinh.

vật để tạo ra min,

33

1.3.3 Vận hành

'Việc kiểm soát tốt các điều kiện môi trường ảnh hưởng tới hoạt động của vi sinh vật chính là nhân tổ quyết định sự thành công của quá trình ủ compost Kiếm

soát tốt quá tinh ủ compost cũng giúp giảm phát sinh mùi ô nhiễm và loại bỏ các mim vi sinh gây bệnh Vì vậy các giải pháp kỹ thuật trong công nghệ ủ

compost hiện đại đều hướng tới mục tiêu kiểm soát tối ưu các điều kiện môi

trường cùng với khả năng vận hành thuận tiện.1.3.3.1 Lam thoảng và kích thước nguyên liệu

Kích thước nguyên liệu là một trong những yếu tố quan trong ảnh hưởng tới thời

gian ủ phân compost Việc làm giảm kích thước nguyên liệu sẽ góp phần làm gia tăng tốc độ phân hủy Đối với nguyên liệu thô kích thước tối ưu là từ 5-8em,

Dio trộn mục đích làm đồng đều điều hòa nhiệt độ và độ ẩm của vật liệu, tránh tạo cột không khí cũng như việc tạo ra các bánh cứng Tốc độ ủ phụ thuộc vào

kích thước vật liệu và quá trình dao trộn rat lớn.

13 3.2TỐc độ thông khí

“Tốc độ thông khí sao cho khối compost duy trì hiếu khí phụ thuộc bản chat và

cấu trúc của các thành phần của rác thải và tùy thukhí

vào phương pháp thông

Tốc độ tiêu thụ oxy tùy thuộc không chỉ nhiệt độ mà còn phụ thuộc vào kích

thước vật liệu, quan thé vi sinh vật và mức độ xáo trộn Nhu cau oxy trong thời tiết ấm sẽ cao hơn trong lúc lạnh Dé đạt được kết quả tốt nhất, nên giữ nhiệt độ

ban đầu là 45-50°C trong một số ngày đầu, sau đó tăng lên 55-70" để cho giai

đoạn lên men diễn ra mạnh Lượng không khí cin thiết phải cung cắp cho vi

sinh vật phát triển trong quá trình ủ hiểu khí.

1.4 Tình hình nghiên cứu và sản xuất phân compost trên thế giới và Việt

1.4.1 Sự ra đời và phát triển của phân compost

Lịch sử quá trình ủ phân compost đã có từ rất lâu, ngay từ khi khai sinh của

nông nghiệp hằng nghìn năm trước Công nguyên, ghi nhận tại Ai Cập từ 3.000

năm trước Công nguyên như là một quá trình xử lý chất thải nông nghiệp đầu

tiên trên thé giới Người Trung Quốc đã ủ chất thải tir cách đây 4.000 năm, người Nhật đã sử dụng compost làm phân bón trong nông nghiệp từ nhiều thế kỷ Tuy nhiên đến năm 1943, quá trình ủ compost mới được nghiên cứu một

tại Ấn Độ.

Phan compost được Noble Hilter sản xuất đầu tiên tại Đức năm 1896 và đặt tên

là Nitragin, Sau đó phát triển sản xuất tại một “Thụy Điễn.

nước như Mỹ, Canada, Anh và

Nitragin là loại phân được chế tạo bởi vi khuẩn Rhizobium, do Beijernk phân.

lập năm 1888 và được Fred đặt tên vào năm 1989 dùng để bón cho các loại cây

trồng thích hợp, kể cả họ đậu Từ đó cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên

cứu nhằm ting dụng và mỡ rộng việc sản xuất phân bón trên nền chất mang hữucơ khác nhau.

Hiện nay đã có nhiều tài liệu viết về quả trình ủ compost và nhiễu mô hình công, nghệ ủ compost quy mô lớn được phát triển trên thé giới Các mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớn hiện nay trên thé giới được phân loại theo nhiều cách khác nhau Theo trạng thái của khối ủ compost tĩnh hay động, theo phương

pháp thông khí khối ủ cưỡng bức hay tự nhiên, có hay không đảo trộn.

- Phương pháp ts theo ludng dài và cắp khí bằng xúo trộn

35

Trong phương pháp nay, vit liệu ủ được sắp xếp theo luồng đãi và hẹp, không khí được cung cấp tới hệ thống theo con đường tự nhiên Các luồng Compost được xáo trộn bằng cách di chuyển luống Compost với xe xúc hoặc xe trộn

chuyên dụngtù điền

Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng Compost thu được khá đều.

én đầu tư và chỉ phí vận hành thấp vĩ không edn hệ thống cung cắp khí Nhược điềm:

Cin nhiều nhân công.

Thời gian ủ dài (3 ~ 6 tháng).

Do sử dụng thôi khí tự động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát

nhiệt độ và mam bệnh Xáo trộn luống Compost thường gây thất thoát Nito và

gây mùi.Quá trình ủ có thé bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết Cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và vật liệu tạo cấu trúc này khó tìm hơn so với các

phương pháp khác

~ Phương pháp theo ludng dài hoặc đồng với thổi khí cưỡng bức

- Với phương pháp này, vật liệu ủ chất thải được sắp xếp thành đồng hoặc

tới hi

uống dai Không khí được cung c hồng bằng quạt thôi khí hoặc bom nén khí và hệ thống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí

Uw điểm:

Dé kiểm soát khi vận hành hệ thong, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ Oxi trong luống ủ Giảm mùi hôi và mim bệnh _ Thời gian ủ ngắn (3 - 6 tuần) Nhu cầu sử dụng đất thấp và có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ.

Nhược điểm:

Hg thống phân phối khí dé bị tit nghẽn, cần bảo tri thường xuyên

36

(Chi phí bảo tr hệ thống và năng lượng thổi khí làm chỉ phí của phương pháp

này cao hơn thôi khí thụ động,

~ Phương pháp ti trong Container

Là phương pháp mà vật liệu ủ được chứa trong Container, túi đựng hoặc.trong nha Thôi khí cưỡng bức thường được sử dung cho phương pháp nảy.

điểm: Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết Kha năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt hơn Thời gian ủ ngắn hơn so với phương pháp ủ ngoài trời ‘Nhu cầu sử dụng dat nhỏ hơn các phương pháp khác Chat lượng Compost tốt "Nhược điển: Vốn đầu tư cao Chi phi vận hanh và bảo trì hệ thống cao Thiết kế

phức tạp và đồi hỏi trình độ cao.

~ Phương pháp ủ theo luồng dài (đánh luồng cấp khí tự nhiên)

Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó nguyên

liệu ủ compost được sắp xếp theo các luồng dai, hẹp và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định nhằm cấp khí cho luồng ủ Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ Im đến 3,5m Chiểu rộng luống ủ thay đổi từ 1,5 đến 6m Không khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tự nhiên như: khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt Tốc độ làm thoáng khí phụ thuộc độ xốp của đống ủ Đảo trộn sẽ

làm cho nguyên liệu ủ được trộn đều, tạo lại độ xốp của đồng ủ, loại trừ

khoảng trồng tạo ra bởi sự phân hủy và sa lắng.

Uin điển:

Nhân công sử dung ít.

'Vốn đầu tư cho chỉ phí vận hành thắp vì không cần hệ thống cắp khí.

“Nhược điểm:

Do sử dụng cắp khí tự nhiên nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và mim bệnh,

37

Quá trình ủ bị phụ thuộc vào thời tiết, ví dụ như mưa có thể gây ảnh hưởng bắtlợi cho quá trình ủ.

DE sinh khí có mùi hôi do quá trình ky khí diễn ra bên trong luồng ủ ‘Mot sé công nghệ ché bién phân hữu cơ điễn hình,

Hệ thẳng Coposting Lemna

Hệ thông làm phân Composting Lemna là một công nghệ kỹ thuật kín được cấp

bằng sáng chế độc quyền Công nghệ Lemna sử dụng các bao ủ có hàm lượng polythene thấp để chứa va bảo vệ rác hữu cơ có thổi khí nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình compost tự nhiên để sản xuất ra phân bón hữu cơ chất lượng cao Từ khâu xử lý nguyên liệu đầu vào cho đến giai đoạn sản xuất cuối cùng.

thành phẩm Compost hữu cơ và các sản phẩm phụ khác có thé bán được, thi việc thiết kế quy trình và chất lượng thiết bị tiên tiến được sử dụng trong Hệ thống Composting Lemna luôn đảm bảo được sự kiểm soát đáng tin cậy quy trình xử

Hệ Thống Composting Lemna có nhiều ưu điểmhơn các kỹ thuật composting

khác Những wu điểm này bao gồm:

Các bao là những ống chứa hiệu quả, chịu được các tác động của mưa, gió.

= Không có mùi hôi và mỗi muỗi.

= Ngăn chặn bụi và nước rò rỉ

~ Giảm nhu cầu về diện tích đất

~ Đây nhanh quá tình làm phân compost

~ Quá trình vận hành đơn giản và chi phí bảo dưỡng thấp.

- Không có nguy hiểm về hỏa hoạn

38

- Các bao chứa rác có thé tái sử dung lại.

~ Hệ thống này dé mở rộng thêm dé tăng công suất trong tương lai.

‘Tat cả những đặc điểm trên giúp Hệ Thống Composting Lemna có vốn đầu tư, chi phí vận hành và bảo dudng thấp nhất so với bat kỳ hệ thống nào khác hiện

Tiếp nhân CT Bàn tiếp nhận vài _

bn foal bộ | PP bại chiết

Hình 1.2: Quy trình công nghệ hệ thống Compost Lema

Công nghệ compost Steinmueller Đức

Là một hệ thống xử lý chất thải rắn hoàn chinh với quy trình xử lý sinh học ty nhiên trong điều kiện cần thiết để biến đôi các thành phan hữu cơ từ rác thành.

phân vi sinh.

3o

Công nghệ sản xuất compost Steinmueller dựa trên quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ dưới tác dung của VSV Quy trình công nghệ như hình sau:

[Tram cân =a

Bàng phân leại | > Tạp chất kích thước lớn

[Phân bại| —> Nylon, giấy, thủy th,

hoặc edn ip) *Pt# tải «-|Big (< mm], «—|Ủ én di

Hình 1.3: Quy trình công nghệ compost Steinmueller

1.4.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất phan compost tại Việt Nam

Lich sử phát triển nông nghiệp Việt đã trải qua thời kỳ canh tác hữu cơ Đó là thời kỳ mà ngành công nghiệp hóa học chưa phát triển, các loại phân hữu cơ chưa xuất hiện nhiễu trên thị trường, nhất là các nước nghèo va lạc hậu như Việt Nam Lúc đó, nền nông nghiệp Việt Nam sản xuất chủ yếu dựa vào các nguồn phân hữu cơ nội tại là chính như: phân chuồng, bùn ao, phân xanh, xác bã mắm,

40