Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải rắn ở các chợ tại thành phố Hồ Chí Minh

Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 1- CHÖÔNG 1 MÔÛ ÑAÀU 1.1. Ñaët vaán ñeà Hieän nay, vieäc thu gom, vaän chuyeån vaø xöû lyù chaát thaûi raén (CTR) ñoâ thò ñang laø vaán ñeà mang tính caáp baùch vaø nan giaûi ñoái vôùi nhieàu ñòa phöông trong caû nöôùc. CTR vaø caùc vaán ñeà lieân quan hieän khoâng chæ laø ñieåm noùng trong caùc cuoäc hoäi hoïp, hoäi thaûo cuûa caùc caáp laõnh ñaïo maø coøn laø vaán ñeà “côm böõa” cuûa caùc taàng lôùp xaõ hoäi. Cuøng vôùi söï gia taêng daân soá vaø phaùt trieån cuûa khoa hoïc kyõ thuaät, möùc soáng cuûa ngöôøi daân ngaøy caøng ñöôïc naâng cao thì khoái löôïng CTR phaùt sinh ngaøy caøng nhieàu. Löôïng CTR neáu khoâng ñöôïc xöû lyù toát seõ daãn ñeán haøng loaït haäu quaû moâi tröôøng khoâng theå löôøng tröôùc ñöôïc. Cho ñeán nay, giaûi phaùp baõi choân laáp (BCL) vaãn ñang laø phöông phaùp chuû yeáu ñeå xöû lyù CTR. Nhöng hieän nay caùc BCL ñang boäc loä nhieàu nhöôïc ñieåm nhö: laø nguoàn gaây oâ nhieãm nghieâm troïng ñeán 3 moâi tröôøng ñaát, nöôùc, khoâng khí, laõng phí nguoàn nguyeân lieäu coù khaû naêng taùi sinh vaø taùi söû duïng. Maët khaùc khi BCL ñaày thì phaûi tìm moät ñòa ñieåm khaùc ñeå xaây döïng BCL môùi trong khi giaù ñaát ngaøy caøng gia taêng vaø khan hieám. Nhö vaäy, trong khi caùc nguoàn gaây oâ nhieãm töø caùc baõi raùc cuõ chöa giaûi quyeát xong thì laïi phaùt sinh caùc nguoàn oâ nhieãm môi. Hôn nöõa, caùc BCL cuõ khoâng chæ tieáp tuïc chieám dieän tích lôùn vaø phaûi boû hoang haøng chuïc naêm ñeå cho CTR phaân huyû heát maø coøn laø caùc ñieåm oâ nhieãm laâu daøi toán keùm trong coâng taùc quan traéc vaø duy tu. Thò tröôøng tieâu thuï phaân boùn trong nöôùc coù nhieàu höùa heïn, theo Boä Noâng Nghieäp Vaø Phaùt Trieån Noâng Thoân nhu caàu söû duïng phaân boùn cho ngaønh noâng nghieäp taïi Vieät Nam vaøo khoaûng 5,2 trieäu taán haøng naêm. Caùc loaïi phaân boùn ñöôïc tieâu thuï treân thò tröôøng Vieät Nam hieän nay chuû yeáu laø phaân hoaù hoïc. Phaân hoaù Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 2- hoïc ñöôïc saûn xuaát phaàn lôùn töø daàu hoaû, giaù daàu hoaû treân theá giôùi taêng hay giaûm ñeàu aûnh höôûng ñeán giaù phaân boùn, giaù phaân boùn khoâng oån ñònh seõ aûnh höôûng ñeán saûn xuaát noâng nghieäp. Trong khi ñoù, nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát phaân höõu cô töø raùc thaûi seõ khoâng bò bieán ñoäng veà maët giaù thò tröôøng giuùp ngöôøi daân yeân taâm hôn trong vieäc ñaàu tö laâu daøi vaøo ngaønh noâng nghieäp, ñaëc bieät Vieät Nam laø nöôùc vôùi khoaûng 80% daân soá tham gia saûn xuaát noâng nghieäp. Treân theá giôùi vaø keå caû ôû Vieät Nam hieän nay, compost ñang ñöôïc saûn xuaát vôùi coâng ngheä oån ñònh, söû duïng nhieàu phöông phaùp khaùc nhau. Moät trong nhöõng ñieåm khaùc bieät giöõa caùc phöông phaùp uû compost laø vieäc aùp duïng bieän phaùp taêng cöôøng sinh hoïc (bioaugmentation), töùc laø cho theâm moät cheá phaåm sinh hoïc chöùa moät löôïng vi sinh vaät chuyeân bieät naøo ñoù vaøo khoái uû nhaèm taêng toác ñoä vaø hieäu quaû phaân huyû sinh hoïc. Hieäu quaû thöïc tieãn cuûa bieän phaùp taêng cöôøng sinh hoïc trong cheá bieán compost ra sao laø moät vaán ñeà caàn ñöôïc laøm roõ. Chính vì nhöõng lyù do treân, ñeà taøi “Nghieân cöùu saûn xuaát phaân höõu cô vi sinh töø chaát thaûi raén ôû caùc chôï taïi thaønh phoá Hoà Chí Minh” ñöôïc thöïc hieän nhaèm ñaùnh giaù, so saùnh khaû naêng phaân huyû chaát höõu cô cuûa VSV trong quaù trình uû compost, taïo ñieàu kieän toái öu nhaát cho VSV phaùt trieån, ñoàng thôøi ruùt ngaén thôøi gian phaân huyû CHC nhöng vaãn taïo ra saûn phaåm phaân compost chaát löôïng. 1.2. Muïc ñích cuûa ñeà taøi - Ñaùnh giaù khaû naêng phaân huyû CHC cuûa VSV ñoái vôùi raùc chôï, raùc chôï vôùi muøn cöa, raùc chôï vôùi muøn cöa vaø cheá phaåm BIO – F. - Taïo ra saûn phaåm phaân compost töø raùc chôï vaø muøn cöa coù boå sung cheá phaåm BIO – F. 1.3. Noäi dung nghieân cöùu Ñeå ñaït ñöôïc muïc tieâu nghieân cöùu, ñeà taøi ñöôïc thöïc hieän vôùi nhöõng noäi dung chính sau : Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 3- - Tìm hieàu veà coâng ngheä compost: ñònh nghóa, caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán compost. - Tìm hieåu veà caùc coâng ngheä compost ñaõ aùp duïng. - Nghieân cöùu saûn xuaát compost töø raùc chôï. - Vaän haønh moâ hình, ño ñaïc caùc thoâng soá. - Vieát baùo caùo. - Theo doõi caùc chæ tieâu: + Kieåm tra nhieät ñoä moãi ngaøy. + Kieåm tra pH, ñoä aåm, CHC, carbon vôùi taàn suaát 2 ngaøy/laàn. + Kieåm tra nitô vôùi taàn suaát 7 ngaøy/laàn. 1.4. Ñoái töôïng nghieân cöùu Ñoái töôïng nghieân cöùu cuûa ñeà taøi: raùc höõu cô töø chôï Bình Long, quaän Taân Phuù, Tp. Hoà Chí Minh vaø muøn cöa laáy töø traïi naám Baûy Yeát, ñoàng thôøi boå sung cheá phaåm BIO – F. 1.5. Phöông phaùp nghieân cöùu 1.5.1. Phöông phaùp luaän Chaát thaûi höõu cô laø moät nguoàn nguyeân lieäu coù theå taùi söû duïng laøm phaân boùn raát toát cho noâng nghieäp. Vì theá neáu xöû lyù chaát thaûi nhöng coù theå taän duïng ñeå laøm phaân boùn ñieàu ñoù coù yù nghóa raát nhieàu trong vieäc baûo veä moâi tröôøng vaø phaùt trieån beàn vöõng. Coâng ngheä cheá bieán compost hieáu khí, kî khí treân theá giôùi vaø Vieät Nam hieän nay tuy ñaõ taïo ra ñöôïc nhöõng saûn phaåm compost ñaït chaát löôïng khi söû duïng. Tuy nhieân, quaù trình phaân huyû trong cheá bieán compost laø moät quaù trình phöùc taïp vôùi khoaûng thôøi gian phaân huyû laâu neáu quaàn theå sinh vaät chöa kòp phaùt trieån ñeán möùc toái öu. Do ñoù ñeå ruùt ngaén thôøi gian phaân huyû, tieát kieäm chi phí vaän haønh thì bieän phaùp taêng cöôøng sinh hoïc laø giaûi phaùp höùa heïn coù theå mang laïi keát quaû cao trong Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 4- coâng ngheä cheá bieán compost. Taêng cöôøng sinh hoïc ngoaøi vieäc taïo ra söï caïnh tranh giöõa caùc quaàn theå sinh vaät ñöa vaøo vaø quaàn theå sinh vaät hieän coù giuùp phuïc vuï cho muïc ñích xöû lyù noù coøn coù theå xöû lyù nhöõng chaát thaûi maø söï hieän höõu cuûa VSV trong chaáât thaûi khoâng xöû lyù ñöôïc. 1.5.2. Phöông phaùp thöïc tieãn - Phöông phaùp thu thaäp soá lieäu: thu thaäp caùc soá lieäu trong quaù trình uû compost (nhieät ñoä, pH, ñoä aåm, C, N). - Phöông phaùp thöïc nghieäm: laøm moâ hình uû compost. - Phöông phaùp thoáng keâ: tính toaùn caùc bieán thieân nhieät ñoä, ñoä aåm, CHC, C, N trong quaù trình uû compost. 1.6. YÙ nghóa khoa hoïc vaø yù nghóa thöïc tieãn 1.6.1. YÙ nghóa khoa hoïc Ñeà taøi nghieân cöùu nhaèm tìm ra ñieàu kieän toái öu nhaát trong quaù trình saûn xuaát phaân höõu cô vi sinh vôùi nguoàn nguyeân lieäu laø raùc taïi caùc chôï ôû thaønh phoá Hoà Chí Minh, vôùi muïc ñích haïn cheá oâ nhieãm moâi tröôøng töø raùc ñoâ thò goùp phaàn vaøo söï phaùt trieån beàn vöõng cuûa ñaát nöôùc. 1.6.2. YÙ nghóa thöïc tieãn - Quaù trình saûn xuaát phaân vi sinh ñôn giaûn vaø deã thöïc hieän. - Nöôùc ta laø moät nöôùc coù dieän tích ñaát noâng nghieäp lôùn vì theá coù theå söû duïng phaân höõu cô vi sinh thay theá cho phaân hoaù hoïc vôùi hieäu quaû töông ñoái nhö nhau vaø laïi khoâng gaây oâ nhieãm moâi tröôøng. - Ngoaøi muïc tieâu xöû lyù chaát thaûi, ngaên chaën nguy cô phaùt taùn, gaây oâ nhieãm cuûa raùc thaûi sinh hoaït, ñeà taøi coøn giuùp ruùt ngaén thôøi gian cho moät chu trình xöû lyù chaát thaûi raén sinh hoaït. 1.7. Ñòa ñieåm nghieân cöùu Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 5- Moâ hình thí nghieäm ñöôïc ñaët taïi tröôøng tình thöông Taân Sôn Nhì, quaän Bình Taân, Tp. Hoà Chí Minh. Caùc thí nghieäm phaân tích taïi phoøng thí nghieäm Khoa Moâi Tröôøng vaø Coâng Ngheä Sinh Hoïc, tröôøng ñaïi hoïc Kyõ Thuaät Coâng Ngheä Tp. Hoà Chí Minh. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 6- CHÖÔNG 2 TOÅNG QUAN VEÀ CHAÁT THAÛI RAÉN 2.1. Ñònh nghóa chaát thaûi raén Theo quan nieäm chung : CTR laø toaøn boä caùc loaïi vaät chaát ñöôïc con ngöôøi loaïi boû trong caùc hoaït ñoäng kinh teá, xaõ hoäi cuûa mình, bao goàm caùc hoaït ñoäng saûn xuaát, caùc hoaït ñoäng soáng vaø duy trì söï toàn taïi cuûa coäng ñoàng…Trong ñoù quan troïng nhaát laø caùc loaïi chaát thaûi sinh ra töø hoaït ñoäng saûn xuaát vaø hoaït ñoäng soáng. 2.2. Nguoàn goác, thaønh phaàn vaø tính chaát cuûa chaát thaûi raén 2.2.1. Nguoàn goác Caùc nguoàn chuû yeáu phaùt sinh CTR bao goàm : − Raùc sinh hoaït töø caùc hoä daân cö, khaùch vaõng lai, du lòch…goàm raùc thöïc phaåm, giaáy, carton, nhöïa, vaûi, raùc vöôøn, goã, thuyû tinh, lon, ñoà hoäp, tro vaø caùc chaát thaûi ñoäc haïi. Chaát thaûi thöïc phaåm bao goàm caùc loaïi thöùc aên thöøa, rau, quaû…loaïi chaát thaûi naøy mang baûn chaát deã bò phaân huyû sinh hoïc. Quaù trình phaân huyû taïo ra muøi khoù chòu, ñaëc bieät laø trong ñieàu kieän thôøi tieát noùng aåm. − Raùc töø caùc chôï, khu thöông maïi, tuï ñieåm buoân baùn, nhaø haøng, khaùch saïn… goàm giaáy, carton, nhöïa, goã, da, raùc thöïc phaåm, thuyû tinh, kim loaïi, caùc chaáât thaûi ñoäc haïi. − Raùc töø caùc cô quan, tröôøng hoïc, coâng sôû… goàm giaáy, carton, nhöïa, vaûi, goã, thuyû tinh, lon, ñoà hoäp, raùc thöïc phaåm, ñeøn daàu, nhôùt, sôn thöøa. − Raùc töø caùc coâng trình xaây döïng, caûi taïo vaø naâng caáp goàm goã vuïn, saét theùp, xaø baàn, ñaát, caùt.. − Raùc töø hoaït ñoäng caùc khu coâng coäng, vui chôi giaûi trí, khu vaên hoaù … goàm giaáy, tuùi nhöïa, laù caây… Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 7- − Raùc töø caùc cô sôû saûn xuaát xí nghieäp, caùc traïm xöû lyù chaát thaûi nhö kim loaïi, thuyû tinh, caùt, buøn thaûi ñoäc haïi. − Raùc töø caùc traïm xöû lyù nöôùc thaûi vaø ñöôøng oáng thoaùt nöôùc cuûa thaønh phoá. 2.2.2. Thaønh phaàn vaø tính chaát Thaønh phaàn lyù hoïc, hoaù hoïc cuûa CTR khaùc nhau tuyø thuoäc vaøo töøng ñòa phöông, vaøo ñieàu kieän thôøi tieát, khí haäu, caùc ñieàu kieän kinh teá vaø nhieàu yeáu toá khaùc. Baûng 2.1 Thaønh phaàn CTR ôû caùc quoác gia coù thu nhaäp thaáp, thu nhaäp trung bình vaø thu nhaäp cao Thaønh phaàn Quoác gia coù thu nhaäp thaáp Quoác gia coù thu nhaäp TB Quoác gia coù thu nhaäp cao Khoái löôïng chaát thaûi (kg/ngaøy) Khoái löôïng rieâng (kg/m3) Ñoä aåm (%) Thaønh phaàn (% khoái löôïng) Giaáy Thuyû tinh, goám Kim loaïi Nhöïa Da, cao su Goã, rôm raï Haøng deät Rau quaû, thöïc phaåm Hoãn hôïp trô khaùc 0,4-0,6 250-500 40-80 1-10 1-10 1-5 1-5 1-5 1-5 1-5 40-80 1-40 0,5-0,9 170-330 40-60 15-40 1-10 1-5 2-6 - - 2-10 20-65 1-30 0,7-1,8 100-170 20-30 15-40 4-10 3-13 2-10 - - 2-10 20-50 1-20 (Nguoàn: Cointreau) Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 8- Baûng 2.2 Thaønh phaàn CTRSH Tp. Hoà Chí Minh töø nôi phaùt sinh ñeán nôi thaûi boû cuoái cuøng Thaønh phaàn % khoái löôïng Hoä gia ñình Raùc chôï Tröôøng hoïc Khu cheá xuaát Boâ eùp raùc vaø traïm trung chuyeån Baõi choân laáp Thöïc phaåm Giaáy Carton Vaûi Tuùi nilon Nhöïa cöùng Da Goã Cao su meàm Cao su cöùng Lon, ñoà hoäp Kim loaïi maøu Saét Thuyû tinh Saønh söù Xaø baàn, tro Moáp xoáp Thuøng ñöïng hoaù chaát Bao ñöïng hoaù chaát Lon, thuøng ñöïng sôn Baõ sôn 61-96,6 1-19,7 0-4,6 0-14,2 0-36,6 0-10,8 0 0-7,2 0 0-2,8 0-10,2 0-3,3 - 0-25 0-10,5 0-9,3 0-1,3 0 0 0 0 20-99 0-11,4 0-4,9 0-58,1 0-6,5 0-4,3 0-1,6 0-5,3 0-5,6 0-4,2 0-2,1 0-5,9 0-5,9 0-4,9 0-1,5 0-4 0-2 - - - - 23,5-75,8 1,5-27,5 - 0-3,8 8,5-34,4 3,5-18,9 0-4,2 0-20,2 - - 0-4 <0,5 <0,5 0-1,3 - - 1-2 - - - - - 20 1 5,5 12,8 29 1,6 11 1,6 - 2,7 - - - - 5,5 - - 2,6 - 60-94 0,5-5,5 0-6,5 0-4,5 0-9,6 0-1,6 0-1,9 0-2,3 0-4,5 0-1,6 0-4,3 0-0,8 0-0,8 0-5,6 0-0,8 0-4,5 0-1,2 - - <0,5 0-3 45-100 0-4,6 0-2,1 0-12,5 0-14,8 0-4,5 0-0,9 0-6,2 0-1,1 0-4 0-6,7 0-1,9 0-1,9 0-2 0-0,8 <0,5 0-1,2 - - - - Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 9- Sôn Boâng goøn Than toå ong Toùc Pin Tre, rôm raï Voû soø, oác Mica Simili 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - - - - - 0-7,6 0-10,1 - - - - - - <0,5 - - - - - - - - - - - - 6,6 - - - - 0-1 0-0,9 - <0,5 - - 0-5,6 - - <0,5 - - - (Nguoàn: CENTEMA, 2002) a. Tính chaát vaät lyù: Nhöõng tính chaát vaät lyù quan troïng cuûa CTR bao goàm :khoái löôïng rieâng, ñoä aåm, kích thöôùc haït vaø söï phaân boå kích thöôùc, khaû naêng giöõ nöôùc vaø ñoä xoáp cuûa CTR ñaõ neùn. Khoái löôïng rieâng : laø khoái löôïng CTR treân moät ñôn vò theå tích, tính baèng kg/m3. Khoái löôïng rieâng cuûa CTR seõ khaùc nhau tuyø theo caùch löu tröõ nhö raùc ñeå töï nhieân khoâng chöùa trong thuøng, raùc chöùa trong thuøng khoâng neùn, raùc chöùa trong thuøng ñaõ neùn vaø coøn khaùc nhau tuyø theo töøng vò trí ñòa lyù, muøa trong naêm, thôøi gian löu tröõ. Khoái löôïng rieâng cuûa CTR laáy töø caùc xe raùc dao ñoäng töø 180 – 420 kg/m3, giaù trò ñaëc tröng vaøo khoaûng 300 kg/m3. Ñoä aåm : thöôøng ñöôïc bieåu dieãn theo hai caùch ñoù laø tính theo thaønh phaàn phaàn traêm khoái löôïng öôùt vaø thaønh phaàn phaàn traêm khoái löôïng khoâ. Trong lónh vöïc quaûn lyù CTR phöông phaùp döïa vaøo khoái löôïng öôùt thoâng duïng hôn. Ñoä aåm cuûa CTR dao ñoäng khoaûng 30 -40%, trung bình 20%. Kích thöôùc vaø söï phaân boá kích thöôùc : ñoùng vai troø quan troïng trong quaù trình thu hoài pheá lieäu, nhaát laø khi söû duïng caùc phöông phaùp cô hoïc nhö saøng, quay vaø caùc thieát bò phaân loaïi nhôø töø tính. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 10- Khaû naêng tích aåm : laø toång löôïng aåm maø CTR coù theå tích tröõ ñöôïc. Ñaây laø thoâng soá quan troïng trong vieäc xaùc ñònh löôïng nöôùc roø ræ sinh ra trong baõi choân laáp. Phaàn nöôùc dö vöôït quaù khaû naêng tích tröõ cuûa CTR seõ thoaùt ra ngoaøi thaønh nöôùc ræ raùc. Khaû naêng tích aåm cuûa CTR thay ñoåi tuyø theo ñieàu kieän neùn eùp vaø thôøi gian phaân huyû cuûa chaát thaûi. Khaû naêng tích aåm cuûa CTR trong tröôøng hôïp khoâng neùn coù theå dao ñoäng trong khoaûng 50 – 60%. Baûng 2.3 Thaønh phaàn vaät lyù cuûa CTR Hôïp phaàn % troïng löôïng Ñoä aåm % Troïng löôïng rieâng (kg/m3) KGT TB KGT TB KGT TB Chaát thaûi thöïc phaåm Giaáy Carton Chaát deûo Vaûi vuïn Cao su Da vuïn Saûn phaåm vöôøn Goã Thuyû tinh Can hoäp Kim loaïi khoâng theùp Kim loaïi theùp Buïi, tro, gaïch 6-25 25-45 3-15 2-8 0-4 0-2 0-2 0-20 1-4 4-16 2-8 0-1 1-4 0-10 15 40 4 3 2 0,5 0,5 12 2 8 6 1 2 4 50-80 4-10 4-8 1-4 6-15 1-4 8-12 30-80 15-40 1-4 2-4 2-4 2-6 6-12 70 6 5 2 10 2 10 60 20 2 3 2 3 8 128-800 32-128 38-80 32-128 32-96 96-192 96-256 84-224 128-200 160-480 48-160 64-240 128-1120 320-960 228 81,6 49,6 64 64 128 160 104 240 193,6 88 160 320 480 (Nguoàn : Traàn Hieáu Nhueä – Quaûn Lyù Chaát Thaûi Raén) b. Tính chaát hoaù hoïc: Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 11- Ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc löïa choïn phöông aùn xöû lyù vaø thu hoài nguyeân lieäu. Ñoái vôùi thaønh phaàn raùc höõu cô duøng laøm phaân compost hoaëc thöùc aên gia suùc, ngoaøi thaønh phaàn nhöõng yeáu toá chính coøn phaûi chuù yù ñeán thaønh phaàn caùc yeáu toá vi löôïng. Ví duï nhö khaû naêng chaùy phuï thuoäc vaøo tính chaát hoaù hoïc cuûa CTR, ñaëc bieät trong tröôøng hôïp chaát thaûi laø hoãn hôïp nhöõng thaønh phaàn chaùy ñöôïc vaø khoâng chaùy ñöôïc. Nhöõng tính chaát cô baûn caàn phaûi xaùc ñònh ñoái vôùi caùc thaønh phaàn chaùy ñöôïc trong chaát thaûi raén bao goàm : − Ñoä aåm (phaàn aåm maát ñi khi saáy ôû 1050C) − Thaønh phaàn caùc chaát chaùy bay hôi (phaàn khoái löôïng maát ñi khi nung ôû 9500C trong tuû nung kín) − Thaønh phaàn carbon coá ñònh (thaønh phaàn coù theå chaùy ñöôïc coøn laïi sau khi thaûi caùc chaát coù theå bay hôi) − Tro (phaàn khoái löôïng coøn laïi sau khi ñoát trong loø nung hôû). Ñieåm noùng chaûy cuûa tro : laø phaàn traêm maø taïi ñoù tro taïo thaønh töø quaù trình ñoát chaùy, chaát thaûi bò noùng chaûy vaø keát dính taïo thaønh daïng raén (xæ). Nhieät ñoä noùng chaûy cuûa CTR ñaëc tröng thöôøng dao ñoäng khoaûng 1100 -12000C. Caùc nguyeân toá cô baûn : caùc nguyeân toá cô baûn caàn phaân tích trong CTR bao goàm Carbon (C), Hydro (H), Oxy (O), Nitô (N), Löu huyønh (S) vaø tro. Keát quaû xaùc ñònh caùc nguyeân toá cô baûn naøy thöôøng ñöôïc duøng ñeå xaùc ñònh coâng thöùc hoaù hoïc cuûa thaønh phaàn chaát höõu cô coù trong CTR, cuõng nhö xaùc ñònh tyû leä C : N thích hôïp cho quaù trình laøm compost. Caùc chaát dinh döôõng vaø caùc nguyeân toá vi löôïng : neáu thaønh phaàn chaát höõu cô coù trong CTR ñöôïc söû duïng saûn xuaát caùc saûn phaåm nhôø caùc quaù trình chuyeån Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 12- hoaù sinh hoïc nhö compost, methane, ethenol…thì soá löôïng veà chaát dinh döôõng vaø nguyeân toá vi löôïng coù saün trong CTR ñoùng vai troø quan troïng nhaèm ñaûm baûo sinh döôõng cho VSV cuõng nhö yeâu caàu cuûa saûn phaåm sau khi chuyeån hoaù sinh hoïc. Baûng2.4 Thaønh phaàn caùc nguyeân toá trong CTRSH töø khu daân cö Thaønh phaàn Phaàn traêm khoái löôïng khoâ (%) C H O N S Tro Chaát höõu cô Chaát thaûi thöïc phaåm Giaáy Carton Nhöïa Vaûi Cao su Da Raùc vöôøn Goã Chaát voâ cô Thuyû tinh Kim loaïi Buïi tro 48 43,5 44 60 55 78 60 47,6 49,5 0,5 4,5 26,3 6,4 6 5,9 7,2 6,6 10 8 6 6 0,1 0,6 3 37,6 44 44,6 22,8 31,2 - 11,6 38 42,7 0,4 4,3 2 2,6 0,3 0,3 - 4,6 2 10 3,4 0,2 <0,1 <0,1 0,5 0,4 0,2 0,2 - 0,15 - 0,4 0,3 0,1 - - 0,2 5 6 5 10 2,5 10 10 4,5 1,5 98,9 90,5 68 (Nguoàn : George Tchobanoglous,1993) c. Tính chaát sinh hoïc: Ñaëc tính sinh hoïc quan troïng nhaát cuûa thaønh phaàn chaát höõu cô coù trong CTR laø haàu heát caùc thaønh phaàn naøy ñeàu coù theå chuyeån hoaù sinh hoïc taïo thaønh khí, chaát raén höõu cô vaø voâ cô ngoaïi tröø nhöïa, cao su. Phaàn chaát höõu cô coù trong CTR ñöôïc phaân loaïi nhö sau : Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 13- − Nhöõng chaát tan ñöôïc trong nöôùc : nhö ñöôøng, tinh boät, amino axit vaø caùc axit höõu cô khaùc. − Hemicellulose : laø saûn phaåm ngöng tuï cuûa ñöôøng 5Carbon vaø ñöôøng 6 Carbon. − Cellulose : laø saûn phaåm ngöng tuï cuûa glucose vaø ñöôøng 6Carbon. − Môõ, daàu vaø saùp laø nhöõng este cuûa röôïu vaø axit beùo maïch daøi. − Lignin : laø hôïp chaát cao phaân töû caùc voøng thôm vaø caùc nhoùm methoxyl. − Lignocellulose. − Protein. Khaû naêng phaân huyû cuûa thaønh phaàn chaát höõu cô : haøm löôïng chaát raén bay hôi ñöôïc xaùc ñònh baèng caùch nung ôû nhieät ñoä 5500C, thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå ñaùnh giaù khaû naêng phaân huyû sinh hoïc cuûa chaát höõu cô trong CTR. Tuy nhieân, vieäc söû duïng chæ tieâu haøm löôïng chaát raén bay hôi ñeå bieåu dieãn khaû naêng phaân huyû sinh hoïc cuûa chaát höõu trong CTR thoâng thöôøng khoâng chính xaùc vì moät soá thaønh phaàn chaát höõu cô raát deã bay hôi nhöng khoù phaân huyû (ví duï giaáy in baùo). Cuõng coù theå söû duïng haøm löôïng lignin coù trong chaát thaûi ñeå xaùc ñònh tyû leä chaát höõu cô coù khaû naêng phaân huyû sinh hoïc. Söï hình thaønh muøi : muøi sinh ra khi toàn tröõ CTR trong thôøi gian daøi giöõa caùc khaâu thu gom, trung chuyeån vaø ñoå ra BCL nhaát laø nhöõng vuøng khí haäu noùng aåm do khaû naêng phaân huyû kî khí nhanh, caùc chaát höõu cô deã bò phaân huyû coù trong CTR. Söï saûn sinh ruoài nhaëng : vaøo muøa heø cuõng nhö taát caû caùc muøa cuûa nhöõng vuøng coù khí haäu aám aùp, söï saûn sinh ruoài nhaëng ôû nhöõng khu vöïc chöùa CTR laø nhöõng vaán ñeà ñaùng quan taâm. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 14- 2.3. Caùc phöông phaùp xöû lyù CTR Hieän nay, vôùi khoái löôïng CTR ngaøy caøng gia taêng, vaán ñeà xöû lyù CTR ngaøy caøng trôû neân caáp baùch vaø caàn thieát. Muïc tieâu cuûa xöû lyù CTR laø laøm giaûm hoaëc loaïi boû caùc thaønh phaàn khoâng mong muoán trong chaát thaûi nhö caùc chaát ñoäc haïi, khoâng hôïp veä sinh, taäân duïng vaät lieäu vaø naêng löôïng coù trong chaát thaûi. Caùc bieän phaùp coù theå ñöôïc söû duïng ñeå xöû lyù CTR ñoù laø : − Phöông phaùp xöû lyù cô hoïc : neùn, eùp, caét, baêm, nghieàn, phaân loaïi. − Phöông phaùp xöû lyù hoaù hoïc : ñoát, nhieät phaân. − Phöông phaùp xöû lyù sinh hoïc : Biogas, cheá bieán phaân compost, nuoâi giun ñaát. − Phöông phaùp choân laáp hôïp veä sinh. Khi löïa choïn caùc phöông phaùp xöû lyù CTR caàn xem xeùt ñeán caùc yeáu toá sau : − Thaønh phaàn vaø tính chaát cuûa CTR. − Toång khoái löôïng CTR caàn ñöôïc xöû lyù. − Khaû naêng thu hoài saûn phaåm vaø naêng löôïng. − Yeâu caàu baûo veä moâi tröôøng. − Ñieàu kieän kinh teá. 2.3.1. Phöông phaùp cô hoïc Neùn raùc : laø khaâu quan troïng trong quaù trình xöû lyù CTR. Ngaøy nay, ôû caùc ñoâ thò moät soá phöông tieän vaän chuyeån CTR ñöôïc trang bò theâm boä phaän cuoán eùp vaø neùn raùc, ñieàu naøy goùp phaàn laøm taêng söùc chöùa cuûa xe vaø taêng hieäu suaát chuyeân chôû cuõng nhö keùo daøi thôøi gian phuïc vuï cho BCL. Caét hoaëc nghieàn raùc : nhaèm laøm giaûm kích thöôùc cuûa raùc ñeå thuaän tieän cho quaù trình xöû lyù tieáp theo. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 15- Phaân loaïi caùc hôïp phaàn trong chaát thaûi : ñeå thuaän tieän trong vieäc xöû lyù, ngöôøi ta phaûi taùch, phaân chia caùc hôïp phaàn trong chaát thaûi. Ñaây laø quaù trình caàn thieát trong coâng ngheä xöû lyù ñeå thu hoài taøi nguyeân töø CTR, duøng cho quaù trình chuyeån hoaù bieán thaønh saûn phaåm hoaëc cho caùc quaù trình thu hoài naêng löôïng sinh hoïc. Ñeå tieán haønh taùch, phaân chia caùc hôïp phaàn trong CTR coù theå baèng phöông phaùp thuû coâng hoaëc baèng cô giôùi. EÙp kieän : phöông phaùp xöû lyù raùc baèng coâng ngheä eùp kieän ñöôïc thöïc hieän treân cô sôû toaøn boä raùc thaûi ñöôïc taäp trung thu gom vaøo toaøn boä nhaø maùy. Raùc seõ ñöôïc phaân loaïi treân baêng taûi vaø caùc chaát nhö kim loaïi, nilon, thuyû tinh, plastic…ñöôïc thu hoài ñeå taùi cheá. Nhöõng chaát coøn laïi seõ ñöôïc baêng taûi chuyeån qua heä thoáng eùp neùn raùc baèng thuyû löïc vôùi muïc ñích laøm giaûm toái ña theå tích khoái raùc vaø taïo thaønh caùc kieän vôùi tyû soá neùn raát cao. Caùc kieän raùc ñaõ eùp neùn naøy ñöôïc söû duïng vaøo vieäc ñaép caùc bôø chaén hoaëc san laép nhöõng vuøng ñaát truõng sau khi ñöôïc phuû leân lôùp ñaát caùt. 2.3.2. Phöông phaùp ñoát Ñoát raùc laø giai ñoaïn xöû lyù cuoái cuøng ñöôïc aùp duïng cho cho moät soá loaïi raùc nhaát ñònh khoâng theå xöû lyù baèng caùc bieän phaùp khaùc. Ñaây laø moät giai ñoaïn oxy hoaù nhieät ñoä cao vôùi söï coù maët cuûa oxy trong khoâng khí. Phöông phaùp naøy laøm giaûm chaát thaûi tôùi möùc nhoû nhaát cho khaâu xöû lyù cuoái cuøng, neáu söû duïng coâng ngheä tieân tieán coøn coù yù nghóa cao trong coâng taùc baûo veä moâi tröôøng. Tuy nhieân chi phí xöû lyù raát cao, cao gaáp 10 laàn so vôùi phöông phaùp choân laáp. Naêng löôïng phaùt sinh trong quaù trình ñoát coù theå taän duïng cho loø hôi, hoaëc coâng nghieäp caàn nhieät vaø phaùt ñieän. Xöû lyù raùc baèng phöông phaùp ñoát coù öu ñieåm laø : Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 16- − Xöû lyù trieät ñeå chaát thaûi. − Xöû lyù toaøn boä chaát thaûi maø khoâng caàn nhieàu dieän tích ñaát söû duïng laøm BCL. Tuy nhieân phöông phaùp naøy cuõng coù nhöôïc ñieåm nhö : − Vaän haønh daây chuyeàn phöùc taïp, caàn naêng löïc kyõ thuaät vaø tay ngheà cao. − Giaù thaønh ñaàu tö lôùn, chi phí tieâu hao naêng löôïng vaø chi phí xöû lyù cao. − Phaùt sinh CO2, hôi nöôùc coù theå gaây hieäu öùng nhaø kính. 2.3.3. Phöông phaùp choân laáp hôïp veä sinh Trong caùc phöông phaùp xöû lyù CTR, choân laáp laø phöông phaùp phoå bieán vaø ñôn giaûn nhaát. Phöông phaùp naøy ñöôïc aùp duïng roäng raõi ôû haàu heát caùc nöôùc treân theá giôùi. Veà thöïc chaát, choân laáp laø phöông phaùp löu giöõ chaát thaûi trong moät baõi thaûi vaø coù phuû ñaát leân treân. Theo quan nieäm chung : choân laáp hôïp veä sinh laø moät phöông phaùp kieåm soaùt söï phaân huyû cuûa CTR khi chuùng ñöôïc choân neùn vaø phuû laép beà maët. CTR trong BCL seõ bò tan röõa nhôø quaù trình phaân huyû sinh hoïc beân trong ñeå taïo ra saûn phaåm cuoái cuøng laø caùc chaát giaøu dinh döôõng nhö axit höõu cô, nitô, caùc hôïp chaát amon vaø moät soá khí nhö CO2, CH4. Theo quy ñònh TCVN 6696 -2000: BCL chaát thaûi raén hôïp veä sinh ñöôïc ñònh nghóa laø khu vöïc ñöôïc quy hoaïch, thieát keá, xaây döïng ñeå choân laáp caùc chaát thaûi phaùt sinh töø caùc khu daân cö, ñoâ thò vaø khu coâng nghieäp. BCL chaát thaûi raén bao goàm caùc oâ choân laáp chaát thaûi, vuøng ñeäm, caùc coâng trình phuï trôï khaùc nhö traïm xöû lyù nöôùc, traïm cung caáp ñieän nöôùc, traïm xöû lyù khí thaûi, vaên phoøng laøm vieäc… CTR ñöôïc chaáp nhaän choân taïi BCL hôïp veä sinh laø taát caû caùc loaïi chaát thaûi khoâng nguy haïi, coù khaû naêng phaân huyû theo thôøi gian, bao goàm: Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 17- − Raùc thaûi gia ñình. − Raùc thaûi chôï, ñöôøng phoá. − Giaáy, bìa, caønh caây nhoû vaø laù caây. − Tro, cuûi, goã muïc, vaûi, ñoà da. − Raùc thaûi töø vaên phoøng, khaùch saïn, nhaø haøng aên uoáng. − Pheá thaûi cuûa caùc ngaønh cheá bieán löông thöïc, thöïc phaåm, thuyû saûn, giaûi khaùt, giaáy… − Buøn seät töø caùc traïm xöû lyù. − Tro xæ töø quaù trình ñoát nhieân lieäu. 2.3.4. Phöông phaùp sinh hoïc 2.3.4.1. Phöông phaùp khí sinh hoïc (Biogas) Laø phöông phaùp phaân huyû raùc trong ñieàu kieän moâi tröôøng khoâng coù oxy. Saûn phaåm cuûa quaù trình phaân huyû kî khí laø CH4, CO2, vaø moät soá saûn phaåm trung gian nhö axít höõu cô, alcohol vaø muøn (CH4 coù theå duøng laøm nguoàn naêng löôïng). Phöông phaùp naøy raát thích hôïp cho xöû lyù chaát thaûi giaøu protein ( phaân ngöôøi, phaân gia suùc, chaát thaûi nhaø maùy röôïu bia hoaëc cheá bieán thöïc phaåm). So vôùi quaù trình cheá bieán compost hieáu khí, phaân huyû kî khí laø moät quaù trình phöùc taïp bôûi nhöõng nguyeân nhaân sau: − Caàn nhöõng kyõ thuaät ñaëc bieät (phaûi coù heä thoáng thu khí gas, heä thoáng chaïy maùy phaùt ñieän)vaø voán ñaàu tö ban ñaàu cao. − Saûn phaåm phuï cuûa quaù trình phaân huyû kî khí laø buøn öôùt, neân phaûi traûi qua quaù trình xöû lyù baäc 2 tröôùc khi loaïi boû. − pH vaø khaû naêng ñeäm laø raát quan troïng trong quaù trình phaân huyû kî khí vì vi khuaån Methanogenic raát nhaïy caûm vôùi pH. Khi pH giaûm döôùi 6 khaû naêng hoaït ñoäng cuûa VSV bò öùc cheá. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 18- 2.3.4.2. Phöông phaùp cheá bieán compost Ñoái vôùi phöông phaùp naøy, chaát höõu cô ñöôïc phaân huyû bôûi caùc VSV trong ñieàu kieän coù oxy taïo thaønh saûn phaåm laø CO2, nöôùc, nhieät ñoä vaø compost, saûn phaåm compost coù theå ñöôïc söû duïng laøm phaân boùn cho noâng nghieäp. Quaù trình cheá bieán compost laø moät quaù trình ñôn giaûn vôùi voán ñaàu tö vöøa phaûi vaø saûn phaåm cuûa noù laø compost coù theå duøng laøm phaân boùn, do ñoù coù theå thu hoài moät phaàn voán cuûa quaù trình. Beân caïnh ñoù, nhieät ñoä Thermophilic trong compost coù theå loaïi boû ñöôïc caùc maàm beänh neân quaù trình compost ñöôïc ñaùnh giaù laø ít aûnh höôûng ñeán moâi tröôøng hôn so vôùi phöông phaùp phaân huyû kî khí. Hôn nöõa quaù trình phaân huyû caùc chaát höõu cô trong compost taïo thaønh nhieät ñeå laøm bay hôi nöôùc trong nguyeân lieäu, noù cuõng laø moät daïng taïo thaønh naêng löôïng vaø söû duïng tröïc tieáp. Tuy nhieân cheá bieán compost coù moät baát lôïi tröïc tieáp ñoù laø caàn nguoàn naêng löôïng cao cho quaù trình vaän haønh vaø duy trì söï oån ñònh cuûa heä thoáng cuõng nhö khaû naêng lan truyeàn vaø phaùt thaûi NH3 trong khoâng khí neáu nhö vieäâc thieát keá vaø vaän haønh khoâng phuø hôïp. Caû hai phöông phaùp cheá bieán compost vaø phaân huyû kî khí Biogas ñeàu coù öu vaø nhöôïc ñieåm rieâng, do ñoù döïa treân nhöõng ñieàu kieän saün coù vaø nhöõng ñieàu kieän khaùch quan ñeå löïa choïn phöông phaùp thích hôïp cho töøng hoaøn caûnh cuï theå. 2.3.4.3. Phöông phaùp nuoâi giun ñaát Nuoâi töï nhieân : duøng ñeå xöû lyù buøn coáng hoaëc caûi taïo ñaát baïc maøu. Raûi moät lôùp buøn coáng leân vuøng ñaát caàn caûi taïo vaø thaû giun xuoáng. Döôùi taùc duïng cuûa giun ñaát seõ taïo ra moät lôùp ñaát tôi xoáp giaøu chaát höõu cô. Nuoâi giun coâng nghieäp : laøm giaøn nuoâi giun, thaû gioáng giun leân giaøn chöùa pheá thaûi höõu cô. Taïo ñieàu kieän moâi tröôøng (pH, ñoä aåm, nhieät ñoä, khoâng khí …) Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 19- thích hôïp, boå sung thöùc aên cho giun. Giun ñöôïc taän duïng laøm thöùc aên cho gia suùc, coøn pheá thaûi höõu cô ñaõ phaân huyû ñöôïc taän duïng laøm phaân. Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 20- CHÖÔNG 3 TOÅNG QUAN VEÀ COMPOST 3.1. Ñònh nghóa Hieän taïi coù nhieàu ñònh nghóa veà quaù trình cheá bieán compost vaø compost, moät ñònh nghóa thöôøng ñöôïc söû duïng laø ñònh nghóa cuûa Haug 1993. Theo Haug, quy trình cheá bieán compost vaø compost ñöôïc ñònh nghóa nhö sau : “Quy trình cheá bieán compost laø quaù trình phaân huyû sinh hoïc vaø oån ñònh chaát höõu cô döôùi ñieàu kieän thermophilic. Keát quaû cuûa quaù trình phaân huyû sinh hoïc taïo ra nhieät, saûn phaåm cuoái cuøng oån ñònh, khoâng mang maàm beänh vaø coù ích trong vieäc öùng duïng cho caây troàng”. “Compost laø saûn phaåm cuûa quaù trình cheá bieán compost, ñaõ ñöôïc oån ñònh nhö humus, khoâng chöùa caùc maàm beänh, khoâng loâi keùo coân truøng, coù theå ñöôïc löu tröõ an toaøn vaø coù lôïi cho söï phaùt trieån caây troàng”. 3.2. Caùc phaûn öùng sinh hoaù xaûy ra trong quaù trình uû 3.2.1. Phaûn öùng sinh hoaù Caùc chaát thaûi höõu cô thích hôïp cho vieäc uû phaân compost coù thaønh phaàn thay ñoåi raát lôùn. Caùc chaát thaûi ñoâ thò vaø buøn laéng trong raùc thaûi ñoâ thò thöôøng coù thaønh phaàn khoâng ñoàng nhaát. Trong khi ñoù chaát thaûi töø caùc nhaø maùy cheá bieán thì thaønh phaàn ñoàng nhaát. Quaù trình phaân huyû caùc chaát thaûi höõu cô dieãn ra raát phöùc taïp theo nhieàu giai ñoaïn vaø saûn phaåm trung gian. Ví duï quaù trình phaân huyû protein bao goàm caùc böôùc : Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 21- Protein
peptides
amino axit
hôïp chaát amonium
nguyeân sinh chaát cuûa vi khuaån vaø N hoaëc NH3. Ñoái vôùi hydratcarbon, quaù trình phaân huyû xaûy ra theo caùc böôùc sau : Hydratcarbon
ñöôøng ñôn
axit höõu cô
CO2 vaø nguyeân sinh chaát cuûa vi khuaån. Chính xaùc laø nhöõng chuyeån hoaù hoaù sinh xaûy ra trong quaù trình compost vaãn chöa ñöôïc nghieân cöùu chi tieát. Quaù trình phaân huyû caùc chaát thaûi höõu cô trong uû compost dieãn ra raát phöùc taïp, coù theå phaân bieät döïa vaøo 4 pha sau ñaây : - Pha thích nghi (Latent phase) : ñaây laø thôøi gian caàn thieát ñeå VSV laøm quen vaø ñònh cö trong moâi tröôøng môùi. - Pha taêng tröôûng (Growth phase) : theå hieän söï gia taêng sinh hoïc vaø laøm cho nhieät ñoä trong ñoáng uû taêng leân ñeán ngöôõng mesophilic. - Pha öa nhieät (Thermophilic phase) :ñaây laø giai ñoaïn nhieät ñoä taêng cao nhaát. Trong pha naøy, caùc chaát thaûi ñöôïc oån ñònh vaø maàm beänh bò tieâu dieät coù hieäu quaû nhaát. Coù theå bieåu dieãn phaûn öùng sinh hoaù xaûy ra trong pha naøy baèng phöông trình sau : CHONS + O2 + VSV hieáu khí
CO2 + NH3 + SP khaùc + naêng löôïng CHONS + O2 + VSV kî khí
CO2 + H2S + NH3 + CH4 + SP khaùc + naêng löôïng - Pha tröôûng thaønh (Maturation phase) : nhieät ñoä giaûm xuoáng mersophilic vaø sau ñoù baèng nhieät ñoä moâi tröôøng. Quaù trình leân men thöù caáp dieãn ra chaäm thích hôïp cho söï bieán ñoåi moät vaøi chaát phöùc taïp thaønh chaát keo vaø sau ñoù thaønh chaát muøn. Quaù trình Nitrat hoaù vôùi amoni laøm Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 22- saûn phaåm trung gian bò oxy hoaù sinh hoïc taïo thaønh Nitrit (NO2-)vaø sau cuøng laø Nitrat (NO3-). Phöông trình xaûy ra nhö sau : Keát hôïp 2 quaù trình treân, quaù trình nitrat hoaù xaûy ra theo phaûn öùng sau : NH4+ + 2O2
NO3- + 2H+ + H2O (3) Vì NH4 cuõng ñöôïc toång hôïp trong moâ teá baøo, phaûn öùng ñaëc tröng cho quaù trình toång hôïp trong moâ teá baøo nhö sau : NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O
C5H7O2N + 5O2 (4) Keát hôïp (3) vaø (4) ta coù : 22 NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3-
21 NO3- + C5H7O2N + 20 H2O + 42H+ Ñoà thò 3.1 : Bieán thieân nhieät ñoä cuûa caùc pha NH4+ + 3/2O2 NO2- + 2H+ + H2O Nitrosomonas bacteria NO2- + 1/2O2 NO3- (2) Nitrobactor bacteria 0 10 20 30 40 50 60 70 Nhieät Thôøi gian Pha thích nghi Pha öa nhieät thermophilic Pha taêng tröôûng Pha tröôûng thaønh Bieán thieân nhieät ñoä trong quaù trình uû Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 23- 3.2.2. Phaûn öùng sinh hoïc UÛ compost laø moät quaù trình sinh hoïc maø caùc chaát höõu cô coù trong CTR sinh hoaït ñöôïc bieán ñoåi thaønh caùc chaát muøn oån ñònh do caùc hoaït ñoäng cuûa caùc toå chöùc coù theå soáng trong ñieàu kieän töï nhieân hieän dieän trong chaát thaûi. Caùc toå chöùc naøy goàm caùc loaïi VSV nhö vi khuaån, naám, ñoäng vaät nguyeân sinh (protozoa). Chaát thaûi höõu cô ñöôïc phaân huyû baét ñaàu töø sinh vaät tieâu thuï baäc 1 nhö vi khuaån, naám. Söï oån ñònh chaát thaûi do caùc phaûn öùng cuûa vi khuaån thöïc hieän. Trong thôøi gian ñaàu, vi khuaån thích hôïp vôùi ñieàu kieän mesophilic xuaát hieän tröôùc, khi nhieät ñoä taêng vi khuaån thermophilic xuaát hieän chieám haàu heát caùc vò trí trong khoái uû. Thermophilic naám thöôøng taêng tröôûng töø 5 -10 ngaøy sau khi uû. Neáu nhieät ñoä cao hôn 65 -700C thì naám vaø haàu heát caùc vi khuaån bò öùc cheá vaø chæ coøn caùc daïng baøo töû coù theå phaùt trieån. Trong giai ñoaïn cuoái cuøng, khi nhieät ñoä giaûm nhoùm vi khuaån Actinomycetes trôû neân chieám öu theá laøm cho beà maët ñoáng uû seõ xuaát hieän maøu traéng hoaëc naâu. Caùc loaïi vi khuaån thermophilic, haàu heát laø caùc loaøi Bacillus ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc phaân huyû protein vaø hôïp chaát hydratcarbon . Maëc duø chæ hoaït ñoäng beân lôùp ngoaøi cuûa ñoáng uû vaø chæ hoaït ñoäng vaøo giai ñoaïn cuoái nhöng nhoùm Actinomycetes ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc phaân huyû cellulose, lignin vaø caùc chaát beàn vöõng khaùc. Sau giai ñoaïn tieâu thuï baäc 1 hay sô caáp thöïc hieän xong, caùc chaát naøy seõ laø thöùc aên cho sinh vaät tieâu thuï thöù caáp nhö ve, boï caùnh cöùng, giun troøn, ñoäng vaät nguyeân sinh, phieâu sinh. 3.3. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình uû compost Hieäu quaû cuûa quaù trình uû phaân compost phuï thuoäc vaøo nhoùm caùc toå chöùc cö nguï vaø laøm oån ñònh trong chaát thaûi höõu cô. Do ñoù, quaù trình uû seõ khoâng ñaït keát Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 24- quaû mong muoán maø nguyeân nhaân chính laø do söï maát caân baèng veà thaønh phaàn hoaù hoïc vaø ñieàu kieän lyù hoïc trong quaù trình uû. Chính vì vaäy, caàn chuù yù ñeán caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình uû phaân compost nhö :nhieät ñoä, ñoä aåm, pH, VSV, oxy, chaát höõu cô, tyû leä C : N vaø caáu truùc chaát thaûi. 3.3.1. Nhieät ñoä Laø moät yeáu toá quan troïng trong quaù trình saûn xuaát compost vì noù aûnh höôûng ñeán hoaït tính cuûa VSV. Ngoaøi ra, nhieät ñoä coøn laø moät chæ thò ñeå nhaän bieát caùc giai ñoaïn xaûy ra trong quaù trình uû compost. Trong vaøi ngaøy ñaàu cuûa quaù trình uû, nhieät ñoä baét ñaàu taêng daàn töø nhieät ñoä moâi tröôøng ñeán khoaûng 65 -700C roài giaûm xuoáng daàn daàn ñeán nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng. Haàu heát caùc taøi lieäu ñeàu ñeà nghò duy trì ôû nhieät ñoä thermophilic (55 -650C) trong luoáng uû compost, vì ôû nhieät ñoä naøy quaù trình cheá bieán compost ñaït hieäu quaû cao nhaát, VSV gaây beänh bò tieâu dieät, taïo neân saûn phaåm compost an toaøn khi söû duïng cho caây troàng. Nhieät ñoä taêng treân ngöôõng naøy seõ öùc cheá hoaït ñoäng cuûa VSV laøm cho quaù trình phaân huyû khoâng dieãn ra thuaän lôïi, ngöôïc laïi nhieät ñoä thaáp hôn ngöôõng naøy compost seõ khoâng ñaït tieâu chuaån veà maàm beänh. 3.3.2. Tæ leä C : N Tyû leä C : N laø thoâng soá quan troïng trong caân baèng dinh döôõng cho VSV. Carbon laø nguoàn naêng löôïng chuû yeáu cuûa VSV vaø nitô laø nguyeân toá ñeå toång hôïïp chaát nguyeân sinh. Tyû leä C : N toái öu trong khoaûng 25 – 30. Neáu tyû leä C : N cuûa vaät lieäu laøm compost cao hôn giaù trò toái öu, seõ haïn cheá söï phaùt trieån cuûa VSV do thieáu nitô, chuùng seõ traûi qua nhieàu chu trình chuyeån hoaù, oxy hoaù phaàn carbon dö cho ñeán khi ñaït ñeán tyû leä C :N thích hôïp. Do ñoù thôøi gian caàn thieát cho quaù trình laøm compost seõ bò keùo daøi hôn vaø thu ñöôïc saûn phaåm ít muøn hôn. Neáu tyû leä C :N thaáp, nitô seõ bò thaát thoaùt döôùi daïng NH3 ñaëïc bieät trong ñieàu kieän nhieät ñoä cao, pH cao Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 25- vaø coù thoåi khí. Tyû leä C : N ôû saûn phaåâm compost thu ñöôïc thoâng thöôøng 15 -20 laø toát nhaát. Ngoaøi hai nguyeân toá carbon, nitô laø neàn taûng cô baûn cho hoaït ñoäng soáng cuûa VSV trong ñoáng compost, caùc nguyeân toá photpho (P), löu huyønh (S), canxi (Ca) laø nhöõng nguyeân toá quan troïng keá tieáp. Photpho aûnh höôûng ñeán chaát löôïng compost vì photpho laø nguyeân toá caàn thieát cho söï phaùt trieån cuûa caây troàng, haøm löôïng photpho thay ñoåi tuyø theo töøng nguyeân lieäu. Löu huyønh aûnh höôûng ñeán vieäc sinh ra caùc hôïp chaát bay hôi taïo ra muøi hoâi trong khoái uû compost. Baûng 3.1 Tyû leä C/N cuûa chaát thaûi Chaát thaûi N(% troïng löôïng khoâ) Tyû leä C/N Nöôùc tieåu 15 – 18 0,8 Hoãn hôïp chaát thaûi gieát moå 7 -10 2 Phaân chuoàng 5,5 - 6,5 6 – 10 Buøn coáng raõnh 1,9 16 Buøn hoaït tính 5 – 6 6 Coû caét xeùn 4 12 Baép caûi 3,6 12 Coû daïi 2 19 Coû hoãn hôïp 2,4 19 Phaân boùn ôû trang traïi 2,15 14 Laù khoai taây 1,5 25 Voû traáu 1,05 48 Rôm raï 0,3 128 Muøn cöa 0,11 511 Giaáy baùo Nil - Chaát thaûi thöïc phaåm 2 – 3 15 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 26- Chaát thaûi rau quaû 1,5 35 Chaát thaûi khaùc 0,5 -1,4 30 -80 Goã 0,07 700 Giaáy 0,2 170 (Nguoàn : Obeng and Wright42) 3.3.3. Ñoä aåm Laø moät yeáu toá ñoùng vai troø quan troïng trong quaù trình cheá bieán compost, noù giuùp cho caùc vi khuaån phaân giaûi chaát höõu cô. Nöôùc raát caàn thieát cho söï cho söï hoaø tan caùc chaát dinh döôõng vaø nguyeân sinh chaát trong teá baøo. Ñoä aåm nhoû hôn 20% seõ öùc cheá caùc phaûn öùng sinh hoïc, ngöôïc laïi ñoä aåm quaù cao seõ daãn ñeán hieän töôïng roø ræ chaát dinh döôõng vaø phaân taùn maàm beänh trong khoái uû. Maët khaùc ñoä aåm cao seõ laøm giaûm söï löu thoâng oxy trong khoái uû hình thaønh ñieàu kieän uû kî khí coù theå gaây thoái röûa vaø taïo ra muøi hoâi thoái oâ nhieãm moâi tröôøng xung quanh. Ñoä aåm toái öu cho quaù trình uû compost vaøo khoaûng 50 -60%. Vôùi thaønh phaàn CTR nöôùc ta coù ñoä aåm cao neân khi uû compost caàn phaûi tieán haønh phôi khoâ ñeå laøm giaûm ñoä aåm hoaëc phoái troän vôùi caùc vaät lieäu coù ñoä aåm thaáp ñeå luoân taïo ñoä aåm thích hôïp cho quaù trình dieãn ra thuaän lôïi. Trong quaù trình uû seõ coù hieän töôïng boác hôi nöôùc hoaëc löu löôïng thoåi khí quaù cao coù theå laøm giaûm ñoä aåm, luùc ñoù chuùng ta coù theå ñieàu chænh baèng caùch theâm nöôùc vaøo ñeå luoân luoân taïo giaù trò ñoä aåm toái öu cho quaù trình cheá bieán compost. 3.3.4. VSV Cheá bieán compost laø moät quaù trình phöùc taïp trong ñoù coù söï tham gia cuûa nhieàu loaïi VSV khaùc nhau bao goàm : Naám, Actinomycetes, Vi khuaån, ñoâi khi coøn coù Protozoa vaø Taûo. Ngöôøi ta xaùc ñònh raèng haàu heát caùc loaøi trong nhoùm VSV neâu treân ñeàu coù khaû naêng phaân giaûi haàu heát caùc chaát höõu cô thoâ trong raùc thaûi. Taát Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 27- nhieân, moãi moät loaøi VSV coù khaû naêng toát nhaát ñeå phaân huyû moät daïng vaät chaát höõu cô naøo ñoù. Vi khuaån : coù maët haàu heát trong caùc giai ñoaïn saûn xuaát compost. Haàu heát hoaït ñoäng cuûa VSV trong quaù trình uû compost coù ñeán 80 -90% laø do vi khuaån, bao goàm Streptococus sp, Bacillus sp, vibrio sp. Actinomycetes : thöôøng xuaát hieän vaøo khoaûng ngaøy thöù 5 -7 trong quaù trình uû bao goàm : Micromonospora, Streptomyces, Actinomycetes Naám : giôùi haïn nhieät ñoä cuûa naám laø khoaûng 600C goàm caùc loaïi nhö sau: Aspergillus, Penicillin, Fusarium, Trichoderma vaø Chaetomonium. VSV gaây beänh : moät trong nhöõng yeâu caàu cuûa saûn xuaát compost laø phaûi haïn cheá ñeán möùc toái ña caùc loaøi VSV gaây haïi coù trong saûn phaåm. Theo lyù thuyeát neáu nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát compost khoâng coù chöùa phaân, chaát thaûi sinh hoïc thì saûn phaåm ñaàu ra seõ ít caùc loaøi gaây beänh . Tuy nhieân treân thöïc teá nguyeân lieäu ñaàu vaøo cho quaù trình cheá bieán compost khoâng phaûi luùc naøo cuõng ñaùp öùng caùc yeâu caàu ñoù. Do ñoù, ñeå ñaûm baûo tieâu chuaån tieâu dieät maàm beänh cho caây troàng, trong luùc vaän haønh cheá bieán compost chuùng ta caàn ñaûm baûo nhieät ñoä ñeå coù theå tieâu dieät heát maàm beänh. 3.3.5. pH Tuyø thuoäc vaøo thaønh phaàn vaø tính chaát cuûa chaát thaûi, pH seõ thay ñoåi trong quaù trình uû compost. pH cuûa vaät lieäu ban ñaàu cho vaøo uû compost dao ñoäng trong khoaûûng 5,5 -9 laø coù theå cheá bieán compost moät caùch hieäu quaû. Khi baét ñaàu uû compost, giaù trò pH giaûm ñi do söï hình thaønh caùc axit höõu cô. Nhöng sau ñoù pH taêng leân vì caùc axit höõu cô chuyeån hoaù thaønh CH4 vaø CO2. Khi quaù trình uû compost gaàn oån ñònh, pH cuûa vaät chaát cuoái cuøng dao ñoäng trong khoaûng 7,5 – 8,5. Nguyeân lieäu söû duïng ñaàu vaøo ñeå cheá bieán compost khoâng ñöôïc quaù cao vì luùc ñoù Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 28- seõ daãn ñeán söï thaát thoaùt nitô döôùi daïng NH3 vaø caùc VSV caàn moät khoaûng pH toái öu ñeå hoaït ñoäng. 3.3.6. Oxy Laø moät nhaân toá cuõng khoâng keùm phaàn quan troïng trong suoát quaù trình uû compost. Khoâng khí ôûû moâi tröôøng xung quanh cung caáp tôùi khoái uû compost ñeå VSV phaân huyû chaát höõu cô cuõng nhö laøm bay hôi nöôùc vaø giaûi phoùng nhieät ñoä. Neáu khí khoâng ñöôïc cung caáp ñaày ñuû coù theå hình thaønh nhöõng vuøng kî khí beân trong khoái compost coù theå gaây muøi hoâi. Löôïng khí cung caáp vaøo khoái uû coù theå thöïc hieän baèng phöông phaùp thuû coâng nhö ñaûo troän theo chu kyø thôøi gian, ñaët caùc oáng tre thoâng khí hoaëc thoåi khí baèng maùy caáp khí. Quaù trình ñaûo troän nhaèm cung caáp khoâng khí chæ thoaû maõn ñieàu kieän hieáu khí ñoái vôùi maët treân khoái uû coøn ôû beân trong coù theå laø moâi tröôøng tuyø nghi hoaëc kî khí. Do ñoù toác ñoä phaân huyû vaø thôøi gian caàn thieát ñeå saûn xuaát compost coù theå keùo daøi vaø gaây muøi hoâi thoái. Coøn thoåi khí baèng maùy caáp khí laø phöông phaùp cho hieäu quaû phaân huyû cao nhaát. Tuy nhieân löu löôïng khí phaûi ñöôïc khoáng cheá thích hôïp. Neáu caáp quaù nhieàu khí seõ daãn ñeán chi phí cao vaø gaây maát nhieät cuûa khoái uû keùo theo saûn phaåm seõ khoâng ñaûm baûo an toaøn vì coù theå chöùa VSV gaây beänh. Khi pH cuûa khoái phaân lôùn hôn 7, cuøng vôùi quaù trình thoåi khí seõ gaây thaát thoaùt nitô döôùi daïng NH3. Traùi laïi, neáu thoåi khí quaù thaáp moâi tröôøng beân trong seõ trôû neân kî khí. 3.3.7. Kích thöôùt haït Kích thöôùc haït laø yeáu toá aûnh höôûng ñeán khaû naêng giöõ aåm vaø toác ñoä phaân huyû. Quaù trình phaân huyû hieáu khí xaûy ra treân beà maët haït, haït coù kích thöôùc nhoû seõ coù toång dieän tích beà maët lôùn neân seõ taêng söï tieáp xuùc vôùi oxy neân coù theå laøm taêng vaän toác phaân huyû trong moät khoaûng ñoä xoáp nhaát ñònh. Haït quaù nhoû seõ coù ñoä xoáp Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 29- thaáp öùc cheá vaän toác phaân huyû. Ngöôïc laïi, haït coù kích thöôùc quaù lôùn seõ coù ñoä xoáp cao vaø coù theå taïo ra caùc keânh thoåi khí laøm cho söï phaân boá khí khoâng ñoàng ñeàu, khoâng coù lôïi cho quaù trình cheá bieán compost. Kích thöôùc haït toái öu cho quaù trình uû laø ñöôøng kính haït khoaûng 2,5 -8cm. 3.3.8. Ñoä xoáp Laø yeáu toá quan troïng trong quaù trình cheá bieán compost. Ñoä xoáp thay ñoåi tuyø theo thaønh phaàn chaát thaûi raén. Vaät lieäu coù ñoä xoáp 36 -60% laø coù theå cheá bieán compost thaønh coâng. Ñoä xoáp thaáp seõ haïn cheá söï vaän chuyeån oxy, neân haïn cheá giaûi phoùng nhieät vaø laøm taêng nhieät ñoä trong ñoáng compost. Ngöôïc laïi, ñoä xoáp cao coù theå daãn ñeán nhieät ñoä trong ñoáng compost thaáp, khoâng ñaûm baûo maàm beänh bò tieâu dieät. Ñoä xoáp coù theå ñöôïc ñieàu chænh baèng caùch boå sung vaät lieäu chaát höõu cô nhö rôm raï, voû traáu, muøn cöa. 3.4. Chaát löôïng compost Chaát löôïng compost ñöôïc ñaùnh giaù döïa treân 4 yeáu toá sau : − Möùc ñoä laãn taïp chaát (thuyû tinh, plastic, ñaù, kim loaïi naëng, chaát thaûi hoaù hoïc, thuoác tröø saâu). − Noàng ñoä caùc chaát dinh döôõng (dinh döôõng ña löôïng nhö N, P, K; dinh döôõng trung löôïng Ca, Mg, S; dinh döôõng vi löôïng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo,Co, Bo…). − Maät ñoä VSV gaây beänh (thaáp ôû möùc khoâng aûnh höôûng ñeán caây troàng). − Ñoä oån ñònh (ñoä chín hoaïi cuûa phaân) vaø haøm löôïng chaát höõu cô. 3.5. Tính caáp thieát cuûa compost Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 30- Caûi thieän cô caáu ñaát : phaân höõu cô vi sinh khi boùn vaøo ñaát seõ laøm cho nôi coù ñaát seùt, ñaát baïc maøu, ñaát quaùnh ñöôïc raõ ra vaø khi gaëp laïi ñaát caùt laïi laøm cho ñaát caùt rôøi dính laïi vôùi nhau, giuùp ñaát thoâng khí deã daøng. Quaân bình ñoä pH trong ñaát : phaân höõu cô vi sinh cung öùng ñaày ñuû caùc chaát höõu cô ñeå choáng laïi söï thay ñoåi pH. Taïo ra söï maøu môõ trong ñaát : phaân höõu cô vi sinh chöùa nitô, photpho, laân, magieâ, löu huyønh nhöng ñaëc bieät laø caùc chaát ñöôïc haáp thuï vaøo ñaát nhöõng gì ñaõ maát ñi. Duy trì ñoä aåm cho ñaát : caùc chaát höõu cô trong phaân khi hoaø tan vaøo ñaát seõ trôû thaønh moät mieáng xoáp huùt nöôùc roài luaân chuyeån nöôùc vaøo trong ñaát nuoâi caây. Neáu ñaát thieáu chaát höõu cô seõ khoù thaåm thaáu nöôùc töø ñoù ñaát seõ bò ñoùng maøng laøm nöôùc bò öù ñoïng treân maët treân seõ gaây luït loäi, xoùi moøn ñaát. Taïo moâi tröôøng toát cho caùc vi khuaån coù lôïi trong ñaát sinh soáng : phaân höõu cô vi sinh coù khaû naêng cung caáp caùc chaát dinh döôõng laøm cho ñaát tôi xoáp, töø ñoù taïo ra moâi tröôøng soáng cho caùc loaïi coân truøng vaø nhöõng loaøi vi sinh choáng laïi tuyeán truøng laøm hö reã caây cuõng nhö tieâu dieät caùc loaïi coân truøng phaù hoaïi ñaát ñai, gaây beänh cho caây troàng. Baûng 3.2 Tieâu chuaån ngaønh 10 TCN 526-2002 cho phaân höõu cô VSV cheá bieán töø raùc thaûi sinh hoaït cuûa Boä Noâng Nghieäp Vaø Phaùt Trieån Noâng Thoân Teân chæ tieâu Ñôn vò tính Möùc Hieäu quaû ñoái vôùi caây troàng - Toát Ñoä chín (hoaïi) caàn thieát - Toát Ñöôøng kính haït khoâng lôùn hôn mm 4 - 5 Ñoä aåm khoâng lôùn hôn % 35 pH 5 - 8 Khóa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 31- Maät ñoä VSV (ñaõ tuyeån choïn) khoâng nhoû hôn CFU/g maãu 106 Haøm löôïng C toång soá khoâng nhoû hôn % 13 Haøm löôïng N toång soá khoâng nhoû hôn % 2,5 Haøm löôïng K höõu hieäu khoâng nhoû hôn % 1,5 Maät ñoä Salmonella trong 25g maãu CFU 0 Haøm löôïng Pb (khoái löôïng khoâ)khoâng lôùn hôn mg/kg 250 Haøm löôïng Cad (khoái löôïng khoâ)khoâng lôùn hôn mg/kg 2,5 Haøm löôïng Cr (khoái löôïng khoâ)khoâng lôùn hôn mg/kg 200 Haøm löôïng Cu (khoái löôïng khoâ)khoâng lôùn hôn mg/kg 200 Haøm löôïng Ni (khoái löôïng khoâ)khoâng lôùn hôn mg/kg 100 Haøm löôïng Zn(khoái löôïng khoâ)khoâng lôùn hôn mg/kg 700 Haøm löôïng Hg (khoái löôïng khoâ)khoâng lôùn hôn mg/kg 2 Thôøi haïn baûo quaûn khoâng ít hôn thaùng 6 (Nguoàn : Boä Noâng Nghieäp Vaø Phaùt Trieån Noâng Thoân 2002) 3.6. Lôïi ích vaø haïn cheá cuûa cheá bieán compost 3.6.1. Lôïi ích − Laø phöông aùn ñöôïc löïa choïn ñeå baûo toàn nguoàn nöôùc vaø naêng löôïng. − Keùo daøi tuoåi thoï cho caùc BCL. − OÅn ñònh chaát thaûi, caùc quaù trình sinh hoïc xaûy ra trong quaù trình laøm compost seõ chuyeån hoaù caùc chaát höõu cô deã thoái röûa sang daïng oån ñònh, chuû yeáu laø caùc chaát voâ cô ít gaây oâ nhieãm moâi tröôøng vaø thích hôïp cho vieäc caûi taïo ñaát vaø haáp phuï cuûa caây troàng. − Laøm maát hoaït tính cuûa vi