Nghiên cứu sản xuất phâm Compost từ vỏ khoai mì phục vụ nông nghiệp sinh thái

hành đống hoặc luống dài. Không khí được cung cấp cho hệ thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí qua hệ thống phân phối khí như ống phân phối khí hoặc sàn phân phối khí. Chiều cao luống hay đống ủ khoảng 2 – 2,5m. Để kiểm soát quá trình phân hủy hiếu khí bên trong khối ủ, mỗi khối ủ thường được trang bị một máy thổi khí. Lượng không khí cung cấp phải đảm bảo đủ nhu cầu oxy cho quá trình chuyển đổi sinh học và nhằm kiểm soát nhiệt độ trong khối ủ. Thời gian cần thiết cho quá trình ủ khoảng 3 – 5 tuần. Phần mùn sau khi ủ được đem đi sàng tinh nhằm thu được sản phẩm phân chất lượng cao. Trong một vài trường hợp, những vật liệu có kích thước lớn, độ ẩm thấp như mạt cưa, gỗ vụn được thêm vào để kiểm soát độ ẩm của khối ủ ở mức tối ưu. Ưu điểm Dễ kiểm soát khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ Oxi trong luống ủ. Giảm mùi hôi và mầm 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 Hệ thống phân phối khí dễ bị tắt nghẽn, cần bảo trì thường xuyên. Chi phí bảo trì hệ thống và năng lượng thổi khí làm chi phí của phương pháp này cao hơn thổi khí thụ động. 2.1.5.3. Phương pháp ủ trong Container Phương pháp ủ trong container là phương pháp ủ mà vật liệu ủ được chứa trong container hoặc thùng kín, túi đựng hay trong nhà. Thổi khí cưỡng bức thường được sử dụng cho phương pháp ủ này. Có nhiều phương pháp ủ trong container như ủ trong bể di chuyển theo phương ngang, ủ trong container thổi khí và ủ trong thùng quay. Trong bể di chuyển theo phương ngang, CTR được ủ trong một hoặc nhiều ngăn phản ứng dài và hẹp, thổi khí cưỡng bức và xáo trộn định kỳ. Vật liệu ủ được di chuyển liên tục dọc theo chiều dài của ngăn phản ứng trong suốt quá trình ủ. Trong Container thổi khí, vật liệu được chứa trong các loại container khác nhau như thùng chứa chất thải rắn hay túi polyethylene…vv. Thổi khí cưỡng bức được sử dụng cho phương pháp ủ dạng mẻ, không có sự rung hay xáo trộn trong container. Tuy nhiên, ở giữa quá trình ủ, vật liệu ủ có thể được lấy ra và xáo trộn bên ngoài, sau đó cho vào container lại. Trong thùng quay, vật liệu được ủ trong một thùng xoay chậm theo phương ngang với thổi khí cưỡng bức. Ưu điểm Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết. Khả 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 đất nhỏ hơn các phương pháp khác. Chất lượng Compost tốt. Nhược điểm Vốn đầu tư cao. Chi phí vận hành và bảo trì hệ thống cao. Thiết kế phức tạp và đòi hỏi trình độ cao. 2.1.5.4. Phương pháp ủ theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên) Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó CTR được sắp xếp theo các luống dài, hẹp và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định nhằm cấp khí cho luống ủ. Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1m (đối với nguyên liệu có mật độ dày như phân) đến 3,5m (đối với nguyên liệu nhẹ như lá cây). Chiều rộng luống ủ thay đổi thay đổi từ 1,5-6m. Không khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tự nhiên như do khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt… Các luống phân được xáo trộn định kỳ thường xuyên nhằm trộn đều CTR trong luống phân, trộn đều độ ẩm và hỗ trợ cho thổi khí thụ động. Việc xáo trộn được thực hiện bằng xe xúc hoặc bằng xe xáo trộn chuyên dụng. Các thiết bị sử dụng được xác định theo hình dạng thực tế của luống ủ. Tốc độ làm thoáng khí phụ thuộc độ xốp của đống ủ. Luống ủ với các nguyên liệu nhẹ như lá cây có tốc độ thoáng khí lớn hơn tốc độ thoáng khí của luống ủ với nguyên liệu phân. Nếu luống ủ quá lớn, các vùng kỵ khí có thể xuất hiện ở khu vực trung tâm, điều này sẽ tạo ra mùi khi luống ủ được đảo trộn. Ngược lại, Các luống ủ nhỏ sẽ mất nhiệt quá nhanh và không thể đạt được nhiệt độ đủ lớn để diệt vi sinh vật gây bệnh và bay hơi ẩm. Đảo trộn sẽ làm cho nguyên liệu ủ được trộn đều, tạo lại độ xốp của đống ủ, loại trừ các khoảng trống tạo ra bởi sự phân hủy và sa lắng. Đảo trộn sẽ làm xáo trộn các vật liệu bên trong và bên ngoài đống ủ. Điều này sẽ làm cho tất cả các vật liệu được tiếp xúc với không khí phía bên ngoài và nhiệt độ cao phía bên trong của đống ủ. Bằng cách này, tất cả các vật liệu sẽ được phân hủy với tốc độ như nhau và các vi sinh vật gây bệnh, ấu trùng của côn trùng có cánh sẽ bị diệt. Thêm vào đó, đảo trộn sẽ xé nhỏ các phần tử rác để gia tăng diện tích bề mặt và các vật liệu được trộn lẫn nhau. Ưu điểm Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng phân hữu cơ đồng đều. Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp oxy cưỡng bức. Kỹ thuật đơn giản. Nhược điểm Cần nhiều nhân công. Thời gian ủ dài ( 3-6) tháng. Do sử dụng thổi khí thụ động nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh. Xáo trộn luống ủ thường gây thất thoát nitơ và gây mùi. Quá trình ủ bị phụ thuộc vào thời tiết, ví dụ như mưa có thể gây ảnh hưởng bất lợi cho quá trình ủ. Phương pháp thổi khí thụ động cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc vàloại vật liệu tạo cấu trúc phù hợp với phương pháp này thì khó tìm hơn so với các phương pháp khác. Diện tích đất cần thiết lớn. 2.1.6. Một số công nghệ chế biến phân hữu cơ điển hình 2.1.6.1. Hệ thống Coposting Lemna Hệ thống làm phân hữu cơ Lemna là một công nghệ kỹ thuật kín được cấp bằng sáng chế độc quyền. Công nghệ Lemna sử dụng các túi lớn có hàm lượng polythene thấp để chứa và bảo vệ CTR hữu cơ được thổi khí nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình phân hủy sinh học 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 phân hữu cơ và các sản phẩm phụ khác có thể bán được, thì việc thiết kế quy trình và chất lượng thiết bị tiên tiến được sử dụng trong hệ thống Lenma luôn đảm bảo được sự kiểm soát đáng tin cậy quy trình xử lý. Quy trình công nghệ Lemna CTR Trạm kiểm tra Tiếp nhận CTR Phân loại Cắt Trộn Ủ trong bao Không khí Sàng lọc Phân thành phẩm Đóng gói Chất phụ gia Hình 2.1 Quy trình công ngệ hệ thống compost lemna. Trạm kiểm tra: Tất cả xe cộ và người đi vào đường dẫn tới khu Nhà máy đều qua một trạm kiểm tra. Người gác hay người cân xe sẽ quyết định cho xe được phép vào và đi tới bãi chứa rác. Tất cả các xe chở rác được phép vào sẽ được cân tại trạm cân. Số liệu của từng chuyến sẽ được ghi lại. Khi đi ra khỏi khu vực bãi, mỗi xe được cân lại để biết trọng lượng ròng của từng chuyến rác đã đổ. Tiếp nhận rác: Từng xe được hướng dẫn đến khu vực tiếp nhận và chất thải rắn được đổ trên sàn bêtông bên trong khu tiếp nhận rác khép kín. Rác loại bỏ được chuyển ra và đưa vào xe container vận chuyển đến bãi chôn lấp. Việc phân loại trên sàn bê tông sẽ lấy ra các vật có kích thước lớn có thể tái chế được và mở các bịch chứa rác. Xe xúc đưa các nguyên liệu được chọn vào băng chuyền rung để lọc các nguyên liệu đưa tiếp vào băng chuyền nghiêng. Trạm phân loại: gồm có một cái bệ được nâng cao hỗ trợ cho một băng tải nhặt rác nằm ở vị trí trung tâm. Ở mỗi bên băng tải có đặt các trạm nhặt rác để công nhân loại ra các nguyên liệu trên băng tải. Tại mỗi trạm, một máng mở chạy thông xuống sàn bệ để chứa nguyên liệu phía dưới. Một vài công nhân đầu tiên sẽ mở và đổ bao ra. Những công nhân tiếp theo trong cùng dây chuyền sẽ chọn ra các nguyên liệu có khả năng thu hồi tái chế. Tại một trạm khác, các nguyên liệu bị loại sẽ được chuyển đi. Trạm này cũng được trang bị hệ thống thông khí và kiểm soát mùi hôi để đảm bảo môi trường làm việc trong lành cho công nhân. Các mùi hôi phát sinh sẽ đi qua các bộ lọc hữu cơ đặt ngoài toà nhà để xử lý tự nhiên. Cắt rác: kích cỡ nguyên liệu giúp xác định nguyên liệu đó sẽ làm phân hữu cơ tốt như thế nào. Các miếng nguyên liệu lớn sẽ không thành phân hữu cơ nhanh bằng các miếng nhỏ. Nguyên liệu càng nhỏ, diện tích bề mặt càng lớn, vi khuẩn càng dễ tấn công vào và do vậy, quá trình hình thành phân hữu cơ của nguyên liệu nhanh hơn. Tất cả nguyên liệu còn lại trên băng tải nhặt rác sẽ đi thông qua lớp vách mở và được chuyển đến bàn máy để cắt. Máy cắt đưa các nguyên liệu đã được cắt nhỏ xuống sàn bê tông để lưu vào kho ngay trước khi đem trộn. Trộn: Trạm trộn gồm có máy nghiền trộn lớn được tiếp nguyên liệu từ một băng tải chuyển nguyên liệu đến từ các thùng chứa nguyên liệu. Việc thỉnh thoảng kiểm nghiệm mỗi loại nguyên liệu là cần thiết để xác định việc trộn nguyên liệu như mong muốn. Mỗi loại nguyên liệu đưa ra từ thùng chứa đều được đo như thiết kế máy trộn yêu cầu. Một người vận hành máy xúc bổ sung thêm nguyên liệu khi chúng được sử dụng hết trong mỗi thùng nguyên liệu. Đưa nguyên liệu vào bao: Hệ Thống Composting Lemna sử dụng các bao gồm 3 lớp nilon làm bằng chất dẻo polythene và các máy đóng bao thích hợp với ngành công nghiệp dự trữ thức ăn gia súc. Một máy trộn, xe tải hay xe chất rác đưa nguyên liệu đã chuẩn bị vào một bàn đưa vật liệu, băng chuyền hay vào một cái phễu. Từ đây, nguyên liệu được đưa vào một bộ phận nén trên máy đóng bao. Áp lực nén có thể được kiểm soát bởi vì áp lực cần thiết phụ thuộc vào nguyên liệu và các bề mặt thiết bị đang chạy trên đó. Nói chung, một loại nguyên liệu quá ẩm ướt, có kích cỡ vừa phải sẽ có thể kết lại thành một khối cô đặc hơn và chắc chắn hơn là nguyên liệu khô. Mục tiêu là một khối được kết lại có đủ không gian cho không khí vào (FAS) để cho phép không khí xâm nhập vào tất cả các phần của bao. Lắp đặt hệ thống thông khí: Trong suốt quá trình đưa nguyên liệu vào bao, ống đục lỗ được lắp đặt cùng với nguyên liệu chạy dọc theo toàn bộ chiều dài của bao. Đường kính của ống và việc đục lỗ được thiết kế cùng với quạt gió để cung cấp không khí cần thiết vào nguyên liệu trong suốt quá trình ủ phân. Lắp đặt bộ phận kiểm soát: Bộ phận kiểm soát được thiết lặp để quay vòng theo chu kỳ quạt gió hoạt động và ngưng hoạt động từng đợt suốt thời gian trong ngày để nguyên liệu trong bao nhận được lượng không khí cần thiết. Khi nguyên liệu được đặt vào bao lần đầu tiên, mức oxy đủ để xúc tiến quá trình phát triển vi khuẩn hiếu khí trong một thời gian ngắn. Khi lượng cung cấp oxy ban đầu được sử dụng hết, máy quạt gió được sử dụng để đưa một lượng oxy mới vào nguyên liệu. Trong Hệ Thống Composting Lemna, sự phát triển vi khuẩn và nhiệt độ được kiểm soát bằng cách hạn chế lượng oxy cung cấp. Do đó, nếu nhiệt độ bắt đầu tăng quá nhanh, người vận hành sẽ chuyển sang lựa chọn chương trình ít thời gian thông khí hơn. Mục tiêu là nhằm giữ mức nhiệt độ ở mức 900 – 1400F. Nhiệt độ bên ngoài ngưỡng giới hạn này có thể xảy ra nhưng không gây ra tác hại gì. Việc trộn và phân phối không khí không đều có thể làm cho nhiệt độ thay đổi từ phần này sang phần khác của bao. Khi điều này xảy ra, một phần nguyên liệu có thể đạt đến độ chín nhanh hơn so với các phần khác. Lượng không khí, cacbon dioxyt và hơi ẩm dư thừa được thoát ra thông qua các lỗ mở được thiết kế dọc theo mỗi bên của bao. Đây là dòng khí không độc hại có thể thải vào bầu khí quyển mà không gây ra bất kỳ nguy hại hay các ảnh hưởng đến sức khỏe của công nhân, dân cư lân cận và hệ động vật, thực vật gần đó. Tất cả vi khuẩn trong phân hữu cơ xuất hiện tự nhiên, và trong quá trình phân hủy thành phân hữu cơ, chúng sử dụng khí oxy được cung cấp. Không có tác nhân gây bệnh hay vi khuẩn bị thải vào không khí. Các tác nhân gây bệnh bị phân hủy trong quá trình làm phân và các vi khuẩn có ích vẫn còn lại trong nguyên liệu làm phân và dần dần chuyển hoá nguyên liệu thành phân hữu cơ. Nếu cần thoát khí ra thêm, các lỗ mở bổ sung có thể được chế tạo. Nếu sau này một lỗ mở được thực hiện bằng dao không còn cần thiết nữa, nó có thể được nêm phong bằng dây.Khi phân hữu cơ đạt đến độ chín như mong muốn, nó sẽ được kiểm tra về độ ẩm. Điều này có thể được thực hiện hoặc bằng máy góp trung tâm hoặc bằng cách chế tạo một lỗ mở kiểm tra đủ rộng để có thể đi sâu vào mọi nơi trong khối nguyên liệu để kiểm tra dung lượng hơi ẩm. Thông thường, lượng hơi ẩm khoảng 35% là lý tưởng để sàng lọc. Nếu phân quá ẩm, bộ phận kiểm soát máy quạt gió sẽ được thiết lập để thổi lượng không khí tối đa càng nhiều càng tốt nhằm đạt đến độ khô ráo như mong muốn. Việc này có thể mất vài tuần, phụ thuộc vào lượng không khí hiện hữu, nguyên liệu ẩm ướt như thế nào để bắt đầu. Một khi được làm khô đến mức độ cần thiết, máy quạt gió sẽ được tắt đi và mang đi chỗ khác. Một kỹ thuật khác được sử dụng để làm khô thêm là thông khí vào bao mỗi lần vài dm trên cao và dưới thấp dọc theo mỗi bên bao để quá trình đối lưu tự nhiên diễn ra. Thiết lập máy quạt gió và hưởng dẫn về thông khí: Việc thiết lập máy quạt gió và bảng thông khí sau đây nên được sử dụng chỉ như một sự hướng dẫn. Các thiết lập máy quạt gó thực sự sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ đo được. Các mức nhiệt độ thông thường có thể được duy trì bằng cách gia tăng thời gian hoạt động của máy quạt gió. Khi nhiệt độ tiếp tục giảm, nguyên liệu đang tiến tới giai đoạn hoàn tất và quá trình làm khô có thể được bắt đầu để chuẩn bị sàng lọc. Một số nguyên liệu có lượng cacbon cao sẽ duy trì tốt nhiệt độ cao ngoài giai đoạn trước. Trong trường hợp này, những hoạt động thiết lập máy quạt gió không nên được điều chỉnh cho đến khi các mức nhiệt độ giảm xuống. Do mức nhiệt độ của Việt Nam cao hơn nên theo dự đoán, chu trình làm phân hữu cơ sẽ được rút ngắn xuống còn từ 6 đến 8 tuần chứ không phải từ 10 đến 12 tuần. Nhiệt độ của phân sẽ được kiểm tra cẩn thận và theo đó các thông số về máy quạt gió được điều chỉnh. 2.1.6.1. Công nghệ compost Steinmueller – Đức Là một hệ thống xử lý CTR hoàn chỉnh với quy trình xử lý sinh học tự nhiên trong điều kiện cần thiết để biến đổi các thành phần chất hữu cơ từ rác thành phân vi sinh vật.Công nghệ compost Steinmueller dựa trên quá trình phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật. CTRSHH Quy trình công nghệ compost Steinmuelle Trạm cân Tạp chất kích thước lớn sàng Sàng phân loại Xé bao Thành phẩm Đóng bao Nilon, giấy, thuỷ tinh … Phân loại Kim loại Tuyển từ compost Nghiền và sàng Sàng (< 2mm) Cắt ủ thổi khí cưỡng bức Nghiền Nước rỉ rác ủ ổn định sàng Sàng (< 5mm) Tái sử dụng hoặc chôn lấp Phế thải sàng Hình 2.2 Quy trình công nghệ compost Steinmuelle. 2.2. Tính chất vỏ khoai mì Khoai mì có vỏ ngoài nâu thẫm, vỏ lụa trắng chứa nhiều nước. Trong cây khoai mì có chất glucosid sinh ra acid cyanhydric là nguyên nhân  phá hủy các men hô hấp làm các mô không xử dụng được oxy. Acid cyanhydric là chất độc mạnh, với liều 1mg/kg thể trọng có thể gây tử vong. Vỏ củ khoai mì cũng tích tụ rất nhiều chất glucosid này. Vỏ khoai mì tươi sản xuất cyanide dao động từ 1-60 mg/100g tùy thuộc vào điều kiện khác nhau, gồm giống, nguồn, thời gian thu hoạch và điều kiện cánh đồng. 2.3. Bùn hoạt tính 2.3.1. Thành phần Bùn hoạt tính là một tập hợp gồm nhiều vsv và các hạt có kích thước khác nhau. Có thể là các vi khuẩn 0,5-5µm hoặc lớn từ 1mm trở lên. Trong bùn hoạt tính có những nhóm vsv như: vi khuẩn, tảo… 2.3.2. Tác dụng Bùn hoạt tính có tác dụng làm giảm nồng độ hữu cơ (và vô cơ đến mức thấp nhất). Bùn hoạt tính có khả năng phân hủy các thành phần sinh học trong chất thải như: protein, xenllulose, lignin và một số chất khác … Trong đó nhóm vi khuẩn Zooglea, Pseudomonas, Alcaligenes, Bacilus, Achromobacter, Corynebaterium, Comomonas, Brevibacterium, Acinetobacterium … có một số vai trò sau: Bacilus, Pseudomonas: là những vi khuẩn tùy nghi có khả năng khử nitrat thành nitrit hoặc chuyển tiếp nitrit thành NH3 ( amon hóanitrat), hoặc N2 (phản nitrat) theo quy trình như sau: NH2OH NH3 NO3- NO2- NO N2O N2 Pseudomonas: là loại vi khuẩn có thể đồng hóa được mọi chất hữu cơ và được xem là vi khuẩn đầu tiên phân hủy các chất hữu cơ trong quá trình chế biến compost. Bacilus: có thể sống trong môi trường hiếu khí hoặc kỵ khí tùy nghi, chúng có enzim amilaza và protoaza do đó có thể phân hủy tinh bột, prôtêin, cenllulose… CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Nghiên cứu lý thuyết Thu thập các tài liệu về compost và quá trình ủ compost , những nghiên cứu đã thực hiện về comprost trên các vật liệu khác nhau. Thu thập tài liệu về tính chất của vỏ khoai mì. Thu thập tài liệu về thành phần và tác dụng của bùn hoạt tính. 3.2. Nghiên cứu thực nghiệm 3.2.1. Mô hình thí nghiệm Mô hình có dạng hình hộp chữ nhật, kích thước dài x rộng x cao = 44cm x 36cm x 29cm, bên ngoài bọc mút xốp cách nhiệt, bên trong được phân phối khí theo bốn đường ống dẫn khí đặt dọc theo chiều dài của mô hình trên đó có đục lỗ có d = 5mm, ống thoát nước rò rỉ từ quá trình phân hủy đặt phía trái mô hình. Không khí được đưa vào mô hình bằng 1 máy sục khí liên tục. Máy thổi khí ống dẫn khí Van xả nước Hình 3.1 Mô hình thí nghiệm. (a) (b) Hình 3.2 Mô hình ủ compost. (a) Hệ thống phân phối khí trong mô hình. (b) Mô hình thực tế 3.2.2. Phân tích chỉ tiêu đầu vào Trấu, vỏ khoai mì được lấy từ công ty THHH SX – TM Trí Đức huyện Củ Chi được sấy khô, phân tích các chỉ tiêu đầu vào như: độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C,N. Bảng 3.1 Các chỉ tiêu của chất thải đầu vào Thành phần Đơn vị Vỏ khoai mì Trấu Nhiệt độ OC 30 30 Độ ẩm % 72.64 10,03 Chất hữu cơ % 95.43 86.89 C % 53.02 48.27 N % 2.1 1.2 3.2.2. Vận hành mô hình compost Quy trình ủ thực hiện theo quy trình sau: Phối Trộn và kiểm tra cácthông số đầu vào ổn định Nguyên liệu đầu vào Vỏ khoai mì / bùn hoạt tính Thành phẩm Hiếu khí Thổi khí Hình 3.3 Quy trình thực hiện ủ compost hiếu khí. Vỏ khoai mì đầu vào và bùn hoạt tính được xử lý trước khi phối trộn. vỏ khoai mì ban đầu được phân loại tách bớt những củ mì bị lẫn và giảm kích thước về khoảng 15 – 25mm trước khi ủ. Bùn hoạt tính lấy từ nhà máy xử lý nước thải tập trung KCN Tân Bình khi lấy về sẽ được tách nước sao cho độ ẩm trước khi phối trộn khoảng 90 – 92 %. Vỏ khoai mì và bùn hoạt tính sau khi xử lý sơ bộ sẽ được phối trộn. Sau đó nguyên liệu được đưa vào luống ủ và lấy mẫu phân tích các chỉ tiêu đầu vào độ ẩm, chất hữu cơ, N tổng, màu sắc. các thông số thí nghiệm được giới thiệu trong bảng sau: Bảng 3.2 Thông số thí nghiệm ủ compost Nghiệm thức Vỏ khoai mì A (Vỏ khoai mì – Bùn hoạt tính ) B (Vỏ khoai mì – Bùn hoạt tính ) Nguyên liệu Vỏ khoai mì Vỏ khoai mì +bùn hoạt tính Vỏ khoai mì + bùn hoạt tính Tỉ lệ C/N 25.25 25 25 Khối lượng riêng (g/ml) 0.37 0.69 0.69 Thể tích bùn hoạt tính (lít) 0 6.3 6.3 Khối lượng vỏ khoai mì ban dầu (kg) 9 9 9 Kích thước luống ủ ( D x R x C (cm)) 44 x 36 x 29 44 x 36 x 29 44 x 36 x 29 Hình 3.4 Vỏ khoai mì đầu vào. Hình 3.5 Bùn hoạt tính. Bảng 3.3 Đặc tính nguyên liệu đầu vào của các luống ủ Nghiệm thức Vỏ khoai mì A (Vỏ khoai mì – Bùn hoạt tính ) B (Vỏ khoai mì – Bùn hoạt tính ) Màu sắc (nguyên liệu) Vàng nâu Nâu đậm Nâu đậm Độ ẩm (%KLU) 72.64 76.77 76.28 Chất hữu cơ (%KLK) 95.43 94.52 94.47 N tổng (%KLK) 2.1 2.05 2.05 Hình 3.6 Quá trình phối trộn Hình 3.7 Nguyên liệu sau khi nguyên liệu. phối trộn. Thí nghiệm được thực hiện 3 lần. Trong quá trình ủ theo dõi các chỉ tiêu: nhiệt độ, pH, đọ sụt lún, kiểm tra hằng ngày. Độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N kiểm tra 3 ngày/ lần. Tất cả các chỉ tiêu trên đều được thực hiện 3 lần/ mẫu sau đó lấy kết quả trung bình. Hình 3.8 Mô hình com post. 3.2. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 3.2.1. Phương pháp phân tích Phân tích các chỉ tiêu : Nhiệt độ, PH, độ ẩm , CHC, C, N, P, K. Nhiệt độ Sử dụng nhiệt kế thủy ngân, cắm trực tiếp vào giữa mô hình và đọc kết quả. pH pH của mẫu được xác định bằng bằng cách pha mẫu với nước cất theo tỉ lệ 1 mẫu : 5 nước cất rồi sử dụng máy đo pH để xác định. Độ ẩm Cân mẫu phân tích vào đĩa Sấy 100 - 1050C trong khoảng 18-24h Hút ẩm 1h đem câm lại. Công thức xác định độ ẩm: Độ ẩm (%) = (m1- m2)m1 x 100% Trong đó: m1 : khối lựơng chất hữu cơ ban đầu m2 : khối lựơng chất hữu cơ sau sấy m0 : khối lựơng đĩa sấy m2 : khối lựơng đĩa sấy và chất hữu cơ cân được sau sấy Chất hữu cơ Chất hữu cơ sau khi phân tích độ ẩm đem nghiền nhỏ bằng cối và chày ( kích thước hạt khoảng 1mm khi đã qua ray, phần còn dư để phân tích hàm lựơng N và C). Cân khối lượng mẫu đã xử lý vào cốc nung. Đốt ở 5500C trong 1h Hút ẩm đem cân Công thức xác định : %CHC = (m1- m2)m1 x 100% Trong đó: m1 : khối lựơng chất hữu cơ đem đốt ban đầu m2 : khối lựơng chất hữu cơ sau đốt (m2 = m- m0) m0 : khối lựơng cốc m2 : khối lựơng cốc và chất hữu cơ cân được sau khi đốt Hàm lựơng C Từ % CHC có thể tính ngay được %C theo công thức sau: %C = %CHC1.8 Hàm lựơng N Vô cơ hóa mẫu Cân 100g CHC đã sấy khô tuyệt đối cho vào bình kjeldahl, cho tiếp 5ml H2SO4 đậm đặc sẽ thấy xuất hiện màu nâu đen ( do nguyên liệu đã bị oxy hoá). Cho thêm vào 200mg chất xúc tác, lắc nhẹ , đậy kín để khoảng 3 phút. Đặt bình kjeldahl lên bếp đun, đậy miệng bình bằng 1 phễu thuỷ tinh. Lưu ý: Giai đoạn này phải thực hiện trong tủ Hottle, đặt bình hơi nghiên trên bếp , tránh trường hợp khi sôi mạnh hoá chất bắn ra ngoài, khi đã sôi giữ nhiệt độ bếp đun vừa phải để tránh hoá chất ra ngoài và không bị mất ammoniac. Trong khi đun, theo dõi sự mất màu đen của dung dịch trong bình đun, khi thấy dung dịch gần như trong suốt thì có thể lắc nhẹ bình để kéo hết các phân tử trên thành bình còn chưa bị oxy hoá vào dung dịch. Tiếp tục đun cho đến khi dung dịch trong hoàn toàn. Để nguội bình rổi chuyển toàn bộ dung dịch sang bình định mức 100ml , dùng nước cất vô đạm tráng lại bình kjedahl và định mức đến vạch. Cất đạm Chuyển 50ml dung dịch trong bình định mức ở trên vào bình cất đạm có sẵn 50ml nước cất và 3 giọt thuốc thử tashiro lúc này trong bình có màu tím hồng. Tiếp tục cho vào bình cất 15ml NaOH 40% cho đến khi toàn bộ dung dịch chuyển sang màu xanh lá mạ ( thêm 5ml NaOH 40% nếu dung dịch trong bình chưa chuyển hết sang màu xanh lá mạ). Tiến hành lắp hệ thống cất đạm, cho vào bình hứng 20ml H2SO4 0.1N và 3 giọt thuốc thử Tashiro ( dung dịch có màu tím hồng). Đặt bình hứng sao cho ngập đầu ống sinh hản bật công tắc cất đạm. Sau khi cất đạm 10 -12 phút để kiểm tra NH4OH còn được tạo ra không, dùng giấy quỳ thử đầu ống sinh hàn. Nếu giấy quỳ không đổi màu xanh là được, ngưng cất đạm, đợi hệ thống nguội mới tháo hệ thống đem đi rửa. Chuẩn độ: Chuẩn độ H2SO4 dư trong bình hứng bằng NaOH 0.1N cho đến khi mất màu tím hồng và chuyển sang màu xanh lá mạ. Ghi nhận thể tích NaOH 0.1N sử dụng . Công thức tình hàm lượng % Nitơ tổng : %N = 1,42xv1-v2x100x2a Trong đó : V1: Số ml H2SO4 cho vào bình hứng V2: Số ml NaOH 0.1N đã chuẩn độ a: Số miligam nguyên liệu 1,42 hệ số , cứ 1ml H2SO4 dùng để trung hoà NH4OH thì tương đương với 1,42mg Nitơ Xác định Photpho tổng Mẫu phân đã nghiền nhỏ, trộn đều, từ đó chọn mẫu để phân tích . Cân 2g mẫu khô cho vào bình kjeldahl 500ml. Cho vào bình 20-25 hỗn hợp H2SO4 +HNO3 , đun trên bếp điện. Trong khi tro hoá, theo định kỳ lắc bình và bổ sung 1 – 1.5ml HNO3 đặc, vì HNO3 bay hơi. Mỗi lần cho axit HNO3 phải để bình nguội. Khi không có khí màu nâu thoát ra thì cần thiết phải thêm HNO3 Quá trình tro hoá kết thúc khi dung dịch trong bình có màu trắng. Sau khi tro hoá xong, để nguội bình rồi thêm vào bình 100ml nước đun đến sôi để loại trử bớt HNO3 Lọc để loại trử phần kết tủa trong dung dịch như axit sillic, thạch cao , cát, sét rửa phần cặn trên giấy lọc bằng nước cất nóng . Dịch lọc và nước rủa vào bình định mức 200ml , định mức tới vạch, lắc đều . Dung dịch sẽ chia làm 2 phần , một phần để xác định kali. Lấy 20ml dung dịch trên cho vào bình định mức 200ml định mức bằng nước tới vạch. Dung dịch đã pha loãng 10 lần này dùng để xác định so màu photpho. Tiếp theo chuẩn bị đưởng cong chuẩn theo bảng sau: STT 0 1 2 3 4 5 6 Ml dung dịch P – PO4 chuẩn 0 1 2 3 4 5 - Ml nước cất 50 49 48 47 46 45 - Ml mẫu photpho 0 0 0 0 0 0 Ml dung dịch molybdate 2.0 ml Ml SnCl2 0.25 ml = 5 giọt C (μg) 0 2.5 5 7.5 10.0 12.5 - C (mg/l) 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.255 - Độ hấp thu đo ở bước sóng 690nm ? ? ? ? ? ? ? Từ loạt dung dịch chuẩn, đo độ hấp thu, vẽ giản đồ A = f ( C ), sử dụng phương pháp bình phương cực tiểu để lấy phương trình Y = ax + b. từ độ hấp thu Am của mẫu, tính nồng dộ Cm. Sau đó tính được hàm lượng photpho tổng. Xác định Kali tổng Sử dụng phương pháp quang kế ngọn lửa với thể tích 100ml mẫu đã có ở trên. Có thể sử dụng phương pháp đo bằng máy hấp thu nguyên tử (ASS). Tiến hành như sau: Cân 1g mẫu cho vào cốc sứ 300ml đốt ở 500OC trong 1h. Cho vào 2ml axit HCl chuẩn độ với 6 ml nước. Đun sối 10 phút, tiếp tục cho vào 30ml nước và đun sôi, sau đó làm lạnh. Cho nước vào định mức đến 100ml, sau đó lọc qua giấy lọc và định mức tới 100 sau đó đem đo bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AA – 6800A ở bước sóng 766.5nm. Ghi chú: Mẫu phân tích 3 – 5 lần để lấy kết quả. Kết quả báo cáo là kết quả trung bình. Số liệu được báo cáo ở phụ lục. 3.2.1. Phương pháp xử lý số liệu Số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Thông số vận hành và đặc tính sản phẩm compost Sau 65 ngày ủ đã tạo ra được compost thành phẩm với kết quả được thể hiện ở bảng dưới dây. Bảng 4.1 Kết quả thí nghiệm ủ compost Nghiệm thức Vỏ khoai mì A ( Vỏ khoai mì + bùn ) B ( Vỏ khoai mì + bùn ) Thông số vận hành Thời gian ủ (ngày) 65 65 65 Nhiệt độ (0C) 30 - 51 30 - 60 30 - 57 pH 5.9 – 8.1 5.7 – 8.3 5.5 – 8.0 Độ ẩm trung bình (%KLU) 57.53 58.78 60.42 Tổng lượng nước thêm vào ( lít ) 5.3 0 0 Tổng lượng bùn thêm vào ( lít ) 0 4.9 4.8 Đặc tính sản phẩm Màu sắc (sản phẩm) Nâu Nâu đen Nâu đen Khối lượng còn lại (kg) 2.5 2.2 2.2 Độ ẩm (%KLU) 40.56 35.12 36.21 Chất hữu cơ (%KLK) 63.05 52.05 54.45 4.2. Kết quả Trong quá trình ủ compost theo dõi các chỉ tiêu: nhiệt độ, độ ẩm, pH, độ sụt lún, CHC, hàm lượng C, N. kết quả thu được như sau: 4.2.1. Độ sụt giảm thể tích Trong 66 ngày ủ ta thấy ở cả 2 mô hình sụt lún một cách rõ rệt. Số liệu được trình bày cụ thể ở bảng 4.2 dưới đây. Bảng 4.2 kết quả sụt giảm thể tích Ngày 0 3 6 9 12 15 18 ĐỘ SỤT GIẢM THỂ TÍCH (%) Vỏ Khoai mì 100 97.36 87.36 80.57 74.91 73.40 71.51 Vỏ khoai mì + bùn 100 96.00 85.20 75.60 71.60 69.60 68.8 Ngày 21 24 27 30 33 36 39 ĐỘ SỤT GIẢM THỂ TÍCH (%) Vỏ Khoai mì 69.62 68.49 67.36 64.34 63.21 61.89 60.75 Vỏ khoai mì + bùn 67.4 66.6 65.8 62.6 60.2 58 55.6 Ngày 42 45 48 51 54 57 60 ĐỘ SỤT GIẢM THỂ TÍCH (%) Vỏ Khoai mì 59.43 58.49 57.55 56.98 56.98 56.89 56.89 Vỏ khoai mì + bùn 53.2 50.8 49 48.2 48.2 48.6 48.2 Ngày 63 65 ĐỘ SỤT GIẢM THỂ TÍCH (%) Vỏ Khoai mì 56.89 56.89 Vỏ khoai mì + bùn 48.2 48.2 ( a ) (b) Hình 4.1 Mô hình compost khi bắt đầu ủ. Mô hình Vỏ khoai mì + bùn Mô hình Vỏ khoai mì (a) (b) Hình 4.2 Mô hình compost sau 65 ngày ủ. Mô hình Vỏ khoai mì Mô hình Vỏ khoai mì + bùn Thể tích ở cả 2 mô hình đều sụt giảm chứng tỏ có VSV hoạt động, chúng sử dụng CHC làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống. Độ sụt giảm thể tích ở 2 mô hình có thể biểu diễn bằng đồ thị dưới dây. Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn độ sụt giảm thể tích. Nhận xét Nhìn vào bảng 4.2 và hình 4.1 ta thấy trong những ngày đầu do VSV thích nghi nên độ sụt giảm thể tích thấp. Từ ngày thứ 3 trở đi thể tích sụt giảm bắt đầu sụt giảm nhiều vì trong thời gian này VSV hoạt động mạnh và tăng chậm lại từ ngày 12 và bắt đầu ổn định từ ngày 51 cho đến khi kết thúc quá trình ủ ở cả 2 mô hình. Tuy nhiên ta thấy trong những ngày đầu ở cả 2 mô hình có độ sụt giảm thể tích tương đương nhau . Ngày thứ 3 thì mô hình vỏ khoai mì + bùn thể tích sụt giảm từ là 96.00% tới ngày 12 chỉ còn xuống 61.70% đối với mô hình vỏ khoai mì đối chứng thể tích mô khối ủ ngày thứ 3 là 97.36% tới ngày 12 còn 74.91%. Bên cạnh đó ta thấy sau khi kết thúc quá trình ủ ở mô hình vỏ khoai mì + bùn thể tích còn lại của mô hình là 48.2% thấp hơn so với mô hình vỏ khoai mì đối chứng với độ sụt giảm thể tích là 56.98%. Điều này chứng tỏ rằng ở mô hình vỏ khoai mì + bùn có bổ sung VSV bên ngoai vào mô hình ủ nên quá trình phân huỷ xảy nhanh và hiệu quả hơn mô hình vỏ khoai mì đối chứng. 4.2.2. Nhiệt độ Trong 65 ngày thí nghiệm nhiệt độ dao động từ 30 – 60 0C. Nhiệt độ trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ bởi VSV, phụ thuộc vào kích thước của khối ủ, độ ẩm, không khí và tỉ lệ C/N, mức độ xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh. Nhiệt độ có vai trò quan trọng trong quá trình ủ nop giúp ta nhận biết sự hoạt động của VSV. Số liệu được trình bày cụ thể ở bảng 4.3 dưới đây. Bảng 4.3 Nhiệt độ trong 65 ngày ủ Ngày 0 1 2 3 4 5 6 7 NHIỆT ĐỘ ( 0C) Vỏ Khoai mì 36.5 39.0 41.0 41.5 43.0 47.0 51.0 45.5 Vỏ khoai mì + bùn 35.0 40.0 42.0 43.5 45.5 54.0 56.0 58.0 Ngày 8 9 10 11 12 13 14 15 NHIỆT ĐỘ ( 0C) Vỏ Khoai mì 45.0 42.0 40.0 37.5 35.0 34.0 33.0 32.0 Vỏ khoai mì + bùn 60.0 56.0 50.0 44.0 40.0 38.0 36.0 32.0 Ngày 16 17 18 19 20 21 22 23 NHIỆT ĐỘ ( 0C) Vỏ Khoai mì 32.0 31.5 31.5 31.5 31.5 31.5 31.0 31.0 Vỏ khoai mì + bùn 32.0 31.5 31.5 31.0 31.0 31.0 31.0 31.0 Ngày 24 25 26 27 28 29 30 31 NHIỆT ĐỘ ( 0C) Vỏ Khoai mì 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 Vỏ khoai mì + bùn 31.0 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 Ngày 32 33 34 35 36 37 38 39 NHIỆT ĐỘ ( 0C) Vỏ Khoai mì 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 Vỏ khoai mì + bùn 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 Ngày 40 41 42 43 44 45 46 47 NHIỆT ĐỘ ( 0C) Vỏ Khoai mì 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 Vỏ khoai mì + bùn 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 30.5 Ngày 48 49 50 51 52 53 54 55 NHIỆT ĐỘ ( 0C) Vỏ Khoai mì 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 Vỏ khoai mì + bùn 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 Ngày 56 57 58 59 60 61 62 63 NHIỆT ĐỘ ( 0C) Vỏ Khoai mì 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 Vỏ khoai mì + bùn 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 Ngày 64 65 NHIỆT ĐỘ ( 0C) Vỏ Khoai mì 30.0 30.0 Vỏ khoai mì + bùn 30.0 30.0 Hinh 4.4 Biến thiên nhiệt độ trong khối ủ compost. Nhận xét Nhìn vào hình 4.1 ta thấy nhiệt độ có sự thay đổi rõ rệt. Vào 4 ngày đầu VSV thích nghi nên nhiệt độ tăng chậm ở cả 2 mô hình bắt từ ngày thứ 5 nhiệt độ tăng cao rõ rệt chứng tỏ có sự hoạt động mạnh của VSV hiếu khí trong điều kiện thermophilic. Trong điều kiện này, VSV sẽ chuyển hoá các HCHC phức tạp thành đơn giản. Sau đó nhiệt độ khối ủ bắt đầu giảm dần từ ngày thứ 9 và đến ngày 15 là 32 0C và ổn định ở các ngày sau cùng là 30 0C . Điều này cho thấy nhiệt độ là chỉ thị tăng trưởng của các VSV hiếu khí như nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn. Nó thể hiện VSV VSV trong những ngày đầu thích nghi và chuyển sang pha ưa nhiệt và trưởng thành. VSVđã có sự thích nghi phù hợp ở cả 2 mô hình. Bên cạnh đó ta còn thấy ở mô hình vỏ khoai mì + bùn nhiệt độ tăng cao từ ngày thứ 5 và đến ngày thứ 8 là 60 0C còn ở mô hình đến chứng chỉ tăng đến 51 0C chứng tỏ ở mô hình khoai mì + bùn có bổ sung VSV nên ở mô hình khoai mì + bùn VSV hoạt động mạnh hơn mô hình vỏ khoai mì đối chứng. 4.2.3. pH Trong 65 ngày thí nghiệm pH dao động từ 5.7 – 8.3 được thể hiện cụ thể trong bảng 4.3 dưới dây. Bảng 4.4 Bảng dao động pH trong luống ủ compost Ngày 0 1 2 3 4 5 6 7 pH Vỏ Khoai mì 7.6 6.8 6.5 6.4 6.3 5.9 6.5 7.2 Vỏ khoai mì + bùn 7.9 6.3 6.3 6.2 5.7 5.8 5.9 7.0 Ngày 8 9 10 11 12 13 14 15 pH Vỏ Khoai mì 7.3 7.7 7.4 7.3 7.9 8.1 7.9 7.8 Vỏ khoai mì + bùn 7.2 7.5 7.8 8.1 7.8 8.3 7.6 7.7 Ngày 16 17 18 19 20 21 22 23 pH Vỏ Khoai mì 7.7 7.6 7.5 7.6 7.7 7.5 7.3 7.5 Vỏ khoai mì + bùn 7.3 7.5 7.4 7.6 7.4 7.6 7.5 7.6 Ngày 24 25 26 27 28 29 30 31 pH Vỏ Khoai mì 7.4 7.7 7.3 7.5 7.0 7.4 7.1 6.9 Vỏ khoai mì + bùn 7.2 7.5 7.2 7.4 6.9 7.3 6.9 6.7 Ngày 32 33 34 35 36 37 38 39 pH Vỏ Khoai mì 6.8 6.9 7.0 6.7 6.5 6.4 6.4 6.8 Vỏ khoai mì + bùn 6.5 6.6 6.7 6.5 6.6 6.5 6.4 6.5 Ngày 40 41 42 43 44 45 46 47 pH Vỏ Khoai mì 7.0 7.1 6.9 6.8 6.5 6.7 6.7 6.8 Vỏ khoai mì + bùn 6.5 6.2 6.4 6.6 6.3 6.4 6.5 6.3 Ngày 48 49 50 51 52 53 54 55 pH Vỏ Khoai mì 6.6 6.5 6.5 6.6 6.5 6.5 6.5 6.5 Vỏ khoai mì + bùn 6.4 6.2 6.3 6.2 6.3 6.3 6.3 6.3 Ngày 56 57 58 59 60 61 62 63 pH Vỏ Khoai mì 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 6.5 Vỏ khoai mì + bùn 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 Ngày 64 65 pH Vỏ Khoai mì 6.5 6.5 Vỏ khoai mì + bùn 6.3 6.3 Hình 4.5 Dao động pH trong khối ủ compost. Nhận xét Giá trị pH ở cả 2 mô hình đều nằm trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phân rác. Nhìn vào bảng 4.4 và hình 4.3 ta thấy giá trị PH của cả 2 mô hình giảm nhanh trong 5 ngày đầu điều này chứng tỏ trong thời gian này VSV, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ. Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ phân rác, các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sư phân hủy lignin và cenlulose. pH bắt đầu tăng lên lại từ ngày thứ 6 đến ngày 30 trong thời gian này VSV tham gia vào quá trình phân huỷ Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong khối ủ. Từ ngày 31 đến khi quá trình ủ kết thức giá trị pH dao động trong khoảng 6.3 – 7.1. Tuy nhiên ta thấy pH từ ngày thứ 6 trở đi ở mô hình vỏ khoai mì + bùn ổn định hơn mô hình vỏ khoai mì đối chứng do có bô sung VSV do đó dưới tác dụng cảu VSV thì C và N phân huỷ đồng thời với nhau nên giá trị pH ổn định hơn. 4.2.4. Độ ẩm Độ ẩm dao động trong 65 ngày ủ được thể hiện cụ thể ở bảng 4.3 dưới dây. Bảng 4.5 Độ ẩm trong 65 ngày ủ Ngày 0 3 6 9 12 15 18 ĐỘ ẨM (%) Vỏ Khoai mì 72.64 70.97 69.67 61.05 60.72 55.68 52.94 Vỏ khoai mì + bùn 76.77 75.45 65.62 64.08 60.54 56.07 49.54 Ngày 21 24 27 30 33 36 39 ĐỘ ẨM (%) Vỏ Khoai mì 54.58 50.13 52.2 49.65 51.09 62.41 56.84 Vỏ khoai mì + bùn 63.81 58.35 61.38 54.69 50.11 60.03 54.2 Ngày 42 45 48 51 54 57 60 ĐỘ ẨM (%) Vỏ Khoai mì 63.07 63.11 59.86 60.22 58.57 50.76 55.45 Vỏ khoai mì + bùn 56.65 58.04 58.26 60.33 55.72 60.54 54.89 Ngày 63 65 ĐỘ ẨM (%) Vỏ Khoai mì 56.87 52.61 Vỏ khoai mì + bùn 57.63 51.13 Hình 4.6 Dao động độ ẩm trong khối ủ compost. Nhận xét Trong quá trình ủ, độ ẩm đã được kiểm tra và duy trì nằm trong khoảng tối ưu để VSV phát triển mạnh.. Độ ẩm tối ưu cho VSV phát triển mạnh dao động trong khoảng 50 – 60 % các VSV đóng vaI trò quyết định trong quá trình phân huỷ CTR. Nếu độ ẩm quá thấp ( 65% ) thí quá trình phân huỷ sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trình thổi khí bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền vi sinh vật gây bệnh . chính vì vậy để đẩm bảo độ ẩm trong khối ủ nằm trong khoảng tối ưu nên bổ sung nước vào mô hình vỏ khoai mì và bổ sung bùn hoạt tính cho mô hình vỏ khoai mì + bùn. Kết quả kiểm tra độ ẩm số liệu được trình bày cụ thể ở bảng 4.4. Nhìn vào bảng 4.5 và hình 4.3 ta thấy độ ẩm ở những ngày đầu không nằm trong khoảng tối ưu cho VSV phát triển nhưng VSV cũng hoạt động rất mạnh giúp và quá trình phân huỷ xảy ra nhanh. Vào những ngày đầu độ ẩm trong khối ủ cao do tính chất của nguyên liệu đầu vào. Từ ngày thứ 12 trở đi độ ẩm nằm trong khoảng tối ưu 50 – 60 %. Tuy nhiên do thời gian phân tích độ ẩm dài từ 18 – 24h và do quá trình bổ sung độ ẩm bằng tay nên đôi khi độ ẩm của mô hình sau bổ sung lại lớn hơn 60%. 4.2.5. Hàm lượng CHC Hàm lượng CHC trong khối ủ được kiểm tra với tần suất 3 ngày/ lần. hàm lượng CHC biến thiên rõ rệt, số liệu cụ thể được trình bày trong bảng 4.5 dưới dây. Bảng 4.6 kết quả hàm lượng CHC trong 65 ngày ủ Ngày 0 3 6 9 12 15 18 HÀM LƯỢNG CHC (%) Vỏ Khoai mì 93.06 88.08 86.27 83.02 79.18 78.85 77.81 Vỏ khoai mì + bùn 92.95 85.27 83.12 76.75 75.16 74.38 72.21 Ngày 21 24 27 30 33 36 39 HÀM LƯỢNG CHC (%) Vỏ Khoai mì 76.66 75.58 74.87 74.03 73.24 72.65 71.58 Vỏ khoai mì + bùn 71.36 70.37 69.87 68.82 66.77 66.54 64.83 Ngày 42 45 48 51 54 57 60 HÀM LƯỢNG CHC (%) Vỏ Khoai mì 70.96 70.15 69.35 68.56 67.23 65.89 63.54 Vỏ khoai mì + bùn 63.58 61.59 58.85 57.63 56.13 54.14 52.23 Ngày 63 65 HÀM LƯỢNG CHC (%) Vỏ Khoai mì 63.07 63.05 Vỏ khoai mì + bùn 52.05 52.00 Ta thấy hàm lượng CHC trong khối ủ giảm từ khi bắt đầu ủ cho tới khi kết thúc. Có thể biểu diễn bằng biểu đồ dưới đây. Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn sự suy giảm CHC trong khối ủ compost. Nhận xét Dựa vào hình 4.4 ta thấy hàm lượng CHC tại 2 mô hình có sự suy giảm đều rõ rệt từ chứng tỏ các quá trình xảy ra nhanh chóng và đồng đều. Trong đó mô hình vỏ khoai mì có bổ sung bùn có tốc độ phân huỷ nhanh hơn mô hình vỏ khoai mì đối chứng. Trong những ngày đầu hàm lượng CHC giảm rất nhanh và giảm dần từ ngày 18 trở đi đối với cả 2 mô hình. Từ hàm lượng CHC ban đầu là 92.95% xuống 72.21% trong vòng 18 ngày đối với mô hình vỏ khoai mì + bùn còn đối với mô hình vỏ khoai mì đối chứng thì từ hàm lượng chất HCH ban đầu là 93.06% giảm xuống còn 77.81%. Từ ngày 60 trở đi thì cả 2 mô hình hàm lượng CHC ổn định ở 63% đối với mô hình đối chứng và 52% đối với mô hình vỏ khoai mì có bổ sung bùn. Điều này cho thấy ở mô hình vỏ khoai mì + bùn VSV hoạt động mạnh hơn nên tốc độ phân huỷ chất hữu cơ nhanh hơn. Quan sát 2 mô hình sau khi kết thúc quá trình ủ thì mô hình vỏ khoai mì còn nhiều cellulose, lignin không phân huỷ được hơn nhiều so với mô hình vỏ khoai mì + bùn. Điều này cho thấy ở mô hình vỏ khoai mì + bùn nhờ bổ sung VSV nên VSV hoạt động mạnh hơn mô hình vỏ khoai mì đối chứng. Từ số liệu hàm lượng CHC trong bảng bảng 4.5 ta có thể suy ra hiệu suất sử lý được trình bày ở bảng 4.6. Bảng 4.7 Hiệu quả xử lý CHC trong 65 ngày ủ Ngày 3 6 9 12 15 18 21 Hiệu quả xử lý CHC (%) Vỏ Khoai mì 5.35 7.30 10.79 14.92 15.27 16.39 17.62 Vỏ khoai mì + bùn 8.26 10.58 17.43 19.14 19.98 22.31 23.23 Ngày 24 27 30 33 36 39 42 Hiệu quả xử lý CHC (%) Vỏ Khoai mì 18.78 19.55 20.45 21.30 21.93 23.08 23.75 Vỏ khoai mì + bùn 24.29 24.83 25.96 28.17 28.38 30.34 31.68 Ngày 45 48 51 54 57 60 63 Hiệu quả xử lý CHC (%) Vỏ Khoai mì 24.62 25.48 26.33 27.76 29.20 31.72 32.23 Vỏ khoai mì + bùn 33.82 36.76 38.07 39.68 41.82 43.87 44.07 Ngày 65 Hiệu quả xử lý CHC (%) Vỏ Khoai mì 32.25 Vỏ khoai mì + bùn 44.12 Dựa vào bảng 4.7 ta thấy hiệu quả xử lý CHC tăng nhanh trong những ngày đầu ở cả 2 mô hình và bắt tăng chậm kể từ ngày 12 trở đi. Bên cạnh đó ta thấy hiệu quả xử lý trong những ngày đầu đến ngày 12 ở mô hình vỏ khoai mì + bùn là 19.14% còn ở mô hình vỏ khoai mì đối chứng là 14.92%. Điều này chứng tỏ VSV ở mô hình vỏ khoai mì + bùn hoạt đông mạnh hơn mô hình vỏ khoai mì đối chứng. Mặc khác ta thấy hiệu quả xử lý khi kết thúc quá trình ủ ở mô hình vỏ khoai mì + bùn là 44.12% còn mô hình vỏ khoai mì đối chứng hiệu quả xử lý chỉ đạt 32.25 % . Điều này chứng tỏ ở mô hình vỏ khoai mì + bùn có bổ sung VSV do đó VSV hoạt động mạnh hơn nên hiệu quả xử lý cao hơn mô hình vỏ khoai mì đối chứng. 4.2.6. Hàm lượng C Hàm lượng C trong khối ủ được kiểm tra với tần suất 3 ngày/ lần. Hàm lượng C biến thiên rõ rệt, số liệu cụ thể được trình bày trong bảng 4.8 dưới dây. Bảng 4.8 Kết quả hàm lượng C trong 65 ngày ủ Ngày 0 3 6 9 12 15 18 HÀM LƯỢNGC (%) Vỏ Khoai mì 51.7 48.93 47.93 46.12 43.99 43.8 43.23 Vỏ khoai mì + bùn 51.64 47.37 46.18 42.64 41.76 41.32 40.45 Ngày 21 24 27 30 33 36 39 HÀM LƯỢNGC (%) Vỏ Khoai mì 42.59 41.99 41.59 41.13 40.69 40.36 39.77 Vỏ khoai mì + bùn 39.64 39.09 38.82 38.23 37.09 36.97 36.02 Ngày 42 45 48 51 54 57 60 HÀM LƯỢNGC (%) Vỏ Khoai mì 39.42 38.97 38.53 38.09 37.35 36.61 35.30 Vỏ khoai mì + bùn 35.32 34.22 32.69 32.02 31.18 30.08 29.02 Ngày 63 65 HÀM LƯỢNGC (%) Vỏ Khoai mì 35.04 35.03 Vỏ khoai mì + bùn 28.92 28.89 Ta thấy hàm lượng C trong khối ủ giảm từ khi bắt đầu ủ cho tới khi kết thúc. Được biểu diễn bằng biểu đồ dưới đây. Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn sự suy giảm C trong khối ủ compost. Nhận xét Dựa vào hình 4.8 và hình ta thấy hàm lượng C tại 2 mô hình có sự suy giảm đều rõ rệt từ chứng tỏ các quá trình xảy ra nhanh chóng và đồng đều. Ở mô hình vỏ khoai mì + bùn trong những ngày đầu hàm lượng C giảm rất nhanh trong những ngày đầu, từ khi bắt đầu ủ cho đến ngày 9 hàm lượng C từ 51.64% giảm còn 42.64%, bắt đầu giảm dần và ổn định từ ngày 60 trở đi cho đến khi kết thúc quá trình ủ. Ở mô hình vỏ khoai mì đối chứng trong những ngày đầu hàm lượng C giảm nhanh, từ khi bắt đầu ủ cho đến ngày 12 hàm lượng C từ 51.7% giảm còn 43.99%, bắt đầu giảm dần và ổn định từ ngày 60 trở đi cho đến khi kết thúc quá trình ủ. Từ hàm lượng C ban đầu là 51.64% xuống 42.64% trong vòng 9 ngày đối với mô hình vỏ khoai mì + bùn, mô hình vỏ khoai mì đối chứng thì từ hàm lượng chất C ban đầu là 51.70% giảm còn 43.99% trong vòng 12 ngày. Từ ngày 39 trở đi thì cả 2 mô hình hàm lượng C đều ổn định nhưng mô hình vỏ khoai mì + bùn ổn định ở 29% còn mô hình vỏ khoai mì đối chứng ổn dịnh ở 35%.Ta thấy hàm lượng C ở mô hình vỏ khoai mì + bùn phân huỷ nhanh hơn so với mô hình vỏ khoai mì đối chứng điều này cho thấy nhờ có sự bổ sung VSV bên ngoài vào trong mô hình ủ do đó VSV hoạt động mạnh hơn nhiều hơn so với mô hình vỏ khoai mì đối chứng. 4.2.7. Hàm lượng N Hàm lượng N trong khối ủ được kiểm tra với tần suất 3 ngày/ lần. Số liệu cụ thể được trình bày trong bảng 4.9 dưới dây. Bảng 4.9 Kết quả hàm lượng N Ngày 0 3 6 9 12 15 18 21 HÀM LƯỢNGN (%) Vỏ Khoai mì 2.10 2.05 1.97 1.9 1.8 1.75 1.7 1.65 Vỏ khoai mì + bùn 2.05 2 1.9 1.75 1.65 1.5 1.4 1.35 Ngày 24 27 30 33 36 39 42 45 HÀM LƯỢNGN (%) Vỏ Khoai mì 1.6 1.55 1.5 1.45 1.4 1.35 1.35 1.35 Vỏ khoai mì + bùn 1.3 1.25 1.25 1.2 1.2 1.15 1.15 1.15 Ngày 48 51 54 57 60 63 66 HÀM LƯỢNGN (%) Vỏ Khoai mì 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 1.35 Vỏ khoai mì + bùn 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15 1.15 Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn hàm lượng N trong khối ủ. Nhận xét Dựa vào hình 4.9 ta thấy hàm lượng N tại 2 mô hình có sự suy giảm đều rõ rệt. Trong những ngày đầu hàm lượng hàm lượng N ở mô hình vỏ khoai mì + bùn giảm chậm nhưng từ ngày 6 đến ngày 18 giảm nhanh từ 1.9% giảm xuống 1.4% và sau đó giảm dần và ổn định ở 1.15% vào ngày thứ 39 đến khi kết thúc quá trình ủ. Hàm lượng N ở mô hình vỏ khoai mì trong những ngày đầu giảm chậm, bắt đầu giảm nhanh hơn từ ngày 9 đến ngày 15 từ 1.9% xuống 1.7% và giảm chậm dần và ổn định ở 1.35% từ ngày 39 trở đi cho đến khi kết thúc quá trình ủ. Nó thể hiện VSV trong những ngày đầu thích nghi và chuyển sang pha tăng và trưởng thành VSV đã có sự thích nghi phù hợp ở cả 2 mô hình. Mặc khác ta thấy hàm lượng N ở mô hình vỏ khoai mì + bùn giảm nhanh từ 1.9% ngày thứ 6 xuống còn 1.4% vào ngày thứ 18. Còn mô hình vỏ khoai mì đối chứng chỉ giảm nhanh từ 1.9% vào ngày thứ 9 xuống 1.7% vào ngày thứ 18. Từ ngày 39 trở đi thì cả 2 mô hình hàm lượng N đều ổn định nhưng mô hình vỏ khoai mì + bùn ổn định ở 1.15% còn mô hình vỏ khoai mì đối chứng ổn dịnh ở 1.35%. Điều này cho thấy khi VSV ở cà 2 mô hình đã thích nghi thì ở mô hình vỏ khoai mì + bùn VSV hoạt động mạnh hơn mô hình vỏ khaai mì đối chứng. Chính vì vậy, ta thấy nhờ có bổ sung VSV từ bên ngoài vào mô hình vỏ khoai mì + bùn nên VSV hoạt động mạnh hơn và tốc độ phân huỷ nhanh hơn mô hình đối chứng. Bảng 4.10 Hiệu quả xử lý N Ngày 3 6 9 12 15 18 21 Hiệu quả xử lý N (%) Vỏ Khoai mì 2.38 6.19 9.52 14.29 16.67 19.05 21.43 Vỏ khoai mì + bùn 2.44 7.32 14.63 19.51 26.83 31.71 35.71 Ngày 24 27 30 33 36 39 42 Hiệu quả xử lý N (%) Vỏ Khoai mì 23.81 26.19 28.57 30.95 33.33 35.71 35.71 Vỏ khoai mì + bùn 38.10 40.48 40.48 42.86 42.86 45.24 45.24 Ngày 45 48 51 54 57 60 63 Hiệu quả xử lý N (%) Vỏ Khoai mì 35.71 35.71 35.71 35.71 35.71 35.71 35.71 Vỏ khoai mì + bùn 45.24 45.24 45.24 45.24 45.24 45.24 45.24 Ngày 66 Hiệu quả xử lý N (%) Vỏ Khoai mì 35.71 Vỏ khoai mì + bùn 45.24 Dựa vào bảng 4.10 ta thấy hiệu quả xử lý N ở cả 2 mô hình đều tang rõ rệt. Trong những ngày đầu hiệu quả xử lý N ở mô hình vỏ khoai mì + bùn tăng chậm nhưng từ ngày 6 đến ngày 18 tăng nhanh từ 7.32% tăng lên 31.71%, sau đó tăng chậm và ổn định ở 45.24% vào ngày thứ 39 đến khi kết thúc quá trình ủ. Hiệu quả xử lý N ở mô hình vỏ khoai mì trong những ngày đầu tăng chậm, bắt đầu tăng nhanh hơn từ ngày 9 đến ngày 15 từ 2.38% xuống 16.67%, sau đó chậm dần và ổn định ở 1.35% từ ngày 39 trở đi cho đến khi kết thúc quá trình ủ. Nó thể hiện VSV trong những ngày đầu thích nghi và chuyển sang pha tăng và trưởng thành VSV đã có sự thích nghi phù hợp ở cả 2 mô hình. Bên cạnh đó ta thấy, hiệu quả xử lý N ở mô hình vỏ khoai mì + bùn tăng nhanh từ 7.32% vào ngày thứ 6 tăng lên 31.71% vào ngày thứ 18. Còn mô hình vỏ khoai mì đối chứng chỉ tăng nhanh từ 9.52% vào ngày thứ 9 tăng lên 19.05% ở ngày thứ 18. Hiệu quả xử lý N ở mô hình vỏ khoai mì + bùn là 42.24% còn mô hình vỏ khoai mì đối chứng chỉ có 35.71%. Điều này cho thấy nhờ có bổ sung VSV từ bên ngoài vào mô hình vỏ khoai mì + bùn nên VSV hoạt động mạnh hơn và tốc độ phân huỷ nhanh hơn mô hình đối chứng. 4.3. Nhận xét và bàn luận Với vật liệu là vỏ khoai mì và bùn hoạt tính sau 65 ngày quá trình ủ compost kết thúc. Sau khi tỉ lệ C/N = 25.62 quá trình phân huỷ chất hữu cơ diễn ra rất mạnh trong 1 tuần đầu, hàm lượng C đã chuyển thành CO2 , và tỉ lệ C/N = 20.64 chứng tỏ vỏ khoai mì sau khi ủ 65 ngày đã cho ra một lượng compost có chất lượng rất tốt từ vỏ khoai mì có bổ sung bùn hoạt tính. Do mô hình vỏ khai mì + bùn có bổ sung VSV từ bên ngoài và tạo được những điều kiện tốt cho VSV phát triển nên quá trình phân huỷ diễn ra ổn định hơn so với mô hình vỏ khoai mì đối chứng. Hình 4.10 Compost sau khi ủ. Sau 65 ngày ủ, Sản phẩn tạo thành có màu nâu đen, mền, độ rỗng tốt và không có mùi, không hấp dẫn côn trùng. Sau khi kết thúc quá trình ủ thì điều chỉnh độ ẩm đạt 30% dể đạt tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 526 – 2002 cho phân hữu cơ vi sinh chế biến từ CTR của Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn. Hình 4.11 Đối chứng so sánh kết quả. Sau khi sàn lọc qua rây thì đem phân tích tỉ lệ N, P, K với số liệu được trình bày ở bảng 4.11 dưới đây. Bảng 4.11 Kết quả phân tích mẫu sau khi kết thúc quá trình ủ compost Thành phần Hàm lượng Đơn vị N 1.15 % P 0.85 % K 3.22 % Từ kết quả trên cho thấy sản phẩm không đạt tiêu chuẩn về phân hữu cơ vi sinh từ CTR của Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn vì vậy cần phải bổ sung phân bón hỗn hợp của công ty Supe Photphat lâm thao, loại tỉ lệ N: P: k = 6 : 20 : 10 ( hàm lượng N: 6±0,3 %, hàm lượng P2O5 hữu hiệu: 20±1%, hàm lượng K2O2: 10 ±0,5%). Lượng bổ sung vào là 0.25kg phân NPK tỉ lệ (6:20:10) vào 1kg sản phẩm compost tạo thành. Vậy hàm lượng N, P, K sau khi bổ sung đạt N : P : K = 2.65% : 5.85 %: 5.72%. Bảng 4.12 Tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 562 – 2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn ban hành Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mức Hiệu quả đối với cây trồng Tốt Độ chín (hoai) cần thiết Tốt Đường kính hạt không lớn hơn mm 4 – 5 Độ ẩm không lớn hơn % 35 PH 6,0 – 8,0 Mật độ vi sinh vật hữu hiệu (đã được tuyển chọn) không nhỏ hơn CFU/g mẫu 106 Hàm lượng cacbon tổng số không nhỏ hơn % 13 Hàm lượng nitơ tổng số không nhỏ hơn % 2,5 Hàm lượng lân hữu hiệu không nhỏ hơn % 2,5 Hàm lượng kali hữu hiệu không nhỏ hơn % 1,5 Mật độ samonella trong 25 g mẫu CFU 0 Hàm lượng chì (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 250 Hàm lượng cadimi (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 2,5 Hàm lượng crom (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 200 Hàm lượng đồng (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 200 Hàm lượng niken (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 100 Hàm lượng kẽm (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 750 Hàm lượng thủy ngân (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 2 Thời gian bảo quản không ít hơn Tháng 6 Nguồn: Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, 2002 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. Kết luận Sau 65 ngày nghiên cứu với nguyên liệu đầu vào là vỏ khoai mì và bùn hoạt tính đã tạo ra sản phẩm phân hữu cơ có tỉ lệ N: P : K = 2.65% : 5.85 %: 5.72%. Đó là loại phân hữu cơ rất tốt cho cây trồng. Điều này chứng tỏ tất cả các loại chất thải rắn bỏ đi đều có thể tận dụng để sản xuất phân compost với công nghệ khá đơn giản, chi phí đầu tư vừa phải và quy mô lớn. Đồ án góp phần giảm bớt gánh nặng về môi trường cho xã hội, tạo ra được phân hữu cơ vi sinh phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, giảm bớt chi phí trong quá trình sản xuất nông nghiệp mang lại lợi nhuận kinh tế cao cho nhà nông. 5.2. Kiến nghị Từ kết quả nghiên cứu cho thấy tác dụng của VSV trong quá trình phân huỷ CHC trong chất thải rắn nói chung và vỏ khoai mì nói riêng. Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đề tài chỉ nghiên sản xuất phân compost từ vỏ khoai mì. Nếu có đủ điều kiện, đề tài sẽ nghiên cứu những lĩnh vực sau: Nghiên cứu tận dụng các phế phẩm nông nghiệp để sản xuất phân hữu cơ. So sánh chất lượng của sản phẩm compost tạo ra từ vỏ khoai mì và các phế phẩm nông nghiệp khác trên cây trồng. Nghiên cứu ảnh hưởng của compost tạo thành lên sự sinh trưởng, phát triển, ra hoa, kết quả cũng và chất lượng của sản phẩm đối với cây nông nghiệp ngắn ngày và cây công nghiệp lâu năm. Nghiên cứu thành phần và mật độ của VSV trong khối ủ compost. Chúng ta cần phải vân động truyên truyền người dân tận dụng nguồn chất thải rắn để sản xuất và sử dụng compost rộng rãi. Chính vì vậy cần có sự đầu tư và hỗ trợ của nhà nước trong việc khuyến khích nhà nông sử dụng phân hữu cơ nhiều hơn thay vì sử dụng phân bón hoá học. Dùng các loại phân hữu cơ không những tăng lượng muối khoáng, vi lượng mà còn làm cho đất tươi xốp, góp phần cải tạo đất, tăng độ phì nhiêu cho đất mà không ảnh hưởng đến con người và môi trường xung quanh.