đề tài làm phân bón từ vỏ cà phê

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Vũ Hải Yến

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẨN ĐỀ

1.1 Mở đầu
Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, ngành nơng nghiệp cũng đã có những thay đổi rất đáng kể. Nhiều máy
móc tiên tiến, cơng nghệ trồng trọt, giống mới.. .ra đời, đã đáp ứng kịp với những nhu cầu ngày càng cao. Việt Nam là nước
nơng nghiệp nên phân bón và giống có thể xem là 2 yếu tố có tính quyết định đến năng suất và chất lượng. Nhiều nơi, do sử
dụng quá mức cần thiết các loại phân bón và thuốc trừ sâu hoá học làm cho đất canh tác bị bạc màu đi rất nhanh chóng.
Ngồi ra, những ảnh hưởng của phát triển Nơng Nghiệp theo hướng CNH- HĐH cũng góp phần làm cho diện tích đất
nơng nghiệp ngày một giảm đi, trong khi đó dân số tiếp tục tăng lên, nhu cầu về nhà ở ngày càng nhiều, nếu chúng ta khơng có
quy hoạch và quản lý tốt thì diện tích đất màu mỡ sẽ mất đi nhanh chóng.
Mặt khác, mưa nhiều và tập trung làm cho đất trở nên xói mịn, rửa trơi khá nhanh, đất dễ bị suy thối, cạn kiệt dinh
dưỡng. Bên cạnh đó, việc khai thác và sử dụng quá mức cũng như chế độ canh tác khơng hợp lý cũng dẫn đến t ình trạng sa
mạc hóa.
Do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển cao đòi hỏi con người sử dụng nhiều biện pháp khác nhau để tăng năng suất sản
lượng sản phẩm. Những hoạt động nhằm mục đích kinh tế này cũng là nguyên nhân cơ bản làm ô nhiễm môi trường.
Mặt khác, ngành nông nghiệp ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng phân bón hóa học, vì thế dư lượng các chất hóa
học trong các loại phân này gây ơ nhiễm môi trường đất, môi trường nước và ảnh hưởng nhiều đến sinh vật cũng như con
người.
Để trả lại độ phì nhiêu cho đất biện pháp cấp thiết đố là sử dụng sản phẩm phân hữu cơ chế biến từ các nguồn khác
nhau, đây chính là giải pháp hay nhất hiện nay có thể giải quyết được các vấn đề trên. Phân bón hữu cơ dựa vào các chủng vi
sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông nghiệp,.... tạo ra sinh khổi, sinh khối
này rất tốt cho cây cũng như cho đất, giúp cải tạo làm đất tơi xốp. Mặt khác với mức sống trung bình của một người nơng dân
hiện nay khơng thể dùng các loại phân bón cho cây trồng với giá cả cao như vậy, sự ra đời của hữu cơ đã đáp ứng được mong
muốn của người nông dân, vừa tăng năng suất lại họp túi tiền. Dùng phân hữu cơ có thể thay thế được từ 50 - 100% lượng
phân đạm hóa học (tùy từng loại cây trồng bón phân vi sinh có thể tiết kiệm được nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng
phân bón, giảm số lần phun và lượng thuốc BVTV)...Do bón phân hữu cơ nên sản phẩm rất an tồn, lượng nitrat giảm đáng kể,
đất khơng bị ơ nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh làm

cho đất tơi xốp hơn.
Tại Tây Nguyên có khoảng 500.000 ha cà phê, trung bình hang năm thu khoảng 2 triệu tấn cà phê thành phẩm. Với tỷ lệ
vỏ cà phê chiếm 15% thì lượng vỏ cà phê tạo ra hàng năm tại đây là khoảng 300.000 ngàn tấn. Vì vậy tiềm năng của việc chế
biến vỏ cà phê thành phân compost là rất lớn. Đề tài này ra đời nhằm tận dụng lượng vỏ cà phê bị thải bỏ.
1.2 Mục tiêu đề tài
o Tối ưu hóa quá trình ủ phân compost từ vỏ cà phê. o Xây dựng quy trìnhhồn thiện nhất để ủ phân compost từ vỏ
cà phê.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đồ án thực hiện với nhũng nội dung chính
sau:
o Tổng quan về cơng nghệ làm phân compost. o Phân tích thành phần, đặc tính của vỏ cà phê. o Lắp đặt và vận
hành mơ hình ủ compost từ vỏ cà phê o Nghiên cứu các điều kiện tối ưu sản xuất compost tù vỏ cà phê.
1.4 Đối tượng nghiên cứu
Vỏ cà phê từ huyện EaHleo tỉnh Đăk Lăk
1.5 Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu trong điều kiện khí hậu tại Quận 12, Tp HCM: o Nhiệt độ trung bình 30 oc. o Độ
ẩm
trung bình 75%
o Ánh sáng tự nhiên.

SVTH: Trần Xuân Huy

1


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: Th.s Vũ Hải Yến

1.6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Xử lý vỏ cà phê, tạo nguồn phân bón cho cây trồng
1.7 Phạm vỉ ứng dụng
Áp dụng với quy mơ nhỏ ( hộ gia đình, trang trại nhỏ ).
1.8 Phương pháp nghiên cứu:
1.8.1
Phương pháp luận
Dựa vào những tài liệu sẵn có về q trình lên men hiếu khí chất thải có nghuồn gốc hữu cơ, để xây dựng mơ hình ủ
compost từ vỏ cà phê.
Theo dõi liên tục các chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng cacbon, hàm lượng Nito ảnh hưởng đến quá trình tạo
ra sản phẩm compost.
1.8.2

Phương pháp thực tiễn

Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các số liệu từ q trình ủ compost, các thơng số trong q t rình theo dõi nhiệt
độ, độ sụt giảm thể tích, pH, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng c, N.
Phương pháp thực nghiệm: Làm thực nghiệm ủ phân compost.
Phương pháp thống kê: Tính tốn biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng c, N trong quá trình ủ phân.
Phương pháp đánh giá: Nhận xét, đánh giá kết quả sau quá trình ủ

SVTH: Trần Xuân Huy

2


.CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIÊP VÀ

VỎ CÀ PHỂ

2.1.

Tổng quan về nông nghiệp Việt Nam
Nông nghiệp là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam. Hiện nay, Việt Nam
vẫn là một nước nông nghiệp. Năm 2009, giá trị sản lượng của nơng nghiệp đạt
71,473 nghìn tỷ đồng (giá so sánh với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008 và
chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước. Tỷ trọng của nông nghiệp trong nền kinh tế
bị sụt giảm trong những năm gần đây, trong khi các các lĩnh vực kinh tế khác gia
tăng. Đóng góp của nơng nghiệp vào tạo việc làm cịn lớn hơn cả đóng góp của ngành
này vào GDP. Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc trong lĩnh vực
nông, lâm nghiệp, và thuỷ sản. Sản lượng nông nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30%
trong năm 2005. Việc tự do hóa sản xuất nơng nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa gạo, đã
giúp Việt Nam là nước thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo. Những nông sản quan
trọng khác là cà phê, sợi bông, đậu phông, cao su, đường, và trà.
2.2 Thực trạng các phụ phẩm nông nghiệp
Trong sản xuất nông nghiệp, lâu nay nhiều nông dân chỉ chú trọng đến những
sản phẩm chính mà mình làm ra. Chăn ni hay trồng trọt cũng vậy, mục tiêu cuối
cùng mà họ muốn đạt tới là làm thế nào để có năng suất và chất lượng cao. Tất nhiên,
điều mà họ mong muốn là chính đáng, nhưng ngồi cái chính ấy họ lại qn đi những
sản phẩm phụ mà lẽ ra nếu được khai thác tốt sẽ mang lại một nguồn thu đáng kể.
Không chỉ có vậy, những thứ mà nơng dân cho là bỏ đi sẽ cịn làm ảnh hưởng đáng kể
tình trạng ô nhiễm môi trường.
Cây lúa một năm cho ra khoảng vài chục triệu tấn rơm. Một thời gian dài
nguồn rơm này thường bị nông dân đốt bỏ hoặc thải xuống sông rạch gây ô nhiễm và
làm cản trở giao thông đường. Khối lượng rơm khổng lồ ấy nếu dùng để sản xuất ra
loại hàng hóa khác hoặc dùng trong chăn ni thì sẽ làm tăng thu nhập cho nơng dân
rất nhiều. Vụ lúa với khoảng 4 triệu ha đất trồng lúa, tương đương gần 20 triệu tấn
rơm, với lợi thế mùa khơ, tranh thủ phơi vài nắng rồi bó lại xếp vào nhà chứa hoặc
chất thành cây thì chỉ cần tận dụng một nửa lượng rom của mùa này thì cũng đã chủ
động ni vài trăm ngàn con trâu, bị. Còn nếu muốn “đổi vị”, tăng chất cho rơm, chỉ
cần vài túi nilong đường kính l-l,2m, rồi cứ 100 kg rơm thêm 4 kg urê, nửa kg muối
hòa tan, cứ lần lượt chất rơm vào túi, chất lớp nào tưới dung dịch đã pha sẵn rồi nén

thật chặt tuần tự đến khi đầy túi, cột chặt miệng túi lại rồi úp ngược xuống, 8-10 ngày
sau lấy ra cho trâu bò ăn rất hữu dụng.
Rơm - sản phẩm phụ của cây lúa nếu bỏ đi thì cũng chỉ là “rơm rác”- song,
nếu biết khai thác thì là cả gia tài.
Ngồi rơm rạ, diện tích trồng khoai lang, khoai mì, bắp mía ở nước ta cũng có


hàng trăm ngàn ha. Sau khi thu hoạch thân, củ, trái, nếu phần đọt và lá được tận dụng,
chế biến theo phương pháp ủ vi sinh, bảo quản cho trâu bị, heo ăn dần trong năm thì
cũng đã chủ động ni được hàng trăm ngàn con trâu bị, hàng trăm ngàn con heo, tiết
kiệm được nguồn tiền thức ăn rất lớn. Phương pháp ủ chua vi sinh rất dễ làm, tiện
dụng và thời gian bảo quản kéo dài, trâu bò, heo lại rất thích ăn loại thức ăn này. Cách
làm như trên, với chúng ta như còn mới mẻ, nhưng những nước ơn đới có nền chăn
ni phát triển họ đã áp dụng rộng rãi hầu như là phổ biến. Theo những nhà khoa học,
thức ăn xanh ủ chua ngoài việc dinh dưỡng được bảo tồn, cải thiện còn giúp cho vật
ni tiêu hóa, hấp thu dễ hơn.
Theo thống kê nước ta hiện có hàng triệu con heo và trâu bị, hàng chục triệu
con gia cầm. Ngồi sản phẩm chính là thịt, trứng, sữa, sức kéo thì chất thải của chúng
thải ra cũng khơng ít. Thực tế mới chỉ có phân bị và một ít lượng phân heo, phân gà
vịt được sử dụng để bón cho cây tiêu, ni cá hoặc trồng rẫy và cây ăn trái. Số còn lại
rất lớn thải ra mơi trường qua ao, đìa, sơng rạch rất mất vệ sinh và là nguồn lây lan
dịch bệnh cho người và vật ni. Theo tính tốn của các chun gia về khí sinh học
thì chỉ cần 5 con hâu bò hay 10 con heo hoặc 100 con gia cầm, các hộ nơng dân có
thể làm được một túi khí sinh học qui mơ nơng hộ (túi ủ Biogas). Cơng trình khí sinh
học sẽ đem lại một nguồn lợi đáng kể cho người sử dụng. Chỉ tính riêng cho việc
dùng gas để đun nấu mỗi năm cũng tiết kiệm được trên 2 triệu đồng tiền chất đốt. Nếu
hạch toán vào chăn ni đây có thể coi như một nguồn lãi đáng kể, làm giảm giá
thành khoảng 7%. Mặt khác, phụ phẩm của cơng trình khí sinh học gồm nước thải
lỏng và bã thải là những sản phẩm có giá trị thiết thực đối với sản xuất nông nghịêp.
Chúng được sử dụng làm phân bón, ni nấm, xử lý hạt giống hay làm thức ăn bổ

sung cho gia súc, nuôi cá, nuôi trùn quế... Kết quả nghiên cứu cho thấy, dùng phụ
phẩm lỏng phun trên lá năng suất cây trồng tăng bình qn khoảng 10% so với bón
trực tiếp vào đất. Cịn bã thải của túi khí bón phối hợp với phân vơ cơ sẽ làm tăng độ
hịa tan và hấp thu phân bón hóa học của đất, tăng hiệu quả sử dụng NPK lên 10-30%.
Ngồi ra, cách bón này cũng thúc đẩy hoạt động của vi sinh vật, giữ phân cho đất,
làm đất tơi xốp, tránh tình trạng đất bị chai do bón nhiều phân hóa học.
Sản phẩm phụ từ nơng nghiệp nếu bỏ đi thì chỉ là rác, một thứ rác độc hại ảnh
hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người, vật ni và mơi sinh. Cịn nếu chúng ta
biết tận dụng xử lý và khai thác thì nó là một nguồn lợi đáng kể cả về vật chất lẫn tinh
thần vì khơng lo bệnh tật. Cái lợi trước mắt thì đã rõ, cịn về lâu dài nó giúp tạo dựng
nên nột nền nơng nghiệp bền vững. Đất đai có hạn, con người ngày một đơng. Thêm
nữa, màu mỡ trong đất cũng ngày càng cạn kiệt dần do canh tác liên tục nhiều vụ
trong năm. Đã đến lúc chúng ta không thể thờ ơ trước thực trạng này. Tận dụng nguồn
phụ phẩm nông nghiệp vào sản xuất nơng nghiệp, cũng có nghĩa là ta đã trả về cho
đất những thứ mà ta đã lấy đi. Hơn lúc nào hết, ngày nay cả thế giới đang vào cuộc
khắc phục xuống cấp trầm trọng của khí hậu và mơi trường. Chúng ta khơng thể và
khơng nên đứng ngồi cuộc mà phải hành động để bảo vệ khí hậu và thân thiện với
mơi trường vì cuộc sống của chính chúng ta.
2.3 Thực trạng vỏ cà phê.
Tây Nguyên là vùng đất rộng lớn giàu tiềm năng phát triển nông nghiệp với
nhiều loại cây trồng khác nhau, đất đai ở đây được đánh giá là thiên đường để trồng


cây công nghiệp, đặc biệt là cây cà phê, cao su và các cây trồng khác. Nhưng do các
yếu tố tự nhiên, địa hình dốc bị chia cắt mạnh và sự khai thác đất không họp lý,
không đúng kỹ thuật của con người nên đã làm suy thoái sức sản xuất của đất, mà
trước hết là làm sụt giảm hàm lượng chất hữu cơ trong đất, sau đó là độ phì, cấu trúc
đất cũng bị sụt giảm theo. Thực tế sản xuất đã khẳng định vai trò thiết yếu của phân
hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng, góp phần
vào sản xuất nông nghiệp bền vững.

Vỏ cà phê thuờng bị đốt bỏ hoặc đổ trục tiếp ra vuờn cà phê không qua xử lý,
nên chậm phân hủy gây ô nhiễm môi truờng và là nguồn mang sâu bệnh hại tích lũy
cho vụ sau. vỏ cà phê chứa nhiều cafein và tanin có khả năng ức chế vi sinh vật làm
chậm quá trình phân hủy trong mơi truờng tụ nhiên (chỉ phân hủy sau 2 năm). Mặc dù
vậy, vỏ cà phê rất giàu lignocellulose, đây là nguyên liệu lý tuởng cho các q trình
lên men vi sinh vật. Một số nơng dân đem trộn vỏ cà phê với phân chuồng để làm
phân bón cho vụ sau nhung khơng có qui trình ủ nên hiệu quả không cao.


Phần lớn nông dân ừồng cà phê ở Kon Tum, Đăk Lăk, Gia Lai sử dụng phân
bón hóa học, thiếu bón phân hữu cơ làm cho đất trồng cà phê ngày càng bị chai cứng,
thối hóa, vi sinh vật đất bị suy thoái hoặc sử dụng phân hữu cơ vi sinh với giá cao để
bón cho cà phê khơng có hiệu quả kinh tế, trong khi đó, hàng năm có khoảng 300.000
tấn vỏ cà phê bị thải bỏ, đây là một nguồn hữu cơ dồi dào để sử dụng làm phân
compost.CHƯƠNG 3 : TỔNG QUAN VỀ PHÂN COMPOST
3.1 GIỚI THIỆU
Ở các nước đang phát triển, những trở ngại có liên quan đến kinh tế, kỹ thuật
và nguồn nhân lực có đủ trình độ chun mơn làm thu hẹp cơ hội lựa chọn giải pháp
quản lý, xử lý, thải bỏ chất thải rắn chấp nhận được. Những giải pháp có thể bao gồm:
giảm thiểu, tái sinh tái chế, sản xuất compost, thiêu đốt và chôn lấp chất thải rắn. Sản
xuất compost là giải pháp, có một vài ngoại lệ, thích họp nhất cho nguồn nguyên liệu
hạn chế nhưng có sẵn ở các nước đang phát triển. Một đặc điểm làm cho sản xuất
compost đặc biệt phù họp là khả năng thích nghi cao với nhiều tình huống khác nhau,
một phần bởi vì những yêu cầu cần thiết cho quá trình sản xuất compost có thể linh
động thay đổi. Kết quả là, gần như có mọi hệ thống compost cho mọi trường họp,
nghĩa là từ hệ thống đơn giản cho khu vục mới phát triển công nghiệp đến các hệ
thống cơ giới hố phức tạp cho khu vực phát triển cơng nghiệp hiện đại.
Giải pháp sản xuất compost đã tận dụng được nhiều lợi ích của hệ thống sinh
học: giảm chi phí cho trang thiết bị và chi phí vận hành, thân thiện với môi trường và
tạo ra được 1 sản phẩm có ích.

Ngược lại, sản xuất compost thỉnh thoảng có một số bất lợi, thường liên quan
đến hệ thống sinh học, cụ thể là tốc độ phản ứng chậm và một số vấn đề khơng thể dự
đốn được. Đối với những nhược điểm vừa nêu, tốc độ phản ứng chậm có thể hợp lý
vì thời gian cần thiết để xảy ra các phản ứng (retention times) được tính bằng tuần
hoặc tháng. Tuy nhiên, nhược điểm khơng thể dự đốn được thì không họp lý. Nếu tất
cả các điều kiện cần thiết được xác định, đảm bảo và duy trì thì tình trạng của q
trình sản xuất đó sẽ dự báo được.
Giữa các yếu tố tiên quyết chủ yếu thì điều kiện quyết định cho sự thành công
của sản xuất compost là sự hiểu biết cặn kẽ và ứng dụng các nguyên tắc cơ bản của
q trình. Nếu khơng có sự hiểu biết này, thì các kế hoạch thiết kế và vận hành sản
xuất compost sẽ không được chuẩn bị đầy đủ. Những kiến thức về sinh học dựa trên
kiến thức về những nguyên tắc cơ bản của quá trình. Kiến thức naỳ cho phép có thể
đưa ra những đánh giá họp lý về từng kỹ thuật làm compost và sự ứng dụng những kỹ
thuật đó. Lợi ích hiển nhiên của kiến thức là giúp ích cho việc lựa chọn một hệ thống
phù hợp nhất để thực hiện các nhiệm vụ đã đưa ra. Thêm một lợi ích kèm theo nữa là
khả năng đánh giá chính xác hệ thống thử nghiệm.
3.2 ĐỊNH NGHĨA:
Có 2 định nghĩa về compost: đầu tiên là định nghĩa theo đúng thuật ngữ, phân
biệt sản xuất compost với các dạng phân hủy sinh học khác. Thứ hai là định nghĩa
trên quan điểm sinh thái.


3.2.1
Định nghĩa theo đúng thuật ngữ:
Định nghĩa phân biệt sản xuất compost với các quá trình sinh học khác nhau
là:
“ Composting is the biologycal decomposition of biodegradable solid waste
under controlled predominantly aerobic conditions to a State that is sufficiently stable
for muisance - ữee strorage and handling and is satisíactorily matured for safe use in
agriculture”

“Sản xuất Compost là sự phân huỷ sinh học của các chất thải rắn dễ phân huỷ
sinh học dưới những điều kiện hiếu khí hồn tồn có kiểm sốt thành chất ở tình trạng
ổn định hồn tồn, khơng gây cảm giác khó chịu khi lưu trữ, sử dụng và trưởng thành
để sử dụng an tồn trong nơng nghiệp”.
Các thuật ngữ và các cụm từ được sử dụng kết hợp với nhau để phân biệt
những điểm khác nhau của sản xuất comost với các quá trình phân huỷ khác là:
“biological decomposition” (phân hủy sinh học), “biodegradable” (dễ phân hủy sinh
học), “under controlled predominantly aerobic conditions” (dưới những điều kiện hiếu
khí hồn tồn có kiểm sốt), “sEciently stable” (ổn định hoàn toàn), và “mature”
(trưởng thành). Cụm từ: “biological decomposition” có ý là sự phân huỷ đã được tiến
hành và hồn thành bởi vi sinh vật. “Biodegradable” nói đến cơ chất và sự dễ bị ảnh
hưởng do quá trình phân huỷ bởi các chủng vi sinh vật, vd: vi khuẩn, nấm.... Những
chất này là Các chất ở dạng hợp chất hữu cơ được tạo từ vi sinh vật hoặc bởi sự tổng
hợp hoá học (như halogenated hydrocarbons - những hydrocarbon bị halogen hóa)
Sự phân huỷ những chất hữu cơ tổng hợp đòi hỏi hoạt động của 1 số chủng

vsv nhất định dưới các điều kiện đặc biệt. Cụm từ “under controlled predominantly
aerobic conditions”có 2 ý nghĩa: 1) là sự phân biệt sản xuất compost với các quá tr ình
phân huỷ sinh học ngẫu nhiên diễn ra trong tự nhiên (vd: bãi rác hở, trong rừng, trên
cánh đồng...). 2) phân biệt sản xuất compost với q trình phân hủy kị khí ( biogas).
Tiêu chuẩn của sự “ổn định” là an toàn và lưu trữ khơng gây mùi khó chịu. Tiêu
chuẩn cho sự “trưởng thành” ( hoai mục hoàn toàn)” là định hướng để sử dụng trong
nông nghiệp.
3.2.2

Định nghĩa trên quan điểm sinh thái:

“Composting is a decomposition process in which the substrate is
progressively broken down by a succession of population of living organisms. The
breakdown Products of one population serve as the subtrate for the succeeding

population. The succession is initiated by way of the breakdown of the complex
molecules in the raw substrate to simpler íịrms by microbes indigenous to the
substrate.”
“Sản phẩm compost là q trình phân huỷ mà trong đó cơ chất liên tục bị phân


hủy bởi các quần thể

vsv kế tục nhau. Sản phẩm của sự phân hủy của quần thể vsv

này sẽ làm cơ chất cho quàn thể vi sinh vật tiếp theo. Các quá trình nối tiếp nhau bắt
đầu bằng cách phân hủy những phân tử phức tạp trong cơ chất thô thành các dạng đơn
giản hơn bởi các VK có sẵn trong cơ chất
3.3 SINH VẶT THựC HIỆN CHUYÊN HÓA COMPOST
Các vi sinh vật ưa ấm, vi sinh vật chịu nhiệt như mesophilis và thermophilic
và nấm chiếm ưu thế trong tổ chức sinh vật trong suốt giai đoạn đầu và giai đoạn hoạt
động chuyển hóa tích cực (active stage - giai đoạn nhiệt độ cao) của q trình ủ
compost. Có thể phân chia các vsv thành các nhóm theo hình thái của chúng là “VK
có hình thái đầy đủ” (“bacteria proper”) và “VK dạng sợi”. Thật ra, VK dạng sợi đơn
giản là VK bị “phân nhánh” , nó là 1 loại khuẩn tia.(Khuẩn tia là nhóm

vsv có tính

chất trung gian giữa vi khuẩn và nấm. Chúng có hình dạng tương tự như nấm nhưng
với chiều rộng của tế bào từ 0,5 - 1,4 ụm, trong cơng nghiệp, nhóm vsv này được sử
dụng rộng rãi để sản xuất chất kháng sinh.) Thường thì


khuẩn tia không xuất hiện với số lượng lớn cho đến khi hết giai đoạn nhiệt độ cao của
quá trình ủ phân compost. Ngẫu nhiên cùng với sự xuất hiện của khuẩn tia là sự biến

mất nhanh chóng của cellulose và chất gỗ (lignin). Mặc dù một vài VK phân giải Nito
có thể có mặt, nhưng các điều kiện khồng cho phép phân giải nitơ.
Sự bắt đầu cho giai đoạn ổn định của quá trình là sự xuất hiện của

sv

hoại

sinh. Nguồn dinh dưỡng cho sv hoại sinh là từ các vsv hoại sinh không hoạt động
khác và các chất thải đang phân hủy. Các dạng đầu tiên mới xuất hiện là các dạng cực
nhỏ (như paramecium - loài sinh vật đơn bào có lơng mịn, amoeba - amip, rotifer phiêu sinh vật đa bào có khoang giả cực nhỏ). Dần dần, các dạng lớn hơn như sên và
trùng đất ưở nên nhiều. Nằm trong số đó là Lumbricuse terestris, L. rubellus, và
Eisenia tòetida. Khối lượng compost sẽ thay đổi khá lớn tại thời điểm bắt đàu xuất
hiện trùng đất. Dĩ nhiên, trùng đất vẫn có thể xuất hiện từ từ vào thời gian trước đó,
thậm chí ở gần đầu giai đoạn. Lợi ích tiềm tàng được xác nhận khi sử dụng trùng đất
trong sản xuất compost đã khuyến khích phương pháp sản xuất compost sử dụng
trùng đất “vermiculture”.
3.3.1
Phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất:
Khi nói đến phương pháp sản xuất compost sử
dụng trùng đất, cần phải luôn luôn ghi nhớ rằng: trong
sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất compost
ln ln có trùng đất, và sản phẩm cuối cùng đó
chính là chất bài tiết mà trùng đất thải ra sau khi phân
giải chất thải. Và đó cũng chính là “sản phaẵm
compost”. Trong số các lợi ích được nêu của
“vermiculture” có những lợi ích sau đây: 1) giảm kích
thước hạt sản phẩm nhiều hơn, 2) sản phẩm compost
chất lượng cao hơn vì trong sản phẩm compost có chất
bài tiết của trùng đất rất giàu nitơ, 3) gia táng sự trao

đnoải carbon và dinh dưỡng nhờ tăng sự tương tác
giữa các sinh vật hoại sinh lớn và nhỏ , và 4) Sản
phẩm bài tiết của trùng đất có chất lượng hơn hẳn sản
phẩm compost truyền thống


Khơng phải lồi trùng đất nào cũng đều phù hợp để sản xuất compost (tạo ra
protein và chất bài tiết). Trong các lồi trùng đất có thể giữ lại sản xuất compost, loài
thường dùng là loài được gọi là trùng đỏ caliíbmian “red califomian”( Eisenia
íịetida). Ban đầu, người ta chọn loại trùng này để tăng khối lượng cơ chất được sử
dụng và theo cách đó làm tăng lượng phân compost được tạo thành. Đáng tiếc, kết
quả của những cố gắng đó khơng tích cực lắm và các nỗ lực đã chuyển hướng sang
cải tiến khả năng sinh sản của chúng cũng như cố gắng làm tăng tuổi thọ của trùng.
Mỗi con trùng lồi “caliíịmian” trưởng thành có chiều dài 6-8 cm, đường kính
3 -4 mm. trọng lượng trung bình khoảng lg. Thời gian sống có thể lên đến 6 năm.
Thành phần chính trong 1 con trùng là nước, nước chiếm 70 - 95% khối
lượng. Phần còn lại (khoảng 5 -30%) chủ yếu là protein. Sản phẩm compost làm từ
trùng có khối lượng khô cơ bản như sau: protein khoảng 53 - 72%, mỡ khoảng 1 17%, và chất khoáng là 9 - 23%.
Sản xuất compost bằng trùng đất có thể được tiến hành ở quy mô nhỏ. Một
module sản xuất cơ bản có khoảng 60000 con trùng, chúng sống trên diện tích có
chiều dài: 2m, rộng lm, tạo thành 1 lớp phẳng. Cơ chất được phủ trên lớp trùng đất
với bề dày khoảng 15 - 25 cm. Tùy thuộc điều kiện khí hậu, có thể dùng một mái che
đơn giản để bảo vệ lớp trùng đất. Cũng giống như nhiều quá trình sinh học khác,
trùng đất càn các điều kiện thuận lợi. Vì vậy, cần chăm sóc cẩn thận các lớp trùng đất,
cung cấp cho chúng các điều kiện tốt nhất, đặc biệt là nguồn dinh dưỡng, độ ẩm (70 80%), và nhiệt độ ( 20 -25°). Thêm vào đó, cần có 1 chế độ cho ăn (thêm cơ chất )
nhất định cho lớp trùng đất để đảm bảo chúng tăng trưởng tốt nhất và sự phân hủy
diễn ra tối ưu.
Mặc dù trùng đất sinh ra trong quá trình chỉ là nguồn protein thấp, nhưng
chúng kiềm hãm phần lớn chất ô nhiễm kim loai nặng trong cơ chất. Lý do là trùng có
xu hướng giữ các chất ơ nhiễm này trong mơ của chúng.

Tính tốn cho thấy một module cơ bản 60000 con trùng có thể sản xuất trên
800kg chất mùn trong
Mặc dù phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất xứng đáng được đặc
biệt lưu tâm đến, nhưng nó có những hạn chế rất nghiêm trọng và cần được kiểm soát
một cách chặt chẽ, đặc biệt trong các hệ thống quy mô lớn (nghĩa là lớn hơn
lOMg/ngày). Hơn nữa, có những nơi sản xuất mà các điều kiện cần thiết cho q trình
xử lý bằng trùng khơng thể đạt được. Ví dụ điều này có thể xảy ra ở các hệ thống quy
mô nhỏ khi xử lý các cơ chất tương đối đồng nhất.
3.3.2
vsv thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost
Sử dụng “inoculums” trong sản xuất compost đã đặt ra nhiều nghi vấn hay nói
đúng hơn là phản đối. Rõ ràng, sử dụng inoculums là tương xứng với nhu cầu bổ sung

vsv

nếu nhu khơng có đủ quần thể vsv và sv có sẵn trong cơ chất để phân huỷ
(làm compost) cơ chất Nét đặc trưng ở các chất thải dễ gặp trong sản xuất compost là
chúng thường có sẵn các quần thể vi sinh trong mỗi loại chất thải, và việc thêm vào
“inoculums” thì khơng cần thiết. Ngược lại, thêm “inoculums” sẽ có lợi với các chất
thải khơng có sẵn qn thể vsv hoặc có nhưng khơng đủ. Ví dụ các chất thải như
chất thải ứong quá trình sản xuất dược phẩm, chất thải bị tiệt trùng hay khử trùng, và
chất thải có thành phần đồng nhất ( mùn cưa hoặc vỏ bào gỗ, trấu, chất thải của dầu


thơ ...)
Nếu xác định là có nhu cầu cần inoculums, thì phải nghiên cứu sản xuất 1
inoculums, trừ khi đã có sẵn inoculums thích hợp. Như sẽ được trình bày trong thảo
luận dưới đây, việc nghiên cứu sản xuất 1 inoculums là một nhiệm vụ khó khăn, nó
địi hỏi tiến hành bởi 1 nhà vi sinh vật cực giỏicó những hiểu biết sâu sắc về q trình
sản xuất compost.

Một khó khăn thật sự là trên thực tế việc sản xuất ra sản phẩm compost là 1
q trình chuyển hóa được thực hiện bởi nhiều nhóm vi khuẩn nối tiếp nhau liên tục,
tuần tự tương tác với cơ chất. Muốn nghiên cứu sản xuất inoculums thì bước đầu tiên

vsv này, sau đó phải phác họa được vai trị của từng
nhóm sinh vật đã được nhận diện. Xác định chính xác vsv và tìm hiểu được vai trị
phải nhận diện ra những nhóm

họp lý của chúng là việc cực kỳ khó khăn khi các quần thể vi khuẩn trong quá trình là
hỗn họp nhiều quần thể sinh vật khác nhau. Đe đạt hiệu quả, những sinh vật trong
inoculum phải cạnh tranh thắng lợi với những sinh vật có sẵn trong chất thải. Khả
năng cạnh tranh của sinh vật được bổ sung vào sẽ bị ảnh hưởng bất lợi nếu cứ cấy đi
cấy lại nhóm vsv nhằm duy trì mơi trường vsv đó.
Nói tóm lại, tình hình sử dụng inoculums khơng khả quan vì quần thể sinh vật
có sẵn trong chất thải q phong phú, đó cũng là đặc điểm của hầu hết những chất thải
được bổ sung inoculums chuẩn bị sản xuất ra sản phẩm compost. Trước khi được
chấp nhận, xác nhận về inoculums phải được chứng minh là đứng bằng cách làm thí
nghiệm 1 cách khách quan hoặc xây dựng mơ hình trình diễn. Hơn nữa, cần chú ý
rằng, thơng thường, những chửng sinh vật thêm vào không cạnh tranh tốt dưới điều
kiện sản xuất thực tế .
Nếu cần bổ sung 1 inoculum hoặc thêm vsv , có thể sử dụng phân ngựa đã
phân hủy, thành phẩm compost, hoặc 1 loại đất mùn màu mỡ . Tất cả 3 vật liệu vừa
nêu đều có chứa 1 hệ vi sinh vật rất phong phú. 1 hình thức bổ sung “inoculums”
thường được sử dụng ứong thực tế làm compost là: tuần hoàn, bổ sung trở lại 1 phần
thành phẩm compost “mass inoculation”, nghĩa là, thêm sản phẩm compost vào
nguyên liệu đầu vào. Ngoài khả năng có thể cải tiến kết cấu của chất thải đầu vào,
“mass inoculation” có hiệu quả hay khơng vẫn cịn chưa chắc chắn.
3.4 CÁC YỂU TỐ CỦA Q TRÌNH SẢN XUẤT COMPOST:
Ngồi sự có mặt của những sinh vật cần thiết, những yếu tố chính ảnh hưởng
lên q trình sản xuất compost có thể được nhóm thành 03 nhóm chính là: nhóm

những yếu tố dinh dưỡng, mơi trường và vận hành. Tầm quan trọng tương đối của
mỗi một loại yếu tố được xác định bằng quan hệ của nó đối với sự sinh trưởng và hoạt
động của những sinh vật chủ yếu (then chốt) trong quá trình. Những sinh vật quan
trọng này quyết định tốc độ và quy mô của việc sản xuất ra sản phẩm compost, bởi vì
chúng có hệ enzym phức tạp để cho phép chúng tấn công, phân giải, và sử dụng chất
hữu cơ trong rác thải tươi (thơ). Những sinh vật khác chỉ có thể sử dụng những sản
phẩm đã bị phân hủy (sản phẩm trung gian). Do đó, sản xuất ra sản phẩm compost từ
chất thải là kết quả của những hoạt động - như đã nói tới ở phần trước - được thực
hiện bởi nhiều nhóm vi khuẩn nối tiếp nhau liên tục, tuần tự tương tác với cơ chất Nói
ngắn gọn, các nhóm sinh vật cứ lần lượt chuẩn bị điều kiện cho các nhóm tiếp sau.


3.4.1
Các yếu tố dinh dưỡng:
Nguồn dinh dưỡng nhất định trong chất thải chỉ được các vi khuẩn sử dụng
nếu có sẵn Tính “có sẵn” thể hiện dưới 2 mặt - gọi là hoá học và vật lý. Một chất dinh
dưỡng được gọi là “có sẵn” về mặt hóa học đối với 1 loại vi khuẩn hoặc 1 nhóm vi
khuẩn nếu nó là 1 phần của phân tử cho phép dễ dàng bị 1 loại hay nhiều loại VK tấn
công. Thông thường sự tấn cơng ,có nghĩa là sự bẻ gãy chất hữu cơ hay phân hủy,
được thực hiện bởi enzym mà VK có hoặc có khả năng tổng hợp. Tính “có sẵn” về
mặt vật lý có nghĩa là khả năng VK có thể tiếp cận. Nó phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng
hoặc thể tích trên diện tích bề mặt hạt rác thải, những đại lượng này phụ thuộc vào
kích cỡ hạt chất thải.
3.4.1.1 Nguyên tố đa lượng và vi lượng:
Những chất dinh dưỡng có thể được phân thành 2 loại: “đa lượng” và “vi

c, N, p, Ca và K. Tuy nhiên, hàm lượng
Ca và K cần thiết thì thấp hơn nhiều so với c, N và p. Bởi vì chúng chỉ cần hiện diện
lượng”. Các nguyên tố đa lượng bao gồm:

với hàm lượng “vết”, chúng thường được gọi là “nguyên tố vết không thể thiếu”
Trong thực tế, hầu hết chúng trở nên độc nếu nồng độ vượt quá vết. Nằm trong số
những ngun tố vết khơng thể thiếu cịn có Mg, Mn, Co, Fe, s. Hầu hết những
nguyên tố dạng vết có vai trị ừong việc trao đổi té bào chất.
Cơ chất là nguồn gốc cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượng
càn thiết. Cho dù có sự bất ổn định trong q trình hoạt động, nhưng trong thực tế,
muốn có lợi ích bắt buộc phần lớn hoặc tất cả cơ chất của quá trình sản xuất compost
phải là chất thải. Sự bất ổn định được đề cập đến ở đây có nguyên nhân là do giữa các
nguyên liệu khác nhau có những dị biệt về sự “sẵn có” 1 số chất dinh dưỡng đối với vi
khuẩn. Những dị biệt về sự “sẵn có”, đến lượt nó, lại phụ thuộc vào sự chênh lệch độ
bền giữa các phân tử hữu cơ trước sự tấn công của vi khuẩn. Và sự chênh lệch độ bền
là nguyên nhân dẫn tới những khác biệt về tốc độ quá trình. Ví dụ những vật liệu có
độ bền cao là lignin (gỗ) và chitin (lơng vũ, động vật có vỏ cứng) và vài dạng xenlulô.
3.4.1.2 Tỷ lệ C:N (carbon/nitơ)
Tỷ lệ C:N là hệ số dinh dưỡng chính. Dựa trên nhu cầu carbon và nitơ tương
đối cho sự phát triển của tế bào, tỷ lệ trên lý thuyết là 25:1. Tỷ lệ này nhấn mạnh chủ
yếu vào lượng carbon; bởi vì trong sự trao đổi chất của vi khuẩn và tổng họp tế bào
chất, lượng Carbon được sử dụng nhiều hơn Nitơ. Theo đó, lượng c khơng chỉ được
sử dụng trong sự hình thành thành tế bào hay màng tế bào, chất nguyên sinh, và tổng
họp các sản phẩm để lưu trữ, mà phần lớn chúng được ơxy hóa tạo ra C0 2 trong quá
trình trao đổi chất. Ngược lại, N chỉ được sử dụng như 1 chất dinh dưỡng , được gọi là
thành phần thiết yếu của nguyên sinh chất. Do đó, q trình chuyển hóa cần nhiều c
hơn so với N Trong quản lý chất thải, tỷ lệ C:N biến động rất lớn. Nói chung, tỷ lệ
này lớn hơn tỷ lệ 8-10°C “có sẵn”: IN “có sẵn” (cần ghi chú sự nhấn mạnh ở chỗ “có
sẵn”). Trong thực tiễn sản xuất compost, tỷ lệ này vào khoảng 20:1 đến 25:1. Theo
kinh nghiệm chung, nếu tỷ lệ C:N vượt quá giới hạn vừa nêu, tốc độ phân hủy sẽ bị
chậm lại. Ngược lại, nếu tỷ lệ thấp hơn 20:1, N có khả năng bị thất thốt. Lý do thất
thốt N bởi vì N dư chuyển hóa thành N trong NH 3. Giai đoạn chuyển hóa tích cực
(active stage) trong sản xuất compost có đặc điểm là nồng độ pH và nhiệt độ khá cao,
đặc điểm này có thể gây ra sự bay hơi của NH3.

Ở 1 nước đang phát triển, tỷ lệ C:N không thuận lợi, cao có thể được hạ thấp
xuống bằng cách bổ sung thêm chất thải có nhiều nitơ vào nguyên liệu đầu vào. Nếu
khả năng kinh tế cho phép, có thể hạ tỷ lệ C:N bằng cách thêm phân bón N hóa học,
như phân urê, hay amơni sunphát (NH4)2S04. Trái lại, chất thải có nhiều c có thể được
sử dụng để nâng tỷ lệ C:N thấp. Nồng độ N và tỷ lệ C:N trong các loại rác thải và chất
thải khác nhau được liệt kê trong bảng dưới.
3.4.1.3 Phân tích c và N
Trong những phương pháp phân tích hữu ích để xác định lượng N, phương
pháp Kjeldahl tiêu chuẩn vẫn ln là phương pháp vừa thực tiễn vừa có chất lượng.
Xác định lượng c rất khó khăn ở những nước đang phát triển bởi vì nó cần
được trang bị thiết bị phân tích đắt tiền và người phân tích cũng cần có kỹ năng


chun mơn cao. Đe có được mẫu đại diện trong phạm vi nghiên cứu do các phương
pháp phân tích hiện nay đề xuất, rất hẹp và là công việc hết sức khó khăn, nhất là khi
với lượng chất thải hỗn tạp như chất thải rắn.
Phương pháp “Stop-gap” (tạm gọi là “lấp đầy khoảng trống”) thích họp với
sản xuất compost trong quản

lý

chất thải rắn được dùng để tính tốn hàm lượng

c

dựa trên một công thức phát hiện vào 1950 .Công thức như sau:
%Cacbon =

100%-os/ỉ
1,8

Bảng 3.1: Hàm lượng N và tỷ lệ C:N có trong những loạiHàm
rác thải
và N
lượng
chất thải

Bùn hoạt tính
Máu
Phân bò
Bùn đã phân hủy
Mỡ cá, bã cá
Rác ưái cây
Cỏ bị xén
Phân ngựa
Cỏ hỗn họp
Phân bắc
Rác rau củ, không kể
các loại rau đậu Phân
heo
Thân, lá khoai tây
Phân gia cầm
Bùn tươi
Mùn cưa
Rơm, yến mạch
Rơm, lúa mì
Nước tiểu

5
10-14
1.7
2-6
6.5-10
1.5
3-6
2.3
214
5.5-6.5
2.5-4

Tỷ lệ C:N
6
3.0
18
4-28
5.1
34.8
12-15
25
19
6-10
11-12

3.8
1.5
6.3
4-7
0.1

1.1
0.3-0.5
15-18

4-19
25
15
11
200-500
48
128-150
0.8

Theo bảng báo cáo những giá trị xác định bằng công thức nằm trong khoảng
2% - 10% các giá trị thu được trong phòng thí nghiệm.
Trong trường họp khơng phân tích được c và N , người ta có thể đưa ra 1 giả
định khả thi dựa trên thành phần cơ chất. Giả định là nếu tỷ lệ thể tích chất thải thơ
(loại rác thực phẩm trong quá trình chuẩn bị nấu ăn, hay trong quá trình chuẩn bị
những thứ để nấu ăn, hay các loại phân tươi) màu xanh (hay tính theo màu) đối


với chất ứiải khô, không xanh dao động trong khoảng 1 - 4 , tỷ lệ C:N sẽ thuộc phạm
vi “cho phép”.
3.4.1.4 Kích cỡ hạt:
Kích thước các hạt trong chất thải là yếu tố có liên quan đến dinh dưỡng, bởi
vì chất thải là cơ chất trong quá trình sản xuất compost và cơ chất lại chính là nguồn
dinh dưỡng. Sự liên quan đến dinh dưỡng là do bởi ảnh hưởng của kích cở của mỗi
hạt trên tính “sẵn có” về mặt vật lý của chất dinh dưỡng, nghĩa là, khả năng tiếp cận
chất dinh dưỡng. Như đã trình bày trước đây, kích cỡ hạt quyết định tỷ lệ khối được
phơ bày thành bề mặt “mass-to-surface” và, do đó, quyết định khối hạt tiếp xúc trực

tiếp với sự tấn công của vsv. Bởi vì tỷ lệ này càng tăng khi kích thước hạt càng nhỏ,
tốc độ phân huỷ ( tốc độ sản xuất compost) theo lý thuyết sẽ tăng khi kích cỡ hạt càng
nhỏ. Tuy nhiên, tăng tính theo lý thuyết không phải lúc nào cũng là hiện thực trong
thực tế. Thất bại có thể do 1 hay nhiều yếu tố. Ví dụ như bản chất vật lý của cơ chất
có thể làm hạn chế kích thước cho phép tối thiểu. Người ta định nghĩa “kích thước
cho phép tối thiểu” là kích thước nhỏ nhất cho phép mà nếu nhỏ hơn nữa sẽ ảnh
hưởng có hại đến q trình compost. Cuối cùng, tiêu chuẩn để xác định kích thước
cho phép tối thiểu là với kích thước hạt đó có thể tạo thành cơ chất có trạng thái xốp
vừa đủ có khả năng chịu đựng áp lực thơng khí cần thiết.
Độ xốp phụ thuộc phàn lớn vào sức bền của cấu trúc của chất liệu hạt. Nguyên
vật liệu có cấu trúc chắc, khỏe, chịu được lực nén ép như gỗ, rơm, và giấy, giữ được
độ xốp cao với kích thước hạt rất nhỏ. Những chất thải nêu trên có kích cỡ hạt thích
họp khoảng 1,5 đến 7 cm. Kích thước hạt phù hợp đối với gỗ dạng dăm bào có độ dày
khoảng lcm và có chiều rộng khoảng từ 2 tới 5 cm. Những chất thải có nguồn gốc từ
sợi và do cắt tỉa cây cối (rác vườn) có kích thước thích hợp từ 5 tới 10 cm. Nếu những
nhánh cây và cành cây con có đường kính nhỏ hơn 1 cm thì kính thước hạt có thể lớn
hơn. Kích thước hat cho phép tối thiểu đối với những loại rác mềm có xu hướng lớn
hơn bởi vì những hạt vật liệu mềm có kích cỡ nhỏ q mức cho phép có khuynh
hướng kết lại thành một khối vơ định hình đến mức rất ít lỗ xốp hoặc thậm chí khơng
có lỗ xốp nào. Như vậy, kích cỡ cho phép tối thiểu của rác thực vật tươi, rác thải rau
quả và rác nhà bếp có thể to khoảng 15cm và thậm chí có thể lớn hơn với những loại
rác khác mềm hơn Những chất thải xanh tươi như rau diếp và trái cây chín mùi (như
đu đủ và xồi) có thể khơng cần giảm kích thước hoặc nếu có là rất ít
Neu khơng trộn lẫn với các vật liệu lót đáy đủ loại, phân động vật khơng cần
giảm kích cỡ. Trong trường hợp giảm kích thước, bất kỳ sự giảm kích thước nào cũng
cần phải quyết định dựa trên đặc trưng của lớp vật chất lót đáy.
Trong một nước đang phát triển, kinh tế và kỹ thuật là những trở lực ngăn cản
việc tiến hành giảm kích thước rác thải trong sản xuất compost. Sự giảm kích cỡ ln
ln được tiến hành với một thiết bị cắt hoăc máy xay nghiền, đó thường là thiết bị
lớn và đắt tiền .Vì thế có thể chọn giải pháp khác cho việc cắt giảm kích thước, đó là

đảo trộn vật liệu để làm cho chúng gãy vỡ, bị rách, bị dập một cách tương đối .Đảo
trộn có thể được thực hiện với hống quay hoặc thùng quay..
3.4.2
Những yếu tố Môi Trường
Những yếu tố môi trường chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình sản xuất compost
là nhiệt độ, nồng độ pH, độ ẩm, và độ thơng khí. Ý nghĩa của các yếu tố mơi trường
đối với q trình sản xuất compost là chúng - có thể là từng yêu tố hoặc nhiều yếu tố
kết hợp lại - quyết định tốc độ và mức độ phân hủy. Theo đó, tốc độ và mức độ phân


hủy tương ứng với mức độ trong đó mỗi yếu tố dinh dưỡng và yếu tố môi trường đều
tiến dần tới sự tối ưu.
Nếu khiếm khuyết một yếu tố bất kỳ nào đó sẽ hạn chế tốc độ và mức độ phân
hủy - có thể nói một cách khác , yếu tố bị khiếm khuyết chính là yếu tố làm hạn chế
quá trình, cần hết sức lưu tâm ghi nhớ rằng yếu tố cuối cùng làm hạn chế quá trình
sản xuất compost là yếu tố tạo nên các quần thể vi sinh vật khác nhau thuộc về di
truyền.
3.4.2.1 Nhiệt độ
Mặt dù có những lập luận rất thuyết phục nói về sự thuận lợi của quá trình sản
xuất compost ở khoảng nhiệt độ thermophilic và mesophilic trong việc sản xuất ra sản
phẩm compost, nhưng vẫn còn rất nhiếu nghi vấn vẫn đang được tranh cãi về quá
trình sản xuất compost.
Lý do là trong quá trình sản xuất compost bình thường ,quá trình bắt đầu từ
nhiệt độ thường khoảng nhiệt độ mesophilic), tăng nhiệt độ từ từ và đạt tới khoảng
nhiệt độ thermophilic, sau đó lại giảm xuống khoảng nhiệt độ mesophilic. Quá trinh
sản xuất compost nào cũng tăng và giảm nhiệt độ như vậy trừ khi tiến hành biện pháp
ngăn chận nào đó.
Nếu nhiệt độ trên 650C q trình sản xuất compost hầu như sẽ bị ảnh hưởng
xấu 1 cách nghiêm trọng. Lý do là vi sinh vật hình thành bào tử tại mức nhiệt độ cao
hom 650C. Trừ khi chúng là vsv hoạt động trong khoảng nhiệt độ thermophilic, nếu

không chúng sẽ rơi vào giai đoạn nghỉ hoăc chết. Vì vậy phương pháp sản xuất
compost hiện nay sử dụng quy trình vận hành được thiết kế tránh nhiệt độ cao hơn
600C.
3.4.2.2 ĐộpH
Độ pH của khối ủ thông thường thay đổi theo thời gian, như biểu diễn trên
đường cong trong hình dưới. Như trên hình biểu diễn, vào giai đoạn đầu của quá t rình
sản xuất compost, độ pH thường bị giảm xuống, tuy nhiên chẳng bao lâu sau nó bất
đầu tăng lên đến pH cao như pH = 9. Sở dĩ ban đầu pH giảm xuống là do những phản
ứng tạo thành acid hữu cơ, những acid này sẽ đóng vai trò là cơ chất cho quần thể vi
sinh vật kế tiếp.
Đường biểu diễn độ pH sau đó tăng lên tương ứng với việc vsv sử dụng những
acid vừa sinh ra trong giai đoạn trước .
Bởi vì độ pH tối thiểu trong giai đoạn giảm xuống ban đầu không gây ức chế
đối với hầu hết các lồi vsv, khơng cần thiết phải có chất đệm và nếu có thậm chí nó
có thể cịn gây hệ quả bất lợi.
Ví dụ, để nâng pH, người ta dùng nước vôi trong Ca(OH) 2, việc này có thể dẫn
đến sự thất thốt N dưới dạng NH3-N tại nhiệt độ tương đối cao .
Hơn nữa một vài nhà nghiên cứu báo cáo rằng có thể thêm vơi vào q trình
sản xuất compost từ rác thải trái cây, bởi vì trong giai đoạn đầu, độ pH thường giảm
xuống đột ngột hơn.


Hình 3.3: Sự biến đổi của pHbỉểu diễn theo thời gian trong q trình sản xuất
compost
3.4.2.3 Yếu tố đơ ẩm
Một đặc điểm quan trọng của việc sản xuất compost từ rác thải đô thị là mối
quan hệ mật thiết giữa độ ẩm và sự thơng khí, đặc biệt là ưong quá ưình sản xuất
compost theo phương pháp đánh luống (windrow composting). Cơ sở của mối quan
hệ này dựa trên thực tế là nguồn oxy chủ yếu cần cung cấp cho qn thể vi khuẩn là
khơng khí giữ lại trong những khe hở giữa những hạt chất thải. Việc khuếch tán oxy

trong khồng khí vào bên trong khối chất thải để thỏa mãn nhu cầu oxy của vi sinh vật
là không quan trọng lắm . Bởi vì ừong các khe hở giữa những hạt chất thải còn chứa
độ ẩm tự do trong khối ủ, giữa độ ẩm và oxy có sẵn phải có một sự cân bằng . Đe tiện
sử dụng, sự cân bằng này có thể được gọi tên là “độ ẩm cho phép”. Theo đó nó sẽ ở
mức mà nếu cao hơn nữa sự thiếu oxy sẽ diễn ra và tình trạng kỵ khí sẽ bắt đầu phát
triển
Trong những tính chất vật lý của cơ chất ảnh hưởng lên “độ ẩm cho phép” có
yếu tố “khả năng chịu lực của cấu trúc” của các hạt trong cơ chất . “Khả năng chịu lực
của cấu trúc” này quyết định hạt trong cơ chất có dễ bị ảnh hưởng hay khơng trước sự
biến dạng và lực nén
Yếu tố độ ẩm ít ảnh hưởng đến sự làm thơng khí trong những phương pháp sản
xuất compost sử dụng thùng kín để tiến hành q trình (in-vessel compost System),
trong đó chất thải bị đảo trộn gần như liên tục bằng máy. Tuy nhiên trong những hệ
thống đó, ngồi sự hạn hẹp của các khoảng hở giữa các hạt, cịn có những yếu tố khác
làm ảnh hưởng đến ngưỡng trên của “độ ẩm cho phép”. Sự thu hẹp dần các khoảng hở
giữa các hạt là khuynh hướng chung của vật liệu dính kết lại với nhau tạo thành khối
tròn. Khuynh hướng này phát triển từ từ cho tới khi toàn bộ khối vật liệu chuyển sang
dạng bùn nhão (slurry). Phạm vi độ ẩm tại thời điểm này trùng khớp với mức độ ẩm
cao nhất cho phép.
Trong những tính chất vật lý của cơ chất ảnh hưởng lên “độ ẩm cho phép” có
yếu tố “khả năng chịu lực của cấu trúc” của các hạt trong cơ chất . “Khả năng chịu lực
của cấu trúc” này quyết định hạt trong cơ chất có dễ bị ảnh hưởng hay không trước sự
biến dạng và lực nén


Hình 3.4: Biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và khơng khỉ (nghĩa là oxỵ)
Yeu tố độ ẩm ít ảnh hưởng đến sự làm thơng khí trong những phương pháp sản
xuất compost sử dụng thùng kín để tiến hành q trình (in-vessel compost System),
ưong đó chất thải bị đảo ưộn gần như liên tục bằng máy. Tuy nhiên trong những hệ
thống đó, ngồi sự hạn hẹp của các khoảng hở giữa các hạt, cịn có những yếu tố khác

làm ảnh hưởng đến ngưỡng trên của “độ ẩm cho phép”. Sự thu hẹp dần các khoảng hở
giữa các hạt là khuynh hướng chung của vật liệu dính kết lại với nhau tạo thành khối
tròn. Khuynh hướng này phát triển từ từ cho tới khi toàn bộ khối vật liệu chuyển sang
dạng bùn nhão (slurry). Phạm vi độ ẩm tại thời điểm này trùng khớp với mức độ ẩm
cao nhất cho phép.
Tầm quan trọng của việc giữ độ ẩm của cơ chất trên 40% đến 45% thường bị
coi nhẹ trong quá trình sản xuất compost. Điều này thực chất rất quan trọng bởi vì độ
ẩm thấp hơn sẽ kìm hãm hoạt động của vi khuẩn và tất cả vi khuẩn ngừng hoạt động
tại độ ẩm 12%
3.4.3
Sự thơng khí
Sản xuất compost kỵ khí so vổi hiếu khí
Thoạt đầu, sản xuất compost kỵ khí được xem là 1 giải pháp khả thi có thể
thay thế cho sản xuất compost hiếu khívà người ta đã đưa ra nhiều lập luận mạnh mẽ
bênh vực cho nó -Một trong những lý lẽ đó là khả năng có thể giảm thiểu sự thất thốt
N , một lý lẽ khác là có thể kiểm sốt khí thốt ra tốt hơn . Thực tế là những ưu điểm
này chưa bao giờ có vẻ sẽ trở thành hiện thực. Thậm chí khi những ưu điểm này ở
thành sự thật đi nữa, chúng không đủ để bù cho những nhược điểm trong hoạt động
của q trình kỵ khí. Những nghi ngờ về sự hiệu quả của quá trình sản xuất compost
kỵ khí ngày càng nhiều và vào khoảng những năm cuối của thập niên 1960, sản xuất
compost kỵ khí được xem là một giải pháp không được chấp nhận. Gần đây, đã có xu


hướng xem sản xuất compost là một q trình hồn tồn hiếu khí . Tuy nhiên hiện mọi
người cũng đang bắt đầu thừa nhận trong quá trình sản xuất compost, một giai đoạn
kỵ khí ngắn hạn là cần thiết để phân hủy halogenated hydrocarbons. Giai đoạn kỵ khí
ngắn hạn ngồi tác dụng trên cịn có thể kết hợp làm giảm N thất thoát xứng đáng
được đặc biệt lưu tâm.
So sánh với phương pháp sản xuất compost kỵ khí, phương pháp sản xuất
compost hiếu khí có rất nhiều ưu điểm, trong đó có:

Sự phân huỷ xảy ra nhanh hơn.
Nhiệt độ cao đủ để làm chết những mầm bệnh.
Số lượng và nồng độ khí hơi thối giảm mạnh.
Mùi khó chịu là vấn đề không thể tránh trong xử lý và thải bỏ chất thải. Đe cải
thiện đáng kể nồng độ và sự tập trung mùi trong sản xuất compost hiếu khí cần cung
cấp đủ nhu cầu Oxi cho quần thể vi khuẩn hoạt động bằng cách sử dụng quy trình
thơng khí thích họp. Khí sinh ra có thể được kiểm sốt bằng cách thu khí từ khối ủ
compost do q trình phân hủy và xử lý chúng bằng hệ thống xử lý hố học hay sinh
học, nhờ vậy mùi hơi khó chịu sẽ giảm.
a. Tốc độ thơng khí
Tốc độ thơng khí sao cho khối compost duy trì hiếu khí (nghĩa là đáp
ứng nhu cầu oxy của vi khuẩn) phụ thuộc bản chất và cấu trúc của các thành phần cuả
rác thải và tùy thuộc vào phưomg pháp thơng khí.
VD: nhu cầu Oxi của 1 quần thể vi khuẩn lớn và hoạt động nhiều, trong
quá hình sản xuất compost chất thải dễ phân huỷ hiển nhiên sẽ lớn hon nhu cầu Oxi
của quần thể vi khuẩn thưa thớt và ít hoạt động hcm trong sản xuất compost ngun
vật liệu khó phân hủy.
Tính tốn chính xác tốc độ thơng khí thích hợp cho mỗi trường họp là 1
việc khó khăn. Khó khăn nảy sinh từ vấn đề là có rất ít số liệu thực sử dụng kỹ thuật
và hang thiết bị phù họp với thực tế . Trong tài liệu có quá nhiều dữ liệu, điều đó được
chứng minh bằng kết quả của nhũng cuộc điều tra trình bày ở dưới.
Một trong những khảo sát đầu tiên là 0 2 thổi khí theo nhiều tốc độ khác
nhau vào hống quay, sau đó đo nồng độ Oxy trong dịng khí thốt ra. Mặc dầu những
điều kiện thực nghiệm khơng tính tốn chính xác tổng nhu cầu Oxi cần thiết cho
nguyên liệu, nhưng kết quả thực nghiệm xác định được tốc độ tiêu thụ 0 2 . Tỷ lệ hơ
hấp được tìm thấy là 1 (nghĩa là C02 sinh ra: 02 tiêu thụ =1).
Trong 1 giai đoạn khác trong cùng khảo sát trên, các nhà nghiên cứu
tập trung xác định mối quan hệ giữa sự tiêu thụ 02 với các yếu tố môi trường chủ yếu.
Một trong những phát hiện không mấy ngạc nhiên là tốc độ tiêu thụ 0 2 tăng lên tương
quan với yếu tố tiến dần tới mức tối ưu .

Dựa vào Những kết quả thu được từ nghiên cứu điều tra, và 1 số khảo
sát khác, tốc độ thông 02 được chứng minh phụ thuộc vào cường độ hoạt động của vi
khuẩn. Khi đó tốc độ thơng khí sẽ giảm khi độ ổn định cuả compost tăng lên, nghĩa là
compost đã “trưởng thành”.
b. Dự đốn nhu cầu ơxy cần thiết
Nhu cầu Oxi cần thiết khơng thể dự đốn 1 cách chinh xác nếu chỉ dựa ưên số
lượng Cacbon bị Oxi hoá. Lý do là vì 1 phần Cacbon bị chuyển hóa thành tế bào chất,
cịn 1 số khác có cấu tạo bền đến mức vi khuẩn không thể phân giải chúng. Khi thiết
kế sơ bộ 1 hệ thống sản xuất compost ừong thùng kín (in-vessel System) và 1 hệ


thống sản xuất compost dạng đánh luống sử dụng khí cưỡng bức (forced-air windrow
System), người ta có thể giả định tốc độ khí nạp vào là 530 đến 620 m 3/Mg rác thải.
Tốc độ thơng khí trong thiết kế cuối cùng nên lấy cơ sở từ lượng Oxi tiêu thụ, và được
tính tốn bằng những thí nghiệm lúc đầu với rác thải sẽ sản xuất compost là cơ chất.
Với hệ thống đánh luống đảo trộn (turining windrow System), thông số càn xác định
là tàn số đảo trộn. Biểu đồ nồng độ 02 biểu diễn theo độ sâu của luống được đảo ưộn
có thể lấy từ hình

Hình 3.5: Lượng oxy cung cấp
Trong thực nghiệm và trong vấn đề thiết kế ừình bày sau này, càn ln
ln ghi nhớ mùi khó chịu tỏa ra từ khối compost không nhất thiết là kết quả tất yếu
cuả q trình phân huỷ kỵ khí. Trên thực tế, những sản phẩm phân huỷ trung gian và
bản thân các cơ chất cũng có thể cỏ mùi khó chịu. Ngồi ra, cho dù có thể loại bỏ
hồn tồn mùi hơi, khối compost lớn hơn lm 3 có thể không khả thi về kỹ thuật và kinh
tế.
3.4.4

Các thông số vận hành

3.4.4.I. Giám sát quá trình sản xuất compost.
Đe phát triển 1 chương trình giám sát sản xuất compost hiệu quả, cần phải xác
định và đánh giá các thông số vận hành thích họp, và các mối quan hệ cuả chúng lên
quá trình sản xuất Compost Dựa trên những kiến thức chun mơn sâu sắc về trình tự
của các tình huống diễn ra trong suốt quá trình sản xuất compost trong điều kiện tất cả
các điều kiện đều được thỏa mãn, các thông tin về thông số vận hành và mối quan hệ
của chứng có thể được xác định và được thơng hiểu tường tận. Trong q trình sản
xuất compost, có một số điểm bộc lộ vai trị này và chứng được xem là đại lượng giúp
giám sát hoạt động của hệ thống sản xuất compost. 3 điểm đáng chú ý đó là: 1) Sự
thay đổi nhiệt độ( tăng hay giảm). 2) Sự biến đổi các tính chất vật lý ( mùi, hình thức,
cấu trúc ). 3) Sự phân huỷ các chất rắn dễ bay hơi.
Sự thay đổi nhiệt độ cơ bản là một thông số phụ thuộc vào thời gian được trình


bày ở biểu đồ hình 1.4. Được thể hiện bằng đường cong trên biểu đồ, nhiệt độ của
nguyên liệu đưa vào sản xuất compost, sau 1 thời gian rất ngắn, bắt đầu tăng lên sau
khi tạo lập những điều kiện cần thiết cho quá trình sản xuất compost (nghĩa là sau khi
nguyên liệu được đánh luống hay được đưa vào bể phản ứng).
Sự thay đổi nhiệt độ ban đầu song song với giai đoạn ủ (incubation) của quần
thể vi khuẩn. Dưới những điều kiện thuận lợi, giai đoạn này sẽ được kế tiếp bởi giai
đoạn gia tăng nhiệt độ gần như theo cấp số mũ tới nhiệt độ 60°c đến 70°c. Sự gia
tăng nhiệt độ rất cao là kết quả phân huỷ những thành phần dễ phân hủy trong chât
thải (vd như: đường, tinh bột, một số protêin đơn giản). Trong suốt thời kỳ này, số
lượng vi khuẩn tăng lên theo cấp số mũ.
Nhiệt độ đó tiếp tục được duy trì (tương đối bình ổn) qua 1 thời gian , độ dài
của giai đoạn phụ thuộc vào loại hệ thống sản xuất compost sử dụng và bản chất của
chất thải. Sau đó, nhiệt độ giảm dần xuống cho đến khi bằng mơi trường xung quanh.

Hình 3.6: Sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian ủ
Giai đoạn nhiệt độ cao bình ổn có thể bị kéo dài nếu cơ chất phần lớn khó

phân hủy hoặc các điều kiện vận hành khơng đạt mức tối ưu. Nên lưu ý rằng sự gia
tăng nhiệt độ cao và mạnh mẽ sẽ giảm nhiều nếu rác thải có chứa nhiều chất trơ. Có
thể xác định nhiều chất ữơ trong chất thải dựa ưên thông số chất rắn dễ bay hơi thấp
( ví dụ như bùn đô thị loại 3). ơ những trường hợp đỏ, nhiệt độ có thể sẽ thấp hơn,
nghĩa là nằm trong khoảng 50°c đến 60°c. Nếu xuất hiện những điều kiện vận hành
không thuận lợi, giai đoạn nhiệt độ cao sẽ kéo dài ra và mức nhiệt độ cao sẽ hạ thấp
xuống.
Sau khi những thành phàn dễ phân hủy đã được phân rã, và trong cơ chất chỉ
còn những thành phần bền vững hơn, hoạt động của vi khuẩn cũng giảm đi và nhiệt
độ bắt đầu giảm xuống. Theo đó, trong những q ưình sản xuất compost thơng
thường, có thể nói rằng tại thời điểm nhiệt độ giảm xuống bằng hay gần bằng nhiệt độ
khơng khí, các thành phần chưa ổn định về mặt sinh học bắt đầu quá trình ổn định,
nhờ vậy, nguyên liệu được hoai mục thành compost đủ phẩm chất, cho phép lưu trữ
hoặc sử dụng.
Mặc dù nhiệt phát sinh trong quá trình sản xuất compost là két quả của quá


ưình biến dưỡng của vi khuẩn, năng lượng nhiệt được giữ lại trong khối compost phụ
thuộc vào liên hệ của khối compost với mơi trường xung quanh. Nói tóm lại, nhiệt độ
tăng lên giúp xác định lượng nhiềt phát sinh trong quá trình trao đổi chất của vi khuẩn
và nang lượng nhiệt được giữ lại trong khối ủ.
Như vậy có hai nhân tố làm nhiệt độ tăng lên - đó là lượng nhiệt do hoạt động
của quần thể vi khuẩn tạo ra và hiệu quả giữ nhiệt trong khối compost bằng bất cứ 1
vật liệu che phủ nào hoăc bằng 1 thừng chứa đựng kín khối compost. Hiệu quả cách
nhiệt một phần phụ thuộc vào kích thước khối compost. Ở những khu vực có nhiệt độ
khơng khí bên ngồi cao hom từ 8 đến 10°c, thể tích tối thiểu cho phép giữ nhiệt là
lm3.
Giai đoạn “trưởng thành” (maturation), mặc dù khơng có các yếu tố xác định
ranh giới (nghĩa là vẫn duy trì những điều kiện tối ưu), được nhận biết nhờ sự bất đầu
giảm nhiệt độ liên tục, và đồng thời nhờ 1 số chỉ thị khác về hoạt động của vi

khuẩnNói tóm lại, nhiệt độ giảm xảy ra đồng thời với giai đoạn hoàn thành sản phẩm
compost và kết quả là làm tăng độ ổn định của sản phẩm. Những kinh nghiệm đã qua
cho thấy rằng sản phẩm compost có thể sử dụng an tồn hoặc có thể lưu trữ được sau
khi nhiệt độ cuối cùng giảm đến mức 40°c
a. Su thay đổi những tính chất vât lý ■
Hình thức bề ngồi
Khối compost dần dần sậm lại, chứng tỏ quá trình compost diễn ra đúng
hướng và thỏa đáng. Sản phẩm compost cuối cùng ln ln có màu xám sẫm hoặc
màu hơi nâu nâu.
Mùi
Chỉ vài ngày sau khi bắt đầu quá trình sản xuất compost một loạt các mùi khác
nhau xuất hiện thay thế cho mùi vốn có ban đầu của cơ chất Nếu như cơ chất là MSW
thì mùi ban đầu là mùi rác tươi (thơ). Sau đó, nếu quá trình tiến triển theo hướng tốt
thì các mùi tiếp theo có thể được mơ tả chung chung là gây buồn nôn “faint cooking
tuy nhiên nếu điều kiện không thuận lợi(ví dụ như tình trạng kỵ khí diển ra )thì mùi
đặc trưng sẽ là mùi thối rửa. Nếu tỉ lệ C:N trong cơ chất thấp hơn 20:1 và pH khoảng
7,5 thì mùi chủ yếu là amoniac.Giai đoạn “trưởng thành” cuối cùng được tiêu biểu
bằng mùi thơm của đất.
Kích cỡ hạt
Các hạt cơ chất có khuynh hướng ngày càng nhỏ vì sự phân rã và sự cọ sát
diễn ra giữa các h ạ t , Ngoài ra, sự phân hủy làm cho các thớ sợi trở nên dòn, dễ gãy
và làm cho vật chất khơng có hình dạng nhất định trở thành có dạng hạt.
Sư phân hủy của chất rắn dễ bay hơi
Mức độ và tốc độ phân hủy chất rắn dễ bay hơi là những thông số vận hành
chủ yếu. Thay đổi những thông số này sẽ khiến phân hủy chất dể bay hơi, biến đổi
cấu trúc phân tử và gia tăng độ ổn định. Một trong nhưng nguyên nhân quan trọng gây


ra sự thay đổi này là sự phân hủy những cơ chất rắn dể bay hơi ( nghĩa là chất hữu
cơ), oxy hóa sinh học chứng, tạo ra sản phẩm là C0 2. Bởi vì quá trình sản xuất

compost là một q trình phân hủy sinh học có kiểm sốt, trong q trình đó những
chất phức tạp được phân hủy thành những chất đơn giản hơn, những cấu trúc phân tử
phức tạp được thay thế bằng những cấu trúc phân tử đơn giản hơn những phân tử 1
phần hay hoàn tồn bền vững có khuynh hướng khơng thay đổi. Sự phân hủy chất rắn
dể bay hơi và sự chuyển hóa cấu trúc phân tử phức tạp đến dạng đơn giản hơn làm
cho độ ổn định của chất hữu cơ làm cơ chất tăng lên.
3.4.4.2.
Sử dụng đại lượng:
Vai trò của các thơng số vận hành để phân tích và điều chỉnh những sai sót của
q trình sản xuất compost bổ sung cho chức năng dùng để giám sát quá trình của
chúng. Những ví dụ minh họa vai trị kép này được trình bày:
Ví dụ đầu tiên là về thơng số nhiệt độ: Nếu nhiệt độ của khối compost không
tăng, hoặc tăng chậm rất chậm, mặc dù chất thải đã được đánh luống hay đã được đưa
vào bể phản ứng xong, có thể nhận định sau đây đúng: một số điều kiện trong quá
trình sản xuất compost chưa hợp lý hoặc đã gây ức chế. Trong trường hợp đó, vấn đề
có khả năng xảy ra cao nhất là độ ẩm cao quá mức hoặc thấp quá mức. Mùi hôi ngày
càng nhiều là dấu hiệu của độ ẩm quá mức. Ngược lại, không có bất cứ mùi nào sẽ
biểu thị cho độ ẩm quá thấp. 1 nguyên nhân khác không liên quan đến hơi ẩm là tỷ lệ
C:N cao hơn mức giới hạn. Rất khó để phân tích vấn đề này vì trong thực tế, khi tỷ lệ
C:N cao, thỉnh thoảng vẫn có dấu hiệu tăng nhiệt độ. Khả năng thứ 3 là độ pH thấp
hơn khoảng 5.5 hoặc cao hơn khoảng 8.5.
Độ ẩm cao quá có thể điều chỉnh bằng cách thêm vật liệu nặng (có nhiều chất
xơ). Một giải pháp khác là tăng cường làm thống khí. Làm thống khơng chỉ cung
cấp oxi cần thiết, mà còn làm hơi ẩm bay hơi. Thêm nước là biện pháp đương nhiên
để điểu chỉnh độ ẩm quá thấp. Tỷ lệ C:N cao có thể hạ thấp bằng cách thêm vào cơ
chất với chất thải có hàm lượng Nitơ cao (bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải; phân
gia cầm, heo hay cừu). Nước vơi trong có thể dùng để tăng độ pH. Tuy nhiên, dùng
nước vơi trong sẽ dẫn tới một số khó khăn đã được trình bày trong phần nói về pH.
Một sự thay đổi đột ngột trong thông số vận hành là dấu hiệu của q trình
phát hiển compost khơng bình thường. Vì vậy, 1 sự gián đoạn bất ngờ khi nhiệt độ

đang tăng vọt theo cấp số mũ sẽ biểu thị cho 1 tình huống hạn chế sự phát triển, ví dụ
như độ ẩm trong luống compost cao quá mức hoặc hệ thống làm thoáng trong hệ
thống sản xuất compost có gì đó trục trặc. Cho dù làm thống khơng thích hợp hoặc
độ ẩm khơng đủ, vấn đề nào cũng đột ngột làm chậm lại sự gia tăng nhiệt độ hoặc thu
ngắn giai đoạn nhiệt độ duy trì cao.
Mùi hơi là dấu hiệu của sự thiếu hụt oxi, thường là vì cơ chất có độ ẩm q
cao. Nếu độ ẩm khơng phải là ngun nhân, hệ thống hoặc q trình làm thống
khơng đầy đủ có thể là ngun nhân kế tiếp. Lý do là mùi hơi thường có liên quan với

vs V kỵ khí, mặc dù hơi thơ thiển, nhưng lúc này khứu giác giống như là 1 thiết bị
quan hắc. Có thể sử dụng 1 máy đo Oxy, tuy nhiên, mặc dù hiệu quả hơn, đáng tin cậy
hơn, nó rất đắt tiền. Với 1 hệ thống tự động, lượng oxi trong khơng khí “cấp vào” hiển
nhiên sẽ lớn hơn trong dịng khơng khí thốt ra.
3.4.4.3 Đo lường độ ổn định của sản phẩm/quá trình:
Xem sản xuất compost là 1 giải pháp xử lý chất thải, người ta khơng ngừng
tìm kiếm thí nghiệm nào vừa thực tế về mặt khoa học vừa tiết kiệm để xác định mức


độ ổn định của quá trình hay của sản phẩm. Do đó, rất nhiều thí nghiệm và kỹ thuật
phân tích đã được xem xét. vấn đề là tất cả những thí nghiệm đó ít hay nhiều đều có
những khiếm khuyếtlàm giảm tính có ích của chúng. Ví dụ như với thí nghiệm dựa
trên những thay đổi tính chất vật lý của sản phẩm compost hay cơ chất, thí nghiệm
này thường có tính chủ quan cao, và đã chủ quan thì thường khó có được ứiơng tin
xác ứiực. Sự nhầm lẫn sự ổn định với ổn định tạm thời gây ra bởi lượng hơi ẩm thấp
minh họa cho tính chủ quan.
Một khiếm khuyết khác rất thường gặp là thiếu tính tổng qt, thể hiện dưới
dạng những giá trị khơng thích họp. Ví dụ như thí nghiệm xác định độ ổn định dựa
trên nồng độ chất rắn dễ bay hơi. Giả thiết cho thí nghiệm này là tất cả chất liệu chứa
chất rắn dễ bay hơi sẽ phân hủy với tốc độ như nhau và phân hủy sinh học giống y
như nhau. Từ giả thiết này, do thiếu tính tổng quát, sẽ có thể xuất hiện những lý luận

sai lầm.
Các khiếm khuyết nói chung nhanh chóng được khắc phục nhờ những cải tiến
phương pháp phân tích và sự tiến bộ trong kỹ thuật phân tích Nhưng rất tiếc, những
tiến bộ đó cũng địi hỏi người thực hiện phải có trình độ chun môn cao và sử dụng
những trang thiết bị đắt tiền.
a. Tỷ lệ C:N thấp:
Có tỷ lệ C:N thấp hơn 20:1 thì khơng nhất thiết biểu thị ổn định; và do
đó nếu dùng nó để đo tính ổn định hoặc sự tăng trưởng có lẽ khơng phù hợp. Tỷ lệ
C:N của phân tươi (không bao gồm lớp trải nền) thường thấp hơn 20:1.
b. Nhiệt độ sau cùng giảm xuống thấp:
Trong 1 trong những thí nghiệm đầu tiên, tiêu chuẩn để đạt được tính
ổn định là khối compost(composting mass) giảm dần và giảm liên tục nhiệt độ sau
cùng. Tính kỹ thuật này dựa ừên sự thật rằng sự giảm sút nhiệt độ xảy ra do khơng
cịn vật liệu dễ phân hủy (khơng ổn định). Ưu điểm của thông số này là sử dụng nó ở
đâu cũng đều nhu nhau; kiểu tăng giảm nhiệt độ (nghĩa là hình dạng của đường cong
nhiệt độ) thế nào vẫn biểu diễn cùng 1 tính chất, bất kể vật liệu được sản xuất
compost là gì. Nhưng mặc dù nó đáng tin cậy, thí nghiệm này tốn thời gian, khơng có
tính kỹ thuật ứng dụng tổng qt, và phụ thuộc vào độ tự tỏa nhiệt của vật liệu. Tuy
nhiên, thí nghiệm này hồn tồn hợp lý khi ứng dụng ở các nước đang phát triển và
cho những vận hành sản xuất nhỏ và vừa ở các nước công nghiệp.
c. Self-heatỉng capacỉty(khả năng tự sinh nhiệt)
Thí nghiệm, về khả năng tự sinh nhiệt của vật liệu, là biến số cho sự
thay đổi giảm nhiệt độ sau cùng. Làm thí nghiệm này là đưa mẫu vào bình Dewar
ílasks. Bình Dewar được quấn trong nhiều lớp vải lót cơtơng hoặc bất kỳ chất liệu
cách nhiệt nào khác. Sau khi quấn, bình Dewar được đặt trong lò ủ.
Mức độ ổn định được biểu thị bởi mức độ tăng nhiệt độ sau đó.
Phưomg pháp này tổng qt vì sự giảm sút thơng số nhiệt độ là như nhau trong mọi
tình huống.. Nhược điểm của nó là rất mất thời gian,, có thể là rất nhiều ngày. Tuy
nhiên, nó khá đom giản, tương đối rẻ, và họp lý để sử dụng trong các nước đang phát
triển.

d. Mức độ oxi hố:
Một tiêu chí khác dùng để đo lường sự ổn định sự khác biệt rộng rãi
giữa tỷ lệ vật liệu dễ phân hủy ứong nguyên liệu đầu vào “íeedstock” và trong mẫu
đang làm thí nghiệm. Tỷ lệ vật liệu dễ phân hủy có nghĩa là nồng độ chất có thể oxy


hóa. Do đó, phương pháp được thiết kế để xác định lượng chất dễ phân hủy, nghĩa là,
tính tốn chất có thể oxi hố, trong 1 mẫu đại diện. Cơ sở cho thí nghiệm là sự khác
nhau giữa nồng độ vật liệu dễ phân hủy trong rác thải thô và trong mẫu đang thí
nghiệm biểu thị mức độ ổn định của mẫu.
Cơ sở để sử dụng khả năng oxy hóa khử tính tốn độ “trưởng thành” là
độ oxy-hóa sẽ tăng khi tăng sự khoáng hoá các hợp chất hữu cơ. Sự tăng lên đó được
gây ra bởi các hoạt động của vi khuẩn khi có mặt chất hữu cơ dễ phân hủy. Sự có mặt
chất hữu cơ dễ phân hủy làm tập trung hoạt động của vi khuẩn, do đó lượng oxi được
hấp thu cũng tăng lên làm giảm khả năng oxi hóa. Một nhà nghiên cứu trình bày rằng
độ ổn định sẽ đạt được nếu khả năng oxi hóa của khu vục lõi của một luống < 50mV
thấp hơn độ ơxy hóa ở khu vực ngồi cùng. Rõ ràng tiêu chuẩn này không ứng dụng
cho “in-vessel composting”(hệ thống sản xuất compost trong thết bị kin). Một thiếu
sót quan trọng của khi tính tốn bằng khả năng oxi hố là thí nghiệm thiếu độ chính
xác và nó rất nhạy cảm, có thể bị ảnh hưởng bởi các nhân tố tác động.
e. Fungus growth: Sự sinh trưởng của nấm
Hiệu quả của sự (maturity) “trưởng thành” hay hoai mục cơ chất lên tốc độ lớn
lên và sự phát triển của các bào tử nấm Chaetomium gracilic là cơ sở để đo lường sự
hoai mục. Thí nghiệm bao gồm việc ni cấy nấm để nghiên cứu ở trên
chất dinh dưỡng dạng rắn chứa compost nghiền nhỏ (loại compost cần xác định độ ổn
định thơng qua thí nghiệm). Saul2 ngày ủ ở nhiệt độ 37°c, đếm các bào tử của nấm.
Giả sử, số lượng bào tử nấm giảm là tăng độ maturity (quoai mục). Lợi ích của thí
nghiệm bị sút giảm nghiêm trọng vì thời gian thí nghiệm dài, cũng như là phụ thuộc
vào các nhà phân tích, phải có kỹ năng và sự hiểu biết về khoa học nấm.
f. starch test: Thí nghiệm tinh bột

Một cách thí nghiệm khác là thí nghiệm tinh bột (Starch test), dựa vào giả thiết
rằng nồng độ tinh bột trong cơ chất sẽ giảm theo cùng với sự phân huỷ của các họp
chất hữu cơ, tức là tăng sự ổn định. Cơ sở của thí nghiệm là bởi vì tinh bột là chất dễ
phân huỷ và thường là thành phần không bền trong tất cả các loại chất thải. Sự phân
huỷ tinh bột sẽ làm tăng sự ổn định của chất thải. Bởi vậy, sản phẩmcompost đạt
phẩm chất, hồn tồn “trưởng thành” (hay hoai mục) phải khơng cịn chứa tinh bột.
Do đó nồng độ tinh bột là 1 chỉ thị cho sự ổn định.
Xác định nồng độ tinh bột liên quan tới sự hình thành (starch iodine) phức họp
tinh bột iodin, trong một phản ứng chiết xuất bằng axit từ mẫu compost. Rất khó để
có kết quả chính xác cùng với việc khơng có giá trị ứng dụng tổng qt, điều đó đã
làm cho thí nghiệm tinh bột bị hạn chế sử dụng.
g. Sự tiêu thụ 02/ sự hình thành C02:
Mức độ vsv tiêu thụ 02 hoặc sự hình thành C02 trong suốt quá trình phân huỷ
các họp chất hữu cơ là một tiêu chuẩn cho sự ổn định vật liệu. Tốc độ sử dụng 0 2 cao,
và theo đó, C02 tạo ra, sẽ biểu thị có tồn tại q trình phân huỷ tức là các chất khơng
ổn định về mặt sinh học. Sự ổn định của cơ chất chỉ xảy ra khi tốc độ tiêu thụ 0 2 hoặc
tạo thành C02 ở mức thấp. Quá trình trao đổi chất của vsv sẽ khơng có 1 điểm dừng
xác định mà tốc độ trao đổi chất từ từ sẽ giảm khi vật chất đã bị phân huỷ xong. Do
đó, cần có kết quả phân tích những chất tham khảo, hoặc thông số thực tế hoặc cả 2,
mới đánh giá được độ ổn định của vật liệu đem đi thí nghiệm
Nhìn chung, thí nghiệm về lượng 0 2 tiêu thụ hoặc C02 tạo thành rơi vào phạm
trù chung của quá trình hơ hấp (respirometry). Nhiều tổ chức khác nhau đã công bố