Nghiên cứu xây dựng mô hình ủ phân compost quy mô hộ gia đình tại các vùng nông thôn

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..................................................................................3
1.1. Phương pháp ủ phân compost.........................................................................3
1.1.1. Khái niệm.......................................................................................................................3
1.1.2.Các quá trình và phản ứng hóa sinh xảy ra....................................................................3
1.1.3.Các nhóm vi sinh vật cần thiết trong quá trình ủ compost............................................5
1.1.4.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost..................................................6
1.1.5.Một số phương pháp ủ phân compost trên thế giới [4]..............................................10
1.1.6.Các mô hình công nghệ ủ phân compost tại Việt Nam [6]..........................................13

1.2.Chất thải rắn sinh hoạt nông thôn...................................................................15
1.2.1.Hiện trạng phát sinh.....................................................................................................15
1.2.2.Tình hình thu gom, xử lý ..............................................................................................16

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.............................18
2.1 Đối tượng nghiên cứu....................................................................................18
2.2 Phương pháp nghiên cứu...............................................................................18
2.1.1Phương pháp nghiên cứu tài liệu..................................................................................18
2.2.2 Phương pháp thực nghiệm..........................................................................................18
2.3.3. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm........................................................20
2.3.4. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu...........................................................................21

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.................................................................22
3.1 Thay đổi nhiệt độ hàng ngày trong 2 thùng ủ..................................................22
3.2Kết quả phân tích một số chỉ tiêu trong sản phẩm phân compost.....................23
3.3 Ưu điểm của phương pháp ủ phân compost quy mô hộ gia đình.....................26
3.4 Đề xuất áp dụng xây dựng mô hình ủ phân compost quy mô hộ gia đình tại các
vùng nông thôn.............................................................................................................26

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................29

1.Kết luận............................................................................................................29
2.Kiến nghị cho các nghiên cứu tiếp theo..............................................................29

TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................30



DANH MỤC HÌNH, BẢNG
Hình 1. Sơ đồ minh học quá trình ủ phân compost [7].......................................3
Hình 2. Thay đổi nhiệt độ và pH trong quá trình ủ compost [7]..........................4
Hình 3. Chuẩn bị thùng ủ compost...................................................................19
Hình 4. Bỏ rác vào thùng 1..............................................................................20
Hình 5. Bỏ rác vào thùng 2..............................................................................20
Hình 6.Thay đổi nhiệt độ hàng ngày trong 2 thùng ủ và môi trường...............23
Hình 7. Sản phẩm ủ thùng 1............................................................................24
Hình 8. Sản phẩm ủ thùng 2............................................................................24
Hình 9. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu trong phân compost ở 2 thùng........25


MỞ ĐẦU
Dân số ngày càng tăng, điều kiện kinh tế - xã hội ngày càng phát
triển, nhu cầu tiêu dùng của người dân ở các vùng nông thôn cũng ngày
càng phong phú và đa dạng. Đây cũng là nguyên nhân chính làm gia tăng
thành phần và lượng rác thải sinh hoạt nông thôn. Trong khi đó, các biện
pháp thu gom xử lý còn chưa được quan tâm hoặc chưa đảm về vệ sinh môi
trường. Ý thức phân loại rác tại nguồn của một bộ phận người dân vẫn
chưa cao gây khó khăn cho quá trình xử lý. Ở nhiều nơi rác thải không
được thu gom đến nơi chôn lấp rác thải tập trung mà bị vứt bừa bãi dọc
đường đi, dọc các bờ sông, ao, hồ. Điều đó vừa gây ô nhiễm môi trường
đất, nước, không khí, vừa làm mất mỹ quan vùng nông thôn.

Trong lượng rác thải sinh hoạt phát sinh hàng ngày trong gia đình tại
các vùng nông thôn chứa thành phần chất hữu cơ dễ phân hủy tới 65%.
Loại rác này khi phân hủy sẽ gây ra mùi hôi thối và ảnh hưởng đến môi
trường và sức khỏe của con người xung quanh. Tuy nhiên nếu chúng ta biết
tận dụng nó, phân loại rác thải hữu cơ ngay tại nguồn và đưa vào mô hình
làm phân compost sẽ giúp giảm thiểu lượng rác thải và tạo ra được sản
phẩm có ích.
Do đó, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình ủ phân
compost quy mô hộ gia đình tại các vùng nông thôn” với mục tiêu đánh
giá chất lượng phân compost sản xuất từ rác thải sinh hoạt từ đó đề xuất áp
dụng ở quy mô hộ gia đình tại các vùng nông thôn nhằm góp phần làm
giảm lượng rác thải phát sinh vừa có thể sử dụng sản phẩm để bón cho
vườn cây trong gia đình.
Nội dung nghiên cứu của đề tài là:
- Nghiên cứu mô hình ủ compost với 2 thùng ủ: thùng đối chứng và
thùng thí nghiệm
- Theo dõi thay đổi nhiệt độ hàng ngày trong 2 thùng trong 70 ngày
- Phân tích một số chỉ tiêu chất lượng trong sản phẩm phân
compost
1


- Ưu điểm của phương pháp ủ phân compost quy mô hộ gia đình
- Đề xuất áp dụng xây dựng mô hình ủ phân compost quy mô hộ
gia đình tại các vùng nông thôn

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Phương pháp ủ phân compost
1.1.1. Khái niệm
Ủ phân compost là quá trình phân hủy sinh học các chất thải hữu cơ
đến trạng thái ổn định dưới sự tác động và kiểm soát của con người, tạo ra
sản phẩm giống như mùn được gọi là phân compost.
Quá trình diễn ra chủ yếu giống như phân hủy trong tự nhiên, nhưng
có thể rút ngắn thời gian bằng cách tối ưu hóa các điều kiện môi trường cho
hoạt động của vi sinh vật. Hình 1 đưa ra sơ đồ minh họa quá trình ủ phân
compost.

Nguyên

liệu

Nước

Nhiệt

CO2, NH3...

tươi:

compost:

Các loại rác thải
hữu cơ:
Rác

Sản phẩm phân

THÙNG Ủ
COMPOST

thải

nhà

Hệ thống vi sinh vật

bếp, mùn cưa, lá

hỗn

hợp đồng nhất
của các thành
phần

mùn,

khoáng và vi
sinh vật

cây khô, nước
Oxy

Hình 1. Sơ đồ minh học quá trình ủ phân compost [7]
1.1.2. Các quá trình và phản ứng hóa sinh xảy ra
Quá trình phân hủy chất thải rắn diễn ra rất phức tạp, qua nhiều giai
đoạn và sản phẩm trung gian.
Quá trình ủ phân compost thường trải qua bốn giai đoạn [4]:

• Pha thích nghi: là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với
môi trường mới.
3


• Pha tăng trưởng: đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân
huỷ sinh học.
• Pha ưa nhiệt: là giai đoạn tăng nhiệt độ cao nhất, đây là giai đoạn ổn
định chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất.
• Pha trưởng thành: là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi
trường, quá trình lên men xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình
thành chất mùn.
Quá trình compost có thể dẫn đến việc giảm thể tích, sinh khối của
rác thải, làm bay hơi và làm giảm các loại chất độc hại trong thực vật, các
loại vi sinh vật gây hại.
Các phản ứng hóa học xảy ra là phản ứng phân hủy chất hữu cơ và
phản ứng nitrat hóa trong điều kiện hiếu khí với sự hoạt động của các vi
sinh vật [7].
CaHbOcNd + O2 → CwHxOyNz + CO2 + H2O + NH3 + Hv (nhiệt)
NH3 + O2 → NO3‾ + H2O + H+
Nếu quá trình ủ thiếu O2 (kỵ khí) thì sẽ sinh ra H 2S và CH4. Các phản
ứng xảy ra làm thay đổi nhiệt độ và pH trong thùng ủ. Thông thường nhiệt
độ và pH sẽ thay đổi theo hình 2 dưới đây.

Hình 2. Thay đổi nhiệt độ và pH trong quá trình ủ compost [7]

4


1.1.3. Các nhóm vi sinh vật cần thiết trong quá trình ủ compost

Vi sinh vật có một đóng góp rất quan trọng đến thời gian ủ phân
compost. Với một hệ thống vi sinh vật được tuyển chọn tốt thì không
những thời gian ủ được rút ngắn mà chất lượng phân bón cũng đảm bảo
hơn. Người ta xác định rằng hầu hết các loài trong nhóm vi sinh vật nêu
trên đều có khả năng phân giải gần hết các chất hữu cơ thô trong rác thải.
Tất nhiên mỗi một loài vi sinh vật có khả năng tốt nhất để phân huỷ một
dạng chất hữu cơ nào đó. Ví dụ đường hoà tan trong nước là tốt nhất đối
với vi khuẩn trong khi đó nấm, men, khuẩn tia lại hoạt động rất mạnh đối
với cellulose và hemicellulose. Quá trình trao đổi chất là hiện tượng phổ
biến trong ủ phân rác và một yếu tố quan trọng khác là sự phân giải nhiệt
do hoạt động đồng hoá và dị hoá của vi sinh vật để tạo ra mùn [5].
Các vi sinh vật tham gia quá trình phân huỷ chất thải rắn tạo ra
những sản phẩm hoặc bán thành phẩm mới là PROTIST (nguyên sinh), các
vi sinh vật trong nhóm này có thể là đơn bào hoặc đa bào nhưng không có
sự khác biệt về cấu tạo tế bào. Đại diện cho nhóm PROTIST là các vi
khuẩn, nấm, nấm men, actinomycites, động vật nguyên sinh (Protozoa) và
tảo… [5]
Các vi khuẩn ưa ấm, ưa nhiệt (mesophilic và thermophilic) và nấm là
những vi sinh vật chủ yếu trong suốt giai đoạn đầu và giai đoạn hoạt động
chuyển hóa cao của quá trình ủ compost. Có thể phân chia các vi khuẩn này
thành các nhóm theo hình thái của chúng “vi khuẩn có hình thái đầy đủ” và
vi khuẩn dạng sợi”. Thông thường, vi khuẩn dạng sợi không xuất hiện với
số lượng lớn cho đến khi kết thúc giai đoạn nhiệt độ cao của quá trình ủ
compost. Các vi khuẩn đơn bào là khuẩn cầu (Cocci), khuẩn que (Rod)
hoặc khuẩn xoắn (Spiral). Khuẩn cầu có đường kính khoảng 0,5 - 4 µm,
khuẩn que có chiều dài từ 0,5 - 20 µm và chiều rộng 0,5 – 4 µm, khuẩn
xoắn có chiều dài trên 10 µm, rộng khoảng 0,5µm. Nấm được coi là đa bào,
không quang hợp, là các PROTIST dị dưỡng. Hầu hết các loại nấm có khả
năng phát triển trong điều kiện độ ẩm thấp mà với độ ẩm này không thích
hợp cho các vi khuẩn hoạt động. Thêm vào đó, các nấm có thể chịu được ở

độ pH thấp và dải rộng từ 2 – 9 pH lý tưởng cho các loại nấm là 5 – 6. Nấm
5


men là vi sinh vật đơn bào, có hình cầu với đường kính từ 8 – 12µm hoặc
có hình elip (chiều dài không quá 15µm). Hoạt động mạnh nhất của loại
nấm này là lên men đường thành rượu và CO2. Khuẩn tia (Actinomycete) là
một nhóm với đặc điểm trung gian giữa vi khuẩn và nấm. Khuẩn tia có tế
bào với kích thước từ 0,5 - l,4µm. Bắt đầu cho giai đoạn ổn định của quá
trình ủ compost là sự xuất hiện của sinh vật hoại sinh. Nguồn dinh dưỡng
cho các sinh vật hoại sinh này là từ các sinh vật hoại sinh không hoạt động
và và chất thải đang phân hủy. Các sinh vật đầu tiên xuất hiện là các dạng
có kích thước nhỏ (paramecium – trùng đế giày, amip, rotifers – trùng bánh
xe). Sau đó, các dạng lớn như ốc sên và giun đất xuất hiện nhiều hơn. Một
số loại giun đất là Lumbricuse terestris, L. Rubellus và Eisenia foetida
[5,8].
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost
Ngoài sự có mặt của các nhóm vi sinh vật cần thiết, các yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình ủ compost có thể chia thành ba nhóm chính: yếu tố
dinh dưỡng, môi trường và vận hành. Các yếu tố này đều có ảnh hưởng đến
sự sinh trưởng và phát triển của các vi sinh vật trong toàn bộ quá trình ủ
phân compost.
1.1.4.1. Yếu tố dinh dưỡng
Nguồn dinh dưỡng trong chất thải chỉ có thể được sử dụng ở mức độ
có giá trị đối với các vi khuẩn hoạt động. Về mặt hóa học, chất đó phải là
một phần của một loại phân tử mà dễ dàng bị phân hủy bởi một hoặc một
vài loại vi khuẩn. Sự phân hủy này thường được thực hiện bởi các enzym
có sẵn trong vi khuẩn hoặc vi khuẩn có thể tổng hợp được. Về mặt vật lý, là
khả năng vi sinh vật có thể tiếp cận. Nó phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng
hoặc thể tích trên diện tích bề mặt của rác thải [8].

Nguyên tố đa lượng và vi lượng
Các chất dinh dưỡng có thể được phân loại thành nguyên tố đa lượng
và vi lượng.
Các nguyên tố đa lượng như: C, N, P, Ca, và K. Tuy nhiên hàm
lượng Ca và K cần thiết thấp hơn nhiều so với C, N và P.
6


Các nguyên tố vi lượng như: Mg, Mn, Co, Fe, S,… Các nguyên tố
này vai trò trong việc trao đổi tế bào chất. Trong thực tế, hầu hết chúng trở
nên độc nếu nồng độ vượt quá mức cho phép.
Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh
vật: trong đó cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh
dưỡng quan trọng nhất; Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lưu
huỳnh (S), canxi (Ca) và các nguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trò
quan trọng trong trao đổi chất của tế bào. Khoảng 20% - 40% C của chất
thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết cho quá trình đồng hoá thành
tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá thành CO 2. Cacbon cung cấp năng
lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng tế bào vi sinh
vật. Nitơ là thành phần chủ yếu của protein, acid nucleic, acid amin,
enzyme, co-enzyme cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào [8].
Tỷ lệ C/N
Tỷ lệ C:N là hệ số dinh dưỡng chính. Trong sản xuất compost, tỷ lệ
này vào khoảng 25:1 đến 30:1. 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 25:1, N bị
thất thoát (vì, N dư chuyển hóa thành NH3). Giai đoạn chuyển hóa tích cực
trong sản xuất compost có đặc điểm là pH và nhiệt độ khá cao. Tương quan
C/N nhỏ dần cho đến khi tỷ lệ nitơ cố định và nitơ khoáng hoá như nhau.
Hàm lượng N và tỷ lệ C:N trong một số loại chất thải khác nhau được trình
bày trong Bảng 1.

Bảng 1. Hàm lượng N và tỷ lệ C:N trong một số loại chất thải khác
nhau[7]
Chất thải

Hàm lượng N
(% tổng khối lượng)

Tỷ lệ C:N

Phân bò

1,7

18

Rác trái cây

1,5

34,8

Cỏ cắt xén

3-6

12-15

Phân ngựa

2,3

25

Phân bắc

5,5-6,5

6-10

7


Rác rau củ, không kể
các loại rau đậu

2,5-4

11-12

Phân lợn

3,8

4-19

Thân, lá khoai tây

1,5

25

Phân gia cầm

6,3

15

Bùn tươi

4-7

11

Mùn cưa

0,1

200-500

Rơm lúa mì

0,3-0,5

128-150

Nước tiểu

15-18

0,8

1.1.4.2. Yếu tố môi trường [8]
Nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong ủ phân compost vì nó quyết định
thành phần quần thể sinh vật (mỗi loài vi sinh vật đều có nhiệt độ tối ưu để
sinh trưởng và phát triển): ban đầu là nhóm mesophilic (ưa ấm) và sau đó là
nhóm thermophilic (ưa nhiệt). Nhiệt độ còn là dấu hiệu nhận biết các giai
đoạn trong quá trình ủ.
Nhiệt độ tối ưu trong quá trình ủ là 50 – 60ºC, ở khoảng nhiệt này, vi
khuẩn thermophilic phát triển mạnh, và tốc độ phân hủy rác là cao nhất.
Nhiệt độ cao hơn 60ºC sẽ làm ức chế hoạt động của vi sinh vật, thấp hơn
thì phân ủ không đảm bảo tiêu chuẩn về mầm bệnh.
Có thể làm tăng nhiệt độ khối ủ bằng cách đảo trộn bổ sung không
khí, điều chỉnh độ ẩm tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân hủy.
Độ ẩm
Tế bào vi khuẩn cần nước để sinh trưởng và hoạt động. Ngoài ra,
nước có thể đóng vai trò là dung môi cho các chất và ảnh hưởng đến sự
thay đổi nhiệt độ vì nước có nhiệt dung riêng cao hơn các chất khác.
Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ compost từ 50 – 60 %, nếu độ ẩm quá
nhỏ sẽ làm ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật, độ ẩm cao quá sẽ
làm giảm độ thoáng khí, giảm nồng độ O2 và gây ra mùi hôi.
8


pH
Giá trị pH trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho sự hoạt động của vi
sinh vật trong quá trình ủ compost. Các vi sinh vật và nấm tiêu thụ các chất
hữu cơ và thải ra axit hữu cơ.
Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ, các axit này bị tích tụ và làm
giảm axit, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật. Các axit hữu cơ sẽ

tiếp tục phân hủy trong quá trình ủ. Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích
tụ các axit có thể làm giảm pH đến 4,5 và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến
hoạt động của vi sinh vật.
1.1.4.3.

Yếu tố vận hành

Việc kiểm soát tốt các điều kiện môi trường ảnh hưởng tới hoạt động
của vi sinh vật chính là nhân tố quyết định sự thành công của quá trình ủ
compost. Kiểm soát tốt quá trình ủ compost cũng giúp giảm phát sinh mùi
ô nhiễm và loại bỏ các mầm vi sinh vật gây bệnh. Vì vậy các giải pháp kỹ
thuật trong công nghệ ủ compost hiện đại đều hướng tới mục tiêu kiểm soát
tối ưu các điều kiện môi trường cùng với khả năng vận hành thuận tiện.
Làm thoáng và kích thước nguyên liệu
Kích thước nguyên liệu là một trong những yếu tố quan trọng ảnh
hưởng tới thời gian ủ phân compost. Vật liêu không được quá nhỏ hoặc quá
lớn. Quá trình phân hủy hiếu khí xảy ra trên bề mặt vật liệu. Vật liệu quá
nhỏ làm đống ủ nén chặt, độ thoáng khí kém dẫn đến phân hủy chậm. Vật
liệu quá lớn thì bề mặt tiếp xúc với không khí và vi sinh vật kém cũng làm
quá trình phân hủy chậm. Kích thước tối ưu là từ 3 – 5 cm [3].
Đảo trộn mục đích làm đồng đều, điều hòa nhiệt độ và độ ẩm của vật
liệu, tránh tạo cột không khí cũng như việc tạo ra các bánh cứng. Tốc độ ủ
phụ thuộc vào kích thước vật liệu và quá trình đảo trộn rất lớn.
Sự thông khí
Thông thường áp lực tĩnh là 0,1 - 0,15 mm cột nước, cần tạo ra để
đẩy không khí qua chiều sâu từ 2 - 2,5 m vật liệu, áp lực đó chỉ cần quạt
gió là đủ chứ không cần máy nén. Sự phân phối O 2 cho bể ủ là rất cần thiết
bởi vi sinh vật hiếu khí cần O 2, trung bình lượng O2 tiêu thụ là 4,2 g O2/1 kg
9

rác/ngày, nghĩa là khoảng 4m3 O2/1 tấn rác/ngày. Sự sản sinh CO 2 tương
đương với lượng O2 tiêu thụ. Tỷ lệ O2 tiêu thụ không ổn định, phụ thuộc
vào nhiệt độ, sự thay đổi trong thành phần, mức độ ủ chín và kích thước
nguyên liệu [3].
So sánh với phương pháp sản xuất compost kỵ khí, phương pháp sản
xuất compost hiếu khí có rất nhiều ưu điểm:
• Sự phân huỷ xảy ra nhanh hơn.
• Nhiệt độ cao đủ để làm chết những mầm bệnh.
• Số lượng và nồng độ khí hôi thối giảm mạnh.
Mùi khó chịu là vấn đề không thể tránh trong xử lý và thải bỏ chất
thải. Để 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 thông khí thích hợp. Khí sinh ra có thể
được kiểm soát bằng cách thu khí từ khối ủ compost do quá trình phân hủy
và xử lý chúng bằng hệ thống xử lý hoá học hay sinh học, nhờ vậy mùi hôi
khó chịu sẽ giảm.
Tốc độ thông khí sao cho khối compost duy trì hiếu khí phụ thuộc
bản chất và cấu trúc của các thành phần cuả rác thải và tùy thuộc vào
phương pháp thông khí.
Tốc độ tiêu thụ oxy tùy thuộc không chỉ nhiệt độ mà còn phụ thuộc
vào kích thước vật liệu, quần thể vi sinh vật và mức độ xáo trộn. Nhu cầu
oxy trong thời tiết ấm sẽ cao hơn trong lúc lạnh. Để đạt được kết quả tôt
nhất, nên giữ nhiệt độ ban đầu là 45-50ºC trong một số ngày đầu, sau đó
tăng lên 55-70ºC để cho giai đoạn lên men diễn ra mạnh. Lượng không khí
cần thiết phải cung cấp cho vi sinh vật phát triển trong quá trình ủ hiếu khí.
1.1.5. Một số phương pháp ủ phân compost trên thế giới [4]
1.1.5.1.

Phương pháp ủ theo luống dài và thổi khí thụ động có xáo trộn

Trong phương pháp này, vật liệu ủ được xếp theo luống dài và hẹp,
và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định để cấp khí cho luống ủ. Các

10


luống compost được xáo trộn bằng cách di chuyển luống compost với xe
xúc hoặc xe chuyên dụng.
Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1m (đối với nguyên liệu coa
mật độ dày như phân) đến 3,5m (đối với nguyên liệu nhẹ như lá cây).
Chiều rộng luống ủ thay đổi từ 1,5 – 6m.
Không khí được cung cấp tới hệ thống bằng cách tự nhiên như do
khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt. Các luống được xáo trộn định lỳ thường
xuyên để trộn đều thành phần chất thải rắn trong luống phân, trộn đều độ
ẩm và hỗ trợ thổi khí thụ động.
Việc xáo trộn được thực hiện bằng xe xúc hoặc bằng xe xáo trộn
chuyên dụng. Tốc độ làm thoáng khí phụ thuộc vào 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 các nguyên liệu nặng hơn. Nếu luống ủ
quá lớn, các vùng kỵ khí có thể xuất hiện ở khu vực trung tâm, khi đảo trộn
đống ủ sẽ tạo ra mùi. Ngược lại, các đống ủ quá nhỏ sẽ mất nhiệt quá
nhanh và không thể đạt được nhiệt độ đủ lớn để tiêu diệt hoàn toàn vi sinh
vật gây bệnh.
Ưu điểm của phương pháp:
• Do đảo trộn thường xuyên nên chất lượng phân compost thu
được khá đều
• Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống
cung cấp khí
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 compost thường gây thất thoát Nitơ và gây mùi
• Quá trình ủ có thể bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết
• Diện tích đất cần thiết lớn
1.1.5.2. Phương pháp ủ theo luống dài hoặc đống thổi khí cưỡng bức

11


Trong phương pháp này, vật liệu ủ được sắp xếp thành đống hoặc
luống dài. Không khí được cung cấp cho hệ thống hoặc bằng quạt thổi khí
hoặc bơm nén khí qua hệ thống phân phối khí như ống phân phối khí hoặc
sản phẩm 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 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 của phương pháp:
• Dễ kiểm soát khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt
độ và nồng độ oxy 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 tắc 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
1.1.5.3. 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 nganh, ủ
trong container thổi khí và ủ trong thùng quay.
12


Trong bề di chuyển theo phương ngang, chất thải rắn 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 polyethylen… 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 lại cho vào container.
Trong thùng quay, vật liệu được ủ trong một thùng xoay chậm theo
phương nganh 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
1.1.6. Các mô hình công nghệ ủ phân compost tại Việt Nam [6]
Tại Việt Nam, một số mô hình xử lý chất thải rắn đô thị quy mô lớn
cũng đã được đầu tư trong những năm gần đây. Trong đó có các dự án sử
dụng nguồn vốn của Nhà nước và ODA, điển hình như tại Cầu Diễn - TP.
Hà Nội (năm 2002) áp dụng công nghệ của Tây Ban Nha và tại TP. Nam
Định (năm 2003) áp dụng công nghệ của Pháp. Một số dự án sử dụng
nguồn vốn tư nhân đều áp dụng công nghệ trong nước như tại Thủy
Phương - TP. Huế (năm 2004) áp dụng công nghệ An Sinh - ASC, tại Đông
Vinh - TP. Vinh (năm 2005) và TX. Sơn Tây - tỉnh Hà Tây (đang chạy thử
nghiệm) áp dụng công nghệ Seraphin. Trong đó, các mô hình công nghệ ủ
compost áp dụng ở đây có thể chia thành các loại hình cơ bản như sau:
13


• Mô hình ủ compost hệ thống nửa mở, kiểu chia ô không liên tục

tại Cầu Diễn, Nam Định, Thủy Phương. Thông thường hệ thống
được điều khiển thông khí tự động. Các mô hình ủ compost
kiểu này đều ở cấp độ đơn giản, vẫn còn những nguy cơ phát
sinh mùi ô nhiễm do hệ thống chưa khép kín.
• Mô hình ủ compost kiểu luống động trong nhà kín tại Đông
Vinh được thiết kế hoạt động liên tục, đảo trộn theo chu kỳ
ngắn. Trong đó hỗn hợp nguyên liệu hữu cơ được đưa tới đầu
vào của hệ thống, vận chuyển liên tục trong quá trình ủ bằng
cách đảo trộn và sau cùng sản phẩm được lấy ra ở đầu cuối của
hệ thống.
Toàn bộ quá trình ủ compost ở đây được thực hiện trong nhà kín có
thiết kế thông khí và xử lý khí thải bằng “biofilter”. Luống ủ được thiết kế
với kích thước lớn và liên tục giúp tiết kiệm diện tích mặt bằng, dễ vận
hành.
Đây là loại mô hình công nghệ đơn giản với chi phí đầu tư không lớn. Tuy
nhiên những vấn đề khó khăn tại đây là hệ thống thiết bị chưa được đầu tư
đồng bộ và hiện đại, thiết bị đảo trộn không chuyên dụng có thể làm giảm
hiệu quả khi vận hành, thể tích nhà chứa lớn nên việc thu hồi và xử lý khí
thải cũng là vấn đề phức tạp, dễ ảnh hưởng đến môi trường làm việc bên
trong. Mô hình ủ compost trong thiết bị kín kiểu đứng hiện đang nghiên
cứu và áp dụng tại Thị xã Sơn Tây, theo phân loại là một trong những mô
hình hiện đại tương tự như các mô hình công nghệ của Hoa Kỳ.
Thiết bị ủ compost kín kiểu đứng được thiết kế theo nguyên lý hoạt
động liên tục, vật liệu ủ được nạp vào hàng ngày qua cửa nạp liệu ở phía
trên và tháo liệu từ phía đáy của thiết bị. Quá trình ủ compost diễn biến qua
các giai đoạn dọc theo chiều đứng của thiết bị. Việc thông khí trong quá
trình ủ compost được hỗ trợ nhờ hệ thống các ống phân phối đều bên trong
thiết bị. Quạt hút bố trí ở phía trên tạo sự chênh lệnh áp suất, nhờ đó khối ủ
compost cũng được thông khí dọc theo chiều đứng của thiết bị và theo
hướng đối lưu từ dưới lên trên. Toàn bộ khí thải quá trình ủ compost được

thu hồi và xử lý bằng “biofilter” giúp bảo vệ môi trường tốt hơn. Loại mô
14


hình ủ compost này có nhiều ưu điểm, thuận tiện trong việc vận hành tự
động, giảm yêu cầu diện tích nhà xưởng bởi tận dụng chiều cao thiết bị.
Quá trình vận chuyển của vật liệu trong thiết bị nhờ trọng lực, thông khí
cũng chủ yếu nhờ hiệu ứng đối lưu tự nhiên giúp giảm chi phí vận hành.
Cấu trúc vận động của khối ủ bên trong thiết bị tạo ra các vùng hoạt động
tối ưu tương ứng với các giai đoạn của quá trình ủ compost, giúp tăng
cường hiệu quả, giảm thời gian quy trình và đảm bảo yêu cầu chất lượng
đối với sản phẩm. Thiết bị kiểu kín cũng giúp kiểm soát tốt hơn các điều
kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật, dễ dàng kiểm soát mùi hôi.
Ngoài ra hệ thống được kết nối từ các thiết bị đơn vị thành module, thuận
lợi cho việc chế tạo, lắp đặt hay nâng cấp mở rộng công suất.
1.2.

Chất thải rắn sinh hoạt nông thôn

1.2.1. Hiện trạng phát sinh
Dân số ngày càng tăng, điều kiện kinh tế - xã hội ngày càng phát
triển, nhu cầu tiêu dùng của người dân ở các vùng nông thôn nói chung và
khu dân cư nói riêng ngày càng phong phú và đa dạng. Đây cũng là nguyên
nhân chính làm gia tăng thành phần và tải lượng rác thải sinh hoạt nông
thôn.
Các nguồn phát sinh chủ yếu từ các hộ gia đình, chợ, trường học,
bệnh viện, cơ quan hành chính... Chất thải rắn sinh hoạt khu vực nông thôn
bao gồm chất thải rắn vô cơ như: thuỷ tinh, sành sứ, kim loại, giấy, cao su,
nhựa, vải, đồ điện, đồ chơi và chất thải rắn hữu cơ như: rau quả, đồ ăn thừa,
lá cây. Trong đó tỷ lệ chất thải hữu cơ khá cao, chủ yếu là từ thực phẩm

thải, chất thải vườn và phần lớn đều là chất hữu cơ dễ phân hủy (tỷ lệ các
thành phần dễ phân hủy chiếm tới 65% trong chất thải sinh hoạt gia đình ở
nông thôn) [1].
Với dân số 60,703 triệu người sống ở khu vực nông thôn (năm
2010), lượng phát sinh chất thải của người dân ở các vùng nông thôn
khoảng 0,3 kg/người/ngày. Trong một hộ gia đình từ 4 – 6 người phát sinh
khoảng 1 – 2 kg rác/ngày. Ta có thể ước tính lượng rác thải sinh hoạt phát
sinh khoảng 18,21 tấn/ngày, tương đương với 6,6 triệu tấn/năm [1].
15


1.2.2. Tình hình thu gom, xử lý
Theo kết quả nghiên cứu của Viện Nước, Tưới tiêu và Môi trường
[2], ở nông thôn hiện có các mô hình tổ chức thu gom, xử lý rác thải sau:
• Mô hình thu gom tự quản do dân tự tổ chức: Đây là hình thức phổ
biến ở các vùng nông thôn, do người dân tự thỏa thuận và cử
người thu gom cho 1 xóm hoặc 1 cụm dân cư. Rác thải sau khi
thu gom thường là đổ lộ thiên ven đường làng, bờ mương, chưa
được sự quan tâm, hỗ trợ của các cấp địa phương cả về tài chính
và chính sách, người thu gom rác phải tự trang bị phương tiện thu
gom. Hoạt động không chuyên nghiệp, số lần thu gom trung bình
1 lần/tuần, có nơi 2 tuần/1 lần chủ yếu thu gom rác cho khu vực
ven đường chính và khu tập trung dân cư.
• Mô hình thu gom do xã, thôn tổ chức: Đã có sự quan tâm của
chính quyền địa phương như hỗ trợ về phương tiện thu gom,
nhiều địa phương đã quy hoạch được điểm tập kết, bãi chôn lấp
rác. Tuy nhiên, các mô hình này cũng chỉ dừng lại ở nhiệm vụ thu
gom rác thải từ khu dân cư đến các điểm tập kết, chưa có các biện
pháp kỹ thuật trong phân loại, xử lý. Chưa xây dựng được cơ chế
và nguồn tài chính để duy trì công tác. Số lần thu gom rác 2-3

lần/tuần. Hoạt động thiếu chuyên nghiệp dẫn đến hiệu quả thấp.
Trách nhiệm của các cấp địa phương chủ yếu là hỗ trợ mà chưa
xây dựng được qui trình thu gom, xử lý đảm bảo các yêu cầu vệ
sinh môi trường.
• Các mô hình hợp tác xã dịch vụ vệ sinh môi trường: Được coi là
mô hình hoạt động hiệu quả nhất ở nông thôn. Hoạt động theo
luật hợp tác xã, có điều lệ hoạt động, phương án sản xuất dịch vụ,
kết hợp nhiều loại dịch vụ môi trường như thu gom rác thải, thoát
nước, cây xanh, quản lý nghĩa trang... Hình thức này chủ yếu ở
các thị trấn, thị tứ, rất ít các xã có hình thức dịch vụ này. Hầu hết
các mô hình này đã được đầu tư xe thu gom rác, một số nơi đã
được đầu tư xe vận chuyển rác thải. Số lần thu gom là 3-7
lần/tuần.
16


• Mô hình công ty trách nhiệm hữu hạn hoặc công ty cổ phần: Rất
ít có ở các vùng nông thôn do các dịch vụ về môi trường không
mang lại lợi nhuận về kinh tế.
• Mô hình công ty Môi trường đô thị: Tại một số vùng ven đô, các
công ty Môi trường đô thị đã mở rộng dịch vụ thu gom rác thải
cho các các xã lân cận. Công ty có thể làm dịch vụ trọn gói từ thu
gom, vận chuyển và xử lý rác thải hoặc chỉ vận chuyển và xử lý.
Kinh phí hoạt động của công ty từ nguồn thu phí của dân và ngân
sách của thành phố. Hiện chỉ có một số rất ít các xã ven các thành
phố lớn như Hà Nội, Hồ Chí Minh được hưởng các dịch vụ này.
Có thể thấy chất thải rắn sinh hoạt nông thôn chủ yếu được xử lý
bằng phương pháp chôn lấp. Tuy nhiên, toàn quốc chỉ có 12 trên tổng số 63
tỉnh thành phố có bãi chôn lấp hợp vệ sinh hoặc đúng kỹ thuật ở nông thôn
và phần lớn được xây dựng trong vòng 10 năm qua. Hầu hết, các bãi chôn

lấp chất thải nông thôn là các bãi chôn lấp không hợp vệ sinh, chủ yếu là
bãi rác hở và để phân hủy tự nhiên [1].
Hiện nay, phương pháp xử lý chất thải rắn sinh hoạt nông thôn phù
hợp nhất là chôn lấp hợp vệ sinh. Ngoài ra, các biện pháp khác như phương
pháp làm phân hữu cơ, đốt chất thải thu năng lượng cần được tiếp tục
nghiên cứu và mở rộng, tuy nhiên chưa được áp dụng rộng rãi tại khu vực
nông thôn Việt Nam.[1]

17


CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là các loại chất thải rắn hữu cơ phát sinh hàng
ngày trong gia đình và mô hình ủ phân compost tại nhà.
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.1.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu
Tìm hiểu tài liệu về ủ phân compost, ủ phân compost quy mô hộ gia
đình, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ compost trên internet, sách, báo,
báo cáo khoa học…
Tiến hành đọc, tổng hợp, khái quát các vấn đề có liên quan đến việc
ủ phân compost.
2.2.2 Phương pháp thực nghiệm
- Thiết kế thùng ủ phân compost
- Quan sát hiện tượng và sự phân hủy của phân compost
- Ghi chép quá trình ủ phân compost
Quy trình tiến hành thực nghiệm:
- Chuẩn bị thùng ủ phân compost:
Sử dụng 2 thùng xốp kích thước: 28x45x32cm (40L). Đục lỗ dưới
đáy thùng để thoát nước rỉ rác, đục lỗ đều cách nhau 5cm xung quanh thành

và nắp thùng để thông khí (Hình 3).

18


Hình 3. Chuẩn bị thùng ủ compost
Chọn vị trí đặt thùng: Cách xa nguồn nước sinh hoạt, xa chỗ nấu
nướng, tránh nắng, tránh mưa. Làm bệ bằng gạch, đặt chậu nhựa phía đáy
thùng để thu nước rỉ rác. Nước rỉ được dùng tưới lên đống rác ủ trong
thùng giúp rác mau phân hủy.
- Cho rác vào thùng:
Phân loại rác và bỏ rác hữu cơ vào hàng ngày.
Các loại rác có thể ủ: rác hữu cơ dễ phân hủy như rác sân vườn, rác
nhà bếp: lá rụng, hoa héo, rau thừa, vỏ trái cây, bã chè, bã cà phê,…
Các loại rác không dùng để ủ phân compost:
-

Các loại rác vô cơ
Phân người

Chia đôi lượng rác hàng ngày. Một phần bỏ luôn vào thùng thứ nhất.
Thùng 1 là thùng đối chứng: chỉ bỏ rác vào và không tác động gì thêm
trong suốt quá trình ủ.
Thùng 2 là thùng thí nghiệm: có đảm bảo các điều kiện thuận lợi cho
quá trình phân hủy rác như: chặt nhỏ các loại rác lớn đến kích thước 3 – 5
19


cm, điều chỉnh độ ẩm của rác trước khi cho vào thùng, đảo trộn rác trong
thùng khoảng 1 – 2 lần/tuần đến khi đầy thùng. Trong quá trình ủ có thể

điều chỉnh thành phần dinh dưỡng trong thùng. Nếu các loại rác nhiều
thành phần N thì bổ sung thêm mùn cưa, hoặc lá cây khô để tăng hàm
lượng C, ngược lại, các loại rác có nhiều thành phần C thì có thể bổ sung
phân gia cầm hoặc tưới ure lên để tăng hàm lượng N.
Theo dõi quá trình thực hiện, đo nhiệt độ rác trong 2 thùng ủ và nhiệt
độ môi trường hàng ngày: cắm que đo nhiệt độ vào giữa đống rác, đo vào
khoảng 11h – 12h trưa hàng ngày. Lập bảng theo dõi thay đổi nhiệt độ
trong 2 thùng ủ và nhiệt độ môi trường hàng ngày.
Khi thùng ủ có mùi và nhiều côn trùng nhỏ bay xung quanh thì rải
lên khoảng 2cm mùn cưa (hoặc lá cây khô, rơm, vỏ trấu) để giảm mùi và
các loại côn trùng nhỏ quanh thùng.

Hình 4. Bỏ rác vào thùng 1

Hình 5. Bỏ rác vào thùng 2

2.3.3. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
- Phân tích C tổng số theo TCVN 4050:1995
- Phân tích N tổng số theo TCVN 8557:2010
- Phân tích P hữu hiệu theo TCVN 8559:2010
- Phân tích K hữu hiệu theo TCVN 8560:2010
- Kiểm tra mật độ Coliforms theo TCVN 4882:2007

20


2.3.4. Phương pháp thống kê, xử lý số liệu
Thống kê giá trị nhiệt độ trong 2 thùng ủ và nhiệt độ môi trường
hàng ngày. Vẽ các biểu đồ bằng phần mềm Excel.

21


CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1 Thay đổi nhiệt độ hàng ngày trong 2 thùng ủ
Rác hữu cơ hàng ngày được bỏ vào 2 thùng từ ngày 2/3/2014 đến
ngày 18/4/2014 thì đầy thùng. Tiếp tục theo dõi nhiệt độ trong 2 thùng đến
ngày 13/5/2014. Những ngày bắt đầu quá trình ủ, nhiệt độ môi trường thấp
nên nhiệt độ trong 2 thùng ủ giảm theo. Đến ngày thứ năm, rác trong 2
thùng bắt đầu phân hủy nên nhiệt độ tăng dần. Rác trong thùng 2 được chặt
nhỏ trước khi cho vào thùng nên có sự tăng nhiệt cao hơn trong thùng 1. Sự
khác nhau này không thể hiện rõ rệt và nhiệt độ trong 2 thùng ủ không tăng
cao như quá trình ủ phân compost thông thường, vì quá trình ủ với lượng
rác nhỏ nên chịu tác động lớn của nhiệt độ môi trường và các loại rác hàng
ngày bỏ vào thường không có kích thước quá lớn như cuống rau, bã chè, vỏ
chuối…
Quá trình tăng nhiệt tiếp tục đến ngày thứ 60 và sau đó giảm dần đến
gần bằng nhiệt độ môi trường (Hình 6).

22