Phương pháp ủ phân COMPOST

PHƯƠNG PHÁP Ủ PHÂN COMPOST
1. Giới thiệu:
Sản xuất compost là một trong những giải pháp chính để có thể xử lý chất thải chăn
ni và tận dụng được sản phẩm sau xứ lý. Giải pháp sản xuất compost đã tận dụng
được nhiều lợi ích của hệ thống sinh học: giảm chi phí xử lý, thân thiện với mơi
trường và tạo ra một sản phẩm hữu ích.
Tuy nhiên, việc sản xuất compost tại Việt Nam đang gặp một số trở ngại như: chất
lượng phân khơng ổn định, còn phát sinh vài tác nhân ơ nhiễm như mùi hơi, nước rỉ
và đặc biệt là thị trường tiêu thụ chưa nhiều.
Điều kiện quyết định sự thành cơng của q trình sản xuất compost chính là khắc
phục các vấn đề trên. Để làm được điều đó, cần có sự quan tâm đúng mức của nhà
nước và sự đầu tư cũng như kiến thức cơ bản về các q trình sinh học của nhà sản
xuất.
1.1.

Định nghĩa:

Sản xuất compost là sự phân hủy liên tục các cơ chất có trong chất thải dễ phân hủy
sinh học bởi các quần thể VSV kế tục nhau trong điều kiện hiếu khí hồn tồn. Các
q trình này khởi đầu bằng việc phân hủy các phân tử phức tạp trong cơ chất thơ
thành những chất đơn giản, ổn định hồn tồn, khơng gây cảm giác khó chịu khi lưu
trữ và an tồn khi sử dụng trong nơng nghiệp.
1.2.

Các yếu tố của q trình sản xuất compost:

Christopher J. Starbuck, 1998 (1), đã mô tả quá trình compost
như sau:
Quá trình compost cũng như các quá trình khác trong đất
nhưng xãy ra nhanh hơn do các điều kiện của đống ủ. Các vi
sinh vật hoạt động làm cho nhiệt độ tăng lên đáng kể từ 45 75oC sau 4 – 5 ngày đầu, lúc này pH giảm xuống còn khoảng từ

4 – 4,5 (với nhiệt độ và pH này thì các vi sinh vật gây bệnh
đều bò tiêu diệt, ngoài ra trứng ký sinh trùng hoặc cỏ dại…

1


cũng bò phá hủy), quá trình còn làm thất thoát ra một lượng
lớn hơi nước và khí CO2 ra môi trường. Kết thúc quá trình hợp
chất hữu cơ bò phân hủy trở nên tơi xốp, có màu nâu xậm
và có mùi đất, các hợp chất nitơ hữu cơ được nitrat hoá thành
các dạng muối nitrat, là nguồn đạm cần thiết cho cây trồng.
Theo tài liệu “Le conseil canadien du compost. 2002”, thời
gian của quá trình compost biến đổi phụ thuộc vào nhiều yếu
tố như: nhiệt độ, ẩm độ, nồng độ oxy, tính thô của nguyên
liệu ủ, đònh kỳ đảo phân, kích thước đống phân ủ, C/N của
nguyên liệu… Ngoài ra còn phụ thuộc vào mùa, thành phẩm
mong đợi và trung bình từ 2 – 12 tháng.

1.2.1. Yếu tố VSV :
Các VSV ưa ấm, VSV chịu nhiệt và nấm chiếm ưu thế thế trong quần xã VSV ở
giai đoạn đầu và giai đoạn hoạt động chuyển hóa tích cực. Sự bắt đầu cho giai đoạn ổn
định của q trình là sự xuất hiện của sinh vật hoại sinh, từ dạng cực nhỏ (như
paramecium, amoeba – amip, rotifer) đến các dạng lớn hơn như sên và trùn đất.khối
lượng compost sẽ thay đổi khá lớn kể từ khi xuất hiện trùn đất ở mức đơng đảo. Vì vậy,
trùn đất cũng là một đối tượng quan trọng trong qui trình sản xuất compost.
1.2.2. Các yếu tố dinh dưỡng :
Nguồn dinh dưỡng có trong chất thải chỉ được vi khuẩn sử dụng nếu nó có sẵn tính
hóa học và vật lý. Về mặt hóa học, nguồn dinh dưỡng có thể được vi khuẩn phân giải dễ
dàng một phần trong phân tử cơ chất bằng enzym của vi khuẩn hoặc được tổng hợp bởi vi
khuẩn. Về mặt vật lý, thể hiện sự tiếp cận của vi khuẩn với nguồn dinh dưỡng. Nó phụ

thuộc vào tỷ lệ khối lượng hoặc thể tích trên bề mặt chất thải, nhửng đại lượng này phụ
thuộc vào độ xốp (kích cỡ hạt của chất thải).
• Ngun tố đa lượng và vi lượng : ngun tố đa lượng bao gồm C, N, P, ca,
K. Trong đó, hàm lượng C, N, P chiếm tỷ trọng lớn hơn nhiều so với Ca và
K. Ca và K thường được thể hiện dưới dạng ngun tố vết khơng thể thiếu
trong q trình và chúng trở thành chất độc nếu nồng độ vượt q ngưỡng

2


vết. Trong số đó còn có thêm các ngun tố như Mg, Mn, Co, Fe, S. Nhũng
ngun tố vi lượng này có vai trò trong việc trao đổi tế bào chất của vi
khuẩn.
• Tỷ lệ C :N (Cacbon : Nitơ) : tỷ lệ C:N là hệ số dinh dưỡng chính. Dựa trên
nhu cầu phát triển tương đối của tế bào, tỷ lệ này có thể ở mức 25:1 (một số
nghiên cứu, tỷ lệ này khoảng 30:1). Lượng Cacbon chiếm tỷ lệ lớn bởi vì
chúng khơng chỉ sử dụng trong sự hình thành tế bào hay màng tế bào,
ngun sinh chất và tổng hợp các sản phẩm để lưu trữ mà chúng còn được
oxy hóa để tạo ra CO2 trong q trình trao đổi chất. Còn N chỉ được sử dụng
như 1 chất dinh dưỡng đóng vai trò thiết yếu trong q trình tạo ngun sinh
chất. Nếu tỷ lệ C :N cao hơn tỷ lệ thích hợp, tốc độ phân hủy sẽ bị chậm lại.
Nếu tỷ lệ thấp hơn 20:1 ; N có khả năng thất thốt dưới dạng NH 3, làm giảm
lượng đạm trong sản phẩm compost.
Bảng 1: Thành phần dinh dưỡng của một vài loại phân chuồng:
Loại
H20 (%)
N (%)
P205 (%)
K20 (%)
Ca0 (%)

Mg0 (%)
phân
Heo
82,00
0,60
0,41
0,26
0,09
0,10
Trâu
–
83,10
0,29
0,17
1,00
0,35
0,13
Bò
75,70
0,44
0,35
0,35
0,15
0,12
Ngựa
56,00
1,63
0,54
0,85
2,40

0,74
Gà
86,00
1,00
1,40
0,62
1,70
0,35
Vòt
Bảng 2: Thành phần dinh dưỡng trong nước thải của một vài loại
vật nuôi:
Thàn
h
N (%)
P205 (%)
K20 (%)
Ca0 (%)
Mg0 (%)
ph
ần
Vật nuôi
Bò
4
2
6
3
1
Heo
5
4

3
8
1
Gia cầm
15
18
8
30
3

3


• Kích cỡ hạt : là yếu tố quan trọng quyết định sự tiếp xúc của VSV đối với
chất thải. Kích thước hạt càng nhỏ đồng nghĩa với việc tăng diện tích bề mặt
tiếp xúc của chất thải với VSV, đồng nghĩa với việc tăng tốc độ phân hủy
của cơ chất. Tuy nhiên, nếu kích thước hạt nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép
(khơng đủ độ xốp cần thiết để thơng khí), khả năng phân hủy sẽ chậm lại.
Độ xốp phụ thuộc vào sức bền của cấu trúc chất thải (chất thải có độ ẩm cao
sẽ kém bền hơn chất thải có độ ẩm thấp). Vì vậy, đối với một số loại phân
động vật, việc giảm kích thước phụ thuộc vào chất xơ và độ ẩm. Việc giảm
kích thước có thể bằng phương pháp đảo trộn để làm chúng gãy vỡ. Đảo
trộn có thể thực hiện bằng thiết bị thùng quay hoặc bằng phương pháp thủ
cơng.
1.2.3. Yếu tố mơi trường :
Những yếu tố mơi trường chủ yếu ảnh hưởng đến q trình sản xuất compost là
nhiệt độ, pH, độ ẩm và độ thơng khí (oxy). Ý nghĩa của các yếu tố mơi trường (đơn lẻ
hoặc kết hợp) quyết định tốc độ và mức độ phân hủy. Tốc độ và mức độ phân hủy càng
tăng khi yếu tố mơi trường và dinh dưỡng tiến dần về mức tối ưu.
• Nhiệt độ : Theo Glethe. 1971, quá trình compost được thực

hiện bởi hai nhóm vi sinh vật khác nhau (nhóm ưa ấm
và nhóm ưa nhiệt). Đầu tiên những vi sinh vật ưa ấm
sinh trưởng và phát triển, quá trình lên men phân
hủy chất hữu cơ bắt đầu xảy ra, nhiệt độ trong đống
phân ủ tăng lên khoảng 45 – 55oC thì hoạt động của
những vi sinh vật ưa ấm dừng lại, tiếp đó là hoạt
động của những vi sinh vật ưa nhiệt, sự gia tăng nhiệt
độ lại tiếp tục đến khoảng 60 oC thì bắt đầu giảm
dần.
• Độ pH : nồng độ ion H+ và OH-, biểu diễn dưới dạng pH, là yếu tố khơng
quan trọng đối với sự phát triển của VSV nếu pH dao động trong khoảng 69 (pH tối ưu khoảng 6,5-7,5). Khi pH lớn hơn 9,0 hoặc thấp hơn 4,5 ; các

4


phân tử acid yếu hoặc bazo yếu có thể khuyếch tán vào tế bào dễ dàng, làm
thay đổi pH và phá hủy tế bào.
• Độ ẩm : một đặc điểm quan trọng của việc sản xuất compost là mối quan hệ
mật thiết giữa độ ẩm và sự thơng khí, đặc biệt trong phương pháp đánh
luống. Độ ẩm phải được duy trì ở mức cân bằng (độ ẩm cho phép) sao cho
lượng oxy và độ ẩm thỏa mãn nhu cầu sử dụng của VSV hiếu khí và khơng
gây ra tình trạng kỵ khí.
Theo Bell. 1973; Cillie. 1971, ẩm độ tối ưu của quá
trình compostage là 45 – 55%. Tuy nhiên quá trình vẫn
có thể diễn ra ở ẩm độ dao động cho phép từ 25
– 75%. Nếu ẩm độ quá thấp các vi sinh vật sẽ
không đủ nước để thực hiện sự chuyển hoá và
sinh sản của chúng sẽ chậm. Nếu ẩm độ quá
cao, xuất hiện điều kiện yếm khí, nhiệt độ tăng
chậm, thời gian ủ kéo dài.

1.2.4. Sự thơng khí :
Trước đây, phương pháp ủ kỵ khí được sử dụng rộng rãi vì nó làm giảm khả năng
thất thốt N trong q trình ủ. Tuy nhiên, q trình ủ hiếu khí hồn tồn dần được ưa
chuộng hiện nay vì nó có nhiều ưu điểm hơn như :
1/ Sự phân hủy diễ ra nhanh hơn.
2/ Nhiệt độ cao đủ để làm chết những mầm bệnh.
3/ Ít sinh mùi hơi.
Tuy nhiên, q trình kỵ khí ngắn hạn trong ủ hiếu khí là khơng thể tránh khỏi. Q
trình này góp phần quan trọng trong việc phân hủy halogenate hydrocacbon và làm giảm
việc thất thốt N.
Nồng độ oxy cần thiết có thể dao động từ 284 lít/kg/giờ đối với chất thải tươi và
9lít/kg/giờ đối với compost đã phân hủy ; hoặc 900g/kg/giờ ở ngày thứ nhất và
325g/kg/giờ ở ngày 24. Tốc độ thơng khí trong thiết kế cuối cùng nên lấy cơ sở từ lượng
oxy tiêu thụ.

5


Mùi khó chịu là vấn đề không thể tránh khỏi trong sản xuất compost. Để cải thiện
vấn đề này, cần cung cấp đủ oxy cho VSV hoạt động và xử lý khí thải từ khối ủ và xử lý
chúng bằng phương pháp thích hợp. Tuy nhiên, trên thực tế mùi hôi từ khối compost
không nhất thiêt là do quá trình kỵ khí mà có thể do những sản phẩm phân hủy trung gian
hay bản thân các chất thải ban đầu. Và việc loại bỏ hoàn toàn mùi hôi cho những khối
compost có thể tích lớn hơn 1m3 thường không khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật.
1.3.

Các thông số giám sát khi vận hành :

Để phát triển một chương trình sản xuất compost hiệu quả, cần có sự giám sát các
thông số vận hành thích hợp. Có 3 thông số quan trọng cần giám sát là : 1/ Sự thay đổi

nhiệt độ ; 2/ Sự biến đổi các tính chất vật lý (mùi, hình thức, cấu trúc) ; 3/ Sự phân hủy
các chất rắn dễ bay hơi.
1.3.1. Sự thay đổi nhiệt độ :
Khi nguyên liệu được đưa vào sản xuất compost, nhiệt độ bắt đầu tăng lên và đạt đến
ngưỡng 60oC – 70oC trong điều kiện thích hợp. Nhiệt độ tăng cao là kết quả của quá
trình phân hủy các chất dễ phân hủy như đường, tinh bột, một số protein đơn giản.
Trong giai đoạn này, số lượng vi khuẩn gia tăng theo cấp số mũ. Tình trạng này duy
trình trong một thời gian với độ dài phụ thuộc vào hệ thống compost sử dụng và bản
chất chất thải. Sau đó, nhiệt độ giảm dần xuống cho đến khi bằng môi trường xung
quanh.
Có hai yếu tố làm gia tăng nhiệt độ trong khối ủ là nhiệt lượng do hoạt động biến
dưỡng của vi khuẩn và do hiệu quả giữ nhiệt trong khối compost (do thể tích khối ủ
hoặc vật liệu che phủ).
1.3.2. Sự thay đổi tính chất vật lý :
1.3.2.1.

Hình thức bên ngoài : khối compost dần sậm lại, chứng tỏ quá trình ủ diễn
ra đúng hướng và hiệu quả. Sản phẩm compost cuối cùng thường có màu
xám sẫm hoặc màu nâu.

1.3.2.2.

Mùi : chỉ vài ngày sau khi bắt đầu quá trình sản xuất compost, các mùi khác
nhau xuất hiện thay cho mùi ban đầu của cơ chất. Nếu gặp điều kiện ủ
6


khơng thuận lợi, mùi đặc trưng sẽ là mùi thối rữa (do thiếu oxy) hoặc mùi
khai (do tỷ lệ C :N thấp hơn 20 :1 và pH khoảng 7,5). Compost thành phẩm
sẽ có mùi đặc trưng của đất.

1.3.2.3.

Kích cỡ hạt : các hạt cơ chất có khuynh hướng ngày càng mịn do sự phân rã
và cọ sát. Ngồi ra, sự phân rã còn làm cho các thớ sợi trở nên giòn, dễ gãy
và làm cho các chất thải khơng có hình dạng nhất định trở thành dạng hạt.

1.3.3. Sự phân hủy của chất rắn dễ bay hơi :
Sự phân hủy các chất rắn dễ bay hơi sẽ làm biến đổi cấu trúc phân tử và gia tăng độ
ổn định. Sản phẩm của q trình này là CO2 và các phân tử có cấu trúc đơn giản, gia
tăng sự ổn định của compost.
2. Cơng nghệ và thiết bị :
Cơng nghệ sản xuất compost có 3 giai đoạn chính :
1/ Giai đoạn chuẩn bị : chuẩn bị hay xử lý sơ bộ chất thải đầu vào sao cho nó trở
thành cơ chất thích hợp cho q trình sản xuất compost (độ ẩm, tỷ lệ C :N, kích cỡ
hạt).
2/ Giai đoạn sản xuất compost : tiến hành ủ và giám sát q trình.
3/ Giai đoạn lưu trữ và phân phối: lưu trữ compost trong điều kiện an tồn, khơng
gây mùi khó chịu, nâng cao khả năng tiêu thụ.
2.1.

Giai đoạn chuẩn bị :

Như đã trình bày, các thơng số thích hợp để chất thải có thể phân hủy dễ dàng, cần đạt
các thơng số sau :
•

Tỷ lệ C:N cần đạt khoảng 25 – 30:1 để thúc đẩy q trình ủ phân. Do đó, cần

phải sử dụng chất độn hợp lý cho từng loại phân.
Bảng 3: tỷ lệ C:N của một số loại phân và chất độn

-

Vật chất
Phân heo
Phân gà
Rau thải
Xác cà phê
Phân
trâu,
bò

Tỉ lệ C/N
5-7:1
10:1
12-20:1
20:1
20:1
12-25:1

7


•

Cỏ cắt
Phân ngựa
Lá cây
Vỏ bắp
Rơm
Vỏ cây

Giấy
Mạc cưa
Gỗ
Trấu

25:1
30-80:1
60:1
40-100:1
100-130:1
150-200:1
200-500:1
700:1
121:1

Độ ẩm và độ thông thoáng: Độ ẩm tối ưu đạt 50-60%.
quá trình phân hủy sẽ ngưng khi độ ẩm xuống đến 15%.
Tuy nhiên khi độ ẩm quá cao sẽ giới hạn sự thông
thoáng tạo điều kiện kỵ khí ức chế các vi sinh vật hiếu
khí.

•

Chất mồi: thúc đẩy nhanh quá trình phân hủy. Thường
có thể bổ sung chất mồi dạng chế phẩm hỗn hợp vi sinh
vật hoặc sử sụng phân đã ủ trộn chung với phân mới.

•

Kích thước hạt của chất độn: kích thước nhỏ sẽ làm

tăng độ bám của vi sinh vật và diện tích tiếp xúc, như
ng phải lưu ý đến độ xốp của đống ủ.

•

Nhiệt độ: Nhiệt độ đống phân ủ cao chứng tỏ quá trình
diễn ra tốt, có thể diệt được các mầm bệnh trong phân.
thường nhiệt độ tăng 45-60oC trong 4-6 ngày. Nếu nhiệt
độ trên 70oC sẽ ức chế thậm chí tiêu diệt các vi sinh
vật có lợi. Nhiệt độ đống phân ủ thấp có thể là do
các nguyên nhân sau: Đống ủ quá nhiều nước, thiếu
nitrogen, khích thước đống ủ quá nhỏ không đủ oxy,
không thoáng.

2.2.

Giai đoạn sản xuất :

Các hệ thống sản xuất compost thơng dụng hiện nay có thể phân thành hai loại chính
là hệ thống đánh luống và hệ thống thùng hay kênh mương.
2.2.1. Sản xuất compost dạng luống kiểu tĩnh (khơng xáo trộn):
8


Có hai kiểu ủ compost dạng này : kiểu cấp khí thụ động (thông khí tự nhiên) và cấp
khí cưỡng bức (sử dụng quạt thổi từ dưới hoặc hút từ trên).
2.2.1.1. Hệ thống thông khí thụ động :
Ở hệ thống này, một lượng oxy từ không khí có thể xâm nhập vào lớp ngoài cùng của
luống ủ bằng cách khuyếch tán. Đồng thời, sự chênh lệch nhiệt độ và nồng độ oxy bên
trong luống ủ và không khí bên ngoài sẽ làm khí đi vào bên trong và thay thế CO2

bằng O2.
Để đẩy mạnh sự thông khí, ta có thể bố trí thêm các ống thông khí và lỗ thông hơi
chen vào trong các luống ủ.
Tuy nhiên, hệ thống này vẫn không đảm bảo đủ oxy cần thiết cho quá trình phân hủy
hiếu khí cho luống ủ.
2.1.1.2. Hệ thống thông khí cưỡng bức :
Hệ thống này dùng thiết bị thổi không khí từ dưới lên (áp suất dương) hoặc hút khí từ
trên xuống (áp suất âm) xuyên qua luống ủ.
Trong đó, phương pháp hút khí cưỡng bức giúp cho việc dẫn khí thoát ra đi đến h6e5
thống lọc khí để khử mùi.
Tuy nhiên, hệ thống này cần được thực nghiệm cho từng loại chất thải mang đi ủ
nhằm xác định được thể tích không khí và thời gian hoạt động của thiết bị hút/thổi sao
cho đảm bảo đủ lượng oxy và vẫn duy trì được nhiệt độ thích hợp trong luống ủ.

9


ỏnh giỏ : h thng lung kiu tnh gim yờu cu v khụng gian x lý nhng ch
thớch hp x lý cht thi cú cu trỳc ht cú kớch thc 3-4cm. Nu cu trỳc ht ln
s d sinh cỏc vựng phõn hy k khớ bờn trong lung do lung khớ di chuyn v
phõn phi khụng ng u.
2.2.2. Sn xut compost dng lung cú o trn:
H thng ny to s thụng khớ bng cỏch o trn vt liu trong lung theo chu k.
ng thi, vic o trn cũn giỳp cho cỏc phn ca lung tip xỳc trc tip vi
phn bờn trong ca lung, l ni din ra cỏc hot ng tớch cc ca vi khun. o trn
cũn lm cho ht gim kớch thc v m. Vic lm mt nc c cht thớch hp
cho nhng loi cht thi cú m cao v ngc li.
Xõy dng lung compost : mt ct c bn ca lung thng cú hỡnh nún (nhanh
thoỏt nc b mt) hoc hỡnh nún ct. Nu o trn bng mỏy, hỡnh dng v kớch
thc lung ph thuc vo thit k ca thit b.

Yờu cu khụng gian : nu o trn th cụng, din tớch yờu cu l 2 2,5 din tớch
lung . Nu o trn bng mỏy, din tớch yờu cu ph thuc vo loi thit b o
trn.
2.2.3. H thng sn xut compost dng thựng :
ẹoỏng uỷ xaõy baống ciment hay goó coỏ ủiùnh.
10


• Đống ủ dạng lưới hay gỗ rời

Dạng rời có thể giúp cho việc di chuyển đống phân được dễ
dàng nhất là khi trộn bằng cách đưa đống phân qua vò trí
mới.

11


• Đống ủ dạng lưới, gỗ nhiều ngăn

Để giúp quá trình trộn phân được dễ dàng, tăng điều kiện
hiếu khí, loại nhiều ngăn được thiết kế. Phân ủ ở ngăn này
theo đònh kỳ được đưa qua ngăn kế bên.
• Thùng ủ kín

Dạng thùng dễ dàng sử dụng hơn, sạch sẽ. Thành của thùng
được đục lổ giúp tạo điều kiện hiếu khí
• Thùng ủ hai lớp.

2.3.

Giai đoạn lưu trữ và phân phối :

2.3.1. Những thị trường tiềm năng :

12


Lợi ích của việc sử dụng compost đã được chứng minh trong vấn đề cải tạo đất : tăng
hàm lượng hữu cơ, cải thiện cấu trúc đất, khả năng giữ nước và thông khí của đất.
Compost có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như : nông nghiệp, cảnh
quan hoa viên, cải tạo đất và phủ bãi chôn lấp.
2.3.2. Phát triển thị trường :
Cần tuyên truyền cho khách hàng tiềm năng hiểu được lợi ích của sản phẩm compost
nhằm vượt qua những thành kiến về sản phẩm này.
Cần có những thí nghiệm để chứng minh chất lượng sản phẩm để thuyết phục người
sử dụng. Có 3 mục tiêu cần thí nghiệm :
1/ Tính toán lượng phân hóa học ần trộn chung compost.
2/ Chứng minh việc gia tăng năng suất cây trồng là do mỗi việc bón thêm compost
3/ Chứng minh sự gia tăng khả năng giữ nước của đất và nâng cao hiệu quả sử dụng
nước tưới tiêu.
Cần chú ý rằng không nên tiên hành những mô hình chỉ sử dụng mỗi phân compost để
bổ sung nguồn NPK vì người nông dân sẽ khó chấp nhận một thí nghiệm nhiều rủi ro
như vậy trên cánh đồng của họ.

13