Đề tài Nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ cà phê

1 giải pháp xử lý chất thải, người ta không 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 thông tin xác thực. 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 quát, thể hiện dưới dạng những giá trị không thích hợp. 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 đòi hỏi người thực hiện phải có trình độ chuyên môn cao và sử dụng những trang thiết bị đắt tiền. Tỷ lệ C:N thấp: Có tỷ lệ C:N thấp hơn 20:1 thì không nhất thiết biểu thị ổn định; và do đó nếu dùng nó để đo tính ổn định hoặc sự tăng trưởng có lẽ không phù hợp. Tỷ lệ C:N của phân tươi (không bao gồm lớp trải nền) thường thấp hơn 20:1. 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 trên sự thật rằng sự giảm sút nhiệt độ xảy ra do không còn vật liệu dễ phân hủy (không ổn định). Ưu điểm của thông số này là sử dụng nó ở đâu cũng đều như 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, không có tính kỹ thuật ứng dụng tổng quát, và phụ thuộc vào độ tự tỏa nhiệt của vật liệu. Tuy nhiên, thí nghiệm này hoàn toàn 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. Self-heating capacity(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 flasks. Bình Dewar được quấn trong nhiều lớp vải lót côtông 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. Phương pháp này tổng quát vì sự giảm sút thông 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 đơn giản, tương đối rẻ, và hợp lý để sử dụng trong các nước đang phát triển. Mức độ oxi hoá: Một tiêu chí khác dùng để đo lường sự ổn định sự khác biệt rộng rãi giữa tỷ lệ vật liệu dễ phân hủy trong nguyên liệu đầu vào “feedstock” 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 toán chất có thể oxi hoá, 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 toán 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 vực lõi của một luống < 50mV thấp hơn độ ôxy hóa ở khu vực ngoài cùng. Rõ ràng tiêu chuẩn này không ứng dụng cho “in-vessel composting”(hệ thống sản xuất compost trong thết bị kín). Một thiếu sót quan trọng của khi tính toán bằng khả năng oxi hoá là thí nghiệm thiếu độ chính xác và nó rất nhạy cảm, có thể bị ảnh hưởng bởi các nhân tố tác động. 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 nuôi cấy nấm để nghiên cứu ở trên chất dinh dưỡng dạng rắn chứa compost nghiền nhỏ (loại compost cần xác định độ ổn định thông qua thí nghiệm). Sau12 ngày ủ ở nhiệt độ 37oC, 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. 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 hợp 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, hoàn toàn “trưởng thành” (hay hoai mục) phải không còn 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 hợp 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 không có giá trị ứng dụng tổng quát, điều đó đã làm cho thí nghiệm tinh bột bị hạn chế sử dụng. Sự tiêu thụ O2/ sự hình thành CO2: Mức độ VSV tiêu thụ O2 hoặc sự hình thành CO2 trong suốt quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ là một tiêu chuẩn cho sự ổn định vật liệu. Tốc độ sử dụng O2 cao, và theo đó, CO2 tạo ra, sẽ biểu thị có tồn tại quá trình phân huỷ tức là các chất không ổn định về mặt sinh học. Sự ổn định của cơ chất chỉ xảy ra khi tốc độ tiêu thụ O2 hoặc tạo thành CO2 ở mức thấp. Quá trình trao đổi chất của VSV sẽ không 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 O2 tiêu thụ hoặc CO2 tạo thành rơi vào phạm trù chung của quá trình hô hấp (respirometry). Nhiều tổ chức khác nhau đã công bố các kết quả thí nghiệm liên quan đến quá trình hô hấp (respirometry), trong đó gồm có: “Standard Test Method for Determining the Stability of Compost by Measuring Oxygen Consumption, D5975”, American Society for Testing and Material; “Specific Oxygen Uptake Rate, Test Methods for the Examination of Composting and Compost (TMECC), 5.08 – a”, US Composting Council; and “Carbon dioxide Evolution Rate (TMECC), 5.08 – B”, US Composting Council. Thêm vào đó, rất nhiều nhà nghiên cứu đã báo cáo vềsự phát triển và ứng dụng các quá trình hô hấp để đo lượng oxi cần thiết cho sản xuất compost. 3.5 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT COMPOST 3.5.1 Nguyên tắc chung : Công nghệ sản xuất compost có 3 nhiệm vụ chính: Đầu tiên, (nhiệm vụ 1) là 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 quá trình compost. Những chất thải được nói đến ở đây là những chất thải hưũ cơ từ rác thải đô thị. Giai đoạn 2, (nhiệm vụ 2) tiến hành quá trình sản xuất compost. Giai đoạn 3, (nhiệm vụ 3) là chuẩn bị để lưu trữ sản phẩm an toàn, không có vấn đề gây khó chịu hoặc nâng cao chất lượng của sản phẩm ví dụ như cải thiện khả năng sử dụng, hay cải thiện khả năng tiêu thụ. 3.5.2 Trang thiết bị : Vai trò chính của trang thiết bị là để cung cấp những điều kiện môi trường thuận lợi và những yếu tố đảm bảo cho sự sinh trưởng, phát triển của VSV, nhưng vẫn đảm bảo tính kinh tế và kĩ thuật. Yếu tố quan tâm nổi bật là nồng độ Oxy trong compost, được cung cấp nhờ sự làm thoáng đống compost. Nhận biết sự quan trọng của yếu tố này cần phải chú ý đến sự làm thoáng một cách hiệu quả khi thiết kế hay quy hoạch các thiết bị compost, các buồng ủ compost, và các bước tiến hành quá trình compost. Khí trong các kẽ hở giữa các hạt vật liệu sản xuất compost (khí bên trong) là nguồn Oxy cho quần thể VSV tích cực. Tuy nhiên, Oxy trong không khí xung quanh có khả năng xâm nhập vào bề mặt của compost (lớp khí bề mặt) cũng là 1 nguồn Oxy quan trọng trong 1 vài hê thống sản xuất compost. Do đó, giá trị thông thường của Oxy trong compost phụ thuộc vào tính xốp của đống compost. Trong Quá trình phân huỷ, Oxy trong các kẽ hở và ở lớp không khí bề mặt được VSV sử dụng cho hô hấp và thải ra CO2. Nếu Oxy trong các kẽ hở và trong lớp không khí bề măt không được thay thế thường xuyên bằng không khí sạch với lượng oxy đủ thì quá trình yếm khí sẽ nhanh chóng xảy ra. Do đó, thiết bị làm thoáng phải được thiết kế sao cho không khí trong các kẽ hở và lớp bề mặt phải được phục hồi theo 1 tốc độ sao cho oxy luôn luôn có đủ. Quá trình đảo trộn cơ học các hạt chất thải sẽ cung cấp nguồn oxy mới trong các kẽ hở và lớp bề mặt, bằng cách tạo ra những kẽ hở mới, lớp không khí bề mặt mới, kèm theo đó là cung cấp Oxy. Quá trình đảo trộn được thực hiện bằng 1 trong 2 cách sau: Xáo trộn (tumbling), hoặc rung lắc (stiring) hoặc kết hợp cả hai: Xáo trộn là đưa hạt lên cao sau đó cho nó rơi xuống. Trong các luống/đống (windrow) compost, xáo trộn được thực hiện bằng cách “đảo” (turning) những vật liệu đưa vào sản xuất compost. Ngoài ra xáo trộn còn được thực hiện trong một số hệ thống sản xuất compost dạng ở trong thùng hay kênh mương, bằng cách thả rơi những đống compost từ sàn này qua sàn khác hoặc từ 1 băng truyền này đến 1 cái khác thấp hơn hay sử dụng những trống xoay chậm, hoặc các thiết bị hình trụ có chong chóng ở bên trong để xáo trộn 1 nhóm gồm nhiều hệ thống sản xuất compost dạng ở trong thùng hay kênh mương. Trong các hệ thống liên quan đến rung lắc, chủ yếu là chuyển động theo phương ngang, và không cần phải xáo trộn (nghĩa là khi đã xảy ra quá trình rung thì tiên hành xáo trộn đồng thời là không cần thiết). Trong nhiều hệ thống sản xuất compost, các hạt chất thải vẫn ở nguyên vị trí, chỉ có khí trong các khe hở là được thay thế gần như liên tục (việc có thay đổi vị trí của vật thể không quan trọng, miến là làm sao để có thể cấp khí cho đống compost, chẳng hạn trong ủ tĩnh (static windrow), khí vẫn được cung cấp mặc dù đống compost không hề thay đổi). Sự trao đổi khí được thực hiện bằng cách thay thế khí bão hoà CO2 bằng khí mới. Không khí bề mặt cũng được thay thế thường xuyên bằng khí cưỡng bức và loại bỏ khí đã được sử dụng ra khỏi đống compost. Những hệ thống liên quan đến trao đổi không khí như vậy được gọi là hệ thống khí cưỡng bức. Tính hiệu quả của hệ thống này được đánh giá bằng tốc độ cũng như khả năng phân phối khí đông đều đến toàn bộ đống compost 3.5.3 Lọc sinh học : Như đã trình bày trong chương trước, quá trình sản xuất compost tạo ra sản phẩm phụ là mùi. Loại và mức độ mùi là kết quả của loại vật liệu cho vào quá trình, kiểu quá trình compost, các điều kiện vận hành. Mùi phát sinh gây khó chịu và phiền hà cho người dân sống xung quanh. Kiểm soát mùi ngay tại nguồn phát sinh, trong khu vực sản xuất compost là 1 điều cần lưu ý trong thiết kế nếu nơi sản xuất compost đặt gần các khu dân cư. Yếu tố quyết định mức độ mùi ở khu vực xử lí tập trung là thành phần hoá học (các khí gây mùi), mức độ mùi phát sinh ở nơi sản xuất, điều kiện thời tiết, khí tượng ở địa phương ( chẳng hạn: sự ổn định của khí quyển, vận tốc gió) và khoảng cách đến nơi nhạy cảm với mùi gần nhất. Nguồn phát sinh mùi có thể do các loại vật liệu đầu vào, những vật liệu compost dễ phân hủy, những đống lưu trữ compost không ổn định ( chưa phân huỷ hoàn toàn), và nhiều lý do khác. Lọc sinh học là phương pháp hữu hiệu để xử lí và giảm mức độ mùi phát sinh do quá trình xử lý chất hữu cơ. Ở Mĩ, ngày nay, hầu hết những nơi sản xuất compost ở dạng đống hiếu khí đều ứng dụng lọc sinh học để xử lý mùi. Hơn nữa, phần lớn những địa điểm sản xuất đó đều sử dụng những công trình lọc sinh học truyền thống ở trên mặt đất. Xu hướng gần đây trong công nghiệp đã đưa ra 1 số thiết kế khác (thiết bị sản xuất compost) chẳng hạn: ứng dụng sàn lắc (agitated beds), những thùng chứa cơ động (roll_off container), những loại kho xử lý khác (other types of enclosures), những thiết kế này có thể kết hợp với các thiết kế lọc sinh học. Trong suốt thập niên 90 cho đến nay,sự tăng nhanh về số lượng của các địa điểm sản xuất compost từ rác xanh_green waste (lá cây tươi, cỏ, phân gia súc) được nghiền nhỏ ở Mĩ và sản xuất compost từ chất hữu cơ ở châu Âu đều kết hợp xem xét kĩ lưỡng sự phát sinh mùi và kiểm soát chúng từ những nơi sản xuất compost. Các thiết kế và vận hành lọc sinh học đã được tập trung nghiên cứu và phát triển. Những lớp vật liệu lọc sinh học thông thường nhất bao gồm hỗn hợp sản phẩm compost (compost thành phẩm), những vỏ dăm bào, đôi khi thêm vào những vật liệu khác, chẳng hạn than bùn, vôi, vỏ cây, hoặc cát. Loại và đặc tính của lớp lọc ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của quá trình lọc, cũng như độ bền của nó. Lựa chọn lớp lọc cũng dựa vào nồng độ của những hợp chất gây mùi trong dòng khí thoát ra, độ xốp (độ rỗng) của hỗn hợp vật liệu trong lớp lọc sinh học. Đến lượt độ xốp, nó có ảnh hưởng trực tiếp đến sự giảm áp lực – áp lực cần tạo để đẩy khí qua chiều sâu lớp vật liệu lọc và do đó đòi hỏi năng lượng để vận hành hệ thống_ quạt gió hoặc máy nén khí, và nó còn ảnh hưởng đến khả năng hỗ trợ cho quần thể VSV. Lọc sinh học có thể có cấu trúc như sau: khí cần xử lí được dẫn đến nhờ mạng lưới những ống có khoan lỗ. Những ống này được đặt ở đáy của lớp lọc để làm nhiệm vụ phân phối khí. 1 lớp 45 cm sỏi đã được rửa sạch,tròn được dặt trên những cái ống đó. Để tránh làm tắc những cái lỗ và cho phép khí đi lên, 1 lớp lọc được đặt trên lớp sỏi. 1 giải pháp cho lớp lọc thường được sử dụng trong những nhà máy compost ở Mĩ là ứng dụng vải địa chất. Chức năng thích hợp của vải địa chất dựa vào kích thước lỗ của vật liệu ( độ lớn lỗ lọc của nó). Sau khi đặt lớp vải địa chất( hoặc bất kì 1 loại lớp lọc nào khác) vào vị trí, 1 lớp vật liệu lọc 100-120cm được đặt lên trên. Lớp vật liệu lọc này nên được lựa chọn 1 cách thích hợp để lọc theo đúng yêu cầu kĩ thuật. Trong nhiều trường hợp, 1 lớp vật liệu lọc khác dày khoảng 30cm được đặt lên trên lớp vừa xong. Hiệu quả, hiệu suất của lớp lọc dựa vào những thông số sau: nhiệt độ, độ ẩm, C/N, nồng độ chất dinh dưỡng, và những yếu tố khác. Hình 3.7 Ảnh minh hoạ lọc sinh học Nhiệt độ của vật liệu trong lọc sinh học bị ảnh hưởng do điều kiện môi trường xung quanh cũng như tốc độ dòng khí, độ ẩm, và nhiệt độ của khí được xử lí. Nhiều nhà thiết kế đã đưa ra những thiết kế khác để giảm nhiệt độ của khí vào từ mức nhiệt độ cao xuống đến mức nhiệt độ thấp (30-400C). Một vài phương pháp khác là sự làm loãng với khí bên ngoài, khí ngoài trời hoặc khí trong phòng, hoặc dẫn qua nước. Mức độ làm loãng phải được tính toán thích hợp vì sự làm loãng có thể dẫn tới thêm năng lượng cung cấp cho quạt mà không đạt được mức giảm nhiệt độ như ý. Để duy trì quần thể VSV mong muốn trong lớp lọc sinh học, cần phải giữ độ ẩm trong khoảng 50-55%. Độ ẩm có thể được điều khiển bằng những thiết bị làm ẩm và giữ ẩm trong ống phân phối khi hoặc lắp đặt những vòi phun, xịt phía trên vật liệu lọc. Độ ẩm thêm vào phải tính toán cẩn thận để duy trì độ ẩm mong muốn và tránh nước rò rỉ sinh ra đồng thời, và làm tắc những khoảng hở trong lớp vật liệu lọc, cũng như trong ống. Tỷ lệ C/N và hàm lượng dinh dưỡng giúp cho việc duy trì quân thể VSV xử lí khí thoát ra. Những thông số này liên quan tới việc lựa chọn lớp vật liệu lọc thích hợp. Những thông số khác ảnh hưởng đến hoạt động của lọc sinh học bao gồm: độ rỗng, khả năng giữ nước, và sự phân phối kích thước hạt( khoảng kích thước hạt thích hợp). Sự phân phối độ rỗng và độ ẩm có thể điều chỉnh bằng việc xáo trộn, đảo trộn theo chu kì. Phượng tiện lọc sinh học sẽ dần dần tiến tới 1 giới hạn mà khi đó hiệu quả lọc giảm mạnh và nên được thay thế. Mặc dù điểm thay thế thực sự rất khác nhau và phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể và từng loại vật liệu sử dụng, người vận hành nên có những kế hoạch khái quát để thay thế vật liệu 2-3 năm 1 lần. 3.5.4 Những Yếu Tố Sử Dụng Lựa Chọn Hệ Thống: Sử dụng những yếu tố thích hợp để quyết định lựa chọn hệ thống là cần thiết, không chỉ để lựa chọn hệ thống trang thiết bị hợp lí mà còn để thực hiện thành công toàn bộ quá trình sản xuất compost. Trải nghiệm thực tế chứng minh những nguyên lí cơ bản thực sự có ích, và những yếu tố để quyết định lựa chọn hệ thống được thảo luận trong phần này. Nguyên lí cơ bản và cực kì có giá trị là sự phức tạp thì không chắc sẽ thành công, cụ thể là bởi vì sự phức tạp không tạo ra hiệu quả của quá trình(nghĩa là, không phải lúc nào những quá trình phức tạp cũng mang lại hiệu quả cao, có lúc những quá trình đơn giản vẫn đạt được kết quả cao hơn). Chất lượng sản phẩm không nhất thiết được cải tiến là nhờ vào sự phức tạp. Quan trọng hơn, kinh tế của quá trình compost chỉ cho phép mức độ phức tạp rất thấp. Dó đó, bất kì sự giảm thời gian sản xuất nào có thể thực hiện được bằng việc tăng tính phức tạp cũng không đảm bảo về kinh tế (nghĩa là chi phí cho việc làm tăng sự phức tạp nhằm làm giảm thời gian của quá trình là quá cao, trong khi việc làm giảm thời gian thì không thật sự mang lại hiệu quả kinh tế). Có thể hình dung, có thể thiết kế 1 buồng ủ compost (reactor) mà sản phẩm compost có thể được sản xuất trong thời gian 1-2 ngày. Ví dụ, có 1 phương pháp như vậy để tạo ra 1 loại bùn rất tốt và sau đó được sử dụng làm bùn hoạt tính trong quá trình xử lí nước thải. Tuy nhiên, chí phí đầu tư và vận hành sẽ cao đến nỗi không thể thực hiện được. Một trong số những yếu tố quyết định khác liên quan đến kinh tế. Nói 1 cách đơn giản, hệ thống được lựa chọn phải thích hợp với điều kiện kinh tế và năng lực làm việc của địa phương mà nó được sử dụng. Yếu tố này làm cho hoàn toàn không thể đề nghị lựa chọn 1 hệ thống tương đối tự động đối với các quốc gia không phải công nghiệp hoá, vì nó vượt quá khả năng của họ, và do vậy chắc chắn sẽ thiếu nguồn nhân lực có chuyên môn và thiếu nguồn tài chính cần thiết. Một yếu tố quyết định quan trọng mang tính hướng dẫn khác có liên quan đến đánh giá hoạt động về sau đối với việc vận hành 1 hệ thống sản xuất compost tự động. Một đánh giá như vậy nên lưu tâm đến khuynh hướng của người sản xuất thường đưa ra những nhận định không đúng sự thực (quá tuyệt vời) về hiệu suất, tốc độ của quá trình, hiệu quả quá cao hoặc cho ra những sản phẩm cực kì tốt. Nhận định về thời gian cho quá trình nên tính toán đến tất cả các giai đoạn của quá trình sản xuất compost, tức là, quá trình ủ (incubation), hoạt động (active) (nhiệt độ cao và chuyển hóa) và trưởng thành (maturing). Một cách lý tưởng, việc đánh giá sẽ bao gồm sự theo dõi trực tiếp từ đầu đến cuối hệ thống được lựa chọn trong khi nó hoạt động. Rất cần thiết phải quan sát, theo dõi và đánh giá bởi 1 cá nhân hoặc nhiều cá nhân, những người am hiểu tường tận quá trình sản xuất compost cũng như quản lí chất thải rắn. Hơn nữa, sản phẩm compost nên được lấy mẫu và kiểm tra 1cách chính xác tại những nơi sản xuất compost vào ngày nó được sản xuất. Cuối cùng là quá trình sinh học, sản xuất compost thì phải tuân theo đặc tính giới hạn của tất cả hệ thống sinh học. Do đó, sự phát triển nhanh chậm của quá trình và mức độ phân huỷ dưới những điều kiện cơ chất, môi trường, điều kiện vận hành thuận lợi là chức năng cơ bản của cấu tạo di truyền của quần thể VSV. Vì vậy, cho dù phức tạp đến mức nào, buồng ủ compost hoặc thiết bị không thể mang lại những tiến bộ vượt bậc về tốc độ và mức độ của quá trình phân huỷ(i.e, tốc độ và phạm vi của quá trình phân huỷ phụ thuộc nhiều vào đặc tính di truyền của VSV chứ không phải vào các thiết bị.) 3.6 NHỮNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT COMPOST Những hệ thống sản xuất compost hiện đang được ưa thích sử dụng có thể phân thành hai loại rõ ràng, là : “windrow” (đánh luống) và “in-vessel” (trong thùng hay kênh mương). 3.6.1 Hệ thống sản xuất compost dạng “windrow” Như các bạn nghi ngờ, tên gọi “hệ thống sản xuất compost dạng “windrow”” đã nói lên việc sử dụng các luống (“windrows”) để sản xuất compost, đây chính là nét đăc trưng tiêu biểu của những hệ thống mang tên này. Hệ thống sản xuất compost dạng “windrow” có thể được cơ giới hoá cao và thậm chí phần nào đó như 1 quy trình tự động. Hiện nay, trong thực tế, có hai kiểu hệ thống sản xuất compost dạng “windrow” được sử dụng, đó là: hệ thống tĩnh (“static” hay “stationary”) và hệ thống có đảo trộn (“turned”). Như phần trước có trình bày, cách làm thoáng khí (aeration) chính là điểm khác nhau cơ bản giữa kiểu tĩnh và kiểu có đảo trộn. Trong đó, đối với kiểu tĩnh, cách làm thoáng khí không cần xáo trộn luống compost, ngược lại, đối với kiểu có đảo trộn, cách làm thoáng khí là giật luống đổ mạnh xuống sau đó dồn đống trở lại. Một quá trình sản xuất compost dạng “windrow” gồm các bước cơ bản sau: Trộn lẫn vật liệu có hàm lượng chất xơ cao kích thích hoạt động phân hủy (“bulking agent”) vào chất thải rắn nếu cần thiết (ví dụ như đối với bùn trong quá trình xử lý nước thải hay “biosolids”) Đánh luống và bố trí phương pháp làm thoáng khí Tiến hành quá trình ủ compost. Sàn lọc hỗn hợp sản phẩm compost để loại bỏ những vật liệu có hàm lượng chất xơ cao có thể tái sử dụng và hoặc để tạo ra sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹthuật. Xử lý sản phẩm compost (“curing” – quá trình cho phép 1 phần sản phẩm compost tập trung lại thành đống trong 1 khoảng thời gian nhất định, đây là 1 phần của quá trình làm cho sản phẩm compost hoàn toàn ổn định (“mature”) trong toàn bộ quá trình sản xuất compost). Lưu trữ. 3.6.1.1 Sản xuất compost dạng luống kiểu tĩnh (“Static windrow”) Có 2 kiểu đống ủ compost tĩnh, đó là: cấp khí thụ động (“passive”) và cấp khí cưỡng bức (“forced-air”) . Mặc dù 2 kiểu hệ thống có phân biệt, nhưng thuật ngữ “sản xuất compost dạng luống kiểu tĩnh” (“static pile”) và “sản xuất compost làm thoáng khí cưỡng bức” (“forced-air aeration) thường đươc thay phiên sử dụng trong tập tài liệu này. Sản xuất compost làm thoáng khí thu động Để đảm bảo ý nghĩa đã được thừa nhận của từ “thụ động”, người ta không xáo trộn luống ủ compost mà phương pháp làm thoáng khí là để tự nhiên. Phương pháp hay cách thức này không có sự can thiệp của máy móc (ví dụ như: quạt hay thiết bị đảo trộn). Do đo nó có vẻ là phương pháp làm thoáng khí rất phù hợp với những nước đang phát triển. Trong sản xuất compost làm thoáng khí thụ động, mặc dù một lượng oxy có thể xâm nhập vào lớp ngoài cùng của luống ủ bằng cách khuếch tán, lực chuyển động cơ bản để đưa không khí bên ngoài xâm nhập vào trong luống ủ compost và thay thế CO2 là sự đối lưu. Về mặt lý thuyết, khí đi vào luống ủ không cần có sự can thiệp của máy móc. Sự đối lưu xuất hiện do chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong luống ủ compost và lớp không khí bên ngoài, do chênh lệch nồng độ oxy và do dòng không khí thổi ngang qua luống ủ. Trong một vài trường hợp, để đầy mạnh sự đối lưu và sự di chuyển của không khí, người ta thiết kế thêm bộ phận cho hệ thống. Những bộ phận này thường được thiết kế theo hình dáng các ống thông khí và lỗ thông hơi , chen vào trong các đống ủ compost. Lấy ví dụ, ở Trung Quốc, người ta đã sử dụng một hệ thống sản xuất compost có phương pháp làm thoáng khí thụ động. Chất hữu cơ được xử lý trong hệ thống (trong trường hợp được quan sát, là chất hữu cơ trong rác thải và phân bắc) ở dạng hỗn hợp. Hỗn hợp này được dồn thành đống có chiều cao khoảng chừng 15-20cm. Sau đó, 4 cây gỗ có đường kính khoảng từ 6-8cm được đặt nằm ngang trên hỗn hợp theo hình “#”. Khoảng cách giữa những cây gỗ khoảng 1m. Tại những điểm chúng giao nhau, dựng lên 4 cây gỗ đứng thẳng (hoặc những cái cọc trúc). Sau đó, chất rác thải lên cho đến khi luống đạt độ cao khoảng chừng 1m. Tiếp theo toàn bộ luống được phủ bùn . Ngay khi bùn khô, người ta lấy những cây gỗ ra khỏi luống. Theo lời của người đại diện của chính quyền thành phố đến thăm (thành phố Tianjin), quá trình ủ compost mất khoảng 3 tuần trong mùa hè và khoảng 4 tuần trong mùa đông sẽ hoàn thành .Những người thiết kế hệ thống đã cho rằng hệ thống này có nhiều ưu điểm, bao gồm; 1) Đạt được nhiệt độ cao trong đống ủ compost. 2) Đạt được sự phân phối nhiệt độ khá đồng đều. 3) Sự phát thải mùi ít nhất. Đáng tiếc, hiệu quả của những thiết kế như vậy và sự đối lưu trong hệ thống để đảm bảo duy trì điều kiện hiếu khí trong toàn bộ khối ủ compost chưa tốt. Vấn đề là sự di chuyển khí ở cạnh bên không đủ. Hình 3.8: Ví dụ của phương pháp