HIẾU KHÍ VÀ KỴ KHÍ
Hệ thống làm phân hữu cơ có thể phân loại theo sự hiện diện của oxi hay không (hiếu khí hoặc kỵ khí), nhiệt độ (ủ nóng, ủ lạnh), điều kiện kỹ thuật, kiểu hoạt động, nguyên liệu ban đầu và phương pháp hoạt động.
Quá trình biến đổi chất hữu cơ trong quy trình làm phân có thể viết theo phương trình sau:
CaHbOcNdSePr + 0.5 (nw+2s+r-c+f)O2 nCuHvOwNxSyPz +
sCO2 + rH2O + (d - nx)NH3 + (e – ny)SO2 (1)
Ơû đây: r = 0.5[b – nv – 3(d - nx)]. s = a- nu.
t = 2(e + f – ny - nz).
Các ký hiệu: CaHbOcNdSePr và CuHvOwNxSyPz thể hiện phân tử hợp thành các chất thải hữu cơ theo kinh nghiệm và sản phẩm tạo thành của cơng nghệ đó.
Nếu sự biến đổi hiếu khí hồn tồn thì phương trình trên có thể viết như sau:
4CaHbOcNdSePr + (4a+b-2c+5d+6e+5f) O2 4aCO2 + (2b - 2d + 6e + 5f) H2O + 4d NO3- + 4e SO42- + 4f PO43- + (4d + 8e + 12f)H+.(2)
Nếu nitrogen trong chất thải hữu cơ chỉ biến thành amoniac thì phương trình (2) đổi thành:
4CaHbOcNdSePr + (4a+b-2c-3d+6e+5f)O2 4aCO2 + (2b-6d- 4e-6f)H2O + 4dNH3 + 4eSO42- + 4f PO43- + (8e+12f)H+. (3)
Có thể thấy ở phương trình (2) rằng, các sản phẩm cuối cùng khi được oxi hố hồn tồn là carbon dioxide, nước, nitrte, sulfate, phosphate, và các sản phẩm khác ở trạng thái ổn định. Đó là những hợp chất mà không phân giả sinh học tiếp theo. Sự phân giải hiếu khí có đặc điểm là nhiệt độ lên cao, vì vậy thời gian yêu cầu ngắn hơn phân giải yếm khí. Kết quả là các sản phẩm cuối cùng không hôi thối, không mùi vị, và ổn định nhanh hơn. Vì những lợi điểm như vậy nên công nghệ làm phân rác hiện đại đều dựa trên cơ hiếu khí.
Các yếu tố khác cần phải chú ý trên việc làm phân hữu cơ liên quan đến thời gian ủ rác, cách trộn và chu trình khơng khí. Trong thực tế, khơng khí cung cấp cho cơng nghệ xử lý rác bằng cách tiếp xúc với khơng khí hoặc tái sinh khơng khí. Điều này có thể đạt được bằng cách trộn hoặc thổi khí mạnh. Thường thường nếu rác giữ yên không bị khuấy trộn sẽ dễ tạo thành các vùng bị yếm khí vì thiếu các nhu cầu sinh học như oxi, đặc biệt là do hàm ẩm trên 70% thì. Nên làm
phân hiếu khí phải thực hiện bằng cách trộn, đảo, nhào trộn, lắc hoặc thổi khí mạnh vào các khối ủ.
Làm phân yếm khí xảy ra khi khơng có oxi, có nghĩa rằng khơng có sự phục hồi khơng khí. Sản phẩm cuối cùng, bên cạnh carbon dioxide và nước cịn có cả methane, amoniac, cũng như các chất khử khác như: các hydrogen sulfide, các acid hữu cơ, keton, aldehide, … Tồn thể sự biến đổi có thể viết theo phương trình sau:
CaHbOcNdSe n CuHvOwNxSy + mCH4 + sCO2 + rH2O
+ (d-nx)NH3 + tH2S + 2(ny-e)H+. (4)
Ơû đây: s = a – nu – m r = c – nw- 2s
t = e- ny.
Ơû đây các công thức: CaHbOcNdSe và CuHvOwNxSy thể hiện phân tử hợp thành các chất thải hữu cơ theo kinh nghiệm ở giai đoạn đầu và cuối. Khi các chất hữu cơ được biến đổi hoàn tồn dưới điều kiện yếm khí, sự biến đổi sinh học có thể được trình bày theo phương trình:
8aHbOcNdSe + (8a-2b-4c+6d+4e)H2O (4a-
b+2c+3d+2e)CO2 + 8dNH3 + (4a+b-2c-3d-2e)CH4 + 8eH2S. (5)
Phân giải yếm khí có đặc điểm là: nhiệt độ thấp, quá trình xảy ra chậm so với phân giải hiếu khí, và các sản phẩm cuối của phân giải yếm khí thường tạo mùi khó chịu.
Trong những năm 20 và 30, người ta thường làm phân yếm khí trong nơng nghiệp dù thời gian kéo dài. Ngày nay, hầu hết các hoạt động làm phân hữu cơ là thực hiện theo quy trình hiếu khi. Tuy nhiên quá trình làm phân yếâm khí cũng có những ưu điểm nhất định như:
Tốn ít cơng theo dõi.
Các chất cellulose có thể phân giải nhiều hơn trong điều kiện yếm khí so với điều kiện ủ hiếu khí.
Nguyên nhân: do các vi sinh vật trong hệ thống yếm khí có được thời gian dài hơn để phân hủy, thuỷ phân cellulose.
VII. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH Ủ:
VII.1. Hàm ẩm
Đảm bảo được hàm ẩm tối ưu trong đống ủ là điều kiện cơ bản nhất để quá trình lên men diễn ra thuận lợi. Sau khi hút nước, xác cây cỏ (vốn ở trạng thái khô) sẽ trương lên mềm
ra có lợi cho sự phân giải của vi sinh vật. Khi nước di chuyển trong đống ủ thì các vi sinh vật cũng đi theo, làm cho đống ủ hoai đều. Các chất dinh dưỡng tan trong nước sẽ cung cấp thức ăn cho vi sinh vật sống và phát triển. Thường hàm ẩm trong đống ủ 60 –70% là tốt nhất.
VII.2. Khơng khí
Trong đống ủ cần đảm bảo lượng khơng khí vừa phải, nhằm giúp cho các vi khuẩn háo khí tồn tại và phát triển. Do vậy khơng lèn đống chặt quá. Nhưng cũng khơng được xốp q, vì nếu có nhiều khơng khí hoạt động của các vi khuẩn ấy sẽ làm hao tổn chất hữu cơ, nhất là đạm sẽ bay hơi ở mức độ lớn.
Theo Chrometzka, độ thơng khí thích hợp nhất là
176mm3/gram/giờ.
VII.3. Độ pH
Chỉ số này có ảnh hưởng mạnh đến sự lên men của rác độn. Mơi trường trung tính hoặc hơi kiềm (pH = 6.5 – 8.5) là thích hợp nhất cho các hoạt động vi sinh phát triển. Vì thế khi ủ cần thêm đủ chất kiềm như vôi bột (2 –3%), bột đá vôi (5%) …
Trong trường hợp thiếu vơi có thể dùng bột apatit hay photphorit (5 –6%). Khi đó độ chua sẽ bị trung hịa, đồng thời chất lân khó tiêu sẽ chuyển sang dạng dễ tiêu, cung cấp thức ăn cho vi sinh vật, và làm tăng chất lượng phân bón.
VII.4. Tỉ lệ C/N
Đây là tỉ lệ giữa Cacbon (C) đại diện các chất hữu cơ, với phần dinh dưỡng chủ yếu có trong cây là chất đạm (N). Giá trị của nó càng thấp thì độ dinh dưỡng hay lượng đạm càng lớn.
Thí nghiệm cho biết: vi sinh vật sử dụng 25 phần cacbon thì đồng thời sử dụng 1 phần đạm (N) tức là tỉ lệ C/N thích hợp cho vi sinh vật phân giải hữu cơ là 25/1.
Vậy tỷ lệ C/N thích hợp cho ủ phân hữu cơ là: C/N = 25 –30/1. Nếu tỷ lệ cao hơn: quá trình phân giải sẽ chậm lại.
Nếu tỷ lệ thấp hơn: mất amon và sinh ???
Trong thực tế việc điều chỉnh tỉ lệ C/N của đống ủ là một trong những biện pháp có hiệu quả làm cho chóng hoai, nâng cao tỉ lệ hóa mùn của phân. Nguyên liệu cho đóng ủ phân phần lớn ở dạng thơ, tỉ lệ C/N cao, khi ủ sẽ lâu hoai, chất lượng kém. Bởi vậy để đẩy nhanh sự phân giải rác độn và tăng chất lượng phân thành phẩm thì cần phải:
Phối trộn thêm như các cây họ đậu, cỏ lào… với tỉ lệ 30 – 40% so với tổng lượng nguyên liệu.