Compost - Công nghệ Ủ Sinh Học Hiếu Khí

Hiện nay để giảm thiểu vấn đề ô nhiễm từ các bãi chôn lấp rác gây ô nhiễm, các công nghệ ủ sinh học đã có mặt để thay thế phương pháp chôn lấp rác truyền thống. Đồng thời, đây cũng là giải pháp nhằm giảm thiểu lượng chất thải độc hại ra môi trường. Hãy cùng tìm hiểu về <Quá trình ủ hiếu khí chất thải rắn hữu cơ> để giải quyết vấn đề xử lý chất thải trong cuộc sống đời thường nha.

Quá trình ủ hiếu khí chất thải rắn hữu cơ là quá trình chuyển hóa sinh học và ổn định các chất hữu cơ trong điều kiện có oxy với sự tham gia của các Vi sinh vật (VSV) hiếu khí. Sản phẩm của quá trình là khí CO2, nước, nhiệt, chất mùn ổn định, không mang mầm bệnh. Trong quá trình phân hủy, đầu tiên các hợp chất hữu cơ phức tạp được phân hủy thành các chất đơn giản hơn. Các hợp chất nitơ và cacbon lần lượt được phân hủy thành CO¬2, NH4, axit hữu cơ và nitơ phân tử.

Trong quá trình phân hủy, đầu tiên các hợp chất hữu cơ phức tạp được phân hủy thành các chất đơn giản hơn. Các hợp chất nitơ và cacbon lần lượt được phân hủy thành CO¬2, NH4, axit hữu cơ và nitơ phân tử. Cơ chế quá trình chuyển hóa sinh học hiếu khí diễn ra như sau:

– Đối với các hợp chất của Nitơ: Protein → Peptides → Aminoaxit
→ Các hợp chất của amon → Các vi khuẩn → Nitơ phân tử.

Đối với các hợp chất của Car- bon:
Hydratcarbon → phân tử đường → axit hữu cơ → CO2 và các vi khuẩn.

Những phản ứng chuyển hóa sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí rất phức tạp, đều được thực hiện bởi các enzym của vi sinh vật có trong khối ủ. Phản ứng sinh hóa xảy ra trong công nghệ ủ hiếu khí được đặc trưng bởi phương trình:
COHNS + O2 + VSV hiếu khí → CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ sinh học hiếu khí:

1, Kích thước và thành phần vật liệu ủ:

Kích thước vật liệu ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy do quá trình phân hủy hiếu khí của vi sinh vật xảy ra trên bền mặt vật liệu hữu cơ. Vì vậy việc giảm kích thước của vật liệu ủ sẽ làm tăng bề mặt tiếp xúc, tăng sự hoạt động của vi khuẩn làm tăng nhanh tốc độ phân hủy. Tuy nhiên nếu kích thước vật liệu quá nhỏ và chặt sẽ làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ và giảm mức độ hoạt động của VSV. Kích thước tối ưu cho quá trình của chất hữu cơ là 3-5cm.

2) Độ xốp của nguyên liệu ủ

Độ xốp là yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất phân hữu cơ. Độ xốp ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho sự trao đổi chất, hô hấp của các VSV hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử hữu cơ hiện diện trong vật liệu ủ. Thông thường, độ xốp để quá trình sản xuất phân có thể diễn ra là 35- 60%, tối ưu là 32-36%.

3) Nhiệt độ và thời gian ủ

Nhiệt độ ủ có thể ảnh hưởng rất lớn đến quá trình ủ vì nhiệt độ có tác động đến khả năng hoạt động của vi sinh vật hiếu khí. Nhiệt độ tối ưu cho quá trình ủ là 40-550C. 

Lưu ý: Nếu nhiệt độ trong đống ủ không đảm bảo thì các loại vi khuẩn ưa ẩm, ưa nóng không xuất hiện. không tiêu diệt được các VSV gây bệnh, ảnh hưởng đến chất lượng phân ủ. Còn nếu nhiệt quá cao dẫn đến sự cạn kiệt nước trong đống ủ, làm cho các vi khuẩn bậc 1 chết, giảm hiệu quả của quá trình ủ. Thời gian ủ cần phù hợp với nhiệt độ của đống ủ. Nếu thời gian ủ quá ngắn thì quá trình chưa phân hủy xong, chất lượng phân ủ không đạt yêu cầu. Nhưng nếu thời gian ủ quá dài thì yêu cầu diện tích bể ủ lớn, không đảm bảo hiệu quả về mặt kinh tế.

4, pH

pH là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến quá trình ủ hiếu khí. pH ảnh hưởng đến việc hấp thụ các chất dinh dưỡng, hoạt động của VSV và việc hòa tan các kim loại nặng. Vi khuẩn thường phát triển tốt ở pH = 6,5-8 và nấm ở pH = 5-8,5. Trong đống ủ, pH thay đổi theo thời gian ủ. Giai đoạn đầu pH thường khoảng 6,0 sau đó giảm xuống 4,5-5 do axit hữu cơ sinh ra trong vài ngày, rồi tăng 7,5-8,5 khi nhiệt độ tăng. Cuối thời gian ủ, pH giảm về mức trung tính 5,5-6,5.

5, Độ ẩm

Độ ẩm là yếu tố cần thiết cho hoạt động của VSV trong quá trình chế biến phân hữu cơ vì nước cần thiết cho quá trình hòa tan chất dinh dưỡng vào nguyên sinh chất tế bào. 

Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ là 50-60%. Với rác thải đô thị có độ ẩm tương đối nằm trong khoảng 40-60% rất thích hợp cho quá trình ủ compost. Tuy nhiên độ ẩm tối ưu có thể thay đổi tùy thuộc bản chất của chất hữu cơ trong đống ủ, để đạt hiệu suất cao cần khống chế độ ẩm ở mức 40-60% trong suốt quá trình ủ.

6, Sự phân phối oxy

Oxy đóng vai trò quan trọng trong sự trao đổi chất và oxy hóa chất hữu cơ có mặt trong vật liệu ủ. Khi VSV oxi hóa cacbon tạo ra năng lượng, oxy được sử dụng và sinh ra CO2. Khi thiếu oxy quá trình sẽ xảy ra trong điều kiện yếm khí, tạo mùi hôi do sinh khí H¬2S. Nếu cung cấp đủ oxy, các VSV sẽ phân hủy nhanh chóng các hợp chất hữu cơ, làm giảm độ ẩm cao ban đầu trong rác, và có tác dụng tản nhiệt trong đống ủ. VSV hiếu khí có thể sống được ở nồng độ oxy bằng 5%, nồng độ oxy 10% là tối ưu cho quá trình ủ hiếu khí. Không khí được cấp cho khối vật liệu ủ có thể bằng nhiều cách như đảo trộn, sử dụng ống thông khí, đổ chất thải từ tầng lưu chứa trên cao xuống thấp, thổi khí cưỡng bức.

Thông tin nằm trong báo cáo “Các công nghệ ủ phân sinh học xử lý chất thải rắn hữu cơ” được thực hiện bởi nhóm tác giả gồm nhân sự đến từ Trung tâm Hỗ trợ Phát triển Xanh GreenHub và các chuyên gia thuộc trường Đại học Xây dựng trong khuôn khổ dự án Vịnh Xanh năm 2020.