BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN TP.HCM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG & CN SINH HỌC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên : Trần Xuân Huy MSSV : 08B1080031 Ngành : Kỹ thuật Môi Trường Lớp : 08HMT1 1. Đầu đề đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu sane xuất phân compost từ vỏ cà phê. 2. Nhiệm vụ ( yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):  Tổng quan về nông nghiệp Việt nam  Tổng quan về các công nghệ sản xuất phân compost.  Thành phần tính chất của vỏ cà phê  Nghiên cứu điều kiện tối ưu sản xuất compost từ vỏ cà phê. 3. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 19/04/2010 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 12/07/2010 5. Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn: Th.s Vũ hải Yến Nội dung và yêu cầu đồ án tốt nghiệp đã được thông qua bộ môn. Ngày tháng 07 năm 2010 CHỦ NGHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt (chấm sơ bộ):…………………………………………………… Đơn vò:………………………………………………………………………… Ngày bảo vệ:………………………………………………………………… Điểm tổng kết:……………………………………………………………… Nơi lưu trữ đồ án tốt nghiệp:…………………………………………… Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến quý Thầy Cô trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh, những người đã dìu dắt em tận tình, đã truyền đạt cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian em học tập tại trường. Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến tất cả các Thầy, Cô Khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành tốt đồ án. Em xin chân thành cảm ơn cô Vũ hải yến đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Tôi xin cảm ơn gia đình, những người thân đã cho tôi những điều kiện tốt nhất để học tập trong suốt thời gian qua. Ngoài ra tôi xin gửi lời cảm ơn đến tất cả những người bạn của tôi, những người đã gắn bó, cùng học tập và giúp đỡ tôi trong những năm qua cũng như trong quá trình thực hiện đồ án này. Tp. Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2010 Sinh viên Trần Xuân Huy SVTH : Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến MỤC LỤC 3.1 gI I THI UỚ Ệ 12 3.2 NH NGH A:ĐỊ Ĩ 13 3.2.1 Định nghĩa theo đúng thuật ngữ: 13 3.2.2 Định nghĩa trên quan điểm sinh thái: 14 3.3 SINH V T TH C HI N CHUY N HĨA COMPOSTẬ Ự Ệ Ể 14 3.3.1 Phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất: 15 3.3.2 VSV thêm vào để tăng tốc q trình sản xuất compost 17 3.4 CÁC Y U T C A Q TRÌNH S N XU T COMPOST:Ế Ố Ủ Ả Ấ 18 3.4.1 Các yếu tố dinh dưỡng: 19 3.4.2 Những yếu tố Mơi Trường 23 3.4.3 Sự thơng khí 27 3.4.4 Các thơng số vận hành 30 3.5 CƠNG NGH S N XU T COMPOSTỆ Ả Ấ 38 3.5.1 Ngun tắc chung : 38 3.5.2 Trang thiết bị : 39 3.5.3 Lọc sinh học : 40 3.5.4 Những Yếu Tố Sử Dụng Lựa Chọn Hệ Thống: 43 3.6 NH NG H TH NG S N XU T COMPOSTỮ Ệ Ố Ả Ấ 46 3.6.1 Hệ thống sản xuất compost dạng “windrow” 46 3.6.2 Sản xuất compost trong thùng hay kênh mương (“in-vessel reactors”) 60 6.1. Kết luận 85 6.2. Kiến nghò 85 SVTH : Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến DANH MỤC CÁC BẢNG 3.1 gI I THI UỚ Ệ 12 3.2 NH NGH A:ĐỊ Ĩ 13 3.2.1 Định nghĩa theo đúng thuật ngữ: 13 3.2.2 Định nghĩa trên quan điểm sinh thái: 14 3.3 SINH V T TH C HI N CHUY N HĨA COMPOSTẬ Ự Ệ Ể 14 3.3.1 Phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất: 15 3.3.2 VSV thêm vào để tăng tốc q trình sản xuất compost 17 3.4 CÁC Y U T C A Q TRÌNH S N XU T COMPOST:Ế Ố Ủ Ả Ấ 18 3.4.1 Các yếu tố dinh dưỡng: 19 3.4.2 Những yếu tố Mơi Trường 23 3.4.3 Sự thơng khí 27 3.4.4 Các thơng số vận hành 30 3.5 CƠNG NGH S N XU T COMPOSTỆ Ả Ấ 38 3.5.1 Ngun tắc chung : 38 3.5.2 Trang thiết bị : 39 3.5.3 Lọc sinh học : 40 3.5.4 Những Yếu Tố Sử Dụng Lựa Chọn Hệ Thống: 43 3.6 NH NG H TH NG S N XU T COMPOSTỮ Ệ Ố Ả Ấ 46 3.6.1 Hệ thống sản xuất compost dạng “windrow” 46 3.6.2 Sản xuất compost trong thùng hay kênh mương (“in-vessel reactors”) 60 Bảng 5.8: Kết quả hàm lượng N 82 SVTH : Trần Xuân Huy Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến DANH MỤC CÁC HÌNH 3.1 gI I THI UỚ Ệ 12 3.2 NH NGH A:ĐỊ Ĩ 13 3.2.1 Định nghĩa theo đúng thuật ngữ: 13 3.2.2 Định nghĩa trên quan điểm sinh thái: 14 3.3 SINH V T TH C HI N CHUY N HĨA COMPOSTẬ Ự Ệ Ể 14 3.3.1 Phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất: 15 3.3.2 VSV thêm vào để tăng tốc q trình sản xuất compost 17 3.4 CÁC Y U T C A Q TRÌNH S N XU T COMPOST:Ế Ố Ủ Ả Ấ 18 3.4.1 Các yếu tố dinh dưỡng: 19 3.4.2 Những yếu tố Mơi Trường 23 3.4.3 Sự thơng khí 27 3.4.4 Các thơng số vận hành 30 3.5 CƠNG NGH S N XU T COMPOSTỆ Ả Ấ 38 3.5.1 Ngun tắc chung : 38 3.5.2 Trang thiết bị : 39 3.5.3 Lọc sinh học : 40 3.5.4 Những Yếu Tố Sử Dụng Lựa Chọn Hệ Thống: 43 3.6 NH NG H TH NG S N XU T COMPOSTỮ Ệ Ố Ả Ấ 46 3.6.1 Hệ thống sản xuất compost dạng “windrow” 46 3.6.2 Sản xuất compost trong thùng hay kênh mương (“in-vessel reactors”) 60 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VSV : Vi sinh vật CHC : Chất hữu cơ BOD : Nhu cầu oxy sinh học. COD : Nhu cầu oxy hóa học. MLSS : Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng. SVTH: Trần Xn Huy 3 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến MLVSS : Nồng độ bùn hoạt tính bay hơi. QCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Mở đầu Cùng với sự phát triển khơng ngừng của xã hội, ngành nơng nghiệp cũng đã có những thay đổi rất đáng kể. Nhiều máy móc tiên tiến, cơng nghệ trồng trọt, giống mới…ra đời, đã đáp ứng kịp với những nhu cầu ngày càng cao. Việt Nam là nước nơng nghiệp nên phân bón và giống có thể xem là 2 yếu tố có tính quyết định SVTH: Trần Xn Huy 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến đến năng suất và chất lượng. Nhiều nơi, do sử dụng quá mức cần thiết các loại phân bón và thuốc trừ sâu hoá học làm cho đất canh tác bị bạc màu đi rất nhanh chóng. Ngoài ra, những ảnh hưởng của phát triển Nông Nghiệp theo hướng CNH- HĐH cũng góp phần làm cho diện tích đất nông nghiệp ngày một giảm đi, trong khi đó dân số tiếp tục tăng lên, nhu cầu về nhà ở ngày càng nhiều, nếu chúng ta không có quy hoạch và quản lý tốt thì diện tích đất màu mỡ sẽ mất đi nhanh chóng. Mặt khác, mưa nhiều và tập trung làm cho đất trở nên xói mòn, rửa trôi khá nhanh, đất dễ bị suy thoái, cạn kiệt dinh dưỡng. Bên cạnh đó, việc khai thác và sử dụng quá mức cũng như chế độ canh tác không hợp lý cũng dẫn đến tình trạng sa mạc hóa. Do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển cao đòi hỏi con người sử dụng nhiều biện pháp khác nhau để tăng năng suất sản lượng sản phẩm. Những hoạt động nhằm mục đích kinh tế này cũng là nguyên nhân cơ bản làm ô nhiễm môi trường. Mặt khác, ngành nông nghiệp ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng phân bón hóa học, vì thế dư lượng các chất hóa học trong các loại phân này gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước và ảnh hưởng nhiều đến sinh vật cũng như con người. Để trả lại độ phì nhiêu cho đất biện pháp cấp thiết đố là sử dụng sản phẩm phân hữu cơ chế biến từ các nguồn khác nhau, đây chính là giải pháp hay nhất hiện nay có thể giải quyết được các vấn đề trên. Phân bón hữu cơ dựa vào các chủng vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông nghiệp,…. tạo ra sinh khổi, sinh khối này rất tốt cho cây cũng như cho đất, giúp cải tạo làm đất tơi xốp. Mặt khác với mức sống trung bình của một người nông dân hiện nay không thể dùng các loại phân bón cho cây trồng với giá cả cao như vậy, sự ra đời của hữu cơ đã đáp ứng được mong muốn của người nông dân, vừa tăng năng suất lại hợp túi tiền. Dùng phân hữu cơ có thể thay thế được từ 50 - 100% lượng phân đạm hóa học (tùy từng loại cây trồng bón phân vi sinh có thể tiết kiệm được nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun và lượng thuốc BVTV)…Do bón phân hữu cơ nên sản phẩm rất an toàn, lượng nitrat SVTH: Trần Xuân Huy 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh làm cho đất tơi xốp hơn. Tại Tây Nguyên có khoảng 500.000 ha cà phê, trung bình hang năm thu khoảng 2 triệu tấn cà phê thành phẩm. Với tỷ lệ vỏ cà phê chiếm 15% thì lượng vỏ cà phê tạo ra hàng năm tại đây là khoảng 300.000 ngàn tấn. Vì vậy tiềm năng của việc chế biến vỏ cà phê thành phân compost là rất lớn. Đề tài này ra đời nhằm tận dụng lượng vỏ cà phê bị thải bỏ. 1.2 Mục tiêu đề tài o Tối ưu hóa quá trình ủ phân compost từ vỏ cà phê. o Xây dựng quy trìnhhoàn thiện nhất để ủ phân compost từ vỏ cà phê. 1.3 Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đồ án thực hiện với nhũng nội dung chính sau: o Tổng quan về công nghệ làm phân compost. o Phân tích thành phần, đặc tính của vỏ cà phê. o Lắp đặt và vận hành mô hình ủ compost từ vỏ cà phê o Nghiên cứu các điều kiện tối ưu sản xuất compost tù vỏ cà phê. 1.4 Đối tượng nghiên cứu Vỏ cà phê từ huyện EaHleo tỉnh Đăk Lăk 1.5 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu trong điều kiện khí hậu tại Quận 12, Tp HCM: o Nhiệt độ trung bình 30 0C. o Độ ẩm trung bình 75% o Ánh sáng tự nhiên. SVTH: Trần Xuân Huy 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến 1.6 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Xử lý vỏ cà phê, tạo nguồn phân bón cho cây trồng 1.7 Phạm vi ứng dụng Áp dụng với quy mô nhỏ ( hộ gia đình, trang trại nhỏ ). 1.8 Phương pháp nghiên cứu: 1.8.1 Phương pháp luận Dựa vào những tài liệu sẵn có về quá trình lên men hiếu khí chất thải có nghuồn gốc hữu cơ, để xây dựng mô hình ủ compost từ vỏ cà phê. Theo dõi liên tục các chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng cacbon, hàm lượng Nito ảnh hưởng đến quá trình tạo ra sản phẩm compost. 1.8.2 Phương pháp thực tiễn Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập các số liệu từ quá trình ủ compost, các thông số trong quá trình theo dõi nhiệt độ, độ sụt giảm thể tích, pH, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N. Phương pháp thực nghiệm: Làm thực nghiệm ủ phân compost. Phương pháp thống kê: Tính toán biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C, N trong quá trình ủ phân. Phương pháp đánh giá: Nhận xét, đánh giá kết quả sau quá trình ủ. SVTH: Trần Xuân Huy 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP VÀ VỎ CÀ PHÊ 2.1. Tổng quan về nông nghiệp Việt Nam Nông nghiệp là ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam. Hiện nay, Việt Nam vẫn là một nước nông nghiệp. Năm 2009, giá trị sản lượng của nông nghiệp đạt 71,473 nghìn tỷ đồng (giá so sánh với năm 1994), tăng 1,32% so với năm 2008 và chiếm 13,85% tổng sản phẩm trong nước. Tỷ trọng của nông nghiệp trong nền kinh tế bị sụt giảm trong những năm gần đây, trong khi các các lĩnh vực kinh tế khác gia tăng. Đóng góp của nông nghiệp vào tạo việc làm còn lớn hơn cả đóng góp của ngành này vào GDP. Trong năm 2005, có khoảng 60% lao động làm việc trong lĩnh vực nông, lâm nghiệp, và thuỷ sản. Sản lượng nông nghiệp xuất khẩu chiếm khoảng 30% trong năm 2005. Việc tự do hóa sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa gạo, đã giúp Việt Nam là nước thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo. Những nông sản quan trọng khác là cà phê, sợi bông, đậu phộng, cao su, đường, và trà. 2.2 Thực trạng các phụ phẩm nông nghiệp Trong sản xuất nông nghiệp, lâu nay nhiều nông dân chỉ chú trọng đến những sản phẩm chính mà mình làm ra. Chăn nuôi hay trồng trọt cũng vậy, mục tiêu cuối cùng mà họ muốn đạt tới là làm thế nào để có năng suất và chất lượng cao. Tất nhiên, điều mà họ mong muốn là chính đáng, nhưng ngoài cái chính ấy họ lại quên đi những sản phẩm phụ mà lẽ ra nếu được khai thác tốt sẽ mang lại một nguồn thu đáng kể. Không chỉ có vậy, những thứ mà nông dân cho là bỏ đi sẽ còn làm ảnh hưởng đáng kể tình trạng ô nhiễm môi trường. Cây lúa một năm cho ra khoảng vài chục triệu tấn rơm. Một thời gian dài nguồn rơm này thường bị nông dân đốt bỏ hoặc thải xuống sông rạch gây ô nhiễm và làm cản trở giao thông đường. Khối lượng rơm khổng lồ ấy nếu dùng để sản xuất ra loại hàng hóa khác hoặc dùng trong chăn nuôi thì sẽ làm tăng thu nhập cho nông dân rất nhiều. Vụ lúa với khoảng 4 triệu ha đất trồng lúa, tương đương gần 20 triệu tấn rơm, với lợi thế mùa khô, tranh thủ phơi vài nắng rồi bó lại xếp vào nhà SVTH: Trần Xuân Huy 8 [...]... dân trồng cà phê ở Kon Tum, Đăk Lăk, Gia Lai sử dụng phân bón hóa học, thiếu bón phân hữu cơ làm cho đất trồng cà phê ngày càng bị chai cứng, thoái hóa, vi sinh vật đất bị suy thoái hoặc sử dụng phân hữu cơ vi sinh với giá cao để bón cho cà phê không có hiệu quả kinh tế, trong khi đó, hàng năm có khoảng 300.000 tấn vỏ cà phê bị thải bỏ, đây là một nguồn hữu cơ dồi dào để sử dụng làm phân compost SVTH:... Eisenia foetida Khối lượng compost sẽ thay đổi khá lớn tại thời điểm bắt đầu xuất hiện trùng đất Dĩ nhiên, trùng đất vẫn có thể xuất hiện từ từ vào thời gian trước đó, thậm chí ở gần đầu giai đoạn Lợi ích tiềm tàng được xác nhận khi sử dụng trùng đất trong sản xuất compost đã khuyến khích phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất “vermiculture” 3.3.1 Phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất:... của quá trình sản xuất compost kỵ khí ngày càng nhiều và vào khoảng những năm cuối của thập niên 1960, sản xuất compost kỵ khí được xem là một giải pháp không được chấp nhận Gần đây, đã có xu hướng xem sản xuất compost là một quá trình hoàn toàn hiếu khí Tuy nhiên hiện mọi người cũng đang bắt đầu thừa nhận trong quá trình sản xuất compost, một giai đoạn kỵ khí ngắn hạn là cần thiết để phân hủy halogenated... nhiệt độ thermophilic và mesophilic trong việc sản xuất ra sản phẩm compost, nhưng vẫn còn rất nhiếu nghi vấn vẫn đang được tranh cãi về quá trình sản xuất compost SVTH: Trần Xuân Huy 23 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Lý do là trong quá trình sản xuất compost bình thường ,quá trình bắt đầu từ nhiệt độ thường khoảng nhiệt độ mesophilic), tăng nhiệt độ từ từ và đạt tới khoảng nhiệt độ thermophilic,... nguồn mang sâu bệnh hại tích lũy cho vụ sau Vỏ cà phê chứa nhiều cafein và tanin có khả năng ức chế vi sinh vật làm chậm quá trình phân hủy trong môi trường tự nhiên (chỉ phân hủy sau 2 năm) Mặc dù vậy, vỏ cà phê rất giàu lignocellulose, đây là nguyên liệu lý tưởng cho các quá trình lên men vi sinh vật Một số nông dân đem trộn vỏ cà phê với phân chuồng để làm phân bón cho vụ sau nhưng không có qui trình... vài nhà nghiên cứu báo cáo rằng có thể thêm vôi vào quá trình sản xuất compost từ rác thải trái cây, bởi vì trong giai đoạn đầu, độ pH thường giảm xuống đột ngột hơn SVTH: Trần Xuân Huy 24 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến Hình 3.3: Sự biến đổi của pH biểu diễn theo thời gian trong quá trình sản xuất compost 3.4.2.3 Yếu tố độ ẩm Một đặc điểm quan trọng của việc sản xuất compost từ rác thải đô... sản xuất đã khẳng định vai trò thiết yếu của SVTH: Trần Xuân Huy 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến phân hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng, góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững Vỏ cà phê thường bị đốt bỏ hoặc đổ trực tiếp ra vườn cà phê không qua xử lý, nên chậm phân hủy gây ô nhiễm môi trường và là nguồn mang sâu bệnh hại tích lũy cho vụ sau Vỏ. .. những hiểu biết sâu sắc về quá trình sản xuất compost Một khó khăn thật sự là trên thực tế việc sản xuất ra sản phẩm compost là 1 quá trình chuyển hóa được thực hiện bởi nhiều nhóm vi khuẩn nối tiếp nhau liên tục, tuần tự tương tác với cơ chất Muốn nghiên cứu sản xuất inoculums thì bước đầu tiên phải nhận diện ra những nhóm VSV này, sau đó phải phác họa được vai trò của từng nhóm sinh vật đã được nhận diện... hoạt động của 1 số chủng VSV nhất định dưới các điều kiện đặc biệt Cụm từ “under controlled predominantly aerobic conditions”có 2 ý nghĩa: 1) là sự phân biệt sản xuất compost với các quá trình phân huỷ sinh học ngẫu nhiên diễn ra trong tự nhiên (vd: bãi rác hở, trong rừng, trên cánh đồng…) 2) phân biệt sản xuất compost với quá trình phân hủy kị khí ( biogas) Tiêu chuẩn của sự “ổn định” là an toàn và lưu... pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất: Khi nói đến phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất, cần phải luôn luôn ghi nhớ rằng: trong sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất compost luôn luôn có trùng đất, và sản phẩm cuối cùng đó chính là chất bài tiết mà trùng đất thải ra sau khi phân giải chất thải Và đó cũng chính là sản phaåm compost Trong số các lợi ích được nêu của “vermiculture” có những . đặc tính của vỏ cà phê. o Lắp đặt và vận hành mô hình ủ compost từ vỏ cà phê o Nghiên cứu các điều kiện tối ưu sản xuất compost tù vỏ cà phê. 1.4 Đối tượng nghiên cứu Vỏ cà phê từ huyện EaHleo. việc chế biến vỏ cà phê thành phân compost là rất lớn. Đề tài này ra đời nhằm tận dụng lượng vỏ cà phê bị thải bỏ. 1.2 Mục tiêu đề tài o Tối ưu hóa quá trình ủ phân compost từ vỏ cà phê. o Xây. Nghiên cứu sane xuất phân compost từ vỏ cà phê. 2. Nhiệm vụ ( yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):  Tổng quan về nông nghiệp Việt nam  Tổng quan về các công nghệ sản xuất phân compost. 