NGHIÊN cứu THỬ NGHIỆM ủ PHÂN lợn BẰNG PHƯƠNG PHÁP COMPOST HIẾU KHÍ và bước đầu ỨNG DỤNG xử lý xác cá tại TRUNG tâm NGHIÊN cứu vịt đại XUYÊN PHÚ XUYÊN hà nội

Chất thải khí là các loại khí sinh ratrong quá trình chăn nuôi, quá trình phân hủy của các chất hữu cơ- chất rắn và lỏng.. Chất thải khí và mùi hôi Mùi hôi chuồng nuôi là hỗn hợp khí đư

MỤC LỤC

Lời cảm ơn! i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

HÌNH MINH HỌA vii

PHẦN I: MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI 2

PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 SƠ LƯỢC VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI 3

2.1.1 Chất thải rắn 3

2.1.1.1 Phân và nước tiểu gia súc 3

2.1.1.2 Xác súc vật chết 5

2.1.1.3 Thức ăn dư thừa, vật liệu lót chuồng và các chất thải 5

2.1.2 Chất thải lỏng (nước thải) 6

2.1.3 Chất thải khí và mùi hôi 6

2.2 Khả năng gây ô nhiễm của chất thải chăn nuôi 7

2.2.1 Ô nhiễm không khí 7

2.2.2 Ô nhiễm đất 7

2.2.3 Ô nhiễm nguồn nước 8

2.3 Các tác nhân gây bệnh thường có trong phân 8

2.4 Một số phương pháp quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi 10

2.4.1 Hồ sinh học 10

2.4.2 Thùng sục khí (Aerotank) 11

2.4.3 Sử dụng chế phẩm sinh học 11

2.4.4 Xử lý bằng hệ thống Biogas 13

2.4.5 Ủ phân xanh 14

2.4.6 Phương pháp ủ phân hiếu khí Compost 15

2.4.6.1 Giới thiệu về phương pháp ủ phân Compost 15

2.4.6.2 Cơ chế của quá trình Compost 16

2.4.6.2.1 Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí 16

2.4.6.2.2 Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí 17

2.4.6.2.3 Vai trò của vi sinh vật 18

2.4.6.3 Phân loại ủ phân compost 19

2.4.6.3.1 Ủ phân Compost yếm khí 19

2.4.6.3.2 Ủ phân Compost hiếu khí 19

PHẦN III: ĐỐI TƯỢNG - NỘI DUNG - VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 25

3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 25

3.3.NGUYÊN LIỆU 25

3.3.1 Nguyên liệu dùng để ủ phân 25

3.3.2 Các loại môi trường 26

3.3.3 Máy móc thiết bị 26

3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

3.4.1 Phương pháp xác định tỉ lệ nguyên liệu 26

3.4.2 Phương pháp xác định độ ẩm của hỗn hợp 26

3.4.3 Phương pháp xác định lượng nước thêm vào để tạo độ ẩm theo yêu cầu 27

3.4.4 Bố trí thí nghiệm 27

3.4.5 Phương pháp xác định nhiệt độ 28

3.4.6 Phương pháp xác định độ ẩm 28

3.4.7 Phương pháp xác định Nito tổng số (phương pháp Kjeldahl) 29

3.4.8 Phương pháp xác định cacbon tổng số 29

3.4.9 Phương pháp xác định pH 30

3.4.10 Phương pháp xác định lượng P2O5 30

3.4.11 Phương pháp xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí 30

3.4.11.1 Lấy mẫu 30

3.4.11.2 Xử lý mẫu 30

3.4.11.3 Tính kết quả 31

3.4.12 Phương pháp xác định Coliform và E.coli 32

3.4.12.1 Định lượng Coliform, Coliform phân và E.coli bằng phương pháp MPN 32 3.4.12.1.1 Định lượng Coliform 32

3.4.12.1.2 Định lượng E.coli phân 32

3.4.12.1.3 Định lượng E.coli 32

3.4.12.1.4 Cách đọc kết quả 33

3.4.12.2 Định lượng Coliform, Coliform phân và E.coli bằng phương pháp đếm khuẩn lạc 33

3.4.12.2.1 Tiến hành 33

3.4.12.2.2 Cách tính kết quả 34

3.4.13 Phương pháp định lượng tổng số vi khuẩn hiếu khí chịu nhiệt 37

3.4.14 Phương pháp định lượng tổng số vi khuẩn sinh nha bào 37

3.4.15.Phương pháp định tính Salmonella 37

PHẦN IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39

4.1.KẾT QUẢ THEO DÕI NHIỆT ĐỘ CỦA HAI LÔ THÍ NGHIỆM 39

4.1.1.Nhiệt độ tới hạn của các lô thí nghiệm 39

4.1.2 Phân tích lựa chọn công thức ủ đem lại nhiệt độ tối ưu nhất 43

4.1.3 Xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính để ước lượng nhiệt độ theo thời gian 44

4.2 Kết quả xác định độ ẩm 47

4.2.1 Độ ẩm mẫu nguyên liệu ban đầu 47

4.2.2 Kết quả theo dõi độ ẩm của 2 lô thí nghiệm 48

4.3 Các chỉ tiêu lý hóa 50

4.3.1 Một số đặc tính lý hóa của nguyên liệu compost 50

4.3.2 Một số đặc tính lý hóa của sản phẩm compost sau 14 ngày ủ 50

4.3.3 Một số đặc tính lý hóa của sản phẩm compost sau 30 ngày ủ 51

4.4 Chỉ tiêu vi sinh vật 52

4.4.1 Đặc tính VSV của nguyên liệu compost 52

4.4.2 Đặc tính VSV của sản phẩm compost sau 30 ngày 54

4.5 XỬ LÝ XÁC CÁ BẰNG PHƯƠNG PHÁP Ủ HIẾU KHÍ VSV 56

4.5.1 Sự biến thiên nhiệt độ của 2 lô thí nghiệm ( oC) 58

4.5.2 Sự biến đổi của xác cá 59

PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

5.1 KẾT LUẬN 61

5.1.2 Phương pháp ủ phân lợn compost hiếu khí- xử lý xác cá chết 62

5.2 Kiến nghị 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Lượng chất thải của một số loài gia súc gia cầm 9

Bảng 2.2 Thành phần của phân lợn từ 70-100kg 10

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của nước tiểu lợn từ 70- 100 kg 11

Bảng 2.4: Các tác nhân gây bệnh thường có trong phân 15

Bảng 2.5 Các loại chế phẩm khử mùi hôi trong chăn nuôi 19

Bảng 2.6 Hiệu quả xử lý phân của hệ thống Biogas 21

Bảng 4.1: Nhiệt độ của 2 lô thí nghiệm (Trấu/ mùn cưa và phân lợn) 50

Bảng 4.2: Kết quả phân tích số liệu nhiệt độ của 2 lô thí nghiệm 52

Bảng 4.3: Các tác nhân gây bệnh thường có trong phân 53

Bảng 4.4: Bảng phân tích phương sai một nhân tố 54

Bảng 4.5 Bảng phân tích phương trình hồi quy tuyến tính lô 1 55

Bảng 4.6 Bảng phân tích phương trình hồi quy tuyến tính lô 2 58

Bảng 4.7: Độ ẩm mẫu nguyên liệu ban đầu 60

Bảng 4.8 Độ ẩm của các đống ủ theo thời gian 60

Bảng 4.9: Lượng nước bổ sung ở 2 lần đảo 61

Bảng 4.10: Đặc tính lý hóa của nguyên liệu compost 63

Bảng 4.11: Đặc tính lý hóa của sản phẩm compost sau 14 ngày ủ 63

Bảng 4.12: Đặc tính lý hóa của sản phẩm compost sau 30 ngày ủ 64

Bảng 4.13: Đặc tính vi sinh vật của nguyên liệu compost 66

Bảng 4.14: Đặc tính VSV của sản phẩm compost sau 30 ngày 67

Bảng 4.15: Sự biến thiên nhiệt độ bên trong lô thí nghiệm 71

HÌNH MINH HỌA

Hình 2.1 Mô hình ủ phân xanh 22

Hình 2.2 Các pha nhiệt của quá trình Compost 27

Hình 3.1: Hình ảnh các lô thí nghiệm 35

Hình 4.1: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên nhiệt độ của 2 lô thí nghiệm 40

Hình 4.2: Đồ thị đường biểu diễn hồi quy tuyến tính giữa thời gian và nhiệt độ của lô 1 45

Hình 4.3: Đồ thị biểu diễn đường hồi quy tuyến tính giữa thời gian và nhiệt độ của lô 2 47

Hình 4.4: Biểu đồ độ ẩm 49

Hình 4.5: Phân tích chỉ tiêu vi sinh vật tại phòng thí nghiệm 54

Hình 4.6: Sản phẩm compost sau 30 ngày ủ 56

Hình 4.7: Hình ảnh cá chết do ô nhiễm nguồn nước (TTNC Vịt Đại xuyên) 57

Hình 4.8: Lô thí nghiệm ủ xác cá 58

Hình 4.9: Sản phẩm ủ xác cá sau 30 ngày 60

Hình 4.10: Kiểm tra VSV sản phẩm compost sau 30 ngày ủ 60

Hình 4.11: Phản ứng Brilliant green 60

cụ thể hơn là từ phân lợn và bước đầu ứng dụng xử lý xác cá chết do ônhiễm môi trường tại Trung tâm Nghiên cứu Vịt Đại xuyên- Phú xuyên- Hànội Theo báo cáo của Cục Thống kê Việt Nam thì tính tới thời điểm1/4/2010 thì số đầu lợn của cả nước là 27.3 triệu con, tăng 3.06% so vớicùng kỳ năm 2009 và ước tính đến năm 2011 sẽ đạt 28 triệu con đồng thờitiếp tục tăng trong những năm tiếp theo Như vậy sẽ có một lượng lớn phânlợn sẽ được thải ra và nếu không có biện pháp xử lý kịp thời thì nó sẽ là mốinguy lớn đối với môi trường đồng thời nó có thể làm lây lan phát tán mầmbệnh từ lợn sang các vật nuôi, động vật và từ lợn sang người Trước đâychúng ta vẫn quen với các phương pháp ủ phân yếm khí truyền thống như: ủphân xanh, Biogas… Mặc dù có những thuận lợi nhất định trong việc áp

dụng những phương pháp này nhưng vẫn còn những hạn chế đáng kể như:hiệu quả của phương pháp chưa thực sự cao, khó khăn khi áp dụng trong sảnxuất đại trà hoặc các mô hình xử lý lượng chất thải lớn Trong những nămgần đây phương pháp ủ phân compost hiếu khí đã được du nhập vào ViệtNam Tuy nhiên việc sử dụng phương pháp xử lý này còn hạn chế ở mặt quy

mô và phạm vi Nhằm tìm hiểu thêm các bằng chứng và cơ sở khoa học,cũng như khả năng áp dụng trong điều kiện sản xuất của Việt Nam, chúngtôi tiến hành thực hiện đề tài: ''Nghiên cứu thử nghiệm ủ phân lợn bằngphương pháp compost hiếu khí và bước đầu ứng dụng xử lý xác cá tại Trungtâm Nghiên cứu Vịt Đại xuyên- Phú xuyên- Hà nội”

1.2 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

- Tìm hiểu các cơ sở khoa học của phương pháp compost hiếu khí

- Đánh giá tác dụng tiêu diệt các tác nhân gây bệnh cho người cũngnhư động vật của phương pháp compost

- Đánh gía giá trị dinh dưỡng của sản phẩm compost hiếu khí

- Đánh giá hiệu quả của phương pháp compost trong việc phòngchống ô nhiễm môi trường

- Bước đầu nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật ủ hiếu khí vi sinh vật trong

xử lý xác cá chết

PHẦN II TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 SƠ LƯỢC VỀ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI

Chất thải trong chăn nuôi được chia làm ba loại: chất thải rắn, chất thảilỏng và chất thải khí Trong thành phần của chất thải chăn nuôi có nhiều hỗnhợp hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng ký sinh trùng có thể gây bệnh chođộng vật và con người Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là phân, xác súc vậtchết, thức ăn dư thừa của thú, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác, độ

ẩm từ 56- 83% và tỷ lệ NPK cao Chất thải lỏng (nước thải) có độ ẩm caohơn, trung bình khoảng 93- 98% gồm phần lớn là nước thải của thú, nướcrửa chuồng và phần phân lỏng hòa tan Chất thải khí là các loại khí sinh ratrong quá trình chăn nuôi, quá trình phân hủy của các chất hữu cơ- chất rắn

và lỏng

2.1.1 Chất thải rắn

2.1.1.1 Phân và nước tiểu gia súc

Lượng phân và nước tiểu gia súc thải ra trong một ngày đêm tùy thuộcvào giống, loài, tuổi, khẩu phần ăn, trọng lượng gia súc Theo Nguyễn ThịHoa Lý (1994), lượng phân và nước tiểu gia súc thải ra trong ngày đêmtrung bình như sau:

Bảng 2.1: Lượng chất thải của một số loài gia súc gia cầm

Loài gia súc, gia cầm Lượng phân

( Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý (1994) Trích: Phạm Trung Thủy (2002)Phân lợn nói chung được xếp vào loại phân lỏng hoặc hơi lỏng, thànhphần chủ yếu gồm nước (56- 83 %) và các chất hữu cơ, ngoài ra còn có tỷ lệNPK dưới dạng các hợp chất vô cơ Theo Trương Thanh Cảnh và cộng sự(1997-1998) thì thành phần của phân lợn từ 70- 100kg như sau:

Thành phần hóa học của phân lợn được trình bày trong bảng 2.3

Về mặt hóa học, những chất trong phân chuồng có thể được chia làmhai nhóm:

- Hợp chất chứa nito ở dạng hòa tan và không hòa tan

- Hợp chất không chứa nito bao gồm: Hydratcarbon,lignin, lipid…

Tỷ lệ C/N có vai trò quyết định đối với quá trình phân giải và tốc độphân giải các hợp chất hữu cơ có trong phân chuồng

Nước tiểu của lợn có thành phần chủ yếu là nước (chiếm 90% khốilượng nước tiểu), ngoài ra còn có hàm lượng nito khá cao có thể dùng để bổsung đạm cho đất và cây trồng Theo Trương Thanh Cảnh và cộng sự (1997-1998) thành phần hóa học của nước tiểu lợn gồm có các chất sau:

Bảng 2.3 Thành phần hóa học của nước tiểu lợn từ 70- 100 kg

2.1.1.3 Thức ăn dư thừa, vật liệu lót chuồng và các chất thải

Loại chất thải này có thành phần đa dạng gồm: Cám, bột ngũ cốc, bộttôm, bột cá, bột thịt, các khoáng chất bổ sung, các loại kháng sinh, rau xanh,rơm rạ, bao bố, vải vụn, gỗ… Các chất thải này một số có thành phần dinhdưỡng cao tạo điều kiện thuận lợi cho các loại mầm bệnh phát triển, hoặcthu hút các loại côn trùng, gặm nhấm mang mầm bệnh tới khu vực chănnuôi Vì vậy nếu không được xử lý tốt hoặc xử lý không đúng phương phápthì nó sẽ là tác nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng ảnh hưởng đến

cơ sở chăn nuôi đồng thời tác động xấu đến sức khỏe cộng đồng xungquanh

2.1.2 Chất thải lỏng (nước thải)

Trong các loại chất thải của chăn nuôi, chất thải lỏng là loại chất thải

có khối lượng lớn nhất Đặc biệt khi lượng nước thải rửa chuồng được hòachung với nước tiểu của gia súc và nước tắm gia súc Đây cũng là loại chấtthải khó quản lý, khó sử dụng Mặt khác, nước thải chăn nuôi có ảnh hưởngrất lớn đến môi trường nhưng người chăn nuôi ít để ý đến việc xử lý nó doviệc thải loại chất thải này ra môi trường là tương đối dễ dàng so với chấtthải rắn

Theo Menzi (2001) gia súc thải ra từ 70- 90 % lượng N, khoáng (P, K,Mg) và kim loại nặng, chất này được thải ra môi trường nước hay tồn tạitrong đất sẽ gây nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường

Chất thải lỏng còn chứa rất nhiều loài vi sinh vật và trứng ký sinhtrùng, làm lây lan dịch bệnh cho người và gia súc, những vi sinh vật làm

mầm bệnh trong chất thải chăn nuôi thường bao gồm: E.coli (0157:H7),

Campylobacter jejuni, Salmonella spp, Leptospira spp, Listeria spp, Shigella spp, Proteus, Klebsiella…Các nghiên cứu của Xoxibarovi và

Alexandrenis (1978) cho thấy trong 1 kg phân có thể chứa 2100- 5000 trứng

giun sán gồm chủ yếu các loại sau: Ascaris suum, Oesophagostomum,

Trichocephalus

2.1.3 Chất thải khí và mùi hôi

Mùi hôi chuồng nuôi là hỗn hợp khí được tạo ra bởi quá trình phânhủy kỵ khí và hiếu khí của các chất thải chăn nuôi, quá trình thối rữa cácchất hữu cơ trong phân, nước tiểu gia súc hay thức ăn dư thừa sẽ sinh ra cáckhí độc hại các khí có mùi hôi thối khó chịu Cường độ của mùi hôi phụthuộc vào điều kiện mật độ của vật nuôi cao, sự thông thoáng kém, nhiệt độ

và ẩm độ không khí cao

Thành phần các khí trong chuồng nuôi biến đổi tùy theo giai đoạnphân hủy chất hữu cơ, tùy theo thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật

và tình trạng sức khỏe của thú Các khí này có mặt thường xuyên và gây ônhiễm chính, các khí này có thể gây hại đến sức khỏe con người và vật nuôinhư: NH3, H2S, CH4 mà người ta thường quan tâm đến

Khí NH3 và H2S được hình thành chủ yếu trong quá trình thối rữa củaphân do các vi sinh vật gây thối, ngoài ra NH3 còn được hình thành từ sựphân giải ure của nước tiểu

Theo Tô Minh Châu thì cơ chất của quá trình thối rữa protein trongphân, để phân giải được protein thì các vi sinh vật phải tiết ra men proteasengoại bào, phân giải protein thành các polypeptide, oligopeptide Các chấtnày tiếp tục được phân giải thành các acid amin, một phần acid amin nàyđược vi sinh vật sử dụng trong quá trình sinh tổng hợp protein của chúng,một phần khác được tiếp tục phân giải theo những con đường khác nhau.Thường là khử amin, khử carboxyl Quá trình này ngoài NH3 và H2S còn cómột số khí trung gian được hình thành cũng góp phần vào việc tạo mùi hôichuồng nuôi

khả năng hoạt động phân hủy của chúng kém, gia tăng quá trình phân hủyyếm khí tạo ra các sản phẩm CH4, H2S, NH3, H2, Indol, Scatol… tạo mùi hôinước có màu đen có vàng, là nguyên nhân làm gia tăng bệnh đường hô hấptim mạch ở người và động vật.

2.2.2 Ô nhiễm đất

Chất thải chăn nuôi khi không được xử lý mang đi sử dụng cho trồngtrọt như tưới, bón cho cây, rau, củ, quả, dùng làm thức ăn cho người và độngvật là không hợp lý Nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng tồn tại của mầmbệnh trong đất, cây cỏ có thể gây bệnh cho người và gia súc, đặc biệt là cácbệnh về đường ruột như: thương hàn, phó thương hàn, viêm gan, giun đũa,sán lá…

Khi dùng nước thải chưa xử lý người ta thấy rằng có Salmonella trong

đất ở độ sâu 50cm và tồn tại được 2 năm, trứng ký sinh trùng cũng tồn tạikhoảng 2 năm Mẫu cỏ sau 3 tuần ngưng tưới nước thải có 84% trường hợp

có Salmonella và vi trùng đường ruột khác, phân tươi cho vào đất có E.coli

tồn tại được 62 ngày ngoài ra khoáng và kim loại nặng bị giữ lại trong đấtvới liều lượng lớn có thể gây ngộ độc cho cây trồng

2.2.3 Ô nhiễm nguồn nước

Khi chất thải chăn nuôi không được xử lý đúng cách thải vào môitrường quá lớn làm gia tăng hàm lượng chất hữu cơ, vô cơ trong nước, làmgiảm quá mức lượng Oxy hòa tan, làm giảm chất lượng nước mặt ảnh hưởngđến hệ vi sinh vật nước, là nguyên nhân tạo nên dòng nước chết (nước đen,hôi thối, sinh vật không thể tồn tại) ảnh hưởng đến sức khỏe con người,động vật và môi trường sinh thái Hai chất dinh dưỡng trong nước thải dễ

gây nên vấn đề ô nhiễm nguồn nước đó là nito (nhất là nitrat) và photpho.

Trong nước thải chăn nuôi chứa một lượng lớn vi sinh vật gây bệnh vàtrứng ký sinh trùng Thời gian tồn tại của chúng trong nước thải khá lâu tùy

thuộc vào loại vi sinh vật Những vi sinh vật tồn tại trong nước thải là nguồntruyền bệnh dịch rất nguy hiểm cho cả vật nuôi và con người.

2.3 Các tác nhân gây bệnh thường có trong phân

Trong thành phần phân gia súc nói chung và phân lợn nói riêng cònchứa các vi khuẩn, virus, trứng giun sán và có thể tồn tại vài ngày đến vàitháng trong phân, nước thải ngoài môi trường gây ô nhiễm cho đất và nướcđồng thời gây hại cho sức khỏe con người và vật nuôi

Bảng 2.4: Các tác nhân gây bệnh thường có trong phân

Tên ký sinh vật Số lượng

Ký sinh

Khả năng gây bệnh

Điều kiện bị diệt

T ( o C) T.gian( phút)

Nguồn: Lê Trình Trích Phạm Trung Thủy (2002)

 Đặc tính của Coliform, Coliform phân và Ecoli

Coliform là nhóm vi khuẩn có khả năng lên men lactose sinh hơi

trong

Khoảng thời gian 24 giờ khi được ủ ở 37oC trong môi trường EC

Coliform phân (Faeceal Coliform hay E.coli giả định) là Coliform có

khả năng sinh Indol khi được ủ khoảng 24h ở 44.5oC trong canh Trypton

Coliform phân là một thành phần của hệ vi sinh đường ruột ở người và các

động vật máu nóng khác và được sử dụng để chỉ thị mức độ vệ sinh trongquá trình chế biến, bảo quản, vận chuyển thực phẩm, nước uống cũng như đểchỉ thị sự ô nhiễm trong mẫu môi trường

E.coli và Coliform phân cho kết quả thử nghiệm IMVic là

++ (Indol+, Methyl Red +, Voges-Poroskauer-, Citrate-) sinh ánh kim trên môitrường EMB hoặc Endo

2.4 Một số phương pháp quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi

Quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi là việc làm rất cần thiết nhằmhạn chế ô nhiễm môi trường và lây lan dịch bệnh Chất thải chăn nuôi đặcbiệt là phân và nước tiểu gia súc ngay sau khi được thải ra khỏi cơ thể thìkhả năng ô nhiễm còn thấp, khả năng này chỉ tăng khi phân và nước tiểu giasúc được để lâu trong môi trường bên ngoài Do đó để giải quyết kịp thờikhả năng ô nhiễm thì chúng ta cần phải quản lý và xử lý chất thải chăn nuôingay từ lúc mới thải ra môi trường bằng một số biện pháp như: Thu gom,vận chuyển, lưu trữ, xử lý

Việc xử lý nước thải chăn nuôi chấp nhận được trong điều kiện chănnuôi tự phát hiện nay do khoảng thời gian giữa khu chăn nuôi và khu dân cưcàng bị thu hẹp thì một hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi phải được thiết kếđúng tiêu chuẩn kỹ thuật và phải có thiết bị sử dụng phế thải dạng rắn vàlỏng ở công đoạn cuối cùng sau khi được thải vào môi trường tùy theo điềukiện kinh tế của từng cơ sở và các hộ chăn nuôi mà đưa vào áp dụng cụ thểnhư: Hồ sinh học, thùng sục khí, sử dụng chế phẩm sinh học, xử lý bằng hệthống Biogas

2.4.1 Hồ sinh học

Các quá trình diễn ra trong hồ sinh học tương tự như quá trình tự rửasạch ở sông hồ nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả hơn Trong hồ có nhiềuloại thực vật nước, tảo, vi sinh vật, phiêu sinh vật, nấm… sinh sống và pháttriển hấp thụ các chất ô nhiễm quần thể động thực vật này đóng vai trò quantrọng trong quá trình vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ của nước thải Trướctiên vi sinh vật công phá các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơngiản và vô cơ Tảo, thực vật sử dụng các chất vô cơ làm nguồn dinh dưỡng,đồng thời quá trình quang hợp chúng lại giải phóng ra Oxy cung cấp cho cácphiêu sinh vật và vi sinh vật, tảo Oxy hòa tan cung cấp cho vi khuẩnhoại sinh tăng phân hủy vật chất hữu cơ, tảo, phiêu sinh làm thức ăncho cá, cá bơi lội khuấy trộn nước có tác dụng tăng sự tiếp xúc củaOxy như một tác nhân xúc tác thúc đẩy sự hoạt động phân hủy của visinh vật Cứ như thế trong hồ sinh học tạo ra sự cân bằng vững chắc

và cá trong hồ phát triển bình thường tốc độ lớn nhanh Phẩm chất thịtkhông thay đổi

Quy trình này có ưu điểm là công nghệ và vận hành khá đơngiản, giá thành rẻ nhưng có nhược điểm là xử lý không triệt để khí thải

có mùi hôi đặc biệt cần diện tích rộng để xử lý đạt hiệu quả

2.4.2 Thùng sục khí (Aerotank)

Sau khi nước thải cho qua bể lắng, nước thải được chuyển vàomột thùng được sục khí tạo thành quá trình lên men hiếu khí Quátrình này làm giảm lược các phần lơ lửng trong nước, giảm một số visinh vật có hại Ưu điểm là thiết kế gọn cần diện tích vận hành nhỏnhưng giá thành cao

2.4.3 Sử dụng chế phẩm sinh học

Sự hình thành khí chuồng nuôi chủ yếu trong quá trình thối rữacủa phân do các vi sinh vật gây thối, quá trình này ngoài NH3 và H2S

còn có một số khí trung gian được hình thành góp phần vào việc tạomùi hôi cho chuồng nuôi Hiện nay trên thị trường có rất nhiều chếphẩm để khử mùi hôi trong chăn nuôi, càng ngày các chế phẩm vi sinhđược sử dụng nhiều trong chăn nuôi vì nó khá thân thiện với môitrường.

Bảng 2.5 Các loại chế phẩm khử mùi hôi trong chăn nuôi

TT Tên sản

Thái Lan, Đức

30 Chất trích từ cây Yucca Giảm khả năng sinh NH3

3 EM Tổ hợp vi sinh đa chủng Tăng hấp thu thức ăn, giảm

bài tiết dưỡng chất

bài tiết dưỡng chất

Thái Lan, Đức

7 Yeasac Tế bào nấm men Saccharomyces Tăng hấp thu thức ăn, giảm

bài tiết dưỡng chất Đức

Nguồn: Bùi Xuân An và cộng sự (2000)

Một vài đặc điểm của chế phẩm sinh học EM (Effective Microorganisms)

EM là các vi sinh vật hữu hiệu Chế phẩm này do Giáo sư Tiến sĩTeruo Higa- trường Đại học Tổng hợp Ryukyus, Okiawoa, Nhật Bản sángtạo và áp dụng vào thực tiễn vào đầu năm 1980 Trong chế phẩm này cókhoảng 80 loài vi sinh vật kỵ khí và hiếu khí thuộc các nhóm: Vi khuẩnquang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn Khoảng 80 loài visinh vật này được lựa chọn từ hơn 2000 loài được sử dụng phổ biến trongcông nghiệp thực phẩm và công nghệ lên men

Tác dụng: EM có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật gây thối (sinh racác loại khí H2S, SO2, NH3…) nên khi phun EM vào rác thải, cống rãnh,

toilet, chuồng trại chăn nuôi… sẽ khử mùi hôi một cách nhanh chóng Đồngthời số lượng ruồi, muỗi, ve, các loại côn trùng bay khác giảm hẳn số lượng.Rác hữu cơ được xử lý EM chỉ sau một ngày có thể hết mùi hôi và tốc độmùn hóa diễn ra rất nhanh Trong các kho bảo quản nông sản, sử dụng EM

có tác dụng ngăn chặn được quá trình gây thối, mốc Các nghiên cứu chothấy chế phẩm EM có thể giúp cho hệ vi sinh vật tiết ra các Enzyme phânhủy như lignin peroxidase Các Enzyme này có khả năng phân hủy các hóachất nông nghiệp tồn dư, thậm chí cả dioxin Ở Belarus, việc sử dụng EMliên tục có thể loại trừ ô nhiễm phóng xạ

Công thức EM áp dụng cho một khối phân: 0,5 lit EM (nguyênchất) + 0,5 lít rỉ mật đường

2.4.4 Xử lý bằng hệ thống Biogas.

Nhằm xử lý tốt nguồn nước thải trong chăn nuôi, cung cấp nước tưới

sạch và phân bón tốt cho trồng trọt bên cạnh đó tận dụng nguồn khí Metanlàm khí đốt cho gia đình, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho nhà nông

 Giới thiệu về Biogas

Ở Việt Nam đến cuối thập niên 70 thì khí sinh học mới được chú ý, dotình hình thiếu hụt năng lượng và xu hướng đi tìm nguồn năng lượng mới,trong đó có sự phát triển khí sinh học từ hầm ủ được đặc biệt chú ý Tuynhiên những năm gần đây túi ủ khí làm bằng nilon mới thực sự phát triển vàđược áp dụng rộng rãi trong cả nước ưu điểm là giá thành rẻ dễ lắp đặt vàphù hợp với mô hình chăn nuôi hộ gia đình Quá trình sản xuất Biogas làmột loạt quá trình phân hủy các chất hữu cơ phức tạp trong điều kiện môitrường không có Oxy thành các chất hữu cơ đơn giản hơn dưới tác dụng củacác vi khuẩn kỵ khí

 Các sản phẩm thu được từ hệ thống Biogas.

Phân và nước tiểu

Hệ thống Biogas

Qua hệ thống Biogas ta thu được những sản phẩm hữu ích như: Khíđốt, phân bón và thức ăn cho cá

Bảng 2.6 Hiệu quả xử lý phân của hệ thống Biogas

Phương pháp này thường dùng để tiêu độc phân dựa trên cơ sở là:

Trong quá trình ủ phân, xảy ra quá trình lên men yếm khí trong đống phân ủlàm nhiệt độ trong đống phân tăng lên 50- 60oC và kéo dài trong 10- 15 ngàynên có thể tiêu diệt được phần lớn vi khuẩn không có nha bào, vius, ấu trùng

và trứng giun sán Ngoài ra sản phẩm sau khi ủ rất giàu chất dinh dưỡng vàtốt cho đất

Hình 2.1 Mô hình ủ phân xanh

2.4.6 Phương pháp ủ phân hiếu khí Compost

2.4.6.1 Giới thiệu về phương pháp ủ phân Compost

Ủ phân Compost được hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiếu khícác chất thải hữu cơ dễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định dưới sự tácđộng và kiểm soát của con người, sản phẩm giống như mùn được gọi làCompost Quá trình diễn ra chủ yếu giống như phân hủy trong tự nhiên,nhưng được tăng cường và tăng tốc bởi tối ưu hóa các điều kiện môi trườngcho hoạt động của vi sinh vật

Trên thế giới, Compost đã có từ rất lâu, ngay từ khi khai sinh nôngnghiệp hàng nghìn năm trước Công nguyên Tại Ai Cập từ 3000 năm trướcCông nguyên Compost được coi như là một quá trình xử lý chất thải nông

nghiệp đầu tiên trên thế giới Người Trung Quốc đã áp dụng phương phápCompost để ủ chất thải từ cách đây 4000 năm Tại Nhật Bản đã sử dụngCompost làm phân bón nông nghiệp từ nhiều thế kỷ trước Mặc dù được ápdụng từ rất sớm trong hoạt động sản xuất nông nghiệp, quá trình ủ Compostmới được nghiên cứu một cách khoa học và báo cáo bởi Giáo sư người Anh,Sir Alber Howard thực hiện tại Ấn Độ vào năm 1943 Cho đến nay đã cónhiều công trình nghiên cứu về quá trình ủ Compost và nhiều mô hình côngnghệ ủ Compost quy mô lớn được phát triển trên thế giới.

Tại Việt Nam, Compost vẫn được coi là một phương pháp mới ítngười biết đến và chưa được phổ biến rộng rãi đặc biệt là dùng để xử lýphân gia súc, gia cầm Trong thời gian vài năm gần đây đã có một vài nhàmáy và các cơ sở sản xuất đã bước đầu ứng dụng phương pháp này vào xử

lý rác thải trong sản xuất

Sản phẩm của quá trình Compost là những chất hữu cơ và hệ vi sinhvật dị dưỡng phong phú, ngoài ra còn chứa các nguyên tố vi lượng có lợi chođất và cây trồng Sản phẩm Compost được sử dụng chủ yếu làm phân bónhữu cơ trong nông nghiệp hay các mục đích cải tạo đất và cung cấp dinhdưỡng cây trồng Ngoài ra, Compost còn được biết đến trong nhiều ứngdụng, như là các sản phẩm sinh học trong việc xử lý ô nhiễm môi trường,hay các sản phẩm dinh dưỡng, chữa bệnh cho vật nuôi và cây trồng

2.4.6.2 Cơ chế của quá trình Compost

2.4.6.2.1 Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí

Quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóaphức tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian Tuynhiên, phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện yếm khí có thể biểudiễn đơn giản như sau:

Tạo khí: CH4, CO2, H2, NH3, H2S

Tế bào mới

VSV yếm khí

Một cách tổng quát, quá trình phân hủy yếm khí xảy ra theo 4 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử

Giai đoạn 2: Acide hóa

Giai đoạn 3: Acetate hóa

Giai đoạn 4: Methane hóa

Các chất thải hữu cơ chứa các chất hữu cơ cao phân tử như protein, chấtbéo, carbohydrates, celluloses, lignin,… Trong giai đoạn thủy phân, sẽ đượccắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn Các phảnứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino acide, carbohydrate thànhđường đơn, chất béo thành acide béo Trong giai đoạn acide hóa, các chấthữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành acetic acide, H2, và CO2.Các acide béo dễ bay hơi chủ yếu là acetic acide, propionic và lactic acide.Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu đơn giản khác cũng được hìnhthành trong quá trình cắt mạch carbohydrate Vi sinh vật chuyển hóamethane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như CO2+ H2,acetate, methanol, methylamines và CO

2.4.6.2.2 Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí

O2+ Dinh dưỡng

Nhiệt (Q)H2O

Chất hữu cơ không phân hủy

Tế bào

mới

VSV hiếu khí

CO2, NH3, SO2

có nhiều trong giấy in báo, là một hợp chất hữu cơ cao phân tử có trongthành phần keo liên kết các sợi celluloses của các loại cây lấy gỗ và các loạithực vật khác

2.4.6.2.3 Vai trò của vi sinh vật

Các vi sinh vật phụ thuộc vào quá trình hô hấp hiếu khí để đạt đượcnhu cầu năng lượng của mình đồng thời nó chỉ tồn tại được trong điều kiện

có Oxy gọi là vi sinh vật hiếu khí Các vi sinh vật này vận chuyển điện tửtrung gian từ các Enzym của chất cho điện tử sang chất nhận điện tử (Oxy)tạo ra quá trình hô hấp hiếu khí và sản sinh một nhiệt lượng lớn

Các vi sinh vật tổng hợp năng lượng bằng cách lên men đồng thời chỉtồn tại được trong điều kiện không có Oxy gọi là các vi sinh vật yếm khí.Nhiệt lượng chúng tạo ra từ quá trình lên men yếm khí thường thấp hơnnhiều so với quá trình hô hấp hiếu khí.

Các vi sinh vật có thể tồn tại cả trong điều kiện có Oxy và không cóOxy gọi là vi sinh vật yếm khí tùy tiện Tùy theo điều kiện sống chúng cóthể chuyển hóa qua lại thành dạng hiếu khí hay yếm khí

2.4.6.3 Phân loại ủ phân compost.

Dựa theo quá trình phân hủy tự nhiên người ta chia Compost thành hailoại:

 Ủ phân Compost yếm khí

 Ủ phân Compost hiếu khí

2.4.6.3.1 Ủ phân Compost yếm khí

Quá trình phân hủy các chất diễn ra trong điều kiện thiếu Oxy haylượng Oxy cung cấp bị hạn chế Ở phương pháp này thì lượng vi sinh vậtyếm khí chiếm ưu thế Chúng sản sinh ra một lượng lớn các hợp chất trunggian bao gồm: metan, các axit và các chất khác Trong tình trạng thiếu Oxythì các hợp chất này không chuyển hóa được và bị tích lũy lại Rất nhiều hợpchất trong số chúng nặng mùi và rất độc Do đó nó không tiêu diệt hết cáctác nhân gây bệnh và phân hủy triệt để các vật chất Ưu điểm lớn nhất củaphương pháp này so với phương pháp ủ phân Compost hiếu khí là lượngchất dinh dưỡng mất trong quá trình ủ là ít hơn so với phương pháp ủ phânhiếu khí đồng thời chúng đòi hỏi ít công lao động hơn, nhưng gặp phải khókhăn kỹ thuật trong quá trình xử lý, tạo môi trường yếm khí

2.4.6.3.2 Ủ phân Compost hiếu khí

Quá trình Compost diễn ra trong điều kiện có mặt Oxy Trong quátrình này thì vi khuẩn hiếu khí phá vỡ hầu hết các thành phần vật chất và tạo

ra cacbon dioxit, ammoniac, nước, nhiệt lượng và mùn Trong quá trình này

vi sinh vật hiếu khí cũng có thể tạo ra các hợp chất trung gian như các axitnhưng chúng lại tiếp tục bị chuyển hóa thành các chất khác Nhiệt sinh ra sẽthúc đẩy quá trình phân giải protein, chất béo và các hợp chất hydratcacbonphức tạp khác như cellulose và hemicellulose

 Ưu điểm:

 Thời gian diễn ra ngắn hơn

 Quá trình này tạo ra nhiệt độ cao do đó tiêu diệt hầu hết các tácnhân

có hại cho người, động vật và cây trồng

 Giảm mùi

 Hạn chế ô nhiễm nguồn nước và đất

 Tạo ra nguồn phân bón giàu chất dinh dưỡng

 Quy trình ủ phân Compost hiếu khí.

Quá trình Compost được chia làm 4 pha chính:

 Pha 1: Pha sản nhiệt (nhiệt độ tăng lên rất nhanh trong vòng 24h)

 Pha 2: Pha nhiệt (nhiệt độ ổn định 70oC- 50oC)

 Pha 3: Pha nguội (nhiệt độ giảm dần xuống xấp xỉ 40oC)

 Pha 4: Pha chín (nhiệt độ ổn định xấp xỉ nhiệt độ môi trường)

Hình 2.2 Các pha nhiệt của quá trình Compost

Nhiệt độ sản sinh ra = Nhiệt độ compost + Nhiệt mất cho không khí + Nhiệt mất do vật chất xung quanh + Nhiệt mất để

làm bốc hơi nước.

Điểm đảo nhiệt Đỉnh nhiệt

Sau khi chúng ta tạo đống ủ thì trong nhiều trường hợp nhiệt độ có thểtăng rất nhanh tới 70- 80oC trong một hai ngày đầu (pha sản nhiệt) Trướctiên các vi sinh vật trung gian (khoảng chịu nhiệt lý tưởng nhất là 20- 45oC)

sẽ nhân lên rất nhanh trong điều kiện có đường và amino axit Chúng chuyểnhóa các chất và tạo ra nhiệt tới điểm nhiệt ức chế hoạt động của chínhchúng Sau đó thì một số ít nấm chịu nhiệt và vi khuẩn chịu nhiệt (khoảngchịu nhiệt là 50-70oC) tiếp tục quá trình và đưa nhiệt lên tới 70oC hoặc caohơn Điểm nhiệt cao nhất đóng vai trò rất quan trọng trong việc tiêu diệt cáctác nhân có hại và phân hủy vật chất

Sau khi nhiệt độ lên tới đỉnh điểm thì nó bắt đầu giảm xuống dần dần.Khi nhiệt độ giảm xuống gần 40oC (pha nguội) thì ta tiến hành đảo phânnhằm cung cấp tiếp Oxy, độ ẩm, và điều chỉnh lại tỉ lệ cacbon và nito đểthúc đẩy nhiệt độ tăng trở lại Quá trình Compost kết thúc (pha chín) khi sảnphẩm cuối cùng có cấu trúc đồng nhất, có màu nâu đen và lượng chất cũng

như kích thước đống phân sẽ giảm xuống đồng thời lượng mùn sẽ tăng lên,

tỉ lệ cacbon và nito giảm, pH trung tính

 Các yếu tố ảnh hưởng

 Sự lưu thông khí

Quá trình ủ phân hiếu khí đòi hỏi một lượng khí lớn Oxy, đặc biệt là ởgiai đoạn đầu Sự lưu thông khí giúp cung cấp Oxy chính vì thế mà nókhông thể thiếu được Khi lượng Oxy cung cấp bị thiếu thì sự phát triển của

vi sinh vật hiếu khí sẽ bị hạn chế dẫn tới việc làm chậm quá trình phân hủyvật chất Hơn nữa sự lưu thông không khí còn giúp loại bỏ lượng nước thừa,mùi trong phân và nhiệt lượng dư thừa Trong thực tế thì việc điều chỉnhlượng nhiệt đóng vai trò rất quan trọng, đặc biệt trong điều kiện thời tiết khôhanh thì nguy cơ cháy hoàn toàn có thể xảy ra Chúng ta có thể khống chếnhiệt độ bằng cách điều chỉnh kích thước và độ ẩm đống phân ủ đồng thờithiết kế các hệ thống thông khí riêng tùy điều kiện từng nơi

và ở giai đoạn kết thúc sẽ là 30%

 Nhiệt độ

Quá trình Compost đòi hỏi 2 giới hạn nhiệt độ là: Giới hạn nhiệt của hệ

vi sinh vật trung gian (Mesophilie) và hệ vi sinh vật chịu nhiệt(Thermophilie) Nhiệt độ lý tưởng ở giai đoạn đầu là 20- 45oC Giai đoạn kếtiếp thì hệ vi sinh vật chịu nhiệt bắt đầu phát triển do đó thì nhiệt độ thích

hợp sẽ vào khoản 50- 70oC Nhiệt độ cao là dấu hiệu đặc trưng cho hoạtđộng của vi sinh vật hiếu khí Hầu hết các tác nhân gây bệnh đều bị tiêu diệt

ở 55oC đồng thời giới hạn nhiệt độ để phân hủy các vật chất làm nguyên liệu

ở 55oC đồng thời giới hạn nhiệt để phân hủy các vật chất làm nguyên liệu là

62oC Đảo phân và lưu thông khí là 2 phương pháp hữu hiệu để điều chỉnhnhiệt độ

 pH: pH đóng vai trò quan trọng làm giảm lượng NH3 bay hơi qua đógiảm

mùi và giữ được nito đóng vai trò dinh dưỡng cho cây Theo Bertoli và cáccộng sự (1983) Giá trị pH tối ưu từ 5,5- 8,0

 Hàm lượng lignin.

Lignin là một trong những thành phần chính của thành tế bào thực vật.Cấu trúc hóa học của nó rất phức tạp Nhờ đó mà nó có thể chống lại các tácđộng của vi sinh vật Do vậy mà nó sẽ ảnh hướng tới quá trình compost.Chúng ta có thể điều chỉnh hàm lượng Lignin thông qua việc điều chỉnhthành phần nguyên liệu đem ủ compost

 Tần suất đảo.

Đảo phân đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình compost Khiđống ủ được hình thành ngay lập tức quá trình phân hủy diễn ra Qúa trìnhnày tiêu tốn một lượng Oxy đáng kể cùng với đó là việc chuyển hóa các chấtlàm thay đổi tỉ lệ cacbon/nitơ Đảo phân không những góp phần cung cấplượng Oxy đã mất, cân bằng lại tỉ lệ cabon/nito mà còn giúp điều chỉnh độ

ẩm cần thiết Qua đó giúp tái duy trì mhiệt độ của đống phân ủ Tần suất đảothích hợp là vấn đề quan trọng ta cần đề cập tới Tùy từng phương pháp vàloại nguyên liệu mà ta lựa chọn thời điểm đảo thích hợp bởi nếu ta đảothường xuyên thì có thể làm giảm nhiệt độ trong đống phân ủ đem lại hiệuquả trái ngược Thông thường thì đảo đống ủ vào thời điểm mà nhiệt độ

trong đống ủ giảm xuống 40oC, ta tiến hành đảo lần thứ nhất Sau đó nhờviệc theo dõi nhiệt độ thường xuyên ta sẽ biết được thời điểm đảo thích hợp.Trong quá trình đảo ta có thể tiến hành bổ sung thêm nước, các chất cầnthiết khác để cân bằng độ ẩm và tỉ lệ cacbon/nito cũng như thúc đẩy hệ visinh vật phát triển bằng các chất sinh học Quá trình này được tiến hành tớikhi ta thu được sản phẩm cuối cùng là một chất đồng nhất có màu đen, mịn,giàu chất mùn Lưu ý nếu nguyên liệu dùng để ủ bao gồm xác động vật bệnh

và chất thải của chúng thì để đảm bảo an toàn chúng ta chỉ tiến hành đảo khi

mà toàn bộ các mô mềm bị phân hủy hết

 Chất bổ sung

Để giúp tăng cường hoạt động của hệ vi sinh vật cũng như tăng khảnăng phân hủy vật chất và rút ngắn thời gian của quá trình ủ thì ta tiến hành

bổ sung các chất sinh học có chứa thành phần chủ yếu là nấm trong đó điển

hình là Trichoderma sp và Pleurotus sp, và một số vi sinh vật chịu nhiệt, chủ yếu là Bacillus spp Các chất này chúng ta có thể mua dễ dàng tại nhiều nơi

và chi phí rất thấp Ngoài ra ta cũng có thể tạo ra bằng cách nhân chúng lên

từ giống gốc

 Sơ chế nguyên liệu

Sơ chế nguyên liệu là một trong nhũng bước ít nhiều ảnh hưởng tới

hiệu quả của quá trình compost Trước khi tiến hành ủ ta cần tính toán lượngnguyên liệu cần dùng cho từng loại theo công thức ủ nhất định đã chọn đểđạt được tỉ lệ cacbon/nito thích hợp qua đó mang lại hiệu quả ủ tốt nhất Sau

đó tiến hành các bước sơ chế như sau tùy loại nguyên liệu:

Đối với nguyên liệu có kích thước lớn thì ta cần chẻ nhỏ ra để tăngdiện tích bề mặt tiếp xúc với không khí và nước qua đó tăng cường hoạtđộng vi sinh vật tại nguyên liệu Những nguyên liệu giàu nước thì ta nên

phơi làm héo trước khi ủ Với nguyên liệu giàu chất xơ và có độ cứng caothì ta nên dập nát chúng trước khi tiến hành tạo đống ủ.

 Một yếu tố khác

Người ta có thể dùng vôi để phá vỡ cấu trúc lignin của tế bào thực vậtqua đó giúp cho quá trình phâu hủy chung diễn ra thuận lợi hơn Tuy nhiêntrong một số trường hợp khuyến cáo dùng vôi có thể sẽ làm mất hàm lượngnito

PHẦN III

ĐỐI TƯỢNG - NỘI DUNG - VẬT LIỆU VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Phân lợn lấy từ trại lợn Đa tốn- Gia lâm- Hà nội.

- Xác cá tại Trung tâm Nghiên cứu Vịt Đại xuyên- Phú xuyên- Hà nội

3.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Xác định nhiệt độ đống phân sau khi ủ.

- Xác định độ ẩm của mẫu nguyên liệu ban đầu và mẫu sau khi ủ ở cácgiai đoạn khác nhau

- Xác định đặc tính lý hóa của nguyên liệu compost và sản phẩmcompost sau 30 ngày ủ

- Kiểm tra một số chỉ tiêu vi sinh vật trong mẫu nguyên liệu ban đầu:

+ Xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí, tổng số Coliform, tổng số vi

khuẩn hiếu khí sinh nha bào của vi khuẩn ưa nhiệt ôn hòa và vi khuẩn chịu nhiệt

+ Định tính Salmonella.

- Kiểm tra một số chỉ tiêu vi sinh vật trong đống phân ủ một số giaiđoạn khác nhau:

+ Xác định tổng số vi khuẩn hiếu khí, tổng số Coliform, tổng số vi

khuẩn hiếu khí sinh nha bào của vi khuẩn ưa nhiệt ôn hòa và vi khuẩn chịu nhiệt

- Khối lượng phân và trấu/mùn cưa cho đống ủ

3.3.2 Các loại môi trường.

Sử dụng các loại môi trường đặc trưng để phân lập Coliform,

Coliform phân, E.coli, Salmonella: Nước thịt, EMB, Brilliant,

MacConkey…

3.3.3 Máy móc thiết bị

Các loại máy móc thông dụng trong phòng thí nghiệm của Bộ mônThú y Cộng đồng- Khoa Thú y

3.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.4.1 Phương pháp xác định tỉ lệ nguyên liệu

- Khối lượng phân cần dùng là: a (đơn vị khối lượng).

- Khối lượng trấu/mùn cưa cần dùng là: b (đơn vị khối lượng)

- Ma, Mb là độ ẩm lần lượt của phân và trấu/mùn cưa

- Na, Nb là tỉ lệ nito lần lượt của phân và trấu/mùn cưa

- Ra, Rb là tỉ lệ cacbon/nito lần lượt của phân và trấu/mùn cưa

- R là tỉ lệ cacbon/nito hỗn hợp đòi hỏi

a=

Nb

Na x

R−Rb Ra−R x

1−Mb 1−Ma

3.4.2 Phương pháp xác định độ ẩm của hỗn hợp

M=

a Ma+b.Mb a+b

- M : Độ ẩm của hỗn hợp

- Ma: Độ ẩm của phân

- Mb: Độ ẩm của trấu/mùn cưa

- a:b = Phân : Trấu/mùn cưa

3.4.3 Phương pháp xác định lượng nước thêm vào để tạo độ ẩm theo yêu cầu.

- Tỉ lệ khối lượng phân và trấu/mùn cưa cần phối hợp để đạt được tỉ lệcacbon/nito theo yêu cầu M là a (đơn vị khối lượng phân) và b (đơn vị khốilượng trấu/mùn cưa)

- Hỗn hợp (a+b)(đơn vị khối lượng) cần Y lít nước để đạt độ ẩm theoyêu cầu M Y được tính theo công thức sau:

- Thí nghiệm được bố trí thành 2 lô:

Ảnh1: Lô TN tại Khoa Thú y- ĐHNN- HN Ảnh2: Lô TN tại TTNC Vịt Đại

xuyên-Phú xuyên- Hà nội.

Hình 3.1: Hình ảnh các lô thí nghiệm.

 Lớp đáy là trấu/mùn cưa dày 10cm

 Lớp tiếp theo là phân dày 30cm

 Lớp trấu/mùn cưa 10cm (Trộn đều với phân)

 Lớp phân dày 30cm

 Lớp trấu/mùn cưa 10cm (Trộn đều với phân)

 Lớp trên cùng phủ trấu/mùn cưa

- Tưới ẩm để tạo độ ẩm thích hợp ban đầu 40%- 60%

3.4.5 Phương pháp xác định nhiệt độ

- Dụng cụ : Sử dụng nhiệt kế điện tử

- Cách xác định: Nhiệt độ được lấy tại 2 vị trí: cách lớp bề mặt 50cm

và lớp vỏ trấu bên ngoài (5cm), vào hai thời điểm trong ngày (9h sáng và16h chiều) Mỗi lô thí nghiệm đo ở 3 vị trí lấy nhiệt độ trung bình Nhiệt độ

ở vỏ ngoài đống ủ được xác định bằng cách đặt nhiệt kế vào giữa lớp vỏ trấungoài cùng Nhiệt độ của đống ủ xác định bằng cách gạt lớp phân và trấubên ngoài ra cắm sâu nhiệt kế vào tâm đống

- Sau khi đặt nhiệt kế vào vị trí cần xác định nhiệt độ để một thời gianđợi nhiệt độ ổn định thì lấy giá trị nhiệt độ đó

Ngoài ra cần phải đo nhiệt độ không khí vào mỗi thời điểm xác địnhnhiệt độ đống ủ để lấy căn cứ theo dõi và so sánh sự tăng giảm của nhiệt độđống ủ so với nhiệt độ của môi trường

3.4.6 Phương pháp xác định độ ẩm

 Lấy mẫu: Lấy một lượng mẫu thích hợp từ trung tâm của đống ủ cho vàotúi Plastic và đưa túi vào phòng thí nghiệm

 Cách làm:

- Sấy cốc đong đến khối lượng không đổi sau đó cân 100g mẫu cho vào cốc

- Sấy mẫu phân tích ở nhiệt độ 105oC trong 24h, cho đến khi số lượng 2 lầncân đã ổn định sau khi sấy Độ ẩm của mẫu sẽ được tính theo công thức:

m1 - m2

Trong đó: m1: khối lượng cốc và mẫu trước khi sấy

m2: khối lượng cốc và mẫu trước khi sấy

m: khối lượng mẫu phân tích

- Kết quả phân tích là giá trị trung bình số học của các kết quả của 2 lầnphân tích lặp lại song song (TCN 302- 97)

3.4.7 Phương pháp xác định Nito tổng số (phương pháp Kjeldahl)

- Dùng axit H2SO4 và hỗn hợp xúc tác để phân tích chất hữu cơ trong mẫu R- CH(NH2)-COOH + H2SO4 => CO2 + H2O + (NH4)2SO4

- Dùng NaOH đặc để tách NH3 ra khỏi mẫu

(NH4)2SO4 + 2NaOH => Na2SO4 + 2NH3 +2H2O

- Chưng cất và thu nhận vào dung dịch H2SO4 0,1N

NH3 + H2SO4 => (NH4)2SO4 + H2SO4 (dư)

- Sau thời gian chưng cất dùng NaOH 0,1N để chuẩn độ lượng của

H2SO4 dư Từ đó tính ra được lượng Nito trong mẫu

3.4.8 Phương pháp xác định cacbon tổng số.

- Xác định hàm lượng vật chất khô (W105) bằng cách sấy ở 105oC mẫuđến khi khối lượng không đổi

- Xác định hàm lượng các chất không phải là hợp chất hữu cơ (W550) bằngcách đốt ở 550OC để thu được cặn tro còn lại chính là lượng các chất này.

- Xác định hàm lượng % hợp chất hữu cơ theo công thức sau:

OM% =

W 105−W 550

W 105 Trong đó OM% là % hợp chất hữu cơ

- Lượng cacbon tổng số tính bằng công thức sau:

Ctổng số = OM%.0,5

3.4.9 Phương pháp xác định pH.

- Pha loãng mẫu với nước cất thành dung dịch có độ pha loãng 10-1

- Lắc 30 phút sau đó để yên tĩnh trong 1 giờ

- Đo bằng pH meter Maria E.silva.luis T.lemos (2009)

3.4.10 Phương pháp xác định lượng P 2 O 5

- Mẫu sau khi đốt thành tro thì photpho có dạng P2O5 Khi tác dụngvới nước thì tạo thành axit H3PO4 để tạo thành kết tủa photpho molipdat

- Dùng NaOH dư dể hòa tan kết tủa này

- Dùng H2SO4 để tính được lượng NaOH dư từ đó tính được % P trongmẫu

Đối với mẫu trong đống ủ: Sử dụng Pank vô trùng lấy một lượng mẫuthích hợp ở tâm đống ủ cho vào túi Polyeste và đưa vào phòng thí nghiệm.

3.4.11.2 Xử lý mẫu

Đối với mẫu trấu: Cân 10g trấu cho vào cốc đong sau đó cho vào cốc

vừa đủ 100ml nước sinh lý 0.85% Dùng đũa thủy tinh khuấy đều, lắc quamáy lắc trong thời gian 30 phút, lọc qua vải gạc ta thu được mẫu ở bậc phaloãng 10-1 sau đó tiến hành pha loãng

Đối với mẫu phân ban đâu và mẫu trong đống ủ : Cân 1g mẫu và chovào ống nghiệm nhựa vô trùng có nắp đậy Sau đó cho nước sinh lý vào vừa

đủ 10ml rồi làm đồng nhất mẫu ta cũng thu được mẫu ở bậc pha loãng 10-1