Ảnh hưởng của các phương pháp tiền xử lý sinh học lục bình Eichhornia crassipes lên khả năng sinh khí biogas trong ủ yếm khí theo mẻ có phối trộn phân heo.. 1.4 Những đóng góp mới của lu
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành: Môi trường đất và nước
Trang 2CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
Người hướng dẫn chính: PGS.TS Nguyễn Hữu Chiếm
Người hướng dẫn phụ: Prof Dr Kjeld Ingvorsen
Luận án được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp Trường Họp tại:
Vào lúc … giờ … ngày … tháng … năm …
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Trang 3CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ
Trần Sỹ Nam, Nguyễn Thị Huỳnh Như, Nguyễn Hữu Chiếm, Nguyễn Võ Châu Ngân, Lê
Hoàng Việt và Kjeld Ingvorsen, 2014 Ước tính lượng và các biện pháp xử lý rơm rạ ở một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ và Môi trường, số 32 87-93
Trần Sỹ Nam, Nguyễn Phương Chi và Nguyễn Võ Châu Ngân, 2014 Khảo sát sinh trưởng
của cây lục bình (Eichhornia crassipes) trên các thủy vực khác nhau Vai trò Khoa học – Công Nghệ trong sự phát triển kinh tế - xã hội NXB Nông nghiệp 15-20 ISBN 978-604-60-1858-2
Trần Sỹ Nam, Võ Thị Vịnh, Nguyễn Hữu Chiếm, Nguyễn Võ Châu Ngân, Lê Hoàng Việt
và Kjeld Ingvorsen, 2014 Sử dụng rơm làm nguyên liệu bổ sung nâng cao năng suất sản xuất khí sinh học Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn - Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn số 15 65-73
Trần Sỹ Nam, Nguyễn Phương Chi, Nguyễn Hữu Chiếm, Lê Hoàng Việt, Nguyễn Võ Châu
Ngân và Kjeld Ingvorsen, 2015 Ảnh hưởng của các phương pháp tiền xử lý sinh học lục bình (Eichhornia crassipes) lên khả năng sinh khí biogas trong ủ yếm khí theo mẻ có phối trộn phân heo Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ Số chuyên đề: Môi trường và Biến đổi khí hậu (2015)102-110
Tran Sy Nam, Huynh Cong Khanh, Huynh Van Thao, Nguyen Vo Chau Ngan, Le Hoang
Viet, Nguyen Huu Chiem and Kjeld Ingvorsen, 2015 Biogas production from rice straw and water hyacinth – the effect of mixing in semi-continuous reactors Journal of Science and Technology, Vietnam Academy of Science and Technology, Vol 53(3A): 217-222
Tran Sy Nam, Huynh Van Thao, Huynh Cong Khanh, Nguyen Vo Chau Ngan, Le Hoang
Viet, Nguyen Huu Chiem and Kjeld Ingvorsen, 2015 The components of volatile fatty acids in semi- continuous anaerobic co-digestion of rice straw and water hyacinth and pig manure Journal of Science and Technology, Vietnam Academy of Science and Technology, Vol 53 (3A): 229-234
Trần Sỹ Nam, Huỳnh Văn Thảo, Huỳnh Công Khánh, Nguyễn Võ Châu Ngân, Nguyễn
Hữu Chiếm, Lê Hoàng Việt và Kjeld Ingvorsen, 2015 Đánh giá khả năng sử dụng rơm
và lục bình trong ủ yếm khí bán liên tục – ứng dụng trên túi ủ biogas polyethylene với quy mô nông hộ Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ phần A: Khoa học Tự nhiên, Công nghệ và Môi trường, số 36 27-35
Nguyen Vo Chau Ngan, Tran Sy Nam, Nguyen Huu Chiem, Le Hoang Viet and Kjeld
Ingvorsen, 2015 Effects of C/N rations on anaerobic co-digestion of pig manure and local biomass in the Mekong delta Journal of Science and Technology, Vietnam Academy of Science and Technology, Vol 53(3A): 223-228
Nguyen Vo Chau Ngan, Tran Sy Nam, Nguyen Huu Chiem, Le Hoang Viet, Nguyen Thi
Thuy, Kjeld Ingvorsen, 2015 Paddy straw application for energy production to reduce
in situ straw burning in the Mekong delta of Vietnam In International conference on Solid Wastes 2015: Knowledge transfer for Sustainable resource management in at Hong Kong Baptist University, Hong Kong SAR, P.R China, ISBN 978-988-19988-9-7
Trang 4Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của luận án
Rơm và lục bình là hai nguồn sinh khối phổ biến và có tiềm năng ở đồng bằng sông Cửu Long nhưng không được sử dụng hiệu quả Phần lớn rơm được loại
bỏ khỏi đồng ruộng bằng cách đốt bỏ, cày vùi hoặc được sử dụng để ủ phân Lục bình phát triển nhanh, dày đặc trên sông, hồ và các kênh rạch; gây hại đời sống thủy sinh, cản trở giao thông đường thủy và nuôi trồng thủy sản Đây là nguồn sinh khối tiềm năng để tạo khí sinh học và tăng cường khả năng sản xuất năng lượng phi tập trung ở các cộng đồng nông thôn, nơi có nhiều túi ủ khí sinh học qui mô nhỏ đã đi vào hoạt động nhưng kém hiệu quả do sự thiếu hụt về phân gia súc Trong các giai đoạn tái đàn gia súc hoặc dịch bệnh xuất hiện thì sự thiếu hụt của phân gia súc là một trong những hạn chế chính của việc phát triển biogas ở đồng bằng sông Cửu Long Trong khi đó, như đã trình bày ở trên, rơm và lục bình là hai nguồn sinh khối phổ biến và có tiềm năng ở đồng bằng sông Cửu Long nhưng không được sử dụng hiệu quả Sự bổ sung rơm và lục bình đặc biệt thích hợp để tăng cường khả năng sản xuất năng lượng phi tập trung ở các cộng đồng nông thôn, nơi có nhiều túi ủ khí sinh học qui mô nhỏ đã đi vào hoạt động nhưng kém hiệu quả do sự thiếu hụt về phân gia súc Do vậy, luận án đã được thực hiện với mong muốn tìm ra phương pháp đơn giản, có khả năng áp dụng ở điều kiện nông hộ để chuyển đổi rơm và lục bình thành khí sinh học ở đồng bằng sông Cửu Long
học từ rơm và lục bình trong điều kiện in vitro;
- Thử nghiệm sử dụng rơm và lục bình để sản xuất khí sinh học trên mô hình
túi ủ polyethylene (PE) ở quy mô nông hộ trong điều kiện in vivo
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu chỉ khảo sát lượng rơm và các biện pháp xử lý sau thu hoạch ở hai vụ lúa Đông Xuân và Thu Đông ở 04 tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Kiên Giang
và Cần Thơ Nghiên cứu chỉ tập trung đánh giá ảnh hưởng của các biện pháp tiền
xử lý sinh học đơn giản, kích cỡ nguyên liệu nạp, tỷ lệ phối trộn của rơm/lục bình
Trang 5- 2 -
với phân heo theo phương pháp ủ yếm khí theo mẻ và ủ yếm khí bán liên tục trong
điều kiện in vitro; thử nghiệm ứng dụng trên ủ biogas polyethylene (PE) ở nông hộ trong điều kiện in vivo
1.4 Những đóng góp mới của luận án
- Đã xác định được tiền xử lý bằng nước thải sau biogas và bằng nước bùn đáy
ao là phương pháp tiền xử lý đơn giản có thể được ứng dụng trong tiền xử lý rơm và lục bình giúp đẩy nhanh quá trình sinh khí và sản lượng khí sinh học
trong điều kiện in vitro
- Nghiên cứu cho thấy kích cỡ của rơm và lục bình từ không cắt giảm đến 1cm
không ảnh hưởng lớn đến khả năng sinh khí của vật liệu trong điều kiện in vitro
- Đã xác định được tỷ lệ phối trộn 50% - 60% rơm với 50% phân heo có tổng lượng khí tích dồn cao hơn các tỷ lệ phối trộn khác Đối với lục bình thì tỷ lệ
phối trộn này là 40% - 60% trong điều kiện in vitro
- Nghiên cứu cho thấy sử dụng rơm và lục bình làm nguyên liệu nạp bổ sung với tỷ lệ 50% (tính theo VS) ở quy mô nông hộ trên túi ủ polyethylene không ảnh hưởng đến khả năng sinh khí, hiệu suất của túi so với túi ủ truyền thống nạp hoàn toàn bằng phân heo
1.5 Ý nghĩa thực tiễn
Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể sử dụng rơm và lục bình để sản xuất khí sinh học trên mô hình túi ủ polyethylene (PE) trong điều kiện thiếu hụt nguồn nguyên liệu nạp Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng được trong điều kiện thực tế giúp mô hình khí sinh học được duy trì ổn định và tận dụng các nguồn sinh khối
để tạo ra nguồn năng lượng sạch (biogas)
Trang 6Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Nội dung nghiên cứu
- Phỏng vấn nông hộ trồng lúa về lượng dư thừa rơm, các biện pháp xử lý rơm
và thu mẫu rơm, lúa ước tính lượng rơm phát sinh;
- Bố trí thí nghiệm theo dõi sự tăng trưởng của lục bình ở các thủy vực phổ biến ở nông hộ;
- Bố trí thí nghiệm theo phương pháp ủ yếm khí theo mẻ trong điều kiện in vitro để xác định ảnh hưởng của phương pháp tiền xử lý, kích cỡ của rơm và lục bình, tỷ lệ phối trộn lên hiệu suất sinh khí và chất lượng khí sinh học;
- Thực hiện thí nghiệm đánh giá khả năng sản xuất khí sinh học của rơm và lục
bình theo phương pháp nạp bán liên tục trong điều kiện in vitro;
- Đánh giá khả năng sử dụng rơm và lục bình trong ủ yếm khí bán liên tục – thử
nghiệm trên túi ủ biogas polyethylene (PE) ở nông hộ trong điều kiện in vivo
2.2.2 Khảo sát sự phát triển của lục bình ở các thủy vực khác nhau
Thí nghiệm khảo sát sự tăng trưởng của lục bình được thực hiện trên bốn thủy vực khác nhau gồm sông, kênh dẫn nước, ao nuôi cá và mương vườn tại
ấp Mỹ Phụng, xã Mỹ Khánh, huyện Phong Điền, thành phố Cần Thơ Mỗi thủy vực bố trí 3 ô thí nghiệm với diện tích 2m x 2m, mỗi ô bố trí 10 cây lục bình Trọng lượng tươi của lục bình được xác định theo chu kỳ 7 ngày/lần và thu liên tục trong 6 tuần Sau khi kết thúc thí nghiệm lục bình được thu mẫu để xác định trọng lượng khô
Trang 7- 4 -
2.2.3 Xác định ảnh hưởng của phương pháp tiền xử lý và kích cỡ của rơm và lục bình lên hiệu suất sinh khí và chất lượng khí sinh học
a) Xác định ảnh hưởng của phương pháp tiền xử lý rơm và lục bình
Dựa vào điều kiện thực tế tại các nông hộ vùng đồng bằng sông Cửu Long, nghiên cứu đã chọn 04 loại nước để tiền xử lý vật liệu gồm nước máy (1); nước thải biogas (2); nước bùn đáy ao (3) và nước ao (4) Đây là các nguồn nước sẵn có trong điều kiện nông hộ và có thể được sử dụng để tiền xử lý vật liệu nhằm đẩy nhanh quá trình thủy phân đồng thời bổ sung nguồn vi sinh vật ban đầu cho quá trình phân hủy yếm khí
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 9 nghiệm thức, mỗi nghiệm thức được bố trí 5 lần lặp lại với tỷ lệ phối trộn rơm với phân heo và lục bình với phân heo là 50:50 (%), với kích cỡ vật liệu nạp là 10 cm Thí nghiệm được thực hiện theo phương pháp ủ yếm khí theo mẻ với thể tích ủ là 17 L Nguyên liệu nạp cho mỗi bình ủ được tính toán dựa trên hàm lượng chất rắn bay hơi (VS), tỷ lệ nguyên liệu nạp được tính toán cho thí nghiệm là 1g VS.L-1.ngày-1
b) Xác định ảnh hưởng của các kích cỡ rơm và lục bình
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên trong điều kiện phòng thí nghiệm với 9 nghiệm thức mỗi nghiệm thức được lặp lại 5 lần với 3 loại vật liệu bao gồm rơm (gồm 4 kích thước 1 cm, 10 cm, 20 cm và không cắt), lục bình (gồm
4 kích thước 1 cm, 10 cm, 20 cm và không cắt) và phân heo Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên trong bình ủ 21 lít Rơm và lục bình được phối trộn với phân heo theo tỷ lệ 50:50 (%VS) theo phương pháp ủ yếm khí theo mẻ Lượng khí sinh ra hàng ngày của mỗi mẻ ủ được trữ trong túi nhôm để xác định tổng thể tích khí và nồng độ khí CH4
2.2.4 Xác định ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn của phân heo, rơm và lục bình lên hiệu suất sinh khí biogas và chất lượng biogas
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 13 nghiệm thức ở các tỷ lệ nạp nguyên liệu rơm và lục bình phối trộn với phân heo khác nhau Nguyên liệu nạp được tính toán trên cơ sở VS cho 45 ngày nạp, lượng VS chứa trong mỗi bình
là 765 g VS và theo dõi liên tục trong 60 ngày Trước khi tiến hành ủ yếm khí, rơm
và lục bình được tiền xử lý bằng nước thải biogas trong 5 ngày, mỗi ngày nguyên liệu được trộn đều Các yếu tố môi trường trong mẻ ủ gồm pH, nhiệt độ và thế oxy hóa khử được đo trực tiếp trong các bình ủ vào mỗi ngày Tổng thể tích khí và thành phần khí sinh học được tiến hành đo đạc và ghi nhận hàng ngày
Trang 82.2.5 Đánh giá khả năng sản xuất khí sinh học của rơm và lục bình trong thí nghiệm ủ theo phương pháp bán liên tục
Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 10 nghiệm thức rơm phối trộn với phân heo (100%; 50% + 50%), lục bình phối trộn phân heo (100%; 50% + 50%) và 100% PH khuấy trộn và không khuấy trộn Mỗi nghiệm thức được lặp lại
3 lần trên bộ ủ yếm khí bán liên tục với thể tích ủ là 50 L Nguyên liệu nạp được tính toán trên cơ sở VS với 1 gVS.m-3.ngày-1, lượng VS nạp vào hệ thống mỗi ngày
là 50 g, với thời gian lưu tồn 30 ngày Khuấy trộn được thực hiện 1 lần trong ngày với thời gian khuấy trộn 1 phút Rơm và lục bình được tiền xử lý trước 5 ngày trong nước thải biogas trước khi nạp vào trong hệ thống Các yếu tố môi trường trong mẻ ủ gồm pH, nhiệt độ và thế oxy hóa khử được đo đạc hàng ngày Hàm lượng a-xít béo bay hơi (VFAs) được thu và đo đạc theo chu kỳ 5 ngày/lần Tổng thể tích khí và thành phần khí sinh học được tiến hành đo đạc mỗi ngày
2.2.6 Đánh giá khả năng sử dụng rơm và lục bình trong ủ yếm khí bán liên tục
- ứng dụng trên túi ủ biogas polyethylene với quy mô nông hộ
Nghiên cứu được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với 5 nghiệm thức trong túi nhựa PE - là một trong những túi biogas phổ biến ở đồng bằng sông Cửu Long, với đường kính 0,86 m, chiều dài 10 m Nguyên liệu nạp được tính toán trên cơ sở VS với 1 kgVS.m-3.ngày-1, hàng ngày lượng VS nạp vào trong hệ thống là 4,24 kg Thời gian lưu nước cho hệ thống là 30 ngày Nguyên liệu được tiền xử lý bằng nước thải sau túi ủ biogas trong 5 ngày trước khi tiến hành ủ yếm khí pH của mỗi túi ủ được đo đạc hàng ngày tại đầu vào và đầu ra của hệ thống Hàm lượng VFAs được thu ở đầu vào và đầu ra của hệ thống theo chu kỳ 2 ngày/lần Thể tích khí sinh ra và thành phần khí được đo đạc theo chu kỳ 2 ngày/lần
Trang 9- 6 -
Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ước tính lượng rơm dư thừa và một số biện pháp xử lý rơm ở đồng bằng sông Cửu Long
Kết quả khảo sát được trình bày ở Bảng 3.1 cho thấy có 6 biện pháp xử lý rơm được người dân lựa chọn là: đốt rơm trên đồng, vùi trong đất, trồng nấm, bán, chăn nuôi và cho rơm Ở vụ Đông Xuân có 4 hình thức xử lý rơm là đốt rơm, trồng nấm, bán và cho rơm Trong đó, có 98,23% số hộ khảo sát là đốt rơm sau thu hoạch, 0,99% là trồng nấm, 0,73% hộ bán rơm và 0,06% hộ là cho rơm Kết quả nghiên cứu cho thấy đốt rơm là biện pháp được sử dụng phổ biến nhất ở vụ Đông Xuân
Bảng 3.1: Các hình thức xử lý rơm phổ biến qua các mùa vụ
Diện tích (ha)
Tỷ lệ (%)
Diện tích (ha)
Tỷ lệ (%) Bán 6,24 0,73 10,92 1,27 25,03 2,92 Đốt 842,31 98,23 768,98 89,67 463,89 54,1 Trồng nấm 8,45 0,99 10,79 1,26 69,81 8,14 Vùi trên ruộng - - 57,01 6,65 223,78 26,1 Cho 0,52 0,06 9,69 1,13 14,11 1,65 Chăn nuôi - - 0,13 0,02 3,12 0,36
Bỏ trên ruộng - - - - 57,78 6,74
Kết quả ước tính lượng rơm dư thừa trên đồng ruộng cần phải xử lý ở đồng bằng sông Cửu Long năm 2011 vào khoảng 26,23 triệu tấn/năm, trong đó khoảng 20,9 triệu tấn/năm là người dân đốt Kết quả điều tra cho thấy đa số nông dân đều
có khuynh hướng giữ nguyên tập quán đốt rơm trong những năm tiếp theo
Bảng 3.2: Sản lượng lúa và ước tính lượng rơm phát sinh
Sản lượng lúa *
Lượng rơm
Sản lượng lúa *
Lượng rơm Kiên Giang 0,20 0,20 1,99 1,96 3,94 3,94 Đồng Tháp - - 1,48 1,36 3,10 2,86 Cần Thơ - - 0,64 0,82 1,29 1,68
An Giang 0,02 0,03 1,77 2,26 3,84 4,78 ĐBSCL 1,62 1,88 10,48 11,70 23,19 26,23
Bên cạnh lượng rơm dư thừa ở đồng bằng sông Cửu Long thì lục bình là một nguồn sinh khối dồi dào Nếu rơm chỉ có tập trung vào thời gian thu hoạch lúa thì lục bình là vật liệu sẵn có ở hầu hết các nông hộ vùng đồng bằng sông Cửu Long Do đó, lục bình là một nguồn sinh khối tiềm năng có khả năng ứng dụng để sản xuất khí sinh học Trong trường hợp thiếu hụt nguồn nguyên liệu nạp thì lục bình có thể được sử dụng để bổ sung cho túi ủ/hầm ủ nhằm duy trì tính ổn định của mô hình khí sinh học
Do đó, cần có những nghiên cứu tận dụng được sự tăng trưởng sinh khối nhanh của
Trang 10lục bình để bổ sung cho túi ủ trong điều kiện thiếu hụt nguồn nguyên liệu nạp mà khơng cần phải tốn nhiều nhân cơng trong việc thu gom
3.2 Khảo sát sự phát triển của lục bình ở các thủy vực khác nhau
Kết quả nghiên cứu cho thấy trọng lượng tươi của LB khi bố trí thí nghiệm
dao động trong khoảng từ 0,41 – 0,44 kg/m2 và đạt 1,3 – 6,9 kg/m2 sau 6tuần Sự gia tăng trọng lượng của LB sau 6 tuần ở kênh dẫn nước, ao nuơi cá và mương vườn là cao nhất với trọng lượng vật chất khơ lần lượt là 634, 804 và 603 gDM/m2 Trong khi đĩ lục bình trên sơng chỉ đạt 162 gDM/m2 (Hình 3.1)
Ao nuôi cá Mương
a ab b
c ns
Hình 3.1: Sự tăng trưởng trọng lượng của lục bình trên các loại hình thủy vực
Ghi chú: các cột cĩ mẫu tự giống nhau thì khơng khác biệt cĩ ý nghĩa thống kê 5% theo phép thử Duncan
Qua kết quả nghiên cứu sự tăng trưởng của lục bình cho thấy, trung bình lượng DM của lục bình gia tăng 19,1 g.m-2.ngày-1 đối với thủy vực ao, trong đĩ thành phần VS của lục bình chiếm 83,6 % TS (Carina and Cecilia, 2006), trung bình lượng VS gia tăng từ 16 g.m-2
.ngày-1 Với năng suất sinh khí của lục bình dao động từ 200 – 300 L.kgVS-1 (O’Sullivan et al., 2010; Rajendran et al., 2012) thì sự
tăng trưởng của lục bình cĩ thể cung cấp từ 3,2 – 4,8 L khí sinh học.m-2.ngày-1 Nếu hộ gia đình 4 người với nhu cầu đun nấu từ khí sinh học 300 – 500 L.ngày-1
, thì với diện tích từ 62 – 156 m2 lục bình cĩ thể cung cấp lượng khí sinh học đủ dùng cho hộ gia đình
3.3 Xác định ảnh hưởng của phương pháp tiền xử lý sinh học và kích thước vật liệu rơm và lục bình lên hiệu suất sinh khí biogas
3.3.1 Ảnh hưởng của các phương pháp tiền xử lý rơm và lục bình
a Thể tích khí mê-tan tích dồn
Kết quả nghiên cứu cho thấy tổng thể tích khí mê-tan tích dồn trong 60 ngày của các nghiệm thức rơm dao động từ 63,1 đến 111,3 lít (Hình 3.2) Trong đĩ nghiệm thức 100% phân heo cho tổng lượng khí tích dồn thấp nhất (63,1 lít) Tất
Trang 11- 8 -
cả các nghiệm thức tiền xử lý đều có tổng thể tích khí tích dồn cao hơn nghiệm thức 100% phân heo (p<0,05) với lượng khí tích dồn lần lượt là 111,3L; 103,8L; 110,7L; 107,1L tương ứng với tiền xử lý rơm bằng nước thải biogas; tiền xử lý bằng nước máy; tiền xử lý bằng nước bùn đáy ao; tiền xử lý bằng nước ao Trong giai đoạn 45 ngày đầu, rơm được tiền xử lý bằng nước thải biogas và bùn đáy ao cho lượng khí mê-tan tích dồn cao hơn so với các nghiệm thức khác Trong đó, tổng lượng khí mê-tan tích dồn ở ngày 45 có sự khác biệt rõ giữa các phương pháp tiền xử lý (p<0,05) Rơm được tiền xử lý bằng nước thải biogas và nước bùn đáy
ao cho lượng khí tích dồn cao nhất, khác biệt có ý nghĩa so với tiền xử lý bằng nước ao và nước máy (p<0,05)
Tiền xử lý rơm bằng nước thải biogas có tổng lượng khí mê-tan tích dồn đến ngày 60 không khác biệt so với tiền xử lý bằng nước bùn đáy ao và nước ao (p>0,05) nhưng khác biệt với các nghiệm thức tiền xử lý bằng nước máy (Hình 3.2) Kết quả cho thấy tiền xử lý bằng nước thải biogas và bùn đáy ao là hai phương pháp có thể được ứng dụng trong tiền xử lý rơm tốt hơn các phương pháp tiền xử lý còn lại Phối trộn rơm với phân heo theo tỷ lệ 50%/50% nâng cao được tổng lượng khí sinh ra so với việc chỉ sử dụng phân heo 100% (p<0,05)
a
ab b b c
a a ab b c
a ab b c
a a ab b
c
Hình 3.2: Thể tích khí mê-tan tích dồn của các nghiệm thức tiền xử lý rơm sau 60 ngày
Ghi chú: các cột có mẫu tự giống nhau thì không khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% theo phép thử Duncan
Kết quả nghiên cứu cho thấy các nghiệm thức có vật liệu được tiền xử lý bằng nước bùn đáy ao và nước thải biogas đều có khả năng sinh khí nhanh hơn các nghiệm thức tiền xử lý bằng nước ao và nước máy Cả hai phương pháp tiền xử lý bằng nước thải biogas và nước bùn đáy ao đều sinh khí mê-tan từ các ngày đầu của quá trình ủ, nhờ hệ vi sinh vật sẵn có trong nước thải biogas và nước bùn đáy ao thúc đẩy nhanh quá trình sinh khí Giai đoạn sinh khí tập trung của các nghiệm thức chủ yếu từ ngày thứ 7 đến ngày thứ 20
Trang 12Kết quả nghiên cứu cho thấy tổng lượng khí mê-tan tích dồn trong 60 ngày giữa các nghiệm thức lục bình dao động từ 63,1 – 136,1 L (Hình 3.3) Trong đĩ, tiền xử lý lục bình bằng nước bùn đáy ao cho tổng thể tích khí cao nhất với 136,1
L, nghiệm thức ủ 100% phân heo cho thể tích sinh ra thấp nhất (63,1 L) Các nghiệm thức tiền xử lý bằng nước thải biogas, nước máy và nước ao cĩ các giá trị tổng khí tích dồn lần lượt là 124,2, 127,6 và 114,7 L Ở thời điểm 30 ngày, thể tích khí mê-tan tích dồn của các bình ủ tiền xử lý bằng bùn đáy ao là cao nhất, khác biệt
so với các nghiệm thức khác (p<0,05) Điều này cho thấy lục bình được tiền xử lý bằng bùn đáy ao giúp đẩy nhanh quá trình tạo khí hơn so với các phương pháp tiền
xử lý khác Kết quả thống kê tại thời điểm kết thúc thí nghiệm (60 ngày) cho thấy tổng thể tích khí tích dồn của nghiệm thức tiền xử lý lục bình bằng nước bùn đáy
ao cao hơn so với tiền xử lý bằng nước thải biogas, nước máy, nước ao và 100% phân heo (p<0,05) Việc phối trộn lục bình với phân heo trong ủ yếm khí đã làm gia tăng thể tích khí sinh ra so với chỉ ủ một loại nguyên liệu là 100% PH (p<0,05) Ở giai đoạn đầu của quá trình ủ yếm khí, do mật độ vi sinh vật yếm khí hiện diện trong nước bùn đáy ao cao hơn so với các dung dịch tiền xử lý khác nên tốc độ phân hủy và tạo khí mê-tan nhanh hơn so với các nghiệm thức khác Kết quả nghiên cứu cho thấy ở tất cả các thời điểm, tiền xử lý lục bình bằng nước bùn đáy ao là phương pháp cho kết quả tổng lượng khí mê-tan tích dồn cao hơn các nghiệm thức cịn lại
Nước máy Nước thải biogas Nước ao Nước bùn đáy ao Phân heo
a b
c cd
a b c d e
a b b c d
a b b c
d
Hình 3.3: Thể tích khí mê-tan tích dồn của các nghiệm thức tiền xử lý lục bình sau 60 ngày
Ghi chú: các cột cĩ mẫu tự giống nhau thì khơng khác biệt cĩ ý nghĩa thống kê 5% theo phép thử Duncan
b) Năng suất sinh khí mê-tan
Năng suất sinh khí mê-tan của các nghiệm thức rơm phối trộn với phân heo dao động trong khoảng từ 234 – 370 L CH4.kgVS-1phân hủy, trong đĩ cao nhất là tiền
xử lý bằng nước bùn đáy ao và thấp nhất là nghiệm thức 100% phân heo Các nghiệm thức rơm tiền xử lý bằng nước máy, nước thải biogas và nước ao với các
