NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HÓA CHẤT TINH CHẾ LÀM PHÂN BÓN

i NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HÓA CHẤT TINH CHẾ LÀM PHÂN BÓN Tác giả NGUYỄN NHẬT HUỲNH MAI Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Kỹ thu

i

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HÓA CHẤT

TINH CHẾ LÀM PHÂN BÓN

Tác giả

NGUYỄN NHẬT HUỲNH MAI

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành

Kỹ thuật Môi trường

Giáo viên hướng dẫn

TS LÊ QUỐC TUẤN

Tháng 7 năm 2011

ii

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN

Khoa : Môi trường và Tài nguyên

Ngành : Kỹ thuật môi trường

Họ và tên : NGUYỄN NHẬT HUỲNH MAI Lớp : DH07MT

1 Tên đề tài

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

HÓA CHẤT TINH CHẾ LÀM PHÂN BÓN

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 15 tháng 03 năm 2011

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ khóa luận: 30 tháng 06 năm 2011

5 Họ và tên giáo viên hướng dẫn: TS.LÊ QUỐC TUẤN

Ngày 15 tháng 03 năm 2011

Giáo viên hướng dẫn

iii

Với tất cả lòng kính trọng và biết ơn, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Khoa Môi trường và Tài nguyên – Trường Đại học Nông Lâm TPHCM, là những người đã tận tình truyền đạt những kiến thức hữu ích và quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường

Xin chân thành cảm ơn TS Lê Quốc Tuấn, người thầy đã dành nhiều thời gian hướng dẫn và truyền đạt nhiều bài học, kiến thức cần thiết để em có thể hoàn thành tốt khóa luận và vững bước trên con đường sắp tới

Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám đốc, các anh chị công tác tại công ty TNHH AFCP đã tạo mọi điều kiện cho em thực tập, tham quan trong suốt quá trình làm khóa luận của mình

Xin chân thành cảm ơn tập thể DH07MT và bạn bè đã quan tâm, động viên và chia sẻ cùng tôi những niềm vui, nỗi buồn trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Lời cuối cùng, xin cảm ơn gia đình – là nguồn động viên, là điểm tựa vững chắc, luôn yêu thương, chăm sóc và dành những gì tốt đẹp nhất để con đạt được những kết quả như ngày hôm nay

Xin chân thành cảm ơn!

Nguyễn Nhật Huỳnh Mai

iv

Đề tài “Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón” được thực hiện nhằm giải quyết lượng bùn thải phát sinh trong quá trình sản xuất của công ty AFCP nói riêng và ngành sản xuất hóa chất tinh chế nói chung, biến chất thải thành phân hữu cơ sử dụng trong nông nghiệp

Để đạt được mục đích đề ra, đề tài thực hiện các nội dung sau:

- Thu thập tài liệu về quá trình sản xuất hóa chất tinh chế, quy trình sản xuất phân hữu cơ

- Tham khảo các đề tài nghiên cứu đã thực hiện trong lĩnh vực có liên quan

- Tiến hành thí nghiệm ủ phân hữu cơ từ bùn thải và than bùn với các tỉ lệ khác nhau và tìm ra tỉ lệ phối trộn thích hợp

- Tiến hành phân lập và tăng sinh vi sinh vật từ bùn thải

- Tiến hành ủ phân hữu cơ dựa trên tỉ lệ đã xác định với lượng vi sinh vật bổ sung khác nhau để tìm ra lượng vi sinh vật tối ưu

- Ứng dụng sản phẩm lên cây cải bẹ xanh để xác định tính ứng dụng thực tiễn của sản phẩm

Kết quả đạt được cho thấy tỉ lệ phối trộn 1:1 với lượng vi sinh vật bổ sung là 41x1012CFU/ml là tối ưu nhất trong phạm vi nghiên cứu vì:

- Phân hữu cơ đầu ra có hàm lượng dinh dưỡng cao: acid humic tăng 18,09%, chất hữu cơ tăng 32,35%, hàm lượng Nitơ dễ tiêu là 44,8mg/100g, hàm lượng Photpho

dễ tiêu là 19,41mg/100g

- Sản xuất và sử dụng phân hữu cơ có tính môi trường rất cao: trong quá trình sản xuất đã xử lý một lượng khá lớn bùn thải, biến bùn thải thành chất dinh dưỡng sử dụng cho cây trồng

v

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH CÁC BẢNG ix

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ x

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT xi

Chương 1 1

MỞ ĐẦU 1

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

1.5 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI 2

1.6 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 2

1.7 Ý NGHĨA KHOA HỌC 2

1.8 Ý NGHĨA THỰC TIỄN 3

Chương 2 4

TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 TỔNG QUAN CÔNG TY TNHH AUREOLE FINE CHEMICAL PRODUCTS 4 2.1.1 Thông tin chung về công ty 4

vi

2.1.2 Tình hình hoạt động của công ty 4

2.1.3 Cơ cấu tổ chức hoạt động 5

2.1.4 Công nghệ sản xuất 6

2.2 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT CHITIN-CHITOSAN 7

2.2.1 Nguồn gốc và sự tồn tại của chitin-chitosan trong tự nhiên 7

2.2.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất Chitin ở Việt Nam và trên thế giới 9

2.3 TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VỚI NGUỒN NGUYÊN LIỆU TỪ CHẤT THẢI RẮN 12

2.3.1 Nguyên liệu ủ phân 12

2.3.2 Các vi sinh vật tham gia trong quá trình ủ 13

2.3.3 Nguyên lý ủ 13

2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân hủy các chất hữu cơ trong khi ủ 18

2.3.5 Kết quả của quá trình ủ phân 19

2.3.6 Một số phương pháp ủ phân hữu cơ đã và đang áp dụng 20

Chương 3 24

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24

3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 24

3.1.1 Thời gian nghiên cứu 24

3.1.2 Địa điểm nghiên cứu 24

3.2 NGUỒN CHẤT THẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU 25

3.3 PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 25

3.3.1 Thí nghiệm 1: ủ phân lần 1(xác định tỉ lệ phối trộn hữu hiệu nhất) 25

3.3.2 Thí nghiệm 2: nuôi cấy vi sinh 29

vii

3.3.3 Thí nghiệm 3: ủ phân lần 2 (xác định lượng vi sinh hiệu quả nhất đối với quá

trình ủ phân) 32

3.3.4 Thí nghiệm 4: ứng dụng lên cây cải bẹ xanh 34

3.4 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH 35

Chương 4 36

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36

4.1 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1 36

4.1.1 Đánh giá cảm quan 36

4.1.2 Chỉ tiêu vật lý 36

4.1.3 Chỉ tiêu hóa học 39

4.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 2 42

4.2.1 Kết quả phân lập 43

4.2.2 Kết quả tăng sinh mẫu 44

4.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3 45

4.3.1 Đánh giá cảm quan 45

4.3.2 Chỉ tiêu vật lý 46

4.3.3 Chỉ tiêu hóa học 48

4.4 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 4 54

Chương 5 59

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 59

5.1 KẾT LUẬN 59

5.2 KIẾN NGHỊ 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

viii

PHỤ LỤC 62

ix

B ảng 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 25

Bảng 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 33

Bảng 3.3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 34

Bảng 3.4 Phương pháp phân tích 35

Bảng 4.1 Thông số nhiệt độ trung bình ở thí nghiệm 1 37

Bảng 4.2 Phân tích ANOVA sự thay đổi chất hữu cơ ở thí nghiệm 1 40

Bảng 4.3 Phân tích ANOVA sự thay đổi acid humic ở thí nghiệm 1 43

Bảng 4.4 Thông số nhiệt độ trung bình của thí nghiệm 3 47

Bảng 4.5 Sự thay đổi pH trung bình của các nghiệm thức trong quá trình ủ 49

Bảng 4.6 Phân tích ANOVA sự thay đổi chất hữu cơ ở thí nghiệm 3 51

Bảng 4.7 Phân tích ANOVA sự thay đổi acid humic ở thí nghiệm 3 54

Bảng 4.8 Kết quả phân tích N dễ tiêu và P dễ tiêu trung bình ở thí nghiệm 3 55

Bảng 4.9 Ghi chú thí nghiệm 4 57

Bảng 4.10 Bảng so sánh hiệu quả sử dụng phân 58

x

Hình 2.1 Nguyên liệu Chitin và Soda 6

Hình 2.2 Sơ đồ cơ cấu tổ chức hoạt động công ty AFCP 6

Hình 2.3 Chitin và vỏ tôm cua 9

Hình 2.4 Cấu trúc phân tử của 1) Chitin 2) Chitiosan 3) Xellulose 10

Hình 2.5 Sơ đồ chung của quá trình ủ hiếu khí 16

Hình 2.6 Quá trình tổng hợp và phản ứng enzyme 18

Hình 3.1 Bố trí thí nghiệm 1 27

Hình 3.2 Bùn thải từ quá trình sản xuất của công ty AFCP 28

Hình 3.3 Than bùn 29

Hình 3.4 Bố trí thí nghiệm 3 28

Hình 4.1 Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ ở thí nghiệm 1 29

Hình 4.2 Biểu đồ thể hiện sự biến thiên chất hữu cơ ở thí nghiệm 1 35

Hình 4.3 Biểu đồ thể hiện độ tăng chất hữu cơ sau quá trình ủ ở thí nghiệm 1 38

Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện sự biến thiên acid humic ở thí nghiệm 1 40

Hình 4.5 Khuẩn lạc phân lập từ bùn thải sau quá trình sản xuất của công ty AFCP 41

Hình 4.6 Dung dịch tăng sinh sau 3 tuần so với dung dịch chưa tăng sinh 43

Hình 4.7 Khuẩn lạc phân lập từ mẫu tăng sinh 45

Hình 4.8 Sản phẩm đầu ra ở các nghiệm thức 46

Hình 4.9 Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ ở thí nghiệm 3 46

Hình 4.10 Biểu đồ thể hiện sự biến thiên chất hữu cơ ở thí nghiệm 3 47

Hình 4.11 Biểu đồ thể độ tăng chất hữu cơ ở thí nghiệm 3 48

Hình 4.12 Biểu đồ thể hiện sự biến thiên acid humic ở thí nghiệm 3 52

Hình 4.13 Biểu đồ thể hiện độ tăng acid humic ở thí nghiệm 3 54

Hình 4.14 Cải bẹ xanh sau khi thu hoạch 54

Hình 4.15 Cải chuẩn bị thu hoạch 60

1

Chương 1

M Ở ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngành chế biến thuỷ sản ở nước ta đóng vai trò hết sức quan trọng cả về ý nghĩa kinh tế và xã hội, là một trong ba ngành đóng góp vào thu nhập quốc dân lớn nhất cả nước Theo thống kê chưa đầy đủ hiện nay nước ta có hơn 300 cơ sở chế biến thuỷ sản,

tổng công suất 200 tấn/ngày Cứ sản xuất 1 tấn tôm nõn đông lạnh xuất xưởng sẽ thải ra môi trường 0,75 tấn phế thải (đầu, vỏ, nội tạng), cá filet đông lạnh 0,6 tấn, nhuyễn thể chân đầu 0,45 tấn, nhuyễn thể 2 mảnh vỏ đông lạnh >4 tấn, riêng đối với chế biến nước mắm bã chượp ước tính khoảng 0,3 tấn/1 tấn sản phẩm Đó là một trong những nguyên nhân tạo ra những tác động xấu cho môi trường Do vậy, phế liệu thủy sản thải ra từ các

cơ sở chế biến thủy sản nếu không xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Từ trước đến nay, ở Việt Nam, đã có nhiều đề tài nghiên cứu chiết xuất chitin-chitosan, những polyme sinh học được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp từ phế liệu thủy sản Tuy nhiên, phế thải còn lại sau quá trình này vẫn là một câu hỏi lớn cho ngành môi trường Do đó, vấn đề đặt ra là làm cách nào để xử lý được lượng phế thải khó phân hủy hữu cơ này bằng phương pháp sinh học

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

 Ứng dụng phân đã ủ lên cây cải bẹ xanh để tìm ra hiệu quả của sản phẩm đầu ra

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

 Khảo sát, tìm hiểu đánh giá hiện trạng sử dụng chất thải làm phân hữu cơ

 Làm thực nghiệm ủ phân

 Đề xuất quy trình ủ phân thích hợp để đạt hiệu quả ủ cao nhất

 Dùng phân để bón cho cây cải bẹ xanh để tìm ra hiệu quả của sản phẩm đầu ra

 Tham khảo và tổng hợp tài liệu

 Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình thực tế

 Lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu

 Theo dõi, đánh giá, nhận xét các thông số thực nghiệm

 Xử lý số liệu, tính toán, vẽ đồ thị và viết báo cáo

1.5 TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu sử dụng phế thải của ngành sản xuất hóa chất tinh chế từ nguyên liệu chính là chất chitin có nguồn gốc động vật làm phân hữu cơ là một hướng mới, trước đây chưa có nghiên cứu nào liên quan

1.6 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

 Đề tài chỉ nghiên cứu sử dụng phế thải từ quá trình sản xuất hóa chất tinh chế của công ty Aureole Fine Chemical Products làm phân bón

 Đề tài chỉ nghiên cứu sử dụng phân đã ủ để bón cho cây cải bẹ xanh

 Vì điều kiện về cơ sở vật chất nên đề tài chỉ nghiên cứu một số chỉ tiêu của phân bón bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, N dễ tiêu, P dễ tiêu, chất hữu cơ, acid humic, pH chứ không nghiên cứu tất cả các chỉ tiêu về phân bón

1.7 Ý NGHĨA KHOA HỌC

4

T ỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1.1 Thông tin chung về công ty

 Tên công ty: Công ty TNHH AUREOLE FINE CHEMICAL PRODUCTS

 Địa chỉ công ty: KCN Long Bình, phường Long Bình, TP.Biên Hòa, Đồng Nai

 Người đại diện: ông Phan Quốc Hanh

5

Sản phẩm của công ty hiện nay chủ yếu là phụ gia thể lỏng dùng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và công nghệ sản xuất mỹ phẩm Với công suất 650 tấn sản phẩm/năm

Hình 2.1 Nguyên liệu Chitin và Soda

2.1.3 Cơ cấu tổ chức hoạt động

Hình 2.2 Sơ đồ cơ cấu tổ chức hoạt động công ty AFCP

7

Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Nguyên liệu sản xuất (Chitin) được đưa vào bồn phân giải bằng bơm định lượng, nhờ acid Clohidric thực hiện quá trình phân hủy Chitin, nếu acid dư sẽ được trung hòa bằng soda khan Na2CO3 tại bồn trung hòa Tại bồn trung hòa, cho thêm than hoạt tính và Zeolite (than hoạt tính để hấp phụ màu của dung dịch thủy phân, Zeolite để hỗ trợ cho

quá trình lọc kế tiếp) Toàn bộ hỗn hợp trên tiếp tục được đưa qua máy lọc, phần dung lịch sau lọc tiếp tục đưa qua công đoạn giảm áp, bay hơi lần 1 để tách nước, qua máy ly tâm lần 1 để tách muối Sau khi qua máy ly tâm lần 1, dung dịch tiếp tục qua công đoạn giảm áp, bay hơi và tách ly tâm lần 2 để được thành phẩm Cuối cùng thành phẩm sẽ được đóng thùng và lưu kho chờ ngày xuất hàng

2.2.1 Nguồn gốc và sự tồn tại của chitin-chitosan trong tự nhiên

Chitin - chitosan là một polysacharit tồn tại trong tự nhiên với sản lượng rất lớn (đứng thứ hai sau xellulose) Trong tự nhiên chitin tồn tại trong cả động vật và thực vật

8

Trong động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của một số động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn Trong động vật bậc cao monome của chitin là một thành phần chủ yếu trong mô da nó giúp cho sự tái tạo và gắn

liền các vết thương ở da Trong thực vật chitin có ở thành tế bào nấm họ Zygomycetes,

các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo

Chitin - chitosan là polysacharit có đạm không độc, có khối lượng phân tử lớn

Cấu trúc của chitin là tập hợp các monosacharit (N-acetyl-β-D-glucosamine) liên kết với nhau bởi các cầu nối glucozit và hình thành một mạng các sợi có tổ chức Hơn nữa chitin

tồn tại rất hiếm ở trạng thái tự do và hầu như luôn luôn nối bởi các cầu nối đẳng trị (coralente) với các protein, CaCO3 và các hợp chất hữu cơ khác

Hình 2.3 Chitin và vỏ tôm cua Trong các loài thủy sản đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng chitin - chitosan chiếm khá cao dao động từ 14 - 35% so với trọng lượng khô Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin - chitosan

Về mặt lịch sử, chitin được Braconnot phát hiện đầu tiên vào năm 1821, trong cặn

dịch chiết từ một loại nấm Ông đặt tên cho chất này là “Fungine” để ghi nhớ nguồn gốc

của nó Năm 1823 Odier phân lập được một chất từ bọ cánh cứng mà ông gọi là chitin hay “chiton”, tiếng Hy lạp có nghĩa là vỏ giáp, nhưng ông không phát hiện ra sự có mặt

của nitơ trong đó Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi đến kết luận chitin có dạng công thức giống với xellulose

9

Hình 2.4 Cấu trúc phân tử của 1) Chitin 2) Chitosan 3) Xellulose

2.2.2 Tình hình nghiên cứu và sản xuất Chitin ở Việt Nam và trên thế giới

Trước đây người ta đã thử chiết tách chitin từ thực vật biển nhưng nguồn nguyên

liệu không đủ để đáp ứng nhu cầu sản xuất Trữ lượng chitin phần lớn có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua Trong một thời gian, các chất phế thải này không được thu hồi mà lại thải ra ngoài gây ô nhiễm môi trường Năm 1977 Viện kỹ thuật Masachusetts (Mỹ), khi tiến hành xác định giá trị của chitin và protein trong vỏ tôm, cua đã cho thấy việc thu hồi các

chất này có lợi nếu sử dụng trong công nghiệp Phần protein thu được sẽ dùng để chế

biến thức ăn gia súc, còn phần chitin sẽ được dùng như một chất khởi đầu để điều chế các

dẫn xuất có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp

Việc nghiên cứu sản xuất chitin - chitosan và các ứng dụng của chúng trong sản

xuất phục vụ đời sống là một hướng nghiên cứu tương đối mới mẻ ở nước ta Vào những năm 1978 đến 1980 Trường đại học Thuỷ sản Nha Trang đã công bố quy trình sản xuất chitin - chitosan của kỹ sư Đỗ Minh Phụng, nhưng chưa có ứng dụng cụ thể trong sản

của chúng trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp

Hiện nay ở Việt Nam có nhiều cơ sở khoa học đang nghiên cứu sản xuất chitin - chitosan như: Trung tâm nghiên cứu polyme - Viện Khoa Học Việt Nam; Viện Hoá thuộc phân Viện Khoa Học Việt Nam tại thành phố Hồ Chí Minh; Trung tâm công nghệ và sinh

học Thủy sản - Viện nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản 2

Ở miền Bắc, Viện Khoa Học Việt Nam đã kết hợp với Xí nghiệp thủy sản Hà Nội

sản xuất chitosan và ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp ở đồng lúa Thái Bình và đã thu được một số kết quả đáng khích lệ

Ở miền Nam, Trung tâm công nghệ và sinh học thuỷ sản phối hợp với một số cơ quan khác: Đại Học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh, phân Viện Khoa Học Việt Nam,

Viện Khoa Học nông nghiệp miền nam,… đang nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chitin chitosan trong lĩnh vực: nông nghiệp, y dược và mỹ phẩm

-Trong nông nghiệp, chitosan được sử dụng để bảo vệ các hạt giống nhằm mục đích ngăn ngừa sự tấn công của nấm trong đất, đồng thời nó còn có tác dụng cố định phân bón, thuốc trừ sâu, tăng cường khả năng nảy mầm của hạt

Qua nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan và các nguyên tố vi lượng lên một số chỉ tiêu sinh hoá của mạ lúa ở nhiệt độ thấp thì kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan vi lượng làm tăng hàm lượng diệp lục và hàm lượng nitơ; đồng thời hàm lượng các enzyme như Amylase, Catalase hay Peroxidase cũng tăng lên

Ngày nay chitosan còn được dùng làm nguyên liệu bổ sung vào thức ăn cho tôm,

cá, cua để kích thích sinh trưởng

Những ứng dụng của chitin - chitosan và những dẫn xuất của chúng ngày càng phát triển Một số đã đưa vào ứng dụng như: chỉ khâu tự huỷ, da nhân tạo, thấu kính chiết

11

xuất, và một số ứng dụng khác còn đang nghiên cứu như: tác động kích thích miễn dịch,

chống sự phát triển của khối u, đặc tính làm giảm cholesterol máu, trị bỏng nhiệt…

Da nhân tạo có nguồn gốc từ chitin, nó giống như một tấm vải và được bọc ốp lên

vết thương chỉ một lần đến khi khỏi Da nhân tạo bị phân huỷ sinh học từ từ cho đến lúc hình thành lớp biểu bì mới Nó có tác dụng giảm đau, giúp cho các vết sẹo bỏng phục hồi

biểu bì nhanh chóng Trường Đại Học Dược Hà Nội, Đại Học Y Hà Nội, Trung tâm khoa

học tự nhiên và công nghệ Quốc gia cũng đã chế tạo thành công loại da nhân tạo này và bước đầu ứng dụng có hiệu quả

Chitin - chitosan và các oligome của nó có đặc tính miễn dịch do nó kích thích các

tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác nhân gây bệnh

Những nghiên cứu gần đây hướng vào các oligome, N-acetyl-glucosamin và glucosamin, các chất này có một số tính chất của các polyme tương ứng nhưng lại có ưu thế là tan tốt trong nước do đó dễ dàng được hấp thụ

Hiện nay trên thế giới đã thành công việc sử dụng chitosan làm chất mang để cố định enzyme và tế bào Enzyme cố định đã cho phép mở ra việc sử dụng rộng rãi enzyme trong công nghiệp, y học và khoa học phân tích Enzyme cố định được sử dụng lâu dài, không cần thay đổi chất xúc tác Nhất là trong công nghệ làm sạch nước, làm trong nước hoa quả, sử dụng enzyme cố định rất thuận lợi và đạt hiệu quả cao Chitosan thỏa mãn yêu cầu đối với một chất mang có phân tử lượng lớn, bền vững không tan và ổn định với các yếu tố hoá học

Do có cấu trúc tương tự như xellulose nên chitosan được nghiên cứu bổ sung vào làm nguyên liệu sản xuất giấy Chitosan làm tăng độ bền dai của giấy, đồng thời việc in trên giấy cũng tốt hơn Trong sản xuất giấy qua nghiên cứu người ta thấy nếu bổ sung 1% chitosan thì độ bền của giấy tăng lên khi bị ướt hay tăng độ nét khi in Có thể thay hồ tinh

bột bằng chitosan để hồ vải, nó có tác dụng làm tơ sợi bền, mịn, bóng đẹp, cố định hình

in, chịu được acid và kiềm nhẹ

Chitosan kết hợp với một số thành phần khác để sản xuất vải chịu nhiệt, vải chống

thấm, sản xuất vải col…Chitosan được sử dụng để sản xuất kem chống khô da do tính

12

chất của chitosan là có thể cố định dễ dàng trên biểu bì của da nhờ các nhóm –NH+4

Các nhóm này liên kết với các tế bào sừng hóa của da, nhờ vậy mà các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng chitosan làm các loại kem dưỡng da chống nắng

Nhờ khả năng làm đông tụ các thể rắn lơ lửng giàu protein và nhờ khả năng kết dính tốt các ion kim loại như Pb, Hg… do đó chitin được sử dụng để tẩy lọc nguồn nước

thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm

Chitosan sử dụng để chống hiện tượng mất nước trong quá trình làm lạnh, làm đông thực phẩm Do chitosan có tính chất diệt khuẩn, do đó nó được tạo thành màng

mỏng để bao gói thực phẩm chống ẩm mốc, chống mất nước Đặc tính diệt khuẩn của chitosan được thể hiện trên các mặt sau :

• Khi tiếp xúc với thực phẩm chitin - chitosan sẽ lấy đi từ các vi sinh vật này các ion thiết yếu, ví dụ như ion Cu2+.Như vậy vi sinh vật sẽ bị chết do sự mất cân bằng liên quan đến các ion thiết yếu

• Ngăn chặn phá hoại chức năng màng tế bào

• Gây ra sự rò rỉ các phần bên trong tế bào

Như vậy việc dùng chất chitosan bao bọc quanh bề mặt thực phẩm có thể kéo dài

thời gian bảo quản, giảm sự hư hỏng do khả năng kháng nấm, kháng khuẩn của nó

NGUYÊN LIỆU TỪ CHẤT THẢI RẮN

2.3.1 Nguyên liệu ủ phân

- Phế thải công nghiệp: phế thải từ ngành sản xuất mía đường, phế thải của ngành chế biến bột ngọt, chế biến hải sản, chế biến thức ăn gia súc, chế biến

gỗ…

- Rác thải sinh hoạt (được phân loại để loại bỏ tạp chất trước khi ủ)

- Than bùn đã được hoạt hóa

- Các loại phân gia súc gia cầm

- Sản phẩm dư thừa của cây nông nghiệp: rơm rạ xác cây họ đậu, trấu, vỏ cây

họ dừa có dầu

13

2.3.2 Các vi sinh vật tham gia trong quá trình ủ

- Vi sinh vật cố định đạm: Azorobacter, Nocardia Chromatium,

Mathanobacterium…

- Vi sinh vật phân giải xilan: Bacillus lichenifornus, Bacteroides amylagens,

Clostridium Sp, Streptomyces Allbogriseolus…

- Vi sinh vật phân giải lưu huỳnh: Thiobacillus thioparus, họ Thirodaceae, họ

Chlorobacteria ceae…

- Vi sinh vật phân giải cellulose: Cytophaga, Cellulomonas, giống Bacillus,

giống Clostridium, Aspergillus, Penicillium…

- Vi sinh vật phân giải Photpho: Giống Bascillus, B.Megaterium, B.Subtilis,

Proteus, Arthrobster, Aspergillus, Penicillium, Streptomyces…

- Vi sinh vật tham gia quá trình amon hóa: A.proteolytica, Arthrobacter spp,

Bacillus Cereus, Staphilococcus Aureus, Thermonospora,

Quá trình chuyển hóa sinh học hiếu khí có thể biểu diễn một cách tổng quát theo phương trình sau:

Chất hữu cơ + O2+ dinh dưỡng Tế bào mới + Chất hữu cơ khó phân hủy + CO2 + H2O + NH3 + SO4 + … + Q

Vi sinh vật

14

Những phản ứng sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí rất phức tạp, một cách tổng quát, căn cứ vào sự biến thiên nhiệt độ có thể chia quá trình ủ hiếu khí thành các pha sau:

- Pha thích nghi: đặc trưng bởi sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học

- Pha ưa nhiệt: là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất Đây là giai đoạn ổn định chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh nhiều nhất

- Pha trưởng thành: là giai đoạn nhiệt độ xuống bằng nhiệt độ môi trường Trong pha này quá trình lên men diễn ra chậm, thích hợp cho việc hình thành chất keo mùn (quá trình này chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành mùn), các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ) và cuối cùng thành mùn Ngoài ra còn xảy ra các quá trình nitrat hóa, ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxi hóa sinh học tạo ra nitrit và cuối cùng là nitrat

Trong quá trình ủ hiếu khí, sự biến thiên nhiệt độ có thể chia làm 3 giai đoạn:

- Giai đoạn nhiệt độ trung bình: kéo dài một vài ngày

- Giai đoạn nhiệt độ cao: kéo dài từ một vài ngày đến một vài tháng

- Giai đoạn làm mát và nhiệt độ ổn định: kéo dài vài tháng

Tương ứng với từng giai đoạn ủ khác nhau, các loài vi sinh vật ưu thế cũng khác nhau Quá trình phân hủy ban đầu do vi sinh vật chịu nhiệt trung bình chiếm

ưu thế cũng khác nhau, chúng sẽ phân hủy nhanh những hợp chất dễ phân hủy sinh học Nhiệt độ trong quá trình này sẽ gia tăng nhanh chóng do nhiệt mà các vi sinh vật tạo ra Khi nhiệt độ gia tăng lên 40oC các vi sinh vật chịu nhiệt trung bình sẽ được thay thế bởi các vi sinh vật hiếu nhiệt Khi nhiệt độ tăng lên 55oC và trên nữa thì các vi sinh vật gây bệnh sẽ bị tiêu diệt Khi nhiệt độ tăng lên 65oC sẽ có rất nhiều loài vi sinh vật bị chết và nhiệt độ này cũng là giới hạn trên của quá trình phân hủy hiếu khí

Là phương pháp xử lý các chất thải hữu cơ mà không cần đến hệ thống cung cấp khí Phương pháp này được áp dụng nhiều trong những năm 70-80 của thế kỷ trước Ưu điểm của phương pháp ủ kỵ khí là chi phí xây dựng và chi phí vận hành không thấp hơn phương pháp hiếu khí, nhưng nhược điểm là thời gian ủ kéo dài

Về kỹ thuật: phương pháp kỵ khí không khác nhiều so với phương pháp hiếu khí ở tất cả các hạng mục xây dựng, ngoại trừ hệ thống cung cấp khí Phương pháp

xử lý kỵ khí hiệu quả đối với khối chất thải chứa nhiều hợp chất dễ phân hủy Tuy nhiên, trong quá trình ủ kỵ khí sẽ tạo ra nhiều chất khí có mùi khó chịu hơn là phương pháp hiếu khí Hiện nay, chất thải hữu cơ được đựng trong túi nhựa kín,

Phân hữu cơ Tái chế, chôn lấp

(ủ thành phân)

Sàng phân VSV dinh dưỡng,

độ ẩm, không khí

16

trong các bể bêtông kín có lắp đặt hệ thống tận thu khí (CH4) để sử dụng làm chất đốt, giảm lượng khí độc hại phát sinh trong quá trình ủ

2.3.3.3 Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ

Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ có trong chất thải diễn ra rất phức tạp Vì trong cùng một thời gian xảy ra hàng loạt các quá trình phân giải khác nhau, đan chéo nhau Tất cả các quá trình đó được thực hiện bởi enzyme của vi sinh vật có trong khối ủ, quá trình được thực hiện qua 3 giai đoạn:

 Giai đoạn 1: Tổng hợp enzyme

Giai đoạn sinh tổng hợp enzyme bắt đầu ngay sau khi vi sinh vật tiến hành quá trình trao đổi chất và nó sẽ đạt cực đại ở thời điểm bắt đầu của giai đoạn phát triển mạnh nhất của sinh khối Như vậy, không phải bao giờ hoạt tính enzyme đạt cực đại cũng trùng với thời điểm sinh khối đạt cực đại Hoạt tính enzyme đạt cực đại thường xảy ra trước thời gian sinh khối đạt cực đại

Các chất tham gia vào phản ứng phân hủy là những chất cảm ứng Những chất này tác động lên tế bào vi sinh vật và nhờ đó enzyme được tạo thành Trong các chất thải hữu cơ, các chất như protein, gluxit, lipit đều là những chất cảm ứng Những enzyme được tạo thành như Protease, Amylase, Lipase…là những enzyme cảm ứng Do đó Trong quá trình ủ sẽ diễn ra rất nhiều phản ứng

 Giai đoạn 2: khi các enzyme tạo thành, các enzyme này sẽ thoát khỏi tế bào

vi sinh vật ra ngoài Ở tế bào, các enzyme sẽ tiến hành các phản ứng thủy phân các chất có kích thước nhỏ Khi đó, một phần của các chất mới tạo thành từ phản ứng thủy phân sẽ thâm nhập vào trong tế bào, một phần khác nằm ngoài môi trường

 Sản phẩm cuối của một chuỗi phản ứng enzyme thường có tác động ức chế ngược đến tốc độ phản ứng của enzyme tham gia phản ứng đầu tiên của chuỗi phản ứng Điều đó cho ta hiểu nguyên nhân tại sao quá trình phân giải các chất thải trở nên chậm chạp

 Phản ứng của enzyme trong chất thải còn chịu ảnh hưởng của độ ẩm, nhiệt độ, các chất kiềm hãm trong chất thải

17

 Như vậy, khi bị phân hủy trong khối ủ chất thải tạo ra 2 sản phẩm chính:

- Sản phẩm bậc 1: số lượng tế bào vi sinh vật (sinh khối)

- Sản phẩm bậc 2: sản phẩm phân giải của vi sinh vật

 Giai đoạn 3: là giai đoạn khi các chất được tạo thành từ các phản ứng enzyme ngoại bào xâm nhập được vào trong tế bào Ở đây sẽ có hai kiểu phản ứng: phản ứng tổng hợp (đồng hóa) và phản ứng phân giải (dị hóa) Các phản ứng tạo ra sinh khối của vi sinh vật, năng lượng và sản phẩm Năng lượng được tạo ra từ các phản ứng phân giải nội bào sẽ được tế bào sử dụng để tiến hành các phản ứng tổng hợp Một phần vật chất được tạo ra từ các quá trình trên mà tế bào không sử dụng sẽ được thẩm thấu ngược lại vào môi trường

 Những sản phẩm này gọi chung là sản phẩm bậc 2

 Như vậy, sản phẩm bậc 2 là sản phẩm của quá trình trao đổi chất, chúng

có thể là sản phẩm tổng hợp thừa hoặc là những sản phẩm phân giải

dị hóa)

Chất thải

Chất phân giải

Sản phẩm phân giải

18

2.3.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân hủy các chất hữu cơ trong khi ủ

2.3.4.1 Các yếu tố vật lý

 Nhiệt độ

- Nhiệt độ trong hệ thống khối ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá trình

ủ, phụ thuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống

 Trong khối ủ nhiệt độ cần duy trì ở 55 – 60oC, vì ở nhiệt độ này quá trình chế phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt Khi nhiệt độ tăng lên trên ngưỡng này sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật

 Độ ẩm: nước rất cần thiết cho sự hòa tan các chất dinh dưỡng và nguyên sinh

chất trong tế bào vi sinh vật:

- Độ ẩm dưới 20% sẽ ức chế các phản ứng hóa học

- Độ ẩm 50% – 70% là điều kiện tối ưu

- Độ ẩm cao hơn 70% có thể gây ngập và chuyển từ hiếu khí sang kỵ khí

 Độ rỗng (xốp): độ rỗng của khối vật liệu ủ là yếu tố quan trọng trong quá trình

chế biến phân hữu cơ Độ rỗng tối ưu sẽ thay đổi tùy theo vật liệu chế biến Thông thường, độ rỗng để quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35% – 60%, tối ưu là

32 – 36%

2.3.4.2 Các yếu tố hóa sinh

 Tỷ lệ C/N: tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ khoảng 30:1 Ở mức thấp hơn nitơ sẽ

thừa và sinh ra khí NH3 gây mùi khai Ở mức cao hơn sẽ hạn chế sự phát triển của

vi sinh vật do thiếu nitơ

19

 Oxy: các vi sinh vật hiếu khí không thể sống ở nồng độ oxy bằng 5% Nồng độ oxy lớn hơn 10% được coi là tối ưu cho quá trình ủ hiếu khí Trong thực hiện tính oxy người ta chọn 2 công thức hóa học đại diện:

C10H19O3N + 12,5 O2 10CO2 + 8H2O + NH3

C5H7O2N + 5O2 5CO2 + 2H2O + NH3

 Dinh dưỡng: ngoài một số các nguyên tố đa lượng, quá trình chuyển hóa các chất

hữu cơ nhờ hoạt động của vi sinh vật cũng cần một số các nguyên tố vi lượng khác như P, K, Ca, Fe, Bo, Cu…

 pH: giá trị pH trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình

ủ phân

 Chất hữu cơ: vận tốc phân hủy các chất hữu cơ dao động tùy theo thành phần,

kích thước, tính chất của chất hữu cơ Chất hữu cơ hòa tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hòa tan Lignin và lingo-cellulosics là những chất phân hủy rất chậm

2.3.5 Kết quả của quá trình ủ phân

Qua quá trình ủ, một số rất lớn chất hữu cơ bị phá hủy thành CO2 và H2O bay đi Những khí bốc ra khỏi đống ủ là CO2, H2S, H3P, CH4, NH3…(và trong điều kiện yếm khí gồm cả N2 tự do)

Sản phẩm chính hình thành và còn lại là:

 Mùn (acid humic, acid fulvic, nhóm amin)

 Một số loại muối khoáng dễ tiêu cho cây

 Một số lượng lớn xác vi sinh vật chứa nhiều chất dinh dưỡng cho cây, nhưng ở trong thành phần protein của tế bào của nó nên phải thông qua sự

phân giải tiếp tục trong đất thì cây mới sử dụng được

 Một số vi sinh vậy còn sống đang tiếp tục hoạt động

 Một số enzyme và kích thích tố do vi sinh vật bài tiết ra những chất hữu cơ chưa phân giải

Kết quả cuối cùng là tỷ lệ chất dinh dưỡng tổng số trong đống ủ tăng lên

Một quá trình ủ đánh luống bao gồm các bước cơ bản sau:

 Trộn lẫn vật liệu có hàm lượng chất xơ cao kích thích hoạt động phân hủy vào luống ủ nếu cần thiết

 Đánh luống và bố trí phương pháp làm thoáng khí

a) Phương pháp ủ dạng luống kiểu tĩnh

Có 2 kiểu ủ dạng luống kiểu tĩnh là cấp khí thụ động và cấp khí cưỡng bức

 Phương pháp ủ dạng luống cấp khí thụ động

Bằng phương pháp này, ta không xáo trộn luống ủ mà dùng phương pháp thoáng khí

tự nhiên Phương pháp này không có sự can thiệp của máy móc nên phù hợp với các nước đang phát triển

Đối với phương pháp này, mặc dù một lượng O2 có thể xâm nhập vào lớp ngoài cùng của luống ủ bằng cách khuyếch tán, lực chuyển động cơ bản để đưa không khí bên ngoài vào trong luống ủ và thay thế CO2 là sự đối lưu Sự đối lưu xuất hiện do sự chênh lệch nhiệt độ bên trong luống ủ và không khí bên ngoài, do chênh lệch nồng độ O2 và do

21

dòng không khí thổi ngang qua luống ủ Trong trường hợp cần đẩy mạnh sự đối lưu và di chuyển của không khí, người ta thiết kế các ống thông khí và lỗ thông hơi chen vào trong luống ủ

 Phương pháp ủ dạng luống cấp khí cưỡng bức

Là phương pháp dùng thiết bị thổi không khí từ dưới lên trên hoặc hút không khí từ trên xuống đi xuyên qua khối ủ không xáo trộn Tuy nhiên, điểm hấp dẫn của phương pháp hút khí cưỡng bức từ trên xuống là khả năng dẫn khí thoát ra đi qua thiết bị xử lý mùi Thiết bị đó có thể là lọc sinh học với vật liệu lọc là khối vật liệu hữu cơ ổn định b) Phương pháp ủ dạng luống có đảo trộn

Phương pháp ủ dạng luống có đảo trộn xuất hiện sớm hơn phương pháp tĩnh làm thoáng khí cưỡng bức Điểm đặc biệt của phương pháp này là làm thoáng khí bằng cách đảo trộn vật liệu trong luống ủ theo chu kỳ Hơn nữa, nhờ đảo trộn, tất cả các phần của luống ủ theo định kỳ được tiếp xúc với phần trên của luống, đây chính là nơi diễn ra các hoạt động của vi sinh vật Đảo trộn còn làm giảm kích thước hạt, làm luống ủ nhanh chóng mất nước, việc này sẽ là ưu điểm nếu luống ủ thừa độ ẩm

2.3.6.2 Phương pháp ủ dạng biogas

Biogas là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học trong điều kiện kỵ khí với sản phẩm sinh ra chủ yếu là CH4, CO2 và các khí khác Phương pháp này được chia làm 3 giai đoạn:

 Giai đoạn bẻ gãy polymer: rác thải hữu cơ bị một nhóm vi sinh vật tùy nghi tiết

ra enzyme thủy phân polymer của rác thô thành các monomer tan được như acid hữu cơ mạch ngắn, acid acetic…

 Giai đoạn tạo acid: chuyển các monomer thành acid hữu cơ (acid béo mạch thẳng) Quá trình này chủ yếu tạo ra acid acetic, một phần nhỏ acid fomic, acid propionic, acid valeric, acid butyric và một số ít acid khác Đặc trưng trong giai đoạn này là vi sinh vật hình thành acid phát triển rất mạnh và có khoảng thích nghi rộng với điều kiện môi trường Tuy nhiên, những điều kiện xuất hiện trong giai đoạn này có thể ức chế quá trình Điều này xuất hiện khi vi khuẩn hình thành acid không

22

cân bằng với tốc độ sử dụng acid của vi khuẩn sinh CH4, và của các vi sinh vật khác

ở một mức độ nhất định nào đó Khi không được sử dụng hết acid sẽ tích lũy với nồng độ lớn và làm sụt giảm pH đến mức gây ức chế Khả năng xuất hiện các nhân

tố ức chế lên các điều kiện môi trường có thể xảy ra do thành phần của vi khuẩn đa dạng

 Giai đoạn tạo mêtan (CH4): vi khuẩn sinh CH4 bẻ gãy các acid hữu cơ tạo thành

Vi khuẩn sinh mêtan là vi khuẩn kỵ khí, chúng sinh CH4 bằng 2 cách:

- Lên men acid hữu cơ và rượu tạo thành CH4 và CO2

- 2 phản ứng lên men điển hình chuyển hóa acid và rượu

Acid acetic: CH3COOH CH4 + CO2

Rượu etylic: 4CH3OH 3CH4 + CO2 + H2O

- Tạo CH4 từ quá trình hô hấp, oxi hóa không hoàn toàn rượu tạo acid acetic, kết hợp với khử CO2 tạo CH4

2CH3CH3OH + CO2 CH3COOH + CH4

- Không như vi khuẩn hình thành acid, vi khuẩn sinh mêtan phát triển rất chậm

và biên độ thích nghi với điều kiện môi trường và dinh dưỡng hẹp Trong giới hạn dinh dưỡng, vi khuẩn sinh mêtan chỉ sử dụng một số chất hữu cơ đơn giản Vì vậy, trong quá trình ủ biogas, họat động của những vi khuẩn này phụ thuộc phần lớn vào giai đoạn bẻ gãy các liên kết polymer và giai đoạn hình thành các acid cần thiết Hơn nữa chúng phụ thuộc vào nitơ trong ammonia được tạo ra do sự cắt mạch các hợp chất nitơ

- Tính chất riêng và rất có ý nghĩa của pha này đó là tính nhạy cảm với một số yếu tố môi trường nhất định Trong đó, yếu tố quyết định là O2 khí quyển Vi khuẩn sinh mêtan là những vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, do đó O2 khí quyển ức chế sự phát triển của chúng dù ở nồng độ cực kì nhỏ Ngoài ra, nitrit và nitrat cũng là yếu tố ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn sinh mêtan, tất cả các vi

24

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU

3.1.1 Thời gian nghiên cứu

- Giai đoạn 1: từ 01/02/2010 đến 10/04/2010: nghiên cứu lý thuyết và thực tập theo dõi quá trình sản xuất hóa chất tinh chế, tiến hành nuôi cấy vi sinh và ủ phân tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường và Tài nguyên trường đại học Nông Lâm TPHCM

- Giai đoạn 2: từ 10/04/2010 đến 01/06/2010: ứng dụng phân ủ được lên cải bẹ xanh Ghi chép, tổng hợp kết quả thu được

- Giai đoạn 3: từ 02/06/2010 đến 10/07/2010: tổng hợp kết quả, viết bài báo cáo khóa luận tốt nghiệp

3.1.2 Địa điểm nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết và thực tập theo dõi quá trình sản xuất hóa chất tinh chế tại công ty Aureole Fine Chemical Products (AFCP)

- Tiến hành nuôi cấy vi sinh và ủ phân tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường và Tài nguyên trường đại học Nông Lâm TPHCM

- Trồng cải bẹ xanh tại khu thí nghiệm mở thuộc khoa Môi trường và Tài Nguyên, trường đại học Nông Lâm TPHCM

25

- Phế thải là bùn thải từ quá trình sản xuất của công ty Aureole Fine Chemical Products (AFCP)

- Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu theo TCVN 10TCN 301-97

- Tro trấu, xơ dừa và đất từ vùng chuyên canh trồng cây rau màu

3.3.1 Thí nghiệm 1: ủ phân lần 1(xác định tỉ lệ phối trộn hữu hiệu nhất)

3.3.1.1 Bố trí thí nghiệm

Các nghiệm thức được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên và các yếu tố ngoại

cảnh tác động lên mỗi nghiệm thức là hoàn toàn giống nhau Thí nghiệm gồm 3 nghiệm

thức chính và đồng thời tiến hành ủ cùng mẫu đối chứng Tất cả đều được lặp lại 2 lần để

kiểm tra sự ảnh hưởng của nguyên liệu bổ sung là than bùn lên bùn thải trong quá trình làm phân hữu cơ Như vậy tổng cộng là có 4 x 2 = 8 thí nghiệm, thứ tự được sắp xếp là

ngẫu nhiên

Nghiệm thức A: bùn thải : than bùn = 3:1

Nghiệm thức B: bùn thải : than bùn = 2:1

Nghiệm thức C: bùn thải : than bùn = 1:1

Nghiệm thức D (đối chứng): bùn thải không bổ sung than bùn

B ảng 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1

- Tổng lượng NPK trong bùn thải là 0,53% – 1,55%

- Bùn thải là đối tượng chính để sản xuất phân bón trong toàn bộ thí nghiệm

- Than bùn có hàm lượng chất vô cơ là 18% – 24%, còn lại là các chất hữu cơ Theo số liệu điều tra của các nhà khoa học, trên thế giới lượng than bùn có khoảng 300 tỷ tấn, chiếm 1,5% diện tích bề mặt quả đất Than bùn được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế khác nhau Trong nông nghiệp than bùn được sử dụng

để làm phân bón và tăng chất hữu cơ cho đất

- Than bùn cho phản ứng chua Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn thay đổi tùy thuộc vào thành phần các loài thực vật và quá trình phân hủy các chất hữu cơ

28

Hình 3.3 Than bùn

- Trong than bùn có acid humic, có tác dụng kích thích sự tăng trưởng ở cây Hàm lượng đạm tổng số trong than bùn cao hơn trong phân chuồng gấp 2 – 7 lần, nhưng chủ yếu ở dạng hữu cơ nên cần được phân hủy thành đạm vô cơ cây mới

o Dùng vi sinh vật phân giải than bùn Sau đó, trộn với phân hóa học NPK,

phân vi lượng, chất kích thích sinh trưởng, tạo thành loại phân hỗn hợp giàu chất dinh dưỡng

 Xút Ca(OH)2 dùng để điều chỉnh pH

29

3.3.2 Thí nghiệm 2: nuôi cấy vi sinh

3.3.2.1 Pha loãng mẫu

Chuẩn bị một số ống nghiệm chứa 9 ml nước vô trùng và một số pipette 1 ml vô trùng hoặc pipetman với đầu tip vô trùng

Vì mẫu nghiên cứu là chất đặc, nên ta chuẩn bị 2 bình nón 250 ml, bình 1 chứa 99

ml nước cất vô trùng, bình 2 cũng vô trùng nhưng không chứa gì Cân 1 g mẫu cho vào cối sứ vô trùng, thêm ít nước lấy ở bình 1 cho vào nghiền cho nát, sau đó dùng nước của bình 1 để chuyển toàn bộ mẫu đã nghiền sang bình 2, lắc đều 5 phút, để lắng 30 giây rồi tiếp tục pha loãng như trên

3.3.2.2 Phân lập

 Nguyên tắc

Trong mẫu có nhiều loại vi sinh vật thường tồn tại ở dạng hỗn hợp gồm nhiều loài khác nhau Phân lập vi sinh vật là quá trình tách riêng các loài vi sinh vật từ quần thể ban đầu và đưa về dạng thuần khiết

Cấy mẫu trên đĩa thạch chứa môi trường dinh dưỡng đặc trưng cho loài vi sinh vật muốn phân lập để được các khuẩn lạc mọc riêng lẻ, tách biệt nhau

Chọn khuẩn lạc đặc trưng cho loài vi sinh vật cần phân lập và cấy chuyền nhiều lần để được dạng vi sinh vật thuần khiết