NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG DỊCH THẢI SAU HẦM BIOGAS LÀMPHÂN BÓN DẠNG LỎNG CHO CÂY TRỒNG.LUẬN VĂN THẠC SĨ

1.1 Các kích thước chính của thiết bị khí sinh học kiểu KT1 16 1.2 Các kích thước chính của thiết bị khí sinh học kiểu KT2 16 1.6 H ầm biogas composite trước và sau khi lắp đặt ở hộ dân

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -

NGUYỄN LÊ ANH HÀO

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG DỊCH THẢI SAU HẦM BIOGAS LÀM

PHÂN BÓN DẠNG LỎNG CHO CÂY TRỒNG

Chuyên ngành : Kỹ thuật môi trường

Mã số: 60.52.03.20

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Huỳnh Anh Hoàng

Đà Nẵng – Năm 2017

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.

Các s ố liệu phân tích, kết quả, đánh giá nêu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Nguyễn Lê Anh Hào

LỜI CAM ĐOAN

TRANG TÓM TẮT

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

2.1 M ục tiêu tổng quát 2

2.2 M ục tiêu cụ thể 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

4 Nội dung nghiên cứu 2

4.1 Điều tra khảo sát xử lý chất thải chăn nuôi với quy mô trang trại ở huyện Hòa Vang 2

4.2 Điều tra khảo sát xử lý chất thải chăn nuôi với quy mô hộ gia đình ở xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang 3

4.3 Nghiên c ứu điều kiện diệt khuẩn Salmonella trong dịch thải bằng phương pháp nhiệt tại phòng thí nghiệm 3

4.4 T hực hiện mô hình trồng rau muống bằng dịch thải sau diệt khuẩn 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

6.1 Ý ngh ĩa khoa học 4

6.2 Ý ngh ĩa thực tiễn 4

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

1.1 Tổng quan ngành chăn nuôi 5

1.1.1 Trên th ế giới 5

1.1.2 Ở Việt Nam 6

1.2 Tổng quan về xử lý chất thải chăn nuôi 9

1.2.1 Ch ất thải chăn nuôi 9

1.2.2 Ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi đến môi trường 11

1.3 Tổng quan về công nghệ biogas 13

1.3.1 Sơ lược về công nghệ biogas 13

1.3.2 Nguồn nguyên liệu và sản lượng khí sinh ra 14

1.3.3 Các giai đoạn chuyển hóa trong biogas 14

1.3.4 M ột số kiểu hầm biogas ở Việt Nam 15

1.3.5 Dịch thải sau hầm biogas 18

1.3.6 X ử lý chất thải chăn nuôi ở huyện Hòa Vang 19

1.4 Tổng quan về vi khuẩn Salmonella 21

1.4.1 Đặc tính sinh học 22

1.4.2 Phân lo ại 22

1.4.3 Kh ả năng gây bệnh 23

1.4.4 Sức đề kháng 23

1.5 Tổng quan cây rau muống và ngành phân bón 23

1.5.1 Tổng quan cây rau muống 23

1.5.2 Tổng quan về ngành phân bón 25

1.5.3 Sử dụng phụ phẩm khí sinh học làm phân bón 26

Chương 2 THỰC NGHIỆM 28

2.1 Nguyên liệu, nhiên liệu, hóa chất và dụng cụ 28

2.1.1 Nguyên li ệu 28

2.1.2 Nhiên liệu 28

2.1.3 Hóa ch ất 28

2.1.4 D ụng cụ 28

2.2 Quy trình diệt khuẩn Salmonella bằng phương pháp nhiệt 28

2.2.1 Phòng thí nghi ệm 28

2.2.2 Th ực nghiệm ngoài hiện trường 29

2.3 Mô hình thực hiện sử dụng dịch thải trên cây rau muống 29

2.4 Phương pháp nghiên cứu 31

2.4.1 Phương pháp thu thập thông tin 31

2.4.2 Phương pháp tham vấn cộng đồng 31

2.4.3 Phương pháp thu mẫu và phân tích 31

2.4.4 Phương pháp qui hoạch thực nghiệm 32

2.4.5 Phương pháp thực nghiệm 35

2.4.6 Phương pháp đối sánh trên cây trồng 35

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 37

3.1 Kết quả điều tra khảo sát xử lý chất thải chăn nuôi với quy mô trang trại ở huyện Hòa Vang 37

3.1.1 Không gian phân bố, quy mô các trang trại 37

3.1.2 Hiện trạng xử lý chất thải chăn nuôi ở các trang trại 38

3.2 Kết quả điều tra khảo sát xử lý chất thải chăn nuôi với quy mô hộ gia đình ở xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang 47

3.2.1 Quy mô các hộ chăn nuôi gia đình 47

3.2.2 Hiện trạng xử lý chất thải chăn nuôi ở các hộ gia đình 47

3.3 Nghiên cứu điều kiện diệt khuẩn Salmonella trong dịch thải bằng phương pháp nhiệt 53

3.3.1 Kết quả nghiên cứu thăm dò ảnh hưởng nhiệt độ theo thời gian đến khả năng di ệt khuẩn Salmonella 54

3.3.2 T ối ưu hóa quá trình thực nghiệm diệt khuẩn Salmonella trong dịch thải 55

3.3.3 Kiểm chứng giá trị tối ưu tìm được 60

3.4 Kết quả thực hiện mô hình trồng rau muống bằng dịch thải sau diệt khuẩn61 3.4.1 Chất lượng dịch thải sau hầm biogas 61

3.4.2 Sự phát triển của cây rau muống qua các giai đoạn bón phân 61

3.4.3 Kh ối lượng sinh khối của rau muống qua 3 ô thí nghiệm 62

3.4.4 Chất lượng của mẫu rau muống sau khi tưới dịch thải 63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

1 Kết luận 65

2 Kiến nghị 65

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

1 Tài liệu tiếng Việt 67

2 Tài liệu tiếng Anh 68

3 Trang Website 69

PHỤ LỤC TÍNH GIÁ TRỊ TỐI ƯU BẰNG CÔNG CỤ SOLVER – MS EXCEL PHỤ LỤC BẢNG TỔNG HỢP KẾT QUẢ PHÂN TÍCH

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (BẢN SAO)

HỒ SƠ HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ

BÓN DẠNG LỎNG CHO CÂY TRỒNG Nguyễn Lê Anh Hào, học viên cao học K31, chuyên ngành Kỹ thuật môi trường Tóm tắt – Mô hình biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi đang phát triển mạnh ở

các vùng nông thôn tại Việt Nam Tuy nhiên, nồng độ chất hữu cơ và chất dinh

dưỡng trong dịch thải sau hầm biogas vẫn còn đạt ở ngưỡng cao, vượt quá Quy

chuẩn Việt Nam nhiều lần Việc tiếp tục xử lý nguồn dịch thải này trước khi đưavào nguồn tiếp nhận đòi hỏi tốn kém về chi phí xây dựng, vận hành Đề tài này

được đưa ra để đánh giá khả năng tái sử dụng dịch thải sau hầm biogas làm phân

bón dạng lỏng cho cây trồng Đồng thời, kết quả sau phân tích đã nêu lên hiện trạng

và chất lượng dịch thải sau biogas ở các trang trại, hộ chăn nuôi gia đình ở xã HòaLiên, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng Trong nghiên cứu này, vi khuẩnSalmonella trong dịch thải được diệt khuẩn hoàn toàn bằng phương pháp nhiệt ởnhiệt độ 580C trong thời gian 47 phút Kết quả sau khi bón thúc trên đối tượng raumuống, dịch thải sau biogas và phân hữu cơ vi sinh có rau muống sinh trưởng vàphát triển tương đồng nhau

Từ khóa – “biogas”, “ô nhiễm môi trường”, “vi khuẩn Salmonella”, “phương pháp

nhiệt”, “rau muống”

RESEARCH ON WASTEWATER AFTER BIOGAS TO MAKE LIQUID

FERTILIZER FOR PLANTS Abstract – Biogas models in animal waste treatment are being applied and

developed in rural areas in Vietnam However, the concentration of organic matterand nutrients in wastewater after biogas digesters is still at a high level that exceedsthe national standards for wastewater Continouning to treat this source of waste prior

to inclusion in the receiving source requires expensive construction costs Thisresearch was conducted to evaluate the possibility of reusing of biogas to make liquidfertilizer for plants The results of the analysis in the topic also show the currentstatus and the quality of this waste in farm households in Hoalien commune,Hoavang District, Danang City In this rearch, bacteria Salmonella In this research,bacteria Salmonella in wastewater after biogas being extermination by heat method at

580C for 47 minutes Result after manuring for spinach, wastewater after biogas andorganic fertilizer have grow and develop similarly

Key words – “biogas”, “environmental polution”, “bacteria Salmonella”, “heat

method”, “spinach”

Biogas : Khí sinh học

chăn nuôi

QCVN 8–3:2012/BYT : Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia đối với ô

nhiễm vi sinh vật trong thực phẩm

1.1 Các kích thước chính của thiết bị khí sinh học kiểu KT1 16

1.2 Các kích thước chính của thiết bị khí sinh học kiểu KT2 16

1.6 H ầm biogas composite trước và sau khi lắp đặt ở hộ dân 20

1.7 Dịch thải sau biogas được thải thẳng ra môi trường tự nhiên 20

1.8 Hầm biogas và hố lắng dịch thải sau biogas ở trang trại gia cầm 21

2.1 Phân h ữu cơ vi sinh và dịch thải sử dụng tưới thử nghiệm trên

3.1 Sơ đồ xử lý chất thải chăn nuôi tại trang trại gia cầm Hòa Phú 41

3.2 Sơ đồ xử lý chất thải chăn nuôi tại trang trại gia súc Trung Sơn 41

3.3 Sơ đồ xử lý chất thải chăn nuôi tại trang trại gia súc Nhơn Sơn 41

3.4 Sơ đồ xử lý chất thải chăn nuôi ở các trang trại gia súc còn lại 42

3.5 Hầm biogas HPDE và hầm biogas xây bằng gạch ở các trang

3.7 Sơ đồ xử lý chất thải chăn nuôi bằng hầm biogas ở các hộ gia

3.8 Dịch thải sau biogas xả trực tiếp ra ngoài môi trường 49

3.9 Rau muống được trồng ngày đầu tiên và khi tưới dịch thải sau

3.10 Rau muống sau thu hoạch và khối lượng sinh khối rau muống

S ố

1.1 Số lượng gia súc, gia cầm và sản lượng sản phẩm chăn nuôi

nước ta trong năm 2016 (thống kê tới thời điểm 01/10/2016) 6

1.2 Lượng phân trung bình của gia súc trong một ngày đêm 9

1.3 Thành ph ần hóa học của các loại phân gia súc, gia cầm 9

1.4 Nhóm vi khu ẩn, ký sinh có trong phân gia súc và điều kiện tiêu

1.5 M ột số chỉ tiêu của nước thải chăn nuôi lợn 11

1.6 Đặc điểm các khí sinh ra khi phân hủy kị khí 11

1.7 Thành ph ần và tính chất cơ bản của các loại khí trong bể biogas 14

1.8 Đặc tính và sản lượng khí sinh học của một số loại nguyên liệu 14

1.9 Tóm t ắt điều kiện tối ưu cho quá trình lên men tạo khí sinh học 15

1.10 So sánh h ầm biogas composite và hầm biogas xây bằng gạch 18

2.1 Phương pháp thử nghiệm trong phân tích dịch thải 32

2.1 Phương pháp thử nghiệm trong phân tích dịch thải (tt) 32

2.2 Phương pháp thử nghiệm trong phân tích mẫu lá rau muống 32

3.1 Tên trang trại, quy mô, sản phẩm các trang trại 37

3.3 Thể tích, kiểu hầm biogas ở các trang trại 40

3.4 Nồng độ các chất ô nhiễm sau hầm biogas ở trang trại Trung

3.5 Nồng độ các chất ô nhiễm sau hầm biogas ở trang trại Lê Thị

3.6 Nồng độ các chất ô nhiễm sau hầm biogas ở trang trại Hòa Phú 44

3.7 Quy mô, sản phẩm các hộ chăn nuôi gia đình ở xã Hòa Liên 47

3.8 Lưu lượng nước thải từ hộ chăn nuôi gia đình tại thời điểm khảo

3.9 Thể tích, kiểu hầm biogas ở các hộ gia đình chăn nuôi 48

3.14 Kết quả tổng hợp hiệu suất diệt khuẩn Salmonella 56

3.15 Ma tr ận thực nghiệm cấp II cấu trúc có tâm (k=2) 56

3.16 K ết quả thí nghiệm theo ma trận trực giao cấp II 57

3.18 Kết quả phân tích mẫu dịch thải sau biogas 61

3.19 Bảng so sánh tổng khối lượng sinh khối của 3 ô thí nghiệm 62

3.20 Kết quả thử nghiệm phân tích mẫu lá rau muống 63

1.1 Phân bố chăn nuôi lợn trên lãnh thổ Việt Nam năm 2016 7

1.2 Diễn biến sản lượng thịt lợn (2000 – 2016) ở Việt Nam 7

1.3 Phân b ố chăn nuôi gà trên lãnh thổ Việt Nam năm 2016 8

1.4 Di ễn biến sản lượng thịt gà (2000 – 2016) ở Việt Nam 8

3.1 Tỷ lệ phân bố các trang trại chăn nuôi ở huyện Hòa Vang năm

3.2 Nồng độ chất ô nhiễm sau hầm biogas ở trang trại Trung Sơn 43

3.3 Nồng độ chất ô nhiễm sau hầm biogas ở trang trại bà Lê Thị

3.4 Nồng độ chất ô nhiễm sau hầm biogas ở hộ gia đình ông Nguyễn

3.5 Đồ thị ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất diệt

3.6 Kh ối lượng sinh khối rau muống ở các ô thí nghiệm 63

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm qua, ngành chăn nuôi ở Việt Nam đã phát triển đáng kể Từ

năm 1990 cho đến nay, ngành có hướng phát triển tương đối ổn định, tốc độ tăngtrưởng trong những năm gần đây đạt đến 9,1% [2] Bên cạnh những thành tựu đạtđược, ngành chăn nuôi đã và đang gây nên ảnh hưởng xấu đến môi trường từ chất thải

mà chúng sinh ra [9]

Quá trình phân hủy sinh học kỵ khí là giải pháp thích hợp để xử lý chất thải cónồng độ chất hữu cơ và chất rắn cao như là chất thải chăn nuôi Sản xuất khí sinh học(biogas) từ chất thải chăn nuôi là giải pháp tạo ra lợi ích kép: Giảm thiểu phát thải khínhà kính và đồng thời chuyển hóa chất thải thành nguồn năng lượng sạch, hữu ích.Tuy nhiên, nồng độ chất hữu cơ và dinh dưỡng trong dịch thải sau hầm biogas vẫn còn

đạt ở ngưỡng cao, vượt quá QCVN 62 – MT:2016/BTNTMT (Cột B), cụ thể là: 3,5

lần đối với BOD5; 1,7 lần với COD và 04 lần với TN [19] Bên cạnh đó, dịch thải nàycòn chứa nhiều chủng loại vi sinh vật gây hại như: Vi khuẩn Salmonella, Ecoli, cácnhóm ký sinh trùng và các yếu tố sinh học gây bệnh khác [9]

Hiện nay, các dự án khí sinh học đang được triển khai khắp cả nước, nhờ vào các

chương trình quốc gia, hỗ trợ từ các tổ chức quốc tế,… Riêng ở khu vực vùng nông

thôn, miền núi ở huyện Hòa Vang tính đến tháng 7 năm 2016, toàn huyện đã có 363hầm biogas, trong đó 351 hầm theo quy mô hộ gia đình, 12 hầm theo quy mô côngnghiệp, đạt tỉ lệ trên 69% tổng số các hộ đang xử lý chất thải chăn nuôi [1] Tuy nhiên,dịch thải sau hầm biogas chỉ đang được xử lý ở các hộ chăn nuôi công nghiệp, thôngqua các biện pháp xử lý sinh học tiếp theo (hồ sinh học tùy tiện, sinh học hiếu khí)

trước khi thải vào nguồn tiếp nhận Quá trình xử lý này đòi hỏi chi phí xây dựng, vận

hành cao và tốn nhiều diện tích đất Đối với những hộ chăn nuôi gia đình, dịch thảinày chủ yếu là tự thấm vào môi trường đất, do đó rất dễ dàng phát sinh mùi hôi, ảnh

hưởng đến nguồn nước ngầm, cũng như đời sống cộng đồng dân cư trước mắt cũngnhư lâu dài

Từ những lý do nêu trên, việc nghiên cứu, đánh giá khả năng tái sử dụng dịchthải sau hầm biogas để tạo ra sản phẩm là phân bón dạng lỏng với mục đích phục vụcho hoạt động nông nghiệp là rất cần thiết, góp phần tích cực vào mục tiêu chung bảo

vệ môi trường nông thôn, phát triển bền vững ở địa phương

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng dịch thải sau hầm biogas làm phân bón dạng lỏng cho cây trồng” đã được tác giả lựa chọn và thực

hiện nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 M ục tiêu tổng quát

Tận dụng nguồn dịch thải sau hầm biogas làm phân bón dạng lỏng phục vụ chocây trồng ở huyện Hòa Vang

2.2 M ục tiêu cụ thể

Tạo ra được phân bón dạng lỏng từ dịch thải sau hầm biogas

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Dịch thải sau hầm biogas:

+ Các trang trại chăn nuôi ở huyện Hòa Vang

+ Các hộ chăn nuôi gia đình ở xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang

+ Điều tra, khảo sát tình hình xử lý chất thải chăn nuôi bằng hầm biogas:

* Quy mô trang trại: Huyện Hòa Vang

* Quy mô hộ gia đình: Xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang

+ Nghiên cứu thực nghiệm:

* Chọn 02 hộ xử lý chất thải chăn nuôi bằng hầm biogas (01 hộ chăn nuôigia súc và 01 hộ chăn nuôi gia cầm) để tiến hành lấy mẫu, phân tích định lượng vikhuẩn Salmonella và chất lượng nước trong mẫu dịch thải

* Đối với mẫu có kết quả dương tính Salmonella, thực hiện diệt khuẩn

bằng phương pháp nhiệt Từ kết quả thăm dò ở phòng thí nghiệm, ứng dụng phương

pháp qui hoạch thực nghiệm vào trong đề tài nhằm xác định giá trị nhiệt tối ưu

* Tưới thử nghiệm trên cây rau muống bằng dịch thải đã xử lý theo phươngpháp nhiệt với giá trị tối ưu nghiên cứu được (mẫu dương tính Salmonella) tại 01 hộgia đình ở xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang

4 Nội dung nghiên cứu

4.1 Điều tra khảo sát xử lý chất thải chăn nuôi với quy mô trang trại ở huyện Hòa Vang

- Không gian phân bố, quy mô các trang trại chăn nuôi

- Hiện trạng xử lý chất thải chăn nuôi: loại hầm, kết cấu, chất lượng dịch thải sau

hầm biogas (TSS, BOD5, COD, TN, TP, Coliform)

- Định mức lượng nước thải ra của vật nuôi ở các trang trại

- Phân tích định lượng vi khuẩn Salmonella trong mẫu dịch thải sau biogas

4.2 Điều tra khảo sát xử lý chất thải chăn nuôi với quy mô hộ gia đình ở xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang

- Quy mô các hộ chăn nuôi gia đình

- Hiện trạng xử lý chất thải chăn nuôi: loại hầm, kết cấu, chất lượng dịch thải sau

hầm biogas (TSS, BOD5, COD, TN, TP, Coliform)

- Định mức lượng nước thải ra của vật nuôi ở các hộ gia đình

- Phân tích định lượng vi khuẩn Salmonella trong mẫu dịch thải sau biogas

4.3 Nghiên c ứu điều kiện diệt khuẩn Salmonella bằng phương pháp nhiệt tại phòng thí nghi ệm

4.3.1 K ết quả nghiên cứu thăm dò phương pháp nhiệt

Trên cơ sở lý thuyết đã nghiên cứu ở phần tổng quan, thực hiện thí nghiệm thăm

dò về sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đến hiệu suất diệt khuẩn Salmonellatrong mẫu dịch thải

4.3.2 T ối ưu hóa quá trình thực nghiệm

Dựa vào kết quả thăm dò ở phòng thí nghiệm, ứng dụng phương pháp qui hoạchthực nghiệm vào đề tài nhằm xác định giá trị nhiệt và thời gian tối ưu để diệt khuẩnhoàn toàn Salmonella trong mẫu dịch thải

4.3.3 Kiểm chứng giá trị tối ưu

Phân tích kiểm chứng Salmonella trong mẫu dịch thải sau khi xử lý theo phươngpháp nhiệt với giá trị tối ưu đã nghiên cứu được

4.4 Th ực hiện mô hình trồng rau muống bằng dịch thải sau diệt khuẩn

- Theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của rau muống qua 3 ô thí nghiệm: phân

hữu cơ vi sinh (ô đối chứng), 02 mẫu dịch thải sau biogas đã qua xử lý ở hộ chăn nuôigia súc và hộ chăn nuôi gia cầm (2 ô thử nghiệm)

- Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của rau muống ở 3 ô thí nghiệm

- Đánh giá chất lượng dịch thải đã qua xử lý khi tưới trên rau muống

- Xác định và so sánh khối lượng sinh khối rau muống qua 03 ô thí nghiệm (thời

điểm thu hoạch)

- Phân tích định lượng vi khuẩn Salmonella trên mẫu lá rau muống được tưới

bằng 02 loại mẫu dịch thải

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập thông tin

- Phương pháp tham vấn cộng đồng

- Phương pháp thu mẫu và phân tích

- Phương pháp qui hoạch thực nghiệm

- Phương pháp thực nghiệm

- Phương pháp đối sánh trên cây trồng

- Phương pháp so sánh với Thông tư, Quy chuẩn Việt Nam

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

6.1 Ý ngh ĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu có thể làm nguồn tài liệu tham khảo cho các học viên, sinhviên trong nghiên cứu bảo vệ môi trường ở nông thôn

6.2 Ý ngh ĩa thực tiễn

- Tái sử dụng nguồn nguyên liệu sẵn có phục vụ trong nông nghiệp nhằm hạn chế

sự phát thải chất ô nhiễm vào môi trường tự nhiên

- Tiết kiệm chi phí mua phân bón, tăng thu nhập cho người nông dân

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan ngành chăn nuôi

Trong những năm qua, ngành chăn nuôi có nhiều bước biến chuyển về tốc độphát triển, phân bố vùng chăn nuôi và phương thức sản xuất Cùng với sự phát triểnnày, ngành chăn nuôi còn xuất hiện thêm nhiều yếu tố tiêu cực như ô nhiễm môi

trường, an toàn thực phẩm và đồng thời phát sinh thêm nhiều dịch bệnh mới,

1.1.1 Trên th ế giới

Ngày nay, nông nghiệp có vai trò quan trọng trong cung cấp lương thực và cácloại thực phẩm của toàn nhân loại Ngành chăn nuôi không chỉ đóng vai trò cung cấpthịt, trứng, sữa – là các nhóm thực phẩm cơ bản mà còn góp phần vào sự đa dạngnguồn gen và đa dạng sinh học trên Trái đất [21]

Theo bảng số liệu thống kê của tổ chức Nông lương thế giới (FAO), nhóm 05loại vật nuôi đứng đầu trên thế giới là: Bò: 1.494,4 triệu con; Cừu: 1.172,8 triệu con;Dê: 1.005,6 triệu con; Lợn: 977 triệu con và Trâu: 199,8 triệu con Đa số nhóm vậtnuôi này phân bố chủ yếu ở các nước châu Á Đối với chăn nuôi gia cầm, tổng đàn gà

được thống kê là 14.191,1 triệu con và tổng đàn vịt là 1.008,3 triệu con Tốc độ tăngtrưởng số lượng vật nuôi trên thế giới trong thời gian qua đạt trên dưới 1% /năm [29].Phương thức chăn nuôi hiện nay ở các nước trên thế giới có ba hình thức sản xuất

cơ bản là chăn nuôi tự nhiên, chăn nuôi công nghiệp và chăn nuôi sinh thái [38]:

- Chăn nuôi tự nhiên là phương thức phát triển chăn nuôi xuất hiện sớm nhấttrong lịch sử phát triển của xã hội loài người, cơ sở thực hiện là dựa vào nguồn thức ănsẵn có trong môi trường tự nhiên và vật nuôi sẽ tự kiếm sống Trong chăn nuôi tựnhiên, người ta chủ yếu sử dụng các giống loài vật nuôi địa phương, bản địa; vốn dĩ đãthích nghi với môi trường sống, điều kiện thức ăn và phương thức kiếm ăn Phươngthức chăn nuôi này thường yêu cầu mức đầu tư thấp, không đòi hỏi cao về trình độkhoa học kỹ thuật song năng suất sản phẩm thấp, chất lượng sản phẩm thường mang

đặc tính tự nhiên nên được nhiều thị trường ưa chuộng

- Chăn nuôi công nghiệp là phương thức chăn nuôi hoàn toàn đối lập với chănnuôi tự nhiên Phương châm cơ bản của chăn nuôi công nghiệp là tối đa hóa khả năngtiếp nhận thức ăn, tối thiểu hóa quá trình vận động để tiết kiệm năng lượng, nhằm rútngắn thời gian tích lũy năng lượng, tăng khối lượng và năng suất sản phẩm Phươngthức này đòi hỏi mức đầu tư thâm canh cao, không phụ thuộc vào các điều kiện tự

nhiên nên năng suất sản phẩm ổn định

- Chăn nuôi sinh thái là phương thức chăn nuôi tiên tiến nhất, nó kế thừa từnhững ưu điểm của hai phương thức chăn nuôi tự nhiên và công nghiệp, đồng thờicũng khắc phục được các mặt yếu kém và tồn tại của hai phương thức trên Chăn nuôisinh thái tạo các điều kiện ngoại cảnh để vật nuôi được phát triển gần như ở trong môi

trường tự nhiên nhưng do con người chủ động hình thành, do đó luôn đảm bảo tính cân

đối và đầy đủ chất dinh dưỡng Phương thức chăn nuôi sinh thái đang được thịnh hành

ở các nước đã phát triển, cung cấp những sản phẩm sang các thị trường yêu cầu sản

phẩm phải đạt chất lượng cao

1.1.2 Ở Việt Nam

Ở nước ta, ngành chăn nuôi đang phát triển mạnh, trở thành như một ngành sản

xuất chính Ngành này đang được chuyển dịch mạnh từ phát triển chăn nuôi tự nhiênvới mục đích lấy sức kéo chuyển sang hướng chăn nuôi công nghiệp thâm canh vớimục tiêu lấy thịt – trứng – sữa [38]

Hiện nay, chăn nuôi quy mô nhỏ lẻ ở các hộ gia đình vẫn chiếm tỷ trọng lớn,

đạt khoảng 65 – 70% về sản lượng Tuy nhiên, ngành chăn nuôi nước ta đang dần cónhững bước dịch chuyển nhanh chóng từ chăn nuôi nhỏ lẻ sang chăn nuôi quy mô lớnnhư trang trại và công nghiệp

Theo kết quả điều tra dân số, tính đến ngày 26/6/2017, Việt Nam có tổng số dân

là 95.396.476 người, chiếm 1,27 % dân số thế giới, dân số Việt Nam đứng thứ 14trong số các quốc gia đông dân nhất thế giới, mật độ dân số cao (khoảng 308

người/km2) [37] Do đó, nhu cầu thực phẩm trong điều kiện dân số, đời sống ngàycàng tăng dần đã và đang đặt ra cho các nhà quản lý nông nghiệp phải nhanh chónghiện đại hóa sản xuất trong lĩnh vực nông nghiệp

B ảng 1.1 Số lượng gia súc, gia cầm và sản lượng sản phẩm chăn nuôi nước ta trong

năm 2016 (thống kê tới thời điểm 01/10/2016) [35]

Stt Loại

vật nuôi Đơn vị tính Số lượng

Sản phẩm Thịt

(Tấn)

Sữa (Tấn)

Trứng (Triệu quả)

1.1.2.1 Tình hình ch ăn nuôi lợn ở nước ta

Nước ta có nhiều tiềm năng thích hợp với đặc tính chăn nuôi lợn Trước hết, sản

xuất nông nghiệp ở nhiều vùng nông thôn thường mang tính chất đan xen nhiều loại

cây trồng lương thực, hoa màu – đây là nguồn cung cấp thức ăn sẵn có tại chỗ Thêm

vào đó, điều kiện khí hậu ở vùng lãnh thổ nông nghiệp nước ta cũng rất phù hợp vớiđặc tính sinh học phát triển của lợn Chính vì vậy, đàn lợn có thể phát triển rộng khắp

mọi nơi ở các vùng miền ở nông thôn Việt Nam [13]

Chăn nuôi lợn là ngành cung cấp thịt chủ yếu ở nước ta Một đặc điểm quan

trọng mang tính ưu việc của chăn nuôi lợn là thời gian chăn thả ngắn, sức tăng trưởngnhanh và chu kỳ tái sản xuất ngắn Lợn là loại vật nuôi tiêu tốn ít thức ăn so với tỷ lệthể trọng; thức ăn có thể tận dụng từ nhiều nguồn phế phụ phẩm trồng trọt côngnghiệp, thực phẩm; phụ phẩm trồng trọt công nghiệp thực phẩm và phụ phẩm sinhhoạt Chính vì vậy, trong điều kiện nguồn thức ăn có ít, không ổn định vẫn có thể pháttriển chăn nuôi lợn theo quy mô hộ gia đình

Bi ểu đồ 1.1 Phân bố chăn nuôi lợn trên lãnh thổ Việt Nam năm 2016 [34]

Biểu đồ 1.2 Diễn biến sản lượng thịt lợn (2000 – 2016) ở Việt Nam [34]

Đối với nhiều vùng nông thôn, nhất là trong xu thế phát triển nền nông nghiệp

hữu cơ sinh thái, chăn nuôi lợn còn cung cấp để tạo ra phân chuồng nhằm bón cho cácnhóm cây trồng, phân lợn được đánh giá là một trong những nguồn phân hữu cơ tốt, cóthể cải tạo và nâng cao độ phì của đất nếu bón đúng với một lượng vừa phải, đặc biệt

đối với nhóm đất nông nghiệp Ngoài ra, nước tiểu của lợn còn chứa hàm lượng chấtdinh dưỡng cao như là Nitơ và Phốt pho [13].

1.1.2.2 Tình hình c hăn nuôi gia cầm ở nước ta

Việt Nam hiện có 8 triệu hộ đang tham gia trong ngành gia cầm; đứng thứ 20

trên thế giới; đóng góp 1,7% vào GDP Theo số liệu thống kê từ Viện chăn nuôi, sản

lượng tiêu thụ thịt gia cầm ở nước ta chiếm khoảng 17,5% (năm 2015) và 19% (năm

2016) trong tổng sản lượng thịt tiêu thụ Trong khi đó, con số này ở các nước ĐôngNam Á là 43%, châu Á là 29% [38]

Trong ngành gia cầm nói chung, chăn nuôi gà ở Việt Nam đã phát triển mạnh

trong những năm qua Xu hướng chăn nuôi đang từng bước chuyển dịch sang quy môtrang trại Gà ở nước ta hiện được nuôi dưới ba hình thức: nuôi thả ở hộ gia đình vớichu kỳ nuôi từ 6 – 7 tháng; nuôi bán công nghiệp từ 50 – 1.000 con có chu kỳ nuôi 70

– 90 ngày và nuôi công nghiệp từ 2.000 – 30.000 con với chu kỳ nuôi 42 – 45 ngày

Bi ểu đồ 1.3 Phân bố chăn nuôi gà trên lãnh thổ Việt Nam năm 2016 [34]

Biểu đồ 1.4 Diễn biến sản lượng thịt gà (2000 – 2016) ở Việt Nam [34]

1.2 Tổng quan về xử lý chất thải chăn nuôi

1.2.1 Ch ất thải chăn nuôi

Chăn nuôi được xác định là một trong những ngành sản xuất tạo ra chất thải

nhiều nhất vào môi trường [9] Chất thải chăn nuôi phát sinh chủ yếu từ:

- Chất thải của bản thân các nhóm vật nuôi như phân, nước tiểu, lông, vảy da vàcác loại phủ tạng thải

- Nước thải từ quá trình tắm gia súc, vệ sinh chuồng

- Thức ăn thừa, các vật dụng thừa thải trong quá trình chăn nuôi

1.2.1.1 Phân

Bắt nguồn từ những thành phần thức ăn, nước uống mà cơ thể vật nuôi khônghấp thụ được và thải ra ngoài cơ thể Trong phân chứa một lượng lớn các chất nhưNitơ, Phốt pho, Kali, Kẽm, Đồng Tùy theo loại vật nuôi, thức ăn, độ tuổi, khẩu phần

ăn khác nhau mà lượng phân thải ra cũng sẽ khác nhau về khối lượng lẫn thành phần

B ảng 1.2 Lượng phân trung bình của gia súc trong một ngày đêm [15]

B ảng 1.3 Thành phần hóa học của các loại phân gia súc, gia cầm [26]

Ngoài ra, trong phân ở các loại vật nuôi nói chung còn chứa nhiều loại vi khuẩn

gây hại phát sinh dịch bệnh, như các nhóm ký sinh trùng, trứng giun sán, … nó có thể

tồn tại vài ngày đến vài tháng ở môi trường bên ngoài, do đó ảnh hưởng trực tiếp đếnsức khỏe của con người và các nhóm vật nuôi khác

(%)

P 2 O 5 (%)

Các loại vi sinh vật gây hại có thể bị tiêu diệt trong điều kiện nhiệt độ và thời

gian được trình bày ở b ảng 1.4 sau:

B ảng 1.4 Nhóm vi khuẩn, ký sinh có trong phân gia súc và điều kiện tiêu diệt [16]

Tên vi khuẩn,

ký sinh trùng

Khả năng gây bệnh

Điều kiện tiêu diệt Nhiệt độ

( 0 C)

Thời gian (phút)

1.2.1.2 Nước thải chăn nuôi

Nước thải chăn nuôi là nước được thải ra trong quá trình chăn nuôi động vật, baogồm nước phân, nước tiểu, nước rửa chuồng trại, dụng cụ chăn nuôi, phương tiện vậnchuyển, dung dịch xử lý chuồng trại,… Chỉ tính riêng với chăn nuôi lợn, nếu trungbình lượng nước thải ra 25 lít/con/ngày thì lượng nước này trong 1 năm đạt khoảng 85triệu m3 – một con số đáng kể [24] Theo khảo sát của Trương Thanh Cảnh và các

cộng tác viên trên gần 1.000 trại chăn nuôi lợn quy mô vừa và nhỏ cho thấy hầu hết

các cơ sở chăn nuôi đều sử dụng một khối lượng lớn nước cho gia súc Cứ 01 kg chất

thải chăn nuôi do lợn thải ra sẽ được pha thêm với từ 20 đến 49 kg nước Lượng nướclớn này có nguồn gốc từ các các hoạt động như tắm, vệ sinh cho gia súc hay dùng đểrửa chuồng nuôi hằng ngày [26]

Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi phụ thuộc vào thành phầncủa phân, nước tiểu gia súc, lượng thức ăn rơi vãi, mức độ và phương thức thu gom (sốlần gom, vệ sinh chuồng trại), lượng nước dùng tắm gia súc, vệ sinh chuồng trại,…

Qua kết quả khảo sát của Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, trường Đại học

Bách khoa Hà Nội (2009), cho thấy, giá trị COD, TN, TP, TSS và Coliform trongnước thải chăn nuôi lợn rất cao, các giá trị tương ứng là 2.500 – 12.120 mg/l, 185 –

4.539 mg/l, 28 – 831 mg/l, 190 – 5.830 mg/l và 4x104 – 108MPN/ml Trong khi đó,kết quả về chất lượng nước thải tại trang trại Hòa Bình Xanh (xã Hợp Hòa, huyệnLương Sơn, tỉnh Hòa Bình) với khoảng 300 con lợn cho thấy các thông số ô nhiễmnhư COD, NH4+, TP và TSS tương ứng lần lượt là 5.630 ± 1.032, 544 ± 57, 60 ± 18 và4.904 ± 901(Cao Thế Hà và ncs, 2015) Các giá trị ô nhiễm này đều vượt nhiều lần so

với Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải (QCVN 62-MT:2016/BTNMT và

1.2.2 Ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi đến môi trường

Nước thải chăn nuôi có nồng độ chất hữu cơ, chất dinh dưỡng cao và các nhóm

vi sinh vật, vi trùng gây hại, không những gây ô nhiễm đến môi trường không khí màcòn làm ô nhiễm đến môi trường đất, làm rối loạn độ phì trong đất, nước mặt và cảnguồn nước ngầm Khi chăn nuôi tập trung, mật độ chăn nuôi tăng cao dẫn đến tảilượng và nồng độ chất ô nhiễm cũng tăng cao, gây ảnh hưởng xấu đến môi trường

sống và sức khỏe của cộng đồng

1.2.2.1 Ô nhiễm không khí

Nguyên nhân phát sinh mùi hôi là do quá trình phân huỷ kị khí của chất thải chănnuôi, tạo ra khí N-NH3+, H2S Trong thời gian đầu (3 – 5 ngày), vi sinh vật chưa kịpphân huỷ các chất thải nên mùi ít sinh ra, nhưng sau một thời gian xuất hiện mùi hôirất khó chịu Khí H2S có mùi trứng thối, gây buồn nôn, choáng, nhức đầu Khí N-NH3+kích thích mắt và đường hô hấp trên, gây ngạt ở nồng độ cao [23]

B ảng 1.6 Đặc điểm các khí sinh ra khi phân hủy kị khí [27]

Chất thải chăn nuôi chưa qua xử lý, được mang đi để sử dụng trong nông nghiệp

như bón lót vào đất, bón thúc trên cây trồng, các loại rau, củ,… Những thực phẩm này

sử dụng làm thực phẩm cho người và động vật là rất nguy hiểm Nhiều nghiên cứu cho

thấy khả năng tồn tại của các mầm bệnh trong đất, cây cỏ có thể gây bệnh gián tiếp

cho con người và các nhóm vật nuôi; đặc biệt là các bệnh về đường ruột như thươnghàn, phó thương hàn, viêm gan, giun sán,…

1.2.2.3 Ô nhi ễm nước

Nồng độ chất hữu cơ cao trong nước thải chăn nuôi khi xảy ra quá trình phân hủy

sẽ làm giảm nồng độ O2hòa tan trong nước, gây thiếu O2cho các quá trình hô hấp của

hệ thủy sinh vật Quá trình phân hủy chất hữu cơ còn tạo môi trường phân hủy yếm khí

sản sinh ra các hợp chất độc tố và những loài tảo độc tác động xấu đến hệ sinh tháitrong vùng Con người, động vật, thực vật trực tiếp sử dụng nguồn nước này cũng sẽ bịtác động và gây nên các ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người và khả năng sinhtrưởng phát triển của động, thực vật [18]

Bên cạnh đó, nước thải chăn nuôi có thể thấm xuống đất vào mạch nước ngầmgây ô nhiễm nguồn nước, đặc biệt là những giếng mạch nông gần các chuồng nuôi

1.2.3 Công ngh ệ xử lý nước thải chăn nuôi

Việc xử lý nước thải chăn nuôi đã được nghiên cứu triển khai ở các nước pháttriển từ cách đây hàng chục năm Các công nghệ áp dụng cho xử lý nước thải có tảitrọng chất ô nhiễm cao như chất thải chăn nuôi là rất đa dạng, nhưng trong đó chủ yếudựa trên các phương pháp sinh học – do chúng có tính bền vững, thích nghi với nhiều

điều kiện tự nhiên (Sirianuntapiboon và ncs, 2006).

Công nghệ xử lý nước thải luôn được phát triển và dần hoàn thiện trên cơ sởnhững thành tựu mới về khoa học, kỹ thuật nhằm hạ giá thành xây dựng và vận hành

hệ thống xử lý nước thải cũng như nâng cao chất lượng nước sau khi xử lý Một sốcông nghệ xử lý nước thải chăn nuôi đang được sử dụng hiện nay [18]:

1.2.3.1 B ể phản ứng Aerotank (bể bùn hoạt tính hiếu khí)

Quá trình chuyển hóa vật chất trong bể dựa trên hoạt động sống của các vi sinhvật hiếu khí Các vi sinh vật trong bể aerotank tồn tại ở dạng huyền phù, các huyềnphù vi sinh vật có xu hướng lắng đọng xuống đáy, do đó việc khuấy trộn các dung dịchtrong bể là điều cần thiết, có thể cung cấp khí cho bể aerotank bằng nhiều cách: thổi

khí, nén khí, làm thoáng cơ học, thổi – nén khí với hệ thống cơ học

Có nhiều loại bể aerotank khác nhau: Bể aerotank truyền thống, bể aerotank với

sơ đồ nạp nước thải theo bậc, bể aerotank tải trọng cao, bể aerotank có ngăn tiếp xúc

với bùn hoạt tính đã ổn định, bể aerotank làm thoáng kéo dài,…

Ưu điểm của bể Aerotank: Mức độ xử lý cao, ít tạo mùi hôi, có tính ổn định cao

Nước thải có thể được cung cấp từ trên xuống hoặc từ dưới lên

Vật liệu lọc của bể lọc kị khí là các loại cuội, sỏi, than đá, xỉ, ống nhựa, tấm nhựahình dạng khác nhau Kích thước và chủng loại vật liệu lọc được xác định dựa vàocông suất của công trình, hiệu quả cao trong xử lý chất hữu cơ

Ưu điểm: Khử được 70 ÷ 90% BOD, thời gian lọc ngắn, vận hành đơn giản, ít

tốn năng lượng

Nhược điểm: Thường hay bị tắc nghẽn, hàm lượng cặn lơ lửng ra khỏi bể lớn.Chưa xử lý được chất dinh dưỡng Nitơ, Phốt pho

1.2.3.3 Bể khí sinh học (Biogas)

Đây là loại bể thích hợp và đang được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải chăn

nuôi lợn ở các vùng nông thôn ở Việt Nam

Là loại bể kín, phương thức hoạt động dựa trên sự phân hủy chất hữu cơ củanhóm vi sinh vật kị khí

Ưu điểm:

- Giá thành rẻ, tiết kiệm không gian

- Sinh ra khí methane (CH4) , dễ dàng thu hồi, phục vụ vào các mục đích cho nhu

cầu thắp sáng, đun nấu, chạy máy phát điện,…

Nhược điểm:

- Nước thải sau biogas có nồng độ chất hữu cơ, dinh dưỡng cao

- Không xử lý được các thành phần chất dinh dưỡng như: Nitơ, Phốt pho

1.3 Tổng quan về công nghệ biogas

1.3.1 Sơ lược về công nghệ biogas

Biogas là sản phẩm khí sinh ra từ quá trình phân hủy kỵ khí của các hợp chất hữu

cơ Thành phần chủ yếu của biogas là khí methane (CH4) và khí cacbonic (CO2) Chấtthải hữu cơ từ các nguồn khác nhau đều có thể sử dụng để sản xuất biogas

Bảng 1.7 Thành phần và tính chất cơ bản của các loại khí trong bể biogas [27]

1.3.2 Ngu ồn nguyên liệu và sản lượng khí sinh ra

Nguồn nguyên liệu để sử dụng hầm biogas rất đa dạng, nguyên liệu có nguồn gốcđộng vật hay nguyên liệu có nguồn gốc thực vật Tuy nhiên thì hiện nay, chất thảitrong chăn nuôi là nguồn nguyên liệu được sử dụng phổ biến Khối lượng phát sinh ra

khí biogas có sự khác nhau, tùy theo từng loại gia cầm, gia súc, điều kiện chăn nuôi,

đặc điểm chuồng trại và đặc điểm ngành của từng vùng

B ảng 1.8 Đặc tính và sản lượng khí sinh học của một số loại nguyên liệu [10]

Loại

nguyên liệu

Lượng thải hằng ngày (kg/ động vật)

Hàm lượng chất khô (%)

Tỷ lệ C/N

Hiệu suất sinh khí (lít/kg/ngày) Động vật

1.3.3 Các giai đoạn chuyển hóa trong biogas

Trong quá trình lên men, phần sinh khối sẽ bị phân rã và chất thải động vật sẽ

được các vi sinh vật kỵ khí, nấm và vi khuẩn chuyển hóa thành các hợp chất dinhdưỡng (hợp chất chứa nitơ dạng hòa tan) Quá trình này đòi hỏi một số điều kiện tối ưunhư độ ẩm, nhiệt độ, bóng tối,… trong hầu hết các giai đoạn của quá trình phân hủy,

không có sự hiện diện của oxy từ môi trường không khí, sự tồn tại của vi khuẩn kỵ khíchiếm ưu thế, chuyển hóa các hợp chất dạng hydrocacbon

Bảng 1.9 Tóm tắt điều kiện tối ưu cho quá trình lên men tạo khí sinh học [10]

Giai đoạn chuyển hóa trong hầm biogas diễn ra qua 3 giai đoạn chính:

- Giai đoạn thủy phân

- Giai đoạn hình thành axit

- Giai đoạn lên men metan

Các giai đoạn này được thực hiện bởi 2 loại vi khuẩn – vi khuẩn axit hóa và vi

khuẩn metan hóa

1.3.3.1 Giai đoạn thủy phân

Trong giai đoạn thủy phân, các hợp chất dạng polymer (phân tử lớn) sẽ bị khử

thành các monome (phân tử cơ bản) Sản phẩm của quá trình bao gồm:

Sản phẩm của giai đoạn này sẽ được các vi khuẩn lên men chuyển hóa, hìnhthành các sản phẩm như: H2O, CO2, NH4, H2S, CH3COOH, axit hữu cơ yếu

1.3.3.2 Giai đoạn khử axit

Trong bước này, vi khuẩn acetogenic sẽ chuyển hóa rượu và các axit hữu cơ yếu

thành các sản phẩm như H2O, CO2,CH3COOH

1.3.3.3 Giai đoạn tạo methane (CH 4 )

Trong bước cuối cùng của quá trình chuyển hóa, axit acetic được hình thành ởbước 1 và 2 sẽ chuyển hóa thành CH4và CO2nhờ hoạt động của vi khuẩn metan.Trong quá trình phân hủy sẽ xuất hiện các bọt khí H2S nhỏ và tích lũy một phầnnhỏ trong thành phần khí biogas Trong giai đoạn metan hóa, H2S cũng tiếp tục đượcsinh ra do các nhóm vi sinh vật khử sunfat khác nhau sử dụng axit béo (đặc biệt làacetat), protein làm nguồn cơ chất cho quá trình phân hủy

Cả 3 giai đoạn trên cần có sự liên kết chặt chẽ với nhau thì quá trình phân hủy,lên men chất hữu cơ trong hầm ủ biogas sẽ diễn ra càng nhanh

1.3.4 M ột số kiểu hầm biogas ở Việt Nam

Nhờ những lợi ích về kinh tế mà hầm biogas ngày càng được nhân rộng ra ở cácvùng miền nông thôn nước ta

Bể nạp

Hiện nay, ở Việt Nam có 3 loại hầm thông dụng đang được vận hành: Loại hầm

xây bằng gạch (Kiểu KT1 và Kiểu KT2), loại hầm sử dụng loại bạt HDPE (chốngthấm) và loại hầm với vật liệu composite (loại thông dụng nhất hiện nay)

1.3.4.1 Loại hầm xây bằng gạch kiểu KT1

Loại hầm biogas kiểu KT1 được phát triển từ nguyên bản của kiểu NL – 6 củaViện Năng lượng, được ứng dụng tại những vùng có nền đất tốt, mực nước ngầm thấp,

có thể đào sâu và diện tích mặt bằng hẹp

Hình 1.1 Các kích thước chính của thiết bị khí sinh học kiểu KT1 [10]

1.3.4.2 Loại hầm xây bằng gạch kiểu KT2

Loại hầm biogas KT2 được phát triển từ kiểu của Đại học Cần thơ, được ứngdụng phù hợp với những vùng có nền đất yếu, mực nước ngầm cao, khó đào sâu và

Hình 1.2 Các kích thước chính của thiết bị khí sinh học kiểu KT2 [10]

1.3.4.3 Loại hầm biogas sử dụng loại bạt HDPE (chống thấm)

Loại này có ưu điểm là chi phí lắp

đặt là thấp nhất (giá thành dao động từ

100.000 đồng đến 300.000 đồng/m3) phù

hợp với mức thu nhập người nông dân

hiện nay Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất

của loại hầm này là việc hàn ghép màng

chống thấm HDPE đòi hỏi cao về kỹ thuật

và biện pháp thi công cũng như máy hàn

nhiệt phải chuyên dụng, rất đắt tiền và

tuổi thọ của những túi ủ rất dễ hư hỏng,

có thể gây ra bởi các điều kiện thời tiết

khắc nghiệt, phá hoại của chuột, gia súc,

1.3.4.4 H ầm biogas composite [3]

Hầm biogas composite là loại bồn được thiết kế đúc sẵn chế tạo bằng vật liệu

composite, cốt thủy tinh, sợi các-bon nên có nhiều tiện ích vượt trội so với loại bể cũxây bằng gạch, bê tông

Hình 1.4 B ồn biogas bằng vật liệu composite

Trong thời gian qua, các hộ chăn nuôi ở những vùng nông thôn ở Việt Nam chủ

yếu xây các hầm biogas thủ công bằng gạch để xử lý chất thải trong chăn nuôi Tuynhiên, trong những năm gần đây, xu hướng sử dụng hầm biogas bằng vật liệucomposite đang được các hộ dân ưa chuộng và cải tạo lắp đặt mới, bởi những ưu điểmvượt trội mà nó đem lại, như là thiết bị đơn giản, dễ lắp đặt, xây dựng được trên mọiđịa hình, tăng hiệu suất xử lý, thời gian sử dụng, vận hành thiết bị lâu hơn, tiết kiệmđược nhiều khoảng chi phí,…

Bảng 1.10 So sánh hầm biogas composite và hầm biogas xây bằng gạch

Có độ bền cao và kín tuyệt đối, không bị

nứt gãy, không bị rò khí trong điều kiện

móng yếu, lún, nứt, không bị axit ăn mòn

Dễ bị lún, nứt, bị axit ăn mòn, bị rò khí

ra ngoài không khắc phục được

Hiệu suất sinh khí gas cao, có khả năng tự

động phá váng 100% và chuyển hóa lên

men kỵ khí 100%

Hiệu suất sinh khí gas thấp, không cókhả năng tự động phá váng, lên men kỵ

khí không đạt tối ưu, sinh khí lâu

Dễ thi công lắp đặt, không tốn nhiều thời

gian và nhân công Có thể kiểm tra độ kín

ngay sau khi lắp đặt

Thi công mất nhiều thời gian và nhâncông, không thử được độ kín ngay saukhi lắp đặt

Có áp lực khí gas cao, ổn định (1,6mH2O),

có khả năng tự điều áp khí gas, không cần

van an toàn

Tự động phá váng 100 %

Có áp lực khí gas thấp (khoảng5cmH2O), không có khả năng tự điềutiết áp lực, phải có van bảo vệ, không

có khả năng tự động phá váng

Độ an toàn không cao

Không phải lấy phân bã ra khỏi bể mà

phân đã phân hủy hết, còn bã tự động đẩy

ra khỏi bể

Bắt buộc phải lấy phân bã và phá vángtrên bề mặt của bể

Có thể lắp đặt ở mọi địa hình khác nhau,

di chuyển đi nơi khác một cách dễ dàng

Không làm được điều này

1.3.5 Dịch thải sau hầm biogas

Hiệu quả tích cực về môi trường của hầm biogas như đã nói ở trên là không thểphủ nhận Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của công nghệ này là dịch thải sau biogas

vẫn chưa đảm bảo đủ điều kiện xả thải an toàn vào môi trường tự nhiên, nồng độ chất

hữu cơ, dinh dưỡng còn khá cao, vượt quá Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải(QCVN 62–MT:2016/BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT) Đồng thời, dịch thải còn

chứa nhiều loại vi khuẩn, ký sinh trùng, các yếu tố sinh học gây hại khác,… có nguy

cơ tiềm ẩn và ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh, sức khỏe của cộng đồng dân

cư cũng như đến các nhóm vật nuôi

Về cảm quan dịch thải sau hầm biogas thường đa dạng về màu sắc như: đen, nâu,caphe, xanh, … có mùi hôi thối, đặc tính nước thải ở dạng loãng sệt, pH từ 5,5 – 7,0

Hình 1.5 Màu sắc dịch thải sau hầm biogas

Theo Hoàng Kim Giao và cộng tác viên (2011), trong 1 m3 dịch thải sau hầmbiogas có khoảng 0,16 – 1,05 kg N tương đương với 0,35 – 2,30 kg đạm ure So vớiphân chuồng thì dịch thải biogas có hàm lượng đạm tương đương [14]

Bảng 1.11 Đặc điểm dịch thải sau hầm biogas

Stt Thông

Khoảng giá trị TB ± s

TCN

678 - 2006

QCVN 62-MT:2016/ BTNMT (Cột B)

để có thể tái sử dụng an toàn được dịch thải này cần phải nghiên cứu thêm về vi khuẩn

Salmonella và phương pháp diệt khuẩn hoàn toàn đối với loại vi khuẩn này [4].

1.3.6 X ử lý chất thải chăn nuôi ở huyện Hòa Vang

Hòa Vang là huyện sản xuất nông nghiệp có truyền thống lâu đời, vì vậy ngành

chăn nuôi gia súc, gia cầm nói chung đã đóng góp phần lớn vào nền kinh tế phát triểncủa địa phương

1.3.6.1 Gia súc

Hiện nay, ở huyện Hòa Vang có nhiều biện pháp kỹ thuật khác nhau đang được

áp dụng nhằm giảm thiểu những tác động tiêu cực đến môi trường do ô nhiễm từ chấtthải chăn nuôi Một số biện pháp đã được triển khai như sau [1]:

* Xử lý chất thải chăn nuôi bằng hầm biogas

* Xử lý chất thải bằng chế phẩm sinh học

- Xử lý môi trường bằng men sinh học

- Chăn nuôi trên đệm lót sinh học

* Xử lý chất thải bằng ủ phân hữu cơ (compost)

* Xử lý bằng công nghệ ép tách phân

Tuy nhiên, phương pháp xử lý chất thải chăn nuôi bằng hầm biogas với chất liệucomposite đã và đang được người dân ở huyện Hòa Vang quan tâm và lắp đặt với độ

bền và ổn định theo thời gian tốt hơn so với biogas xây dựng thủ công bằng gạch Bên

cạnh những mặt tích cực, thì nước thải sau hầm biogas vẫn hằng ngày được xả thải tự

do ra ngoài môi trường tự nhiên ở các hộ chăn nuôi gia đình

Hình 1.6 H ầm biogas composite trước và sau khi lắp đặt ở hộ dân

Hình 1.7. Dịch thải sau biogas được thải thẳng ra môi trường tự nhiên

1.3.6.2 Gia c ầm

Trên địa bàn huyện Hòa Vang, gia cầm được chủ yếu chăn nuôi ở quy mô nhỏ, lẻ

theo hộ gia đình, với phương thức chăn nuôi tự nhiên

Theo kết quả thu thập, thông tin từ các cơ quan quản lý nhà nước thì hiện trên địabàn huyện Hòa Vang chỉ duy nhất một trang trại Hòa Phú (xã Hòa Ninh) thuộc Công

ty TNHH Đức Nghĩa là có xử lý chất thải chăn nuôi bằng hầm biogas (12 hầm biogasbằng gạch), với quy mô xử lý chất thải của trên 8.500 con gà siêu trứng

Hiện tại, dịch thải sau biogas ở trang trại Hòa Phú được chứa vào trong 04 hố

lắng và định kỳ được công nhân sử dụng để tưới vào cây trồng (chuối, mít) trongkhuôn viên của trang trại

Hình 1.8 Hầm biogas và hố lắng dịch thải sau biogas ở trang trại gia cầm

1.4 Tổng quan về vi khuẩn Salmonella

Salmonella thuộc họ Enterobacteriaceae, là nhóm vi khuẩn gây bệnh đường ruột,

được phát hiện từ năm 1885 do Salmon

tại Mỹ Salmonella thường xuyên sinh

sống trong đường ruột của con người và

một số nhóm động vật Chúng bị cạnh

tranh bởi vi khuẩn Ecoli và thường bị

Ecoli tiêu diệt

Salmonella được tìm thấy trên toàn

thế giới, ở cả động vật máu nóng, động

vật máu lạnh và cả trong môi trường tự

Mặc dù, hiện nay người ta biết đến hàng chục loài với hàng nghìn typ huyết

thanh khác nhau thuộc giống Salmonella, tuy nhiên S.typhi vẫn là loài được quan tâm

nhiều nhất không những bởi vai trò gây bệnh của nó mà còn bởi nó gắn liền với nhữngmốc lịch sử quan trọng trong quá trình nghiên cứu về Salmonella nói chung và bệnh

thương hàn nói riêng [17]

1.4.1 Đặc tính sinh học

Hình que ngắn, trực khuẩn gram âm, kị khí tùy nghi không bào tử, kích thướctrung bình từ 1 – 3 µm Có nhiều tiêm mao bao quanh tế bào, nhiều lông xung quanh

thân (trừ S.gallinarum và S.pullomm), không sinh nha bào, không có vỏ, có khả năng

di động Hầu hết các loài Salmonella đều có thể sinh ra hydro sulfua

Nhiệt độ phát triển từ 5 – 450C, thích hợp ở 370C, pH thích hợp 7,6

Salmonella thuộc họ các trực khuẩn đường ruột Enterobacteriaceae nên có các

tính chất chung của họ này là oxydase (-), glucose (+)

Ngoài ra còn có một số tính chất đặc trưng của loài như:

- Lên men đường manit, sorbitol (+), đường glucose thường sinh hơi

- Không lên men đường lactose, sucrose, salicin, inositol (-)

- Phản ứng (+): RM, citrate simmons (trừ S.typhi), di động, sinh hơi (trừ S typhi),

H2S (trừ S.paratyphi A), lysindecacboxylase (LDC) (trừ S.paratyphi A).

- Phản ứng (-): YP, ONPG, indol, urease, lipase, deoxyribonuclease (GDC).Trên môi trường Kligler: phần màu vàng do lên men glucose, màu đen do sinh

H2S (trừ S.paratyphi A, S.typhi có vết đen), màu đỏ là do không lên men lactose.

Tuy nhiên, không phải Salmonella nào cũng có đầy đủ những tính chất trên

1.4.2 Phân lo ại

1.4.2.1 Phân lo ại theo khoa học

Về phân loại khoa học Salmonella được xếp vào:

- Giống: Salmonella lignieres 1900

- Loài: S.bongori và S.enterica

1.4.2.2 Phân loại theo cấu trúc kháng nguyên

Dựa vào cấu trúc kháng nguyên, Salmonella được chia thành các nhóm, các loài

và các typ huyết thanh Lúc đầu, các Salmonella được đặt tên theo hội chứng lâm sàng

mà chúng gây ra như S.typhi và các S.paratyphi A, B, C (typhoid = bệnh thương hàn),

hoặc theo vật chủ như S.typhimurium gây bệnh ở chuột (murine = chuột) Về sau,

người ta thấy rằng một loài Salmonella có thể gây ra một số hội chứng và có thể phân

lập được ở nhiều loài động vật khác nhau Vì những lý do đó, cuối cùng người ta gọicác loài mới phát hiện được theo tên địa phương ở đó mà nó được phân lập

như S.teheran, S.congo, S.london.

Đến nay, người ta đã phát hiện được trên 1500 typ huyết thanh Salmonella

Các chủng vi khuẩn Salmonella gây bệnh thương hàn: S.typhi, S.paratyphi A,

S.paratyphi B, S.paratyphi C Các Salmonella này chỉ gây bệnh cho người.

Salmonella gây nhiễm khuẩn, nhiễm độc thức ăn: S.enteritidis, S.typhimurium,

Các Salmonella này vừa gây bệnh cho người, vừa gây bệnh cho động vật

Từ năm 1995, ở Việt Nam đã xuất hiện nhiều ổ dịch thương hàn do các chủng

S.typhi đa kháng sinh như chloramphenicol, tetracyclin ampicilin và co-trimoxazol làm

cho việc điều trị hết sức khó khăn

Cơ chế gây bệnh: Vi khuẩn xâm nhập vào cơ thể qua đường tiêu hóa, khi vào

trong ruột non, nó chui qua niêm mạc ruột tới các hạch bạch huyết thì tụ lại và pháttriển Khi phát triển tới một số lượng nhất định, tế bào vi khuẩn bị dung giải và giảiphóng hàng loạt nội độc tố Nội độc tố sẽ theo máu tới não gây ra trạng thái sốt li bì,

sau đó là hiện tượng trụy tim mạch, đồng thời còn tác dụng vào dây thần kinh giao

cảm bụng gây ra đầy hơi, chướng bụng, đi ngoài nhiều lần Các triệu chứng này thông

thường kéo dài từ 2 – 7 ngày Ngoài ra, Salmonella còn có khả năng gây bệnh viêm dạ

dày, viêm ruột, viêm màng não và viêm xương

1.4.4 S ức đề kháng

Vi khuẩn Salmonella có sức đề kháng khá tốt, có thể sống ở môi trường ngoài cơ

thể động vật trong thời gian dài Salmonella chỉ có thể phát triển và hoạt động tốt trong

khoảng nhiệt độ nhất định, nhiệt độ tối ưu là 370C, chúng có thể bị tiêu diệt nếu nhiệt

độ đạt quá khoảng chịu đựng [28] Trong môi trường đất hoặc nước, vi khuẩn

Salmonella có thể sống được 2 – 3 tuần, trong nước đá tồn tại 2 – 3 tháng, bị tiêu diệt

ở nhiệt độ 550C trong 30 phút [16], 1000C trong 5 phút, ở 600C sống được 10 – 20phút [17] Bị diệt khuẩn bởi Phenol 5%, Cloramin 1% và Clorua thủy ngân 0,2% trong

5 phút Trong quá trình sản xuất thức ăn chăn nuôi, vi khuẩn Salmonella còn bị tiêudiệt ở nhiệt độ 650C với 0,1% axit fomic hoặc 0,2% axit lactic [30]

Dựa trên sức đề kháng, những kết quả đã được nghiên cứu về Salmonella đã

được phân tích trên, thì phương pháp nhiệt được đánh giá là phương pháp đơn giản, ít

tốn kém chi phí mà khả năng diệt khuẩn cao

1.5 Tổng quan cây rau muống và ngành phân bón

1.5 1 Tổng quan cây rau muống

Rau muống (Ipomoea aquatica) là một loài thực vật nhiệt đới bán thủy sinh

thuộc họ Bìm bìm (Convolvulaceae), có nguồn gốc nhiệt đới châu Á, khu vực Nam và

Đông Nam Á, nhiệt đới châu Phi, Trung Á, Nam Mỹ và châu Đại Dương

1.5.1.1 Đặc điểm sinh học

Cây mọc bò ở mặt nước hoặc trên cạn Thân rỗng, dày, có rễ mắt, không lông Láhình ba cạnh, đầu nhọn, đôi khi hẹp và dài hay hình mũi tên, hoa trắng hoặc tím, ốnghoa tím nhạt, mọc từng 1 – 2 hoa trên một cuống, quả nang chứa 4 hạt có lông màu

hung, đường kính mỗi hạt khoảng 4 mm

Rau muống là cây ngắn ngày, sinh trưởng nhanh, cho năng suất cao, sống được ởnhiệt độ cao và đủ ánh sáng

Có thể trồng rau muống trên nhiều loại đất: đất sét, đất cát, đất pha cát, đất ẩmgiàu mùn hoặc đất được bón phân hữu cơ, có độ pH = 5,3 – 7,5

1.5 1.2 Phân loại

- Rau muống chia làm 2 loại:

+ Rau muống nước: Mọc hoang hoặc được trồng tại nơi có nhiều nước, ẩm

ướt Loại này thân to, cuống thường có màu đỏ, mọng

+ Rau muống cạn: Mọc hoang hoặc trồng trên đất cạn, không cần nhiều nước,

thân thường trắng xanh, nhỏ

- Ngoài ra, còn có thể phân loại rau muống theo điều kiện trồng:

+ Rau muống ruộng: Có 2 giống là rau muống trắng và rau muống đỏ Trong

đó, rau muống trắng thường được trồng trên cạn, kém chịu ngập Còn rau muống đỏđược trồng cả trên cạn và dưới nước với nhiệt độ là 20 – 300C

+ Rau muống phao: Rau cấy xuống bùn, cho ngọn nổi lên, thu hoạch nhanh.+ Rau muống bè: Rau thả quanh năm trên mặt nước, dùng tre cố định ở mộtchỗ nhất định trên ao

+ Rau muống thúng: Trồng rau vào thúng đất, để thúng đất lên giá, cắm ở aosâu rồi để thúng nổi lên ¼ cho rau bò quanh mặt ao

trường đất ẩm hoặc ngập nước

+ Cây rau muống trồng từ hạt có thể dùng làm rau sau khi trồng 15 – 30 ngày

1.5.1.4 Tưới nước, chăm sóc

Rau muống cần phải giữ ẩm thường xuyên, độ ẩm thích hợp cho rau muống là90% mới đạt được năng suất cao và chất lượng tốt

Nếu chăm sóc tốt thì các đợt thu hoạch rau chỉ cách nhau 15 – 20 ngày Khi thuhoạch để lại 1 – 2 đốt thân để thực hiện cho vụ trồng sau

1.5 2 Tổng quan về ngành phân bón

Phân bón là nguồn dinh dưỡng giúp cây trồng phát triển, là yếu tố quan trọngtrong sản xuất nông nghiệp hiện đại Nó chiếm tỉ lệ lớn đến năng suất cây trồng

Phân bón là một trong những yếu tố có ảnh hưởng quyết định đến sự sinh trưởng

và phát triển cũng như khả năng hình thành năng suất của tất cả cây trồng nông nghiệp

[32] Tuy nhiên, tác dụng tích cực của phân bón đến năng suất và phẩm chất của cây

trồng cũng như môi trường đất và nước chỉ thể hiện khi được sử dụng một cách cânđối và hợp lý [31]

1.5.2 1 Ở Việt Nam

Từ lâu đời nông dân nước ta có thói quen dùng phân hữu cơ để bón cho cây trồng(cây phân xanh, bộ đậu, điền thanh, cổ khí, bèo dâu và phân chuồng) Khi công nghệsuperphosphate ra đời, nền công nghiệp hóa học phân bón xuất hiện làm thay đổi bộmặt sản xuất nông nghiệp, năng suất và sản lượng cây trồng tăng Từ năm 1960 nôngdân nước ta mới thực sự chuyển hướng kết hợp sử dụng phân bón hóa học chứa “N-P-

K” với phân hữu cơ để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng Theo FAO (2012), mật độ

sử dụng phân bón của Việt Nam là ở mức cao lên đến 297 kg/ha so với mức 156 kg/hacủa các quốc gia lân cận [12]

1.5.2.2 Thành phần của phân bón

* Yếu tố dinh dưỡng vô cơ

- Yếu tố dinh dưỡng đa lượng: Đạm (N tổng số); Lân (P2O5) và Kali (K2O)

- Yếu tố dinh dưỡng trung lượng: gồm có Ca, Mg, S, Si

- Yếu tố dinh dưỡng vi lượng: gồm có Bo, Co, Cu, Fe, Mn, Mo và Zn

- Yếu tố dinh dưỡng đất hiếm: gồm có 17 nguyên tố sau: Scandium, Yttrium vàcác nguyên tố trong dãy Lanthanides

* Yếu tố dinh dưỡng hữu cơ: Bao gồm chất hữu cơ, axit amin, vitamin, axit

humic, axit fulvic, …

* Yếu tố vi sinh vật: Bao gồm các vi sinh vật có lợi như vi sinh vật cố định đạm,phân giải lân, phân giải xenlulozo,…

* Các yếu tố hạn chế sử dụng: Là các kim loại nặng gồm: As, Cd, Pb, Hg, Ti, Crhoặc các vi khuẩn gây bệnh gồm: Vi khuẩn Salmonella hoặc các chất độc hại khác

như: biuret, axit tự do với hàm lượng cho phép được quy định tại Thông tư số

- Phân bón vô cơ: Gồm phân khoáng thiên nhiên hoặc phân hoá học, trong thànhphần có chứa một hoặc nhiều yếu tố dinh dưỡng vô cơ Bao gồm các loại: phân

khoáng đơn, phân phức hợp, phân khoáng trộn

- Phân hỗn hợp: Là loại phân bón trong thành phần có chứa từ 2 yếu tố dinh

dưỡng khác nhau trở lên, bao gồm các loại phân hữu cơ chế biến công nghiệp, phân

hữu cơ sinh học, phân hữu cơ khoáng, phân hữu cơ vi sinh

- Phân vi sinh vật: Là loại phân bón trong thành phần có chứa một hoặc nhiềuloại vi sinh vật sống có ích, như: nhóm vi sinh vật cố định đạm, phân giải lân, phângiải xenlulozo, vi sinh vật đối kháng, vi sinh vật tăng khả năng quang hợp và các visinh vật có ích khác có mật độ và hoạt tính đạt theo quy định

* Phân loại theo chức năng: Bao gồm phân bón lá, phân bón rễ

- Phân bón lá: Là các loại phân bón thích hợp cho việc phun trực tiếp vào thân, lá

và thích hợp cho cây hấp thụ dinh dưỡng qua thân, lá

- Phân bón rễ: Là các loại phân bón được bón trực tiếp vào đất hoặc vào nước đểcung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng thông qua bộ rễ

1.5.3 Sử dụng phụ phẩm khí sinh học làm phân bón

1.5.3.1 Sơ lược về phụ phẩm khí sinh học

Phụ phẩm là sản phẩm thứ hai sau hầm biogas, gồm có 2 dạng: Dịch thải lỏng

(gồm các chất hòa tan, lơ lửng) và bã thải đặc (phần lắng đọng ở đáy thiết bị)

Phụ phẩm có thể được sử dụng làm phân bón (bón cây, nuôi nấm, xử lý hạtgiống,…) làm thức ăn bổ sung cho gia súc, nuôi cá, nuôi giun,…

Phụ phẩm sau biogas có thể được bón trực tiếp, bón phối hợp với phân hữu cơ,

sử dụng làm men xúc tác trong việc ủ phân hỗn hợp Dịch thải lỏng được sử dụng chủyếu bón phân lên lá (bón thúc) [11]

1.5.3.2 Quy trình trồng rau muống bằng dịch thải lỏng sau biogas

Đối với cây hoa màu trồng cạn (ngô, đậu tương, rau,…) , phụ phẩm khí sinh học

có thể dùng được cả 02 loại: bã cặn đặc và dịch thải lỏng (đã qua xử lý) để sử dụng

bón lót và bón thúc

Theo nội dung nghiên cứu đề tài, tác giả sẽ áp dụng quy trình kỹ thuật thực hiện

bón thúc trên rau muống bằng dịch thải lỏng sau hầm biogas (đã qua xử lý):

- Rau muống để trồng thử nghiệm được trồng theo phương pháp sinh sản vô tính,

lấy từ thân, nhánh cây mẹ đã thu hoạch trước đó 1 ngày

- Giai đoạn chuẩn bị (đóng cọc, rào ô thí nghiệm, dọn sạch cỏ)

- Dịch thải lỏng sau biogas được xử lý bằng phương pháp nhiệt với giá trị tối ưunghiên cứu được (đối với mẫu dương tính Salmonella), sau đó hòa với nước giếng theo

tỉ lệ 1:1 và thực hiện theo chu kỳ tưới trực tiếp vào thân, lá ở các ô thí nghiệm (chu kỳ:

3 ngày/1 lần/ 1,5 m2) [11]

- Thời gian tưới: Rạng sáng Rau muống cần được giữ ẩm thường xuyên cho nên

sẽ thực hiện tưới bổ sung thêm nước sạch vào thời gian trưa và chiều

- Trước 05 ngày thu hoạch, ngưng bón dịch thải sau biogas, chỉ tưới bằng nước

sạch 03 lần/ ngày (rạng sáng, trưa và chiều)

- Thu hoạch rau muống sau 20 ngày (kể từ ngày tưới dịch thải lỏng)

Chương 2 THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên liệu, nhiên liệu, hóa chất và dụng cụ

2.1.1 Nguyên li ệu

- Dịch thải sau hầm biogas:

+ Các trang trại chăn nuôi ở huyện Hòa Vang

+ Các hộ chăn nuôi gia đình ở xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang

- Cây rau muống (Ipomoea aquatica).

2.1.2 Nhiên li ệu

Nhiên liệu được sử dụng để thực hiện phương pháp nhiệt trên mẫu dịch thải

biogas ở ngoài thực nghiệm là khí sinh học được thu hồi từ hầm biogas của hộ chăn

nuôi gia đình ông Lê Văn Sinh, xã Hòa Liên, huyện Hòa Vang, thành phố Đà Nẵng

2.1.3 Hóa ch ất

- K2Cr2O7, (NH4)2SO4.Fe2(SO4)3.24H2O, Ag2SO4, H2SO4

- C20H14O4, MnSO4, NaOH, Na2S2O3, KI

- C6H6O, C2H6O, Na3C6H5O7, NaOCl

- NaOH, C6H8O6, Molipdat trong axit, Na2S2O3, Octophotphat, HCl

- Canh thang lactoza

- Thạch TSI, Thạch SS, Dung dịch nước đệm pepton (BPW), Thạch Vasssiliadis nửa đặc cải tiến (MSRV), Thạch xyloza lysin deoxycholat (XLD)

Rappaport-2.1.4 D ụng cụ

- Cân phân tích, giá sấy, bình thủy tinh, bình định mức, ống đong, giấy lọc, phễu

- Đèn cồn, buret

- Bình ủ

- Que cấy vô trùng

- Bình định mức, bình tam giác, cốc thủy tinh, đũa khuấy, đồng hồ bấm giờ, nhiệt

kế, bảng đo màu pH

- Can nhựa 5 lít, chai nhựa 0,5 lít, nồi nhôm, nhiệt kế, giấy pH

2.2 Quy trình diệt khuẩn Salmonella bằng phương pháp nhiệt

2.2.1 Phòng thí nghi ệm

+ Bước 1 : Mẫu dịch thải sau biogas lấy vào can 5 lít tại hiện trường sẽ được

bảo quản bằng nước đá và vận chuyển về phòng thí nghiệm

+ Bước 2 : Mẫu dịch thải được rót và định mức vào bình tam giác thủy tinh.+ Bước 3 : Đun sôi bình tam giác chứa dịch thải trên bếp đun điện, đồng thờidùng đũa khuấy liên tục dịch thải trong bình và giám sát liên tục thông số nhiệt độ qua

nhiệt kế

+ Bước 4 : Khi thông số nhiệt đến giá trị cần nghiên cứu, giữ nhiệt độ này trong

khoảng thời đặt trước bằng đồng hồ bấm giờ Tiếp tục nâng nhiệt đến giá trị nhiệt độ

cao hơn để nghiên cứu các mẫu tiếp theo

2.2.2 Th ực nghiệm ngoài hiện trường

+ Bước 1 : Mẫu dịch thải biogas sau khi được lấy tại hiện trường, được vận

chuyển đến nơi thực nghiệm

+ Bước 2 : Định mức lượng dịch thải cần sử dụng và cho vào nồi nhôm để thực

hiện phương pháp nhiệt

+ Bước 3 : Đun dịch thải trên bếp ga (thu hồi khí sinh học biogas ở hộ gia đìnhông Lê Văn Sinh) với giá trị nhiệt tối ưu đã nghiên cứu được

2.3 Mô hình thực hiện sử dụng dịch thải trên cây rau muống

- Không gian triển khai mô hình: Hộ chăn nuôi gia đình ông Lê Văn Sinh

- Nguồn dịch thải: Dịch thải sau hầm biogas được lấy từ 02 hộ chăn nuôi, cụ thể

gồm trang trại gia cầm Hòa Phú và hộ chăn nuôi gia đình ông Nguyễn Phước

- Nhiên liệu: sử dụng khí sinh học được thu hồi từ hầm biogas ở hộ chăn nuôi gia

đình ông Lê Văn Sinh

- Thiết bị gia nhiệt: Nồi nhôm (dung tích chứa 7 lít, đường kính 40 cm)

- Giá trị nhiệt độ và thời gian diệt khuẩn: Theo giá trị tối ưu tìm được

- Hệ số pha loãng dịch thải với nước giếng là 1:1 Ta có, thể tích cần để thực hiệnchu trình bón là 6 lần tương ứng với 6 lít cho nên lượng dịch thải ban đầu sẽ lấy (trước

khi gia nhiệt cần sử dụng) là 3,0 lít/1 mẫu dịch thải biogas (gia cầm và gia súc)

- Các bước thực hiện mô hình:

+ Bước 1: Mẫu dịch thải sau khi diệt khuẩn Salmonella bằng phương pháp

nhiệt với giá trị tối ưu được pha loãng với nước giếng theo tỷ lệ 1:1 và lưu trữ trongcan nhựa

+ Bước 2: Thực hiện tưới thử nghiệm trên thân, lá rau muống qua 3 ô:

* Ô số 1 (Ô đối chứng): Được sử dụng bởi phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh.Lượng bón: 0,25 kg/1,5 m2 Thời gian bón: Thực hiện trong 15 ngày, chia thành 6 lần,

mỗi lần bón hòa 0,25 kg với 1 lít nước sạch (chu kỳ: 3 ngày/1 lần/1,5 m2)

* Ô số 2 (Ô thử nghiệm 1): Được thử nghiệm bởi dịch thải đã pha loãng sauhầm biogas ở hộ gia đình chăn nuôi gia súc ông Nguyễn Phước Lượng bón: 1 lít/1,5

m2 Thời gian bón: Thực hiện trong 15 ngày, chia thành 6 lần, mỗi lần tưới 1 lít dịch

thải (chu kỳ: 3 ngày/1 lần/1,5 m2)

* Ô số 3 (Ô thử nghiệm 2): Được thử nghiệm bởi dịch thải đã pha loãng sau

hầm biogas ở trang trại gia cầm Hòa Phú Lượng bón: 1 lít/1,5 m2 Thời gian bón:Thực hiện trong 15 ngày, chia thành 6 lần, mỗi lần tưới 1 lít dịch thải (chu kỳ:

3 ngày/1 lần/ 1,5 m2)

* Thời gian tưới dịch thải và phân hữu cơ vi sinh: Rạng sáng Rau muống cầngiữ ẩm thường xuyên cho nên sẽ thực hiện tưới bổ sung thêm nước sạch vào thời giantrưa và tối (1 lít nước sạch/1 lần tưới/1 ô)