Nghiên cứu khả năng sử dụng vi sinh vật trong xử lý phế thải chăn nuôi lợn dạng rắn làm phân hữu cơ sinh học

luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài

NGUYỄN QUANG HUY

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ PHẾ THẢI CHĂN NUÔI LỢN DẠNG RẮN

LÀM PHÂN HỮU CƠ SINH HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: KHOA HỌC ðẤT

Mã số: 60.62.15 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS PHẠM VĂN TOẢN

HÀ NỘI - 2008

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi với sự giúp ñỡ của tập thể cán bộ nghiên cứu thuộc Bộ môn Vi sinh vật - Viện Thổ nhưỡng Nông hóa Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong bản luận văn này

Hà Nội, tháng 9 năm 2008

Tác giả

Nguyễn Quang Huy

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Văn Toản Chánh Văn phòng Công nghệ sinh học - Bộ Nông nghiệp và PTNT ñã nhiệt tình hướng dẫn tôi thực hiện ñề tài và hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn bộ môn Vi sinh vật, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa cùng toàn thể anh chị em cán bộ công nhân viên trong Bộ môn Vi sinh vật ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện ñề tài

Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo ñã tận tình giúp ñỡ, dạy bảo trong suốt quá trình học tập và thực hiện ñề tài

Tôi xin cảm ơn Văn phòng Bộ Nông nghiệp và PTNT ñã tạo mọi ñiều kiện cho tôi học tập và thực hiện ñề tài

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia ñình, bạn bè và ñồng nghiệp ñã ñộng viên, khuyến khích, giúp ñỡ tôi trong thời gian thực hiện ñề tài

Hà Nội, tháng 9 năm 2008

Nguyễn Quang Huy

2.2.1 Phế thải chăn nuôi và ảnh hưởng của nó ñến môi trường sinh thái 7

2.2.3 Tình hình sử dụng phế thải chăn nuôi trong sản xuất nông nghiệp 16

3.1.1 ðối tượng nghiên cứu: 27

4.3.2 Ảnh hưởng của hỗn hợp vi sinh vật trong xử lý phế thải chăn

DANH MỤC VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Chữ viết ñầy ñủ

DANH MỤC BẢNG

8 Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật thời gian bảo quản 3 tháng 43

10 Ảnh hưởng của pH ñến sự sinh trưởng, phát triển của các chủng vi

18 Kết quả so sánh sản phẩm sau xử lý và TCVN về phân bón hữu cơ

1 MỞ đẦU

1.1 Tắnh cấp thiết của ựề tài

Trong những năm gần ựây, cùng với ngành trồng trọt thì ngành chăn nuôi Việt Nam ựã có những bước tiến ựáng kể đóng góp của chăn nuôi vào giá trị sản xuất nông nghiệp không ngừng tăng Theo số liệu thống kê, chăn nuôi ở Việt Nam giai ựoạn 2002-2007 có tốc ựộ tăng trưởng mạnh trung bình ựạt 8,9% năm, giá trị kinh tế chiếm 22,5% tổng giá trị sản xuất tổng ngành nông nghiệp Năm 2006, số ựầu lợn trên toàn quốc ước tắnh khoảng 26,855 triệu con, gia cầm 214,5 triệu con, bò là 6,51 triệu con, trâu 2,92 triệu con Tổng sản lượng thịt chiếm 3,07 triệu tấn, trứng 3,8-4,7 tỷ quả, sữa chiếm 215 ngàn tấn, bình quân tiêu thụ thịt xẻ/ ựầu người là 28,5 kg/người/năm, trứng 45-50 quả/người/năm, lượng sữa tiêu thụ 2,6kg/năm, kế hoạch ựến năm 2010, chăn nuôi lợn ựạt 32,8 triệu con, ựến năm 2015 ựạt 36,9 triệu con Trong ựó toàn quốc có 17.721 trang trại chăn nuôi, tốc ựộ tăng trưởng giai ựoạn 2001-

2006 là 58,3%/năm [4]

Hiện nay ngành chăn nuôi lợn ựang phát triển nhanh về quy mô ựàn theo hướng trang trại, tuy nhiên chăn nuôi tự phát, không có quy hoạch và nhỏ lẻ vẫn còn nhiều nên năng suất và chất lượng vệ sinh an toàn dịch bệnh chưa ựược chú trọng Ngoài ra việc tăng nhanh về số lượng ựàn gia súc cùng với việc các trang trại, gia trại, các lò giết mổ mọc lên ở khắp nơi với mật ựộ cao, góp phần làm ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, có cả không khắ và tạo nguồn chất thải khổng lồ, khó có thể kiểm soát trong ựiều kiện quản lý và quy hoạch phát triển như hiện nay đây cũng chắnh là nguyên nhân gây ra sự bùng phát các loại dịch bệnh cho gia súc, gia cầm trong những năm vừa qua và tác ựộng trực tiếp tới môi truờng xung quanh, ựặc biệt là môi truờng không khắ và nguồn nước

Các vấn ựề về môi trường ở các khu vực chăn nuôi ựã và ựang xuất hiện với xu hướng ngày càng tăng về quy mô và mức ựộ nghiêm trọng, trong khi

ựó việc nghiên cứu công nghệ môi trường ựể quản lý và xử lý phế thải chăn nuôi chưa ựược quan tâm, việc quản lý phế thải không thể kiểm soát ựược với ựiều kiện về tổ chức quản lý như hiện nay Nên giải quyết các sự cố về môi trường với các ổ dịch hầu hết là thụ ựộng theo các phát hiện ngẫu nhiên ở nơi này, nơi khác, hiệu quả không cao đã có nhiều nghiên cứu vấn ựề xử lý, quản lý phế thải trong chăn nuôi Một số các nghiên cứu ứng dụng trong thực

tế ựó là xử lý phế thải bằng cách lên men yếm khắ tạo nguồn khắ sinh học (Biogas) làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi lợn nhưng hầm

ủ Biogas tuy ựã ựược triển khai trên diện rộng song quy mô các hầm ủ còn nhỏ, hiệu suất thu hồi khắ chưa cao và chất thải sau biogas ựã và ựang trở thành nguồn gây ô nhiểm thứ cấp bởi thực tế nước thải sau biogas ựang cần

có nghiên cứu xử lý bằng phương pháp sinh học nhằm ựảm bảo yêu cầu của nước thải loại B, còn chất thải chăn nuôi rắn ở quy mô nhỏ ựược chế biến thành phân hữu cơ theo phương pháp truyền thống sẽ không thể áp dụng tại các cơ sở chăn nuôi tập trung vì không có ựủ ựiều kiện cơ sở hạ tầng và nhân

công, chắnh vì vậy ựề tài tiến hành: "Nghiên cứu khả năng sử dụng vi sinh

vật xử lý phế thải chăn nuôi lợn dạng rắn làm phân hữu cơ sinh học" mục ựắch ựưa ra phương pháp xử lý có sự trợ giúp của vi sinh vật khởi ựộng là hướng ựi ựáp ứng ựược yêu cầu sản xuất và ựảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, ngoài ra có giá trị cao trong việc ựáp ứng quản lý tổng hợp dinh dưỡng cho cây trồng và phát triển nông nghiệp bền vững

1.2 Mục tiêu của ựề tài

Sử dụng vi sinh vật xử lý phế thải rắn chăn nuôi lợn làm phân hữu cơ

sinh học

1.3 Ý nghĩa khoa học của ựề tài

+ đóng góp vào lý luận thực tiễn về khả năng sử dụng vi sinh vật phân huỷ hợp chất hữu cơ

+ đóng góp một phần cho việc nghiên cứu phát triển các sản phẩm chế phẩm vi sinh vật trong xử lý phế thải rắn trong chăn nuôi lợn nói riêng và phế thải nói chung

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tình hình chăn nuôi tại Việt Nam

Chăn nuôi luôn chiếm một vị trí quan trọng trong hệ thống sản xuất nông nghiệp Trong 10 năm gần ñây, ngành chăn nuôi ở Việt Nam ñã phát triển có ñịnh hướng, coi trọng phát triển và sản xuất sản phẩm gia súc, gia cầm có nhu cầu tiêu thụ lớn, ñáp ứng tiêu dùng trong nước và xuất khẩu Giá trị sản xuất của ngành chăn nuôi ñạt mức tăng trưởng khá vào khoảng 5,4% bình quân hàng năm, trong khi ñó tổng giá trị sản xuất của toàn ngành nông nghiệp chỉ ñạt mức tăng trưởng bình quân 4,5% hàng năm Kể từ năm 1998 ñến năm 2007, ñàn gia súc nước ta không ngừng tăng lên Số lượng gia súc, gia cầm giai ñoạn 1998-2007 cho thấy [2,25]

Bảng 1: Số lượng gia súc, gia cầm giai ñoạn 1998 - 2007

Loại vật nuôi (1000 con)

Trong khi ñó sản phẩm chăn nuôi qua các giai ñoạn 1998-2007 cũng góp phần ñáng kể vào giá trị sản phẩm chăn nuôi Bảng 2 cho thấy [2,25]:

Bảng 2: Giá trị sản phẩm chăn nuôi giai ñoạn 1998 -2007

Năm phẩm chăn nuôi Giá trị sản

( tỷ ñồng)

Tỷ trọng trong nông nghiệp(%) Chỉ số phát triển (%)

Ở nước ta hiện nay chăn nuôi lợn ñang tăng dần ở quy mô trang trại cũng như ñầu lợn Trong 7 năm qua (2001-2007) chăn nuôi lợn vẫn chiếm vị trí số 1 về giá trị trong ngành chăn nuôi và luôn duy trì mức tăng trưởng hàng năm tương ñối cao, quy mô trang trại từ 3.534 năm 2003 tăng lên 7.475 trang tại năm 2006 (tăng 28,4%/năm) và những công nghệ tiên tiến ñã ñược áp dụng trong chăn nuôi lợn trang trại (như hệ thống chuồng lồng, chuồng kín;

hệ thống làm mát; máng ăn, máng uống tự ñộng; quy trình chăm sóc nuôi dưỡng, công nghệ cai sữa sớm cho lợn con ) [4] Mặc dù năng suất ñược cải thiện, nhưng so với các nước trong khu vực và thế giới thì chất lượng giống lợn của nước ta vẫn còn thấp vì chăn nuôi lợn nhỏ lẻ, phân tán mang tính tận dụng và sự phát triển chăn nuôi lợn trang trại, tập trung thời gian qua hoàn toàn mang tính tự phát, các trang trại ñược quy hoạch nhỏ, mang tính chắp vá, thiết bị chuồng trại không ñồng bộ ða số các trang trại nằm trong khu vực dân cư nên mức ñộ ô nhiễm khá cao Mức ñộ ô nhiễm môi trường tại các cơ

sở chăn nuôi tập trung và các ñịa phương có chăn nuôi lợn phát triển là rất trầm trọng Thực tế nhiều nơi các chất thải rắn, chất thải lỏng và ñặc biệt là chất thải từ bể khí sinh học ñều ñược người chăn nuôi cho chảy thẳng ra cống rãnh, ao hồ, sông suối Kết quả nguồn nước mặt bị hảo dưỡng gây ô nhiễm nguồn nước bề mặt ảnh hưởng ñến sức khoẻ cộng ñồng Nên mặt trái của vấn

ñề tăng quy mô ñầu lợn mà chưa ñi cùng với các giải pháp kỹ thuật thích hợp thì việc gây ô nhiễm môi trường, làm giảm năng suất chăn nuôi là ñiều không tránh khỏi [44]

Chính vì vậy trong những năm gần ñây bùng phát một số ñại dịch như cúm gia cầm, lở mồm long móng, ñây là một thách thức lớn ñối với ngành chăn nuôi Việt Nam, mặc dù bước ñầu ñã kiểm soát, công tác tiêm phòng gia súc ñược ñẩy mạnh nhưng công tác kiểm dịch, kiểm soát lưu thông gia súc nhiễm bệnh hiện gặp nhiều khó khăn, ảnh hưởng không nhỏ ñến tình hình sản xuất chăn nuôi ở nước ta

ðứng trước nhiều khó khăn, nhưng với những chính sách và sự hỗ trợ kịp thời của Nhà nước, ngành chăn nuôi ở Việt Nam ñang dần khôi phục và trở thành ngành sản xuất hàng hoá có quy mô trong nông nghiệp [44] Phương thức tổ chức sản xuất chăn nuôi hàng hoá quy mô trang trại những năm gần ñây ngày càng nhân rộng và phát triển, Phát triển chăn nuôi theo quy mô trang

trại là hình thức chăn nuôi tập trung số lượng lớn vật nuôi có áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật và các biện pháp quản lý kinh tế chăn nuôi nhằm tìm kiếm một hệ thống sản xuất cho phép thu ñược lợi nhuận cao nhất một cách lâu dài

Sử dụng hoàn toàn thức ăn công nghiệp trong các trang trại chăn nuôi là giải pháp hiệu quả, tiết kiệm chi phí, sức lao ñộng lại cung cấp ñầy ñủ cân ñối dinh dưỡng và hợp vệ sinh cho vật nuôi sinh trưởng phát triển [18]

2.2 Phế thải chăn nuôi và các vấn ñề về phế thải chăn nuôi

2.2.1 Phế thải chăn nuôi và ảnh hưởng của nó ñến môi trường sinh thái

Chất thải chăn nuôi là chất bài tiết của vật nuôi cùng với thức ăn thừa

và nước vệ sinh, tồn tại dưới dạng rắn, lỏng hoặc hỗn hợp Thành phần chủ yếu của chất thải chăn nuôi là các hợp chất hữu cơ và nước, trong ñó các hợp chất hữu cơ khi phân huỷ tạo thành các loại khí gây ô nhiễm như CO2, H2S,

CH4, NH3, N2O, [27] Các chất thải từ quá trình chăn nuôi ñã gây ra nhiều vấn ñề về môi trường, Hartung và Philips [3] phân tích và ñưa ra mô hình về mối quan hệ giữa chăn nuôi và các yếu tố ô nhiễm môi trường từ chăn nuôi như sau:

Sơ ñồ 1: Mô hình phát tán chất thải chăn nuôi của Hartung và Philips

Những chât khác: andehyd, amin, phenol,

Chất bài tiết phân nước giải

Thức ăn

Mô hình của Hartung và Philips cho thấy phế thải khi thải ra môi trường bao gồm những chất bất lợi cho sức khỏe con người và môi trường xung quanh Phân chuồng là chất thải có khối lượng lớn do vật nuôi bài tiết trong quá trình sinh sống sẽ gây ô nhiễm không chỉ không khắ, ựất mà cả nguồn nước ngầm, vì chúng sinh khắ ựộc, chứa các nguyên tố như nitơ, phốt pho, kali, chì, asen, cadimiẦ và các loại mầm bệnh, kắ sinh trùng, vi sinh vật

gây hại khác như Enterbacteriae, E.Coli, Sallmonella, Streptococcus

fecalisẦ.đó là những tác nhân có thể gây hại trực tiếp hoặc gián tiếp ựến sức khỏe con người [3]

Khối lượng phân rắn thải ra hàng ngày của mỗi loại vật nuôi [4,39]

Bảng 3: Ước tắnh chất thải rắn chăn nuôi trong năm

Tổng chất thải rắn/năm (kg)

20% ñược xử lý qua hầm Biogas hoặc qua hệ thống xử lý chất thải của các trang trại chăn nuôi Phần còn lại ñược sử dụng ngay hoặc cho thải trực tiếp ra môi trường ñã làm tăng ñộ ô nhiễm và hủy hoại môi trường [38]

Khi chăn nuôi còn nhỏ lẻ, phân tán, vấn ñề môi trường chưa ñược chú ý

ñề cập nhiều nhưng chăn nuôi tập trung theo hướng trang trại phát triển hoặc các làng nghề chăn nuôi mang tính hàng hoá thì vệ sinh môi trường lại là vấn

ñề cấp bách cần quan tâm Các tính chất lý, hoá và sinh học của mỗi loại phế thải chăn nuôi rất ña dạng và phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nguồn thức ăn, khả năng tiêu hoá của vật nuôi và các yếu tố môi trường [8]

Lượng phế thải khổng lồ hàng ngày vật nuôi thải ra môi trường tồn ñọng lại ảnh hưởng xấu tới nguồn nước, không khí, ñất, các sản phẩm từ vật nuôi Trong phân chứa nhiều nitơ, photpho, kẽm, ñồng, chì, asen, niken…; các khí ñộc sinh ra: CO2, H2S, CH4, NH3, N2O…; các vi sinh vật gây bệnh [23] Theo Paul (1997) [65], chất thải chăn nuôi của các loài vật nuôi khác nhau chứa một lượng lớn vi khuẩn gây bệnh (107-108 CFU/g) như E.Coli

(EHEC), Salmonella, ký sinh trùng (Ascaris và Taenia) và một số loài virus (virus gây bệnh lở mồm long móng, virus gây bệnh ỉa chảy lợn, ) Việc quản

lý mầm bệnh trong chất thải chăn nuôi chưa tốt ñã làm xảy ra dịch bệnh trong quá khứ như dịch tiêu chảy ở Thuỵ ðiển năm 2005, Các nghiên cứu trên thế giới cho biết về mức ñộ ô nhiễm vi khuẩn, khả năng sống sót của các loại mầm bệnh nguy hiểm trong chất thải chăn nuôi, trong ñất ñá hay trong nước

từ 2 ñến 4 tháng, tuỳ loại mầm bệnh (Nichlson et al., 2005) [63] và chúng sẽ phát tán rất nhanh nếu không ñược xử lý hiệu quả trước khi bón cho cây trồng hoặc làm thức ăn cho cá (C.Murphy and C.Caroll and K.N Jordan, 2007) (trích Vincent, P, 2007) [72] Theo Chansavang và cs (1992) [53] phân và chất thải chăn nuôi có thể gây ra những vấn ñề trầm trọng về vệ sinh và môi trường tạo ñiều kiện cho ruồi muỗi sinh sản và lan truyền bệnh tật ðiều này

trở thành một trong những nguyên nhân làm hạn chế quá trình phát triển chăn nuôi trang trại

Kết quả ño nồng ñộ khí ñộc chuồng lợn công nghiệp Phùng Thị Vân và công sự (2004) [41,43] cho kết quả: NH3: 0,94 mg/m3; H2S: 0,38 mg/m3; CO: 6,7 mg/m3, NO2: 0,25 mg/m3; SO2: 0,45 mg/m3 so với TCVN 5938-95; 5937-

95 thì nồng ñộ này cao hơn mức cho phép từ 2-3 lần

Theo Barker (1996) [52] trong phân, nước thải của lợn có 40 loại khí ñộc khác nhau như: H2S, NH3, CO2, CH4, CO Các khí ñộc này tuỳ theo nồng ñộ mà gây cho người mệt nhọc, ñau ñầu, khó thở, co giật và có thể tử vong Với gia súc có thể làm giảm lượng thức ăn tiêu thụ, có hiện tượng thần kinh không bình thường, lợn con sơ sinh yếu ớt, gây sảy thai cho lợn chửa kỳ

2, tăng số lợn chết thai và giảm tốc ñộ sinh trưởng của lợn con Stanley (1980); Howard (1991); Haws (1996) (trích Barker, 1996) [52] ñã nghiên cứu vấn ñề ô nhiễm môi truờng chăn nuôi và kết luận là sự ô nhiễm môi trường có thể giảm ñáng kể khi có những biện pháp cải tiến về thiết kế xây dựng chuồng trại, thức ăn, xử lý phân và chất thải gia súc cho phù hợp

Hiện nay quy mô nuôi lợn ở nước ta hầu hết ñều rất nhỏ (1-5 con/hộ) Các hộ không có ñủ ñất trống cho phế thải chăn nuôi Hơn nữa, phế thải chăn nuôi có mùi khó chịu nên không ñược người dân ưa chuộng dùng làm phân bón cho cây trồng Tuy nhiên xử lý phế thải rắn trong chăn nuôi sẽ ít nan giải hơn bởi nó là nguồn phân bón hữu cơ tốt cho rau và cây ăn quả

2.2.2 Một số vi sinh vật gây bệnh nguy hiểm ñối với vật nuôi

Mức ñộ vệ sinh của nguồn thức ăn, nước uống cho vật nuôi, hệ vi sinh vật và kí sinh trùng ñường ruột, các ñiều kiện lý, hoá và sinh học ngoài môi trường sống là những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp ñến thành phần sinh học của phế thải Yếu tố sinh học có ảnh hưởng trực tiếp ñến môi trường sống, sức khoẻ con người và vật nuôi là những vi sinh vật và kí sinh trùng gây bệnh

Trứng giun, sán có ñặc ñiểm, kích thước, hình dạng khác nhau: trứng giun thường có hình bầu dục, hình ôvan, kích thước khoảng từ 50-70 µm Khi

bị bài xuất ra môi trường, nếu gặp ñiều kiện thuận lợi, trứng giun sán nhiễm vào cơ thể người và vật nuôi qua con ñường tiêu hoá và tiếp tục kí sinh gây bệnh cho kí chủ Khi gặp ñiều kiện không thuận lợi: khô nóng (nhiệt ñộ >

450C) thì trứng giun sán không phát triển ñược, dần bị phá huỷ ðặc ñiểm dễ nhận biết trứng giun sán ñã bị hỏng dưới kính hiển vi là chúng bắt màu toàn

bộ khi nhuộm xanh Metylen

Vi khuẩn Salmonella

Salmonella là trực khuẩn gram (-), kích thước trung bình 3x5µm, có nhiều lông xung quanh, sống hiếu khí không bắt buộc, phát triển tốt ở 370C,

trên môi trường nghiên cứu thông thường, pH thích hợp là 7,2 Salmonella có

khả năng hình thành khuẩn lạc trên một số môi trường có chất ức chế ñặc biệt (sử dụng ñể phân lập), ở môi trường dịch thể làm ñục nhanh môi trường trong

Nguồn nhiễm Salmonella là từ phân người bệnh (hoặc người ñã khỏi

bệnh nhưng còn mang mầm bệnh) và từ ñộng vật (trâu, bò, cừu, dê, lợn, ngựa,

chó ) ở ñộng vật vi khuẩn thường gây bệnh khác nhau: Phó thương hàn ở

bê, nghé, lợn, thương hàn ở lợn con Nhiều ñộng vật khoẻ mạnh vẫn mang mầm bệnh và ñiều này rất nguy hiểm với người

Theo một số tài liệu nghiên cứu của Việt Nam thì Salmonella ñã gây

bệnh cho một số loài gia súc Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Nội và cộng sự năm 1989 [18] cho thấy rằng có 82 – 90% lợn bị ỉa chảy do nhiễm

Salmonella Theo kết quả công bố của Lê Văn Tạo và cộng sự [19] thì có

50% thuộc S.cholerae suis, 12% S.enteritidis, 6,25% S.typhimurium còn lại là

các serotype khác gây bệnh cho lợn

ðường lây nhiễm chủ yếu của Salmonella là ñường tiêu hoá Theo kết quả công bố của Lowry và Bate [61] thì có 42 trường hợp bị nhiễm ñộc do

Salmonella trong tổng số các trưòng hợp bị ngộ ñộc thịt Bệnh thương hàn ở

người chủ yêu do ăn phải thịt nhiễm Salmonella Các triệu chứng như sốt,

nôn, ñau bụng, ỉa chảy và có thể bị viêm dạ dày xuất hiện sau khi ăn thức ăn

bị nhiễm Salmonella trong khoảng từ 12 ñến 24 giờ Cũng theo Lowry và Bate [61] thì một lượng nhỏ vi khuẩn Salmonella thuộc các serotype S.typhi,

S.paratyphi A và B có mặt trong thực phẩm cũng ñủ ñể phản ánh tình trạng kém vệ sinh trong quá trình giết mổ

Salmonella là vi khuẩn nguy hiểm ñối với sức khoẻ con người nên yêu cầu tất cả các loại phẩm không ñược có loại vi khuẩn này trong 25g mẫu thực phẩm theo tiêu chuẩn của WHO [59], theo tiêu chuẩn Việt Nam [32]

Salmonella không ñược có mặt trong thực phẩm

Vi khuẩn E.coli

Vi khuẩn Escherichia coli luôn luôn có mặt trong phân tươi nên ñược

coi là vi khuẩn chỉ thị về ñộ sạch, ñộ nhiễm phân của nước ðể ñánh giá ñộ

sạch của nước người ta dùng chỉ số coliform [6,12,40]

Vi khuẩn E.coli sản sinh hai loại ñộc tố: ðộc tố chịu nhiệt và ñộc tố

không chịu nhiệt Những chủng có khả năng sản sinh ñộc tố này là nguyên nhân gây bệnh ỉa chảy ở người [71] Những serotype có khả năng gây ngộ ñộc thức ăn như: 026, 056, 086, 0111, 0119, 0125, 0127, 0157:H7 [24]

E.coli ñược coi như nhân tố chỉ ñiểm tình trạng vệ sinh của thực phẩm Theo ICMSF-Uỷ ban Quốc tế chuyên về thực phẩm có chứa vi khuẩn thì sự

có mặt và số lượng của vi khuẩn E.coli trong thực phẩm có thể không liên

quan trực tiếp ñến sự có mặt của vi khuẩn gây bệnh, nhưng nếu chúng có mặt với số lượng lớn thì có nguy cơ nhiễm vi khuẩn gây bệnh càng nhiều Vì vậy ñối với thực phẩm tươi sống, nhất là sản phẩm ñộng vật, bắt buộc phải xác ñịnh tổng số E.coli ðây là một tiêu chuẩn cần thiết ñể ñánh giá tình trạng vệ sinh an toàn thực phẩm [56]

Virut H5N1:

Cúm gà hay cúm gia cầm là một loại bệnh do virus gây ra cho các loài gia cầm hay chim và có thể xâm nhiễm vào một số loài ñộng vật có vú Virus này ñược phát hiện lần ñầu tiên tại ý vào ñầu thập niên 1900 và giờ ñây phát hiện hầu hết ở mọi nơi trên thế giới Virus cúm gà có tên khoa học là Avian influenza thuộc nhóm virus cúm A, họ Orthomyxociridae ðây là những retrovirus, mang vật liệu di truyền là những ñoạn phân tử RNA, sợi ñối mã (sợi âm tính) Biến chủng H5N1 của virus cúm gà bắt ñầu hoành hành từ năm

1997 và có nguy cơ bùng phát thành ñại dịch cúm ñối với con người trong tương lai [46]

Theo báo cáo tại Hội nghị tổng kết 2 năm phòng chống dịch cúm gia cầm diễn ra tại Hà Nội vào ngày 18/4, dịch cúm ñầu năm 2004 ñã làm giảm 0,5% tăng trưởng GDP quốc gia, tuơng ñương trên 3000 tỷ ñồng Nhiều hộ, trang trại, doanh nghiệp chăn nuôi gia cầm lâm vào cảnh mất trắng Một số vùng tuy không có dịch nhưng việc duy trì ñàn gia cầm rất khó khăn, ñặc biệt

ựối với những cơ sở chăn nuôi tập trung, quy mô lớn, do không tiêu thụ ựược gia cầm, sản phẩm gia cầm [13]

Cúm gà không chỉ gây thiệt hại về vật chất, mà nguy hiểm hơn là ựe doạ sức khoẻ con người Theo báo cáo của Bộ Y tế, dịch cúm gia cầm ựã kéo theo sự xuất hiện của cúm A phân tuýp H5N1 trên người Kể từ truờng hợp mắc bệnh ựầu tiên ựến nay, 3 ựợt dịch xảy ra với 71 trường hợp mắc bệnh tại

26 tỉnh thành trên cả nước trong ựó có 36 trường hợp ựã tử vong Gần 73% trường hợp mắc bệnh có liên quan ựến cúm gia cầm bị bệnh và 52% do ăn thịt

và làm thịt gia cầm bệnh Bộ Y tế nhận ựịnh, dịch cúm gia cầm ựã lặp ựi lặp lại, hiện tại mầm bệnh trong gia cầm là khá phổ biến đã có biểu hiện người lành mang virus, không có triệu chứng lâm sàng làm cho virus lây lan nhanh trong cộng ựồng, không bị phát hiện là rất lớn [13]

Mặc dù ựợt dịch cuối năm 2004-2005 thiệt hại trực tiếp không lớn song thiệt hại gián tiếp vẫn ựáng kể do ảnh hưởng ựến việc tiêu thụ, sản xuất và chăn nuôi gia cầm Ước tắnh, ngành chăn nuôi ựã mất thêm 500 tỷ ựồng Qua

3 ựợt dịch, tổng số ựàn gia cầm bị chết, tiêu huỷ khoảng 46,6 triệu con [46]

Virut gây bệnh lở mồm long móng

Bệnh lở mồm long móng gây ra bởi một loại virut nhỏ nhất trong các

virut qua lọc, thuộc họ Picornaviridae, nhóm Aphtovirut, nhân virut là ARN,

capsomer có 4 loại protein (VP1, VP2, VP3, VP4), trong ựó VP1 có vai trò quan trọng nhất trong việc gây bệnh cũng như là loại kháng nguyên chắnh tạo

ra kháng thể chống lại bệnh lở mồm long móng Cấu trúc hình cầu của các hạt virut ngoài việc giữ tắnh ổn ựịnh và bảo vệ vật liệu di truyền với những tác nhân có hại của môi trường còn có khả năng gây tác dụng phụ khi xâm nhập

tế bào Có 2 loại hạt virut là hạt lớn và hạt nhỏ, ựặc tắnh gây nhiễm và gây miễn dịch liên quan ựến các hạt lớn [11]

Virut lở mồm long móng là virut không có vỏ bọc do vậy chúng có sức

ñề kháng cao với các dung môi hữu cơ như cồn, ete Virut lở mồm long móng sản sinh trong tế bào chất của tế bào, có tính hướng thượng bì và hướng cơ [11]

Ở Việt Nam, bệnh lở mồm long móng ñược phát hiện lần ñầu tiên ở Nha Trang năm 1898, dịch phát ra lẻ tẻ ở một số các ñịa phương trong cả nước vào các thời kỳ: 1920 – 1922 bệnh phát ra ở Bắc, Trung, Nam bộ Từ năm 1954, bệnh vẫn xảy ra ở nhiều tỉnh miền Nam Bệnh ít thấy ở miền Trung mà thường xảy ra ở các tỉnh biên giới giáp với Campuchia rồi do vận chuyển ñộng vật, sản phẩm ñộng vật mà bệnh tiến vào sau trong một số ñịa phương thuộc lãnh thổ nước ta Năm 1969, bênh phát nặng cả ở trâu bò, lợn

từ Sài Gòn rồi lan ra các tỉnh [36]

Cuối năm 1992 ñến ñâu năm 1993, sau một thời gian dài miền Bắc không có bệnh lở mồm long móng, bệnh lở mồm long móng ñột nhiên bùng phát ra ở 4 tỉnh thuộc khu 4 cũ và bệnh còn kéo dài ñến năm 1994 [7]

Năm 1995, bệnh lại phát mạnh, rộng khắp 26 tỉnh, thành phố phía nam; riêng vùng khu 4 cũ bệnh phát ra lẻ tẻ ðặc biệt từ giữa tháng 6/1999 bệnh lở mồm long móng gia súc ñã bùng phát ở Cao Bằng, sau ñó xảy ra ở một số tỉnh thuộc các vùng trong cả nước, tính ñến 31/12/1999 ñã có 55 tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương có trâu bò mắc bệnh với số lượng trâu bò mắc bệnh lên tới 112.579 con; trong ñó 52 tỉnh có lợn mắc bệnh với tổng số lợn mắc bệnh là 25.820 con [5]

Theo số liệu của bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn cho biết tính ñến ngày 8/5/2006 dịch lở mồm long móng ở gia súc ñang lan ra 17 tỉnh thành phố toàn quốc kể cả thủ ñô Hà Nội Nơi dịch bệnh hoành hành nặng nề nhất là vùng Tây Nguyên với Lâm ðồng là trọng ñiểm, Gia Lai, Kon tum và ðăklăk ñều có dịch [46]

2.2.3 Tình hình sử dụng phế thải chăn nuôi trong sản xuất nông nghiệp

Dinh dưỡng trong phân chuồng tươi chủ yếu nằm dưới dạng các hợp chất hữu cơ cây trồng khó có thể hấp thụ ñược Ở nhiều nơi nông dân Việt Nam ñã có kinh nghiệm xử lý phân chuồng trước khi ñưa ra bón trực tiếp cho cây trồng ðể tăng khả năng sử dụng nhanh các chất dinh dưỡng cần thiết phải ñược chế biến ñể chuyển hoá các chất hữu cơ phân tử lớn thành các chất vô

cơ phân tử nhỏ hơn và các chất khoáng dễ tiêu Hiện tại việc chế biến phân chuồng chủ yếu là áp dụng biện pháp ủ phân Nguyên lý của quá trình ủ phân chuồng là dưới tác ñộng của các vi sinh vật háo khí và yếm khí, cấc chất hữu

cơ phân tử lớn sẽ chuyển thành chất hữu cơ phân tử nhỏ và nhờ vậy các chất khoáng khó tiêu chuyển thành dễ tiêu [24,30]

Phân tích một ñơn vị khối lượng phế thải chăn nuôi, người ta ñã thu ñược kết quả thành phần dinh dưỡng trong từng loại tập hợp trong bảng 4

[9,54]

Bảng 4: Thành phần hoá học của một số loại phân gia súc, gia cầm [9, 54]

Thành phần ( %) Vật nuôi H

Trong phế thải chăn nuôi gia súc có chứa một hàm lượng dinh dưỡng

ña, trung lượng tương ñối cao [1] Theo Phạm Văn Toản và Trương Hợp Tác

sử dụng phân hữu cơ cho ñất và cây là cách tiết kiệm nhất, hiệu quả nhất ñể

trả lại cho ñất chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng mà cây trồng ñã lấy ñi ñể sinh trưởng, phát triển như: ñạm, lân, kali và các chất khoáng Phân hữu cơ không những có tác dụng cung cấp dinh dưỡng cho cây mà còn có khả năng cải tạo ñộ màu mỡ cho ñất, giữ ẩm ñất và cải tạo môi trường sống tốt cho hệ

vi sinh vật ñất, chống xói mòn, thoái hoá, bạc màu ngoài ra còn tăng hiệu lực của phân bón vô cơ lên 8-10% [30]

Theo V Porphyre và Nguyễn Quế Côi [37] ñã nhìn nhận phế thải chăn nuôi là sản phẩm của chăn nuôi Trên thực tế, người nông dân không những biết cách sử dụng nguồn phế thải chăn nuôi làm phân bón cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng mà còn sử dụng nó như một nguồn thức ăn trong nuôi trồng thuỷ sản Tuỳ theo mục ñích sử dụng mà người nông dân sử dụng phế thải chăn nuôi ở dạng này hay dạng khác

Trực tiếp: sử dụng phế thải chăn nuôi dạng rắn ñã qua xử lý như nguồn thức ăn cho thuỷ sản

Gián tiếp: Sử dụng phế thải rắn và lỏng chưa qua chế biến ñể những loài thuỷ sinh có thể dễ dàng hấp thụ, qua ñó ñộ phì của ao ñược cải thiện [37]

Cũng trong các kết quả nghiên cứu của mình, V Porphyre và Nguyễn Quế Côi [37] cho thấy có ñến 77% hộ nuôi cá tại Thái Bình sử dụng phế thải chăn nuôi làm thức ăn nuôi trồng thuỷ sản và thu ñược kết quả tốt

2.3 Vi sinh vật phân giải hữu cơ

Vào những năm giữa thế kỷ XX, các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới ñã chứng minh ñược vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên ñối với các quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ Trong tự nhiên vi sinh vật ñược phân bố rộng rãi trong ñất, nước và không khí và trên cơ thể ñộng thực vật Ngoài một số ít gây bệnh cho người và ñộng thực vật, hầu hết

vi sinh vật ñều tham gia và ñóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoá vật chất và nhờ có sự tham gia của chúng vào quá trình phân giải các chất

mà chuỗi thức ăn và lưới năng lượng luôn ñược duy trì ở trạng thái cân bằng [3,58,70]

Quá trình ñồng hoá của vật nuôi ñã phân giải hầu hết các hợp chất hữu

cơ phức tạp thành các chất ñơn giản hơn mà cơ thể có thể hấp thụ ñược Tuy nhiên, phế thải khi thải ra môi trường chứa rất nhiều những hợp chất hữu cơ chưa ñược chuyển hoá bởi các hệ enzym trong ñường ruột của ñộng vật Các hợp chất hữu cơ chiếm khoảng 15-17%, chủ yếu là hợp chất cacbon cao phân

tử như: xelluloza, hemixelluloza, pectin, tinh bột và một phần protid, lipid [55] Trong môi trường tự nhiên các hợp chất này tiếp tục bị phân giải bởi hệ enzym của vi sinh vật trong môi trường ñất, nước, không khí xung quanh ñể tạo thành các chất vô cơ, hữu cơ ñơn giản hơn, trở nên ổn ñịnh về thành phần (mùn) Lượng mùn này khi ñược cung cấp cho ñất trồng có tác dụng cải tạo ñất, tăng khả năng giữ nước, giữ phân, làm tơi xốp ñất, tạo ñiều kiện sống thích hợp cho hệ vi sinh vật có ích [14,55,60]

Vi sinh vật không trực tiếp phân huỷ các hợp chất hữu cơ mà chúng chỉ tham gia chuyển hóa hợp chất hữu cơ thành những chất ñơn giản như ñường, amino acid, mỡ nhờ các enzym ngoại bào Quá trình phân giải có thể ñược thông qua 3 con ñường sau:

- Hợp chất cácbon tự nhiên thành ñường ñơn thông qua phân huỷ hoàn toàn

- Mỡ thành ñường ñơn và axit béo

- Protein thành amôn hoặc nitrat

2.3.1 Vi sinh vật chuyển hóa hợp chất hydrat cacbon

Chu trình chuyển hóa hydratcacbon ñược chuyển hóa thông qua hàng loạt các phản ứng hóa học Xúc tác cho mỗi phản ứng hóa học là một loại enzym có tính ñặc hiệu Hydrat cacbon tồn tại chủ yếu ở thực vật, chiếm từ 80-90% ở hai dạng tinh bột và xenluloza [39,50]

Vi sinh vật chuyển hóa xenluloza

Vi sinh vật có khả năng phân giải xenluloza là những vi sinh vật có khả năng tổng hợp ñược hệ enzym xellulaza Hệ enzym xellulaza gồm bốn enzym khác nhau [62,67]

Xellobiohydrolaza: tác dụng cắt ñứt liên kết hydro làm biến dạng xenluloza tự nhiên, phân giải vùng kết tinh tạo dạng cấu trúc vô ñịnh hình

Endoglucanaza: có khả năng cắt ñứt các liên kết β 1-4 glucozit bên trong phân tử tạo thành những chuỗi dài

Exo- gluconaza: tiến hành phân giải các chuỗi dài trên thành các disacarit gọi là xellobioza

β-gluconaza: tiến hành thuỷ phân xellobioza thành glucoza

Trong tự nhiên có rất nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ xenluloza nhờ hệ enzym xellulaza ngoại bào [57,68,69]:

Nấm mốc: Aspergillus, Fusarium, Mucor, Tricoderma Các loài nấm

mốc này ñều có cấu tạo dạng hệ sợi, sinh sản chủ yếu bằng bào tử Chúng

giải xenluloza mạnh nhất vì chúng có khả năng sinh tổng hợp enzym rất cao

Vi khuẩn: Nhiều loài vi khuẩn cũng có khả năng phân giải xenluloza tuy nhiên cường ñộ không mạnh bằng vi nấm Nguyên nhân là do lượng enzym tiết ra môi trường ít hơn, thành phần lại không ñầy ñủ Ở trong ñất có rất ít loài vi khuẩn có khả năng tiết ra ñủ bốn loại enzym trong hệ enzym xellulaza mà thường thì nhóm này thì tiết ra một loại còn nhóm kia thì tiết ra loại khác, chúng phối hợp với nhau ñể phân giải cơ chất trong mối quan hệ

tương hỗ: Pseudomonas, Xellulomonas, Achromonobacter, Clostridium,

Ruminococus

Xạ khuẩn: Góp phần tích cực trong chuyển hoá xenluloza Các chủng

xạ khuẩn ñược ứng dụng phổ biến hiện nay thuộc chi Streptomycin Các

chủng xạ khuẩn này thuộc nhóm ưa nóng sinh trưởng phát triển tốt ở nhiệt ñộ 45-50 0C rất thích hợp cho các quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ Một

số nấm men cũng có khả năng sinh enzym phân huỷ xenluloza: Candida,

Saccharomyces…

Vi sinh vật chuyển hóa hemi- xenluloza

Khi nghiên cứu hemi- xenluloza, người ta thấy chúng giống với xenluloza về cấu tạo, liên kết hoá học và cấu trúc ñại phân tử Nhiều tác giả cho rằng, hemi- xenlulaza có tính chất tương ñồng với xenluloza về cơ chế tác ñộng, tính chất cảm ứng tổng hợp Tuy nhiên, giữa hemixenlulaza và xenluloza cũng có nhiền sự khác biệt Hemixenluloza có khối lượng phân tử nhỏ hơn, cấu trúc ñơn giản và kém bền vững hơn [40,50]

Tuy không ñược nghiên cứu nhiều nhưng các nhà khoa học ñã chứng minh: ða số vi sinh vật có khả năng tổng hợp xenluloza cũng có khả năng tổng hợp xynalaza ñể phân huỷ xylan Khả năng này thường thấy ở vi sinh vật

sống trong dạ cỏ như: Bacillus, Bacteriodes, Butyvibrio, Ruminococus và các

vi khuẩn chi Clostridium Ngoài ra, một số loài nấm sợi như:

Mycotheciumverrucria, Chactomium, Stachybtrys… một số loài nấm xốp

trắng cũng có khả năng phân giải như: Corrodusversicolor, Polyrus anceps,

Phanerochaete, aspergillus fumigatus… Và nhóm xạ khuẩn gồm:

Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus… [55,68]

Vi sinh vật chuyển hóa tinh bột

Tinh bột là polysacarit bao gồm hai cấu tử là amiloza và amilopectin Amiloza là những chuỗi không phân nhánh bao gồm các ñơn phân glucoza liên kết với nhau bằng liên kết 1-4glucozit Amilopectin là chuỗi phân nhánh các ñơn phân glucoza gắn với nhau không chỉ nhờ liên kết 1,4-glucotit mà còn nhờ liên kết 1,6-glucozit [40,50]

Vi sinh vật phân giải tinh bột phải có khả năng tiết ra môi trường hệ

enzymamylaza gồm 4 enzym: α-amilaza, β-amilaza, phosphorilaza, amiloglucodaza (glucoamilaza)

Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh enzym phân giải tinh bột như:

Candida, Saccharomyces, Endomycopsis, Bac.subtilis, Clostridium, Pseudomonas [68]

2.3.2 Vi sinh vật chuyển hóa Protein

Protein có cấu trúc rất phức tạp, ñơn vị cơ bản tham gia vào cấu tạo Protein là các axitamin, chúng liên kết với nhau nhờ liên kết peptid (-CO-NH-) Nhóm vi sinh vật phân huỷ protein có khả năng sinh tổng hợp các enzym proteasa, peptidaza ñể phân giải protein thành chuỗi polipeptid và oligopeptid, sau ñó tạo thành các acid amin Một phần của acid amin ñược vi sinh vật hấp thụ, một phần còn lại thông qua quá trình khử amin tạo thành NH3 [40,50]

Vi sinh vật có khả năng sinh enzym phân huỷ protein như:

+ Các chủng vi khuẩn: Bacillus mycoides, Bacillus subtilis, Pseudomonas

fluorences, Achromobacter, Clostridium sporogenes…

+ Xạ khuẩn: Steptomyces rimosus, Strep Griseus

+ Nấm sợi: Aspergilus oryza, Asp niger, Penicilium camemberti [68]

Vi sinh vật khởi ñộng và vi sinh vật làm giàu dinh dưỡng

2.3.3 Vi sinh vật phân giải photphat hữu cơ

Hàm lượng photpho trong ñất nói chung là tương ñối thấp, ñể ñảm bảo

sự cân bằng dinh dưỡng cho ñất và tăng năng suất cây trồng, người ta thường xuyên phải bón photpho vào ñất[40,50]

Vi sinh vật phân giải photphat không chỉ có khả năng khoáng hóa photphat hữu cơ mà còn có khả năng chuyển hóa photphat vô cơ khó tan thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng

Các loài vi sinh vật phân giải photphat khó tan có thể kể ñến là

Pseudomonas,Bacillus,Flavobacterium,Fusarium, Penicillium, Aspergillus [68]

2.4.Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Hiện nay, các giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong nước và trên thế giới ựang là vấn ựề cần ựược quan tâm, nhiều hệ thống chuồng trại và quy trình xử lý phế thải liên tục ựược cải thiện, nhiều nước sử dụng các hoá chất hấp thụ mùi, bổ sung các hợp chất sinh học vào thức ăn nhằm giảm thiểu việc thải Nitơ và hạn chế mùi hôi thối ở phân

2.4.1 Ngoài nước:

Trên thế giới việc xử lý phế thải chăn nuôi ựược quan tâm ựáng kể, hiện nay phương pháp khắ sinh học sản xuất từ phế thải chăn nuôi ựược sử dụng tương ựối rộng rãi tại các cơ sở chăn nuôi nhỏ ở các nước như Trung Quốc, Ấn độ, Nêpan hoặc các trang trại tập trung ở đức, Mỹ Ưu ựiểm của phương pháp là dễ làm, ựầu tư ắt ở quy mô nhỏ [45]

Trước năm 1970, công ty Groeikraga Organic Fertilizea ở Nam Phi ựã sản xuất phân ủ (compost) từ nguồn nguyên liệu là phân chim và amoni carbonat Năm 1982, Công ty Dickerson Composting Plant ở Mỹ ựã sản xuất 100.000 tấn compost trị giá 7.000.000 USD Theo T.C Juang, từ năm 1986 ở đài Loan ựã phát triển sản xuất compost Hàng chục loại compost ựược tung ra thị trường phục vụ cho sản xuất thuốc lá, chè, ngô Cũng như đài Loan, các nước Nhật Bản, Hàn Quốc, Malaysia, Philippin, Indonesia ựã sản xuất và sử dụng compost rộng rãi cho nhiều loại cây trồng: cọ dầu, cao su, mắa, lúa Tại ấn độ sản lượng phân hữu cơ từ các nguồn phế thải khác nhau là 1750 triệu tấn ựạt giá trị hàng hoá 536 triệu USD Tại Thái Lan số lượng phân hữu cơ do các cơ sở nhà nước sản xuất là 24.000 tấn cùng với 100.000 tấn do các công ty tư nhân sản xuất [29]

Theo Rudrum (2002) [73], ủ phân là một trong những giải pháp quản lý phế thải trong chăn nuôi lợn công nghiệp Quá trình ủ sẽ cho ra phân bón có giá trị hơn, giảm thiểu mùi phát tán trong không khắ và giảm chi phắ cho vận

chuyển phân vì phân ủ nhẹ hơn phân tươi Trong quá trình ủ phân, vi sinh vật phân huỷ vật chất hữu cơ thành CO2, H2O và NH3

Công ty Farmatic Biotech Energy, ðức xây dựng nhà máy phân huỷ kỵ khí, nhà máy khí sinh vật có công suất xử lý cao nhất 146.000 tấn phân trâu bò, gia cầm,

kể cả phế thải lương thực hữu cơ (trích nguồn Trần Cẩm Vân, 1995) [39]

Theo Gaur và cộng sự (1980) [55] cho thấy việc bổ sung các loại vi sinh vật có khả năng phân huỷ xenlulo cao cùng các nguyên tố dinh dưỡng như ñạm dạng hữu cơ, lân dạng quặng photphorit và một số ñiều kiện môi trường khác ñã giúp rút ngắn thời gian ủ phân chuồng từ 4 -6 tháng xuống còn

2 - 4 tuần Các chủng vi sinh vật phân giải hợp chất hữu cơ ñược bổ trong quá trình ủ ñóng vai trò vi sinh vật khởi ñộng sản xuất nhanh phân hữu cơ từ

nguồn phế thải giàu xenlulo là Aspergillus, Trichoderma và Penicillium Cũng

từ các kết quả nghiên cứu và thực tiễn sản xuất, vào năm 1982 Gaur và cộng

sự ñã ñề xuất kỹ thuật bổ sung thêm quặng photphat với liều lượng 5% và vi

sinh vật phân giải lân (Aspergillus, Penicillium, Pseudomonas, Bacillus) với

mật ñộ 106-108 VSV/gr cùng với vi sinh vật cố ñịnh nitơ tự do Azotobacter

nhằm nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm [54]

2.4.2 Trong nước:

Môi trường ở nước ta hiện nay ñang là vấn ñề cấp thiết cần ñược quan tâm, ñặc biệt phế thải chăn nuôi, ngoài việc gây ô nhiễm môi trường thì việc giảm năng suất chăn nuôi là ñiều không tránh khỏi Chính vì vậy, các nghiên cứu của Viện Chăn nuôi, Viện Công nghệ Môi trường kết hợp Viện Thú y Quốc gia và chương trình Asia ProEco của liên minh Châu Âu tại Việt Nam

ñã tập trung vào việc ñánh giá mức ñộ ô nhiễm trong chăn nuôi và xác ñịnh hầu hết phế thải chăn nuôi của Việt Nam không ñược xử lý

Trong số các phế thải chăn nuôi chỉ có khoảng 50% ñược xử lý bằng các biện pháp truyền thống, số còn lại ñược người dân sử dụng trực tiếp

không qua xử lý Nồng ñộ khí H2S và NH3 tổng số vi sinh vật, bào tử nấm, vi trùng gây bệnh cho gia súc và người trong ñất, nước, không khí tại các khu vực chăn nuôi và vùng phụ cận ñều cao hơn mức cho phép từ vài lần ñến hàng chục lần, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng [45] ðây là một trong những nguyên nhân gây ra sự bùng phát của các loại dịch bệnh cho gia súc, gia cầm trong những năm qua và tác ñộng tiêu cực ñến ngành chăn nuôi ở Việt Nam Các vấn ñề về môi trường ở các khu vực chăn nuôi ñã và ñang xuất hiện với xu hướng ngày càng tăng về quy mô và mức ñộ nghiêm trọng Phế thải chăn nuôi, ñặc biệt là các vùng chăn nuôi tập trung ñã và ñang là những nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường ñất, nước và không khí, ảnh hưởng ñến sức khoẻ cộng ñồng

Xử lý phế thải chăn nuôi chỉ ñược quan tâm trong thời gian gần ñây, khi chăn nuôi trang trại ở quy mô tập trung ñược hình thành và phát triển Công nghệ biogas ñã ñược triển khai ứng dụng tại các hộ chăn nuôi mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường tương ñối rõ rệt "Kỹ thuật hầm ủ Biogas" của Hội làm vườn Việt Nam ñã ñược Bộ Nông nghiệp và PTNT công nhận là tiến bộ kỹ thuật và cho áp dụng vào sản xuất từ tháng 10/2002 (Qð 414-BNN-KHCN) [47] Tuy nhiên công nghệ này ñược xây dựng trên cơ sở công nghệ biogas của Trung Quốc ở quy mô nhỏ nên vẫn còn một số hạn chế như hiệu suất thu hồi khí chưa cao và khả năng ô nhiễm từ chất lỏng và chất lắng cặn sau sản xuất biogas vẫn còn tồn tại, trong ñó phân bón hữu cơ vi sinh vật trên cơ sở bã thải của hầm biogas ñang là giải pháp xử lý bã cặn của hầm

ủ biogas ñược Liên hiệp các hội khoa học Việt Nam nghiên cứu và triển khai vào sản xuất [45]

Từ năm 2003, ñược sự tài trợ của Chính Phủ Hà Lan chương trình "Khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam" ñược triển khai tại 23 tỉnh, mục tiêu chính của chương trình là cải thiện vệ sinh môi trường và năng lượng cho

người dân và nông thôn phát triển bền vững [47]

Tại Việt Nam, trong khuôn khổ dự án sản xuất thử nghiệm KC 04 - DA11, năm 2005 Bộ môn Vi sinh vật - Viện Thổ nhưỡng Nông hóa ñã sản xuất thử nghiềm thành công 2500 kg chế phẩm Compost Maker phục vụ cho sản xuất hàng nghìn tấn phân bón hữu cơ sinh học từ nguồn phế thải chăn nuôi [31]

Các nhà khoa học Việt Nam ñã thử nghiệm thành công phương pháp nuôi giun bằng rác thải, nhằm giải quyết nạn ô nhiễm môi trường do rác gây

ra, ñồng thời cung cấp thức ăn cho gia súc Loài giun này ñược nhập từ Philippines, có ưu ñiểm là dễ nuôi, sinh sản nhanh, thích nghi tốt với khí hậu Việt Nam [45]

Theo Huỳnh Thị Kim Hối [45] thuộc Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, ñã nghiên cứu kinh nghiệm dân gian, kết hợp với các kiến thức khoa học hiện ñại ñể cho ra ñời một quy trình xử lý phế thải nhờ giun ñất Philippines Theo tính toán, ñể phân huỷ một tấn rác hữu cơ trong một năm, người ta cần khoảng 1.000 con giun giống và các thế hệ con cháu của chúng

Ngoài ra hệ thống chuồng trại góp phần không nhỏ nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường Theo kết quả nghiên cứu của Phạm Nhật Lệ, Trịnh Quang Tuyên (1997; 2000) [22,23]; Phùng Thị Vân và cộng sự (2004)[41,42,43]; Nguyễn Quế Côi và cộng sự (1992; 2007) [37] cho thấy:

Sử dụng chuồng công nghiệp góp phần cải thiện ñáng kể tiều khí hậu chuồng nuôi: Hàm lượng khí ñộc (H2S, NH3, CO ) giảm 14,0-16,0%, ẩm ñộ giảm 2,5%, tốc ñộ gió tăng 62,2% so với chuồng nuôi cổ truyền ðồng thời chuồng nuôi lợn công nghiệp tác ñộng rõ rệt ñến năng suất sinh sản của lợn nái:

Số lứa ñẻ/nái/năm tăng từ 1,85-2,10 lứa; số con cai sữa tăng 3,25%; số con 60 ngày tuổi tăng 8,0%; khối lượng 60 ngày tuổi tăng 8,5% so với chuồng cũ, cổ truyền

Theo Võ Thị Hạnh (2004) [15] nghiên cứu xử lý nguồn phân chuồng, biến phế thải này thành phân bón hữu cơ vi sinh khi sử dụng Bio-F, chế phẩm chứa các vi sinh vật như xạ khuẩn Stetomyces sp., nấm mốc Trichoderma sp

và vi khuẩn Bacillus sp Những vi sinh vật trên có tác dụng phân huỷ nhanh các hợp chất hữu cơ trong phân lợn, gà và bò gây mất mùi hôi phân lợn, gà sau khi ñược thải ra sẽ ñược xử lý ẩm ñộ, sau ñó ủ với chế phẩm Bio-F Sau 3 ngày các vi sinh vật hữư ích phát triển mạnh phân giải và làm mất mùi phân Nhiệt ñộ trong khối ủ cũng tăng lên tới 60-700C, tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh và trứng giun trong phân Sau 7-10 ngày, giai ñoạn kết thúc và sản phẩm thu ñược là phân bón hữu cơ chất lượng cao, có tác dụng phòng chống nấm gây hại cây trồng

Năm 1998-2000 Trường ðại học Nông nghiệp I Hà Nội [45] ñã nghiên cứu thử nghiệm và tiếp thu công nghệ vi sinh vật hữu hiệu (EM) trong nông nghiệp và vệ sinh môi trường, xác ñịnh hỗn hợp các vi sinh vật hữu hiệu có tác dụng tích cực trong việc giảm thiểu ô nhiễm không khí của bãi rác, rác thải sinh hoạt và ô nhiễm nước do các phế thải hữu cơ gây nên và xác ñịnh các vi sinh vật hữu hiệu có tác dụng ức chế một số vi sinh vật gây bệnh ñường ruột ở ñộng vật Sử dụng EM hoặc sản phẩm thứ cấp từ EM (Bocashi) có thể giảm thiểu mùi hôi của các chuồng trại chăn nuôi

3 ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ðối tượng, phạm vi và ñịa ñiểm nghiên cứu:

3.1.1 ðối tượng nghiên cứu:

- Các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu do quỹ gen vi sinh vật - Viện Thổ nhưỡng Nông Hóa cung cấp Danh mục các chủng VSV ñược tổng hợp trong bảng 5:

Bảng 5: Các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu

- Phế thải gia súc: Phân heo ñược thu thập tại trại heo giống Thụy Phương

3.1.2 Phạm vi và ñịa ñiểm nghiên cứu:

- Phạm vi nghiên cứu Phòng thí nghiệm, nhà lưới, Viện Thổ nhưỡng nông hóa

- ðịa ñiểm nghiên cứu: Bộ môn vi sinh vật, Viện Thổ nhưỡng nông hóa

3.2 Nội dung nghiên cứu:

+ Tuyển chọn vi sinh vật xử lý phế thải chăn nuôi lợn dạng rắn (phân giải Xenlulo, Tinh bột và vi sinh vật chuyển hóa lân hữu cơ, Protein.)

+ Nghiên cứu khả năng sử dụng hỗn hợp các vi sinh vật trong xử lý phế thải rắn trong chăn nuôi lợn làm phân bón hữu cơ

+ Xây dựng quy trình sử dụng hỗn hợp các vi sinh vật trong xử lý phân lợn làm phân bón hữu cơ

3.3 Phương pháp nghiên cứu:

- ðặt chén ñựng mẫu vào tủ sấy, mở nắp chén và sấy ở nhiệt ñộ 65 -

700 C trong 2 -3 giờ cho ñến khi khối lượng mẫu không ñổi

- ðậy nắp chén ñã sấy khô và ñưa vào bình hút ẩm ñể làm nguội ñến nhiệt ñộ trong phòng( không ít hơn một giờ)

- Cân chén ñựng mẫu trên cân phân tích chính xác ñến 0,0002g

Cách tính:

ðộ ẩm % khối lượng = 100

m m1: khối lượng chén và mẫu trước khi sấy

m2: khối lượng chén và mẫu sau khi sấy

m : khối lượng mẫu phân tích

Kết quả phân tích là giá trị trung bình số học các kết quả của 2 lần phan tích lặp lại song song

3.2.1.2 Xác ñịnh pH [24]

Tiến hành: Cân 10g mẫu ñã phơi khô cho vào bình dung tích 100ml miệng rộng sau ñó thêm 50 ml dung dịch KCl 1N rồi lắc trong khoảng thời gian 30 phút ñể ion K+ thay thế ion H+, tiếp theo ñể lắng 2 giờ, lọc qua giấy lọc lấy dịch trong ñem ño bằng pH mét

3.2.1.3 Xác ñịnh hàm lượng cacbon hữu cơ [ 24]

Nguyên tắc:

Oxy hoá hoàn toàn cacbon hữu cơ bằng K2Cr2O7 dư trong H2SO4 ở nhiệt ñộ ổn ñịnh 145-1550C trong thời gian chính xác 30 phút theo Nelson và Somers (1975), Anderson và Ingram (1989) Sau ñó chuẩn lượng dư K2Cr2O7

bằng dung dịch FeSO4

Cách tiến hành:

Cân chính xác một khối lượng mẫu phân tích ñã ñược chuẩn bị và ñược nghiền nhỏ qua rây 0,2mm, có chứa không quá 20mg Cacbon hữu cơ cho vào bình công phá Rửa và gạn nhiều lần bằng nước nóng cho hoà tan các hợp chất vào nước Cô mẫu ñến gần khô (không ñể cháy) Thêm chính xác 10,00 ml dung dịch K2Cr2O7 M/6và 15ml H2SO4 ñặc ðặt bình công phá trong bếp công phá và ñun ở nhiệt ñộ 145-1550C trong thời gian chính xác 30 phút Chuyển toàn bộ hỗn hợp công phá sang bình tam giác 250ml và thêm 100ml nước cất, 10ml H3 PO4, ñể thật nguội Cho 0,3ml chỉ thị màu và chuẩn ñộ lượng dư K2Cr2O7 bằng dung dịch muối Mhor 0,5M (chỉ thị màu BaridiphenylSunfomat: màu xanh tím chuyển thành xanh lá cây; chỉ thị màu N.Phenynanthanilic màu tím chuyển thành xanh lá cây; chỉ thị màu Ferroin màu chuyển từ xanh tối sang ñỏ)

Tính kết quả:

% Khối lượng cacbon hữu cơ (OC)

%OC = a m

b a

*

3

* ) ( −

Trong ñó:

a: thể tích muối Mhor chuẩn ñộ mẫu trắng (mẫu kiểm ñịnh) (ml)

b: thể tích muối Mhor chuẩn ñộ mẫu thí nghiệm (ml)

m: khối lượng mẫu thí nghiệm (g)

3: ñương lượng gam cacbon

3.2.1.4 Xác ñịnh hàm lượng nitơ tổng số [24]

Nguyên tắc:

Hàm lượng Nitơ tổng số ñược xác ñịnh theo phương pháp Kjeldhal Chuyển toàn bộ Nitơ trong mẫu thành dạng amônsulfat giải phóng NH3 bằng kiềm, hấp thu NH3 bằng dung dịch Axit Boric

Nitơ hữu cơ trong mẫu ñược ôxi hoá bằng H2SO4 ñặc và sự có mặt của các chất xúc tác (CuSO4, Selen) chuyển thành Nitơ ở dạng ( NH4)2SO4 trong dung dịch

CH2NH2COOH + 3H2SO4 = 2CO2 + NH3 + H2O + 3SO2

liên kết với H2SO4 thành (NH4)SO4

Cách tiến hành:

Cân 10g mẫu cần phân tích vào bình Kjeldhal 250ml (không cho mẫu dính vào thành bình) Rót vào 30ml sunfophenol, lắc nhẹ và ñều Thêm vào 1-

2 g bột Zn, ñun nhẹ trên ngọn lửa, sau ñó ñun sôi Khi dịch lỏng trong bình có ánh ñỏ, lấy bình ra khỏi bếp, thêm 0,1g Se bột hay 0, 59g CuSO4 Tiếp tục ñun sôi cho ñến khi dung dịch trong bình trắng hoàn toàn, ñun thêm nửa giờ Lấy bình ra khỏi bếp ñể nguội, thêm 1lít nước cất và chuyển toàn bộ dung dịch vào bình cất của dụng cụ Kjeldhal ñể cất NH3 Thể tích dung dịch trong bình cất còn khoảng 300ml, thêm 2- 3 giọt phenolphtalin Sau ñó rót cẩn thẩn 120ml NaOH 30% vào bình cất ðồng thời lấy 75ml H2SO4 0,1N có 2- 3 giọt metyl da cam ñể hấp thụ NH3 thoát ra khi cất ðun sôi NH3 cho ñến khi thể tích trong bình cất còn dưới 2/3, hạ thấp bình hấp thụ ñể lấy những giọt cuối cùng chảy ra từ ống sinh hàn Sau ñó, chuẩn ñộ lượng thừa H2SO4 sau khi hấp thụ bằng dung dịch kiềm có nồng ñộ tiêu chuẩn cho ñến khi chuyển từ màu ñỏ sang hơi vàng (chỉ thị metyl)

Tính kết quả:

n

N V N V

N: Khối lượng mẫu lấy ñể phân tích

ðể chuyển kết quả ra (%) chất khô nhân với 100/ (100-y)

(y là % nước có trong mẫu)

3.2.1.5 Xác ñịnh hàm lượng P 2 O 5 hữu hiệu [24]

Nguyên tắc:

Phương pháp này dựa trên cơ sở hoà tan các hợp chất photpho bằng dung dịch Amon xitrat Xác ñịnh các hợp chất photpho tổng số Hiệu của hàm lượng hợp chất photpho tổng số và hàm lượng photpho không tan trong amon

xitrat là photpho hữu hiệu trong xitrat

- Chuyển giấy lọc có chứa cặn không hoà tan trong nước qua bình ñịnh

ðậy nút bình ñịnh mức và lắc mạnh cho tan tờ giấy lọc Mở nút cho giảm áp suất trong bình

- Nút bình lại và cho vào máy lắc và lắc mạnh 1 giờ trong ñiều kiện dung dịch giữ ở nhịêt ñộ 650C Dung dịch luôn luôn tiếp xúc với thành bình và cổ bình, lôi cuốn và trộn ñều toàn bộ cặn

- Sau khi lắc xong, lập tức lọc nhanh qua phễu với giấy lọc băng xanh Sử dụng phễu Buchner nối liền bộ hút chân không là tốt nhất Rửa cặn trên phễu

lần sau Nếu cặn bị lọt khi rửa thì dùng dung dịch amoni nitrat 5% thay nước nóng ñể rửa

- Làm khô cặn thật khẩn thận, không ñược ñể mất cặn Chuyển giấy lọc sạch sang 1 cốc ñốt sạch và ñốt cháy hết toàn bộ chất hữu cơ Sau ñó ñun với khoảng 10-15 ml Clohydric ñậm ñặc cho hoà tan toàn bộ phốtphát

- Nếu tiến hành xác ñịnh photpho bằng phương pháp ño màu dùng nước