Mục tiêu của nghiên cứu này nhằm tận dụng lượng lục bình khổng lồ trên sông Vàm Cỏ Đông tại Tây Ninh để sản xuất phân vi sinh kết hợp với tăng cường chế phẩm sinh học EM FERT-1 và các phụ phẩm không dùng đến như rơm, xơ dừa. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trang 1NGHIÊN CỨU QUY T ÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
PHÂN HỮU CƠ TỪ LỤC BÌNH BẰNG
CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Nguyễn Trần Trung Hiếu, Nguyễn Quang Thắng, Nguyễn Văn Hoàng
Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh
GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn
TÓM TẮT
Trong nghiên cứu này, nhằm tận dụng lượng lục bình khổng lồ trên sông Vàm Cỏ Đông tại Tây Ninh
để sản xuất phân vi sinh kết hợp với tăng cường chế phẩm sinh học EM FERT-1 và các phụ phẩm không dùng đến như rơm, xơ dừa Từ đó tiến hành lập cácnghiệm thức khác nhau tiến hành ủ và phân tích các chỉ tiêu cơ bản cho phân hữu cơ vi sinh như độ ẩm, pH, C/N, CHC và mục đ ch tìm ra nghiệm thức tối ưu là NT4 ở cả 2 quá trình ủ, ứng với pH = 7.35 ở quá trình ủ hiếu khí, pH = 7.15 ở quá trình ủ kỵ khí; độ ẩm bằng 28.6 ở quá trình ủ hiếu khí, 32.6 ở quá trình ủ kỵ khí; C/N = 21.95 ở quá trình ủ hiếu khí, C/N = 22.29 ở quá trình ủ kỵ khí; CHC = 69.09 ở quá trình ủ hiếu khí, CHC =
83.317 ở quá trình ủ kỵ khí NT4 ít ị các tác nhân bên ngoài như thời tiết, môi trường làm lệch khỏi
tiêu chuẩn, có thời gian ủ ngắn nhất là 29 ngày từ quá trình ủ hiếu khí và 25 ngày từ quá trình ủ kỵ khí giúp tiết kiệm được nhiều thời gian và kinh phí đạt 10TCN 526:2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt do Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành
Từ khóa: Cấp khí, compost, lục bình, ủ hiếu khí, ủ kỵ khí
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Toàn bộ mặt sông Vàm Cỏ Đông trải dài hơn 150 km, từ xã Hòa Hội, huyện Tân Biên, tỉnh Tây Ninh, qua các huyện Châu Thành, Bến Cầu, Hòa Thành, Gò Dầu, Trảng Bàng (tỉnh Tây Ninh) đã bị lục bình phủ kín mặt sông như một thảm cỏ xanh, làm cản trở dòng chảy và tê liệt hệ thống đường thủy trên khúc sông này Nguyên nhân chủ yếu là do nguồn nước trên sông Vàm Cỏ Đông bị ô nhiễm, tạo điều kiện cho lục bình phát triển Vấn nạn lục bình trên sông đang là một bài toán khó
dù các ngành chức năng đã áp dụng nhiều biện pháp như trục vớt chặn lục bình sinh sôi nảy nở nhưng chưa có giải pháp nào đạt hiệu quả như mong đợi [8] Nếu có thể tận dụng nguồn lục bình thải bỏ, vốn là sinh vật ngoại lai, gây hại cho đời sống người dân trở thành một hướng đi mới không chỉ trong công tác bảo vệ môi trường mà còn mang lại mô hình sản xuất nông sản ‚sạch‛ cho bà con nông dân thì sẽ tạo được rất nhiều lợi ích về sau
Trang 2Ủ Compost là quá trình chuyển hóa các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc thực vật, động vật thành hợp chất mùn, hạn chế chôn lấp rác thải đưa vào sản xuất Compost giúp giảm thiểu ô nhiễm đối với nguồn nước, đất và không khí Sản xuất Compost giúp tiêu diệt các mầm bệnh nguy hiểm vì trong quá trình phân hủy sinh học, nhiệt độ trong hầm ủ gia tăng làm tiêu hủy các trứng ấu trùng, vi khuẩn trong chất thải, phân compost sử dụng an toàn hơn phân tươi [1], [5]
2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Mô hình ủ Compost
Nghiên cứu được thực hiện trên mô hình ủ Compost hở, thổi khí cưỡng bức và yếm khí, không cấp khí
Hình 1: Mô hình ủ compost dạng cấp khí (đối với dạng không cấp khí thì không có hệ thống thổi khí)
Bên trong được lắp đặt hệ thống phân phối khí dưới đáy thùng Mỗi ống có đường kính 3 mm, được đục lỗ 1 mm và phân bố đều từ đầu thùng đến cuối thùng với khoảng cách của các lỗ là 4 cm Thùng được kê lên cao một bên để nghiêng cho nước rỉ chảy ra ngoài
Mô hình ủ dạng Container và cấp khí cưỡng bức 6 thùng, các thùng ủ được thiết kế từ các thùng xốp có dạng hình hộp chữ nhật, kích thước dài x rộng x cao = 45 cm x 30 cm x 30 cm
Giàn ủ
Giàn ủ được ráp bằng sắt V-5 với chiều dài 2 m đủ cho 6 thùng ủ, được lắp máng thu nước r bên dưới giàn ủ để thu nước rỉ liên tục tránh ảnh hưởng đến môi trường xung quanh
Giàn ủ được đặt tại nơi thoáng mát, có mái che để tránh ảnh hưởng lớn từ thời tiết (nắng gắt, mưa , tạo điều kiện tốt nhất cho vi sinh vật phát triển và phân hủy
Trang 3
Hình 2: Giàn ủ và khu vực bố trí
2.2 Nguyên liệu
Bảng 1: Thành phần của lục bình, rơm và xơ dừa
Hiếu khí Kỵ khí Hiếu khí Kỵ khí Hiếu khí Kỵ khí
Độ ẩm 87.7 87.7 18.62 18.62 21.46 21.46 Chất hữu cơ 93.6 93.6 89.4 89.4 27.8 27.8
C 52 52 54.06 54.07 50.28 50.29
N 3.08 3.08 1.13 1.13 0.63 0.64 Nguồn: Bài báo Nghiên cứu tăng cường chế phẩm EM FERT – 1 trong công nghệ sản xuất phân vi sinh từ lục bình
bằng công nghệ sinh học hiếu khí tại tỉnh Tây Ninh
Lục bình được lấy ở sông Vàm Cỏ Đông đoạn chảy qua huyện Bến cầu tỉnh Tây Ninh Lục bình sau khi thu hoạch có kích thước còn lớn và có độ ẩm rất cao Trước khi đem đi ủ phân thì được cắt nhỏ
ra 2 – 3 cm và phơi nắng cho đến khi độ ẩm còn khoảng 80% Rơm rạ được lấy tại các nhà nông trồng lúa huyện Củ Chi Xơ dừa được lấy từ các địa điểm bán dừa ở địa bàn TP.HCM
2.3 Quy trình nghiên cứu
Lấy mẫu lục bình và vật liệu phối trộn để phân tích các chỉ tiêu: pH, hàm lượng chất hữu cơ, tỷ lệ C/N Căn cứ trên độ ẩm và khối lượng của lục bình và vật liệu phối trộn để tính toán tỷ lệ phối trộn sao cho đạt được hỗn hợp có độ ẩm thích hợp Xác định tỷ lệ C/N của hỗn hợp sau phối trộn Trong quá trình vận hành cần đo theo dõi nhiệt độ, pH, độ sụt lún, độ ẩm, chất hữu cơ, C/N Mô hình được vận hành đến khi nhiệt độ khối ủ về gần với nhiệt độ môi trường, hàm lượng chất hữu cơ
về ổn định
Trang 4TN1 (Không có chế phẩm):
+ NT1: 4 kg lục bình (C/N: 25,01/1)
+ NT2: 2 kg lục bình + 1 kg rơm + 1 kg xơ dừa (C/N: 16,87/1)
+ NT3: 3 kg lục bình + 0,5 kg rơm + 0,5 kg xơ dừa (C/N: 20,125/1)
TN2 (Có chế phẩm):
+ NT4: 2 kg lục bình +1 kg rơm + 1 kg xơ dừa + 200 g chế phẩm (C/N: 24,51/1)
+ NT5: 3 kg lục bình + 0,5 kg rơm + 0,5 kg xơ dừa + 200 g chế phẩm (C/N: 20,51/1)
+ NT6: 4 kg lục bình + 200 g chế phẩm (C/N: 16,91/1)
Vận hành mô hình ủ, phân tích so sánh các NT, chọn ra NT tối ưu
Bước 5: Tiến hành trồng cây
Bước 6: Kết quả và thảo luận
2.4 Các thí nghiệm
Nghiên cứu ủ compost mô hình là hiếu khí và không cấp khí Chia làm 2 thí nghiệm:
1 Thí nghiệm 1: Chỉ có cơ chất (Bao gồm NT1, NT2, NT3 với các tỷ lệ khác nhau)
2 Thí nghiệm 2: Cơ chất + Chế phẩm sinh học (Bao gồm NT4, NT5, NT6 với các tỷ lệ khác nhau) Đánh giá tính chất compost theo thiêu chuẩn 10 TCVN 526:2002 (Bộ NN & PTNT, 2002)
2.5 Phương pháp phân tích: Kiểm tra các thông số trong quá trình ủ
Bảng 2: Các thông số cần kiểm tra
Nhiệt độ Đo nhiệt kế
Độ ẩm Sấy Chất hữu cơ Walkley – Black
C Walkley – Black
N Kejldahl
pH Đo pH
Độ sụt lún Đo kích thước
Tiến hành kiểm tra tất cả các chỉ tiêu trên và phân tích kết quả theo chu trình 4 ngày/lần Sau 34 ngày kết thúc quy trình ủ phân ở cả 2 quá trình ủ Lưu ý về thời gian lấy mẫu, cách lấy mẫu để hạn chế sai xót, đối với mẫu có cấp khí, trong quá trình lấy mẫu cần kết hợp với xáo trộn để đảm bảo lượng không khí trong mẫu
Trang 53 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Sau khi tiến hành ủ compost trên các mô hình với vật liệu ủ đã phối trộn, quan sát sự biến thiên các giá trị của chúng, từ từ đó đưa ra các đánh giá và nhận xét cụ thể Đối chiếu với tiêu chuẩn 10 TCVN 526:2002 (BNT&PTNT) đưa ra những giá trị tốt nhất ở những giai đoạn tối ưu nhất và kết luận đưa ra nghiệm thức có tỷ lệ phối trộn tốt nhất
3.1 Kết quả so sánh các chỉ tiêu trên mô hình ủ
Hình 3: Biểu đồ so sánh độ biến thiên độ ẩm (a) và pH (b) của 6 nghiệm thức từ 2 quá trình ủ
Nhận xét:
Trong 6 NT từ 2 quá trình ủ, ta loại NT1 (38.6%) của quá trình kỵ khí do không đạt độ ẩm 10TCN 526:2002 (dưới 35%) Còn lại các nghiệm thức còn lại đều đạt tiêu chuẩn, nhưng NT4 có độ ẩm thấp nhất so với các NT còn lại
Ta thấy pH của các nghiệm thức ở cả 2 quá trình đều đạt chuẩn
Hình 4: Biều đồ so sánh độ biến thiên C/N đầu vào (a) và C/N đầu ra (b) của 6 NT từ 2 quá trình ủ
Nhận xét:
Thông số C/N đầu vào của NT2 (25.99), NT4 (24.62) ổn định và tốt hơn NT1 (16.55), NT3 (21.24), NT5 (20.12), NT6 (16.55) khá cận biên là 20, nếu thời tiết thay đổi hoặc quá trình phối trộn không tốt có thể làm các giá trị cận biên tiêu chuẩn lệch ra ngoài dẫn đến không đạt tiêu chuẩn
Trang 6Hình 5: Biểu đồ so sánh độ biến thiên CHC của 6 nghiệm thức từ 2 quá trình ủ
Nhận xét: Hàm lượng CHC của cả 6 nghiệm thức đều đạt chuẩn
3.2 Lựa chọn nghiệm thức tối ưu nhất
Sau khi phân tích và đánh giá kết quả ta loại NT1, NT2, NT3 vì có thời gian ủ là 29 ngày dài hơn so với NT4, NT5, NT6 là 25 ngày ở quá trình ủ hiếu khí; 34 ngày so với 29 ngày ở quá khí ủ kị khí Còn lại 3 nghiệm thức, ta thấy thông số C/N đầu vào của NT4 (24.62) ổn định và tốt hơn so với NT5
(21.24), NT6 (16.55) Như vậy ở nghiệm thức M4 ở cả hai quá trình ủ hiếu khí và kỵ khí có kết quả tốt nhất trong 6 nghiệm thức và trong thời gian sớm nhất Vậy có thể kết luận nghiệm thức M4 là tối ưu
nhất, ít bị các tác nhân bên ngoài như thời tiết, môi trường làm lệch khỏi tiêu chuẩn, có thời gian ủ ngắn nhất là 29 ngày từ quá trình ủ hiếu khí và 25 ngày từ quá trình ủ kỵ khí giúp tiết kiệm được nhiều thời gian và kinh phí
4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 Kết luận
Sau quá trình nghiên cứu và sự thay đổi của các thông số cơ bản như C, N, CHC, nhiệt độ, độ ẩm, tỷ
lệ C/N… đã tìm ra được nghiệm thức thích hợp nhất, kết quả tuy còn nhiều thiếu sót nhưng đã tận dụng được lượng lục bình dư thừa tại tỉnh Tây Ninh và các sản phẩm có sẵn như rơm và xơ dừa để tạo ra sản phẩm compost giúp giảm chi phí cho xử lý lục bình tại tỉnh Tây ninh và tạo ra nguồn nguyên liệu cho sản xuất compost, góp phần bảo vệ môi trường, tạo thêm giá trị cho cây lục bình,
có thêm nguồn phân hữu cơ để bón cho cây trồng với chi phí thấp vì dễ làm, có thể tận dụng các nguồn nguyên, vật liệu sẵn có tại địa phương
4.2 Kiến nghị
Do hạn chế về chi phí và thời gian, chưa thể nghiên cứu về các chỉ tiêu khác, đồng thời có thể thay thế các vật liệu phối trộn khác như bã mía, lá cây… để hoàn thiện sản phẩm hơn, cần xem xét thêm sự ảnh hưởng của thời tiết đến sản phẩm
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Trọng Cường (2019) Sản xuất phân Compost từ chất thải hữu cơ trong chất thải sinh hoạt, khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng
Trang 7[2] Dương Thị Giáng Hương, Nguyễn Xuân Dũ, Nguyễn Thị Quỳnh Trang (2013) Báo cáo nghiên cứu khoa học, Đề tài: Điều tra và đánh giá việc sử dụng chế phẩm sinh học để ủ phân mùn
từ rơm tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang, trang 4 – 19
[3] Nguyễn Quang Hòa (2012) Nghiên cứu sử dụng các chế phẩm sinh học để sản xuất phân compost từ vỏ hạt tiêu, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp HUTECH,
99 trang
[4] Nghiêm Vân Khanh (2012) Nghiên cứu quá trình xử lý chất thải rắn hữu cơ bằng công nghệ ủ sinh học cấp khí tự nhiên trong điều kiện Việt Nam, Luận án Tiến s Kỹ thuật, trường ĐH Xây Dựng Hà Nội
[5] Thái Văn Nam (2014) Bài giảng: Phương pháp nghiên cứu khoa học môi trường
[6] Trần Tân Tiến (2012) Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh (compost) từ vỏ quả cacao phục vụ cho nông nghiệp, luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp HUTECH, 82 trang
[7] Trần Thị Mil, Phạm Nguyễn Minh Trung, Võ Thị Gương (2012) Hiệu quả xư lý rơm rạ và phân hữu cơ trong cải thiện độ phì nhiêu đất và năng suất lúa tại Châu Thành, Hậu Giang, Tạp chí Khoa học 2012:22a 253-260, Trường Đại học Cần Thơ, 260 trang
[8] http://www.moitruongvietbac.com/home/tin-moi-truong/luc-binh-lai-phu-kin-tren-song-vam-co-dhong
[9] http://vietq.vn/giup-nong-dan-dung-rom-ra-u-thanh-phan-compost-d27773.html
[10]
http://www.chephamsinhhoc.net/che-pham-bo-sung/che-pham-sinh-hoc-xu-ly-mui-hoi/che-pham-sinh-hoc-xu-ly-moi-truong-weviro.html
[11] Nguyễn Văn Hoàng (2018), Bài báo Nghiên cứu tăng cường chế phẩm EM FERT – 1 trong công nghệ sản xuất phân vi sinh từ lục bình bằng công nghệ sinh học hiếu khí tại tỉnh Tây Ninh [12] Nguyễn Quang Thắng (2018), Bài báo Nghiên cứu tăng cường chế phẩm EM FERT – 1 trong công nghệ sản xuất phân vi sinh từ lục bình bằng công nghệ sinh học kỵ khí tại tỉnh Tây Ninh