Khóa luận Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải rắn ở các chợ tại thành phố Hồ Chí Minh

sẽ không đảm bảo an toàn vì có thể chứa VSV gây bệnh. Khi pH của khối phân lớn hơn 7, cùng với quá trình thổi khí sẽ gây thất thoát nitơ dưới dạng NH3. Trái lại, nếu thổi khí quá thấp môi trường bên trong sẽ trở nên kỵ khí. 3.3.7. Kích thướt hạt Kích thước hạt là yếu tố ảnh hưởng đến khả năng giữ ẩm và tốc độ phân huỷ. Quá trình phân huỷ hiếu khí xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng sự tiếp xúc với oxy nên có thể làm tăng vận tốc phân huỷ trong một khoảng độ xốp nhất định. Hạt quá nhỏ sẽ có độ xốp Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 29- thấp ức chế vận tốc phân huỷ. Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và có thể tạo ra các kênh thổi khí làm cho sự phân bố khí không đồng đều, không có lợi cho quá trình chế biến compost. Kích thước hạt tối ưu cho quá trình ủ là đường kính hạt khoảng 2,5 -8cm. 3.3.8. Độ xốp Là yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến compost. Độ xốp thay đổi tuỳ theo thành phần chất thải rắn. Vật liệu có độ xốp 36 -60% là có thể chế biến compost thành công. Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn chế giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong đống compost. Ngược lại, độ xốp cao có thể dẫn đến nhiệt độ trong đống compost thấp, không đảm bảo mầm bệnh bị tiêu diệt. Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách bổ sung vật liệu chất hữu cơ như rơm rạ, vỏ trấu, mùn cưa. 3.4. Chất lượng compost Chất lượng compost được đánh giá dựa trên 4 yếu tố sau : − Mức độ lẫn tạp chất (thuỷ tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hoá học, thuốc trừ sâu). − Nồng độ các chất dinh dưỡng (dinh dưỡng đa lượng như N, P, K; dinh dưỡng trung lượng Ca, Mg, S; dinh dưỡng vi lượng Fe, Zn, Cu, Mn, Mo,Co, Bo). − Mật độ VSV gây bệnh (thấp ở mức không ảnh hưởng đến cây trồng). − Độ ổn định (độ chín hoại của phân) và hàm lượng chất hữu cơ. 3.5. Tính cấp thiết của compost Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 30- Cải thiện cơ cấu đất : phân hữu cơ vi sinh khi bón vào đất sẽ làm cho nơi có đất sét, đất bạc màu, đất quánh được rã ra và khi gặp lại đất cát lại làm cho đất cát rời dính lại với nhau, giúp đất thông khí dễ dàng. Quân bình độ pH trong đất : phân hữu cơ vi sinh cung ứng đầy đủ các chất hữu cơ để chống lại sự thay đổi pH. Tạo ra sự màu mỡ trong đất : phân hữu cơ vi sinh chứa nitơ, photpho, lân, magiê, lưu huỳnh nhưng đặc biệt là các chất được hấp thụ vào đất những gì đã mất đi. Duy trì độ ẩm cho đất : các chất hữu cơ trong phân khi hoà tan vào đất sẽ trở thành một miếng xốp hút nước rồi luân chuyển nước vào trong đất nuôi cây. Nếu đất thiếu chất hữu cơ sẽ khó thẩm thấu nước từ đó đất sẽ bị đóng màng làm nước bị ứ đọng trên mặt trên sẽ gây lụt lội, xói mòn đất. Tạo môi trường tốt cho các vi khuẩn có lợi trong đất sinh sống : phân hữu cơ vi sinh có khả năng cung cấp các chất dinh dưỡng làm cho đất tơi xốp, từ đó tạo ra môi trường sống cho các loại côn trùng và những loài vi sinh chống lại tuyến trùng làm hư rễ cây cũng như tiêu diệt các loại côn trùng phá hoại đất đai, gây bệnh cho cây trồng. Bảng 3.2 Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 526-2002 cho phân hữu cơ VSV chế biến từ rác thải sinh hoạt của Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mức Hiệu quả đối với cây trồng - Tốt Độ chín (hoại) cần thiết - Tốt Đường kính hạt không lớn hơn mm 4 - 5 Độ ẩm không lớn hơn % 35 pH 5 - 8 Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 31- Mật độ VSV (đã tuyển chọn) không nhỏ hơn CFU/g mẫu 106 Hàm lượng C tổng số không nhỏ hơn % 13 Hàm lượng N tổng số không nhỏ hơn % 2,5 Hàm lượng K hữu hiệu không nhỏ hơn % 1,5 Mật độ Salmonella trong 25g mẫu CFU 0 Hàm lượng Pb (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 250 Hàm lượng Cad (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 2,5 Hàm lượng Cr (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 200 Hàm lượng Cu (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 200 Hàm lượng Ni (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 100 Hàm lượng Zn(khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 700 Hàm lượng Hg (khối lượng khô)không lớn hơn mg/kg 2 Thời hạn bảo quản không ít hơn tháng 6 (Nguồn : Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn 2002) 3.6. Lợi ích và hạn chế của chế biến compost 3.6.1. Lợi ích − Là phương án được lựa chọn để bảo tồn nguồn nước và năng lượng. − Kéo dài tuổi thọ cho các BCL. − Ổn định chất thải, các quá trình sinh học xảy ra trong quá trình làm compost sẽ chuyển hoá các chất hữu cơ dễ thối rửa sang dạng ổn định, chủ yếu là các chất vô cơ ít gây ô nhiễm môi trường và thích hợp cho việc cải tạo đất và hấp phụ của cây trồng. − Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh : nhiệt độ sinh ra trong quá trình ủ compost có thể đạt khoảng 600C. Nhiệt độ này nếu được duy trì ít nhất trong 1 ngày sẽ làm mất hoạt tính của vi khuẩn gây bệnh, virus, trứng, giun sán. Do đó, các sản phẩm của quá trình làm compost có thể Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 32- an toàn khi bón cho đất, sử dụng như phân bón hoặc là chất làm chất ổn định đất. − Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất : các chất dinh dưỡng (N, P, K)có trong chất thải thường ở dạng phức tạp, cây trồng khó hấp thụ. Sau quá trình ủ compost các chất này được chuyển hoá thành các chất vô cơ như NO3-, PO4 3-, thích hợp cho việc hấp thụ của cây trồng. Sử dụng sản phẩm của quá trình chế biến compost để bổ sung dinh dưỡng cho đất có thể làm giảm sự thất thoát dinh dưỡng do rò rỉ vì các chất dinh dưỡng vô cơ tồn tại chủ yếu ở dạng không tan. Thêm vào đó lớp đất trồng cũng được cải tiến nên giúp rễ cây phát triển tốt hơn. − Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng : đã có nhiều nghiên cứu chứng minh sự tăng khả năng kháng bệnh của cây trồng trong đất bón phân vi sinh với hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại VSV đa dạng. Phân hữu cơ không những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh cho cây trồng. So với các loại phân hoá học khác, phân compost không những giúp cây trồng hấp thụ hết các chất dinh dưỡng mà còn giúp cây phát triển tốt và có khả năng kháng bệnh cao. 3.6.2. Hạn chế − Hàm lượng chất dinh dưỡng trong compost không thoả mãn yêu cầu. − Do đặc tính của chất thải hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều theo thời gian. Bản chất vật liệu làm compost thường làm cho sự phân bổ nhiệt độ trong đống phân không đều, do đó khả năng làm mất hoạt tính của VSV gây bệnh trong sản phẩm compost tạo mùi hôi, gây mất mỹ quan. − Hầu hết các nhà nông vẫn thích sử dụng phân hoá học vì không đắt tiền, dễ sử dụng và tăng năng suất cây trồng một cách rõ ràng. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 33- 3.7. Một số phương pháp ủ compost trên thế giới 3.7.1. Phương pháp ủ theo luống có đảo trộn và thổi khí (windrow composting) Windrow là một luống có 3 tiết diện giao nhau, chiều dài lớn hơn chiều rộng và chiều cao. Chiều rộng thường gấp 2 lần chiều cao. Chiều cao lý tưởng cho một luống phải đủ lớn để duy trì nhiệt độ nhưng phải đủ nhỏ để cho oxy lan truyền vào giữa luống ủ. Thông thường chiều cao lý tưởng là 1,2-2,4m với chiều rộng từ 4,2-4,8m. Đảo trộn để đưa không khí từ bên ngoài vào luống ủ và duy trì sự thông khí ở mọi lúc như đã giới thiệu ở trên, kích thước luống ủ sẽ cho phép giữ nhiệt sinh ra sinh ra trong quá trình ủ và cũng cho phép không khí lan truyền vào các phần sâu trong luống. Luống ủ phải đặt trên bề mặt được làm rắn để có thể đảo trộân dễ dàng. Các đống có thể được đảo trộn với chu kỳ 1 lần/tuần. Đảo trộân nhằm để đưa các vật liệu lớp bên ngoài vào lớp bên trong luống, nơi dễ dàng bị phân huỷ. Các đống ủ có thể được đặt dưới mái che hoặc ở ngoài trời. Nếu đặt ở ngoài trời sẽ gây ra hiện tượng nước chảy tràn hoặc rò rỉ. Nước chảy tràn hoặc rò rỉ từ các khối ủ phải được thu gom lại và xử lý hoặc cho vào cùng với nguồn nguyên liệu mới cung cấp để gia tăng độ ẩm. Phương pháp này có một số ưu điểm, nhược điểm sau: Ưu điểm: − Do xáo trộn thường xuyên nên chất lượng compost thu được khá đều. − Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cung cấp khí. Nhược điểm: − Cần nhiều nhân công. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 34- − Thời gian ủ dài (khoảng 3 -6 tháng). − Do thổi khí tự động nên khó quản lý, khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh. − Đảo trộn khối compost sẽ gây thất thoát nitơ và gây mùi. − Quá trình ủ có thể chịu ảnh hưởng của thời tiết. 3.7.2. Phương pháp ủ dạng đống tĩnh có thổi khí bằng máy cấp khí Ủ phân dạng đống tĩnh có thông khí đòi hỏi hỗn hợp ủ (nguyên vật liệu được pha trộn)phải được đặt trên hệ thống thổi khí. Các đống ủ được đặt trên một mạng lưới ống liên thông với quạt hút. Quạt này cung cấp không khí cho đống ủ, không khí có thể được cung cấp ở dạng tự do hoặc cưỡng bức. Thiết bị cung cấp không khí có thể thổi khí vào khối ủ hoặc hút khí ra ngoài, thiết bị thổi khí được kiểm soát bằng đồng hồ. Không khí lưu thông trong khối ủ sẽ cung cấp đầy đủ oxy cần thiết cho VSV phân huỷ và ngăn chặng nhiệt tạo thành trong khối ủ. Kiểm soát nhiệt độ trong khối ủ để duy trì nhiệt độ tối ưu cho VSV hoạt động. Nhiệt độ trong các phần của toàn bộ khối ủ thường đủ lớn để tiêu diệt hết các vi khuẩn gây bệnh và tiêu diệt mầm cỏ. Tuy nhiên, nhiệt độ trong đống ủ có thể không đạt như mong muốn bởi vì hệ thống ủ đống tĩnh có thông khí nhưng không được đảo trộn. Bên cạnh đó, phương pháp này cũng có một số ưu và nhược điểm như sau : Ưu điểm: − Dễ kiểm soát khi vận hành hệ thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và oxy trong khối ủ. − Giảm mùi hôi và mầm bệnh. − Thời gian ủ ngắn (3 – 6 tuần). Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 35- − Cần diện tích đất ít và có thể tiến hành ngoài trời hoặc vị trí có mái che. Nhược điểm: − Hệ thống cung cấp khí có thể tắc nghẽn, do có cần phải tu sửa và bảo trì. − Chi phí của phương pháp này cao hơn phương pháp thổi khí nhờ đảo trộn. 3.7.3. Phương pháp ủ trong thùng kín Hệ thống này chứa nguồn nguyên vật liệu trong các thùng kín. Những thùng này có thể chứa một hay nhiều ngăn. Trong nhiều trường hợp nó là một thùng quay, đa số hệ thống ủ trong thùng kín là hệ thống cung cấp vật liệu liên tục. Ưu điểm: − Ít chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết. − Kiểm soát quá trình ủ và mùi hôi tốt hơn. − Thời gian ủ ngắn. − Sử dụng diện tích đất ít hơn các phương pháp khác. − Chất lượng compost tốt. Nhược điểm: − Đòi hỏi vốn đầu tư, chi phí vận hành cao. − Thiết kế phức tạp và cần trình độ cao 3.8. Vai trò của biện pháp tăng cường sinh học trong sản xuất phân hữu cơ vi sinh 3.8.1. Định nghĩa Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 36- Tăng cường sinh học (bioaugmentation) là sự bổ sung vào môi trường xử lý chất thải một quần thể vi sinh vật không đặc hữu, đã được nuôi cấy trước đó ở bên ngoài. 3.8.2. Mục đích - Gia tăng tốc độ xử lý nhờ sự rút ngắn thời gian sinh trưởng (do cung cấp sẵn một số lượng vi sinh vật ban đầu, số lượng này sẽ nhanh chóng phát triển). - Tạo ưu thế cạnh tranh cho quần thể vi sinh vật được lựa chọn nhằm phục vụ mục đích xử lý (do có mặt từ đầu với số lượng lớn, quần thể được đưa vào dễ chiếm số lượng áp đảo và do đó khống chế các quần thể khác có sẵn trong môi trường). - Cung cấp khả năng xử lý đối với một đối tượng xử lý đặc biệt nào đó dựa trên các vi sinh vật chuyên biệt (ví dụ các chất độc hại, không xử lý được bằng các vi sinh vật thông thường). Nói chung hiệu quả của tăng cường sinh học đựơc công nhận trong xử lý các chất ô nhiễm đặc biệt. Tuy nhiên trong thực tế sản xuất, đối với các quá trình xử lý các chất ô nhiễm hữu cơ thông thường, hiệu quả của biện pháp tăng cường sinh học vẫn còn là vấn đề gây tranh luận, vì: - Trong môi trường chứa chất ô nhiễm hữu cơ thông thường, luôn luôn có sẵn một quần thể vi sinh vật, quần thể này thích nghi với môi trường đó tốt hơn các loài được nuôi cấy trong môi trường nhân tạo. Khi được tạo điều kiện thuận lợi, chúng sẽ nhanh chóng phát triển mà không cần đưa thêm quần thể khác vào từ bên ngoài. - Nếu môi trường xử lý chứa đựng nhiều yếu tố khác biệt với các yếu tố của môi trường nuôi cấy nhân tạo, ít có khả năng các quần thể được bổ sung vào Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 37- có thể tồn tại và sinh trưởng tốt được, và như vậy là sự bổ sung này là kém hiệu quả. 3.8.3. VSV VSV được bổ sung từ bên ngoài vào khối ủ compost giúp tăng cường sinh học gồm các giống vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men, nấm mốc. Nhìn chung, các giống VSV được bổ sung vào có khả năng phân huỷ các thành phần sinh học trong chất thải sinh hoạt như prôtêin, xenllulose, lignin và một số chất khác. Vi khuẩn : các giống vi khuẩn được bổ sung vào quá trình ủ compost bao gồm : Bacillus, Pseudomonas, Clostridium, Azotomonas, Bacterium, Rhizobium. Bacillus, Psendomonas : là những vi khuẩn tuỳ nghi có khả năng khử nitrat thành nitrit hoặc chuyển tiếp nitrit thành NH3 (amon hoá nitrat), hoặc N2 ( phản nitrat) theo quy trình như sau: Bảng3.3 Sự phân huỷ sinh học các thành phần hữu cơ của VSV Chất bị phân huỷ Enzim Sản phẩm phân huỷ Hiếu khí Kỵ khí Prôtein Proteinaza Amon, nitrit, nitrat Hydro sufua Axit sulfuric Rượu, axit hữu cơ Carbon dioxit Axit amin, amon Hydro sufua Metan Carbon dioxit, hydro Rượu NH2OH N2O NH3 N2 NO3- NO2- NO Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 38- Nước Axit hữu cơ Phenol Indol Carbon hydrat Amilaza Xenluloaza Zima Dehydrogenaza Rượu Axit hữu cơ Carbon dioxit Nước Carbon dioxit Hydro Rượu Axit hữu cơ (Nguồn : PGS.TS Lương Đức Phẩm – Xử Lý Nước Thải Bằng Phương Pháp Sinh Học) Giống Psendomonas : − Có mặt hầu hết trong các loại chất thải, chúng có thể đồng hoá được mọi chất hữu cơ và được xem là vi khuẩn đầu tiên phân huỷ các chất hữu cơ trong quá trình chế biến compost − Là những trực khuẩn gram (-), chuyển động do có tiên mao mọc ở một đầu. − Trực khuẩn có thể là hình que thẳng hoặc hơi cong, không tạo thành bào tử và phát triển ở điều kiện hiếu khí. − Tất cả Pseudomonas đều có hoạt tính amilaza và proteaza, nên có thể phân huỷ hydratcarbon, protêin, xenllulose các hợp chất hữu cơ khác và phản nitrát hoá, đồng thời lên men được nhiều loại đường và tạo máng nhầy. − Các loài sau có thể tham gia vào quá trình phân huỷ protêin gồm : Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas putreficans Giống Bacillus : Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 39- − Là trực khuẩn gram(+), chúng có hình que đứng riêng rẻ hoặc kết thành chuỗi hoăïc sợi, là vi khuẩn dị dưỡng − Đặc điểm của giống này là sinh bào tử sống. Có thể sống trong môi trường hiếu khí hoặc kỵ khí tuỳ nghi, chúng có enzim amilaza và protoza, do đó có thể phân huỷ phân huỷ tinh bột, protêin, xenllulose). − Các loài có thể phân giải prôtêin gồm: Bacillus mycoides, Bacillus mesentericus, Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus megaterium, Bacillus histoliticusmột số loài còn có khả năng phân giải urê như : Bacillus pasteurii, Bacillus miquelli, Bacillus amylovorum, Bacillus psichrocatericus. Giống Clostridium : − Là trực khuẩn gram (+), sống kỵ khí bắt buộc, có khả năng di động nhờ tiên mao mọc khắp quanh cơ thể, tế bào dinh dưỡng hình que nhưng vì bào tử có kích thước lớn hơn chiều ngang của tế bào dinh dưỡng nên khi mang bào tử tế bào có dạng hình thoi hay hình dùi trống. − Có thể phân huỷ chất hữu cơ tạo thành CH4. Trong số các vi khuẩn có khả năng phân huỷ protêin, giống Clostridium phân huỷ protêin rất mạnh, có thể chia làm 3 nhóm : + Clostridium nhóm I (Clostridium butylicum) : phân huỷ trực tiếp tinh bột sinh axit axetic, chủ yếu là axit butyric. + Clostridium nhóm II : phân huỷ protêin sinh ra axit azovaleric và axit axetic + Clostridium nhóm III (Clostridium perfringens) : phân huỷ protêin, không phân huỷ đường, thu nhận năng lượng từ chuyển hoá các axit amin Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 40- − Một số loài trong giống Clostridium có thể phân giải các chất hữu cơ được trình bày dưới bảng sau: Bảng3.4 Một số loài Clostridium đặc trưng phân giải chất hữu cơ Chất bị phân giải Vi khuẩn Lên men butyric Phân giải protêin Phân giải xenllulose Clostridium butyricum Clostridium lactoacetophilum Clostridium pasteurianum Clostridium pectinovorum Clostridium botulinum Clostridium histolyticum Clostridium sporogenes Clostridium sticklandii Clostridium cellulosolvens (Nguồn :Nguyễn Lân Dũng- Vi sinh vật học ) Bacterium : có khả năng lên men kỵ khí lên men đường kỵ khí các chất hữu cơ. Azotomonas, Rhizobium : − Là loại dị dưỡng hiếu khí có khả năng đồng hoá nitơ phân tử tạo thành đạm hữu cơ cho cơ thể, các VSV này gọi là sinh vật cố định đạm. − Chúng có khả năng này là do trong hệ enzim của chúng có enzim nitrogenase. Ngoài Rhizobium, Azotomonas còn có xạ khuẩn Nocardia, Actynomyces cũng có enzim này. − Vi khuẩn Rhizobium là trực khuẩn gram (-), có khả năng di động nhờ tiên mao, không tạo bào tử. Rhizobium sống trong đất thì hiếu khí nhưng khi sống cộng sinh trong rễ họ đậu thì sống kỵ khí. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 41- − Vi khuẩn Rhizobium có thể đồng hoá được nhiều loài axit amin, pepton và nhiều nguồn carbon khác nhau (đường đơn, đường kép, axit hữu cơ, glycogen). Khả năng sử dụng các protêin phân từ là rất thấp nhưng có thể sử dụng các muối amon, nitrat và kể cả urê. Xạ khuẩn : Actinomyces, Nocardia, Streptomyces có khả năng phân huỷ protêin, xenllulose và các chất bền vững khác Xạ khuẩn Actinomyces, Nocardia cũng là loại dị dưỡng hiếu khí và có khả năng đồng hoá nitơ phân tử. Streptomyces là giống xạ khuẩn bậc cao, thuộc vi khuẩn gram (+), khuẩn ty khí sinh phát triển trên bề mặt mang những chuỗi dài các bào tử. Các loài có khả năng phân huỷ protêin:Streptomyces griseus, Streptomycesrimosus, Streptomyces fradiae. Nấm men : bao gồm các giống sau : Saccharomyces, Candida, Edomycopsis, Cladosporium. Các giống nấm trên có khả năng phân huỷ các chất hữu cơ như xenlulose, hemixenlulose và đặc biệt là lignin. Nấm men phân huỷ các chất hữu cơ hạn chế hơn vi khuẩn nhưng chúng có thể lên men được một số đường thành alcol, axit hữu cơ và glycerin trong điều kiện kỵ khí và phát triển tăng sinh khối trong điều kiện hiếu khí. Nấm men có cấu tạo đơn bào hình dạng thường không ổn định mà thay đổi tuỳ theo loài và điều kiện môi trường. Chẳng hạn như Saccharomyces thường có hình dạng hình trứng hoặc ovan, Candida có dạng hình tròn, Endomycopsic có dạng sợi dài nối tiếp nhau. Hình dạng các nấm men có dạng dài nối tiếp nhau tạo thành sợi gọi là khuẩn ty thật hay khuẩn ty giả. Khuẩn ty thật ở Endomycopsic Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 42- (sợi thật), Candida(sợi giả). Sợi giả nối với nhau lỏng lẻo và hình thành khi thiếu oxy. Nấâm mốc : Aspergillus Nấâm mốc Aspergillus thuộc cơ thể dị dưỡng Carbon nên phát triển tốt trong điều kiện hiếu khí. Có khả năng phân giải tốt các hợp chất hữu cơ cellulose, protein, kitin Các loài thuộc giống Aspergillus có khả năng phân huỷ protêin: Aspergillus oryzae, Aspergillus flavus, Aspergillus terricola, Aspergillus niger, Aspergillus saitoi, Aspergillus awamori, Aspergillus alliaceus. 3.9. Chế phẩm sinh học BIO - F 3.9.1. Thành phần - Xạ khuẩn Streptomyces 107 CFU/g. - Vi nấm Trichoderma 108 CFU/g. - Vi khuẩn Bacillus sp CFU/g. 3.9.2. Tác dụng - Phòng trị các nấm bệnh hại cây trồng. - Phân giải cellulose, tăng độ mùn. - Nhanh chống giảm mùi hôi của phân chuồng. - Giúp tăng năng suất cây trồng. - Tăng độ phì nhiêu của đất. 3.9.3. Liều dùng Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 43- Xử lý với phân chuồng, than bùn, vỏ cà phê hoặc rác hữu cơ sử dụng 100g chế phẩm rải đều lên 100kg nguyên liệu, ủ thành đống trong 7 – 10 ngày (phân chuồng, than bùn), 20 – 25 ngày (vỏ cà phê, mùn mía, rác hữu cơ). Bón trực tiếp: - Đối với rau quả: bón 100gr BIO – F/100m2/vụ. - Cà chua, dưa hấu: bón 100 – 200gr BIO – F/100m2/vụ. - Cây ăn trái và cây công nghiệp: 100gr BIO – F/gốc/ năm. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 44- CHƯƠNG 4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4.1. Nghiên cứu lý thuyết - Thu thập các tài liệu về CTR, quá trình phân huỷ CTR hữu cơ, các yếu tố ảnh hưởng - Điều tra về các nguyên liệu cĩ thể thực hiện quá trình compost - Khảo sát thực địa, chụp hình và lấy mẫu CTR 4.2. Nghiên cứu thực nghiệm 4.2.1. Mô hình thí nghiệm Mô hình sử dụng trong quá trình ủ compost có dạng hình hộp chữ nhật với kích thước dài x rộng x cao = 60cm x 40cm x 10cm. Vật liệu mô hình làm bằng mút xốp cách nhiệt, bên trong có ống dẫn khí xương cá đặt theo chiều dọc của thùng với đường kính 5mm, chiều dài ống chính 60cm và mỗi ống nhánh 10cm đồng thời có khoan thêm lỗ dọc và ngang thành mô hình để tăng quá trình tiếp xúc của VSV với môi trường. Không khí được đưa vào mô hình với máy sục khí liên tục. Hình 4.1 Vật liệu làm mô hình Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 45- Hình 4.2 Cấu tạo mô hình Địa điểm đặt mô hình thí nghiệm: trường tình thương Tân Sơn Nhì, quận Bình Tân, thành phố Hồ Chí Minh. Hình 4.3 Vị trí đặt mô hình thí nghiệm 4.2.2. Phương pháp nghiên cứu: 4.2.2.1. Phân tích mẫu nguyên liệu đầu vào: Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 46- - Rác được lấy từ chợ Bình Long, quận Tân Phú, Tp. Hồ Chí Minh. Sau đó được loại bỏ các thành phần khó phân huỷ sinh học tạo điều kiện để quá trình phân huỷ diễn ra thuận lợi hơn, đồng thời rác thải phân loại cắt nhỏ bằng tay đến kích thước 1 -2 cm để quá trình phân huỷ xảy ra nhanh hơn, rồi đem trộn đều để xác định khối lượng rác đầu vào. Sau đó, được sấy khô ở 1050C, phân tích các chỉ tiêu đầu vào về độ ẩm, CHC, carbon, nitơ. Hình 4.4 Phân loại rác Bảng 4.1 Phân tích các chỉ tiêu của rác đầu vào Thành phần Đơn vị Rác chợ Nhiệt độ 0C 33 Độ ẩm % 92,93 Chất hữu cơ % 81 C % 45 N % 3,2 C/N - 14,06 - Mùn cưa được lấy từ trại nấm Bảy Yết, huyện Củ Chi, Tp. Hồ Chí Minh, dùng rây 1mm để loại bỏ mùn cưa có kích thước lớn. Sau đó được sấy khô ở 1050C, phân tích các chỉ tiêu đầu vào về độ ẩm, CHC, carbon, nitơ. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 47- (a) (b) Hình 4.5 Mùn cưa (a) Mùn cưa chưa xử lý (b) Mùn cưa đã xử lý qua rây 1mm Bảng 4.2 Phân tích các chỉ tiêu của mùn cưa đầu vào Thành phần Đơn vị Mùn cưa Nhiệt độ 0C 33 Độ ẩm % 7,9 Chất hữu cơ % 94 C % 52,22 N % 0,5 C/N - 104,44 - Chế phẩm BIO – F được mua tại Viện sinh học nhiệt đới gồm vi khuẩn Bacillus, xạ khuẩn Streptomyces và vi nấm Trichoderma. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 48- Hình 4.6 Vi khuẩn Bacillus Hình 4.7 Xạ khuẩn Streptomyces Hình 4.8 Vi nấm Trichoderma Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 49- 4.2.2.2. Vận hành mô hình compost Quá trình ủ compost gồm 3 mô hình với mục đích tìm ra điều kiện tối ưu nhất cho quá trình ủ compost. Ngay từ lúc bắt đầu ủ compost, ghi lại tổng khối lượng nguyên liệu cho vào mô hình, nhiệt độ ban đầu, đo độ cao ban đầu của nguyên liệu trong mô hình, lấy mẫu nguyên liệu ban đầu phân tích các chỉ tiêu về độ ẩm, pH, CHC, carbon, nitơ. - Mô hình 1: rác thải sau khi được cắt nhỏ và loại bỏ bao bì nhựa cùng các chất khó phân hủy sinh học, cho vào mô hình, đây là mô hình đối chứng để so sánh. - Mô hình 2: rác thải được phối trộn với mùn cưa đã xử lý qua rây 1mm, cho vào mô hình 2 theo thỉ lệ 1:4, tỉ lệ C/N khoảng 25 - 30, độ ẩm khoảng 60%. - Mô hình 3: rác thải được phối trộn với mùn cưa đã xử lý qua rây 1mm cho vào mô hinh 3 theo tỉ lệ 1:4, đồng thời có bổ sung chế phẩm BIO – F theo tỉ lệ 1:1000, tỉ lệ C/N khoảng 25 - 30, độ ẩm khoảng 60%. Bảng 4.3 Thành phần nguyên liệu trong mô hình Thông số Đơn vị Mô hình 1 Mô hình 2 Mô hình 3 Rác chợ Kg 5 4 4 Mùn cưa Kg - 1 1 Khối lượng riêng Kg/m3 357 357 357 BIO – F g - - 5 C % 47,22 49,44 50,56 N % 3,4 2 2,2 C/N 13,88 24,72 22,98 Độ ẩm % 93 65 63 Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 50- pH 6 6,7 6,9 Nhiệt độ 0C 33 33 33 4.2.2.3. Theo dõi các chỉ tiêu: Thí nghiệm được thực hiện 3 lần để lấy giá trị trung bình. Trong quá trình chạy mô hình, ngoài việc theo dõi tình trạng phân hủy hàng ngày cần thường xuyên kiểm tra độ ẩm, nếu thấy độ ẩm quá thấp không nằm trong điều kiện tối ưu cho sự phát triển của VSV cần bổ sung thêm nước. Bên cạnh đó cần thường xuyên đảo trộn nguyên liệu tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy của VSV. Chỉ tiêu theo dõi: nhiệt độ, pH, độ ẩm, CHC, carbon, nitơ, độ sụt lún Tần suất: - Nhiệt độ: 1 lần/ ngày vào 16h mỗi ngày. - pH, độ ẩm, CHC, carbon 2 ngày/ lần. - Độ sụt lún: 5 ngày/ lần. - Nitơ 7 ngày/lần. - Bổ sung chế phẩm BIO – F trong mô hình 3 theo tỉ lệ 1:1000 (chế phẩm : nguyên liệu). Bổ sung 5g chế phẩm vào mô hình 3. - Thời gian theo dõi: 30 ngày. - Sau 30 ngày sẽ phân tích các chỉ tiêu C, N, P, K. 4.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu 4.3.1. Phương pháp phân tích Các chỉ tiêu phân tích gồm: nhiệt độ, pH, độ ẩm, CHC, carbon, nitơ. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 51- Bảng 4.4 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích STT Các chỉ tiêu Phương pháp phân tích 1 Nhiệt độ Nhiệt kế 2 pH Máy đo pH cầm tay 3 Độ ẩm Cân khối lượng 4 CHC Vô cơ hóa và cân khối lượng 5 Nitơ Phân huỷ và chưng cất Kjeldahl 6 Photpho Thiết (II) Clorua SnCl2 7 Kali ICP – OES DV 2000 4.3.2. Phương pháp xử lý số liệu Mỗi thông số liên quan được phân tích 3 lần để lấy giá trị trung bình qua các lần phân tích. Mỗi dãy kết quả thu được của các thông số phân tích tại mỗi thời điểm được xử lý như sau: - Kiểm tra và loại bỏ các sai số thô đại. - Tính giá trị trung bình sau khi loại bỏ sai số. - Tính độ lệch chuẩn của giá trị trung bình. Giá trị trung bình được chọn để tính toán và thể hiện trên đồ thị. Các số liệu được xử lý bằng phần mềm Excel. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 52- CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Sau 25 ngày theo dõi quá trình ủ compost, thu được kết quả như sau: 5.1 Mùi Trong quá trình nghiên cứu, chỉ có mô hình 1 có mùi hôi trong vài ngày đầu sau đó mùi có giảm nhưng vẫn còn hôi, mùi hôi xuất hiện làm ô nhiễm môi trường xung quanh đồng thời ở mô hình 1 nhận thấy có nước rò rỉ vào ngày thứ 2 nhưng không nhiều vì khối lượng nguyên liệu quá ít (5kg), nước rò rỉ xuất hiện làm hệ thống phân phối khí không hoạt động được, mặt khác mặt thoáng mô hình khá rộng và lượng ẩm bay hơi do thời tiết quá nóng làm cho nguyên liệu mau khô và làm nghẹt ống dẫn khí. Ngoài ra, còn có sự xuất hiện của giòi, môi trường trong mô hình 1 chuyển sang môi trường kỵ khí do hệ thống phân phối khí hoạt động không hiệu quả, sau đó khi sục khí đầy đủ trở lại mô hình bắt đầu hoạt động lại bình thường nhưng mùi vẫn còn. 5.2 Nhiệt độ Nhiệt trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi sinh vật, phụ thuộc vào kích thước của đống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ lệ C/N, mức độ xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh. Nhiệt độ trong hệ thống ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá trình ủ, phụ thuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 53- Nhiệt độ có vai trò rất quan trọng trong quá trình ủ, nó giúp ta nhận biết có VSV hoạt động trong mô hình. Hình 5.1 là kết quả của quá trình theo dõi nhiệt độ từ 3 mô hình được đo vào 16h mỗi ngày. Bảng 5.1 Biến thiên nhiệt độ trong 25 ngày ủ Ngày Nhiệt độ (0C) Ngày Nhiệt độ (0C) MH 1 MH 2 MH 3 MH 1 MH 2 MH 3 1 33 33 33 14 32 32 32 2 45 36 38 15 32 32 35 3 42 40 40 16 32 32 38 4 39 42 43 17 31 31 37 5 38 44 47 18 31 31 33 6 35 40 48 19 31 31 31 7 33 37 45 20 31 31 31 8 33 34 45 21 31 31 31 9 32 33 41 22 31 31 31 10 32 32 40 23 30 30 30 11 32 32 38 24 30 30 30 12 32 32 35 25 30 30 30 13 32 32 33 Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 54- Hình 5.1 Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ Nhận xét: Nhiệt độ là chỉ thị của sự tăng trưởng của VSV hiếu khí gồm: vi khuẩn, nấm và xạ khuẩn. Điều đó thể hiện VSV đã qua thời gian thích nghi và chuyển sang pha ưa nhiệt và trưởng thành. Điều này chứng tỏ VSV đã có sự thích nghi phù hợp. Kết quả theo dõi sự biến thiên nhiệt độ cho thấy 3 mô hình điều có sự biến thiên nhiệt độ, điều này chứng tỏ cả 3 mô hình điều có sự hoạt động của VSV. Tuy nhiên, mô hình 3 là mô hình có nhiệt độ cao nhất. Đây là mô hình có bổ sung thêm chế phẩm BIO – F. Điều này cho thấy rằng nếu không có sự bổ sung VSV bên ngoài thì VSV bên trong chất thải không đủ điều kiện tối ưu để phát triển và sự phân hủy sinh học cũng thấp hơn. Nhiệt độ ở mô hình 1 cao hơn mô hình 2 do mô hình 2 có phối trộn với mùn cưa (mùn cưa chứa lignin và cenlulose là các chất khó phân hủy), ở mô hình 1 (mô hình đối chứng) chỉ sử dụng rác thải làm nguyên 0 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 MH 1 MH 2 MH 3 Ngày N hi ệt đo ä (0 C ) Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 55- liệu nên khả năng phân hủy sinh học cao và nhiệt độ cũng tăng nhanh do VSV hoạt động mạnh. Tuy nhiên, do kết cấu của mô hình và khối lượng nguyên liệu ủ trong mô hình không nhiều nên trong quá trình ủ có sự thất thoát nhiệt độ, vì vậy phân hữu cơ không đạt tiêu chuẩn về mầm bệnh. 5.3 Độ sụt giảm thể tích Độ sụt giảm thể tích khối ủ trong quá trình nghiên cứu chứng tỏ trong mô hình có quần thể VSV hoạt động, chúng sử dụng CHC trong nguyên liệu làm nguồn dinh dưỡng cho các hoạt động sống của chúng. Từ đó suy ra tốc độ phân hủy và hiệu quả xử lý. Trong 5 ngày đầu VSV đã phân hủy: - Mô hình 1: 55% thể tích CTR - Mô hình 2: 17% thể tích CTR - Mô hình 3: 24% thể tích CTR Do chiều cao mô hình nghiên cứu thấp (10cm) nên quá trình theo dõi độ sụt giảm thể tích gặp nhiều khó khăn và độ chính xác cũng không cao. Từ hình 5.2 ta có thể thấy rõ quá trình sụt giảm của mô hình Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 56- Hình 5.2 Độ sụt giảm thể tích trong quá trình ủ Nhận xét Do mô hình 1 nguyên liệu hoàn toàn là rác chợ không có phối trộn nên thành phần hữu cơ dễ phân hủy sinh học cao nên quá trình phân hủy xảy ra nhanh dẫn đến thể tích mô hình giảm nhanh. Sau 25 ngày ủ thì thể tích khối ủ của mô hình 1 chỉ còn khoảng 9% Mô hình 3 độ sụt giảm thể tích cao hơn mô hình 2 là do mô hình 3 có bổ sung chế phẩm sinh học nên VSV hoạt động mạnh hơn VSV mô hình 2. Sau 25 ngày ủ thì thể tích khối ủ mô hình 2 và 3 lần lượt là 57% và 43% Như vậy, sau 25 ngày nghiên cứu hiệu quả xử lý ở 3 mô hình như sau: - Mô hình 1: 91%, nguyên liệu trong mô hình phân hủy gần hết, chỉ còn lại các CHC khó phân hủy như rễ, cành, lá 0 20 40 60 80 100 120 1 5 10 15 20 25 MH 1 MH 2 MH 3 Đ ộ su ït g ia ûm th ể tíc h (% ) Ngày Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 57- - Mô hình 2: 43%, có nguyên liệu phối trộn là mùn cưa nên HQXL không cao vì mùn cưa chứa nhiều CHC khó phân hủy sinh học. Ngoài ra, do không có bổ sung chế phẩm sinh học, nên hiệu quả xử lý tương đối thấp - Mô hình 3: 57% nguyên liệu đầu vào và tỉ lệ phối trộn với mùn cưa giống như mô hình 2. Tuy nhiên, ở mô hình 3 có bổ sung chế phẩm sinh học nên HQXL cao hơn so với mô hình 2. Từ quá trình sụt giảm thể tích ở mô hình 2 và 3 cho thấy vai trò của chế phẩm sinh học trong quá trình ủ. Nhờ có bổ sung chế phẩm sinh học nên quá trình phân hủy CHC nhanh hơn và ổn định hơn so với mô hình không có bổ sung chế phẩm sinh học. 5.4 Độ ẩm Độ ẩm (nước) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Vì nước cần thiết cho quá trình hoà tan dinh dưỡng vào nguyên sinh chất của tế bào. Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân CTR nằm trong khoảng 50 - 60%. Các vi sinh vật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy CTR thường tập trung tại lớp nước mỏng trên bề mặt của phân tử CTR. Nếu độ ẩm quá nhỏ (< 30%) sẽ hạn chế hoạt động của vi sinh vật, còn khi độ ẩm quá lớn (> 65%) thì quá trình phân hủy sẽ chậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trình thổi khí bị cản trở do hiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chất dinh dưỡng và lan truyền vi sinh vật gây bệnh . Mô hình 1 là mô hình đối chứng có độ ẩm > 65% nên môi trường trong mô hình 1 là môi trường kị khí, có mùi hôi và có nước rò rỉ rác. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 58- Trong quá trình nghiên cứu, chỉ tiêu độ ẩm luôn được kiểm tra mỗi ngày vào các buổi sáng và buổi chiều sau khi đo nhiệt độ với mục đích tạo điều kiện tối ưu cho sự phát triển của VSV. Chỉ tiêu độ ẩm rất quan trọng vì nếu độ ẩm quá thấp thì quần thể VSV trong mô hình bị hạn chế về hoạt động, có thể chết và quá trình nghiên cứu có thể sẽ kết thúc sớm hoặc thời gian phân hủy CHC sẽ lâu. Tuy nhiên, do thời gian phân tích độ ẩm dài từ 18 – 24h. Tùy thuộc vào điều kiện thời tiết mà bổ sung lượng nước cần thiết vào mô hình. Do quá trình kiểm tra độ ẩm được thực hiện bằng tay nên đôi khi độ ẩm không nằm trong khoảng giới hạn tối ưu (55% – 60%). Bảng 5.2 Kết quả theo dõi độ ẩm trong 25 ngày ủ Ngày Độ ẩm (%) Ngày Độ ẩm (%) MH 1 MH 2 MH 3 MH 1 MH 2 MH 3 1 93 65 63 15 60 54 57 3 84 59 60 17 54 57 60 5 75 53 57 19 62 59 63 7 58 62 55 21 57 53 58 9 52 57 53 23 60 60 53 11 64 55 57 25 52 52 55 13 53 51 54 Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 59- Hình 5.3 Dao động của độ ẩm trong quá trình ủ Nhận xét Nhờ kiểm tra mỗi ngày mà độ ẩm luôn được duy trì trong khoảng từ 50% - 65%, nhằm tạo điều kiện tối ưu cho VSV phát triển và giảm thời gian ủ compost càng ngắn càng tốt. 5.5 pH Giá trị pH trong khoảng 5,5 – 9 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phân rác. Các vi sinh vật, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ. Trong giai đầu của quá trình ủ phân rác, các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phân hủy lignin và cellulose. Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân rác. Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các acid có thể làm pH giảm xuống đến 4,5 và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 MH 1 MH 2 MH 3 Ngày Đ ộ ẩm (% ) Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 60- Trong quá trình nghiên cứu , pH của 3 mô hình tương đương nhau (> 8), chỉ có mô hình 1 (mô hình đối chứng) có pH cao nhất (= 9). Do nguyên liệu nghiên cứu có hàm lượng nitơ khá cao, nên trong quá trình ủ compost không nhận thấy mô hình có sự suy giảm pH trong mô hình nghiên cứu Bảng 5.3 Dao đđộng của pH trong quá trình ủ Ngày pH Ngày pH MH 1 MH 2 MH 3 MH 1 MH 2 MH 3 1 6 6,7 6,9 15 8,8 8,7 8,1 3 8,2 7,9 7,5 17 8,2 8,4 7,8 5 8,5 8,5 8,4 19 8,5 8,3 7,7 7 8,8 8,8 8,7 21 8,6 8 7,5 9 8,3 8,2 8,2 23 8,4 7,9 7,4 11 9 8,6 8,3 25 8,5 7,6 7,5 13 8,7 8,8 8 Hình 5.3 Dao động của pH trong quá trình ủ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 MH 1 MH 2 MH 3 Ngày pH Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 61- Sau 25 ngày nghiên cứu thì pH của mô hình 1 vẫn cao (> 8) trong khi mô hình 2 và mô hình 3 pH lần lượt là 7,6 và 7,5. Điều này cho thấy sau 25 ngày ủ thì nguyên liệu trong mô hình đã ổn định, VSV đã ngừng hoạt động không còn phân hủy sinh học. Nguyên nhân làm pH tăng là do quá trình phân hủy nitơ tạo thành NH3. 5.6 Chất hữu cơ Vận tốc phân hủy dao động tuỳ theo thành phần, kích thước, tính chất của chất hữu cơ. Chất hữu cơ hoà tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hoà tan. Lignin và ligno – cellulosics là những chất phân hủy rất chậm. VSV sử dụng CHC có trong mô hình làm chất dinh dưỡng trong quá trình sinh trưởng và phát triển. Chúng sử dụng các CHC dễ phân hủy sinh học trước, sau khi đã sử hết các CHC dễ phân hủy sinh học chúng sẽ chuyển sang sử dụng các CHC khó phân hủy sinh học. Quá trình sụt giảm thể tích mô hình nghiên cứu cho thấy có sự phân hủy CHC trong mô hình. Hình 5.4 sẽ cho ta thấy rõ ràng hơn. Bảng 5.4 Quá trình phân hủy CHC trong quá trình ủ Ngày CHC (%) Ngày CHC(%) MH 1 MH 2 MH 3 MH 1 MH 2 MH 3 1 85 89 91 15 57 59 57 3 71 85 87 17 56 58 53 5 68 79 80 19 55 56 49 7 64 74 71 21 55 54 46 9 62 68 64 23 55 53 46 11 60 64 63 25 55 53 46 13 59 61 60 Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 62- Hình 5.4 Sự suy giảm CHC trong mô hình Nhận xét - Mô hình 1: quá trình phân hủy diễn ra rất nhanh, chỉ sau 2 ngày ủ thì hàm lượng CHC giảm từ 85% xuống 71% do chỉ có rác chợ trong mô hình nên quá trình phân hủy CHC nhanh. Do trong rác chợ chứa nhiều CHC dễ phân hủy sinh học. - Mô hình 2 và mô hình 3: do có vật kiệu phối trộn là mùn cưa nên quá trình phân hủy diễn ra chậm hơn so với mô hình 1 nhưng quá trình phân hủy CHC diễn ra ổn định hơn so với mô hình 1. - Sau khi kết thúc quá trình ủ compost, quan sát thấy mô hình 1 còn các lá, rễ, cành cây do chứa nhiều cellulose thời gian phân hủy dài. Trong khi đó ở mô hình 2 và 3 do mùn cưa chứa nhiều cellulose nên quá trình phân hủy CHC diễn ra ổn định hơn so với mô hình 1. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 MH 1 MH 2 MH 3 Ngày H àm lư ợn g C H C (% ) Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 63- 5.7 Carbon Từ quá trình phân hủy CHC ta có thể suy ra hàm lượng carbon trong mô hình. Bảng 5.5 Quá trình phân hủy carbon trong mô hình Ngày Carbon (%) Ngày Carbon (%) MH 1 MH 2 MH 3 MH 1 MH 2 MH 3 1 47,22 49,44 50,56 15 31,67 32,78 31,67 3 39,44 47,22 48,33 17 31,11 32,22 29,44 5 37,78 43,89 44,44 19 30,56 31,11 27,22 7 35,56 41,11 39,44 21 30,56 30 25,56 9 34,44 37,78 35,56 23 30,56 29,44 25,56 11 33,33 35,56 35 25 30,56 29,44 25,56 13 32,78 33,89 33,33 Hình 5.5 Sự suy giảm carbon trong quá trình ủ Nhận xét: 0 10 20 30 40 50 60 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 MH 1 MH 2 MH 3 Ngày H àm lư ợn g C ar bo n (% ) Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 64- Tương tự như quá trình phân hủy CHC, hàm lượng carbon trong 3 mô hình bắt đầu phân hủy sinh học làm cho khối lượng của mô hình giảm do sự tạo thành và bay hơi CO2. Từ hình 5.5 ta có thể dễ dàng nhận thấy mô hình 3 có hàm lượng carbon thấp nhất sau 25 ngày ủ. Điều này chứng tỏ chế phẩm sinh học có tác dụng tăng cường tốc độ phân hủy sinh học trong quá trình ủ. 5.8 Nitơ Do nguyên liệu là CTR từ các chợ nên hàm lượng nitơ trong 3 mô hình cao. Do ở mô hình 2 và 3 có phối trộn thêm mùn cưa có hàm lượng nitơ thấp nên hàm lượng Nitơ tương đối thấp. Hàm lượng nitơ ở 3 mô hình giảm đều trong quá trình ủ từ tuần đầu tiên đến tuần kết thúc. Bảng 5.6 Quá trình phân hủy nitơ trong quá trình ủ Ngày Nitơ (%) MH 1 MH 2 MH 3 1 3,4 2 2,2 7 2,7 1,7 1,6 14 2,4 1,5 1,4 21 2,2 1,3 1,1 25 1,9 1,3 1 Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 65- Hình 5.6 Quá trình phân hủy nitơ trong quá trình ủ Nhận xét Sau 25 ngày kiểm tra nitơ, quá trình phân hủy của 3 mô hình tương đương nhau. Tuy nhiên, do mô hình 2 và mô hình 3 có phối trộn với mùn cưa nên hàm lượng nitơ thấp hơn so với mô hình 1. Vì thời gian phân tích nitơ quá dài (7 ngày/ lần) nên không thể đánh giá rõ quá trình phân hủy của nitơ trong quá trình nghiên cứu. Hàm lượng nitơ sau khi kết thúc quá trình ủ thấp không đạt tiêu chuẩn 10TCN 526 – 2002. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 1 7 14 21 25 MH 1 MH 2 MH 3 H àm lư ợn g N itơ (% ) Ngày Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 66- Nhận xét và bàn luận Sau khi kết thúc quá trình ủ compost, ta thu được sản phẩm sau: (a) (b) (c) Hình 5.1 Sản phẩm thu được sau 25 ngày ủ (a) Mô hình 1 (b) Mô hình 2 (c) Mô hinh 3 Với mục đích tìm ra điều kiện tối ưu cho quá trình ủ compost. Sau 25 ngày quá trình ủ kết thúc, từ hình 5.1 ta có thể dễ dàng nhận thấy sản phẩm ở mô hình 3 đã trở thành phân hữu cơ. Do mô hình 3 có bổ sung chế phẩm sinh học đồng thời tạo điều kiện tốt nhất cho sự phát triển của VSV (độ ẩm 55 – 60%, C/N 25 – 30) nên quá trình phân hủy diễn ra ổn định hơn so với mô hình 1 (đối chứng) và mô hình 2 (không có bổ sung chế phẩm sinh học). Sau khi kết thúc quá trình ủ thì điều chỉnh độ ẩm đạt 30% để đạt tiêu chuẩn ngành 10 TCN 526 – 2002 cho phân hủy cơ vi sinh chế biến từ rác thải sinh hoạt của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn. Sau khi kết thúc quá trình ủ compost, sản phẩm tạo thành không mùi, có màu nâu đen, mềm xốp và đặt biệt không hấp dẫn côn trùng. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 67- (a) (b) Hình 5.2 Sàng lọc sản phẩm và đối chứng so sánh (a) Sàng lọc qua rây 1mm (b) Đối chứng Sau khi sàng lọc qua rây 1mm thì sản phẩm mô hình 3 được đem phân tích hàm lượng NPK. Sản phẩm có màu nâu đen, mềm, độ rỗng tốt và đặt biệt là không có mùi. Bảng 5.7 Kết quả phân tích hàm lượng N P K Thành phần Hàm lượng Đơn vị N 1 % P 0.7 % K 4,78 % Từ kết quả trên cho thấy sản phẩm không đạt tiêu chuẩn về phân hữu cơ vinh sinh từ rác thải sinh hoạt của Bô Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn vì vậy cần phải bổ xung phân bón hóa học với hàm lượng N : P : K = 15 : 5 : 20. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 68- Lượng bổ sung vào: 1kg phân hóa học trộn với 1 kg phân hữu cơ vi sinh. Hàm lượng N, P, K sau khi bổ sung đạt 8 : 2,85 : 12,4. Sau khi bổ sung thì phân hữu cơ vi sinh đạt tiêu chuẩn của Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn. Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 69- CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận Sau 25 ngày nghiên cứu với nguyên liệu đầu vào là CTR sinh hoạt và mùn cưa, đặt biệt là có bổ sung chế phẩm BIO - F đã tạo ra sản phẩm phân hữu cơ phục vụ cho sản xuất nông nghiệp nhất là đối với nước ta lại là một nước nông nghiệp. Sản phẩm compost tạo thành chứng tỏ quá trình xử lý CTR không phức tạp. Đặt biệt tại thành phố Hồ Chí Minh với lượng rác mỗi ngày khoảng 7 tấn rác được thải bỏ, nếu CTR được làm compost sẽ giảm lượng rác đáng kể đến các bãi rác. Bên cạnh đó quá trình ủ compost đơn giản, dễ thực hiện, chi phí ủ lại thấp. Tuy nhiên, do tính chất CTR đô thị phức tạp nên quá trình ủ không diễn ra theo một quy luật nào, nên sản phẩm compost tạo thành không ổn định. 6.2 Kiến nghị Từ kết quả nghiên cứu cho thấy tác dụng của chế phẩm sinh học đối với tốc độ phân hủy CHC của CTR. Do hạn chế về thời gian và phương tiện cũng như năng lực nghiên cứu, đề tài không đi sâu vào tìm hiểu thành phần VSV trong phân compost. Với khối lượng CTR được thải bỏ hằng ngày tại các chợ, nếu được sử dụng làm phân compost thì rất thuận lợi vì quá trình thu gom dễ dàng, khối lượng rác Khĩa luận tốt nghiệp GVHD: Th. S Vũ Hải Yến SVTH: Võ Minh Mẫn - 70- lại nhiều đồng thời giảm gánh nặng cho các bãi rác hiện nay, tăng thời gian hoạt động của bãi rác. Đề tài chỉ nghiên cứu ủ compost với khối lượng nhỏ do nhiều nguyên nhân khác nhau. Vì vậy đề tài chưa đánh giá hết được tính chất của nguyên liệu. Nếu có điều kiện, đề tài sẽ được nghiên cứu: - Với khối lượng ủ lớn hơn. - Nghiên cứu mật độ VSV trong khối compost. - Nghiên cứu ảnh hưởng của phân compost trong quá trình sinh trưởng, phát triển và ra hoa kết quả của cây trồng.