Nghiên cứu mô hình xử lý rác thải hữu cơ ở quy mô hộ gia đình phục vụ xây dựng nông thôn mới

Bài viết Nghiên cứu mô hình xử lý rác thải hữu cơ ở quy mô hộ gia đình phục vụ xây dựng nông thôn mới nghiên cứu đánh giá hiệu quả của các mô hình xử lý rác thải hữu cơ ở quy mô hộ gia đình và so sánh các mô hình xử lý rác thải hữu cơ đó sử dụng các phương pháp ủ khác nhau để tìm ra mô hình phù hợp nhất đối với các hộ gia đình.

Vol No.2_ June 2022 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC TÂN TRÀO ISSN: 2354 - 1431 http://tckh.daihoctantrao.edu.vn/ RESEARCH ON MODEL OF HOUSEHOLD-SCALE ORGANIC WASTE TREATMENT FOR NEW RURAL CONSTRUCTION Do Thi Lan, Nguyen Kim Ngo, Nguyen Ngoc Son Hai Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry, Vietnam Email address: dothilan@tuaf.edu.vn DOI: https://doi.org/10.51453/2354-1431/2022/755 Article info Received: Revised: Published: 31/03/2022 17/05/2022 01/06/2022 Keywords Organic waste treatment, incubation method 116| Abstract The research was carried out in the laboratory of the Faculty of Environment, Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry The results showed the indicators of temperature, humidity, smell, pH and humus of organic fertilizer after incubation in different incubation methods Using incubated methods including Fixed tank incubation method, compost bin incubation method, incubation method by a banana circle, xed pit composting method The testing and analysis of basic indicators to choose the optimal effective method for household scale, thereby serving rural construction Vol No.2_ June 2022 TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC TÂN TRÀO ISSN: 2354 - 1431 http://tckh.daihoctantrao.edu.vn/ NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH XỬ LÝ RÁC THẢI HỮU CƠ Ở QUY MƠ HỘ GIA ĐÌNH PHỤC VỤ XÂY DỰNG NÔNG THÔN MỚI Đỗ Thị Lan, Nguyễn Kim Ngọc , Nguyễn Ngọc Sơn Hải Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Việt Nam *Địa email: dothilan@tuaf.edu.vn Thông tin viết Tóm tắt Ngày nhận bài: 31/03/2022 Nghiên cứu thực phịng thí nghiệm khoa Mơi trường, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Kết nghiên cứu cho thấy số nhiệt độ, độ ẩm, mùi, pH độ mùn phân hữu sau ủ phương pháp ủ khác Sử dụng phương pháp ủ bao gồm: Phương Ngày sửa bài: 17/5/2022 Ngày duyệt đăng: 01/6/2022 Từ khóa: Xử lý thải hữu cơ, phương pháp ủ pháp ủ bể xây cố định, phương pháp ủ thùng compost, phương pháp ủ vòng tròn chuối, phương pháp ủ hố cố định Việc thử nghiệm phân tích số để lựa chọn phương pháp tối ưu hiệu quy mơ hộ gia đình từ phục vụ xây dựng nơng thơn Mở đầu Hiện với tốc độ cơng nghiệp hóa đại hóa phát triển mạnh mẽ ngành cơng nghiệp, dịch vụ, du lịch, tồn giới Việt Nam kéo theo mức sống người dân ngày tăng cao, lúc làm nảy sinh nhiều vấn đề sốngxung quanh, có vấn đề liên quan đến công tác bảo vệ môi trường sức khỏe cộng đồng lượng chất thải phát sinh từ hoạt động người ngày nhiều hơn, đặc biệt chất thải sinh hoạt ngày rác thải sinh hoạt, phụ phẩm chăn nuôi trồng trọt… Ở thành phố lớn hay nông thôn, rác thải gây ô nhiễm đến môi trường cách nghiêm trọng (Đỗ Thuỳ Trang & Ngơ Thị Ngọc Bích, 2021; Nguyễn Vũ Hồng Phương, 2018) Rác thải hữu loại rác rải có nguồn gốc từ thực vật mà sử dụng nhu cầu ngày thải phần bỏ thừa rau củ quả, đồ ăn ôi thiu, Chất thải rắn từ trồng trọt vào ngày thu hoạch rơm, rạ, phế phụ phẩm nông nghiệp thành phần chủ yếu chất thải rắn nông nghiệp Tại địa phương vùng đồng hay trung du diện tích canh tác lớn nên lượng chất thải nơng nghiệp trình trồng trọt lớn Với tổng diện tích đất canh tác trồng lúa khoảng 7,5 triệu hecta hàng năm lượng rơm rạ thải lên tới 76 triệu lượng rác thải đến chưa tính tốn thống kê địa phương toàn quốc Ở vùng nông thôn Tây Nguyên nơi trồng điều cà phê lượng chất thải rắn từ trình trồng trọt lớn ((Bùi Huy Hiền, 2015) Tại vùng sản xuất lúa gạo Đồng sông Cửu Long lượng rác thải thải năm khoảng 39,4 triệu rơm rạ phế thải Trong trồng mía thải mía phế thải khoảng 2,47 triệu tấn/năm, lượng bã mía sau chế biến đường khoảng 1,42 triệu tấn/ năm bùn thải sản xuất mía đường khoảng 0,94 triệu tấn/năm (Nguyễn Thị Phương, Nguyễn Mỹ Hoa & Đỗ Thị Xuân, 2018) Hiện tại, nông thôn Việt Nam có khoảng 8,5 triệu hộ chăn ni với gần triệu bò; gần triệu trâu; 27 triệu lợn; 300 triệu gia cầm Riêng nuôi lợn, từ - chiếm 50% số hộ, nuôi - 10 chiếm 20%, từ 11 trở lên chiếm 30% (Cục Chăn nuôi, TCTK, 2011) |117 Do Thi Lan/Vol No.2_ June 2022|p.116-122 Rác thải hữu nguồn nguyên liệu dồi không làm phân bón, thức ăn gia súc, ni trồng nấm rơm, nhiên liệu đốt mà cho ngành sản xuất vật liệu (Chen, Zhang, & Yuan, Z (2020) Hiện nay, phương pháp xử lý phụ phẩm nông nghiệp rơm rạ, trấu, vỏ hạt điều chủ yếu đốt bỏ dùng tro bón ruộng Tuy nhiên, cách làm vừa gây lãng phí, vừa gây nhiễm mơi trường khói bụi nguy cháy nổ Trong khối lượng phân bón sử dụng nước ta khoảng từ 800-1000 kg/ha/năm; khối lượng thuốc bảo vệ thực vật 1,6-2kg/ha/năm Năm 2019, phụ phẩm từ số loại trồng phát sinh khoảng 94.715 nghìn tấn, lúa có lượng phụ phẩm lớn 52.140 nghìn tấn, mía 16.914 nghìn tấn, loại khác sắn, ngơ, cà phê, đậu tương khoảng 25.661 nghìn (Bùi Huy Hiền, 2015) Quanhiều nghiên cứu ứng dụng rác thải hữu làm phân bón, hệ thống mơ hình ủ phân hữu nhiều hộ gia đình từ nơng thôn đến thành thị áp dụng để tận dụng làm phân bón cho trồng (Đỗ Thị Lan, 2018) Các phương pháp hướng đến việc tận dụng rác thải hữu làm phân bón ngồi ưu điểm mà hệ thống mang lại tồn nhược điểm hay khó khăn định trình thực việc ủ phân Vì vậy, việc so sánh mơ hình xử lý rác để tìm mơ hình tối ưu phù hợp với hộ gia đình nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng thực tiễn đối người dân Xuất phát từ thực tế trên, nhóm tác giả tiến hành đề tài:” Nghiên cứu mơ hình xử lý rác thải hữu quy mơ hộ gia đình phục vụ xây dựng nông thôn mới”với mục tiêunghiên cứu đánh giá hiệu mơ hình xử lý rác thải hữu cơởquy mơ hộ gia đình so sánh cácmơ hình xử lý rác thải hữu đósử dụng phương pháp ủ khác nhauđểtìm mơ hình phù hợp hộ gia đình Phương pháp nghiên cứu 2.1 Nội dung nghiên cứu - Nội dung nghiên cứu: Mơ hình xử lý rác thải hữu quy mơ hộ gia đình- Phạm vi nghiên cứu: Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng đến tháng 12 năm 2021 - Nghiên cứu phương pháp ủ phân từ rác thải hữu thường dùng hộ gia đình: + Mơ hình ủ rác hữu làm phân compost (Bùi Huy Hiền, 2015) + Mơ hình ủ rác hữu hữu làm vòng tròn chuối (Đỗ Thị Lan, 2018) 118| + Mơ hình ủ rác hữu làm phân bể xây ủ rác (Đỗ Thị Lan, 2018) - So sánh mơ hình + Lấy mẫu phân tích giá trị phân hữu sau ủ: Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7185:2002 Phân hữu vi sinh vật + Mẫu phân: 03 mẫu 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp mơ hình thực nghiệm: + Phương pháp ủ nóng, cịn gọi phương pháp Berkeley, phát triển Đại học California, Berkeley + Đây kỹ thuật ủ phân nhiệt độ cao, nhanh, hiệu cho thành phẩm phân hữu chất lượng cao vòng 18 ngày Yêu cầu: Đống ủ cần rộng 1m x 1m cao khoảng 1,5m Tỷ lệ nguyên liệu ủ 1/3 hữu xanh, 1/3 hữu nâu 1/3 phân chuồng, tốt phân bò Nhiệt độ phân ủ trì khoảng 55-65oC Nếu vật liệu ủ phân chứa nhiều carbon, chẳng hạn cành cây, chúng cần cắt bẻ vụn Phân ủ đảo thường xuyên từ vào ngược lại để thành phần trộn - Phương pháp lấy mẫu: + Phương pháp lấy mẫu: TCVN 9486:2018 Phân bón - Lấy mẫu Trộn phân mơ hình lấy mẫu mơ hình khác + Quy trình lấy mẫu: Thời gian: lúc trời râm, mát nhiệt độ 27-30oC Khối lượng: 1kg Trên mẫu ghi thời gian, điều kiện lấy mẫu, người lấy mẫu Bảo quản mẫu 27oC - Phương pháp phân tích mẫu: + Mỗi tiêu phân tích lặp lại 03 lần/mẫu + Phân tích tiêu theo TCVN + Đánh giá đươc kết thí nghiệm Kiểm tra độ xác kết nghiên cứu - Phương pháp phân tích xử lý số liệu: + Sử dụng phần mềm Microsoft như: Word, Excel để tổng hợp phân tích số liệu thu thập + Kết phân tích TCVN Do Thi Lan/Vol No.2_ June 2022|p.116-122 Bảng Chỉ tiêu phương pháp phân tích STT Chỉ tiêu Độ ẩm pH Phương pháp phân tích Đơn vị % TCVN 5815 : 2000 TCVN 5979 : 1995 (ISO 10390 : 1994) Chất lượng đất - Xác định pH Hàm lượng chất hưu (OM) % Hàm lượng Cacbon tổng số (OC) % TCVN 9294: 2012, phân bón - xác định cacbon hữu tổng số TCVN 9294: 2012, phân bón - xác định cacbon hữu tổng số Độ mùn % Phương pháp Tiurin Kết bàn luận 3.1 Nghiên cứu tận dụng rác thải hữu sinh hoạt phụ phẩm nông nghiệp để ủ phân hữu ứu tận dụng rác thải hữu sinh hoạt phụ phẩm nông nghi Phân loại rác Băm nhỏ Trộn chế phẩm Đảo trộn, kiểm tra Ủ vào mơ hình Thêm chất độn Hình Quy trình ủ phân hữu Hình Quy trình ủ phân hữu - Bước 1: Xây dựng mơ hình ủ rác địa điểm thích hợp - Bước 2: Sau thu gom rác tiến hành phân loại rác hữu để ủ (tránh lấy nguyên liệu vỏ bưởi, vỏ cam, … gây ảnh hưởng đến VSV tinh dầu tiết từ nguyên liệu này) - Bước 3: Băm nhỏ nguyên liệu chuẩn bị Mỗi mơ hình ủ khoảng 25-40kg rác chuẩn bị chế phẩm sinh học - Bước 4: Thu gom rác để vào mơ hình trộn thêm chế phẩm chất độn mang ủ (đảm bảo nhiệt độ mơ hình đạt từ 55-650C độ ẩm 55%) - Bước 5: Tiến hành đảo trộn sau ngày kiểm tra nhiệt độ độ ẩm thường xuyên Sau 40-50 ngày tiến hành thí nghiệm phân tích tiêu chí nhiệt độ, độ ẩm, mùi, pH độ mùn phân a) Phương pháp ủ rác hữu làm phân compost thùng ủ di động (Võ Anh Khuê & Huỳnh Huy Việt, 2021) Lựa chọn loại thùng nhựa cho nắp đậy với dung tích 80 ml sau tiến hành khoan lỗ nhỏ thân thùng nhựa đáy thùng nhựa nhằm mục đích thống khí để lượng nước thải q trình ủ ngồi Vách thùng khoan nhiều lỗ nhỏ cách 10 cm -15 cm Hai bên thành thùng gần mép đáy thùng khoan cửa hình vng khoảng 20 – 30 cm để sau dễ dàng cho việc lấy phân (Võ Anh Khuê & Huỳnh Huy Việt, 2021) Cửa cố định chốt để giữ phân bón thùng dễ dàng mở thuận lợi cho việc lấy phân ngồi - Lựa chọn vị trí đặt thùng: Tốt nên đặt cách xa nguồn nước sinh hoạt người dân, làm bệ gạch bệ xi măng, bên dải cát lót lọc nước rỉ trình ủ sinh đặt chậu nhựa để thu lại dung tưới trực tiếp vào thùng làm tăng trình phân hủy b) Phương pháp ủ rác hữu hữu làm vòng tròn chuối (Đỗ Thị Lan, 2018) Lựa chọn địa điểm đào hố làm vòng trịn chuối: - Địa điểm lựa chọn phải thống mát, khơng q gần phịng ăn, ngủ, nơi sinh hoạt gia đình Lựa chọn sau vườn vườn rau hợp lý - Thuận tiện cho việc xử lý rác, nước thải sau để không gây ô nhiễm môi trường xung quanh - Độ dốc không 25o Chuẩn bị vật liệu: - Các loại trồng: Chuối 5-7 cây, loại có sẵn gia đình như: khoai lang, khoai mơn, ớt,… - Rác thải: Cỏ, cây, rơm rạ, rác thải sinh hoạt có nguồn gốc hữu cơm, rau thừa… - Dụng cụ: Thước mét (thước dây), cuốc, xẻng, xà beng, ủng, găng tay bảo hộ, Tiến hành làm vòng tròn chuối - Xác định tâm vịng trịn, kích thước - Tiến hành đào hố theo kích thước xác định từ trước (độ rộng miệng hố 2-2,5m, độ rộng đáy hố 1,4-1,6m) - Đào phương pháp: Từ vào trong, lần lượt, phần đất thừa đc đào lên để gọn để trồng sau cho gọn theo mép vịng trịn đến (bờ mơi đất) - Cho tồn rác thải có nguồn gốc hữu vào vòng tròn chuối (độ cao rác đạt 2m tính từ đáy hố lên) - Chia khoảng cách trồng (1,5 m cây) thường 5-7 tùy thuộc vào kích thước vịng trịn chuối - Trồng vào phần đất |119 Do Thi Lan/Vol No.2_ June 2022|p.116-122 - Cây quan hệ chủ yếu chịu bóng như: Khoai lang, lốt, dong… mùn mạnh nhất, nhiệt độ độ ẩm thời gian cao cao 700C 65% compost c) Phương pháp ủ rác hữu làm phân bể xây ủ rác Nhiệt độ (oC) Chọn vị trí, chuẩn bị vật tư tiến hành xây bể - Hố xây theo kích thước sau: Chiều cao 1m, chiều dài 1,2 - 1,4 m (chia làm ngăn ủ), chiều rộng 0,8m, phía trước cửa lấy phân làm rộng khoảng 40 cm để thuận tiện cho việc lấy phân ra, phía phủ bạt kín, đậy lợp bro xi măng tránh nước mưa Sau xây xong để khoảng ngày để bể khô hoàn toàn tiến hành ủ phân Ngày 30 (7/10) Ngày 10 (18/9) Ngày 20 (27/9) Ngày (13/9) Ngày (15/9) Ngày (8/9) Độ ẩm (%) Ngày (11/9) - Lựa chọn địa điểm rộng rãi, thích hợp để xây bể Bể xây cách xa nhà, nơi sinh hoạt Có thể lựa chọn xây góc vườn cạnh chuồng ni gia súc bể xây cố định cịn thường dùng để ủ phân chuồng Xây hố gạch mặt đất, hố làm ngăn để ngăn đầy rác hữu ta chuyển sang ủ ngăn khác, ngăn có lỗ lấy phân phía trước kích thước 30x30cm, 30x40cm tùy vào kích thước hố ủ hố có rãnh nhỏ xung quanh để nước rỉ trình ủ phân để nước ngồi theo lỗ lấy phân Hình 3: Biểu đồ theo dõi mơ hình vịng trịn chuối Nhận xét: Đây phương pháp sử dụng ủ phân hữu chất lượng đem lại thấp mà trình ủ gặp nhiều khó khăn nhiệt độ độ ẩm khơng đủ để vi sinh vật hoạt động, phải bổ sung nhiều chế phẩm sinh học suốt trình ủ để tăng khả hoạt động vi sinh vật Hơn vấn đề thời tiết yếu tố gây nhiều ảnh hưởng đến trình ủ theo phương pháp Thành công phương pháp ủ vòng chuối thấp, lần trời mưa ảnh hưởng trực tiếp đến phân nướcmà mưa tràn ủvào đemhủy lại thấp quábịtrình gặp 3.2 Đánh giá số theo dõi mô hình Ngày 30 (6/10) Ngày 20 (26/9) Ngày 10 (16/9) Ngày (13/9) Ngày (11/9) Ngày (9/9) Độ ẩm (%) Ngày (7/9) - Biểu đồ nhiệt đồ độ ẩm nhóm tác giả tiến hành đo kiểm tra suốt trình ủ phân hữu Mỗi mơ hình có thời gian ủ khácnhau số ngày kiểm tra mơ hình thực nghiệm có khác thời gian ủ để thành phân hữu Nhiệt độ (oC) Hình Biểu đồ theo dõi mơ hình bể xây cố định Nhiệt độ (oC) Độ ẩm (%) Hình Biểu đồ theo dõi mơ hình ủ thùng compost Nhận xét: Phương pháp ủ thùng compost phương pháp ủ dùng phổ biến dễ dàng thực hiện, thời gian ủ tương đối ngắn cho phân hữu chất lượng Các số nhiệt độ độ ẩm ổn định suốt thời gian ủ, nhiên kiểm soát mùi khó khăn vào ngày từ ngày thứ đến ngày thứ 15 khoảng thời gian vi sinh vật phân hủy chất hữu phân hủy 120| Nhận xét: Bể xây cố định phương pháp sử dụng phổ biến nay, đặc biệt việc ủ phân chuồng Phân chuồng hay phân hữu từ rác nhà bếp ủ bể xây cố định thuận lợi dễ dàng Các số nhiệt độ độ ẩm ổn định suốt trình ủ, thời gian ủ tương đối ngắn từ 35 - 45 ngày sử dụng Bể xây cố định có mái che chắn, kín gió, nước tiện lợi phủ bạt lên bên tạo mơi trường thích hợp để vi sinh vật phát triển, đặc biệt suốt trình ủ khơng phát sinh mùi khó chịu 3.3 Đánh giá chất lượng phân sau ủ Thí nghiệm thực phịng thí nghiệm khoa Mơi trường Đại học Nơng Lâm Thái Ngun Qua tiến hành thí nghiệm Tiến hành lấy mẫu phân tích thu kết sau: Do Thi Lan/Vol No.2_ June 2022|p.116-122 Bảng Kết phân tích chất lượng phân hữu mơ hình thùng ủ compost TTT Thơng số phân tích Đơn vị Kết phân tích lần Kết phân tích lần Kết phân tích lần Kết phân tích TCVN 7185:2002 Phân hữu vi sinh vật 21 pH % 7,3 7,3 7,4 7,3 3,84-8,02 32 Độ mùn % 4,1 4,3 4 4-8% 43 Chất hữu % 46,2 44 41,8 44 64 Cacbon tổng số % 21 20 19 20 Bảng Kết phân tích chất lượng phân hữu mơ hình vịng trịn chuối TTT Thơng số phân tích Đơn vị Kết phân tích lần Kết phân tích lần Kết phân tích lần Kết phân tích TCVN 7185:2002 Phân hữu vi sinh vật 21 pH % 6,2 6,1 6,11 3,84-8,02 32 Độ mùn % 0,9 1,3 1,1