Ứng dụng vi sinh vật trong xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn làm phân hữu cơ

Viện Đại học Mở Hà Nội Khoa Công nghệ Sinh học Khóa luận tốt nghiệp 2011-2015 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận này, em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo anh chị tận tình hướng dẫn, giảng dạy suốt trình học tập trường trình nghiên cứu, rèn luyện Viện Môi trường Nông nghiệp Xin chân thành cảm ơn TS Lương Hữu Thành tận tình, chu đáo hướng dẫn em thực khóa luận Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đề tài cách hoàn chỉnh nhất, xong thời gian làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận với thực tế sản xuất ngắn hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên tránh khỏi thiếu sót định mà thân chưa thấy Em mong góp ý q Thầy, Cơ giáo để khóa luận hồn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 18 tháng 05 năm 2015 Sinh viên Nguyễn Hồng Nhung Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 i Viện Đại học Mở Hà Nội Khoa Cơng nghệ Sinh học Khóa luận tốt nghiệp 2011-2015 MỤC LỤC PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Hiện trạng sản xuất chế biến tinh bột sắn 1.1.1 Sản xuất chế biến tinh bột sắn giới 1.1.2 Sản xuất chế biến tinh bột sắn Việt Nam 1.2 Chất thải rắn chế biến tinh bột sắn 11 1.2.1 Nguồn phát sinh tải lượng 11 1.2.2 Đặc trưng chất thải rắn 12 1.3 Vai trị chuyển hóa hợp chất hữu vi sinh vật trình ủ compost 15 1.4 Khả ứng dụng vi sinh vật để xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn làm phân bón hữu 16 PHẦN 2: ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17 2.1 Đối tượng nghiên cứu 17 2.2 Vật liệu nghiên cứu 17 2.3 Phương pháp nghiên cứu 18 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu sinh vật 18 2.3.2 Các phương pháp lý, hóa học 20 2.3.3.Ủ composting 21 2.3.4 Đánh giá khả phân giải xenluloza, tinh bột phế thải sau chế biến tinh bột sắn 22 2.3.5 Đánh giá độ hoai mục khả sử dụng làm chất trồng phân hữu chế biến từ phế thải chế biến tinh bột sắn 22 PHẦN 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 24 3.1 Kết đánh giá đặc điểm phế thải chế biến tinh bột sắn dạng rắn tiềm sử dụng làm nguyên liệu sản xuất phân hữu 24 3.1.1 Đặc điểm phế thải chế biến tinh bột sắn dạng rắn 24 Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 ii Viện Đại học Mở Hà Nội Khoa Công nghệ Sinh học Khóa luận tốt nghiệp 2011-2015 3.1.2 Tiềm sử dụng phế thải tinh bột sắn dạng rắn làm nguyên liệu sản xuất phân hữu 26 3.2 Kết tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả phân giải xenluloza, tinh bột 27 3.2.1 Tuyển chọn chủng vi sinh vật 27 3.2.2 Điều kiện sinh trưởng vi sinh vật 30 3.3 Kết đánh giá khả xử lý phế thải chế biến tinh bột sắn làm phân hữu chủng vi sinh vật 32 a Theo dõi diến biến đống ủ 32 • Mật độ vi sinh vật 32 • Nhiệt độ 34 • pH độ ẩm 35 b Thành phần chất thải rắn sau xử lý (phân ủ) 36 • Đánh giá cảm quan 36 • Thành phần vật lý hóa học chất thải sau xử lý 38 c Độ hoai mục khả sử dụng chất thải sau xử lý làm chất trồng 39 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 4.1 Kết luận 42 4.2 Kiến nghị 42 Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 iii Viện Đại học Mở Hà Nội Khoa Cơng nghệ Sinh học Khóa luận tốt nghiệp 2011-2015 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt KHCN Chữ đầy đủ Khoa học Công nghệ NN&PTNT Nông nghiệp Phát triển Nông thôn VSV Vi sinh vật CMC Cacboxy Methyl Cellulose Nhắc lại Cơng thức thực nghiệm (thí nghiệm) CTĐC PTNT Công thức đối chứng Phát triển nông thôn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 10 CBTBS Chế biến tinh bột sắn NL CTTN International Center for Tropical 11 CIAT Agriculture (Trung tâm Nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế) 12 TCTK Tổng cục Thống kê iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần bã sắn tươi nói chung 12 Bảng 2.1 Hàm lượng nguyên liệu bổ sung cho phế thải 21 Bảng 3.1 Thành phần vật lý hóa học bã thải qua xử lý sơ 25 Bảng 3.2 Thành phần vi sinh vật bã thải 25 Bảng 3.3 Hoạt tính sinh học chủng vi sinh vật 29 Bảng 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ tới sinh trưởng phát triển VSV 31 Bảng 3.5 Ảnh hưởng pH tới sinh trưởng phát triển VSV 31 Bảng 3.6 Ảnh hưởng không khí đến sinh trưởng phát triển VSV 31 Bảng 3.7 Mật độ vi sinh vật trình ủ chủng vi sinh vật 32 Bảng 3.8 Sự thay đổi màu sắc mùi bã thải trình ủ 38 Bảng 3.9 Thành phần vật lý, hóa học phế thải sau ủ qua tỉ lệ 39 Bảng 3.10 Kết kiểm tra nhiệt độ túi sản phẩm 40 Bảng 3.11 Khả nảy mầm sinh khối cải 40 Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 v DANH MỤC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ, HÌNH Biểu đồ Biểu đồ 1.1 Diện tích sản lượng sắn năm 2011 số quốc gia (Nguồn FAO, 2011) Biểu đồ 1.2 Diễn biến diện tích sản lượng sắn Việt Nam giai đoạn 2001-2011 (Nguồn: TCTK 2012) Biểu đồ 3.1 Diễn biến nhiệt độ qua ngày ủ 34 Biểu đồ 3.2 Diễn biến pH độ ẩm qua ngày ủ 35 Sơ đồ Sơ đồ 1.1 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn Thái Lan kèm theo dòng thải Sơ đồ 1.2 Cân vật chất sản xuất tinh bột sắn 12 Sơ đồ 1.3 Sơ đồ quy trình xử lý bã sắn 14 Hình Hình Phế thải sau chế biến tinh bột sắn 27 Hình Khuẩn lạc dịch ni cấy chủng SHX 02 30 Hình Vịng phân giải tinh bột xenluloza chủng SHX 02 30 Hình Phế thải chế biến tinh bột sắn sau 19 ngày ủ 36 Hình Ảnh thí nghiệm đánh giá sinh khối khả nảy mầm giống cải 41 Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 vi Viện Đại học Mở Hà Nội Khoa Công nghệ Sinh học Khóa luận tốt nghiệp 2011-2015 MỞ ĐẦU Sắn loại lương thực quan trọng nước nhiệt đới Brazil, Nigeria, Thái Lan, Indonexia, Việt Nam Củ sắn chứa nhiều tinh bột nên sử dụng làm thức ăn cho người gia súc, lượng nhỏ sử dụng lĩnh vực công nghiệp chế biến thực phẩm, dược phẩm Cây sắn xem loại lương thực dễ dàng thích hợp với vùng đất cằn cỗi loại cơng nghiệp triển vọng có khả cạnh tranh cao với nhiều loại công nghiệp khác Ở Việt Nam, sắn chuyển đổi nhanh chóng vai trị từ lương thực truyền thống sang công nghiệp, hội nhập mở rộng thị trường sắn tạo nên hội cho nhà sản xuất chế biến tinh bột, tinh bột biến tính hóa chất emzym góp phần vào phát triển kinh tế đất nước Từ lương thực "chống đói", sắn Việt Nam có khối lượng xuất đứng thứ giới trở thành "xóa đói giảm nghèo" bà nơng dân Theo thống kê Bộ NN&PTNT, quý I năm 2015, sản lượng xuất sắn sản phẩm từ sắn đạt 1,37 triệu tấn, với giá trị 420 triệu USD, tăng 24% lượng tăng 22,7% giá trị so với kỳ năm ngoái.[13.e] Hiện tổng diện tích canh tác sắn khoảng 551.000 So với năm trước đây, suất sắn cải thiện, bình quân nước đạt 19 tấn/ha Sắn trồng nhiều tỉnh Bắc Trung Bộ Duyên hải miền Trung, suất cao vùng Đông Nam Bộ Sắn xem dễ trồng, kén đất, vốn đầu tư ít, phù hợp với nhiều vùng sinh thái khác điều kiện kinh tế nông hộ.[13.e] Bã sắn công nghiệp phụ phẩm trình sản xuất tinh bột sắn, chiếm khoảng 45% so với khối lượng sắn nguyên củ Chất thải rắn tinh bột sắn thường chứa chủ yếu xenluloza, tinh bột, HCN, chất khơng xử lý q trình phân hủy tự nhiên sinh chất khí H2S, CH4, NH3… gây mùi hôi thối, ô nhiễm nguồn khơng khí, đất nước ngầm, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Theo phương tiện thông tin đại chúng, phần lớn nhà máy chế biến tinh bột sắn tình trạng "báo động đỏ" ô nhiềm môi trường, người dân vùng có nhà máy chế biến tinh bột sắn ln phải sống tình trạng nhiễm nguồn nước, đất đai, khơng khí diễn hàng ngày chưa có hướng khắc phục hiệu Để hạn chế tác động đến người môi trường từ hoạt động nhà máy, cần có hệ thống xử lí chất thải đảm bảo tiêu chuẩn để trả lại môi trường cho khu vực xung quanh Một biện pháp hữu hiệu để xử lý bã thải sắn dùng vào việc sản xuất phân bón hữu qua q trình ủ compost Q trình ủ giúp chuyển hóa phần chất hữu có bã thải sắn thành dạng mùn bền vững, ổn định, khơng mang mầm bệnh; có ích việc ứng dụng cho trồng giảm thiểu tình trạng nhiễm môi trường Xuất phát từ vấn đề luận văn tiến hành nghiên cứu: "Ứng dụng vi sinh vật xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn làm phân hữu cơ" Để đạt mục tiêu luận văn tập trung giải vấn đề sau: - Tổng quan tình hình sản xuất chế biến tinh bột sắn, thành phần chất thải rắn sau trình sản xuất - Vai trò khả ứng dụng VSV vào việc xử lý phế thải rắn sau CBTBS - Sử dụng phương pháp nghiên cứu phục vụ cho việc xác định hoạt tính chủng VSV, đánh giá khả xử lý phế thải sau CBTBS chúng, ứng dụng cho trồng để xác định khả dùng phế thải sau ủ làm chất trồng Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Hiện trạng sản xuất chế biến tinh bột sắn Sắn (Manihot esculenta, khoai mì, cassava, tapioca) lương thực ăn củ hàng năm, sống lâu năm, thuộc họ thầu dầu Euphorbiaceae Cây sắn cao - m, đường kính tán 50 - 100 cm Lá khía thành nhiều thùy, dùng để làm thức ăn chăn nuôi gia súc Rễ ngang phát triển thành củ tích luỹ tinh bột Củ sắn dài 20 - 50 cm, luộc chín có màu trắng đục, hàm lượng tinh bột cao Sắn trồng 100 nước có khí hậu nhiệt đới cận nhiệt đới, tập trung nhiều châu Phi, châu Á Nam Mỹ Tổ chức Nông lương Liên hợp quốc (FAO) xếp sắn lương thực quan trọng nước phát triển sau lúa gạo, ngơ lúa mì Sắn thành phần ngun liệu quan trọng thức ăn chăn nuôi nhiều nước giới hàng hóa xuất có giá trị để chế biến bột ngọt, bánh kẹo, mì ăn liền, ván ép, bao bì, màng phủ sinh học phụ gia dược phẩm Đồng thời, tinh bột sắn thành phần quan trọng chế độ ăn tỷ người thuộc nước giới thứ (www TTTA Food market, 2009) Ngoài việc làm thực phẩm, thức ăn chăn nuôi tinh bột sắn cịn ngun liệu khơng thể thiếu nhiều ngành công nghiệp lớn để làm hồ, in, định hình cơng nghiệp dệt, làm bóng tạo lớp phủ bề mặt cho công nghiệp giấy, tinh bột sắn nguyên liệu dùng sản xuất cồn, mì chính…[13.d] 1.1.1 Sản xuất chế biến tinh bột sắn giới Sắn có nguồn gốc vùng nhiệt đới Châu Mỹ La Tinh trồng cách khoảng 5.000 năm Hiện nay, sắn trồng 100 quốc gia toàn giới với quy mô canh tác khác đem lại nguồn thu lớn cho quốc gia Sản lượng sắn toàn giới nhiều năm trở lại trì tương đối ổn định mức sản lượng 230 triệu sắn.[13.c] Mức tiêu thụ sắn bình qn tồn giới khoảng 18 kg/người/năm Sản lượng sắn giới tiêu dùng nước khoảng 85% (lương thực 58%, thức ăn gia súc 28%, chế biến cơng nghiệp 3%, hao hụt 11%), cịn lại 15% (gần 30 triệu tấn) xuất dạng sắn lát khô, sắn viên tinh bột (CIAT, 1993) Trung Quốc Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 nước nhập sắn nhiều giới để làm cồn sinh học (bio ethanol), tinh bột biến tính (modify starch), thức ăn gia súc dùng công nghiệp thực phẩm dược liệu [13.c] Năm 2011, tổng sản lượng sắn giới đạt 250,2 triệu củ tươi, tăng 6% so với năm trước Sự gia tăng sản lượng mạnh mẽ ngành chế biến công nghiệp nhiên liệu sinh học ethanol sử dụng sắn làm nguyên liệu đầu vào quốc gia Đông Nam Á với nhu cầu lương thực tăng châu Phi Trong đó, Nigeria quốc gia sản xuất sắn hàng đầu giới với sản lượng hai năm 2009-2010 có xu hướng giảm xuống đạt khoảng 37 triệu so với giai đoạn 2006-2008 liên tục đạt 45 triệu Năm 2011 sản lượng sắn Nigeria hồi phục lên xấp xỉ 40 triệu tấn, tăng 4% so với năm trước Quốc gia có sản lượng sắn lớn thứ hai giới Brazil với sản lượng thường niên giai đoạn 2009-2010 vào khoảng 24 triệu sắn củ tươi, giảm khoảng 8% so với giai đoạn năm trước Năm 2011, sản lượng sắn quốc gia hồi phục trở lại lên mức 26 triệu tấn, tăng 8% so với năm trước Indonesia, Cộng hịa Cơng-gơ Thái Lan ba quốc gia có sản lượng sắn lớn giới, với sản lượng hàng năm giai đoạn 2009-2011 vào khoảng 22 triệu củ Các nước cịn lại nhóm 10 quốc gia có sản lượng sắn hàng đầu giới bao gồm Angola, Ghana, Việt Nam, Ấn Độ, Mozambic 10 quốc gia sản xuất sắn hàng đầu chiếm 75% tổng sản lượng sắn toàn giới Tại Thái Lan, Việt Nam Indonesia, sắn trở thành loại công nghiệp hàng năm quan trọng thu mua để chế biến thành sản phẩm xuất [13.c] Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 Bảng 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ tới sinh trưởng phát triển VSV Mật độ tế bào (CFU/ml) Chủng VSV SHX 02 (CFU/ml) T0=20 ±2 (oC) T0=25 ±2 (oC) T0=30 ±2 (oC) T0=35 ±2 (oC) T0=40 ±2 (oC) 3,40x105 2,36x106 3,98x105 3,77x108 4,24x107 Bảng số liệu 3.4 cho thấy chủng SHX 02 phát triển tốt đạt mật độ cao 3,77x108 CFU/ml nuôi cấy điều kiện nhiệt độ 350 C ± (oC) • Yếu tố pH Kết đánh giá ảnh hưởng pH mơi trường ban đầu tới q trình sinh trưởng phát triển vi sinh vật lựa chọn trình bày bảng 3.5 Bảng 3.5 Ảnh hưởng pH tới sinh trưởng phát triển VSV Chủng VSV Mật độ tế bào (CFU/ml) pH=4,5 pH=5,0 pH=5,5 pH=6,0 pH=6,5 pH=7,0 pH=7,5 pH=8 SHX 02 4,49x104 4,24x104 4,66x104 5,15x105 5,38x106 3,01x108 3,95x108 4,34x107 (CFU/ml) Kết kiểm tra mật độ cho thấy chủng xạ khuẩn SHX 02 đạt mật độ cao nuôi cấy điều kiện pH=7,5 (mật độ tế bào đạt 3,95x108 CFU/ml) • Yếu tố khơng khí Chủng vi sinh chọn vi sinh hiếu khí yếu tố khơng khí có ảnh hưởng tới phát triển vi sinh vật đề tài tiến hành đánh giá nhu cầu sử dụng oxy trình sinh trưởng phát triển chủng vi sinh vật thơng qua lượng khơng khí cấp vào Kết trình bày bảng 3.6 Bảng 3.6 Ảnh hưởng khơng khí đến sinh trưởng phát triển VSV Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 31 Chủng VSV Mật độ tế bào (CFU/ml) 0,50* SHX 02 2,35x106 (CFU/ml) 0,55* 0,60* 0,65* 0,70* 0,75* 0,80* 4,50x106 5,66x107 4,28x107 5,29x108 6,11x108 6,68x107 (*): Lượng khơng khí ( dm3 khơng khí/dm3 mơi trường/phút) Số liệu bảng 3.6 cho thấy lượng khơng khí cung cấp vào q trình nhân sinh khối 0,5 dm3 khơng khí/lít mơi trường/phút khả sinh trưởng phát triển chủng vi sinh vật thấp, chủng SHX 02 đạt mật độ cao (>5x109 CFU/ml) nồng độ khơng khí cung cấp vào 0,70 – 0,75 dm3 khơng khí/lít mơi trường/phút, nhiên lượng khơng khí đưa vào ≥ từ 0,75 dm3 khơng khí/lít mơi trường/phút mật độ vi sinh vật có xu hướng giảm 3.3 Kết đánh giá khả xử lý phế thải chế biến tinh bột sắn làm phân hữu chủng vi sinh vật Để đánh giá khả xử lý phế thải rắn sau chế biến tinh bột sắn đề tài tiến hành ủ phế thải bổ sung chế phẩm vi sinh vật (lượng chế phẩm VSV bổ sung vào nguyên liệu với tỷ lệ 1/1000) với có mặt chủng vi sinh vật tuyển chọn Trong trình ủ tiêu pH, nhiệt độ, độ ẩm mật độ vi sinh vật theo dõi cẩn thận a Theo dõi diến biến đống ủ • Mật độ vi sinh vật Trong trình ủ đề tài tiến hành theo dõi diễn biến trình hoạt động vi sinh vật ngày/1lần Bảng 3.7 Mật độ vi sinh vật trình ủ chủng vi sinh vật Ngày lấy mẫu Ngày thứ Cơng thức thí nghiệm ĐC VSV tổng số (CFU/g) 7,59 x 104 SHX 02 (CFU/g) 8,37 x 103 Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 32 Ngày thứ 10 Ngày thứ 15 Ngày thứ 20 Ngày thứ 25 Ngày thứ 30 CTTN 10,42 x 106 1,03 x 103 ĐC 8,89 x 104 1,01 x 103 CTTN 1,76 x 108 9,5 x 106 ĐC 2,17 x 105 1,88 x 103 CTTN 1,31 x 108 7,60 x 107 ĐC 5,56 x 105 6,02 x 103 CTTN 9,67 x 108 1,97 x 107 ĐC 5,57 x 105 6,46 x 103 CTTN 5,52 x 107 6,45 x 106 ĐC 1,06 x 106 7,53 x 104 CTTN 2,24 x 106 3,97 x 104 Qua bảng số liệu ta thấy khoảng 10 ngày đầu mật độ vi sinh vật tất công thức tăng, nhiên công thức đối chứng tăng nhẹ so với công thức thực nghiệm khác công thức thực nghiệm bổ sung vi sinh vật ban đầu Vào giai đoạn ngày thứ 15 đống ủ lượng vi sinh vật tăng mạnh, sinh vật thích nghi với điều kiện đống ủ Từ sau ngày 15 mật độ sinh vật giảm xuống xu hướng ổn định nguồn thức ăn bổ sung ban đầu hết, mật độ cao nguồn thức ăn chất không đáp ứng đủ có cạnh tranh nguồn thức ăn, khiến quần thể vi sinh vật đống ủ bị suy giảm Riêng với công thức đối chứng lại có xu hướng mật độ vi sinh tiếp tục tăng chưa đạt tới trạng thái ổn định Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 33 • Nhiệt độ Nhiệt độ đống ủ thể mức độ hoạt động VSV cơng thức ủ Đồng thời phản ánh đặc điểm giai đoạn trình ủ, cho biết trình ủ ổn định kết thúc Biểu đồ 3.1 Diễn biến nhiệt độ qua ngày ủ Qua đồ thị cho thấy nhiệt độ đống ủ thay đổi theo giai đoạn trình phân giải chất hữu ảnh hưởng lớn tới sinh trưởng phát triển vi sinh vật đống ủ Kết theo dõi nhiệt độ cho thấy công thức đối chứng nhiệt độ tăng cao so với nhiệt độ môi trường, điều chứng tỏ đống ủ xảy q trình chuyển hóa hữu nhờ quần thể vi sinh vật có sẵn đống ủ Sau đảo trộn (sau ngày thí nghiệm), nhiệt độ khối ủ công thức đối chứng cao so với nhiệt độ môi trường từ 7-8oC Tại công thức thí nghiệm có bổ sung chế phẩm xạ khuẩn, nhiệt độ tăng mạnh ngày đầu; điều cho thấy q trình chuyển hóa chất hữu xảy mạnh Sau thời gian ủ 1-2 ngày nhiệt độ khối ủ bắt đầu tăng đạt nhiệt độ cực đại (69oC) sau 4-5 ngày xử lý Sự tăng nhiệt độ khối ủ có tác dụng tăng cường phản ứng hố học xảy q trình ủ, kích thích hoạt động vi sinh vật ưa nhiệt, đồng thời tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh, hạt mầm cỏ dại nguyên liệu ủ Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 34 Tuy nhiên, nhiệt độ cao tác nhân xấu ảnh hưởng đến sinh trưởng quần thể vi sinh vật đống ủ Do sau ngày xử lý đề tài tiến hành đảo trộn với mục đích hạ nhiệt độ cung cấp khơng khí vào khối ngun liệu Sau đảo trộn ngày nhiệt độ đống ủ lại tăng hoạt động vi sinh vật để tiếp tục trình phân huỷ Trong nhiệt độ đống ủ tai công thức đối chứng trì mức cao nhiệt độ mơi trường từ 7-8oC nhiệt độ đống ủ cơng thức thí nghiệm sau 13 ngày giảm xuống ngang nhiệt độ môi trường, điều chứng tỏ công thức thí nghiệm nguyên liệu hữu ngừng chuyển hóa nên khơng giải phóng nhiệt bên ngồi • pH độ ẩm Để tạo điều kiện tốt cho sinh trưởng phát triển vi sinh vật có ích, bã thải trước ủ điều chỉnh vôi bột cho pH nằm khoảng – Trong trình ủ pH thay đổi hoạt động vi sinh vật Dưới kết theo dõi pH độ ẩm trình ủ Đồ thị diễn biến pH độ ẩm qua ngày ủ 70 7,6 60 7,4 7,2 Độ ẩm CTĐC 40 6,8 Độ ẩm CTTN 30 6,6 pH Độ ẩm 50 6,4 20 pH CTĐC pH CTTN 6,2 10 5,8 Ngày thứ Ngày Ngày Ngày Ngày Ngày Ngày thứ thứ 10 thứ 15 thứ 20 thứ 25 thứ 30 Ngày Biểu đồ 3.2 Diễn biến pH độ ẩm qua ngày ủ Qua hình ta thấy, pH bã thải sau trộn vôi bột khoảng pH = 6,4 - 6,5 Sau 30 ngày ủ nhìn chung pH khơng có biến động nhiều pH ban đầu pH qua ngày ủ, công thức ủ với cơng thức đối chứng Ở cơng thức thí Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 35 nghiệm pH có xu hướng tăng nhẹ, điều VSV hiếu khí hoạt động mạnh sử dụng chất làm thức ăn tạo CO2 nước mà không tạo axit q trình phân hủy yếm khí, khí CO2 bị bay Đồng thời nhiệt độ tăng cao làm cho số axit yếu dễ bay khỏi đống ủ Với cơng thức đối chứng pH tăng tăng nhẹ hoạt động phân giải chất vi sinh vật chậm Độ ẩm yếu tố yếu tố có ảnh hưởng mạnh tới trình ủ Khi độ ẩm q cao q trình yếm khí diễn chiếm ưu ngược lại độ ẩm thấp lại ảnh hưởng không tốt tới hoạt động sống vi sinh vật Trong trình ủ cần theo dõi thường xuyên để có điều chỉnh phù hợp Ở cơng thức đối chứng, q trình phân giải hợp chất hữu sinh nước, nhiệt độ lại không tăng cao khiến cho nước sinh khơng ngồi làm cho độ ẩm có xu hướng tăng so với ban đầu Cơng thức thí nghiệm độ ẩm có xu hướng giảm, hoạt động mạnh vi sinh vật hiếu khí làm nhiệt độ tăng cao nước sinh từ hoạt động phân hủy bị bay Tới ngày 30 độ ẩm đạt khoảng 30% bã thải trở nên tơi xốp b Thành phần chất thải rắn sau xử lý (phân ủ) • Đánh giá cảm quan Hình Phế thải chế biến tinh bột sắn sau 25 ngày ủ Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 36 Do chuyển hoá hợp chất hữu nhờ hoạt động sống vi sinh vật phản ứng hoá lý xảy trình ủ nên phế thải sau CBTBS xử lý với chế phẩm VSV sau 25 ngày ủ có thay đổi màu sắc, độ tơi xốp khả giữ ẩm Kết đánh giá cảm quan cho thấy chất giàu hợp chất cacbon chuyển hoá màu dễ bị mủn, đặc biệt khử mùi khó chịu phế thải sử dụng chế phẩm VSV Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 37 Bảng 3.8 Sự thay đổi màu sắc mùi bã thải trình ủ Màu sắc mùi Ngày theo dõi CTTN ĐC Màu sắc Mùi Màu sắc Mùi Ngày thứ Trắng Mùi hăng Trắng Mùi hăng Ngày thứ Trắng Mùi chua Ngả vàng Mùi chua Ngày thứ 10 Trắng Mùi chua Vàng Hắc, bớt chua Ngày thứ 15 Trắng Mùi chua Vàng đậm, ngả xám Hắc, hết chua Ngày thứ 20 Trắng Mùi chua Vàng xám Không mùi Ngày thứ 25 Hơi ngả vàng Mùi chua Nâu (tơi) Không mùi Ngày thứ 30 Ngả vàng Mùi chua Nâu (tơi) Không mùi Dưới hoạt động vi sinh vật, bã thải sắn biến đổi nhanh chóng, khơng có mùi chua, khó chịu, khơng gây nhiễm mơi trường, sau ủ, bã sắn có màu nâu, tơi xốp, khơng mùi • Thành phần vật lý hóa học chất thải sau xử lý Sau kết thúc trình ủ, đề tài tiến hành xác định thành phần hóa học sản phẩm sau ủ để đánh giá tác dụng chủng vi sinh vật bổ sung vào công thức ủ Kết sau: Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 38 Bảng 3.9 Thành phần vật lý, hóa học phế thải sau ủ qua tỉ lệ Chất lượng phân HCSH theo Thông tư số Sản phẩm chế biến 41/2014/TT Bộ NN&PTNT từ phế thải rắn CBTBS Độ ẩm (%) ≤ 20 20 - 6,9 OM (%) ≥ 20,0 25 Nts (%) - 1,2 K2O (%) - 0,40 ≥2,0% 2,0% pH Axit humic (-): Không quy định Số liệu bảng 3.9 cho thấy sản phẩm phân bón hữu sinh học chế biến từ phế thải sau CBTBS nhờ tác nhân sinh học VSV đảm bảo chất lượng theo Thông tư số 41/2014/TT Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, đủ điều kiện để đưa áp dụng rộng rãi trồng c Độ hoai mục khả sử dụng chất thải sau xử lý làm chất trồng Độ hoai mục (độ chín) tiêu quan trọng cho ta biết thời gian phế thải hoai mục hoàn toàn nguyên liệu, phế thải hữu hoai mục sử dụng nguồn phân bón hữu sinh học Trong nghiên cứu, tiêu hoai mục xác định phương pháp đo nhiệt độ sản phẩm theo TCVN 7185: 2002, độ an toàn sản phẩm đánh giá theo phương pháp xác định khả nảy mầm thu sinh khối cải, kết thể bảng 3.10 3.11: Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 39 Bảng 3.10 Kết kiểm tra nhiệt độ túi sản phẩm Nhiệt độ túi sản phẩm (oC) Nhiệt độ Thời gian đo môi trường Cơng thức đối chứng (ĐC) Cơng thức thí nghiệm (TN) Ngày thứ 28 33 28 Ngày thứ 28 32 28 Ngày thứ 29 32 29 Qua bảng 3.10, ta thấy nhiệt độ ngày liên tiếp sau ủ nhiệt độ biến động không 0,5oC bã sắn sau ủ đạt độ hoai mục, sử dụng làm phân bón Bảng 3.11 Khả nảy mầm sinh khối cải Trọng lượng cải sau ngày gieo (g) Tỷ lệ nảy mầm hạt cải (%) Công thức Kết thu Yêu cầu đạt ĐC 40 TN 120 ≥ 60 Kết thu 15 Yêu cầu chất lượng giống > 90 95 Kết cho thấy, trọng lượng cải tỉ lệ nảy mầm cải công thức khác Trọng lượng cải công thức ĐC thu 40 g, công thức TN (được xử lý chế phẩm vi sinh vật) sau 10 ngày trọng lượng cải đạt >100 g, đạt tiêu đánh giá chất lượng phân ủ phương pháp sinh học, tỷ lệ nảy mầm hạt cải cao yêu cầu chất lượng giống cơng thức ĐC tỷ lệ nảy mầm hạt cải thấp (15%), phù hợp để làm chất trồng Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 40 Hình Ảnh thí nghiệm đánh giá sinh khối khả nảy mầm giống cải Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 41 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Phế thải sau chế biến tinh bột sắn có độ ẩm trung bình 57%, pH thấp 4,1; hàm lượng chất hữu cao, hàm lượng xenluloza cao 37%, hàm lượng tinh bột 5,2%, có hàm lượng HCN cao 28%, Nts thấp Từ mẫu vi sinh vật lưu giữ Bộ môn Sinh học Mơi trường phương pháp kiểm tra hoạt tính sinh học đề tài tuyển chọn 01 chủng vi sinh vật có khả phân giải xenluloza tinh bột là: SHX02 với đường kính vịng phần giải xenluloza 45mm, phân giải tinh bột 38mm Kết đánh giá khả sử dụng chủng vi sinh vật xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn cho thấy: Sản phẩm sau xử lý 19 ngày đảm bảo độ hoai mục sản phẩm theo TCVN 7185:2002 chất lượng sản phẩm phân hữu chế biến từ phế thải rắn sau CBTBS đạt chất lượng theo Thông tư số 41/2014/TT Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn Khi ứng dụng trồng cải cho tỷ lệ nảy mầm sinh khối thu gấp lần so với yêu cầu, sử dụng nguồn phân bón hữu cho trồng 4.2 Kiến nghị Định danh chủng VSV lựa chọn kỹ thuật sinh học phân tử Tiếp tục nghiên cứu để tạo chế phẩm sinh học phục vụ cho xử lý chất thải rắn sau chế biến tinh bột sắn tái sử dụng chất thải làm phân bón hữu Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 42 Tài liệu tham khảo • Tài liệu Tiếng Việt Lê Văn Hoàng (1998), Xử lý bã sắn sau chế biến làm thức ăn gia súc phân bón, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Mã số: B97-13-06 Đặng Minh Hằng (1999), Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến khả sinh tổng hợp cellulase số chủng vi sinh vật để xử lý rác, Báo cáo khoa học, Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hợp phần sản xuất công nghiệp- Bộ Công thương, Trung tâm sản xuất Việt Nam – Bộ Giáo dục Đào tạo, 2010 Tài liệu hướng dẫn sản xuất ngành Tinh bột sắn, 63tr Lê Văn Nhương CTV (2000), Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp nhà nước “Công nghệ xử lý số phế thải nông sản chủ yếu (lá mía, vỏ thải cà phê, rác thải nơng nghiệp) thành phân bón hữu sinh học” Mã số KHCN 02-04B giai đoạn 1999-2000 Sổ tay phân tích đất, nước, phân bón, trồng, (2005), Nhà xuất Nông nghiệp TCVN 4884 : 2001 Vi sinh vật học – Hướng dẫn chung định lượng vi sinh vật – Kỹ thuật đếm khuẩn lạc 300C Thống kê Hải quan, 2013 Tình hình xuất nhập hàng hóa Việt Nam tháng 12 12 tháng năm 2012 Ngày 30 tháng năm 2013 Tổng cục Thống kê, 2013 Diện tích, suất, sản lượng sắn Việt Nam phân theo địa phương năm 2011 Ngày tháng năm 2013 TCVN 4884-2005 - Phương pháp định lượng vi sinh vật đĩa thạch Kỹ thuật đếm khuẩn lạc 300 C 10 TCVN 6168: 2002, Phân bón VSV phân giải xenluloza – cellulose degrading microbial fertilizer Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 43 11 TCVN 7185: 2002, Phân hữu vi sinh vật 12 Bộ công thương, Bộ Giáo dục Đào tạo 2008, “Tài liệu sản xuất hơn, ngành sản xuất tinh bột sắn” phiên 06.2008, Hà Nội 13 Tình hình sản xuất tiêu thụ tinh bột sắn (25/03/2015) a http://hiephoisanvietnam.org.vn/chi-tiet-tin/san-cay-trong-ty-do-cua-xuatkhau-viet-nam b http://hiephoisanvietnam.org.vn/chi-tiet-tin/toan-canh-thi-truong-san-thang-82014 c http://iasvn.org/chuyen-muc/San-xuat-San-tren-the-gioi-&-Viet-Nam4373.html d http://www.orientbiofuels.com.vn/index.php/vi/cay-san/tong-quan-ve-caysan/item/15-t-ng-quan-v-cay-s-n e http://baodientu.chinhphu.vn/Kinh-te/Phat-huy-tiem-nang-tu-caysan/227321.vgp f Quy trình sản xuất tinh bột sắn Thái Lan (25/03/2015) http://xulymoitruong.blogspot.com/2009/11/xu-ly-nuoc-thai-tinh-bot-san.html g http://voer.edu.vn/m/tac-nhan-vi-sinh-vat-trong-xu-ly-chat-thai/dadc3536 • Tài liệu Tiếng Anh 14 R V Mirsa, R N Roy, H Hiraoka (2003), On-farm composting method, Food and Agriculture Organization of the United nations- Rome 15.Marcia N, Glaucia MP, 2006 Production and properties of a surfac-tant obtained from Bacillus subtilis grown on cassava wastewater Bioresour Technol 97(2): p.336-341 16.Pham CB, Lat MRLY, Ramirez TJ, Quinlat MJ, Pham LJ (1992), Enriching cassava protein using solid state fermentation BIOTECH, University of the Philippines at Los Banos, Philippines Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 44 17.A O Ubalua (2007), Cassava wastes: treatment options and value addition alternatives, African Journal of Biotechnology Vol (18), p 2065-2073 18.Oboh G, Akindahunsi AA, 2003 Biochemical changes in cassava products (flour and garri) subjected to Saccharomyces cerevisae solid media fermentation Food Chem 82(4): p.599-602 Nguyễn Hồng Nhung K18-11.01 45