(Luận văn thạc sĩ) xây dựng mô hình liên kết ứng dụng công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi gia súc để sản xuất phân bón hữu cơ

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN QUANG VINH XÂY DỰNG MƠ HÌNH LIÊN KẾT ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI GIA SÚC ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN BĨN HỮU CƠ Chun ngành: Khoa học mơi trường Mã ngành: 8440301 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Minh NHÀ XUẤT BẢN HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực, chưa sử dụng để bảo vệ học vị Nội dung đề tài kết nghiên cứu, ý tưởng khoa học tổng hợp từ cơng trình nghiên cứu, cơng tác thực địa, phân tích tơi trực tiếp tham gia thực Tơi xin cam đoan, thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc./ Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác gıả luận văn Nguyễn Quang Vınh i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến: + Ban giám hiệu trường Học viện Nông nghiệp Việt Nam, khoa Môi trường, thầy cô giáo giảng dạy, truyền đạt kiến thức cho suốt thời gian tơi tham gia khóa học Trường + PGS.TS Nguyễn Thị Minh hết lòng quan tâm, trực tiếp hướng dẫn tơi suốt q trình thực đề tài + Các đơn vị địa phương quan tâm giúp đỡ suốt trình bố trí cơng thức thí nghiệm Xin bày tỏ lịng biết ơn gia đình giúp đỡ động viên, đóng góp ý kiến suốt q trình học tập Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác gıả luận văn Nguyễn Quang Vınh ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng .vi Danh mục hình, sơ đồ vii Trích yếu luận văn .viii Thesis abstract x Phần Mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu .2 1.3.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu .2 1.4 Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.5 Yêu cầu đề tài Phần Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2.1 Hiện trạng chăn nuôi gia súc giới Việt Nam 2.2 Hiện trạng chất thải chăn nuôi giới Việt Nam .7 2.2.1 Khối lượng chất thải 2.2.2 Thành phần chất thải chăn nuôi 2.3 Các biện pháp công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi 20 2.3.1 Phương pháp xử lý vật lý .20 2.3.2 Xử lý chất thải chăn nuôi hầm Biogas .21 2.3.3 Xử lý chất thải chế phẩm sinh học 21 2.3.4 Xử lý chất thải ủ phân hữu (Compost) 22 2.3.5 Xử lý công nghệ ép tách phân .23 2.3.6 Xử lý nước thải oxy hóa 24 2.3.7 Xử lý bể UASB 25 2.4 Tình hình nghiên cứu xử lý chất thải chăn nuôi giới Việt Nam 26 iii 2.4.1 Cơ sở khoa học việc xử lý chất thải chăn nuôi chế phẩm vi sinh .26 Phần Đối tượng, phạm vi, nội dung phương pháp nghiên cứu 30 3.1 Đối tượng nghiên cứu 30 3.2 Phạm vi nghiên cứu 30 3.3 Nội dung nghiên cứu 30 3.3.1 Xây dựng mơ hình liên kết ứng dụng công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi gia súc để sản xuất phân bón hữu 30 3.3.2 Đánh giá chất lượng phân hữu bột phân hữu lỏng 30 3.3.3 Đánh giá hiệu mơ hình: .30 3.4 Phương pháp nghiên cứu 30 3.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp .30 3.4.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm đánh giá hiệu xử lý chất thải chăn nuôi gia súc để sản xuất phân bón hữu 31 3.4.3 Phương pháp phân tích phịng thí nghiệm 31 3.4.4 Phương pháp xử lý thống kê .32 Phần Kết thảo luận 33 4.1 Xây dựng mơ hình liên kết 33 4.1.1 Thiết kế hệ thống học xử lý chất thải chăn nuôi 33 4.1.2 Hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi dạng lỏng 36 4.1.3 Xử lý chất thải chăn nuôi dạng rắn 39 4.2 Hiệu mơ hình .40 4.2.1 Chất lượng phân hữu 40 4.2.2 Chất lượng phân hữu tạo thành .43 4.3 Hiệu phân hữu rau .46 4.3.1 Sự sinh trưởng phát triển rau 46 4.3.2 Tính chất đất 47 4.3.3 Chất lượng rau 49 Phần Kết luận kiến nghị .50 5.1 Kết luận 50 5.2 Kiến nghị 51 Tài liệu tham khảo 52 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng việt BNN Bộ Nông nghiệp CT Công thức ĐC Đối chứng NĐ-CP Nghị định Chính phủ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam UASB Bể xử lý sinh học dòng chảy ngược qua tầng bùn kỵ khí VSV Vi sinh vật VSVTS Vi sinh vật tổng số v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Số lượng đầu gia súc gia cầm sản lượng sản phẩm chăn nuôi Việt Nam năm 2009 Bảng 2.2 Lượng phân gia súc, gia cầm thải ngày tính % khối lượng thể Bảng 2.3 Lượng chất thải chăn nuôi 1000 kg lợn ngày Bảng 2.4 Thành phần hóa học phân lợn từ 70 –100 kg 10 Bảng 2.5 Thành phần hóa học phân gia súc, gia cầm 11 Bảng 2.6 Thành phần hóa học nước tiểu lợn có khối lượng 70 – 100 kg 15 Bảng 2.7 Một số tiêu nước thải chăn nuôi lợn 17 Bảng 3.1 Các phương pháp phân tích phịng thí nghiệm .32 Bảng 4.1 Máy tách phân 36 Bảng 4.2 Tính chất chất thải chăn nuôi lợn .41 Bảng 4.3 Chất lượng chế phẩm vi sinh sử dụng 42 Bảng 4.4 Chất lượng phân hữu tạo thành sau trình ủ 44 Bảng 4.5 Chất lượng phân hữu dạng lỏng 45 Bảng 4.6 Sự sinh trưởng phát triển rau .46 Bảng 4.7 Bảng tính chất đất trước sau thí nghiệm 48 Bảng 4.8 Chất lượng rau bón phân hữu 49 vi DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ Hình 2.1 Chăn nuôi thâm canh công nghiệp thải nguồn chất thải lớn .5 Hình 2.2 Nước thải chăn nuôi gây ô nhiễm môi trường trầm trọng 16 Hình 2.3 Xây dựng hầm Biogas composite túi khí dự trữ 21 Hình 2.4 Chăn ni đệm lót sinh học 22 Hình 2.5 Xử lý chất thải chăn nuôi phương pháp ủ phân hữu 23 Hình 2.6 Cấu tạo bể UASB .25 Hình 4.1 Mơ hình liên kết xử lý chất thải chăn ni .34 Hình 4.2 Hệ thống học xử lý chất thải chăn nuôi .35 Hình 4.3 Hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi dạng lỏng 37 Hình 4.4 Xử lý chất thải chăn nuôi dạng lỏng 38 Hình 4.5 Quy trình xử lý chất thải rắn .40 Hình 4.6 Sự thay đổi nhiệt độ đống ủ theo thời gian 42 vii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Nguyễn Quang Vinh Tên luận văn: Xây dựng mơ hình liên kết ứng dụng công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi gia súc để sản xuất phân bón hữu Ngành: Khoa Học Môi Trường Mã số: 44 03 01 Tên sở đào tạo: Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Mục đích nghiên cứu nhằm xây dựng mơ hình liên kết ứng dụng cơng nghệ xử lý chất thải chăn nuôi gia súc để sản xuất phân bón hữu nhằm giải triệt để vấn đề môi trường chăn nuôi gia tăng giá trị cho nghề chăn nuôi Phương pháp nghiên cứu Đề tài với nội dụng nghiên cứu bao gồm: (i) xây dựng mơ hình liên kết ứng dụng cơng nghệ xử lý chất thải chăn nuôi gia súc để sản xuất phân bón hữu cơ; (ii) đá giá chất lượng phân hữu bột phân hữu lỏng; (iii) đánh giá hiệu mơ hình thơng qua hiệu phân hữu trồng, tính chất đất chất lượng rau Tương ứng với nội dụng nghiên cứu trên, phương pháp nghiên cứu đề tài bao gồm: (i) phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp; (ii) phương pháp bố trí thí nghiệm đánh giá hiệu xử lý chất thải chăn nuôi gia súc để sản xuất phân bón hữu cơ; (iii) phương pháp phân tích phịng thí nghiệm đáp ứng tiêu chuẩn Việt Nam Kết kết luận Xây dựng mơ hình liên kết ứng dụng công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi gia súc để sản xuất phân bón hữu nhằm giải triệt để vấn đề môi trường chăn nuôi gia tăng giá trị cho nghề chăn ni Mơ hình liên kết xây dựng nhờ liên kết công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi riêng biệt (công nghệ xử lý chất thải rắn, chất thải lỏng) đem đến hiệu tổng hợp xử lý chất thải chăn ni, đồng thời sản phẩm sau q trình xử lý ứng dụng phân hữu bón cho trồng Phân bón hữu dạng bột, lỏng có hàm lượng dinh dưỡng cao, mật độ vi sinh vật hữu ích tương đối cao, vi sinh vật có hại gần khơng cịn, có khuẩn E.coli với số với số lượng nhỏ Tác dụng vi sinh vật việc phân hủy hợp chất hữu phân, vi sinh vật phân giải chất hữu cách tiết enzym ngoại bào phân hủy hợp chất hữu khó tiêu thành hợp chất hữu dễ tiêu mà trồng hấp thụ Đối với phân hữu dạng lỏng, hàm lượng dinh dưỡng phân cao dịch dưỡng tạo từ xử lý chất thải chăn nuôi lợn viii cô đặc Mật độ vi sinh vật có ích phân hữu đạt tương đối cao, đáp ứng tiêu chuẩn phân hữu vi sinh theo Nghị định 108/2017/NĐ-CP Do tham gia vi sinh vật có ích phân hủy chuyển hóa chất hữu khó tan đất thành chất dễ tiêu mà trồng hấp thụ được, ngồi với chùng giống vi sinh vật đất phát triển theo chiều hướng có lợi cho trồng, giúp bảo vệ trồng chống lại sâu bệnh hại Trong đó, suất cơng thức sử dụng phân bón hữu tăng so với công thức đối chứng 1,28 lần tăng so với cơng thức sử dụng phân bón hóa học 1,13 lần Tỉ lệ sâu bệnh công thức sử dụng phân bón hữu giảm so với công thức đối chứng 20 lần giảm so với cơng thức sử dụng phân bón hóa học lần Tính chất đất sau bón phân hữu ta thấy thành phần dinh dưỡng N,P,K tổng số; P,K dễ tiêu; vi sinh vật tổng số cơng thức có bón phân hữu cao so với cơng thức bón phân hóa học cơng thức khơng sử dụng phân bón Chất lượng rau xà lách bón phân hữu hồn tồn khơng có chứa vi sinh vật gây bệnh (E.coli, coliform) kim loại nặng như: Hg, Cu, Pb, mức thấp không tồn Hàm lượng As nhỏ nhiều 50% theo tiêu chuẩn Như vậy, chất lượng rau xà lách sử dụng phân bón hữu từ mơ hình hoàn toàn đạt tiêu chuẩn rau an toàn theo Quyết định số 04/2007/ QĐ-BNN ngày 19/01/2007 Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn ix