Mục đích
Điều tra và đánh giá số lượng cũng như hiện trạng sử dụng và xử lý phế thải đồng ruộng tại xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội, là một nhiệm vụ quan trọng nhằm hiểu rõ tình hình quản lý chất thải nông nghiệp Các hình thức sử dụng và xử lý phế thải cần được phân tích để đề xuất các giải pháp cải thiện hiệu quả và bền vững, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống cho người dân địa phương.
- Đánh giá hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật xử lý rơm rạ tại địa phương.
- Đề xuất một số biện pháp xử lý có hiệu quả phù hợp với đặc điểm của địa phương.
Yêu cầu
- Điều tra nông hộ bằng phiếu điều tra.
- Phải xử lý số liệu bằng excel.
- Số liệu thu thập được phải trung thực chính xác. Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật
Thực trạng sản xuất nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam
2.1.1.1 Khái niệm và một số thuật ngữ về nông nghiệp
Nông nghiệp là quá trình sản xuất lương thực và thực phẩm thông qua việc trồng trọt cây trồng và chăn nuôi gia súc Người nông dân thực hiện công việc này, trong khi các nhà khoa học và nhà phát minh nghiên cứu và phát triển các phương pháp, công nghệ và kỹ thuật nhằm tăng năng suất cây trồng và vật nuôi.
Nông nghiệp thuần nông, hay còn gọi là nông nghiệp sinh nhai, là lĩnh vực sản xuất nông nghiệp với nguồn đầu vào hạn chế, chủ yếu phục vụ nhu cầu tiêu dùng của gia đình Trong nông nghiệp sinh nhai, không có sự áp dụng cơ giới hóa.
Nông nghiệp chuyên sâu là lĩnh vực sản xuất nông nghiệp được chuyên môn hóa, bao gồm việc sử dụng máy móc trong trồng trọt và chăn nuôi, cũng như trong chế biến sản phẩm nông nghiệp Lĩnh vực này yêu cầu nguồn đầu vào sản xuất lớn, với việc áp dụng hóa chất diệt sâu, diệt cỏ, phân bón, cũng như các phương pháp chọn lọc, lai tạo giống và nghiên cứu giống mới Sản phẩm nông nghiệp đầu ra chủ yếu phục vụ cho mục đích thương mại, được tiêu thụ trên thị trường hoặc xuất khẩu.
Nông nghiệp hiện đại đã phát triển vượt ra ngoài sản xuất truyền thống, không chỉ tập trung vào việc cung cấp lương thực cho con người và thức ăn cho gia súc Ngày nay, sản phẩm nông nghiệp bao gồm nhiều loại khác như sợi dệt (bông, len, lụa, lanh), chất đốt (mêtan, dầu sinh học, ethanol), da thú, cây cảnh, các chất hóa học (tinh bột, đường, mì chính, cồn, nhựa thông), cũng như việc lai tạo giống và các chất gây nghiện hợp pháp và không hợp pháp như thuốc lá và cocaine.
Thế kỷ 20 chứng kiến sự chuyển mình mạnh mẽ trong sản xuất nông nghiệp, nổi bật là cơ giới hóa và ứng dụng sinh hóa Các sản phẩm sinh hóa nông nghiệp bao gồm hóa chất dùng trong lai tạo, gây giống, cũng như các chất trừ sâu, diệt cỏ, diệt nấm và phân đạm.
2.1.1.2 Thực trạng sản xuất nông nghiệp trên thế giới
Theo báo cáo của Tổ chức Nông Lương Liên Hợp Quốc (FAO) về Triển vọng mùa màng và tình hình lương thực, sản lượng ngũ cốc toàn cầu trong vụ mùa 2011-2012 dự kiến đạt 2.310 triệu tấn, tăng 68 triệu tấn (3%) so với vụ mùa trước đó 2010-2011.
Năm 2010/11, tổng sản lượng lúa mì toàn cầu đạt 657,3 triệu tấn, giảm 1% so với 682,4 triệu tấn của năm 2009/10, nhưng vẫn cao hơn mức trung bình của 5 năm trước Trong khi đó, tổng sản lượng ngũ cốc thô thế giới đạt 1136,5 triệu tấn, tăng 1,9% so với 1115,1 triệu tấn của năm 2009/10 Đặc biệt, tổng sản lượng gạo toàn cầu trong năm 2010/2011 đạt 474,2 triệu tấn, ghi nhận mức tăng 4,5% so với 453,9 triệu tấn của năm trước.
Trong tổng sản lượng lương thực dạng hạt toàn cầu, các nước đang phát triển sản xuất 1286,8 triệu tấn, tăng 4,8% so với năm 2009/10, trong khi các nước phát triển chỉ đạt 999,2 triệu tấn, giảm 2,4% so với cùng kỳ.
Theo FAO, trong 25-50 năm tới, sản lượng lương thực cần phải tăng gấp đôi để đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho dân số thế giới dự kiến sẽ tăng thêm khoảng 3 tỷ người vào năm 2050.
2.1.1.3 Thực trạng sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam
Theo báo cáo của ngành nông nghiệp và phát triển nông thôn năm 2011, tổng sản lượng lương thực có hạt ước đạt 46,97 triệu tấn, cho thấy sự tăng trưởng đáng kể trong lĩnh vực này.
Năm 2023, sản lượng nông nghiệp đạt 2,34 triệu tấn, tăng 5,2% so với năm 2010 Trong đó, lúa đạt 42,3 triệu tấn, tăng 2,3 triệu tấn (+5,8%), và ngô đạt 4,7 triệu tấn, tăng 21 nghìn tấn (+0,4%) Diện tích sản xuất của nhiều cây công nghiệp lâu năm cũng gia tăng, với cà phê đạt 533,8 nghìn ha, tăng 3%, và cao su đạt 471,9 nghìn ha, tăng 7,5%.
Sản lượng các cây công nghiệp lâu năm chủ lực đã tăng so với năm trước do diện tích trồng sản phẩm mở rộng Cụ thể, sản lượng cà phê đạt 1.167,9 nghìn tấn, tăng 5,0%; cao su đạt 811,6 nghìn tấn, tăng 8,0%; và hồ tiêu ước đạt 109,4 nghìn tấn, tăng 3,8%.
Sản lượng lương thực của Việt Nam tăng đáng kể nhờ vào việc áp dụng nghiên cứu và sử dụng giống lúa cao sản trong trồng trọt Điều này đã giúp Việt Nam chuyển mình từ một nước nhập khẩu gạo thành một trong ba quốc gia xuất khẩu gạo lớn nhất thế giới.
Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới và Việt Nam
Để đảm bảo an ninh lương thực hiện nay, các quốc gia cần mở rộng diện tích sản xuất và áp dụng tiến bộ khoa học - công nghệ nhằm nâng cao năng suất nông sản Tuy nhiên, điều này cũng dẫn đến việc ngành nông nghiệp tạo ra một lượng lớn chất thải rắn hàng năm.
2.1.2.1 Khái niệm, nguồn gốc, thành phần và phân loại phế thải đồng ruộng a Khái niệm:
Phế thải đồng ruộng là các chất thải rắn phát sinh từ hoạt động sản xuất nông nghiệp, bao gồm rơm rạ, thân lá thực vật và bao bì đựng phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật Những chất thải này thường xuất hiện trong quá trình trồng trọt và thu hoạch.
Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn đồng ruộng từ nhiều nguồn khác nhau và được thể hiện qua sơ đồ sau: Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật
Sơ đồ 1: Các nguồn phát sinh chất thải rắn nông nghiệp
Phế thải đồng ruộng phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau trong quá trình trồng trọt, thu hoạch nông sản, sử dụng thuốc bảo vệ thực vật và bón phân Trong quá trình trồng trọt, phế thải chủ yếu bao gồm xác thực vật đã chết, cành lá cắt tỉa và các loại cỏ dại bị loại bỏ Để cây phát triển tốt và chống lại sâu bệnh, người nông dân thường sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật và phân bón hóa học, nhưng chai lọ và bao bì của các hóa chất này thường bị vứt bừa bãi, trở thành phế thải Thêm vào đó, trong quá trình thu hoạch, các loại phế thải như rơm rạ, thân lõi ngô, trấu và cám cũng phát sinh, tạo thành nguồn phế thải chính Nếu không được xử lý kịp thời, phế thải đồng ruộng sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
(thực vật chết, tỉa cành, làm cỏ…)
(rơm rạ, trấu, cám, thân lõi ngô…)
Bảo vệ TV, ĐV (chai lọ đựng hóa chất BVTV)
Quá trình bón phân, kích thích sinh trưởng (bao bì chứa đựng…)
PHẾ THẢI ĐỒNG RUỘNG Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật c Thành phần:
Phế thải đồng ruộng chủ yếu là phế thải hữu cơ với thành phần phong phú và đa dạng, bao gồm hai nhóm hợp chất chính Nhóm hợp chất hữu cơ chứa cacbon bao gồm Xenluloza, Hemienxenluloza, Pectin, Lignin và Tinh bột Nhóm hợp chất hữu cơ chứa nitơ gồm Protein và Kitin.
Các hợp chất hữu cơ luôn thay đổi từ dạng này sang dạng khác do tác động của nhiều yếu tố khác nhau, tạo thành một vòng tuần hoàn khép kín trong tự nhiên.
Phế thải đồng ruộng có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí như nguồn gốc phát sinh, tính nguy hại, thành phần hóa học và khả năng phân hủy sinh học Trong khóa luận này, tôi tập trung vào việc phân loại phế thải đồng ruộng dựa trên nguồn gốc phát sinh nhằm đề xuất các giải pháp hiệu quả để xử lý loại phế thải này.
Phế thải đồng ruộng bao gồm các sản phẩm phụ từ quá trình trồng trọt và bao bì chứa hóa chất nông nghiệp.
Các phế phụ phẩm trồng trọt bao gồm các loại phế thải phát sinh trong quá trình thu hoạch và chế biến cây trồng, chẳng hạn như rơm, rạ từ cánh đồng lúa, lá, thân cây và cỏ dại từ các vườn cây, cùng với các phần cây lúa không sử dụng được sau khi thu hoạch.
Chất thải từ bao bì hóa chất nông nghiệp, bao gồm chai, lọ thủy tinh và nhựa, thường chứa thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn trùng, và hóa chất BVTV đã hết hạn Những vật phẩm này có tính nguy hại cao, vì vậy cần có biện pháp thu gom và xử lý thích hợp để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.
2.1.2.2 Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới
Theo số liệu năm 2001 thì lượng chất thải hữu cơ trên thế giới có số lượng như sau:
Bảng 1: Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2001
Loại chất thải Số lượng ( triệu tấn/ năm)
Tàn dư thực vật trên đồng ruộng 1200
Chất thải công nghiệp thực phẩm 420
Nguồn: Báo cáo đề tài nhà nước KHCN 02-04 1996- 2000
Khối lượng phế thải hàng năm từ ngành nông nghiệp lên tới 1200 triệu tấn, chiếm khoảng 35,7% tổng khối lượng chất thải So với các loại chất thải khác, như bùn thải 650 triệu tấn, rác sinh hoạt 400 triệu tấn, rác vườn 690 triệu tấn và chất thải công nghiệp thực phẩm 420 triệu tấn, phế thải nông nghiệp là loại chất thải lớn nhất.
2.1.2.3 Thực trạng phế thải đồng ruộng ở Việt Nam
Việt Nam, với nền nông nghiệp phát triển, nổi bật với gạo là mặt hàng xuất khẩu chủ lực Hàng năm, diện tích gieo trồng đạt khoảng 7,6 triệu ha, cho năng suất từ 4 đến 4,5 tấn/ha, tổng sản lượng lúa lên tới 35 triệu tấn Điều này dẫn đến việc tạo ra một lượng lớn phế thải, ước tính gần 31 triệu tấn rơm rạ mỗi năm Bên cạnh đó, cả nước còn trồng hơn 1 triệu ha ngô, sản lượng đạt khoảng 3,8 triệu tấn, cũng góp phần vào lượng phế thải đáng kể.
Ngoài lúa và ngô, nhiều loại cây trồng khác như cà phê, chè, cao su, mía, lạc đậu và rau cũng chiếm một diện tích lớn tại Việt Nam và trên thế giới, góp phần tạo ra lượng phế thải đáng kể hàng năm.
Tác động của phế thải đồng ruộng đến môi trường và sức khỏe con người 9 2.3 Tính kinh tế trong quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng 10 2.3.1 Tính kinh tế của phế thải đồng ruộng
Theo thống kê, lượng phế thải từ hoạt động nông nghiệp hàng năm là rất lớn Nếu không được xử lý và quản lý chặt chẽ, phế thải này có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến môi trường đất, nước, không khí và sức khỏe cộng đồng.
Phế thải đồng ruộng có tác động không đáng kể đến môi trường đất, chủ yếu do thành phần của chúng là chất hữu cơ, mang lại lợi ích cho đất và cây trồng.
Phế thải đồng ruộng có tác động nghiêm trọng đến môi trường nước, khi các chất thải nguy hại không được thu gom hợp lý dẫn đến ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm Việc rơm rạ sau thu hoạch bị vứt bừa bãi ra mương máng cũng gây ra tình trạng phân hủy, làm ô nhiễm nguồn nước và ảnh hưởng tiêu cực đến cảnh quan môi trường xung quanh.
Việc thải bỏ bừa bãi chất thải vô cơ, đặc biệt là các chất thải nguy hại, không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn dẫn đến thoái hóa đất, làm giảm độ tơi xốp và màu mỡ của đất.
Quá trình lưu giữ và tái sử dụng phế thải đồng ruộng không hợp lý gây ra tác động tiêu cực đến môi trường không khí Khí hậu nhiệt đới ẩm ướt và mưa nhiều ở Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi cho sự phân hủy các thành phần hữu cơ, dẫn đến hiện tượng lên men, thối rữa và phát sinh mùi khó chịu Các khí độc hại như H2S, NH4, SO2 phát sinh trong quá trình phân hủy chất thải hữu cơ nông nghiệp trên đồng ruộng hoặc tại các đống ủ phân xanh là những tác nhân chính ảnh hưởng đến chất lượng không khí.
Việc xử lý phế thải đồng ruộng không đúng cách có thể gây hại cho sức khỏe con người Quá trình phân hủy phế thải này thải ra các khí độc hại và vi sinh vật gây bệnh, ảnh hưởng đến nguồn nước và đời sống hàng ngày của người dân Hơn nữa, việc đốt rơm rạ ngay trên đường trong mùa thu hoạch lúa không chỉ gây cản trở giao thông mà còn tiềm ẩn nguy cơ tai nạn cho người tham gia giao thông.
Tác động trực tiếp đến môi trường không chỉ gây hại cho hệ sinh thái mà còn ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, dẫn đến các bệnh về hô hấp và tiêu hóa Do đó, cần thiết phải áp dụng các biện pháp quản lý và xử lý hiệu quả, nhằm vừa đạt được lợi ích kinh tế, vừa giảm thiểu các tác động xấu đến môi trường.
2.3 Tính kinh tế trong quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng
2.3.1 Tính kinh tế của phế thải đồng ruộng
Hiện nay, Việt Nam sản xuất khoảng 150 triệu tấn chất thải rắn nông nghiệp mỗi năm, tương đương với giá trị năng lượng khoảng 20 triệu tấn than cám hoặc 9 triệu tấn dầu thô Nếu có kế hoạch khai thác và sử dụng hợp lý cùng với chính sách phát triển thích hợp, nguồn chất thải này có thể trở thành một nguồn năng lượng quan trọng, mang lại hiệu quả cao về kinh tế, xã hội và môi trường.
Phế thải đồng ruộng không chỉ mang lại giá trị năng lượng cao mà còn có ý nghĩa vật chất quan trọng cho sản xuất nông nghiệp và các ngành công nghiệp khác.
Trước đây, người dân đã tận dụng tối đa phế thải đồng ruộng để tái sử dụng cho nhiều mục đích, như làm chất đốt cho gia đình, sản xuất giá nấm, chế biến thức ăn cho gia súc và làm vật liệu độn chuồng.
Trong xử lý phế thải đồng ruộng bằng phương pháp phân hủy kị khí, khí sinh học được tạo ra có thể được sử dụng làm chất đốt cho gia đình Bã thải sau quá trình này không chỉ có hàm lượng chất dinh dưỡng cao và giàu hữu cơ mà còn chứa nhiều acid Humic, trở thành nguồn phân hữu cơ an toàn để bón cho ruộng Ngoài ra, bã thải còn cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu cho động vật, bao gồm Canxi (Ca), Photpho (P), Nitơ (N) và một số nguyên tố vi lượng như Đồng (Cu) và Kẽm (Zn).
Mn và nhiều axít amin, enzim trong nước thải của túi biogas có thể được sử dụng làm thức ăn cho chăn nuôi Nước thải này còn nuôi tảo và thực vật phù du, cung cấp nguồn dinh dưỡng phong phú cho cá.
Các phế phụ phẩm nông nghiệp, khi được quản lý hiệu quả, có thể trở thành nguồn nguyên liệu quý giá cho các nhà máy sản xuất giấy, gỗ ván ép và nhiệt điện, từ đó mang lại hiệu quả kinh tế cao.
2.3.2 Tính kinh tế trong quản lý phế thải đồng ruộng
Việc áp dụng các biện pháp quản lý hiệu quả đối với phế thải nông nghiệp mang lại lợi ích lớn cho môi trường, đồng thời tối ưu hóa giá trị vật chất và năng lượng Quản lý chất thải rắn nông nghiệp đóng góp tích cực vào môi trường, xã hội và kinh tế thông qua các hoạt động như thu gom, phân loại, vận chuyển, ngăn ngừa, tái sử dụng và tái chế chất thải.
Nếu công tác thu gom và phân loại phế thải đồng ruộng được thực hiện hiệu quả, phế thải này có thể được tái chế và tái sử dụng làm nguyên liệu sản xuất năng lượng Rơm rạ có thể được sử dụng để làm giá thể nuôi nấm, làm vật liệu độn chuồng, xử lý thành phân bón, thức ăn chăn nuôi, sản xuất giấy, gỗ ván ép, điện hoặc khí đốt phục vụ sinh hoạt và sản xuất.
2.3.3 Tính kinh tế trong xử lý phế thải đồng ruộng
Các biện pháp xử lý phế thải đồng ruộng hiện nay 12 1 Phương pháp đốt
Sau đây một số phương pháp điển hình được áp dụng nhiều trên thế giới và Việt Nam hiện nay:
2.4.1 Phương pháp đốt Đây là biện pháp được xử lý khá phổ biến trong xử lý phế thải đồng ruộng hiện nay, do lượng phế thải quá nhiều và rất dễ cháy Phương pháp này vốn được người dân Nam bộ sử dụng từ lâu để tiêu hủy lượng rơm rạ trên đồng ruộng và tro sau quá trình đốt được xem là phân bón Hiện tượng đốt phế thải nông nghiệp ngay trên đồng ruộng hiện nay đã lan ra cả những vùng đồng bằng sông Hồng.
Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dễ làm, giảm giá thành và giảm thiểu sâu bệnh hại trên đồng ruộng.
Phương pháp này gây mất mát lớn chất dinh dưỡng và ô nhiễm không khí nghiêm trọng, dẫn đến hiệu ứng nhà kính, bệnh hô hấp và hiện tượng khói mù cản trở tầm nhìn Do đó, cần loại bỏ phương pháp này trong tương lai gần.
2.4.2 Phương pháp đổ trực tiếp ra sông ngòi
Phế phụ phẩm sau thu hoạch nếu để lại trên đồng ruộng hoặc vứt bừa bãi gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe con người Do đó, cần có biện pháp loại bỏ chúng để bảo vệ môi trường Mặc dù phương pháp này dễ thực hiện, không tốn nhiều công lao động và chi phí, nhưng việc xử lý đúng cách là rất cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực.
Phương pháp này có nhiều nhược điểm đáng lưu ý, bao gồm việc làm giảm chất dinh dưỡng trong đất, ảnh hưởng xấu đến mỹ quan, và gây ô nhiễm môi trường nước Việc vứt phế thải đồng ruộng xuống mương máng không chỉ làm ô nhiễm nguồn nước mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng, do sự phân hủy phế thải tạo ra vi khuẩn gây bệnh Hơn nữa, quá trình phân hủy này còn phát sinh mùi hôi khó chịu.
2.4.3 Biện pháp vùi trực tiếp vào đất, trên đồng ruộng
Phế phụ phẩm sau thu hoạch được vùi trực tiếp vào đất, giúp vi sinh vật phân hủy và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng trong vụ sau Phương pháp này cải thiện các đặc tính lý hóa, sinh học của đất và nâng cao độ phì nhiêu, đảm bảo sản xuất ổn định lâu dài Một trong những ưu điểm nổi bật là trả lại cho đất hầu hết các nguyên tố dinh dưỡng mà cây trồng đã lấy đi, đồng thời kiểm soát sâu bệnh còn sót lại trên phế thải.
Việc vùi rơm rạ vào đất mang lại nhiều lợi ích, nhưng cũng tồn tại một số nhược điểm như tốn chi phí, có thể gây ra một số bệnh cho lúa, và làm chậm sự sinh trưởng, dẫn đến giảm năng suất lúa.
2.4.4 Phương pháp dùng làm thức ăn gia súc Đây là biện pháp thay thế bền vững hơn so với phương pháp đốt và vùi rơm rạ vào đất Các phế phụ phẩm này được giữ lại làm thức ăn cho trâu, bò, dê,…
Phương pháp này có ưu điểm là: Đem lại hiệu quả kinh tế, tiết kiệm được tiền cho việc mua thức ăn gia súc Hạn chế ô nhiễm môi trường.
Phương pháp này có một số hạn chế, bao gồm việc làm hở vòng quay vật chất, dẫn đến tình trạng chất dinh dưỡng bị mất đi mà chưa được bổ sung cho đất Ngoài ra, việc thu gom cũng tốn nhiều lao động.
Phương pháp ủ đã tồn tại từ lâu và được áp dụng rộng rãi trên thế giới, từ thời xa xưa, con người đã biết sử dụng lá cây và phân gia súc để bón cho cây trồng Phương pháp này mang lại nhiều lợi ích như giảm ô nhiễm môi trường, cải thiện hàm lượng chất hữu cơ trong đất, tiết kiệm chi phí mua phân bón hóa học, tiêu diệt mầm bệnh và làm sạch đồng ruộng.
Bên cạnh những ưu điểm trên thì phương pháp này còn có một số nhược điểm sau như là: Mất thời gian ủ và tốn công lao động.
Hiện nay, phương pháp sinh học để xử lý phế thải là phương pháp tối ưu nhất, đang được tất cả các nước sử dụng.
Phương pháp sinh học sử dụng công nghệ vi sinh vật (VSV) để phân hủy phế thải hiệu quả Để áp dụng phương pháp này, việc phân loại phế thải là rất quan trọng, bởi vì trong phế thải có nhiều loại vật liệu khó phân giải như túi polyetylen, vỏ chai thủy tinh và nhựa.
Cơ sở khoa học của việc xử lý phế thải nông nghiệp bằng vi sinh vật 15 1 Xenluloza, cơ chế thủy phân và vi sinh vật phân giải Xenluloza
Phế thải đồng ruộng chủ yếu chứa xenluloza, và quá trình phân hủy tự nhiên của nó mất nhiều thời gian Để rút ngắn thời gian ủ, con người đã ứng dụng vi sinh vật (vsv) trong việc phân hủy và chuyển hóa phế thải này Trong khóa luận này, tôi sẽ trình bày cơ chế thủy phân xenluloza và hemixenluloza, hai thành phần chính trong phế phụ phẩm nông nghiệp.
2.5.1 Xenluloza, cơ chế thủy phân và vi sinh vật phân giải Xenluloza
Xenluloza là thành phần chính của tế bào thực vật, chiếm đến 50% tổng số hydratcacbon trên trái đất Trong cấu trúc vách tế bào thực vật, xenluloza kết hợp chặt chẽ với các polisaccarit khác như hemi-xeluloza, pectin và lignin, tạo thành các liên kết bền vững.
Xenluloza là một polysaccharide tuyến tính được cấu thành từ các anhydroglucoza liên kết với nhau qua liên kết β-1,4 glycosid Mức độ trùng hợp của xenluloza tự nhiên có thể đạt từ 10.000 đến 14.000 đơn vị glucoza, tương đương với trọng lượng khoảng 1,5 triệu Dalton và chiều dài phân tử có thể lớn hơn hoặc bằng 5µm Các chuỗi xenluloza thường kết hợp lại để tạo thành các sợi có đường kính từ 10 đến 40nm, và những sợi này kết hợp với nhau thành các bó sợi lớn, được bao bọc bởi lignin và hemi-xenluloza.
Xenluloza là một hợp chất tự nhiên bền vững, không tan trong nước nhưng có khả năng trương nở khi hấp thụ nước Hợp chất này có thể bị thủy phân khi được đun nóng với axit hoặc kiềm ở nồng độ cao, và sẽ phân hủy khi gặp nhiệt độ cao.
Cơ chế phân hủy xenluloza yêu cầu sự tham gia của các enzym trong phức hệ xenlulaza, bao gồm ba loại enzym chính Sự phối hợp của các enzym này là cần thiết để phân giải xenluloza tự nhiên một cách hiệu quả.
Enzym endoglucanaza hay CMC-aza có khả năng cắt đứt các liên kết trong phân tử xenluloza, thủy phân liên kết -1,4 glucozit, từ đó giải phóng xenlulodextrin, xelobioza và glucoza Enzym này đặc biệt hiệu quả trong việc phân giải các xeluloza hòa tan, nhất là dạng xenluloza vô định hình, nhưng hoạt động kém ở vùng kết tinh.
Exoglucanaza có khả năng tấn công chuỗi cellulose từ đầu không khử, giải phóng chủ yếu là cellobiose và glucose Enzyme này không có khả năng phân giải cellulose tinh thể, cũng như các dạng cellulose vô định hình hoặc cellulose đã được phân giải một phần như cellodextrin.
Enzym -1,4 glucozidaza có khả năng thủy phân xenlobioza và các xenlodextrin hòa tan trong nước, giải phóng glucoza Enzym này hoạt động hiệu quả nhất trên xenlobiaza và giảm dần hoạt tính khi chiều dài chuỗi xenlodextrin tăng lên Chức năng của -1,4 glucozidaza có thể điều chỉnh sự tích lũy các chất cảm ứng của enzym xenlulaza.
Tác giả Lutzen cho rằng sự thủy phân xenlulo tự nhiên cần có sự hiệp đồng của ba loại enzym khác nhau Các enzym này tạo thành một phức hệ enzym đa thành phần trên bề mặt các phân tử xenluloza Dựa vào đó, Lutzen đã đề xuất một mô hình phân giải xenluloza theo sơ đồ cụ thể.
Sơ đồ 2 : Mô hình phân hủy Xenluloza của Lutzen Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật
G : Glucozo G1 : Xenlubiozo Gn : đoạn chuỗi Xenlulozo
(1) Thủy phân trực tiếp do tác dụng của Exoglucanaza.
(2) Thủy phân do tác dụng phối hợp của Endoglucanaza và Xenlobiohydrolaza.
(3) Thủy phân trước tiên do tác động của Endoglucanaza và sau là của
Để thủy phân xenluloza vô định hình, cần có sự tác động của enzym Cx hoặc C1, trong khi việc thủy phân xenluloza tinh thể yêu cầu cả hai loại enzym này Phức hệ enzym xelulaza hoạt động hiệp đồng, trong đó Cx tấn công chuỗi xenluloza, phá vỡ các liên kết glucozit tại những vị trí nhất định, tạo ra các đầu có khả năng bị tấn công bởi C1, từ đó sản sinh ra xenlobioza.
Chất kìm hãm có tác dụng đối với cả C1 và Cx, trong khi các liên kết glucozit đã được tách ra có khả năng nhanh chóng nối lại nhờ vào trật tự cao của cơ chất Nếu không có Cx, quá trình thủy phân sẽ không diễn ra hoặc diễn ra rất chậm do không tạo ra các đầu tự do (Coughlan & CTV, 1979) [13].
Vi sinh vật phân giải xenluloza
Trong tự nhiên, nhiều loại vi sinh vật có khả năng tiết ra enzym, đóng vai trò quan trọng trong việc phân giải và chuyển hóa các hợp chất hữu cơ Chúng giúp biến đổi các chất thô sơ thành dạng mùn nhuyễn và các chất dinh dưỡng dễ hấp thu trong đất, từ đó tăng cường độ phì nhiêu của đất và cải thiện môi trường sống xung quanh.
Nấm sợi có khả năng tiết ra một lượng lớn enzym, giúp phân giải xenluloza một cách hiệu quả Trong số các loại nấm, Trichoderma, đặc biệt là Trichoderma ressei và Trichoderma viride, nổi bật với khả năng phân hủy tàn dư thực vật trong đất, góp phần vào quá trình chuyển hóa lượng hữu cơ Ngoài ra, còn một số loại nấm khác cũng có khả năng phân giải xenluloza cao.
Aspergillus niger, Fussarium solani, Penicillium pinophinum [2].
Vi khuẩn có khả năng phân giải xenluloza, nhưng hiệu quả không cao bằng nấm sợi do lượng enzym tiết ra môi trường ít hơn và thành phần enzym chưa đầy đủ Một số vi khuẩn hiếu khí như Cellulomonas, Vibrio và Archomobacter có khả năng phân giải xenluloza tương đối mạnh.
Trong điều kiện yếm khí các vi khuẩn ưa ẩm và ưa nhiệt thuộc giống
Bacillus và Clostridium cùng có khả năng phân giải xeluloza.
Xạ khuẩn: Bên cạnh nấm và vi khuẩn, xạ khuẩn cũng có khả năng phân giải xenluloza khá cao, đáng chú ý là Streptomyces, Actinomyces, Nocardia,
Xạ khuẩn phân giải xenluloza được phân lập từ các mẫu đất, mùn rác và bùn, thường tìm thấy ở những khu vực chứa xenluloza Chúng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy chất hữu cơ, đặc biệt là trong việc xử lý rác thải nông nghiệp và cải thiện độ phì nhiêu của đất Việc sử dụng xạ khuẩn này không chỉ giúp tăng cường khả năng phân giải xenluloza mà còn góp phần bảo vệ môi trường.
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 23 3.2 Nội dung nghiên cứu23 3.2.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế,xã hội của xã Việt Hùng – Đông Anh – Hà Nội 23 3.2.1.1 Điều kiện tự nhiên
Điều kiện kinh tế - xã hội
Điều kiện kinh tế; Điều kiện xã hội
Hiện trạng phế thải nông nghiệp của xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội
3.2.2.1 Thành phần, khối lượng phế thải nông nghiệp
3.2.2.2 Kết quả điều tra hình thức xử lý phế thải đồng ruộng
3.2.2.3 Kết quả điều tra hình thức quản lý phế thải đồng ruộng
3.2.3 Những thuận lợi và khó khăn trong công tác thu gom xử lý phế thải đồng ruộng và những ảnh hưởng của phế thải đồng ruộng tại xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội
3.2.3.1 Ảnh hưởng của phế thải đồng ruộng
3.2.3.2 Thuận lợi và khó khăn trong công tác thu gom xử lý phế thải đồn ruộng tại xã
Xây dựng đống ủ theo quy trình B2004 – 32 – 66 trên rơm rạ và tái chế thành phân hữu cơ
3.2.4.1 Đánh giá chất lượng của chế phẩm
3.2.4.2 Xây dựng đống ủ và tái chế sau khi ủ Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật
3.2.4.3 Kết quả phân tích các chỉ tiêu đống ủ
Đề xuất một số giải pháp quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng
3.2.5.1 Giải pháp về cơ chế chính sách
3.2.5.2 Giải pháp về quản lý
3.2.5.3 Giải pháp công nghệ xử lý
Phương pháp nghiên cứu 24 1 Phương pháp thu thập số liệu
3.3.1 Phương pháp thu thập số liệu
3.3.1.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp:
Các sách báo, website, các phương tiện thông tin đại chúng, các tài liệu các công trình nghiên cứu khoa học có liên quan và đã được công bố.
3.3.1.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp:
Phương pháp quan sát thực địa
Phương pháp điều tra nhanh nông hộ (phỏng vấn bằng phiếu điều tra): tiến hành làm phiếu điều tra và điều tra 120 hộ
3.3.2 Xử lý phế thải nông nghiệp bằng chế phẩm vi sinh vật
+ Rơm rạ: làm 200kg cho mỗi đống ủ.
+ Chế phẩm vi sinh vật (chế phẩm vsv theo kết quả B2004-32-66)
+ Các chất phụ gia: đường glucoza, urê, lân, phân gà.
- Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm được bố trí với 2 công thức.
+ CT1: Công thức đối chứng (200kg rơm rạ + nước + phụ gia).
+ CT2: Công thức thực nghiệm (200kg rơm rạ + chế phẩm vsv dạng chất mang và dạng dịch + phụ gia).
3.3.3 Phương pháp đo nhiệt độ đống ủ
Sử dụng nhiệt kế 100°C để đo nhiệt độ không khí và nhiệt độ của hai đống ủ vào các thời điểm cố định trong ngày, cụ thể là lúc 9 giờ sáng và 3 giờ chiều Sau đó, tính giá trị trung bình nhiệt độ trong ngày để phục vụ cho đồ án tốt nghiệp kỹ thuật.
3.3.4 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong chế phẩm
pH: sử dụng thang so màu để xác định giá trị pH của chế phẩm.
VSV hữu ích và VSV tạp: dựa trên phương pháp phân tích trong TCVN 6168 – 2002.
Độ ẩm: xác định bằng phương pháp sấy.
3.3.5.Phương pháp phân tích các chỉ tiêu đống ủ
pH : đo bằng pH mét
OM (%); OC(%): xác định theo phương pháp walkley – Black
N(%): phân tích nitơ theo Kjeldalh
P2O5 (%): theo phương pháp so màu
P2O5 dễ tiêu theo phương pháp Oniani
K2O(%) và K2O dễ tiêu: bằng phương pháp quang kế ngọn lửa
3.3.6.Phương pháp xử lý, phân tích số liệu
Số liệu thu thập được xử lý bằng phương pháp thống kê sử dụng phần mềm excel. Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 26 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế,xã hội của xã Việt Hùng – Đông Anh – Hà Nội 26 4.1.1 Điều kiện tự nhiên
Điều kiện kinh tế - xã hội
Chuyển dịch cơ cấu kinh tế:
Việc thay đổi cơ cấu kinh tế giữa các ngành của xã diễn ra vẫn còn chưa nhanh Hiện nay, cơ cấu ngành của xã như sau:
- Nông nghiệp chiếm 65% tổng giá trị sản xuất.
- Công nghiệp – dịch vụ - thương mại chiếm 35%. Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật
Ngành nông nghiệp chiếm tỷ trọng gần gấp đôi so với ngành công nghiệp và dịch vụ, khẳng định vai trò chủ đạo của nó trong nền kinh tế Nguồn thu nhập chính của người dân chủ yếu đến từ các sản phẩm nông sản Bên cạnh đó, ngành dịch vụ trong xã không chỉ tập trung vào việc buôn bán nông sản mà còn cung cấp các mặt hàng thiết yếu khác phục vụ đời sống hàng ngày của cộng đồng.
Sản xuất nông nghiệp tại xã Việt Hùng đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp thu nhập chính cho người dân địa phương Năm 2011, tổng sản lượng lương thực của xã đạt 3.695,8 tấn Ngoài lúa, xã còn trồng nhiều loại cây khác như lạc, ngô, đậu tương và rau xanh, góp phần tạo ra một lượng sản phẩm hàng hóa đáng kể.
Theo thống kê của UBND xã Việt Hùng năm 2011, tổng diện tích trồng cây lương thực có hạt là 393 ha, trong đó lúa chiếm 389,5 ha và ngô 3,5 ha Ngoài ra, diện tích trồng sắn là 0,5 ha, lạc 16,7 ha và các loại rau 2 ha Người dân thường sử dụng các giống lúa như Khang dân, Q5, C70, PC15, lúa lai, thuần thơm, Mộc tuyền và một số giống khác Các giống lúa lai được ưa chuộng nhất do năng suất cao, đạt tới 49 tạ/ha, nên được trồng phổ biến trong cộng đồng.
Vào năm 2011, dân số toàn xã đạt 15.619 người, với tỷ lệ gia tăng dân số tự nhiên là 1,72% Tổng số hộ gia đình trong xã là 4.116, được phân bố trong 6 thôn.
Bảng 3 Tổng hợp dân số các thôn của xã năm 2011
Thôn Số hộ Dân số
(Nguồn: UBND xã Việt Hùng)
Mật độ dân số phân bố không đều, thôn lớn nhất là thôn Đoài có 994 hộ với
Xã hiện có 3.709 nhân khẩu, trong đó thôn Lương Quán là thôn nhỏ nhất với 128 hộ và 506 nhân khẩu Sự chênh lệch này được lý giải bởi vị trí địa lý của các thôn; thôn Đoài có lợi thế về giao thương và giao thông, thu hút nhiều dân cư, trong khi thôn Lương Quán lại nằm xa trung tâm xã, dẫn đến mật độ dân cư thấp hơn.
Trên địa bàn xã, có 8 nhà trẻ mẫu giáo được phân bổ tại 6 thôn, trong đó thôn Đoài nổi bật với 2 nhà trẻ mẫu giáo được xây dựng.
Xã có một trường tiểu học và một trường trung học cơ sở nằm tại thôn Trung, cả hai trường đều được trang bị cơ sở vật chất hiện đại để đáp ứng nhu cầu dạy và học.
Xã có một trạm y tế tại thôn Đông, với diện tích 1800m2 Trạm y tế được xây dựng kiên cố, bao gồm đầy đủ các phòng khám, phòng điều trị, phòng sản, cùng với trang thiết bị y tế hiện đại và đầy đủ.
Việt Hùng có 45,7 ha đất các đường giao thông cả trong khu dân cư và ngoài đồng.
Trong những năm gần đây, Việt Hùng đã đầu tư mạnh mẽ vào việc nâng cấp hệ thống giao thông, bao gồm lát gạch đường làng và đổ đất cấp phối, giúp cải thiện chất lượng đường đi Nhìn chung, hệ thống giao thông hiện tại đáp ứng tốt nhu cầu vận chuyển hàng hóa và đi lại của người dân Tuy nhiên, tại một số khu vực, việc di chuyển vẫn gặp khó khăn do quy hoạch giao thông chưa hoàn chỉnh.
Việt Hùng sở hữu 59,92 ha đất thủy lợi với hệ thống thủy lợi đảm bảo cung cấp nước tưới vào mùa khô và thoát nước vào mùa mưa Tuy nhiên, một số khu vực vẫn gặp khó khăn trong việc tưới tiêu do hệ thống kênh mương chưa hoàn chỉnh.
Xã có 6 trạm điện với tổng dung lượng 158 KVA, cùng với hệ thống đường hạ thế đến từng ngõ, xóm, đáp ứng đầy đủ nhu cầu sử dụng điện cho sản xuất và sinh hoạt của người dân địa phương.
Qua thực trạng kinh tế xã hội của xã Việt Hùng cho thấy:
Kinh tế Việt Hùng đang trong trạng thái ổn định và phát triển liên tục, với sự chuyển dịch cơ cấu từ nông nghiệp sang chăn nuôi và trồng cây có giá trị kinh tế cao Hệ thống giao thông, thủy lợi và các công trình hạ tầng phục vụ sản xuất và đời sống đã được hoàn thiện đầy đủ Mặc dù dân số ngày càng tăng, tỷ lệ tăng dân số đã có xu hướng giảm dần.
Hạn chế: Hệ thống giao thông, thủy lợi ở một số xứ đồng còn chưa hoàn chỉnh, ảnh hưởng đến sản xuất. Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật
Hiện trạng phế thải nông nghiệp của xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội 32 1 Thành phần, khối lượng phế thải nông nghiệp
4.2.1 Thành phần, khối lượng phế thải nông nghiệp
Xã Việt Hùng có nghề nông chiếm 65% tổng giá trị sản xuất, với diện tích đất nông nghiệp chủ yếu được sử dụng để trồng lúa, ngô, lạc và các loại rau màu.
Chúng tôi đã sử dụng phiếu điều tra nông hộ và tiến hành khảo sát trực tiếp 120 hộ nông dân về diện tích canh tác, chủng loại cây trồng, cũng như lượng tàn dư thực vật sau thu hoạch Kết quả thu được đã được tổng hợp và trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 4: Kết quả điều tra thành phần, khối lượng phế thải đồng ruộng của 120 hộ dân xã Việt Hùng
Diện tích gieo trồng (ha)
Khối lượng phế thải (tấn/ ha)
Tổng phế thải đồng ruộng (tấn/năm)
(Nguồn: Phiếu điều tra nông hộ)
Trong một cuộc điều tra tại xã với 120 hộ dân, tổng số dân là 472 nhân khẩu, chiếm 3,03% tổng dân số xã, đã thải ra 1677,27 tấn phế thải hữu cơ trong một năm Lượng phế thải này rất lớn và nếu không có biện pháp xử lý hiệu quả, sẽ gây ra hậu quả nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe cộng đồng Trong số các loại phế thải từ sản xuất nông nghiệp, phế thải từ lúa (rơm rạ) chiếm tỷ lệ cao nhất, khoảng 98,23% tổng lượng phế thải hàng năm, tiếp theo là phế thải từ ngô, đậu tương, lạc và các loại rau.
Theo UBND xã Việt Hùng, tổng diện tích gieo trồng lúa trong năm (2 vụ) của xã đạt 149 ha Dưới đây là bảng số liệu chi tiết về diện tích, năng suất, sản lượng, thành phần và khối lượng phế thải đồng ruộng của xã.
Bảng 5: Thành phần, khối lượng phế thải đồng ruộng của xã Việt Hùng
Diện tích gieo trồng (ha)
Khối lượng phế thải (tấn/ ha)
Tổng phế thải đồng ruộng (tấn/năm)
(Nguồn: UBND xã Việt Hùng)
Trong một năm, lượng tàn dư thực vật trên đồng ruộng ở xã Việt Hùng thay đổi tùy theo loại cây trồng, với lúa có lượng tàn dư cao nhất đạt 82.942,94 tấn/năm (chiếm 99,94%), trong khi rau chỉ đạt 5,62 tấn/năm (chiếm 0,007%) Tổng khối lượng phế thải hàng năm của xã lên tới 82.993,29 tấn Nếu không có biện pháp quản lý và xử lý phù hợp, lượng phế thải này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống người dân trong xã.
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, cây trồng cần một lượng dinh dưỡng phù hợp với từng giai đoạn phát triển cụ thể Mỗi loại cây yêu cầu mức phân bón khác nhau, dẫn đến mức độ đầu tư cũng khác nhau Kết quả từ phiếu điều tra nông hộ cho thấy lượng phân bón hóa học sử dụng trong trồng trọt của 120 hộ được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 6: Lượng phân bón sử dụng trong nông nghiệp của 120 hộ dân xã Việt
Loại cây Lượng dùng (kg/ha/vụ) Chi phí (triệu đồng/ha)
Lân: 90 - 140 Kali: 60 - 90 Rau màu Đạm: 30 – 45
Theo bảng 6, hầu hết người dân hiện nay sử dụng phân bón hóa học cho cây trồng thay vì phân bón hữu cơ Mặc dù giá phân bón hóa học ngày càng tăng cao, người nông dân vẫn phải chi tiêu hàng triệu đồng mỗi vụ để mua phân bón, trong khi giá trị thóc, gạo, ngô và rau trên thị trường không tương xứng Thêm vào đó, các chuyên gia nông hóa học đã chỉ ra những bất cập trong việc sử dụng phân bón hóa học.
Hiệu suất sử dụng phân bón tại Việt Nam hiện nay còn thấp, với đạm chỉ đạt 30-45%, lân 40-45% và kali 40-50%, dẫn đến 60-65% lượng đạm, 55-60% lượng lân và 55-60% lượng kali không được cây trồng hấp thụ Một phần phân bón thất thoát do rửa trôi, gây ô nhiễm nguồn nước và không khí Do đó, cần tìm biện pháp giảm chi phí và lượng phân bón hóa học trong trồng trọt mà vẫn đảm bảo năng suất cao Sử dụng chế phẩm vi sinh vật (VSV) để xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp thành phân bón là giải pháp hiệu quả, vừa tiết kiệm chi phí vừa bảo vệ môi trường.
Ngoài việc sử dụng phân bón hóa học để tăng năng suất cây trồng, người dân còn phụ thuộc vào thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) như thuốc trừ sâu, thuốc trừ bệnh, thuốc trừ cỏ và một số loại thuốc kích thích tăng trưởng Theo thống kê của UBND xã Việt Hùng, 100% người dân trong xã sử dụng thuốc BVTV, bao gồm 14 loại thuốc trừ sâu, 9 loại thuốc trừ bệnh và 7 loại thuốc trừ cỏ Tuy nhiên, không phải tất cả các loại thuốc này đều được sử dụng, mà người dân chỉ chọn một số loại nhất định Các loại thuốc bảo vệ thực vật phổ biến mà người dân thường dùng được thể hiện trong bảng sau.
Bảng 7: Các loại thuốc BVTV được sử dụng chủ yếu trong xã Việt Hùng
Kg/ha Lít/ha Kg/ha Lít/ha
Lượng hóa chất bảo vệ thực vật mà người dân sử dụng đang ở mức cao, dẫn đến tồn dư trong nông sản và ô nhiễm môi trường, đặc biệt là nguồn nước Người dân thường dùng thuốc có đóng gói từ 10 – 100g, chủ yếu là 10g/gói, và một số dạng khác là 10-12ml Qua kiểm tra, khối lượng vỏ bao bì dao động từ 1,2 – 1,3g Trong quá trình trồng trọt, họ kết hợp sử dụng ba loại thuốc (trừ sâu, trừ bệnh, và trừ cỏ) Tính toán cho thuốc trừ sâu Alocbale 40EC, thuốc trừ bệnh Cavil 50SC và thuốc trừ cỏ Rada 600DD trên diện tích gieo trồng toàn xã (149 ha lúa và 11,7 ha hoa màu), lượng phế thải ước tính từ 49,6 kg/vụ đến 54,5 kg/vụ Đây là lượng phế thải nguy hại cần được xử lý đúng cách để bảo vệ môi trường và sức khỏe con người, nhưng hiện tại xã vẫn chưa có biện pháp thu gom và xử lý hiệu quả.
4.2.2 Kết quả điều tra hình thức xử lý phế thải đồng ruộng:
Sau khi tiến hành điều tra 120 hộ dân tại xã Việt Hùng về hình thức xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp, ta thu được bảng sau:
Bảng 8: Hình thức xử lý phế thải đồng ruộng của xã Việt Hùng
Hình thức sử dụng Số hộ (hộ) Tỷ lệ (%) Ủ 9 7,5 Đốt 94 78,2
Làm thức ăn gia súc 11 9,2
(Nguồn: Phiếu điều tra nông hộ)
Xã Việt Hùng có nhiều phương pháp xử lý phế thải đồng ruộng sau thu hoạch, trong đó phương pháp đốt rơm rạ được áp dụng phổ biến nhất, chiếm 78,2% trong số 120 hộ dân Người dân cho rằng đốt là cách xử lý nhanh chóng và tiết kiệm sức lao động Sau khi đốt, họ tận dụng tro để bón ruộng hoặc sử dụng cho các mục đích khác.
Việc sử dụng phế thải làm thức ăn gia súc chỉ chiếm 9,2%, cho thấy tỷ lệ này còn thấp Nguyên nhân chủ yếu là do số lượng gia súc chăn nuôi trong xã không nhiều Trước đây, trâu bò được nuôi chủ yếu để lấy sức kéo, nhưng hiện nay đã được thay thế bằng máy móc.
Biện pháp xử lý phế thải bằng ủ phân bón chỉ chiếm 7,5% do nông dân cho rằng quá trình này tốn thời gian và công sức, trong khi chất lượng phân ủ chưa cao Hiện nay, người dân chủ yếu sử dụng phân bón hóa học vì tiết kiệm thời gian và mang lại hiệu quả nhanh chóng trong trồng trọt.
Chỉ có 5,1% người dân sử dụng các biện pháp không hợp lý như vứt bỏ phế thải bừa bãi trên đồng ruộng hoặc trên lề đường, gây cản trở giao thông Hành động này không chỉ làm mất mỹ quan môi trường mà còn tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng.
4.2.3 Kết quả điều tra hình thức quản lý phế thải đồng ruộng
Hiện tại, việc quản lý phế thải nông nghiệp tại xã chủ yếu do các hộ gia đình tự thực hiện Qua khảo sát và phỏng vấn nông hộ, chúng tôi nhận thấy tình hình quản lý phế thải đồng ruộng của các hộ gia đình có nhiều điểm cần cải thiện.
Bảng 9: Tình hình quản lý phế thải đồng ruộng của xã Việt Hùng
Quản lý Thu gom Phân loại
(Nguồn: Phiếu điều tra nông hộ)
Những thuận lợi, khó khăn trong công tác thu gom xử lý phế thải đồng ruộng tại xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, thành phố Hà Nội 39 1 Thuận lợi
Xã Việt Hùng có diện tích tự nhiên 834,30 ha, trong đó 475,23 ha là đất nông nghiệp Việc sản xuất nông nghiệp theo mùa giúp thu gom và xử lý phế thải hiệu quả hơn.
Hệ thống giao thông đường làng rộng rãi, được trải nhựa hoặc bê tông, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu gom và vận chuyển phế thải đồng ruộng sau thu hoạch để xử lý hiệu quả.
Trình độ học vấn ở đây khá cao nên người dân dễ dàng tiếp thu các hướng dẫn về thu gom và xử lý phế thải.
Người dân thường ngần ngại trong việc thay đổi thói quen đốt tàn dư thực vật, mặc dù họ nhận thức rõ rằng phương pháp này không hiệu quả Sự kháng cự đối với việc áp dụng các hình thức xử lý khác vẫn tồn tại, cho thấy một thách thức trong việc chuyển đổi sang các giải pháp bền vững hơn.
Biện pháp đốt hoặc thải bỏ tàn dư thực vật thường nhanh chóng và dễ thực hiện, trong khi phương pháp ủ lại đòi hỏi nhiều thời gian và công sức, khiến người dân ngần ngại áp dụng.
Hiệu quả của phân hữu cơ không nhìn thấy ngay sau khi sử dụng như phân NPK.
Phương pháp xử lý phế thải thành phân hữu cơ chỉ phù hợp với những hộ nông dân có đủ điều kiện về nhân công và kinh tế, đồng thời có ý thức quan tâm đến môi trường và chất lượng nông sản Tuy nhiên, nhiều nông dân vẫn chưa nhận thức được những tác động lâu dài đến môi trường từ các hoạt động của mình.
Xây dựng đống ủ theo quy trình B2004 – 32 – 66 trên rơm rạ và tái chế thành phân hữu cơ 40 1 Đánh giá chất lượng của chế phẩm
4.4.1 Đánh giá chất lượng của chế phẩm:
Kết quả phân tích chất lượng chế phẩm vi sinh vật được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 10: Chất lượng chế phẩm vi sinh vật
Các chỉ tiêu Đơn vị
Chế phẩm dạng chất mang
Mật độ vi sinh vật hữu hiệu CFU/g 8,5.10 8 9,1.10 9 >10 8
Kết quả kiểm tra chất lượng cho thấy chế phẩm vi sinh vật theo quy trình của Trường ĐH Nông nghiệp Hà Nội đạt tiêu chuẩn TCVN, vì vậy sản phẩm này hoàn toàn phù hợp để sử dụng.
4.4.2 Xây dựng đống ủ và tái chế sau khi ủ
Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã thiết kế hai đống ủ: một đống ủ đối chứng, sử dụng phương pháp đánh đống tự nhiên mà không bổ sung chế phẩm vi sinh vật, và một đống ủ thí nghiệm, được xây dựng theo đúng quy trình của đề tài B2004-32-66.
Nguyên liệu cần để xử lý 200 kg rơm rạ gồm có:
- Chế phẩm vi sinh vật dạng dịch: 0,5 lít
- Chế phẩm vi sinh vật dạng chất mang: 1 kg
- Supe lân: 0,5 kg; kaliclorua: 0,2kg
- Phân chuồng (phân gà): 3 kg Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật
Sau khi thu hoạch, việc thu gom phế phụ phẩm nông nghiệp ngay trên đồng ruộng là rất quan trọng, giúp loại bỏ các tạp chất như vỏ chai, túi ni lông, gạch, đá Đặc biệt, phế phụ phẩm nông nghiệp không cần phải băm nhỏ trước khi tiến hành xử lý, điều này giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong quá trình quản lý chất thải nông nghiệp.
1.Trộn đều phế phụ phẩm nông nghiệp với phân gia súc, gia cầm.
2 Rắc đều vôi bột vào đống ủ
3 Rắc đều lân, kali vào đống ủ
4 Với đống ủ đối chứng: Bổ sung nước vào phế phụ phẩm để đạt độ ẩm 50-60% Với đống ủ thí nghiệm: Rắc đều chế phẩm dạng bột vào đống ủ Hòa chế phẩm dạng dịch với nước sạch và phun vào đống ủ để độ ẩm của đống ủ vào khoảng 50- 60%.
5 Trộn đều sao cho các chất đồng đều trong đống ủ
6 Dùng cào, cuốc đánh thành đống rộng khoảng 2m cao 1,5m
7 Dùng bùn trát kín hoặc dùng ni long, tăng, bạt phủ kín bên ngoài
- Kiểm tra nhiệt độ hàng ngày vào những giờ nhất định.
- Ủ từ 30 đến 50 ngày, rồi tái chế thành phân hữu cơ.Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật
Sơ đồ 3: Quy trình xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng
4.4.3 Kết quả phân tích các chỉ tiêu đống ủ:
4.4.3.1 Diễn biến nhiệt độ của đống ủ:
Nhiệt độ trong quá trình ủ là yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến sự phân giải chất hữu cơ Nhiệt độ cao giúp diệt mầm cỏ dại và vi sinh vật có hại, đồng thời giảm lượng nước trong nguyên liệu tươi, từ đó thúc đẩy quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ nhanh chóng hơn.
Theo dõi nhệt độ đống ủ trong vòng 40 ngày cho ta số liệu được thể hiện qua bảng sau:
Thu gom tàn dư thực vật
(xử lý loại bỏ tạp chất) Đống ủ
Theo dõi diễn biến nhiệt độ đống ủ
Bổ sung phụ gia NPK
Bổ sung nước đảm bảo độ ẩm 40-70% Đống ủ sau 30-
Tái chế thành phân hữu cơ
Bổ sung NPK và các phụ gia (nếu cần)
Sử dụng Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật
Bảng 11: Diễn biến nhiệt độ đống ủ Thời gian ủ
Phế thải rơm rạ CTTN ( 0 C) CTĐC ( 0 C)
Khi thiết kế và che kín đống ủ, vi sinh vật trong chế phẩm cùng với vi sinh vật có sẵn bắt đầu phân hủy phế phụ phẩm nông nghiệp, dẫn đến việc gia tăng nhiệt độ trong đống ủ.
Từ ngày thứ hai trở đi, nhiệt độ của đống ủ bắt đầu tăng nhanh, đạt ngưỡng cực đại sau 3-7 ngày Đống ủ xử lý bằng chế phẩm vi sinh vật có nhiệt độ cực đại đạt 65°C sau 6 ngày, trong khi đống ủ đối chứng chỉ đạt 55°C sau 8 ngày Sau khi đạt nhiệt độ cực đại, nhiệt độ của các đống ủ giảm dần cho đến khi bằng nhiệt độ ngoài trời, tạo điều kiện cho vi sinh vật ưa ấm tiếp tục phân giải các chất hữu cơ thành hoai mục, có thể sử dụng làm phân hữu cơ cho cây trồng Sau 40 ngày ủ, nhiệt độ của đống ủ thực nghiệm là 25°C, trong khi đống ủ đối chứng là 29°C.
Phế thải rơm rạ CTTN ( 0C)
Phế thải rơm rạ CTĐC ( 0C)
Hình 1: Diễn biến nhiệt độ trong đống ủ
4.4.3.2 Chất lượng đống ủ sau xử lý
Quy trình ủ phế phụ phẩm nông nghiệp có hiệu quả rõ rệt qua hàm lượng photpho, kali, nitơ và OC (%) Việc đánh giá các tiêu chí này ở đống ủ rơm rạ được thực hiện trước và sau khi xử lý, với số liệu chi tiết được trình bày trong bảng 9.
Bảng 12: Chất lượng đống ủ sau xử lý
Trước khi ủ Sau khi ủ Đống ủ ĐC Đống ủ TN pH 6,50 6,72 6,85
Sau khi tiến hành ủ được 40 ngày thì hiệu quả của quy trình ủ phế thải rơm rạ bằng chế phẩm vi sinh vật như sau:
Đống ủ rơm rạ được xử lý bằng chế phẩm VSV có màu nâu đen, tơi xốp và dễ vỡ vụn Giá trị pH đạt 6,85, cao hơn 0,13 so với đống ủ đối chứng và 0,35 so với trước khi ủ Với pH = 6,85, nằm trong khoảng trung tính, đống ủ này rất phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng mà không làm chua đất.
Sau 40 ngày ủ, độ hoai của chất thải nông nghiệp (CTTN) đạt 80%, trong khi chất thải động vật (CTĐC) chỉ đạt 50% Điều này cho thấy rơm rạ sau 40 ngày ủ có thể được tái chế thành phân hữu cơ cho cây trồng nếu là CTTN, trong khi CTĐC cần thêm 50 – 110 ngày nữa để đạt đủ độ hoai Kết quả này chứng minh rằng vi sinh vật (VSV) được tuyển chọn trong chế phẩm đã giúp rút ngắn thời gian ủ.
Chỉ số OC (%) là thước đo hàm lượng carbon hữu cơ trong mẫu Sau 40 ngày ủ, OC% giảm rõ rệt: từ 26,36% ban đầu xuống còn 18,96% ở đống ủ đối chứng (giảm 7,4%) và chỉ còn 14,56% ở đống ủ thí nghiệm (giảm 11,8%) Sự giảm này chứng minh rằng trong quá trình ủ, các vi sinh vật đã phân hủy và chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành dạng dễ tiêu hóa.
VSV (vi sinh vật) đóng vai trò quan trọng trong việc sử dụng và giải phóng CO2 Trong quá trình chuyển hóa chất hữu cơ, CTTN (công nghệ tái chế tự nhiên) diễn ra nhanh hơn so với CTĐC (công nghệ xử lý chất thải), điều này giúp rút ngắn thời gian ủ.
Sau 40 ngày ủ, hàm lượng Nitơ (N%) trong đống ủ đối chứng tăng từ 0,8% lên 0,95%, trong khi ở đống ủ thí nghiệm, N% tăng lên 1,14% Điều này cho thấy hàm lượng N% ở đống ủ thí nghiệm cao gấp 1,2 lần so với đống ủ đối chứng Sự gia tăng này được giải thích bởi sự hoạt động của các vi sinh vật (VSV) cố định Nitơ trong quá trình ủ, góp phần nâng cao hàm lượng N%.
Hàm lượng P2O5 trong đống ủ trước khi ủ là 1,05%, tăng lên 1,15% sau khi ủ ở đống ủ đối chứng và đạt 1,37% ở đống ủ thí nghiệm Đặc biệt, hàm lượng K2O trong đống ủ thí nghiệm đạt 2,05%, cao gấp 1,1 lần so với đống ủ đối chứng và gấp 1,27 lần so với mức trước khi ủ.
Việc ủ phế phụ nông nghiệp bằng chế phẩm VSV đã rút ngắn thời gian ủ rơm rạ từ 3-4 tháng xuống chỉ còn 40 ngày, đồng thời nâng cao chất lượng phân ủ Điều này mang lại ý nghĩa quan trọng trong việc tái sử dụng các phế phụ phẩm nông nghiệp, biến chúng thành nguồn phân hữu cơ tại chỗ, phục vụ cho việc bón cho cây trồng trong vụ kế tiếp.
Đề xuất một số giải pháp quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng 46 1 Giải pháp về cơ chế chính sách
Dựa trên nghiên cứu và tài liệu tham khảo, cùng với kết quả điều tra tại xã Việt Hùng, huyện Đông Anh, Hà Nội, tôi đề xuất một số giải pháp hiệu quả cho công tác quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng, phù hợp với điều kiện địa phương.
4.5.1 Giải pháp về cơ chế chính sách
Chính sách đào tạo và bồi dưỡng cho đội ngũ làm công tác bảo vệ môi trường ở cấp huyện, xã, cũng như cán bộ thôn xóm và lao động trực tiếp là rất cần thiết Điều này không chỉ nâng cao năng lực chuyên môn mà còn góp phần bảo vệ môi trường hiệu quả hơn.
Chính sách cho vay ưu đãi và hỗ trợ nguồn vốn là rất quan trọng để giúp người nông dân tiếp cận các giống cây trồng và vật nuôi chất lượng cao, đồng thời áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất.
4.5.2 Giải pháp về quản lý
Tăng cường công tác quản lý nhà nước về bảo vệ môi trường
Cần củng cố và tăng cường bộ máy cán bộ chuyên trách bảo vệ môi trường cấp xã, tổ chức bồi dưỡng kiến thức nghiệp vụ cho đội ngũ cán bộ trong lĩnh vực này Đồng thời, cần nâng cao năng lực quản lý và các điều kiện cần thiết để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống quản lý môi trường từ cấp huyện đến cấp xã.
Tổ chức tuyên truyền về luật môi trường và các văn bản liên quan nhằm nâng cao nhận thức cộng đồng về bảo vệ môi trường Các hoạt động này được thực hiện qua phương tiện thông tin đại chúng, hội nghị và tập huấn, đặc biệt chú trọng đến trách nhiệm của người dân trong việc bảo vệ môi trường.
Tổ chức phát động phong trào toàn dân tham gia bảo vệ môi trường, xây dựng mô hình thôn, xóm và các hộ gia đình sạch về rác thải Mục tiêu là đạt tiêu chuẩn môi trường, hàng năm sẽ bình xét và có chính sách khen thưởng cho các đơn vị, hộ gia đình thực hiện tốt công tác bảo vệ môi trường.
Để nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp, cần kiểm soát chặt chẽ việc sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và thức ăn chăn nuôi Nông dân nên hạn chế sử dụng phân hóa học và hóa chất bảo vệ thực vật, đồng thời tăng cường áp dụng phân hữu cơ cùng các sản phẩm sinh học Việc áp dụng biện pháp phòng trừ sâu bệnh bằng phương pháp sinh học và các biện pháp phòng trừ tổng hợp cũng rất quan trọng để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.
Để quản lý tốt nguồn phế thải đồng ruộng thì phải quan tâm đến đầu vào của quá trình sản xuất nông nghiệp
Chọn giống cây trồng tốt là một cách hiệu quả để giảm thiểu chất thải ô nhiễm Việc lựa chọn các giống có sức đề kháng cao không chỉ tăng tỷ lệ cây sống mà còn hạn chế phế phụ phẩm trong quá trình sinh trưởng Năng suất cao từ những giống cây này giúp giảm tỷ lệ phế phụ phẩm so với nông sản sau thu hoạch, góp phần bảo vệ môi trường.
Ngoài ra, việc chọn giống cây trồng tốt sẽ không phải dùng nhiều các HCBVTV, do vậy giảm được lượng chất thải rắn nguy hại phát sinh.
Trong sản xuất nông nghiệp, cần hướng dẫn nông dân thực hiện canh tác theo hướng đầu tư thâm canh và áp dụng các biện pháp cải tạo đất, nhằm nâng cao chất lượng đất và giảm diện tích đất bị thoái hóa Việc áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật trong trồng trọt và chăn nuôi, đồng thời hạn chế lạm dụng hóa chất, sẽ giúp giảm lượng bao bì sử dụng Ngoài ra, cần có các biện pháp thu gom triệt để phế phụ phẩm từ trồng trọt và phân động vật để tránh ô nhiễm môi trường.
Để bảo vệ môi trường, cần tăng cường giáo dục ý thức cho người dân về việc xử lý chất thải Việc thu gom triệt để phế thải và không đổ bừa bãi phụ phẩm nông nghiệp ra sông ngòi là rất quan trọng Ngoài ra, cần tận dụng tối đa các chất thải có thể tái sử dụng để giảm thiểu ô nhiễm.
4.5.3 Giải pháp công nghệ xử lý a Sử dụng phương pháp Biogas để xử lý phế thải đồng ruộng thu khí mêtan làm chất đốt phục vụ cho sinh hoạt của gia đình
Phế thải đồng ruộng như rơm rạ và thân lá thực vật là nguồn nguyên liệu tiềm năng cho sản xuất khí sinh học, đặc biệt là khí mêtan Đối với các hộ nông dân chăn nuôi vừa và nhỏ, khi lượng phân chuồng không đủ cho hầm biogas, việc kết hợp với phế thải sau thu hoạch có thể mang lại hiệu quả cao Mặc dù phế thải thực vật có tỷ lệ C/N không đồng đều và nghèo Nitơ, nhưng chúng lại giàu xenluloza Để tối ưu hóa quá trình lên men sản xuất khí sinh học, cần băm nhỏ hoặc nghiền phế thải thực vật nhằm tăng cường tiếp xúc với vi khuẩn, đồng thời bổ sung nguyên liệu giàu Nitơ như nước tiểu hoặc phân động vật Sự kết hợp giữa phân động vật và các phế thải rắn như rơm rạ tạo ra môi trường lý tưởng cho quá trình lên men kỵ khí.
Phương pháp xử lý phế thải hữu cơ và chất thải chăn nuôi không chỉ mang lại lợi ích môi trường mà còn tạo ra hiệu quả kinh tế cao, cải thiện đời sống cho người dân Sản phẩm chính từ hầm Biogas là khí mêtan, một nguồn năng lượng sạch có thể sử dụng làm chất đốt cho sinh hoạt gia đình, giúp giảm thời gian nấu nướng và khói bụi, đảm bảo sức khỏe cho người nội trợ Ngoài ra, bùn thải từ hầm Biogas được sử dụng làm phân bón an toàn và chất lượng, hạn chế sự phát triển của côn trùng, giảm dịch hại từ 70-80%, bảo vệ sức khỏe người nông dân và nâng cao năng suất cũng như chất lượng cây trồng.
Trong những năm qua, nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vi sinh vật vào việc xử lý và tái chế phế thải đồng ruộng đã đem lại thành công trong sản xuất phân bón hữu cơ sinh học Tuy nhiên, việc sử dụng phân bón hữu cơ trong nông nghiệp vẫn còn hạn chế, trong khi lạm dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật đã dẫn đến thoái hóa đất, bạc màu và giảm năng suất cây trồng Thêm vào đó, biến động bất lợi của thị trường vật tư và phân bón đã ảnh hưởng tiêu cực đến đời sống người dân Do đó, tôi đề xuất áp dụng giải pháp này tại địa phương để cải thiện tình hình.
Phân hữu cơ vi sinh được tạo ra từ quá trình lên men vi sinh của phế thải nông nghiệp như rơm rạ, bèo tây, bã mía và bã sắn Sau 45 ngày ủ, phế thải này sẽ trở thành hỗn hợp tơi xốp, màu nâu đen, không có mùi hôi thối, rất phù hợp để bón cho cây lúa và cây màu vụ đông Quy trình công nghệ xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng bằng chế phẩm vi sinh vật theo đề tài B2004 – 32 – 66 giúp tăng cường hiệu quả phân hủy các hợp chất hữu cơ, từ đó nâng cao hiệu quả xử lý tàn dư thực vật.
PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ