xác định một số chủng nấm phân hủy trong quá trình ủ compost ứng dụng thúc đẩy nhanh quá trình ủ

Trong đóbiện pháp được ưu tiên hàng đầu hiện nay để xử lý chất thải là sử dụng biện pháp phânhuỷ sinh học, có hai phương pháp phân huỷ sinh học của chất thải hữu cơ là chế biếncompost hi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN HIẾN

KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

ỨNG DỤNG THÚC ĐẨY NHANH QUÁTRÌNH Ủ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN HIẾN

KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

ỨNG DỤNG THÚC ĐẨY NHANH QUÁTRÌNH Ủ

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trần Phú

Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Thị Thanh Hòa

TP HỒ CHÍ MINH – 2023

MỞ ĐẦU

1.Lý do chọn đề tài

Việt Nam đang trên đường hội nhập kinh tế thế giới, nên đòi hỏi phải nỗ lực rấtnhiều để triển kinh tế, xã hội và vấn đề bảo vệ môi trường Ngoài phát triển các ngànhcông nghiệp khác thì ngành chế biến lương thực thực phẩm đóng vai trò quan trọngtrong thị trường trong nước và thế giới.

Vấn đề đặt ra hiện nay là có rất nhiều biện pháp xử lý rác thải hiệu quả và khônggây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng rác thành sản phẩm có giá trị kinh tế Trong đóbiện pháp được ưu tiên hàng đầu hiện nay để xử lý chất thải là sử dụng biện pháp phânhuỷ sinh học, có hai phương pháp phân huỷ sinh học của chất thải hữu cơ là chế biếncompost hiếu khí và phân huỷ kỵ khí, trong đó chế biến compost hiếu khí là ít tốnkém, sản phẩm của quá trình là compost có thể làm phân bón Bên cạnh đó, nhiệt độtrong hệ thống có thể cho phép loại được các mầm bệnh, do đó quá trình làm compostđược đánh giá là ít ảnh hưởng tới môi trường và nhất là phù hợp với các quy luật tựnhiên, có thể tái sử dụng để làm phân bón cho nông nghiệp.

Sản xuất phân compost giúp diệt các mầm bệnh nguy hiểm vì trong quá trình phânhủy sinh học, nhiệt độ trong hầm ủ gia tăng làm tiêu hủy các trứng, ấu trùng, vi khuẩntrong chất thải Phân compost sử dụng an toàn hơn phân tươi.

Trong quá trình ủ phân compost, chất thải hữu cơ có thể chuyển thành phân hữucơ hữu ích là vì quá trình phân hủy được tăng cường và tăng tốc bởi tối ưu hóa cácđiều kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật.Các loại vi sinh vật tham gia trong

quá trình ủ phân compost gồm có vi khuẩn (E.coli, Bacillus stearothermophilus,

Brevibacillus brevis), nấm (Aspergillus fumigatus, Pennicilliumsp, Tricoderma sp),

men và actinomycetes (khuẩn tia) (Hiền, P T T., & Trang, P T P (2022) PHÂNLẬP VÀ TUYỂN CHỌN MỘT SỐ VI SINH VẬT TỪ PHÂN VOI ỨNG DỤNG

TRONG XỬ LÍ VỎ CÂY NHA ĐAM TẠO THÀNH PHÂN COMPOST Tạp chí

Khoa học, 19(3), 481.), (Ryckeboer, J., Mergaert, J., Vaes, K., Klammer, S., DeClercq, D., Coosemans, J., & Swings, J (2003) Một cuộc khảo sát về vi khuẩn và

nấm xảy ra trong quá trình ủ phân và tự làm nóng Biên niên sử vi sinh , 53 (4),

giúp thúc đẩy quá trình phân hủy compost diễn ra nhanh hơn và từ đó có thể ứng dụngvào việc tạo chế phẩm vi sinh phân hủy chất thải hữu cơ Đó là lý do chúng em chọnđề tài này.

2.Mục tiêu của đề tài

Xác định chủng nấm trong giai đoạn pha ưa nhiệt khoảng giúp thúc đẩy quá trìnhphân hủy trong quá trình làm compost.

3.Nội dung nghiên cứu

- Lấy mẫu phân tích chỉ tiêu đầu vào như : độ ẩm, hàm lượng CHC, pH, hàmlượng C, N.

- Lắp đặt mô hình ủ compost

- Xem xét tốc độ phân hủy thông qua các chỉ tiêu: nhiệt độ, độ sụt lún, pH, độ ẩmtrong quá trình ủ.

- Lấy mẫu trong giai đoạn pha ưa nhiệt để phân tích chủng vi sinh vật

- Phân lập một số chủng nấm từ mẫu ủ compost

- Định danh các dòng nấm phân lập được: Định danh thông qua hình thái và địnhdanh thông qua sinh học phân tử.

4.Phương pháp nghiên cứu

-Phương pháp thực nghiệm: làm thực nghiệm ủ compost.

-Phương pháp thống kê: tính toán các biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, hàmlượng C,N trong quá trình ủ.

-Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả thu được sau quá trình ủ.

5.Ý nghĩa thực tiễn

- Chế tạo chế phẩm vi sinh phân hủy chất hữu cơ làm compost.

- Rút ngắn ngày chế tạo compost cho các nhà máy sản xuất phân hữu cơ và mô

hình ủ compost tại hộ gia đình.

- Góp phần bảo vệ môi trường, nâng cao đời sống kinh tế.

- Compost tạo ra có thể ứng dụng trực tiếp cho nông nghiệp.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ Ủ PHÂN COMPOST VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNHHƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH

1.1Khái niệm về compost

Compost là các chất hữu cơ đã được phân hủy và tái chế thành một loại phân bónđể cải tạo đất Phân hữu cơ là một thành phần quan trọng trong nền nông nghiệp hữucơ.

Ủ compost được hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất thải hữu cơdễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định dưới sự tác động và kiểm soát của conngười, sản phẩm giống như mùn được gọi là compost Quá trình diễn ra chủyếu giốngnhư phân hủy trong tự nhiên, nhưng được tăng cường và tăng tốc bởi tối ưu hóa cácđiều kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật.

Theo cách đơn giản, quá trình ủ được hiểu đơn giản là làm ẩm một phần chất hữucơ hay còn gọi là chất thải màu xanh (như lá, chất thải thực phẩm) và chờ đợi cho cácvật liệu bị phá hủy thành mùn sau một thời gian vài tuần hoặc vài tháng Hiện nay, ủphân là một phương pháp gồm nhiều bước, các quy trình được giám sát chặt chẽ vớicác thông số đầu vào được kiểm tra như nước, không khí, carbon và vật liệu giàu nitơ.Quá trình phân hủy được hỗ trợ bởi việc nghiền nhỏ các thực vật thô, thêm nước vàđảm bảo thông khí thích hợp bằng cách thường xuyên xáo trộn Giun và nấm tiếp tụchỗ trợ phá hủy các vật liệu Vi khuẩn cần oxy để phát triển (vi khuẩn hiếu khí) và nấmquản lý các quá trình hóa học bằng cách kiểm soát các đầu vào như nhiệt, khí carbondioxide và amoni Amoni (NH4) là dạng nitơ được sử dụng bởi các nhà máy Khiamoni có sẵn không được sử dụng bởi các nhà máy nó tiếp tục được chuyển đổi do vikhuẩn, tạo thành nitrat (NO3) thông qua quá trình nitrat hóa.

Phân hữu cơ rất giàu chất dinh dưỡng Nó được sử dụng trong các khu vườn, cảnhquan, vườn cây và nông nghiệp Các phân hữu cơ có lợi cho đất bằng nhiều cách, baogồm như là điều hòa đất, làm phân bón, bổ sung các chất mùn quan trọng hoặc axithumic, và như là một loại thuốc trừ sâu tự nhiên cho đất.

1.2Các quá trình diễn ra trong phân hủy hiếu khí CTR hữu cơ

Quá trình phân hủy chất thải xảy ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và sảnphẩm trung gian Ví dụ quá trình phân hủy protein bao gồm các bước:

Protein => protides => amino acids => hợp chất ammonium => nguyên sinhchất của vi khuẩn và N hoặc NH3

Đối với carbonhydrates, quá trình phân hủy xảy ra theo các bước sau:

Carbonhydrate => đường đơn => acids hữu cơ => CO2 và nguyên sinh chấtcủa vi khuẩn.

Chính xác những chuyển hóa hóa sinh chuyển ra trong quá trình composting vẫnchưa được nghiên cứu chi tiết.

1.3Cơ chế hình thành phân compost

Các giai đoạn khác nhau trong qúa trình ủ compost có thể phân biệt theo biếnthiên nhiệt độ như sau: (Oshins et al., 2022)

- Pha thích nghi (latent phase) là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với

môi trường mới.

- Pha tăng trưởng (growth phase) đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá

trình phân hủy sinh học đến ngưỡng nhiệt độ mesophilic.

- Pha ưa nhiệt (thermophilic phase) là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất Đây là

giai đoạn ổn định hóa chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất Phảnứng hóa sinh này được đặc trưng bằng các phương trình trong trường hợp làm phâncompost hiếu khí và kị khí như sau:

CONHS + O2 + VSV hiếu khí => CO2 + NH3 + sp khác + năng lượngCOHNS +O2 +VSV kị khí => CO2 +H2S +NH3 + CH4 + sp khác + năng lượng - Pha trưởng thành (maturation phase) là giai đoạn nhiệt độ đến mức mesophilicvà cuối cùng bằng nhiệt độ môi trường Quá trình lên men lần thứ hai xảy ra chậm vàthích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (là quá trình chuyển hóa các phức chấthữu cơ thành mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ …) và cuối cùng thành mùn

Các phản ứng nitrate hóa, trong đó ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổnđịnh hóa chất thải như trình bày ở 2 phương trình trên) bị oxy hóa sinh học tạothành nitrit (NO2) và cuối cùng thành nitrate ( NO3-) cũng xảy ra như sau:

NH4+ + 3/2 O2 NO2- + 2H+ + H2ONO2- + ½ O2 NO3-

Kết hợp hai phương trình trên, quá trình nitrate diễn ra như sau:NH4+ + 2O2 NO3- + 2H+ + H2O

Hình 1.1: Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ hiếu khí ( Nguồn: Chowdhuryet al., 2013 )

Chất thải hữu cơ (bao gồm carbon, chemical enegy, protein, nitrogen)

Khoáng chất (bao gồm nito và các chất dinh dưỡng khác)Nước

Vi sinh vậtNguyên liệu thô

Hoàn thành ủ phân compost

Vì NH4+ cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho quá trìnhtổng hợp trong mô tế bào:

NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O  C5H7NO2 + 5O2

Phương trình phản ứng nitrate hoá tổng xảy ra như sau:

22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- 21 NO3- + C5H7NO2 + 20 H2O + 42H+.Quá trình phân hủy hiếu khí CTR bao gồm 3 giai đoạn chính sau:

Giai đoạn nhiệt độ trung bình: kéo dài trong một vài ngày.

Giai đoạn nhiệt độ cao: có thể kéo dài từ một vài ngày đến một vài tháng.Giai đoạn làm mát và ổn định: kéo dài vài tháng.

Trong quá trình phân hủy hiếu khí, ứng với từng giai đoạn ủ khác nhau, các loạivi sinh vật ưu thế cũng khác nhau Quá trình phân hủy ban đầu do các vi sinh vật chịunhiệt trung bình chiếm ưu thế, chúng sẽ phân hủy nhanh các hợp chất dễ phân hủy sinhhọc

Riêng trong giai đoạn hiếu khí, nhiệt độ cao làm tăng quá trình phân hủy protein,chất béo và hydrocarbon phức hợp như xenlulo và henmixenlulo Sau giai đoạn này,nhiệt độ của quá trình sẽ giảm từ từ và các vi sinh vật chịu nhiệt trung bình lại chiếmưu thế trong giai đoạn cuối.

Dựa vào sự biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ hiếu khí nhiệt độ đạt giá từ trịcao nhất là 60oC.

Giá trị pH trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phânrác Các vi sinh vật, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ.Trong giai đầu của quá trình ủ phân rác, các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảmpH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phân hủy lignin vàcellulose Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân rác Nếu hệthống trở nên yếm khí, việc tích tụ các acid có thể làm pH giảm xuống đến 4,5 và gâyảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật.

Hình 1.2: Các nhân tố tham gia phân hủy compost

1.4Các hình thức ủ compost

1.4.1 Phương pháp ủ theo luống dài và cấp khí bằng xáo trộn

Trong phương pháp này, vật liêụ ủ được sắp xếp theo luống dài vàhẹp, không khí được cung cấp tới hê ̣thống theo con đường tự ̣ nhiên Cácluống Compost được xáo trộn bằng cách di chuyển luống Compost với xexúc hoặc xe trộn chuyên dụng.

 Cần nhiều nhân công.

 Thời gian ủ dài (3 – 6 tháng).

 Do sử dụng thổi khí tự động nên khó quản lý , đặc biệt là khó kiểm soátnhiệt độ và mầm bệnh.

 Xáo trộn luống Compost thường gây thất thoát Nitơ và gây mùi. Quá trình ủ có thể bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.

 Cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và vật liệu tạo cấu trúc nàykhó tìm hơn so với các phương pháp khác.

1.4.2 Phương pháp ủ theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức

Với phương pháp này, vật liệu ủ chất thải được sắp xếp thành đốnghoặc luống dài Không khí được cung cấp tới hê ̣thống bằng quạt thổi khíhoặc bơm nén khí và hê ̣thống phân phối khi ́hoặc sàn phân phối khí.

- Hê ̣thống phân phối khí dễ bị tắt nghẽn, cần bảo trì thường xuyên.

- Chi phí bảo trì hệ thống và năng lượng thổi khí làm chi phí của phươngpháp này cao hơn thổi khí thụ động

1.4.3 Phương pháp ủ trong thùng Container

Là phương pháp mà vật liệu ủ được chứa trong Container, túi đựng hoặc trong

nhà Thổi khía cưỡng bức thường được sử dụng cho phương pháp này

Ưu điểm

 Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết.

 Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt hơn. Thời gian ủ ngắn hơn so với phương pháp ủ ngoài trời. Nhu cầu sử dụng đất nhỏ hơn các phương pháp khác. Chất lượng phân Compost tốt.

Nhược điểm

 Vốn đầu tư cao.

 Chi phí vận hành và bảo trì hê ̣thống cao. Thiết kế phức tạp và đòi hỏi trình độ cao.

1.4.4 Phương pháp ủ theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên)

Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó nguyênliệu ủ compost được sắp xếp theo các luống dài, hẹp và được đảo trộn theomột chu kỳ nhất định nhằm cấp khí cho luống ủ.

Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1mđến 3,5m Chiều rộng luống ủ thay đổi từ1,5 đến 6m.

Không khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tựnhiên như: khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt.

Tốc độ làm thoáng khí phụ thuộc độ xốp của đống ủ.

Đảo trộn sẽ làm cho nguyên liệu ủ được trộn đều, tạo lại độ xốp của đốngủ, loại trừ các khoảng trống tạo ra bởi sự phân hủy và sa lắng.

 Dễ sinh khí có mùi hôi do quá trình kỵ khí diễn ra bên trong luống ủ.

1.5Một số công nghệ chế biến phân hữu cơ điển hình1.5.1 Hệ thống Composting Lemna

Hệ thống làm phân Composting Lemna là một công nghệ kỹ thuật kín đượccấp bằng sáng chế độc quyền Công nghệ Lemna sử dụng các bao ủ có hàm lượng

CTR Trạm kiểm tra Tiếp nhận CTR Phân loại Cắt

TrộnỦ trong bao

Không khí

Sàng lọcPhân thành phẩm

Đóng gói

Chất phụ gia

polythene thấp để chứa và bảo vệ rác hữu cơ có thổi khí nhằm mục đích đẩy nhanhquá trình compost tự nhiên để sản xuất ra phân bón hữu cơ chất lượng cao Từkhâu xử lý nguyên liệu đầu vào cho đến giai đoạn sản xuất cuối cùng thành phẩmCompost hữu cơ và các sản phẩm phụ khác có thể bán được, thì việc thiết kế quytrình và chất lượng thiết bị tiên tiến được sử dụng trong Hệ thống CompostingLemna luôn đảm bảo được sự kiểm soát đáng tin cậy quy trình xử lý

Hệ Thống Composting Lemna có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuậtcomposting khác Những ưu điểm này bao gồm:

 Các bao là những ống chứa hiệu quả, chịu được các tác động của mưa, gió. Không có mùi hôi và ruồi muỗi.

 Ngăn chặn bụi và nước rò rỉ. Giảm nhu cầu về diện tích đất.

 Đẩy nhanh quá trình làm phân compost.

Quá trình vận hành đơn giản và chi phí bảo dưỡng thấp. Không có nguy hiểm về hỏa hoạn.

 Các bao chứa rác có thể tái sử dụng lại.

 Hệ thống này dễ mở rộng thêm để tăng công suất trong tương lai.Quy trình công nghệ Lemna

Quy trình công ngệ hệ thống compost lemna.

- Trạm kiểm tra: Tất cả xe cộ và người đi vào đường dẫn tới khu Nhà máy đều qua

một trạm kiểm tra Người gác hay người cân xe sẽ quyết định cho xe được phépvào và đi tới bãi chứa rác Tất cả các xe chở rác được phép vào sẽ được cân tạitrạm cân Số liệu của từng chuyến sẽ được ghi lại Khi đi ra khỏi khu vực bãi, mỗixe được cân lại để biết trọng lượng ròng của từng chuyến rác đã đổ.

- Tiếp nhận rác: Từng xe được hướng dẫn đến khu vực tiếp nhận và chất thải rắn

được đổ trên sàn bêtông bên trong khu tiếp nhận rác khép kín Rác loại bỏ đượcchuyển ra và đưa vào xe container vận chuyển đến bãi chôn lấp Việc phân loạitrên sàn bê tông sẽ lấy ra các vật có kích thước lớn có thể tái chế được và mở các

bịch chứa rác Xe xúc đưa các nguyên liệu được chọn vào băng chuyền rung đểlọc các nguyên liệu đưa tiếp vào băng chuyền nghiêng.

- Trạm phân loại: gồm có một cái bệ được nâng cao hỗ trợ cho một băng tải nhặt

rác nằm ở vị trí trung tâm Ở mỗi bên băng tải có đặt các trạm nhặt rác để côngnhân loại ra các nguyên liệu trên băng tải Tại mỗi trạm, một máng mở chạy thôngxuống sàn bệ để chứa nguyên liệu phía dưới Một vài công nhân đầu tiên sẽ mở vàđổ bao ra Những công nhân tiếp theo trong cùng dây chuyền sẽ chọn ra cácnguyên liệu có khả năng thu hồi tái chế Tại một trạm khác, các nguyên liệu bị loạisẽ được chuyển đi Trạm này cũng được trang bị hệ thống thông khí và kiểm soátmùi hôi để đảm bảo môi trường làm việc trong lành cho công nhân Các mùi hôiphát sinh sẽ đi qua các bộ lọc hữu cơ đặt ngoài toà nhà để xử lý tự nhiên.

- Cắt rác: kích cỡ nguyên liệu giúp xác định nguyên liệu đó sẽ làm phân hữu cơ tốt

như thế nào Các miếng nguyên liệu lớn sẽ không thành phân hữu cơ nhanh bằngcác miếng nhỏ Nguyên liệu càng nhỏ, diện tích bề mặt càng lớn, vi khuẩn càng dễtấn công vào và do vậy, quá trình hình thành phân hữu cơ của nguyên liệu nhanhhơn Tất cả nguyên liệu còn lại trên băng tải nhặt rác sẽ đi thông qua lớp vách mởvà được chuyển đến bàn máy để cắt Máy cắt đưa các nguyên liệu đã được cắt nhỏxuống sàn bê tông để lưu vào kho ngay trước khi đem trộn.

- Trộn: Trạm trộn gồm có máy nghiền trộn lớn được tiếp nguyên liệu từ một băng

tải chuyển nguyên liệu đến từ các thùng chứa nguyên liệu Việc thỉnh thoảng kiểmnghiệm mỗi loại nguyên liệu là cần thiết để xác định việc trộn nguyên liệu nhưmong muốn Mỗi loại nguyên liệu đưa ra từ thùng chứa đều được đo như thiết kếmáy trộn yêu cầu Một người vận hành máy xúc bổ sung thêm nguyên liệu khichúng được sử dụng hết trong mỗi thùng nguyên liệu.

- Đưa nguyên liệu vào bao: Hệ Thống Composting Lemna sử dụng các bao gồm 3

lớp nilon làm bằng chất dẻo polythene và các máy đóng bao thích hợp với ngànhcông nghiệp dự trữ thức ăn gia súc Một máy trộn, xe tải hay xe chất rác đưanguyên liệu đã chuẩn bị vào một bàn đưa vật liệu, băng chuyền hay vào một cáiphễu Từ đây, nguyên liệu được đưa vào một bộ phận nén trên máy đóng bao Áplực nén có thể được kiểm soát bởi vì áp lực cần thiết phụ thuộc vào nguyên liệu vàcác bề mặt thiết bị đang chạy trên đó Nói chung, một loại nguyên liệu quá ẩmướt, có kích cỡ vừa phải sẽ có thể kết lại thành một khối cô đặc hơn và chắc chắnhơn là nguyên liệu khô Mục tiêu là một khối được kết lại có đủ không gian chokhông khí vào (FAS) để cho phép không khí xâm nhập vào tất cả các phần củabao.

- Lắp đặt hệ thống thông khí: Trong suốt quá trình đưa nguyên liệu vào bao, ống đục

lỗ được lắp đặt cùng với nguyên liệu chạy dọc theo toàn bộ chiều dài của bao.Đường kính của ống và việc đục lỗ được thiết kế cùng với quạt gió để cung cấpkhông khí cần thiết vào nguyên liệu trong suốt quá trình ủ phân.

- Lắp đặt bộ phận kiểm soát: Bộ phận kiểm soát được thiết lặp để quay vòng theo

chu kỳ quạt gió hoạt động và ngưng hoạt động từng đợt suốt thời gian trong ngày đểnguyên liệu trong bao nhận được lượng không khí cần thiết Khi nguyên liệu đượcđặt vào bao lần đầu tiên, mức oxy đủ để xúc tiến quá trình phát triển vi khuẩn hiếukhí trong một thời gian ngắn Khi lượng cung cấp oxy ban đầu được sử dụng hết,

máy quạt gió được sử dụng để đưa một lượng oxy mới vào nguyên liệu Trong HệThống Composting Lemna, sự phát triển vi khuẩn và nhiệt độ được kiểm soát bằngcách hạn chế lượng oxy cung cấp Do đó, nếu nhiệt độ bắt đầu tăng quá nhanh,người vận hành sẽ chuyển sang lựa chọn chương trình ít thời gian thông khí hơn.Mục tiêu là nhằm giữ mức nhiệt độ ở mức 900 – 1400F Nhiệt độ bên ngoài ngưỡnggiới hạn này có thể xảy ra nhưng không gây ra tác hại gì Việc trộn và phân phốikhông khí không đều có thể làm cho nhiệt độ thay đổi từ phần này sang phần kháccủa bao Khi điều này xảy ra, một phần nguyên liệu có thể đạt đến độ chín nhanhhơn so với các phần khác

Lượng không khí, cacbon dioxyt và hơi ẩm dư thừa được thoát ra thông qua các lỗ

mở được thiết kế dọc theo mỗi bên của bao Đây là dòng khí không độc hại có thể thải

vào bầu khí quyển mà không gây ra bất kỳ nguy hại hay các ảnh hưởng đến sức khỏecủa công nhân, dân cư lân cận và hệ động vật, thực vật gần đó Tất cả vi khuẩn trongphân hữu cơ xuất hiện tự nhiên, và trong quá trình phân hủy thành phân hữu cơ, chúngsử dụng khí oxy được cung cấp Không có tác nhân gây bệnh hay vi khuẩn bị thải vàokhông khí Các tác nhân gây bệnh bị phân hủy trong quá trình làm phân và các vi khuẩncó ích vẫn còn lại trong nguyên liệu làm phân và dần dần chuyển hoá nguyên liệu thànhphân hữu cơ Nếu cần thoát khí ra thêm, các lỗ mở bổ sung có thể được chế tạo Nếusau này một lỗ mở được thực hiện bằng dao không còn cần thiết nữa, nó có thể đượcnêm phong bằng dây.Khi phân hữu cơ đạt đến độ chín như mong muốn, nó sẽ được

kiểm tra về độ ẩm Điều này có thể được thực hiện hoặc bằng máy góp trung tâm hoặc

bằng cách chế tạo một lỗ mở kiểm tra đủ rộng để có thể đi sâu vào mọi nơi trong khốinguyên liệu để kiểm tra dung lượng hơi ẩm Thông thường, lượng hơi ẩm khoảng 35%là lý tưởng để sàng lọc Nếu phân quá ẩm, bộ phận kiểm soát máy quạt gió sẽ đượcthiết lập để thổi lượng không khí tối đa càng nhiều càng tốt nhằm đạt đến độ khô ráonhư mong muốn Việc này có thể mất vài tuần, phụ thuộc vào lượng không khí hiệnhữu, nguyên liệu ẩm ướt như thế nào để bắt đầu Một khi được làm khô đến mức độ cầnthiết, máy quạt gió sẽ được tắt đi và mang đi chỗ khác Một kỹ thuật khác được sử dụngđể làm khô thêm là thông khí vào bao mỗi lần vài dm trên cao và dưới thấp dọc theomỗi bên bao để quá trình đối lưu tự nhiên diễn ra.

- Thiết lập máy quạt gió và hưởng dẫn về thông khí: Việc thiết lập máy quạt gió và bảng

thông khí sau đây nên được sử dụng chỉ như một sự hướng dẫn Các thiết lập máy quạtgó thực sự sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ đo được Các mức nhiệt độ thông thường có thểđược duy trì bằng cách gia tăng thời gian hoạt động của máy quạt gió Khi nhiệt độtiếp tục giảm, nguyên liệu đang tiến tới giai đoạn hoàn tất và quá trình làm khô có thểđược bắt đầu để chuẩn bị sàng lọc Một số nguyên liệu có lượng cacbon cao sẽ duy trìtốt nhiệt độ cao ngoài giai đoạn trước Trong trường hợp này, những hoạt động thiết lậpmáy quạt gió không nên được điều chỉnh cho đến khi các mức nhiệt độ giảm xuống Domức nhiệt độ của Việt Nam cao hơn nên theo dự đoán, chu trình làm phân hữu cơ sẽđược rút ngắn xuống còn từ 6 đến 8 tuần chứ không phải từ 10 đến 12 tuần Nhiệt độcủa phân sẽ được kiểm tra cẩn thận và theo đó các thông số về máy quạt gió được điềuchỉnh.

1.6.2 Công nghệ compost Steinmueller – Đức

Là một hệ thống xử lý CTR hoàn chỉnh với quy trình xử lý sinh học tự nhiên trongđiều kiện cần thiết để biến đổi các thành phần chất hữu cơ từ rác thành phân vi sinh vật.

Công nghệ compost Steinmueller dựa trên quá trình phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơdưới tác dụng của vi sinh vật.

Quy trình công nghệ compost Steinmueller

1.6Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost bao gồm các tác nhân dướiđây:

1.6.3 Các yếu tố vật lý- Nhiệt độ

Nhiệt trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất hữu cơ bởi vi sinhvật, phụ thuộc vào kích thước của luống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ lệ C/N, mức độ xáotrộn và nhiệt độ môi trường xung quanh.

Sự giải phóng CO2, tối đa xảy ra ở nhiệt độ 55°C Nó bắt đầu tăng từ từ trongkhoảng từ 25 đến 40°C, sau đó tăng từ 45 – 55°C Nhiệt độ cao đối với đống ủ thì tốcđộ, mức ủ sẽ nhanh.

Nếu nhiệt độ trên 65°C quá trình sản xuất compost sẽ bị ảnh hưởng xấu một cáchnghiêm trọng Lý do là vi sinh vật hình thành bào tử tại mức nhiệt độ cao hơn 65°Cvà chúng sẽ rơi vào giai đoạn nghỉ hoặc chết Vì vậy phương pháp sản xuất composthiện nay sử dụng quy trình vận hành được thiết kế tránh nhiệt độ cao hơn 60°C.

Trong luống ủ, nhiệt độ cần duy trì là 55 – 650C Nhiệt độ tăng trên ngưỡng này,sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật Ở nhiệt độ thấp hơn, phân hữu cơ không đạt tiêuchuẩn về mầm bệnh.

Nhiệt độ trong luống ủ có thể điều chỉnh bằng nhiều cách khác nhau như hiệuchỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm, cô lập khối ủ với môi trường bên ngoài bằng cách chephủ hợp lý Lưu ý, cần tránh hiện tượng quá khô, quá lạnh ở phần nào đó của luống ủ.

- Độ ẩm

Việc sản xuất compost từ rác thải đô thị có một đặc điểm quan trọng là mối quanhệ mật thiết giữa độ ẩm và không khí, cơ sở của mối quan hệ này dựa trên thực tế lànguồn oxi chủ yếu cần cung cấp cho quần thể vi khuẩn đó là không khí giữ lại trongnhững khe hở giữa những chất thải Việc khuyết tán oxi trong không khí và bên trongkhối chất thải để thỏa mãn nhu cầu oxi của vi sinh vật là không quan trọng lắm Bởivì, trong các khe hở giữa những chất thải có chứa độ ẩm tự do trong khối ủ giữa độẩm và oxi phải có một sự căn bằng Theo đó, nếu ở mức cao hơn nữa sự thiếu oxi sẽdiễn ra và tình trạng kỵ khí sẽ bắt đầu phát triển Tầm quan trọng của việc giữ độ ẩmcủa cơ chất từ 40% - 45% thường bị xem nhẹ trong quá trình sản xuất compost Điềunày thực chất rất quan trọng vì độ ẩm thấp hơn sẽ kìm hãm hoạt động sống của vikhuẩn và tất cả vi khuẩn sẽ ngưng hoạt động ở độ ẩm 12%

Độ ẩm tối ưu cho quá trình ủ phân CTR nằm trong khoảng 50-60% Các vi sinhvật đóng vai trò quyết định trong quá trình phân hủy CTR thường tập trung tại lớpnước mỏng trên bề mặt của phân tử CTR Nếu độ ẩm quá nhỏ (< 30%) sẽ hạn chếhoạt động của vi sinh vật, còn khi độ ẩm quá lớn (> 65%) thì quá trình phân hủy sẽchậm lại, sẽ chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí vì quá trình thổi khí bị cản trở dohiện tượng bít kín các khe rỗng không cho không khí đi qua, gây mùi hôi, rò rỉ chấtdinh dưỡng và lan truyền vi sinh vật gây bệnh

Độ ẩm ảnh hưởng đến sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình ủ vì nước có nhiệt

dung riêng cao hơn tất cả các vật liệu khác

Độ ẩm thấp có thể điều chỉnh bằng cách thêm nước vào Độ ẩm cao có thể điềuchỉnh bằng cách trộn với vật liệu độn có độ ẩm thấp hơn như: mạt cưa, rơm rạ…

- Kích thước hạt

Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy Quá trình phân hủy hiếu khíxảy ra trên bề mặt hat, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽtăng sự tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy Tuy nhiên, nếu kích thước hạt quánhỏ và chặt làm hạn chế sự lưu thông khí trong đống ủ, điều này sẽ làm giảm oxy cầnthiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và giảm mức độ hoạt tính của vi sinh vật Ngượclại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và tạo ra các rãnh khí làm cho sự phânbố khí không đều, không có lợi cho quá trình chế biến phân hữu cơ Đường kính hạttối ưu cho quá trình chế biến khoảng 3 – 50mm Kích thước hạt tối ưu có thể đạt đượcbằng nhiều cách như cắt, nghiền và sàng vật liệu thô ban đầu CTR đô thị và CTRcông nghiệp phải được nghiền đến kích thước thích hợp trước khi làm phân.Phân bắc,bùn và phân động vật thường có kích thước hạt mịn, thích hợp cho quá trình phân hủysinh học.

- Độ xốp

Độ xốp là một yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ Độ xốptối ưu sẽ thay đổi tuỳ theo loại vật liệu chế biến phân Thông thường, độ xốp cho quátrình chế biến diễn ra tốt khoảng 35 – 60%, tối ưu là 32 – 36%.

Độ xốp của CTR ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình cung cấp oxy cần thiết cho sựtrao đổi chất, hô hấp của các vi sinh vật hiếu khí và sự oxy hóa các phần tử hữu cơhiện diện trong các vật liệu ủ Độ xốp thấp sẽ hạn chế sự vận chuyển oxy, nên hạn chếsự giải phóng nhiệt và làm tăng nhiệt độ trong khối ủ Ngược lại, độ xốp cao có thểdẫn tới nhiệt độ trong khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt

Độ xốp có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỉ lệtrộn hợp lý.

- Kích thước và hình dạng của hệ thống ủ phân rác

Kích thước và hình dạng của các đống ủ có ảnh hưởng đến sự kiểm soát nhiệt độvà độ ẩm cũng như khả năng cung cấp oxy.

- Thổi khí

Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung quanh để vi sinh vật sửdụng cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước và giải phóng nhiệt.Nếu khí không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những vùng kị khí,gây mùi hôi.

Lượng không khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể thực hiện bằng cách: Đảo trộn.

 Cắm ống tre.

 Thải chất thải từ tầng lưu chứa trên cao xuống thấp.

 Thổi khí.

Quá trình đảo trộn cung cấp khí không đủ theo cân bằng tỉ lượng Điều kiện hiếukhí chỉ thỏa mãn đối với lớp trên cùng, các lớp bên trong hoạt động trong môi trườngtuỳ tiện hoặc kị khí Do đó, tốc độ phân hủy giảm và thời gian cần thiết để quá trình ủphân hoàn tất bị kéo dài.

Cấp khí bằng phương pháp thổi khí đạt hiệu quả phân hủy cao nhất.Tuy nhiên,lưu lượng khí phải được khống chế thích hợp Nếu cấp quá nhiều khí sẽ dẫn đến chiphí cao và gây mất nhiệt của khối phân, kéo theo sản phẩm không đảm bảo an toàn vìcó thể chứa vi sinh vật gây bệnh Khi pH của môi trường trong khối phân lớn hơn 7,cùng với quá trình thổi khí sẽ làm thất thoát nitơ dưới dạng NH3.Trái lại, nếu thổi khíquá ít, môi trường bên trong khối phân trở thành kị khí.Vận tốc thổi khí cho quá trìnhủ phân thường trong khoảng 5 –10m3 khí/tấn nguyên liệu/h.

1.6.4 Các yếu tố hóa sinh- Tỷ lệ C/N

Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh vật: trongđó carbon và nitơ là cần thiết nhất, tỉ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất;Photpho (P) là nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lưu huỳnh (S), canxi (Ca) và cácnguyên tố vi lượng khác cũng đóng vai trò quan trọng trong trao đổi chất của tế bào

Khoảng 20% - 40%C của chất thải hữu cơ (trong chất thải nạp liệu) cần thiết choquá trình đồng hoá thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá thành CO2 Carboncung cấp năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng tế bào visinh vật Nitơ là thành phần chủ yếu của protein, acid nucleic, acid amin, enzyme, co-enzyme cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào.

Tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ phân rác khoảng 30:1.Ở mức tỷ lệ thấp hơn, nitơsẽ thừa và sinh ra khí NH3, nguyên nhân gây ra mùi khai.Ở mức tỷ lệ cao hơn, sựphân hủy xảy ra chậm.

Tỷ lệ C/N của các chất thải khác nhau được trình bày trong bảng sau.Trừ phân ngựa vàlá khoai tây, tỷ lệ C/N của tất cả các chất thải khác nhau đều phải được điều chỉnh đểđạt giá trị tối ưu trước khi tiết hành làm phân.

Bảng 1.1: Tỷ lệ C/N của các chất thải

1 Phân bắc 5,5 – 6,5 6 –102 Nước tiểu 15 – 18 0,8

-8 Phân heo 3,8

10 Bùn cống thải khô 4 – 7 1111 Bùn cống đã phân hủy 2,4 -12 Bùn hoạt tính 5 613 Cỏ cắt xén 3 – 6 12 – 1514 Chất thải rau quả 2,5 – 4 11 – 1215 Cỏ hỗn hợp 2,4 1916 Lá khoai tây 1,5 2517 Trấu lúa mì 0,3 – 0,5 128 – 15018 Trấu yến mạch 0,1 4819 Mạt cưa 0,1 200 – 500

Khi bắt đầu quá trình ủ phân rác, tỷ lệ C/N giảm dần từ 30:1 xuống còn 15:1 ởcác sản phẩm cuối cùng do hai phần ba carbon được giải phóng tạo ra CO2 khi cáchợp chất hữu cơ bị phân hủy bởi các vi sinh vật.

Mặc dù đạt tỷ lệ C/N khoảng 30:1 là mục tiêu tối ưu trong quá trình ủ phân rác,nhưng tỷ lệ này có thể được hiệu chỉnh theo giá trị sinh học của vật liệu ủ, trong đóquan trọng nhất là cần quan tâm tới các thành phần có hàm lượng lignin cao.

Trong thực thế, việc tính toán và hiệu chỉnh chính xác tỉ lệ C/N tối ưu gặp phảikhó khăn vì những lý do sau:

 Một phần các cơ chất như cellulose và lignin khó bị phân hủy sinh học, chỉbị phân hủy sau một khoảng thời gian dài.

 Một số chất dinh dưỡng cần thiết cho vi sinh vật không sẵn có.

 Quá trình cố định N có thể xảy ra dưới tác dụng của nhóm vi khuẩnAzotobacter, đặc biệt khi có mặt đủ PO43-

Nếu tỷ lệ C/N của CTR làm phân cao hơn giá trị tối ưu, sẽ hạn chế sự phát triểncủa vi sinh vật do thiếu N Chúng phải trải qua nhiều chu kỳ chuyển hoá, oxy hoáphân carbon dư cho đến khi đạt tỷ lệ C/N thích hợp Do đó, thời gian cần thiết choquá trình làm phân bị kéo dài hơn và sản phẩm thu được chứa ít mùn hơn Theonghiên cứu cho thấy, nếu tỷ lệ C/N ban đầu là 20, thời gian cần thiết cho quá trìnhlàm phân là 12 ngày, nếu tỷ lệ này dao động trong khoảng 20 – 50, thời gian cần thiếtlà 14 ngày và nếu tỷ lệ C/N = 78, thời gian cần thiết sẽ là 21 ngày.

- Oxy

Oxy cũng là một trong những thành phần cần thiết cho quá trình ủ phân rác Khivi sinh vật oxy hóa carbon tạo năng lượng, oxy sẽ được sử dụng và khí CO2 được sinhra Khi không có đủ oxy thì sẽ trở thành quá trình yếm khí và tạo ra mùi hôi như mùi

- pH

Giá trị pH trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủphân rác Các vi sinh vật, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ.Trong giai đầu của quá trình ủ phân rác, các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảmpH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phân hủy lignin vàcellulose Các acid hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân rác Nếu hệthống trở nên yếm khí, việc tích tụ các acid có thể làm pH giảm xuống đến 4,5 và gâyảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật.

- Chất hữu cơ

Vận tốc phân hủy dao động tuỳ theo thành phần, kích thước, tính chất của chấthữu cơ Chất hữu cơ hoà tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hoà tan Ligninvà ligno – cellulosics là những chất phân hủy rất chậm [1].

Bảng 1.2 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí

1 Kích thước Quá trình ủ đạt hiệu quả tối ưu khi kích thước CTR khoảng 25 –75mm.

2 Tỉ lệ C/N

Tỉ lệ C:N tối ưu dao động trong khoảng 25 - 50

- Ở tỉ lệ thấp hơn, dư NH3, hoạt tính sinh học giảm- Ở tỉ lệ cao hơn, chất dinh dưỡng bị hạn chế.3 Pha trộn Thời gian ủ ngắn hơn.

4 Độ ẩm Nên kiểm soát trong phạm vi 50 – 60% trong suốt quá trình ủ Tốiưu là 55%.

5 Đảo trộn Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng bánh và sự tạo thành cácrảnh khí, trong quá trình làm phân hữu cơ, CTR phải được xáo trộnđịnh kỳ Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện.

6 Nhiệt độ

Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50 – 550C đối với một vàingày đầu và 55 – 600C trong những ngày sau đó Trên 660C, hoạttính vi sinh vật giảm đáng kể.

9 pH Tối ưu: 7 – 7,5 Để hạn chế sự bay hơi Nitơ dưới dạng NH3, pHkhông được vượt quá 8,5.

 Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh : Nhiệt của chất thải sinh ra từ quátrình phân hủy sinh học có thể đạt khoảng 60OC, đủ để làm mất hoạt tính của vikhuẩn gây bệnh, virus và trứng giun sán nếu như nhiệt độ này được duy trì ítnhất một ngày Các sản phẩm của quá trình chế biến Compost có thể thải bỏ antoàn trên đất hoặc sử dụng làm chất bổ sung dinh dưỡng cho đất.

 Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất : Các chất dinh dưỡng (N, P, K) có trong chấtthải thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ Sau quá trình làmphân Compost, các chất này được chuyển hóa thành các chất vô cơ như NO3- vàPO43- thích hợp cho cây trồng

 Làm khô bùn : Phân người, phân động vật và bùn chứa khoảng 80 – 95% nước,do đó chi phí thu gom vận chuyển và thải bỏ cao Làm khô bùn trong quá trìnhủ phân Compost là phương pháp lợi dụng nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trìnhphân hủy sinh học làm bay hơi nước chứa trong bùn.

 Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng : Trong đất bón phân vi sinh với hàmlượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại vi sinh vật đa dạng khôngnhững làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh cho cây trồng hơnso với các loại phân hóa học khác.

Nhược điểm:

 Hàm lượng chất dinh dưỡng trong Compost không thoả mãn yêu cầu.

 Do đặc tính của chất thải hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào thờigian, khí hậu và phương pháp chế biến phân, dẫn đến tính chất của sản phẩmcũng khác nhau

 Bản chất của vật liệu làm Compost thường làm cho sự phân bố nhiệt độ trongkhối phân không đồng đều, do đó khả năng làm mất hoạt tính của vi sinh vậtgây bệnh trong sản phẩm Compost cũng không hoàn toàn.

 Quá trình sản xuất Compost tạo mùi khó chịu nếu không thực hiện quy trìnhchế biến đúng cách.

 Hầu hết các nhà nông vẫn thích sử dụng phân hóa học vì không quá đắt tiền, dễsử dụng và tăng năng suất cây trồng một cách rõ ràng.

 Phải tốn thêm công ủ và diện tích

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ NẤM VÀ GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOÀI2.1 Định nghĩa về nấm

Nấm được xem là nhóm nguyên sinh động vật đa bào, không quang hợp và dịdưỡng Hầu hết các loại nấm có khả năng phát triển trong điều kiện độ ẩm thấp, là điềukiện không thích hợp cho vi khuẩn Thêm vào đó, nấm có thể chịu được môi trường cópH khá thấp Giá trị pH tối ưu cho hầu hết các nhóm nấm vào khoảng 5-6 nhưng giá trịpH cũng có thể dao động trong khoảng 2-9 Quá trình trao đổi chất của các vi sinh vấtnày là quá trình hiếu khí và chúng phát triển thành những sợi dây dài gọi là sợi nấmtạo thành từ những tế bào có nhân và có chiều rộng thay đổi trong khoảng từ 4-20 µm.Do nấm có khả năng phân hủy nhiều hợp chất hữu cơ trong những điều kiện môitrường thay đổi rất rộng, nên chúng được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp để sảnxuất nhiều hợp chất có giá trị như các acid hữu cơ (acid citric, acid glutamic,…), cácchất kháng sing(penicillin, griseofulvin) và enzyme (cellulase, protease, amylase).

2.2 Ngành phụ Nấm Nang (Ascomycotina)

Ngành phụ Nấm Nang chỉ gồm có những nhóm nấm có bào tử là bào tử nang(ascospore), nhóm nấm này là nhóm bậc cao hay nhóm nấm tiến hoá hơn; Webster(1980) cho rằng ngành phụ này là nhóm nấm lớn nhất với hơn 15.000 loài Bào tửnang là bào tử nằm trong một cái túi hay còn gọi là nang (ascus) hoặc là nấm túi.

2.2.1 Đặc tính tổng quát

1 Nhóm nấm xuất hiện ở hầu hết các vùng có khí hậu khác nhau và phát triểnphổ biến trong đất, trong vùng nuớc mặn hay nước ngọt, hoại sinh trên xác bãđộng thực vật và ký sinh trên thực vật và động vật

2 Khuẩn ty phát triển và phân nhánh, có vách ngăn ngang; mỗi đoạn nấm chứanhiều nhân Tuy nhiên, nấm men là sinh vật đơn bào

3 Trong mỗi vách ngăn có một lổ nhỏ để ty thể, nhân và những phần tử khác cóthể di chuyển từ tế bào này sang tế bào khác

4 Mỗi tế bào chứa chitin trong các vi sợi, ngoài ra còn có mannose, glucose,amino đường và protein cùng với một enzim trong thành phần vỏ tế bào 5 Đặc tính quan trọng để phân biệt với các nhóm nấm khác là nang (ascus) chứa

các bào tử sinh sản

6 Bào tử nang được tạo ra sau giai đoạn hợp nhân (caryogamy) và giảm phân,trong mỗi nang thường chứa 8 bào tử Tuy nhiên, có một số loài có số lượngthay đổi từ 1 đến hơn 1000 bào tử trong nang

7 Bào tử nang được xem là bào tử hoàn chỉnh

8 Nang hợp thành nhóm gọi là bào nang (ascocarp), thể quả bào tử hay thể quảtúi

9 Thể quả bào tử có dạng ly (cup) hay dạng bình (flask) 10 Bào tử không có roitrong tất cả các chu kỳ sinh truởng

10 Sinh sản vô tính với bào tử đính (conidia), bào tử đính ở trong một cái bọc gọilà cuống bào tử đính (conidiophore) Trong một số loài, sinh sản vô tính với bàotử phấn (pycniospore), bào tử vách mỏng (oidia) hay bào tử vách dày(chlamydospore)

2.2.2 Tầm quan trọng kinh tế

Nhiều nhóm nấm trong ngành phụ này có những tác hại như sau:

1 Nhiều loài Aspergillus và Penicillium gây ra sự hư hại thực phẩm cũng như vậtdụng khác như da, nhiều loài thực vật chứa cellulose bị nấm Chaetonium hủy hoại

2 Nhiều loài nấm còn tấn công cây trồng gây ra bệnh đóm phấn, thúi trái, hư rễ 3 Chúng còn gây bệnh trên gia súc, người như trường hợp bệnh Aspergillosis do nấm

Aspergillus fumigatus gây ra, Aspergillus flavus và A luteus tạo aflatoxin vàAspergillus niger gây ra triệu chứng giống như bệnh lao

4 Đặc biệt Claviceps purpurea chứa nhiều alkaloid có thể gây chết ở động vật và cả

con người nhưng nó cũng được sử dụng làm thuốc

Tuy nhiên, ngành nấm này cũng có lợi ích quan trọng khác như sau:

1 Nhiều loài nấm men được biết có khả năng lên men bia và sản xuất men bánhnổi

2 Penicillium notatum tổng hợp ra kháng sinh penicillin

3 Nhiều loài nấm sản xuất ra acid hữu cơ như acid citric, acid oxalic, acidgluconic, vitamin và glycerol

4 Aspergillus wentii được dùng để lên men đậu nành ở Nhật Bản

2.2.3 Phân loại

Ainsworth (1973) phân chia ngành phụ Ascomycotina thành 6 lớp: - Hemiascomycetes

- Loculoascomycetes- Plectomycetes- Laboulbeniomycetes- Pyrenomycetes - Discomycetes

2.3 Giới thiệu về một số chủng nấm

2.3.1 Giới thiệu về loài nấm Aspergillus

a Đặc điểm phân loại

Tên khoa học: Aspergillus

Ngành: AscomycotaLớp: EurotiomycetesBộ: Eurotiales

Họ: Trichocomaceae

Chi: Aspergillus

b Đặc điểm hình thái

Sợi nấm có vách ngăn, cuống mang bào tử bụi phồng lên ở ngọn Các chuỗi bàotử bụi từ đầu phồng mọc tỏa khắp mọi hướng Bào tử bụi có thể màu vàng

(Aspergillus flavus), màu đen (Aspergillus niger).

Khuẩn ty phân nhánh, có vách ngăn ngang hoàn chỉnh, nhiều khuẩn ty phát triểntrên bề mặt cơ chất để hấp thu chất dinh dưỡng; đặc biệt ở vách ngăn ngang có mộtlổ nhỏ để cho tế bào chất thông thương qua lại giữa hai tế bào; Khuẩn ty đứt thànhkhúc và mỗi khúc hay đoạn có thể phát triển cho ra một khuẩn ty mới.

Mỗi bào tử có đường kính khoảng 5 µm, vỏ bào tử có một đai mỏng bên ngoài vàmỗi bào tử nang nẩy mầm cho một khuẩn ty mới.

2.3.2 Giới thiệu về loài nấm Penicillium

a Đặc điểm phân loại

Tên khoa học: Penicillium

Ngành: AscomycotaLớp: EurotiomycetesBộ: Eurotiales

Có hơn 100 loài được mô tả trong giống này, Penicillium có những đặc điểm chungvới Aspergillus nhưng chúng có những đặc thù đã khiến cho nhiều nhà phân loại xếpchúng riêng hay đặt tên khác như Talaromyces, Carpenteles.

Khuẩn ty của Penicillium phân nhánh, nhiều khuẩn ty có vách ngăn ngang và ngay

chính khuẩn ty này có khả năng hấp thu chất dinh dưỡng để tạo ra cọng bào tử và đínhbào tử Mỗi tế bào thường có một nhân nhưng nhiều khi có những tế bào có nhiềunhân, mỗi đoạn khuẩn ty có thể phát triển thành sợi khuẩn ty mới.

Penicillium sinh sản vô tính với cọng bào tử và đính bào tử, cọng bào tử có thể không

phân nhánh, phân nhánh bậc 1, 2 hay 3 và tận cùng của cọng bào tử là các thể bình,nếu cọng bào tử không phân nhánh thì tận cùng là các thể bình và các chuổi đính bào

tử giống như cây cọ vẽ của các hoạ sĩ nên còn gọi là thể bình vẽ (metulae), cán(ramus) và cọ vẽ (penicillus) Đính bào tử có dạng tròn có vách láng hay xần xùi

nhưng chỉ có đơn nhân nhưng cũng có khi chúng có đa nhân.

Penicillium có đính bào tử mang màu xanh đặc trưng và phát tán dễ dàng bởi gió và

không khí.

Nấm Penicillium với cọng bào tử, đính bào từ, cán, thể bình vẽ, thể bình[CITATIONPGS05 \l 1033 ]

Chỉ có một vài loài trong giống này có sinh sản hữu tính như Penicillium

vermiculatum, Penicillium stipitatum.

Khuẩn ty chứa những tế bào đơn nhân phát triển thành túi noãn đơn nhân, túi noãn kéodài và phân chia nhiều lần để cho ra khoảng 64 nhân, đồng thời, một túi đực cũng pháttriển và quấn lấy túi noãn đa nhân đó.

2.3.3 Giới thiệu về loài nấm Fusarium

a Đặc điểm phân loại

Tên khoa học: Fusarium

Ngành: AscomycotaLớp: AscomycetesBộ: HypocrealesHọ: Nectriaceae

Đính bào tử Fusarium [ CITATION Von95 \l 1033 ]

CHƯƠNG 3: BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1Cách tiến hành thí nghiệm