Nghiên cứu xử lý bùn đáy ao nuôi cá tra làm phân bón

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN -***** - PHẠM NGUYỄN YẾN TRINH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÙN ĐÁY AO NUÔI CÁ TRA LÀM PHÂN BĨN Chun ngành: Hóa sinh Mã số: 60 42 30 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN ĐỨC LƯỢNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2011 LỜI CẢM ƠN Trải qua khoảng thời gian không dài chẳng thể gọi ngắn, hoàn tất luận văn tốt nghiệp tơi cảm thấy cần phải nỗ lực nhiều với đường tương lai phía trước, luận văn bước mở đầu cho hành trình nghiên cứu khoa học tơi Mặc dù gặp nhiều khó khăn vướng mắc khoảng thời gian này, tất cố gắng hồn thành nhiệm vụ Tơi trưởng thành sau khóa học, thành cơng tơi có nhiều động viên, quan tâm, hỗ trợ thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình Với q thầy Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM – Em chân thành cảm ơn thầy tận tình truyền đạt, dạy bảo, xây dựng kiến thức cần thiết cho em trình học tập nghiên cứu Với người hướng dẫn khoa học PGS TS Nguyễn Đức Lượng – Con đơi có nhiều lỗi lầm, thầy nhẹ nhàng khuyên bảo, động viên, khích lệ cho đến cuối đoạn hành trình Với bạn bè đồng nghiệp tơi – Tôi gửi lời yêu thương cảm ơn chân thành đến bạn, người bên cạnh hỏi thăm chia sẻ khó khăn vướng mắc Những lúc chơi vơi, suy nghĩ không định hướng – gia đình nơi tiếp cho tơi sức mạnh, nghị lực, niềm tin – gửi đến người thân yêu bên cạnh lời yêu thương trân trọng Xin chân thành cảm ơn./ Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Ngay từ thời cổ đại, người phát biết cách dùng phân bón – phân hữu 1.500 năm trước công nguyên, nông dân Trung Quốc, Hy Lạp, La Mã cổ đại biết sử dụng cỏ, tro đốt, thân đậu sau phân chuồng để bón ruộng Đến tận kỷ 18 lồi người cho hút thức ăn từ mùn đất cần bón phân hữu cho [3] Sự hiểu biết đại dinh dưỡng trồng bắt đầu vào kỷ 19 sau nghiên cứu Justus von Leibig – nhà bác học người Đức – học thuyết Leibig bác bỏ thuyết mùn mà khẳng định vai trị muối khống dinh dưỡng thực vật, đồng thời đề lý thuyết cần thiết phải bón trả lại tất chất khoáng mà trồng lấy đảm cho thu hoạch mùa màng [49] Việc khẳng định phân hữu không cung cấp trực tiếp dinh dưỡng cho mà phải gián tiếp qua chất khoáng – sản phẩm trình phân giải chất hữu tạo tiền đề vững cho cơng trình nghiên cứu sau này, làm bùng nổ công nghiệp phân bón hóa học tồn giới Tuy nhiên, sau kỷ sử dụng rộng rãi đến mức lạm dụng phân hóa học, nước tiên tiến giới bắt đầu nhận mặt trái vấn đề chất hóa học dùng nơng nghiệp gây ô nhiễm môi trường trầm trọng, bón nhiều lâu dài xuống ruộng, chất hóa học phá hủy môi trường sinh thái đất, tồn dư đất làm vơ hóa đất gây tồn lưu dư lượng hóa chất rau xanh, ngũ cốc Để khắc phục nhược điểm phân hóa học, nơng nghiệp giới mở theo hướng nông nghiệp hữu mà hạt nhân ứng dụng cơng nghệ sinh học Phân hữu sinh hóa đời phát triển, sản phẩm sinh học chế biến nguyên liệu, phụ phế phẩm có nguồn gốc hữu cơ, loại phân bón tổng hợp mặt hóa học sinh học, nhằm đáp ứng đầy đủ yêu cầu trồng đất trồng Phân hữu sinh hóa tự mang tính ix Lời mở đầu chiến lược giai đoạn phát triển nơng nghiệp nay, hướng phát triển tất yếu cho nhu cầu sản xuất nông nghiệp kỷ 21 Vì vậy, sau thành cơng “cuộc cách mạng cơng nghiệp phân hóa học” “cách mạng công nghệ sinh học” phát triển quy mơ tồn cầu, ứng dụng cơng nghệ vi sinh để sản xuất phân bón tạo hướng chiến lược quản lý dinh dưỡng trồng tổng hợp Theo định số 102/2008/QĐ-BNN Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn ngày 17/10/2008 việc phê duyệt quy hoạch phát triển sản xuất tiêu thụ cá tra vùng đồng sông Cửu Long đến năm 2010 định hướng đến năm 2020 tốc độ tăng trưởng diện tích vùng năm tới trung bình khoảng 4,2%/năm Cụ thể đến năm 2015 diện tích ni cá tra vùng đạt 11.000 tập trung chủ yếu Đồng Tháp 2.550 ha, An Giang với 2.450 ha, Cần Thơ Đến năm 2020 diện tích ni cá tra vùng 13.000 sản lượng nuôi đến năm 2020 đạt 1,8 triệu [4] Sự gia tăng liên tục qui mơ diện tích, mật độ ni sản lượng cá tra, vấn đề môi trường nuôi, chất thải… vấn đề tất yếu song hành việc phát triển nhanh diện tích ao ni kỹ thuật thâm canh Và mối lo lớn nhà quản lý ngành nuôi trồng thủy sản nhà chuyên môn liên quan đến vấn đề môi trường Nếu không kiểm sốt khơng có biện pháp xử lý thích hợp việc ni cá tra thâm canh trở thành vấn đề phức tạp phát triển bền vững nghề nuôi Để giảm ô nhiễm nguồn nước, Luật Môi trường ban hành năm 1995 nghiêm cấm việc thải trực tiếp nước thải chưa qua xử lý vào sông rạch Người vi phạm bị phạt sở sản xuất bị đóng cửa họ khắc phục Việc thải bùn vào sông rạch bị nghiêm cấm theo luật định Tuy vậy, dường có chấp hành luật lệ Chấp hành theo luật mà khơng tính đến hiệu kinh tế việc xử lý tái chế gây ảnh hưởng khó khăn cho ngành ni thuỷ sản Việc đề chiến lược hữu hiệu cho người nuôi cá, để họ xử lý nước chất thải rắn đạt tiêu chuẩn mà khơng cần chi phí cao điều cần thiết x Lời mở đầu Trong vài trường hợp chất thải bơm vào ruộng lúa, thực tế việc sử dụng trực tiếp chất thải rắn ao cá lúa có khuynh hướng bị đỗ ngã kết làm cho suất lúa bị giảm sút Tuy nhiên, vài trường hợp biết cách sử dụng chất thải cách hợp lý cân với lượng phân vô làm cho suất lúa gia tăng Giải pháp kết hợp nuôi thủy sản vào hệ thống sản xuất nơng nghiệp có biết làm gia tăng sức sản xuất, bền vững sinh môi, cải thiện độ phì đất tái chế chất thải (Bartone & Arlosoroff (1987)) [2], [61] Hơn việc sử dụng hợp lý phân hữu làm giảm nhu cầu sử dụng phân hóa học (Falahi-Ardakani et al (1987)) [64] Bùn đáy ao nuôi cá giàu dinh dưỡng có hàm lượng carbon hữu cao dưỡng chất (Pillay (1992)) [67] đặc biệt đạm, lân kali [2], [19], [70] “Nghiên cứu xử lý bùn đáy ao ni cá tra làm phân bón” nhằm mục đích tái chế chất thải rắn tận thu nguồn dinh dưỡng hàm lượng chất hữu cơ, tái chế chất thải rắn – phương pháp phổ biến nước phát triển – từ ao nuôi cá thâm canh tạo sản phẩm phục vụ người nhằm giảm tải ô nhiễm môi trường sinh thái cụ thể giảm tải ô nhiễm nguồn nước mặt việc xả chất thải ao cá Mục tiêu nghiên cứu đề tài nhằm: - Xử lý bùn thải ao ni cá tra làm phân bón nhằm giảm thiểu nguy gây ô nhiễm môi trường Nội dung nghiên cứu thực hiện: - Phân tích, đánh giá sơ thành phần tích tụ chất thải ao nuôi cá - Xử lý, ổn định chất lượng nguyên liệu trước tiến hành giai đoạn ủ phân - Tối ưu hóa điều kiện q trình sử dụng chế phẩm sinh học BIOVINA phân giải bùn thải xử lý mẫu nguyên liệu xử lý sơ với vật liệu phối trộn - Đánh giá chất lượng mẫu phân thành phẩm với tiêu chuẩn qui định hành xi MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn Danh mục bảng Danh mục biểu đồ Danh mục sơ đồ Danh mục hình LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu nước thuộc lĩnh vực đề tài 1.2 Điều kiện phát triển sản phẩm cá tra 1.2.1 Thị trường nước 1.2.2 Thị trường giới 1.2.3 Khả cạnh tranh nước, khu vực quốc tế 1.3 Thực trạng nghề nuôi cá tra tỉnh Đồng Tháp 1.3.1 Hiện trạng định hướng quy hoạch phát triển nghề nuôi cá tra tỉnh Đồng Tháp 1.3.2 Vấn đề môi trường từ nghề nuôi cá tra thâm canh 10 1.3.3 Vấn đề chất thải rắn q trình ni cá tra thâm canh 12 1.3.4 Các giải pháp hạn chế tác động nghề nuôi đến môi trường 16 1.3.5 Các tồn tại, hạn chế công tác quy hoạch quản lý môi trường tỉnh Đồng Tháp 18 1.4 Tổng quan phân hữu sinh hóa .19 1.4.1 Khái niệm phân bón 19 1.4.2 Phân hữu sinh hóa – Một hướng chiến lược cho sản xuất nông nghiệp .20 1.4.2.1 Khái niệm phân hữu sinh hóa 20 i 1.4.2.2 Vai trò phân hữu sinh hóa 20 1.5 Tổng quan q trình hóa học – vi sinh vật học xảy trình ủ nguyên liệu 22 1.5.1 Thành phần nguyên liệu ủ .23 1.5.2 Sự chuyển hóa vật chất q trình phân giải chất hữu 24 1.5.2.1 Quá trình phân giải chất hữu hình thành chất mùn 24 1.5.2.2 Q trình khống hóa chất hữu (vơ hóa) 26 i- Hydratcarbon .26 ii- Protein 28 iii- Chất béo 29 1.5.2.3 Quá trình mùn hóa .31 1.5.3 Quá trình phát triển vi sinh vật học 35 PHẦN 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 38 2.1 Địa điểm nghiên cứu 38 2.2 Vật liệu .38 2.2.1 Đối tượng thí nghiệm 38 2.2.2 Các vật liệu độn .38 2.2.3 Chế phẩm sinh học 39 2.2.4 Các môi trường, thuốc thử .39 2.3 Nội dung thực 40 2.3.1 Xác định thành phần hóa học cần thiết (trong ứng dụng làm phân) tích tụ bùn thải ao nuôi cá 40 2.3.2 Xử lý bùn với chất độn trước ủ với chế phẩm sinh học 40 2.3.3 Ủ mẫu bùn xử lý sơ chế phẩm sinh học BIOVINA 40 2.3.4 Đánh giá chất lượng mẫu phân thành phẩm 41 2.4 Phương pháp thực 41 2.4.1 Phương pháp lấy mẫu bùn đáy ao ban đầu 41 2.4.2 Phương pháp lựa chọn vật liệu độn 41 ii 2.4.2.1 Khảo sát mức ảnh hưởng vật liệu độn khác đến hàm lượng nước tự nhiên bùn đáy ao cá 41 2.4.2.2 Khảo sát tỉ lệ phối trộn thích hợp bùn với vật liệu độn 42 2.4.2.3 Tối ưu thông số thời gian ủ với chất độn .42 2.4.3 Khảo sát thông số ảnh hưởng đến trình ủ với chế phẩm sinh học 42 2.4.3.1 Ảnh hưởng thời gian đến trình ủ lên men .42 2.4.3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ giống đến trình ủ lên men 42 2.4.3.3 Ảnh hưởng pH đến trình ủ lên men 42 2.4.4 Phương pháp ủ mẫu 43 2.4.5 Phương pháp xác định tổng số vi sinh vật .43 2.4.6 Phương pháp hóa học 46 2.4.6.1 Phương pháp xác định pH 46 2.4.6.2 Xác định chất khô hàm lượng nước theo khối lượng – Phương pháp khối lượng .46 2.4.6.3 Xác định hàm lượng tro tổng cacbon hữu 47 2.4.6.4 Phương pháp xác định nitơ tổng số .49 2.4.6.5 Các phương pháp khác 50 2.5 Phương pháp xử lý số liệu 51 2.6 Phương pháp bố trí thí nghiệm 51 PHẦN 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 52 3.1 Đánh giá hàm lượng thành phần hóa học cần thiết ứng dụng làm phân mẫu bùn đáy ao cá tra thâm canh .52 3.2 Khảo sát thay đổi độ ẩm mẫu bùn đáy ao trình xử lý chất độn .54 3.2.1 So sánh mức ảnh hưởng vật liệu độn khác đến độ ẩm mẫu bùn đáy ao trình phối trộn 54 iii 3.2.2 Khảo sát thông số độ ẩm mẫu bùn theo thời gian tỉ lệ phối trộn bùn với mạt dừa 56 3.2.2.1 Khảo sát tỉ lệ phối trộn bùn với mạt dừa .56 3.2.2.2 Tối ưu hóa thơng số thời gian q trình phối trộn sơ với chất độn mạt dừa 58 3.2.3 Khảo sát thành phần hóa học cần thiết mẫu bùn nguyên liệu (bùn trộn mạt dừa) để đưa vào ủ với chế phẩm vi sinh vật .60 3.3 Khảo sát thông số ảnh hưởng đến trình ủ với chế phẩm vi sinh vật .61 3.3.1 Ảnh hưởng thời gian đến trình lên men .62 3.3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ giống đến trình lên men 65 3.3.3 Ảnh hưởng pH đến trình lên men .67 3.4 Đánh giá chất lượng mẫu phân thành phẩm 69 3.4.1 Một số tiêu hóa học mẫu bùn đáy ao cá sau trình xử lý 69 3.4.2 So sánh thành phẩm với sản phẩm thương mại thị trường 71 PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 72 4.1 Kết luận .72 4.2 Đề nghị 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 PHỤ LỤC iv Danh mục bảng Trang Bảng 1.1 Diện tích nuôi cá tra vùng đồng sông Cửu Long tỉnh Đồng Tháp giai đoạn 1997- 7T/2008, quy hoạch đến năm 2020 Bảng 1.2 Sản lượng cá tra nuôi vùng đồng sông Cửu Long tỉnh Đồng Tháp giai đoạn 1997- 7T/2008, quy hoạch đến năm 2020 Bảng 1.3 Ước lượng chất thải phát sinh từ nuôi cá tra 15 Bảng 2.1 Thành phần hóa học cám trấu 38 Bảng 2.2 Thành phần hóa học chủ yếu mạt dừa 39 Bảng 3.1 Một số tiêu hóa học vi sinh mẫu bùn đáy ao nuôi cá 52 Bảng 3.2 Độ ẩm mẫu bùn đáy ao cá xử lý chất độn khác 54 Bảng 3.3 Kết thay đổi độ ẩm nguồn nguyên liệu (bùn phối trộn với mạt dừa) 56 Bảng 3.4 Sự thay đổi độ ẩm theo khối ủ sơ bùn với mạt dừa theo thời gian 58 Bảng 3.5 Một số tiêu hóa học vi sinh mẫu bùn đáy ao cá 60 Bảng 3.6 Ảnh hưởng thời gian đến trình ủ lên men 62 Bảng 3.7 Ảnh hưởng tỉ lệ giống đến trình lên men 65 Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH đến trình lên men 67 Bảng 3.9 Một số tiêu hóa học bùn đáy ao cá sau q trình xử lý 69 Bảng 3.10 Thành phần hóa học vi sinh vật sinh mẫu phân thành phẩm 70 Bảng 3.11 So sánh thành phẩm với sản phẩm thương mại khác 71 v Kết biện luận Độ ẩm % 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 Đối chứng Thời gian ủ Tỉ lệ 10% Biểu đồ 3.4 Sự thay đổi độ ẩm khối ủ sơ theo thời gian Nhận xét: Qua kết theo dõi khối ủ liên tục ngày Chúng nhận thấy rằng: ngày đầu, độ ẩm khối nguyên liệu không ổn định, tăng giảm biến thiên theo chu kỳ, sang ngày thứ độ ẩm bắt đầu ổn định Sau ngày đến ngày thứ độ ẩm giảm so với ngày thứ khoảng 1%, đến ngày thứ khơng có thay đổi Vì chúng tơi kết luận chung: • Thời gian ủ tối ưu cho trình ủ sơ 6-7 ngày (ủ tốt ngày, trường hợp cấp thiết ngày đạt) • Tỉ lệ phối trộn tối ưu với mạt dừa 10% • Độ ẩm khối nguyên liệu lúc khoảng 60-61% (với độ ẩm mẫu bùn ban đầu 66%, vật liệu độn mạt dừa ban đầu 50,12%) -59- Keát biện luận 3.2.3 Khảo sát thành phần hóa học cần thiết mẫu bùn nguyên liệu (bùn trộn mạt dừa) để đưa vào ủ với chế phẩm vi sinh vật Bảng 3.5 Một số tiêu hóa học vi sinh mẫu bùn đáy ao cá Stt Đơn vị Chỉ tiêu phân tích Mẫu bùn ban đầu Mẫu bùn sơ pH - 7,9 6,78 Độ ẩm % 68,2 60,5 Hàm lượng chất khô % (m/m) 36,0 39,5 Tro % (m/m) - 28,7 Hàm lượng Cacbon hữu % (m/m) 4,98 39,6 Hàm lượng Nitơ (N) tổng % (m/m) 0,2 0,17 Hàm lượng oxit photphoric (P2O5) % (m/m) 0,8 0,76 Hàm lượng oxit kali (K2O) % (m/m) 0,3 0,28 Fe % - 0,803 10 Mg % - 0,157 11 Mn % - 0,024 12 Zn mg/kg - 47,81 13 Cu mg/kg - 16,36 14 Ca % - 0,118 15 Cd mg/kg - 0,42 16 Chì mg/kg - 2,97 17 Crom mg/kg - 9,95 18 Al % - 0,79 19 Bo mg/kg - 14,00 20 Mo mg/kg - KPH (LOD=2) 21 Tỉ lệ C/N - - 32 -60- Kết b n luận ế biệ Stt S 22 Đơ vị ơn Chỉ tiêu phân tích p Tổng s vi sinh vậ hiếu khí số ật (VKHK K) M bùn Mẫu ban đầu Mẫu bùn n sơ CF FU/g 5, x 106 ,2 7,5 x 106 (-) C tiêu khô k Chỉ ông kiểm 80 60.5 60 39.6 40 20 7.5 6.78 0.17 0.76 0.28 pH p W% % C% Bùn t trước xử lý N% P2O5% K K2O% VK KHK (x x106) Bùn sa xử lý chấ độn au ất Biểu đồ 3.5 So sánh tha đổi thành phần hóa học ch yếu u ay t hủ iữa ước x độn gi mẫu trư sau xử lý chất đ Nhận xé ét: Sau đ với chấ liệu mạt d thành p độn ất dừa phần nguyê liệu có thay đổi ên ự ỉ pH ộ %; h tiêu sau: p 6,78; độ ẩm 60,5% chất hữu 39,6% Trong hàm lượng chất hữu tăng đáng kể, kho u oảng lần ( (mẫu ban đầu 4,98%), điều thành p phần ngu uyên liệu mạt dừa có hàm lượng hợp chất hydratc m g carbon chiếm khoảng 80% (Lư ương Bảo Q Quyên (2002)) [36] Và tổng vi sinh vật hiếu khí 7,5 x CFU/g Các u 10 tiêu N, P, K có tha đổi nên chúng tơi xem khơng tha đổi ỉ ay ay 3.3 Khảo sát thơng s ảnh hưở đến qu trình ủ v chế phẩ vi sinh v số ởng uá với ẩm vật Chúng tô tiến hàn ủ lên me với chế phẩm vi si vật nhằ mục tiêu ổn ôi nh en inh ằm u địn hàm lượn chất hữu s phẩm lê men g nh ng u sản ên giảm độ ẩm tự nhiên t m bùn đáy ao cá n Kết biện luận Chế phẩm sử dụng chế phẩm sinh học BIOVINA môn Công nghệ sinh học trường Đại học Bách khoa sản xuất sử dụng xử lý nước thải chất thải hữu Các thí nghiệm tiến hành nhằm khảo sát thời gian ủ, tỉ lệ chế phẩm, giá trị pH thích hợp để q trình ủ lên men đạt hiệu ứng dụng sản xuất phân hữu sinh học tốt Thành phần nguyên liệu đầu vào trình ủ phân cụ thể sau: Chỉ tiêu Kết Độ Chất Tỉ lệ ẩm% hữu C/N 60,5 pH 39,6 32 6,7 N% P2O5% 0,17 0,76 VKHK K2O% 0,28 (CFU/g) 7,5 x 106 3.3.1 Ảnh hưởng thời gian đến q trình lên men Chúng tơi bố trí thí nghiệm với tỉ lệ giống vi sinh vật 1%, điều kiện ủ nhiệt độ phịng Thành phần khối ngun liệu đầu vào có hàm lượng cụ thể: chất hữu 40%, pH 6,7, độ ẩm 60%, tỉ lệ C/N 32 Tiến hành khảo sát thay đổi pH, hàm lượng chất hữu cơ, độ ẩm, tỉ số C/N liên tục thời gian ngày Kết trình bày bảng sau Bảng 3.6 Ảnh hưởng thời gian đến trình ủ lên men Chỉ tiêu Số ngày ủ pH 6.7 6.5 6.5 6.4 6.4 6.4 6.2 6.2 Chất hữu cơ% 40 38 36 35 35 35 35 35 35 Độ ẩm% 60 56 54 50 48 42 36 34 34 Tỉ số C/N 32 31 30 28 22 20 19 18 18 -62- Kết b n luận eá bieä 60 ngà ày ngà ày ngà ày ngà ày ngà ày ngà ày ngà ày ngà ày ngà ày 50 40 30 20 10 Độ ẩm Chất hữu c pH H T lệ C/N C tiêu Tỉ Chỉ Biểu đồ 3.6 Khảo s ảnh h sát hưởng t thời gian đế trình lên men ến h Nhận xét t: Khi trình lên m xảy ra, nhiệt độ kh ủ tăng l nhiệt độ cao làm n men hối lên, ộ nước tho khỏi khối ủ [28] Qua khảo sát nhận t oát ] o g thấy, sau từ 5-7 ngày hàm lượ ẩm giảm đáng kể mức đ gia giảm khoảng 6% ngày so với khối ợng m độ m % y ủ ban đầu giả n b ảm nhiều đến 24%, khối ủ lại 36% ( với ban đầu n (so n 60% sau ngày hàm lượng ẩm bắt đầu ổn định mức g %); m giảm thiểu s với ngà so ày khô đáng kể (giảm 2% Như trình lên men q trình th ẩm hiệu ơng ể %) y, hốt khơng cần phí năn lượng th ả g ng hoát nư khối ủ vớ lý ước ới thu uyết hần ất ó ăn ất Thành ph vật chấ hữu có bùn gồm thức ă thừa, chấ thải thủy sản, xác b động, th vật khác – đa phần gồm c bã hực c n chất protein polysacch n, harit, it g ng nzyme v sinh vật Sau vi lipi chất khác nhanh chón bị phân hủy en thờ gian phân hủy đế ngày, khối ủ nha chóng c ời n ến anh chuyển san trạng thá ổn ng địn Vì c nh chúng tơi khẳng định chất h tron bùn đáy ao dễ phân hủy k hữu ng n thời gian phân hủy kh nhanh S ngày phân giải l men lại 35% g p há Sau lên n giảm % m n 5% so với hàm lượng ban đầu 40% Trong qu trình lên men enzyme củ vi sinh v nấm, tiê thụ chất uá n vật, hợp chất hữu thải acid hữu cơ, tro giai đoạ đầu trình ủ p r ong ạn Kết biện luận acid bị tích tụ kết làm giảm pH Quá trình phân giải trải qua nhiều bước hình thành sản phẩm trung gian nhiều loại acid hữu khác nhau, sản phẩm cuối trình CO2, NH3, H2O, nhiệt, chất hữu ổn định, sinh khối vi sinh vật Và pH nghiên cứu thay đổi không đáng kề chất hữu bùn đáy ao dạng vật chất phân giải phần qua đường tiêu hóa sinh vật chuyển sang dạng dễ tiêu nên trình phân giải tạo acid hữ trung gian ít, độ pH giảm Sau 1-6 ngày lên men độ pH giảm khoảng 0,1; sau ngày mức giảm có lớn 0,2; từ ngày thứ bắt đầu ổn định Chúng tiếp tục khảo sát tỉ số C/N để khẳng định thay đổi thành phần hợp chất đạm hợp chất không đạm Chúng tơi nhận thấy q trình lên men từ đến ngày tỉ lệ C/N có thay đổi ít, sau thời gian lên men ngày tỉ lệ có khuynh hướng giảm rõ rệt cịn lại khoảng 22% (ban đầu 32%) giảm 10% Và kể từ ngày thứ tỉ lệ C/N bắt đầu trạng thái ổn định điều cho thấy phù hợp với lý thuyết: Tỉ lệ C/N biểu thị mức độ phân hủy chất hữu mức cân dinh dưỡng có khối ủ, báo hiệu thời điểm kết thúc trình ủ Tỉ lệ C/N lớn 25 thời gian phân giải ban đầu phân giải hydratcarbon, khơng có tích lũy nitơ vơ Q trình ủ q trình chất dinh dưỡng trình phân hủy mạnh enzyme protease, amylase enzyme khác Quá trình phân giải ủ chất thải xem có hiệu phân giải không triệt để Nếu xảy trình phân giải triệt để tạo thành NH3, H20, CO2, CH4, loại khí khác Đây q trình giải phóng lượng hóa học, lượng carbon, nitơ, hydro oxy giả, q trình khơng có lợi Tuy nhiên, chất giảm tới giới hạn định thường không giảm mà tới ngưỡng định Ở đó, tỷ lệ C/N hợp lý để đảm bảo chất lượng phân ủ ổn định Chính lý trên, đưa đến kết luận rằng: thời gian phân giải thích hợp tối ưu cho khối ủ ngày Và sản phẩm có giá trị pH 6,2; chất hữu 35%; ẩm độ 36%; tỉ lệ C/N 19 -64- Keát biện luận 3.3.2 Ảnh hưởng tỉ lệ giống đến trình lên men Cũng từ khối nguyên liệu bùn đáy ao cá qua xử lý chất độn mạt dừa, với hàm lượng thành phần cụ thể: chất hữu 40%, pH 6,7, độ ẩm 60%, tỉ số C/N 32, tổng vi khuẩn hiếu khí 7,5x106 Và tiến hành bố trí nghiệm thức với tỉ lệ giống vi sinh vật 0,5%; 1%; 1,5%; 2,0%; 2,5%; thời gian tiến hành lên men ngày; điều kiện ủ nhiệt độ phòng Đánh giá ảnh hưởng dựa tiêu pH, chất hữu cơ, độ ẩm, tỉ số C/N, tổng số vi sinh vật hiếu khí Kết trình bày bảng sau: Bảng 3.7 Ảnh hưởng tỉ lệ giống đến trình lên men Chỉ tiêu Tỉ lệ giống 0,5% 1% 1,5% 2% 2,5% pH 6.6 6.5 6.4 6.2 6.2 Chất hữu cơ% 38 37 35 34 32 Độ ẩm% 60 52 36 34 32 Tỉ số C/N 31 26 19 17 15 VKHK (CFU/g) 8,7 x 106 9,2 x 106 14,7 x 106 9,8 x 106 9,7 x 106 -65- Kết b n luận ế biệ 60 50 40 30 20 10 Tỉ lệ giống 0,5% % 1% 1,5% % 2% pH p Chấ ất hữu u cơ% % Độ ẩm% Tỉ số C/N VKHK (x 106) 2,5% % Biểu đồ 3.7 Khảo sát ảnh h hưởng t lệ giống đ trìn lên men tỉ đến nh Nhận xét t: Quá trình khảo sát c thấy: h cho - Do chất khối ủ chất hữu c dễ phân hủy đ đề cập b a nên pH có thay đổ ó ổi - Khi t lệ vi sinh vật hàm lượng chấ hữu bị phân giải cao n tỉ m ất ị nghĩa hợ chất hữu bị nh ợp u hiều, giảm hàm lượ chất hữ m ợng ữu giảm rõ rệt kh thay đổi tỉ lệ từ 1% đ 1,5%, tỉ lệ 2-2,5% m hi i ỉ đến % giảm hàm lượng khơng có thay đổ nhiều so với tỉ lệ 1,5 cụ thể g m g ổi 5% giảm 1% k hàm lượ thay đổi tỉ lệ phối trộn bậc 0,5 ợng i t 5% - Độ ẩm có tha đổi rõ rệt tỉ lệ gi m ay t iống thay đổi, tỉ lệ 1,5% thay đổi y thể rõ rệt nh Tỉ lệ 2% 2,5% sai khác vớ tỉ lệ 1,5% không đ hất % ới % đáng kể - ật g Tỉ lệ C/N mậ độ giống 1,5% giảm tốt h so với tỉ lệ 0,5%, 2,0%, 2,5% 1%, - Bên cạnh việc kiểm tra m số ti hóa học tiến hành kiểm tra hàm k iêu c, h g ật ày hời ợng 1,5% lượng vi sinh vậ sau ngà ủ Sau th gian lượ vi sinh vật tỉ lệ c Điều n chứng t hoạt độn vi si vật tron mẫu tỏ ng inh ng n tiếp d diễn Đây l thuậ lợi sử dụng sản phẩm bón vào đ ận n đất Kết biện luận lượng vi sinh vật tiếp tục phân hủy số chất hữu đất Và kết luận với tỉ lệ giống 1,5% tốt cho trình lên men Và tỉ lệ giống sản phẩm có giá trị pH 6,4; chất hữu 35%; ẩm độ 36%; tỉ lệ C/N 19, vi khuẩn hiếu khí 14,7 x106 3.3.3 Ảnh hưởng pH đến trình lên men Để thăm dị khoảng pH thích hợp để tiến hành lên men, tiến hành khảo sát theo nghiệm thức với giá trị pH 5,5; 6,0; 6,5; 7,0 với tỉ lệ giống tối ưu 1,5%, thời gian tối ưu ngày, điều kiện ủ nhiệt độ phòng Thành phần nguyên liệu bùn đáy ao cá qua xử lý chất độn mạt dừa có hàm lượng cụ thể: chất hữu 40%, độ ẩm 60%, tỉ số C/N 32 Đánh giá thay đổi dựa tiêu chất hữu cơ, độ ẩm, tỉ số C/N, tổng số vi sinh vật hiếu khí Kết trình bày bảng sau: Bảng 3.8 Ảnh hưởng pH đến trình lên men Chỉ tiêu pH 5,5 6,0 6,5 7,0 Chất hữu cơ% 39 36 35 38 Độ ẩm% 36 32 30 45 Tỉ số C/N 32 22 19,8 35 VKHK (CFU/g) 3,8 x 106 9,7 x 106 14,2 x 106 7,3 x 106 -67- Kết b n luận ế biệ 45 40 pH=5.5 35 30 pH=6.0 25 pH=6.5 20 15 pH=7.0 10 Chấ hữu ất độ ẩm tỉ số C/N N VK KHK (x106) Biểu đồ 3.8 Khả sát ản hưởng củ pH đến q trình lê men u ảo nh ên Nhận xét t: Qua số l liệu khảo sát chúng tô kết luận: pH 6,5 tối ưu để vi sinh vật thực v hiệ q trình phân giải chất hữu tốt ện c u ng n ân c có Ở khoản này, sản phẩm phâ hữu c giá trị chất hữu 35% độ ẩm 30%, tỉ số C/N 19,8, vi khuẩn hiếu khí 14,2 x 106 %, u Kết biện luaän 3.4 Đánh giá chất lượng mẫu phân thành phẩm 3.4.1 Một số tiêu hóa học mẫu bùn đáy ao cá sau trình xử lý Từ kết nghiên cứu nhận thấy, sau trình phối trộn chất độn mạt dừa ủ lên men với chế phẩm sinh học có ổn định hàm lượng chất hữu nhận biết thông qua tỉ lệ C/N, tỉ lệ C/N mẫu thành phẩm 19 (so với ban đầu 32) Và trình giảm độ ẩm tự nhiên hiệu quả, khơng cần phí lượng nước Kết so sánh trình bày bảng 3.9 Bảng 3.9 Một số tiêu hóa học bùn đáy ao cá sau trình xử lý Stt Mẫu bùn đáy ao cá ban đầu Chỉ tiêu Mẫu bùn sau xử lý mạt dừa Mẫu phân thành phẩm pH 7,9 6,78 6,5 Độ ẩm (%) 68,2 60,5 30 Tỉ lệ C/N - 32 19,8 Hàm lượng Cacbon hữu (%) 4,98 39,6 35,4 Hàm lượng Nitơ (N) tổng (%) 0,2 0,17 0,21 Hàm lượng P2O5 (%) 0,8 0,76 - Hàm lượng K2O (%) 0,3 0,28 - (-): Chỉ tiêu không kiểm Từ kết nhận thấy, hàm lượng ẩm bùn giảm đáng kể so với bùn đáy ao ban đầu giảm khoảng 56% Chất hữu phân giải tới mức ổn định nhận biết thông qua tỉ số C/N Trong trường hợp chất thải chưa phân giải tới mức ổn định, bón vào đất chúng tiếp tục lên men Khi nhiệt đất tăng, sản phẩm lên men tạo thành kết lông hút chết nhiệt độc tố Chính vậy, ủ chất thải đến mức ổn định điều quan trọng [28] -69- Kết biện luận Tiếp tục khảo sát số tiêu hóa học sinh học cho sản phẩm phân hữu sinh học theo yêu cầu định số 100/2008/QĐ-BNN Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn ngày 15/10/2008, chúng tơi có kết sau: Bảng 3.10 Thành phần hóa học vi sinh mẫu phân thành phẩm Stt Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Chất Mẫu phân lượng theo thành qui định phẩm hành pH - 6,5 5-7 Độ ẩm % 30 ≤ 20 Tỉ lệ C/N - 19,8 - Chất hữu % 61,03 Hàm lượng Cacbon hữu % (m/m) 35,4 ≥ 22 Hàm lượng Nitơ (N) tổng % (m/m) 0,21 ≥ 2,5 Thủy ngân mg/kg KPH ≤ 2,0 Asen mg/kg KPH ≤ 2,0 Cd mg/kg KPH ≤ 2,5 10 Chì mg/kg 2,88 ≤ 250 11 E coli MPN/g KPH 12 Coliform CFU/g KPH 13 Salomonella CFU/g KPH 14 Tổng số vi sinh vật hiếu khí (VKHK) CFU/g 14,5 x 106 - (-): Không qui định Từ kết ta nhận thấy, bùn đáy ao cá sau trình ủ với chế phẩm vi sinh vật có khả làm sản phẩm phân hữu cơ bản, muốn tạo hiệu tốt việc sử dụng làm phân bón việc bổ sung thêm thành phần khống dinh dưỡng tùy thuộc nhu cầu loại điều cần thiết -70- Kết biện luận Tùy loại giai đoạn phát triển mà có nhu cầu dinh dưỡng khác Do để đạt hiệu cao người trồng phải biết cung cấp đủ nhu cầu dinh dưỡng cho cây, biết cách bón phân hợp lý 3.4.2 So sánh thành phẩm với sản phẩm thương mại thị trường So sánh với sản phẩm thương mại “Đất NOLA 1” Trung Tâm Sinh Học Ứng Dụng - Viện Công Nghệ Sinh Học Môi Trường Bảng 3.11 So sánh thành phẩm với sản phẩm thương mại khác Chỉ tiêu pH Đất NOLA Thành phẩm phân bùn đáy ao cá 6.0 - 6.5 6,5 Chất hữu (%) 80 61,03 N tổng số (%) 0,2 0,21 K2O tổng số (%) 0,4 0,28 P2O5 tổng số (%) 0,2 0,76 Hàm lượng mùn (%) 10 - N-NH4 0.2mg/100g - EC 130 uS/cm - Chúng nhận thấy sản phẩm phân bùn đáy ao nghiên cứu hoàn tồn có khả trở thành sản phẩm phân hữu sinh học Đặc biệt hàm lượng P2O5 phân bùn đáy ao cá nghiên cứu cao so với sản phẩm “Đất NOLA 1” có lợi cho trồng lân có tác dụng nâng cao suất chất lượng nơng sản -71- Kết luận đề nghị Phần 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 4.1 Kết luận Qua trình nghiện cứu thực nghiệm, đưa kết luận sau: 4.1.1 Quá trình xử lý sơ nhằm làm giảm hàm lượng nước bùn đáy ao cho phù hợp với trình lên men sau này: + Chất độn chọn mạt dừa + Tỉ lệ phối trộn 10% (bùn : mạt dừa = 9:1) + Thời gian ủ trộn đạt độ ẩm tối ưu 6-7 ngày Độ ẩm khối nguyên liệu lúc khoảng 60-61% (với độ ẩm mẫu bùn ban đầu 66%, vật liệu độn mạt dừa ban đầu 50%) 4.1.2 Các thông số ảnh hưởng tối ưu thu trình nghiên cứu ủ lên men với chế phẩm vi sinh vật + Thời gian lên men tối ưu ngày + Tỉ lệ giống 1,5% + pH tối ưu 6,5 Mẫu nguyên liệu (bùn phối trộn với mạt dừa) có thành phần cụ thể: + Độ ẩm: 60,5% + Chất hữu cơ: 40% + Tỉ lệ C/N: 32 + Vi khuẩn hiếu khí 7,5 x 106 4.1.3 Sản phẩm phân bùn đáy ao nghiên cứu có thành phần hóa học phù hợp hồn tồn sử dụng loại phân hữu sinh học Thành phần mẫu phân thành phẩm: + pH 6,5 + Độ ẩm 30% + Hàm lượng chất hữu 61,03% + Hàm lượng N tổng số 0,21 + Hàm lượng K2O tổng số 0,28% -72- Kết luận đề nghị + Hàm lượng P2O5 tổng số 0,76% 4.2 Đề nghị Trong trình nghiên cứu thực hiện, nhận thấy đề tài chúng tơi cịn nhiều tồn hạn chế Vì thế, chúng tơi có đề nghị cụ thể sau: 4.2.1 Ở xác định mật độ vi sinh vật hiếu khí tổng số nên nội dung thực chưa thể tốt Vì thế, chúng tơi đề nghị sử dụng chế phẩm vi sinh vật nên định lượng mật độ tế bào chủng vi sinh vật chế phẩm sau kết thúc nên định lượng mật độ tế bào chủng vi sinh vật chế phẩm có thành phẩm phân bón hữu vi sinh 4.2.2 Các khảo sát ban đầu hàm lượng đa lượng, trung lượng, vi lượng quan tâm đầy đủ khảo sát thành phần hóa học sinh học diện hỗn hợp nguyên liệu bùn đáy ao cá mạt dừa (tỉ lệ 10%) (kết bảng 3.5) nhằm mục tiêu tạo sản phẩm phân bón hữu sinh hóa Nhưng thời gian thực đề tài có hạn chi phí thực nghiên cứu có giới hạn nên ý định ban đầu xây dựng qui trình tối ưu hóa tạo sản phẩm phân hữu sinh hóa chất lượng cao khơng thể thực Vì thế, đề nghị đề tài nghiên cứu tiếp sau nên xây dựng nội dung hướng vào khảo sát tối ưu thành phần khoáng đa vi lượng trước sau ủ lên men 4.2.3 Tỉ lệ C/N giới hạn cho phép tiêu chuẩn phân bón quy định khoảng 10-15 Mẫu phân thành phẩm sau q trình lên men vi sinh vật chúng tơi có tỉ lệ C/N 19,8 cịn cao so với qui định, nên đề nghị nghiên cứu sau nên đưa biện pháp để tỉ lệ C/N đạt tối ưu theo tiêu chuẩn phân bón qui định 4.2.4 Sau chúng tơi đề nghị: (i) Tối ưu hóa quy trình để nguồn ngun liệu gây nguy hiểm cho môi trường trở nên hữu dụng nên xây dựng tiến hành sản xuất thử quy mô lớn; (ii) Thử nghiệm sản phẩm tạo thành loại hoa màu; (iii) Khảo sát thêm trình bảo quản phân, nhằm nâng cao hạn sử dụng cho sản phẩm -73- ... - Xử lý bùn thải ao ni cá tra làm phân bón nhằm giảm thiểu nguy gây ô nhiễm môi trường Nội dung nghiên cứu thực hiện: - Phân tích, đánh giá sơ thành phần tích tụ chất thải ao nuôi cá - Xử lý, ... ngày cao, thường sau vụ thu hoạch, người nuôi thường rút bùn đáy từ ao nuôi ngoài, lượng bùn đáy được thải trực tiếp mơi trường Vì thế, thải chất bùn đáy từ ao nuôi làm tăng lắng động bùn đáy kênh... dụng làm phân mẫu bùn đáy ao cá tra thâm canh .52 3.2 Khảo sát thay đổi độ ẩm mẫu bùn đáy ao trình xử lý chất độn .54 3.2.1 So sánh mức ảnh hưởng vật liệu độn khác đến độ ẩm mẫu bùn