Nghiên cứu xử lý bã thải dong riềng làm phân hữu cơ sinh học tại huyện đà bắc, tỉnh hoà bình

Với mong muốn giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở các làng nghề chế biến nông sản, tận dụng nguồn bã thải dong riềng xử lý thành phân bón hữu cơ sinh học, ựề tài: "Nghiên cứu xử lý bã thải d

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-


     -

TRẦN THỊ HẢI

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÃ THẢI DONG RIỀNG

LÀM PHÂN HỮU CƠ SINH HỌC TẠI HUYỆN ðÀ BẮC - TỈNH HÒA BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : KHOA HỌC ðẤT

Mã số : 60.62.15 Người hướng dẫn khoa học: TS CAO KỲ SƠN

HÀ NỘI - 2011

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của TS Cao Kỳ Sơn, Giám ñốc Trung tâm Nghiên cứu phân bón và dinh dưỡng cây trồng, Viện Thổ nhưỡng- Nông hóa và các bạn ñồng nghiệp Các

số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

nh ưỡng Nông Hóa cùng các bạn ñồng nghiệp ñã tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi

th ực hiện và hoàn thành luận văn này

Tôi xin bày t ỏ lòng cảm ơn chân thành tới PGS TS Nguyễn Xuân Thành, Tr ưởng khoa Tài nguyên và Môi trường, PGS.TS Nguyễn Hữu Thành, Tr ưởng bộ môn Khoa học ñất, các thầy cô Khoa Tài Nguyên và Môi

tr ường và anh, chị, em cán bộ Viện ñào tạo sau ñại học- Trường ðại học nông nghi ệp Hà Nội ñã giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành ñề tài

L ời cuối cùng là lòng biết ơn vô hạn dành cho cha mẹ, cùng tất cả thành viên trong gia ñình luôn ñộng viên, giúp sức cho tôi ñược học tập và nghiên cứu

Tác giả

2.1 Hiện trạng chế biến nông sản và quản lý chất thải hữu cơ 32.2 Các nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân giải chất thải hữu cơ

3 đỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

4.1 Khái quát về vùng trồng dong riềng của huyện đà Bắc 39

4.1.2 Vị trắ của cây dong riềng trong hệ thống cây trồng hàng năm 414.1.3 Các ựiều kiện liên quan ựến phát triển sản xuất cây dong riềng 42

4.1.4 Vấn ựề phát triển chế biến dong riềng 44

4.3 Một số ựặc ựiểm chung của chủng vi sinh vật bổ sung vào mẫu ủ 484.4 đánh giá khả năng phân giải bã dong riềng của tổ hợp các chủng

4.5 Kết quả ựánh giá tác ựộng của chế phẩm vi sinh vật ủ tới khả

năng phân huỷ bã dong riềng làm phân bón hữu cơ sinh học 52

4.5.3 Kết quả ựánh giá tác ựộng của chế phẩm tới thành phần hoá học

4.6 Kết quả ựánh giá vi sinh vật gây bệnh cho người 574.7 Kết quả ựánh giá tác ựộng của chế phẩm vi sinh vật ủ tới tắnh

4.8 Kết quả ựánh giá tác ựộng của chế phẩm vi sinh vật ủ tới ựộ chắn

4.9 Hiệu quả kinh tế sản xuất phân hữu cơ sinh học từ bã thải dong

4.10 Xây dựng qui trình kỹ thuật xử lý bã dong riềng phế thải thành

NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn

DANH MỤC BẢNG

3.1: Phương pháp phân tắch một số chỉ tiêu mẫu phân 374.1: Diện tắch, sản lượng và giá trị các cây trồng hàng năm Huyện đà

4.2: Diễn biến diện tắch dong riềng huyện đà Bắc (Nguồn:

4.3 : Thành phần hóa học, ựộ ẩm và pH của nguyên liệu 474.4 : Mật ựộ các chủng vi sinh vật trong bã dong riềng 474.5: đặc ựiểm chung và hoạt tắnh sinh học của bộ chủng giống vi sinh

4.10: Kết quả phân tắch chất lượng phân bón hữu cơ sinh học 564.11: Chỉ tiêu vi sinh vật gây bệnh trong mẫu ủ sau 30 ngày ủ 57 4.12: Kết qủa ựánh giá tác ựộng của chế phẩm tới tắnh chất cảm quan

4.13: Kết quả ựánh giá chất lượng ựống ủ bằng phương pháp sinh học 59

DANH MỤC HÌNH

4.1 Bản ựồ hành chắnh huyện đà Bắc- tỉnh Hòa Bình 40 4.2 Hoạt ựộng chế biến và vận chuyển dong riềng tại đà Bắc- tỉnh

4.9: đánh giá ảnh hưởng của phân ủ tới khả năng sinh trưởng phát

4.10 đánh giá ảnh hưởng của phân ủ tới khả khả năng nảy mầm của ngô 60

1 MỞ đẦU

1 1 Tắnh cấp thiết của ựề tài nghiên cứu

Ô nhiễm môi trường do phế thải của các làng nghề ựang là một vấn ựề

"nóng" ở Việt Nam Các dạng ô nhiễm phổ biến ở các làng nghề là khắ thải, nước thải và chất thải rắn đây là 3 dạng ô nhiễm phổ biến ựược sinh ra bởi hoạt ựộng làng nghề, do họ chỉ chú ý ựến sản phẩm mà không có ý thức xử lý các chất thải nguy hại, là nguyên nhân gây ra các bệnh và dịch bệnh cho bản thân người lao ựộng ở chắnh làng nghề và ảnh hưởng ựến cộng ựồng dân cư sống xung quanh Tình trạng này ngày càng gia tăng trong những năm gần ựây Trong số những làng nghề gây ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường xung quanh, có làng nghề tinh lọc bột sắn (Thành phố Huế), làng nghề sản xuất bột dong riềng, thuộc Liêu Xá (Hưng Yên) Làng chế biến nông sản Dương Liễu - Hoài đức, Hà Nội thì lại ô nhiễm bởi nước thải từ việc làm miến, nấu mạch nha và thứ mùi chua ung ủng của bột sắn, bột dong riềng Nước thải từ các làng nghề ựều không ựược xử lý mà thải luôn ra mương hay cống thoát nước quanh làng Dương Liễu có nghề làm miến và chế biến nông sản từ rất lâu rồi nhưng cho ựến nay, các phương pháp sản xuất vẫn hoàn toàn thủ công, nhỏ lẻ, chủ yếu là hộ gia ựình Theo ông Nguyễn Danh Bảo, vào mùa làm miến, trung bình mỗi hộ sản xuất ở Dương Liễu làm tới 5-7 tấn/ngày, lượng nước thải và bã thải ra rất lớn, chất ựống tại sân, cổng, ựường làng bốc mùi khó thở Vì vậy, chất thải ựã khiến làng nghề trong tình trạng báo ựộng ựỏ về ô nhiễm, nhất là nước thải và bã củ dong riềng ựể làm miến không biết xử lý thế nào

Huyện đà Bắc tỉnh hòa Bình cũng là một ựịa phương trồng dong riềng với diện tắch tương ựối, toàn huyện trồng khoảng 448,4 ha (nguồn NN & PTNT năm 2009) và có xu hướng tăng Vì cây dong riềng là một loại cây dễ trồng, không mất công chăm sóc lại cho giá trị kinh tế cao nên những năm

gần ựây việc trồng và chế biến củ dong ngày càng phát triển Việc chế biến dong riềng cần dùng nhiều nước; bã và nước xả ra càng nhiều ựã làm ách tắc dòng chảy và gây nên sự ô nhiễm môi trường trầm trọng ở huyện và các vùng lân cận Hàng năm mùa thu hoạch dong riềng ựến ựồng thời cũng là lúc người dân ở huyện và các vùng lân cận phải sống chung với ô nhiễm môi trường nặng Nguồn nước ở mương máng, hồ ao do nước thải và bã dong riềng xả ra không tiêu thoát ựược, ứ ựọng lại, phân huỷ gây nên mùi hôi thối kéo dài hàng tháng

Với mong muốn giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở các làng nghề chế biến nông sản, tận dụng nguồn bã thải dong riềng xử lý thành phân bón hữu

cơ sinh học, ựề tài: "Nghiên cứu xử lý bã thải dong riềng làm phân hữu cơ

1.2 Mục ựắch và yêu cầu

1.2.1 Mục ựắch nghiên cứu

Xử lý bã thải làng nghề chế biến dong riềng tại huyện đà Bắc- tỉnh Hòa

Bình làm phân hữu cơ sinh học

1.2.2 Yêu cầu nghiên cứu

Xây dựng ựược quy trình xử lý bã thải dong riềng thành phân hữu cơ sinh học giải quyêt vấn ựề ô nhiễm môi trường ựất tại các làng nghề huyện đà Bắc tỉnh Hòa Bình

2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

2.1 Hiện trạng chế biến nông sản và quản lý chất thải hữu cơ

2.1.1 Tình hình sản xuất của các cơ sở chế biến nông sản và quản lý chất thải hữu cơ

Chế biến nông sản, chủ yếu là chế biến tinh bột từ các sản phẩm nông nghiệp như chế biến tinh bột từ sắn, dong riềng, ñậu, … Chế biến nông sản có

từ rất lâu ở các hộ gia ñình nhỏ lẻ, việc chế biến tinh bột chủ yếu phục vụ cho nhu cầu của gia ñình cùng với dụng cụ thô sơ do vậy bã, nước thải không nhiều Ngày nay do dân số tăng, nhu cầu sử dụng các sản phẩm chế biến từ nông sản tăng, hơn nữa sản phẩm còn mang tính chất hàng hóa làm tăng hoạt ñộng sản xuất chế biến nông sản Việc chế biến không còn ở quy mô nhỏ lẻ mà trở thành các hợp tác xã, các làng nghề chế biến nông sản, kèm theo nó là lượng chất thải tăng

Chất thải ở các làng nghề cũng là vấn ñề “nóng” cần tháo gớ Theo thống kê của sở Công thương, Hà Nội hiện có 1.310 làng có nghề, trong ñó

310 làng ñược công nhận làng nghề Tại một số làng nghề, mặc dù chính quyền ñịa phương ñã tổ chức các tổ thu gom rác ñến tận ngõ ngách, thôn xóm nhưng tình trạng rác lấn ñường, lấn kênh, mương, ruộng, ao hồ… vẫn chưa ñược giải quyết triệt ñể ðặc biệt, các xã có nghề chế biến nông sản như Hữu Hòa (Thanh Trì), Dương Liễu, Minh Khai (Hoài ðức), xã Tân Hòa (Quốc Oai)… Vấn nạn môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng

Xã Dương Liễu nằm ở phía tây bắc huyện Hoài Ðức, dân số hơn 12 nghìn người, diện tích ñất tự nhiên 410,57 ha, trong ñó, ñất nông nghiệp hơn

295 ha Với truyền thống sản xuất lâu ñời, lực lượng lao ñộng trẻ dồi dào, thị trường tiêu thụ ổn ñịnh, người dân Dương Liễu tập trung ñầu tư chiều sâu phát triển nghề chế biến tinh bột Diện tích ñất nông nghiệp hiệu quả thấp ngày càng thu hẹp, nhường chỗ cho phát triển nghề và dịch vụ Vấn ñề việc

làm cho người dân nơng thơn được giải quyết tốt tại chỗ Ngồi ra, làng nghề thu hút nhiều lao động ngồi địa phương Ðời sống của người dân từng bước được cải thiện, nhiều hộ khá giả, bộ mặt nơng thơn cĩ đổi thay tích cực Tuy nhiên, ơ nhiễm mơi trường ở Dương Liễu đang ở mức báo động

Ðặc thù của nghề chế biến nơng sản là lượng bã thải lớn, chiếm 65 đến 70% Vào chính vụ chế biến, kéo dài từ tháng mười đến tháng tư, trung bình mỗi ngày làng nghề Dương Liễu thải ra hơn 500 tấn bã thải, 12.000 m3 nước thải Trong số này, gần 300 tấn bã thải từ quá trình chế biến tinh bột sắn thơ được tận dụng làm thức ăn gia súc Những bã thải cịn lại và nước thải đổ trực tiếp ra hệ thống thốt nước, ra mương, ao, hồ

Chính quyền xã đã thành lập tổ vệ sinh mơi trường gồm 15 thành viên với cơng việc chủ yếu là khơi thơng cống rãnh, xử lý cục bộ các điểm ùn tắc; thu gom rác thải hằng ngày Việc xây hầm bi-ơ-ga được thực hiện nhưng khơng đem lại hiệu quả do diện tích đất ở chật hẹp, đầu tư cải tạo hệ thống thốt nước, bể chứa tốn kém Nhiều đồn nghiên cứu mơi trường trong nước

và quốc tế cũng đã đến khảo sát, tìm hiểu Tuy nhiên, do lượng rác thải, bã thải quá lớn, nguồn kinh phí đầu tư cĩ hạn nên ơ nhiễm mơi trường làng nghề Dương Liễu ngày càng xấu đi Các bụng chứa nước thải, bã thải hiện đang quá tải, trở thành nguồn ơ nhiễm lớn Tình trạng ơ nhiễm trầm trọng cũng xảy

ra tại địa bàn các xã lân cận là Cát Quế, Minh Khai

Với nhiều năm phát triển nghề chế biến tinh bột sắn, dong riềng, kinh tế của các hộ trong làng Minh Hồng, xã Minh Quang, Ba Vì, Hà Nội đã cĩ những đổi thay mạnh mẽ, đời sống của người dân được nâng cao Nhưng cùng với việc phát triển nghề, mơi trường nơi đây đang trong tình trạng ơ nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt là ơ nhiễm nguồn nước ngầm

Các làng nghề cĩ tốc độ tăng trưởng kinh tế khá, nhưng ơ nhiễm mơi trường đang trở thành vấn đề bức xúc Theo điều tra của cơ quan chuyên mơn,

ước tắnh mỗi ngày các làng nghề thải ra từ 20 ựến 30 tấn rác Rác thải rất ựa dạng, chưa qua xử lý, tồn tại trong nhà, ngoài ựường.[23]

Ở một số làng làm bún, làm giày da ở huyện Gia Lộc- Hải Dương, rác

và nước thải ựang ảnh hưởng không nhỏ tới ựời sống của nhân dân Nguồn nước, ựất và không khắ bị ô nhiễm ựều vượt nhiều lần các chỉ tiêu về vệ sinh môi trường Thôn Mạn đê (xã Nam Trung, Nam Sách, Hải Dương) từng là một ựiển hình về môi trường xanh- sạch, nay cũng ựang "kêu cứu" vì rác và nước thải của làng nghề chế biến nông sản Trong 700 hộ của thôn có tới hơn

300 hộ làm nghề, mỗi ngày thải ra 3 tấn rác, chủ yếu là phế phẩm từ hành, tỏi,

bắ ngô, riềng Mỗi tuần, rác thải chỉ ựược thu gom, xử lý một lần Ao, hồ ở ựây ựã cơ bản ựược lấp bằng rác, cả làng ựều ăn bằng nước mưa, tắm rửa bằng nước giếng khơi

Nhiều thủy vực ở nông thôn không còn khả năng tự làm sạch Chất thải sản xuất, sinh hoạt thải bừa bãi, không ựược quản lý và xử lý kịp thời, tăng thêm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng trực tiếp ựến sức khỏe và ựời sống nhân dân ở nhiều làng nghề Theo thống kê của ngành y tế, ở một số làng nghề, số lượng người mắc các bệnh ung thư, ựường ruột, sốt xuất huyết, ựau mắt, phụ khoa, viêm ựường hô hấp, nhất là ở trẻ em có chiều hướng gia tăng và xảy ra thường xuyên hơn

Cùng với rác thải làng nghề, người dân nông thôn còn phải "gánh" thêm cả chất thải từ chăn nuôi Sở NN&PTNT Hà Nội cho biết, các huyện ngoại thành có hơn 17 triệu gia súc, gia cầm ựược chăn nuôi theo mô hình hộ gia ựình và trang trại chăn nuôi tập trung Trung bình mỗi ngày lượng chất thải phát sinh trong chăn nuôi là 50.000 tấn Kết quả ựiều tra của TP Hà Nội năm 2009 cho thấy, số chuồng trại chăn nuôi hợp vệ sinh tại các ựịa phương chỉ chiếm 51% Hiện tại, phương pháp xử lý chất thải rắn trong chăn nuôi còn ựơn giản, chủ yếu tận dụng làm thức ăn cho cá, ủ phân hoai mục ựể bón cho lúa, hoa màu Còn chất thải lỏng trong chăn nuôi ở Hà Nội ựang bị bỏ ngỏ

Tại 3 thôn của xã Lai Vu- Kim Thành- Hải Dương có nhiều nguồn gây

ô nhiễm, nhưng lớn nhất là chất thải trong chăn nuôi Mỗi ngày, gần 30 nghìn con lợn thải ra khoảng 40 tấn phân, trong ựó chỉ 1/3 ựược xử lý Phân tắch các mẫu nước thải, nước mặt và không khắ cho thấy, hầu hết các chỉ tiêu ựều vượt tiêu chuẩn cho phép: Nồng ựộ khắ H2S vượt tiêu chuẩn cho phép 71%; nước thải có hàm lượng N-NH3 vượt 31,6 lần, BOD và COD ựều vượt từ 3,2 ựến 3,96 lần, Coliform vượt tới 55 lầnẦ [21]

Theo Viện Nước tưới tiêu và môi trường, Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam, ựến năm 2010, khối lượng chất thải nông thôn Việt Nam khoảng hơn 145.000.000 tấn đó là chất thải chăn nuôi, chất thải sinh hoạt, chất thải làng nghề, chất thải y tế Bên cạnh ựó, bao bì thuốc bảo vệ thực vật là nguồn chất thải nguy hại ựang là mối lo của nông thôn

Ô nhiễm môi trường từ các làng nghề nói chung và ô nhiễm do chất thải hữu cơ nói riêng ựang là bất cập Nguyên nhân chắnh của tình trạng ô nhiễm ở các làng nghề là do quy mô sản xuất nhỏ nên khó khăn trong ựầu tư cải tiến công nghệ, nâng cấp máy móc, thiết bị; tập quán sản xuất, sinh hoạt vẫn theo kiểu "tiểu nôngỢ; trình ựộ của người lao ựộng hạn chế, chỉ học nghề theo kinh nghiệm; cơ sở hạ tầng ở nông thôn rất hạn chế đặc biệt, nhận thức

và ý thức trách nhiệm về bảo vệ môi trường của cộng ựồng dân cư còn rất hạn chế, hiệu quả quản lý nhà nước về môi trường chưa cao Làng nghề không chỉ là một lực lượng phát triển kinh tế, mà còn là một thành tố hình thành nên ựời sống dân cư nông thôn mới, do ựó bảo vệ môi trường không chỉ là một nhiệm vụ có tắnh xã hội sâu sắc, mà còn là vấn ựề sống còn, bảo ựảm sự phát triển bền vững

2.1.2 Chất thải hữu cơ từ chế biến tinh bột dong riềng

Dong riềng Canna edulis Ker cây thân thảo, họ dong riềng (Cannaceae)

có nhiều tên ựịa phương khác nhau tại Việt Nam như khoai chuối, khoai lào, dong tây, củ ựao, khoai riềng, củ ựót, chuối nước [4]

Cây dong riềng là cây cĩ giá trị kinh tế khá cao Ở Việt Nam, khí hậu nhiệt đới giĩ mùa khá phức tạp, trong khi các loại hoa màu khác bị thời tiết thiên tai chi phối đe doạ nhưng cây dong riềng trồng là cĩ ăn, sản lượng cao hơn các cây khác [4] Dong riềng khơng những cho phép khai thác sản phẩm chính là củ mà cịn cho phép chúng ta tận dụng triệt để các sản phẩm phụ như

lá, thân cây để làm phân bĩn và nguyên liệu cho cơng nghiệp Thân cây dong riềng cĩ sợi màu trắng bền và cĩ thể dệt được bao đựng, trong thân cây, bẹ lá Trước khi lấy sợi dệt bao, nếu đưa vào ép lấy nước thanh ngọt của nĩ thì cĩ thể lấy được đường kết tinh trắng, và nguyên liệu để chế huyết thanh ngọt, ưu trương, đẳng trương… Lá dong riềng ủ làm làm phân xanh là một nguồn phân bĩn rẻ tiền mà lại rất tốt đối với cây trồng

Dong riềng được nhập vào Việt Nam đầu thế kỷ 19 Năm 1898, người Pháp

đã trồng thử dong riềng ở nước ta nhưng rồi cơng việc đã bị dừng lại vì thời đĩ chưa biết cách chế biến tinh bột dong riềng [1] Từ năm 1961 đến 1965 một số nghiên cứu về nơng học với cây dong riềng đã được thực hiện tại Viện khoa học

kỹ thuật nơng nghiệp Việt Nam [32] nhằm mục đích mở rộng diện tích dong riềng, tuy nhiên vấn đề trồng dong riềng vẫn khơng được quan tâm vì thiếu cơng nghệ chế biến và tiêu thụ thấp Từ năm 1986 do nhu cầu sản xuất miến từ bột dong riềng ngày càng tăng đã đi kèm với việc mở rộng diện tích tự phát trồng loại cây này Những địa phương trồng dong riềng với diện tích lớn là Hồ Bình, ngoại thành Hà Nội, Sơn La, Lai Châu, Thanh Hố, Hưng Yên, Tuyên Quang và ðồng Nai Vào những năm 60 của thế kỷ XX, dong riềng được trồng chủ yếu nhằm đảm bảo an ninh lương thực và cĩ năm đã đạt trên 21 ngàn ha [4] Hiện nay loại cây này khơng được đưa vào danh mục thống kê quốc gia, tuy vậy một

số nhà nghiên cứu cũng đưa ra con số ước đốn về diện tích dong riềng nước ta những năm gần đây vào khoảng 30 nghìn ha [34] với các giống dong riềng lấy

củ và dong riềng cảnh vẫn được trồng phổ biến khắp cả nước, từ vùng đồng

bằng, trung du ñến các vùng núi cao như Sa Pa, tỉnh Lào Cai, Bắc Hà, tỉnh Hà Giang, Phó Bảng, tỉnh Tuyên Quang [4]

Theo một số tài liệu, vì trong thân lá dong riềng có một lượng dự trữ chất dinh dưỡng khá cao do ñó cây chịu hạn giỏi hơn lúa, khoai lang và sắn Dong riềng có sức sống rất mạnh, có khả năng thích nghi cao với ñiều kiện ngoại cảnh, có sức chống ñỡ tốt với sâu bệnh Cây không có nhu cầu nhiều về ánh sáng nên có thể sinh trưởng bình thường nơi cớm nắng Cây dong riềng cũng

có khả năng chống chịu tốt với giá rét, có thể trồng ở những nơi mà khoai lang, sắn không trồng ñược Hơn nữa, dong riềng còn là cây trồng dễ tính, yêu cầu ñất không nghiêm khắc nên có thể trồng trên nhiều loại ñất khác nhau vẫn cho năng suất củ cao Nếu trồng ở nơi ñất tốt, một khóm có thể thu ñược 15-20kg Trồng trên diện tích lớn dong riềng có thể cho năng suất ñạt tới 45-60 tấn củ/ha nếu thâm canh Với những ñặc ñiểm này, dong riềng ñã trở thành một loại mặt hàng có nhiều triển vọng phát triển ở vùng miền núi nước ta, có thể phát triển cây dong riềng trên một phạm vi rộng lớn ở nhiều vùng ñể tăng nguồn vật liệu cho sản xuất ngành hàng miến, tinh bột và các sản phẩm khác [35]

Dong riềng có kích thước hạt tinh bột lớn, tới 150 micron, trong khi tinh bột sắn chỉ là 35 micron ðiều này giúp cho việc tách chiết tinh bột dong riềng dễ dàng hơn so với một số cây có củ khác Một ñặc tính quan trọng khác

ñó là hàm lượng amiloza trong tinh bột dong riềng cao ñạt từ 38% - 41%, xấp

xỉ con số ñó ñối với tinh bột ñậu ñỗ (46% - 54%) [30] ðiều này tạo nên một

số ñặc tính (dai và giòn) của sợi miến dong tương tự miến ñỗ xanh, trong khi giá thành miến dong thường rẻ gấp ñôi so với miến ñậu xanh ðây là lợi thế canh tranh của miến dong so với miến ñậu xanh Dong riềng chế biến thành bột lợi gấp 2-3 lần trồng lúa trong ñiều kiện khó khăn

Do tinh bột dong riềng có những ñặc tính nổi bật như ñã ñề cập ở trên nên ở nước ta tại những vùng có diện tích trồng ñáng kể, dong riềng hầu hết ñược chế biến thành tinh bột, sau ñó làm miến Tuy nhiên, các quy trình chế

biến miến dong ở nước ta hiện nay vẫn mang tính thủ công chưa ñảm bảo chất lượng và chỉ có một số ít nhà máy sử dụng tinh bột dong ñể sản xuất miến ăn liền Dong riềng hiện nay ñược chế biến với khối lượng lớn chủ yếu tại một

số làng nghề tại Quốc Oai, Hoài ðức, Ba Vì (Hà Nội), Trảng Bom (ðồng Nai), Yên Mỹ, Khoái Châu (Hưng Yên) Hiện nay nhu cầu sử dụng miến trong nước và xuất khẩu ngày càng tăng dẫn tới việc chế biến tinh bột dong riềng ngày càng phát triển Và ñi kèm với nó là vấn ñề ô nhiễm môi trường từ

bã thải, nước thải

Xã Dương Liễu, huyện Hoài Ðức, Hà Tây cũ là xã có truyền thống chế biến tinh bột dong riềng Vào chính vụ chế biến, kéo dài từ tháng mười ñến tháng tư, trung bình Dương Liễu thải ra hơn 200 tấn bã thải từ quá trình chế biến tinh bột dong riềng không ñược thu gom, xử lý mà xả thẳng vào hệ thống thoát nước Mặt khác, hệ thống tiêu thoát nước thiếu ñầu tư, cải tạo ñồng bộ nên thường xuyên xảy ra tình trạng ứ ñọng cục bộ Bã thải chảy theo hệ thống thoát nước dân sinh, dồn vào mương Ðan Hoài rồi thải trực tiếp ra kênh T5 Một phần nhỏ bã thải dong riềng ñược công ty TNHH Mặt trời xanh xử lý làm phân vi sinh, phần lớn vẫn xả trực tiếp ra môi trường Ngoài ra, còn thêm lượng chất thải chăn nuôi, phế thải xây dựng, rác thải sinh hoạt càng khiến môi trường ô nhiễm nặng.[24]

Nghề chế biến tinh bột ở Minh Hồng có từ năm 1971, do một người thợ của làng nghề Sấu Giá (Hoài ðức) về dạy nghề cho các hộ xã viên Sau khi chế biến thành tinh bột sẽ ñược bán cho các làng nghề làm miến ở Hoài ðức ðến năm 2001, Minh Hồng ñược công nhận là làng nghề, người dân trong làng ñã không ngừng ñưa các thiết bị máy móc tiên tiến vào sản xuất như máy nghiền, máy xay vỏ Hiện nay, cả làng có 235 hộ với 1.245 nhân khẩu thì có tới 203 hộ làm nghề chế biến tinh bột sắn và dong riềng Gia ñình chị Lương Thị Mận ñã có thâm niên gần 30 năm làm nghề này cho biết:

“Trung bình mỗi ngày, gia ñình chị chế biến ñược 2 - 3 tấn nguyên liệu, thu

ựược 1,2 - 1,5 tấn tinh bộtỢ Vào những tháng cao ựiểm trung bình mỗi hộ chế biến khoảng 4 tấn nguyên liệu/ngày thì cả làng sẽ thải ra khoảng trên 250m3 nước thải ra môi trườngỢ [21]

Trước thực trạng trên, nhân dân trong làng ựã cố gắng cải tạo hệ thống thoát nước nhưng là một làng nằm giữa ựỉnh núi Ba Vì, nên việc cải tạo gặp rất nhiều khó khăn Dòng suối Vắp là nơi mà nước thải trong làng xả ra, do xả nguồn nước bẩn này ra sông đà nên con sông này cũng chịu chung cảnh ô nhiễm Vào vụ chế biến chắnh thì những con mương có màu ựen kịt Việc nước thải tồn ựọng lâu ngày ựã ảnh hưởng rất lớn tới nguồn nước ngầm Toàn bộ các

hộ trong làng ựều sử dụng nguồn nước giếng khơi, có những giếng ựào sâu tới 20m nhưng vẫn có mùi khó chịu Trước thực trạng ô nhiễm môi trường ở Minh Hồng ngày càng nghiêm trọng, UBND xã Minh Quang cùng với Trung tâm Nước sinh hoạt - Vệ sinh môi trường nông thôn và Trung tâm Tư vấn khoa học - công nghệ và môi trường Hà Tây (cũ) ựã tiến hành khảo sát thiết kế, báo cáo dự

án xây dựng hệ thống hầm Bioga xử lý nước thải chế biến nông sản của làng nghề Minh Hồng Theo như dự án báo cáo sẽ xây dựng 203 hầm Bioga tại các

hộ gia ựình với công suất - 3m3/ngày/hộ Nhưng khi thực hiện vấn ựề khó khăn gặp phải là thiếu vốn Chắnh vì vậy dự án này ựã không ựược triển khai và ựến nay cũng không còn tắnh khả thi Thực trạng ô nhiễm môi trường làng nghề Minh Hồng ựang ở mức báo ựộng nghiêm trọng.[21]

Từ lâu, người dân xã Tứ Dân (Khoái Châu) ựã phải chịu ảnh hưởng ô nhiễm nặng nề do chất thải của nghề chế biến dong riềng Trồng cây dong lấy

củ ựể chế biến thành tinh bột làm miến là một nghề ựã có từ lâu ựời ở Tứ Dân

Xã có diện tắch ựất canh tác là 385.78 ha, trong ựó diện tắch trồng cây dong riềng là 296ha (chiếm 77%) Toàn xã có tới 2.070 hộ trồng và chế biến dong

Vì cây dong là một loại cây dễ trồng, không mất công chăm sóc lại cho giá trị kinh tế cao nên những năm gần ựây việc trồng và chế biến củ dong ngày càng phát triển Việc chế biến dong cần dùng nhiều nước; bã và nước xả ra càng

nhiều ựã làm ách tắc dòng chảy và gây nên sự ô nhiễm môi trường trầm trọng

ở xã và các vùng lân cận Hàng năm mùa thu hoạch dong ựến ựồng thời cũng

là lúc người dân ở xã và các vùng lân cận phải sống chung với ô nhiễm môi trường nặng Nguồn nước ở mương máng, hồ ao do nước thải và bã dong xả

ra không tiêu thoát ựược, ứ ựọng lại, phân huỷ gây nên mùi hôi thối kéo dài hàng tháng đến khi những cơn mưa ựầu mùa hạ ựổ xuống, nước bị ô nhiễm theo các dòng chảy trôi ựi Biết là ô nhiễm môi trường nặng, ảnh hưởng trực tiếp ựến ựời sống sinh hoạt hàng ngày và sức khoẻ nhưng nhiều năm trôi qua người dân ở ựây vẫn phải bám lấy nghề Giá trị kinh tế của 1 sào canh tác trồng dong xen ựỗ và lạc cho thu nhập trên 2 triệu Bà con nông dân ở ựây vẫn gọi cây dong riềng là cây "lười" vì người dân chỉ việc trồng cây xuống rồi thu hoạch, không mất công chăm bón.[22]

Các làng nghề chế biến tinh bột từ sắn và dong riềng khác cũng ựang chịu tình hình ô nhiễm như các làng nghề trên như Thôn Mạn đê (xã Nam Trung, Nam Sách, Hải Dương), một người dân trong thôn cho biết, sợ nhất vào mùa làm miến, rác như ựống rơm trên ựường ựi, gom ựốt không kịp, gặp mưa là thối um

Trong quá trình sản xuất chế biến tinh bột từ dong riềng ựã thải ra một lượng bã rất lớn, chiếm khoảng 20- 25% lượng nguyên liệu ban ựầu Gây không ắt khó khăn về diện tắch bãi chứa nhất là sự ô nhiễm môi trường Thành phần của chúng bao gồm phần lớn là xenlulo, lignin, ngoài ra chúng còn chứa một số ựộc tố, pH thấp, nhiều loại VSV gây bệnh gây ảnh hưởng ựến sinh hoạt, ựời sống con người Phế thải này sau khi thải ra không thể sử dụng trực tiếp cho mục ựắch nông nghiệp mà chúng cần ựược xử lý bằng các biện pháp hóa học hoặc sinh học Xử lý phế thải bằng phương pháp sinh học ựang là một giải pháp hữu hiệu ựang ựược nhiều nhà khoa học quan tâm Phế thải bã dong riềng sau khi ựược xử lý bằng phương pháp sinh học ựược bổ sung thêm

một số loài VSV có ích sẽ là một nguồn nguyên liệu có giá trị phục vụ cho sản xuất nông nghiệp như phân bón hữu cơ vi sinh

2.2 Các nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân giải chất thải hữu cơ ñể sản xuất phân bón hữu cơ sinh học

2.2.1 Vai trò của VSV làm tác nhân chuyển hóa chất thải hữu cơ

Trong cấu trúc của thực vật có 3 thành phần cơ bản xenlulo, hemi xenlulo, và lignin Các thành phần này thường có tỷ lệ không giống nhau, chúng thường liên kết với nhau tạo thành một khối và quyết ñịnh tính chất hoá lý riêng cho từng loài thực vật [30]

Xenlulo là thành phần cơ bản cấu tạo nên màng tế bào thực vật và là cơ chất phổ biến nhất trong tự nhiên Thông thường xenluloza của tế bào thực vật chiếm 50% tổng số hydrocacbon có trên trái ñất Sản lượng xenlulo ñược tổng hợp hàng năm lớn hơn bất kỳ chất hữu cơ nào khác, trên trái ñất chúng chiếm khoảng 4.1010 tấn Lượng xenlulo lớn này nếu không có sự phân giải, chuyển hoá của vi sinh vật thì sẽ ñọng lại và tích luỹ dần tràn ngập trái ñất.[14]

Xenluloza rất phổ biến trong tự nhiên, hàng năm lượng xenluloza do thực vật tổng hợp nên là 1011 tấn và xenluloza thường tồn tại phân bố ở dạng sau :

* Các phế thải nông nghiệp: rơm rạ, thân, lá, vỏ cây…

* Các phế thải công nghiệp chế biến như: gỗ vụn, mạt cưa, bã dong riềng…

* Các chất thải sinh hoạt: giấy, rác, bao bì…

Hemi-xenluloza cũng là thành phần của thành tế bào thực vật, ñứng thứ hai về khối lượng So với xenluloza thì hemi-xenluloza có cấu trúc không chặt, dễ bị phân giải khi bị axit loãng, ñôi khi còn bị phân giải trong nước nóng và chúng dễ dàng bị phân giải bởi enzim hemi-xenluloza.[14]

Hemi-xenluloza tồn tại chủ yếu ở các phần như vỏ hạt, bẹ ngô, cám, rơm rạ Trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật, hemi-xenluloza thường ñược tạo thành sớm hơn, có thể do hemi-xenluloza dễ ñồng hoá hơn xenluloza

Trong tự nhiên quá trình phân huỷ hemi-xenluloza thường xảy ra song song với quá trình phân huỷ xenluloza Những vi sinh vật có khả năng thuỷ phân dễ dàng hemi-xenluloza nhờ tiết ra các enzim endo-1,4 -β-D glucozit thuỷ phân xylan (là loại gốc ñường chiếm chủ yếu trong hemi-xenluloza) tạo thành các ñoạn ngắn và sau ñó β-xylosilaza sẽ thuỷ phân thành các ñường ñơn xylaza Ngoài ra cũng có sự tham gia của một số cấc enzim thuỷ phân mạch nhánh.[15]

Thành phần cuối cùng là lignin Lignin là một hợp chất cao phân tử, ngưng tụ từ 03 loại rượu, chủ yếu là rượu trans-pcanarilic-cony ferylic và trans-cynapylic [30]

Trong thực vật lignin thường tập trung nhiều ở các mô hoá gỗ và có vai trò như chất liên kết các tế bào, do ñó làm tăng ñộ bền cơ học, tăng khả năng chống thấm, ngăn chặn các chất ñộc và vi sinh vật gây bệnh cũng như tác ñộng từ bên ngoài vào.[2,30]

Lignin rất bền với tác dụng của enzim do vậy trong cây lignin chỉ ñược tạo ra mà không không tham gia vào quá trình trao ñổi chất [30]

Trong tự nhiên lignin có thể bị phân giải bởi nấm mục trắng

(phanerochaete chryosporium), còn trong thực vật lignin thường tập trung ở

các mô hoá gỗ và có vai trò như chất liên kết các tế bào, do ñó mà tăng ñộ bền

cơ học, tăng khả năng chống thấm, ngăn chặn các chất ñộc, các vi sinh vật gây bệnh cũng như tác dụng khác từ bên ngoài

Từ những nội dung trình bày ở trên ta thấy:

Cấu trúc của xenluloza là cấu trúc phức tạp và chặt chẽ, vì vậy mà xenluloza rất bền trong ñiều kiện tự nhiên Các thành phần tạo thành xenlulza

có cấu tạo và thành phần rất khác nhau Do ñó việc phá vỡ cấu trúc này ñòi hỏi phải có sự hiểu biết sâu sắc ñặc tính của từng phần tạo ra chúng và từ ñó

sử dụng những chủng vi sinh vật, biện pháp thích hợp ñể phân huỷ chúng

Vi sinh vật phân giải xenluloza: Là những vi sinh vật có khả năng tổng hợp ñược hệ enzym xellulaza Trong tự nhiên có rất nhiều loài vi sinh vật có khả năng tham gia vào quá trình phân giải ligno-xenluloza như: nấm,

xạ khuẩn, vi khuẩn Trong ñiều kiện hiếu khí các loài nấm phân huỷ xenluloza mạnh hơn nhiều so với các loài vi khuẩn Ngược lại trong ñiều kiện hiếu khí các loài vi khuẩn lại tỏ ra phân huỷ mạnh hơn so với nấm sợi [14]

Nhiều nhóm có khả năng phân huỷ xenluloza nhờ có hệ enzim xenluloza ngoại bào, trong ñó vi nấm có khả năng phân huỷ mạnh vì nó tiết ra môi trường một lượng lớn enzim có ñầy ñủ các thành phần, ñáng chú ý là

Tricoderma

Trong quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ có chứa xenluloza, nấm,

xạ khuẩn, vi khuẩn tạo ra các sản phẩm và sinh khối của chúng như: phẩm phụ khác Trong các loài nấm, vi khuẩn có khả năng phân giải hợp chất xenluloza ñáng kể là những loài sau:

- Nấm mốc: Trichoderma reesei, spotrichum, …

- Vi khuẩn kỵ khí: Clostridium

- Vi khuẩn hiếu khí: Pseudomonas, Achomobacter

- Xạ khuẩn: Steptomyces, Micromonospora, Proactynomyces…

Trong ñó Steptomyces có khả năng phân huỷ rác cao, xạ khuẩn này

thuộc nhóm ưa nóng, phát triển tốt nhất ở nhiệt ñộ 45-500C, thích hợp cho quá trình ủ rác [14]

Vi sinh vật phân giải hemi-xenluloza:

Hemi-xenluloza là enzim ít ñược người ta nghiên cứu ngoại trừ xynalaza là một hemi-xenluloza rất phổ biến trong tự nhiên Các tác giả cho rằng vi sinh vật tổng hợp xenluloza ñồng thời xảy ra quá trình tổng hợp

xylanaza, khả năng này thường gặp ở vi sinh vật dạ cỏ như [11]: Bacteria, Bacillus, Ruminococus… , và các vi khuẩn thuộc chi: Clostridium Ngoài vi

khuẩn cũng thấy một số nấm sợi cũng có khả năng tạo xylanaza như:

Mycothecium, Verrucaria, Aspergillus… và nhóm xạ khuẩn Streptomyces, vi khuẩn Bacillus

Vi sinh vật phân giải lignin

Trong tự nhiên lignin bị phân hủy rất chậm, thường kéo dài hàng tháng thậm chí tới hàng năm Các vi sinh vật tham gia phản ứng phân hủy lignin

thường là nấm mục, xốp như các loài: Allesshera, Pseuosis, Chactomium… Ngoài ra người ta còn thấy các loài nấm trắng như Corrolu versiolor Dolyrus, Polydonic Versicolor và các loài vi khuẩn như Nocardia, Steptomyces, Pseudomonas, Agrobacteriu.[14]

Vi sinh vật khử mùi hôi:

Tinh bột bao gồm hai cấu tử là amiloza và amilopectin Amiloza là những chuỗi không nhánh bao gồm các ñơn phân glucoza liên kết với nhau bằng liên kết 1,4glucozit.Amilopectin là chuỗi phân nhánh gồm các ñơn phân glocuza gắn với nhau không chỉ nhờ liên kết 1,4 glucozit mà còn nhờ 1,6 glucozit

Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh enzim khử mùi hôi như:

Candida, Saccharomyces, Endomycopsis, Bac.subtilis, Clostridium, Pseudomonas

Vi sinh vật phân giải protein:

Protein có cấu trúc rất phức tạp, ñơn vị cơ bản tham gia vào cấu tạo protein là các axitamin, chúng có liên kết với nhau nhờ liên kết peptid (-CO-NH) Nhóm vi sinh vật phân hủy protein có khả năng sinh tổng hợp các enzim proteasa, peptidaza ñể phân giải protein thành các axid amin và một phần của các axid amin ñược vi sinh vật hấp thụ, một phần còn lại thông qua quá trình khử amin tạo thành NH3

Các chủng vi khuẩn như: Bacillus mycoides Bacillus subtilis, Pseudomononas fluorences, Achromobacter, Clostridium sporogenes

Xạ khuẩn: Steptomyces rimousus, Step griseus

Nấm sợi: Aspergilus oryza, Asp niger, Penicilium camemberti

2.2.2 Công nghệ xử lý phế thải hữu cơ bằng phương pháp ủ

2.2.2.1 T ổng quan về phân ủ và phân hữu cơ sinh học

Phân ủ là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải chất thải hữu cơ như: Rơm, rạ, trấu mùn cưa, mẩu gỗ vụn, phế thải thức ăn nhờ vi sinh vật Bón phân ủ cho cây là cách tiết kiệm nhất ñể trả lại cho ñất chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng mà cây trồng ñã lấy ñi ñể sinh trưởng và phát triển như ñạm, lân, kali, và các chất dinh dưỡng khác Trả lại cho ñất những chất này ñể giữ

ñộ màu mỡ cho ñất.[3]

Phân hữu cơ sinh học là loại sản phẩm phân bón ñược tạo thành thông qua quá trình lên men vi sinh vật các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau (phế thải nông nghiệp, lâm nghiệp, phế thải chế biến nông sản, rác thải sinh hoạt…), trong ñó các hợp chất hữu cơ phức tạp dưới tác ñộng của vi sinh vật hoặc các hoạt chất sinh học ñược chuyển hóa thành mùn

Theo Nguyễn Văn Bộ (1994) tiềm năng phân rác ở Việt Nam khoảng 61-62 triệu tấn và với 34,8 kg nitơ, 21,8 kg P2O5 và 26,1 kg K2O/ha/năm Phân chuồng, phân rác là một loại phân hữu cơ sinh học ñược chế biến bằng cách tận dụng vi sinh vật vón có trong nguyên liệu Với phương pháp truyền thống ñể tạo ñược phân hữu cơ ñảm bảo ñộ hoai chín cần thiết thời gian ủ từ 4-6 tháng Ứng dụng công nghệ vi sinh vật chế biến phân hữu cơ sinh học không chỉ rút ngắn thời gian ủ mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm tạo ra [3]

Theo Thông tư số 36/2010/TT- BNNPTNT của Bộ NN&PTNT ngày

24/6/2010 Về việc ban hành Quy ñịnh sản xuất, kinh doanh và sử dụng phân bón, chỉ tiêu ñịnh lượng bắt buộc ñối với phân hữu cơ : ẩm ñộ phân dạng bột

≤ 25 %, hàm lượng hữu cơ tổng số ≥ 22 %, hàm lượng ñạm tổng số (Nts) ≥ 2,5

%; ñối với phân hữu cơ sinh học: : ẩm ñộ phân dạng bột ≤ 25 %, hàm lượng hữu cơ tổng số (OM) ≥ 22 % ( hàm lượng OC ≥ 13 %), hàm lượng ñạm tổng

số (Nts) ≥ 2,5 %, hàm lượng axit Humic (ñối với phân chế biến từ than bùn) ≥ 2,5 %

Cũng theo Thông tư này hàm lượng dinh dưỡng ñược chấp nhận và ñịnh lượng bắt buộc ñối với các yếu tố trong phân bón có chứa hữu cơ ñược quy ñịnh: hàm lượng hữu cơ ≥ 80 % và hàm lượng một yếu tố ña lượng Ntshoặc P2O5hh hoặc K2O hh ñối với phân bón hữu cơ khoáng ≥ 90 % so với chỉ

số ñăng ký

Phân bón hữu cơ; hữu cơ khoáng; hữu cơ vi sinh; hữu cơ sinh học sản xuất từ nguyên liệu là rác thải ñô thị, từ phế thải công nghiệp chế biến nông sản, thực phẩm, phế thải chăn nuôi; phân bón lá có nguồn gốc hữu cơ : hàm lượng Asen (As) ≤ 3,0 mg/kg hoặc ppm, hàm lượng Cadimi (Cd) ≤ 2,5 mg/kg hoặc ppm, hàm lượng Chì (Pb) ≤ 3,0 mg/kg hoặc ppm, hàm lượng Thuỷ ngân (Hg) ≤ 2,0 mg/kg hoặc ppm, mật ñộ Vi khuẩn Salmonella không phát hiện trong 25g mẫu kiểm tra (CFU)

2.2.2.2 M ục ñích quá trình ủ [3]

- Làm ổn ñịnh thành phần chất thải : Chất thải hữu cơ khi ñược ñưa vào môi trường sẽ còn ñược chuyển hoá liên tục, vì thế nó chưa ổn ñịnh Quá trình lên men sẽ làm ổn ñịnh chúng bằng những phản ứng sinh hoá Sản phẩm cuối cùng của quá trình sẽ ñược ổn ñịnh trước khi ta sử dụng chúng

- Tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh : Trong rác thải thường chứa rất nhiều vi sinh vật gây bệnh, các loại vi sinh vật này thường bị tiêu diệt ở

những nhiệt ñộ khác nhau như: Salmonellatyphoxa không phát triển ở nhiệt

ñộ 460C và bị tiêu diệt ở nhiệt ñộ từ 55-600C

+ Salmonella sp bị tiêu diệt ở 55 0C trong 1h và 600C trong 15-20 phút

+ Ecoli hầy hết chết ở nhiệt ñộ To=550C trong 10 phút

+ Streptococcus pyogenes chết ở nhiệt ñộ To=540C trong khoảng 15-20 phút

Các vi sinh vật gây bệnh thường bị tiêu diệt ở To=45-600C trong khoảng thời gian ngắn

- Chất dinh dưỡng ñược chuyển hóa: Các chất dinh dưỡng (N,P,K) có mặt trong chất thải thường ñược nằm ở dạng hữu cơ Sau quá trình lên men các chất dinh dưỡng này sẽ ñược chuyển hoá thành các hợp chất vô cơ rất thích hợp cho cây trồng Các chất này thường ñược chuyển hoá thành dạng NO3 hay P2O5 Sản phẩm lên men này khi bón cho cây trồng sẽ làm tăng chất lượng cho ñất và có lợi cho cây trồng Cây trồng không sử dụng nitơ ở dạng hữu cơ mà chỉ sử dụng nitơ ở dạng vô cơ

2.2.2.3 Các ph ương pháp làm phân ủ

Quá trình ủ các chất thải hữu cơ là một quá trình sinh học phân huỷ chất thải hữu cơ và ổn ñịnh các thành phần cuối cùng của chúng dưới tác dụng của các loại vi sinh vật ưa nhiệt

Có 2 kiểu ủ: ủ hiếu khí và ủ yếm khí

a) Ủ hiếu khí:

Là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ nhờ vi sinh vật với sự có mặt của oxi Trừ các chất như chất dẻo, chất cao su còn có các chất hữu cơ khác chứa protein, lipit, xenluloza, hemi-xenluloza ñều chuyển hoá chúng trong quá trình lên men Quá trình lên men này sẽ tạo ra sản phẩm lên men chính là mùn Những vi sinh vật này sẽ sinh sôi nảy nở và chết ñi trong một chu kỳ rất ngắn, ñể lại phần xác giàu ñạm và nhiều chất dinh dưỡng cho cây xanh Những chất ñó cũng là nguồn dinh dưỡng cho các vi sinh vật trong ñất

ñể sinh sôi nảy nở Các vi sinh vật và các enzim ñược tạo ra sẽ phân huỷ thêm các chất hữu cơ trong ñất và tạo ra các chất dinh dưỡng tương tự

Phương pháp ủ hiếu khí ñược chia ra làm nhiều phương pháp khác nhau:[2]

Ủ thành ñống lên men tự nhiên có ñảo trộn:

ðống ủ ñược chất thành từng ñống có chiều cao khoảng 1,5m mỗi tuần ñảo trộn 2 lần Nhiệt ñộ trong ñống ủ khoảng 550C, thời gian khoảng 4 tuần, ñộ

ẩm 50-60% Sau 3-4 tuần không ñảo trộn nữa Phương pháp ñơn giản nhưng mất vệ sinh, gây ô nhiễm nguồn nước và không khí

Ủ thành ñống lên men không ñảo trộn có thổi khí :

Chất thải ñược chất thành ñống cao 2-2,5m phía dưới ñược lắp ñặt một hệ thống phân phối khí Nhờ có quá trình thổi khí cưỡng bức mà các quá trình chuyển hoá diễn ra ñược nhanh hơn, nhiệt ñộ ổn ñịnh hơn, ít ô nhiễm

Ủ hiếu khí có ưu ñiểm là dễ kiểm soát, ñem lại hiệu quả xử lý và bảo vệ môi trường tốt hơn so với biện pháp chôn lấp, ty nhiên phương pháp này ñòi hỏi có vốn ñầu tư lớn

Dưới ñiều kiện ủ hiếu khí: các vi sinh vật có khả năng sử dụng oxy sẽ

phân hủy các hợp chất hữu cơ, ñồng hóa một số cacbon, nitơ, photpho, sunphua và một số chất dinh dưỡng khác ñể tổng hợp nên sinh khối Quá trình

ủ hiếu khí có thể tóm tắt như sau:

- ðường, xenluloza, hemixenluloza: (CH2O)x+ O → xCO2+ H2O+ E

- Protein (nitơ hữu cơ): NH3 → NO2- → NO3- + E

- Sunphua dạng hữu cơ: S+ O2 → SO4

2 Photphat dạng hữu cơ: H3PO4 → Ca (HPO4)2

Là quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật mà không cần ñến sự có mặt của oxi

Các vi sinh vật không hoạt ñộng trong ñất và nước, nơi có oxy tự do,

mà chỉ hoạt ñộng mạnh trong môi trường thiếu oxy tự do Các vi khuẩn này

có ñặc tính sinh lý rất ñặc trưng Chúng hô hấp bằng oxy lấy từ các chất bị oxy hoá Trong quá trình phân huỷ yếm khí, nhiệt ñộ lên men không vượt quá

450C Các axit hữu cơ như axit lăctic, axit sunfuric và khí mêtan (CH4) ñược

tạo ra trong ñiều kiện lên men yếm khí Những chất này có hại cho cây trồng

vì chúng làm yếu hoặc hạn chế sự phát triển của rễ Có một số loại vi khuẩn

có ích trong số các vi khuẩn yếm khí nhưng nhìn chung là chúng có hại cho thiên nhiên và nông nghiệp

Chôn rác là phương pháp khá lâu ñời, ưu ñiểm của phương pháp là dễ thực hiện, người ta chỉ cần chọn một ñịa ñiểm xa khu dân cư và có sẵn hố sâu hoặc ñào ñất lên rồi ñổ rác xuống phía trên dùng vôi và ñất phủ lên một lớp dày 30-50cm sau thời gian từ 2-3 năm rác ñược lên men và chuyển thành mùn

Nhược ñiểm của phương pháp là thời gian ủ kéo dài, tốn diện tích bề mặt khó kiểm soát lượng nước thải rỉ ra từ các ñống rác Ngoài nước thải ra người ta còn quan tâm ñến khí thải từ các hố chôn rác, ñiển hình là CH4, CO2,

H2S, NH3 … Các khí này cũng là nguyên nhân gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường xung quanh khu vực chôn rác

Dưới ñiều kiện yếm khí: Trước hết vi sinh vật sinh axit sẽ phân hủy

chất hữu cơ thành các axit béo và các sản phẩm trung gian khác Sau ñó nhóm

vi sinh vật khác sẽ chuyển tiếp thành khí metan, ammoniac, cacbonic và hydro Oxi cũng cần cho quá trình ủ yếm khí nhưng ở dạng các chất hóa học Các vi sinh vật cũng sử dụng nitơ, photpho và các chất dinh dưỡng khác ñể xây dựng cơ thể với lượng sinh khối ít hơn Trong quá trình ủ yếm khí sự phân hủy các hợp chất hữu cơ là không hoàn toàn do ñó sinh ít khí CO2 nhưng lại sinh ra nhiều sản phẩm trung gian như axit hữu cơ, ammoniac, sự ñồng hóa các bon của vi sinh vật giảm do vậy sinh ra khí metan, và H2S Trong quá trình ủ yếm khí năng lượng sinh ra ít hơn so với ủ hiếu khí Quá trình ủ yếm khí có thể tóm tắt như sau:

- (CH2O)x → x CH3COOH

- CH3COOH → CH4 + CO2

- N hữu cơ → NH3

- 2 H2S + CO2 + ánh sáng → (CH2O)x + S2 + H2O

2.2.2.4 Cách th ực hiện ñống ủ [3,37,39]

Có rất nhiều cách làm ñống ủ : ñánh ñống theo hình chóp núi, ñánh ñống trong hộp, ñánh ñống trong hố và nhiều cách khác ðiểm mấu chốt ở ñấy là cần phải có một lượng không khí phù hợp lưu chuyển qua ñống qua ñốgn phân ủ, ñồng thời vẫn phải tích luỹ ñược nhiệt ñộ cần thiết

ðộ cao của ñống ủ khoảng 1,5-2m, nếu ñống ủ cao quá 2m, việc tích lũy nhiệt là lý tưởng, nhưng sức nặng của các vật liệu sẽ ñè nặng lên phần bên dưới, làm cho nó bị nén cứng và yếm khí Mặt khác nếu ñống ủ quá thấp, nhiệt ñộ tích luỹ sẽ yếu và tốc ñộ phân huỷ sẽ chậm hơn

Nếu ñánh ñống dưới 10 tấn phân ủ, chiều rộng lý tưởng của ñống ủ là 2m, và nên ñánh ñống theo hình chữ nhật Không nên ñánh ñống theo hình vuông, vì như vậy không khí lọt vào giữa ñống ủ

Có thể ñánh ñống một lượng phân ủ lớn ngoài trời theo hình chóp núi, với chiều cao khoảng 2m và rộng 3-4m Nên che phần ñỉnh của ñống ñể giữ nhiệt

và chống mưa Cũng nên có các biện pháp giúp thoáng gió Nên ñặc biệt chú ý khi ñánh ñống ủ có chất liệu như mùn cưa và các chất liệu dính như phế thải rau

và phân chuồng ðiều quan trọng là phải làm cho ñống ủ ñược thoáng khí

Quá trình lên men xảy ra ngay sau lúc ñánh ñống, lượng oxi trong ñống

ủ ñược xử dụng một cách nhanh chóng, và khí cacbonic tích tụ dần Quá trình phân huỷ hữu cơ xảy ra nhanh cùng với các quá trình tích tụ nhiệt Nhưng sau một thời gian, sẽ xảy ra hiện tượng thiếu oxi và quá trình kên men sẽ chuyển

từ thoáng khí sang yếm khí ðống ủ cần phải trộn ñể giải phóng lượng cacbonic tích tụ bên trong, ñồng thời ñể ñưa oxi vào ñống ủ Ngoài ra trong quá trình ủ cũng nên chú ý cân bằng ñộ ẩm ñể quá trình lên men ñược ñồng nhất ðảo ñống ủ là một việc quan trọng ñể tạo ra phân ủ chất lượng tốt và việc này cần phải làm tuỳ theo ñặc tính của chất liệu thô ñược ủ

Có sự khác nhau ñáng kể giữa quá trình lên men của các phế thải rau

có sơ mềm và mùn cưa có sơ cứng Nhưng nhìn chung, nhiệt ñộ lê men sẽ ñược tích tụ tăng dần sau 24 giờ khi ủ

Nhiệt ñộ lên men cũng khác nhau, tuỳ theo từng chất liệu và kích cỡ của ñống ủ Nhiệtñộ có thể lên ñến 55-650C trong vòng 3 ngày và sẽ ñược giữ nguyên trong giai ñoạn ñầu Nhiệt ñộ cao cho thấy các vi sinh vật ñang hoạt ñộng và ñang hô hấp rất mạnh, nếu nhiệt ñộ ủ men giảm là dấu hiệu ñang thiếu oxi do ñó cần phải ñảo ngay

Trong trường hợp sử dụng phế thải rau và rơm rạ là những chất xơ mềm và ít ñộc hại, ta có thể làm phân ủ xổi trong vòng 15 ngày sau một lần ñảo Nhưng ñể ủ chín hoàn toàn cần phải ñợi một thời gian khoảng một tháng sau 2 lần ñảo ðối với chất liệu có xơ cứng và ñộ ñộc hại cao như mùn cưa phải ñảo ñống ủ 5-6 lần và ủ thêm 2 tháng sau lần ñảo cuối cùng

Hiện nay nhiều người vẫn hiểu sai cho rằng phân ủ là loại phân bón Thực ra phân ủ ñược dùng ñể làm tăng lượng mùn trong ñất và ñộ màu mỡ cho ñất, làm tăng hiệu quả sử dụng ñất

ðiều kiện thực hiện ñống ủ:

Chủ yếu dựa vào tác dụng phân giải hợp chất hữu cơ của vi sinh vật Tuỳ theo phương pháp khác nhau mà sử dụng các loại vi sinh vật khác nhau với số lượng khác nhau Trong quá trình ủ phân, ñiều kiện bên ngoài có ảnh hưởng rất lớn ñến hoạt ñộng của vi sinh vật, những ñiều kiện này có thể có tác dụng ñẩy mạnh nếu phù hợp với loại vi sinh vật ñó, kìm hãm sinh trưởng của chúng nếu ñiều kiện bên ngoài không phù hợp, nhiều khi ñình chỉ hoàn toàn

sự phát triển của vi sinh vật

Làm vụn phế thải:

Nghiền, làm vụn có tác dụng làm kích thước của hạt giảm ñi, do ñó làm tăng diện tích tiếp xúc với vi sinh vật và không khí tạo ñiều kiện cho vi sinh vật xâm nhập và phân huỷ dễ dàng ðây là quá trình xử lý sơ bộ xenlulo làm

giảm kích thước tiểu phần và làm lỏng lẻo cấu trúc tinh thể, ñồng thời cắt ngắn chuỗi xenluloza giúp enzim xenluloza của vi sinh vật hoạt ñộng hiệu quả hơn Kích thước của bã thải nhỏ hơn 5cm là tốt nhất cho quá trình ủ

ðộ ẩm:

ðộ ẩm của ñống ủ là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng ñến nhiệt ñộ, sự phát triển của vi sinh vật, thời gian kết thúc của ñống ủ Trong ñiều kiện bình thường, ñộ ẩm tương ñối của rác ñô thị nói chung vào khoảng 40- 60% là phù hợp cho quá trình ủ phân ðộ ẩm tối ưu với quá trình ủ dao ñộng trong khoảng 50- 52% ðộ ẩm thích hợp cho quá trình ủ hiếu khí là 50- 60% Tuy nhiên, ñộ ẩm tối ưu có thể thay ñổi tùy thuộc vào bản chất của chất hữu cơ trong ñống ủ Hơn nữa, nhiệt ñộ tăng cao trong quá trình ủ kéo theo sự bốc thoát hơi nước, dẫn ñến ñộ ẩm giảm ñi nhanh chóng ðể ñạt hiệu suất cao cần phải khống chế ñộ ẩm khoảng 40- 60% trong suốt quá trình ủ

ðộ pH:

Môi trường trung tính hoặc hơi kiềm là thích hợp nhất cho quá trình

ủ Sau khi ủ 2-4 ngày pH thường giảm do axit hữu cơ ñược sinh ra, nhưng trong quá trình ủ khi nhiệt ñộ tăng cao thì pH tăng lên theo xu hướng hơi kiềm(7,5-8,5) Việc không chế ñống ủ trong ủ hiếu khí là không quan trọng lắm nhưng nếu xảy ra quá trình phân huỷ yếm khí thì khí sinh ra nhiều axit hữu cơ làm giảm pH của ñống ủ Vì vậy, nếu môi trường quá chua có thể

bổ xung 2-3% vôi bột hoặc 5% bột ñá vôi ðối với loại chất thải khô có thể ngâm qua nước vôi có nồng ñộ 1% vừa có tác dụng ñiều chỉnh pH vừa có tác dụng làm mềm nguyên liệu tạo ñiều kiện cho vi sinh vật dễ phát triển khi ta ñem phối trộn sau này

ðộ thông khí:

Thông khí nhằm cung cấp oxy cho quá trình ủ hiếu khí, các VSV ở giai ñoạn này tiến hành phân hủy nhanh chóng các hợp chất hữu cơ, không gây mùi khó chịu Thông khí còn làm giảm ñộ ẩm ban ñầu cao trong rác và có tác

dụng tán nhiệt trong ñống ủ Oxy ñược cung cấp qua bể ủ qua 2 con ñường:

sự khuyếch tán của không khí và thổi khí cưỡng bức Lượng oxi cung cấp do khuyếch tán không ñáng kể, chiếm từ 0,5- 5% tổng lượng oxi ñòi hỏi Do vậy, thổi khí cưỡng bức là nguồn cung cấp oxi tốt nhất cho ñống ủ

Sự phân phối oxi cho bể ủ là rất cần thiết bởi VSV hiếu khí cần O2, lượng

O2 tiêu thụ là 4,2 g O2/kg rác/ngày, nghĩa là khoảng 4 m3 O2/tấn compost rồi giảm dần Sự sản sinh CO2 luôn tương ñương với lượng O2 tiêu thụ

Khi tỷ lệ O2 trong các bể ủ nhỏ hơn 10% thì quá trình phân hủy kị khí sẽ diễn ra, sau ñó khí mêtan (CH4) sẽ xuất hiện Quá trình sục khí mạnh sẽ hỗ trợ cho VSV hảo khí và sự phân hủy tối ưu Tỷ lệ O2 tiêu thụ không ổn ñịnh phụ thuộc vào nhiệt ñộ, sự thay ñổi trong thành phần và mức ñộ ủ chín của phân compost và kích thước nguyên liệu

Tỷ lệ C/N:

ðây là tỷ lệ tổng lượng cacbon và tổng lượng nitơ có trong thành phần rác thải có thể ñược vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân huỷ rác ðiều chỉnh tỷ lệ C/N là biện pháp có hiệu quả làm phân bón chóng hoai, nâng cao

hệ số hoá mùn Các VSV có thể tiêu thụ ñược hợp chất nitơ hữu cơ (protein, axitamin, mùn…) và các hợp chất nitơ vô cơ ( NH4+, NH3, NO-3, NO2-) dưới dạng hòa tan Hầu hết các VSV trong quá trình ủ phân compost ñều là dạng dị dưỡng và chúng tiêu thụ carbon hữu cơ phụ thuộc vào hoạt ñộng của các loại men ñặc trưng Trong quá trình ủ, tập hợp các VSV với những loại men ña dạng có thể phân hủy tất cả các hợp chất hữu cơ tự nhiên Tỷ lệ C/N tối ưu ñược xác ñịnh qua hàm lượng C/N cần thiết ñể tăng sinh khối của VSV Tế bào của VSV có thể chứa lượng C/N theo tỉ lệ 5/1- 7/1 nhưng chỉ có 20- 30% lượng cacbon ñược chuyển hóa vào trong tế bào sống Như vậy, tỷ lệ C/N ban ñầu ban ñầu của các vật liệu về mặt lý thuyết là 25/1- 35/1, tối ưu là 28/1- 30/1 ðối với các chất thải là rơm, gỗ, giấy…thì tỷ lệ C/N tối ưu là 35/1- 40/1, ñối với các chất thải là bùn cặn, thức ăn thừa… tỷ lệ C/N là 20/1

Thời gian phân hủy hợp chất hữu cơ có tỷ lệ C/N cao có thể cải thiện bằng cách bổ sung nguồn nitơ hay các nguyên liệu hữu cơ khác như bùn hoạt tính hay các nguyên liệu chứa nhiều nitơ Tổng hàm lượng C hữu cơ trong các chất hữu cơ thường ổn ñịnh và chiếm khoảng 45- 50% trọng lượng khô Vì vậy, ñể

có ñược tỷ lệ C/N thích hợp cần ñiều chỉnh hàm lượng N trong quá trình ủ Giá trị tỷ lệ C/N tối ưu sẽ chỉ ñạt ñược sau một thời gian ủ dài và lượng cacbon sẽ giảm ñi trong suốt quá trình oxi hóa cacbon của VSV Nitơ từ các xác chết VSV sẽ ñược tái sử dụng cho các chu trình tiếp theo, 1/3 lượng Cacbon tuần hoàn trở lại chu trình sống của VSV, 2/3 lượng Cacbon bị thất thoát dưới dạng khí CO2 Như vậy, Nitơ là nhân tố giới hạn ñể xác ñịnh tổng hàm lượng cacbon cần thiết ñạt tỉ lệ C/N ổn ñịnh trong quá trình ủ Nếu ñiều kiện ủ với nhiệt ñộ cao, pH lớn, sự cấp khí thông gió mạnh thì kết quả là C/N

sẽ bị quá thấp do sự mât nitơ ở dạng amoni và khi ñó cacbon trở thành nhân

tố giới hạn Tỷ lệ C/N cũng có thể nhỏ hơn trong trường hợp bổ sung thêm chất thải hữu cơ từ nước thải ñô thị (bổ sung nitơ hữu cơ từ bùn cặn) Trong quá trình ủ ñiều chỉnh tỷ lệ C/N là biện pháp có hiệu quả làm phân bón chóng hoai, nâng cao hệ số hoá mùn

2.2.3 Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân giải chất hữu cơ ñể sản xuất phân bón hữu cơ sinh học

Phân bón hữu cơ sinh học ñược Noble Hiltner sản xuất ñầu tiên tại ðức vào năm 1896 và ñược ñặt tên là Nitragin Sau ñó sản phẩm này ñược sản xuất tại một số nước khác như Mỹ, Canada, Nga, Anh, Thụy ðiển Nitragin là loại phân ñược chế tạo từ vi khuẩn Rhibolium do Beijerink phân lập từ năm

1888 và ñược Fred ñặt tên vào năm 1889 dùng ñể bón cho các loài cây họ ñậu Từ ñó cho ñến nay ñã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm ứng dụng

và mở rộng sản xuất các loại phân bón hữu cơ vi sinh cố ñịnh nitơ

Hiệu quả của vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển cây trồng, giảm lượng phân bón hóa học, tiết kiệm chi phí ñầu tư cũng

như tăng năng suất, chất lượng nông sản ñã ñược khẳng ñịnh trong nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước

Các sản phẩm vi sinh như phân bón vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển cây trồng, tiết kiệm phân bón hóa học cũng như tăng năng suất chất lượng nông sản ñã ñược khẳng ñịnh trong nhiều công trình nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới

Trên thế giới việc phát triển chế phẩm vi sinh vật dạng bón gốc phối hợp với chế phẩm phân bón hữu cơ vi sinh ñể quản lý dịch hại trong ñất ñã ñược nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu Với kết quả ñạt ñược, Muhammad

A (1996) và Isman M.B (1998) ñã chỉ rõ việc phối hợp sử dụng nấm Metarhizium, chế phẩm Neem với phân bón hữu cơ sinh học có sử dụng các vi sinh vật hữu hiệu sẽ cho hiệu quả trừ rệp sáp gốc tới 60%, trừ tuyến trùng hại rễ ñạt từ 70-80% trên các cây trồng cạn như: bắp cải, cà chua, dưa chuột…

Việc sử dụng chế phẩm dạng hỗn hợp này không chỉ có hiệu quả cao trong việc hạn chế tác hại của sâu mà còn giúp cây phát triển khỏe mạnh hơn,

ra hoa tốt Một số công trình cũng ñã thử nghiệm phối trộn bã hạt xoan Ấn ðộ với các vật liệu khác như rơm rạ, lúa mỳ, bùn thải, phân NPK cho kết quả phòng trị tuyến trùng rất tốt [33]

Tuy nhiên, Isman M.B (1998) và Agbenin N.O và cộng sự (2004) ñã chỉ rõ các tác nhân sinh học phối hợp với giá thể hữu cơ có hiệu quả cao khi giữa chúng không có tác ñộng ức chế lẫn nhau Trong thực tế, do hệ vi sinh vật rất ña dạng và mỗi vi sinh vật trong ñất ñều chịu nhiều tác ñộng qua lại của các vi sinh vật khác cũng như ñiều kiện môi trường nên hiệu quả của các sản phẩm vi sinh vật trong các ñiều kiện khác nhau không giống nhau

Các sản phẩm phân vi sinh vật trên thế giới ñược sản xuất chủ yếu bằng phương pháp lên men chìm trong các bồn lên men ở qui môi công nghiệp, trong ñó môi trường dinh dưỡng chuẩn không ñược sử dụng vì giá thành quá cao mà ñược thay thế bằng môi trường tổng hợp từ nguyên liệu có sẵn như

tinh bột ngô, sắn, rỉ mật, nước chiết ngô, nước chiết ñậu tương… Thành phần môi trường ñược nghiên cứu, lựa chọn ñảm bảo phù hợp với từng ñối tượng

vi sinh vật

Có nhiều loại mô hình cũng như qui mô và công nghệ xử lý khác nhau cho các loại rác hữu cơ khác nhau Trong các biện pháp xử lý và tái sử dụng rác thải thì biện pháp ủ hiếu khí ñược quan tâm nhiều nhất Biện pháp này không chỉ rút ngắn quá trình ủ mà còn nâng cao chất lượng mùn rác và ñặc biệt các nhà khoa học ñã chứng minh rằng các vi sinh vật gây bệnh cây trồng cũng như các vi sinh vật sản sinh các chất ñộc không thể phát triển ñược trong môi trường thiếu khí Khi tiến hành thí nghiệm ủ hiếu khí xác thực vật có nhiễm với các vi sinh vật gây bệnh thực vật do nấm và vi khuẩn, M.A Elorrieta và cộng sự nhận thấy các vi sinh vật gây bệnh ñã tiêu diệt trong 48 ñến 120 giờ sau ủ

Tại hội nghị thứ 19 Ủy ban Liên hợp quốc về Phát triển bền vững , Liên Hợp Quốc ñã kêu gọi cộng ñồng quốc tế thay ñổi nhận thức truyền thống về rác thải như là nguồn phế liệu không mong muốn và xử lý tốn kém sang nhận thức mới coi rác thải như là một nguồn tài nguyên Katharina Kummer Peiry, Thư ký chấp hành Công ước Basel về kiểm soát vận chuyển chất thải ñộc hại xuyên biên giới nhấn mạnh, rác thải cần phải ñược xác ñịnh lại như là nguồn tài nguyên ñáng giá vì quản lý và xử lý rác thải mở ra các cơ hội kinh tế ñem lại nguồn thu tài chính và tạo ra các việc làm "xanh" Theo tư duy truyền thống, nguồn tài chính dành ñể xử lý rác thải thường rất hạn hẹp và mức ñộ

ưu tiên thấp trong chương trình môi trường quốc gia và quốc tế Tuy nhiên, hiện nay, các nước cần ñổi mới tư duy, khuyến khích dành nguồn lực thích ñáng ñể ñầu tư phát triển các ngành công nghiệp hiện ñại xử lý rác thải, ñặc biệt ở các nước ñang phát triển và ñối với nguồn rác thải ñiện tử ñang ngày càng tăng lên

Kỹ thuật chế biến rác thải nông nghiệp thành phân hữu cơ theo phương pháp ASP (Aerated Static Pile) của Tiến sĩ Teerapong Sawangpanyangkura là một tiến bộ trong lĩnh vực phân bón ở Thái Lan Kỹ thuật sản xuất phân hữu

cơ bằng phương pháp ASP theo nguyên tắc thông khí ñể ñẩy nhanh quá trình phân hủy và làm mất mùi hôi của ñống phân Hệ thống này gồm một motor 3HP bơm không khí vào dàn ống PVC ñặt nằm trên mặt ñất, ñường kính ống 5cm, gồm một ống chính và 10 ống phụ rẽ vào các ñống phân Ưu ñiểmcủa phương pháp này là dễ làm, thời gian ủ nhanh, ủ phân theo cách thông thường mất khoảng 3 tháng mới có thể sử dụng ñược, áp dụng cách này chỉ mất 30 ngày ñống phân ñã hoai mà không bốc mùi hôi

Ở Miura Peninrula (Nhật Bản) hàng năm sản xuất trên 30.000 tấn phân compost từ xác hữu cơ trong sản xuất rau Ở Crete, Hy Lạp hàng năm có khoảng 40.000 tấn tàn dư thực vật trồng trong các nhà kính ñược sử dụng làm phân compost [36]

Tại Việt Nam, việc sản xuất phân hữu cơ từ các nguồn phụ phẩm và phế thải trong nông nghiệp ñã ñược quan tâm từ lâu Tuy nhiên, gần ñây việc

sử dụng phân hữu cơ không còn nhiều do nguồn lợi kinh tế không cao, không cho hiệu quả ngay nên người dân lạm dụng sử dụng phân hóa học gây nên các hiện tượng thoái hóa ñất, ô nhiễm môi trường và gây ñộc nông sản Chính vì vậy xu hướng quay trở lại nền nông nghiệp hữu cơ với việc tăng cường sử dụng chế phẩm sinh học, phân bón hữu cơ trong canh tác cây trồng ñang là xu hướng chung của Việt Nam cũng như trên thế giới

Trong những năm gần ñây ở nước ta có nhiều ñề tài nghiên cứu xử lý rác thải bằng biện pháp sinh học, nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi sinh vật

có hoạt tính phân giải các hợp chất hữu cơ từ phế thải chế biến nông nghiệp, phế thải chăn nuôi, phế phụ phẩm nông nghiệp, rác thải sinh hoạt

Sản xuất và ứng dụng hỗn hợp vi sinh vật cố ñịnh nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật, vi sinh vật ñối kháng với vi

sinh vật gây bệnh vùng rễ như một loại phân bón chức năng sử dụng trong sản xuất nông nghiệp là kết quả nghiên cứu của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam phối hợp với Viện Công nghệ Sinh học, Viện Di truyền Nông nghiệp, Trường đại học Nông nghiệp I, thuộc các ựề tài cấp nhà nước KHCN.02.06A (1996, 1998), ựề tài cấp nhà nước KC.08.01 (1991-1995) do Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam chủ trì Sản phẩm ựã ựược nghiên cứu và ựánh giá trong phòng thắ nghiệm, thử nghiệm ảnh hưởng trên một số ựối tượng cây trồng ở qui mô chậu vại, nhà lưới và khảo nghiệm ựồng ruộng Kết quả thử nghiệm cho thấy phân vi sinh vật ựa chủng, ựa chức năng có khả năng gia tăng sinh khối và năng xuất cây trồng Kết quả khảo nghiệm cũng xác ựịnh phân vi sinh vật ựa chức năng không những ựem lại lợi ắch về mặt cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, giảm lượng phân bón hóa học mà còn có tác dụng tắch cực trong việc hạn chế bệnh vùng rễ ở các cây trồng thử nghiệm

Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, đại học Bách khoa

Hà nội ựã nghiên cứu công nghệ xử lý một số phế thải nông sản chủ yếu là bã mắa, vỏ cà phê, rác thải nông nghiệp thành phân bón hữu cơ sinh học thuộc chương trình công nghệ sinh học KHCN-02-04B giai ựoạn 1999-2000 Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam ựã nghiên cứu xử lý một số nguyên liệu và phế thải giàu hợp chất các bon thành chất hữu cơ ựơn giản sử dụng làm

cơ chất cho sản xuất phân bón hữu cơ sinh học trên nền chất mang không thanh trùng PGS.TS đào Châu Thu, TS Nguyễn Ích Tân và cộng sự thuộc Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp bền vững, Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội ựã hợp tác với đại học Udine, Italia (2003-2005) thực hiện ựề

tài ỘSản xuất phân hữu cơ từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghi ệp ựể dùng làm phân bón cho rau sạch vùng ngoại ô thành phốỢ đề tài ựã

xây dựng ựược qui trình sản xuất phân hữu cơ từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp

Việc xử lý rác thải hữu cơ không chỉ dừng là các ñề tài nghiên cứu mà còn ñược áp dụng vào thực tế Các chương trình nghiên cứu ñã áp dụng các qui trình xử lý rác thải vào các làng nghề với qui mô nhỏ, dần dần ñã trở thành các xưởng sản xuất phân bón hữu cơ sinh học và ñược người dân chấp nhận sử dụng

Phòng Kinh tế thành phố Vĩnh Yên (tỉnh Vĩnh Phúc) phối hợp với Trung tâm ứng dụng và chuyển giao tiến bộ Khoa học Vĩnh Phúc vừa ứng dụng phương pháp xử lý rác thải nông nghiệp bằng chế phẩm sinh học Biomic tại 3 xã là ðồng Tâm, Hội Hợp, ðịnh Trung, cho hiệu quả cao, góp phẩn giảm tình trạng ô nhiễm môi trường tại khu vực nông thôn Kết quả cho thấy, sử dụng chế phẩm sinh học Biomic giúp phân hủy nhanh các phế thải như rác thải sinh hoạt, rơm rạ, than bùn, phân gia súc gia cầm tạo thành phân bón hữu cơ phục vụ sản xuất nông nghiệp ðặc biệt, loại phân này có chứa nhiều

vi sinh vật có ích ñem bón cho cây trồng giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm Theo các nhà chuyên môn, chế phẩm sinh học Biomic có chứa các

vi sinh vật có ích như: Lactobaccillus aldophis 01, Lactobaccillus aldophis 03, Bacillus memgaterium, Bicillus Lichennoformis, Strepstococus facium, Nitrobacter, Những vi sinh vật này có thể phân hủy nhanh các chất thải hữu

cơ, các hợp chất gây ñộc hại

Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật tỉnh Thái Bình phối hợp với UBND xã Thanh Tân, huyện Kiến Xương xây dựng mô hình xử lý phế thải nông nghiệp thành phân hữu cơ vi sinh bằng chế phẩm sinh học Biovac Nằm trong nội dung hoạt ñộng của dự án "Giải pháp thu gom, phân loại, xử lý rác thải sinh hoạt trong cộng ñồng dân cư và rác thải nông nghiệp ngoài ñồng ruộng ñể bảo vệ môi trường sống tốt lành cho người dân ở nông thôn Thái Bình" do Quỹ Unilever Việt Nam tài trợ, xã Thanh Tân ñã chọn 21 hộ gia ñìnhtham gia mô hình Phế thải ñược xử lý ở ñây bao gồm: Rơm rạ, trấu, bèo bồng, thân cây ñậu ñỗ, dây khoai ðây là mô hình ñiểm nhằm xử lý ủ rác

thải sinh hoạt bằng chế phẩm sinh học thành phân hữu cơ vi sinh bón cho cây trồng, giảm phân bón hóa học Từ ựó giảm chi phắ sản xuất nông nghiệp và cải tạo ựất canh tác, tăng ựộ phì nhiêu và giảm ựộ bạc màu của ựất đồng thời giảm lượng rác thải trôi nổi trên ựồng ruộng, kênh mương [22]

Phòng Kinh tế đà Lạt cho biết, ựược sự tài trợ của ADEME (cơ quan quản lý về năng lượng và môi trường nước Cộng hòa Pháp), thành phố đà Lạt

ựã triển khai dự án xử lý rác thải nông nghiệp không tập trung Bước ựầu ựưa công nghệ dùng màng phủ Toptex ủ hiếu khắ rác thải áp dụng tại chợ rau đà Lạt, 3 nông trại và xã vùng ven Xuân Thọ cho kết quả khả quan Sau 45 ngày

ủ hiếu khắ rác biến thành phân vi sinh dùng ựể bón rau và cà phê, nhiều hộ dân ở Xuân Thọ ựề nghị ựược lắp ựặt thiết bị xử lý rác.[26 ]

Tại Quảng Ninh, Ông Phạm Văn Hòa, Phó Giám ựốc Công ty cổ phần

Xử lý chất thải Hạ Long cho biết: ựây là nhà máy xử lý chất thải có dây chuyền công nghệ cao của Việt Nam, do Công ty cổ phần chuyển giao công nghệ cao Việt Nam (Hà Nội) liên kết với Viện Thiết kế khoa học kỹ thuật Việt Nam chế tạo và lắp ựặt Công nghệ xử lý của Nhà máy là công nghệ sinh học theo tiêu chuẩn Quốc tế, lên men hiếu khắ tốc ựộ cao ựối với rác thải Dây chuyền công nghệ của Nhà máy xử lý các rác thải hữu cơ chuyển hóa thành mùn compost, sau ựó sản xuất thành phân vi sinh cao cấp, phục vụ cho sản xuất nông nghiệp được biết, hiện nay Công ty cổ phần Xử lý chất thải Hạ Long

ựã ký hợp ựồng với Phòng Quản lý ựô thị thành phố Hạ Long xử lý 118 tấn rác/ngày Riêng trong năm 2010, Công ty cổ phần Xử lý rác thải Hạ Long ựã tiếp nhận rác theo ựúng kế hoạch của dự án ựạt 70-75% công suất, tương ựương 100 tấn rác/ngày = 36.500 tấn rác/năm Rác thải sau khi ựưa vào Nhà máy ựược tiến hành phân loại, xử lý ngay không ựể tồn ựọng, không có phân hủy tự do, không phát sinh nước rò rỉ từ rác nên ựã giảm tối ựa ô nhiễm ra môi trường [21]

Nguồn nguyên liệu trong nông nghiệp, nông thôn hiện nay ở Thừa Thiên - Huế cùng như nhiều vùng nông thôn khác trong cả nước bao gồm bèo

lục bình, rác thải sinh hoạt, rơm rạ sau mỗi mùa vụ kết thúc tồn ñọng rất lớn, làm ô nhiễm môi trường và nhất là tạo sự lo lắng cho người dân, chính quyền

sở tại Áp dụng mô hình và chuyển giao kỹ thuật: Công nghệ sinh học biến rác thải, rơm rạ thành phân bón ruộng (2kg chế phẩm Vixuka và 1kg chế phẩm vi sinh ña chức năng ñể làm ra một tấn phân hữu cơ sinh học) cho hàng trăm hộ dân trong vùng thuộc các xã, phường: Thanh, Thủy Vân, Thủy Lương, Thủy Châu (thị xã Hương Thủy) cho thấy sau từ 45 - 60 ngày trộn ủ theo ñúng quy trình kỹ thuật, ñã cho ra sản phẩm phân hữu cơ sinh học ñảm bảo các chỉ tiêu chất lượng Với thành phẩm này, nhiều gia ñình sử dụng bón cho cây hoa, cây sinh trưởng và phát triển tốt, hoa thu hoạch có chất lượng cao, mức ñộ nhiễm bệnh nhẹ hơn, màu sắc lá và hoa tươi, sáng hơn so với diện tích cây hoa ñối chứng không ñược bón phân hữu cơ vi sinh Nhiều diện tích lúa, rau, màu phát triển nhanh, ñặc biệt kháng ñược bệnh, tạo ñộ mùn và tơi xốp cho ñất Từ hiệu quả về chất lượng sản phẩm và kinh tế, hiện mô hình chế biến phân hữu cơ sinh học nói trên ñang ñược nhân rộng ra nhiều ñịa bàn khác trong tỉnh Thừa Thiên - Huế [21]

Nhằm tránh tình trạng ñốt rơm rạ sau khi thu hoạch gây ô nhiễm môi trường, từ năm 2010 ñến nay tỉnh Hải Dương ñã triển khai dự án xây dựng mô hình trình diễn mở rộng xử lý rơm, rạ làm phân hữu cơ vi sinh tại hộ gia ñình

Dự án ñược triển khai tại 4 xã Tiền Tiến, Thanh Hải, Tân Việt và Thanh An (huyện Thanh Hà) với 130 hộ ñăng ký tham gia trên tổng diện tích 28,9 ha ðến nay, chỉ tính riêng xã Thanh An ñã ủ ñược 80 tấn rơm, rạ trong 2 vụ Triển khai

dự án này, trong quá trình ủ rơm, người nông dân có thể tận dụng cả các nguồn phân gia súc, gia cầm, cám gạo kích thích hệ vi sinh vật hoạt ñộng mạnh hơn, ñống ủ có nhiệt ñộ cao hơn, ñộ phân giải xenluloza nhanh hơn và tạo ra nguồn phân hữu cơ tốt, ñể sử dụng ñược cho tất cả các loại cây trồng [25]

Từ những kết quả nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân hủy hợp chất hữu cơ thành phân hữu cơ sinh học cho thấy ñây là hướng ñi ñúng Phân hữu