Phương pháp xử lý rác thải bằng giun quế trong hộ gia đình

Chất thải hữu cơ là một loại nguyên liệu thô có giá trị có thể được chế biến thành phân ủ có chất lượng tốt nhất , đưa chất hữu cơ thiết yếu vào đất trồng.. Nếu như loại chất thải này bị

I ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1.Mở đầu:

- Khoảng 1/3 tổng lượng chất thải sinh hoạt là chất thải hữu cơ có thể tái chế một cách

dễ dàng Chất thải hữu cơ là một loại nguyên liệu thô có giá trị có thể được chế biến thành phân ủ có chất lượng tốt nhất , đưa chất hữu cơ thiết yếu vào đất trồng

- Phân ủ đem lại sự phì nhiêu cho đất ,cải tạo cấu trúc của đất , giúp giữ nước đồng thời còn làm cho đất tiêu úng tốt Nếu như loại chất thải này bị chon lấp thì tiềm năng của chúng bị mất đi và các chất gây ô nhiễm này sẽ phát tán vào không khí, nguồn nước gây ô nhiễm môi trường Dùng giun để ủ phân là một phương pháp ủ có thể dễ dàng được sử dụng ngay tại nhà

- Ở Việt Nam cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu vể khả năng phân hủy chất hữu

cơ của trùn quế, và cũng đã đạt được một số thành tựu nhất định, bài báo cáo này giúp tìm hiểu rõ hơn về công nghệ này

- Rác thải hữu cơ có thời gian phân hủy nhanh, công nghệ này có thể làm giảm thời gian thu gom, hạn chế sự phát tán ô nhiễm vào không khí, và tiết kiệm chi phí thu gom, phân loại rác

- Xử lý rác thải bằng cách nuôi giun là một công nghệ đơn giản, không đòi hỏi trình

độ vận hành hay quản lý, trình độ kĩ thuật cao như những phương pháp xử lý khác

1.2 Mục đích :

- Nghiên cứu mật độ trùn và thời gian trùn ăn rác, từ đó tìm ra điều kiện tối ưu để có chất lượng phân tốt nhất

- Giúp mọi người nhận thức được ưu điểm của công nghệ

- Nhân rộng công nghệ cho từng hộ gia đình

1.3 Đối tượng nghiên cứu :

- Nguồn trùn quế : cơ sở cung cấp

- Nguồn rác : rác thải sinh hoạt từ hộ gia đình

1.4 Phạm vi nghiên cứu:

- Trong điều kiện khí hậu TPHCM

1.5 Ý nghĩa thực tiễn :

- Xử lí rác hữu cơ, tạo nguồn phân bón cho cây trồng, tận dụng trùn làm nguồn thức

ăn cho cá, gia cầm

1.6 Pham vi ứng dụng :

- Có thể áp dụng với quy mô nhỏ như : hộ gia đình.

II TỔNG QUAN TÀI LIỆU:

1 Giun quế:

Giun Quế thuộc chi Pheretima, họ Megascocidae (họ cự dẫn), ngành ruột khoang Chúng là nhóm giun ăn phân, thường sống trong môi trường có nhiều chất hữu cơ đang phân hủy Đây là loài giun mắn đẻ, xuất hiện rải rác ở vùng nhiệt đới, dễ bắt bằng tay, vì vậy rất

dễ thu hoạch Chúng được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý, chuyển hóa chất thải hữu cơ

Giun Quế có khả năng hấp thu Oxy và thải CO2 trong môi trường nước, điều này giúp cho chúng có khả năng sống trong nước nhiều tuần, thậm chí trong nhiều tháng Hệ thống bài tiết bao gồm một cặp thận ở mỗi đốt Các cơ quan này bảo đảm cho việc bài tiết các chất thải chứa đạm dưới dạng Amoniac và Ure Giun Quế nuốt thức ăn bằng môi ở lỗ miệng, lượng thức ăn mỗi ngày được ghi nhận là tương đương với trọng lượng cơ thể của nó

(đặc tính sinh lý học cua giun quế - http://traigiunquepht.com/home/detail.asp?

iData=1011&nChannel=News)

Giun Quế rất nhạy cảm, chúng phản ứng mạnh với ánh sáng, nhiệt độ và biên độ nhiệt cao, độ mặn và điều kiện khô hạn Nhiệt độ thích hợp nhất với giun Quế trong khoảng

từ 20 – 30oC, ở nhiệt độ khoảng 30oC và độ ẩm thích hợp, chúng sinh trưởng và sinh sản rất nhanh Ở nhiệt độ quá thấp, chúng sẽ ngừng hoạt động và có thể chết; hoặc khi nhiệt độ của luống nuôi lên quá cao, chúng cũng bỏ đi hoặc chết Chúng có thể chết khi điều kiện khô và nhiều ánh sáng nhưng chúng lại có thể tồn tại trong môi trường nước có thổi Oxy

Trong tự nhiên, giun Quế thích sống nơi ẩm ướt và có độ pH ổn định, gần cống rãnh, hoặc nơi có nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy và thối rữa như trong các đống phân động vật, các đống rác hoai mục Qua các thí nghiệm thực hiện, cho thấy chúng thích hợp nhất pH vào khoảng 7.0 – 7.5, nhưng chúng có khả năng chịu đựng được phổ pH khá rộng, từ 4 – 9, nếu pH quá thấp, chúng sẽ bỏ đi Chúng rất ít có mặt trên các đồng ruộng canh tác, dù nơi đây có nhiều chất thải hữu cơ vì tỷ lệ C/N của những chất thải này thường cao, không hấp dẫn và không đảm bảo điều kiện độ ẩm thường xuyên

Giun Quế thích nghi với phổ thức ăn khá rộng Chúng ăn bất kỳ chất thải hữu cơ nào có thể phân hủy trong tự nhiên (rác đang phân hủy, phân gia súc, gia cầm…) Tuy nhiên, những thức ăn có hàm lượng dinh dưỡng cao, giúp cho chúng sinh trưởng và sinh sản tốt hơn

(Nguyễn Thị Thuận, năm 2008, Mô hình nuôi Giun Quế quy mô hộ gia đình,

http://www.haiduongdost.gov.vn/index.php?

option=com_content&view=article&id=692:mo-hinh-nuoi-giun-qu-quy-mo-h-gia-inh&catid=103:lvnn&Itemid=165)

Giun Quế là sinh vật lưỡng tính, sinh sản rất nhanh trong điều kiện khí hậu nhiệt đới tương đối ổn định và có độ ẩm cao Khả năng sinh sản này đảm bảo cho sự duy trì mật

độ và khả năng xử lý khá ổn định

2 Môi trường rác thải

2.1 Thành phần rác thải sinh hoạt tại hộ gia đình:

Bất kì một hoạt động sống nào của con người tại nhà, công sở, trên đường đi, tại nơi công cộng…đều sinh một lượng rác đáng kề Thành phần chủ yếu là chất hữu cơ, dễ phân hủy Cho nên chất thải sinh hoạt có thể định nghĩa là thành phần tàn tích hữu cơ phục vụ cho hoạt động sống của con người, chúng không còn được sử dụng và vứt trả lại môi trường

Thành phần chất thải % khối lượng

Rau, thực phẩm thừa, chất hữu cơ

Vải sợi, vật liệu sợi 4.2

2.2 Phân loại rác sinh hoạt tại nhà

 Mục tiêu: tách rác ra làm hai thành phần riêng biệt nhằm nâng cao hiệu quả của các hoạt động xử lý tiếp theo

 Phân loại rác:

o Rác chia làm hai loại chính: chất hữu cơ dễ phân hủy và các chất còn lại tạm gọi là rác tái sinh

o Rác hữu cơ dễ phân hủy là các loại rác hữu cơ dễ bị thối rữa trong điều kiện tự nhiên sinh ra mùi hôi thối như: các loại thức ăn thừa, thức ăn hư hỏng, vỏ trái cây, các chất thải tách ra do làm bếp…

o Rác tái sinh: là các loại rác có thể sử dụng lại nhiều lần trực tiếp hoặc chế biến lại như: giấy, cacton, vỏ đồ hộp, thủy tinh, các loại nhựa, quần áo cũ, bàn ghế cũ…

Tài liệu tham khảo:

1 Th.S Dương Thị Thành- Giáo trình môi trường đại cương- Khoa Môi Trường, Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh.

2 Kỷ yếu Hội Thảo Quản lý Chất Thải Rắn Tp Hồ Chí Minh, tuần lễ khoa học công nghệ và giáo dục đại học 2002, ngày 11/10/2002.

3 GS.TS Nguyễn Lân Dũng- Biến rác thành hàng hóa- http://vietscienes.free.fr

(kg/m3)

Chất thải thực phẩm

Giấy

Catton

Chất dẻo

Vải vụn

Cao su

Da vụn

Sản phẩm vườn

Gỗ

Thủy tinh

Can hộp

Kim loại không thép

Kim loại thép

Bụi, tro, gạch

50 - 80

4 - 10

4 - 8

1 - 4

6 - 15

1 - 4

8 - 12

30 - 80

15 - 40 1- 4

2 - 4

2 - 4

2 - 6

6 - 12

70 6 5 2 10 2 10 60 20 2 3 2 3 8

12 - 80

32 - 128

38 - 80

32 - 128

32 - 96

96 - 192

96 - 256

84 - 224

128 - 1120

160 - 480

48 - 160

64 - 240

128 - 1120

320 - 960

28 81,6 49,6 64 64 128 160 104 240 193,6 88 160 320 480

3 Công nghệ sản xuất phân hữu cơ từ rác với sự tham gia của giun quế.

Giun có sức tiêu hóa lớn Tác dụng phân giải hữu cơ của giun chỉ đứng sau các vi sinh vật Một tấn giun có thể tiêu hủy được 70 – 80 tấn rác hữu cơ, hoặc 50 tấn phân gia súc trong một quý Các nước trên thế giới đã tận dụng cơ năng đặc thù này của giun để xử lý chất thải sinh hoạt hoặc rác thải hữu cơ, làm sạch môi trường,có hiệu quả tốt

Sau khi qua hệ thống tiêu hóa với nhiều vi sinh vật cộng sinh, chúng thải phân (Vermicas) ra ngoài rất giàu dinh dưỡng (hệ số chuyển hóa ở đây vào khoảng 0.7) Những vi sinh vật cộng sinh có ích trong hệ thống tiêu hóa này theo phân ra khỏi cơ thể giun nhưng vẫn còn hoạt động ở “màng dinh dưỡng” trong một thời gian dài Đây là một trong những nguyên nhân làm cho phân giun có hàm lượng dinh dưỡng cao và có hiệu quả cải tạo đất tốt hơn dạng phân hữu cơ phân hủy bình thường trong tự nhiên

(Nguyễn Lân Hùng, năm 2006, Một số đặc điểm của trùng đất, http://longdinh.com/default.asp?act=chitiet&ID=3003&catID=2)

Do có hàm lượng Protein cao nên Trùn quế được xem là nguồn dinh dưỡng bổ sung quý giá cho các loại gia súc, gia cầm, thủy hải sản… Ngoài ra, Trùn quế còn được trong y học, công nghệ chế biến thức ăn gia súc…

Phân trùn là loại phân hữu cơ sinh học có hàm lượng dinh dưỡng cao, thích hợp cho nhiều loại cây trồng, không gây ra tình trạng “sốc” phân, yêu cầu trữ dễ dàng, đặc biệt thích hợp cho các loại hoa kiểng, làm giá thể vườn ươm và là nguồn phân thích hợp cho việc sản xuất rau sạch

Quá trình sản xuất phân từ rác thải tận dụng được tất cả các sản phẩm của quá trình, hoàn trả vật chất lại cho tự nhiên Đây là công nghệ sạch, thân thiện môi trường

4 Tình hình nghiên cứu:

• Một công trình nghiên cứu về về quá trình phân hủy chất thải hữu cơ với sự tham gia của trùn quế vừa công bố cho thấy loài giun này có thể được dùng để xử lí chất thải rắn hữa cơ

Đây là công trình nghiên cứu của Thạc sĩ Nguyễn Thị Thanh Mỹ, kỹ sư Phạm Quốc Khánh, PGS-TS Nguyễn Văn Phước và GS-TS Lâm Minh Triết (thuộc Viện Môi trường -Tài nguyên và Trường Đại học Tôn Đức Thắng)

Theo NLĐ, Nuôi trùng quế để xử lý rác, báo Đất Việt, 30/05/2008

URL:http://www.baodatviet.vn/Home/KHCN/Nuoi-trun-que-de-xu-ly-rac/20085/7133.datviet

• Đề tài nghiên cứu: Nghiên cứu quá trình sản xuất phân hữu cơ từ rác thải với sự tham gia của giun quế của nhóm sinh viên 05MT: Hồ Hồng Quyên, Nguyễn Thị Anh Đào, Lê Thị Hồng Hiền, Nguyễn Thị Hoa, Lê Nữ Hồng Phúc, Trần Thị Thanh Trang thuộc khoa môi trường, trường Đại học bách Khoa

• Bên cạnh đó cũng có một số nghiên cứu đã cung cấp nhiều số liệu đáng tin cậy cho thấy vermicompost( phân giun quế) thúc đẩy nhanh sự phát triển của thực vật như:

o Nghiên cứu về vermicompost sớm nhất là Fosgate và Babb (1972), các tác giả dã nuôi trùn bằng phân chuồng và nhận thấy vermicompost thu được có hiệu lực tương đương với mỗi hỗn hợp dinh dưỡng dùng trong trồng hoa trong nhà kính

o Buchanan và cộng sự (1988) cho rằng hầu hết các dạng vermicompost đều có các yếu tố dinh dưỡng mà ở dạng cây sẵn sàng hấp thụ luôn cao hơn compost có cùng nguồn nguyên, rác hữu cơ ban đầu

o Edwards (1988) phân tích và cho thấy tất cả mẫu vermicompost đều có hàm lượng nitrogen dễ tiêu rất cao

o Một báo cáo khác của Edwards và cộng sự (1985) đã đề cập đến vấn đề này cho biết, hấu hết các hữu cơ có hàm lượng dinh dưỡng rất cao và thường thì chỉ một lượng rất ít bị mất đi trong quá trình chế biến thành vermicompost

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

1 Thí nghiệm mô hình nuôi giun:

- Phân loại rác:

o rác có thành phần hữu cơ: -tinh bột (cơm, bánh mì,…)

-cellulozo (rau,…) -các loại thức ăn khác ( thịt, cá,…)

o rác có thành phần vô cơ: nilon, nhựa,… loại bỏ

- Lựa chọn giun quế: - kích thước: khoảng 3cm

- màu sắc: nâu đỏ

 Thiết bị:

-thùng nuôi ( bằng nhựa, có thể tận dụng những thùng đã bỏ ): thùng gồm 2 ngăn trên dưới, một ngăn dựng giun và thức ăn của giun (rác) và một ngăn đựng bùn giun, kích thước 20x30x30

-cân : >= 10kg

-sàng, rây ( tách giun và bùn)

- Thiết bị phân tích mẫu bùn giun: máy khối phổ kế plasma cảm ứng (ICP- MS) Agilent 7500 do mỹ sản xuất

- Thiết bị phân tích khí: TESTO 350 XL

 Nuôi giun:

Chia hai đợt:

1 đợt 1: nuôi trong 3 thùng, lượng giun mổi thùng: 200g, lượng rác: 1kg.

- thùng 1: sử dụng rác có thành phần tinh bột

- thùng 2: sử dụng rác có thành phần cellulozo

- Thùng 3: sử dụng rác có thành phần đạm (thịt, cá,…)

 Mục đích: xác định thời gian xử lý đối với từng thành phần rác thải hữu cơ ( thành phần nào được giun xử lý nhanh nhất ) Đây là cơ sở cho nuôi đợt 2

2 đợt 2: nuôi trong 2 thùng, lượng giun mỗi thùng: 200g, lượng rác: 1kg.

- thùng 1: thành phần rác ( tinh bột, cellulozo, đạm) được phân lớp

o từ kết quả nuôi đợt 1: thành phần rác được phân hủy nhanh nhất sẽ được xếp tiếp xúc trực tiếp với giun, và lần lượt cho các lớp rác khác

- thùng 2: thành phần rác trộn hỗn hợp

 Mục đích: xác định thời gian và hiệu suất xử lý đối với 2 phương pháp trộn rác

và phân lớp rác

 Theo dõi:

- Đợt 1: theo dõi theo ngày đến khi rác được sử dụng hết, so sánh 3thùng: thời gian, mùi,lượng bùn thu được

- Đợt 2: theo dõi hằng ngày, so sánh 2 thùng: thời gian phân hủy, mùi, thành phần không được xử lý (nếu có)

2 Phân tích mùi ở mỗi thùng:

- Mùi sinh ra do thức ăn phân hủy hiếu khí

- Cách lấy mẫu khí: Phương pháp lấy mẫu khí vào các canister : là những bình kín được rút chân không Đến chổ muốn lấy mẫu khí thì mở bình ra cho không khí tự vào đầy bình rồi đậy nắp lại dung tích khí của canister ( canister được sử dụng trong phòng thí nghiệm dùng để lấy, bảo quản mẫu khí, có chiều cao khoảng 279mm, đường kính 38mm)

- Phân tích mẫu khí: sử dụng máy phân tích khí TESTO 350 XL

- Chỉ tiêu thành phần quan tâm: SO2, H2S, CO2, O2, …

3 Tách giun và bùn :

- Thu hoạch bằng ánh sáng:

Chúng ta dựa vào đặc tính sợ ánh sáng của giun để tiến hành thu hoạch giun Xúc toàn bộ bùn có lẫn giun trong ô để lên tấm nilon rồi gạt phẳng với độ dày khoảng 15 – 20cm Để khoảng 10 phút, giun sợ ánh sáng nên chui hết xuống và quấn thành cục ở phía dưới, phía trên ta thu được bùn giun Tiếp tục làm như thế khoảng 1 – 2 lần ta sẽ thu gom được tất cả giun tinh ở phía dưới và bùn giun ở phía trên

 Phân tích mẫu bùn:

-Lấy 5g mẫu bùn

-Sấy khô

-Nghiền, rây

- Dùng máy phân tích mẫu: máy khối phổ kế plasma cảm ứng (ICP- MS) Agilent 7500 do

Mỹ sản xuất

-Thành phần dinh dưỡng trong bùn cần quan tâm: Nito, Photpho, Kali, a.humic, độ chua, lưu huỳnh,… thích hợp dùng chăn nuôi/trồng trọt

 Xác định khối lượng bùn tạo thành:

- Sau khi tách riêng bùn và giun, đem cân

IV KẾT QUẢ DỰ KIẾN VÀ ĐỀ XUẤT:

1 Kết quả dự kiến:

+ 1kg giun  xử lý  kg rác trong  ngày

+ lượng phân tạo thành:  kg/ kgrác

+ thành phần dinh dưỡng bùn:

Nito

Photpho

Lưu huỳnh

Axit humic

+ thành phần khí sinh ra:

SO2

H2S

O2

+ thành phần rác không xử lý được:

+ thành phần rác dễ xử lý nhất bởi giun:

2 Đề xuất:

+ Thành phần phân sau xử lý có thể sử dụng để trồng trọt và chăn nuôi, vì vậy, cần có một kế hoạch sử dụng hiệu quả nguồn phân bùn này

- Tăng gia sản xuất tại hộ gia đình

- Liên kết cung cấp cho các nhà vườn, cơ sở thu mua

+ Để tăng khả năng nhân rộng, cần có một chính sách hỗ trợ các hộ gia đình ( giảm chi phí thu gom rác,…), chương trình giới thiệu công nghệ

+ Hệ thống xử lý hoàn chỉnh đề xuất:

- Để phù hợp với quy mô hộ gia đình, kích thước thùng nuôi giun xử lý rác sẽ là:

50x30x50 (cm) Trong đó, thùng được ngăn thành 2 ngăn: ngăn trên đựng rác và giun, có độ sâu 30cm; ngăn dưới đựng phân bùn giun thải ra trong quá trình xử lý Ngăn cách giữa hai ngăn là tấm ngăn có nhiều lỗ Nắp đậy có lỗ thông khí nhỏ, và một ống thông mùi

- Để khắc phục mùi của thùng xử lý: bố trí một ống thông mùi

có dùng than hoạt tính

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Th.S Dương Thị Thành- Giáo trình môi trường đại cương- Khoa Môi Trường, Đại

Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh

2 Kỷ yếu Hội Thảo Quản lý Chất Thải Rắn Tp Hồ Chí Minh, tuần lễ khoa học công

nghệ và giáo dục đại học 2002, ngày 11/10/2002

3 GS.TS Nguyễn Lân Dũng- Biến rác thành hàng hóa- http://vietscienes.free.fr

4 Nguyễn Lân Hùng, năm 2006, Một số đặc điểm của trùng đất,

http://longdinh.com/default.asp?act=chitiet&ID=3003&catID=2

5 Đặc tính sinh lý học của giun quế - http://traigiunquepht.com/home/detail.asp?

iData=1011&nChannel=News

6 Nguyễn Thị Thuận, năm 2008, Mô hình nuôi Giun Quế quy mô hộ gia đình -

http://www.haiduongdost.gov.vn/index.php?

option=com_content&view=article&id=692:mo-hinh-nuoi-giun-qu-quy-mo-h-gia-inh&catid=103:lvnn&Itemid=165

7 Theo NLĐ, Nuôi trùng quế để xử lý rác, báo Đất Việt, 30/05/2008

URL:http://www.baodatviet.vn/Home/KHCN/Nuoi-trun-que-de-xu-ly-rac/20085/7133.datviet