Tuyển chọn một số chủng vi sinh vật ứng dụng trong xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn làm phân bón hữu cơ sinh học

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT - - LUẬN VĂN THẠC SỸ Đề tài: “Tuyển chọn số chủng vi sinh vật ứng dụng xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn làm phân bón hữu sinh học” Ngƣời hƣớng dẫn : TS Lƣơng Hữu Thành Học viên : Nguyễn Ngọc Quỳnh Lớp : K16 Cao học Sinh thái Hà Nội - 2014 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình nghiên cứu với giúp đỡ tập thể cán nghiên cứu thuộc Bộ môn Sinh học Môi trƣờng, Viện Môi trƣờng Nông nghiệp Các kết nêu Luận văn chƣa đƣợc công bố công trình khác Các số liệu, ví dụ trích dẫn Luận văn đảm bảo tính xác, tin cậy trung thực Tôi hoàn thành tất môn học toán tất nghĩa vụ tài theo quy định Phòng Đào tạo sau Đại học, Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật Vậy viết Lời cam đoan đề nghị Phòng Đào tạo sau Đại học, Viện Sinh thái Tài nguyên Sinh vật xem xét để bảo vệ Luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn! NGƢỜI CAM ĐOAN Nguyễn Ngọc Quỳnh Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tiềm ngành chế biến tinh bột sắn Việt Nam 1.2 Công nghệ sản xuất tinh bột sắn Việt Nam [3] 1.3 Phế thải dạng rắn sau chế biến tinh bột sắn [3] 1.4 Vai trò vi sinh vật chuyển hóa hợp chất hữu 12 1.5 Khả sử dụng vi sinh vật để xử lý phế thải rắn sau chế biến tinh bột sắn làm phân bón hữu sinh học 14 II ĐỐI TƢỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16 2.1 Thiết bị, hóa chất, dụng cụ thí nghiệm 16 2.2 Đối tƣợng nghiên cứu 16 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 16 2.3.1 Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật 16 2.3.2 Các phương pháp lý, hóa học [5]: 18 2.3.3 Phương pháp ủ composting [21, 22, 23] 19 chế biến tinh bột sắn 19 2.3.5 Phương pháp đánh giá độ ế biến tinh bột sắn 21 củ 2.3.6 Các phương pháp khác: 22 3.1 Kết phân tích tính chất lý hóa học chất thải rắn sau chế biến tinh bột sắn.23 3.2 Tuyển chọn chủng vi sinh phân giải cellulose, tinh bột 24 3.3 Tuyển chọn chủng vi sinh vật cố định nitơ tự 27 3.4 Tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả phân giải hợp chất photphat khó tan 29 3.5 Kết nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh lý chủng vi sinh vật 33 3.6 Khả tổ hợp vi sinh vật: 34 3.7 Phân loại chủng vi sinh vật 35 3.8 Một số yếu tố ảnh hƣởng đến sinh trƣởng vi sinh vật sử dụng sản xuất chế phẩm xử lý bã thải sau CBTBS làm phân bón hữu sinh học 36 41 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.10 Khả sử dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý phế 43 3.11 Khả sử dụng phân HCSH từ phế thải sau chế biến tinh bột sắn cải49 IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 4.1 Kết luận 50 4.2 Kiến nghị 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC VIẾT TẮT ARN Axit ribonucleotit CBTBS Chế biến tinh bột sắn CFU Colony forming unit CMC Cacboxyl metyl cellulose ĐC Đối chứng FAO Food and Agriculture Organization HCSH Hữu sinh học HCVSV Hữu vi sinh vật IAA Indol Acetic Acid KHCN Khoa học công nghệ NNPTNT Nông nghiệp phát triển nông thôn TBS Tinh bột sắn TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VSV Vi sinh vật Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tính chất lý hóa học chất thải rắn nhà máy Elmaco 23 Bảng 2: Mật độ tế bào vi sinh vật chất thải rắn 23 25 Bảng Khả chuyển hóa tinh bột cellulose chủng SHX.02 SHX.06 26 Bảng Khả phát triển xạ khuẩn nhiệt độ khác 26 Bảng Khả cố định nitơ chủng Azotobacter 28 Bảng Khả sinh tổng hợp IAA, polysaccarit chủng Azotobacter 29 Bảng Định tính định lƣợng khả phân giải photphat khó tan VSV 30 Bảng Ảnh hƣởng nguồn phot phát khác tới khả tồn chủng vi sinh vật 31 Bảng 10 Hoạt tính phân giải lân chủng vi khuẩn điều kiện ly tâm dịch nuôi cấy 32 Bảng 11 Khả tồn hoạt tính sinh học chủng vi sinh vật 34 Bảng 12 Hoạt tính sinh học chủng vi sinh vật 35 Bảng 13 Kết xác định tên mức độ an toàn chủng vi sinh vật 35 Bảng 14 Ảnh hƣởng nhiệt độ tới sinh trƣởng phát triển VSV 36 Bảng 15 Ảnh hƣởng pH tới sinh trƣởng phát triển VSV 36 Bảng 16 Ảnh hƣởng không khí đến sinh trƣởng phát triển VSV 37 Bảng 17 Khả sinh trƣởng vi sinh vật môi trƣờng sản xuất 38 Bảng 18 Ảnh hƣởng tỷ lệ giống đến qua trình lên men sinh khối VSV 39 40 40 41 42 43 Bảng 24 Thành phần phế thải CBTBS 45 Bảng 25 Biến động quần thể VSV trình xử lý phế thải 46 Bảng 26 Kết kiểm tra nhiệt độ túi sản phẩm 47 47 Bảng 28 Chất lƣợng phân bón HCSH chế biến từ phế thải sau CBTBS 48 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Bảng 29 Hiệu phân HCSH cải 49 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Diễn biến diện tích sản lƣợng sắn Việt Nam (2005-2013) Hình Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn Hình Phế thải sau chế biến tinh bột sắn 24 Hình Khuẩn lạc, dịch nuôi cấy vòng phân giải tinh bột, cellulose chủng SHX.02 27 Hình Khuẩn lạc dịch sinh khối chủng SHV.73 29 Hình Khuẩn lạc hoạt tính phân giải photphat khó tan chủng SHB.18 33 Hình Biến thiên nhiệt độ trình xử lý phế thải 44 Hình Phế thải chế biến tinh bột sắn sau 19 ngày ủ 47 Hình 48 Hình 10 Thí nghiệm hiệu phân HCSH từ phế thải TBS cải 50 Số hóa Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ĐẶT VẤN ĐỀ Việt Nam nƣớc xuất tinh bột sắn lớn thứ giới, sau Indonesia Thái Lan Năm 2013, diện tích đất trồng sắn đạt 544.300 với sản lƣợng củ sắn tƣơi đạt 9,7 triệu [5] Theo thống kê Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn, nƣớc có khoảng 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn với quy mô lớn (50 - 200 tinh bột sắn/ngày) 4.000 sở chế biến thủ công Lợi nhuận thu đƣợc cao nhƣng hầu hết nhà máy gặp vấn đề môi trƣờng phát sinh từ bã thải nƣớc thải sau chế biến Rất nhiều nhà máy chế biến tinh bột sắn phải ngừng hoạt động biện pháp xử lý chất thải hiệu đáp ứng theo TCVN môi trƣờng Theo tính toán, với nhà máy công suất 60 tinh bột sắn/ngày thải khoảng 50-80 chất thải rắn bao gồm chủ yếu xơ bã sắn (chiếm 60-70%) Khi bã thải không đƣợc thu gom xử lý ngày trình phân hủy chất hữu sau 48 tạo khí H2S, NH3, CH4… gây mùi khó chịu ô nhiễm môi trƣờng Trên thực tế, bã thải sau chế biến tinh bột sắn đƣợc sử dụng làm thức ăn chăn nuôi cho gia súc hay phân bón hữu Chất thải rắn sau chế biến tinh bột sắn có hàm lƣợng hữu cao nguồn nguyên liệu sản xuất phân bón hữu sinh học Tuy nhiên chất thải rắn bón trực tiếp cho trồng hiệu cao, chí gây chết Nghiên cứu sử dụng vi sinh vật để xử lý nguồn chất thải thành phân bón hữu đƣợc nhà khoa học quan tâm Hiện có nhiều công trình nghiên cứu thành công việc sử dụng vi sinh vật xử lý bã thải nhà máy chế biến đƣờng, dứa, cà phê… Việc nghiên cứu nghiên cứu sử dụng vi sinh vật xử lý phế thải sau CBTBS làm phân bón hữu sinh học Việt Nam hạn chế, đề tài “Tuyển chọn số chủng vi sinh vật ứng dụng xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn làm phân bón hữu sinh học” đƣợc thực với mục tiêu tạo sản phẩm thân thiện với môi trƣờng; góp phần giải vấn đề môi trƣờng hoàn thiện quy trình sản xuất ngành sản xuất tinh bột sắn nhƣ góp phần nâng cao chất lƣợng đất Cơ sở khoa học: Chất thải hữu sau CBTBS dạng rắn không đƣợc sử dụng để chế biến làm thức ăn chăn nuôi bao gồm phần lớn hợp chất hữu giàu cacbon Sản phẩm sau trình phân hủy chúng tác dụng cung cấp dinh dƣỡng cần thiết cho trồng có khả làm cho đất tơi xốp, cải thiện đặc tính đất, khả giữ nƣớc Trên thực tế, phế thải sau CBTBS dạng rắn bón trực tiếp cho trồng mà chúng cần phải qua trình chuyển hoá hợp chất hữu trƣớc đƣa vào sử dụng Trong trình sinh trƣởng phát triển, vi sinh vật sinh tổng hợp enzyme có khả phân giải hợp chất hữu có cấu trúc phức tạp (đại phân tử) thành đơn giản nhƣ đƣờng, axit amin, axit humic, chất khoáng mà trồng hấp thụ đƣợc Để xử lý phế thải hữu làm phân bón, đề tài lựa chọn giải pháp ủ compost với trợ giúp chế phẩm vi sinh vật, phƣơng pháp phổ biến có hiệu xử lý chất hữu đƣợc nhiều nƣớc giới Việt Nam áp dụng Cơ sở thực tiễn: Tại Việt Nam, có nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật làm tác nhân sinh học xử lý phế thải hữu phát thải trình sản xuất nông nghiệp chế biến nông sản làm phân bón hữu sinh học, có nhiều đề tài khoa học công nghệ trọng điểm cấp Nhà nƣớc (KHCN.07.17, KHCN.02.04- “Nghiên cứu áp dụng công nghệ sinh học sản xuất phân bón vi sinh - hữu từ nguồn phế thải hữu rắn”, KHCN.02.04B - “Công nghệ xử lý số phế thải nông sản chủ yếu (lá mía, vỏ thải cà phê, rác thải nông nghiệp) thành phân bón hữu sinh học”, KC.08.07, KC.04.06, KC 04.04 - ”Nghiên cứu công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật chức phục vụ chăm sóc trồng cho số vùng sinh thái”) đƣợc nghiên cứu ứng dụng thành công nhiều sở sản xuất chế biến mía đƣờng, cà phê nhiên chƣa có công trình nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh vật xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn làm phân bón hữu sinh học nghiên cứu đƣa tỷ lệ giống cấp thích hợp trình lên men cần thiết Giống cấp đƣợc sản xuất môi trƣờng chuẩ en sinh khối sản xuất phù hợp với từ Thông số kỹ thuật sử dụng nghiên cứu: + Môi trƣờng nuôi cấy: môi trƣờng dịch thể SX1, SX2, SX3 + Lƣu lƣợng cấp khí: 0,7 dm3 không khí/lít môi trƣờng/phút : 48 g 1: bổ sung mức khác từ 0,5; 1%; 2%; 3%; 4%; 5% (Giống cấp đƣợ ờng chuẩn, đƣợc kiểm tra độ khiết mật độ tế bào ≥108 CFU/ml) Kết nghiên cứu đƣợc trình bày bảng 18 Bảng 18 Ảnh hƣởng tỷ lệ giống đến qua trình lên men sinh khối VSV (CFU/ml) Tỷ lệ giống bổ sung ban đầu (%) Streptomyces griseorubens Bacillus polyfermenticus Azotobacter beijerinckii 0,5 6,34.107 6,57.107 4,46.107 8,26.107 8,22.107 8,27.107 8,52.107 8,36.107 8,68.107 8,56.108 8,40.108 8,66.108 8,60.108 8,46.108 8,64.108 8,63.108 8,50.108 8,70.108 Bảng số liệu 18 cho thấy lƣợng giống cấp cung cấp vào trình nhân sinh khối từ 0,5 - % khả sinh trƣởng phát triển chủng VSV không cao, lƣợng lƣợng giống cấp đƣa vào 3% trở lên mật độ tế bào ≥108 CFU/ml chênh lệch nồng độ 3%; 4% 5% Với tỷ lệ giống cấp bổ sung ban đầu 3%, mật độ tế bào chủng Streptomyces griseorubens đạt 8,56.108 CFU/ml bổ sung lƣợng giống cấ mật độ tế bào Kết kiểm tra mật độ tế bào chủng vi khuẩn Bacillus polyfermenticus Azotobacter beijerinckii cho kết tƣơng tự: bổ sung lƣợng giống cấp với tỷ lệ 3% mật độ tế bào chủng Bacillus polyfermenticus đạt 8,40.108 CFU/ml, chủng Azotobacter beijerinckii đạt 8,66.108 CFU/ml; không sai khác so với công thức bổ sung 5% giống cấp 39 Kết nghiên cứu cho thấy để tiết kiệm chi phí sản xuất lƣợng giống cấp đƣợc bổ sung vào 3% thích hợp cho trình lên men sinh khối chủng xạ khuẩn sử dụng nghiên cứu Từ kết nghiên cứu số yếu tố ảnh hƣởng đến sinh trƣởng vi sinh vật sử dụng nghiên cứu, đề tài tổng hợp điều kiện phù hợp cho trình nhân sinh khối chủng vi sinh vật sử dụng sản xuất chế phẩm, kết đƣợc trình bày bảng 19 Bảng 19 Chủng vi sinh vật Streptomyces griseorubens Bacillus polyfermenticus Azotobacter beijerinckii 7,5 6,5 7,0 Nhiệt độ lên men sinh khối (oC) 35 30 30 Thời gian lên men sinh khối (giờ) 72 48 48 Tỷ lệ giố 3 SX1 SX1 SX2, SX3 0,7 0,65 0,7 Thông số kỹ thuật (%) Môi trƣờng lên men sinh khối Lƣu lƣợng cấp khí (dm /dm3 môi trƣờng/phút) Trên sở kết đạt đƣợc, đề tài tiến hành lên men sinh khối chủ theo thông số kỹ thuật bảng 19 Kết ợc trình bày bảng 20 Bảng 20 Phân giải Phân giải Phân giải CMC (Dtinh bột Ca3(PO4)2 (CFU/ml) d=mm) (D-d=mm) (D-d=mm) Streptomyces griseorubens SHX.02 Bacillus polyfermenticus SHB.18 Azotobacter beijerinckii SHV.73 - 8,6.108 45 8,5.108 - 8,6.108 - 38 - 40 Cố định nitơ tự (lượng etylen hình thành = μmol/ml) - - 21 - - 1000 Số liệu bảng 20 8.108 CFU/ml, cao lên Streptomyces griseorubens Bacillus polyfermenticus Azotobacter beijerinckii 3.9 HCSH tra mật độ tế 21 21 mang (CFU/g) 1:1:1 1:2:1 1:2:2 2:1:2 2:1:2 2:2:1 Streptomyces 4,5.108 4,1.108 5,7.108 4,8.108 5,2.108 6,2.108 griseorubens 4,6.108 9,0.107 7,2.107 3,6.108 7,8.107 4,7.107 Bacillus 5,2.108 6,6.108 5,4.108 5,4.108 4,7.108 5,6.108 polyfermenticus 6,5.108 3,5.108 6,3.108 6,3.107 6,5.107 6,0.108 Azotobacter 6,6.108 5,1.108 4,2.108 6,0.108 4,9.108 3,9.108 beijerinckii Sau 30 ng 5,9.108 7,8.107 4,2.107 8,4.107 6,4.107 9,2.107 21 vi sinh vật >108 Khi thay VSV với tỉ lệ 1:1:1 41 ối trộ T Streptomyces griseorubens, Bacillus polyfermenticus Azotobacter beijerinckii 19 VSV 108 CFU/ml) VSV 5/100, 10/100, 20/100 Kết nghiên VSV ợc trình bày bảng 22 g 22 (CFU/g) 5/100 10/100 15/100 20/100 7,0.107 3,6.108 4,5.108 5,2.108 6,8.107 4,5.108 4,0.108 5,5.108 Bacillus 6,2.107 3,3.108 6,5.108 6,7.108 polyfermenticus 6,5.107 5,3.108 5,1.108 6,6.108 Azotobacter 5,6.107 3,0.108 6,4.108 6,3.108 beijerinckii 6,1.107 4,9.108 6,1.108 7,2.108 Streptomyces griseorubens Sau 30 n 22 107 107 vi sinh vật 22 >108 CFU 42 - VSV VSV 19 VSV 10/100 Kết nghiên cứu khả ợc trình bày bảng 23 23 m Mật độ tế bào (CFU/g) 0giờ Sau Sau Sau Sau Sau ngày tháng tháng tháng tháng Streptomyces griseorubens 5,2.108 5,4.108 5,5.108 5,4.108 4,7.108 8,8.107 Bacillus polyfermenticus 4,6.108 5,3.108 5,8.108 4,9.108 4,0.108 8,7.107 Azotobacter beijerinckii 3,5.108 4,0.108 5,3.108 5,8.108 5,2.108 7,9.107 Kết kiểm tra cho thấy thời điểm giờ, điều kiện hỗn hợp mật độ >108 >108 CFU/g Tại thời điểm kiểm tra tiế (>108 CFU/g) mật độ chủng vi sinh vật Kết kiểm tra sau tháng cho thấy mật độ tế bào vi sinh vật giảm so với ban đầu Kết 23 6168-2002 (≥108 sau tháng bảo quản 3.10 Khả sử dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý phế Để đánh giá hiệu chế phẩm vi sinh vật, đề tài tiến hành thử nghiệm xây dựng mô hình đánh giá hiệu chế phẩm vi sinh vật xử lý phế thải phế thải sau CBTBS làm phân bón HCSH Nhà máy chế biến tinh bột sắn Elmaco Ninh Bình Phế thải đƣợc bổ sung chế phẩm vi sinh vật vi sinh vật 105 CFU/g, đống ủ có khối lƣợng 43 Để tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phân giải hợp chất hữu cơ, trƣớc ủ ề dụng lƣợng rỉ đƣờng, đạm ure bổ sung thêm vào đống ủ với mục đích cung cấp nguồn dinh dƣỡng để tạo đà cho vi sinh vật chế phẩm phát triển giai đoạn ban đầu Hỗn hợp sau phối trộn đƣợc chuyển đến vị trí ủ có mái che tạo thành luống ủ có chiề ng ấu hiệu hoạt động củ ận thấ ớp màu trắng đồng dạng sợi ngắn bề mặt dƣới bề mặt 20-30 cm) - Biến động nhiệt độ trình ủ Nhiệt độ yếu tố có ảnh hƣởng lớn tới sinh trƣởng phát triển vi sinh vật đống ủ Sự thay đổi nhiệt độ trình xử lý phế thải sau chế biến tinh bốt sắn đƣợc biể thị hình Hình Biến thiên nhiệt độ trình xử lý phế thải Hình cho thấy nhiệt độ đống ủ thay đổi theo giai đoạn trình phân giải chất hữu ảnh hƣởng lớn tới sinh trƣởng phát triển vi sinh vật đống ủ ại công thức đối chứng (ĐC) nhiệt độ ăng cao so với nhiệt độ môi trƣờ 7÷8oC Tại công thức thí nghiệm (TN) có bổ sung chế phẩ , nhiệt độ tăng mạnh ngày đầu; điều cho thấy trình chuyển hóa chất hữu xảy mạnh Sau thời gian ủ 1-2 ngày nhiệt độ khối 44 ủ bắt đầu tăng đạt nhiệt độ cực đại (69oC) sau 4÷5 ngày xử Sự tăng nhiệt độ khối ủ có tác dụng tăng cƣờng phản ứng hoá học xảy trình ủ, kích thích hoạt động vi sinh vật ƣa nhiệt, đồng thời tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh, hạt mầm cỏ dại nguyên liệu ủ ệ ể tiếp tục trình phân huỷ Trong nhiệt độ đống ủ tai công thức đối chứng trì mức cao nhiệt độ môi trƣờng từ 7÷8oC nhiệt độ đống ủ công thức thí nghiệm sau 13 ngày giảm xuống ngang nhiệt độ môi trƣờng, điều chứng tỏ công thức thí nghiệm nguyên liệu hữu ngừng chuyển hóa nên không giải phóng nhiệt bên + Thành phầ Sự thay đổi tính chấ ọc nguồn nguyên liệu trƣớc sau ủ so sánh với đối chứng không sử dụng chế phẩm VSV đƣợc trình bày bảng 24 Bảng 24 Thành phần phế thải CBTBS Mẫu Chỉ tiêu phân tích Độ ẩm (%) pH OM (%) N (%) P2O5 (%) K2O (%) Chƣa xử lý 64 5,8 65,7 0,63 0,23 0,4 CT đối chứng 60 6,8 50 0,8 0,24 0,4 CT thí nghiệm 25 6,9 25 1,2 0,30 0,3 Kết kiểm tra xác định đƣợc chế phẩm VSV có khả sử dụng nguồn phế thải làm chất cung cấp lƣợng thông qua phế thải có cấu trúc phức tạp đƣợc chuyển hoá thành chất hữu có cấu trúc đơn giản Sự chuyển hoá đƣợc thể qua thay đổi thành phần hoá học chất trình ủ Kết phân tích bảng 24 cho thấy: công thức đối chứng không sử dụng chế phẩm tiêu dinh dƣỡng trồng nhƣ OM, N, P2O5, K2O thay đổi nhiều so với mẫu phế thải CBTBS chƣa xử lý Số liệu bảng 24 cho thấy có thay đổi rõ rệt OM công thức có sử dụng chế phẩm VSV, hàm lƣợng OM giảm đến 50%, kết chứng tỏ chủng VVS chế phẩm phát huy đƣợc tác dụng phân hủy hợp chất hữu 45 giàu cacbon phế thải CBTBS Kết phân tích cho thấy độ ẩm nguyên liệu giảm mạnh so với công thức đối chứng phế thải chế biến TBS không xử lý, điều nhiệt độ đống ủ tăng cao tác nhân làm khô nguyên nguyên liệu Hàm lƣợng N tổng số, P2O5 tổng số công thức có sử dụ ới phế thả Bảng 25 Biến động quần thể VSV trình xử lý phế thải Thời gian ngày ĐC Nhóm VSV Sau ngày ĐC TN 8 TN 6,7.10 6,2.10 6,0.107 VSV tổng số 5,3.10 VSV phân giải CMC, tinh bột CFU/g) 3,7.102 3,7.106 8,7.102 3,5107 Coliforms (CFU/g) 3,2.105 3,5105 4,7.103 - Salmonella (CFU/g) 3,7.103 3,3103 6,3103 - (-): không phát nồng độ pha loãng 10-1 Kiểm tra hoạt động quần thể vi sinh vật khối ủ cho thấy công thức có bổ sung chế phẩm, mật độ VSV phân giải hợp chất hữu giàu cacbon tăng mạnh sau ngày ủ so với đối chứng (Bảng 25) Bảng số liệu cho thấy công thức có bổ sung chế phẩm thời điểm ngày mật độ vi sinh vật phân giải cellulose, tinh bột đạt > 107 CFU/g, cao nhiều so với công thức không bổ , bảng số liệu 25 cho thấy không phát thấy Coliforms Salmonella nồng độ 10-1 sau ngày ủ công thức bổ sung chế phẩm vi sinh vậ ứng tỏ nhiệt độ đống ủ lên cao đẩy nhanh trình chuyển hóa hợp chất hữu mà có tác dụng ức chế tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh phế thải nhƣ Coliforms Salmonella giảm thiểu nguy gây ô nhiễm môi trƣờng + Tính chất : Phế thải sau CBTBS đƣợc xử lý vớ , sau 19 ngày ủ, màu sắc vật liệu ủ có thay đổi đáng kể so với lúc chƣa ủ, chuyển hoá hợp chất hữu nhờ hoạt động sống vi sinh vật phản ứng hoá lý xảy trình ủ mà phế thải sau CBTBS có thay đổi màu sắc, tơi xốp có khả giữ ẩm tốt Kết đánh giá cảm quan cho thấy chất giàu hợp chất cacbon chuyển hoá màu dễ bị mủn, đặc biệt khử đƣợc mùi khó chịu phế thải sử dụng chế phẩm VSV 46 Hình Phế thải chế biến tinh bột sắn sau 19 ngày ủ + Độ hoai mục phân ủ Độ hoai mục (độ chín) tiêu quan trọng cho ta biết thời gian phế thải hoai mục hoàn toàn nguyên liệu, phế thải hữu hoai mục sử dụng nhƣ nguồn phân bón hữu sinh học Trong nghiên cứu, tiêu hoai mục đƣợc xác định phƣơng pháp đo nhiệt độ sản phẩm theo TCVN 7185: 2002, độ an toàn sản phẩm đƣợc đánh giá theo phƣơng pháp , kết đƣợc thể bảng 26 27 Bảng 26 Kết kiểm tra nhiệt độ túi sản phẩm Nhiệt độ túi sản phẩm (oC) Thời gian đo ối chứng ệm Công t Ngày thứ 28 33 28 Ngày thứ 28 32 28 Ngày thứ 29 32 29 Bảng 27 Công thức Trọng lƣợng cải sau ngày gieo (g) ĐC 35 TN 105 ≥ 60 (%) 15 95 Kết cho thấy, trọng lƣợng cải tỉ lệ nảy mầm củ thức khác Trọng lƣợng cải công thứ > 90 công ứ chế phẩm vi sinh vật) sau 10 ngày trọng lƣợng cải đạt >100 g, đạt tiêu đánh giá chất lƣợng phân ủ phƣơng pháp sinh họ 47 (15%) Kết đánh giá độ hoai mục sản phẩm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7185: 2002 cho thấy nhiệt độ túi sản phẩm ổn đị công thức sử dụng chế phẩ ứng tỏ nguyên liệu hoai mục hoàn toàn Hình + Chất lượng phân hữu sinh học chế biến từ phế thải sau CBTBS: Bảng 28 Chất lƣợng phân bón HCSH chế biến từ phế thải sau CBTBS ố 41/2014/TT Bộ NN&PTNT Độ ẩm (%) Sản phẩm chế biến từ phế thải rắn CBTBS ≤ 20 20 Không qui định 6,9 OM (%) ≥ 20,0 25 Nts (%) Không qui định 1,2 P2O5 (%) Không qui định 0,34 K2O (%) Không qui định 0,40 ≥2,0% 2,0% pH Axit humic Số liệu bảng 28 cho thấy sản phẩm phân bón hữu sinh học chế biến từ phế thả ọc VSV đảm bảo chất lƣợng theo Thông tƣ số 41/2014/TT [17] Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn, đủ điều kiện để đƣa áp dụng rộng rãi trồng 48 3.11 Khả sử dụng phân HCSH từ phế thải sau chế biến tinh bột sắn cải Để đánh giá ảnh hƣởng phân hữu sản xuất từ phế thải nhà máy chế biến tinh bột sắn cải ngọt, đề tài tiến hành thí nghiệm quy nhà lƣới Viện Môi trƣờng Nông nghiệp - Thí nghiệm đƣợc bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, ba lần lặp lại - Diện tích ô thí nghiệm: 40 cm x 50 cm x 20 cm - Diện tích thí nghiệm: công thức x lần lặp lại Công thức đối chứng: phân chuồng + 100% NPK Công thức 1: phân HCSH/ha + 100% NPK Công thức 2: phân HCSH/ha + 75% NPK Công thức 3: phân HCSH/ha + 50% NPK Công thức 4: phân HCSH/ha + 25% NPK Bảng 29 Hiệu phân HCSH cải Chiều cao Trọng lƣợng Trọng lƣợng Năng suất Năng suất lý (cm) tƣơi (g/cây) rễ (g/cây) (g/cây) thuyết (kg/ha) ĐC 35.65 26.36 1.48 25.1 7524.38 35.41 25.47 1.28 24.7 7395.4 31.86 23.78 0.82 22.3 6690.8 31.2 22.51 0.63 22 6591.67 30.85 22.06 0.54 21.4 6427.92 Công thức LSD5% 1515.75 CV (%) 12 29 lý thuyết 25% N, P so với ồng 49 Hình 10 Thí nghiệm hiệu phân HCSH từ phế thải TBS cải IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận - Từ mẫu vi sinh vật đƣợc , đề tài xác định đƣợc 01 tổ hợp gồm chủng vi sinh vật , 02, SHV.73 SHB.18 , hợp chất phốt khó tan ứng dụng xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn - Bằng kỹ thuật phân tích trình tự 16S rDNA định danh chủng vi sinh vật sử dụng cho nghiên cứu nhƣ sau: chủng SHX.02 đƣợc định tên Streptomyces griseorubens ; chủng SHB.18 đƣợc định danh Bacillus polyfermenticus chủng SHV.73 đƣợc định danh Azotobacter beijerinckii ọ - chủng Streptomyces griseorubens ; Bacillus polyfermenticus Azotobacter beijerinckii gồm: : 7,5; nhiệt độ lên + Chủng Streptomyces griseorubens : pH men sinh khối: 350C; thời gian lên men sinh khối: 72 ; tỷ lệ giố trƣờng lên men sinh khối: SX1; lƣu lƣợng cấp khí 0,75 dm3 trƣờng/phút, mật độ sau lên men đạt ≥109CFU/ml 50 1: 3%; môi /dm3 môi + Chủng Bacillus polyfermenticus: pH men sinh khối: 30oC; thời gian lên men sinh khố : 6,5; nhiệt độ lên ; tỷ lệ giố 1: 3%; môi trƣờng lên men sinh khối: SX1; lƣu lƣợng cấp khí 0,65 dm3 /dm3 môi trƣờng/phút, mật độ sau lên men đạt ≥109CFU/ml + Chủng Azotobacter beijerinckii: pH men sinh khối: 30oC; thời gian lên men sinh khố : 7,0; nhiệt độ lên ; tỷ lệ giố 1: 3%; môi trƣờng lên men sinh khối: SX2, SX3; lƣu lƣợng cấp khí 0,7 dm3 /dm3 môi trƣờng/phút, mật độ sau lên men đạt ≥109CFU/ml - Kết đánh giá khả sử dụng chủng vi sinh vật xử lý phế thải sau chế biến tinh bột sắn dạng rắn cho thấy sản phẩm sau xử lý 19 ngày đảm bảo độ hoai mục sản phẩ chế biến tinh bột sắn đạ ố 41/2014/TT Đề tài tiến hành đánh giá hiệu phân bón hữu sinh học chế biến từ phế thải sau chế biến tinh bột sắn đối tƣợng cải quy mô nhà lƣới, kết cho thấy sử dụng phân hữu sinh học chế biến từ phế thải sau chế biến tinh bột sắn giảm đƣợc 25% phân khoáng N, P mà không ảnh hƣởng đến suất chất lƣợng trồng 4.2 Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý phế thải nhà máy chế biến tinh bột sắn dạng rắn làm phân bón hữu sinh học thử nghiệm phân HCSH từ phế thải sau chế biến tinh bột sắn trồng khác (lúa, ngô, sắn ) 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Lê Văn Hoàng (1998), Xử lý bã sắn sau chế biến làm thức ăn gia súc phân bón, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Mã số: B97-13-06 Đặng Minh Hằng (1999), Nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến khả sinh tổng hợp cellulase số chủng vi sinh vật để xử lý rác, Báo cáo khoa học, Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hợp phần sản xuất công nghiệp- Bộ Công thƣơng, Trung tâm sản xuất Việt Nam – Bộ Giáo dục Đào tạo, 2010 Tài liệu hƣớng dẫn sản xuất ngành Tinh bột sắn, 63tr Lê Văn Nhƣơng CTV (2000), Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp nhà nƣớc “Công nghệ xử lý số phế thải nông sản chủ yếu (lá mía, vỏ thải cà phê, rác thải nông nghiệp) thành phân bón hữu sinh học” Mã số KHCN 02-04B giai đoạn 19992000 Sổ tay phân tích đất, nƣớc, phân bón, trồng, (2005), Nhà xuất Nông nghiệp Thống kê Hải quan, 2013 Tình hình xuất nhập hàng hóa Việt Nam tháng 12 12 tháng năm 2012 Ngày 30 tháng năm 2013 Tổng cục Thống kê, 2013 Diện tích, suất, sản lƣợng sắn Việt Nam phân theo địa phƣơng năm 2011 Ngày tháng năm 2013 TCVN 4884-2005 - Phƣơng pháp định lƣợng vi sinh vật đĩa thạch Kỹ thuật đếm khuẩn lạc 300 C TCVN 6168: 2002, Phân bón VSV phân giải xenluloza – cellulose degrading microbial fertilizer 10 TCVN 7185: 2002, Phân hữu vi sinh vật 11 TCVN 4829-2005 - Phƣơng pháp phát Salmonella đĩa thạch 12 TCVN 4882-2007- Phƣơng pháp phát định lƣợng Coliforms Kỹ thuật đếm số có xác suất lớn 13 TCVN 6846:2007 Vi sinh vật thực phẩm thức ăn chăn nuôi - Phƣơng pháp phát định lƣợng Escherichia coli giả định - Kỹ thuật đếm số có xác suất lớn 14 TCVN 5979 – 2007, Chất lƣợng đất – Xác định pH 52 15 Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 306:1997 phân tích phân bón - phƣơng pháp xác định photpho tổng số 16 Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 307:1997 phân tích phân bón - phƣơng pháp xác định photpho hữu hiệu 17 Trần Cẩm Vân (2004), Giáo trình vi sinh vật môi trƣờng, Nhà xuất Đại học Quốc gia 18 Thông tƣ số 41/2014/TT Bộ NN&PTNT, Về việc ban hành Quy định sản xuất, kinh doanh sử dụng phân bón Tài liệu tiếng Anh 19 Claude M.Fauquest 2008 Cassava: A Gift to the World and a Challenge for Scientists Paper presented at “Cassava meeting the challenges of the new millennium” hosted by IPBO- Ghent University, Belgium 21-25 July 2008 20 R V Mirsa, R N Roy, H Hiraoka (2003), On-farm composting method, Food and Agriculture Organization of the United nations- Rome 21 Composting Symposium (ISC 1999), Vol Nova Scotia: CBA Press Inc 22 Coughlan M and Mayer F (1998), Cellulose decomposing bacteria and their enzymee system, The procayotes, chapter 20, 460-502 23 R V Mirsa, R N Roy, H Hiraoka (2003), On-farm composting method, Food and Agriculture Organization of the United nations- Rome Tài liệu web 24 http://faostat.fao.org/site/567/DesktopDefault.aspx? PageID=567#ancor 25 http://www.thedominican.net/2013/06/cassava-huge-potential-crop.html 26.http://foodcrops.vn/index.php?%2option=com_content&view=category&id=56&la yout=blog&Itemid=444> 27 http://cassavaviet.blogspot.com/2013/01/vietnam-cassava-breeding-overview- broad.html 28 http://www.tainguyenmoitruong.com.vn/moi-truong-va-cuoc-song/tay-ninh- 111ong-cua-nha-may-che-bien-tinh-bot-san-gay-o-nhien-moi-truong 53 [...]... sử dụng vi sinh vật trong xử lý rác thải và phế thải nông nghiệp, công nghiệp chế biến nông sản ở Vi t Nam đã đƣợc nghiên cứu và triển khai áp dụng tƣơng đối rộng rãi Có nhiều nghiên cứu và ứng dụng thành công vi sinh vật xử lý phế thải hữu cơ, phế thải nhà máy chế biến mía đƣờng, phế thải sinh hoạt, phế thải chế biến dứa Tuy nhiên chƣa có đề tài nào nghiên cứu sử dụng vi sinh vật để xử lý phế thải. .. sử dụng vi sinh vật để xử lý phế thải rắn sau chế biến tinh bột sắn làm phân bón hữu cơ sinh học Chất thải sau CBTBS dạng rắn gồm phần lớn hợp chất hữu cơ giàu cacbon (60% hydratcacbon) là môi trƣờng sống tốt cho các loại vi sinh vật Trên thực tế, phế thải sau CBTBS dạng rắn không thể bón trực tiếp cho cây trồng mà chúng cần phải qua một quá trình chuyển hoá các hợp chất hữu cơ trƣớc khi đƣa vào sử dụng. .. và vi trùng gây bệnh trong giai đoạn ủ, tăng pH trên đất axit, tăng lƣợng vật liệu hữu cơ trong đất và cũng có thể giảm lƣợng phytotoxic (ví dụ nhƣ tỷ lệ C:N ) Sản phẩm sau quá trình ủ có thể dụng nhƣ một nguồn phân bón hữu cơ [4] Ở Vi t Nam, vi c ứng dụng vi sinh vật trong xử lý chất thải hữu cơ làm phân bón hữu cơ sinh học đã đƣợc các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu trong nhiều năm trở lại đây, trong. .. hóa Khả năng chuyển hóa tinh cellulose trong phế thải sau bột trong phế thải sau CBTBS CBTBS (% hàm lượng cellulose (% hàm lượng tinh bột sau 7 ngày) sau 7 ngày) (CFU/ml) SHX.02 3,8.108 SHX.06 4,5.108 32 Xử lý Xử lý với VSV với VSV 12 28 7,5 18 2,5 5,8 3,3 Kết quả phân tích hàm lƣợng cellulose và tinh bột trong phế thải sau chế biến tinh bột sắn khi đƣợc bổ sung dịch vi sinh vật nghiên cứu cho thấy... qua giấy lọc lấy dịch trong 2.3.6 Các phương pháp khác: Xử lý số liệu bằng phần mềm IRRSTAT, Exell 22 III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả phân tích tính chất lý hóa học của chất thải rắn sau chế biến tinh bột sắn Chất thải rắn sau chế biến tinh bột sắn đƣợc thu thập tại khu vực chứa chất thải rắn sau quá trình sơ chế sắn của nhà máy tinh bột sắn Elmaco Về mặt cảm quan: chất thải có màu hanh vàng,... lọc tinh bột thải ra lớn hơn rất nhiều so với nhu cầu sử dụng làm thức ăn chăn nuôi trong khu vực Lƣợng phế thải rắn dƣ thừa này cùng với lƣợng phế thải rắn của quá trình xử lý sơ bộ đƣợc chuyển đến các khu chứa phế thải của các nhà máy Nếu không đƣợc xử lý kịp thời thì các chất hữu cơ trong phế thải phân hủy tạo ra các khí gây mùi hôi thối gây ô nhiễm môi trƣờng 1.3 Phế thải dạng rắn sau chế biến tinh. .. ải cellulose, tinh bột dự ập giống vi sinh vật đƣợc – Trong lƣu giữ tại Bộ nghiên cứu đề tài đã sử dụng 6 chủng vi sinh vậ ủng vi sinh vậ đƣợ ịch thể cho từng chủ 30o ếch tán trên thạch đĩa và phƣơng pháp bổ sung vào phế thải sau chế biến TBS dạng rắn Kết quả kiểm tra hoạt tính sinh học và khả năng chuyển hóa cellulose và tinh bột trong phế thải của các chủng vi sinh vật đƣợc thể hiện trong bảng 3... men, VSV phân giải tinh bột vì thế cần thiết phải bổ sung thêm các loại VSV này Số liệu bảng 2 còn cho thấy, ngoài các VSV có lợi còn có vi sinh vật gây bệnh nhƣ E.coli và Coliforms Hình 3 Phế thải sau chế biến tinh bột sắn 3.2 Tuyển chọn các chủng vi sinh phân giải cellulose, tinh bột Để phục vụ cho công tác nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vậ ế biến tinh bột sắn, đề tài đã tiến hành lựa chọn bộ... lƣợng đạm trong chất thải rắn thấp, chất hữu cơ chiếm 65,7% trong đó chủ yếu là chất xơ và tinh bột Số liệu phân tích cho thấy chất thải rắn có chứa thành phần dinh dƣỡng N, P, K, C thích hợp cho sự sinh trƣởng và phát triển của vi sinh vật Mật độ tế bào vi sinh vật trong chất thải rắn ban đầu đƣợc trình bày trong bảng 2 Bảng 2: Mật độ tế bào vi sinh vật trong chất thải rắn TT Chỉ tiêu Đơn vị tính Số lƣợng... các chủng vi sinh vật có khả năng cố định ni tơ tự do phục vụ cho sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh vật gồm 9 chủng Azotobacter, đây là những chủng vi sinh vật có khả năng cố định nitơ tự do đƣợc sử dụng làm vật liệu cho sản xuất phân bón HCVSV, các chủng VSV sử dụng trong nghiên cứu đều đƣợc định danh đến loài và đảm bảo an toàn sinh học khi phóng thích ra ngoài môi trƣờng Để sử dụng các chủng vi sinh