Nghiên cứu tận dụng chất thải đệm lót sinh học làm phân vi sinh

Do vậy, đề tài “Nghiên cứu tận dụng chất thải đệm lót sinh học chăn nuôi gà làm phân vi sinh” được thực hiện với các mục tiêu: Nghiên cứu giải pháp tái sử dụng đệm lót sinh học trong c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

12/2015

KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

12/2015

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày…tháng…năm 2015

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Nguyễn Xuân Hoàng

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình làm luận văn, chúng em đã gặp nhiều khó khăn về nhiều mặt Tuy nhiên, với sự ủng hộ về mặt tinh thần của Cha Mẹ và sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô, bạn bè nên mọi khó khăn sớm đã được khắc phục và luận văn đã được hoàn thành đúng tiến độ

Chúng em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Xuân Hoàng đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và truyền đạt những kinh nghiệm quý báo cũng như đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em thực hiện đề tài này

Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường – Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên – Trường Đại Học Cần Thơ đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em thực hiện đề tài này

Xin chân thành cám ơn Ban lãnh đạo và nhân viên Xí nghiệp thoát nước thành phố Cần Thơ,các trại chăn nuôi gà ở xã Tích Thiện, Trà Ôn, Vĩnh Long

Cuối cùng, xin gửi lời cám ơn thân ái đến các bạn lớp Kỹ Thuật Môi Trường – K38 đã giúp đỡ, ủng hộ, động viên trong suốt thời gian làm luận văn

Trong thời gian ngắn thực hiện công việc nghiên cứu, do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên khó tránh khỏi thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp

ý kiến của quý Thầy Cô và các bạn để làm luận văn được hoàn chỉnh hơn

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Hiện nay, chất thải trong chăn nuôi gà là vấn đề đáng quan tâm đối với môi trường và

xã hội, đặc biệt chất thải chăn nuôi trên nền đệm lót sinh học đang phổ biến ở nước ta Hằng năm, khối lượng đệm lót sinh học trong chăn nuôi gà thải ra môi trường khá lớn 5.400.000 m2 nền đệm lót (Hội nghị toàn quốc tổng kết kinh nghiệm và kết quả sau 3 năm áp dụng mô hình đệm lót sinh học trong chăn nuôi 2011 – 2013)

Mặc khác, bùn cống thải ở Việt Nam đang là vấn đề nan giải về mặt môi trường, do vậy việc phối trộn giữa đệm lót sinh học và bùn cống thải góp phần giảm thiểu khối lượng bùn cống thải phát sinh hàng năm

Do vậy, đề tài “Nghiên cứu tận dụng chất thải đệm lót sinh học chăn nuôi gà làm

phân vi sinh” được thực hiện với các mục tiêu: Nghiên cứu giải pháp tái sử dụng đệm

lót sinh học trong chăn nuôi gà làm phân vi sinh ra sản phẩm compost chất lượng cao phục vụ cho nông nghiệp Nghiên cứu được thực hiện với 3 nghiệm thức (2 lần lặp lại)

ủ hiếu khí, xới đảo thủ công 1 lần/3 ngày và ủ trong 84 ngày

Sau quá trình ủ kết quả cho thấy:

Đối với nghiệm thức đệm lót sinh học có hàm lượng Cacbon (18,53%), TKN (2,72%),

TP (0,27%), N_NO3- (195,44%), N_NH4+ (133,55%), có kết quả cao nhất trong ba nghiệm thức

Đối với nghiệm thức đệm lót sinh học phối trộn bùn cống rãnh có hàm lượng Cacbon (14,72%), TKN (2,46 %), TP (0,0103%), N_NO3- (111,69%), N_NH4+ (106,9%) Đối với nghiệm thức đệm lót sinh học có phối trộn bùn cống rãnh và vi nấm Trichoderma có hàm lượng Cacbon (13,21%), TKN (2,53%), TP (0,0152%), N_NO3-(103,54%), N_NH4+ (99,21%)

Không phát hiện E.coli và Samonella ở cả 3 nghiệm thức Cả ba loại phân sau ủ đầu đạt một số chỉ tiêu về hàm lượng dinh dưỡng theo tiêu chuẩn ngành 10TCN 526 –

2002 Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn

Từ khóa: Đệm lót sinh học, Bùn cống thải, phân hữu cơ, nấm

Trichoderma

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN……… i

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN……….ii

LỜI CẢM ƠN……….iii

TÓM TẮT……… iv

CAM KẾT KẾT QUẢ……….v

MỤC LỤC……… vi

DANH SÁCH BẢNG……… viii

DANH SÁCH HÌNH……… ix

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT……….x

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶTVẤNĐỀ 1

1.2 MỤCTIÊUCỦAĐỀTÀI 2

1.3 NỘIDUNGCỦAĐỀTÀI 2

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1.TỔNGQUANVỀĐỆMLÓTSINHHỌC 3

2.1.1 Giới thiệu về đệm lót sinh học 3

2.1.2 Các phương pháp làm đệm lót sinh học trong chăn nuôi gà 3

2.1.3 Hiệu quả tác dụng của đệm lót sinh học 4

2.1.4 Kỹ thuật chăn nuôi gà trên đệm lót sinh học 6

2.1.6 Tình hình nghiên cứu, ứng dụng đệm lót sinh học trong nước và thế giới 9

2.2.ĐÁNHGIÁCHẤTTHẢIĐỆMLÓTSINHHỌC 10

2.2.1.HIỆN TRẠNG CHĂN NUÔI GÀ ĐỆM LÓT SINH HỌC TẠI VĨNH LONG 10

2.2.2.HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI ĐỆM LÓT SINH SAU CHĂN NUÔI 12

2.2.3.THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA CHẤT THẢI ĐỆM LÓT SINH HỌC 12

2.3.KHÁIQUÁTVỀỦCOMPOST 14

2.3.1 Định nghĩa 14

2.3.2 Các phương pháp ủ compost 14

2.3.3 Các quá trình phân huỷ trong quá trình ủ phân compost 15

2.3.4 Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân compost 16

2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost 17

2.3.8 Lợi ích và hạn chế của việc ủ phân compost 24

2.4.CÁCVẬTLIỆUPHỐITRỘNTRONGQUÁTRÌNHỦ 24

2.4.1 Bùn cống thải 24

2.4.2 Nấm Trichoderma 26

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

3.1.THỜIGIANVÀĐỊAĐIỂMNGHIÊNCỨU 28

3.2.NỘIDUNGNGHIÊNCỨU 28

3.2.1 Phương pháp nghiên cứu 28

3.2.2 Phương tiện nghiên cứu 29

3.3.PHÁPPHÁPXỬLÝSỐLIỆU 34

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35

4.1.ĐÁNHGIÁNGUYÊNLIỆUỦ 35

4.2.ĐÁNHGIÁKẾTQUẢỦPHÂN 36

4.2.1 Biến thiên ẩm độ 36

4.2.2 Biến thiên pH 37

4.2.3 Biến thiên nhiệt độ 37

4.2.4 Tổng Cacbon (%) 39

4.2.5 TKN (%) 40

4.2.6 Tỷ lệ C/N 41

4.2.7 Tổng lân (TP) 42

4.2.8 Hàm lượng N_NH4+ (mg/kg) 42

4.2.9 Hàm lượng N_NO3- (mg/kg) 43

4.2.10 Hàm lượng sinh vật có trong đống ủ được theo dõi 44

4.1.11 Đánh giá đường kính hạt 44

4.3.CHẤTLƯỢNGPHÂNCOMPOSTSAUQUÁTRÌNHỦ 45

4.3.1 Chất lượng phân hữu cơ từ đệm lót sinh học 45

4.3.2 So sánh với các loại phân hữu cơ 45

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

5.1.KẾTLUẬN 47

5.2.KIẾNNGHỊ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤC LỤC 1 51

PHỤC LỤC 3 56

Hiệu quả việc sử dụng đệm lót sinh học trong chăn nuôi

Số lượng đàn gà trong tỉnh giai đoạn 2008 – 2012

Địa điểm đầu tư qua các năm

Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu lớp đệm lót chuồng nuôi gà

Kết quả xác định nhiệt độ, ẩm độ và một số chỉ tiêu về khí độc chuồng

Tỷ số C/N của một số chất thải

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

Đặc điểm thành phần hoá học và sinh học bùn cống thải TPCT

Hàm lượng kim loại nặng của bùn cống thải nội ô TPCT

Các chỉ tiêu phân tích

Phương pháp và phương tiện phân tích các chỉ tiêu

Thành phần hoá học trong nguyên liệu trước khi ủ

Tỷ lệ phối trộn các thành phần nguyên liệu cho mỗi thí nghiệm

Hàm lượng N_NH 4 +

(mg/kg) ngày 1 và ngày 84 giữa các nghiệm thức Hàm lượng N_NO 3 - (mg/kg) ngày 1 và ngày 84 giữa các nghiệm thức

Mật số E coli và Salmonella trước và sau khi ủ giữa các nghiệm thức

Đặc tính lý hóa của phân hữu cơ sau khi ủ

Thành phần hóa học của các loại phân hữu cơ

Đệm lót sinh học chăn nuôi gà

Sơ đồ làm đệm lót theo phương pháp rắc men trực tiếp

Sơ đồ làm đệm lót theo phương pháp ủ men trước rắc lên nền chuồng

Sơ đồ ủ phân hữu cơ có bổ sung chủng nấm Tricô – ĐHCT

Kí hiệu các nghiệm thức

Hình dạng khối ủ

Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Vị trí đo nhiệt độ khối ủ

Sự thay đổi ẩm độ theo thời gian ủ

Sự thay đổi pH theo thời gian

Sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian ủ

Cacbon hữu cơ của các nghiệm thức ủ biến thiên theo thời gian

Sự thay đổi hàm lượng TKN của các nghiệm thức theo thời gian

Tỷ lệ C/N của các nghiệm thức theo thời gian

Sự thay đổi hàm lượng TP của các nghiệm thức theo thời gian

Bộ Tài Nguyên Môi Trường

Bộ Nông Nghiệp & Phát Triển Nông Thôn Cacbon

Chất Hữu Cơ Đồng Bằng Sông Cửu Long Đại Học Cần Thơ

Đệm Lót Sinh Học Khoa Học & Công Nghệ

Vi Sinh Vật

Vi Khuẩn Tổng Photpho Thành Phố Vĩnh Long Thành Phố Cần Thơ Tổng Nitơ

Nitơ Nghiệm Thức A Nghiệm Thức B Nghiệm Thức C Qui Chuẩn Việt Nam

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

Hiện nay, chăn nuôi đang phát triển khắp cả nước, nhu cầu thị trường tăng cao nên xu hướng chăn nuôi đang có sự chuyển dịch từ chăn nuôi nhỏ lẻ sang chăn nuôi với quy mô trang trại Theo thống kê của Cục Chăn nuôi (2013), cả nước có gần 12 triệu hộ tham gia chăn nuôi và 23.500 trang trại chăn nuôi tập trung, với tổng đàn 314,7 triệu con gia cầm

và hơn 37 triệu con gia súc mỗi năm Theo kết quả báo cáo sơ bộ tổng điều tra 1/4/2015 của Tổng cục Thống kê, cả nước có tổng số gia cầm của cả nước có 327 triệu con, tăng 4,0% so với cùng kỳ năm trước Việc gia tăng số lượng đàn cũng gây áp lực khá lớn về mặt môi trường Theo Cục Chăn nuôi (2013), nguồn chất thải từ chăn nuôi ra môi trường

là 84,45 triệu tấn, trong đó chăn nuôi gia cầm chiếm tới 21,96 triệu tấn

Cùng với sự phát triển trên, chăn nuôi gia cầm với quy mô tập trung theo hướng an toàn sinh học ngày càng được các địa phương chú trọng, đặc biệt việc áp dụng đệm lót sinh học có nguồn gốc hữu cơ làm giá thể cho hệ vi sinh vật lên men phân hủy chất thải góp phần tăng năng suất, giảm chi phí Cả nước có 691 trang trại và 57.755 hộ có sử dụng đệm lót sinh học trong chăn nuôi gà với tổng số khoảng 5.400.000 m2

nền đệm lót (Hội nghị toàn quốc tổng kết kinh nghiệm và kết quả sau 3 năm áp dụng mô hình đệm lót sinh học trong chăn nuôi (2011 – 2013) ngày 22 tháng 5 năm 2014); Với một khối lượng đệm lót lớn như trên thải ra hằng năm nhưng hiện tại vẫn chưa có những nghiên cứu sâu,

chuyên ngành về mặt phát thải, tác động của hệ vi sinh vật đến môi trường sống…

Bên cạnh đó, quá trình đô thị hoá ở nước ta đã có những bước phát triển mạnh, tốc độ đô thị hóa và hệ thống đô thị phát triển nhanh khiến hệ thống thoát nước đô thị không đáp ứng kịp yêu cầu Sự quá tải này đã phát sinh một lượng lớn bùn thải đô thị chưa được xử

lý, gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường và sức khỏe con người Điều này dễ nhận

ra ở thành phố Cần Thơ, lượng bùn cống thải nội ô thành phố gia tăng từ 6.360 m3 lên 12.600 m3 từ năm 2007 đến năm 2012, công ty Cấp thoát nước Cần Thơ thu gom khoảng

40 m3 bùn/ngày từ quá trình nạo vét cống rãnh và đưa về bãi chứa có diện tích 3.244 m2

Từ năm 2010-2012 lượng bùn thu gom đều trên 12.000m3, với sức chứa bãi đổ 10.000 m3nếu không có biện pháp sử dụng hiệu quả thì bãi chứa sẽ bị quá tải (Nguyễn Thu Hiền, 2012) Vì vậy, bùn cống thải ở nước ta rất cần được quản lý và xử lý để giảm thiểu các tác động đến môi trường và tái sử dụng

Mặt khác, nhận thấy hàm lượng chất hữu cơ trong đệm lót sinh học khá cao, cần nên tái

sử dụng cho trồng trọt Trong bùn cống thải có hàm lượng kim loại nặng và các chất độc hại thấp (Nguyễn Xuân Lộc, 2009) có thể tái sử dụng với nhiều mục đích khác nhau, đặc

biệt là ủ phân hữu cơ phục vụ cho nông nghiệp góp phần giảm ô nhiễm và mang lại lợi ích kinh tế

Từ những vấn đề nêu trên chúng tôi mong muốn thực nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu tận

dụng chất thải đệm lót sinh học chăn nuôi gà làm phân vi sinh” với mục đích tận

dụng lại các phế phẩm giảm thiểu tác động môi trường và tạo ra sản phẩm compost chất lượng cao phục vụ cho nông nghiệp

Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu giải pháp tái sử dụng đệm lót sinh học trong chăn nuôi

gà làm phân vi sinh sử dụng trong nông nghiệp

Mục tiêu cụ thể:

- Xác định tỉ lệ phối trộn nguyên liệu phù hợp

- Sản xuất ra phân hữu cơ vi sinh phục vụ nông nghiệp

- Đề xuất qui trình kỹ thuật ủ phân vi sinh phù hợp cho đệm lót sinh học

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đề tài thực hiện với những nội dung chính sau:

- Phạm vi nghiên cứu: đệm lót sinh học sau chăn nuôi ở xã Tích Thiện, huyện Trà

Ôn, tỉnh Vĩnh Long và bùn cống thải lấy từ bãi đỗ Cái Sâu, thành phố Cần Thơ

- Phân tích thành phần, đặc tính của đệm lót sinh học để xác định tỉ lệ phối trộn

- Bố trí và tiến hành thí nghiệm ủ compost từ đệm lót sinh học chăn nuôi gà, và đệm lót sinh học phối trộn bùn cống thải

- Theo dõi các thông số vận hành, thu mẫu phân tích trong suốt quá trình thí nghiệm

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỆM LÓT SINH HỌC

Chăn nuôi truyền thống mang lại lợi ích kinh tế nhưng gây ra sự ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí,… từ chất thải của chúng Chất thải của ngành chăn nuôi là nguyên nhân của sự ô nhiễm môi trường chung quanh, bao gồm phân, nước tiểu, nước thải, các chất khí gây hiệu ứng nhà kính và độc hại, vi sinh vật gây bệnh, xác gia súc – gia cầm chết Chúng ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây mùi hôi thối, giảm năng suất và thu nhập, tăng dịch bệnh truyền lây, góp phần vào biến đổi khí hậu,

Do vậy để giúp cho ngành chăn nuôi phát triển, phục vụ cho lợi ích con người, đã có nhiều biện pháp và công nghệ thích hợp để hạn chế sự ô nhiễm môi trường như phương pháp ủ phân, xử lý chất thải bằng hệ thống biogas và các phương pháp sinh học Trong đó, áp dụng đệm lót sinh học trong chăn nuôi giúp nâng cao năng suất, cải thiện hiệu quả kinh tế và giúp cho sự phát triển chăn nuôi bền vững

2.1.1 Giới thiệu về đệm lót sinh học

Đệm lót sinh học (thảm sinh học hoặc đệm lót lên men) là sử dụng hệ men vi sinh vật có ích được rải lên bề mặt của lớp nguyên liệu hữu cơ (thường là mùn cưa hay trấu) trên nền chuồng chăn nuôi Hệ men sẽ phân giải phân, nước tiểu của vật nuôi,

ức chế và tiêu diệt sự phát triển hệ vi sinh vật có hại, khống chế sự lên men sinh khí hôi; phân giải một phần mùn cưa; giữ ẩm cho vật nuôi, đệm lót lên men luôn ấm bởi nhiệt từ hoạt động của hệ men vi sinh vật (Sở Khoa học & Công nghệ Lào Cai, 2012)

Kỹ thuật chăn nuôi đệm lót sinh học còn được gọi là kỹ thuật chăn nuôi không chất thải,

kỹ thuật chăn nuôi tự nhiên, kỹ thuật chăn nuôi sinh thái hoặc chăn nuôi trên đệm lót dày Kỹ thuật chăn nuôi trên đệm lót sinh học là phương pháp nuôi dưỡng động vật trên đệm lót chuồng có chứa một quần thể các vi sinh vật có thể tồn tại cùng nhau lâu dài trong đệm lót, có khả năng phân giải mạnh chất hữu cơ và ức chế các vi sinh vật

có hại và gây bệnh nên có tác dụng lên men tiêu hủy phân, nước tiểu làm giảm các khí độc và mùi hôi trong chuồng nuôi tạo môi trường trong sạch không ô nhiễm

2.1.2 Các phương pháp làm đệm lót sinh học trong chăn nuôi gà

Tùy vào mục đích và hình thức chăn nuôi mà có các phương pháp làm đệm lót sinh học khác nhau để mang lại hiệu quả cao Qua tìm hiểu có thể làm đệm lót sinh học bằng các phương pháp như sau:

- Phương pháp làm đệm lót với nguyên liệu là trấu

- Phương pháp làm đệm lót với nguyên liệu là mùn cưa hoặc kết hợp với trấu

- Phương pháp làm đệm lót lên men để nuôi gà đẻ trên lồng tầng

Ngoài ra, làm đệm lót sinh học có thể sử dụng các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác, các nguyên liệu đó phải có độ xơ cao, độ trơ cứng không dễ bị làm mềm nhũn, không độc, không gây kích thích đối với gà (như vỏ bào của các loại gỗ không độc,

vỏ lạc, lõi ngô, vỏ hạt bông, bã mía, xơ dừa vỏ lạc, ) tùy vào nguồn nguyên liệu sẵn

có ở mỗi địa phương Trong các phương pháp làm đệm lót, áp dụng phổ biến nhất có

lẽ là đệm lót là từ nguyên liệu trấu, nguồn nguyên liệu sẵn có dồi dào ở nước ta

2.1.3 Hiệu quả tác dụng của đệm lót sinh học

Theo Đỗ Võ Anh Khoa (2015), chăn nuôi trên đệm lót sinh học được áp dụng phổ biến cho gà và heo đã mang lại các hiệu quả như sau:

Đối với chăn nuôi gà, sử dụng đệm lót sinh học giúp làm giảm công lao động, giảm 70% nguyên liệu chất độn, giảm tỉ lệ hao hụt 5% ở gà đẻ và 2% ở gà thịt, giúp tăng trọng tốt, giảm 7-10% lượng thức ăn cho gà, chất lượng thịt và trứng tốt hơn, giảm tỉ

lệ mắc bệnh và sinh trưởng tốt và nâng cao lợi nhuận cho người chăn nuôi

Bảng 2.1 Hiệu quả việc sử dụng đệm lót sinh học trong chăn nuôi

4 Giảm tỉ lệ chết và đào thải -5% ở gà đẻ, -2% ở

-62 đến -87% hô hấp

9 Đồng đều, thương lái mua giá

+

10 Không thối bàn chân, không bị

què chân, lông/da bóng mượt

11 Ngăn chặn được dịch bệnh lở

mồm long móng, tai xanh,…

Thay đổi cấu trúc chuồng trại Không Có

Tăng lợi nhuận 1000 con gà: + 3,9

(tăng tăng trọng) + 7,5 (giảm thức ăn) + 1,6 (giảm tiền thuốc) + 0,6 (giảm điện và trấu) = 13,6

triệu đồng

Thu Đông & Đông Xuân: +0,207 (tăng tăng trọng), + 0,275 (giảm thức ăn) + 0,025 (giảm thuốc)

= + 0,507 triệu đồng/con Hè Thu & Xuân Hè: + 0,087 (tăng tăng trọng), + 0,155 (giảm thức ăn) + 0,025 (giảm

thuốc) = + 0,242 triệu đồng/con

+: có hiệu quả, thêm vào; -: không hiệu quả, mất đi; NA: không có thông tin

(Nguồn: Đỗ Võ Anh Khoa, 2015)

2.1.4 Kỹ thuật chăn nuôi gà trên đệm lót sinh học

Kỹ thuật chăn nuôi trong chăn nuôi gà đƣợc các nhà khoa học, các doanh nghiệp nghiên cứu và thử nghiệm thành công nhiều chế phẩm sinh học Theo Phạm Quang Khanh (2015), làm đệm lót sinh học từ nguyên liệu trấu và sử dụng chế phẩm BALASA N01 sẽ tuân theo qui trình và kỹ thuật nhƣ sau:

Hình 2.1 Đệm lót sinh học chăn nuôi gà

- Chuẩn bị chuồng trại: Nếu có chuồng trại đang chăn nuôi thì nên sử dụng ngay, không cần phải cải tạo Nếu làm chuồng mới thì nền chuồng có thể không cần lát gạch hoặc láng xi măng (nền chuồng đất nện chặt) để giảm thấp chi phí xây dựng

- Tùy điều kiện về đất đai, kinh tế, quy mô và hình thức nuôi mà xây dựng chuồng trại cho phù hợp

- Độ dày đệm lót chuồng: Đối với gà úm, nuôi thịt, gà giống: 7-10 cm, đối với gà mái đẻ nuôi trên lồng tầng: 20-30 cm Tùy diện tích chuồng nuôi và loại chế phẩm sử dụng mà tính toán và chuẩn bị các vật liệu phù hợp Ví dụ: 1 kg chế phẩm BALASA N01 sử dụng đƣợc cho từ 30-50 m2

nền chuồng

- Cách 1: Rắc men trực tiếp lên đệm lót

Hình 2.2 Sơ đồ làm đệm lót theo phương pháp rắc men trực tiếp

+ Công thức: 1 kg chế phẩm BALASA N01 rắc cho đệm lót có diện tích từ 35 m2

trở xuống

+ Bước 1: Rải đều trấu lên toàn bộ nền chuồng có độ dầy 10 cm (gà thịt), trên 15 cm (gà đẻ nuôi ở lồng tầng) Sau khi rải xong thì thả gà vào nuôi

+ Bước 2: Sau khi thả gà vào chuồng 7-10 ngày đối với gà nuôi úm, 2- 3 ngày đối với gà lớn thì xử lý bằng men

+ Bước 3: Chuẩn bị bột men bằng cách trộn đều 1 kg BALASA N01 với 1 kg bột sắn khô (cẩn trọng khi dùng bột ngũ cốc khác vì dễ bị mốc gây nguy hiểm cho gà)

+ Bước 4: Rắc đều hỗn hợp men trộn sắn lên toàn bộ bề mặt đệm lót

Chuẩn bị chuồng nuôi Rải trấu lên nền chuồng

Thả gà nuôi (7-10 ngày ở gà úm, 2-3 ngày ở gà lớn

Làm bột men Rắc men lên mặt đệm lót Nuôi gà và bảo quản đệm lót

- Cách 2: Tiến hành ủ men sau đó mới rắc lên đệm lót

Hình 2.3 Sơ đồ làm đệm lót theo phương pháp ủ men trước rắc lên nền chuồng

+ Công thức: 1 kg chế phẩm BALASA N01 rắc cho diện tích đệm lót từ 35 m2-50

3 ngày Khi nào bột có mùi thơm, hơi chua là đạt yêu cầu Cần phải làm chế phẩm trước khi đem sử dụng 2 - 3 ngày: Đối với nuôi gà thịt (gà to) khi rải trấu vào chuồng nuôi thì đồng thời tiến hành ủ chế phẩm men Đối với nuôi gà úm (gà con) sau khi rải trấu khoảng 1 tuần thì mới tiến hành ủ chế phẩm men

+ Bước 4: Rắc đều bột đã ủ (ở bước 3) lên toàn bộ bề mặt đệm lót

Nuôi gà và bảo quản đệm lót

Rắc men lên mặt đệm lót sau 1 tuần ở gà úm

Rắc men lên mặt đệm lót ngay ở gà thịt

Chuẩn bị chuồng nuôi Rải trấu lên nền chuồng

Thả gà nuôi (7-10 ngày ở gà úm, 2-3 ngày ở gà lớn

Ủ men (2-3 ngày)

2.1.5 Một số vấn đề trong chăn nuôi bằng kỹ thuật đệm lót sinh học

Phải tuân thủ kỹ thuật sử dụng và bảo quản đệm lót để phát huy khả năng phân hủy chất thải của vi sinh vật trong đệm lót

Do nuôi nhiều lứa trên nền đệm lót nhưng không được phun sát trùng nên mầm bệnh tồn tại trong đệm lót có thể gây ô nhiễm, đặc biệt khi dịch bệnh xảy ra với vật nuôi đang nuôi trên đệm lót sinh học, phải tiêu hủy toàn bộ đệm lót gây ảnh hưởng đến kinh tế cho người chăn nuôi

Chưa có những nghiên cứu sâu, chuyên ngành về mặt phát thải, vệ sinh an toàn thực phẩm đối với sản phẩm thịt heo, gà, trứng gà nuôi theo quy trình này, tác động của hệ

Tại Nhật Bản, chế phẩm EM (Effective Microorganisms) có nghĩa là vi sinh vật hữu hiệu do giáo sư Tiến sĩ Teruo Higa - Trường Đại học Tổng hợp Ryukius, Okinawa, Nhật Bản nghiên cứu và ứng dụng thành công vào sản xuất nông nghiệp vào đầu những năm 1980 Chế phẩm này gồm tới trên 87 chủng vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí thuộc các nhóm: vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm mem, nấm mốc, xạ khuẩn được phân lập, chọn lọc từ 2.000 chủng được sử dụng phổ biến trong công nghiệp thực phẩm và công nghệ lên men Chế phẩm này đã được thương mại hóa toàn cầu, đang được phân phối ở Việt Nam và được người chăn nuôi tin dùng

Tuy nhiên, việc ứng dụng hệ vi sinh vật để làm đệm lót sinh học trong chăn nuôi nói chung và chăn nuôi lợn nói riêng mới được áp dụng ở một số nước trong đó có Việt Nam Quy trình chung tương đồng ở các nước là sử dụng môi trường lên men được làm từ các vật liệu có hàm lượng xenlulozo cao để cho hệ vi sinh vật hoạt động hiệu quả thông qua quá trình phân hủy chất hữu cơ Thành phần, số lượng và chất lượng các chủng vi sinh vật có sự khác biệt tùy thuộc vào từng nước, từng sản phẩm, đối tượng vật nuôi

Trong chăn nuôi trên đệm lót lên men được áp dụng ở Nhật Bản, Trung Quốc, Hồng Kông, Hoa Kỳ, Anh, Thái Lan, Hàn Quốc Ở các nước này việc ứng dụng hệ vi sinh vật được chọn tạo hoặc sản phẩm tách chiết từ chúng vào chăn nuôi cũng như xử lý chất thải đã mở ra tiềm năng rất lớn cho chăn nuôi hữu cơ, chăn nuôi sinh thái và đảm bảo quyền động vật trong những năm tới

b Ở trong nước

Ứng dụng các chế phẩm sinh học đã xuất hiện tại Việt Nam từ những năm 1990, nhưng ứng dụng hệ vi sinh vật làm đệm lót sinh học thì mới bắt đầu gần đây do nhóm Viện Nông nghiệp I triển khai và ứng dụng Ðề tài nghiên cứu khoa học Balasa N01, sử dụng hệ vi sinh vật để phân hủy phân gia súc, gia cầm trong chăn nuôi được Bộ NN và PTNN công nhận là tiến bộ kỹ thuật mới năm 2013 tại Quyết định số 263/QĐ-CN-MTCN, được áp dụng rộng rãi trên toàn quốc và đang tiếp tục thẩm định các chế phẩm đủ điều kiện khoa học để công nhận tăng sự lựa chọn cho người chăn nuôi Theo nhóm tác giả nghiên cứu, thành phần chính là hệ vi sinh vật

và nấm có lợi như Bacillus subtilis, Streptococcus lactis, Saccharomyces cerevisiae

và Thiobacillus sp Chúng sử dụng khí thải độc hại NH3, H2S, CH4, để phát triển, đồng thời phân giải các chất có hại thành chất vô hại Khi chúng phát triển mạnh thì

sẽ ức chế và tiêu diệt được vi khuẩn có hại (E.coli, Salmonella, ), góp phần khử mùi hôi, giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Theo đề tài “Nghiên cứu sử dụng chế phẩm EM (BIO-TMT) làm đệm lót sinh học trong chăn nuôi gà tại tỉnh Thái Nguyên” (Hoàng Thị Lan Anh và ctv, 2012 ) cho kết quả tốt trong việc cải thiện môi trường chăn nuôi, làm giảm mùi hôi của chuồng nuôi Lượng khí thải NH3 giảm 4,15 - 5,72 lần; khí H2S giảm từ 1,96 – 3,79 lần so với đối chứng Hàm lượng N, P, K trong phân gà tăng, cụ thể: Nitơ tổng số tăng 1,30 – 1,91 lần; Photpho tổng số tăng 3,45 - 4,77 lần; Kali tổng số tăng 1,29 – 1,94 lần, điều này làm tăng chất lượng phân bón Trong khi đó, độ ẩm và hàm lượng các chủng vi sinh vật trong chuồng nuôi lại có xu hướng giảm mạnh Sử dụng chế phẩm

EM trong chăn nuôi gà mang lại hiệu quả kinh tế và thu nhập cho người dân cao hơn

so với đối chứng Đây có thể coi là một trong những giải pháp phát triển chăn nuôi

bền vững trong giai đoạn hiện nay

Tại Hội thảo “Thực trạng chăn nuôi trên đệm lót sinh học và định hướng hoạt động trong thời gian tới” do Sở Nông nghiệp & PTNT tỉnh Bến Tre chủ trì ngày 27/11/2014, sau khi nghe các tham luận của Chi cục Thú y, cũng như các hộ chăn nuôi đã và đang sử dụng đệm lót sinh học, Hội nghị cũng đã nhìn nhận việc sử dụng đệm lót sinh học tỏ ra ưu thế trong chăn nuôi gà, riêng đối với chăn nuôi heo và các loài vật nuôi khác cần nghiên cứu và theo dõi thêm để có kết luận chính xác hơn về tính khả thi và hiệu quả của nó

2.2 ĐÁNH GIÁ CHẤT THẢI ĐỆM LÓT SINH HỌC

2.2.1 Hiện trạng chăn nuôi gà đệm lót sinh học tại Vĩnh Long

Thống kê của Cục chăn nuôi đến tháng 11/2013, cả nước đã có 40/63 tỉnh, thành phố

áp dụng mô hình dùng đệm lót sinh học trong chăn nuôi, trong đó có 752 trang trại, 61.449 hộ gia đình với tổng diện tích 5,47 triệu m2

đệm lót sinh học (trong đó diện tích đệm lót sinh học chăn nuôi lợn là 70.000m2

và chăn nuôi gia cầm là 5,4 triệu

m2) Trong đó, tính riêng ở khu vực miền Bắc và chung cho cả nước, Hà Nam và Bắc Giang là 2 tỉnh dẫn đầu việc ứng dụng công nghệ đệm lót sinh học trong chăn nuôi

Ở miền Trung, Quảng Nam và Thanh Hóa đã có 14.000m2; phía Nam là các tỉnh Hậu Giang (2.558m2), Vĩnh Long (6.000m2), Tiền Giang (6.000m2

)

Đối với ngành chăn nuôi tỉnh Vĩnh Long, việc áp dụng đệm lót sinh học dần được người chăn nuôi quan tâm và thực hiện, chăn nuôi áp dụng đệm lót sinh học được thực hiện kể từ năm 2013 và dần phát triển mở rộng đến năm 2014 trên các đối tượng: heo, gà, vịt Hiện toàn tỉnh có 125 mô hình (23 mô hình heo; 76 mô hình gà;

26 mô hình vịt) do Trung tâm Khuyến nông, Trung tâm giống và Phòng Nông nghiệp huyện Trà Ôn, Long Hồ, Bình Minh với tổng diện tích đệm lót 6.730 m2 , xã hội hóa khoảng 30 mô hình/150 m2

trong đó có 01 mô hình nuôi bồ câu 1.000 con ở huyện Bình Minh

Dự án “Hỗ trợ phát triển chăn nuôi heo và gà theo qui trình thực hành chăn nuôi tốt (VietGAP) tỉnh Vĩnh Long giai đoạn 2012 – 2015”, năm 2013 cùng với 6 hộ chăn nuôi gà ở các huyện Tam Bình, Long Hồ, Vũng Liêm và Mang Thít, đã được Trung Tâm Giống Nông Nghiệp Vĩnh Long đầu tư 500 con gà giống, 30% chi phí nguồn thức ăn, thuốc thú y và được hướng dẫn về kỹ thuật chăn nuôi cũng như cách làm đệm lót sinh học

Bảng 2.2 Số lượng đàn gà trong tỉnh giai đoạn 2008 – 2012 (Đơn vị: con)

Năm

Huyện

2008 (01/10)

2009 (01/10)

2010 (01/10)

2011 (01/10)

2012 (01/10)

(Nguồn: số liệu theo báo cáo của Cục Thống kê Vĩnh Long, 2008-2012)

Từ năm 2008 - 2012, tổng đàn gà tăng qua các năm nếu năm 2008 tổng đàn gà là 1.954.488 con thì đến năm 2012 tăng lên 3.439.551 con Nhìn chung từ năm 2008 đến nay, tổng đàn gia cầm tăng đều qua các năm và tăng gấp 1,8 lần vào năm 2012 Ứng dụng đệm lót sinh học trong chăn nuôi trên địa bàn tỉnh Vĩnh Long là mô hình phù hợp với sự phát triển chăn nuôi theo hướng nông nghiệp nhất là trong điều kiện diện tích đất dành cho phát triển chăn nuôi gia trại và trang trại ngày càng thu hẹp

Vì vậy, tỉnh Vĩnh Long đã xây dựng và triển khai thực hiện dự án “Hỗ trợ xây dựng

mô hình chăn nuôi gà thả vườn có kết hợp sử dụng đệm lót sinh thái giai đoạn 2013 - 2015” với các nội dung như sau: xây dựng 89 mô hình chăn nuôi gà thả vườn sử dụng đệm lót sinh; đầu tư hỗ trợ 27.000 con gà ta giống nuôi thả vườn sạch bệnh được sự kiểm soát, chứng nhận cơ quan thú y; tập huấn chuyển giao kỹ thuật, quy trình chăn nuôi gà ta thả vườn theo hướng ATSH, kỹ thuật làm đệm lót sinh học trong chăn nuôi gà

Bảng 2.3 Địa điểm đầu tư qua các năm

(Nguồn: số liệu theo báo cáo của Cục Thống kê Vĩnh Long)

2.2.2 Hiện trạng quản lý và xử lý chất thải đệm lót sinh sau chăn nuôi

Hiện nay chưa có nhiều biện pháp quản lý và xử lý chất thải đệm lót sinh sau chăn nuôi Hầu hết chất thải này sẽ được thải bỏ ra ngoài môi trường hoặc tận dụng để trồng cây vì nó có chứa nhiều thành phần hữu cơ mà chưa có nhiều nghiên cứu chuyên sâu về chất thải này

Tại vùng ĐBSCL công tác xử lý môi trường chăn nuôi chưa tốt và nhất là xử lý bằng sinh học con nhiều hạn chế Để mang lại hiệu quả cao, cần tuân thủ đúng qui trình áp dụng đệm lót sinh học Những đệm lót trong quá trình nuôi có thể bị nhiễm mầm bệnh Vì vậy, lượng chất thải sau chăn nuôi đệm lót cần được xử lý trước khi tận dụng cho chúng cho trồng trọt hoặc đưa ra ngoài môi trường, có thể áp dụng theo qui trình ủ phân và diệt vi khuẩn có hại

2.2.3 Thành phần và tính chất của chất thải đệm lót sinh học

Ứng dụng đệm lót sinh học trong chăn nuôi là một mô hình mới được áp dụng ở nước ta thời gian gần đây, nên có chưa nhiều tài liệu nghiên cứu về thành phần và tính chất của đệm lót sinh học Theo đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của việc sử dụng đệm lót vi sinh vật tới môi trường chuồng nuôi và hiệu quả chăn nuôi gà sinh sản bố mẹ” của Nguyễn Thị Thúy Mỵ và ctv (2015), đã nghiên cứu đánh giá lớp đệm lót chuồng và khí hậu chuồng nuôi trong chăn nuôi gà trên 1.200 gà mái Lương Phượng như sau:

Thí nghiệm đượ tiến hành trên 2 lô để so sánh và dễ dàng đánh giá, với lô thí nghiệm

là lô sử dụng đệm lót sinh học trong chuồng nuôi, và lô đối chứng là lô sử dụng nuôi

gà với cách nuôi truyền thống

Đánh giá lớp đệm chuồng nuôi

Các chỉ tiêu lớp đệm lót chuồng nuôi được thể hiện qua bảng 2.4 Kết quả cho thấy nhiệt độ trung bình và độ ẩm giữa lô thí nghiệm (TN) và lô đối chứng (ĐC) không có

sự chênh lệch nhau lớn qua các tuần tuổi Nhiệt độ dao động trong khoảng 25,44 – 27,620C Độ ẩm dao động trong khoảng từ 28,86- 30,87% Lượng vi sinh vật tổng số trong lớp đệm lót nền chuồng duy trì ở mức khá cao so với lớp đệm lót không lên men,trung bình là 105,87 triệu tế bào/g so với 91,55 triệu tế bào/g Điều này chứng

tỏ, việc sử dụng đệm lót không làm ảnh hưởng nhiều đến nhiệt độ, ẩm độ của nền

chuồng nuôi, và góp phần làm tăng mật độ vi sinh vật trên nền chuồng giúp phân hủy chất thải của vật nuôi

Bảng 2.4 Kết quả đánh giá một số chỉ tiêu lớp đệm lót chuồng nuôi gà

Chỉ tiêu

theo dõi

Thời gian theo dõi (tuần nuôi)

31,87 1,75

(Nguồn: Nguyễn Thị Thúy Mỵ và ctv, 2015)

Đánh giá về khí không chuồng nuôi

Nhiệt độ không khí ở lô TN dao động trong khoảng 19,47 - 30,15 oC cao hơn 0,45 - 0,94 oC ở lô ĐC Nhiệt độ không khí cao nhiệt hơn dẫn đến độ ẩm không khí chuồng nuôi của lô TN thấp hơn so với lô TN Ở lô TN độ ẩm không khí chuồng nuôi dao động từ 68,24 - 71,98% so với lô ĐC dao động từ 70,13 - 75,70% Tuy nhiên, sự sai khác này không quá nhiều Theo nghiên cứu của Hulzebosch (2004), cho rằng độ ẩm không khí chuồng nuôi tốt nhất cho gà là từ 65 - 70% về mùa hè và không vượt quá 80% về mùa đông, ta có thể nhận thấy gà nuôi trong lô TN có ẩm độ thuận lợi hơn so với lô ĐC

Môi trường không khí trong chuồng nuôi: nồng độ khí CO2, NH3 ở lô TN luôn thấp hơn lô ĐC ở các tuần nuôi Nồng độ CO2 ở lô ĐC dao động từ 0,20 - 0,46% so với lô

TN dao động từ 0,07 - 0,14% cao hơn lô TN từ 0,13 - 0,30% Nồng độ NH3 của lô

ĐC dao động từ 7,48-9,81 ppm so với lô TN là từ 2,71 - 4,60 ppm Khí H2S không được phát hiện được ở cả 2 lô TN và ĐC Kết quả này được giải thích có thể là do khí Khí H2S tồn tại trong chuồng nuôi với nồng độ quá thấp dưới ngưỡng phát hiện của máy đo nồng độ Như vậy, có thể khẳng định rằng việc sử dụng đệm lót lên men

vi sinh vật có thể giảm được nồng độ các chất khí độc hại trong chuồng nuôi cũng như có tác dụng khử mùi hôi và khí độc

Bảng 2.5 Kết quả xác định nhiệt độ, ẩm độ và một số chỉ tiêu về khí độc chuồng

CO2 (%)

NH3 (ppm)

H2S (pp)

Nhiệt

độ KKCN (oC)

Độ ẩm KKCN (%)

CO2 (%)

NH3 (ppm)

H2S (pp)

(Nguồn: Nguyễn Thị Thúy Mỵ và ctv, 2015)

2.3 KHÁI QUÁT VỀ Ủ COMPOST

2.3.1 Định nghĩa

Theo Haug, 1980 “Quá trình ủ compost là quá trình phân huỷ và ổn định các chất hữu cơ trong điều kiện nhiệt độ cao 40 – 600C do nhiệt độ được sản sinh ra trong các quá trình sinh học”

Theo Diaz, et al., 1997 “Ủ phân compost là biện pháp xử lý rác thải có hàm lượng hữu cơ cao và dễ phân huỷ sinh học trong điều kiện nhiệt độ cao từ 40 – 600C (nhiệt

độ sản sinh ra trong quá trình sinh học”

Một định nghĩa khác được chấp nhận rộng rãi ở châu Âu: “Quá trình ủ compost là quá trình phân huỷ hiếu khí có kiểm soát được thực hiện bởi nhiều VSV khác nhau thuộc vào hai nhóm ưa ấm và ưa nhiệt cho ra sản phẩm là CO2, nước, khoáng và các chất hữu cơ ổn định” ( Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013)

2.3.2 Các phương pháp ủ compost

Ủ compost theo kiểu Trung Quốc: nguyên liệu ủ được chất thành luống kích thước

2m x 2m x 0,5m (dài x rộng x cao) Những ống tre có đục lỗ được lắp đặt trong các luống để giúp mẻ ủ thông thoáng tự nhiên Theo kiểu này thì luống ủ không cần phải xới đảo Ngoài ra còn phủ rơm hoặc bùn lên mặt luống ủ để không bị thất thoát nhiệt ra bên ngoài

Ủ có xới đảo: nguyên liệu ủ chất thành luống với dài 20 – 50 m, rộng 1,5 - 7 m, cao 1

- 3 m hoặc có kích thước thích hợp cho việc quản lý và xới đảo Luống ủ được xới 1 lần/tuần hoặc cơ giới 1 lần/ngày Thời gian cần thiết của luống ủ từ 20 - 40 ngày tùy theo tần số xới đảo Phương pháp ủ này thường được ứng dụng để sản xuất phân

compost với quy mô lớn (Frank S, 1997 trích dẫn bởi Trần Minh Khoa và Thân Văn

Thuận, 2005) Ở Châu Âu và đặc biệt Châu Mỹ, phương pháp này được áp dụng nhiều, mỗi luống ủ có chiều dài 20 - 30 cm, chiều rộng 2 - 3 m và chiều cao khoảng

60 - 80 cm Phương pháp này có chi phí đầu tư không cao, dễ thực hiện, quá trình lên men khá ổn định và chất lượng sản phẩm khá đồng đều Tuy nhiên, cách ủ này chỉ

thực hiện nếu mặt bằng xử lý rộng, xa khu dân cư và cũng không quản lý khí thải

mà chỉ quản lý và xử lý nước thải (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương,

2003)

Ủ compost trong bể chứa: nguyên liệu ủ được cho vào thùng gỗ hoặc bê tông

Phương pháp này ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết, giúp khống chế một số yếu tố quan trọng như oxy, ẩm độ, nhiệt độ và cần diện tích nhiều hơn các phương pháp ủ

khác (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003) Việc xới đảo có thể

thực hiện bằng tay hoặc bằng cơ giới Nếu những điều kiện này được khống chế tốt thì quá trình ủ có thể diễn ra trong vài tuần (Frank S, 1997 trích dẫn bởi Trần Minh

Khoa và Thân Văn Thuận, 2005)

Với phương pháp ủ thứ hai và thứ ba thì việc xới đảo là rất quan trọng để tạo ra chất lượng phân ủ tốt và việc này cần được thực hiện tùy theo đặc tính của các nguyên liệu ủ Nhiệt độ của quá trình ủ sẽ khác nhau tùy theo nguyên liệu ủ và kích cỡ mẻ ủ Nhiệt độ có thể từ 55 – 65oC trong vòng 3 ngày và được duy trì trong 1 - 2 tuần Khi nhiệt độ giảm là dấu hiệu mẻ ủ thiếu oxi và cần phải xới đảo ngay (Nguyễn Thanh Hiền, 2003) Nếu nguyên liệu sử dụng là những chất xơ mềm và ít độc hại, cần phải đợi khoảng một tháng sau 2 lần đảo để phân ủ chín hoàn toàn Đối với những chất liệu có xơ cứng và độ độc hại cần phải đảo mẻ ủ ít nhất 5 - 6 lần và ủ thêm 2 tháng sau lần đảo cuối cùng

2.3.3 Các quá trình phân huỷ trong quá trình ủ phân compost

Quá trình phân hủy kỵ khí: phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy chất hữu cơ trong

môi trường không có oxi ở nhiệt độ từ 30 – 650C Sản phẩm của quá trình là khí sinh học (CO2 và CH4) có thể thu gom và sử dụng như một nguồn nhiên liệu sinh học hoặc là nguồn dinh dưỡng bổ sung cho cây trồng Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ dưới điều kiện kỵ khí xảy ra theo 3 bước: Quá trình thủy phân các hợp chất có phân tử lớn thành những hợp chất thích hợp dùng làm năng lượng và mô tế bào, quá trình chuyển hóa các hợp chất sinh ra thành các hợp chất có phân tử lượng thấp hơn, quá trình chuyển hóa các hợp chất trung gian thành các sản phẩm chủ yếu

là CH4 và CO2 (Hà Thanh Toàn, 2010)

Quá trình phân hủy hiếu khí: phân hủy hiếu khí là quá trình phân hủy sinh học hiếu

khí và ổn định các chất hữu cơ nhờ hoạt động của VSV Sản phẩm của quá trình phân hủy này bao gồm CO

2, nước, nhiệt, chất mùn ổn định, không mang mầm bệnh

và được sử dụng làm phân bón cho cây trồng Dựa vào sự biến thiên của nhiệt độ có thể chia quá trình ủ hiếu khí thành các pha:

 Pha thích nghi: giai đoạn các loài VSV bắt đầu làm quen với điều kiện môi trường mới

 Pha tăng trưởng: đặc trưng bởi sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học Giai đoạn này các VK bình nhiệt phát triển rất mạnh

 Pha ưa nhiệt: giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho các VSV ái nhiệt phát triển mạnh Đây là giai đoạn ổn định chất thải và tiêu diệt VSV gây bệnh

 Pha trưởng thành: giai đoạn giảm dần nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường Giai đoạn này là bắt đầu của sự lên men rất chậm và xảy ra quá trình mùn hóa các chất hữu cơ, xảy ra các phản ứng nitrat hóa, amonia bị oxi hóa sinh học tạo thành nitrit (NO

2-) và cuối cùng thành nitrate (NO

3-)

2.3.4 Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân compost

a Các phản ứng sinh hóa trong quá trình ủ phân Compost

Theo Lê Hoàng Việt (2005) Sự phân hủy của protein trong chất thải như sau:

 Protein Peptid Aminoacid NH4+ Nguyên sinh chất của VSV hoặc NH3

 Carbonhydrate đường đơn acid hữu cơ CO

2 và nguyên sinh chất của VSV

b Các giai đoạn của quá trình ủ phân Compost theo mẻ

Quá trình ủ phân compost theo mẻ tạo ra sự thay đổi về nhiệt độ, pH, ẩm độ, nồng độ các chất nền và quần thể VSV trong mẻ ủ theo thời gian Dựa trên sự thay đổi này, Jenkins (1999) chia quá trình ủ phân compost thành 4 giai đoạn như sau: giai đoạn

ưa ấm (mesophilic phase), giai đoạn ưa nhiệt (thermophilic phase), giai đoạn ưa nguội (cooling phase), giai đoạn thuần thục (curing or maturation phase)

Ở giai đoạn ưa ấm: các chất hữu cơ trong mẻ ủ bắt đầu phân hủy, VSV sẽ phát triển

nhanh, nhiệt sinh ra từ các hoạt động của VK sẽ nâng nhiệt độ của mẻ ủ lên dần tới mức 440C Các vi khuẩn ưa ấm hoạt động trong giai đoạn này là vi khuẩn E Coli, các

vi khuẩn đường ruột trong phân người hay phân gia súc Tuy nhiên, các vi khuẩn này

sẽ bị ức chế bởi nhiệt ở giai đoạn ưa nhiệt Khi nhiệt độ lên chuyển tiếp VK ưa ấm và

ưa nhiệt các VK ưa nhiệt sẽ bắt đầu xuất hiện

Ở giai đoạn ưa nhiệt: các VK hoạt động mạnh và sản sinh rất nhiều nhiệt, làm cho

nhiệt độ của mẻ ủ lên đến 700C Nhiệt độ này có thể duy trì vài ngày hoặc có thể vài tuần Đối với mẻ ủ compost liên tục ở các hộp thì nhiệt này xuất hiện ở lớp nguyên liệu mới đưa và hố ủ Ủ phân compost theo mẻ nhiệt độ này xuất hiện trong lòng mẻ ủ

và giảm dần từ trong ra ngoài do hiện tượng trao đổi nhiệt với môi trường bên ngoài Giai đoạn này là giai đoạn tiêu diệt các mầm bệnh trong nguyên liệu ủ diễn ra hiệu quả nhất

Giai đoạn nguội: diễn ra sau quá trình ưa nhiệt, nhiệt độ của mẻ ủ giảm dần xuống, và

một lần nữa các VK ưa ấm xuất hiện trở lại Ở hai giai đoạn trên chỉ có các CHC phân hủy sinh học mới bị phân hủy bởi các VSV Do đó, còn rất nhiều CHC trong

mẻ ủ cần được phân hủy, nhất là lignin trong các nguyên liệu có gốc thực vật Lignin rất ích phân hủy bởi các VSV ưa nhiệt, nó chỉ phân hủy bởi các loại nấm, nhưng các loại chỉ hoạt động ở nhiệt độ bình thường Do đó, nó phải đợi khi nhiệt độ

mẻ ủ giảm xuống mới tiến hành nhiệm vụ của mình

Giai đoạn thuần thục: giai đoạn chín hay giai đoạn khoáng hóa Nếu thời gian cho

giai đoạn này đủ dài, phân compost sẽ hợp vệ sinh, nhưng mầm bệnh có thể tồn tại lâu trong đất sẽ bị tiêu diệt do sự cạnh tranh bởi các VSV trong phân compost Các nhà sản xuất phân compost thường rút ngắn thời giai đoạn này làm cho phân

compost có chất lượng không cao Giai đoạn thuần thục sẽ làm cho phân compost

có khả năng sản xuất các độc tố đối với thực vật (phytotoxin), còn chứa nhiều acid hữu cơ và tiêu thụ oxy trong đất Các hạt cỏ dại trong nguyên liệu đưa vào ủ còn khả năng nảy mầm trở lại khi ta sử dụng phân compost này để bón cho đất Ở giai đoạn này thì quá trình lên men thứ cấp diễn ra biến chất thải thành mùn hữu cơ Đồng thời quá trình nitrat hóa cũng diễn ra biến NH4+ thành NO

3- do tác động của vi khuẩn nitrosomonas và nitrobacter Quá trình này diễn ra chậm, do đó cần có thờgian đủ dài để đạt được sản phẩm chất lượng cao

2O NH4+ tham gia quá trình tổng hợp tế bào mới của VK theo phương trình sau đây:

NH4+ + 4CO2 + 8HCO3- + H2O C5H7O2N + 5O2 Phương trình tổng quát quá trình chuyển hóa amonia thành nitrate:

2.3.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost

Những thất bại trong việc ủ compost do không đảm bảo các điều kiện lý hoá ở mức thích hợp với sự phát triển của VSV Vì vậy, để đạt chất lượng phân hữu cơ sau ủ cần phải khống chế một cách chính xác các yếu tố về dinh dưỡng, kích cỡ nguyên liệu, ẩm độ, nhiệt độ, pH, nhu cầu thông thoáng, kích thước và hình dạng mẻ ủ

C/N = 20 thời gian ủ 12 ngày

C/N = 20 - 50 thời gian ủ 14 ngày

C/N = 78 thời gian ủ 21 ngày

Tỷ lệ C/N nói lên mức độ phân huỷ các hợp chất CHC và mức cân bằng dinh dưỡng trong khối ủ và báo hiệu thời điểm kết thúc của quá trình ủ Tỷ số C/N càng cao thời gian phân huỷ càng kéo dài

mức độ phân giải kém hơn so với tỷ lệ C/N = 30/1 hoặc 50/1 Trong quá trình ủ, tỷ

lệ này sẽ giảm dần và gần với tỷ lệ chất hữu cơ trong đất 10/1 Báo cáo của Alexarder (1961), khoảng 20 – 40% chất thải hữu cơ cần thiết cho quá trình đồng hoá thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hoá thành CO2 và những tế bào này có chứa khoảng 50% C và 5% N theo khối lượng vật chất khô

Như vậy, nhu cầu nitơ trong nguyên liệu dùng làm phân bón chiếm khoảng 2 – 4% lượng C hay có thể nói tỷ lệ C/N thích hợp vào khoảng 25/1 Có thể phối trộn vào các nguồn nguyên liệu có tỷ số C/N thấp (nước thải động vật, phân gia cầm, bùn) với nguyên liệu C/N cao (xơ dừa, bã mía, rơm) để đạt được một tỷ lệ C/N thấp khoảng 5 -16 (theo Diaz et al, 1994, trích từ Lữ Văn Phước Lượng, 2008) vì vậy cần phối trộn với nguyên liệu có C/N cao để đạt được tỷ lệ C/N thích hợp 30/1

b) Kích cỡ nguyên liệu

Việc lựa chọn nguyên liệu ủ và phối trộn thích hợp là một trong các yếu tố quan trọng quyết định chất lượng của mẻ ủ Có nhiều loại vật liệu hữu cơ được sử dụng cho việc ủ phân với nhiều cách phối trộn khác nhau Và để tăng sự hoạt động của các

vi sinh vật có ích trong mẻ ủ cần phải bổ sung một số vật liệu giàu đường và Cacbon như lá cây khô, cỏ khô, rơm, mạc cưa, giấy,…Các vật liệu có kích thước lớn sẽ được cắt nhỏ để quá trình ủ diễn ra nhanh hơn Các nguyên liệu có kích thước nhỏ và đồng đều sẽ làm tăng hiệu suất của quá trình thông khí và tạo điều kiện cho VSV phân huỷ dễ dàng hơn ( Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013) Vì quá trình phân huỷ hiếu khí xảy ra trên bề mặt hạt, các hạt có kích thước nhỏ thì diện tích bề mặt tiếp xúc với oxy lớn, làm gia tăng tốc độ phân huỷ ngược lại nếu kích thước hạt quá lớn sẽ tạo ra các rãnh khí làm cho oxy không được phân bố đều và sẽ ảnh hưởng đến quá trình ủ Những hạt quá nhỏ và chặt cũng sẽ cản trở sự lưu thông khí trong mẻ ủ, hạn chế hoạt tính của VSV Vì vậy, kích cỡ nguyên liệu có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của mẻ ủ Để mẻ ủ đạt chất lượng thì các vật liệu đem ủ có kích thước từ 25 – 75

mm Đối với bùn, phân động vật chứa các hạt chất rắn có kích thước nhỏ, thích hợp cho việc phân huỷ của VSV, tuy nhiên bùn cần được trộn thêm các vật liệu độn để

tạo khoảng không thích hợp cho mẻ ủ được thông khí

c) Ẩm độ

Ẩm độ rất cần thiết cho quá trình hoà tan dinh dưỡng vào nguyên sinh chất của tế bào, ẩm độ quyết định đến thời gian ủ và chất lượng phân Ẩm độ dưới 20% sẽ cản trở quá trình sinh học Ẩm độ quá cao sẽ làm rửa trôi hoặc thấm rỉ các chất dinh dưỡng Ẩm độ thích hợp cho ủ compost từ 50 – 70% (trung bình là 60%), nếu ẩm độ cao sẽ ngăn quá trình thông khí và làm cho mẻ ủ compost từ hiếu khí trở nên yếm khí (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013)

Robert C.H et al (1995) cho rằng nên giữ ẩm độ khoảng 60% sau khi chất thải hữu

cơ được phối trộn Khi phối trộn hỗn hợp, ẩm độ ban đầu có thể trong khoảng 55% 75% Tuy nhiên, nếu ẩm độ >60%, độ bền về cấu trúc phân compost sẽ giảm, sự di chuyển của oxy sẽ bị ức chế và quy trình ủ trở nên yếm khí Nếu ẩm độ < 50% tốc

-độ phân huỷ sẽ bị giảm một cách nhanh chóng

Theo Lê Văn Căn (1982), ẩm độ nguyên liệu ủ đầu vào tốt nhất từ 60 – 70% và phân hữu cơ đầu ra từ 30 – 40% là tối ưu Bùn cống thải tại thành phố Cần Thơ có độ ẩm phù hợp để ủ phân hữu cơ tuy nhiên cần phải phối trộn thêm các nguyên liệu khác để tạo độ ẩm thích hợp cho quá trình ủ Để duy trì ẩm độ hợp lý có thể thực hiện một số biện pháp như: thấm ướt nguyên liệu trước khi ủ và tưới nước trong quá trình ủ nếu nguyên liệu ủ quá khô, ủ trong hố để giảm bớt sự thoát hơi nước khi trời nóng, ủ phân dưới bóng râm hoặc trong nhà có mái che, đảm bảo tỷ lệ 1000 kg phân ủ với

2500 lít nước (Trần Thị Thu Hà, 2009)

d) Nhiệt độ

Nhiệt độ là một trong những yếu tố môi trường khá quan trọng ảnh hưởng đến hoạt động của VSV Mỗi nhóm VSV chỉ có khả năng phát triển trong khoảng nhiệt độ phù hợp với chúng Ngoài phạm vi nhiệt độ này chúng sẽ bị ức chế thậm chí không tồn tại được Việc điều chỉnh nhiệt độ mẻ ủ rất cần thiết để đảm bảo: tối ưu hoá tốc

độ phân huỷ CHC và vô hiệu hoá các mầm bệnh (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013)

Nhiệt độ khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân huỷ các hợp chất hữu cơ bởi VSV có ích và phụ thuộc và kích thước khối ủ, nguyên liệu và kỹ thuật ủ Nhiệt độ giúp tối

đa hoá tốc độ phân huỷ CHC và vô hiệu hoá các mầm bệnh Nhiệt độ tăng là quá trình ủ phân diễn ra tốt Theo Chongrak, 1989 trích từ Lê Hoàng Việt, 2003 nhiệt độ thích hợp cho hoạt động của VSV có ích cũng bị tiêu diệt và tốc độ phân huỷ bị suy giảm đáng kể Vì vậy, cần giữ cho nhiệt độ trong quá trình ủ ở 550C, đây là nhiệt độ tối ưu (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013)

Trong điều kiện có đủ không khí, ẩm độ và chất dinh dưỡng, việc phân huỷ CHC do VSV điều khiển tiến hành ồ ạt làm cho nhiệt độ tăng lên 500

đống ủ Thiết kế nơi ủ để tạo sự đối lưu tốt hoặc sử dụng hoạt để tăng sự đối lưu là yếu tố rất quan trọng Sự thông thoáng của đống ủ được đánh giá theo hàm lượng oxy có trong đống ủ Có nhiều ý kiến khác nhau về vấn đề này Theo Wilson et al (1998) cho rằng hàm lượng oxy trong đống ủ đạt 5% là thoáng khí De Bertoldi et al (1998) thấy rằng hoạt động của vi sinh vật tối ưu nhất khi nồng độ O2 đạt 15 – 20%

f) pH

Việc ủ phân compost thường diễn ra ở pH trung tính Ở giai đoạn đầu của mẻ ủ pH

có thể giảm xuống do việc tạo ra các acid béo, sau khi các acid béo biến đổi thành

CH4 và CO2 thì pH trong mẻ ử từ 7 -7,5 để vi sinh vật phân huỷ thuận lợi hơn (Chongrak, 1989) pH này tương ứng với pH của bùn cống thải trong nghiên cứu của

đề tài Theo Robert Rynk et al (1992), pH thích hợp cho ủ compost từ 5,5 – 9; tuy nhiên tại pH 5,5 – 9,9 thì kém hiệu quả hơn ở pH = 7

g) Độ tơi xốp của nhiên liệu

Độ tơi xốp của nhiên liệu hay gọi là độ rỗng của nhiên liệu ủ, là tỷ lệ phần thể tích khối ủ chiếm bởi không khí và ẩm độ nhiên liệu Độ rỗng của nguyên liệu khoảng 30 – 50% được coi là lý tưởng cho quá trình phân huỷ sinh học Nếu độ rỗng lớn hơn 70% thì các hoạt động sinh học sẽ giảm xuống do khối ủ bị mất nước, nếu độ rỗng nhỏ hơn 20% thì không đủ cung cấp oxy cho quá trình ủ, trong khối ủ có thể có khu vực ủ yếm khí

h) Nhu cầu thông thoáng

Tạo độ thông thoáng trong mẻ ủ hiếu khí là việc làm cần thiết để cung cấp lượng oxy cho VSV cố định chất thải hoạt động ( Lê Hoàng Việt, 2003) Không khí đi vào bên trong khối ủ qua các kẽ hở của nguyên liệu hoặc quá trình đảo trộn Việc đảo trộn ngoài cung cấp không khí còn có tác dụng làm thoát khí CO2, giải phóng nhiệt, làm đều nguyên liệu và phân bố mật độ VSV thuận lợi cho quá trình ủ Nếu không khí không được cung cấp đều và đầy đủ sẽ hình thành những vùng kỵ khí và gây mùi hôi trong quá trình ủ Có nhiều cách làm thông thoáng cho mẻ ủ: đảo trộn, đặt các ống tre đã được đục lỗ vào mẻ ủ, sử dụng bơm nén để đưa không khí vào, trường hợp ủ nhiều tầng có thể cho nguyên liệu rơi dần từ trên xuống dưới (Lê

Hoàng Việt, 2003)

i) Kích thước và hình dạng của mẻ ủ

Kích thước và hình dạng của các mẻ ủ có ảnh hưởng đến sự kiểm soát nhiệt độ và độ

ẩm của cũng như khả năng cung cấp oxy Kích thước ủ tuỳ thuộc vào loại vật liệu sử dụng để ủ Để đạt hiệu quả khi ủ, kích thước khối ủ ít nhất là 1 m3 (1mx1mx1m) (Alberta Environmental Production and Action on Waste, 1998) Theo Nguyễn Thanh Hiều (2003), có rất nhiều cách ủ ở các dạng ủ khác nhau: ủ theo hình chóp núi, ủ trong hộp, ủ trong hố, ủ theo luống Dù ủ với bất kỳ dạng nào, điều cần thiết phải đảm bảo một lượng không khí phù hợp để lưu chuyển qua đống ủ đồng thời phải tạo được nhiệt độ lên men cần thiết Độ cao của mẻ ủ nên khoảng 1,5 – 2 m Nếu mẻ ủ cao hơn 2 m thì việc tích luỹ nhiệt là lý tưởng nhưng sức nặng của các vật liệu sẽ đè nặng lên phần bên dưới, làm các vật liệu bên dưới bị nén cứng và trở thành yếm khí Nếu mẻ ủ quá thấp, sự tích luỹ nhiệt độ sẽ yếu và tốc độ phân huỷ các chất hữu cơ chậm Nếu lượng phân ủ dưới 10 tấn, chiều rộng lý tưởng của mẻ ủ là 2 m và nên ủ theo hình chủ nhật Vì nếu ủ theo hình vuông thì không khí sẽ khó đi vào bên trong mẻ ủ Lượng phân ủ trên 20 tấn, ủ theo hình chữ nhật với chiều ngang 3 – 4 m,

độ cao 1,5 m Ngoài ra, có thể ủ phân vơi một lượng lớn ở ngoài trời với dạng chóp núi, chiều cao khoảng 2 m và rộng 3 – 4 m Ủ theo dạng đổ đống ngoài trời nên cần

có mái che để giữ nhiệt, chống mưa

Nghiên cứu của Dương Đức Hiếu (2005) trong việc xử lý rác thải sinh hoạt bằng ủ compost, để tài được thực hiện trên 2 kích thước mẻ ủ khác nhau: Quy mô ở phòng thí nghiệm (0,35m x 0,35m x 0,35m) để xác định nguyên liệu ủ và tỷ lệ phối trộn, khả năng phân giải của VSV Sau đó tiến hành ở quy mô 150kg rác/mẻ ủ (kích thước 1,2m x 0,8m x 1,5m) để đánh giá chất lượng phân, cho thấy ở quy mô này nhiệt độ gia tăng 30

C, với thời gian ủ với 35 ngày, tần suất xới đảo 7 ngày/lần là phù hợp, các chỉ tiêu về độ dẫn điện, axit humic cao hơn, chất lượng sản phẩm ổn định so với quy

mô phòng thí nghiệm

Ngoài việc thử nghiệm ở quy mô phòng thí nghiệm, nghiên cứu ủ compost có thể được thực hiện ngoài trời với quy mô lớn hơn nhằm để tăng khả năng chính xác cho việc đánh giá chất lượng phân cũng như khả năng phân huỷ sinh học của một vật liệu được nghiên cứu J Banout et al, (2008) nghiên cứu khả năng sử dụng loại cỏ Imperata sp trong sản xuất phân compost đã tiến hành đã tiến hành thí nghiệm phối trộn Imperata sp với phân gia súc, phế thải thực vật với các tỉ lệ C/N khác nhau và ủ trong các thùng ủ có kích thước (dài 1m x rộng 1m x cao 1,5m), thời gian ủ 64 ngày trong điều kiện nhiệt đới đã đạt kết quả đáng kể với tỷ lệ C/N ban đầu 30/1 – 50/1 giảm xuống còn 11/1 – 15/1

j) Các vi sinh vật trong ủ phân compost

Sự phân huỷ CHC trong compost được thực hiện bởi nhiều nhóm VSV khác nhau Hoạt động của chúng tạo ra sự thay đổi của môi trường ủ như sự phát nhiệt, oxy hoá khử, thay đổi pH Mỗi loài VSV có vai trò khác nhau trong phân huỷ CHC Tuỳ theo mục đích và sản phẩm cần đạt được mà người ta quan tâm đến loài VSV khác nhau

và sự phát triển của chúng trong quần thể VSV trong hệ thống ủ

Sự biến động của quần thể VSV về loài và số lượng trong ủ phân hữu cơ rất phức tạp, thường gắn liền với sự thay đổi nguồn thức ăn tương thích, điều kiện môi trường như oxy, pH, nhiệt độ và độ ẩm Phần trình bày dưới đây xem xét về vai trò của các nhóm VSV trong phân huỷ và biến động của quần thể trong ủ phân hữu cơ

Vi khuẩn

Vi khuẩn có vai trò rất quan trọng trong phân huỷ CHC, đặc biệt trong giai đoạn đầu của quá trình ủ Miller and Finster (1985) cho thấy rằng hơn 40% thành phần rắn dễ phân huỷ của chất thải bùn bị phân huỷ bởi VK ở nhiệt độ dưới 600C trong 7 ngày đầu tiên Phân huỷ CHC mạnh trong 1 – 2 tuần ủ đầu tiên dẫn đến sự phát nhiệt mạnh, nhiệt độ của đống ủ cao và rất dễ tạo ra điều kiện yếm khí Môi trường như thế phù hợp cho sự phát triển của một số loài VK yếm khí ưu nhiệt

Xạ khuẩn

Xạ khuẩn thích hợp với môi trường trung tính, có thể hơi kiềm Xạ khuẩn có khả năng phân huỷ các hợp chất hữu cơ tương đối khó phân huỷ Nhiều loài chịu nhiệt

có thể phát triển ở nhiệt độ khoảng 500C Một số loài có thể sống ở nhiệt độ 60 -

650C hầu hết xạ khuẩn sinh trưởng tốt trong điều kiện ấm, thoáng khí Đây là môi trường sau vài tuần ủ (sau giai đoạn phân huỷ tích cực ban đầu) Sự phát triển của xạ khuẩn thường kéo dài trong giai đoạn sau của quá trình ủ

Nấm

Nấm thường phát triển trong giai đoạn sau của quá trình ủ phân hữu cơ khi chất liệu

ủ còn chủ yếu là cellulose và lignin (De Bertoldi et al., 1983) là những thành phần khô khó phân huỷ Nhiệt độ môi trường cao cũng ức chế sự phát triển của nấm Rất ích loài nấm có thể phát triển ở nhiệt độ trên 500C (Waklsman et al., 1939) Mật số

và vi khuẩn của nấm thường nhỏ hơn VK khoảng 10 lần (Griffin, 1985) Giai đoạn ủ đầu thường bất lợi cho sự phát triển của nấm vì nhiệt độ cao, thiếu oxy Hầu hết nấm đều ưa môi trường háo khí

k) Đặc điểm của một số loại vi sinh vật chỉ thị trong phân ủ

Phân hữu cơ cũng chứa một lượng VSV có tác dụng như chất mồi giúp cho quá trình phân giải CHC thành chất vô cơ giúp tăng hàm lượng dinh dưỡng cho đất, cải thiện đất…và nó có thể lưu tồn theo chuỗi thức ăn gây bệnh thương hàn Salmonella.sp, bệnh tiêu chảy do E Coli…Ngoài ra, các bệnh về nấm, ký sinh trùng cũng từ phân gây ra

Salmonella.sp

Salmonella.sp là loài vừa hiếu khí vừa yếm khí, vi khuẩn gram âm, có sức đề kháng yếu dễ bị tiêu diệt ở nhiệt độ 500C trong 1 giờ, 700C trong 20 phút, sôi trong 5 phút (Nguyễn Như Thanh et al., 1997) Theo Zucconiand and DeBertoldi, 1987 (trích từ

Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm, 2013) một mẫu phân ủ vệ sinh thì trong 100g mẫu không có sự hiện diện của Salmonella

Bình thường Salmonella có thể phát hiện trong cơ thể gia súc và người khoẻ mạnh, nếu sức đề kháng của người hay vật nuôi suy yếu thì Salmonella có thể xâm nhập vào nội tạng mà gây bệnh Theo Walton (1972) phân của người hay vật nuôi có nhiễm Salmonella thì có thế chứa 108 vi khuẩn trong 1gram phân Ở người khi bị nhiễm Salmonella sẽ có những biểu hiện nôn, đau đầu, ớn lạnh, tiêu chảy, sốt khoảng 12 – 24 giờ sau khi thức ăn chứa 1 – 10 triệu Salmonella trong 1g

Vi Khuẩn Escherichia coli (E coli)

E coli là loài trực khuẩn gram âm sống trong ruột người và động vật Nó được thải

ra môi trường ngoài theo phân Vi khuẩn E coli chịu nhiệt kém, dễ bị diệt ở nhiệt độ

550C trong 1 giờ, trong 30 phút ở 600C, chết ngay ở 1000C Chúng có thể tồn tại ở nhiệt độ 5 – 400C (tối ưu là 370C), pH 5,5 – 8 (tối ưu pH 7,2 – 7,4) (Trần Thị Cẩm Vân, 2001)

E coli chiếm 80% vi khuẩn hiếu khí sống trong ruột và giữ trạng thái cân bằng sinh thái nên nó là vi sinh vật chỉ thị cho ô nhiễm Nếu phân không được xử lý tốt môi trường xung quanh như đất, nước, thực phẩm sẽ bị ô nhiễm Bình thường E coli không gây bệnh nhưng nếu cơ thể yếu thì chúng sẽ gây ra một số bệnh như tiêu chảy, kiết lỵ, viêm tiết niệu…

2.3.6 Các thông số kiểm soát tronng qúa trình ủ

Để mẻ ủ compost vận hành một cách hiệu quả, cần phải theo dõi các thông số vận hành trong suốt quá trình ủ Trong quá trình sản xuất compost, một số yếu tố được xem là đáng chú ý và quan trọng giúp theo dõi hoạt động của hệ thống sản xuất ủ compost đó là: sự thay đối nhiệt và sự biến đổi các tính chất vật lý Việc theo dõi các thông số này sẽ giúp điều chỉnh kịp thời các điều kiện chưa phù hợp với quá trình ủ đảm bảo cho mẻ ủ vận hành tốt

Bảng 2.7 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí

1 Kích thước Quá trình ủ đạt hiệu quả tối ưu khi kích thước chất thải rắn

khoảng 25 – 75 mm

2 Tỉ lệ C/N Tỉ lệ C/N ban đầu dao động khoảng 25 – 50

- Tỉ lệ thấp, sinh ra khí NH3 dẫn đến hoạt tính sinh học giảm

- Tỉ lệ cao, chất dinh dưỡng bị hạn chế

3 Độ ẩm Kiểm soát trong phạm vi 50 – 60% trong suốt quá trình ủ

Tối ưu là 55%

4 Đảo trộn Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô và tạo thành các rãnh khí

trong trong quá trình làm phân hữu cơ Chất thải cần phải được xáo trộn định kỳ Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện

5 Nhiệt độ Nhiệt độ phải được duy trì khoảng 50 – 550C đối với một

vài ngày đầu và 55 – 600

C trong những ngày tiếp theo Trên 660C hoạt động vi sinh vật giảm đáng kể

Tất cả thành phần của chất thải cần phải được cung cấp

8 pH pH tối ưu: 7 – 7,5 pH không được vượt quá 8,5 để hạn

chế sự bay hơi Nitơ dưới dạng NH3

(Nguồn: George Tchbannoglous, 2003)

2.3.7 Dấu hiệu nhận biết mẻ ủ đã hoai

Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm (2013), khi mẻ ủ compost đã thuần thục

có một số dấu hiệu cảm quan và chỉ tiêu hoá học, sinh học để nhận biết như sau:

a Dấu hiệu cảm quan

 Ở cuối giai đoạn ủ phân compost, do hàm lượng các CHC giảm, các hoạt động phân huỷ sinh học giảm theo, do đó hàm lượng nhiệt sinh ra từ các hoạt động này giảm, nhiệt độ mẻ ủ giảm dần đến mức cân bằng với nhiệt độ bên ngoài

 Ở cuối giai đoạn ủ phân các CHC còn lại trong hỗn hợp ủ sẽ chuyển thành mùn,

do đó không còn mùi hôi, không còn hấp dẫn côn trùng nữa và có sự phát triển của một số động vật không xương sống

 Trên bề mặt mẻ ủ phân đã ổn định sẽ xuất hiện các đốm trắng và xám do sự phát triển của khuẩn tia (Actinomycetes)

Do các nguyên liệu không đồng nhất và có chứa một số chất khó phân huỷ do đó việc cố định hoàn toàn các nguyên liệu này không thể nào được Trong điều kiện thuận lợi, quá trình ủ hiếu khí cần từ 10 – 30 ngày, quá trình yếm khí 45 – 100 ngày Trong đó, thời gian để mẻ ủ thuần thục gần bằng thời gian để cố định chất thải (Chongrak P., 1996)

b Các chỉ tiêu hoá học, sinh học

 Ở cuối giai đoạn ủ phân hàm lượng CHC giảm biểu hiện qua các chỉ tiêu chất rắn bay hơi (VS), COD, % Cacbon và tro giảm

 Ở cuối giai đoạn ủ phân đạm NH4+ sẽ chuyển hoá thành đạm NO3- Do đó, có thể đánh giá mức độ ổn định của phân compost thông qua mức tăng nồng độ NO3-

và sự giảm nồng độ NH4+

 Trong quá trình ủ phân compost cả cacbon và nitơ trong hỗn hợp sẽ thoát vào môi trường dưới dạng khí hay chất hoà tan trong nước rỉ Tuy nhiên tốc độ thất thoát của cacbon nhanh hơn, do đó ở cuối quá trình ủ phân compost tỉ số C/N giảm

2.3.8 Lợi ích và hạn chế của việc ủ phân compost

Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu Chiếm (2013), việc ủ compost có những lợi ích như sau:

- Cố định chất thải: quá trình ủ sinh học của việc ủ compost đã biến đổi các chất thải hữu cơ thành chất vô cơ Các chất này ít gây ô nhiễm khi thải vào đất hoặc nguồn nước

- Vô hiệu hoá các mầm bệnh: các quá trình sinh học sinh nhiệt là cho nhiệt độ trong mẻ phân ủ lên đến 600C Nhiệt độ này kéo dài được một ngày thì đủ vô hiệu hoá các vi khuẩn, vi rút, trứng ký sinh trùng gây bệnh và sản phẩm sau ủ có thể sử dụng an toàn

- Cải tạo đất và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng: trong chất thải các chất dinh dưỡng N, P, K hiện diện dưới dạng hữu cơ mà cây trồng khó hấp thu Nhờ quá trình ủ compost sẽ giúp các chất này biến đổi thành các chất vô cơ như NO3- và

PO43- thích hợp cho cây trồng hấp thu Việc bón phân compost làm giảm các quá trình rửa trôi các khoáng chất không hoà tan, góp phần làm đất tơi xốp góp phần tạo điều kiện cho rễ cây phát triển

- Làm khô bùn: phân người, phân gia súc và bùn chứa 80 – 95% nước làm cho việc thu gom, vận chuyển và thải chúng rất tốn kém Quá trình ủ compost sẽ làm khô chúng thông qua sự bốc hơi nước do nhiệt độ cao trong mẻ ủ Đây là biện pháp xử lý thích hợp để thay thế các biện pháp đã sử dụng

Ngoài những lợi ích nếu trên, ủ compost còn có những hạn chế như sau:

- Chất lượng sản phẩm không ổn định và đạt những hàm lượng dinh dưỡng cần thiết của một loại phân bón

- Tỉ lệ VSV bị vô hiệu hoá không đảm bảo do đặc tính của các chất thải đầu vào, thời gian ủ, khí hậu và cách thức vận hành mẻ ủ Các nguyên liệu ủ không đồng nhất với nhau về bản chất gây nên sự phân bố không đều trong mẻ ủ vì vậy việc

vô hiệu hoá các vi sinh vật không được triệt để

2.4 CÁC VẬT LIỆU PHỐI TRỘN TRONG QUÁ TRÌNH Ủ

2.4.1 Bùn cống thải

a Khái niệm về bùn cống thải

Các chất ô nhiễm và các sản phẩm trong quá trình phân huỷ của chúng ở dạng rắn hay chất lơ lửng gọi là “bùn” (Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường, 2005) Bùn cống thải là sự lắng đọng và trầm tích các vật chất ô nhiễm có trong nước thải

đô thị của hệ thống kênh rạch – cống rãnh, sự rữa trôi đất, cát,…trên đường phố theo nước mưa xuống các hệ thống thoát nước Lượng bùn thải này tăng hàng năm theo