Nghiên cứu xử lý bã sắn với sự tham gia của giun quế (perionyx excavatus) tạo nguồn phân hữu cơ

Với số lượng lớn như vậy, việc sử dụng có hiệu quả nguồn bã thải này sẽ có ý nghĩa kinh tế - xã hội đáng kể vì đây làm một loại chất thải có hàm lượng cơ chất sinh học cao với tiềm năng

KHOA SINH HỌC

LÊ THỊ DIỆU

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÃ SẮN BẰNG

GIUN QUẾ (PERIONYX EXCAVATUS)

TẠO NGUỒN PHÂN HỮU CƠ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Huế, 2016

KHOA SINH HỌC

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÃ SẮN BẰNG

GIUN QUẾ (PERIONYX EXCAVATUS)

TẠO NGUỒN PHÂN HỮU CƠ

Sinh viên thực hiện:

Ts NGUYỄN MINH TRÍ LÊ THỊ DIỆU

Huế, 2016

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu riêng của tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu trung thực, khách quan, nghiêm túc Nếu có

kế thừa kết quả nghiên cứu của các tác giả khác thì đều có trích dẫn

cụ thể rõ ràng

Sinh viên

Lê Thị Diệu

Nguyễn Minh Trí đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án.

Đồng thời em cũng xin cảm ơn sự quan tâm, chăm sớc của quý Thầy cô giáo trong khoa Sinh học trường Đại học Khoa học

Huế, những người đã truyền đạt cho em những kiến thức hữu ích

làm cơ sở cho em thực hiện tốt đồ án này.

Và hơn hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình và bạn bè đã luôn bên cạnh động viên, giúp đỡ em.

Một lần nữa em xin trân trọng cảm ơn.

Huế, tháng 5 năm 2016 Sinh viên thực hiện

Lê Thị Diệu

1.1.1 Chất thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn 3

1.1.2 Giới thiệu về nhà máy Fococev Thừa Thiên Huế 4

1.1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng bã sắn hiện nay 5

a Chế biến bã sắn làm thức gia súc 5

b Sử dụng bã sắn để sản xuất phân hữu 6

c Sử dụng bã sắn để sản xuất cồn 6

d Sử dụng bã sắn để làm cơ chất cho quá trình lên men ở trạng thái rắn 6

1.2 TỔNG QUAN VỀ GIUN QUẾ 7

1.2.1 Giới thiệu về giun Quế 7

1.2.2 Đặc điểm sinh học của giun Quế 7

1.2.3 Đặc điểm sinh lý của giun Quế 8

1.2.4 Sự sinh sản và sinh trưởng của giun Quế 9

1.2.5.3 Sử dụng làm phân bón 10

1.2.6 Các mô hình nuôi giun Quế 11

1.3 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG GIUN QUẾ ĐỂ XỬ LÝ CHẤT THẢI 13

1.3.1 Trên thế giới 13

2.2.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 19

2.2.3 Phương pháp phân tích mẫu 19

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

3.1 Thành phần hóa học của bã sắn 29

3.4 Tăng trưởng về sinh khối giun trên các nguồn thức ăn 34

3.6 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu của phân hữu cơ tạo thành 37

3.7 Ảnh hưởng các loại phân bón đến khả năng tích lũy sinh khối

3.8 Ảnh hưởng của các loại phân bón đến chiều cao cây Xà lách 41

Hình Tiêu đề Trang

3.3 Động thái tăng trưởng của giun Quế trên các nguồn thức ăn 34

3.5 Mô hình xử lý bã sắn thành phân hữu cơ sinh học 44

MỞ ĐẦU

Sắn (Manihot esculenta Crantz) là cây trồng quan trọng ở các nước có

khí hậu nhiệt đới và có khả năng sản xuất lượng carbonhydrate cao nhất trong

số các cây lương thực Tổ chức Nông lương thế giới (FAO) xếp cây sắn vào

vị trí thứ tư của nhóm cây lương thực ở các nước đang phát triển sau lúa gạo, ngô và lúa mì

Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực có sản lượng đứng thứ hai, chỉ sau cây lúa và đang có xu hướng tiếp tục tăng về diện tích và sản lượng Theo số liệu thống kê của Cục trồng trọt, diện tích trồng sắn của cả nước năm 2011 đạt 559,6 nghìn ha, với sản lượng 9,87 triệu tấn, trong đó Bắc Trung bộ 65,3 nghìn ha với năng suất bình quân 29 tấn/ha Hiện nay, sắn chủ yếu được dùng làm nguyên liệu cho các nhà máy chế biến tinh bột và sản xuất Ethanol Bã sắn công nghiệp là phụ phẩm của quá trình sản xuất tinh bột sắn, nó chiếm khoảng 45% so với khối lượng sắn nguyên củ Trong bã sắn chứa khoảng 8% tinh bột, 15 - 20% xơ thô

Nhà máy tinh bột sắn Phong An (Fococev- Thừa Thiên Huế) vào thời điểm hoạt động mạnh nhất có khoảng 100 - 150 tấn bã sắn thải ra hàng ngày

Sự tồn đọng bã sắn tại nhà máy cũng là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Nếu không thu gom và xử lý kịp thời thì các hợp chất hữu cơ trong chất thải rắn sẽ phân hủy và gây ô nhiễm môi trường Hầu như nhà máy thường bán bã sắn để sử dụng làm thức ăn chăn nuôi gia súc ở dạng khô hoặc tươi, nhưng lượng bã bán ra là không nhiều và bã dùng theo dạng này không mang lại giá trị dinh dưỡng cao Như vậy, hiện nay ở Việt Nam nguồn giá trị dinh dưỡng có trong bã sắn vẫn chưa được sử dụng một cách hiệu quả

Trong những năm gần đây đã có một số mô hình tận dụng nguồn chất thải rắn để tạo phân hữu cơ và đã mang lại hiệu quả kinh tế cao, trong đó có

mô hình sử dụng giun Quế để xử lý Giun Quế (Perionyx excavatus) là động

vật đất thuộc ngành giun đốt, chúng thích nghi với phổ thức ăn khá rộng, gồm bất kỳ chất thải hữu cơ nào có thể phân hủy trong tự nhiên (rác đang phân hủy, phân gia súc, gia cầm ) và thích hợp ở vùng nhiệt đới Chúng sinh sản rất nhanh, trong điều kiện thuận lợi số lượng tăng theo cấp số nhân Sinh khối giun có thể làm thức ăn trong chăn nuôi và phân giun là nguồn phân giàu dinh dưỡng cho cây trồng, đây những sản phẩm có giá trị cao

Đứng trước vấn đề cần phải giải quyết một lượng lớn bã sắn và tận dụng loại nguyên liệu này như một nguồn tài nguyên Dựa vào đặc tính sinh học về khả năng xử lý chất hữu cơ của giun Quế, chúng tôi mạnh dạn đề xuất ý

tưởng thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý bã sắn với sự tham gia của giun

Quế (Perionyx excavatus) tạo nguồn phân hữu cơ” nhằm mục đích tạo ra các

sản phẩm phục vụ ngành nông nghiệp và thân thiện với môi trường

Phần 1.

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 TỔNG QUAN VỀ BÃ THẢI SẮN

1.1.1 Chất thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn

Theo thống kê mới nhất của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cho biết đến năm 2012 diện tích trồng sắn ở nước ta là 550,60 nghìn ha với năng suất bình quân đạt 17,70 tấn/ha, với sản lượng gần 9,74 triệu tấn (Tổng cục thống kê, năm 2014)

Với kỹ thuật chế biến như của nước ta hiện nay lượng bã thải chiếm khoảng 50% lượng sắn nguyên liệu, như vậy sẽ đạt tới trên 1 triệu tấn/năm Có nhiều nhà máy sản xuất bột sắn với công suất bình quân 200 tấn nguyên liệu/ngày, thải ra khoảng 120 tấn bã sắn tươi/ ngày Lượng chất thải rắn hàng năm của hoạt động chế biến tinh bột sắn hiện nay:

- Thế giới: 106 triệu tấn

- Nam Phi: 42 triệu tấn

- Châu Mỹ La Tinh: 33 triệu tấn

- Châu Á: 30 triệu tấn

Tuy chứa hàm lượng dinh dưỡng tương đối cao, nhưng do có độ ẩm cao và có nhiều hợp chất chưa phân giải nên bã sắn lâu nay vẫn chưa được tận dụng một cách hợp lý, gây ô nhiễm môi trường sống của dân cư sống gần nhà máy chế biến Với số lượng lớn như vậy, việc sử dụng có hiệu quả nguồn bã thải này sẽ có ý nghĩa kinh tế - xã hội đáng kể vì đây làm một loại chất thải có hàm lượng cơ chất sinh học cao với tiềm năng và triển vọng ứng dụng của nó

1.1.2 Giới thiệu về nhà máy Fococev Thừa Thiên Huế

Nhà máy tinh bột sắn Fococev Thừa Thiên Huế đóng tại quốc lộ 1A thuộc xã Phong An, huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế, có diện tích mặt bằng sản xuất là 2592 m2, được thành lập ngày 30/04/2004

Máy móc thiết bị của nhà máy, dây chuyền được nhập từ Thái Lan với công suất thiết kế giai đoạn một của nhà máy là 60 tấn sản phẩm tinh bột/ngày Hiện nay, với việc nâng cấp công suất nhà máy giai đoạn hai với công suất 120 tấn tinh bột/ngày, vùng nguyên liệu ngày càng được mở rộng trên địa bàn trong tỉnh Ngoài ra, nhà máy cũng tiếp nhận một phần nguyên liệu nhập từ các tỉnh như Quảng Trị, Quảng Bình… Với sự ra đời của nhà máy tinh bột sắn FOCOCEV trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế đã tạo điều kiện thuận lợi về mặt kinh tế và xã hội Nhà máy cũng đã giải quyết việc làm cho một bộ phận người dân, góp phần vào sự chuyển đổi cơ cấu cây trồng trên những vùng đất khô hạn Cùng với việc giải quyết việc làm cho lao động địa phương, phát triển kinh tế khu vực, thì hoạt động của nhà máy Fococev cũng gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh khu vực nhà máy

Thời gian hoạt động chủ yếu của nhà máy là từ cuối tháng 8 năm trước dến đầu tháng 4 năm sau Theo số liệu của nhà máy, thì năng suất của nhà máy vào năm 2015 đạt 27,405 tấn cùng với đó là lượng bã thải sắn thải ra với khối lượng rất lớn Đặc điểm hoạt động của nhà máy là hoạt động chủ yếu vào mùa mưa, nên lượng bã thải sắn thải ra rất khó xử lý, đây là vấn đề ảnh hưởng rất lớn đến môi trường sống của người dân quanh khu vực nhà máy

Tại nhà máy tinh bột sắn Fococev các thiết bị trong dây chuyền công nghệ đều có tính năng, chất lượng phù hợp với quy mô sản xuất Tuy nhiên do

hệ thống xử lý chất thải chưa được đầu tư đúng mức nên bên cạnh những ưu

điểm của sản xuất còn tồn tại những vấn đề ô nhiễm môi trường chưa được xử

lý đúng mức dẫn đến môi trường bị ô nhiễm

1.1.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng bã sắn hiện nay

Trong số các chất thải rắn thải ra từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt của con người, ngoại trừ các chất thải đặc biệt có độ nguy hại cao (chất thải dễ cháy nổ, chất thải kim loại nặng, chất thải nhiễm phóng xạ ) loại chất thải nguồn gốc hữu cơ chứa nhiều chất xơ như bã sắn cho đến nay vẫn là bài toán cần giải quyết đối với các nhà quản lý cũng như các nhà nghiên cứu về môi trường

Bã sắn không giống với những chất thải gây ô nhiễm môi trường khác, chúng có thể tận dụng sử dụng để mang lại hiệu quả kinh tế đồng thời làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chúng gây ra Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam, đã có nhiều phương án xử lý được nghiên cứu và ứng dụng

a Chế biến bã sắn làm thức gia súc

Bã sắn sau khi phơi nắng hoặc sấy khô thường được sử dụng làm thức

ăn cho gia súc, có thể cho ăn trực tiếp hoặc trộn lẫn với các chất dinh dưỡng khác Phương án này hiện nay đang được ứng dụng nhiều ở Việt Nam và trên thế giới Tuy nhiên, việc phơi bã sắn còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết, gây mùi hôi và dễ bị hư hỏng Hơn nữa bã sắn phơi khô không thể áp dụng cho các cơ sở sản xuất lớn vì lượng bã sắn thải ra hàng ngày với số lượng quá lớn

Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt nam có nhiều nghiên cứu để ứng dụng bã sắn theo phương án này một cách có hiệu quả hơn nhưng hiện nay việc áp dụng chủ yếu chỉ ở một số nước, còn ở Việt Nam thì rất ít

b Sử dụng bã sắn để sản xuất phân hữu

Ngoài tinh bột và cellulose, bã sắn còn chứa hàm lượng nitrogen, phosphorus, kali và các chất khoáng khác nên làm phân bón rất tốt Tuy nhiên nếu bón trực tiếp thì không mang lại hiệu quả cao lại còn gây mùi hôi khó chịu nên một số nghiên cứu đang tìm cách tái chế nguồn bã thải sau chế biến tinh bột sắn thành phân bón hữu cơ Sử dụng bã thải để sản xuất phân bón hữu cơ vừa mang lại lợi ích kinh tế vừa giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Sau quá trình ủ bã sắn phối trộn cùng một số nguyên vật liệu theo phương pháp ủ compost, sau một thời gian thì bã thải sắn có màu nâu, tơi xốp, không có mùi, độ pH trung bình, hàm lượng chất hữu cơ giảm xuống hơn 50% Đặc biệt khi kiểm tra độ hoai, tính an toàn của sản phẩm đối với cây trồng thì nó đã hoai và bảo đảm được tính an toàn [19]

c Sử dụng bã sắn để sản xuất cồn

Sau khi thủy phân tinh bột có trong bã sắn theo quy trình acid-enzyme hoặc emzyme-enzyme, cô đặc để đạt lượng đường 15%, lên men bằng cách

sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae FT-18 Để đạt đến lượng

đường 15% có thể cho thêm mật mía vào hoặc cô đặc sản phẩm thủy phân, tuy nhiên quá trình này làm lượng nước thải phát sinh nhiều hơn

d Sử dụng bã sắn để làm cơ chất cho quá trình lên men ở trạng thái rắn

Các công trình nghiên cứu sử dụng bã sắn thay thế cho cám lúa mì trong quá trình lên men ở trạng thái rắn nếu bã sắn được bổ sung thêm nitrogen Qui trình này có tính kinh tế vì chi phí phơi khô bã sắn chỉ khoảng 1/3 chi phí cho cám lúa mì Thêm vào đó, các nhà máy lên men ở trạng thái rắn hiện nay được sử dụng cám lúa mì hoặc chất nền tương đương có thể thay thế chất nền bằng bã sắn mà không cần trang bị thêm

máy móc chuyên dụng

1.2 TỔNG QUAN VỀ GIUN QUẾ

1.2.1 Giới thiệu về giun Quế

Giun Quế có tên khoa học là Perionyx excavatus, chi Perionyx, họ

Megascolecidae, ngành Annelida (ngành giun đốt) Giun Quế thuộc nhóm giun ăn phân, thường sống trong môi trường có nhiều chất hữu cơ đang phân hủy, trong tự nhiên ít tồn tại với quần thể lớn và không có khả năng cải tạo đất trực tiếp như một số loài giun địa phương sống trong đất

Giun Quế sinh sản rất nhanh, tuy cơ thể không lớn nhưng số lượng lại nhiều nên sinh khối tạo ra rất đáng kể Vì vậy, giun Quế thường được nuôi làm thức ăn gia súc, gia cầm và thủy sản

Kích thước giun Quế trưởng thành từ 10 – 15 cm, nước chiếm khoảng

80 – 85%, chất khô khoảng 15 – 20% Hàm lượng các chất (tính trên trọng lượng chất khô) như sau: protein: 68 –70%, lipid: 7 – 8%, chất đường: 12 –

14 %, tro 11 – 12% Do có hàm lượng protein cao nên giun Quế là nguồn cung cấp đạm có giá trị dinh dưỡng cao dùng cho chăn nuôi, nhất là nuôi gà thả vườn, cá, vịt… Ngoài ra, giun Quế còn được ứng dụng trong y học, công nghệ chế biến thức ăn gia súc… Phân giun là loại phân hữu cơ có chứa một hỗn hợp vi sinh có hoạt tính cao, là chất xúc tác sinh học có thể dùng để loại trừ các độc tố, nấm có hại, cải tạo đất, tăng năng suất cây trồng

1.2.2 Đặc điểm sinh học của giun Quế

Giun Quế có kích thước tương đối nhỏ, độ dài vào khoảng 3 –15 cm, thân hơi dẹt Có màu từ đỏ đến màu mận chín (tùy theo tuổi) và màu nhạt dần về phía bụng Cơ thể giun Quế có hình trụ dài hơi dẹp, phần đầu và đuôi hơi nhọn, cơ thể thon dài phân thành nhiều đốt, bên trong cũng có phân đốt tương ứng, trên mỗi đốt có một vành tơ Khi di chuyển, các đốt co duỗi kết

hợp các lông tơ phía bên dưới các đốt bám vào cơ chất đẩy cơ thể di chuyển một cách dễ dàng

Giun Quế hô hấp qua tế bào biểu mô, chúng có khả năng hấp thu oxy

và thải CO2 trong môi trường nước 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 nhiều nhà khoa học ghi nhận là tương đương với trọng lượng cơ thể của nó Sau khi qua hệ thống tiêu hóa chúng thải phân ra ngoài rất giàu dinh dưỡng với nhiều vi sinh vật cộng sinh, 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

1.2.3 Đặc điểm sinh lý của giun Quế

Giun Quế thường sống trong môi trường ẩm ướt, tối, có nhiều chất hữu cơ đang phân hủy và độ pH ổn định Tế bào da của giun Quế rất mỏng, thường xuyên tiết ra chất nhờn để bảo vệ cơ thể thích ứng với điều kiện chui rúc trong môi trường tối và ẩm thấp Do đó giun Quế rất nhạy cảm, phản ứng mạnh với ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm Giun Quế chịu được phổ

pH khá rộng, từ 4,0 -9,0 thích hợp nhất là 6,8 0–7,5 Nước là thành phần quan trọng chiếm 75-90% khối lượng cơ thể giun Quế, độ ẩm thích hợp cho chúng sinh trưởng và sinh sản là 60-70%

Giun Quế hô hấp qua da, chúng có khả năng hấp thu oxy và thải CO2,

do đó môi trường sống của chúng đòi hỏi phải thoáng khí, hạn chế các chất khí có hại cho giun Quế như: Cl2, NH3, H2S, SO2, SO3, CH4,

Bình thường giun Quế sống trong phạm vi nhiệt độ từ 5-30oC, nhiệt

độ thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và sinh sản của giun Quế là 25-30˚C Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới tương đối ổn định và có độ ẩm cao như điều kiện của khu vực phía Nam, chúng sinh trưởng và sinh sản rất nhanh

1.2.4 Sự sinh sản và sinh trưởng của giun Quế

Giun Quế là động vật lưỡng tính, chúng có đai và các lỗ sinh dục nằm

ở phía đầu của cơ thể, có thể giao phối chéo với nhau để hình thành kén ở mỗi con, kén được hình thành ở đai sinh dục, trong mỗi kén mang từ 1 – 20 trứng, mỗi kén có thể nở từ 2 – 10 con Khi mới nở, con nhỏ như đầu kim có màu trắng, dài khoảng 2 – 3mm, sau 5 – 7 ngày cơ thể chúng sẽ chuyển dần sang màu đỏ và bắt đầu xuất hiện một vằn đỏ thẫm trên lưng; sau 15 –30 ngày, chúng trưởng thành và bắt đầu xuất hiện đai sinh dục (Arellano, 1997)

và lúc này chúng bắt đầu có khả năng bắt cặp và sinh sản Con trưởng thành khỏe mạnh có màu mận chín và có sắc ánh kim trên cơ thể

Giun đẻ rất khỏe, thông thường, mỗi tuần đẻ một lần và 3 tuần sau kén

nở, 3 tháng sau thành giun trưởng thành Giun mẹ sống tới 12 năm và vẫn

đẻ, chúng tăng đàn theo cấp số nhân

1.2.5 Vai trò của giun Quế

1.2.5.1 Làm thức ăn cho gia cầm, thủy cầm, thủy sản

Với hàm lượng protein thô chiếm 70% trọng lượng khô, hàm lượng đạm của giun tương đương với bột cá, bột đậu tương thường được dùng trong thức ăn chăn nuôi Giun còn hội đủ 12 loại axit amin, nhiều vitamin, chất khoáng cần thiết cho gia súc, gia cầm và thủy sản Đặc biệt, giun còn có các loại kích thích tố sinh trưởng tự nhiên mà trong bột cá không có Thức ăn

chăn nuôi có trong bột giun sẽ không có mùi tanh và khét của cá và dầu cá, hấp dẫn với vật nuôi, lại bảo quản được lâu hơn thức ăn có dùng bột cá

Giun tươi là thức ăn lý tưởng cho nuôi cá, ba ba, rùa, lươn, ếch…làm tăng tốc độ sinh trưởng từ 15 - 40%, năng suất tăng 30%, giảm giá thành thức

ăn 40 -60% Trong chăn nuôi gà năng suất trứng tăng từ 17 - 25%, tốc độ tăng trưởng tăng 65 - 100% và giảm tỷ lệ mắc các loại bệnh dịch (nếu nuôi bằng thức ăn không có giun thì tỷ lệ mắc bệnh cúm gà là 16 - 40%)

1.2.5.2 Xử lý môi trường

Bên cạnh việc thu được nguồn sản phẩm chính là giun thương phẩm thì một ưu điểm rất quan trọng đó là giun sẽ sử dụng các loại phân gia súc gia cầm làm thức ăn và chuyển chúng thành các loại phân hữu cơ được sử dụng rất tốt trong trồng trọt Ngoài các loại phân gia súc gia cầm còn có thể sử dụng các loại rác hữu cơ đem ủ hoai để làm thức ăn cho giun Việc sử dụng thức ăn của giun đã góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường đáng kể từ việc phát thải khí CH4 trong phân của gia súc gia cầm

1.2.5.3 Sử dụng làm phân bón

Ngoài phân do giun Quế thải ra sau khi sử dụng các loại phân gia súc là một nguồn phân hữu cơ sạch và đồng nhất Chứa nhiều loại axit amin hàm lượng tương đối cao Phân giun có thể được sử dụng làm phân bón bằng cách pha loãng với nước và tưới cho cây trồng hay sử dụng trực tiếp làm giá thể để trồng cây Phân giun là loại phân hữu cơ tự nhiên duy nhất hiện nay có chứa đầy đủ hàm lượng các chất cần thiết cho các loại cây trồng Phân giun có thể giúp chống sự xói mòn và tăng khả năng giữ nước trong đất Chất mùn trong phân giun loại trừ được những độc tố, nấm và vi khuẩn có hại trong đất, có thể ngăn ngừa các bệnh về rễ và đẩy lùi nhiều bệnh của cây trồng

Dùng làm phân bón lót cho cây và rau quả, tạo ra sản phẩm có chất lượng và năng suất cao, vì vậy, phân giun là loại phân sạch để bón cho hoa, cây cảnh, rau quả trong nông nghiệp sạch, hiện nay đang được thị trường rất ưa chuộng.

1.2.6 Các mô hình nuôi giun Quế

Hiện nay, trên thế giới có nhiều mô hình nuôi giun Quế, từ đơn giản như mô hình nuôi trong khay, chậu trên một diện tích nhỏ cho đến mô hình nuôi trên đồng ruộng (có hoặc không có mái che), hay nuôi trong những nhà nuôi kiên cố… Nhìn chung, các mô hình này đều phải đảm bảo được những yêu cầu kỹ thuật phù hợp với đặc điểm sinh lý của giun Có một số mô hình nuôi thích hợp với quy mô nhỏ trong từng hộ gia đình, quy mô bán công nghiệp và nuôi ở quy mô công nghiệp:

- Mô hình nuôi trong khay chậu:

Áp dụng cho những hộ gia đình không có đất sản xuất hoặc muốn tận dụng tối đa các diện tích trống có thể sử dụng được, mô hình này có thể sử dụng các dụng cụ đơn giản và rẻ tiền như các thùng gỗ, thau chậu, thùng xô…Các dụng cụ này được đặt trên những cái khung nhiều tầng để dễ chăm sóc và tận dụng được không gian Các dụng cụ nuôi nên được che mưa gió, đặt nơi có ánh sáng hạn chế càng tốt Chúng phải có lỗ thoát nước, những lỗ này cần được chặn lại bằng bông gòn, lưới… để không bị thất thoát con giống Do tính ưa tối nên trên mặt của dụng cụ cần được kiểm tra thường xuyên Mô hình nuôi này có ưu điểm là dễ thực hiện, có thể sử dụng lao động phụ trong gia đình hoặc tận dụng thời gian rãnh rỗi Công tác chăm sóc cũng thuận tiện vì dễ quan sát và gọn nhẹ Tuy nhiên, nó có nhược điểm

là tốn nhiều thời gian hơn các mô hình khác, số lượng sản phẩm có giới hạn, việc chăm sóc cho giun phải được chú ý cẩn thận hơn

Các luống nuôi có thể đạt độ ẩm trong đất hoặc làm bằng các vật liệu nhẹ như bạt không thấm nước, gỗ…, có bề ngang từ 1 – 2m, độ sâu (hoặc cao) khoảng 30 – 40 cm, bảo đảm thoát nước được nước và thông thoáng Mái che nên làm ở dạng cơ động để dễ di chuyển, thay đổi trong những thời tiết khác nhau Độ dày chất nền ban đầu và thức ăn nên được bổ sung hàng tuần Luống nuôi cần được che phủ để giữ ẩm, kích thích hoạt động của giun

và chống các thiên địch

- Mô hình nuôi trên đồng ruộng không có mái che:

Đây là phương pháp nuôi truyền thống ở các nước phát triển như Mỹ, Úc và có thể thực hiện ở quy mô lớn Luống nuôi có thể nổi hoặc âm trong mặt đất, bề ngang khoảng 1 – 2m, chiều dài thường không giới hạn mà tùy theo diện tích nuôi

Với phương pháp này, người nuôi không phải làm lán trại, có thể sử dụng các trang thiết bị cơ giới để chăm sóc và thu hoạch sản phẩm Nếu cho lượng thức ăn ban đầu ít và bổ sung hàng tuần thì việc thu hoạch cũng khá

dễ dàng Tuy nhiên, phương pháp nuôi này bị tác động mạnh bởi các yếu tố thời tiết, có thể gây tổn hại đến giun và cần một diện tích tương đối lớn

- Mô hình nuôi trong nhà với quy mô công nghiệp và bán công nghiệp

Là dạng cải tiến và mở rộng của luống nuôi có mái che trên đồng ruộng và nuôi trong thau chậu Các khung (bồn) nuôi có thể được xây dựng kiên cố trên mặt đất có kích thước rộng hơn hoặc được sắp thành nhiều tầng Việc chăm sóc có thể thực hiện bằng tay hoặc các hệ thống tự động tùy theo quy mô

Phương pháp này có nhiều ưu điểm là chủ động được điều kiện nuôi Chăm sóc tốt, nuôi theo quy mô lớn nhưng chi phí xây dựng cơ bản và trang thiết bị cao Hiện nay, quy mô nuôi công nghiệp với những trang thiết bị

hiện đại được áp dụng khá phổ biến ở các nước phát triển như Mỹ, Úc, Canada [12].

1.3 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG GIUN QUẾ ĐỂ XỬ LÝ CHẤT THẢI

Hiện nay đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến việc nuôi giun nói chung và giun Quế nói riêng để tận dụng nguồn chất thải làm cơ chất vừa kết hợp xử lý các chất thải tạo ra trong quá trình sản xuất

1.3.1 Trên thế giới

Việc nuôi giun để xử lý rác sinh hoạt đang được áp dụng phổ biến tại các gia đình ở nhiều nước trên thế giới như Canada, Nhật Bản và Trung Quốc Trong cuốn sách ''Giun ăn rác của chúng ta'' do Mary Appelhof xuất bản năm 1982 đã trình bày một hệ thống sản xuất phân bón từ giun và kỹ thuật này được nhân rộng trong nhiều năm Sử dụng giun để làm phân bón rất phổ biến tại Vancouver (Canada), tới mức thành phố này đã thiết lập một đường dây điện thoại nóng cho mô hình sản xuất

Ở một số nước như Ấn Độ, Trung Quốc, người dân sử dụng giun để

xử lý rác thải hữu cơ từ sinh hoạt hằng ngày Một số trường học ở Australia, học sinh phải bỏ giấy loại và các loại vỏ quả vào một thùng đựng rác riêng Trong thùng có giun Quế được tưới ẩm và che kín, sau một thời gian giun sẽ

ăn hết các loại rác thải đó

Hossian và cộng sự (2010) đã nghiên cứu về tiềm năng dinh dưỡng của

giun Quế (Perionyx excavatus) để sử dụng thay thế bột cá ở các công ty vật

nuôi Bangladesh Kết quả đã chỉ ra rằng loài giun này có giá trị dinh dưỡng gần tương đương với bột cá, nó có thể được sử dụng như thức ăn tươi sống cho cá; việc sinh trưởng quanh năm của loài giun này cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển bền vững nghề cá và sản xuất con giống thủy sản

Lara Zirbes và cộng sự (2011) đã nghiên cứu về tính khả thi của quá trình ủ phân hữu cơ bằng cách sử dụng Lục Bình, phân lợn và giun Quế với các tỷ lệ khác nhau nhằm phân hủy xác bã thực vật và chất thải Kết quả xử lý của giun Quế trên các loại thức ăn thí nghiệm đã cho được nguồn phân hữu cơ

có chất lượng tốt, tăng khả năng sinh trưởng của cây trồng Việc sử dụng Lục Bình làm nguyên liệu thô với sự giúp đỡ của giun Quế để chuyển đổi thành một loại phân bón có giá trị cho nông dân miền trung Việt Nam

M Birundha và cộng sự (2013) đã khảo sát về sự tăng trưởng và sinh sản của giun Quế trong các loại chất thải hữu cơ khác nhau như rơm rạ, xơ dừa Kết quả nghiên cứu cho thấy giun Quế phát triển tốt khi được nuôi trên nền phân chuồng có bổ sung rơm rạ Theo các tác giả qua đó có thể thấy được việc sử dụng giun Quế là một trong những phương án tốt nhất để giảm

ô nhiễm chất thải hữu cơ, tạo nguồn phân hữu cơ, giảm thiểu sử dụng bừa bãi các loại phân bón vô cơ

Biradar PM và cộng sự (2015) đã nghiên cứu ảnh hưởng của chất thải hữu cơ sinh học với giun Quế trong các mùa khác nhau Giun Quế được nuôi trên một loạt các chất thải hữu với các phân gia súc theo công thức khác nhau trong các mùa trong năm để biết ảnh hưởng của chất thải hữu cơ khác nhau

và các yếu tố môi trường theo mùa trên hoạt động sống của giun Quế Kết quả cho thấy sự sinh trưởng và phát triển của giun Quế rất đa dạng giữa các chất thải hữu cơ với chế độ ăn và mùa khác nhau Cúng tăng trưởng, trưởng thành và sinh sản nhiều nhất sau mùa đông và vào mùa hè Tất cả các chất thải hữu cơ nông nghiệp phục vụ như là nguồn thức ăn cho giun Quế trong suốt 4 mùa Hơn nữa, chất thải hữu cơ hốn hợp và mềm thích hợp cho giun Quế hơn so với chất thải cứng

Singh A và cộng sự (2015) đã nghiên cứu về thành phần và chức năng của các cộng đồng vi khuẩn đường ruột của giun Quế Kết quả cho thấy rằng

các loại vi khuẩn đường ruột đóng vai trò quan trọng đối với sự phân hủy các chất hữu cơ, giúp chuyển hóa và thúc đẩy nhanh quá trình tiêu hóa, tạo ra được phân giun có đầy đủ các nguyên tố đa lượng và vi lượng, cần thiết đối với sinh trưởng và phát triển của cây trồng

1.3.2 Ở Việt Nam

Ở nước ta, nghiên cứu cơ bản về giun đất ở đã triển khai từ trước năm

1979 do Trần Thái Bái và các cộng sự ở Đại học Sư phạm I Hà Nội thực hiện Nghiên cứu sử dụng giun làm dược liệu có giáo sư Đỗ Tất Lợi đã sưu tầm và phát triển

Chư Thị Hòa (2007) đã nghiên cứu sự phát triển của giun Quế trên các nguồn thức ăn khác nhau, kết quả cho thấy nguồn thức ăn của giun chủ yếu là phân bò tươi Trước khi đưa vào nuôi cần phải ủ phân từ 2-3 ngày rồi trộn lẫn với rơm rạ hoặc cỏ khô Mỗi lần cho giun ăn với độ dày khoảng 10 cm, tương đương với 2 tạ phân Sau khi cho ăn thì phải tưới nước để luôn giữ được nhiệt

độ từ 20 - 280C Sau thời gian 3 tháng, khi giun đã ăn hết phân bò và cho sản phẩm là phân của chính nó thì thu hoạch phân giun và sinh khối giun Việc làm này đã tận dụng được lực lượng lao động nhàn rỗi tại chỗ, góp phần xử lý các chất thải chăn nuôi ở nông thôn hiện nay

Năm 2008, Đặng Vũ Bình và cộng sự đã nghiên cứu đánh giá sinh trưởng của giun Quế trên các nguồn thức ăn khác nhau Với công thức nuôi kết hợp giữa phân lợn, phân bò và thân cây chuối đã qua ủ nhằm xây dựng công thức nuôi giun Quế thích hợp trên các vùng miền khác nhau Theo các tác giả, nuôi giun Quế là một chu trình khép kín trong sản xuất nông nghiệp

để tạo ra nguồn thức ăn giàu protein cho vật nuôi và giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Nghiên cứu của Nguyễn Hữu Yến Nhi và cộng sự (2010) về tăng

trưởng của giun đất (Perionyx excavatus) trên phân trâu bò có hoặc không có

bổ sung lục bình ở mức 25% tính theo trọng lượng phân Tốc độ tăng trưởng tương đối về số lượng và trọng lượng của giun tương đối đều trên các công thức thí nghiệm có nguồn gốc từ phân trâu bò Tác động tiêu cực của lục bình lớn hơn so với phân gia súc, dẫn đến giảm số lượng giun, năng suất vật chất khô và protein thô của chất nền

Năm 2010, trong nghiên cứu “Nuôi giun xử lý rác thải” của Huỳnh Thị Kim Hối (Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật) và cộng sự cho thấy, chỉ cần từ 100 g đến 200 g giun có thể xử lý được gần 300 kg rác thải hữu

cơ, với hiệu suất xử lý đạt 100%

Nghiên cứu của Nguyễn Thị Quế Trân (2010) về sự sinh trưởng và phát triển của giun Quế trên điều kiện thức ăn là phân heo, kết luận giun Quế phát triển tốt trên môi trường phân heo

Hồ Hồng Quyên (2010) đã nghiên cứu quá trình sản xuất phân hữu cơ

từ rác thải với sự tham gia của giun Quế khi tiến hành thử nghiệm sử dụng phân này làm phân bón, đã kết luận phân giun thích hợp cho các loại cây cảnh, cây ngắn ngày như: cải, cà chua, đậu

Phan Vũ Hoàng Dung và cộng sự (2014) qua nghiên cứu đã giới thiệu

một số kết quả về khả năng xử lý bèo Nhật Bản bằng giun Quế (Perionyx

excavatus) để thu sinh khối giun làm nguồn thức ăn giàu đạm cho chăn nuôi,

đồng thời có được nguồn phân bón giàu dinh dưỡng, góp phần bảo vệ môi trường ở thành phố Huế Theo các tác giả, bèo Nhật Bản có thành phần sinh hóa thích hợp cho việc dùng làm thức ăn để nuôi giun Quế cũng như làm nguyên liệu cho quá trình tạo phân hữu cơ Tỷ lệ 70% bèo Nhật Bản + 30% phân bò cho sinh khối giun cao qua 40 ngày nuôi, tốc độ tăng sinh khối của

giun càng lớn thì mức tiêu thụ thức ăn càng thấp Phân giun có các thông số như pH, hàm lượng chất khô, đạm, lân và kali tổng số khá cao

Đỗ Thị Xuân và cộng sự (2015) đã nghiên cứu nuôi giun Quế bằng phân bò phối trộn với rơm và bèo Nhật Bản để thu sinh khối giun làm thức ăn

ương cá Rô phi (Oreochromis niloticus) đơn tính đực từ các hương lên cá

giống với tỷ lệ sử dụng 100% phân bò để nuôi giun Quế cho sinh khối giun cao nhất sau 50 ngày nuôi với hệ số sinh trưởng là 253,5% Bột giun Quế khô

có 10,32% nitrogen tổng số, protein thô: 70,21%; lipit thô: 7,42%; canxi: 0,12% và phosphorus là 0,14% Khi sử dụng 50% bột giun + 50% cám gạo làm thức ăn nuôi cá rô phi đơn tính đực lên cá giống cho tỷ lệ tăng trưởng về chiều dài và khối lượng cá tương đương với việc sử dụng thức ăn công nghiệp

Trong thực tế, hiện nay mô hình nuôi giun Quế xử lý chất thải hữu cơ được rất nhiều người quan tâm và ứng dụng vào thực tế như: mô hình nuôi giun Quế trên rác thải chợ, vỏ cam, các loại phân gia súc, các loại thực vật… mang lại hiệu quả kinh tế cao Tuy vậy, trên thế giới cũng như ở nước ta chưa

có nghiên cứu nào về mô hình nuôi giun Quế trên môi trường bã thải sắn, đây

là tính mới của đề tài này

Phần 2.

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

- Giun Quế (Perionyx excavatus) được lấy từ trang trại của ông Hoàng Toạn

ở Thị trấn Tứ Hạ, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế

Hình 2.1 Giun Quế(Perionyx excavatus)

- Bã thải sắn thu ở nhà máy Fococev, huyện Phong Điền, Tỉnh Thừa Thiên Huế

Hình 2.2 Bã thải sắn

2.1.2 Thời gian nghiên cứu: từ tháng 1/2016 đến tháng 05/2016

2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.2.1 Phương pháp ủ bã sắn

Bố trí các công thức thí nghiệm khác nhau sử dụng bã sắn làm nguồn thức ăn nuôi giun Quế có bổ sung phân bò:

- Lô thí nghiệm 1: 75% bã sắn + 25% phân

- Lô thí nghiệm 2: 50% bã sắn + 50% phân

- Lô thí nghiệm 3: 25% bã sắn + 75% phân

Giun được thu hoạch bằng cách cho hỗn hợp chất nền và sinh khối giun lên tấm nilon để ngoài sân trống có ánh nắng, sau 5 - 10 phút gạt bỏ phần cơ chất bên trên sẽ thu được giun phía trên tấm nilon vì khi giun ra ngoài sợ ánh nắng nên sẽ chui xuống phía dưới

2.2.3 Phương pháp phân tích mẫu.

2.2.3.1 Đánh giá mức tăng trưởng của giun Quế

Mức tăng trưởng của giun Quế được tính theo công thức:

M = M2 - M1

Trong đó: M: Tăng trưởng về khối lượng giun (g)

M2: Khối lượng giun thu hoạch (g)

M1: Khối lượng giun ban đầu (g) [33]

2.2.3.2 Xác định hệ số sinh trưởng của giun Quế

Hệ số sinh trưởng (F) của giun được xác định theo công thức:

F (%) = 100

1

2 ×

M M

Trong đó: F: Hệ số sinh trưởng của giun

M2: Khối lượng giun thu hoạch (g)

M1: Khối lượng giun ban đầu (g) [26]

2.2.3.3 Khả năng chuyển hóa thức ăn của giun Quế

Khả năng chuyển hóa thức ăn của giun Quế được tính theo công thức:

H =

B A

Trong đó: A: Tổng số thức ăn tiêu thụ (kg)

B: Khối lượng giun tăng (kg) [3]

2.2.3.4 Xác định hàm lượng cellulose:

Nguyên tắc: cellulose là hợp chất bền không tan trong môi trường acid

và kiềm, người ta xác định hàm lượng này bằng trọng lượng còn lại sau khi hòa tan bằng acid và kiềm [6]

Phương pháp: cân 2 gam mẫu đã được sấy ở 105˚C từ 2-3 giờ vào cốc

150 ml Thêm 50 ml dung dịch H2SO4 8% và thêm 50 ml nước cất đun sôi 10 phút Phần còn lại được rửa gạn với nước nóng nhiều lần (5 lần) Thêm nước cất 100 ml, thêm 9 ml dung dịch NaOH 30% và đun sôi 10 phút Rửa gạn

bằng nước nóng nhiều lần Chuyển cặn sang giấy lọc đã biết trọng lượng trước, rửa nhiều lần trên giấy lọc bằng nước nóng Sây cặn và giấy lọc ở 105˚C trong 5-6 giờ.

Hàm lượng cellulose trong thực vật được tính theo công thức:

Trong đó: A: khối lượng cặn và giấy lọc (g)

B: khối lượng giấy lọc (g)

C: khối lượng mẫu đem phân tích

2.2.3.5 Xác định nhiệt độ của chất nền thí nghiệm: bằng nhiệt kế thủy ngân 2.2.3.6 Phân tích các chỉ tiêu của mẫu phân hữu cơ tạo thành

2.2.3.6.1.Xác định độ ẩm: theo TCVN 5815:2001.

Nguyên tắc: Đối với các loại phân hữu cơ khoáng, hữu cơ sinh học,

hữu cơ vi sinh sấy ở nhiệt độ 70 °C

Phương pháp: Sấy chén cân trong tủ sấy ở nhiệt độ 105 °C trong 1 h, cân chén trên cân, ghi lại kết quả khối lượng chén cân (mc) Cân khoảng 5 g đến 10 g mẫu phân bón (mt) bằng cân vào chén cân đã biết khối lượng, ghi lại kết quả khối lượng của chén cân có mẫu (mc + mt) Đặt chén cân đã có mẫu vào tủ sấy, sấy khô mẫu ở nhiệt độ thích hợp trong thời gian 3 h đến 4 h Cân lần thứ nhất sau khi tiến hành sấy mẫu, ghi kết quả (mc + ms) Cân lần thứ hai,

tiếp tục sấy mẫu trong thời gian 2 h đến 3 h, cân mẫu sau sấy khi kết quả (mc

+ ms)

- Tính kết quả: độ ẩm của mẫu phân bón tính theo phần trăm khối lượng được

tính theo công thức sau:

100 )

(

)]

( ) [(

− +

+

− +

=

c t c

t c t

c

m m m

m m m

m A

100 m

) m m (

%

Trong đó: mc khối lượng chén sau khi đã sấy ở nhiệt độ 105 °C, tính bằng (g).

mt khối lượng của mẫu trước khi sấy, tính bằng (g)

ms khối lượng của mẫu sau khi sấy, tính bằng (g)

2.2.3.6.2.Xác định pH:

Nguyên tắc: Tiêu chuẩn này qui định phương pháp xác định pH bằng

cách sử dụng điện cực thủy tinh để đo pH trong huyền phù 1:5 (V/V) của mẫu trong nước (pH-H2O) hoặc dung dịch KCl 1mol/L (pH-KCl) [6]

Phương pháp: cân 20 gam phân giun mịn khô đã được nghiền qua ray,

cho vào bình có dung tích 100 ml Thêm 50 ml dung dịch KCl 1M Lắc từ

15-20 phút bằng máy lắc

Đo pH trong huyền phù ở 20 0C ± 2 0C ngay sau khi hoặc trong khi lắc Quá trình lắc phải đạt được trạng thái huyền phù đồng nhất của các hạt phân, nhưng phải tránh không khí lọt vào Đọc giá trị pH sau khi đã đạt được trạng thái ổn định Chú ý ghi giá trị pH tới hai số thập phân

2.2.3.6.3 Xác định hàm lượng carbon hữu cơ tổng số:

Nguyên tắc: Oxy hóa carbon hữu cơ bằng dung dịch K2Cr2O7 trong môi trường acid H2SO4, sau đó chuẩn độ lượng K2Cr2O7 dư bằng dung dịch

Fe2+, từ đó tính ra hàm lượng carbon hữu cơ [22]

Phương pháp: Mẫu đem đến phòng thí nghiệm được đảo trộn đều, trải

phẳng trên khay nhựa hoặc tấm ni lông, lấy mẫu trung bình theo phương pháp đường chéo góc, trộn đều, lấy hai phần đối diện và loại bỏ dần cho đến khi còn khoảng 500 g

- Nghiền mịn mẫu rồi qua rây 0,2 mm, trộn đều làm mẫu phân tích Cân khoảng 0,1 g đến 0,2 g mẫu đã được xử lý chính xác đến 0,0001 g, có hàm

lượng không quá 50 mg các bon, cho vào bình tam giác chịu nhiệt dung tích

250 ml

- Thêm 20ml dung dịch tiêu chuẩn K2Cr2O7 M/6 Thêm nhanh 40 ml

H2SO4 đậm đặc từ ống đong, lắc nhẹ, trộn đều Đặt lên tấm cách nhiệt, để yên

trong thời gian 30 phút.Thêm 100 ml nước cất và 10 ml H3PO4 85%, để nguội đến nhiệt độ trong phòng Tiến hành đồng thời 2 mẫu trắng, cùng cách chuẩn

bị như mẫu thử

- Chuẩn độ: Thêm 0,5 ml chỉ thị màu và chuẩn độ lượng dư K2Cr2O7

M/6 bằng dung dịch muối Mohr 0,5 M tới màu của dung dịch thay đổi Chú ý, tại gần điểm kết thúc chuyển màu, phải nhỏ từ từ từng giọt dung dịch chuẩn

và lắc đều cho đến khi chuyển màu đột ngột, nếu chuẩn độ quá dư, cho thêm 0,5 ml dung dịch K2Cr2O7 M/6 và tiếp tục chuẩn độ một cách thận trọng, cộng thêm thể tích dung dịch K2Cr2O7 M/6 thêm vào thể tích dung dịch K2Cr2O7

V: Thể tích dung dịch K2Cr2O7 sử dụng tính bằng mililit (ml);

a: Thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ mẫu trắng tính bằng mililit (ml);b: Thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ mẫu thử tính bằng mililit (ml);m: Khối lượng mẫu cân để xác định tính bằng gam (g);

3: Đương lượng gam của các bon tính bằng gam (g);

100/75: Hệ số quy đổi (do phương pháp này có khả năng oxy hóa 75% tổng lượng các bon hữu cơ)

2.2.3.6.4.Xác định hàm lượng nitrogen tổng số:

Nguyên tắc: Vô cơ hóa mẫu bằng H2SO4 đậm đặc và chất xúc tác, sau

đó dùng kiềm mạnh (NaOH hay KOH) để đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4 hình thành ra thể tự do Định lượng NH3 bằng H2SO4 0,1N [6]

Phương pháp: Cân 0.5g nguyên liệu dạng bột khô (tuyệt đối) cho vào

bình Kjeldahl Thêm vào vài giọt nước cất vô đạm (nước cất 2 lần) để thấm ướt bột Tiếp tục cho 0.5g hỗn hợp xúc tác K2SO4/CuSO4 với tỉ lệ 3/1, sau đó cho 10ml H2SO4(đ), lắc nhẹ Đậy kín bình, để yên 30 phút (hoặc qua đêm) Đậy phễu thủy tinh lên bình để khí độc (SO2, CO2) thoát ra từ từ, tránh gây ô nhiễm môi trường

Đặt bình Kjeldahl lên bếp đun (bếp điện hay bếp dầu), đặt tấm lưới amian để ổn định nhiệt đối với bình Kjeldahl, lúc đầu đun ở nhiệt độ vừa phải

để dung dịch sôi đều, tránh nâng nhiệt độ lên quá cao (100oC) làm dung dịch trong bình trào ra ngoài Trong quá trình đun, dung dịch chuyển từ màu nâu sẫm sang màu nâu cánh gián, đến màu vàng nhạt, cuối cùng được dung dịch trắng trong, kết thúc giai đoạn vô cơ hóa Có thể thử dung dịch bằng cách: cho một ít nước cất 2 lần tráng xung quanh thành bình, nếu không có vẩn đen

là thu được dung dịch mẫu đã được vô cơ hóa hoàn toàn Lưu ý khi dung dịch chuyển màu trắng trong thì không nên đun quá lâu trên bếp để tránh hiện tượng tạo cặn muối trắng trong bình Kjeldahl

Pha loãng dung dịch vô cơ hóa: pha loãng từ từ nhằm tránh hiện tượng

mẫu bị bắn ra ngoài khi cho nước cất vào pha loãng dung dịch vô cơ hóa có

độ axit cao Để nguội bình Kjeldahl, chuyển dung dịch sang bình định mức 50ml có chứa sẵn một ít nước cất 2 lần Dùng nước cất 2 lần tráng lại bình Kjeldahl và định mức đến 50ml, thu được dung dịch mẫu đem cất đạm

- Giai đoạn cất đạm

Tiến hành trên máy chưng cất đạm UDK 129 Để xác định lượng đạm trong dung dịch mẫu, sử dụng hệ chuẩn H2SO4/NaOH.

Chuẩn bị dung dịch ở bình hứng NH 3 : Cho vào bình hứng (bình nón

250ml) 20ml H2SO4 0.1N (V1), cho 2-3 giọt thuốc thử hỗn hợp, dung dịch có màu tím đỏ Đặt bình hứng sao cho đầu mút của ống sinh hàn ngập trong dung dịch H2SO4 0.1N của bình hứng Thực hiện giai đoạn cất đạm bằng máy cất đạm UDK 129

Thu dung dịch trong bình nón đem chuẩn độ

- Giai đoạn chuẩn độ: Lượng H2SO4 0.1N còn dư trong bình được chuẩn

độ bằng NaOH 0.1N Quá trình chuẩn độ kết thúc khi dung dịch trong bình hứng chuyển từ màu tím đỏ sang màu xanh lá mạ Lượng NaOH dùng để chuẩn độ tương đương với lượng H2SO4 0.1N còn dư trong bình hứng

Tính kết quả

+ Lượng H2SO4 0.1N (V3) để trung hòa lượng NH3 có trong dung dịch mẫu cất đạm (Vc):

V3= V1 - V2

V1: Lượng H2SO4 0.1N ban đầu có trong bình hứng

V2: Lượng H2SO4 0.1N dư sau khi cất đạm (tương đương với lượng NaOH 0.01 chuẩn độ)

+ Cứ 1ml H2SO4 0.1N tương đương với 0.142mg nitrogen Từ đó, tính được hàm lượng nitrogen có trong nguyên liệu (khô tuyệt đối):

V3: số ml H2SO4 0.1N trung hòa lượng NH3 bị đẩy ra sau khi cất đạm.V: số ml dung dịch mẫu pha loãng (50ml)

Vc: số ml dung dịch mẫu cất đạm (50ml)

g: số mg nguyên liệu đem vô cơ hóa (200mg)

F: Hệ số điều chỉnh nồng độ kiềm : F=

N1: nồng độ đương lượng của kiềm

N2: nồng độ đương lượng của Fixanal H2SO4 0.1N

2.2.3.6.5.Xác định hàm lượng P 2 O 5 :

Nguyên tắc: Vô cơ hóa mẫu bằng H2SO4 đậm đặc, xúc tác bởi acid HClO4 phosphorus trong dung dịch được xác định bằng phương pháp so màu xanh molipden [6]

Phương pháp: Hút 10 ml dung dịch lọc trong suốt cho vào bình định

mức 50 ml Thêm 15-20 ml nước cất và 2-4 ml Na2SO3 20% Ngâm bình vào nồi cách thủy 95-100˚C từ 3-4 phút cho đến khi màu dung dịch trắng trong suốt Nếu còn vàng thì thêm khoảng 0.5 ml Na2SO3 20% nữa vào đun tiếp nhằm mục đích khử sắt Để nguội, rồi cho 15 ml hỗn hợp molipdate amone Hydrazin sulfate và nước cất đến khoảng 45 ml Nhúng vào nồi cách thủy 95-100˚C trong 12-15 phút cho đến khi dung dịch xuất hiện màu xanh Lấy ra, để

nguội thêm nước cất đến vạch, lắc đều Tiến hành so màu trên máy đo OD

Nguyên tắc: Định lượng coliform trên môi trường đặc trưng Mẫu

được pha thành một dãy thập phân liên tiếp và được cấy vào môi trường thích hợp Ủ và đọc số ống dương tính Tra bảng MNP và tính toán số lượng [14]

Phương pháp: Chuẩn bị mẫu: phân pha loãng ở các độ pha loãng thích

hợp Nuôi cấy mẫu vào môi trường lactose đỏ Mỗi nồng độ làm 5 ống, nuôi ở nhiệt độ 37˚C Sau 2 ngày, lấy mẫu ra tủ ấm đọc kết quả những ống dương tính (ống có sinh hơi, môi trường đỏ chuyển sang vàng)

Cấy chuyển các ống dương tính ở môi trường lactose đỏ sang môi trường lactose xanh Mỗi ống dương tính cấy sang 5 ống nghiệm chứa môi trường lactose xanh Nuôi trong tủ ấm ở nhiệt độ 37˚C Sau 2 ngày, lấy ống ra khỏi tủ ấm Đọc số lượng các ống dương tính (sinh hơi, chuyển màu từ xanh sang vàng) Đọc kết quả những ống dương tính Tra bảng MPN

2.2.3.7 Các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây

2.2.3.7.1 Xác định sinh khối tươi của cây

Sau khi thu hoạch, cây được làm sạch đất, xác định sinh khối tươi của cây bằng phương pháp cân

2.2.3.7.2 Xác định sinh khối khô của cây

Sau khi xác định được sinh khối tươi, cây được cắt nhỏ với kích thước 3-5 cm sẽ mang đi sấy ở nhiệt độ 105˚C trong 2 giờ sau đó sấy ở nhiệt độ 60˚C đến khối lượng khô tuyệt đối để xác định sự tích lũy sinh khối khô của cây

2.2.3.7.3 Xác định chiều cao cây và chiều dài rễ

Chiều cao cây và chiều dài rễ được xác định bằng cách đo từ mặt đất đén chóp lá khi kéo thẳng lá hoặc từ gốc rễ đến chóp rễ.

2.2.4. Thống kê và xử lý số liệu

Các thí nghiệm được lặp lại 3 lần

Số liệu được tính giá trị trung bình bằng Microsoft excel 2010 và phân tích ANOVA (Duncans’test p<0.05) bằng chương trình SPSS 16.0

Phần 3.

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 ĐẶC TÍNH LÝ HÓA CỦA BÃ SẮN

Việc xác định đặc tính của nguyên liệu ban đầu là một trong những yếu

tố quan trọng đầu tiên để tiến hành lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp và mang lại hiệu quả cao Bã sắn sau khi thu gom tại nhà máy tinh bột sắn Fococev Thừa Thiên Huế, được tiến hành phân tích một số chỉ tiêu sinh hóa

Chất thải từ quá trình sản xuất tinh bột sắn gồm: chất thải lỏng và chất thải rắn (vỏ sắn, bã sắn, bùn…) Trong đó, chất thải dạng bã (bã sắn) được thu nhận từ giai đoạn chắt lấy nước sữa bột trong quá trình sản xuất tinh bột sắn, lượng bã thải này chiếm khoảng 15 - 20 % lượng nguyên liệu

Bã sắn có độ ẩm khoảng 75-85%, lượng tinh bột chiếm 50–60% theo khối lượng khô [23] Thành phần hóa học của bã sắn được trình bày ở bảng 3.1

Bảng 3.1 Thành phần hóa học của bã sắn

Kết quả phân tích cho thấy bã sắn là nguyên liệu thích hợp cho ủ compost

3.2 KHẢ NĂNG XỬ LÝ BÃ SẮN CỦA GIUN QUẾ

Giun Quế là loài giun đất ăn tạp, thức ăn mà chúng ưa thích là phân

phân gia súc như phân trâu bò, ngựa, phân lợn, mùn bã hữu cơ Việc nuôi giun để sản xuất thực phẩm giàu đạm cung cấp cho con người, làm thức ăn cho gia súc và gia cầm, đồng thời tạo ra một lượng sản phẩm phụ đó là phân giun rất giàu dinh dưỡng, có tác dụng cải tạo môi trường Trên cơ sở đó, chúng tôi thử tìm hiểu khả năng sử dụng bã sắn làm nguồn thức ăn để nuôi giun Quế với mục tiêu là tận dụng nguồn nguyên liệu hiện có để tạo ra các sản phẩm phục vụ cho nông nghiệp

3.2.1 Biến động về nhiệt độ chất nền thí nghiệm

Quá trình sống của giun Quế phụ thuộc rất lớn vào nhiệt độ môi trường, nhiệt độ là một trong những yếu tố môi trường ảnh hưởng lớn nhất đến sự sinh trưởng và phát triển của giun Nhiệt độ thấp hay cao quá có thể làm giảm khả năng ăn, sự sinh trưởng cũng như sinh sản của giun, dẫn đến làm giảm năng suất nuôi giun Chúng tôi đã tiến hành theo dõi biến động nhiệt độ trung bình của mỗi đợt nghiên cứu là 10 ngày trong suốt thời gian thí nghiệm Kết quả theo dõi nhiệt độ của chất nền và phòng nuôi giun Quế được thể hiện ở bảng 3.2, bảng 3.3, hình 3.1 và hình 3.2

Bảng 3.2 Biến động nhiệt độ của phòng nuôi giun Quế