Tái sử dụng nguồn thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - BÙI THỊ XUÂN THU TÁI SỬ DỤNG NGUỒN THỨC ĂN THỪA ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN BÓN LÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số ngành: 60520320 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM - BÙI THỊ XUÂN THU TÁI SỬ DỤNG NGUỒN THỨC ĂN THỪA ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN BÓN LÁ LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số ngành: 60520320 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN THỊ HAI TP HỒ CHÍ MINH, tháng 09 năm 2017 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS NGUYỄN THỊ HAI Luận văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Công nghệ TP HCM ngày15 tháng 09 năm 2017 Thành phần Hội đồng đánh giá Luận văn Thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn Thạc sĩ) Họ tên TT Chức danh Hội đồng Chủ tịch Phản biện Phản biện Ủy viên Ủy viên, Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá Luận sau Luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ TP HCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM PHÒNG QLKH – ĐTSĐH Độc lập – Tự – Hạnh phúc TP HCM, ngày 15 tháng 09 năm 2017 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: BÙI THỊ XUÂN THU Giới tính: NỮ Ngày, tháng, năm sinh: 16/08/1988 Nơi sinh: PHÚ YÊN Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG MSHV:1541810018 I- Tên đề tài: Tái sử dụng nguồn cơm thừa để sản xuất phân bón II- Nhiệm vụ nội dung:  Nhiệm vụ:Sử dụng nguồn thức ăn thừa từ nhà hàng dịch vụ ăn uống để sản xuất phân bón  Nội dung: - Nội dung 1: Đánh giá tiềm rác thải hữu thức ăn thừa số nhà hàng dịch vụ ăn uống thành phố HCM - Nội dung 2: Kiểm tra đánh giá lại độ chủng Bacillus subtilis BDH4 Lactobacillus L2 - Nội dung 3: Đánh giá ảnh hưởng tỷ lệ phối trộn chủng vi sinh vật Bacillus subtilis Lactobacillus - Nội dung 4:Đánh giá hiệu phân bón rau muống III- Ngày giao nhiệm vụ:30/08/2016 IV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/09/2017 V- Cán hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Hai CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Thị Hai KHOA QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơidưới hướng dẫn cô TS Nguyễn Thị Hai, khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh Các số liệu, kết nêu Luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khácngồi đồ án tốt nghiệp Hồ Thị Thảo Ly Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm luận văn TP HCM, ngày 15 tháng 09 năm 2017 Học viên thực Luận văn Bùi Thị Xuân Thu ii LỜI CÁM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu thực luận văn tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ TP HCM, em nhận nhiều quan tâm giúp đỡ từ quý Thầy Cô, gia đình bạn bè Để hồn thành luận văn tốt nghiệp này, lời em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Công Nghệ TP HCM tạo điều kiện cho em thực luận văn phòng thí nghiệm trường Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời tri ân chân thành đến Cô TS Nguyễn Thị Hai, Cơ động viên, tận tình hướng dẫn bảo em suốt thời gian thực luận văn tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy, Cô khoa Công nghệ sinh học – Thực phẩm – Môi trường giúp em suốt thời gian em thực luận văn Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình ln chăm sóc, tạo điều kiện cho em đến trường theo đuổi ước mơ thường xuyên khích lệ, động viên em suốt trình học tập thực luận văn Em xin cảm ơn đến bạn phòng thí nghiệm – người bạn ln sát cánh giúp đỡ em suốt thời gian thực luận văn Cuối cùng, em xin cảm ơn Thầy, Cô Hội đồng phản biện dành thời gian đọc nhận xét luận văn Em xin gửi đến quý Thầy, Cô lời chúc sức khỏe Em xin chân thành cảm ơn! TP HCM, ngày 15 tháng 09 năm 2017 Học viên thực Luận văn Bùi Thị Xuân Thu iii TÓM TẮT Luận văn “Tái sử dụng thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá” thực từ tháng 11 năm 2016 đến tháng năm 2017 trường Đại học Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh Kết khảo sát đề tài cho thấy, ngày có khoảng từ 40 – 150 kg thức ăn thừa thả từ nhà hàng Chỉ 30% thức ăn thừa thu gom để chăn ni lượng lại bỏ theo rác thải Mục tiêu đồ án tận dụng nguồn thức ăn thừa để sản xuất phân bón Kết nghiên cứu cho thấy, thức ăn thừa có độ ẩm cao (79, 39%), tỷ lệ C/N 30,43, pH = 6, thích hợp cho việc sản xuất phân bón Sử dụng vi khuẩn Bacillus subtilis phối trộn Bacillus Lactobacillus với tỷ lệ 1:1 cho kết thủy phân thức ăn thừa tốt không bổ sung bổ sung chế phẩm Emina Dịch thủy phân công thức bổ sung Bacillus subtilis công thức phối trộn Bacillus subtilis Lactobacillus theo tỷ lệ 1:1 không bị nhiễm Salmonella coliform đáp ứng yêu cầu phân bón hữu Sản phẩm phân bón từ cơm thừa có khả kích thích nẩy mầm hạt tăng trưởng trồng iv ABSTRACT The thesis ”Reuse of food waste for producing foliar fertilizer”” has been carried out from November 2016 to July 2017 in Hutech lab The result showed that, from 40 to 150 kg food waste per one restaurant is produced in every day in Ho Chi Minh City Less than 30% of that is reused for livestock feed and more than 70% of food waste is sent to landfill The aim of the research is to produce foliar organic fertilizer from food waste by using unharmful bacteria (Bacillus subtilis and lactobacillus) fermentation Food waste has high percentage ofmoisture (> 79.39%) and C: Nratiois 30.43 which is suitable for producing of foliar fertilizer Anaerobic fermentation of food waste with Bacillus subtilis and Lactobacillus showedeffect in both N total and N formol The addition of Bacillus subtilisBDH4 or addition of Bacillus subtilis/Lactobacillus with ratio of 1:1 showed in both N total and N formol higher than without addition of Bacteria and addition of Emina (commercial product) The addition of Bacillus subtilis BDH4 of 10% (v/w) or 10% of Bacillus subtilis BDH4/lactobacillus with ratio of 1:1 showed both total Nitrogen and formol nitrogen that are higher than other ratio Their fermented solution showed no Salmonella and Coliform that satisfy the standards of organic fertilier This fertilizer enhanced the seed germination and plant growth v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CÁM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH x PHẦN MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU .4 1.1 TỔNG QUAN VỀ RÁC THẢI HỮU CƠ TỪ THỨC ĂN THỪA 1.1.1 Khái niệm rác thải hữu 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh rác thải hữu 1.1.3 Đặc điểm rác thải hữu 1.1.4 Rác thải cơm thừa 1.2 CÁC NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỨC ĂN THỪA 1.2.1 Tổng quan phân bón 1.2.2 Tổng quan phân bón vi sinh 1.2.3 Lịch sử phát triển Bacillus subtilis 14 1.2.4 Phânloại 15 1.2.5 Đặc điểm Bacillus subtilis 16 1.3 TỔNG QUAN VỀ VI KHUẨN LACTOBACILLUS SPP 26 1.3.1 Lịch sử nghiên cứu Lactobacillus spp .26 1.3.2 Phân loại Lactobacillus spp 26 1.3.3 Đặc điểm phân bố 27 1.3.4 Đặc điểm hình thái vi khuẩn Lactobacillus spp 27 1.3.5 Đặc điểm sinh trưởng vi khuẩn Lactobacillus spp .28 vi 1.3.6 Nhu cầu dinh dưỡng vi khuẩn Lactobacillus spp 28 1.3.7 Đặc điểm sinh hóa vi khuẩn Lactobacillus spp 33 1.3.8 Khả phân giải protein vi khuẩn Lactobacillus spp 33 1.3.9 Khả sinh chất kháng khuẩn đối kháng với vi khuẩn gây bệnh 33 1.3.10 Tình hình nghiên cứu sử dụng Lactobacillus bổ sung vào chế phẩm phân bón vi sinh hữu nông nghiệp 34 1.4 TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH LÊN MEN .34 1.4.1 Khái niệm 34 1.4.2 Phân loại sản phẩm lên men: 35 1.4.3 Các vi sinh vật tham gia trình lên men: 35 1.4.4 Quá trình lên men phòng thí nghiệm 37 1.5 TỔNG QUAN VỀ ĐẠM TỔNG 38 1.6 TỔNG QUAN VỀ AMINO ACID 38 CHƯƠNG VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 2.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU .40 2.1.1 Địa điểm nghiên cứu 40 2.1.2 Thời gian nghiên cứu .40 2.2 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 40 2.2.1 Nguồn mẫu .40 2.2.2 Dụng cụ thiết bị 41 2.2.3 Hóa chất mơi trường 41 2.3 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 45 2.3.1 Bố trí thí nghiệm chung 45 2.3.2 Bố trí thí nghiệm chi tiết 46 2.3.3 Tiến hành thí nghiệm .64 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 73 3.1 Tình hình thức ăn thừa thành phố Hồ Chí Minh .73 3.2 Đặc điểm nguồn thức ăn thừa 74 ‘N FORMOL NGAY 20’ The ANOVA Procedure Dependent Variable: Nformol Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F Model 55695937 11139187 166 37 < 0001 Error 12 00803469 00066956 Corrected Total 17 56499406 R-Square Coeff Var Root MSE Nformol Mean 985779 271574 Source DF CT 025876 490856 Anova SS Mean Square F Value Pr > F 55695937 11139187 166 37 < 0001 ‘N FORMOL NGAY 20’ The ANOVA Procedure ‘N FORMOL NGAY 20’ The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for Nformol Note: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate 01 Alpha 12 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 00067 Critical Value of t 05454 Least Significant Difference 0645 Means with the same letter are not significantly different t Grouping A Mean N CT 72800 CT2 A 71960 CT4 B 45267 CT1 41580 CT3 37707 CT5 25200 DC A B C B C C D ‘N FORMOL NGAY 25’ The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels Values CT CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 DC Number of Observations Read 18 Number of Observations Used 18 ‘N FORMOL NGAY 25’ The ANOVA Procedure Dependent Variable: Nformol Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F Model 68012871 13602574 142 02 < 0001 Error 12 01149344 00095779 Corrected Total 17 69162215 R-Square Coeff Var Root MSE Nformol Mean 983382 632850 Source DF CT 030948 549422 Anova SS Mean Square F Value Pr > F 68012871 13602574 142 02 < 0001 ‘N FORMOL NGAY 25’ The ANOVA Procedure ‘N FORMOL NGAY 25’ The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for Nformol Note: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate 01 Alpha 12 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 000958 05454 Critical Value of t Least Significant Difference 0772 Means with the same letter are not significantly different t Grouping A Mean N CT 81200 CT2 A A 79333 CT4 B 51333 CT1 B B 49467 CT3 C 40320 CT5 D 28000 DC ‘N FORMOL NGAY 30’ The ANOVA Procedure Class Level Information Class Levels Values CT CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 DC Number of Observations Read 18 Number of Observations Used 18 ‘N FORMOL NGAY 30’ The ANOVA Procedure Dependent Variable: Nformol Source DF Sum of Squares Mean Square F Value Pr > F Model 70992561 14198512 Error 12 02908509 00242376 Corrected Total 17 73901070 58 58 < 0001 R-Square Coeff Var Root MSE Nformol Mean 960643 185422 Source DF CT 049232 601456 Anova SS Mean Square F Value Pr > F 70992561 14198512 58 58 < 0001 ‘N FORMOL NGAY 30’ The ANOVA Procedure ‘N FORMOL NGAY 30’ The ANOVA Procedure t Tests (LSD) for Nformol Note: This test controls the Type I comparisonwise error rate, not the experimentwise error rate 01 Alpha 12 Error Degrees of Freedom Error Mean Square 002424 05454 Critical Value of t Least Significant Difference 1228 Means with the same letter are not significantly different t Grouping A Mean N CT 85867 CT4 A A 84933 CT2 B 57867 CT3 B B 54600 CT1 B B 47273 CT5 C 30333 DC PHỤ LỤC C: PHIẾU KHẢO SÁT PHIẾU KHẢO SÁT NHÀ HÀNG TẠI *** I Thông tin chung Tên nhà hàng: Địa chỉ: Số điện thoại liên lạc: Hoạt động từ năm: II Thông tin thức ăn thừa Thành phần thức ăn thừa có? Chiếm % a/< 20% b/20 - 30% Loại thức ăn Cơm   Cá   Thịt   Rau   Dầu mở   Thứ khác   Lượng cơm thừa nhà hàng xử lý lần? c/40 – 50% d/> 50%             a/1 Ngày b/ 2 Ngày c/ 1 Tuần d/ 2 Tuần Lượng cơm thừa cuối tuần nhà hàng thu là? a/ 50kg b/70kg c/90kg d/ Khác Lượng cơm thừa vào ngày lễ nhà hàng thu là? a/ 70kg b/90kg c/ 100kg d/ Khác Khoảng thời gian nhà hàng thu lượng cơm thừa? a/Sáng b/Trưa c/Chiều d/Tối Nhà hàng xử lý số lượng thức ăn thừa nào? a/Bán b/ Cho c/Dùng làm việc khác TP HCM, ngày……tháng……năm 2017 (Ký, ghi rõ họ tên) PHỤC LỤC D: CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT PHÁT SINH TẠI CÁC NHÀ HÀNG Ở TP.HCM (kg/ngày) Nhà hàng Âu Lạc Đỏ quận Nguồn phát sinh chất thải rắn chất thải nguy hại  Đối với chất thải rắn thông thường Nguồn phát sinh: Phát sinh từ hoạt động sơ chế nguyên liệu vào, sinh hoạt cá nhân hàng ngày công nhân viên thực khách Khối lượng: + Với tổng số nhân viên Nhà hàng 28 người, lượng phát sinh chất thải rắn trung bình nhân viên 0,5 kg/người/ngày Như số lượng chất thải rắn phát sinh nhân viên Nhà hàng ngày khoảng 14,0 kg + Lượng thực khách trung bình ngày khoảng 50 người, mức xả thải bình quân theo đầu người 0,1kg/người/ngày Như khối lượng rác sinh hoạt lượng khách Nhà hàng phát sinh khoảng kg/ngày + Lượng rác phát sinh trình sơ chế nguyên liệu phục vụ việc nấu nướng, phát sinh ngày khoảng 25 kg/ngày Như vậy, lượng rác phát sinh trung bình ngày Nhà hàng khoảng 44 kg/ngày + Thành phần, bao gồm: - Các hợp chất có nguồn gốc giấy từ loại bao gói đựng đồ ăn, thức uống; - Các hợp chất vô nhựa, thủy tinh, …; - Kim loại vỏ hộp, … - Các chất thải hữu như: rau, bún, thịt, cá,  Đối với chất thải nguy hại Phát sinh từ Nhà hàng Âu Lạc Đỏ Brazil gồm có bóng đèn huỳnh quang thải, Giẻ lau bị nhiễm thành phần nguy hại, Dầu nhớt bảo trì thải Trung tâm hội nghị tiệc cưới UNIQUE quận Tân Bình + Chất thải rắn thông thường sở phát sinh từ hoạt động sinh hoạt nhân viên khách; chất thải phát sinh từ nhà bếp; chất thải phát sinh sau thực khách dùng (thực phẩm dư thừa, vỏ lon đồ uống, chai nhựa, rác…) Khối lượng chất thải phát sinh không theo ngày, phụ thuộc vào số lượng thực khách đến dự tiệc, trung bình khối lượng chất thải rắn phát sinh trung tâm khoảng 200 kg/ngày + Chất thải rắn vỏ lon đồ uống, chai nhựa, giấy vụn…: khối lượng khoảng 50kg/ngày + Chất thải có thành phần hữu thức ăn dư, phần bỏ rau, củ, chế biến ăn: khối lượng khoảng 150kg/ngày + Chất thải nguy hại Trung tâm hoạt động kinh doanh tổ chức hội nghị, tiệc cưới nên chất thải nguy hại phát sinh gồm có: bóng đèn huỳnh quang thải; pin, ắc quy chì thải; dầu nhớt thải; giẻ lau, bao tay nhiễm thành phần nguy hại Danh mục khối lượng CTNH đăng ký phát sinh trung bình thể bảng sau: Danh mục khối lượng chất thải nguy hại STT Tên chất thải Trạng thái tồn Số lượng r n, lỏng, bùn kg/năm Mã CTNH Bóng đèn huỳnh quang thải Rắn 16 01 06 Pin, ắc quy chì thải Rắn 19 01 06 Dầu nhớt thải Lỏng 10 17 02 03 Rắn 18 02 01 Rắn 10 18 01 01 Giẻ lau, bao tay nhiễm thành phần nguy hại Bao bì mềm thải Tổng số lượng 32 Quán ăn Thuận Phát quận + Chất thải rắn thông thường sở phát sinh từ hoạt động sinh hoạt nhân viên khách; chất thải phát sinh từ nhà bếp; chất thải phát sinh sau thực khách dùng (thực phẩm dư thừa, vỏ lon đồ uống, chai nhựa, rác…) Khối lượng chất thải phát sinh không theo ngày, phụ thuộc vào số lượng thực khách đến quán, trung bình khối lượng chất thải rắn phát sinh quán khoảng 65 kg/ngày + Chất thải rắn vỏ lon đồ uống, chai nhựa, giấy vụn…: khoảng 15 kg/ngày + Chất thải có thành phần hữu thức ăn dư, phần bỏ rau, củ, chế biến ăn: 50 khoảng + Chất thải nguy hại Quán ăn hoạt động chế biến ẩm thực phục vụ nhu cầu ăn uống khách hàng Vì vậy, chất thải nguy hại phát sinh bao gồm bóng đèn huỳnh quang hỏng, ước tính khối lượng chất thải nguy hại phát sinh tối đa khoảng kg/năm Nhà hàng Hà Thành quận Tân Bình + Chất thải rắn thơng thường sở phát sinh từ hoạt động sinh hoạt nhân viên khách; chất thải phát sinh từ nhà bếp; chất thải phát sinh sau thực khách dùng (thực phẩm dư thừa, vỏ lon đồ uống, chai nhựa, rác…) Khối lượng chất thải phát sinh không theo ngày, phụ thuộc vào số lượng thực khách đến nhà hàng, trung bình khối lượng chất thải rắn phát sinh nhà hàng khoảng 80 kg/ngày + Chất thải rắn vỏ lon đồ uống, chai nhựa, giấy vụn…: 20kg/ngày VChất thải có thành phần hữu thức ăn dư, phần bỏ rau, củ, chế biến ăn: khoảng 60 kg/ngày + Chất thải nguy hại Nhà hàng hoạt động chế biến ẩm thực phục vụ nhu cầu ăn uống khách hàng Chất thải nguy hại phát sinh nhà hàng bao gồm bóng đèn huỳnh quang hỏng, ước tính khối lượng chất thải nguy hại phát sinh tối đa khoảng kg/năm ... thức ăn thừa thả từ nhà hàng Chỉ 30% thức ăn thừa thu gom để chăn ni lượng lại bỏ theo rác thải Mục tiêu đồ án tận dụng nguồn thức ăn thừa để sản xuất phân bón Kết nghiên cứu cho thấy, thức ăn. .. cơm thừa để sản xuất phân bón II- Nhiệm vụ nội dung:  Nhiệm vụ :Sử dụng nguồn thức ăn thừa từ nhà hàng dịch vụ ăn uống để sản xuất phân bón  Nội dung: - Nội dung 1: Đánh giá tiềm rác thải hữu thức. .. tiến hành nghiên cứu Tái sử dụng nguồn thức ăn thừa để sản xuất phân bón lá Lý chọn đề tài: Hằng năm, nước ta phải nhập phân bón từ nước để phục vụ sản xuất nông nghiệp Trong nguồn rác thải hữu