Xây dựng qui trình ủ phân compost từ phế phẩm cây thanh long ở huyện châu thành, tỉnhlong an

Mặt khác, trồng cây thanh long ở Long An hiện nay chủ yếu sử dụng phân bón hóa học, vì thế dư lượng các chất hóa học trong các loại phân này gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước v

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

XÂY DỰNG QUI TRÌNH Ủ PHÂN COMPOST TỪ

PHẾ PHẨM CÂY THANH LONG Ở HUYỆN CHÂU THÀNH, TỈNHLONG AN

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Thái Văn Nam Sinh viên thực hiện : Huỳnh Nhựt Trường MSSV: 1311090681 Lớp:13DMT03

TP Hồ Chí Minh, 2017

i

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG vi

MỞ ĐẦU 1

1.Đặt vấn đề 1

2.Tính cấp thiết của đề tài 1

3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

3.1 Đối tượng nghiên cứu 3

3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

4.Mục tiêu đề tài 3

5.Nội dung nghiên cứu 3

6.Phương pháp nghiên cứu 4

7.Tính mới của đề tài 5

8.Ý nghĩa của đề tài 5

8.1 Ý nghĩa thực tiễn 5

8.2 Ý nghĩa khoa học 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7

1.1 Tổng quan về Huyện Châu Thành, Tỉnh Long An 7

1.1.1 Khí hậu 7

1.1.2 Thuỷ văn 8

1.2 Tổng quan về cây thanh long 10

1.2.1 Cây thanh long 10

1.2.2 Thực trạng hoa và cành thanh long 11

1.3Giới thiệu về phân compost 11

1.3.1Định nghĩa compost 11

1.3.2 Thuận lợi và khó khăn khi sử dụng compost 12

1.3.3 Các yếu tố của quá trình ủ phân compost 13

1.4 Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình ủ compost 19

1.4.1 Phản ứng sinh hóa 19

1.4.2Phản ứng sinh học 20

ii

1.5 Các hình thức ủ compost 21

1.5.1 Phương pháp ủ theo luống dài và cấp khí bằng xáo trộn 21

1.5.2 Phương pháp ủ theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức 21

1.5.3 Phương pháp ủ trong thùng Container 22

1.6 Một số công nghệ chế biến phân hữu cơ điển hình 24

1.6.1 Hệ thống Composting Lemna 24

1.6.2 Công nghệ compost Steinmueller – Đức 25

1.7 Tổng quan về chế phẩm sinh học 25

1.7.1Các loại chế phẩm sinh học 25

1.7.2 Sinh vật thực hiện chuyển hóa compost 26

1.7.3 VSV thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost 27

1.8 Phương pháp sản xuất compost sử dụng giun quế 28

1.8.1 Giun quế 28

1.8.2 Đặc tính sinh lý của giun quế 28

1.8.3 Các mô hình nuôi giun quế 29

1.8.4 Yêu cầu về kỹ thuật 31

1.8.5 Sự sinh sản và phát triển 33

1.9Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 34

1.9.2 Nghiên cứu trong nước 34

1.10 Các thông số vận hành 37

1.11 Đánh giá chất lượng phân hữu cơ vi sinh 38

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42

2.1 Các nguyên vật liệu 42

2.2 Phương pháp nghiên cứu 43

2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 43

2.2.2 Phương pháp tổng hợp và biên hội tài liệu 44

2.2.3 Phương pháp khảo sát thực địa 44

2.2.4 Phương pháp điều tra xã hội học 44

2.2.5 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 45

2.2.6 Phương pháp so sánh đánh giá để chọn chế phẩm sinh học và trùn quế 45

iii

2.2.7 Phương pháp thực nghiệm khoa học 45

2.2.8 Phương pháp bố trí thí nghiệm 48

2.2.9 Phương pháp theo dõi, kiểm soát thí nghiệm và ghi nhận kết quả 50

2.2.10 Phương pháp phân tích mẫu 50

2.2.11 Phương pháp đánh giá 51

2.2.12 Phương pháp trồng thử nghiệm 51

2.2.13 Phương pháp phân tích và đánh giá 51

2.2.14 Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu 52

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53

3.1 Kết quả khảo sát 53

3.2 Khảo sát khả năng xử lí phế phẩm cây thanh long ở các mô hình thí nghiệm 54 3.2.1 Độ sụt lún 54

3.2.2 Độ ẩm 56

3.2.3 Độ pH 58

3.2.4 Nhiệt độ 60

3.2.5 Hàm lượng CHC 61

3.2.6 Hàm lượng C 64

3.2.7 Hàm lượng Nito 66

3.2.8 Hàm lượng P, K 68

3.3Kết quả 68

3.4 Trồng thử nghiệm trên cây ngắn ngày 70

3.4 Đề xuất mô hình 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

v

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Sự biến đổi của pH theo thời gian trong quá trình sản xuất Compost 16

Hình 1 2 Biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và không khí 17

Hình 1.3 Mô hình nuôi giun quế của thùng rác sinh học 35

Hình 1.3 Kết quả sau ủ của công ty 36

Hình 2.1 Sơ đồ thực hiện 43

Hình 2.2 Cành và hoa được bỏ ngay tại vườn 44

Hình 2.3 Thùng xốp được đục lỗ(A) và lót lưới(B) 46

Hình 2.4 Cành, hoa được cắt nhỏ và chia thành các phần nhỏ 46

Hình 2.5 Các mô hình dùng để xử lý cành và hoa thanh long 47

Hình 2.6 Các mô hình bắt đầu làm( A ) và sau khi bố trí xong( B ) 48

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn độ sụt giảm thể tích 55

Hình 3.2 Đồ thị dao động độ ẩm trong các mô hình 56

Hình 3.3 Đồ thị dao động pH trong các mô hình 59

Hình 3.4 Đồ thị biến thiên nhiệt độ trong các mô hình 61

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn độ suy giảm CHC trong các mô hình 62

Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn độ suy giảm hàm lượng C trong các mô hình 64

Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn độ suy giảm hàm lượng N trong các mô hình 66

Hình 3.8 Mẫu phân sau khi ủ của các mô hình 68

Hình 3.9 Khi gieo hạt giống cây rau muống vào các mẫu phân 70

Hình 3.10 Kết quả sau 7 ngày gieo hạt 71

Hình 3.11 Qui trình ủ compost kết hợp phế phẩm và giun 72

Hình 3.12 Mô hình xây dựng cho mô hình chế phẩm + giun 74

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.2 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí 23

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 562 – 2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn ban hành 39

Bảng 2.1 Đánh số thứ tự vào các mô hình 49

Bảng 2.2 Bố trí các mô hình theo ngẫu nhiên 50

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát 53

Bảng 3.2 Kết quả theo tỷ lệ 53

Bảng 3.3 Giá trị trung bình của các mô hình 54

Bảng 3.4 Độ ẩm trung bình của 3 mô hình 56

Bảng 3.5 Độ pH trung bình của các mô hình 58

Bảng 3.6 Nhiệt độ trung bình của các mô hình 60

Bảng 3.7 Hàm lượng CHC trung bình của các mô hình 62

Bảng 3.8 Hàm lượng C trung bình cúa các mô hình 64

Bảng 3.9 Hàm lượng C( % ) tại các thời điểm xử lý của các mô hình 65

Bảng 3.10 Hàm Lượng Nito trung bình của các mô hình 66

Bảng 3.11 Hàm lượng N(%) tại các thời điểm xử lý của các mô hình 67

Bảng 3.12Chỉ tiêu Photpho và Kali 68

Bảng 3.13 Bảng tổng hợp kết quả khảo sát của compost sau ủ 69

1

MỞ ĐẦU

1.Đặt vấn đề

Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, ngành nông nghiệp cũng đã

có những thay đổi rất đáng kể Nhiều máy móc tiên tiến, công nghệ trồng trọt, giống mới ra đời, đã đáp ứng kịp với những nhu cầu ngày càng cao Việt Nam là nước nông nghiệp nên phân bón và giống có thể xem là 2 yếu tố có tính quyết định đến năng suất và chất lượng Nhiều nơi, do sử dụng quá mức cần thiết các loại phân bón

và thuốc trừ sâu hoá học làm cho đất canh tác bị bạc màu đi rất nhanh chóng…Huyện Châu Thành, tỉnh Long An vùng đất nơi ngày xưa chỉ tập trung phát triển nông nghiệp theo cây lúa thì bây giờ với sự phát triển theo hướng chuyển đổi cây trồng vật nuôi để phát triển kinh tế bền vững Cây thanh long được trồng thay cho lúa và đã đem lại nguồn thu nhập ổn định hơn cây lúa nước và góp phần vào phát triển kinh tế ở cho tỉnh Long An Không chỉ sản lượng trái tạo ra lớn mà lượng phế phẩm từ cây thanh long cũng rất lớn chưa được xử lí được người dân vứt bỏ tại vườn gây ô nhiễm nguồn nước và tạo mầm móng bệnh gây bệnh lại cho cây thanh long Mặt khác, trồng cây thanh long ở Long An hiện nay chủ yếu sử dụng phân bón hóa học, vì thế dư lượng các chất hóa học trong các loại phân này gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước và ảnh hưởng nhiều đến sinh vật cũng như con người

2.Tính cấp thiết của đề tài

Để trả lại độ phì nhiêu cho đất biện pháp cấp thiết đó là sử dụng sản phẩm phân hữu cơ chế biến từ các nguồn khác nhau, đây chính là giải pháp hay nhất hiện nay có thể giải quyết được các vấn đề trên Phân bón hữu cơ dựa vào các chủng vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông nghiệp Tạo ra sinh khối, sinh khối này rất tốt cho cây cũng như cho đất, giúp cải tạo làm đất tơi xốp Mặt khác với mức sống trung bình của một người nông dân

2

hiện nay không thể dùng các loại phân bón cho cây trồng với giá cả cao như vậy, sự

ra đời của phân hữu cơ đã đáp ứng được mong muốn của người nông dân, vừa tăng năng suất lại hợp túi tiền Dùng phân hữu cơ có thể thay thế được từ 50 – 100 % lượng phân đạm hóa học (tùy từng loại cây trồng bón phân vi sinh có thể tiết kiệm được nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun và lượng thuốc bảo vệ thực vật) do bón phân hữu cơ nên sản phẩm rất an toàn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh làm cho đất tơi xốp hơn Hiện nay diện tích trồng thanh long ở huyện Châu Thành (Long An) là 7000ha trong đó

có 3300 ha thanh long ruột đỏ, còn lại là thanh long ruột trắng Mỗi một ha thanh long trồng được: Ruột trắng trung bình khoảng 1300 trụ Ruột đỏ trung bình khoảng

1375 trụ Mỗi một trụ trung bình chu kì ra hoa sau khi bỏ hoa nở là từ 2- 3kg hoa/trụ/một kì ra hoa vậy: Ruột đỏ sẽ là 4125kg hoa/ha Ruột trắng là khoảng 3900kg hoa /ha/ một kì ra hoa Lượng dây thải bỏ của 1 ha là khoảng 1200kg trên 1 lần tỉa cành Một năm cây thanh long có thể cho ra hoa tạo quả từ 5 – 8 lần/năm Hiện nay, các mô hình thử nghiệm giun quế để xử lý nguồn thải bỏ từ cành thanh long được nhân dân ở Bình Thuận áp dụng Hiện tại, huyện Châu Thành, tỉnh Long

An hiện nay chưa có mô hình áp dụng để xử lí cành và hoa thanh long bằng mô hình ủ compost Vì vậy tiềm năng của việc chế biến hoa và cành thanh long thành phân compost ở huyện Châu Thành, tỉnh Long An là rất lớn

Chính vì những lí do trên việc nghiên cứu ”Xây dựng qui trình ủ phân compost

từ phế phẩm cây thanh long ở huyện Châu Thành tỉnh Long An “ là hết sức cần

thiết Đề xuất qui trình chất lượng ủ sẽ kết hợp chế phẩm và giun quế sẽ tốt hơn và

ủ làm thí nghiệm khảo sát quá trình ủ sẽ gồm các mô hình: chế phẩm, giun quế, kết hợp giun quế và chế phẩm Mô hình đối chứng của cành và hoa thanh long sẽ được thực hiện cùng lúc để so sánh đánh giá với 3 mô hình

3

3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Hoa và cành cây thanh long ở huyện Châu Thành, tỉnh Long An

- Giun Quế và chế phẩm sinh học EMUNIV

 Xây dựng qui trình ủ phân compost cho phế phẩm cây thanh long (cành, hoa)

5.Nội dung nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu cần thực hiện những nội dung chính như sau:

Nội dung 1: Thu thập tài liệu liên quan, khảo sát thực địa:

- Thu thập dữ liệu từ trạm khuyến nông huyện

- Khảo sát thực tế tại vườn thanh long

- Thu thập các dữ liệu nghiên cứu liên quan về thành phần có trong cành và hoa thanh long

- Lấy mẫu về phân tích tại phòng thí nghiệm

Nội dung 2: Khảo sát quá trình xử lý các phế phẩm cây thanh long bởi các tác nhân (chế phẩm sinh học, giun quế, kết hợp chế phẩm và giun quế)

- Đánh giá các thành phần dinh dưỡng thuận lợi cho quá trình ủ compost

4

- Thu thập tài liệu về các loại chế phẩm sinh học và tài liệu về trùng quế

- Đánh giá và lựa chọn chế phẩm sinh học

- Đánh giá các thông số ảnh hưởng trong quá trình ủ phân compost

- Thu thập tài liệu và lên ý tưởng xây dựng mô hình thử nghiệm

- Tính toán và chọn nguyên vật liệu cho quá trình ủ

- Khảo sát và ghi nhận kết quả

Nội dung 3: Phân tích và đánh giá chất lượng phân sau ủ

- Phân tích thành phần về dinh dưỡng, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ

- Trồng thử nghiệm trên cây ngắn ngày

Nội dung 4: Nghiên cứu đề xuất quá trình ủ

- Sau khi có kết quả của các chỉ tiêu được phân tích và đánh giá, kết hợp với kết quả trồng thử nghiệm trên cây ngắn ngày sẽ chọn mô hình có hiệu quả

nhất dể xây dựng qui trình và mô hình tại địa phương

6.Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp tổng hợp và biên hội tài liệu: thu thập tài liệu số liệu có chọn lọc, phân tích và tổng hợp các tài liệu, tư liệu, thông tin liên quan đến hoa và cành thanh long

 Phương pháp khảo sát thực địa: chụp hình, ghi chép thông tin sơ bộ ban đầu

 Phương pháp điều tra xã hội học: chọn các hộ gia đình có vườn để điều tra

về khả năng sử dụng hoa thanh long

 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu:

- Phương pháp lấy mẫu: số lượng mẫu cần lấy, địa điểm và vị trí lấy mẫu, tần suất lấy mẫu, phương pháp lấy mẫu

- Phương pháp so sánh đánh giá để lựa chọn chế phẩm sinh học

- Phương pháp thực nghiệm khoa học: bắt đầu ủ phân compost, ghi chép các thông số

 Phương pháp quan sát: quan sát các thay đổi trong khi ủ phân

5

 Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả sau quá trình ủ phân compost

 Cụ thể các phương pháp này đã được trình bày ở chương 2

7.Tính mới của đề tài

Nghiên cứu để xây dựng một qui trình ủ compost hoàn thiện Tận dụng nguồn nguyên liệu phế phẩm nông nghiệp được xem là bỏ đi của địa phương làm nguồn phân bón sạch cho cây trồng, giúp cải thiện môi trường đất, tránh ô nhiễm môi trường và mầm bệnh từ phế phẩm Tính mới của đề tài là đánh giá được hiệu quả của quá trình kết hợp giữa chế phẩm sinh học và trùn quế trong ủ compost phế phẩm cây thanh long

8.Ý nghĩa của đề tài

8.1 Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài có tính thực tiễn cao dựa vào những tài liệu có sẵn về quá trình lên men hiếu khí chất thải có nguồn gốc hữu cơ,theo dõi liên tục các chỉ tiêu về nhiệt

độ, độ ẩm, pH, hàm lượng Cacbon, Nitơ ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost

Để xây dựng mô hình ủ compost từ hoa, cành thanh long Tạo nguồn phân bón cho cây trồng cải thiện cho đất tránh bị chai cứng do thói quen sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật, hạn chế được bệnh cho cây thanh long và hạn chế ô nhiễm môi trường

6

 Nghiên cứu, đề xuất được qui trình hoàn thiện tạo ra một nguồn phân bón sạch và hạn chế sử dụng phân bón hóa học

7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Tổng quan về Huyện Châu Thành, Tỉnh Long An [21]

Châu Thành là một huyện nhỏ nằm ở phía nam của tỉnh Long An Châu

Thành là nơi hai sông Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây gặp nhau Hợp lưu của hai sông này chảy qua địa phận của xã Thuận Mỹ và Thanh Vĩnh Đông trước khi chảy xuống Gò Công để ra biển

Huyện Châu Thành giáp ranh thành phố Tân An, cách trung tâm thành phố

12 km, cách thành phố Hồ Chí Minh 52 km theo tuyến Quốc lộ 1A và 42 km theo tuyến Quốc lộ 50

1.1.1 Khí hậu [21]

Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, mỗi năm có 2 mùa rõ rệt Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, lượng mưa bình quân từ 1.350 - 1.800 mm/ năm Mùa khô từ

vào khoảng 2.350 - 2.500 giờ/năm Bình quân 6 - 7 giờ/ngày Độ ẩm trung bình từ

87 % - 89 % Tốc độ gió trung bình 2,8 m/s, lớn nhất 3,8 m/s

Huyện Châu Thành nằm trong vùng Đồng bằng sông Cửu Long nên có ưu

chịu ảnh hưởng của lũ lụt nên thuận lợi trong việc đa dạng hoá cây trồng, thâm canh tăng vụ

8

1.1.2 Thuỷ văn

Các kênh Hòa Phú, rạch Bà Lý, kênh Chiến Lược, kênh 30/4, sông Vĩnh Công tiếp nhận nước ngọt từ hệ thống rạch Bảo Định và kênh Chợ Gạo, chất lượng nước khá tốt nhưng lưu lượng bị hạn chế

Châu Thành cũng như các huyện phía nam của tỉnh ít chịu ảnh hưởng của mùa lũ, vào những tháng mưa tập trung (tháng 10, 11) gặp triều cường thì lũ lụt mới xảy ra, thời gian ngắn và mức độ ảnh hưởng không lớn, các xã ven sông như Thanh Phú Long, Thuận Mỹ, Thanh Vĩnh Đông nền địa hình thấp (từ 0,5 - 0,8m, hệ Hòn Dấu) nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của triều cường trong mùa lũ, các xã có nền địa hình cao như Hòa Phú, Vĩnh Công (từ 1,0 - 1,4 m, hệ Hòn Dấu) ít bị ảnh hưởng Đặc điểm địa hình của huyện Châu Thành là dốc thoai thoải theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, cao ở đầu nguồn nước ngọt và thấp ở cuối nguồn Huyện Châu Thành

đã có hệ thống đê bao nên đã ngăn được lũ Ngập lũ cũng có tác dụng tích cực là đưa nhiều thuỷ sinh vật vào đồng ruộng, rửa mặn xổ phèn vào tạo phù sa cho đất Vì vậy, dọc theo đê bao cần có cống điều tiết để kiểm soát mức ngập và thời gian ngập

Nước mặn Biển Đông qua sông Soài Rạp - Vàm Cỏ dẫn sâu vào nội đồng theo 2 hướng chính là sông Vàm Cỏ Tây ở phía bắc và sông Tra ở phía nam Do xu hướng mực nước biển dâng cao nên xâm nhập mặn cũng có xu hướng tăng nhanh

về hàm lượng và thời gian nhiễm mặn Do các huyện, thị xã phía Bắc vùng Đồng Tháp Mười như thị xã Kiến Tường, Vĩnh Hưng, Mộc Hoá, Tân Thạnh, Thạnh Hoá

sử dụng nguồn nước ngọt ngày càng tăng nên độ nhiễm mặn có xu hướng ngày càng tăng [21]

Sông Vàm Cỏ Tây: nước sông bị xâm nhập mặn từ tháng 1 đến tháng 2, hàm lượng mặn 2g/l, từ tháng 3 đến tháng 5, hàm lượng mặn 4 g/l

Sông Vàm Cỏ và sông Tra gần Biển hơn nên độ nhiễm mặn cũng cao hơn, khoảng 4g/l, thời gian nhiễm mặn kéo dài 6 - 7 tháng/năm

Huyện Châu Thành đã có hệ thống cống ngăn mặn và điều tiết nước, cần tiếp tục nạo vét kênh, rạch dẫn nước ngọt, bố trí cơ cấu cây trồng, mùa vụ hợp lý để né mặn [21]

9

1.1.3 Địa hình - địa chất [21]

Các xã vùng Thượng có địa hình cao như Long Trì, An Lục Long, Hiệp Thạnh, Vĩnh Công, Hòa Phú nền mặt ruộng cao từ 1,0 - 1,4m Các xã vùng Hạ như Thanh Vĩnh Đông, Thuận Mỹ, Phú Ngãi Trị, Phước Tân Hưng, Bình Quới

nền mặt ruộng từ 0,5 - 0,8m, riêng xã Thuận Mỹ có gò cao nằm ở bến đò Thuận

Mỹ - Cần Đước, đỉnh gò cao 2,2m

Cao độ trung bình toàn Huyện từ 0,8 - 1,2m, cao ở phía đầu nguồn nước ngọt, thấp cuối nguồn, thuận lợi cho công việc dẫn nước ngọt vào đồng ruộng nhưng thấp về cuối sông nên nước mặn cũng dễ xâm nhập

Huyện Châu Thành có 4 nhóm đất:

 Đất phù sa: diện tích 7.958 ha, chiếm tỷ lệ 53,4%, bao gồm đất phù sa sông

Vàm Cỏ có tầng loang lỗ đỏ vàng (chiếm 21%, diện tích 1.650 ha) và đất phù

sa sông Cửu Long có tầng loang lỗ đỏ vàng (chiếm 79%, diện tích 6.308 ha)

Phân bố khá tập trung ở các xã Hòa Phú, Vĩnh Công, Hiệp Thạnh, Dương Xuân Hội, Long Trì, An Lục Long và thị trấn Tầm Vu Đất phù sa có độ

pHH20 = 4,5 - 5,5, mùn tầng mặt từ khá đến giàu đạm tổng số từ 0,14 - 0,22, nhiều dinh dưỡng nên canh tác lúa được 2 - 3 vụ/năm

 Đất mặn: chiếm tỷ lệ 8,09%, diện tích 1.218 ha, bao gồm nhóm đất ít mặn

276 ha (chiếm 23%) và nhóm đất mặn 942 ha (chiếm 77%) Phân bố ở các xã

ven sông như Thuận Mỹ, Thanh Vĩnh Đông, một phần Thanh Vĩnh Long và rãi rác ngoài đê của các xã Bình Qưới, Phú Ngãi Trị Đất mặn thích hợp với

nuôi trồng thủy sản hơn là canh tác lúa

 Đất phèn: chiếm tỷ lệ 9,16%, diện tích 1.378 ha Phân bố ở các xã ven sông

Vàm Cỏ và Vàm Cỏ Tây, xa nguồn nước ngọt nên trồng trọt gặp nhiều khó

khăn, muốn canh tác lúa 2 - 3 vụ cần có hệ thống thủy nông hoàn chỉnh, tháu chua rửa phèn, kết hợp với việc sử dụng giống, phân bón, bố trí mùa vụ hợp

lý và kỹ thuật canh tác tốt

10

 Đất líp (đất xáo trộn): Chiếm tỷ lệ 24,92%, diện tích 3.7514 ha Phân bố

hầu như khắp các xã Đất líp hiện dùng làm đất ở, xây dựng cơ bản, trồng cây lâu năm, cây ăn quả, chủ yếu là cây thanh long, dừa, mãng cầu

1.2 Tổng quan về cây thanh long

1.2.1 Cây thanh long

Thanh long một loài cây được trồng chủ yếu để lấy quả và cũng là tên của một vài chi của họ xương rồng Thanh Long là loài thực vật bản địa tại México, các nước Trung Mỹ và Nam Mỹ Hiện nay, loài cây này cũng được trồng ở các nước trong khu vực Đông Nam Á như Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, Philippines, Indonesia (đặc biệt là ở miền tây đảo Java); miền nam Trung Quốc, Đài Loan và một số khu vực khác [20]

Tên khoa học:

Quả của thanh long có ba loại, tất cả đều có vỏ giống như da và có một chút lá Chúng có tên gọi khoa học như sau:

 Hylocereus undatus thuộc chi Hylocereus, ruột trắng với vỏ hồng hay đỏ

 Hylocereus polyrhizus thuộc chi Hylocereus, ruột đỏ với vỏ hồng hay đỏ

 Hylocereus megalanthus trước đây được coi là thuộc chi Selenicereus, ruột

trắng với vỏ vàng [20]

Loại ruột trắng vỏ hồng hay đỏ được trồng rộng rãi ở các tỉnh như Bình Thuận, Long An, Tiền Giang v.v Loại ruột đỏ vỏ đỏ được nghiên cứu và lai tạo bởi Viện Cây Ăn Quả Miền Nam SOFRI (ấp Đông, xã Long Định,huyện Châu Thành,tỉnh Tiền Giang) hiện nay đã được trồng rộng rãi và phổ biến khắp các tỉnh tập trung ở Bình Thuận, Tiền Giang, Long An, Bên cạnh đó hiện nay giống thanh long ruột tím hồng cũng được nghiên cứu và lai tạo bởi Viện Cây Ăn Quả Miền Nam cũng đã được đưa vào trồng đại trà [8,20]

11

1.2.2 Thực trạng hoa và cành thanh long

Long an là vùng đất rộng lớn giàu tiềm năng phát triển nông nghiệp với nhiều loại cây khác nhau, đất đai ở đây phù hợp với trồng cây nông nghiệp và cây ăn quả Nhưng do các yếu tố tự nhiên, sự khai thác không đúng kỹ thuật của con người nên

đã làm suy thoái sức sản xuất của đất, mà trước hết làm sụt giảm hàm lượng chất hữu cơ của đất, sau đó là độ phì, cấu trúc đất cũng bị sụt giảm theo Thực tế sản xuất đã khẳng định vai trò thiết yếu phân hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững Hoa thanh long sau khi nở, cành thanh long sẽ bị bỏ ngay gốc hay cho xuống mương nước trực tiếp tại vườn, không qua sử lí nên quá trình phân hủy sẽ là mấm móng bệnh trở lại cho cây thanh long hay làm cho môi trường ở đây bị ô nhiễm Phần lớn nông dân trồng thanh long ở Bình Thuận, Long An, Tiền Giang sử dụng phân bón hóa học thiếu phân hữu cơ làm cho đất trồng thanh long bị chai cứng thoái hóa vi sinh vật đất bị suy giảm hoặc sử dụng phân bón hữu cơ với giá cao để bón cho thanh long không có hiệu quả kinh tế trong khi đó hằng năm có khoảng trên 100.000 tấn hoa và cành thanh long thải bỏ, đây là nguồn hữu cơ dồi dào để sử dụng làm phân compost

Phần lớn lượng hoa và cành thải bỏ trực tiếp tại vườn làm cho nước có mùi hôi thôi gây ô nhiễm nguồn nước Một phần các hộ có chăn nuôi giá súc thì người ta sử dụng cành làm thức ăn cho dê, bò…

1.3Giới thiệu về phân compost

1.3.1Định nghĩa compost

Phân hữu cơ (hay còn gọi là compost) là các chất hữu cơ đã được phân hủy

và tái chế thành một loại phân bón để cải tạo đất Phân hữu cơ là một thành phần quan trọng trong nền nông nghiệp hữu cơ[1]

Ủ compost được hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất thải hữu cơ dễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định dưới sự tác động và kiểm soát của con người, sản phẩm giống như mùn được gọi là compost Quá trình diễn ra chủ

12

yếu giống như phân hủy trong tự nhiên, nhưng được tăng cường và tăng tốc bởi tối

ưu hóa các điều kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật

Theo cách đơn giản, quá trình ủ được hiểu đơn giản là làm ẩm một phần chất hữu cơ hay còn gọi là chất thải màu xanh (như lá, chất thải thực phẩm) và chờ đợi cho các vật liệu bị phá hủy thành mùn sau một thời gian vài tuần hoặc vài tháng Hiện nay, ủ phân là một phương pháp gồm nhiều bước, các quy trình được giám sát chặt chẽ với các thông số đầu vào được kiểm tra như nước, không khí, carbon và vật liệu giàu nitơ Quá trình phân hủy được hỗ trợ bởi việc nghiền nhỏ các thực vật thô, thêm nước và đảm bảo thông khí thích hợp bằng cách thường xuyên xáo trộn Giun

và nấm tiếp tục hỗ trợ phá hủy các vật liệu Vi khuẩn cần oxy để phát triển (vi khuẩn hiếu khí) và nấm quản lý các quá trình hóa học bằng cách kiểm soát các đầu vào như nhiệt, khí carbon dioxide và amoni Amoni (NH4) là dạng nitơ được sử dụng bởi các nhà máy Khi amoni có sẵn không được sử dụng bởi các nhà máy nó tiếp tục được chuyển đổi do vi khuẩn, tạo thành nitrat (NO3) thông qua quá trình nitrat hóa[1]

Phân hữu cơ rất giàu chất dinh dưỡng Nó được sử dụng trong các khu vườn, cảnh quan, vườn cây và nông nghiệp Các phân hữu cơ có lợi cho đất bằng nhiều cách, bao gồm như là điều hòa đất, làm phân bón, bổ sung các chất mùn quan trọng hoặc axit humic, và như là một loại thuốc trừ sâu tự nhiên cho đất

1.3.2 Thuận lợi và khó khăn khi sử dụng compost

Ở các nước đang phát triển, những trở ngại có liên quan đến kinh tế, kỹ thuật

và nguồn nhân lực có đủ trình độ chuyên môn làm thu hẹp cơ hội lựa chọn giải pháp quản lý, xử lý, thải bỏ chất rắn chấp nhận được Những giải pháp có thể bao gồm: tái sinh tái chế, giảm thiểu, sản xuất compost, thiêu đốt và chôn lấp chất thải rắn Sản xuất compost là giải pháp và có một vài ngoại lệ, thích hợp nhất cho nguồn nguyên liệu hạn chế nhưng có sẵn ở các nước đang phát triển Một đặc điểm làm cho sản xuất compost đặc biệt phù hợp là khả năng thích nghi cao với nhiều tình huống khác nhau, một phần bởi vì những yêu cầu cần thiết cho quá trình sản xuất compost có thể linh động thay đổi [1]

1.3.3 Các yếu tố của quá trình ủ phân compost

Ngoài sự có mặt của những sinh vật cần thiết, những yếu tố chính ảnh hưởng lên quá trình sản xuất compost có thể được nhóm thành 03 nhóm chính là: nhóm những yếu tố dinh dưỡng, môi trường và vận hành Tầm quan trọng tương đối của mỗi một loại yếu tố được xác định bằng quan hệ của nó đối với sự sinh trưởng và hoạt động của những sinh vật chủ yếu trong quá trình Những sinh vật quan trọng này quyết định tốc độ và quy mô của việc sản xuất ra sản phẩm compost, bởi vì chúng có hệ enzym phức tạp để cho phép chúng tấn công, phân giải, và sử dụng chất hữu cơ trong rác thải tươi (thô) Những sinh vật khác chỉ có thể sử dụng những sản phẩm đã bị phân hủy (sản phẩm trung gian)

Nguồn dinh dưỡng nhất định trong chất thải chỉ được các vi khuẩn sử dụng nếu có sẵn tính “có sẵn” thể hiện dưới 2 mặt – gọi là hoá học và vật lý Một chất dinh dưỡng được gọi là “có sẵn” về mặt hóa học đối với 1 loại VK hoặc 1 nhóm VK nếu nó là 1 phần của phân tử cho phép dễ dàng bị 1 loại hay nhiều loại VK tấn công Thông thường sự tấn công có nghĩa là sự bẻ gãy chất hữu cơ hay phân hủy, được thực hiện bởi enzym mà VK có hoặc có khả năng tổng hợp Tính “có sẵn” về mặt vật lý có nghĩa là khả năng VK có thể tiếp cận Nó phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng hoặc thể tích trên diện tích bề mặt hạt rác thải, những đại lượng này phụ thuộc vào kích cỡ hạt chất thải

14

1.3.3.1Nguyên tố đa lượng và vi lượng

Những chất dinh dưỡng có thể được phân thành 2 loại: “đa lượng” và

“vi lượng” Các nguyên tố đa lượng bao gồm: C, N, P, Ca và K Tuy nhiên, hàm lượng Ca và K cần thiết thì thấp hơn nhiều so với C, N và P Bởi vì chúng chỉ cần hiện diện với hàm lượng “vết”, chúng thường được gọi là “nguyên tố vết không thể thiếu” Trong thực tế, hầu hết chúng trở nên độc nếu nồng độ vượt quá vết Nằm trong số những nguyên tố vết không thể thiếu còn có Mg, Mn, Co, Fe, S Hầu hết những nguyên tố dạng vết có vai trò trong việc trao đổi tế bào chất Cơ chất là nguồn gốc cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượng cần thiết Cho

dù có sự bất ổn định trong quá trình hoạt động, nhưng trong thực tế, muốn có lợi ích bắt buộc phần lớn hoặc tất cả cơ chất của quá trình sản xuất compost phải là chất thải Sự bất ổn định được đề cập đến ở đây có nguyên nhân là do giữa các nguyên liệu khác nhau có những dị biệt về sự “sẵn có”1 số chất dinh dưỡng đối với vi khuẩn Những dị biệt về sự “sẵn có”, đến lượt nó, lại phụ thuộc vào sự chênh lệch

độ bền giữa các phân tử hữu cơ trước sự tấn công của vi khuẩn Sự chênh lệch độ bền là nguyên nhân dẫn tới những khác biệt về tốc độ quá trình

1.3.3.2 Tỷ lệ Cacbon:Nitơ (carbon/nitơ)

Tỷ lệ C/N là hệ số dinh dưỡng chính Dựa trên nhu cầu carbon và nitơ tương đối cho sự phát triển của tế bào, tỷ lệ trên lý thuyết là 25:1 Tỷ lệ này nhấn mạnh chủ yếu vào lượng carbon; bởi vì trong sự trao đổi chất của vi khuẩn và tổng hợp tế bào chất, lượng Carbon được sử dụng nhiều hơn Nitơ Theo đó, lượng C không chỉ được sử dụng trong sự hình thành thành tế bào hay màng tế bào, chất nguyên sinh,

và tổng hợp các sản phẩm để lưu trữ, mà phần lớn chúng được ôxy hóa tạo ra CO2 trong quá trình trao đổi chất Ngược lại, N chỉ được sử dụng như 1 chất dinh dưỡng, được gọi là thành phần thiết yếu của nguyên sinh chất Do đó, quá trình chuyển hóa cần nhiều C hơn so với N Trong quản lý chất thải, tỷ lệ C:N biến động rất lớn Nói

mạnh ở chỗ “có sẵn”) Trong thực tiễn sản xuất compost, tỷ lệ này vào khoảng 20:1

không thuận lợi, cao có thể được hạ thấp xuống bằng cách bổ sung thêm chất thải

có nhiều nitơ vào nguyên liệu đầu vào Nếu khả năng kinh tế cho phép, có thể hạ tỷ

lệ C:N bằng cách thêm phân bón N hóa học, như phân urê, hay amôni sunphát (NH4)2SO4 Trái lại, chất thải có nhiều C có thể được sử dụng để nâng tỷ lệ C:N thấp Nồng độ N và tỷ lệ C:N trong các loại rác thải và chất thải khác nhau

Phân tích C và N:

Trong những phương pháp phân tích hữu ích để xác định lượng N, phương pháp Kjeldahl tiêu chuẩn vẫn luôn là phương pháp vừa thực tiễn vừa có chất lượng

1.3.3.3 Những yếu tố môi trường

Những yếu tố môi trường chủyếu ảnh hưởng đến quá trình sản xuất compost

là nhiệt độ, nồng độ pH, độ ẩm, và độ thông khí Ý nghĩa của các yếu tố môi trường đối với quá trình sản xuất compost là chúng – có thể là từng yêu tố hoặc nhiều yếu

tố kết hợp lại - quyết định tốc độ và mức độ phân hủy Theo đó, tốc độ và mức độ phân hủy tương ứng với mức độ trong đó mỗi yếu tố dinh dưỡng và yếu tố môi trường đều tiến dần tới sự tối ưu Nếu khiếm khuyết một yếu tố bất kỳ nào đó sẽ hạn chế tốc độ và mức độ phân hủy – có thể nói một cách khác, yếu tố bị khiếm khuyết chính là yếu tố làm hạn chế quá trình Cần hết sức lưu tâm ghi nhớ rằng yếu tố cuối cùng làm hạn chế quá trình sản xuất compost là yếu tố tạo nên các quần thể vi sinh vật khác nhau thuộc về di truyền

1.3.3.4 Nhiệt độ

sản xuất compost ở khoảng nhiệt độ thermophilic và mesophilic trong việc sản xuất

compost hầu như sẽ bị ảnh hưởng xấu 1 cách nghiêm trọng Lý do là vi sinh vật

trong khoảng nhiệt độ thermophilic, nếu không chúng sẽ rơi vào giai đoạn nghỉ hoăc chết Vì vậy phương pháp sản xuất compost hiện nay sử dụng quy trình vận hành được thiết kế tránh nhiệt độ cao hơn 60oC[1,13]

bệnh và cỏ dại Quá trình compost sẽ diễn ra dài hay ngắn tùy vào loại chất thải hữu

cơ đem đi ủ Trong suốt quá trình ủ cần phải theo dõi nhiệt độ một cách thường xuyên Đối với nhiệt độ khi ủ hoa và cành thanh long cần tạo đống ủ cao để tạo nhiệt độ cao lên và có trùm bạt phủ để cho quá trình ủ phân được diễn ra theo đúng qui trình

1.3.3.5 Độ pH

Hình 1 1 Sự biến đổi của pH theo thời gian trong quá trình sản xuất Compost

17

Độ pH của khối ủ thông thường thay đổi theo thời gian Vào giai đoạn đầu của quá trình sản xuất compost, độ pH thường bị giảm xuống, tuy nhiên chẳng bao lâu sau nó bất đầu tăng lên đến pH cao như pH = 9

Ban đầu pH giảm xuống là do những phản ứng tạo thành acid hữu cơ, những acid này sẽ đóng vai trò là cơ chất cho quần thể VSV kế tiếp

Độ pH sau đó tăng lên tương ứng với việc VSV sử dụng những acid vừa sinh

ra trong giai đoạn trước Bởi vì độ pH tối thiểu trong giai đoạn giảm xuống ban đầu không gây ức chế đối với hầu hết các loài VSV, không cần thiết phải có chất đệm

và nếu có thậm chí nó có thể còn gây hệ quả bất lợi

1.3.3.6 Yếu tố độ ẩm

Hình 1 2 Biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và không khí

Một đặc điểm quan trọng của việc sản xuất compost từ rác thải đô thị là mối quan hệ mật thiết giữa độ ẩm và sự thông khí, đặc biệt là trong quá trình sản xuất

18

compost theo phương pháp đánh luống (windrow composting) Cơ sở của mối quan

hệ này dựa trên thực tế là nguồn oxy chủ yếu cần cung cấp cho quần thể vi khuẩn là không khí giữ lại trong những khe hở giữa những hạt chất thải Việc khuếch tán oxy trong không khí vào bên trong khối chất thải để thỏa mãn nhu cầu oxy của vi sinh vật là không quan trọng lắm Bởi vì trong các khe hở giữa những hạt chất thải còn chứa độ ẩm tự do trong khối ủ, giữa độ ẩm và oxy có sẵn phải có một sự cân bằng Để tiện sử dụng, sự cân bằng này có thể được gọi tên là “độ ẩm cho phép” Theo đó nó sẽ ở mức mà nếu cao hơn nữa sự thiếu oxy sẽ diễn ra và tình trạng kỵ khí sẽ bắt đầu phát triển[1,13]

1.3.3.7 Sự thông khí

Sản xuất compost kỵ khí so với hiếu khí, sản xuất compost kỵ khí được xem

là 1 giải pháp khả thi có thể thay thế cho sản xuất compost hiếu khívà người ta đã đưa ra nhiều lập luận mạnh mẽ bênh vực cho nó Một trong những lý lẽ đó là khả năng có thể giảm thiểu sự thất thoát N, một lý lẽ khác là có thể kiểm soát khí thoát

ra tốt hơn Gần đây, đã có xu hướng xem sản xuất compost là một quá trình hoàn toàn hiếu khí Tuy nhiên cũng đang bắt đầu thừa nhận trong quá trình sản xuất compost, một giai đoạn kỵ khí ngắn hạn là cần thiết để phân hủy halogenated hydrocarbons Giai đoạn kỵ khí ngắn hạn ngoài tác dụng trên còn có thể kết hợp làm giảm N thất thoát So sánh với phương pháp sản xuất compost kỵ khí, phương pháp sản xuất compost hiếu khí có rất nhiều ưu điểm, trong đó có:

 Sự phân huỷ xảy ra nhanh hơn

 Nhiệt độ cao đủ để làm chết những mầm bệnh

 Số lượng và nồng độ khí hôi thối giảm mạnh

Mùi khó chịu là vấn đề không thể tránh trong xử lý và thải bỏ chất thải Để cải thiện đáng kể nồng độ và sự tập trung mùi trong sản xuất compost hiếu khí cần cung cấp đủ nhu cầu oxi cho quần thể VK hoạt động bằng cách sử dụng quy trình thông khí thích hợp Khí sinh ra có thể được kiểm soát bằng cách thu khí từ khối ủ compost do quá trình phân hủy và xử lý chúng bằng hệ thống xử lý hoá học hay sinh học, nhờ vậy mùi hôi khó chịu sẽ giảm[13]

Đối với carbonhydrate, quá trình phân hủy xảy ra:

Carbonhydrate  đường đơn  acid hữu cơ  CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn

Những phản ứng chuyển hóa sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết Các giai đoạn khác nhau trong quá trình ủ hiếu khí

có thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau:

 Pha thích nghi: là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi

trường mới

 Pha tăng trưởng: đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy

sinh học

 Pha ưa nhiệt: là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất Đây là giai đoạn ổn định

chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất

Phản ứng hoá sinh xảy ra trong ủ hiếu khí và phân hủy kỵ khí được đặc trưng bởi 2 phương trình:

 Pha trưởng thành: là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường

Quá trình lên men xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (quá trình chuyển hoá các phức chất hữu cơ thành chất mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ…) và cuối cùng thành mùn Các phản ứng nitrate

tổng hợp trong mô tế bào:

NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O  C5H7NO2 + 5O2

Phương trình phản ứng nitrate hoá tổng cộng xảy ra như sau:

22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- 21 NO3- + C5H7NO2 + 20 H2O + 42H+

1.4.2 Phản ứng sinh học

Ủ compost là quá trình sinh học mà các chất hữu cơ có trong chất thải rắn được biến đổi thành các chất mùn ổn định do hoạt động của các thể chức có thể sống trong điều kiện tự nhiên hiện diện trong chất thải Các tổ chức này gồm các loại vi sinh vật như vi khuẩn, nấm, chất hữu cơ được phân huỷ như ban đầu từ vi sinh vật tiêu thụ bậc một như vi khuẩn thực hiện Trong thời gian đầu, vi khuẩn thích hợp với điều kiện Mesophilic xuất hiện trước

Nhiệt độ tăng khi vi khuẩn thermophilic xuất hiện chiếm hầu hết các vị trí trong khối ủ, thermorphilic nấm thường tăng trưởng từ 5 – 10 ngày sau khi ủ Nếu nhiệt

bào tử có thể phát triển trong giai đoạn cuối cùng, nhiệt độ giảm Atinomycetes trở nên chiếm ưu thế làm cho bề mặt đống ủ xuất hiện màu trắng hoặc nâu

Các loại vi khuẩn Thermophilic, hầu hết là loài Bacillus đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ protein và hydratcacbon Mặc dù chỉ hoạt động bên lớp ngoài đóng ủ và chỉ hoạt dông trong thời gian cuối nhưng nhóm Atinomycetes đóng vai trò trong việc phân huỷ cenlulose, lignin và các chất bền vững khác Sau giai đoạn tiêu thụ bậc một hay sơ cấp thực hiện xong, các chất này sẽ là thức ăn cho sinh

21

vật tiêu thụ thứ cấp như ve, bọ cánh cứng, giun tròn, đông vật nguyên sinh, phiêu sinh[8]

1.5 Các hình thức ủ compost

1.5.1 Phương pháp ủ theo luống dài và cấp khí bằng xáo trộn

Trong phương pháp này, vật liêụ ủ được sắp xếp theo luống dài và hẹp, không khí được cung cấp tới hê ̣thống theo con đường tự ̣ nhiên Các luống Compost được xáo trộn bằng cách di chuyển luống Compost với xe xúc hoặc xe trộn chuyên dụng

Ưu điểm:

 Do xáo trôṇ thường xuyên nên chất lựơng Compost thu được khá đều

 Vốn đầu tư và chi phi ́ vận hành thấp vì không cần hê ̣thống cung cấp

khí

Nhược điểm:

 Cần nhiều nhân công

 Thời gian ủ dài (3 – 6 tháng)

 Do sử dụng thổi khí tự động nên khó quản lý , đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh

 Xáo trộn luống Compost thường gây thất thoát Nitơ và gây mùi

 Quá trình ủ có thể bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

 Cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và vật liệu tạo cấu trúc này khó tìm hơn so với các phương pháp khác

1.5.2 Phương pháp ủ theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức

Với phương pháp này, vật liệu ủ chất thải được sắp xếp thành đống hoặc luống dài Không khí được cung cấp tới hê ̣thống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí và hê ̣thống phân phối khi ́hoặc sàn phân phối khí

Ưu điểm

- Dê ̃ kiểm soát khi vận hành hê ̣thống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ

- Oxi trong luống ủ

- Giảm mùi hôi và mầm bệnh

22

- Thời gian ủ ngắn (3 – 6 tuần)

- Nhu cầu sử dụng đất thấp và có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ

Nhược điểm

- Hê ̣thống phân phối khí dễ bị tắt nghẽn, cần bảo trì thường xuyên

- Chi phí bảo trì hệ thống và năng lượng thổi khí làm chi phí của phương pháp này cao hơn thổi khí thụ động

1.5.3 Phương pháp ủ trong thùng Container

Là phương pháp mà vật liệu ủ được chứa trong Container, túi đựng hoặc trong nhà Thổi khía cưỡng bức thường được sử dụng cho phương pháp này

Ưu điểm

 Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết

 Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt hơn

 Thời gian ủ ngắn hơn so với phương pháp ủ ngoài trời

 Nhu cầu sử dụng đất nhỏ hơn các phương pháp khác

 Chất lượng phân Compost tốt

Nhược điểm

 Vốn đầu tư cao

 Chi phí vận hành và bảo trì hê ̣thống cao

 Thiết kế phức tạp và đòi hỏi trình độ cao

1.5.4 Phương pháp ủ theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên)

Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó nguyên liệu ủ compost được sắp xếp theo các luống dài, hẹp và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định nhằm cấp khí cho luống ủ

Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1m đến 3,5m

Chiều rộng luống ủ thay đổi từ 1,5 đến 6m

Không khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tự nhiên như: khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt

Tốc độ làm thoáng khí phụ thuộc độ xốp của đống ủ

 Dễ sinh khí có mùi hôi do quá trình kỵ khí diễn ra bên trong luống ủ

Bảng 1.2 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí

trong suốt quá trình ủ Tối ưu là 55%

5 Đảo trộn

Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng bánh và sự tạo thành các rảnh khí, trong quá trình làm phân hữu cơ, CTR phải được xáo trộn định kỳ Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện

6 Nhiệt độ Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50

24

– 550C đối với một vài ngày đầu và 55 –

600C trong những ngày sau đó Trên 660C, hoạt tính vi sinh vật giảm đáng kể

7 Kiểm soát mầm bệnh Nhiệt độ 60 – 70

0C, các mầm bệnh đều bị tiêu diệt

8 Nhu cầu về không khí

Lượng oxy cần thiết được tính toán dựa trên cân bằng tỷ lượng Không khí chứa oxy cần thiết phải được tiếp xúc đều với tất

xử lý nguyên liệu đầu vào cho đến giai đoạn sản xuất cuối cùng thành phẩm Compost hữu cơ và các sản phẩm phụ khác có thể bán được, thì việc thiết kế quy trình và chất lượng thiết bị tiên tiến được sử dụng trong Hệ thống Composting Lemna luôn đảm bảo được sự kiểm soát đáng tin cậy quy trình xử lý

Hệ Thống Composting Lemna có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuật composting khác[8] Những ưu điểm này bao gồm:

 Các bao là những ống chứa hiệu quả, chịu được các tác động của mưa, gió

25

 Không có mùi hôi và ruồi muỗi

 Ngăn chặn bụi và nước rò rỉ

 Giảm nhu cầu về diện tích đất

 Đẩy nhanh quá trình làm phân compost

Quá trình vận hành đơn giản và chi phí bảo dưỡng thấp

 Không có nguy hiểm về hỏa hoạn

 Các bao chứa rác có thể tái sử dụng lại

 Hệ thống này dễ mở rộng thêm để tăng công suất trong tương lai

1.6.2 Công nghệ compost Steinmueller – Đức[13]

Là một hệ thống xử lý CTR hoàn chỉnh với quy trình xử lý sinh học tự nhiên trong điều kiện cần thiết để biến đổi các thành phần chất hữu cơ từ rác thành phân

vi sinh vật Công nghệ compost Steinmueller dựa trên quá trình phân huỷ hiếu khí

các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật

1.7 Tổng quan về chế phẩm sinh học

1.7.1Các loại chế phẩm sinh học

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại chế phẩm sinh học như là:

 Chế phẩm EM:

 Diệt các vsv gây thối( sinh ra các loại khí H2S, SO2,NH3 ) Rác hữu cơ được

xử lý EM chỉ sau một ngày có thể hết mùi và tốc độ mùn hóa diễn ra rất nhanh

 Các nghiên cứu cho thấy chế phẩm EM có thể giúp vsv tiết ra enzym phân hủy như lignin peroxidase

 Chế phẩm Micromix: do Viện Công nghệ sinh học sản xuất

 Dùng để xử lý rác thải hữu cơ hiệu lực cao vơi thời gian rút ngắn, khử được mùi hôi

26

 Được sản xuất từ các vi sinh vật có tính chịu nhiệt cao, độ hiếu khí mạnh xử

lý rác thải hữu cơ bằng hai cơ chế: vừa dùng vi khuẩn để phân giải, vừa dùng tác động của nhiệt độ để phân hủy

 Chế phẩm EM FERT-1 của Công ty Môi Trường Sạch ( SACO )

 Đều có nguồn gốc sinh học, chứa các chủng vi sinh vật đặc hiệu – chuyên phân giải cellulose, lignin, hemicellulose là các thành phần chính của rơm

rạ để tạo loại phân tự nhiên có hàm lượng Nitrogen (đạm), Potassium (kali) và Photphore (lân) rất cao – loại phân này rất cần thiết để làm cho đất đai màu mỡ, kích thích sinh thưởng cho cây

 Chế phẩm EMUNIV truyền thống chứa chứa các vi sinh vật sau đây:

 Bacillus subtilis và Bacillus licheniformis, có khả năng sinh các enzyme

cellulase, amylase, protease để phân giải chất hữu cơ chứa cellulose, tinh bột và protein

 Lactobacillus plantarum và Lactobacillus acidophilus Sinh axit lactic và bateniocin, cạnh tranh sinh trưởng với các vi sinh vật có hại khác

 Streptomyces sp, sinh chất kháng sinh tự nhiên chống nấm bệnh

 Saccharomyces cerevisiae, sinh etanol cung cấp nguồn cacbon cho các vi sinh vật

 Bacillus megaterium, phân giải phot phat khó tan

1.7.2 Sinh vật thực hiện chuyển hóa compost

Các vi sinh vật ưa ấm, vi sinh vật chịu nhiệt (mesophilis và thermophilic )và nấm chiếm ưu thế trong tổ chức sinh vật trong suốt giai đoạn đầu và giai đoạn hoạt động chuyển hóa tích cực (active stage – giai đoạn nhiệt độ cao) của quá trình ủ compost Có thể phân chia các VSV thành các nhóm theo hình thái của chúng là

“VK có hình thái đầy đủ” (“bacteria proper”) và “VK dạng sợi” Thật ra, VK dạng sợi đơn giản là VK bị “phân nhánh”, nó là 1 loại khuẩn tia Khuẩn tia là nhóm VSV

có tính chất trung gian giữa vi khuẩn và nấm Chúng có hình dạng tương tự như nấm nhưng với chiều rộng của tế bào từ 0,5 – 1,4 µm, trong công nghiệp, nhóm VSV này được sử dụng rộng rãi để sản xuất chất kháng sinh) Thường thì

27

khuẩn tia không xuất hiện với số lượng lớn cho đến khi hết giai đoạn nhiệt độ cao của quá trình ủ phân compost Ngẫu nhiên cùng với sự xuất hiện của khuẩn tia là sự biến mất nhanh chóng của cellulose và chất gỗ (lignin)

Mặc dù một vài VK phân giải Nito có thể có mặt, nhưng các điều kiện không cho phép phân giải nitơ Sự bắt đầu cho giai đoạn ổn định của quá trình là sự xuất hiện của sinh vật hoại sinh Nguồn dinh dưỡng cho SV hoại sinh là từ các VSV hoại sinh không hoạt động khác và các chất thải đang phân hủy Các dạng đầu tiên mới xuất hiện là các dạng cực nhỏ (như paramecium – loài sinh vật đơn bào có lông mịn, amoeba - amip, rotifer - phiêu sinh vật đa bào có khoang giả cực nhỏ) Dần dần, các dạng lớn hơn như sên và trùng đất Nằm trong số đó là Lumbricuse terestris, L.rubellus, và Eisenia foetida Khối lượng compost sẽ thay đổi khá lớn tại thời điểm bắt đầu xuất hiện trùng đất Dĩ nhiên, trùng đất vẫn có thể xuất hiện từ từ vào thời gian trước đó, thậm chí ở gần đầu giai đoạn Lợi ích tiềm tàng được xác nhận khi sử dụng trùng đất trong sản xuất compost đã khuyến khích phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất “vermiculture”

1.7.3 VSV thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost

Sử dụng inoculums là tương xứng với nhu cầu bổ sung VSV nếu như không

có đủ quần thể VSV và SV có sẵn trong cơ chất để phân huỷ (làm compost) cơ chất Nét đặc trưng ở các chất thải dễ gặp trong sản xuất compost là chúng thường có sẵn các quần thể vi sinh trong mỗi loại chất thải, và việc thêm vào “inoculums” thì không cần thiết Ngược lại, thêm “inoculums” sẽ có lợi với các chất thải không có sẵn quần thể VSV hoặc có nhưng không đủ

Ví dụ các chất thải như chất thải trong quá trình sản xuất dược phẩm, chất thải bị tiệt trùng hay khử trùng, và chất thải có thành phần đồng nhất (mùn cưa hoặc vỏ bào gỗ, trấu, chất thải của dầu thô …)

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: 6 –70%, Lipid: 7–8%, chất đường: 12–14 %, tro 11–12%

Do có hàm lượng Protein cao nên giun quế được xem là nguồn dinh dưỡng

bổ sung quý giá cho các loại gia súc, gia cầm, thủy hải sản… Ngoài ra, giun quế còn được trong y học, công nghệ chế biến thức ăn gia súc…

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

1.8.2 Đặc tính sinh lý của giun quế

Giun quế rất nhạy cảm, chúng phản ứng mạnh với ánh sáng, nhiệt độ và biên

độ nhiệt cao, độ mặn và điều kiện khô hạn Nhiệt độ thích hợp nhất với giun quế

sinh trưởng và sinh sản rất nhanh Ở nhiệt độ quá thấp, chúng sẽ ngừng hoạt động

và có thể chết; hoặc khi nhiệt độ của luống nuôi lên quá cao cũng bỏ đi hoặc chết Chúng có thể chết khi điều kiện khô và nhiều ánh sáng nhưng chúng lại có thể tồn tại trong môi trường nước có thổi Oxy

Giun quế rất thích sống trong môi trường ẩm ướt và có độ pH ổn định Qua các thí nghiệm thực hiện, chúng tôi nhận thấy chúng thích hợp nhất vào khaỏng 7.0

29

– 7.5, nhưng chúng có khả năng chịu đựng được phổ pH khá rộng, từ 4 – 9, nếu pH quá thấp, chúng sẽ bỏ đi

Giun quế thích nghi với phổ thức ăn khá rộng, chúng ăn bất kỳ chất thải hữu

cơ nào có thể phân hủy trong tự nhiên (rác đang phân hủy, phân gia súc, gia cầm…) Tuy nhiên, những thức ăn có hàm lượng dinh dưỡng cao sẽ hấp dẫn chúng hơn, giúp cho chúng sinh trưởng và sinh sản tốt hơn

Trong tự nhiên, Giun quế thích sống nơi ẩm thấp, gần cống rãnh, hoặc nơi có nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy và thốI rữa như trong các đống phân động vật, các đống rác hoai mục chúng rất ít hiện diện trên các đồng ruộng canh tác dù nơi đây

có nhiều chất thải hữu cơ, có lẽ vì tỷ lệ C/N của những chất thải này thường cao, không hấp dẫn và không đảm bảo đềiu kiệm ẩm độ thường xuyên

Khi nói đến phương pháp sản xuất compost sử dụng giun quế, cần phải luôn luôn ghi nhớ rằng: trong sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất compost luôn luôn có giun đất, sản phẩm cuối cùng đó chính là chất bài tiết mà giun đất thải

ra sau khi phân giải chất thải Và đó cũng chính là “sản phẩm compost”

Trong số các lợi ích được nêu của “vermiculture” có những lợi ích sau đây:

bài tiết của trùng đất rất giàu nitơ

sinh vật hoại sinh lớn và nhỏ

1.8.3 Các mô hình nuôi giun quế

Hiện nay, tên thế giới có nhiều mô hình nuôi giun quế: từ đơn giản như nuôi trong khay, chậu trên một diện tích nhỏ, đến nuôi trên đồng ruộng (có hoặc không

có mái che), hay nuôi trong những nhà nuôi kiên cố… nhưng nhìn chung, các mô hình này đều phải đảm bảo được những yêu cầu kỹ thuật phù hợp với đặc điểm sinh

lý của con giun

 Nuôi trong khay chậu:

30

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 thùng gỗ chỉ nên

dụng cụ này nên 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 được lỗ thoát nước, những lỗ này cần được chặn lại bằng bông gòn, lưới… để không bị thất thoát nước con giống Do tính ưu 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

 Nuôi trên đồng ruộng có mái che:

Thích hợp cho quy mô gia đình vừa phải hoặc mở rộng, thích hợp cho những vườn cây ăn quả, cây công nghiệp lâu năm có bóng râm vừa phải

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 chóng các thiên địch

 Nuôi trên đồng ruộng không có mái che:

Đây là phương pháp nuôi truyền thống ở các nước đã phát triển công nghệ nuôi Trùn 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

31

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,

 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

1.8.4 Yêu cầu về kỹ thuật[26,10]

Tuy nhiên trên thực tế việc nuôi giun tùy thuộc vào rất nhiều yếu tố Để nuôi giun quế thành công và đạt hiệu quả kinh tế cao, chúng ta cần tuân thủ những yêu cầu kỹ thuật sau:

1.8.4.1 Về chuồng trại nuôi

Chuồng trại nuôi phải đặt nơi thoáng mát, không bị ngập úng và không nên bị ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp, có nguồn nước tưới thường xuyên, trung tính và sạch, cần thoát nhiệt, thoát nước tốt Bảo đảm các điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm

Nên có biện pháp ngăn ngừa các thiên địch (kiến, cóc, nhái ) Hố hoặc bể nuôi giun

phải có mái che tránh mưa nắng

1.8.4.2Về chất nền

Là yếu tố quan trọng cho giun trong thời gian đầu sinh sống, là nơi trú ẩn khi giun tiếp xúc với môi trường mới và phải đạt các yếu tố: tơi xốp, sạch, giàu dinh dưỡng…Chất nền có cơ cấu xốp, kết cấu tương đối thô, có khả năng giữ ẩm tốt, không gây phản ứng nhiệt, pH không nằm ngoài phổ chịu đựng của giun, có thể là

32

môi trường sống tạm của giun khi gặp điều kiện bất lợi Do vậy người mua giống bắt buộc phải lấy dạng sinh khối, vừa an toàn cho vận chuyển vừa có chất nền lý tưởng cho giun khi có chỗ ở mới

1.8.4.3Về nhiệt độ

Nhiệt độ thích hợp nhất cho giun phát triển là từ 20oC - 30oC Đối với bà con

ở một số khu vực phía Bắc cần chú ý: Vào mùa đông nhiệt độ xuống thấp, lúc này chúng ta cần che chắn kỹ để tránh gió lùa Đảm bảo chuồng nuôi luôn kín, tối, ẩm

Giun rất sợ ánh nắng nên ta cần phải che chắn chuồng thật kỹ vào ban ngày

để tránh tia tử ngoại lọt vào chuồng Tốt nhất là có tấm phủ trên mặt luống nuôi Tuy nhiên cần phải giữ cho chuồng thoáng mát

1.8.4.6 Về không khí

Khí CO2, H2S, SO3, NH4 là kẻ thù của giun nên thức ăn của giun phải sạch

và không có các thành phần hóa học gây bất lợi cho giun

1.8.4.7 Về thức ăn

Mỗi ngày giun tiêu thụ một lượng thức ăn tương đương với trọng lượng cơ thể chúng, nên chúng ta phải chắc rằng đủ lượng thức ăn cần thiết để nuôi giun Thức ăn giun gồm: Phân bò, trâu, dê, heo, gà, vịt, rơm rạ, rác hữu cơ Trong đó phân bò tươi và phân trâu tươi là món khoái khẩu nhất của giun, những loại phân này chì cần hòa với nước lã sột sệt dạng bùn đặc là cho giun ăn ngay; còn lại phân gà, phân lợn, phân vịt, cần phải ủ cho hoai trước khi cho ăn Thức ăn là chất thải hữu cơ nên ở dạng đang phân hủy, không nên có hàm lượng muối và amoniac quá cao; chủng loại tương đối đa dạng nhưng thích hợp nhất là những chất

1.8.5 Sự sinh sản và phát triển

Giun quế sinh sản rất nhanh trong điều kiện khí hậu nhiệt đới tương đối ổn định

và có độ ẩm cao như điều kiện của khu vực phía Nam Theo nhiều tài liệu, từ một cặp ban đầu trong điều kiện sống thích hợp có thể tạo ra từ 1.000 –1.500 cá thể trong một năm

Giun quế là sinh 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, kén giun di chuyển dần về phía đầu và hơi ra đất Kén áo hình dạng thon dài, hai đẩu túm nhọn lại gần giống như hạt bông cỏ, ban đầu có màu trắng đục, sau chuyển sanh xanh nhạt rồi vàng nhạt 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 Khoảng từ 15 –30 ngày sau, chúng trưởng thành và bắt đầu xuất hiện đai sinh dục (theo Arellano, 1997); từ 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