Sản xuất phân hữu cơ từ chất thải chăn nuôi bò sữa tại xã Vĩnh Thịnh, huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc

Sau ủ 7 ngày, nhiệt độ đống ủ (phân sau ép + PBTSXL) tăng lên đến 510 C và duy trì nhiệt độ cao lên đến 21 ngày (CT6). Sau khi ủ 35 ngày, phân hữu cơ sinh học từ CT6 có độ ẩm 34,5% hàm lượng OC 41,1%, N tổng số 2,5%, P2O5 hữu hiệu 1,5%, K2O hữu hiệu 0,36% đều cao hơn so với quy định chung; không phát hiện sự có mặt của E. Coli, Salmonella; hàm lượng một số kim loại nặng (As, Cd, Pb, Hg) thấp hơn so với tiêu chuẩn.

SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ TỪ CHẤT THẢI CHĂN NI BỊ SỮA TẠI XÃ VĨNH THỊNH, HUYỆN VĨNH TƯỜNG, TỈNH VĨNH PHÚC MANUFACTURING ORGANIC FERTILIZER FROM MILK COWS’ SOLID WASTE AT VINH THINH COMMUNE, VINH TUONG DISTRICT, VINH PHUC PROVINCE Nguyễn Hùng Ngạn*, Nguyễn Ngọc Thanh TÓM TẮT Sau ủ ngày, nhiệt độ đống ủ (phân sau ép + PBTSXL) tăng lên đến 510C trì nhiệt độ cao lên đến 21 ngày (CT6) Sau ủ 35 ngày, phân hữu sinh học từ CT6 có độ ẩm 34,5% hàm lượng OC 41,1%, N tổng số 2,5%, P2O5 hữu hiệu 1,5%, K2O hữu hiệu 0,36% cao so với quy định chung; khơng phát có mặt E Coli, Salmonella; hàm lượng số kim loại nặng (As, Cd, Pb, Hg) thấp so với tiêu chuẩn Từ khố: Phân hữu cơ, bò sữa, Emuniv ABSTRACT Seven days after composting, the temprature in the middle of the compost mix inoculated with EM Emuniv (CT6) ranged 51oC, higher than those in other treatments and remained to 21 days After 35 days, the amounts OC (41.1%), the amounts of total N (2.5%), available phosphorus (1.5%) and potassium (0.36%) were higher than those in other treatments The microbial formulation Emuniv helped restrict the growth of E Coli and Salmonella The concentration of heavy metal elements (As, Cd, Pb, Hg) in the bio-organic fertilizer were much lower compared to Vietnamese standard The amounts of (As, Cd, Pb, Hg) as well as number of E Coli, Salmonella were also lower than Vietnamese standard set by the Ministry of Agriculture and Rural development Keywords: Organic fertilizer, milk cow, Emuniv Khoa Cơng nghệ Hóa, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội * Email: ngan.nguyenhung@gmail.com Ngày nhận bài: 05/01/2019 Ngày nhận sửa sau phản biện: 17/4/2019 Ngày chấp nhận đăng: 20/12/2019 MỞ ĐẦU Hiện nay, nông nghiệp xem ngành kinh tế mũi nhọn xã Vĩnh Thịnh, huyện Vĩnh Tường, tỉnh Vĩnh Phúc Theo thống kê, toàn xã Vĩnh Thịnh có 2000 hộ chăn ni bò sữa với tổng đàn lên đến 7.000 con, bò sữa 5000 [1], bò thịt khoảng 2000 Lượng chất thải rắn chăn ni bò sữa khoảng 250 tấn/ngày chưa kể lượng nước thải phát sinh trình vệ sinh tắm rửa cho bò vệ sinh chuồng trại chăn nuôi Với lượng chất thải này, biện pháp thu gom xử lý thích hợp gây ô nhiễm môi trường, tạo mùi hôi, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Nghiên cứu giúp người dân tận dụng tối đa phế phẩm từ chăn ni bò sữa để sản xuất phân bón hữu sinh học, việc khơng xử lý lượng chất thải tạo ngày nhiều, mà góp phần tái tạo lại nguồn hữu dồi phục vụ cho nông nghiệp, mang lại lợi ích cho người dân địa phương giải tình trạng nhiễm mơi trường VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu Chế phẩm vi sinh Emuniv Công ty Cổ phần Vi sinh ứng dụng cung cấp Thành phần chế phẩm sau: Bacillus subtilis; Bacillus licheniformis; Lactobacillus plantarum; Saccharomyces cerevisiae; Pseudomonas; Trichoderma viride; Bacillus subtilis; Streptomyces murinus Metarhizium anisopliae Các nguyên liệu ủ: phân bò sữa sau ép độ ẩm 35%; phân bò sữa tươi thu gom từ sở chăn nuôi xã Vĩnh Thịnh 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Thí nghiệm xử lý phân bò tươi Trộn 1000kg phân bò tươi với 200g chế phẩm Emuniv 1kg mật rỉ đường Hỗn hợp đưa vào hố ủ có che bạt phía Dùng bạt, cỏ đậy kín để giữ nhiệt độ ẩm Sau - 10 ngày tiến hành đảo trộn, thời gian ủ 50 ngày Sản phẩm thu gọi phân bò tươi sau xử lý (PBTSXL) 2.2.2 Thí nghiệm ủ hoai phân bò sữa Bố trí bể chứa, bể ủ chứa 500kg vật liệu 200g chế phẩm vi sinh Emuniv trộn với 20kg mật rỉ đường, nuôi cấy vi sinh tuần Sử dụng 0,5 lít dịch vi sinh sau ni cấy phun lên đống ủ cho bể ủ Công thức bể chứa ủ bảng Bảng Cơng thức thí nghiệm sử dụng bể chứa ủ Công thức Ban đầu (BĐ) Vật liệu (%khối lượng) + chế phẩm 100% PBTSXL + 0,5 lít chế phẩm Cơng thức (CT1) 90% PBTSXL + 10% phân bò sau ép + 0,5 lít chế phẩm Cơng thức (CT2) 80% PBTSXL + 20% phân bò sau ép + 0,5 lít chế phẩm Cơng thức (CT3) 70% PBTSXL + 30% phân bò sau ép + 0,5 lít chế phẩm Công thức (CT4) 60% PBTSXL + 40% phân bò sau ép + 0,5 lít chế phẩm No 55.2019 ● Journal of SCIENCE & TECHNOLOGY 111 KHOA HỌC CÔNG NGHỆ P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 50% PBTSXL + 50% phân bò sau ép + 0,5 lít chế phẩm 14 37,3 37,5 37,1 39,4 41,3 37,5 40,9 44,6 40,1 44,6 46,5 42,6 Công thức (CT6) 40% PBTSXL + 60% phân bò sau ép + 0,5 lít chế phẩm 21 37,5 37,9 37,4 39,3 41,0 37,3 40,8 44,3 40,0 44,1 45,8 42,3 Công thức (CT7) 30% PBTSXL + 70% phân bò sau ép + 0,5 lít chế phẩm 28 34,2 34,4 34,2 34,1 38.0 37,0 39.4 42,0 39,7 40,6 42,3 40,0 35 31,2 33,1 30,8 31,2 33,4 30,6 35,6 38,9 38,7 38,5 40,3 38,6 Công thức (CT5) Với mục đích giảm độ ẩm đống ủ, sau ngày ủ tiến hành đảo trộn để tạo độ thông thoáng, đồng chất lượng sản phẩm đồng thời nước thoát dễ dàng Các tiêu chất lượng phân ủ theo dõi gồm: độ ẩm, pH, OC (%), N (%), P2O5 hữu hiệu (hh), K2O hữu hiệu, hàm lượng As, Cd, Pb, Hg, E coli, Samonella [2, 3, 5] Các tiêu tiến hành phân tích vào giai đoạn (sau ủ 21 ngày, 28 ngày 35 ngày) Các phương pháp phân tích sử dụng theo TCVN ban hành thông tư 41/TT-BNNPTNT [4] KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc tính lý hóa ngun liệu đầu vào Theo kết bảng 2, phân sau ép có độ ẩm thấp khoảng 35%, phân bò tươi PBTSXL lại có độ ẩm cao >100% Do đó, sản xuất phân ủ đơn từ chất thải chăn ni bò sữa khơng hiệu quả, mà gây nhiễm thứ cấp (như mùi hôi thối bốc từ khối ủ, nước rỉ độ ẩm cao nguyên liệu) Quá trình xử lý phân bò tươi làm tăng số pH, hàm lượng chất xơ thô, nitơ, photpho lên so với phân bò tươi, tăng chưa nhiều Phân bò tươi sau xử lý có pH 7,9 cần kết hợp với phân sau ép có mơi trường axit (pH 6,3) Hàm lượng nitơ phopho cuả phân bò tươi sau xử lý thấp so với phân bò sau ép, việc ủ composting nâng hàm lượng N, P phân bò sau xử lý Bảng Đặc tính lý hóa ngun liệu đầu vào STT Chỉ tiêu phân tích Phân sau ép Phân bò tươi Ngày CT4 CT5 CT6 CT7 Trên Giữa Đáy Trên Giữa Đáy Trên Giữa Đáy Trên Giữa Đáy 46,5 48,9 44,5 48,5 50,9 47,5 48,5 51,3 47,9 48,4 51,4 48,0 14 46,9 49,0 44,8 48,9 51,2 47,9 48,8 51,8 48,2 48,7 51,9 48,1 21 44,5 47,4 43,3 47,5 50,4 46,3 46,8 51,5 43,6 46,2 49,7 43,5 28 38,8 41,6 39,4 39,8 42,8 40,2 43,6 45,2 40,8 43,1 45,6 40,5 35 37,9 39,5 37,1 38,1 40,1 39,4 41,0 43,4 40,1 40,8 43,0 40,0 Sau ủ ngày, nhiệt độ đống ủ tăng mạnh công thức sử dụng 3-7 so với công thức đối chứng Giai đoạn từ đến 14 ngày, cơng thức CT5, CT6, CT7 có nhiệt độ đống ủ cao 51oC giảm không đáng kể sang ngày thứ 21 Ở CT6 cho khoảng thời gian có nhiệt độ 51oC dài (7 ngày), với cơng thức đối chứng, nhiệt độ đống ủ thấp 38oC Nhiệt độ đống ủ ln cao so với phái phía đáy đống ủ, điều góp phần giúp cho đống ủ nhanh hoai mục [6, 7] PBTSXL Độ ẩm 35 >100 >100 pH 6,3 7,6 7,9 Hàm lượng xơ thô 13,4 7,5 8,6 Hàm lượng hữu (%) 65,2 27,9 31,5 Hàm lượng nitơ (%) 2,23 0,34 0,51 Hàm lượng photpho (%) 2,45 0,25 0,43 Hình Sự thay đổi nhiệt độ CT BĐ theo thời gian 3.2 Khảo sát việc phối trộn phân sau ép với PBTSXL trình ủ Ngày BĐ CT1 CT2 CT3 Trên Giữa Đáy Trên Giữa Đáy Trên Giữa Đáy Trên Giữa Đáy 37,0 37,4 37,1 38,2 40,3 37,9 40,4 43,8 39,8 43,9 45,7 42,5 112 Tạp chí KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ ● Số 55.2019 Hình Sự thay đổi nhiệt độ CT2 theo thời gian nhiệt độ ( o c) 3.2.1 Theo dõi thay đổi nhiệt độ thí nghiệm ủ Sự thay đổi nhiệt độ hoạt động trao đổi chất vi sinh vật Phụ thuộc vào nhiệt độ, vi sinh vật khác hoạt động Trong ngày đầu, vi sinh vật hoạt động mạnh mẽ, chúng luân phiên sử dụng chất hữu để đồng hóa phát triển nhanh Trong thí nghiệm này, nhiệt độ thí nghiệm ghi nhận sau tuần, kết biểu diễn bảng hình 1, 2, Bảng Diễn biến nhiệt độ đống ủ 55 50 45 40 35 ĐC Trên ĐC Giữa ĐC Đáy 30 10 15 20 25 30 35 Ngày Hình Sự thay đổi nhiệt độ CT6 theo thời gian 40 SCIENCE - TECHNOLOGY P-ISSN 1859-3585 E-ISSN 2615-9619 Nhiệt độ đống ủ cao 450C thời gian dài làm tăng khả tiêu diệt mầm mống số loại bệnh hại (E coli, Salmonella) có phân bò sữa [2] Nhiệt độ đống ủ có xu hướng giảm mạnh giai đoạn từ 2135 ngày sau ủ Điều chứng tỏ sau thời điểm đó, hoạt động hệ vi sinh vật đống ủ giảm dần Kết phản ánh phần đồng mức độ hoai mục vị trí đống ủ 3.2.2 Theo dõi thay đổi độ ẩm thí nghiệm ủ Độ ẩm đống ủ vừa ảnh hưởng đến sinh trưởng vừa ảnh hưởng đến trao đổi chất vi sinh vật trình ủ phân Độ ẩm thấp cao không tạo điều kiện thuận lợi để vi sinh vật khống hóa hợp chất hữu [8] Bảng Diễn biến độ ẩm đống ủ Ngày 14 21 28 35 BĐ >100 >100 >100 >100 >100 CT1 >100 >100 >100 >100 >100 Độ ẩm (%) CT3 CT4 79,5 64,6 71,0 59,8 69,6 52,9 63,4 49,3 61,2 46,7 CT2 92,1 86,3 79,0 75,7 73,1 CT5 56,7 52,1 49,9 42,8 38,2 CT6 45,8 43,5 42,5 39,8 34,5 CT7 42,2 41,4 39,5 38,4 33,6 Kết bảng hình cho thấy, độ ẩm ban đầu thí nghiệm đối chứng CT1 >100%, với CT27, độ ẩm đống ủ giảm nhanh sau đảo trộn Ở CT6, sau ủ 35 ngày, độ ẩm phân đạt 34,5% Điều cho thấy thống khí đống ủ, mặt khác đống ủ nhiệt độ cao 3.2.3 Theo dõi thay đổi pH thí nghiệm ủ Số liệu bảng hình cho thấy, pH giảm sau 14 ngày sau tăng dần đạt cực đại tuần thứ Sự tăng pH chứng tỏ có gia trình phân hủy chất hữu vi sinh vật tạo NH3 [9] Bảng Diễn biến thay đổi pH đống ủ Ngày 14 21 28 35 BĐ 8,3 8,3 8,4 8,4 8,4 CT1 8,3 7,8 8,1 8,3 8,4 CT2 8,3 7,8 8,1 8,3 8,4 CT3 8,3 7,8 8,1 8,5 8,7 pH CT4 8,2 7,6 7,8 8,5 8,7 CT5 8,1 7,6 7,8 8,6 8,8 CT6 8,0 7,6 8,0 8,7 8,9 100 Đ ộ ẩ m ()% ) 80 60 40 20 0 10 15 20 25 30 Ngày Hình Sự thay đổi độ ẩm đống ủ theo thời gian 35 40 CT7 8,0 7,6 7,9 8,7 8,9 Hình Sự thay đổi pH đống ủ theo thời gian Như vậy, cơng thức thí nghiệm CT6, gia tăng nhiệt độ, độ ẩm pH phù hợp với trình sản xuất phân hữu Vì vậy, CT6 sử dụng cho việc nghiên cứu chất lượng phân sau trình ủ 3.2.4 Khảo sát chất lượng phân ủ Để đánh giá chất lượng phân ủ tiến hành nghiên cứu số tiêu như: độ ẩm, pH, OC (%), N (%), P2O5 hữu hiệu (hh), K2O hữu hiệu, hàm lượng As, Cd, Pb, Hg, E coli, Samonella CT6 thời điểm 21, 28 35 ngày sau ủ thu kết bảng Bảng Một số tiêu chất lượng phân ủ theo thời gian Thông số Độ ẩm Đơn vị 21 ngày 28 ngày 35 ngày Tiêu chuẩn % 42,5 39,8 34,5 - 8,0 8,7 8,9 - pH OC % 34,5 36,7 40,1 - T-N % 1,6 2,2 2,5 - P2O5 hh % 0,8 1,1 1,5 - K2O hh % 0,18 0,29 0,36 - As mg/kg 0,82 0,76 0,74