Nghiên cứu sản xuất phân Compost từ rác thải cây xanh đô thị tại thành phố Biên Hòa

  TRƯỜNG ĐẠIHỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT HÓA  HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG -          BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHÂN COMPOST TỪ RÁC THẢI CÂY XANH ĐÔ THỊ TẠI THÀNH PHỐ BIÊN HÒA MAI CẨM VI TRẦN LÊ NGUYÊN ĐỒNG NAI, THÁNG 12/2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC VÀ MƠI TRƯỜNG - - BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHÂN COMPOST TỪ RÁC THẢI CÂY XANH ĐƠ THỊ TẠI THÀNH PHỐ BIÊN HỊA Sinh viên thực hiện: MAI CẨM VI TRẦN LÊ NGUYÊN Giảng viên hướng dẫn: TS Phan Thị Phẩm ĐỒNG NAI, THÁNG 12/2017 LỜI CẢM ƠN Lời chúng em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Kỹ thuật Hóa học Mơi Trường, Trường Đại Học Lạc Hồng dạy, truyền đạt cho chúng em kiến thức quý báu suốt thời gian học tập trường tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em suốt thời gian thực nghiên cứu Đồng thời chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô Phan Thị Phẩm tận tình hướng dẫn, quan tâm, giúp đỡ dạy cho chúng em suốt trình thực nghiên cứu Mặt khác, chúng em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến đơn vị hỗ trợ nguồn nguyên liệu cho nghiên cứu Cuối xin cảm ơn gia đình tất bạn bè giúp đỡ chúng em năm tháng học khoảng thời gian thực nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan rác thải xanh đô thị 1.2 Tổng quan bùn thải thủy sản 1.3 Tổng quan phân gia súc .5 1.4 Tổng quan sản xuất phân compost 1.4.1 Định nghĩa 1.4.2 Các phản ứng hóa sinh q trình ủ phân .6 1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình ủ phân compost 1.4.3.1 Các yếu tố vật lý 1.4.3.2 Các yếu tố hóa sinh .9 1.4.4 Chất lượng phân compost 10 1.4.5 Các phương pháp sản xuất phân compost 11 1.4.5.1 Phương pháp ủ phân luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên) 11 1.4.5.2 Phương pháp ủ phân luống dài đống với thổi khí cưỡng 11 1.4.5.3 Phương pháp ủ container 12 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1 Phạm vi nghiên cứu 13 2.1.1 Địa điểm 13 2.1.2 Thời gian 13 2.2 Vật liệu địa điểm 13 2.3 Nội dung nghiên cứu 14 2.4 Phương pháp nghiên cứu 15 2.4.1 Phương pháp thu thập tài liệu 15 2.4.2 Phương pháp thực nghiệm .15 2.4.2.1 Bố trí mơ hình thí nghiệm 15 2.4.2.2 Theo dõi trình ủ phân 16 2.4.3 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 17 2.4.3.1 Phương pháp phân tích 17 2.4.3.2 Phương pháp xử lý số liệu 17 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 18 3.1 Nội dung 1: Xác định tỷ lệ phối trộn nguyên vật liệu đầu vào phù hợp 18 3.2.1 Xử lý kích thước độ ẩm nguyên liệu 18 3.2.2 Thông số đầu vào nguyên vật liệu 19 3.2.3 Tỷ lệ phối trộn nguyên vật liệu đầu vào 19 3.2 Nội dung 2: Theo dõi trình ủ phân hữu từ rác thải xanh đô thị kết hợp bùn thải thủy sản phân bò tươi 20 3.2.1 Phối trộn nguyên vật liệu nhập liệu vào mơ hình ủ 20 3.2.2 Đánh giá hiệu trình ủ phân 21 3.2.2.1 Chỉ tiêu nhiệt độ 21 3.2.2.2 Chỉ tiêu độ ẩm 22 3.2.2.3 Chỉ tiêu giá trị pH 23 3.2.2.4 Chỉ tiêu hàm lượng Cacbon 24 3.2.2.5 Chỉ tiêu hàm lượng Nitơ 25 3.2.2.6 Chỉ tiêu hàm lượng Lân 26 3.2.2.7 Chỉ tiêu tỷ lệ C/N 27 3.2.2.8 Chỉ tiêu cảm quan màu, mùi kích thước hạt .29 3.2.3 Chất lượng phân compost sau trình ủ 29 3.3 Nội dung 3: Đánh giá khả nảy mầm .31 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 33 Kết luận 33 Kiến nghị 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Phụ lục 1: Kết thí nghiệm Phụ lục 2: Hình ảnh Phụ lục 3: Phiếu kết thử nghiệm DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BNN-PTNT : Bộ Nông Nghiệp – Phát Triển Nông Thôn C : Cacbon CTR : Chất thải rắn C/N : Cacbon/Nitơ CTV : Cộng tác viên F : Giá trị thống kê GI : Germination Index K : Kali KCN : Khu công nghiệp N : Nitơ NN & PTNT : Nông nghiệp phát triển nông thôn OM : Chất hữu P : Photpho Q : Quận T : Tỉnh TB ± SE : Trung bình ±Standard error TCN : Tiêu chuẩn ngành TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TNHH : Trách nhiệm hữu hạn TNHH MTV : Trách nhiệm hữu hạn thành viên TP : Thành phố VSV : Vi sinh vật DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hoá học số loại phân gia súc, gia cầm Bảng 1.2 Tỷ lệ C/N chất thải (tính theo chất khô) Bảng 2.1 Vật liệu địa điểm lấy vật liệu 13 Bảng 2.2 Vật liệu làm mơ hình 16 Bảng 2.3 Tần suất lấy mẫu phân tích mẫu 16 Bảng 2.4 Các phương pháp phân tích mẫu 17 Bảng 3.1 Thông số đầu vào nguyên vật liệu 19 Bảng 3.2 Tỷ lệ C/N nguyên vật liệu 19 Bảng 3.3 Tỷ lệ phối trộn khối lượng ngun liệu mơ hình 19 Bảng 3.4 Tỷ lệ C/N theo thời gian nghiệm thức có lặp lại 28 Bảng 3.5 Kết phân tích chất lượng phân Compost 30 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Mặt cắt mơ hình ủ phân compost 16 Hình 3.1 Máy xay rác chuyên dụng 18 Hình 3.2 Rác xanh trước sau xử lý kích thước 18 Hình 3.3 Nguyên liệu sau phối trộn với 20 Hình 3.4 Nhập liệu vào mơ hình ủ 21 Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn biến thiên nhiệt độ 21 Hình 3.6 Biểu đồ biểu diễn biến thiên độ ẩm 22 Hình 3.7 Biểu đồ biểu diễn biến thiên giá trị pH 23 Hình 3.8 Biểu đồ biểu diễn biến thiên hàm lượng Cacbon 24 Hình 3.9 Biểu đồ biểu diễn biến thiên hàm lượng Nitơ 25 Hình 3.10 Biểu đồ biểu diễn biến thiên hàm lượng Lân 26 Hình 3.11 Biểu đồ biểu diễn biến thiên tỷ lệ C/N 27 Hình 3.12 Hệ số nảy mầm hạt đậu xanh nghiệm thức 31 Hình 3.13 Thí nghiệm khả nảy mầm hạt sử dụng dịch chiết compost nghiệm thức 32 MỞ ĐẦU ❖ Đặt vấn đề Việt Nam thời kì hội nhập kinh tế giới nên đòi hỏi phải nỗ lực nhiều để phát triển kinh tế xã hội bảo vệ môi trường Sự phát triển kinh tế nâng cao đời sống người Tuy nhiên, mang lại mặt trái chất thải phát sinh ngày nhiều Hiện nay, ngân sách tỉnh Đồng Nai trung bình 500 ngàn đồng để xử lý rác thải [15] Trong đó, lượng rác thải Đồng Nai ngày tăng nhanh Do vậy, tái chế tận dụng rác thải giải pháp vừa bảo vệ môi trường vừa giảm gánh nặng cho ngân sách Tại TP Biên Hịa – Đồng Nai, ngồi thành phần rác thải sinh hoạt, rác thải thị cịn thường xuyên có lượng lớn rác thải xanh Với số lượng 11 ngàn xanh trồng địa bàn thành phố nên lượng rác phát sinh trình cắt tỉa tần suất – lần/năm lớn, đặc biệt trước mùa mưa bão [17] Hầu hết xanh đường phố địa bàn khơng có giá trị gỗ cao, nên rác xanh sau cắt tỉa khó tận dụng Một phần thân sau cắt tỉa số hộ gia đình mang làm củi đốt Còn phần cành nhánh, đưa bãi xử lý rác tập trung để chôn lấp hay làm phân hữu với rác hữu sinh hoạt dây chuyền Cách giải tốn nhiều thời gian để phân loại rác từ dây chuyền sản xuất làm biến động chất lượng phân ủ thành phần nguyên liệu đầu vào thay đổi liên tục Do đó, tách riêng rác thải xanh đô thị để làm phân compost xem giải pháp mang lại hiệu Tuy nhiên, sử dụng rác thải xanh thị để sản xuất phân bón hữu chưa đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho phân bón thành phần chủ yếu xanh cacbonhydrat (xenlulose hemixelulose) Để đảm bảo chất lượng phân đầu đòi hỏi phải phối trộn thêm số nguồn nguyên liệu giàu chất dinh dưỡng bùn thải từ trình xử lý nước thải chế biến thủy sản phân gia súc, vừa sử dụng chất thải hiệu cao vừa cung cấp dinh dưỡng cho phân bón Hơn nữa, q trình ủ phân, vi sinh vật phân hủy chất hữu tạo nhiệt độ cao cho phép loại mầm bệnh phân, bùn,… [6] Do đó, sử dụng phân bón từ chất thải xanh để bù đắp, bổ sung lại chất dinh dưỡng cho đất, giữ đất độ ẩm, màu mỡ cho đất lâu dài, khơng gây bạc màu, thối hóa đất phân hóa học [7] Vì vậy, nghiên cứu sản xuất phân compost từ rác thải xanh đô thị TP Biên Hòa kết hợp với phân gia súc bùn thải thủy sản nghiên cứu có sở khoa học, có ý nghĩa mặt mơi trường tính thực tiễn cao ❖ Mục tiêu Đề tài thực với mục tiêu giải vấn đề phát sinh rác thải xanh thị, phân bị bùn thải thủy sản, tạo nguồn phân hữu sinh học thay cho phân bón hóa học ❖ Tình hình nghiên cứu ngồi nước ➢ Tình hình nghiên cứu nước Tại Việt Nam, sản xuất compost từ rác xanh đô thị tiến hành, nhiên chưa có nghiên cứu cụ thể vấn đề Công ty TNHH MTV Dịch vụ cơng ích Quận – Tp Hồ Chí Minh áp dụng giải pháp xay nhỏ rác xanh làm phân compost với thời gian ủ tháng Hơn nữa, sản phẩm phân hữu khoáng bổ sung nguồn dinh dưỡng Nitơ, Phosphor khống, làm tăng chi phí sản xuất chưa tận dụng nguồn dinh dưỡng có sẵn [16] Năm 2015, Lê Thị Kim Oanh Trần Thị Mỹ Diệu nghiên cứu trình phân hủy hiếu khí bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải chế biến cá da trơn kết hợp với rơm rạ mạt cưa Mơ hình nghiên cứu dạng hở, thổi khí cưỡng thống khí tự nhiên Kết nghiên cứu cho thấy tỷ lệ phối trộn nguyên liệu tốt hỗn hợp bùn : mạt cưa bùn : rơm (theo khối lượng ướt) với thời gian phân hủy tương ứng 18 25 ngày, sản phẩm compost đạt độ ổn định loại A theo tiêu chuẩn Châu Âu [14] Hầu hết tiêu thành phần compost đạt tiêu chuẩn 10TCN526 : 2002 BNN–PTNT, ngoại trừ tiêu Nitơ tổng tương đối thấp [3] Cùng vào năm 2015, Nguyễn Thị Hải Lý, Phan Mộng Thu Phan Thị Tú Anh nghiên cứu xử lý bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải chế biến thủy sản kết hợp với rơm rạ phương pháp ủ compost hiếu khí Nghiên cứu tỷ lệ C/N khác C/N=25/1, C/N=30/1 và C/N=35/1 Kết nghiên cứu cho thấy thời gian khối ủ đạt chất lượng khoảng 28 ngày, nhiệt độ các khối ủ từ 29 – 44,1oC, lượng Nitơ hữu 2,83 – 3,5 % N, lượng lân tổng số 1,68 – 2,1 % P2O5 tỷ lệ C/N thích hợp để xử lý bùn thải hữu 30/1 [5] 29 (4) RC + EM + PB 32,3 30,2 29,2 20,9 18,5 17,8 14,6 14,8 15,5 11,5 12,6 12,8 11,3 12,4 11,1 11,1 10,8 10,7 Với nhân tố A nghiệm thức, nhân tố B thời gian ủ F giá trị thống kê Kết thể bảng Anova cho thấy: → F Nghiệm Thức > F3;48;0,99 (197,6743 > 4,217958): Tỷ lệ C/N khác theo nghiệm thức F Thời gian > F5;48;0,99 (325,3689 > 3,425123): Tỷ lệ C/N khác theo thời gian ủ phân F Nghiệm Thức + Thời gian > F5;48;0,99 (4,901271 > 2,435846): Có tương tác nghiệm thức thời gian ủ phân Kết luận: Tỷ lệ C/N khác theo nghiệm thức, theo thời gian ủ phân có ảnh hưởng nghiệm thức thời gian ủ phân lên tỷ lệ C/N 3.2.2.8 Chỉ tiêu cảm quan màu, mùi kích thước hạt Nghiệm thức phát sinh mùi hôi nguồn nguyên liệu phối trộn bùn thải thủy sản phân bò tươi Sau phối trộn với rác xanh đô thị giảm phần mùi hôi Mùi giảm bớt sau vận hành ngày biến sau ủ tuần Ban đầu nghiệm thức có màu xanh rác cây, sau chuyển sang màu nâu đậm khối ủ đến giai đoạn ổn định Nghiệm thức có màu xanh đen, nghiệm thức có màu nâu đen sau phối trộn kết thúc thí nghiệm hai nghiệm thức có màu đen Nghiệm thức có kích thước hạt nhỏ, mịn (