Sản xuất phân hữu cơ từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp để dùng làm phân bón cho rau sạch vùng ngoại vi thành phố

1.Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước: - Hiện nay rác thải sinh hoạt và phế thải nông công nghiệp là một thảm họa khó lường trong sự phát triển mạnh mẽ của quá trình sản xuất, chế biến nông công

Bộ Giáo dục và đào tạo Trường Đại học nông nghiệp I

-

báo cáo tổng kết đề tài

THựC HIệN nhiệm vụ hợp tác quốc tế về khoa học và công nghệ THEO NGHị ĐịNH THƯ VớI CộNG hoà italy

GIAI ĐOạN 2003 - 2005

Tên đề tài:

Sản xuất phân hữu cơ sinh học từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp để dùng làm phân bón cho rau sạch vùng ngoại vi thành phố

6212

24/11/2006

Hà Nội - 2006

Tên đề tài:

“ Sản xuất phân hữu cơ từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thảinông nghiệp để dùng làm phân bón cho rau sạch vùng ngoại vi thành phố "

Mã số: Thuộc chương trình nhiệm vụ Hợp tác Quốc tế về Khoa học & Công nghệ

Theo nghị định tư ký với Cộng hoà Italy 2003 - 2005

Thời gian thực hiện:

Từ tháng 6/2003 đến tháng 12/2005

Đối tác Việt Nam

a Tên cơ quan chủ trì Việt Nam:

Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội

Địa Chỉ: Thị trấn Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm, Thành phố Hà Nội Điện thoại: 8276346, Fax: 8276554

b Chủ nhiệm đề tài:

PGS TS Đào Châu Thu

Điện thoại cơ quan: 8765992, Fax: 8276554

E-mail: chauthu-hau@fpt.vn, ĐTD Đ: 0913275527

c 10 cán bộ khác trực tiếp tham gia nghiên cứu:

• KS Phạm Quang Việt • KS Trần Thị Thiêm • TS Đỗ Nguyên Hải • TS Nguyễn ích Tân

• GVC Nghiêm Thị Bích Hà • ThS Lê Thị Hồng Xuân • ThS Nguyễn Thị Minh • KS Lê Anh Tùng • KS Vũ Thị Len • ThS Trương Thị Toàn

Điện thoại cơ quan: 8765992, Fax: 8276554, E-mail: Sardc@hau1.edu.vn

Đối tác nước ngoài

a Tên cơ quan đối tác nghiên cứu nước ngoài:

Trường Đại học Udine, Italy Địa chỉ: Via della scienze, 208, Post code: 33100, Udine, Italy

b Chủ nhiệm đề tài:

GS TS Mario Gregori

Điện thoại: +390432558306, Fax: +390432558302

c 02 cán bộ khác trực tiếp nghiên cứu:

GS.TS Maria Noboli và TS Elisa Napoletina, trường Đại học Udine

Kinh phí phía Việt Nam:

a Tổng kinh phí

• Tổng kinh phí: 700 triệu đồng VN trong 3 năm

• Kinh phí được hỗ trợ từ ngân sách Nhà nước: 700 triệu đồng Việt Nam

i tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước:

- Hiện nay rác thải sinh hoạt và phế thải nông công nghiệp là một thảm họa khó lường trong sự phát triển mạnh mẽ của quá trình sản xuất, chế biến nông công nghiệp và hoạt động của toàn xã hội Phế thải không chỉ làm ô nhiễm môi trường sinh thái, ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm đất, gây độc hại đến sức khỏe con người, vật nuôi và cây trồng, mà còn làm mất đi cảnh quan văn hóa đô thị và nông thôn

- ở các nước phát triển như EU - Mỹ - úc - Nhật Bản - Singapo đều có hệ thống thu gom và phân loại rác thải gia đình, nơi công cộng ngay cả ở các vùng nông thôn Sau đó tái chế phần rác thải hữu cơ thành phân hữu cơ bón cho cây trồng - Tại nhiều nước đang phát triển của Châu á như: Thái Lan, Inđônêsia, Malaysia

cũng đã có nhiều chương trình giáo dục và nghiên cứu khoa học về thu gom rác thải hữu cơ tại gia và nơi công cộng của thị trấn, thành phố, góp phần làm sạch môi trường và tạo nguồn phân hữu cơ bằng công nghệ sinh học cho sản xuất nông nghiệp

- Tại các nước phát triển - Châu Âu và các nước đang phát triển - Thái Lan, Malaysia, ấn Độ đã xây dựng nhiều cơ sở chế biến rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp bằng công nghệ sinh học để sản xuất phân hữu cơ bón cho rau, hoa cây cảnh đem lại hiệu quả kinh tế cao

- ở úc, ấn Độ, Thái Lan, Malaysia…đã thu gom tàn dư thực vật trên đồng ruộng dùng chế phẩm vi sinh vật xử lý thành phân hữu cơ tại chỗ để trả lại cho đất, làm sạch đồng ruộng và chống ô nhiễm môi trường

- ở Đài Loan với công nghệ sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phế thải mùn rác, phế thải chăn nuôi công suất hàng trăm ngàn tấn/ năm (Lei Chu Enterprise Co., Ltd 2000)

- ở ấn Độ dùng công nghệ vi sinh vật xử lý hèm rượu, bã bùn lọc trong quá trình sản xuất đường để thành phân hữu cơ bón cho cây trồng với công suất hàng chục ngàn tấn/ năm (Công nghệ Bioearth của Alfa- Lavan Ltd, 1998)

2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

ở Việt Nam vấn đề chống ô nhiễm môi trường mới được nghiên cứu nhiều vào cuối thập kỷ 90 với các chương trình, các đề tài Nhà nước:

- Đề tài KHCN 02- 04 (A,B) giai đoạn 1996- 2000 do GS Lê Văn Nhương chủ trì xử lý phế thải hữu cơ rắn (lá mía, vỏ cà phê…) băng công nghệ sinh học chống ô nhiễm môi trường

- Đề tài cấp bộ: B 99-32-46; B 001- 32- 09 giai đoạn 1999- 2001 do PGS Nguyễn Xuân Thành chủ trì xử lý phế thải mùn mía, bùn mía bằng công nghệ vi sinh thành phân hữu cơ bón cho cây mía đường

- Đề tài cấp Tổng công ty: Xử lý phế thải của nhà máy đường bằng công nghệ sinh học do PGS Nguyễn Xuân Thành, PGS Nguyễn Đình Mạnh phối hợp với tổng công ty mía đường Việt Nam, tổng công ty mía đường Lam Sơn - Thanh Hóa để thành phân hữu cơ bón cho cây trồng

- Đề tài Phân loại rác thải sinh hoạt và tái chế rác thải hữu cơ bằng công nghệ vi sinh thành phân hữu cơ bón cho cây trồng do PGS Đào Châu Thu chủ trì thực hiện tại trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội 2001 - 2002

- Thu gom phân loại rác thải hữu cơ tại một số thị xã, thành phố lớn ở Việt Nam đã và đang được triển khai do Công ty vệ sinh Môi trường đô thị chịu trách nhiệm ở Hà Nội đã có những Dự án thử nghiệm thu gom và phân loại rác thải tại một số xã, phường (Công ty vệ sinh môi trường Cầu Diễn; xã Gia Thụy, trường ĐHNN I Hà Nội)

Hiện nay với sự giúp đỡ của các chuyên gia, các nhà khoa học đã có một số cơ sở là công ty hay HTX tổ chức sản xuất phân bón từ nguyên liệu chất hữu cơ bằng công nghệ vi sinh như: Các xí nghiệp chế biến rác thải, công ty sản xuất phân hữu cơ vi sinh sông Gianh, công ty Tiến Nông thành phố Thanh Hóa sản xuất phân vi sinh, HTX Gia Thuỵ - Hà Nội , các xí nghiệp của các nhà máy đường thuộc tổng công ty mía đường Việt Nam

Nhìn chung kết quả nghiên cứu của các đề tài, các dự án cho thấy có nhiều triển vọng tốt, đã góp phần vào việc xử lý phế thải công nông nghiệp chống ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, những cơ sở sản xuất chế biến này còn manh mún đặc biệt cho thấy trong quy trình công nghệ xử lý phế thải còn gặp rất nhiều khó khăn do chưa phân loại rác thải, còn lẫn quá nhiều tạp chất rắn, mà trong công nghệ chưa thể giải quyết được

Những đề tài được thực hiện trong năm qua chưa tập trung nhiều vào khâu nghiên cứu phân loại rác thải sinh hoạt, chưa có quy trình xử lý rác thải sinh hoạt khu gia đình và công đồng, chưa tuyên truyền sâu rộng cho người dân hiểu rõ những tác hại của rác thải sinh hoạt, dẫn đến chưa có ý thức về phân loại rác thải Chính vì vậy chưa tiết kiệm được công lao động, gây nhiều khó khăn và tốn kém trong công tác xử lý phế thải Các cơ sở xử lý rác thải, chế biến thành phân hữu cơ theo công nghệ tiên tiến nhưng với quy mô nhỏ, thích hợp cho cơ sở sản xuất cấp xã vùng nông thôn chưa được chú trọng đúng mức, mới mang tính chất tự phát ở một số nơi vì vậy hiện tượng ô nhiễm nông thôn, mất cảnh quan môi trường do việc vứt rác bừa bãi ngày càng gia tăng và thực sự là vấn đề bức xúc hiện nay

Việc xử lý rác thải hữu cơ và tái chế thành phân hữu cơ bón cho rau để đóng góp thiết thực cho vùng sản xuất rau sạch của các vùng ven đô trong những năm qua còn chưa được đề cập đến

3 Danh mục các công trình nghiên cứu có liên quan:

1 Đề tài cấp Nhà nước: 52D01- 03; KC 08- 01; KC 08- 20; KHCN 02- 04; KHCN 02- 06 2 Đề tài cấp Bộ : B 99- 32- 46; B 001- 32 - 09

3 Đề tài nhiệm vụ HTQT về KHCNMT với Italy ( 2003-2005 )

II phương pháp nghiên cứu

1 Phương pháp giáo dục - truyền thông khuyến cáo cộng đồng trong thu gom rác hữu cơ thông qua việc tổ chức lớp học, tập huấn, tuyên truyền quảng cáo, băng zôn, tờ rơi…

2 Phương pháp điều tra nhanh nông thôn (RRA) và phương pháp điều tra có sự tham gia của người dân (PRA)

3 ứng dụng công nghệ vi sinh ủ rác thải hữu cơ của nhóm nghiên cứu trong pha 1 (bộ môn vi sinh vật - trường ĐHNN I kết hợp với chuyên gia Italy và áo theo phương pháp bán hiếu khí có tham khảo quy trình của đề tài KHCN 02- 04; B 99- 32- 46; KHCN 02- 06)

4 Phương pháp phân tích chất lượng phân hữu cơ sinh học tại bộ môn Thổ nhưỡng Nông hoá - trường ĐHNN I kết hợp với chuyên gia Italy

5 Phương pháp cùng tham gia thử nghiệm bón phân hữu cơ cho sản xuất rau sạch (giữa cán bộ nghiên cứu của trường ĐHNN I và nông dân trồng rau vùng ngoại thành Hà Nội) theo quy trình sản xuất rau sạch của sở nông nghiệp & PTNT Hà Nội và Bộ NN & PTNT 2000

iII Nội dung nghiên cứu chính của đề tài 1 Mục tiêu nghiên cứu:

• Tuyên truyền hướng dẫn cộng đồng khu dân cư làng xã có ý thức và thói quen thu gom phân loại rác thải hữu cơ sinh hoạt tại nguồn nhằm giảm ô nhiễm môi trường khu dân sinh và tạo nguồn hữu cơ cho sản xuất phân hữu cơ sinh học • Nghiên cứu và ứng dụng quy trình xử lý rác thải và phế thải nông nghiệp bằng

công nghệ vi sinh bán hiêú khí nhằm sản xuất được phân hữu cơ sinh học an toàn, có chất lượng đối với các loại cây trồng phù hợp với điều kiện và quy mô cấp thôn xã

• Xây dựng các thử nghiệm đồng ruộng sử dụng phân hữu cơ sinh học cho rau nhằm góp phần khuyến cáo người nông dân thấy rõ tác dụng của phân hữu cơ sinh học và cùng tham gia sản xuất loại phân này phục vụ nông nghiệp an toàn và bền vững

2 Hoạt động nghiên cứu đề tài:

Đề tài được chia thành 3 đề tài nhánh để thoả mãn mục tiêu nghiên cứu:

• Tuyên truyền, hướng dẫn cộng đồng thu gom và phân loại rác sinh hoạt hữu cơ và phế thải nông nghiệp làm vật liệu sản xuất phân hữu cơ

• Nghiên cứu mô hình sản xuất phân hữu cơ sinh học từ rác sinh hoạt hữu cơ và phế thải nông nghiệp theo quy trình ủ phân bằng công nghệ vi sinh bán hiêú khí • Thử nghiệm đồng ruộng bón phân hữu cơ sinh học cho 3 loại rau (ăn lá, quả, củ) • Các hoạt động khác liên quan đến nội dung chính của đề tài

+ Tổ chức các lớp tập huấn chuyển giao tiến bộ kỹ thuật đến cộng đồng

+ Tổ chức các cuộc họp, hội thảo trao đổi khoa học trong nước và Quốc tế

+ Đào tạo được đội ngũ cán bộ theo các nội dung của đề tài nghiên cứu

Iv Các kết quả nghiên cứu

Đã hoàn thành đầy đủ nội dung nghiên cứu của 3 đề tài nhánh

1 Đề tài nhánh 1: “Tuyên truyền hướng dẫn cộng đồng phân loại rác thải sinh hoạt hữu cơ và phế thải nông nghiệp”

Cán bộ nghiên cứu: PGS.TS Nguyễn Trường Sơn, TS Nguyễn ích Tân,

PGS.TS Đào Châu Thu, KS Phạm Quang Việt, KS Vũ Thị Len, KS Lê Anh Tùng

1.1 Nội dung nghiên cứu chính:

• Tổ chức giáo dục, tuyên truyền, vận động các hộ gia đình tại khu vực nghiên cứu thu gom và phân loại rác thải sinh hoạt hữu cơ tại gia đình

• Tổ chức kiểm tra, giám sát hoạt động thu gom và phân loại rác thải • Tổ chức vận chuyển rác hữu cơ đến nhà ủ phân

• Tổ chức lớp tập huấn về phương pháp thu gom, phân loại rác thải sinh hoạt hữu cơ tại gia đình và khu dân cư

1.2 Tóm tắt kết quả nghiên cứu:

1.2.1 Kết quả tình hình thu gom, phân loại rác thải

* Tình hình thu gom, phân loại rác ở khu dân cư I-khu 16 hộ và đường F trường Đại học Nông nghiệp I

Tuần 1Tuần 2Tuần 3Tuần 4

+ Về lượng rác hữu cơ sinh hoạt trung bình của một người/ một ngày: Lượng rác hữu cơ nhiều hay ít phụ thuộc vào nhu cầu sinh hoạt theo từng ngày ở mỗi hộ gia đình Do vậy, lượng rác hữu cơ sinh hoạt của một người/một ngày là khác nhau ở các tuần Chỉ tiêu này đạt cao nhất ở tuần 3 (0,35 kg) và đạt thấp nhất ở tuần 1

+ Tỷ lệ rác hữu cơ thu được (đồ thị 1): Việc phân loại rác hữu cơ sinh hoạt không tốt sẽ ảnh hưởng đến tỷ lệ rác hữu cơ-làm nguyên liệu quan trọng cho việc sản xuất phân hữu cơ vi sinh ở tuần thứ nhất tỷ lệ rác hữu cơ cho giá trị thấp nhất (98,6%) và chỉ tiêu này tăng dần ở các tuần sau đó nhưng chưa đạt 100% Trung bình tỷ lệ rác hữu cơ ở khu I đạt 99,3%

*Tình hình thu gom, phân loại rác khu dân cư II-đường T trường ĐHNN I

98,9 99,6

Tuần 1Tuần 2Tuần 3Tuần 4

+ Tỷ lệ rác hữu cơ ở khu II (đồ thị 2): ở đồ thị 2 cho thấy chỉ tiêu về tỷ lệ rác hữu cơ cũng khác nhau ở các tuần ở tuần thứ nhất, do người dân chưa có thói quen phân loại rác nên tỷ lệ rác hữu cơ thu được còn thấp (93%) Sau khi được cán bộ chương trình thường xuyên đi kiểm tra và nhắc nhở thì tỷ lệ rác tăng lên và đạt cao

nhất ở tuần thứ tư (99,6%) Trung bình tỷ lệ rác hữu cơ của khu II đạt 97,1%

Tình hình thu gom, phân loại rác ở khu III-đường S trường ĐHNNI

+ Lượng rác hữu cơ trung bình của một người/một ngày ở mỗi tuần là khác nhau ở tuần thứ hai cho kết quả cao nhất ( 0,34 kg) và thấp nhất ở tuần thứ nhất (0,29 kg) Trung bình lượng rác hữu cơ ở khu III của một người/một ngày là 0,32 kg

+ Tỷ lệ rác hữu cơ: Cũng như ở khu vực I, II, tỷ lệ rác ở khu vực III (đồ thị 3) thấp nhất ở tuần thứ nhất (92,2%), chỉ tiêu này có xu hướng tăng dần ở các tuần sau Trung bình tỷ lệ rác hữu cơ ở khu III đạt (96,5%)

Tình hình thu gom, phân loại rác ở 3 khu:

- Lượng rác hữu cơ ở từng khu không chênh lệch nhau nhiều, mỗi người dân trung bình thải ra một ngày dao động là 0,32-0,35 kg rác hữu cơ sinh hoạt

- Về tỷ lệ rác hữu cơ: ở khu I-khu 16 hộ và đường F, người dân có ý thức phân loại rác cao đa số người dân trong khu thường mang rác ra đổ khi có người đi thu rác và tỷ lệ rác hữu cơ gần như đạt 100% Một số ít hộ gia đình, không có nhà ở thời điểm người đi thu rác nên họ để rác ở ngoài đường nhưng lượng rác hữu cơ này vẫn được họ phân loại tốt Do vậy, tỷ lệ rác hữu cơ ở khu I là cao nhất (99,3%) trong ba khu (đồ thị 4) Còn ở khu II và khu III, lúc đầu người dân do chưa thấy được mục đích và tầm quan trọng của việc phân loại rác nên rác hữu cơ được phân loại vẫn bị lẫn rác vô cơ Nhưng sau khi được chúng tôi thường xuyên đi kiểm tra, nhắc nhở cũng như trình bày mục đích của việc phân loại rác thì tỷ lệ rác hữu cơ tăng lên rõ rệt

1.2.2 Các hoạt động phục vụ cho công tác tuyên truyền cộng đồng

• Đã tổ chức các cuộc họp tuyên truyền, phát động sự cùng tham gia thu gom, phân loại rác thải của cộng đồng khu dân cư điểm nghiên cứu

• Thiết kế, in ấn các tờ dơi, áp phích tuyên truyền hướng dẫn cộng đồng

• Đã tổ chức các lớp tập huấn và tài liệu tập huấn hướng dẫn cộng đồng thu gom, phân loại rác thải tại khu dân cư

• Thành lập đội sinh viên tình nguyện của trường ĐHNNI và đội xã viên HTX NN Đặng Xá cùng cán bộ nghiên cứu của Trung tâm thường xuyên đến các gia đình tuyên truyền nhắc nhở, giám sát và cùng phân loại rác thải, chhuyên

2 Đề tài nhánh 2 “Nghiên cứu mô hình sản xuất phân hữu cơ sinh học theo quy trình ủ phân bằng công nghệ vi sinh bán hiếu khí”

Cán bộ nghiên cứu:

PGS.TS Nguyên Xuân Thành, TS Đỗ Nguyên Hải, Th.S Nguyễn Thị Minh, ThS Lê Thị Hồng Xuân, KS Phạm Quang Việt, ThS Trương Thị Toàn

Sinh Viên Tốt Nghiệp:

Lê Anh Tùng, Vũ Thị Len, Nguyễn Quang Vinh, Nguyễn Thị Hằng, Nguyễn Đình Cương, Hà Văn Khanh

2.1 Nội dung nghiên cứu chính:

• Sản xuất chế phẩm vi sinh vật để xử lý rác thải hữu cơ và phế thải nông nghiệp thành phân hữu cơ sinh học

• Nghiên cứu và thử nghiệm quy trình xử lý rác thải sinh hoạt hữu cơ đã được phân loại theo công nghệ vi sinh bán hiêú khí.

• Phân tích, đánh giá chất lượng phân hữu cơ sinh học sau khi ủ rác thải và phế thải nông nghiệp

2.2 Tóm tắt kết quả nghiên cứu 2.2.1 Sản xuất chế phẩm vi sinh

Thu thập và tuyển chọn các chủng giống VSV có khả năng phân giải chất hữu cơ

N1 N2 N3 N4 N5 N6 VK1 VK2 VK3 VK4 VK5 VK6 XK1 XK2 XK3

Phân giải Xenlulo Phân giải Xenlulo Phân giải Tinh bột Phân giải Tinh bột Phân giải Prôtêin Phân giải Prôtêin Phân giải Xenlulo Phân giải Xenlulo Phân giải Tinh bột Phân giải Tinh bột Phân giải Prôtêin Phân giải Prôtêin Phân giải Xenlulo Phân giải Xenlulo Phân giải Tinh bột

Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV Bộ môn NH - VSV

Các đặc tính sinh học của các chủng VSV được tuyển chọn

Chủng

VSV mọc (giờ) Thời gian

Kích thước khẩn lạc sau5 ngày

nuôi cấy (cm)

Khoảng thích ứng

pH

Khả năng kháng kháng

sinh

Khoảng nhiệt độ thích ứng

(0C) N1

N2 N3 N4 N5 N6 VK1 VK2 VK3 VK4 VK5 VK6

XK1 XK2 XK3

38 36 45 60 72 36 72 20 60 26 48 50 72 36 48

3,0 3,5 4,0 1,3 2,0 2,5 0,5 1,1 0,4 0,9 1,2 1,0 0,5 1,2 1,0

4 - 9 4 - 8 5 - 9 5 - 8 5 - 8 4 - 9 5 - 8 5 - 9 4 - 7 5 - 8 5 - 8 4 - 9 5 - 8 4 - 9 4 - 8

300-1000 300-800 300-1000

300-800 300-500 300-1000

300-800 300-1000

300-500 300-1000

300-800 300-1000

300-500 300-1000

300-800

25 - 42 35 - 55 25 - 42 28 - 35 28 - 42 25 - 42 28 - 42 25 - 50 25 - 42 25 - 42 25 - 50 25 - 42 28-35 28 - 50 35 - 55

Ghi chú: 300, 500, 800, 1000 là các nồng độ Streptomyxin/1 lil môi trường nuôi cấy

Sản xuất chế phẩm vi sinh vật từ các tổ hợp VSV đ∙ tuyển chọn

- Giống Vi sinh vật: Giống Vi sinh vật được nhân trên môi trường đặc đối với (Nấm + Xạ khuẩn), đối với Vi khuẩn được nhân trên môi trường dịch thể trên

máy lắc 150 vòng/phút (48-72 giờ tuỳ từng chủng)

- Chất mang: Chất mang là môi trường để VSV sống, tồn tại và phát triển trong một thời gian nhất định Chất mang được chúng tôi sử dụng là hỗn hợp chất hữu cơ gồm cám trấu, gạo, mùn cưa, than bùn và một số phụ gia

Hỗn hợp chất mang phải được tiệt trùng ở 1210C qua 1 giờ, sau đó để nguội và tiến hành sản xuất chế phẩm VSV được thực hiện theo sơ đồ 1

Kết quả phân tích một số chỉ tiêu dinh dường trong chất mang

P2O5 dễ tiêu mg/100g chất mang 29,6

Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật dùng để xử lý phế thải hữu cơ

Chủng giống VSV

Từng chủng được nhân sinh khố riêng rẽ ở dạng dịch thể trong 48 giờ trên máy lắc 150 vòng/phút

Từng chủng được nhân sinh khối riêng rẽ ở dạng khuẩn lạc bào tử trên môi trường đặc trong vòng 120 giờ

Phối trộn ủ sinh khối trong vòng 1 tuần

Chế phẩm Nấm, Xạ khuẩn dạng chất mang Chế phẩm vi sinh vật dạng

lỏng (Dịch thể)

Hỗn hợp chất mang (gồm mùn cưa, cám gạo…) đã xử lý tiệt trùng ở 1210C

trong vòng 30 phút, có bổ sung chất phụ gia.

Đem xử lý rác thải

2.2.2 Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp của chế phẩm VSV

Tiến hành xử lý rác thải hữu cơ và phế thải nông nghiệp và đánh giá hiệu

quả của chúng qua 5 công thức thí nghiệm được bố trí như sau:

CT1: Đối chứng (không xử lý chế phẩm VSV) CT2: Xử lý chế phẩm VSV1

CT3: Xử lý chế phẩm VSV2 CT4: Xử lý chế phẩm VSV3 CT5: Xử lý chế phẩm VSV4

Thí nghiệm xử lý rác thải hữu cơ được thực hiện theo phương pháp ủ bán hiêú khí không đảo trộn với quy mô nhỏ Rác thải sinh hoạt hữu cơ và phế thải nông nghiệp được đưa vào trong bể ủ, cứ mỗi lớp phế thải khoảng 30 - 40 cm ta phun đều 1 lượt dung dịch chế phẩm vi sinh vật, cứ xử lý từng lớp như vậy đến khi phế thải đầy bể ủ thì dùng bùn ao trát kín nên trên bề mặt của bể ủ, với thời gian ủ là 60 ngày Trong quá trình ủ chúng tôi tiến hành phân tích các chỉ tiêu lý, hoá học và VSV trong đống ủ

Phân tích hiệu quả của chế phẩm VSV trong quá trình xử lý phế thải hữu cơ

Sau 30 ngày ủ Sau 60 ngày ủ Chỉ tiêu

phân tích Đơn vị

CT1 CT2 CT3CT4CT5CT1CT2 CT3 CT4CT5pHKCl 7,6 7,7 7,7 7,8 7,6 7,8 8,1 8,2 8,0 8,1 Độ ẩm tđ % 68,2 65,4 67,6 65,9 68,3 40 32,5 30,7 33,1 30,4Độ xốp % 45,3 57,1 58,6 54,8 59,3 56 71,3 72,5 71,9 74,2OM % 16,7 20,8 22,0 21,1 23,8 19,3 28,3 30,1 27,9 29,5N % 0,12 0,23 0,37 0,25 0,39 0,25 0,67 0,71 0,62 0,69P2O5ts % 0,35 0,5 0,57 0,53 0,60 0,42 0,95 0,97 0,94 0,99K2Ots % 0,27 0,4 0,45 0,42 0,47 0,31 0,76 0,78 0,75 0,81P2O5dt mg/100g 112,8 245,3 250,5 249,1 252,7 175,9 518,0 527,2 523,3 529,5K2Otrđ mg/100g 45,7 71,1 72,9 68,7 74,9 67,7 142,5 146,9 141,2 150,0VKTS x107 tế bào 24,6 48,2 50,3 47,2 53,1 30,2 95,1 97,1 94,8 97,9Nấm x106 tế bào 19,4 37,5 40,2 35,6 39,2 22,8 35,6 37,8 36,2 39,2VKPGX x105 tế bào 7,3 13,2 13,8 12,6 12,9 17,2 41,3 40,9 39,7 42,5XK x104 tế bào 3,9 7,1 7,9 7,4 7,5 11,7 25,9 30,5 28,6 31,7

Nhận xét:

- Về các chỉ tiêu dinh dưỡng trong đống ủ: Nhìn chung hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đống ủ tăng dần theo thời gian ủ, nhất là các chất dinh dưỡng dễ tiêu

- ở công thức có xử lý VSV hàm lượng các chất dinh dưỡng luôn luôn cho cao hơn ở các công thức đối chứng cụ thể:

Sau 60 ngày ủ: Hàm lượng OM (%) đạt cao nhất là CT3 (OM=30,1%), cho thấp nhất là CT2 (OM=28,3%) Hàm lượng đạm tổng số (N%) đạt cao nhất là CT3 (N=0,71%), cho thấp nhất là CT4(N=0,62%) Hàm lượng lân tổng số (P2O5%) đạt cao nhất là CT5 (P2O5=0,99%), cho thấp nhất là CT4 (P2O5=0,62%) Hàm lượng kali tổng số (K2O%) đạt cao nhất là CT5 (K2O=0,71%), cho thấp nhất là CT4 (K2O =0,75%) Hàm lượng P2O5 dễ tiêu và K2O trao đổi cho giá trị cao nhất ở CT5 (P2O5 = 529,5 mg/100g phân, K2O = 150,0 mg/100g phân) và cho kết quả thấp nhất ở CT2 (P2O5 = 518,0 mg/100g phân), CT4 (K2O = 141,2 mg/100g phân)

- Về mật độ VSV trong đống ủ: ở công thức xử lý VSV cho số lượng của 5 nhóm VSV được phân tích luôn luôn cao hơn ở công thức đối chứng và đạt cao nhất sau 60 ngày ủ, trừ nấm tổng số đạt cực đạt chỉ sau 30 ngày ủ Cụ thể VKTS đạt 94,8 - 97,9 x 107TB/1g (sau 60 ngày ủ), Nấm đạt 37,5 - 40,2 x 106 bào tử/1g; VKPGX đạt 39,7 - 42,5 x 105 TB/1g; xạ khuẩn đạt 25,9 - 31,7 x 104 TB/1g

Như vậy, tất cả các công thức có xử lý VSV đều cho hiệu quả cao trong quá trình

xử lý phế thải hữu cơ Trong đó, nổibật có 2 loại chế phẩm VSV được tạo ra từ tổ hợp 2 (hỗn hợp Vi khuẩn) và tổ hợp 4 (hỗn hợp Vi khuẩn + xạ khuẩn + nấm) Từ đó, ta có thể lựa chọn hai tổ hợp VSV này để làm chế phẩm xử lý phế thải hữu cơ

Kết luận:

1 Từ bộ giống của Bộ môn Nông hoá - Vi sinh vật, Khoa Đất & Môi trường, Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội đã thu thập và tuyển chọn được 15 chủng giống VSV có khả năng phân giải chất hữu cơ để đưa đánh giá các đặc tính sinh học

2 Từ 15 chủng giống VSV trên, đã tuyển chọn được 10 chủng, đây là những chủng có đặc tính sinh học tốt nhất (tốc độ mọc nhanh, đường kính khuẩn lạc lớn, khả năng thích ứng pH rộng, khả năng cạnh tranh lớn và đều thể hiện hoạt tính enzim mạnh) Ngoài ra các chủng này còn phát triển mạnh ở khoảng nhiệt độ cao từ 35 - 55oC, nên rất thích hợp với nhiệt độ của bể ủ rác thải Các chủng VSV được tuyển chọn bao gồm:

ư 4 chủng Nấm: N1, N2, N3, N6

ư 4 chủng Vi khuẩn: VK2, VK4, VK5, VK6 ư 2 Xạ khuẩn: XK2, XK3

3 Trong 4 loại chế phẩm VSV được tạo ra thì chế phẩm VSV2 và chế phẩm VSV 4 là tổ hợp của (hỗn hợp Nấm + hỗn hợp Vi khuẩn + hỗn hợp Xạ khuẩn) cho hiệu quả xử lý rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp cao hơn cả 4 Từ các kết quả nghiên cứu chúng tôi nhận thấy trong 4 tổ hợp VSV đã được

tuyển chọn thì có 2 tổ hợp tỏ ra chiếm ưu thế hơn, chúng cho hiệu quả xử lý rác thải và phế thải nông nghiệp vượt trội, đó là

- Tổ hợp VSV1 là hỗn hợp của 4 chủng vi khuẩn: VK2, VK4, VK5, VK6 - Tổ hợp VSV2 là hỗn hợp của 10 chủng (vi khuẩn + nấm + xạ khuẩn) đã tuyển chọn

2.2.3 Xây dựng quy trình xử lý phế thải nông nghiệp và rác thải hữu cơ sinh hoạt bằng công nghệ vi sinh bán hiếu khí

A Chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu cần thiết để sản xuất ra 1 tấn phân ủ hữu cơ sinh học từ rác thải sinh hoạt gia đình hoặc phế thải nông nghiệp theo phương pháp bán hảo khí

- Rác thải hữu cơ sinh hoạt hoặc phế thải nông nghiệp - Nước

- Chế phẩm vi sinh dùng để xử lý

2-2,5 tấn (khoảng 3 - 3,5m3)250 – 300 lít

5 lít

B Các bước tiến hành

Bước 1: Thu gom và phân loại rác thải sinh hoạt tại gia đình

Việc thu gom và lựa chọn các vật liệu hữu cơ (như: các phần loại bỏ từ rau, hoa, quả, thân cây, rơm rạ, giấy loại…) việc phân loại các phế thải sinh hoạt được tiến hành ngay tại gia đình trên cơ sở được tập huấn về phương pháp tuyển lựa

Bước 2: ủ phế thải

Phế thải hữu cơ sau khi đã được tuyển chọn từ các hộ gia đình được đem tập trung đến bể ủ ở bể ủ, rác thải được đảo đều rồi dàn trải theo từng lớp khoảng 40- 50 cm, sau đó tưới nước có hoà chế phẩm vi sinh vật và nước gỉ đường, rồi lại tiếp tục chất lên lớp rác thải hữu cơ khác và tiếp tục tưới chế phẩm vi sinh vật kết hợp gỉ đường (tổng lượng chế phẩm VSV sử dụng phối trộn khoảng 2/3 tổng lượng chế phẩm) Khi lượng rác thải phối trộn được chất dần đủ độ cao so với sức chứa của bể ủ người ta tiến hành trát bề mặt bể ủ bằng một lớp bùn ao mỏng khoảng 2- 3cm

Bước 3: Kiểm tra và duy trì độ ẩm trong bể ủ

Sau khi ủ được khoảng 10 ngày người ta tiến hành tưới hết lượng chế phẩm chứa VSV còn lại Sau đó phải thường xuyên giám sát độ ẩm và bổ sung nước cho bể ủ khi thấy cần thiết Khoảng 20 hoặc 30 ngày sau khi ủ sẽ có nước gỉ từ trong bể chảy ra hố ga Nước này sẽ được thu lại để tưới lên bề mặt của bể ủ kết hợp với nước tưới để duy trì độ ẩm thích hợp cho bể ủ Sau khi đã ủ khoảng 40 ngày thì không cần bổ sung thêm nước vào bể ủ nữa mà giữ nguyên hiện trạng cho đến khi kết thúc quá trình ủ

Bước 4: Chế biến phân hữu cơ sinh học

- Sản phẩm phân ủ hữu cơ (sau khi ủ) được đem hong khô trong điều kiện sân phơi có mái che

- Sau khi phơi khô sản phẩm phân ủ người ta tiến hành nghiền và sàng các sản phẩm và thu được 2 loại sản phẩm theo kích thước thô và mịn

+ Sản phẩm phân hữu cơ ở dạng thô: có thể phải đem ủ lại hoặc được dùng để bón lót trực tiếp ra ruộng cho cây trồng

+ Sản phẩm phân hữu cơ dạng mịn: được đóng vào bao đem bón ngay cho các

Sơ đồ 1: Quy trình xử lý rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp thành phân hữu cơ sinh học theo kiểu bán hiếu khí

Sau 50-60 ngày

Phân loại

Rác vô cơ

Loại bỏ khỏi vật liệu chế

biến

Bể ủ

Phân hữu cơ sinh học dạng

mịnPhân hữu cơ

sinh học dạng thô

Kiểm tra chất l−ợng

Đóng bao, đẹm sử dụng

sinh vật

Đem phơi

sàng Nghiền

Rác thải sinh hoạt và phế thải nông nghiệp

C Kết quả theo dõi, phân tích và đánh giá chất lượng phân ủ

(1) Diễn biến của nhiệt độ của đống ủ trong bể chế biến rác hữu cơ

Diễn biến nhiệt độ trong đống ủ được xác định hàng tuần (sau 7 ngày) ở các mức độ sâu khác nhau của bể (30, 60 và 90cm)

Diễn biến nhiệt độ của bể ủ

Độ sâu xác định nhiệt độ (0C) Thời gian ủ

(Ghi chú: Thời gian đo: Tháng 5 – 6 năm 2005)

- Nhiệt độ ở trong đống ủ tăng mạnh ở tuần thứ nhất sau khi ủ so với nhịêt độ ngoài trời ở tất cả các mức độ sâu khác nhau Sau đó mức độ nhiệt độ cao 40- 50OC tiếp tục được duy trì trong tuần thứ hai và tuần thứ ba rồi sau đó có xu hướng giảm dần ở các tuần tiếp đó Đến tuần thứ 7 (khoảng 50 ngày sau khi ủ) nhiệt độ ở các độ sâu gần như không biến động và đến tuần thứ 8 thì nhịêt độ ổn định giữa các tầng và không còn sự khác biệt lớn so với nhiệt độ ở ngoài trời

- Kết quả theo dõi nhiệt độ cũng cho thấy ở độ sâu 30 cm nhiệt độ luôn cao hơn so với mức độ sâu 60 và 90 cm (trong suốt giai đoạn thời gian từ tuần đầu tiên cho tới tuần thứ tư), điều này chứng tỏ mức độ phân hủy ở điều kiện bán hảo khí diễn ra rất mạnh ở khoảng độ sâu này Trong khi đó nhiệt độ ở các tầng sâu 60 cm và 90 cm của bể ủ nhiệt độ có chiều hướng tăng chậm hơn so với tầng trên ở giai đoạn 4 tuần đầu, nhưng nhiệt độ cao ở đây vẫn duy trì và giảm chậm ở cuối tuần thứ 6 và giảm mạnh ở tuần thứ 7, điều này cho thấy quá trình phân hủy chất hữu cơ ở những tầng bên dưới trong điều kiện yếm khí diễn ra chậm hơn so với các tầng trên của đống ủ và nếu được đảo trộn theo thời gian thích hợp thì quá trình phân

(2) Diễn biến pH trong bể ủ

D Phân tích, đánh giá chất l−ợng phân ủ

Thời gian phân tích

2/2004

Tháng 3/2004

Tháng 5/2004

Tháng 1/2005

Tháng 10/2005

pH (H2O) 8.47 8.04 7.65 7.92 7.20 pH (KCl) 8.02 7.73 7.32 7.66 6.68 OM% % 26.53 24.00 28.80 27.25 24.53

mg/100g phân 1028.5 1460.0 1046.9 1650.0 1008.8

Kết quả phân tích, đánh giá chất lượng về một số tính chất lý, hoá học của sản phẩm phân ủ hữu cơ được xác định theo các bể ủ ở các thời điểm khác nhau (thể hiện ở bảng 3) cho thấy nhìn chung chất lượng các sản phẩm phân ủ đều đạt tiêu chuẩn cho phép (theo Tiêu chuẩn Việt Nam)

Sản phẩm phân ủ hữu cơ có phản ứng trung tính pH 7,65- 8,47; hàm lượng OM% dao động từ 24.50-28.8% đạt chất lượng là phân hữu cơ tốt theo tiêu chuẩn đo lường Quốc gia ( OM% 21% ) Các chất dinh dưỡng cho cây trồng N% 0,98- 1,35% đạt ở mức trung bình, K2O%: 1,44- 2,33% ở mức từ trung bình đến khá; Kali dễ tiêu đạt được ở mức rất giàu, P2O5% biến động khá lớn từ trung bình cho đến giàu; hàm lượng P2O5 dễ tiêu cao Lượng lân dễ tiêu cao hơn ở các đợt phân tích ở các bể thu vào các tháng 2, 3, 4/ 2004 có liên quan đến việc bón bổ sung lân tecmô phosphate trong quá trình ủ nhằm tạo điều kiện cho VSV hoạt động mạnh hơn, còn ở lần phân tích tháng 1/2005 chúng tôi không sử dụng biện pháp bón bổ sung đối với lân Tại bể ủ phân tích vào 5/ 2005, nguồn nguyên liệu sử dụng để ủ chủ yếu là các sản phẩm phụ bèo tây, bèo bồng, cỏ và rơm, rạ kết hợp với rác, do vậy, cho dù không bổ sung lân và kali song hàm lượng một số chất dinh dưỡng của hai yếu tố này vẫn đạt được ở mức khá cao so với các kết quả phân tích rác thải hữu cơ sinh hoạt thông thường có bổ sung thêm hai nguyên tố này

Kết quả phân tích một số chỉ tiêu mùn hoá theo các mốc thời gian khác nhau

(kết quả phân tích chỉ tiêu chất lượng phân ủ theo tiêu chuẩn EC tại phòng phân tích sinh hoá của trường Đại học Udine)

mẫu

TEC H2O

Chỉ số mùn

hoá trong

nước

Chỉ số mùn

hoá (HI)

A445/ A665

TEC Na4P2O

7

Nhận xét

Rác S5* 0.32 4.12 0.46 23.5 2.19 Vật liệu thô S1* 0.17 2.16 0.46 12.0 2.19 Bán phân huỷ Mẫu phân ủ

sau 30 ngày S2** 0.25 2.05 0.37 13.7 2.74 Bán phân huỷ S3* 0.22 1.36 0.32 11.7 2.23 Phân huỷ TB Mẫu phân ủ

sau 60 ngày S4** 0.32 4.12 0.46 23.5 2.19 Phân huỷ triệt để

Để kiểm chứng rõ một số chỉ tiêu đánh giá mức độ mùn hoá của phân ủ theo

tiêu chuẩn của cộng đồng châu Âu (EC), chúng tôi tiến hành gửi mẫu phân ủ sang phân tích tại phòng phân tích tiêu chuẩn của Đại học Udine- Italia để xác định về một số chỉ tiêu TEC (H2O), chỉ số mùn hoá trong nước và chỉ số mùn hoá HI theo tiêu chuẩn của EC, kết quả (bảng 4) đã chỉ ra cho thấy có sự khác biệt rõ về mức độ phân huỷ theo thời gian ở các giai đoạn ủ khác nhau và sản phẩm sau khi ủ được đánh giá là đảm bảo đạt được tiêu chuẩn ở mức trung bình đến mức khá tốt về quá trình và khả năng mùn hoá đối với các vật liệu sau khi ủ

Bước đầu đánh giá hiệu quả kinh tế của việc chế biến phân ủ sinh học từ nguồn rác thải hữu cơ

Chi phí sản xuất phân ủ và phân hữu cơ sinh học

(Bể có sức chứa khoảng 18m3 tương đương 10 tấn rác thải tươi)

(đồng)

Thành tiền (đồng)

IV Chi phí lao động

Phủ bùn lên bề mặt bể ủ 1(công) 20000 20000 Duy trì độ ẩm trong bể ủ (*) 2(công) 20000 40000 Phơi phân hữu cơ sinh học 4(công) 25000 100000 Nghiền phân hữu cơ sinh học 4(công) 25000 100000 Xàng phân hữu cơ sinh học 4(công) 25000 100000

L∙i xuất thu được từ bể ủ (đồng)

(tấn)

Đơn giá (đồng)

Thành tiền (đồng)

2 Các mẫu phân ủ đựoc lấy định kỳ và được tiến hành phân tích tại các phòng thí nghiệm Quốc gia và Quốc tế Kết quả phân tích, đánh giá chất lượng của phân ủ đảm bảo về hàm lượng hữu cơ cao (OM% từ 24 đến >28%) chất lượng dinh dưỡng của phân đạt trung bình đến khá, đạt tiêu chuẩn là phân hữu cơ có chất lượng của Việt Nam và một số tiêu chuẩn đánh giá về qúa trình mùn hoá của EC

3 Hiệu quả kinh tế của việc sản xuất phân hữu cơ sinh học từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp đạt mức thu khoảng 1.480.500đ cho 1 bể ủ có sức chứa vào khoảng 10 tấn rác thải tươi với sản phẩm thu được khoảng 4,5 tấn phân ủ Vì vậy trong tương lai có thể nhân rộng quy trình chế biến rác thải hữu cơ trong thực tiễn để vừa giải quyết tốt được vấn đề rác thải đối với môi trường và vừa tạo ra được một lượng phân hữu cơ sinh học chất lượng tốt góp phần cho hướng sản xuất nông nghiệp sạch hữu cơ đồng thời đem lại thu nhập cho người sản xuất phân