Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh compost từ vỏ quả cacao phục vụ cho nông nghiệp

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cacao trồng sử dụng rộng rãi tộc Maya từ kỉ thứ VI, bắt đầu phát triển rộng nước khác giới từ kỉ XVI trở Như vậy, từ lâu cacao loại công nghiệp nhằm cung cấp hạt, tạo loại thức uống giàu dinh dưỡng cho người Tổng sản lượng cacao giới tính đến cuối năm 2010 3.5 triệu hạt khô [1] Tổng sản lượng cacao Việt Nam đến cuối năm 2005 35 hạt khô đến cuối năm 2010 2.500 hạt khô/năm [1] Điều cho thấy sản lượng cacao toàn giới lớn không ngừng tăng sản lượng qua năm, Việt Nam sản lượng tăng gần 70 lần giai đoạn 2005-2010 Vậy với sản lượng hạt cacao khô nhiều thế giới nói chung Việt Nam nói riêng, đồng nghĩa với việc trái cacao sau thu hoạch hạt lại lượng lớn vỏ trái thải bỏ Trong thực trạng Việt Nam, đa số trái cacao sau thu hoạch hạt, phần vỏ trái lại sử dụng, thải bỏ gây ảnh hưởng đến môi trường Vậy câu hỏi đặt phải làm với lượng vỏ trái cacao mà khơng để gây ảnh hưởng đến mơi trường, mặc khác lại tái sử dụng phế phẩm làm giảm chi phí sản xuất cho người nơng dân? Bên cạnh tính cấp thiết vỏ cacao theo Hiệp hội phân bón Việt Nam (http://agro.gov.vn), năm 2010 tổng lượng cung phân bón cho ngành nơng nghiệp Việt Nam khoảng 6.112 triệu Trong lượng phân bón sản xuất nước đạt 2.58 triệu Lượng phân bón nhập Việt Nam năm 2010 đạt 3.521 triệu Cho thấy nhu cầu tiêu thụ phân bón nước lớn Hơn phân bón sản xuất nhập chủ yếu phân hóa học nên lâu dài ảnh hưởng đến độ phì nhiêu đất, làm xói mịn đất Trong năm gần đây, phương pháp phân hủy sinh học hiếu khí chất thải rắn (compost) cho thấy phạm vi ứng dụng cao Sản xuất compost vừa xử lý triệt để chất thải, góp phần bảo vệ mơi trường, vừa tạo sản phẩm có ích cho nơng Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP nghiệp Từ vấn đề việc nghiên cứu công nghệ sản xuất compost từ phế phẩm nơng nghiệp mang tính cấp thiết phù hợp với nhu cầu phát triển ngành nông nghiệp Việt Nam giai đoạn tương lai Chính lí mà đề tài “Nghiên cứu sản xuất phân hữu vi sinh (compost) từ vỏ cacao phục vụ cho nông nghiệp” thực với mục đích tận dụng, tái chế phế phẩm nhằm làm giảm tác hại đến môi trường giảm chi phí sản xuất nơng nghiệp cho người nơng dân MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Xây dựng quy trình tối ưu sản xuất compost từ vỏ cacao; - Ứng dụng sản phẩm compost sau ủ lên trồng ngắn ngày NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để đạt mục tiêu nghiên cứu đề tài đặt nội dung nghiên cứu gồm phần sau: - Phân tích thành phần mẫu cacao đầu vào; - Vận hành mơ hình ủ compost hiếu khí với nghiệm thức: mơ hình đối chứng khơng bổ sung chế phẩm, mơ hình bổ sung bùn hoạt tính mơ hình bổ sung chế phẩm Bio-F; - Theo dõi tiêu suốt q trình ủ compost; - Phân tích mẫu đầu ra; - Ứng dụng sản phẩm sau ủ trồng ngắn ngày - GIỚI HẠN NỘI DUNG VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu: Vì tính đặc trưng vỏ cacao mục tiêu nghiên cứu đặt nên đề tài tập trung nghiên cứu cách ủ compost cách tối ưu - Đối tượng nghiên cứu: + Vỏ cacao: lấy xã Sơng Xồi, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu; + Bùn hoạt tính: lấy trạm xử lý nước thải Cty Cổ phần dệt may- Đầu tưThương mại Thành Công; + Chế phẩm sinh học Bio-F: Viện Sinh học Nhiệt đới TP.HCM Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.1 Phƣơng pháp luận Phương pháp ủ compost hiếu khí nghiên cứu từ lâu giới Do đó, có nhiều tài liệu tư liệu nghiên cứu sẵn có để tham khảo Bên cạnh có nhiều đề tài nghiên cứu thành công sản xuất compost với nhiều vật liệu khác Chính thế, dựa vào tài liệu sẵn có q trình nghiên cứu thực nghiệm trước để làm sở xây dựng mơ hình thực nghiệm ủ compost với vật liệu vỏ cacao điều hồn tồn làm Từ mơ hình ủ, theo dõi liên tục tiêu: nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng Cacbon, Nitơ, hiệu vi sinh vật bổ sung vào để xác định mức ảnh hưởng yếu tố đến chất lượng compost tạo Từ đó, lựa chọn cơng nghệ tối ưu cho q trình ủ 5.2 Phƣơng pháp thực tiễn - Tổng hợp, biên hộ tài liệu có + Tài liệu liên quan cacao; + Tài liệu tổng quan compost, yếu tố ảnh hưởng đến trình ủ compost, công nghệ sản xuất compost nước giới; + Tài liệu viết bùn hoạt tính chế phẩm sinh học Bio-F; - Phương pháp thực nghiệm: Lắp đặt mơ hình ủ compost hiếu khí, tiến hành phối trộn nghiệm thức vận hành mơ hình ủ, phân tích mẫu - Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu từ trình ủ compost như: nhiệt độ, pH, độ sụt lún, độ ẩm, hàm lượng C, N - Phương pháp thống kê: Thống kê, tính tốn biến thiên: nhiệt độ, độ ẩm,pH, hàm lượng C,N, trình ủ compost - Phương pháp đánh giá, nhận xét: Đánh giá nhận xét kết sau trình ủ Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN 6.1 Ý nghĩa khoa học Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài nghiên cứu mở hướng cho việc sử dụng phế phẩm vỏ cacao thành sản phẩm có ích cho kinh tế, cho ngành nông nghiệp hạn chế gây ảnh hưởng đến môi trường 6.2 Ý nghĩa thực tiễn - Quy trình sản xuất phân compost dễ thực hiện, áp dụng cho hộ gia đình nơng thơn với quy mơ nhỏ; - Sản phẩm tạo ứng dụng trực tiếp cho ngành nông nghiệp THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 7.1 Thời gian nghiên cứu: Do thời gian có hạn nên đề tài thực khoảng thời gian: 2/5/2012 đến 21/07/2012 7.2 Địa điểm thực thí nghiệm nghiên cứu: Phịng thí nghiệm khoa MT & CNSH, với điều kiện: - Nhiệt độ 32-340C; - Ánh sáng tự nhiên; - Hóa chất, dụng cụ, trang thiết bị có; - Các số liệu phân tích PTN khoa MT & CNSH 7.3 Địa điểm lấy mẫu nghiên cứu: xã Sơng Xồi, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu CẤU TRÚC LUẬN VĂN Luận văn bao gồm phần Mở Đầu chương với nội dung sau: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Vật liệu phương pháp nghiên cứu - Chương 3: Kết thảo luận - Kết luận - kiến nghị Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ COMPOST 1.1.1 Định nghĩa Quá trình chế biến Compost : trình phân hủy sinh học ổn định chất hữu điều kiện nhiệt độ thermophilic Kết trình phân hủy sinh học tạo nhiệt, sản phẩm cuối ổn định, khơng mang mầm bệnh có ích việc ứng dụng cho trồng [2] Sản xuất Compost phân huỷ sinh học chất thải rắn dễ phân huỷ sinh học điều kiện hiếu khí hồn tồn có kiểm sốt thành chất tình trạng ổn định hồn tồn, khơng gây cảm giác khó chịu lưu trữ, sử dụng an tồn nơng nghiệp [3] 1.1.2 Các phản ứng sinh hóa xảy q trình ủ compost 1.1.2.1 Phản ứng sinh hóa Q trình phân hủy CTR diễn phức tạp, qua nhiều giai đoạn sản phẩm trung gian Ví dụ, q trình phân hủy protein: protein  peptides amino acids  hợp chất ammonium  nguyên sinh chất vi khuẩn N NH3 Đối với carbonhydrate, trình phân hủy xảy ra: carbonhydrate  đường đơn  acid hữu  CO2 nguyên sinh chất vi khuẩn Những phản ứng chuyển hóa sinh hóa diễn q trình ủ hiếu khí chưa nghiên cứu chi tiết Các giai đoạn khác q trình ủ hiếu khí phân biệt theo biến thiên nhiệt độ sau:  Pha thích nghi: giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với mơi trường  Pha tăng trưởng: đặc trưng gia tăng nhiệt độ trình phân hủy sinh học  Pha ưa nhiệt: giai đoạn nhiệt độ tăng cao Đây giai đoạn ổn định chất thải tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu  Pha trưởng thành: giai đoạn giảm nhiệt độ đến nhiệt độ mơi trường Q trình lên men xảy chậm thích hợp cho hình thành chất keo mùn (q trình chuyển hố phức chất hữu thành chất mùn) chất khoáng (sắt, canxi, Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP nitơ…) cuối thành mùn Các phản ứng nitrate hố, ammonia (sản phẩm phụ trình ổn định chất thải) bị oxi hoá sinh học tạo thành nitrit (NO2-) cuối thành nitrate (NO3-): 1.1.2.2 Phản ứng sinh học Ủ compost trình sinh học mà chất hữu có chất thải rắn biến đổi thành chất mùn ổn định hoạt động thể chức sống điều kiện tự nhiên diện chất thải Các tổ chức gồm loại vi sinh vật vi khuẩn, nấm, chất hữu phân huỷ ban đầu từ vi sinh vật tiêu thụ bậc vi khuẩn thực Trong thời gian đầu, vi khuẩn thích hợp với điều kiện Mesophilic xuất trước Nhiệt độ tăng vi khuẩn thermophilic xuất chiếm hầu hết vị trí khối ủ, thermorphilic nấm thường tăng trưởng từ – 10 ngày sau ủ Nếu nhiệt độ cao 60OC nấm hầu hết vi khuẩn bị ức chế, dạng bào tử phát triển giai đoạn cuối cùng, nhiệt độ giảm Atinomycetes trở nên chiếm ưu làm cho bề mặt đống ủ xuất màu trắng nâu Các loại vi khuẩn Thermophilic, hầu hết loài Bacillus đóng vai trị quan trọng việc phân huỷ protein hydratcacbon Mặc dù hoạt động bên lớp đóng ủ hoạt dơng thời gian cuối nhóm Atinomycetes đóng vai trị việc phân huỷ cenlulose, lignin chất bền vững khác Sau giai đoạn tiêu thụ bậc hay sơ cấp thực xong, chất thức ăn cho sinh vật tiêu thụ thứ cấp ve, bọ cánh cứng, giun trịn, đơng vật ngun sinh, phiêu sinh 1.1.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình chế biến compost 1.1.3.1 Các yếu tố vật lý Các yếu tố vật lý ảnh hưởng tới trình ủ gồm : nhiệt độ, độ ẩm, kích thước nguyên liệu, độ rỗng, thổi khí a Nhiệt độ Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đây yếu tố quan trọng trình chế biến Compost định thành phần quần thể vi sinh vật (ban đầu nhóm Mesophilic sau nhóm Thermophilic chiếm ưu thế), ngồi nhiệt độ thị để nhận biết giai đoạn xảy trình ủ compost Nhiệt độ tối ưu 50 – 600 C, thích hợp với vi khuẩn Thermophilic tốc độ phân hủy rác cao Nhiệt độ ngưỡng ức chế hoạt động vi sinh vật làm cho trình phân hủy diễn khơng thuận lợi, cịn nhiệt độ thấp ngưỡng phân Compost không đạt tiêu chuẩn mầm bệnh Nhiệt độ luống ủ điều chỉnh nhiều cách khác hiệu chỉnh tốc độ thổi khí độ ẩm, lập khối ủ với mơi trường bên ngồi cách che phủ hợp lý Bảng 1.1 Khoảng nhiệt độ nhóm vi sinh vật Loại vi sinh vật Nhiệt độ (0C) Khoảng dao động Tối ưu Psychrophillic (VSV ưa lạnh) 10 - 30 15 Mesophilic (VSV ưa ấm) 40 – 50 35 Thermophilic (VSV ưa nhiệt) 45 - 75 55 Nguồn: Nguyễn Văn Phước, 2010 b Độ ẩm Là yếu tố cần thiết cho hoạt động vi sinh vật trình chế biến Compost Vì nước cần thiết cho q trình hịa tan dinh dưỡng ngun sinh chất tế bào Độ ẩm tối ưu thường từ 50 – 60% Các vi sinh vật đóng vai trị định q trình phân hủy CTR thường tập trung lớp nước mỏng bề mặt phân tử CTR Nếu độ ẩm nhỏ (< 30%) hạn chế hoạt động vi sinh vật, độ ẩm lớn (> 65%) trình phân hủy chậm lại, chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí q trình thổi khí bị cản trở tượng bít kín khe rỗng khơng cho khơng khí qua, gây mùi hơi, rị rỉ chất dinh dưỡng lan truyền vi sinh vật gây bệnh Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Độ ẩm ảnh hưởng đến thay đổi nhiệt độ q trình ủ nước có nhiệt dung riêng cao tất vật liệu khác Độ ẩm thấp điều chỉnh cách thêm nước vào Độ ẩm cao điều chỉnh cách trộn với vật liệu độn có độ ẩm thấp như: mạt cưa, rơm rạ… c Kích thước hạt Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy Quá trình phân hủy hiếu khí xảy bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ có tổng diện tích bề mặt lớn nên tăng tiếp xúc với oxy, giá tăng vận tốc phân hủy Tuy nhiên, kích thước hạt nhỏ chặt làm hạn chế lưu thơng khí đống ủ, điều làm giảm oxy cần thiết cho vi sinh vật đống ủ giảm mức độ hoạt tính vi sinh vật Ngược lại, hạt có kích thước q lớn có độ xốp cao tạo rãnh khí làm cho phân bố khí khơng đều, khơng có lợi cho q trình chế biến phân hữu Đường kính hạt tối ưu cho q trình chế biến khoảng – 50mm Kích thước hạt tối ưu đạt nhiều cách cắt, nghiền sàng vật liệu thô ban đầu CTR đô thị CTR cơng nghiệp phải nghiền đến kích thước thích hợp trước làm phân Phân bắc, bùn phân động vật thường có kích thước hạt mịn, thích hợp cho trình phân hủy sinh học d Độ xốp Độ xốp yếu tố quan trọng trình chế biến phân hữu Độ xốp tối ưu thay đổi tuỳ theo loại vật liệu chế biến phân Thơng thường, độ xốp cho q trình chế biến diễn tốt khoảng 35 – 60%, tối ưu 32 – 36% Độ xốp CTR ảnh hưởng trực tiếp đến trình cung cấp oxy cần thiết cho trao đổi chất, hô hấp vi sinh vật hiếu khí oxy hóa phần tử hữu diện vật liệu ủ Độ xốp thấp hạn chế vận chuyển oxy, nên hạn chế giải phóng nhiệt làm tăng nhiệt độ khối ủ Ngược lại, độ xốp cao dẫn tới nhiệt độ khối ủ thấp, mầm bệnh không bị tiêu diệt Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Độ xốp điều chỉnh cách sử dụng vật liệu tạo cấu trúc với tỉ lệ trộn hợp lý e Thổi khí Khơng khí môi trường xung quanh cung cấp tới khối Compost để vi sinh vật sử dụng cho phân hủy chất hữu cơ, làm bay nước giải phóng nhiệt Nếu khơng cung cấp khí đầy đủ tạo thành vùng kị khí bên khối Compost gây mùi hôi Để cung cấp không khí cho khối Compost thực cách:  Đảo trộn  Cắm ống tre  Thải chất thải từ tầng lưu chứa cao xuống thấp  Thổi khí Q trình đảo trộn cung cấp khí không đủ theo cân tỉ lượng Điều kiện hiếu khí thỏa mãn lớp cùng, lớp bên hoạt động môi trường tuỳ tiện kị khí Do đó, tốc độ phân hủy giảm thời gian cần thiết để trình ủ phân hồn tất bị kéo dài Cấp khí phương pháp thổi khí đạt hiệu phân hủy cao Tuy nhiên, lưu lượng khí phải khống chế thích hợp Nếu cấp nhiều khí dẫn đến chi phí cao gây nhiệt khối phân, kéo theo sản phẩm khơng đảm bảo an tồn chứa vi sinh vật gây bệnh Khi pH môi trường khối phân lớn 7, với trình thổi khí làm thất nitơ dạng NH Trái lại, thổi khí q ít, mơi trường bên khối phân trở thành kị khí Vận tốc thổi khí cho q trình ủ phân thường khoảng –10m3 khí/tấn ngun liệu/h Thơng thường áp lực tĩnh cần tạo để đẩy khơng khí qua chiều sâu – 2.5m vật liệu ủ 0.1 – 0.15m cột nước Áp lực cần quạt gió đủ khơng cần máy nén Ngồi cửa sổ hầm ủ đủ cho làm thoáng, cần đảo cửa sổ ngày lần nhiều ngày lần Trang ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đảo trộn liên tục đạt mức phân giải tối ưu vòng 10 – 14 ngày Nên đảo trộn lần ngày nhiều lần ngày 1.1.3.2 Các yếu tố hóa sinh a Các chất dinh dưỡng Có nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến trình phân hủy vi sinh vật: cacbon nitơ cần thiết nhất, tỉ lệ C/N thông số dinh dưỡng quan trọng nhất; Photpho (P) nguyên tố quan trọng kế tiếp; Lưu huỳnh (S), canxi (Ca) nguyên tố vi lượng khác đóng vai trò quan trọng trao đổi chất tế bào Khoảng 20% - 40%C chất thải hữu (trong chất thải nạp liệu) cần thiết cho trình đồng hố thành tế bào mới, phần cịn lại chuyển hoá thành CO2 Cacbon cung cấp lượng sinh khối để tạo khoảng 50% khối lượng tế bào vi sinh vật Nitơ thành phần chủ yếu protein, acid nucleic, acid amin, enzyme, coenzyme cần thiết cho phát triển hoạt động tế bào Tỷ lệ C/N tối ưu cho trình ủ phân rác khoảng 30:1 Ở mức tỷ lệ thấp hơn, nitơ thừa sinh khí NH3, nguyên nhân gây mùi khai Ở mức tỷ lệ cao hơn, phân hủy xảy chậm Tỷ lệ C/N chất thải khác trình bày bảng sau Trừ phân ngựa khoai tây, tỷ lệ C/N tất chất thải khác phải điều chỉnh để đạt giá trị tối ưu trước tiết hành làm phân Bảng 1.2 Tỷ lệ C/N chất thải STT Chất thải N (% khối lƣợng khô) Tỷ lệ C/N Phân bắc 5,5 – 6,5 –10 Nước tiểu 15 – 18 0,8 Máu 10 – 14 3,0 Phân động vật - 4,1 Phân bò 1,7 18 Phân gia cầm 6,3 15 Trang 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CC1 100 98.45 90.79 83.13 THỂ TÍCH CC2 100 97.15 89.77 80.44 75.69 72.23 (%) CC3 100 97 24 27 ĐỘ SỤT GIẢM Ngày 77.5 74.34 71.21 69.57 70.7 67.53 88.32 78.29 74.55 71.75 69.53 65.87 30 33 36 39 42 45 CC1 68.23 66.56 65.89 64.33 62.76 61.12 59.92 58.23 THỂ TÍCH CC2 64.22 62.82 61.13 59.75 58.35 57.42 55.86 54.89 (%) CC3 62.58 61.82 59.29 58.33 56.89 55.47 53.18 51.62 ĐỘ SỤT GIẢM Ngày 48 51 54 57 CC1 57.11 57.05 57.12 57.07 THỂ TÍCH CC2 54.55 (%) CC3 50.13 50.42 ĐỘ SỤT GIẢM 54.5 54.58 54.47 50.2 50.18 ĐỘ SỤT GIẢM THỂ TÍCH % 120 Đối chứng CC1 100 CC2 CC3 80 60 40 20 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 Ngày Hình 3.4: Đồ thị biểu thị độ sụt giảm thể tích 57 ngày ủ Trang 56 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhận xét Nhìn vào hình 3.4 cho thấy: vào ngày đầu mơ hình VSV thích nghi nên độ sụt giảm thể tích thấp, mơ hình đối chứng CC1 giảm 1.55% tổng thể tích, mơ hình CC2 giảm 2.85% tổng thể tích, mơ hình CC3 giảm 3% tổng thể tích Nhưng từ ngày thứ trở VSV thích nghi phát triển mạnh nên độ sụt giảm thể tích giảm đáng kể thể rõ rệt mơ hình Ở mơ hình đối chứng ngày thứ 98.45% đến ngày thứ 90.79% giảm 8.45% tổng thể tích so với ngày đầu 1.55%, mơ hình CC2 từ 97.15% xuống cịn 89.77% giảm 7.38% tổng thể tích so với 2.85%, tương tự mơ hình CC3 từ 97% xuống cịn 88.32% giảm 8.68% tổng thể tích so với 3% ngày đầu Kể từ ngày thứ đến ngày thứ 15 giai đoạn mô hình có độ sụp lún mạnh nhất, mơ hình đối chứng CC1 từ ngày đến ngày 15 giảm 25.66% tổng thể tích từ ngày đến ngày 57 giảm 42.93% tổng thể tích Đối với mơ hình CC2 từ ngày đến 15 giảm 27.67% tổng thể tích từ ngày đến ngày 57 giãm 45.53% tổng thể tích Từ ngày thứ 15 trở đến ngày sau độ sụp lún bắt đầu ổn định lại không thay đổi nhiều ngày cuối Bên cạnh sau kết thúc q trình ủ, mơ hình đối chứng CC1 cịn lại 57.07% thể tích, mơ hình CC2 cịn lại 54.47% thể tích mơ hình CC3 cịn lại 50.08% thể tích Điều chứng tỏ mơ hình CC3 bổ sung VSV phân lập nên phân hủy tốt hiệu so với mô hình cịn lại, hiệu thấp mơ hình ủ đối chứng 3.1.5 Hàm lƣợng chất hữu Bảng 3.5 Kết hàm lượng chất hưu 57 ngày ủ Ngày 12 15 18 21 HÀM CC1 89.58 86.34 84.67 81.23 80.43 79.56 78.35 77.78 LƢỢNG CC2 89.42 86.15 83.97 79.45 78.23 77.61 76.17 74.89 CHC (%) CC3 89.24 85.78 83.56 78.15 77.45 75.84 74.23 73.12 Trang 57 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngày 24 27 30 74.5 33 36 39 42 45 HÀM CC1 77.63 75.38 LƢỢNG CC2 73.55 72.24 70.78 69.38 69.36 67.32 66.15 64.79 CHC (%) CC3 71.87 70.34 68.34 66.67 64.89 62.75 62.37 60.21 Ngày 48 51 54 73.12 72.43 72.15 71.22 70.54 57 HÀM CC1 68.11 67.39 67.28 67.27 LƢỢNG CC2 62.75 61.44 CHC(%) CC3 58.87 57.65 56.92 56.89 61.3 61.29 HÀM LƢỢNG CHẤT HỮU CƠ % 100 90 80 70 60 50 Đối chứng CC1 40 CC2 30 CC3 20 10 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 Ngày Hình 3.5 Biểu đồ biểu hàm lượng chất hữu Nhận xét Dựa vào Hình 3.5 ta thấy hàm lượng CHC mô hình giảm, chứng Trang 58 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP tỏ VSV có hoạt động đống ủ compost Trong ngày đầu, hàm lượng CHC mơ hình giảm mạnh: mơ hình đối chứng CC1 từ 89.58% xuống cịn 81.23%, mơ hình CC2 từ 89.42% xuống cịn 79.45%, mơ hình CC3 từ 89.24% giảm xuống cịn 78.15% Từ ngày thứ đến ngày sau giai đoạn ủ hàm lượng CHC giảm chậm ổn định ngày sau Nhìn vào biểu đồ độ dốc biến thiên CHC mơ hình cho thấy mơ hình CC3 có hàm lượng CHC giảm nhiều nhất, mơ hình CC2 giảm thấp mơ hình ủ đối chứng CC1 Điều chứng tỏ mơ hình có bổ sung VSV phân lập thành chế phẩm có hiệu bùn hoạt tính, mơ hình có bổ sung VSV khả phân hủy CHC hiệu mơ hình ủ đối chứng không bổ sung VSV 3.1.6 Hàm lƣợng Cacbon Bảng 3.6 Kết hàm lượng C 57 ngày ủ Ngày 12 15 18 21 HÀM CC1 49.77 47.97 47.04 45.13 44.68 44.20 43.53 43.21 LƢỢNG CC2 49.68 47.86 46.65 44.14 43.46 43.12 42.32 41.61 C (%) CC3 49.58 47.66 46.42 43.42 43.03 42.13 41.24 40.62 42 45 Ngày 24 27 30 33 36 39 HÀM CC1 43.13 41.88 41.39 40.62 40.24 40.08 39.57 39.19 LƢỢNG CC2 40.86 40.13 39.32 38.54 38.53 37.40 36.75 35.99 C (%) CC3 39.93 39.08 37.97 37.04 36.05 34.86 34.65 33.45 Ngày 48 51 54 57 HÀM CC1 37.84 37.44 37.38 37.37 LƢỢNG CC2 34.86 34.13 34.06 34.05 C (%) CC3 32.71 32.03 31.62 31.61 Hàm lượng C khối ủ khiểm tra ngày/lần Hàm lượng C biến thiên rõ rệt, biểu diễn đồ thị đây: Trang 59 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HÀM LƢỢNG CACBON % 60.00 Đối chứng CC1 CC2 50.00 CC3 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 Ngày Hình 3.6 Biểu đồ biểu diễn hàm lượng C 57 ngày ủ Nhận xét Dựa vào bảng 3.6 hình 3.6 ta thấy hàm lượng C mơ hình có suy giảm rõ rệt ,chứng tỏ q trình phân hủy có diễn đồng Trong 12 ngày đầu phân hủy diển mạnh ngày lại mơ hình đối chứng CC1 từ 49.77% xuống cịn 44.68% Đối với mơ hình CC2 12 ngày đầu giai đoạn thích nghi tăng trưởng nên VSV phát triển phân hủy mạnh, từ 49.68% xuống cịn 43.46% Sự phân hủy mạnh mơ hình CC3, ngày đầu giai đoạn mà VSV phát triển phân hủy mạnh suốt q trình ủ 57 ngày, từ 49.58% giảm xuống cịn 43.42% Điều đánh giá khả phân hủy C tốt mơ hình có bổ sung chế phẩm sinh học bio-F Trong ngày lại đến cuối trình ủ hàm lượng C giảm chậm ổn định ngày cuối giai đoạn ủ 3.1.7 Hàm lƣợng Nitơ Hàm lượng N kiểm tra với tần suất ngày/lần Kết trình bày Trang 60 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP bảng đây: Bảng 3.7 Kết hàm lượng N 57 ngày ủ Ngày 12 15 18 21 HÀM CC1 2.13 2.09 2.02 1.99 1.92 1.85 1.81 1.80 LƢỢNG CC2 2.1 2.06 2.02 1.92 1.78 1.81 1.78 1.70 N (%) CC3 2.1 2.02 1.92 1.85 1.78 1.67 1.63 1.6 24 27 30 33 36 39 42 45 Ngày HÀM CC1 1.78 1.70 1.67 1.63 1.56 1.49 1.35 1.35 LƢỢNG CC2 1.67 1.63 1.60 1.56 1.42 1.35 1.28 1.28 N (%) CC3 1.56 1.49 1.42 1.35 1.28 1.24 1.17 1.14 48 51 54 57 Ngày HÀM CC1 1.35 1.35 1.35 1.35 LƢỢNG CC2 1.28 1.28 1.28 1.28 N (%) CC3 1.14 1.14 1.14 1.14 Trang 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BIẾN THIÊN HÀM LƢỢNG NITƠ % 2.5 Đối chứng CC1 CC2 CC3 1.5 0.5 0 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 Ngày Hình 3.7: Biểu đồ biểu diễn thay đổi hàm lượng Nhận xét N Dựa vào hình 3.7 hàm lượng N mơ hình có suy giảm rõ rệt Trong ngày đầu mô hình đối chứng CC1 hàm lượng N có suy giảm chậm, từ ngày thứ đến ngày 18 giảm nhanh từ 1.99% xuống cịn 1.81%, sau bắt đầu giảm chậm dần ổn định đến cuối q trình ủ 1.35% Đối với mơ hình CC2 12 ngày đầu giai đoạn thích nghi phát triển mạnh nên hàm lượng N có suy giảm mạnh từ 2.1% xuống cịn 1.78%, sau giảm chậm dần ổn định vào cuối trình ủ 1.28% Ở mơ hình CC3 bổ sung chế phẩm sinh học có chủng VSV phân lập nên hiệu phân hủy tốt hơn, ngày đầu VSV thích nghi nên nên suy giảm N chậm từ 2.1% xuống 2.06%, ngày thứ đến ngày thứ 15 lúc VSV hoạt động mạnh nên suy giảm N nhiều từ 1.92% xuống 1.67%, sau 15 ngày hàm lượng N suy giảm chậm lại đến ngày 42 ổn định đến cuối trình ủ 1.14% Trang 62 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Điều chứng tỏ mơ hình CC3 đến cuối q trình ủ, hàm lượng N ổn định 1.14% thấp so với mơ hình CC2 ổn định 1.28% mơ hình đối chứng ổn định 1.35%, suy hiệu VSV chế phẩm bio-F phân hủy hiệu so với bùn hoạt tính mơ hình đối chứng khơng bổ sung VSV 3.2 THÍ NGHIỆM ỨNG DỤNG TRÊN CÂY TRỒNG NGẮN NGÀY Sau ủ sản phẩm compost, đem trồng thử nghiệm kiểm tra khả nảy mầm hạt đậu xanh, sau ngày kết sau: (B) (A) (C) (D) Hình 3.8: Mơ hình trồng thí nghiệm đậu xanh lên sản phẩm compost Nhận xét Sau ngày trồng thử nghiệm hạt đậu xanh sản phẩm compost vừa ủ xong, (A,B,C,D) Trang 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP kết mơ hình hạt đậu xanh nảy mầm 100% phát triển bình thường Trong ngày đầu tiên, mơ hình hạt đậu xanh bắt đầu nứt vỏ, nảy mầm Qua ngày hôm sau đậu xanh vươn khỏi mặt vật liệu, cao khoảng 1-2cm Đến ngày thứ cao trung bình khoảng 2.3-4cm Tuy nhiên mơ hình CC3 có vài có độ cao trung bình khoảng 5-7cm Vậy kết luận sản phẩm compost sau ủ không chứa thành phần độc hại, ức chế phát triển Hạt đậu xanh phát triển hoàn toàn tốt sản phẩm compost vừa ủ xong 3.3 NHẬN XÉT VÀ BÀN LUẬN Sau 57 ngày mô hình với vật liệu vỏ cacao, vỏ cacao+bùn hoạt tính, vỏ cacao+ chế phẩm sinh học bio-F trình ủ compost kết thúc Kết thể bảng sau: Bảng 3.8 Kết thí nghiệm ủ compost Nghiệm thức CC1 (Đối chứng) CC2 CC3 57 31-50 5.58 – 8.32 57 31-53.5 5.32 – 8.56 57 31 - 56 5.21 – 8.23 55.05 55.47 54.44 6.5 4.5 0.2 0 2.8 Nâu đen Nâu đen Nâu đen 1.65 1.5 1.47 37.53 35.78 36.44 Thông số vận hành Thời gian ủ (ngày) Nhiệt độ (0C) pH Độ ẩm trung bình (%KLU) Tổng lƣợng nƣớc thêm vào (lít) Tổng lƣợng bùn thêm vào (lít) Tổng lƣợng chế phẩm thêm vào (g) Đặc tính sản phẩm Màu sắc (sản phẩm) Khối lƣợng cịn lại (kg) Độ ẩm (%KLU) Trang 64 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong tuần đầu, sau bổ sung đầy đủ điều khiện thuận lợi cho vi khuẩn, nấm phát triển, lượng VSV gia tăng đáng kể làm cho tốc độ phân hủy tăng mạnh, ngày sau dần ổn định Hàm lượng C N có suy giảm chứng tỏ có chuyển hóa thành CO2 NH3 theo phương trình: COHNS + O2 + VSV hiếu khí  CO2 + NH3 + sản phẩm khác + lượng Vậy sau 57 ngày ủ tạo lượng compost có chất lượng, sản phẩm có màu nâu đen, mềm, có mùi đất, khơng hấp dẫn trùng (A) (B) (A) (D) Hình 3.9: Sản phẩm compost sau ủ (A,B,C,D) So sánh mơ hình cho thấy, sản phẩm compost có mơ hình bổ sung chế phẩm bio-F tốt mơ hình cịn lại, vật liệu sau q trình ủ kích thước nhỏ hơn, mềm mịn hơn, chất lượng tốt Mơ hình bổ sung bùn hoạt tính hiệu Trang 65 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP bổ sung chế phẩm sinh học Bio-F thấy hiệu phân hủy tốt mơ hình đối chứng khơng bổ sung VSV Sản phẩm compost sau ủ xong, rây qua rây 2mm, sấy đem phân tích hàm lượng N, P, K kết bảng sau: Thành phần CC2 CC3 N(%) 1.28 1.14 P(%) 0.66 1.05 K(%) 7.06 6.31 Tuy nhiên sau phân tích hàm lượng N:P:K sản phẩm chưa đạt chuẩn phân hữu vi sinh từ CTR Bộ Nông Nghiệp Và Phát Triển Nơng Thơn Vì cần phải bổ sung phân bón hỗn hợp công ty TNHH TM-SX Phước Hưng, loại tỉ lệ N: P: K = 20: 15: 10 ( hàm lượng N: 20%, hàm lượng P2O5 hữu hiệu: 20%, hàm lượng K2O2: 10 %) Lượng bổ sung vào 0.15kg phân NPK tỉ lệ (20:15:10) vào 1kg sản phẩm compost tạo thành từ mơ hình bổ sung bùn hoạt tính, bổ sung 0.1 Kg phân NPK tỉ lệ (20:15:10) vào 1kg sản phẩm compost tạo thành từ mơ hình bổ sung chế phẩm sinh học BIO-F Vậy hàm lượng N, P, K sau bổ sung sản phẩm compost từ mơ hình bổ sung bùn hoạt tính có N : P : K = 4.28% : 2.91 %: 8.56%, mơ hình bổ sung chế phẩm sinh học BIO-F có N : P : K = 3.14%: 2.55%: 7.31% Đạt tiêu chuẩn Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn (Bảng 1.4) So sánh sản phẩm đầu sau ủ compost vỏ cacao với vỏ khoai mì phân compost từ bùn hầm cầu bảng cho thấy: Thành phần Vỏ cacao Vỏ khoai mì Bùn hầm cầu N(%) 1.14 1.15 2.31 P(%) 1.05 0.85 2.51 K(%) 6.31 3.22 1.47 Trang 66 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Sản phẩm compost từ vỏ cacao có hàm lượng N thấp so với vật liệu lại, tiêu P sản phẩm từ vỏ khoai mì thấp nhất, hàm lượng K sản phẩm compost từ vỏ cacao cao so với sản phẩm cịn lại Nhìn tổng thể vật liệu làm phân compost khác có hàm lượng thành phần dinh dưỡng đầu khác nhau, hầu hết sản phẩm compost sau ủ cần phải bổ sung thêm lượng phân hóa học để đạt chuẩn phân hữu vi sinh Bộ Nông Nghiệp Phát triển Nông thôn Việt Nam Trang 67 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau 57 ngày nghiên cứu với nguyên liệu đầu vào vỏ cacao kết hợp thêm số chủng VSV cho đời sản phẩm phân hữu có tỷ lệ N:P:K 1.14: 1.05: 6.31 Đó loại phân tốt cho trồng Bằng chứng kiểm tra khả nảy mầm hạt đậu xanh sản phẩm compost vừa sản xuất, kết hạt đậu xanh nảy mầm bình thường phát triển tương đối tốt sản phẩm compost Tuy nhiên sản phẩm compost cần phải bổ sung thêm phân bón hóa học để hàm lượng N : P : K đạt tỉ lệ 4.28% : 2.91 %: 8.56%, đạt chuẩn Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn phân hữu vi sinh Thành phần chủ yếu vỏ cacao chất hữu cellulose Do cần phải bổ sung thêm VSV để thúc đẩy trình phân hủy diễn cách nhanh chóng, rút ngắn thời gian ủ compost Đề tài nghiên cứu so sánh khả phân hủy vỏ cacao bùn hoạt tính chế phẩm sinh học Bio-F Kết cho thấy chế phẩm sinh học Bio-F có chủng VSV phân lập, tuyển chọn nên khả phân hủy chất hữu diễn hiệu bùn hoạt tính mẫu đối chứng Đề tài mở hướng vật liệu q trình sản xuất compost Điều chứng tỏ loại chất thải rắn có khả làm phân vi sinh, mà đặc biệt trình làm phân vi sinh diễn nhanh hiệu có bổ sung VSV thích hợp Bên cạnh đề tài có ý nghĩa góp phần tái sản xuất phế phẩm nông nghiệp, làm giảm gánh nặng môi trường, mang lại thêm lợi nhuận sản xuất cho người nơng dân KIẾN NGHỊ Vì thời gian thực đề tài có hạn nên đề tài tiến hành nghiên cứu sản xuất compost loại phế phẩm vỏ cacao Nếu có đủ điều kiện đề tài nghiên cứu thêm lĩnh vực như: Trang 68 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Nghiên cứu sản xuất compost từ vỏ cacao với quy mô khoảng 500kg, để từ có thơng số vận hành tiến hành ủ với quy mô công nghiệp  Vì thời gian có hạn nên đề tài thí nghiệm ứng dụng sản phẩm lên hạt đậu xanh, có điều kiện đề tài nghiên cứu thêm ảnh hưởng compost đến khả nảy mầm, hoa, kết số loại ngắn ngày như: bắp, cà chua,…Bên cạnh nghiên cứu thêm lâu năm như: cacao, hồ tiêu, cà phê,…  Nghiên cứu kết hợp thêm số chủng VSV khác để so sánh khả phân hủy vỏ cacao với bùn hoạt tính chế phẩm Bio-F, từ chọn chủng VSV phân hủy tốt với vật liệu đề tài nghiên cứu  Nghiên cứu thêm sản xuất compost phế phẩm nông nghiệp khác để so sánh với phế phẩm vỏ cacao Nhà Nước, quyền địa phương, trường đại học cần quan tâm, tuyên truyền chuyển giao công nghệ nghiên cứu compost hiệu Để bà nông dân ứng dụng, phục vụ hoạt động sản xuất nông nghiệp, đơn giản đề tài nghiên cứu thử nghiệm Trang 69 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÀI LIỆU THAM KHẢO - [1] Hiệp hội Cà phê- Cacao Việt Nam ( VICOFA), website: vicofa.org.vn - [2] Nguyễn Văn Phƣớc, Quản lý xử lý chất thải rắn, NXB Đại học quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, 2010 - [3] “Standard Test Method for Determining the Stability of Compost by Measuring Oxygen Consumption, D5975”, American Society for Testing and Material - [4] Annual Report Rapport Annuel Informe Annual 2009/2010 ( ICCO.com) - [5]Trịnh Xuân Ngọ, Cây Cacao kỹ thuật chế biến, năm 2009 - [6] Nguyễn Văn Phƣớc, “Thực hành hóa kỹ thuật mơi trường”, NXB Đại học quốc gia Tp.Hồ Chí Minh, năm 2008 - Internet (www.google.com.vn) Trang 70 ... ? ?Nghiên cứu sản xuất phân hữu vi sinh từ rác thải hữu cơ? ??,2010 - Đinh Tấn Hải,? ?Nghiên cứu công nghệ sản xuất compost từ vỏ tiêu đen để phục vụ cho nông nghiệp? ??, đồ án tốt nghiệp, trường ĐH Kỹ... tài ? ?Nghiên cứu sản xuất phân hữu vi sinh (compost) từ vỏ cacao phục vụ cho nông nghiệp? ?? thực với mục đích tận dụng, tái chế phế phẩm nhằm làm giảm tác hại đến môi trường giảm chi phí sản xuất. .. thành phân bón compost? ??, luận văn cao học, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM, 2010 - Đặng Thị Nhân, “ nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ khoai mì phục vụ cho nơng nghiệp sinh thái”, đồ án tốt nghiệp,