Nghiên cứu sử dụng các chế phẩm sinh học để sản xuất phân compost từ vỏ hạt tiêu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CÁC CHẾ PHẨM SINH HỌC ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN COMPOST TỪ VỎ HẠT TIÊU Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HOC Chuyên ngành: MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : Th.S Vũ Hải Yến Sinh viên thực MSSV: 0851110087 : Nguyễn Quang Hịa Lớp: 08DSH2 TP Hồ Chí Minh, năm 2012 Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Việt Nam đường hội nhập kinh tế giới, nên đòi hỏi phải nỗ lực nhiều để triển kinh tế, xã hội vấn đề bảo vệ mơi trường Ngồi phát triển ngành cơng nghiệp khác ngành nơng nghiệp ngành quan trọng, sản lượng lương thực, nơng sản khơng ngừng tăng lên đóng vai trị quan trọng viêc đảm bảo an ninh lương thực nước gới Từ năm 2001 đến nay, Việt Nam ln giữ vị trí hàng đầu giá trị sản lượng xuất hồ tiêu thị trường giới Riêng năm 2011 giá trị hồ tiêu xuất 118,416 xuất tiêu đen đạt 99,918 tấn, xuất tiêu trắng 18,498 Với lượng tiêu trắng xuất kể sinh 2,312 vỏ tiêu tạo mùi hôi thối bốc lên từ bải phế thải gây ô nhiễm môi trường, lượng phế phẩm chiếm diện tích đất lớn, trình phân hủy tự nhiên diễn chậm gây tốn chi phí tiêu hủy Do tìm biện pháp xử lý nhanh hiệu kinh tế điều cần thiết Vấn đề đặt có nhiều biện pháp xử lý rác thải hiệu không gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng rác thành sản phẩm có giá trị kinh tế Trong biện pháp ưu tiên hàng đầu để xử lý chất thải sử dụng biện pháp phân huỷ sinh học, có hai phương pháp phân huỷ sinh học chất thải hữu chế biến compost hiếu khí phân huỷ kỵ khí, chế biến compost hiếu khí tốn kém, sản phẩm q trình compost làm phân bón Bên cạnh đó, nhiệt độ hệ thống cho phép loại mầm bệnh, q trình làm compost đánh giá ảnh hưởng tới mơi trường phù hợp với quy luật tự nhiên, tái sử dụng để làm phân bón cho nơng nghiệp Nguồn nguyên liệu để sản xuất phân hữu từ chất thải rắn chịu ảnh hưởng mặt giá thị trường giúp người dân yên tâm việc đầu tư lâu dài vào ngành nông nghiệp Chính vậy, đề tài “ Nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh học để sản xuất phân compost từ vỏ hạt tiêu” thực với mong muốn nhằm giảm bớt lượng Trang Đồ án tốt nghiệp chất thải rắn phát sinh ngành sản xuất hồ tiêu giảm chi phí xử lý chất thải rắn cung cấp phân bón hữu phục vụ cho sản xuất nơng nghiệp Tính cấp thiết đề tài: TheoTrung Tâm Thông Tin Công nghiệp Thương Mại - Bộ Công Thương (http://www.vinanet.com.vn) Trong năm 2012, Việt Nam dự kiến cần 9,88 triệu phân bón, lực sản xuất nước 7,25 triệu tấn, phần lại phải nhập 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 chất độ phì nhiêu đất, làm xói mịn đất Từ vấn đề việc nghiên cứu công nghệ sản xuất compost từ phế phẩm nông nghiệp để phục vụ cho nơng nghiệp mang tính cấp thiết phù hợp với nhu cầu phát triển ngành nông nghiệp Việt Nam giai đoạn tương lai Lượng phế phẩm từ sản xuất tiêu trắng với số lượng lớn khoảng 2,312 tấn/năm khơng có biện pháp xử lý chúng nguồn gây nhiễm môi trường nghiêm trọng Việc nghiên cứu phương pháp compost để xử lý phế phẩm vừa giải ô nhiễm vừa tạo giá trị kinh tế cao Chính mà đề tài thực với mục tiêu tạo sản phẩm compost chất lượng cao từ nguồn phế thải vỏ tiêu, tăng hiệu kinh tế bảo vệ mơi trường tìm giải pháp thích hợp cho việc xử lý phế thải nơng nghiệp nói chung phế thải từ vỏ tiêu nói riêng Qua đó, tận dụng lại nguồn dưỡng chất nguồn phế thải để sản xuất phân compost phục vụ cho nơng nghiệp Tình hình nghiên cứu: Quá trình composting nghiên cứu ứng dụng từ lâu giới Giai đoạn năm 1970 giai đoạn đặc trưng trình composting, thời gian nở rộ kỹ thuật mới, q trình mới, tối ưu hóa q trình nghiên cứu đề xuất, nhờ mở rộng thị trường ứng dụng loại hình cơng nghệ Vì ý tưởng sử dụng chất thải hữu để làm giàu thêm cho đất trồng động lực quan trọng để nghiên cứu áp dụng công nghệ compost Trang Đồ án tốt nghiệp Ở Việt Nam có nhiều cơng trình nghiên cứu cơng nghệ sản xuất compost để phục vụ cho nông nghiệp: - Dương Đức Hiếu (2005), Nghiên cứu ứng dụng số chế phẩm vi sinh để xử lý rác sinh hoạt thành compost, Luân văn thạc sĩ - Trần Xuân Huy (2009), Nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ cà phê, Đồ án tốt nghiệp - Đặng Thị Nhâm (2010), Nghiên cứu sản xuất phân compost từ vỏ khoai mì phục vụ nơng nghiệp sinh thái, Đồ án tốt nghiệp Các nghiên cứu cho thấy nguồn nguyên liệu khác phối trộn với chế phẩm sinh học cho sản phẩm compost có chất lượng khác Do đề tài thực với nhằm chọn chế phẩm xây dụng quy trình ủ compost từ vỏ tiêu cho chất lượng compost tốt nhất, hiệu kinh tế cao Mục tiêu đề tài Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm sinh học để sản xuất compost từ vỏ hạt tiêu Nội dung nghiên cứu Để đạt mục tiêu nghiên cứu, đồ án thực với nội dung sau:  Lấy mẫu vỏ tiêu phân tích tiêu đầu vào như: độ ẩm, hàm lượng C,N  Lắp đặt mơ hình compost  Vận hành mơ hình compost: với mơ hình đối chứng khơng bổ sung chế phẩm, mơ hình bổ sung chế phẩm: bao gồm chế phẩm thương mại thị trường chế phẩm phịng thí nghiệm Khoa Môi Trường Công Nghệ Sinh Học Trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghệ TP.Hồ Chí Minh  Xem xét tốc độ phân hủy thông qua tiêu: nhiệt độ, đô sụt lún, pH, độ ẩm, hàm lượng C, N trình ủ  Ứng dụng sản phẩm trồng ngắn ngày Đánh giá sản phẩm compost từ vỏ tiêu có gây độc cho trồng hay không Phạm vi nghiên cứu Trang Đồ án tốt nghiệp Đồ án nghiên cứu phạm vi vấn đề:  Nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh học nhằm tăng tốc độ phân hủy sinh học hiếu khí vỏ hạt tiêu  Nghiên cứu ứng dụng sản phẩm compost từ vỏ hạt tiêu trồng ngắn ngày Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài vỏ hạt tiêu đen Các chế phẩm sinh học sử dụng đề tài dùng để bổ sung, tăng tôc độ phân hủy sinh học là: - Chế phẩm BIO-SEMR - Chế phẩm Enchoice - Chế phẩm sinh học: chủng Trichoderma spp phân lập phịng thí nghiệm Khoa Mơi Trường Công Nghệ Sinh Học Trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghệ TP.Hồ Chí Minh Phương pháp nghiên cứu 8.1 Phương pháp luận  Quy trình compost truyền thống với yêu cầu vật liệu đầu vào, yếu tố ảnh hưởng trình vận hành, yêu cầu đầu đánh giá chất lượng sản phẩm  Quy trình ứng dụng sản phẩm trồng ngắn ngày 8.2 Phương pháp thực tiễn  Phương pháp thu thập số liệu: thu thập số liệu từ q trình ủ compost, thơng số trình theo dõi nhiệt độ, độ sụt lún, pH, độ ẩm,chất hữu cơ, hàm lượng C, N  Phương pháp thực nghiệm: làm thực nghiệm ủ compost  Phương pháp thống kê: tính tốn biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, chất hữu cơ, hàm lượng C,N trình ủ  Phương pháp thực nghiệm trồng đánh giá sản phẩm có độc với trồng hay không Trang Đồ án tốt nghiệp  Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết thu sau trình ủ thử nghiệm trồng Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 9.1 Ý nghĩa khoa học Đề tài mở hướng cho việc tận dụng vỏ hạt tiêu thải tạo thành sản phẩm phục vụ cho nông nghiệp Cung cấp giải pháp hợp lý, tiết kiệm lượng, tạo sản phẩm có chất lượng cao, bảo vệ mơi trường hướng đến phát triển bền vững Ý nghĩa thực tiễn 9.2 Quá trình tạo compost từ vỏ hạt tiêu phối trộn với chế phẩm sinh học - dễ thực hiện, rút ngắn thời gian ủ có triển vọng cao - Compost tạo ứng dụng trực tiếp cho nơng nghiệp - Quy trình ủ nhanh, tạo sản phẩm có chất lượng, giá thành kinh tế thấp - Giải vấn đề ô nhiễm môi trường với chi phí thấp 10 Thời gian địa điểm nghiên cứu 10.1 Thời gian nghiên cứu Bắt đầu từ ngày 02/05/2012 đến ngày 21/07/2012 10.2 Địa điểm nghiên cứu  Q trình thí nghiệm thực phịng thí nghiệm khoa Mơi Trường Cơng Nghệ Sinh Học Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.Hồ Chí Minh  Các số liệu phân tích phịng thí nghiệm khoa Mơi Trường Cơng Nghệ Sinh Học Trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghệ TP.Hồ Chí Minh 11 Kết cấu đồ án Đồ án bao gồm phần Mở Đầu chương với nội dung sau: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trang Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan tiêu đen 1.1.1 Nguồn gốc hồ tiêu Hồ tiêu có nguồn gốc vùng Tây Nam Ấn Độ Thời Trung cổ, Hồ tiêu gia vị quý người Veniz độc quyền buôn bán Năm 1498 người Bồ Đào Nha tìm đường thuỷ tới Ấn Độ giành độc quyền buôn bán Hồ tiêu kỷ 17 Sau đó, Hồ tiêu trồng nhiều nước Viễn đơng có Việt Nam Hồ tiêu loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào khác rễ Thân mọc cuốn, mang mọc cách Lá trầu không, dài thuôn Có hai loại nhánh: loại nhánh mang quả, loại nhánh dinh dưỡng, hai loại nhánh xuất phát từ kẽ Đối chiếu với cụm hoa hình sóc Khi chín, rụng chùm Quả hình cầu nhỏ, chừng 20-30 chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màu vàng, chín có mầu đỏ Từ thu hoạch hồ tiêu trắng, hồ tiêu đỏ, hồ tiêu xanh hồ tiêu đen Đốt dòn, vận chuyển khơng cận thận chết Quả có hạt Cây hồ tiêu du nhập vào nước ta từ cuối kỷ XIX, trồng nhiều vùng đất bazan từ Quảng Trị trở vào đến tỉnh Tây Nguyên, Đông Nam Bộ số tỉnh Tây Nam Bộ Kiên Giang Hạt hồ tiêu có giá trị cao xuất 1.1.2 Tính chất, thành phần hóa học tiêu đen Hồ tiêu giàu vitamin C, chí cịn nhiều cà chua Một nửa cốc hồ tiêu xanh, vàng hay đỏ cung cấp tới 230 % nhu cầu canxi ngày/1 người Trong tiêu có 1,2 - % tinh dầu, - % piperin 2,2 - % chanvixin Piperin chanvixin loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay Trong tiêu cịn có % chất béo, 36 % tinh bột % tro Trang Đồ án tốt nghiệp Thường dùng hạt tiêu rang chín, thơm cay làm gia vị Tiêu thơm, cay nồng kích thích tiêu hố, có tác dụng chữa số bệnh Hạt tiêu giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn beta carotene, giúp tăng cường hệ miễn dịch ngăn ngừa hủy hoại tế bào, gây bệnh ung thư tim mạch 1.1.3 Tình hình trồng, chế biến tiêu tụ hồ tiêu 1.1.3.1 Tình hình trồng chế biến tiêu tụ hồ tiêu giới Cây Hồ Tiêu có nguồn gốc vùng Tây Nam Ấn Độ, xuất xứ từ vùng nhiệt đới ẩm nên Hồ Tiêu chủ yếu trồng nước vùng xích đạo Hiện giới có khoảng 70 nước trồng tiêu, với diện tích khoảng 570,000 ha, có nước sản xuất gồm Ấn Độ, Indonesia, Việt Nam, Brazil, Sri Lanka, Trung Quốc Malaysia chiếm khoảng 98 % diện tích toàn cầu Hồ tiêu loại cơng nghiệp có giá trị kinh tế giá trị xuất cao Trên thị trường giới, sản phẩm hồ tiêu giao dịch dạng sau: tiêu đen, tiêu trắng (tiêu sọ), tiêu xanh dầu nhựa tiêu Hồ tiêu bắt đầu sản xuất nhiều từ đầu kỷ XX Nhu cầu tiêu thụ hồ tiêu giới không ngừng gia tăng, hồ tiêu canh tác thích hợp vùng nhiệt đới, hồ tiêu nơng sản xuất quan trọng số nước Châu Á Châu Phi Trước đây, Ấn Độ, Malaysia, Indonesia, Brazil nước sản xuất nhiều hồ tiêu hàng đầu giới, vượt hẳn nước khác Năm 1990, Việt Nam bắt đầu tham gia vào thị trường xuất hồ tiêu giới với thị phần % liên tục có bước gia tăng mạnh Đến Việt Nam trở thành nước xuất hồ tiêu lớn giới Năm 2011 đánh giá mùa , sản lượng ước tính 110,000 Từ năm 2011 tổng lượng hồ tiêu xuất giới có chiều hướng giảm so với năm 2010 sâu bệnh hoành hành nhiều vùng trồng hồ tiêu khí hậu thay đổi Do tổng lượng xuất thị trường giới giảm nên cung không đáp ứng đủ cầu, hồ tiêu lại tăng giá Năm vừa qua giá Hồ tiêu tăng đạt mức kỷ lục từ Trang Đồ án tốt nghiệp trước đến tiêu trắng có lúc đạt 11,000 USD/tấn, tiêu đen 8,000 USD/tấn Có lúc giá tiêu đen nước ta tăng lên đến 150,000 đ/kg Bảng 1.1 Sản lượng nước sản xuất hồ tiêu Năm 2009 Nước Sản lượng (tấn) Năm 2010 Năm 2011 Sản lượng (tấn) Sản lượng (tấn) Ấn Độ 50,000 50,000 48,000 Brazil 40,700 34,000 35,000 Indonesia 47,500 52,000 37,000 Malaysia 22,700 23,500 25,700 Sri Lanca 13,812 16,730 17,102 Việt Nam 107,986 110,000 110,000 Trung Quốc 22,800 24,800 23,300 (Nguồn: Hiệp hội hồ tiêu Việt Nam, 2006) Hình 1.1 Sản lượng nước sản xuất hồ tiêu qua năm Trang Đồ án tốt nghiệp * Sản xuất: Sản xuất Hồ tiêu tồn cầu tình hình khó khăn thời tiết, sâu bệnh chi phí sản xuất gia tăng Sản lượng thu hoạch giảm so với 2010 Sản lượng giảm, cộng với hàng tồn kho đầu năm năm 2010 sang năm 2011 95,000 Như nguồn cung xu hướng giảm,trong nhu cầu sử dụng hàng năm có xu hướng gia tăng, đặc biệt nhu cầu thị trường Mỹ Tây Âu Tình hình tạo thuận lợi cho nước sản xuất xuất khẩu, Việt Nam, quốc gia có nhiều tiềm năng, lợi canh tranh nước sản xuất, xuất tiêu số giới * Thị trường giá cả: Giá Hồ tiêu giới tháng 1: Tiêu đen (ASTA/ FOB) xuất với giá 4,340 USD/tấn, tháng lên: 4,432 USD/tấn, tháng lên: 4,504 USD/tấn; Tăng đột biến từ tháng đến tháng 12, bình quân: 5,637 USD/tấn, đỉnh cao tháng 12: 7,122 USD/ Ứng phó trước tình hình diễn biến giá phức tạp ngày gia tăng, tháng đầu năm, nhà xuất vừa bán, vừa chờ giá lên, ký kết hợp đồng bán với số lượng lớn; giá giảm, nông hộ doanh nghiệp găm hàng, chờ giá Những tháng cuối năm tăng cường bán ra, giá hạ tháng đầu năm Đối với nhà nhập khẩu, họ mua nhỏ giọt, lựa chọn khách hàng có giá cạnh tranh, Họ đòi hỏi khắt khe chất lượng, ép cấp, ép giá nhà xuất (nhất khách hàng châu Âu, Mỹ Nhật Bản) 1.1.3.2 Tình hình trồng chế biến tiêu thụ hồ tiêu Việt Nam Trong năm gần diện tích hồ tiêu trồng ngày tăng, sau năm 1998, 1999 giá hồ tiêu tăng cao (trên 60,000 đ/kg) Mặt khác, tiêu trồng xen thay diện tích trồng cà-phê giá cà-phê thị trường giới giảm mạnh từ năm 2000 Nhìn chung, tiêu trồng chủ yếu vùng đất đỏ bazan, có độ phì cao Một số diện tích tiêu canh tác đất xám Trang Đồ án tốt nghiệp ngày thứ đến ngày 36 hàm lượng CHC giảm mạnh với lượng giảm 16,9 % sau hàm lượng CHC ổn định dần hết trình ủ với lượng CHC ban đầu 98,08 % giảm xuống cịn 77,53 % Dựa vào hình 3.5 ta thấy hàm lượng CHC mơ hình có suy giảm rõ rệt chứng tỏ q trình phân hủy CHC xảy nhanh chóng đồng Ba mơ hình Đối chứng, S.EM, Aspergillus khoảng ngày đầu trình ủ hàm lượng CHC giảm chậm, cịn mơ hình có bổ sung Enchoice từ bắt đầu ủ hàm lượng CHC giảm nhanh Điều cho thấy bổ sung enzyme cho hiệu xủ lý CHC nhanh VSV VSV cần có thời gian thich nghi với mơi trường Nhưng sau 50 ngày ủ mơ hình có bổ sung nấm Aspergillus có tốc độ phân huỷ mạnh nhất, mơ hình Đối chứng có hàm lượng CHC phân hủy Chứng tỏ việc bổ sung nấm Aspergillus cho hiệu xủ lý CHC tốt 3.1.6 Hàm lượng C Thông số hàm lượng C theo dõi 50 ngày, với kết sau: Bảng 3.6 Kết hàm lượng C 50 ngày ủ Ngày 12 15 18 Đối chứng 54,10 53,96 53,81 52,57 51,69 50,07 49,17 S.EM 54,40 54,08 53,79 52,36 51,05 48,72 47,84 Enchoice 54,46 53,67 52,96 51,02 49,47 48,95 48,26 Aspergillus 54,49 54,01 53,64 52,17 49,86 48,61 47,69 21 24 27 30 33 36 39 Đối chứng 48,40 48,14 47,54 47,13 46,97 46,84 46,76 S.EM 47,06 46,57 46,04 45,83 45,49 45,26 44,98 Enchoice 47,81 47,49 47,15 46,82 46,51 46,32 46,06 Aspergillus 46,93 46,38 45,76 45,03 44,62 43,91 43,57 42 45 48 50 Mơ hình Ngày Mơ hình Ngày Mơ hình Trang 61 Đồ án tốt nghiệp Đối chứng 46,70 46,67 46,64 46,63 S.EM 44,77 44,36 44,34 44,34 Enchoice 45,87 45,80 45,76 45,75 Aspergillus 43,28 46,12 43,07 43,07 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn sụt giảm C khối ủ compost  Nhận xét Mơ hình Đối chứng hàm lượng C 50 ngày ủ giảm 7,47 %, ngày đầu trình ủ hàm lượng C giảm với lượng giảm 0,29 %, sau ngày thứ đến ngày 21 hàm lượng C giảm mạnh với lượng giảm 5,41 %, sau hàm lượng C giảm ổn định dần hết trình ủ với lượng C ban đầu 54,10 % giảm xuống cịn 46,63 % Mơ hình bổ sung chế phẩm S.EM hàm lượng C 50 ngày ủ giảm 10,06 %, ngày đầu trình ủ hàm lượng C giảm với lượng giảm 0,61 %, sau ngày thứ đến ngày 15 hàm lượng C giảm mạnh với lượng giảm 5,18 %, sau hàm lượng C giảm ổn định dần hết trình ủ với lượng C ban đầu 54,4 % giảm xuống cịn 44,34 % Mơ hình bổ sung chế phẩm Enchoice hàm lượng C 50 ngày ủ giảm 8,71 % Sau ủ đến ngày 15 hàm lượng C giảm mạnh với lượng giảm 5,51 %, sau Trang 62 Đồ án tốt nghiệp hàm lượng C giảm ổn định dần hết trình ủ với lượng C ban đầu 54,4 % giảm xuống cịn 44,34 % Mơ hình bổ sung nấm Aspergillus hàm lượng C 50 ngày ủ giảm 11,42 %, ngày đầu trình ủ hàm lượng C giảm với lượng giảm 0,48 %, sau ngày thứ đến ngày 15 hàm lượng C giảm mạnh với lượng giảm 5,4 %, sau hàm lượng C giảm ổn định dần hết trình ủ với lượng C ban đầu 54,49 % giảm xuống 43,07 % Kết qua phân tích cho ta thấy hàm lượng C mơ hình có suy giảm rõ rệt, từ chứng tỏ q trình phân giải C xảy nhanh chóng đồng Trong ngày đầu hàm lượng C giảm tương đối thấp sau q trình sụt giảm diễn nhanh Điều chứng tỏ ngày đầu VSV thích nghi với môi trường nên phân hủy diễn chậm, môi hình có bổ sung enzyme ngày đầu có sụt giảm mạnh cho thấy khả phân giải nhanh enzyme.Từ ngày thứ hàm lượng C sụt giảm nhanh chóng mơ hình cho thấy VSV, enzyme hoạt động manh, bắt đầu có khác biệt hàm lượng C sụt giảm mơ hình Sau 50 ngày ủ mơ hình có bổ sung nấm Aspergillus có lượng C giảm nhiều nhất, mơ hình Đối chứng hàm lượng C sụt giảm 3.1.7 Hàm lượng N Thông số hàm lượng N theo dõi 50 ngày, với kết sau: Bảng 3.7 Kết hàm lượng N 50 ngày ủ Ngày 12 15 18 Đối chứng 2,97 2,94 2,87 2,79 2,68 2,54 2,47 S.EM 2,98 2,93 2,87 2,77 2,64 2,48 2,38 Enchoice 2,99 2,85 2,71 2,57 2,43 2,31 2,26 Aspergillus 2,98 2,93 2,87 2,74 2,61 2,47 2,36 21 24 27 30 33 36 39 Mơ hình Ngày Mơ hình Trang 63 Đồ án tốt nghiệp Đối chứng 2,41 2,35 2,30 2,25 2,22 2,17 2,13 S.EM 2,31 2,25 2,20 2,15 2,10 2,05 2,01 Enchoice 2,19 2,13 2,07 2,01 1,95 1,91 1,89 Aspergillus 2,28 2,20 2,12 2,05 1,99 1,92 1,88 42 45 48 50 Đối chứng 2,10 2,08 2,06 2,06 S.EM 1,97 1,94 1,92 1,92 Enchoice 1,87 1,86 1,86 1,86 Aspergillus 1,86 1,85 1,84 1,84 Ngày Mơ hình Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn sụt giảm hàm lượng N trình ủ compost  Nhận xét Mơ hình Đối chứng hàm lượng N 50 ngày ủ giảm 0,91 %, ngày đầu q trình ủ hàm lượng N giảm với lượng giảm 0,1 %, sau ngày thứ đến ngày 21 hàm lượng C giảm mạnh với lượng giảm 0,56 %, sau hàm lượng N giảm ổn định dần hết trình ủ với lượng N ban đầu 2,97 % giảm xuống 2,06 % Trang 64 Đồ án tốt nghiệp Mơ hình bổ sung chế phẩm S.EM hàm lượng N 50 ngày ủ giảm 1,06 %, ngày đầu trình ủ hàm lượng N giảm với lượng giảm 0,11 %, sau ngày thứ đến ngày 15 hàm lượng N giảm mạnh với lượng giảm 0,5 %, sau hàm lượng N giảm ổn định dần hết trình ủ với lượng N ban đầu 2,98 % giảm xuống 1,92 % Mơ hình bổ sung chế phẩm Enchoice hàm lượng C 50 ngày ủ giảm 1,13 % Sau ủ đến ngày 15 hàm lượng N giảm mạnh với lượng giảm 0,68 %, sau hàm lượng N giảm ổn định dần hết trình ủ với lượng N ban đầu 2,99 % giảm xuống cịn 1,86 % Mơ hình bổ sung nấm Aspergillus hàm lượng N 50 ngày ủ giảm 1,14 %, ngày đầu trình ủ hàm lượng C giảm với lượng giảm 0,11 %, sau ngày thứ đến ngày 15 hàm lượng N giảm mạnh với lượng giảm 0,4 %, sau hàm lượng C giảm ổn định dần hết trình ủ với lượng C ban đầu 2,98 % giảm xuống cịn 1,84 % Dựa vào hình 3.7 ta thấy hàm lượng N mơ hình có sụt giảm rõ rệt Trong ngày đầu hàm lượng hàm lượng N mơ hình Đối chứng, S.EM, Aspergillus giảm chậm từ ngày đến ngày 18 hàm lượng N giảm mạnh sau giảm chậm dần ổn định vào ngày thứ 39 đến kết thúc q trình ủ Nhưng mơ hình có bổ sung chế phẩm enchoice thi hàm lượng N giảm mạnh vào ngày đầu trình ủ đến ngày thứ 15 sau giảm chậm dần ổn định đến kết thúc q trình ủ Có thể thấy rắng hiệu xử lý Nitơ chế phẩm enchoice nhanh Ba mơ hình cịn lại có sụt giảm chậm VSV cần có q trình thích nghi Sau vài ngày hàm lượng N mơ hình Đối chứng, S.EM, Aspergillus giảm mạnh thể VSV chuyển sang pha tăng trưởng tiêu thụ mạnh chất hữu Qua đồ thị ta thấy kết thúc q trình ủ mơ hình bổ sung nấm Aspergillus hàm lượng N giảm nhiều nhất, mơ hình bổ sung Enchoice có hàm lượng N giảm thứ 2, mơ hình bổ sung chế phẩm S.EM có hàm lượng N giảm thứ 3, mơ hình Đối chứng có hàm lượng N giảm Trang 65 Đồ án tốt nghiệp Điều náy cho ta thấy việc bổ sung VSV hay enzyme giúp tốc độ phân hủy nhanh không bổ sung vào nguyên liệu ủ Kết phân tích cho ta thấy bổ sung nấm Aspergillus vào trình ủ compost giúp trình phân hủy đạt hiệu tốt 3.1.8 Sản phẩm compost đầu Sau 50 ngày ủ tạo compost thành phẩm với kết thể bảng dây Bảng 3.8 Kết thí nghiệm ủ compost Chỉ tiêu Đơn vị Màu sắc VT1 VT2 VT3 VT4 Đối chứng S.EM Enchoice Aspergillus Nâu đen Nâu đen Nâu đen Nâu đen Thời gian ủ ngày 50 50 50 50 Nhiệt độ khối ủ 0C 30 - 49 30 - 50 30 - 45 30 - 52 – 8,01 5,6 – 7,5 5,8 – 7,6 5,6 – 7,5 pH Độ ẩm trung bình %KLU 55,45 54,13 53,26 52,8 Khối lượng lại kg 10,0 9,25 9,5 8,75 Độ ẩm sản phẩm %KLU 41,5 40,0 40,1 40,3 %CHC %KLK 83,93 79,81 82,35 77,53 %C %KLK 46,63 44,34 45,75 43,07 %N %KLK 2,06 1,92 1,86 1,84 %P %KLK 0,559 0,107 0,545 0,467 %K %KLK 0,105 0,096 0,096 0,095 Trang 66 Đồ án tốt nghiệp a b Hình 3.8 a) mơ hình compost bắt đầu ủ, b) mơ hình compost sau 50 ngày ủ Hình 3.9 Vỏ tiêu trước ủ sau 50 ngày ủ thành compost 3.1.9 Nhận xét bàn luận kết  pH: Giá trị pH mơ hình nằm khoảng 5,5 – 8,5 tối ưu cho vi sinh vật q trình ủ phân pH mơ hình ngày đầu giảm mạnh giai đoạn đầu trình ủ phân, acid bị tích tụ kết làm giảm pH, kìm hãm phát triển nấm vi sinh vật, enzyme kìm hãm phân Trang 67 Đồ án tốt nghiệp hủy CHC Sau acid chuyển hóa thành thành phần đơn giản amino acid, đường… cho VSV sử dụng thải CO2, NH3 nên pH mơ hình tăng trở lại ổn định giai đoạn cuối trình ủ  Nhiệt độ: Nhiệt độ yếu tố đánh giá tốc độ phân hủy HCHC, hoạt động mạnh hay yếu vsv, enzyme q trình ủ compost hiếu khí Trong q trình ủ ta thấy nhiệt độ mơ hình Đối chứng, S.EM, Aspergillus tăng chậm ngày đầu sau nhiệt độ tăng cao chứng tỏ có hoạt động mạnh vsv hiếu khí điều kiện thermophilic Trong điều kiện này, VSV chuyển hoá HCHC phức tạp thành đơn giản giai đoạn số lượng VSV tăng lên theo cấp số mũ Đối với mơ hình có bổ sung chế phẩm Enchoice nhiệt độ khơng tăng cao q trình phân hủy chủ yếu nhờ vào enzyme nên không sinh nhiều nhiệt Khi nhiệt độ tăng cao tiêu diệt VSV gây bệnh ưa lạnh  Độ ẩm: Độ ẩm xếp vào nhóm yếu tố vận hành trình sản xuất compost yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến trình, chất lượng sản phẩm compost Độ ẩm mơ hình ln trình khoảng 50 – 60 %, số thời điểm độ ẩm mơ hình vượt ngồi khoảng tối ưu q trình bổ sung độ ẩm tay không  Tỷ lệ C/N: Với vật liệu vỏ tiêu bổ sung loại chế phẩm khác sau 50 ngày trình ủ compost kết thúc thu loại compost có chất lượng khác Với hàm lương C ban đầu 54,2 % tỷ lệ C/N = 18,25 trình phân huỷ chất hữu diễn mạnh 15 ngày đầu, hàm lượng C giảm vsv, enzyme phân hủy từ HCHC phức tạp thành chất đơn giản dễ sử dụng hình thành thành tế bào hay màng tế bào, chất nguyên sinh, tổng hợp sản phẩm để lưu trữ, mà phần lớn chúng ơxy hóa tạo CO2, N dùng để tổng hợp nguyên sinh chất, kết sau 50 ngày ủ mơ hình Đối chứng với hàm lượng C lại 46,63 % tỷ lệ C/N Trang 68 Đồ án tốt nghiệp = 22,6, mơ hình S.EM hàm lượng C lại 44,34 % tỷ lệ C/N = 23,1, mơ hình Enchoice hàm lượng C cịn lại 45,75 % tỷ lệ C/N = 24,5, mơ hình bổ sung nấm Aspergillus hàm lượng C lại 43,07 % tỷ lệ C/N = 23,4 Do tỷ lệ C/N ban đầu thấp, nhiệt độ trình ủ lại tăng cao dẫn đến hàm lượng N bị thất thoát N chuyển hóa thành NH3 nên tỷ lệ C/N đầu có phần cao đầu vào Kết phân tích cho ta thấy mơ hình có bổ sung nấm Aspergillus cho hiệu xử lý CHC cao nhất, sản phẩm compost có chất lượng tốt nhất, có màu nâu đen, mền, độ rỗng tốt khơng có mùi, khơng hấp dẫn trùng với thời gian ủ 50 ngày Hình 3.10 So sánh sản phẩm có bổ sung nấm Aspergillus với vỏ tiêu ban đầu Kết thí nghiệm ta chọn sản phẩm phân compost từ vỏ tiêu có bổ sung nấm Aspergillus Để sản phẩm đáp ứng tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 562 – 2002 cho phân hữu vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn ban hành cần phải bổ sung phân bón hỗn hợp công ty Supe Photphat lâm thao, loại tỷ lệ N : P : k = : 20 : 10 ( hàm lượng N: ± 0,3 %, hàm lượng P2O5 hữu hiệu: 20 ± %, hàm lượng K2O2: 10 ± 0,5 %) Trang 69 Đồ án tốt nghiệp Lượng bổ sung vào 0.25 kg phân NPK tỷ lệ (6 : 20 : 10) vào kg sản phẩm compost tạo thành Vậy hàm lượng N, P, K sau bổ sung đạt N : P : K = 2,67 % : 4,37 %: 2,08 % Bảng 3.12 Tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 562 – 2002 cho phân hữu vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn ban hành Tên tiêu Đơn vị tính Mức Hiệu trồng Tốt Độ chín (hoai) cần thiết Tốt Đường kính hạt khơng lớn mm 4–5 Độ ẩm không lớn % 35 6,0 – 8,0 PH Mật độ vi sinh vật hữu hiệu (đã tuyển chọn) không nhỏ CFU/g mẫu 106 Hàm lượng cacbon tổng số không nhỏ % 13 Hàm lượng nitơ tổng số không nhỏ % 2,5 Hàm lượng lân hữu hiệu không nhỏ % 2,5 Hàm lượng kali hữu hiệu không nhỏ % 1,5 Mật độ samonella 25 g mẫu CFU Hàm lượng chì (khối lượng khơ) khơng lớn Mg/kg 250 Hàm lượng cadimi (khối lượng khô) không lớn Mg/kg 2,5 Hàm lượng crom (khối lượng khô) không lớn Mg/kg 200 Hàm lượng đồng (khối lượng khô) không lớn Mg/kg 200 Hàm lượng niken (khối lượng khô) không lớn Mg/kg 100 Hàm lượng kẽm (khối lượng khô) không lớn Mg/kg 750 Hàm lượng thủy ngân (khối lượng khô) không lớn Mg/kg Thời gian bảo quản khơng Tháng (Nguồn: Quyết định số 38/2002-QĐ-BNN-KHCN ngày 16 tháng năm 2002) Trang 70 Đồ án tốt nghiệp 3.2 Thí nghiệm 2: Ứng dụng sản phẩm compost trồng ngắn ngày 3.2.1 Kết thí nghiệm Bảng 3.13 Kết tỷ lệ nảy mầm cảu hạt đậu xanh môi trường sản phẩm thí nghiệm Ngày Mơ hình Tỷ lệ hạt nảy mầm (%) Đối chứng 66,67 100,00 S.EM 80,00 100,00 Enchoice 50,00 100,00 Aspergillus 100,00 100,00 Hình 3.11 Đơ thị biểu diễn tỷ lệ nảy mầm hạt đậu xanh qua ngày  Nhận xét Qua đồ thị hình 3.11 cho ta thấy sản phẩm compost tạo thành khơng gây độc cho q trình nảy mần hạt đậu xanh tỷ lệ nảy mần 100 % sau ngày trồng Tỷ lệ nảy mần hạt đậu xanh mơ hình ngày thứ có khác biệt Mơ hình có bổ sung nấm Aspergillus ngày thứ có tỷ lệ nảy mần cao 100 %, mơ hình có bổ sung chế phẩm S.EM có tỷ lê nảy mần 80 %, mơ hình đối chứng ngày thứ có tỷ lệ nảy mần 66,67 % Mơ hình có bổ sung chế phẩm Enchoice có tỷ lệ nảy Trang 71 Đồ án tốt nghiệp mần sau ngày thứ thấp 50 % Điều cho thấy bổ sung chế phẩm Enchoice vào trình ủ cho sản phẩm compost có ảnh hưởng đến khả nảy mần hạt đậu xanh Mơ hình bổ sung nấm Aspergillus lại kích thích khả nảy mần hạt đậy xanh Ở ngày thứ tỷ lệ nảy mần mơ hình 100 % Chứng tỏ sản phẩm compost tạo thành từ mơ hình khơng ứ chế trình nảy mần hạt đậu xanh 3.2.2 Kết luận Bốn sản phẩm compost tạo thành từ trình ủ vỏ tiêu 50 ngày từ thí nghiệm 1không gây độc đậu xanh Sản phẩm compost từ vỏ tiêu có bổ sung nấm Aspergillus cho khả nẩy mần hạt đậu xanh nhanh Hình 3.12 Hạt đậu xanh gieo sau ngày Trang 72 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Sau 50 ngày nghiên cứu với nguyên liệu đầu vào vỏ tiêu với mơ hình có bổ sung chế S.EM, Enchoice, nấm Aspergillus phâp lập từ xơ dừa cho kết quả: vỏ tiêu có bổ sung nấm Aspergillus có chất lượng compost tốt tỷ lệ: N: P : K = 2,67 % : 4,37 %: 2,08 % Đó loại phân hữu tốt cho trồng, khơng có hại trồng Điều chứng tỏ tất loại chất thải rắn bỏ tận dụng để sản xuất phân compost với công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư thấp, tốn nhân công quy mô vừa phải quy mơ lớn Đồ án góp phần giảm bớt gánh nặng mơi trường cho xã hội, giảm bớt diện tích để chứa lượng vỏ tiêu thải trình làm tiêu sọ tạo phân hữu vi sinh phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, giảm bớt chi phí phân bón q trình sản xuất nơng nghiệp mang lại lợi nhuận kinh tế cao cho nhà nông 4.2 Kiến nghị Từ kết nghiên cứu cho thấy tác dụng nấm Aspergillus trình phân huỷ CHC chất thải rắn nói chung vỏ tiêu nói riêng Vì thời gian thực đề tài có hạn nên đề tài nghiên sản xuất phân compost từ vỏ tiêu Nếu có đủ điều kiện, đề tài nghiên cứu lĩnh vực sau:  Thiết kế mơ hình ủ hiếu khí tiết kiệm chi phí vận hành q trình cấp khí cưỡng tốn dẫn đến giá thành sản phẩm tăng cao khó cạnh tranh  Nghiên cứu sâu q trình sinh trưởng, phát triển hoa, kết chất lượng sản phẩm trồng mơi trường compost tạo thành từ vỏ tiêu để có kết luận đầy đủ xác sản phẩm compost tạo thành ngắn ngày công nghiệp lâu năm  Nghiên cứu tận dụng phế phẩm nông nghiệp để sản xuất phân hữu So sánh chất lượng sản phẩm compost tạo từ vỏ tiêu phế phẩm nông nghiệp khác trồng Trang 73 Đồ án tốt nghiệp  Nghiên cứu sản suất thử nghiệm sản phẩm phân compost từ vỏ tiêu có bổ sung nấm Aspergillus quy mơ pilot so sánh với kết phịng thí nghiệm Chúng ta cần phải vân động truyên truyền người dân tận dụng nguồn chất thải rắn để sản xuất sử dụng compost rộng rãi Chính cần có đầu tư hỗ trợ nhà nước việc khuyến khích nhà nơng sử dụng phân hữu nhiều thay sử dụng phân bón hố học Dùng loại phân hữu khơng tăng lượng muối khống, vi lượng mà cịn làm cho đất tươi xốp, góp phần cải tạo đất, tăng độ phì nhiêu cho đất mà khơng ảnh hưởng đến người môi trường xung quanh TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Báo cáo tình hình sản xuất & tiêu thụ hồ tiêu năm 2009, Hiệp hội Hồ Tiêu Việt Nam Báo cáo tình hình sản xuất & tiêu thụ hồ tiêu năm 2010, Hiệp hội Hồ Tiêu Việt Nam Báo cáo tình hình sản xuất & tiêu thụ hồ tiêu năm 2011, Hiệp hội Hồ Tiêu Việt Nam Lê Hoàng Việt (1998), Giáo trình Xử lý chất thải rắn, Trường Đại Học Cần Thơ Lê Hồng Việt (1998), Giáo trình quản lý – Tái sử dụng chất thải hữu cơ, Trường Đại Học Cần Thơ Nguyễn Văn Phước (2007), Quản lý xử lý chất thải rắn, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM Nguyễn Đức Lượng, Công nghệ sinh học môi trường - Tập 2, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2003 ThS Đinh Hải Hà (2008), Giáo trình thực hành Hóa Mơi Trường, Trường Đại Học Kỹ thuật Công Nghệ TP.HCM Trang 74 Đồ án tốt nghiệp T.S Nguyễn Thị Hoài Hương, Thực hành vi sinh ứng dụng, trường ĐH Kỹ thuật Công Nghệ TP.HCM, Khoa Môi Trường Công Nghệ Sinh Học, năm 2009 10 T.S Nguyễn Thị Hoài Hương, CN Bùi Văn Thế Vinh Thực hành hóa sinh, trường ĐH Kỹ thuật Cơng Nghệ TP.HCM, Khoa Môi Trường Công Nghệ Sinh Học, năm 2009 11 TCVN 562 – 2002 cho phân hữu vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt Bộ Nông Nghiệp Phát Triển Nông Thôn ban hành TÀI LIỆU TIẾNG ANH 12 Minnich, J., et al 1979, Rodale Guide of Composting 13 Tchobanoglous cộng sự, 1993 CÁC TRANG WEB 14 http://www.vinanet.com.vn 15 http://www.dost-bentre.gov.vn/hoi-dap-khoa-hoc/1335-ngun-gc-c-im-ca-nm- aspergillus.html 16 http://www.dost-bentre.gov.vn/hoi-dap-khoa-hoc/510-chng-nm-trichoderma-vaaspergillus.html Trang 75 ... chọn chế phẩm xây dụng quy trình ủ compost từ vỏ tiêu cho chất lượng compost tốt nhất, hiệu kinh tế cao Mục tiêu đề tài Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm sinh học để sản xuất compost từ vỏ hạt tiêu. .. nghệ compost Steinmueller 1.3 Chế phẩm sinh học 1.3.1 Sơ lược số loại chế phẩm sinh học Các loại chế phẩm để phục vụ chế biến compost sản xuất từ nhiều nhà sản xuất khác Cho dù sản xuất nhà sản xuất. .. phẩm compost từ vỏ hạt tiêu trồng ngắn ngày Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài vỏ hạt tiêu đen Các chế phẩm sinh học sử dụng đề tài dùng để bổ sung, tăng tôc độ phân hủy sinh học