Nghiên cứu khả năng sử dụng vi sinh vật trong xử lý phế thải chăn nuôi lợn dạng rắn làm phân hữu cơ sinh học

luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN QUANG HUY NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ PHẾ THẢI CHĂN NUÔI LỢN DẠNG RẮN LÀM PHÂN HỮU CƠ SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: KHOA HỌC ðẤT Mã số: 60.62.15 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM VĂN TOẢN HÀ NỘI - 2008 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi với sự giúp ñỡ của tập thể cán bộ nghiên cứu thuộc Bộ môn Vi sinh vật - Viện Thổ nhưỡng Nông hóa. Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những số liệu trong bản luận văn này. Hà Nội, tháng 9 năm 2008 Tác giả Nguyễn Quang Huy Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Phạm Văn Toản Chánh Văn phòng Công nghệ sinh học - Bộ Nông nghiệp và PTNT ñã nhiệt tình hướng dẫn tôi thực hiện ñề tài và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn bộ môn Vi sinh vật, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa cùng toàn thể anh chị em cán bộ công nhân viên trong Bộ môn Vi sinh vật ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện ñề tài. Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo ñã tận tình giúp ñỡ, dạy bảo trong suốt quá trình học tập và thực hiện ñề tài. Tôi xin cảm ơn Văn phòng Bộ Nông nghiệp và PTNT ñã tạo mọi ñiều kiện cho tôi học tập và thực hiện ñề tài. Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia ñình, bạn bè và ñồng nghiệp ñã ñộng viên, khuyến khích, giúp ñỡ tôi trong thời gian thực hiện ñề tài. Hà Nội, tháng 9 năm 2008 Nguyễn Quang Huy Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng vi 1. MỞ ðẦU 1 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2. Mục tiêu của ñề tài 2 1.3. Ý nghĩa khoa học của ñề tài 3 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Tình hình chăn nuôi tại Việt Nam 4 2.2. Phế thải chăn nuôi và các vấn ñề về phế thải chăn nuôi. 7 2.2.1. Phế thải chăn nuôi và ảnh hưởng của nó ñến môi trường sinh thái. 7 2.2.2. Một số vi sinh vật gây bệnh nguy hiểm ñối với vật nuôi 10 2.2.3. Tình hình sử dụng phế thải chăn nuôi trong sản xuất nông nghiệp 16 2.3. Vi sinh vật phân giải hữu cơ 17 2.3.1. Vi sinh vật chuyển hóa hợp chất hydrat cacbon 18 2.3.2. Vi sinh vật chuyển hóa Protein 21 2.3.3. Vi sinh vật phân giải photphat hữu cơ 21 2.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 22 2.4.1. Ngoài nước: 22 2.4.2. Trong nước: 23 3. ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 3.1. ðối tượng, phạm vi và ñịa ñiểm nghiên cứu: 27 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… iv 3.1.1. ðối tượng nghiên cứu: 27 3.1.2. Phạm vi và ñịa ñiểm nghiên cứu: 27 3.2. Nội dung nghiên cứu: 28 3.3. Phương pháp nghiên cứu: 28 3.3.1. Phương pháp lý, hoá học: 28 3.3.2. Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật: 34 3.3.3. Phương pháp xác ñịnh hoá sinh 37 3.3.4. Phương pháp xác ñịnh tên vi sinh vật bằng kỹ thuật phân tử 38 3.3.5. Phương pháp ñánh giá ñộ chín và ñộ an toàn của phân ủ 39 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 40 4.1. Lựa chọn bộ chủng vi sinh vật 40 4.1.1. Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật 40 4.1.2. Khả năng tổ hợp của các chủng vi sinh vật 41 4.1.3. Xác ñịnh tên và mức ñộ an toàn của các chủng vi sinh vật 44 4.2. ðiều kiện sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật nghiên cứu 46 4.2.1. pH 46 4.2.2. Nhiệt ñộ 47 4.2.3. Oxy 48 4.3. Khả năng sử dụng hỗn hợp vi sinh vật trong xử lý phế thải chăn nuôi lợn dạng rắn làm chất hữu cơ sinh học 49 4.3.1. Tính chất phế thải chăn nuôi sử dụng trong nghiên cứu 49 4.3.2. Ảnh hưởng của hỗn hợp vi sinh vật trong xử lý phế thải chăn nuôi 52 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 67 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… v DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết ñầy ñủ CFU colony forming unit. (ñơn vị hình thành khuẩn lạc) CT Công thức cs Cộng sự ðC ðối chứng ðk ðường kính MT Môi trường TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VSV Vi sinh vật Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… vi DANH MỤC BẢNG 1. Số lượng gia súc, gia cầm giai ñoạn 1998 - 2007 4 2. Giá trị sản phẩm chăn nuôi giai ñoạn 1998 -2007 5 3. Ước tính chất thải rắn chăn nuôi trong năm 8 4. Thành phần hoá học của một số loại phân gia súc, gia cầm 16 5. Các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu 27 6. Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật trước xử lý 40 7. Khả năng tồn tại của các chủng vi sinh vật 42 8. Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật thời gian bảo quản 3 tháng 43 9. Mức ñộ an toàn của chủng các vi sinh vật 45 10. Ảnh hưởng của pH ñến sự sinh trưởng, phát triển của các chủng vi sinh vật nghiên cứu 46 11. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ ñến sinh trưởng và phát triển của VSV 47 13. Kết quả xét nghiệm phế thải chăn nuôi 49 14. Một số chỉ tiêu hoá học của phế thải chăn nuôi 52 15. Quần thể vi sinh vật trong phế thải chăn nuôi 54 16. Tính chất cảm quan của phế thải chăn nuôi 55 17. Phương pháp ñánh giá trồng cây 55 18. Kết quả so sánh sản phẩm sau xử lý và TCVN về phân bón hữu cơ vi sinh vật 56 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 1 1. MỞ ðẦU 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài Trong những năm gần ñây, cùng với ngành trồng trọt thì ngành chăn nuôi Việt Nam ñã có những bước tiến ñáng kể. ðóng góp của chăn nuôi vào giá trị sản xuất nông nghiệp không ngừng tăng. Theo số liệu thống kê, chăn nuôi ở Việt Nam giai ñoạn 2002-2007 có tốc ñộ tăng trưởng mạnh trung bình ñạt 8,9% năm, giá trị kinh tế chiếm 22,5% tổng giá trị sản xuất tổng ngành nông nghiệp. Năm 2006, số ñầu lợn trên toàn quốc ước tính khoảng 26,855 triệu con, gia cầm 214,5 triệu con, bò là 6,51 triệu con, trâu 2,92 triệu con. Tổng sản lượng thịt chiếm 3,07 triệu tấn, trứng 3,8-4,7 tỷ quả, sữa chiếm 215 ngàn tấn, bình quân tiêu thụ thịt xẻ/ ñầu người là 28,5 kg/người/năm, trứng 45-50 quả/người/năm, lượng sữa tiêu thụ 2,6kg/năm, kế hoạch ñến năm 2010, chăn nuôi lợn ñạt 32,8 triệu con, ñến năm 2015 ñạt 36,9 triệu con. Trong ñó toàn quốc có 17.721 trang trại chăn nuôi, tốc ñộ tăng trưởng giai ñoạn 2001- 2006 là 58,3%/năm [4]. Hiện nay ngành chăn nuôi lợn ñang phát triển nhanh về quy mô ñàn theo hướng trang trại, tuy nhiên chăn nuôi tự phát, không có quy hoạch và nhỏ lẻ vẫn còn nhiều nên năng suất và chất lượng vệ sinh an toàn dịch bệnh chưa ñược chú trọng. Ngoài ra việc tăng nhanh về số lượng ñàn gia súc cùng với việc các trang trại, gia trại, các lò giết mổ mọc lên ở khắp nơi với mật ñộ cao, góp phần làm ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, có cả không khí và tạo nguồn chất thải khổng lồ, khó có thể kiểm soát trong ñiều kiện quản lý và quy hoạch phát triển như hiện nay. ðây cũng chính là nguyên nhân gây ra sự bùng phát các loại dịch bệnh cho gia súc, gia cầm trong những năm vừa qua và tác ñộng trực tiếp tới môi truờng xung quanh, ñặc biệt là môi truờng không khí và nguồn nước. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 2 Các vấn ñề về môi trường ở các khu vực chăn nuôi ñã và ñang xuất hiện với xu hướng ngày càng tăng về quy mô và mức ñộ nghiêm trọng, trong khi ñó việc nghiên cứu công nghệ môi trường ñể quản lý và xử lý phế thải chăn nuôi chưa ñược quan tâm, việc quản lý phế thải không thể kiểm soát ñược với ñiều kiện về tổ chức quản lý như hiện nay. Nên giải quyết các sự cố về môi trường với các ổ dịch hầu hết là thụ ñộng theo các phát hiện ngẫu nhiên ở nơi này, nơi khác, . hiệu quả không cao. ðã có nhiều nghiên cứu vấn ñề xử lý, quản lý phế thải trong chăn nuôi. Một số các nghiên cứu ứng dụng trong thực tế ñó là xử lý phế thải bằng cách lên men yếm khí tạo nguồn khí sinh học (Biogas) làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi lợn nhưng hầm ủ Biogas tuy ñã ñược triển khai trên diện rộng song quy mô các hầm ủ còn nhỏ, hiệu suất thu hồi khí chưa cao và chất thải sau biogas ñã và ñang trở thành nguồn gây ô nhiểm thứ cấp bởi thực tế nước thải sau biogas ñang cần có nghiên cứu xử lý bằng phương pháp sinh học nhằm ñảm bảo yêu cầu của nước thải loại B, còn chất thải chăn nuôi rắn ở quy mô nhỏ ñược chế biến thành phân hữu cơ theo phương pháp truyền thống sẽ không thể áp dụng tại các cơ sở chăn nuôi tập trung vì không có ñủ ñiều kiện cơ sở hạ tầng và nhân công, chính vì vậy ñề tài tiến hành: "Nghiên cứu khả năng sử dụng vi sinh vật xử lý phế thải chăn nuôi lợn dạng rắn làm phân hữu cơ sinh học" mục ñích ñưa ra phương pháp xử lý có sự trợ giúp của vi sinh vật khởi ñộng là hướng ñi ñáp ứng ñược yêu cầu sản xuất và ñảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, ngoài ra có giá trị cao trong việc ñáp ứng quản lý tổng hợp dinh dưỡng cho cây trồng và phát triển nông nghiệp bền vững. 1.2. Mục tiêu của ñề tài Sử dụng vi sinh vật xử lý phế thải rắn chăn nuôi lợn làm phân hữu cơ sinh học. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ……………………… 3 1.3. Ý nghĩa khoa học của ñề tài + ðóng góp vào lý luận thực tiễn về khả năng sử dụng vi sinh vật phân huỷ hợp chất hữu cơ. + ðóng góp một phần cho việc nghiên cứu phát triển các sản phẩm chế phẩm vi sinh vật trong xử lý phế thải rắn trong chăn nuôi lợn nói riêng và phế thải nói chung.