Hộ ôngLê Hoàng Thanh số 483 tổ 15,ấp Mỹ Thuận,xã Mỹ Khánh,huyện Phong Điền,TP Cần Thơ.
Thành viên trong gia đình:5
Quy mô sản xuất:Chăn nuôihộ gia đình,sản xuấttheo mô hình VACB. Số lượng heo hiện nay:7
Thời gian xuất chuồng: khoảng 5 tháng tới 6 tháng. Trọng lượng đạt được 100 đến 120kg.
Kỹ thuậtchăn nuôi:nuôitheo phương pháp công nghiệp,thức ăn cung cấp theo từng giaiđoạn pháttriển của heo.
Mỗingày cho heo ăn 3 lần:800g/con/lần ăn,tắm heo ngày 3 lần/ngày (sáng, trưa và chiều).
CHƯƠNG 3
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Thờigian và địa điểm nghiên cứu
Đề tài tiến hành từ tháng 12/2011 đến tháng 4/2012 tại hộ ông Lê Hoàng Thanh số 483 tổ 15,ấp Mỹ Thuận,xã Mỹ Khánh,huyện Phong Điền,TP Cần Thơ.
Mẫu vậtliệu nạp và mẫu khíđược phân tích tạiphòng thínghiệm Khoa Môi Trường & TNTN.
3.2 Vậtliệu thínghiệm 3.2.1 Túiủ biogas 3.2.1 Túiủ biogas
Haitúiủ lắp mớihoàn toàn vớichiều dàitúivà đường kính túilà 5 m và 0,8 m.Haitúiủ được nốivớihaitúichứa khívớichiều dàitúivà đường kính túilà 6 m và 2 m.Haitấm nylon dùng để đậy túiủ vớichiều dàivà chiều rộng là 6 m và 1 m.
Các nghiệm thức được bố trí trong điều kiện tương đồng về ánh sáng và nhiệtđộ.Túiủ được đặttrong hố có chiều dài,chiều ngang và độ sâu là 5 m,0,6 m và 0,5 m.
Hình 3.1 Hệ thống túiủ biogas dùng trong thínghiệm Chú thích:
1.Lốinạp nguyên liệu
2.Túiủ biogas
3.Lốithoátnước thải
2 1 3 4 6 5 7 8 5.Co chữ T 6.Ống dẫn khí 7.Túitrữ khí 8.Valxả khí
3.2.2 Vậtliệu nạp cho túiủ
a.Phân heo
Phân heo được lấy từ hộ bà Nguyễn Thị Thanh Thu số 379tổ 51, ấp Mỹ Thuận,xã Mỹ Khánh,huyện Phong Điền,TP Cần Thơ.
b.Bèo taitượng
Bèo tai tượng được thu từ khu vực nghiên cứu và được nuôi trong mương vườn của hộ ông Lê Hoàng Thanh số 483 tổ 15,ấp Mỹ Thuận,xã Mỹ Khánh,huyện Phong Điền,TP Cần Thơ.
c.Cách xử lý vậtliệu và phốitrộn
Bèo taitượng thu về được băm nhỏ khoảng 1cm,phơidướiánh nắng từ 2 tới 4h,sau đó đem ủ vớinước thảibiogas trong thờigian haingày vớitỉlệ nước thải biogas và bèo taitượng là 200 mlnước thảibiogas/kg bèo taitượng tươi.Bèo sau ủ được nạp vào túiủ.
Phân heo thu về đánh nhuyễn và trộn đều, thêm nước theo tỉ lệ 1:4 và nạp vào túiủ.
d.Xác định tỉlệ phốitrộn
Vậtliệu của túiủ được tính toán theo công thức sau
Trong đó:
C/N:tỉlệ C/N của hỗn hợp
m1:khốilượng (VCK)vậtliệu thứ nhất(kg) m2:khốilượng (VCK)vậtliệu thứ hai(kg)
%C1,%N1:phần trăm cacbon và nitơ của vậtliệu thứ nhất %C2,%N2:phần trăm cacbon và nitơ của vậtliệu thứ hai %TLK1:trọng lượng khô của vậtliệu thứ nhất
%TLK2:trọng lượng khô của vậtliệu thứ hai %TLK = 100% -ẩm độ m1* %C1+ m2* %C2 m1*%N1+ m2* %N2 C/N = m = 1 1 %TLK m + 2 2 %TLK m
Vậtchấtkhô được tính theo công thức sau: VCK = m * %TLK
Trong đó:
m :trọng lượng tươicủa vậtliệu (kg)
Bảng 3.1Kếtquả phốitrộn phân heo – bèo taitượng
3.3Phương pháp nghiên cứu 3.3.1 Thiếtbịphân tích mẫu 3.3.1 Thiếtbịphân tích mẫu
-Nhiệtkế,máy đo pH,máy đo khíGA94,tủ sấy. -Hóa chất
+ Vô cơ hóa mẫu:
Sulfuric acid 95% (d = 1,84 g/mL).
Hydrogen peroxide 30%,salicylic acid (bột).
Hỗn hợp chấtdùng oxy hóa mẫu:cho 18 mL nước cấtvào bình tam giác 250 mL,thêm từ từ 100 mL acid sulfuric 95% (d = 1,84 g/mL),sau đó hòa tan 6 g acid salicylic.
+ Xác định N tổng số:
NaOH 12,5 mol/L:Hòa tan 250 g NaOH trong khoảng 400 mL nước cất,để nguộivà lên thể tích 500 mL bằng nước cất.
Dung dịch acid sulfuric chuẩn 0,1 N
Thuốc thử:0,15 g bromocresolgreen + 0,1 g methylred trong 200 mL ethanol 96%.
Dung dịch acid boric:Hòa tan 10g boric acid HBO trong 1litnước cất.
Nguyên liệu VCK VCT C/N
Phân heo 0,39 1,5 15/1
Bèo taitượng 0,87 8,5 24/1
Phân heo và bèo taitượng 1,26 10 20/1
3.3.2 Phương pháp thu mẫu
a.Phương pháp thu phân heo
Phân heo được thu mỗingày từ 6-7 giờ sáng trước khichuồng được rửa. b.Phương pháp thu bèo
Bèo được thu mỗingày khoảng từ 8-9 giờ sáng. c.Phương pháp xác định tổng khí
Lượng khísinh ra được đo bằng đồng hồ đo khíRITTER (Đức).Từ ngày thứ 16 trở đivào lúc 8h mỗingày,khítrong túiủ và túichứa khíđược máy bơm khíđưa qua đồng hồ RITTER,thể tích khísinh ra được thể hiện trên đồng hồ ở mỗilần đo. Máy bơm khíhiệu Resun hoạtđộng ở áp suất0,02 Mpa (ACO – 001,hiệu điện thế 220V,tần số 50 Hz,công suất18W).
d.Phương pháp thu và xác định mẫu khí
Sử dụng túibạc thu mẫu khílúc 10h vào các ngày 16,23 và 30 sau nạp để xác định thành phần khí.
Thành phần khíđo bao gồm:CH4,CO2và khíkhác (H2S,NH3,H2,N2,…)
Hình 3.2:Máy đo thành phần khí(CH4,CO2,H2S)GA94
3.3.3 Phương pháp phân tích vậtliệu nạp
a.Phương pháp phân tích ẩm độ
Cho mẫu vào bọc giấy (có cân trước)sấy ở nhiệtđộ 105oC đến khitrọng lượng không đổi. Sau đó đem cân xác định trọng lượng và tính phần trăm ẩm độ theo công thức sau:
Trong đó:
M:Ẩm độ (%)
a:Trọng lượng ban đầu của mẫu (g) b:Trọng lượng mẫu sau khisấy (g)
b.Phương pháp phân tích C/N (tổng Carbon/tổng Nitơ)
-Phương pháp xác định tổng Carbon:Phương pháp tro hóa
Tráng cốc sành bằng nước cất,cho vào tủ sấy ở 105oC trong mộtgiờ,lấy cốc ra để nguộitrong bình hútẩm 30 phút,cân cốc ta được trọng lượng P1.Cho mẫu đã sấy vào cốc,cân được trọng lượng P.Đem mẫu nung ở 550oC trong 3 giờ.Sau đó, cho vào bình hútẩm 30 phút,đem cân được trọng lượng P2.% tro được tính theo công thức:
Trong đó:
W = P – P1 (trọng lượng mẫu,g)
P:Trọng lượng mẫu và cốc trước khinung (g) P1:Trọng lượng cốc nung (g)
P2:Trọng lượng mẫu và cốc sau khinung (g)
Theo Lê Hoàng Việt(1998),với khoảng sai số từ 2% – 10% thìcông thức sau đây có thể được áp dụng để tính %C của nguyên liệu:
-Phương pháp phân tích tổng Nitơ (phương pháp Kjeldahl) + Vô cơ hóa mẫu
Cân 300 g mẫu thực vậtvào bình tam giác 100 mL chịu nhiệt.Thêm 3.3 mL hỗn hộp oxy hóa mẫu,lắc nhẹ cho đến khimẫu cây thấm đều,dùng giấy bạc đậy lại
P2 – P1 W * 100 % Tro = 100 -% Tro 1.8 %C = a -b a * 100 M =
Đốtnóng mẫu trên bếp điện ở nhiệtđộ 180oC trong khoảng 1 giờ,để nguội và thêm 5 giọtH2O2và tiếp tục đun nóng từ 5 – 10 phútnữa cho đến khixuấthiện khóitrắng.Lập lạitiến trình này đến khimẫu trắng hoàn toàn.
Lấy bình ra khỏi bếp và để nguội bằng nhiệt độ trong phòng. Thêm vào khoảng 10 mL nước cất,lắc nhẹ cho tan mẫu,chuyển mẫu vào bình định mức 50 mL, dùng nước cất tráng bình nhiều lần để tất cả mẫu đều được chuyển vào bình định mức. Thêm nước cất đến vạch, đậy nắp và trộn đều. Lọc mẫu qua giấy lọc. Mẫu này dùng để phân tích các chỉtiêu N,Ca,K,Mg,Mn,Na,P,Zn.
+ Chưng cấtmẫu chuẩn
Lấy 10 mL H3BO3 với 10 giọt thuốc thử vào bình tam giác 250 mL. Gắn bình tam giác vào dàn chưng đạm.
Pipet5 mL dung dịch chuẩn vào trong bình Kjeldahl.Thêm 2 mL NaOH và nước cấtđến thể tích khoảng 20 mL.Mở khóa cho hơinóng vào dàn Kjeldahl,tiến hành chưng cấtN.
Hứng NH4OH vào bình tam giác đến khiđạtkhoảng 100 mL.
Lấy bình ra khỏidàn chưng N,dùng H2SO40,1 N chuẩn độ đến khixuấthiện màu tím đỏ nhạt.Thực hiện như trên vớimẫu thử không có N.
+ Chưng cấtmẫu cây
Pipet5 mL dung dịch đã vô cơ hóa vào bình Kjeldahl.
Thêm 2 mL NaOH và nước cấtđến khiđạtthể tích khoảng 20 mL. Tiến hành chưng cấtvà chuẩn độ như vớimẫu chuẩn và mẫu thử không. Phần trăm Nitơ tổng được tình theo công thức sau:
Trong đó:
%N:Phần trăm Nitơ tổng (%)
V’:Thể tích H2SO4 dùng trong định phân có mẫu (mL) V:Thể tích H2SO4 dùng trong định phân mẫu trắng (mL) CN:Nồng độ đương lượng của H2SO4 dùng trong định phân (N) W:Trọng lượng mẫu (g)
H:hệ số pha loãng
[(V – V’)* CN* 0.014]*100*H %N =
3.4 Bố tríthínghiệm
Thínghiệm được bố trítheo khốihoàn toàn ngẫu nhiên vớihainghiệm thức khác nhau (hình 3.3).
Nghiệm thức thứ nhất(đốichứng):nguyên liệu nạp là phân heo (10 kg). Nghiệm thức thứ hai:nguyên liệu nạp là phân heo và bèo taitượng.Hỗn hợp nạp cho túiủ là 10kg bao gồm 8,5 kg bèo taitượng và 1,5 kg phân heo.
Mỗinghiệm thức được lặp lại3 lần đảm bảo độ tin cậy của thínghiệm.Mỗi lần lặp lạisẽ kéo dàitrong 30 ngày.Hàng ngày các túiủ được nạp nguyên liệu vào cùng mộtthờiđiểm.
Để đạtđược thể tích nước trong túiủ phù hợp cho quá trình sinh khí,khibắt đầu nạp nguyên liệu,haitúiủ được cung cấp 240 L nước sông và 120 L nước thải từ túiủ biogas của nông hộ.
.
Hình 3.3:Sơ đồ bố tríthínghiệm 3.5 Phương pháp xử lý số liệu
Sử dụng phần mềm MicrosoftExcel2003 để vẽ đồ thị.
Sử dụng phần mềm SPSS để phân tích thống kê,phép thử T-testđược dùng Sử dụng 2,9 kg
(VCK)phân heo lứa
Thínghiệm
Nghiệm thức 1
Sử dụng phân heo lứa (20 – 40 kg thể trọng)
Nghiệm thức 2
Sử dụng phân heo lứa (20 – 40 kg thể trọng) và bèo taitượng Sử dụng 0,39 kg (VCK)phân heo lứa Sử dụng 0,87 kg (VCK)bèo tai tượng
CHƯƠNG 4
KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 Kếtquả phân tích nguyên liệu dùng trong thínghiệm
Bảng 4.1 Đặc tính hóa học của phân heo và bèo taitượng
Kếtquả trình bày trong bảng 4.1 cho thấy,ẩm độ của phân heo dùng trong thínghiệm khoảng 71%.Kếtquả ẩm độ phân heo của đề tàiphù hợp vớinghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2010)là 65 -80% trọng lượng tươicủa phân.Tỉlệ C/N phân heo là 15/1 cao hơn so vớinghiên cứu của Nguyễn Quang Khải(2001)là từ 12 – 13.Tỉlệ C/N của phân các loàikhác nhau thìkhác nhau và ngay trong cùng mộtloàithìtỷ lệ này cũng rấtkhác nhau.Phụ thuộc vào giống,độ tuổi,giaiđoạn pháttriển,khẩu phần, sức khỏe,thờitiếtvà lượng nước tiêu dùng có thể có được (Trương Thanh Cảnh,2010).
Theo Lê Hoàng Việt(1998),cơ thể thủy sinh thực vậtchứa mộthàm lượng nước khá cao từ 85 – 95% trọng lượng cơ thể và biến thiên từ 90% – 95% đốivới thuỷ sinh thực vậtsống trôinổi.Qua kếtquả bảng 4.1,thìẩm độ của bèo taitượng trước khiủ khoảng 90% là phù hợp vớinghiên cứu của Lê Hoàng Việt(1998).Tỉlệ C/N của bèo taitượng (24/1)trong khoảng thích hợp cho quá trình phân hủy yếm khílà C/N từ 25/1 -30/1 (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn ThịThùy Dương,2003).
Nguyên liệu thực vật thường có lớp vỏ cứng rất khó bị phân giải (Nguyễn Lân Dũng,2010).Do vậy phảichặtnhỏ,đập dập và ủ trước khinạp vào túiủ để phá vỡ lớp vỏ cứng của nguyên liệu và tăng bề mặtcho vikhuẩn dễ phân hủy.Vìvậy, bèo taitượng được băm nhỏ khoảng 1cm và được ủ với20% nước thảibiogas trong 2 ngày để làm chúng mục nátmộtphần và thúc đẩy quá trình sinh khítrong túiủ diễn ra nhanh hơn.
Nguyên liệu Ẩm độ(%) C(%) N(%) C/N
Phân heo 71 42 2,8 15/1
Bèo taitượng 90 43 1,8 24/1
Sau haingày ủ bèo taitượng với20% nước thảibiogas trong điều kiện yếm khí, đã làm ẩm độ tăng từ 90% lên 93%. Bên cạnh đó, tổng cacbon giảm từ 43% còn 41%,nguyên nhân do hoạtđộng của các vikhuẩn và các phản ứng thủy phân trong giaiđoạn này biến đổicác protein thành các amino acid,carbohydrate thành các đường đơn,chấtbéo thành các acid béo chuỗidài(Lê Hoàng Việt,1998).Mặc khác,tổng đạm lạităng cao 1,26 lần đã kéo tỉlệ C/N của bèo taitượng sau ủ giảm mạnh.
Bảng 4.2Kếtquả lý,hóa của nước thảitúiủ biogas và nước sông
Ghichú:TN:tổng đạm (mg/L)
Chấtmồi:hỗn hợp nước sông và nước thảibiogas theo tỉlệ 2:1
Kết quả bảng 4.2cho thấy pH của nước sông và nước thải biogas trong khoảng 6,6 đến 7,6 phù hợp cho sự sinh trưởng và pháttriển của vikhuẩn sinh khí methane.Theo Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997)thìđiều kiện pH tốiưu để các visinh vậtyếm khíhoạtđộng là 7,2 đến 7,5 trong khingưỡng hoạtđộng tốt