L ỜI CẢ MƠ N
2.5. Các loại phân hữu cơ
Phân chuồng
Là phân hữu cơ chính dùng phổ biến nhất ở các nước trồng lúa. Loại phân do gia súc thải ra. Chất lượng và giá trị của phân chuồng phụ thuộc rất nhiều vào cách chăm sóc, nuôi dưỡng, chất liệu độn chuồng và cách ủ phân.
Độn chuồng: Vừa có tác dụng giữ ấm, tạo điều kiện khô ráo cho gia súc, vừa tăng thêm khối lượng phân. Vì vậy chất độn chuồng cần có tác dụng hút nước phân, nước giải, giữ đạm và tăng cả khối lượng lẫn chất lượng phân chuồng. Cần chọn chất độn chuồng tốt và tiến hành độn chuồng cẩn thận. Chất độn chuồng thường là rơm, rạ, thân lá cây họ đậu,…được phơi khô băm nhỏ để tăng khả năng hút và giữ đạm.
Ủ phân: Là biện pháp cần thiết trước khi đem phân chuồng ra bón ruộng. Bởi vì trong phân chuồng tươi còn có nhiều hạt cỏ dại, nhiều kén nhộng côn trùng, nhiều bảo tử của nấm, xạ khuẩn, vi khuẩn và tuyến trùng gây bệnh. Ủ phân vừa có tác dụng sử dụng nhiệt độ tương đối cao trong quá trình phân huỷ chất hữu cơ để tiêu diệt hạt cỏ dại và mầm mống côn trùng, bệnh cây vừa thúc đẩy quá trình phân huỷ chất hữu cơ, đẩy nhanh quá trình khoáng hoá để khi bón vào đất phân hữu cơ có thể nhanh chóng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây (Nguyễn Thị Quý Mùi, 2001).
Phân rác
Còn được gọi là phân compost. Đó là loại phân hữu cơ được chế biến từ rác, cỏ dại, thân lá cây xanh, bèo tây, rơm rạ, bùn thải, chất thải rắn thành phố v.v.. được ủ với một số phân men như phân chuồng, nước giải, lân, vôi… cho đến khi hoai mục. Phân rác có thành phần dinh dưỡng thấp hơn phân chuồng và thay đổi trong những giới hạn rất lớn tuỳ thuộc vào bản chất và thành phần của rác (Nguyễn Thị Quý Mùi, 2001).
Phân xanh
Phân xanh là loại phân hữu cơ, sử dụng các loại bộ phận trên mặt đất của cây. Phân xanh thường được sử dụng tươi, không qua quá trình ủ. Vì vậy, phân xanh chỉ phát huy hiệu quả sau khi được phân huỷ. Cho nên người ta
Khóa luận tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật Môi trường
GVHD: Ths. Trần Thị Hồng Ngọc 7
SVTH: Võ Thị Lành – DMT072020
thường dùng phân xanh để bón lót cho cây hàng năm hoặc dùng để “ép xanh” (tủ gốc) cho cây lâu năm. Tuy vậy, ở một số địa phương vùng Trung Bộ, phân xanh được chặt nhỏ và bón cho ruộng lúa, người ta gọi là “bón bổi”. Nguyên liệu như: Cây họ đậu, lúa…(Nguyễn Thị Quý Mùi, 2001).
Phân vi sinh vật
Đó là những chế phẩm trong đó có chứa các loài vi sinh vật có ích. Có nhiều nhóm vi sinh vật có ích bao gồm vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn được sử dụng để làm phân bón. Trong số đó quan trọng là các nhóm vi sinh vật cố định đạm, hoà tan lân, phân giải chất hữu cơ, kích thích sinh trưởng cây trồng, … được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm (Nguyễn Thị Quý Mùi, 2001).
Các loại phân hữu cơ khác
- Phân bắc, nước giải - Phân gia cầm - Than bùn
2.6. Các nghiên cứu về việc sản xuất phân hữu cơ trong và ngoài nƣớc Trên thế giới
Việc sản xuất phân hữu cơ đã có từ rất lâu đời, ngay từ khi khai sinh ra ngành nông nghiệp hàng nghìn năm trước công nguyên, ghi nhận từ thời Ai Cập từ 3.000 năm trước công nguyên như là một quá trình xử lý các chất thải không sử dụng được trong quá trình sản xuất đầu tiên trên thế giới. Người Trung Quốc đã ủ chất thải từ 4.000 năm trước đây, người Nhật đã sử dụng phân hữu cơ hay gọi là phân Compost làm phân bón trong nông nghiệp qua nhiều thế kỷ nay. Tuy nhiên đến năm 1943, quá trình ủ phân compost mới được nghiên cứu một cách khoa học và báo cáo bởi giáo sư người Anh, Sir Albert Howard thực hiện tại Ấn Độ. Đến nay đã có nhiều tài liệu viết về quá trình ủ phân compost và nhiều mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớn được phát triển trên thế giới (Nancy và ctv, 2000).
Tại Việt Nam
Tại Bình Thuận: Sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bùn và phế phẩm nông nghiệp đã cho thấy hiệu quả, có thể được sử dụng rộng rãi cho các loại cây trồng và các loại đất khác nhau, không chỉ đạt hiệu quả kinh tế mà còn giải quyết được vấn đề xử lý phế thải nông nghiệp, ô nhiễm môi trường (Báo lao động, 2010).
Khóa luận tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật Môi trường
GVHD: Ths. Trần Thị Hồng Ngọc 8
SVTH: Võ Thị Lành – DMT072020
Ở Bình Định đã tiến hành xử lý bùn thải của thủy sản để làm phân bón. Đã giải quyết được vấn đề môi trường vừa có thể sản xuất được một lượng lớn phân bón giá rẻ, tốt cho môi trường. Theo Lê Ngọc Hùng thì hàm lượng chất hữu cơ thấp hơn phân chuồng nhưng hàm lượng muối khá cao. Chúng có thể kết hợp với một số vật liệu đệm khác để làm phân hữu cơ một cách hiệu quả
(Hội nông dân Việt Nam, 2007).
2.7. Các phƣơng pháp ủ phân 2.7.1. Ủ phân hiếu khí
Nguyên lý cơ bản của quá trình ủ phân hiếu khí là các vi sinh vật phân hủy các vật chất hữu cơ để tạo ra các khí CO2, nước, nhiệt độ, độ ẩm và các sản phẩm hữu cơ khác. Tiến trình phân hủy này được thực hiện qua 3 giai đoạn chính trong điều kiện thích hợp.
Giai đoạn nhiệt độ trung bình: Kéo dài trong vài ngày
Giai đoạn nhiệt độ cao: Có thể kéo dài một vài ngày đến một vài tháng
Giai đoạn làm mát và ổn định: Kéo dài vài tháng
Trong suốt quá trình phân hủy chất hữu cơ của bùn có rất nhiều loại vi sinh vật tham gia như vi khuẩn ưa ấm, làm tăng quá trình bẻ gẫy các hợp chất hữu cơ phức tạp và cũng qua đó tạo ra lượng nhiệt cao để cho các vi khuẩn ưa nhiệt thích nghi và phát triển. Ngoài vi khuẩn là vi sinh vật đống vai trò quan trọng trong quá trình làm hoai phân chiếm 80 – 90%, nấm móc, động vật nguyên sinh đôi khi có trùng, vắt… cũng tìm thấy trong quá trình ủ phân hữu cơ (Nancy và ctv, 2000).
Ủ phân hiếu khí là quá trình phân giải các chất hữu cơ có sự hiện diện của oxy cho ra CO2, H2O, NH3 và năng lượng (Phạm Ngọc Xuân và ctv, 2009).
2.7.2. Ủ phân kỵ khí
Phân hủy kỵ khí xảy ra tự nhiên ở bất cứ nơi nào có hàm lượng cao chất hữu cơ ẩm được tích tụ trong môi trường thiếu oxy hòa tan. Các vi khuẩn kỵ khí phân hủy các hợp chất hữu cơ tạo ra CO2 và CH4. Khí CH4 có thể thu gom và sử dụng như nguồn nguyên liệu sinh học. Chất rắn ổn định còn lại chiếm 40 – 60% khối lượng nguyên liệu ban đầu sẽ sử dụng làm phân bón. Các hệ thống phân hủy kỵ khí sử dụng các bể phản ứng kín để kiểm soát quá trình kỵ khí và thu gom lượng khí sinh ra (Phạm Ngọc Xuân và ctv, 2009).
Khóa luận tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật Môi trường
GVHD: Ths. Trần Thị Hồng Ngọc 9
SVTH: Võ Thị Lành – DMT072020
Chƣơng 3: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
- Bùn thải từ ao nuôi cá tra – basa được nạo vét từ các ao nuôi. - Sự tăng trưởng của cây lúa và cây ngô.
3.2. Thời gian nghiên cứu
- Từ ngày 01/12/2010 - 29/04/2011.
3.3. Địa điểm nghiên cứu
- Thí nghiệm được tiến hành tại Khu vực Phước Lộc, Phường Tân Lộc, Quận Thốt Nốt, Tp. Cần Thơ.
3.4. Mục tiêu nghiên cứu
- Xác định thời gian phân đã hoai đồng thời đánh giá hàm lượng N, P, K, TOC của phân đã sản xuất ở giai đoạn kết thúc quá trình ủ phân.
- Trồng thử nghiệm trên cây lúa và ngô, đồng thời so sánh sự tăng trưởng của cây ở phân đã sản xuất với phân hóa học.
3.5. Nội dung nghiên cứu
Thu thập số liệu thứ cấp có liên quan để làm cơ sở cho ủ phân. Xây dựng thùng ủ
Thu mẫu bùn và tiến hành ủ phân.
Theo dõi các thông số nhiệt độ, pH, độ ẩm theo thời gian ủ phân.
Kết thúc thí nghiệm lấy mẫu phân tích các thông số đạm tổng, Photpho tổng, Kali tổng và hàm lượng chất hữu cơ TOC.
Trồng thử nghiệm trên cây lúa, ngô.
Đo đạc các thông số tăng trưởng của cây như số lượng rễ, bẹ, chiều cao và trọng lượng tươi.
3.6. Phƣơng pháp nghiên cứu 3.6.1. Vật liệu nghiên cứu
- Bùn thải từ ao nuôi cá tra – basa. - Than bùn
- Rỉ đường
Khóa luận tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật Môi trường
GVHD: Ths. Trần Thị Hồng Ngọc 10
SVTH: Võ Thị Lành – DMT072020
- Tre được chẻ mỏng dày 5cm, dài 1m - Nilong
- Dụng cụ thu mẫu: Máy đo pH, nhiệt kế, đèn cồn, Autolaud, hóa chất để xác định hàm lượng N tổng, P tổng, Kali tổng, TOC%.
- Giống lúa, ngô.
- Phân hóa học (N – P – K).
- Các phương tiện, máy móc, thiết bị, dụng cụ để phân tích các chỉ tiêu.
3.6.2. Bố trí thí nghiệm
- Tiến hành ủ phân thực nghiệm bằng phương pháp hiếu khí với 2 nghiệm thức. Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần. Cụ thể như sau:
+ Nghiệm thức 1: Thí nghiệm ủ bùn cặn ao nuôi với than bùn, rỉ đường và chế phẩm vi sinh vật hiếu khí (sản phẩm 1).
+ Nghiệm thức 2: Đối chứng làm tương tự nhưng không có rỉ đường và chế phẩm vi sinh vật hiếu khí (sản phẩm 2).
- Trồng lúa, ngô thử nghiệm trên 3 nghiệm thức. Mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần.
+ Nghiệm thức 1: Trồng lúa, ngô có bón phân hữu cơ ở sản phẩm 1. + Nghiệm thức 2: Trồng lúa, ngô bón phân hữu cơ ở sản phẩm 2. + Nghiệm thức 3: Trồng lúa, ngô bón phân hóa học.
Hình 3.1. Sơ đồ thực hiện nghiên cứu
3.6.3. Chuẩn bị nguyên vật liệu (cho một mẻ ủ).
- Lượng bùn cặn từ ao nuôi cá tra – basa. - Than bùn phơi khô, nghiền nhỏ.
- Chế phẩm vi sinh vật. - Rỉ đường. - Nilong Nguyên liệu Thùng ủ Rỉ đường, chế phẩm SH Trồng lúa, ngô Điều kiện môi trường nuôi
Khóa luận tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật Môi trường
GVHD: Ths. Trần Thị Hồng Ngọc 11
SVTH: Võ Thị Lành – DMT072020
(a) (b)
(a) Bùn ao nuôi cá tra – basa (b) Than bùn
Hình 3.2. Nguyên liệu dùng để ủ phân hữu cơ vi sinh
Lượng bùn nạp cho một mẻ ủ được tính toán dựa vào các thông số đầu vào của bùn thải ao nuôi cá tra – basa và than bùn từ các thông số:
- Carbon hữu cơ (TOC%) (% so với tổng vật chất khô). - Đạm tổng số (%).
- Tổng chất hữu cơ (TVS) (% so với tổng vật chất khô). - Ẩm độ (%)
Đây là cơ sở để xác định tỉ lệ nạp hầm ủ và tỉ lệ C/N.
** Tính lƣợng bùn nạp vào cho thùng ủ
Tính toán lượng bùn nạp vào cho 1 m3
phân hữu cơ vi sinh: Ta chọn tỷ lệ C/N nạp cho thùng ủ là 25/1 (Lê Hoàng Việt, 2001).
Theo Lê Hoàng Việt, 2001 ta có tổng chất hữu cơ bay hơi (TVS) cho thùng ủ là 0,3 m3
Khóa luận tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật Môi trường
GVHD: Ths. Trần Thị Hồng Ngọc 12
SVTH: Võ Thị Lành – DMT072020
Bảng 3.1. Kết quả phân tích đầu vào của bùn ao nuôi và than bùn
STT Thông số Bùn ao nuôi Than bùn 1
2 3 4
Cacbon hữu cơ (TOC), % Đạm tổng (N), % Tổng chất hữu cơ (TVS), % Ẩm độ, % 5 0,7 8 30 30 1 7,2 30
Ta gọi m1, m2 lần lượt là khối lượng nạp của bùn ao nuôi và than bùn. Ta có phương trình sau: 1 25 01 . 0 007 . 0 3 . 0 05 . 0 2 1 2 1 m m m m m2/m1 = 2,5; m2 = 2,5 m1 (1) Lượng chất hữu cơ cần nạp: 0,08 m1 + 0,072 m2 = 1/0.3 (2) (1) & (2) m1 = 12,8 kg và m2 = 32 kg.
Do nguyên liệu than bùn được lấy về với số lượng nhỏ nên chúng tôi quyết định ủ với số lượng của mỗi mẻ ủ là 44,8kg (gồm 12,8 kg bùn và 32 kg than bùn).
3.6.4. Phƣơng pháp xây dựng thùng ủ
- Thùng ủ được làm bằng tre. Kích thước thùng ủ (a * b * h) = 40cm * 40cm * 40cm. Phía trong lót nilong, bên trên có mái che bằng bạt tránh mưa nắng, thùng ủ được đặt trên nền đất cao 10 – 20 cm để tránh nước mưa chảy tràn. Phải thường xuyên theo dõi thùng ủ để tránh các sinh vật khác như chuột, dán thâm nhập vào thùng ủ.
Hình 3.3 Thùng ủ
Khóa luận tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật Môi trường
GVHD: Ths. Trần Thị Hồng Ngọc 13
SVTH: Võ Thị Lành – DMT072020
Hình 3.4. Chuẩn bị thùng ủ
Chuẩn bị ống nhựa PVC có đục những lỗ nhỏ được đặt ở giữa thùng ủ để điều hòa cung cấp oxi, đảm bảo đủ điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí phát triển.
Hình 3.5. Ống nhựa PVC có đục những lỗ nhỏ
- Trung bình mỗi ống nhựa PVC có khoảng 20 lỗ, đường kính = 30 mm. Chiều dài của mỗi ống nhựa cao 35 cm.
Khóa luận tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật Môi trường
GVHD: Ths. Trần Thị Hồng Ngọc 14
SVTH: Võ Thị Lành – DMT072020
3.6.5. Phƣơng pháp tiến hành ủ phân hiếu khí
- Bùn được nạo vét sau khi kết thúc nuôi trồng của ao nuôi cá tra – basa và để ráo nước, sau đó bón 0,5 kg Ca(OH)2 gọi là vôi tôi để tăng pH của bùn ở khoảng 6,0-8,0 để thuận tiện cho quá trình ủ về sau.
- Sau đó nạp bùn tươi và các nguyên liệu vào thùng ủ theo đúng trọng lượng tính toán. Sau đó dùng leng trộn đều bùn và các chất độn.
- Theo nghiên cứu của Đặng Đình Kim, 2003 cứ 1.000kg chất thải thì cần sử dụng 2 kg rỉ đường nên với khối lượng ủ 44,8 kg ta cần 0,09kg rỉ đường và 5g chế phẩm MicroPhot cho các mẻ ủ ở NT1.
- Duy trì độ ẩm trong thùng ủ: Đảm bảo ẩm độ trong thùng ủ khoảng 60% trọng lượng riêng là thích hợp, thường xuyên xới đảo để tạo không khí thoáng, nếu bùn quá ướt hoặc quá khô đều ảnh hưởng đến quá trình phân hủy, Kiểm tra độ ẩm bằng tay vắt bùn, khi vắt nặng tay nếu có nước rịn ra thì ta kết luận đủ ấm độ, nếu ngược lại không có nước rịn ra thì cần phải tưới nước vào hỗn hợp để tăng độ ẩm thích hợp.
- Theo dõi sự biến động nhiệt độ trong mẻ ủ bằng nhiệt kế. - Trộn và xới đảo bề mặt thùng ủ định kỳ 5 ngày/lần. - Theo dõi thùng ủ cho đến khi bùn đã hoai.
Khóa luận tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật Môi trường
GVHD: Ths. Trần Thị Hồng Ngọc 15
SVTH: Võ Thị Lành – DMT072020
3.6.6. Xác định các thông số nhiệt độ, pH, độ ẩm và các chỉ tiêu hóa học. học.
Kiểm tra nhiệt độ mỗi thùng ủ, nếu nhiệt độ trong thùng ủ bằng với nhiệt độ môi trường, quan sát thấy màu sắc đồng nhất, mịn, không mùi hôi ta có thể nhận xét bùn đã hoai. Sau đó thu mẫu đem thí nghiệm.
Mẫu được lấy ở 3 vị trí khác nhau trong một thùng ủ, sau đó trộn đều, mỗi mẫu lấy khoảng 500 g. Cho vào bọc nilong, cột kín miệng trữ lạnh và đem về phòng thí nghiệm phân tích.
Theo dõi sự biến thiên nhiệt độ
Trong suốt thời gian ủ, phải theo dõi nhiệt độ hàng ngày.
Cách đo nhiệt độ: Tiến hành đo ở các vị trí khác nhau khoảng 5 vị trí. Từ đó tính trung bình cho từng thùng ủ.
Hình 3.7. Sơ đồ đo nhiệt độ
Hình 3.8. Xác định nhiệt độ hằng ngày
30 cm
40 cm 5 cm
Khóa luận tốt nghiệp Ngành: Kỹ thuật Môi trường
GVHD: Ths. Trần Thị Hồng Ngọc 16
SVTH: Võ Thị Lành – DMT072020
Xác định ẩm độ
Cân 5g bùn cho vào hộp nhôm, sau đó sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 100 – 1050C trong thời gian 4 giờ. Lấy ra và để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng. Cân khối lượng lần thứ nhất.
Tiếp tục sấy ở 100 – 1050C thêm khoảng 2 giờ. Lấy ra để nguội trong