3.1.2.1. Phương pháp ủ phân compost
Do hàm lượng các chất dinh dưỡng trong phân khá cao, phân lợn được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu tận dụng để làm phân vi sinh bón cây trồng. Tuy nhiên, trong phân chuồng tươi còn có nhiều hạt cỏ dại, nhiều kén nhộng côn trùng, nhiều bào tử nấm, xạ khuẩn, vi khuẩn có khả năng gây bệnh nên sẽ không tốt nếu phân tươi được đem bón trực tiếp cho cây trồng. Ủ phân sẽ có tác dụng tiêu diệt hạt cỏ dại, trứng côn trùng tăng cường quá trình khoáng hoá để cây dễ hấp thụ chất dinh dưỡng. Ủ phân là quá trình phân giải các chất hữu cơ do hoạt động của các vi sinh vật và dựa vào đặc tính của quá trình phân giải mà có thể chia ủ phân ra thành hai phương pháp: Ủ hiếm khí và ủ háo khí (Misra et al, 2003).
Ủ hiếm khí là quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện không có oxy hoặc chỉ có ở mức độ rất hạn chế. Trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ, các vi sinh vật hiếm khí chiếm ưu thế và tạo ra nhiều sản phẩm trung gian như mêtan, axít hữu cơ, hydrogen sulphide và các hợp chất khác. Ủ hiếm khí xuất hiện trong điều kiện nhiệt độ thấp vì thế chúng không thể tiêu diệt được hết cỏ dại và các mầm bệnh có trong chất thải. Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện hiếm khí thường mất nhiều thời gian hơn là trong điều kiện háo khí (thường quá trình ủ kéo dài 5-6 tháng). Tuy nhiên, ủ hiếm khí cũng có ưu điểm là giảm đáng kể lượng dinh dưỡng bị mất trong quá trình ủ khi so sánh với ủ háo khí (Misra et al, 2003).
Ủ háo khí chất hữu cơ sẽ phân hủy trong điều kiện môi trường có oxy. Trong quá trình ủ trước tiên sẽ xuất hiện của các vi khuẩn và nấm, các vi sinh vật này phân hủy các chất hữu cơ và tạo ra CO2, ammonia, nước, nhiệt và các chất mùn. Quá trình ủ háo khí có thể tạo ra một số hợp chất trung gian như các axít hữu cơ, nhưng các axít hữu cơ này nhanh chóng bị phân hủy bởi các vi sinh vật háo khí, vì thế sản
phẩm phân ủ háo khí thường có ít độc tố hơn. Thời gian phân hủy trong điều kiện háo khí nhanh hơn nhiều so với ủ hiếm khí bởi vì nhiệt độủ háo khí thường cao hơn (thời gian ủ khoảng 30-40 ngày). Thông thường ủ háo khí nhiệt độ trong đống ủ có thể đạt từ 54 đến 71 oC, với nhiệt độ này thì hầu hết cỏ dại và các mầm bệnh trong phân sẽ bị diệt. Hạn chế của ủ háo khí là việc các chất dinh dưỡng bị mất trong quá trình ủ (VanHorn, 1994; Misra et al, 2003). Tuy nhiên, ủ háo khí vẫn được cho là có hiệu quả và hữu ích hơn ủ hiếm khí đối với sản xuất nông nghiệp (Mirsa et al, 2003) [24].
Để tăng cường các quá trình khoáng hóa chất hữu cơ, quá trình diệt cỏ dại, kén nhộng côn trùng, bào tử nấm, xạ khuẩn, vi khuẩn và tuyến trùng gây bệnh có ở trong phân ta nên bổ sung các chủng vi sinh vật có ích vào phân trước khi ủ. Ví dụ như Tricoderma, Streptomyces, Azotobacter và Bacillus megatherium... Các loại men vi sinh chứa các loại vi sinh vật này có mặt trên thị trường có các tên thương mại như Trichomix, Bima, EM-Bokashi… Ngoài ra, để giảm thất thoát đạm, nâng cao hiệu quả của quá trình ủ, phân thường được trộn thêm một số phụ gia trước khi ủ. Theo như kết quả nghiên cứu của dự án Susane thì phân sau ủ có khả năng giữ đạm là cao nhất khi phân được trộn thêm rơm và supe lân trước khi ủ [36].
3.1.2.2. Đề xuất quy trình sản xuất
Hiện có rất nhiều quy trình sản xuất phân vi sinh từ phân lợn đã được nhiều nơi nghiên cứu và áp dụng và bước đầu đã cho những kết quả nhất định. Để lựa chọn công nghệ sản xuất phân vi sinh từ phân lợn cần phải theo tiêu chí là phân vi sinh có chất lượng tốt, có chi phí đầu tư sản xuất thấp và phải đáp ứng được các yêu cầu về vệ sinh và tiêu chuẩn môi trường của Việt Nam. Trên cơ sởđó luận văn đã lựa chọn quy trình sản xuất phân vi sinh theo công nghệ của trung tâm Nghiên cứu khoa học kỹ thuật và Khuyến nông TP Hồ Chí Minh. Đây là công nghệ sản xuất phân vi sinh có chứa chủng nấm Trichoderma. Theo đánh giá của Trung tâm công nghệ Sinh học TP Hồ Chí Minh thì nấm Trichoderma có các tác dụng như: i) Có khả năng tiêu diệt và khống chế ngăn ngừa các loại nấm bệnh hại cây trồng
như: Rhizoctonia solani, Fusarium, Pythium… ii) Tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật cố định đạm phát triển sống trong đất trồng, kích thích sự tăng trưởng và phục hồi rễ cây; iii) Phân giải tốt các chất xơ, chitin, lignin, pectin … trong phế thải hữu cơ thành các đơn chất dinh dưỡng, giúp cho cây hấp thu được dễ dàng; iv) Kết hợp với phân hữu cơ có tác dụng cải tạo đất xốp hơn, chất mùn nhiều hơn, tăng mật độ côn trùng có ích và giữđược độ phì của đất.
Để sản xuất phân vi sinh theo phương pháp này thì cần các loại nguyên liệu và tỉ lệ phối trộn như mô tả trong bảng 3.8. Các nguyên liệu này sau khi phối trộn khối lượng trung bình là 900kg/m3.
Bảng 3.8. Nguyên liệu sản xuất phân vi sinh [21] Nguyên liệu Lượng dùng
Phân lợn độẩm 50-55% -
Men vi sinh chứa nấm đối kháng Trichoderma 3kg/1 tấn phân Supe lân 30kg/1 tấn phân Vỏ trấu hoặc rơm (cắt kích thước <5cm) 50kg/1 tấn phân
Hiện nay trên thị trường các loại phân vi sinh có chủng nấm Trichoderma có thể dùng để sản xuất phân vi sinh theo cách này có thể kể đến các chế phẩm sinh học có tên thương mại như Trichomix, Bima (hình 3.13), EM-Bokashi, Cugasa… Dưới dây là quy trình sản xuất phân vi sinh từ phân lợn (hình 3.12).
Theo quy trình này thì trước khi ủ cần phải trải 1 lớp bạt nilon lót đáy, sau đó rải một lớp phân lợn chiều dày khoảng 20cm, tiếp tục rải 1 lớp men vi sinh (men vi sinh được trộn đều lẫn trấu (hình 3.14) hoặc rơm) và supe lân, rồi lại rải 1 lớp phân chiều dày 20cm, cứ như vậy cho đến khi đống phân đạt chiều cao khoảng 1,5m rồi dùng bạt che kín. Sau 3 – 5 ngày, nhiệt độ trong đống phân tăng lên và đạt khoảng 700C (nhiệt độ này duy trì tới ngày thứ 15 rồi hạ dần), với nhiệt độ 700C sẽ làm tiêu diệt hạt cỏ dại, kén nhộng côn trùng, bào tử nấm, xạ khuẩn, vi khuẩn có hại. Sau 20 ngày thì dỡ bạt rồi tiến hành đảo trộn đều phân và phun thêm nước (nếu thấy hỗn hợp khô) sau đó lại tấp thành đống và ủ tiếp cho đến khi phân hoai mục (thường từ 25 – 40 ngày) là đạt yêu cầu [21]. Phân lợn Chế phẩm vi sinh, supe lân, chất độn Phối trộn Ủ nóng Trộn đều Ủ hoai mục Phân vi sinh
Để thuận tiện cho việc quản lý và đảo trộn kích thước luống ủ nên chọn chiều rộng khoảng 2m, chiều dài 5m. Như vậy mỗi luống ủ cần diện tích mặt bằng là 10m2. Với chiều cao luống ủ khoảng 1,5m nên thể tích mỗi luống khoảng 15m3. Vì trọng lượng trung bình của phân sau khi phối trộn là 0,9 tấn/m3 nên 1 luống sẽủ được 13,5 tấn phân.
3.1.2.3. Tính toán áp dụng cho trang trại nuôi lợn cụ thể
Để quyết định có đầu tư cho việc tái sử dụng chất thải chăn nuôi bằng cách sản xuất phân vi sinh hay không, chủ trang trại cần phải căn cứ nguồn vốn, quỹ đất đầu tư cho việc sản xuất, nhu cầu tiêu dùng đối với đầu ra sản phẩm đầu ra và đặc biệt phải tính được chi phí sản xuất và giá thành sản phẩm.
Dưới đây là tính toán việc sản xuất phân vi sinh từ phân thải lợn áp dụng cho trang trại chăn nuôi có quy mô 1.000 con/năm.
Hình 3.13. Chế phẩm vi sinh Bima Hình 3.14. Phân vi sinh được trộn với trấu
a. Chi phí sản xuất
Bảng 3.9. Tính chi phí mua men vi sinh, supe lân và chất độn cho sản xuất phân vi sinh đối với trang trại nuôi lợn thịt có quy mô 1.000 con/năm
Lượng dùng (kg/tấn phân)
Tổng lượng phân thải của 1.000 con lợn (tấn phân) Tổng lượng dùng (kg) Giá thành (đồng/kg) Thành tiền (đồng) Men vi sinh 3 519,1 1.557 30.000 46.719.000 Supe lân 30 519,1 15.573 2.300 35.817.900 Trấu, rơm 50 519,1 25.955 150 3.893.250 Tổng 86.430.150
Nếu tính chi phí thuê 3 lao động, mỗi lao động lương 1.000.000 đồng/tháng thì chi phí trả lương cho 3 lao động trong cả năm là 36.000.000 đồng. Tính chi phí mua vật tư, dụng cụ sản xuất, tiếp thị sản phẩm… là 10.000.000 đồng/năm. Như vậy tổng tất cả các chi phí cho việc sản xuất phân vi sinh là 132.430.150 đồng/năm.
b. Lợi nhuận
Căn cứ theo bảng 3.9 ta thấy tổng khối lượng phân sau khi bổ sung men vi sinh, phân supe lân và chất độn là 562,19 tấn. Vì thông thường khối lượng phân sau khi ủ giảm còn 65% so với khối lượng ban đầu, nên với tổng khối lượng phân trước khi ủ là 562,19 tấn, thì sau khi ủ sẽ còn 562,19×0,65=365,42 tấn. Giá bán phân vi sinh dự kiến là 500.000 đồng/tấn, số tiền thu được sẽ là 365,42×500.000= 182.708.500 đồng. Trừ chi phí sản xuất ta sẽ thu được số tiền lãi là 50.278.350 đồng.
Theo tính toán ở trên thì khi sử dụng 519,1 tấn phân để sản xuất phân vi sinh thì thu lãi 50.278.350 đồng. Như vậy, trung bình 1 tấn phân thu lãi 96.857 đồng. Theo như tính toán ở chương 2 thì với tổng lượng phân thải từ các trang trại chăn nuôi lợn của Hà Nội trong 1 năm là 1.135.365 tấn, nếu toàn bộ số phân trên được đem sản xuất phân vi sinh thì sẽ thu lãi 110 tỉđồng.
c. Mặt bằng sản xuất
Theo tính toán ở trên thì lượng hỗn hợp phân sau khi pha trộn đem đi sản xuất phân vi sinh của trang trại quy mô 1.000 con/năm là 562,18 tấn/năm. Nếu trang trại nuôi 2 lứa, mỗi lứa 500 con thì lượng phân tương ứng cho 1 lứa là 281.09 tấn, tương ứng với khoảng 281.09/13,5 = 21 luống ủ. Nếu tính thêm 1 luống dự phòng thì sẽ cần 22 luống ủ, tương ứng với diện tích là 220 m2. Nếu tính diện tích trống giữa các luống chiếm 50% thì diện tích của khu ủ phân sẽ là 440 m2.
Như vậy, giải pháp tái chế phân lợn bằng cách sản xuất phân vi sinh có ưu điểm là nó góp phần làm giảm thiểu CTR chăn nuôi lợn, cách làm đơn giản, dễ phổ biến, tăng nguồn thu cho trang trại. Phân vi sinh khi bón nó có tác dụng rất tốt trong việc cải tạo đất. Tuy nhiên khi ủ phân vẫn còn một số nhược điểm như: tốn nhiều thời gian, mặt bằng và nếu quản lý không tốt nó vẫn có thể gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là môi trường đất.
Với những lợi ích như trên, đặc biệt là chi phí đầu tư thấp. Đối với các trang trại có nhiều diện tích mặt bằng, không có nhiều tiền để xây dựng công trình biogas và có được nguồn tiêu thụ sản phẩm đầu ra... thì nên xem xét đầu tư sản xuất phân vi sinh. Mô hình của trang trại có thể tham khảo hình 3.15.
Hình 3.15. Đề xuất mô hình trang trại chăn nuôi lợn sử dụng phân lợn sản xuất phân vi sinh
Theo như mô hình trên thì phân lợn được đưa từ chuồng nuôi ra khu riêng để sản xuất phân vi sinh. Nước vệ sinh lợn và chuồng trại được đưa vào ao nuôi cá rô
Chuồng nuôi lợn Sản xuất phân VS Tiêu thụ Nước thải hAo học tùy tiồ sinh ện Phân lợn Nước đã được xử lý Ao nuôi cá rô phi
phi, nước từ ao nuôi cá rô phi được đưa vào hồ xử lý sinh học tùy tiện để xử lý tiếp trước khi thải ra môi trường.
Như vậy có thể kết luận việc sử dụng mô hình tái sử dụng chất thải chăn nuôi tại các trang trại có tác dụng tận thu, tái sử dụng được nguồn tài nguyên là chất thải chăn nuôi, góp phân làm giảm ô nhiễm môi trường, tạo công ăn việc làm cho lao động nông thôn và tăng nguồn thu cho các trang trại.