Kết quả nghiên cứu cho thấy 3 chủng giống VSV trong chế phẩm lựa chọn để xử lý phế thải sau hệ thống Bio-toilet khô là Bacillus polyfermenticus, Streptomyces griseorubens và Azotobacter beijerinckii có hoạt tính emzym xenlulaza, amylaza, proteaza mạnh bởi vậy chúng có khả năng phân giải xenlulozo, protein và tinh bột tốt. Các nghiên cứu trước đây của Ngô Tự Thành (2010), Lương Đức Phẩm (2011), Trần Đức Hạ và CS (2011)... về quá trình phân giải các chất hữu cơ của VSV đều chỉ ra các chủng VSV thuộc các nhóm trên đều có khả năng phân giải tốt các chất hữu cơ: xenlulozo, protein, tinh bột. Bên cạnh những hoạt tính enzym mạnh các chủng VSV được lựa chọn này còn có tính bền nhiệt cao, thích ứng với khoảng nhiệt độ rộng, có khả năng cạnh tranh tốt, khả năng thích ứng pH rộng, không đối kháng nhau và an toàn với cây trồng. Trong quá trình sống của mình các VSV phân hủy chuyển hóa các chất dinh dưỡng có
trong phế thải, quá trình phân hủy chuyển hóa này làm cho nhiệt độ của đống ủ tăng lên cao, nhóm các VSV được tuyển chọn có khoảng thích ứng nhiệt độ rộng (28-60oC) vì vậy khi nhiệt độ đống ủ tăng lên cao các VSV gây hại bị tiêu diệt nhưng các chủng VSV trong CPSH vẫn sinh trưởng và phát triển bình thường. Bên cạnh đó quá trình phân hủy chuyển hóa các chất của VSV làm cho pH của đống ủ thay đổi, với đặc tính thích ứng được trong khoảng pH rộng các chủng VSV có thể sinh trưởng phát triển tốt đẩy nhanh quá trình ủ phân hữu cơ.
4.2.2. Khả năng xử lý phế thải sau Bio-toilet khô thành phân hữu cơ của chế
phẩm sinh học và chất lượng của phân hữu cơ sau ủ
Về khả năng xử lý phế thải sau Bio-toilet khô của CPSH được đánh giá qua nhiệt độ đống ủ, các chỉ tiêu chất lượng của phân hữu cơ sau ủ.
So sánh nhiệt độ đống ủ: sau khi phế thải sau Bio-toilet khô được ủ với CPSH và theo dõi nhiệt độ đống ủ cho thấy: trong 7 ngày đầu tiên nhiệt độ đống ủ tăng mạnh, tới ngày thứ 7 nhiệt độ đống ủ đạt cao nhất (56 oC). Nhiệt độ của đống ủ tăng lên cao do quá trình sinh trưởng và phát triển của VSV diễn ra mạnh, các VSV này sử dụng các chất hữu cơ có trong đống ủ làm chất dinh dưỡng cho hoạt động sống của chúng, chúng phân hủy chuyển hóa các chất hữu cơ này thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn bằng cách tiết ra các enzym. Trong quá trình phân hủy chuyển hóa của VSV nhiệt lượng được tạo ra, khi nhiệt độ của đống ủ cao cũng thúc đẩy quá trình phân hủy và chuyển hóa các chất của VSV. Bên cạnh đó, nhiệt độ đống ủ tăng cao trong thời gian dài làm cho các VSV có hại như E.Coli, Samolena bị tiêu diệt (do nhóm VSV có hại này bị tiêu diệt trong khoảng nhiệt độ 50oC) còn nhóm VSV có ích vẫn tồn tại sinh trưởng và phát triển tốt do khả năng thích ứng với nhiệt độ rộng. Khi nhiệt độ đống ủ cao cũng chứng tỏ đó là thời gian VSV hoạt động mạnh nhất, sau 10 ngày hàm lượng các chất hữu cơ có trong đống ủ bắt đầu giảm xuống quá trình phân hủy chuyển hóa diễn ra chậm hơn do đó nhiệt độ của đống ủ bắt đầu giảm xuống, khi nhiệt độ đống ủ giảm bằng nhiệt độ môi trường chứng tỏ quá trình ủ đã kết thúc. Trước hoạt động mạnh mẽ của các chủng VSV có trong CPSH bổ xung vào đống ủ quá trình ủ được rút ngắn xuống còn 20 ngày. So sánh với đống ủ không sử dụng chế phẩm sinh học nhiệt độ của đống ủ luôn ở mức thấp hơn 32oC, quá trình phân hủy chuyển hóa chất hữu cơ được thực hiện bởi các VSV có sẵn trong phế thải với mật độ thấp do đó hiệu quả xử lý rất thấp, các VSV gây hại vẫn có thể sinh trưởng và phát triển được.
So sánh một số chỉ tiêu phân tích của phân hữu cơ sau ủ
So sánh một số chỉ tiêu phân tích của đống ủ có bổ sung chế phẩm sinh học và đống ủ đối chứng không sử dụng chế phẩm sinh học:
Thành phần chất hữu cơ có phế thải sau Bio-toilet khô tương đối cao (khoảng 30%). Các chất hữu cơ chủ yếu trong phế thải sau Bio-toilet khô là xenlulozo, tinh bột và protein. Các chủng VSV có trong CPSH bao gồm Bacillus polyfermenticus,Streptomyces griseorubens, Azotobacter beijerinckii, các chủng VSV này có hoạt tính enzym xenlulaza, amilaza và proteaza mạnh do vậy khi ủ phế thải sau Bio-toilet khô với CPSH thì các VSV sẽ sử dụng các chất hữu cơ có trong phế thải sau Bio-toilet khô cho quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng bằng cách tiết ra các enzym phân hủy chuyển hóa các chất hữu cơ thành các hợp chất đơn giản hơn, do đó quá trình ủ phân được rút ngắn. Phân hữu cơ sau ủ có các chỉ tiêu Nts, Pts, Kts cao hơn nhiều so với công thức đối chứng và cao hơn so với tiêu chuẩn của TT41/2014-BNNPTNT, bên cạnh đó các VSV gây hại như E.Coli, Samonella đã bị tiêu diệt hoàn toàn do nhiệt độ của đống ủ tăng cao do đó phân hữu cơ sau ủ an toàn với cây trồng cũng như người sử dụng, cung cấp dinh dưỡng thiết yếu cho cây trồng, bên cạnh đó với mật độ VSV hữu ích cao sẽ có tác dụng cải tạo đất trồng khi sử dụng phân hữu cơ.
Xét về hiệu quả trên cây trồng và hiệu quả kinh tế của phân hữu cơ sau ủ: Theo thí nghiệm đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ sau tái chế trên cây cải cho thấy các chỉ tiêu sinh trưởng (số lá, chiều cao cây, trọng lượng cây) và chỉ tiêu dinh dưỡng (hàm lượng đường, Vitamin C) của cây trồng ở công thức sử dụng phân hữu cơ cao hơn nhiều so với công thức sử dụng phân chuồng. Chất lượng đất sau thí nghiệm cũng có sự thay đổi theo chiều hướng tích cực. Điều đó cho thấy phân hữu cơ sau ủ có hiệu quả đối với cây trồng và có tác dụng cải tạo đất. Do khi bón phân hữu cơ cho cây trồng, các chất hữu cơ tồn tại xen kẽ với các thành phần kết cấu của đất, tạo ra sự thông thoáng giúp cho rễ phát triển mạnh nên có cường độ hô hấp tối đa và dễ dàng hấp thu các nguồn dinh dưỡng. Chất hữu cơ sẽ lưu giữ lại các nguyên tố khoáng đa, trung vi lượng và cung cấp dần dần cho cây nên hạn chế được tình trạng thất thoát phân bón trong quá trình sử dụng. Sự hiện diện của các chất hữu cơ làm môi trường sống cho các hệ VSV có ích giúp cho môi trường đất được cải thiện.
Theo tính toán sơ bộ giá thành của phân hữu cơ sau ủ 1000-1300đồng/kg rẻ hơn rất nhiều so với giá thành của phân hóa học NPK: 7500đồng/kg.
Sử dụng CPSH xử lý phế thải sau Bio-toilet khô vừa có hiệu quả về mặt kinh tế, người sản xuất còn khắc phục được vấn đề ô nhiễm tại cơ sở. Khi xử lý phế thải sau Bio-toilet khô thành phân hữu cơ sẽ giúp cho các hộ gia đình xử lý ô nhiễm môi trường.
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1. KẾT LUẬN
Đề tài đã đánh giá được đặc tính của phế thải sau hệ thống bio-toilet khô,trong đó hàm lượng chất hữu cơ còn tồn dư trong phế thải sau hệ thống bio-toilet khô là tương đối cao (trung bình là 28,74%), các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu cho cây trồng như N, P, K đều ở mức khá (N đạt 1,60 -1,71%; P2O5 đạt 0,26 – 0,30%; K2O đạt 2,46 – 2,51%) , nhất là hàm lượng N và K, phế thải còn chứa quần thể vi sinh vật gây bệnh khá cao, mật độ E.Coli
(1,5x103÷1,9x103 MPN/g) và Salmonella (1,3x102÷1,9x102 MPN/g), trứng giun sống là 1÷3 trứng/g. Phế thải chứa hàm lượng dinh dưỡng cao song còn tồn tại quần thể vi sinh vật gây bệnh nên cần phải xử lý trước khi đưa ra ngoài môi trường.
Đề tài cũng đã đánh giá được chất lượng chế phẩm BIO EM sử dụng để xử lý phế thải sau hệ thống bio-toilet khô, chế phẩm chứa các chủng vi sinh vật Bacillus polyfermenticus, Streptomyces griseorubens, Azotobacter beijerinckii. Mật độ các chủng đều đạt trên 108 cfu/g, so sánh với TCVN 7304-1 : 2003 về chất lượng chế phẩm xử lý, cải tạo môi trường thì thấy chế phẩm đạt yêu cầu.
Sử dụng chế phẩm BIO EM xử lý phế thải sau hệ thống bio-toilet khô. Dưới tác động của hệ vi sinh vật trong chế phẩm BIOEM, phế thải sau hệ thống bio-toilet khô được xử lý thành phân bón hữu cơ. Phân hữu cơ sau ủ với chế phẩm sinh học đạt tiêu chuẩn chất lượng theo TT41/2014– BNNPTNT. Lượng VSV gây bệnh không còn nữa, số lượng vi sinh vật hữu ích tương đối cao.
Kết quả thử nghiệm phân hữu cơ sau ủ trên cây rau cải cho thấy trọng lượng cây ở công thức sử dụng phân chuồng bằng 87,82%, chiều cao cây bằng 97,33%, số lá chỉ bẳng 71,56% so với công thức sử dụng phân hữu cơ, hàm lượng đường và Vitamin C trong rau cải cao hơn từ 4 - 10%. Điều đó cho thấy hiệu quả rõ rệt của phân hữu cơ sau ủ, kiểm tra các tác nhân gây hại trên rau cải cho thấy các vi sinh vật gây bệnh E.Coli, Salmonella, trứng giun đều không còn tồn tại trên sản phẩm.
Chất lượng đất sau thí nghiệm cũng được cải thiện về hàm lượng N, P, K, đặc biệt là N (tăng 19% so với đất trước thí nghiệm) do VSV phân hủy và chuyển hóa các hợp chất khó tan thành dễ tiêu, giúp tăng cường hàm lượng dinh dưỡng cho cây và cải tạo đất trồng trọt.
5.2. KIẾN NGHỊ
Phân hữu cơ sau ủ cần được thử nghiệm trên quy mô rộng hơn với nhiều loại cây trồng khác nhau để nâng cao tính ứng dụng của phân hữu cơ.
Chế phẩm sinh học đã thể hiện rõ được tính ưu việt. Cần nghiên cứu sử dụng chế phẩm xử lý nhiều loại phế thải chăn nuôi, phế phụ phẩm nông nghiệp khác, từ đó đẩy mạnh sử dụng chế phẩm sinh học trong xử lý phế thải hữu cơ, tạo nguồn phân bón phục vụ sản xuất nông nghiệp, bảo vệ môi trường.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
1 Chu Hồng Châu (2013). Cần tăng cường sử dụng phân bón hữu cơ. Truy cập ngày 10/5/2016 tại http://danviet.vn/Print.aspx?id=16189.
2 Cổng thông tin điện tử Bộ giao thông vận tải. Lắp đặt thử nghiệm thiết bị xử lý chất thải bằng công nghệ sinh học trên tàu hỏa. Truy cập ngày 11/02/2016 tại Http://www.mt.gov.vn/mkhcn/tin-tuc/1001/33061/lap-dat-thu-nghiem-thiet-bi-xu- ly-chat-thai-bang-cong-nghe-sinh-hoc-tren-tau-hoa.aspx.
3 Dương Hoa Xô (2007). Ứng dụng chế phẩm sinh học phục vụ cho cây trồng - hướng đi đúng đắn của phát triển nông nghiệp sinh thái bền vững.
4 Đoàn Minh Tin (2015). Báo cáo ngành phân bón.
5 IPSARD, 2014. Nhóm thực hiện dự án IDRC, Dân Việt – Báo của người Việt. Truy cập ngày 13/10/2016 tại http://danviet.vn/canh-bao-nong-nghiep/cum-chan- nuoi-tap-trung-o-nhiem -moi-truong-anh-huong-suc-khoe-544532.html.
6 Khoahoc.tv. Bồn cầu không dùng nước sắp được thử nghiệm tại châu Phi. Truy cập ngày 10/01/2016 tại http://khoahoc.tv/bon-cau-khong-dung-nuoc-sap-duoc-thu- nghiem-tai-chau-phi-67954.
7 Khoahoc.tv. Lạ lùng bồn cầu không cần nước. Truy cập ngày 06/01/2016 tại http://khoahoc.tv/la-lung-bon-cau-khong-can-nuoc-43108.
8 Lê Gia Hy (2010). Giáo trình Công nghệ vi sinh xử lý chất thải. NXB Giáo dục Việt Nam
9 Lê Văn Căn (1978). Giáo trình Nông hóa. NXB Nông nghiệp, Hà Nội.
10 Lê Văn Khoa (1996). Phương pháp phân tích đất – nước – phân bón – cây trồng. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia, Hà Nội.
11 Lê Văn Tri (2013). Chế phẩm vi sinh (Fito-Biomix RR) để xử lý rơm rạ và quy trình xử lý rơm rạ thành phân bón hữu cơ nhờ sử dụng chế phẩm.
12 Lương Đức Phẩm (2011). Giáo trình Sản xuất và sử dụng chế phẩm sinh học trong nông nghiệp. NXB Giáo dục Việt Nam
13 Minh Toàn - Báo mới (2014). Vai trò phân hữu cơ trong canh tác nông nghiệp Việt Nam, Truy cập ngày 23/4/2016 tại http://www.baomoi.com/Vai-tro-phan-huu-co- trong-canh-tac-nong-nghiep-Viet-Nam/50/13641821.epi
14 Ngọc Mai (2014). Jica với các dự án bảo vệ môi trường Vịnh Hạ Long. Truy cập ngày 14/01/2016 tại http://www.baoquangninh.com.vn/du-lich/201409/jica-voi- cac-du-an-bao-ve-moi-truong-vinh-ha-long-2242915/.
15 Ngô Tự Thành (2010). Khả năng của vi sinh vật phân hủy một số nhóm chất. Truy cập ngày 13/10/2016 tại https://voer.edu.vn/m/kha-nang-cua-vi-sinh-vat-phan-huy- mot-so-nhom-chat/3e9bcf9e
16 Nguyễn Lân Dũng và cộng sự (1978). Một số phương pháp nghiên cứu Vi sinh vật học (tập I,II,III). NXB Khoa học kĩ thuật, Hà Nội.
17 Nguyễn Ngọc Sơn(2013). Khuyến nông Hà Nội. Truy cập ngày 13/10/2016 tại http://khuyennonghanoi.gov.vn/ChiTietTinBai.aspx?ID=1029&CateID=26. 18 Nguyễn Như Hà (2007). Giáo trình Phân Bón 1. NXB Nông nghiệp
19 Nguyễn Thành Đạt (2000). Cơ sở sinh học vi sinh vật, Tập 1. NXB Giáo dục, Hà Nội
20 Nguyễn Xuân Thành (2009). Giáo trình Công nghệ sinh học xử lý môi trường. NXB Nông nghiệp.
21 TCVN 4326:2001 - Xác định độ ẩm và hàm lượng chất bay hơi khác.
22 TCVN 4884-2005 - Phương pháp định lượng vi sinh vật trên đĩa thạch. Kỹ thuật đếm khuẩn lạc ở 300C.
23 TCVN 7924-2 : 2008 - Phương pháp định lượng Escherichia Coli 24 TCVN 4829-2005 - Phương pháp phát hiện Salmonella trên đĩa thạch
25 The Global Dry Toilet Association of Finland, Finland (2007). "Finnish Dry Toilets"
26 Thông tư Về việc ban hành Quy định sản xuất, kinh doanh và sử dụng phân bón. TT36/2010-BNNPTNT. Truy cập ngày 13/10/2016 tại http://qcvn.gov.vn/FileUpload/Documents/Phan%20Bon/Van%20ban%20Luat/TT- 36-BNNPTNT.pdf.
27 Thống kê ngành chăn nuôi. Tổng cục thống kê Hà Nội. Truy cập ngày 13/10/2016 tại http://www.gso.gov.vn/Default.aspx?tabid=217.
28 Trần Đức Hạ, Trần thị Hiền Hoa, Nguyễn Quốc Hòa, Trần Công Khánh, Trần Thị Việt Nga, Lê Thị Hiền Thảo (2011). Cơ sở hóa học và vi sinh vật học trong kỹ thuật môi trường. NXB Giáo Dục Việt Nam
29 Trần Hiếu Nhuệ, Lê Thị Dung, Ứng Quốc Dũng, Trần Đức Hạ, Đỗ Hải, Phạm Ngọc Thái, Nguyễn Văn Than (2001). Cấp nước và Vệ sinh Nông thôn. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
30 Trần Thanh Loan (2012). Kỹ thuật sử dụng chế phẩm sinh học trong sản xuất nông nghiệp. NXB Giáo dục Việt Nam
31 Trần Thị Phương (2005). Nghiên cứu sử dụng bã thải trồng nấm làm phân vi sinh góp phần làm sạch môi trường.
32 Trung Tâm ứng Dụng Tiến Bộ Khoa Học và Công Nghệ (2012). Chế phẩm EM, Tài liệu tập huấn ứng dụng công nghệ chế phẩm.
33 Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Thành phố Hà Nội. Truy cập ngày 13/10/2016 tại http://www.gso.gov.vn/Default.aspx?tabid=217.
34 Sổ tay phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng (2005). Nhà xuất bản Nông nghiệp. Tiếng Anh:
35 Neni Sintawardani, Dewi Nilawati, Umi Hamidah, Jovita Tri Astuti (2006), "Observation in start-up process by varying heater and dischange in bio-toilet system", The 4th International Symposium On Sustainable Sanitation, Research Center for Physics, Indonesian Institute of Sciences.
PHỤ LỤC
Bảng 1: Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật
Môi trường Gauze Môi trường King B Môi trường Ashby
KH2PO4 0,5g Pepton 20g Manitol 20g
KNO3 1g K2HPO4 0,5g K2HPO4 0,2g
NaCl 0,5g MgSO4.7H2O 0,5g MgSO4.7H2O 0,2g
MgSO4.7H2O 0,5g glyxeron 10g NaCl 0,2g
FeSO4 0,01g Nước cất 1000 K2SO4 0,1g
TB tan 10g pH 7,2 CaCO3 5g
Thạch bột 15g Thạch 12g
Nước cất 1000ml Nước cất 1000
pH 7 pH 7-7,2
Kết quả phân tích ANOVA các chỉ tiêu sinh trưởng của cây trồng
BALANCED ANOVA FOR VARIATE CHIEUCAO FILE BOOK1 21/ 2/** 9:12 --- PAGE 1