thải rắn
Phương pháp lấy mẫu và phân tích khí H2S và NH3 trong mẫu không khí tuân theo tiêu chuẩn ngành 10 TCN 676-2006 và 10TCN 677-2006 của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn.
- Lấy mẫu phân tích nồng độ khí H2S bằng cách hấp thụ vào dung dịch cadimi hydroxit. Máy bơm lấy mẫu khí SKC Universal PCXR4 (hình 2 trên đây) được sử dụng ở tốc độ hút 1l/phút. Thời gian hút mẫu khí trong buồng cô lập là 10 phút còn trong không gian chuồng nuôi là 20 phút.
- Sau khi hiện màu bằng phản ứng với N, N-dimetyl-p-phenylendiamin sunfua và clorua Fe(III), dung dịch được đo quang trên máy DR 2500 (HACH- Mỹ) ở bước sóng 670nm.
- Lấy mẫu khí NH3 bằng cách hấp thụ trong dung dịch H2SO4 0,1 N. Máy bơm lấy mẫu khí SKC Universal PCXR4 được sử dụng ở tốc độ hút 1l/phút. Sau khi hiện màu bằng thuốc thử salicylat và hypoclorit cùng natri nitroprusside dung dịch được đo quang ở bước sóng 630 nm trên máy đo DR 2500 (HACH- Mỹ).
Tính toán nồng độ khí H2S và NH3 (X) trong không khí theo biểu thức: X ( mg/m3 ) = (A x B) x 103 /C xV0
Trong đó:
- A là nồng độ H2S (hay NH3) trong dung dịch hấp thu (mg/l) - B là tổng thể tích dung dịch mẫu thử (ml)
- C: Thể tích dung dịch lấy để phân tích (ml)
- V0 là thể tích khí đã được hút qua dung dịch hấp thu tính theo điều kiện tiêu chuẩn (lit).
2.5.6. Phương pháp vi sinh vật
Phƣơng pháp xác định Coliform
Phương pháp nhiều ống với chỉ số MPN để kiểm tra số luợng E.coli trong đất, nuớc và thực phẩm khác.
Chuẩn bị môi trường nuôi cấy (phần phụ lục). Phần dung dịch môi truờng đã chuẩn bị vào các ống nghiệm có chứa sẵn các ống Durham, mỗi ống chứa 4,5ml (hoặc 9ml) môi trường, khử trùng, đuổi hết bọt khí trong ống ra
Lấy 10g mẫu chất thải rắn cho vào bình nón chứa 90ml dung dịch đệm đã vô trùng lắc cho mẫu tan đều. Khi đó đựơc mẫu pha loãng đến nồng độ 10-1
Sử dụng pipet hút 1ml mẫu đã pha loãng ở nồng độ 10-1 vào ống nghiệm chứa 9ml dung dịch đệm đã vô trùng, ta đưọc độ pha loãng 10-2. Tiếp tục cho đến khi dung dịch mẫu đuợc pha loãng tới nồng độ thích hợp.
Bổ sung 0,5ml dung dịch mẫu đã pha loãng vào các ống nghiệm chứa môi trường coliform
Làm ở 3 nồng độ liên tiếp, mỗi nồng độ lặp lại 10 lần
Ở mỗi nồng độ: nuôi 5 ống ở 37oC (xác định coliform tổng số), 5 ống ở 45oC. Sau 24 giờ lấy ra quan sát khả năng sinh hơi(lên men) trong các ống nghiệm, ghi lại các ống duơng tính(các ống sinh hơi lên men lactoza) ở các nồng độ khác nhau, đối chiếu với bảng chỉ số MPN để xác định số luợng E.coli xuất hiện trong 1g mẫu nghiên cứu.
Phƣơng pháp xác định tổng Salmonella:
Môi trường: SS agar (Merck)
Pha loãng mẫu vật nghiên cứu đến một mức độ nhất định trong các ống nghiệm chứa 9ml nước vô trùng. Lấy 0.1 ml dịch mẫu đã pha loãng ở 3 nồng độ khác nhau cho vào các hộp peptri chứa môi trường vô trùng đã chuẩn bị trước. Dùng que trang, trang đều trên bề mặt thạch. Nuôi trong tủ ấm ở 370
C trong vòng 48 h.
Quan sát, đếm các khuẩn lạc hình thành trong các hộp thạch ở các nồng độ khác nhau (chỉ đếm các khuẩn lạc tâm có màu đen).
Mật độ vi sinh vật được xác định theo công thức sau: X = a xb x10 (CFU/g)
a: trung bình số khuẩn lạc có tâm màu đen trên đĩa thạch b: nghịch đảo nồng độ pha loãng
2.6. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm
2.6.1. Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải rắn chăn nuôi bò sữa thành phân bón hữu cơ của chế phẩm vi sinh vật hữu ích Sagi Bio quy mô pilot
Lấy mẫu phân bò theo phương pháp lấy mẫu đuờng chéo (mẫu đuợc lấy ở nhiều vị trí khác nhau, sau đó trộn đều và đem bố trí thí nghiệm)
Bố trí thí nghiệm:
+ Mẫu đối chứng (ĐC): 100kg phân bò
+ Mẫu thí nghiệm (TN): 100kg phân bò+ 100g chế phẩm vi sinh Sagi Bio Các mẫu được ủ trong điều kiện tự nhiên trong nhà ủ, dùng nilong phủ kín đống ủ để giữ nhiệt độ.Các mẫu thí nghiệm đuợc kiểm tra định kì 1 tuần 1 lần và đảo trộn. Tiến hành lấy mẫu 7 ngày 1 lần để xác định nitơ tổng số, photpho tổng số và một số nhóm vi sinh vật. Còn nhiệt độ, NH3, H2S được đánh giá theo ngày. Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần.
Hình 2.1.Mô hình ứng dụng chế phẩm Sagi Bio để xử lí chất thải rắn chăn nuôi bò sữa quy mô pilot
2.6.2. Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải rắnchăn nuôi bò sữa thành phân bón hữu cơ của chế phẩm vi sinh vật hữu ích Sagi Bio quy mô gia trại
+ Mẫu đối chứng (ĐC): sử dụng 2000 kg chất thải rắn từ nuôi bò sữa và không bổ sung chế phẩm Sagi Bio
+ Mẫu thí nghiệm (TN): sử dụng 2000 kg chất thải rắn từ nuôi bò sữa + 2kg chế phẩm vi sinh Sagi Bio
Các mẫu thí nghiệm được ủ thành đống có chiều rộng 2m, chiều dài 3m, chiều cao 1,5 m, dùng nilong phủ kín, mỗi tuần đảo trộn 1 lần. Lấy mẫu định kỳ để đánh giá khả năng xử lý (Hình 2.2).
Hình 2.2. Quy cách đống ủ xử lý chất thải rắn từ chăn nuôi bò sữa
Tiến hành lấy mẫu 7 ngày 1 lần để xác định nitơ tổng số, photpho tổng số và một số nhóm vi sinh vật. Còn nhiệt độ, NH3, H2S được đánh giá theo ngày.
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Điều tra khảo sát hiện trạng chất thải rắn vàxử lýchất thải rắntrong chăn nuôi bò sữa tại các nông hộ huyện Ba Vì
Chất thải rắn chăn nuôi bò sữa
Kết quả điều tra khảo sát thực tế các hộ nuôi bò sữa tại xã Vân Hòa, Ba Vì cho thấy, tần suất thu gom phân thải 2 lần/ngày trước khi rửa chuồng để vắt sữa vào các thời điểm: sáng (6h) - chiều (17h). Đối với chăn nuôi bò sữa, phân thải và thức ăn thừa được các hộ thu gom riêng (86 hộ), hót và đem đi bón trực tiếp cho trồng cỏ voi làm thức ăn cho bò, đem đổ ra nơi khác để ủ phân sinh học, bán hoặc cho người khác sử dụng.
Việc khảo sát khối lượng chất thải rắn thải ra hàng ngày tại 3 chuồng bò khác nhau trong 3 ngày, để tính được trung bình khối lượng chất thải rắn chăn nuôi bò sữa bình quân (con/ngày) được thể hiện ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Lƣợng chất thải rắn trung bình của 1 con bò sữa trong 1 ngày tại các hộ nuôi bò sữa Chuồng Số lƣợng (con/chuồng) Ngày 1 (kg) Ngày 2 (kg) Ngày 3 (kg) Lƣợng chất thải rắn trung bình 1 ngày/1 con bò sữa (kg/ngày)
Chuồng 1 9 199 197 200 22,1
Chuồng 2 12 266 265,6 268 22,2
Chuồng 3 15 335 329 336 22,2
Trung bình 22,2
Số liệu khảo sát thực tế tại các hộ nuôi bò sữa tại Ba Vì cho thấy lượng chất thải rắn phát sinh trung bình của mỗi con bò sữa trưởng thành là 22,2 kg/ngày.
Kết quả điều tra các hình thức xử lý chất thải rắn tại các hộ nuôi bò sữa được tổng hợp tại bảng 3.2.
Bảng 3.2. Các hình thức xử lý chất thải rắn chăn nuôi bò sữa qua điều tra của các hộ chăn nuôi tại huyện Ba Vì
Hình thức xử lý Số phiếu (phiếu) Phần trăm (%)
Bón trực tiếp cho cây trồng 54 60
Ủ phân 67 74,4
Phân tươi cho/bán 72 80 Biogas (nước thải) 89 98,9
Hình thức khác 9 10
- Thu gom lại một ngày rồi đem bón trực tiếp cho cỏ voi (bón khoảng 100kg/25m2)
- Ủ phân bón: Thường ủ 500-1000 kg/lần trong khoảng thời gian từ 2-3 tháng.Sau khi ủ xong phân được bón cho cỏ hoặc được đem bán với giá 1500- 2000 đồng/kg.
- Bán phân tươi: cho hoặc bán cho các hộ nuôi cá hoặc sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp.
- Đẩy xuống hố biogas để tạo ra khí biogas phục vụ sinh hoạt.
Hầu hết các hộ nuôi bò sữa không sử dụng các chế phẩm vi sinh vật trong quá trình ủ xử lý chất thải rắn, nên thời gian ủ thường kéo dài khoảng 3 tháng. Có 01 hộ sử dụng chế phẩm EM và chế phẩm Trichodermar để ủ cho quá trình trồng rau hữu cơ. Nhưng thời gian ủ vẫn kéo dài tới 2 tháng, phân sau ủ vẫn bị bết.
Để đánh giá thực trạng ô nhiễm chất thải rắn của các gia trại chăn nuôi bò sữa tại huyện Ba Vì, các mẫu chất thải rắn chăn nuôi bò sữa được lấy mẫu tại các gia trại chăn nuôi bò sữa tập trung trên địa bàn của huyện. Sau đó, các mẫu thu được chúng tôi tiến hành phân tích, đánh giá để từ đó đưa ra các phương án xử lý phù hợp với tình hình cụ thể.
Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Hàm lƣợng
Tổng hữu cơ (OM), % 60 – 70
P tổng số % 1,2 – 1,3 N tổng số % 1,5- 1,6 Độ ẩm % 75 - 80 VSV tổng số hiếu khí CFU/g 108- 109 VSV tổng số kỵ khí CFU/g 105 - 106 Xạ khuẩn CFU/g 101- 102 Salmonella CFU/g 101 -103 Nấm mốc CFU/g 101 - 2.103 Total coliform MPN/g 104- 105 Fecalcoliform MPN/g 102-103
Đặc điểm của chất thải rắn chăn nuôi bò sữa là có hàm lượng chất hữu cơ cao 70 – 80%, độ ẩm 75 – 80%, N tổng số 1,5 – 1,6%; P tổng số 1,2 – 1,3%. Bên cạnh đó, các số liệu được trình bày trên bảng 3.3 cũng cho thấy mật độ của các vi sinh vật trong mẫu chất thải rắn chăn nuôi bò sữa là rất cao như VSV tổng số hiếu khí lên đến109(CFU/g), VSV gây bệnh như Salmonella và Fecal
coliformtới103
(CFU/g), vàTotalColiformlên tới 2,3.105
CFU/g. Đây là nguyên nhân chính gây ra mùi hôi thối và các mầm mống gây bệnh cho gia súc. Vì vậy, cần phải có những biện pháp xử lý kịp thời để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi bò sữa.
3.2.Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải rắn chăn nuôi bò sữa thành phân bón hữu cơ của chế phẩm vi sinh vật hữu ích Sagi Bio quy mô pilot
3.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm Sagi Bio đến sự biến động của nhiệt độ trong quá trình ủ xử lý quy mô pilot
Để đánh giá hiệu quả xử lý chất thải rắn từ chăn nuôi bò sữa của chế phẩm Sagi Bio, chúng tôi tiến hành đặt các thí nghiệm như đã trình bày ở mục 2.6.1 Thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Trong quá trình thử nghiệm, tiến hành theo dõi đánh giá sự biến động của nhiệt độ, các nhóm vi sinh vật và quá trình phát sinh
khí. Kết quả theo dõi sự biến động của nhiệt độ trong quá trình ủ xử lý được trình bày ở bảng 3.4.
Bảng 3.4. Sự biến động của nhiệt độ trong quá trình ủ xử lý chất thải rắn ở qui mô pilot
Thời gian (Ngày) Nhiệt độ (oC) Thời gian (Ngày) Nhiệt độ (oC)
Đối chứng Thí nghiệm Đối chứng Thí nghiệm
0 32,0 ± 0,0 32,0 ± 0,0 26 38,3 ± 0,2 40,4 ± 0,2 2 33,5± 0,2 38,7 ± 0,2 28 38,3 ± 0,2 38,2 ± 0,2 4 35,7 ± 0,2 52,4 ± 0,2 30 38,2 ± 0,2 35,1 ± 0,2 6 39,5 ± 0,2 56,1 ± 0,3 32 38 ± 0,2 34,6 ± 0,1 8 39,6 ± 0,2 56,5 ± 0,3 34 37,8 ± 0,2 33,6 ± 0,1 10 39,7 ± 0,2 56,2 ±0,3 36 37,6 ± 0,2 33,1 ± 0,1 12 39,6 ± 0,2 56,3 ± 0,3 38 37,4 ± 0,2 32,7 ± 0,1 14 39,6 ± 0,3 55,1 ± 0,3 40 37,2 ± 0,2 32,5 ± 0,1 16 39,3 ± 0,3 54,6 ± 0,3 42 37,0± 0,1 32,2 ± 0,1 18 39,0± 0,3 51,4 ± 0,3 44 36,6 ± 0,1 32,6 ± 0,1 20 38,8 ± 0,3 48,3 ± 0,2 46 36,3 ± 0,1 32,4 ± 0,1 22 38,7 ± 0,3 45,1 ± 0,2 50 36,0± 0,1 31,1 ± 0,1 24 38,5 ± 0,3 42,5 ± 0,2 52 35,6 ± 0,1 32,4 ± 0,1
Sự thay đổi nhiệt độ là do hoạt động trao đổichất của vi sinh vật. Quá trình ủ chất thảithường được chia làm 4 thời kỳ phụ thuộc vàonhiệt độ: ấm, nóng, nguội, thời kỳ ổn định. Ứngvới mỗi thời kỳ có các vi sinh vật khác nhauhoạt động. Trong những ngày đầu, vi sinh vậthoạt động mạnh mẽ, chúng luân phiên nhau sửdụng chất hữu cơ để đồng hóa và phát triển rấtnhanh. Trong thí nghiệm này, nhiệt độ và độ ẩmcủa các thí nghiệm được ghi nhận sau mỗi ngày,kết quả được trình bày trên bảng 3.4 và biểu diễn ở hình 3.1.
đoạn đầu (từ ngày thứ 2 đến ngày thứ 18) luôn cao hơn nhiệt độ ở mẫu đối chứng (ĐC). Ở ngày thứ 4, trong khi nhiệt độ của mẫu ĐC vẫn ở mức 35,70
C cao hơn nhiệt độ môi trường khoảng 3o
C, thì ở mẫu TN nhiệt độ đã tăng lên đến 52,4oC. Điều này cho thấy các vi sinh vật của chế phẩm sinh trưởng tốt hơn, phân huỷ các chất hữu cơ mạnh hơn các vi sinh vật tự nhiên có sẵn trong chất thải, nên nhiệt lượng giải phóng ra môi trường lớn hơn làm tăng nhiệt độ của đống ủ chỉ sau 3-4 ngày ủ. Nhiệt độ của mẫu TN đạt cao nhất ở 56oC (từ ngày thứ 6 đến thứ 14) trong khi đó mẫu ĐC nhiệt độ cao nhất chỉ đạt 39,6o
C và kéo dài trong nhiều ngày hơn (từ ngày thứ 6 đến ngày thứ 30). Việc nhiệt độ của mẫu ĐC tăng lên chậm hơn và thấp hơn so với mẫu TN gần 16oC đã cho thấy hiệu quả rõ rệt của các vi sinh vật có trong chế phẩm Sagi Bio trong quá trình phân hủy chất hữu cơ. Khi chuyển sang giai đoạn 2 (từ ngày 19 đến ngày 30) trong khi nhiệt độ đống ủ TN bắt đầu giảm từ 54,6 xuống còn 35,1oC thì nhiệt độ của đống ĐC vẫn chưa giảm và đang ở nhiệt độ khá cao, dao động trong khoảng 38-39o
C do quá trình phân hủy chất hữu cơ vẫn tiếp tục diễn ra. Sau 35 ngày ủ, nhiệt độ ở mẫu TN đã giảm mạnh và duy trì trong khoảng 32oC tương đương với nhiệt độ môi trường. Trong khi đó sau 35 ngày ủ, nhiệt độ của mẫu ĐC vẫn duy trì ở khoảng 37oC, cao hơn nhiệt độ môi trường do quá trình phân huỷ chất hữu cơ vẫn tiếp tục xảy ra. Điều này cho thấy quá trình phân huỷ chất hữu cơ ở mẫu TN diễn ra nhanh hơn so với mẫu ĐC khi tiến hành ủ trong cùng điều kiện có cấp khí bằng đảo trộn, đã rút ngắn được thời gian xử lí khoảng 15 ngày.
Hình 3.1.Ảnh hƣởng của chế phẩm Sagi Bio đến sự biến động của nhiệt độ trong quá trình ủ xử lý
Thực vậy, trong những tuần đầu khoảng nhiệt độ cao (> 40 oC) kéo dài hơn thực sự rất cần thiết để tiêu diệt các loài vi sinh vật gây bệnh và trứng giun sán trong đống ủ, nhiệt độ cao cũng giúp các hoạt động phân giải chất hữu cơ nhanh hơn (Li và cộng sự, 2011) [25] và cũng là thông số quan trọng để đánh giá độ chín (độ hoai mục) của phân ủ (Tiquia và cộng sự, 1997) [27].
3.2.2. Biến động vi sinh vật trong quá trình ủ
Trong quá trình ủ xử lý chất thải rắn chăn nuôi bò, tiến hành lấy mẫu định kì để phân tích đánh giá sự biến động của một số nhóm vi sinh vật có lợi và vi sinh vật gây bệnh trong quá trình ủ làm cơ sở khoa học để khẳng định hiệu quả xử lý chất thải rắn trong chăn nuôi bò của các vi khuẩn và xạ khuẩn ưa nhiệt trong chế phẩm Sagi Bio đã sử dụng. Số lượng vi sinh vật thay đổi trong suốt quá trình ủ composting. Sự thay đổi này phụ phuộc nhiều vào nguyên liệu ủ, độ ẩm, và đặc biệt là nhiệt độ. Quá trình ủ thường chia làm 4 thời kỳ nhiệt độ: ưa lạnh, ấm, nóng và mát, mỗi thời kỳ đều có vi sinh vật trội hơn các nhóm vi sinh vật khác, chúng luân phiên nhau xuất hiện để thực hiện chức năng của mình - phân giải chất hữucơ (Sadaka và cộng sự, 2003) [26]. Các kết quả phân tích được trình bày ở bảng 3.5.
nhiệt trong quá trình xử lý ở quy mô pilot Thời gian
(Ngày)
Bacillus Xạ khuẩn Streptomyces
Đối chứng Thí nghiệm Đối chứng Thí nghiệm 0 3,3.104 3,5.106 3,1.102 2,5.105 7 3,5.106 3,7.108 2,5.102 4,3.106 14 3,2.107 4,3.108 3,3.103 4,4.107 21 3,1.107 5,3.108 4,1.103 3,3.108 28 4,2.107 5,5.108 3,4.104 4,7.108 35 5,5.107 4,6.108 7,3.104 4,8.108 42 4,2.107 3,5.108 8,1.104 5,4.108 49 4,1.107 3,3.108 2,3.105 5,5.108 52 3,8.107 3,1.108 2,6.105 5,7.108
Kết quả ở bảng 3.5 cho thấy các nhóm vi khuẩn Bacillus, xạ khuẩn
Streptomyces ưa nhiệt đều có tồn tại trong cả mẫu ĐC và TN. Tuy nhiên sự biến