CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM – BIỆN LUẬN
3.9. Khảo sát hàm lượng chất hữu cơ (Organic matter OM) trong các lơ thí
nghiệm
Bảng 3.12: Kết quả khảo sát hàm lượng chất hữu cơ trong các lơ thí nghiệm
OM (%) Ngày 4 8 12 16 20 CT1 52,22 52,14 48,26 47,86 46,17 CT2 52,54 53,43 48,91 48,20 45,36 CT3 52,05 52,05 48,42 49,15 47,55 CT4 53,11 52,05 49,39 47,86 47,84 CT5 52,94 52,86 49,07 49,39 45,92 CT6 51,81 52,30 48,83 48,26 47,33 CT7 55,12 52,37 50,60 49,63 45,02
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
Biểu đồ 3.7: Sự thay đổi chất hữu cơ trong các khối ủ theo thời gian
Hàm lượng chất hữu cơ qua các giai đoạn ủ phân cĩ xu hướng giảm dần từ
55,12% xuống 45,02%. Trong giai đoạn ngày thứ 4 và thứ 8, hàm lượng chất hữu cơ ở mức cao từ 51,81 - 55,12%, sau đĩ hàm lượng chất hữu cơ giảm dần vào các ngày thứ 12, 16, 20.
Chất hữu cơ là một chỉ tiêu quan trọng của đất, bao gồm tồn bộ phần khống của đất và một ít xác động thực vật ở trong đất. Đĩ là nguồn cung cấp trực tiếp
nhiều dinh dưỡng cho cây trồng: N, P, K, Ca, Mg....., là yếu tố làm tăng khả năng trao đổi cation trong đất (CEC – Cation Exchange Capacity), tăng kết cấu đất, cải
thiện tính chất vật lý và khả năng giữ ẩm của đất [14].
Trong suốt quá trình ủ phân, chất hữu cơ cĩ xu hướng giảm và khơng thay đổi khi quá trình ủ bùn hầm cầu đi vào giai đoạn ổn định. Quá trình giảm chất hữu cơ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm trong khối ủ. Độ ẩm của bùn hầm cầu trong giai đoạn đầu 60,80% và nhiệt độ khảo sát trong khối ủ (bảng 3.3) thích hợp cho hoạt động sống của hỗn hợp vi sinh vật bổ sung, do đĩ quá trình phân hủy các chất hữu
cơ phức tạp của hỗn hợp vi sinh vật thành những dạng đơn giản diễn ra thuận tiện. Quá trình phân hủy chất hữu cơ này tạo thành chất mùn, làm tơi xốp cho bùn hầm cầu và giúp cây trồng dễ hấp thụ.
Nghiên cứu của Nengwu Zhu (2004) và cộng sự trên phân heo cho thấy, hàm lượng chất hữu cơ giảm trong quá trình ủ và khơng thay đổi vào giai đoạn ổn định
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
của khối ủ. Theo nghiên cứu này, việc suy giảm hàm lượng chất hữu cơ diễn ra từ ngày 0 – 14. Sau ngày 14, hàm lượng chất hữu cơ mất đi là 66,13% [34].
Kết quả phân tích Anova theo chỉ tiêu hàm lượng chất hữu cơ cho thấy, sự thay
đổi hàm lượng chất hữu cơ theo thời gian ủ khơng cĩ ý nghĩa về mặt thống kê
(F = 0,92 < Fcrit = 2,5). Trong khi đĩ, sự thay đổi hàm lượng carbon theo tỉ lệ bổ sung hỗn hợp vi sinh vật lại cĩ ý nghĩa về mặt thống kê (F = 64,51 > Fcrit = 2,77) với p > 0,05 (xem bảng P7). Điều này cho thấy hoạt động của hỗn hợp vi sinh vật là nhân tố chính làm thay đổi hàm lượng chất hữu cơ trong khối ủ.
Kết quả thí nghiệm cho thấy hàm lượng chất hữu cơ bùn hầm cầu trong các lơ thí nghiệm đều lớn hơn 45% (so sánh với phân bĩn sinh học Ami – Ami của Cơng ty Ajinomoto là 26,9%).
3.10. Khảo sát hàm lượng chất rắn bay hơi trong các lơ thí nghiệm Bảng 3.13: Kết quả khảo sát chất rắn bay hơi trong các lơ thí nghiệm
VS (% ) Ngày 4 8 12 16 20 CT1 3,19 7,03 10,44 14,80 17,73 CT2 4,03 8,36 11,54 16,33 20,54 CT3 4,88 8,66 11,45 15,85 24,52 CT4 5,15 10,37 12,67 21,52 24,40 CT5 6,12 15,07 19,72 26,67 32,49 CT6 4,73 14,93 19,59 26,29 31,97 CT7 7,17 15,85 21,73 29,01 34,92
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
Để xác định hàm lượng hữu cơ của các chất rắn lơ lửng, người ta sử dụng chỉ
tiêu VS (volatile solid) bằng cách đem hĩa tro các chất rắn ở 550 ± 50oC trong 1 giờ. Phần bay hơi là các chất hữu cơ (VS), phần cịn lại sau khi hĩa tro là các chất vơ cơ.
Trong quá trình ủ phân, hàm lượng chất rắn bay hơi tăng dần theo thời gian ủ, sau đĩ chậm dần và khơng thay đổi vào giai đoạn cuối của q trình ủ. Kết quả thí nghiệm cho thấy, hàm lượng chất rắn bay hơi tăng dần qua các giai đoạn thí nghiệm và cao nhất ở ngày thứ 20 ở các lơ thí nghiệm. Hàm lượng chất rắn bay hơi thấp
nhất ở ngày ủ thứ 4 từ 3,19 – 7,17%; cao nhất ở ngày thứ 20 từ 17,73 – 34,92%. Theo nghiên cứu của T.A.Butler năm 2001 trên chất thải nơng nghiệp cho thấy, hàm lượng chất rắn bay hơi tăng dần từ ngày thứ 1 đến ngày thứ 25. Hàm lượng chất rắn bay hơi ở ngày thứ 25 là 52,4%. Sau đĩ, hàm lượng chất rắn bay hơi giảm nhanh đến ngày thứ 30, chậm dần đến ngày thứ 35 và khơng thay đổi cho đến khi
kết thúc thí nghiệm ở ngày thứ 57. Các hoạt động sống của hỗn hợp vi sinh cũng gĩp phần phân cắt các hợp chất hữu cơ, làm giảm chất hữu cơ trong bùn hầm cầu khi thời gian ủ kéo dài [16].
Theo nghiên cứu của J.D.W.Adams (2009) trên chất thải trang trại cũng cho kết quả tương tự, hàm lượng chất rắn bay hơi tăng dần đến ngày thứ 20 và giảm dần, đi vào ổn định ở ngày thứ 100 của quá trình ủ [15].
Việc thay đổi hàm lượng chất rắn bay hơi phụ thuộc vào các yếu tố độ ẩm, nhiệt
độ và khả năng phân hủy bùn của hỗn hợp vi sinh vật. Trong giai đoạn đầu của q
trình ủ, độ ẩm trong các lơ thí nghiệm bùn hầm cầu cịn cao, hỗn hợp vi sinh vật
phân giải hợp chất cĩ trong bùn hầm cầu chậm, do đĩ hàm lượng chất rắn bay hơi tồn tại trong khối ủ cao. Ở ngày thứ 8 trở đi, khả năng phân giải của hỗn hợp vi sinh vật tăng dần, phân cắt các hợp chất phức tạp thành đơn giản. Mức độ liên kết của các hợp chất cịn phụ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ. Từ ngày thứ 6 trở đi, độ ẩm
trong khối ủ giảm dần từ 60,08% (giai đoạn bắt đầu ủ) xuống 44,01% (ở CT7 ngày thứ 8), trong khi đĩ nhiệt độ của khối ủ ở giai đoạn tăng nhanh từ 48oC – 52,7oC. Hoạt động của hỗn hợp vi sinh vật tăng mạnh trong ngưỡng nhiệt độ và độ ẩm này.
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
Dựa vào sự tăng giảm của chất rắn bay hơi (VS), ta cĩ thể xác định được thời điểm tốt nhất để chọn giai đoạn ủ phân thích hợp.
Trong cùng 1 cơng thức thí nghiệm, hàm lượng chất rắn bay hơi tăng dần qua các giai đoạn ủ. CT1 khơng bổ sung hỗn hợp vi sinh, do đĩ hàm lượng chất rắn bay hơi thấp nhất. Ở CT5, CT6, CT7, khối ủ được bổ sung nhiều hỗn hợp vi sinh nhất (20g, 25g, 30g), do đĩ hàm lượng chất rắn bay hơi cao nhất. Kết quả cho thấy, trong các lơ thí nghiệm CT5, CT6, CT7, hoạt động của vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ diễn ra mạnh nên hàm lượng chất hữu cơ dễ bay hơi tăng khi tiến hành nung các mẫu ở 550oC.
Kết quả phân tích Anova cho thấy, hàm lượng chất rắn bay hơi (VS) của các khối ủ thay đổi theo thời gian ủ (F = 18,4 > Fcrit = 2,5) và thay đổi theo tỉ lệ bổ sung hỗn hợp vi sinh vật (F = 95,67 > Fcrit = 2,77) với p > 0,05 (xem bảng P9).
3.11. Khảo sát hàm lượng tro trong các lơ thí nghiệm
Bảng 3.14: Kết quả khảo sát hàm lượng tro trong các lơ thí nghiệm
Tro (%) Ngày 4 8 12 16 20 CT1 26,19 30,62 33,83 36,38 37,04 CT2 27,34 31,18 32,64 35,14 34,61 CT3 26,17 26,34 28,88 31,43 27,96 CT4 30,23 25,63 23,53 23,96 25,15 CT5 28,49 25,26 27,9 27,6 26,19 CT6 28,02 22,46 26,62 27,42 27,86 CT7 32,06 26,37 27,00 29,98 28,29
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
Biểu đồ 3.9: Sự thay đổi hàm lượng tro trong các khối ủ theo thời gian
Kết quả khảo sát ở các lơ thí nghiệm cho thấy hàm lượng tro trong các khối ủ thay đổi khơng đáng kể theo thời gian ủ. Tro trong đất cĩ vai trị quan trọng vì chứa các thành phần vơ cơ giúp cho cây trồng được bổ sung các khống chất cho cây
trồng. Hàm lượng tro trong các lơ thí nghiệm dao động trong khoảng: 26,19 - 37,04% (CT1); 27,34 - 35,14% (CT2); 26,17 - 31,43% (CT3); 23,53 - 30,53% (CT4); 25,26 - 28,49% (CT5); 22,46 - 28,02% (CT6); 26,37 - 32,06% (CT7).
Theo kết quả nghiên cứu của Niina Koivula và các cộng sự năm 2004 trên thực phẩm thải bằng phương pháp ủ phân compost cho thấy hàm lượng tro trong mẫu thực phẩm thải ở ngày thứ 4 là 20,8%; ngày thứ 25 là 27,2% và ngày thứ 30 là
28,2%. Trong suốt quá trình ủ phân compost, hàm lượng tro trong mẫu thí nghiệm cĩ xu hướng ổn định, trong khi đĩ hàm lượng chất hữu cơ cĩ xu hướng giảm dần do sự thất thốt CO2 và H2O [35].
Kết quả phân tích Anova cho thấy, hàm lượng tro của các khối ủ thay đổi theo thời gian ủ (F = 5,32 > Fcrit = 2,5) và khơng thay đổi theo tỉ lệ bổ sung hỗn hợp vi sinh vật (F = 1,77 > Fcrit = 2,77) với p > 0,05 (xem bảng P10).
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
3.12. Kết quả thí nghiệm tối ưu
Dựa vào các chỉ tiêu tối ưu trong q trình ủ, thời điểm thích hợp cho việc kết thúc quá trình ủ bùn hầm cầu làm phân bĩn là ngày thứ 18 trở đi (nhiệt độ phịng):
Bảng 3.15: Kết quả khảo sát các chi tiêu được xác định ở ngày thứ 20
CT 1 CT 2 CT 3 CT 4 CT 5 CT 6 CT 7 TCVN Nhiệt độ (oC) 24,4 24,4 24,4 24,4 24,4 24,4 24,4 Độ ẩm 29,38 31,37 31,05 35,38 34,61 32,75 36,79 ≤ 35% pH 6,8 6,1 6,3 6,7 5,2 5,5 5,9 5-7 OM (%) 46,17 45,36 47,55 47,84 45,92 47,33 45,03 Carbon (%) 26,78 26,31 27,45 27,75 26,64 28,65 26,12 ≥ 13% Nitơ (%) 2,03 2,29 1,98 1,99 1,85 2,31 1,78 ≥ 2,5% Tro (%) 37,04 34,61 27,96 25,15 26,19 27,86 28,29 Phospho (%) 2,72 3,25 3,32 2,58 2,57 2,51 2,95 ≥ 2,5% Kali (%) 1,17 1,41 1,32 1,38 1,21 1,47 1,25 ≥ 1,5% VS (%) 17,73 20,54 24,52 24,4 32,49 31,97 34,92 TS (%) 54,77 55,15 52,48 49,55 58,68 59,83 63,21
Kết quả khảo sát cho thấy CT6 của ngày ủ thứ 20 cĩ các chỉ tiêu phù hợp với quy định sử dụng bùn hữu cơ làm phân bĩn theo tiêu chuẩn ngành 10 TCN 562 – 2002 do Bộ Nơng nghiệp và Phát triển Nơng thơn (Bộ NNPTNT) ban hành.
So sánh với mẫu đối chứng CT1 (khơng bổ sung hỗn hợp vi sinh vật), các chỉ tiêu CT6 (bổ sung 25g hỗn hợp vi sinh vật) tăng cao hơn so với mẫu đối chứng và
đáp ứng các tiêu chuẩn làm phân bĩn của Bộ Nơng nghiệp Phát triển Nơng thơn
Việt Nam. Qua đĩ cho thấy, hỗn hợp vi sinh vật bổ sung vào bùn hầm cầu đã làm biến đổi các chỉ tiêu cĩ trong bùn hầm cầu theo hướng cĩ lợi cho quá trình làm phân bĩn compost.
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
Bảng 3.16: So sánh kết quả thí nghiệm với phân bĩn Ami-Ami của cơng ty
Ajinomoto
STT Chỉ tiêu phân tích Kết quả Phân bĩn Ami-Ami TCVN
1 Độ ẩm(%) 32,75 Lỏng ≤ 35
2 pH 5,5 5,6 5,0 – 7,0
3 Hàm lượng chất hữu cơ (%) 47,33 26,9
4 Hàm lượng C (%) 28,65 ≥ 13
5 Hàm lượng nitơ (N) tổng số (%) 2,31 4,8 ≥ 2,5
6 Hàm lượng ơxít phosphoric (P2O5) (%) 2,51 0,17 ≥ 2,5
7 Hàm lượng ơxít kali (K2O) hịa tan (%) 1,47 0,88 ≥ 1,5
8 Hàm lượng Ca (ppm) 3,40 0,03 Mg (ppm) 0,26 0,06 Fe (ppm) 232,10 78 Mn (ppm) 168,30 8 Zn (ppm) 317,20 12 9 Hàm lượng acid humid (%) 1,68 0,9
Bảng 3.17: So sánh điều kiện ủ bùn hầm cầu từ thí nghiệm với phương pháp ủ
của cơng ty phân bĩn Hịa Bình
STT Điều kiện ủ Tiến hành Cơng ty phân bĩn
Hịa Bình
1 Thời gian ủ (ngày) 20 30
2
Hàm lượng hỗn hợp vi sinh (g) - Bacillus subtilis (cfu/g) - Aspergillus niger (cfu/g) - Actinomycetes sp (cfu/g) 25 101.108 82. 108 92. 108 Sử dụng vi sinh vật tự nhiên 3 Chất trộn 5% trấu 5% mùn dừa 4 Độ ẩm (%) 50-60 60 – 70 5 Nhiệt (oC) độ của quá trình ủ bùn 50-55 60 - 70
6 pH 5-7 5-7
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
* Giá thành sản phẩm ước tính
Để cĩ số liệu so sánh với các loại phân hữu cơ sinh học đang lưu hành trên thị
trường, ước tính kinh phí sản xuất 1 tấn phân hữu cơ vi sinh cĩ thể xác định như
sau:
Bảng 3.18: Bảng ước tính chi phí xử lý 1 tấn bùn hầm cầu thành phân bĩn STT Thành phần ĐVT Số lượng Đơn giá (đồng) Thành tiền (đồng)
1 Hỗn hợp canh trường vi sinh lít 6 15.000 90.000 2 Chất bán rắn (bã khoai mì, cám) kg 60 500 30.000
3 Bùn hầm cầu tấn 1 80.000 80.000
4 Cơng lao động đảo trộn, ủ phân (20 ngày) người/ngày 1 50.000 1.000.000
Tổng cộng 1.200.000
Như vậy, tổng kinh phí để sản xuất 1 kg bùn hầm cầu đã xử lý hỗn hợp vi sinh (Bacillus subtilis, Aspergillus niger, Actinomycetes sp) vào khoảng 1.200 đồng/kg,
trong khi đĩ giá bán các loại phân hữu cơ vi sinh trên thị trường hiện nay dao động khoảng 9.000 – 10.000 đồng/kg (theo giá thị trường của cơng ty phân bĩn Bình
Điền 2010).
Dựa vào kết quả khảo sát trên, chúng ta chỉ cần đầu tư một khoản tiền 80.000
đồng/ tấn bùn hầm cầu, 120.000 đồng chế biến hỗn hợp vi sinh là cĩ thể tự sản xuất được một tấn phân hữu cơ compost với các chỉ tiêu phù hợp với yêu cầu làm phân
Luận văn cao học 71 Kết luận và đề nghị
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
CHƯƠNG 4 :
Luận văn cao học 72 Kết luận và đề nghị
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung 4.1. Kết luận
− Kết quả thí nghiệm cho thấy, thời gian kết thúc quá trình phân hủy bùn của hỗn hợp vi sinh vật khi nhiệt độ trong khối ủ đạt nhiệt độ phịng và được xác định từ ngày thứ 18 trở đi.
− Các chỉ tiêu khảo sát trong ngày thứ 20 của cơng thức thí nghiệm 6 (CT6) cho thấy: các chỉ tiêu đều đạt ngưỡng cho phép làm phân bĩn sinh họ c theo tiêu chuẩn ngành 10 TCN 562 – 2002 do Bộ Nơng nghiệp và Phát triển Nơng thơn ban hành. Tuy nhiên, kết quả khảo sát vẫn cho thấy 1 số chỉ tiêu đạt xấp xỉ ngưỡng quy định cho phép như: hàm lượng nitơ 2,31% (theo quy định ≥ 2,5%) và hàm lượng kali 1,47% (theo quy đ ịnh ≥ 1,5%)
− Phân hầm cầu sau khi xử lý bằng hỗn hợp vi sinh khơng cịn mùi hơi, làm giảm chi phí sử dụng phân bĩn hĩa học và gĩp phần làm giảm ơ nhiễm mơi trường.
4.2. Đề nghị
− Cần tiến hành thử nghiệm tác dụng của phân bĩn hầm cầu trên các loại cây trồng khác nhau để cĩ được sự đánh giá chính xác về hiệu quả của bùn hầm cầu.
− Khảo sát quy trình xử lý bùn hầm cầu làm phân bĩn compost với quy mơ cơng nghiệp, từ đĩ áp dụng sản xuất thực tiễn và nâng cao giá trị kinh tế của phân compost như: sản xuất đất sạch từ bùn hầm cầu.
− Khảo sát quy trình bảo quản phân bĩn hầm cầu để đảm bảo chất lượng trong thời gian bảo quản dài.
Luận văn cao học Phụ lục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
Luận văn cao học Phụ lục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
Kết quả phân tích Anova 2 nhân tố khơng lặp lại (Anova two - factor without replication)
Bảng P1: Khảo sát độ pH
Summary Count Sum Average Variance
CT1 5 34,91 6,982 0,03632 CT2 5 33,71 6,742 0,14877 CT3 5 33,62 6,724 0,08763 CT4 5 33,74 6,748 0,03797 CT5 5 31,5 6,3 0,39845 CT6 5 32,15 6,43 0,33785 CT7 5 31,6 6,32 0,0692 Ngày 4 7 48,72 6,96 0,087733333 Ngày 8 7 47,32 6,76 0,019633333 Ngày 12 7 46,71 6,672857143 0,05042381 Ngày 16 7 45,98 6,568571429 0,056814286 Ngày 20 7 42,5 6,071428571 0,349047619 ANOVA Source of
Variation SS df MS F P-value F crit
Rows 2,001828571 6 0,333638095 5,802041281 0,00076 2,5081888
Columns 3,084674286 4 0,771168571 13,41079436 7,1E-06 2,7762893
Error 1,380085714 24 0,057503571
Luận văn cao học Phụ lục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung
Bảng P2: Khảo sát độ ẩm
Summary Count Sum Average Variance
CT1 5 282,75 56,55 105,04315 CT2 5 278,29 55,658 89,74487 CT3 5 293,86 58,772 76,60507 CT4 5 294,39 58,878 38,23072 CT5 5 264,49 52,898 96,90217 CT6 5 270,11 54,022 125,11232 CT7 5 247,62 49,524 108,08138 Ngày 4 7 466,23 66,60428571 10,9332619 Ngày 8 7 431,87 61,69571429 6,409228571 Ngày 12 7 389,46 55,63714286 12,67565714 Ngày 16 7 337,62 48,23142857 20,38404762 Ngày 20 7 306,33 43,76142857 21,61088095 ANOVA Source of
Variation SS df MS F P-value F crit
Rows 336,10812 6 56,01802 14,00883356 8,29488E-07 2,508188824
Columns 2462,908383 4 615,7270957 153,9793517 9,72052E-17 2,776289289
Error 95,97033714 24 3,998764048
Luận văn cao học Phụ lục
Học viên cao học: Nguyễn Mai Trung