Đồ án Xây dựng qui trình ủ phân compost từ phế phẩm cây thanh long ở huyện Châu Thành, tỉnh Long An

109 trang thiennha21 13/04/2022 4570

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Xây dựng qui trình ủ phân compost từ phế phẩm cây thanh long ở huyện Châu Thành, tỉnh Long An", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_xay_dung_qui_trinh_u_phan_compost_tu_phe_pham_cay_than.pdf

Nội dung text: Đồ án Xây dựng qui trình ủ phân compost từ phế phẩm cây thanh long ở huyện Châu Thành, tỉnh Long An

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP XÂY DỰNG QUI TRÌNH Ủ PHÂN COMPOST TỪ PHẾ PHẨM CÂY THANH LONG Ở HUYỆN CHÂU THÀNH, TỈNHLONG AN Ngành : KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Thái Văn Nam Sinh viên thực hiện : Huỳnh Nhựt Trường MSSV: 1311090681 Lớp:13DMT03 TP. Hồ Chí Minh, 2017
Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC HÌNH v DANH MỤC BẢNG vi MỞ ĐẦU 1 1.Đặt vấn đề 1 2.Tính cấp thiết của đề tài 1 3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 3.1. Đối tượng nghiên cứu 3 3.2. Phạm vi nghiên cứu 3 4.Mục tiêu đề tài 3 5.Nội dung nghiên cứu 3 6.Phương pháp nghiên cứu 4 7.Tính mới của đề tài 5 8.Ý nghĩa của đề tài 5 8.1 Ý nghĩa thực tiễn 5 8.2 Ý nghĩa khoa học 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 7 1.1 Tổng quan về Huyện Châu Thành, Tỉnh Long An 7 1.1.1 Khí hậu 7 1.1.2 Thuỷ văn 8 1.2 Tổng quan về cây thanh long 10 1.2.1 Cây thanh long 10 1.2.2 Thực trạng hoa và cành thanh long 11 1.3Giới thiệu về phân compost 11 1.3.1Định nghĩa compost 11 1.3.2 Thuận lợi và khó khăn khi sử dụng compost 12 1.3.3 Các yếu tố của quá trình ủ phân compost 13 1.4 Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình ủ compost 19 1.4.1 Phản ứng sinh hóa 19 1.4.2Phản ứng sinh học 20 i
Đồ án tốt nghiệp 1.5 Các hình thức ủ compost 21 1.5.1 Phương pháp ủ theo luống dài và cấp khí bằng xáo trộn 21 1.5.2 Phương pháp ủ theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức 21 1.5.3 Phương pháp ủ trong thùng Container 22 1.6 Một số công nghệ chế biến phân hữu cơ điển hình 24 1.6.1 Hệ thống Composting Lemna 24 1.6.2 Công nghệ compost Steinmueller – Đức 25 1.7 Tổng quan về chế phẩm sinh học 25 1.7.1Các loại chế phẩm sinh học 25 1.7.2 Sinh vật thực hiện chuyển hóa compost 26 1.7.3 VSV thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost 27 1.8 Phương pháp sản xuất compost sử dụng giun quế 28 1.8.1 Giun quế 28 1.8.2 Đặc tính sinh lý của giun quế 28 1.8.3 Các mô hình nuôi giun quế 29 1.8.4 Yêu cầu về kỹ thuật 31 1.8.5 Sự sinh sản và phát triển 33 1.9Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 34 1.9.2 Nghiên cứu trong nước 34 1.10 Các thông số vận hành 37 1.11 Đánh giá chất lượng phân hữu cơ vi sinh 38 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1 Các nguyên vật liệu 42 2.2 Phương pháp nghiên cứu 43 2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 43 2.2.2 Phương pháp tổng hợp và biên hội tài liệu 44 2.2.3 Phương pháp khảo sát thực địa 44 2.2.4 Phương pháp điều tra xã hội học 44 2.2.5 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 45 2.2.6 Phương pháp so sánh đánh giá để chọn chế phẩm sinh học và trùn quế 45 ii
Đồ án tốt nghiệp 2.2.7 Phương pháp thực nghiệm khoa học 45 2.2.8 Phương pháp bố trí thí nghiệm 48 2.2.9 Phương pháp theo dõi, kiểm soát thí nghiệm và ghi nhận kết quả 50 2.2.10 Phương pháp phân tích mẫu 50 2.2.11 Phương pháp đánh giá 51 2.2.12 Phương pháp trồng thử nghiệm 51 2.2.13 Phương pháp phân tích và đánh giá 51 2.2.14 Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu 52 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 53 3.1 Kết quả khảo sát 53 3.2 Khảo sát khả năng xử lí phế phẩm cây thanh long ở các mô hình thí nghiệm 54 3.2.1 Độ sụt lún 54 3.2.2 Độ ẩm 56 3.2.3 Độ pH 58 3.2.4 Nhiệt độ 60 3.2.5 Hàm lượng CHC 61 3.2.6 Hàm lượng C 64 3.2.7 Hàm lượng Nito 66 3.2.8 Hàm lượng P, K 68 3.3Kết quả 68 3.4 Trồng thử nghiệm trên cây ngắn ngày 70 3.4 Đề xuất mô hình 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 iii
Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 1 VSV Vi sinh vật 2 SV Sinh vật 3 VK Vi khuẩn 4 C Cacbon 5 N Nito 6 P Phot pho 7 CTR Chất thải rắn 8 Ca Canxi 9 K Kali 10 ± XD Standard Deviation Độ lệch chuẩn 11 QCVN Qui chuẩn Việt Nam 12 ĐH Đại học 13 MH Mô hình 14 ANOVA Analysis Of Variance Phân tích phương sai 15 NXB Nhà xuất bản 16 CHC Chất hữu cơ 17 STT Số thứ tự iv
Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1 Sự biến đổi của pH theo thời gian trong quá trình sản xuất Compost 16 Hình 1. 2 Biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và không khí 17 Hình 1.3 Mô hình nuôi giun quế của thùng rác sinh học 35 Hình 1.3 Kết quả sau ủ của công ty 36 Hình 2.1 Sơ đồ thực hiện 43 Hình 2.2 Cành và hoa được bỏ ngay tại vườn 44 Hình 2.3 Thùng xốp được đục lỗ(A) và lót lưới(B) 46 Hình 2.4 Cành, hoa được cắt nhỏ và chia thành các phần nhỏ 46 Hình 2.5 Các mô hình dùng để xử lý cành và hoa thanh long 47 Hình 2.6 Các mô hình bắt đầu làm( A ) và sau khi bố trí xong( B ) 48 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn độ sụt giảm thể tích 55 Hình 3.2 Đồ thị dao động độ ẩm trong các mô hình 56 Hình 3.3 Đồ thị dao động pH trong các mô hình 59 Hình 3.4 Đồ thị biến thiên nhiệt độ trong các mô hình 61 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn độ suy giảm CHC trong các mô hình 62 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn độ suy giảm hàm lượng C trong các mô hình 64 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn độ suy giảm hàm lượng N trong các mô hình 66 Hình 3.8 Mẫu phân sau khi ủ của các mô hình 68 Hình 3.9 Khi gieo hạt giống cây rau muống vào các mẫu phân 70 Hình 3.10 Kết quả sau 7 ngày gieo hạt 71 Hình 3.11 Qui trình ủ compost kết hợp phế phẩm và giun 72 Hình 3.12 Mô hình xây dựng cho mô hình chế phẩm + giun 74 v
Đồ án tốt nghiệp DANH MỤC BẢNG Bảng 1.2 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí 23 Bảng 1.1 Tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 562 – 2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn ban hành 39 Bảng 2.1 Đánh số thứ tự vào các mô hình 49 Bảng 2.2 Bố trí các mô hình theo ngẫu nhiên 50 Bảng 3.1 Kết quả khảo sát 53 Bảng 3.2 Kết quả theo tỷ lệ 53 Bảng 3.3 Giá trị trung bình của các mô hình 54 Bảng 3.4 Độ ẩm trung bình của 3 mô hình 56 Bảng 3.5 Độ pH trung bình của các mô hình 58 Bảng 3.6 Nhiệt độ trung bình của các mô hình 60 Bảng 3.7 Hàm lượng CHC trung bình của các mô hình 62 Bảng 3.8 Hàm lượng C trung bình cúa các mô hình 64 Bảng 3.9 Hàm lượng C( % ) tại các thời điểm xử lý của các mô hình 65 Bảng 3.10 Hàm Lượng Nito trung bình của các mô hình 66 Bảng 3.11 Hàm lượng N(%) tại các thời điểm xử lý của các mô hình 67 Bảng 3.12Chỉ tiêu Photpho và Kali 68 Bảng 3.13 Bảng tổng hợp kết quả khảo sát của compost sau ủ 69 vi
Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1.Đặt vấn đề Cùng với sự phát triển không ngừng của xã hội, ngành nông nghiệp cũng đã có những thay đổi rất đáng kể. Nhiều máy móc tiên tiến, công nghệ trồng trọt, giống mới ra đời, đã đáp ứng kịp với những nhu cầu ngày càng cao. Việt Nam là nước nông nghiệp nên phân bón và giống có thể xem là 2 yếu tố có tính quyết định đến năng suất và chất lượng. Nhiều nơi, do sử dụng quá mức cần thiết các loại phân bón và thuốc trừ sâu hoá học làm cho đất canh tác bị bạc màu đi rất nhanh chóng Huyện Châu Thành, tỉnh Long An vùng đất nơi ngày xưa chỉ tập trung phát triển nông nghiệp theo cây lúa thì bây giờ với sự phát triển theo hướng chuyển đổi cây trồng vật nuôi để phát triển kinh tế bền vững. Cây thanh long được trồng thay cho lúa và đã đem lại nguồn thu nhập ổn định hơn cây lúa nước và góp phần vào phát triển kinh tế ở cho tỉnh Long An. Không chỉ sản lượng trái tạo ra lớn mà lượng phế phẩm từ cây thanh long cũng rất lớn chưa được xử lí được người dân vứt bỏ tại vườn gây ô nhiễm nguồn nước và tạo mầm móng bệnh gây bệnh lại cho cây thanh long. Mặt khác, trồng cây thanh long ở Long An hiện nay chủ yếu sử dụng phân bón hóa học, vì thế dư lượng các chất hóa học trong các loại phân này gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước và ảnh hưởng nhiều đến sinh vật cũng như con người. 2.Tính cấp thiết của đề tài Để trả lại độ phì nhiêu cho đất biện pháp cấp thiết đó là sử dụng sản phẩm phân hữu cơ chế biến từ các nguồn khác nhau, đây chính là giải pháp hay nhất hiện nay có thể giải quyết được các vấn đề trên. Phân bón hữu cơ dựa vào các chủng vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông nghiệp Tạo ra sinh khối, sinh khối này rất tốt cho cây cũng như cho đất, giúp cải tạo làm đất tơi xốp. Mặt khác với mức sống trung bình của một người nông dân 1
Đồ án tốt nghiệp hiện nay không thể dùng các loại phân bón cho cây trồng với giá cả cao như vậy, sự ra đời của phân hữu cơ đã đáp ứng được mong muốn của người nông dân, vừa tăng năng suất lại hợp túi tiền. Dùng phân hữu cơ có thể thay thế được từ 50 – 100 % lượng phân đạm hóa học (tùy từng loại cây trồng bón phân vi sinh có thể tiết kiệm được nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun và lượng thuốc bảo vệ thực vật) do bón phân hữu cơ nên sản phẩm rất an toàn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh làm cho đất tơi xốp hơn Hiện nay diện tích trồng thanh long ở huyện Châu Thành (Long An) là 7000ha trong đó có 3300 ha thanh long ruột đỏ, còn lại là thanh long ruột trắng. Mỗi một ha thanh long trồng được: Ruột trắng trung bình khoảng 1300 trụ. Ruột đỏ trung bình khoảng 1375 trụ Mỗi một trụ trung bình chu kì ra hoa sau khi bỏ hoa nở là từ 2- 3kg hoa/trụ/một kì ra hoa vậy: Ruột đỏ sẽ là 4125kg hoa/ha. Ruột trắng là khoảng 3900kg hoa /ha/ một kì ra hoa. Lượng dây thải bỏ của 1 ha là khoảng 1200kg trên 1 lần tỉa cành. Một năm cây thanh long có thể cho ra hoa tạo quả từ 5 – 8 lần/năm. Hiện nay, các mô hình thử nghiệm giun quế để xử lý nguồn thải bỏ từ cành thanh long được nhân dân ở Bình Thuận áp dụng. Hiện tại, huyện Châu Thành, tỉnh Long An hiện nay chưa có mô hình áp dụng để xử lí cành và hoa thanh long bằng mô hình ủ compost. Vì vậy tiềm năng của việc chế biến hoa và cành thanh long thành phân compost ở huyện Châu Thành, tỉnh Long An là rất lớn. Chính vì những lí do trên việc nghiên cứu ”Xây dựng qui trình ủ phân compost từ phế phẩm cây thanh long ở huyện Châu Thành tỉnh Long An “ là hết sức cần thiết. Đề xuất qui trình chất lượng ủ sẽ kết hợp chế phẩm và giun quế sẽ tốt hơn và ủ làm thí nghiệm khảo sát quá trình ủ sẽ gồm các mô hình: chế phẩm, giun quế, kết hợp giun quế và chế phẩm. Mô hình đối chứng của cành và hoa thanh long sẽ được thực hiện cùng lúc để so sánh đánh giá với 3 mô hình. 2
Đồ án tốt nghiệp 3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu - Hoa và cành cây thanh long ở huyện Châu Thành, tỉnh Long An - Giun Quế và chế phẩm sinh học EMUNIV 3.2. Phạm vi nghiên cứu - Địa điểm khảo sát: Các hộ gia đình ở 4 xã: An Lục Long, Dương Xuân Hội, Long Trì, Thanh Phú Long, ở huyện Châu Thành, tỉnh Long An. - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 3 - 2017 đến tháng 7 – 2017. 4.Mục tiêu đề tài  Khảo sát, so sánh khả năng xử lý của các tác nhân (chế phẩm sinh học, giun quế, kết hợp giun quế và chế phẩm) đến khả năng phân hủy cành thanh long tạo phân hữu cơ vi sinh.  Xây dựng qui trình ủ phân compost cho phế phẩm cây thanh long (cành, hoa). 5.Nội dung nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu cần thực hiện những nội dung chính như sau: Nội dung 1: Thu thập tài liệu liên quan, khảo sát thực địa: - Thu thập dữ liệu từ trạm khuyến nông huyện - Khảo sát thực tế tại vườn thanh long - Thu thập các dữ liệu nghiên cứu liên quan về thành phần có trong cành và hoa thanh long - Lấy mẫu về phân tích tại phòng thí nghiệm. Nội dung 2: Khảo sát quá trình xử lý các phế phẩm cây thanh long bởi các tác nhân (chế phẩm sinh học, giun quế, kết hợp chế phẩm và giun quế) - Đánh giá các thành phần dinh dưỡng thuận lợi cho quá trình ủ compost 3
Đồ án tốt nghiệp - Thu thập tài liệu về các loại chế phẩm sinh học và tài liệu về trùng quế - Đánh giá và lựa chọn chế phẩm sinh học - Đánh giá các thông số ảnh hưởng trong quá trình ủ phân compost - Thu thập tài liệu và lên ý tưởng xây dựng mô hình thử nghiệm - Tính toán và chọn nguyên vật liệu cho quá trình ủ - Khảo sát và ghi nhận kết quả. Nội dung 3: Phân tích và đánh giá chất lượng phân sau ủ - Phân tích thành phần về dinh dưỡng, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ. - Trồng thử nghiệm trên cây ngắn ngày. Nội dung 4: Nghiên cứu đề xuất quá trình ủ - Sau khi có kết quả của các chỉ tiêu được phân tích và đánh giá, kết hợp với kết quả trồng thử nghiệm trên cây ngắn ngày sẽ chọn mô hình có hiệu quả nhất dể xây dựng qui trình và mô hình tại địa phương. 6.Phương pháp nghiên cứu  Phương pháp tổng hợp và biên hội tài liệu: thu thập tài liệu số liệu có chọn lọc, phân tích và tổng hợp các tài liệu, tư liệu, thông tin liên quan đến hoa và cành thanh long  Phương pháp khảo sát thực địa: chụp hình, ghi chép thông tin sơ bộ ban đầu  Phương pháp điều tra xã hội học: chọn các hộ gia đình có vườn để điều tra về khả năng sử dụng hoa thanh long  Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu: - Phương pháp lấy mẫu: số lượng mẫu cần lấy, địa điểm và vị trí lấy mẫu, tần suất lấy mẫu, phương pháp lấy mẫu - Phương pháp so sánh đánh giá để lựa chọn chế phẩm sinh học - Phương pháp thực nghiệm khoa học: bắt đầu ủ phân compost, ghi chép các thông số  Phương pháp quan sát: quan sát các thay đổi trong khi ủ phân 4
Đồ án tốt nghiệp  Phương pháp đánh giá: nhận xét, đánh giá kết quả sau quá trình ủ phân compost  Cụ thể các phương pháp này đã được trình bày ở chương 2 7.Tính mới của đề tài Nghiên cứu để xây dựng một qui trình ủ compost hoàn thiện. Tận dụng nguồn nguyên liệu phế phẩm nông nghiệp được xem là bỏ đi của địa phương làm nguồn phân bón sạch cho cây trồng, giúp cải thiện môi trường đất, tránh ô nhiễm môi trường và mầm bệnh từ phế phẩm. Tính mới của đề tài là đánh giá được hiệu quả của quá trình kết hợp giữa chế phẩm sinh học và trùn quế trong ủ compost phế phẩm cây thanh long. 8.Ý nghĩa của đề tài 8.1 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài có tính thực tiễn cao dựa vào những tài liệu có sẵn về quá trình lên men hiếu khí chất thải có nguồn gốc hữu cơ,theo dõi liên tục các chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm, pH, hàm lượng Cacbon, Nitơ ảnh hưởng đến quá trình ủ phân compost. Để xây dựng mô hình ủ compost từ hoa, cành thanh long. Tạo nguồn phân bón cho cây trồng cải thiện cho đất tránh bị chai cứng do thói quen sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật, hạn chế được bệnh cho cây thanh long và hạn chế ô nhiễm môi trường. 8.2 Ý nghĩa khoa học  Nghiên cứu để tận dụng được một nguồn nguyên liệu mới làm ra phân compost.  Xác định được yếu tố quan trọng trong quá trình ủ phân compost từ hoa và cành thanh long. 5
Đồ án tốt nghiệp  Nghiên cứu, đề xuất được qui trình hoàn thiện tạo ra một nguồn phân bón sạch và hạn chế sử dụng phân bón hóa học. 6
Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về Huyện Châu Thành, Tỉnh Long An [21] Châu Thành là một huyện nhỏ nằm ở phía nam của tỉnh Long An. Châu Thành là nơi hai sông Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây gặp nhau. Hợp lưu của hai sông này chảy qua địa phận của xã Thuận Mỹ và Thanh Vĩnh Đông trước khi chảy xuống Gò Công để ra biển. Huyện Châu Thành giáp ranh thành phố Tân An, cách trung tâm thành phố 12 km, cách thành phố Hồ Chí Minh 52 km theo tuyến Quốc lộ 1A và 42 km theo tuyến Quốc lộ 50. Phía bắc giáp huyện Tân Trụ, ranh giới là sông Vàm Cỏ Tây. Phía nam giáp huyện Chợ Gạo và huyện Gò Công Tây tỉnh Tiền Giang. Phía đông giáp huyện Cần Đước, ranh hành chánh là sông Vàm Cỏ. Phía tây giáp huyện Châu Thành tỉnh Tiền Giang. Phía tây Bắc giáp với Thành phố Tân An. 1.1.1 Khí hậu [21] Nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, mỗi năm có 2 mùa rõ rệt. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, lượng mưa bình quân từ 1.350 - 1.800 mm/ năm. Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, nhiệt độ trung bình của năm là 27 oC. Số giờ nắng vào khoảng 2.350 - 2.500 giờ/năm. Bình quân 6 - 7 giờ/ngày. Độ ẩm trung bình từ 87 % - 89 %. Tốc độ gió trung bình 2,8 m/s, lớn nhất 3,8 m/s. Huyện Châu Thành nằm trong vùng Đồng bằng sông Cửu Long nên có ưu thế về nhiệt độ, tổng tích ôn gần 3.000 oC, ánh sáng trên 800 giờ nắng/năm, lại ít chịu ảnh hưởng của lũ lụt nên thuận lợi trong việc đa dạng hoá cây trồng, thâm canh tăng vụ. 7
Đồ án tốt nghiệp 1.1.2 Thuỷ văn Các kênh Hòa Phú, rạch Bà Lý, kênh Chiến Lược, kênh 30/4, sông Vĩnh Công tiếp nhận nước ngọt từ hệ thống rạch Bảo Định và kênh Chợ Gạo, chất lượng nước khá tốt nhưng lưu lượng bị hạn chế. Châu Thành cũng như các huyện phía nam của tỉnh ít chịu ảnh hưởng của mùa lũ, vào những tháng mưa tập trung (tháng 10, 11) gặp triều cường thì lũ lụt mới xảy ra, thời gian ngắn và mức độ ảnh hưởng không lớn, các xã ven sông như Thanh Phú Long, Thuận Mỹ, Thanh Vĩnh Đông nền địa hình thấp (từ 0,5 - 0,8m, hệ Hòn Dấu) nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của triều cường trong mùa lũ, các xã có nền địa hình cao như Hòa Phú, Vĩnh Công (từ 1,0 - 1,4 m, hệ Hòn Dấu) ít bị ảnh hưởng. Đặc điểm địa hình của huyện Châu Thành là dốc thoai thoải theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, cao ở đầu nguồn nước ngọt và thấp ở cuối nguồn. Huyện Châu Thành đã có hệ thống đê bao nên đã ngăn được lũ. Ngập lũ cũng có tác dụng tích cực là đưa nhiều thuỷ sinh vật vào đồng ruộng, rửa mặn xổ phèn vào tạo phù sa cho đất. Vì vậy, dọc theo đê bao cần có cống điều tiết để kiểm soát mức ngập và thời gian ngập. Nước mặn Biển Đông qua sông Soài Rạp - Vàm Cỏ dẫn sâu vào nội đồng theo 2 hướng chính là sông Vàm Cỏ Tây ở phía bắc và sông Tra ở phía nam. Do xu hướng mực nước biển dâng cao nên xâm nhập mặn cũng có xu hướng tăng nhanh về hàm lượng và thời gian nhiễm mặn. Do các huyện, thị xã phía Bắc vùng Đồng Tháp Mười như thị xã Kiến Tường, Vĩnh Hưng, Mộc Hoá, Tân Thạnh, Thạnh Hoá sử dụng nguồn nước ngọt ngày càng tăng nên độ nhiễm mặn có xu hướng ngày càng tăng [21]. Sông Vàm Cỏ Tây: nước sông bị xâm nhập mặn từ tháng 1 đến tháng 2, hàm lượng mặn 2g/l, từ tháng 3 đến tháng 5, hàm lượng mặn 4 g/l. Sông Vàm Cỏ và sông Tra gần Biển hơn nên độ nhiễm mặn cũng cao hơn, khoảng 4g/l, thời gian nhiễm mặn kéo dài 6 - 7 tháng/năm. Huyện Châu Thành đã có hệ thống cống ngăn mặn và điều tiết nước, cần tiếp tục nạo vét kênh, rạch dẫn nước ngọt, bố trí cơ cấu cây trồng, mùa vụ hợp lý để né mặn [21]. 8
Đồ án tốt nghiệp 1.1.3 Địa hình - địa chất [21] Các xã vùng Thượng có địa hình cao như Long Trì, An Lục Long, Hiệp Thạnh, Vĩnh Công, Hòa Phú nền mặt ruộng cao từ 1,0 - 1,4m. Các xã vùng Hạ như Thanh Vĩnh Đông, Thuận Mỹ, Phú Ngãi Trị, Phước Tân Hưng, Bình Quới nền mặt ruộng từ 0,5 - 0,8m, riêng xã Thuận Mỹ có gò cao nằm ở bến đò Thuận Mỹ - Cần Đước, đỉnh gò cao 2,2m. Cao độ trung bình toàn Huyện từ 0,8 - 1,2m, cao ở phía đầu nguồn nước ngọt, thấp cuối nguồn, thuận lợi cho công việc dẫn nước ngọt vào đồng ruộng nhưng thấp về cuối sông nên nước mặn cũng dễ xâm nhập. Huyện Châu Thành có 4 nhóm đất: Đất phù sa: diện tích 7.958 ha, chiếm tỷ lệ 53,4%, bao gồm đất phù sa sông Vàm Cỏ có tầng loang lỗ đỏ vàng (chiếm 21%, diện tích 1.650 ha) và đất phù sa sông Cửu Long có tầng loang lỗ đỏ vàng (chiếm 79%, diện tích 6.308 ha). Phân bố khá tập trung ở các xã Hòa Phú, Vĩnh Công, Hiệp Thạnh, Dương Xuân Hội, Long Trì, An Lục Long và thị trấn Tầm Vu. Đất phù sa có độ pHH20 = 4,5 - 5,5, mùn tầng mặt từ khá đến giàu đạm tổng số từ 0,14 - 0,22, nhiều dinh dưỡng nên canh tác lúa được 2 - 3 vụ/năm. Đất mặn: chiếm tỷ lệ 8,09%, diện tích 1.218 ha, bao gồm nhóm đất ít mặn 276 ha (chiếm 23%) và nhóm đất mặn 942 ha (chiếm 77%). Phân bố ở các xã ven sông như Thuận Mỹ, Thanh Vĩnh Đông, một phần Thanh Vĩnh Long và rãi rác ngoài đê của các xã Bình Qưới, Phú Ngãi Trị. Đất mặn thích hợp với nuôi trồng thủy sản hơn là canh tác lúa. Đất phèn: chiếm tỷ lệ 9,16%, diện tích 1.378 ha. Phân bố ở các xã ven sông Vàm Cỏ và Vàm Cỏ Tây, xa nguồn nước ngọt nên trồng trọt gặp nhiều khó khăn, muốn canh tác lúa 2 - 3 vụ cần có hệ thống thủy nông hoàn chỉnh, tháu chua rửa phèn, kết hợp với việc sử dụng giống, phân bón, bố trí mùa vụ hợp lý và kỹ thuật canh tác tốt. 9
Đồ án tốt nghiệp Đất líp (đất xáo trộn): Chiếm tỷ lệ 24,92%, diện tích 3.7514 ha. Phân bố hầu như khắp các xã. Đất líp hiện dùng làm đất ở, xây dựng cơ bản, trồng cây lâu năm, cây ăn quả, chủ yếu là cây thanh long, dừa, mãng cầu. 1.2 Tổng quan về cây thanh long 1.2.1 Cây thanh long Thanh long một loài cây được trồng chủ yếu để lấy quả và cũng là tên của một vài chi của họ xương rồng. Thanh Long là loài thực vật bản địa tại México, các nước Trung Mỹ và Nam Mỹ. Hiện nay, loài cây này cũng được trồng ở các nước trong khu vực Đông Nam Á như Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, Philippines, Indonesia (đặc biệt là ở miền tây đảo Java); miền nam Trung Quốc, Đài Loan và một số khu vực khác [20]. Tên khoa học: Quả của thanh long có ba loại, tất cả đều có vỏ giống như da và có một chút lá. Chúng có tên gọi khoa học như sau:  Hylocereus undatus thuộc chi Hylocereus, ruột trắng với vỏ hồng hay đỏ.  Hylocereus polyrhizus thuộc chi Hylocereus, ruột đỏ với vỏ hồng hay đỏ.  Hylocereus megalanthus trước đây được coi là thuộc chi Selenicereus, ruột trắng với vỏ vàng [20]. Loại ruột trắng vỏ hồng hay đỏ được trồng rộng rãi ở các tỉnh như Bình Thuận, Long An, Tiền Giang v.v. Loại ruột đỏ vỏ đỏ được nghiên cứu và lai tạo bởi Viện Cây Ăn Quả Miền Nam SOFRI (ấp Đông, xã Long Định,huyện Châu Thành,tỉnh Tiền Giang) hiện nay đã được trồng rộng rãi và phổ biến khắp các tỉnh tập trung ở Bình Thuận, Tiền Giang, Long An, Bên cạnh đó hiện nay giống thanh long ruột tím hồng cũng được nghiên cứu và lai tạo bởi Viện Cây Ăn Quả Miền Nam cũng đã được đưa vào trồng đại trà [8,20]. 10
Đồ án tốt nghiệp 1.2.2 Thực trạng hoa và cành thanh long Long an là vùng đất rộng lớn giàu tiềm năng phát triển nông nghiệp với nhiều loại cây khác nhau, đất đai ở đây phù hợp với trồng cây nông nghiệp và cây ăn quả. Nhưng do các yếu tố tự nhiên, sự khai thác không đúng kỹ thuật của con người nên đã làm suy thoái sức sản xuất của đất, mà trước hết làm sụt giảm hàm lượng chất hữu cơ của đất, sau đó là độ phì, cấu trúc đất cũng bị sụt giảm theo. Thực tế sản xuất đã khẳng định vai trò thiết yếu phân hữu cơ trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất, ổn định năng suất cây trồng góp phần vào sản xuất nông nghiệp bền vững. Hoa thanh long sau khi nở, cành thanh long sẽ bị bỏ ngay gốc hay cho xuống mương nước trực tiếp tại vườn, không qua sử lí nên quá trình phân hủy sẽ là mấm móng bệnh trở lại cho cây thanh long hay làm cho môi trường ở đây bị ô nhiễm. Phần lớn nông dân trồng thanh long ở Bình Thuận, Long An, Tiền Giang sử dụng phân bón hóa học thiếu phân hữu cơ làm cho đất trồng thanh long bị chai cứng thoái hóa vi sinh vật đất bị suy giảm hoặc sử dụng phân bón hữu cơ với giá cao để bón cho thanh long không có hiệu quả kinh tế. trong khi đó hằng năm có khoảng trên 100.000 tấn hoa và cành thanh long thải bỏ, đây là nguồn hữu cơ dồi dào để sử dụng làm phân compost. Phần lớn lượng hoa và cành thải bỏ trực tiếp tại vườn làm cho nước có mùi hôi thôi gây ô nhiễm nguồn nước. Một phần các hộ có chăn nuôi giá súc thì người ta sử dụng cành làm thức ăn cho dê, bò 1.3Giới thiệu về phân compost 1.3.1Định nghĩa compost Phân hữu cơ (hay còn gọi là compost) là các chất hữu cơ đã được phân hủy và tái chế thành một loại phân bón để cải tạo đất. Phân hữu cơ là một thành phần quan trọng trong nền nông nghiệp hữu cơ[1]. Ủ compost được hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất thải hữu cơ dễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định dưới sự tác động và kiểm soát của con người, sản phẩm giống như mùn được gọi là compost. Quá trình diễn ra chủ 11
Đồ án tốt nghiệp yếu giống như phân hủy trong tự nhiên, nhưng được tăng cường và tăng tốc bởi tối ưu hóa các điều kiện môi trường cho hoạt động của vi sinh vật. Theo cách đơn giản, quá trình ủ được hiểu đơn giản là làm ẩm một phần chất hữu cơ hay còn gọi là chất thải màu xanh (như lá, chất thải thực phẩm) và chờ đợi cho các vật liệu bị phá hủy thành mùn sau một thời gian vài tuần hoặc vài tháng. Hiện nay, ủ phân là một phương pháp gồm nhiều bước, các quy trình được giám sát chặt chẽ với các thông số đầu vào được kiểm tra như nước, không khí, carbon và vật liệu giàu nitơ. Quá trình phân hủy được hỗ trợ bởi việc nghiền nhỏ các thực vật thô, thêm nước và đảm bảo thông khí thích hợp bằng cách thường xuyên xáo trộn. Giun và nấm tiếp tục hỗ trợ phá hủy các vật liệu. Vi khuẩn cần oxy để phát triển (vi khuẩn hiếu khí) và nấm quản lý các quá trình hóa học bằng cách kiểm soát các đầu vào như nhiệt, khí carbon dioxide và amoni. Amoni (NH4) là dạng nitơ được sử dụng bởi các nhà máy. Khi amoni có sẵn không được sử dụng bởi các nhà máy nó tiếp tục được chuyển đổi do vi khuẩn, tạo thành nitrat (NO3) thông qua quá trình nitrat hóa[1]. Phân hữu cơ rất giàu chất dinh dưỡng. Nó được sử dụng trong các khu vườn, cảnh quan, vườn cây và nông nghiệp. Các phân hữu cơ có lợi cho đất bằng nhiều cách, bao gồm như là điều hòa đất, làm phân bón, bổ sung các chất mùn quan trọng hoặc axit humic, và như là một loại thuốc trừ sâu tự nhiên cho đất. 1.3.2 Thuận lợi và khó khăn khi sử dụng compost Ở các nước đang phát triển, những trở ngại có liên quan đến kinh tế, kỹ thuật và nguồn nhân lực có đủ trình độ chuyên môn làm thu hẹp cơ hội lựa chọn giải pháp quản lý, xử lý, thải bỏ chất rắn chấp nhận được. Những giải pháp có thể bao gồm: tái sinh tái chế, giảm thiểu, sản xuất compost, thiêu đốt và chôn lấp chất thải rắn. Sản xuất compost là giải pháp và có một vài ngoại lệ, thích hợp nhất cho nguồn nguyên liệu hạn chế nhưng có sẵn ở các nước đang phát triển. Một đặc điểm làm cho sản xuất compost đặc biệt phù hợp là khả năng thích nghi cao với nhiều tình huống khác nhau, một phần bởi vì những yêu cầu cần thiết cho quá trình sản xuất compost có thể linh động thay đổi [1]. 12
Đồ án tốt nghiệp Giải pháp sản xuất compost đã tận dụng được nhiều lợi ích của hệ thống sinh học, giảm chi phí cho trang thiết bị và chi phí vận hành, thân thiện với môi trường và tạo ra một sản phẩm có ích[1]. Ngược lại, sản xuất compost thỉnh thoảng có một số bất lợi, thường liên quan đến hệ thống sinh học, cụ thể là tốc độ phản ứng chậm và một số vấn đề không thể dự đoán được. Đối với nhược điểm vừa nêu tốc độ phản ứng chậm có thể hợp lí vì thời gian cần thiết xảy ra các phản ứng được tính bằng tuần hoặc tháng. Tuy nhiên nhược điểm không thể dự đoán được thì không hợp lý. Nếu tất cả các điều kiện cần thiết được xác định, đảm bảo và duy trì thì tình trạng của quá trình sản xuất sẽ dự báo được. 1.3.3 Các yếu tố của quá trình ủ phân compost Ngoài sự có mặt của những sinh vật cần thiết, những yếu tố chính ảnh hưởng lên quá trình sản xuất compost có thể được nhóm thành 03 nhóm chính là: nhóm những yếu tố dinh dưỡng, môi trường và vận hành. Tầm quan trọng tương đối của mỗi một loại yếu tố được xác định bằng quan hệ của nó đối với sự sinh trưởng và hoạt động của những sinh vật chủ yếu trong quá trình. Những sinh vật quan trọng này quyết định tốc độ và quy mô của việc sản xuất ra sản phẩm compost, bởi vì chúng có hệ enzym phức tạp để cho phép chúng tấn công, phân giải, và sử dụng chất hữu cơ trong rác thải tươi (thô). Những sinh vật khác chỉ có thể sử dụng những sản phẩm đã bị phân hủy (sản phẩm trung gian). Nguồn dinh dưỡng nhất định trong chất thải chỉ được các vi khuẩn sử dụng nếu có sẵn tính “có sẵn” thể hiện dưới 2 mặt – gọi là hoá học và vật lý. Một chất dinh dưỡng được gọi là “có sẵn” về mặt hóa học đối với 1 loại VK hoặc 1 nhóm VK nếu nó là 1 phần của phân tử cho phép dễ dàng bị 1 loại hay nhiều loại VK tấn công. Thông thường sự tấn công có nghĩa là sự bẻ gãy chất hữu cơ hay phân hủy, được thực hiện bởi enzym mà VK có hoặc có khả năng tổng hợp. Tính “có sẵn” về mặt vật lý có nghĩa là khả năng VK có thể tiếp cận. Nó phụ thuộc vào tỷ lệ khối lượng hoặc thể tích trên diện tích bề mặt hạt rác thải, những đại lượng này phụ thuộc vào kích cỡ hạt chất thải. 13
Đồ án tốt nghiệp 1.3.3.1Nguyên tố đa lượng và vi lượng Những chất dinh dưỡng có thể được phân thành 2 loại: “đa lượng” và “vi lượng”. Các nguyên tố đa lượng bao gồm: C, N, P, Ca và K. Tuy nhiên, hàm lượng Ca và K cần thiết thì thấp hơn nhiều so với C, N và P. Bởi vì chúng chỉ cần hiện diện với hàm lượng “vết”, chúng thường được gọi là “nguyên tố vết không thể thiếu” Trong thực tế, hầu hết chúng trở nên độc nếu nồng độ vượt quá vết. Nằm trong số những nguyên tố vết không thể thiếu còn có Mg, Mn, Co, Fe, S. Hầu hết những nguyên tố dạng vết có vai trò trong việc trao đổi tế bào chất. Cơ chất là nguồn gốc cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượng cần thiết. Cho dù có sự bất ổn định trong quá trình hoạt động, nhưng trong thực tế, muốn có lợi ích bắt buộc phần lớn hoặc tất cả cơ chất của quá trình sản xuất compost phải là chất thải. Sự bất ổn định được đề cập đến ở đây có nguyên nhân là do giữa các nguyên liệu khác nhau có những dị biệt về sự “sẵn có”1 số chất dinh dưỡng đối với vi khuẩn. Những dị biệt về sự “sẵn có”, đến lượt nó, lại phụ thuộc vào sự chênh lệch độ bền giữa các phân tử hữu cơ trước sự tấn công của vi khuẩn. Sự chênh lệch độ bền là nguyên nhân dẫn tới những khác biệt về tốc độ quá trình. 1.3.3.2 Tỷ lệ Cacbon:Nitơ (carbon/nitơ) Tỷ lệ C/N là hệ số dinh dưỡng chính. Dựa trên nhu cầu carbon và nitơ tương đối cho sự phát triển của tế bào, tỷ lệ trên lý thuyết là 25:1. Tỷ lệ này nhấn mạnh chủ yếu vào lượng carbon; bởi vì trong sự trao đổi chất của vi khuẩn và tổng hợp tế bào chất, lượng Carbon được sử dụng nhiều hơn Nitơ. Theo đó, lượng C không chỉ được sử dụng trong sự hình thành thành tế bào hay màng tế bào, chất nguyên sinh, và tổng hợp các sản phẩm để lƣu trữ, mà phần lớn chúng được ôxy hóa tạo ra CO2 trong quá trình trao đổi chất. Ngược lại, N chỉ được sử dụng như 1 chất dinh dưỡng, được gọi là thành phần thiết yếu của nguyên sinh chất. Do đó, quá trình chuyển hóa cần nhiều C hơn so với N Trong quản lý chất thải, tỷ lệ C:N biến động rất lớn. Nói chung, tỷ lệ này lớn hơn tỷ lệ 8-10 oC “có sẵn”: 1N “có sẵn”(cần ghi chú sự nhấn mạnh ở chỗ “có sẵn”). Trong thực tiễn sản xuất compost, tỷ lệ này vào khoảng 20:1 14
Đồ án tốt nghiệp đến 25:1. Nếu tỷ lệ C:N vượt quá giới hạn vừa nêu, tốc độ phân hủy sẽ bị chậm lại[8]. Ngược lại, nếu tỷ lệ thấp hơn 20:1, N có khả năng bị thất thoát. Thất thoát N bởi vì N chuyển hóa thành N trong NH3. Giai đoạn chuyển hóa tích cực (active stage) trong sản xuất compost có đặc điểm là nồng độ pH và nhiệt độ khá cao, đặc điểm này có thể gây ra sự bay hơi của NH3. Ở 1 nước đang phát triển, tỷ lệ C:N không thuận lợi, cao có thể được hạ thấp xuống bằng cách bổ sung thêm chất thải có nhiều nitơ vào nguyên liệu đầu vào. Nếu khả năng kinh tế cho phép, có thể hạ tỷ lệ C:N bằng cách thêm phân bón N hóa học, như phân urê, hay amôni sunphát (NH4)2SO4. Trái lại, chất thải có nhiều C có thể được sử dụng để nâng tỷ lệ C:N thấp. Nồng độ N và tỷ lệ C:N trong các loại rác thải và chất thải khác nhau. Phân tích C và N: Trong những phương pháp phân tích hữu ích để xác định lượng N, phương pháp Kjeldahl tiêu chuẩn vẫn luôn là phương pháp vừa thực tiễn vừa có chất lượng. 1.3.3.3 Những yếu tố môi trường Những yếu tố môi trường chủyếu ảnh hưởng đến quá trình sản xuất compost là nhiệt độ, nồng độ pH, độ ẩm, và độ thông khí. Ý nghĩa của các yếu tố môi trường đối với quá trình sản xuất compost là chúng – có thể là từng yêu tố hoặc nhiều yếu tố kết hợp lại - quyết định tốc độ và mức độ phân hủy. Theo đó, tốc độ và mức độ phân hủy tương ứng với mức độ trong đó mỗi yếu tố dinh dưỡng và yếu tố môi trường đều tiến dần tới sự tối ưu. Nếu khiếm khuyết một yếu tố bất kỳ nào đó sẽ hạn chế tốc độ và mức độ phân hủy – có thể nói một cách khác, yếu tố bị khiếm khuyết chính là yếu tố làm hạn chế quá trình. Cần hết sức lưu tâm ghi nhớ rằng yếu tố cuối cùng làm hạn chế quá trình sản xuất compost là yếu tố tạo nên các quần thể vi sinh vật khác nhau thuộc về di truyền. 1.3.3.4 Nhiệt độ Mặt dù có những lập luận rất thuyết phục nói về sự thuận lợi của quá trình sản xuất compost ở khoảng nhiệt độ thermophilic và mesophilic trong việc sản xuất 15
Đồ án tốt nghiệp ra sản phẩm compost. Lý do là trong quá trình sản xuất compost bình thường ,quá trình bắt đầu từ nhiệt độ thường khoảng nhiệt độ mesophilic), tăng nhiệt độ từ từ và đạt tới khoảng nhiệt độ thermophilic, sau đó lại giảm xuống khoảng nhiệt độ mesophilic. Quá trình sản xuất compost nào cũng tăng và giảm nhiệt độ như vậy trừ khi tiến hành biện pháp ngăn chặn nào đó. Nếu nhiệt độ trên 65oC quá trình sản xuất compost hầu như sẽ bị ảnh hưởng xấu 1 cách nghiêm trọng. Lý do là vi sinh vật hình thành bào tử tại mức nhiệt độ cao hơn 65oC. Trừ khi chúng là VSV hoạt động trong khoảng nhiệt độ thermophilic, nếu không chúng sẽ rơi vào giai đoạn nghỉ hoăc chết. Vì vậy phương pháp sản xuất compost hiện nay sử dụng quy trình vận hành được thiết kế tránh nhiệt độ cao hơn 60oC[1,13]. Theo các nghiên cứu về quá trình ủ compost trong vài ngày đầu tiên nhiệt độ của bể ủ sẽ tăng lên đến 600C, điều này giúp cho sản phẩm phân compost không còn mầm bệnh và cỏ dại. Quá trình compost sẽ diễn ra dài hay ngắn tùy vào loại chất thải hữu cơ đem đi ủ. Trong suốt quá trình ủ cần phải theo dõi nhiệt độ một cách thường xuyên. Đối với nhiệt độ khi ủ hoa và cành thanh long cần tạo đống ủ cao để tạo nhiệt độ cao lên và có trùm bạt phủ để cho quá trình ủ phân được diễn ra theo đúng qui trình. 1.3.3.5 Độ pH Hình 1. 1 Sự biến đổi của pH theo thời gian trong quá trình sản xuất Compost 16
Đồ án tốt nghiệp Độ pH của khối ủ thông thường thay đổi theo thời gian. Vào giai đoạn đầu của quá trình sản xuất compost, độ pH thường bị giảm xuống, tuy nhiên chẳng bao lâu sau nó bất đầu tăng lên đến pH cao như pH = 9. Ban đầu pH giảm xuống là do những phản ứng tạo thành acid hữu cơ, những acid này sẽ đóng vai trò là cơ chất cho quần thể VSV kế tiếp. Độ pH sau đó tăng lên tương ứng với việc VSV sử dụng những acid vừa sinh ra trong giai đoạn trước. Bởi vì độ pH tối thiểu trong giai đoạn giảm xuống ban đầu không gây ức chế đối với hầu hết các loài VSV, không cần thiết phải có chất đệm và nếu có thậm chí nó có thể còn gây hệ quả bất lợi. Để nâng pH, người ta dùng nước vôi trong Ca(OH)2, việc này có thể dẫn đến sự thất thoát N dưới dạng NH3-N tại nhiệt độ tương đối cao[1,13]. 1.3.3.6 Yếu tố độ ẩm Hình 1. 2 Biểu diễn mối quan hệ giữa độ ẩm và không khí Một đặc điểm quan trọng của việc sản xuất compost từ rác thải đô thị là mối quan hệ mật thiết giữa độ ẩm và sự thông khí, đặc biệt là trong quá trình sản xuất 17
Đồ án tốt nghiệp compost theo phương pháp đánh luống (windrow composting). Cơ sở của mối quan hệ này dựa trên thực tế là nguồn oxy chủ yếu cần cung cấp cho quần thể vi khuẩn là không khí giữ lại trong những khe hở giữa những hạt chất thải. Việc khuếch tán oxy trong không khí vào bên trong khối chất thải để thỏa mãn nhu cầu oxy của vi sinh vật là không quan trọng lắm. Bởi vì trong các khe hở giữa những hạt chất thải còn chứa độ ẩm tự do trong khối ủ, giữa độ ẩm và oxy có sẵn phải có một sự cân bằng. Để tiện sử dụng, sự cân bằng này có thể được gọi tên là “độ ẩm cho phép”. Theo đó nó sẽ ở mức mà nếu cao hơn nữa sự thiếu oxy sẽ diễn ra và tình trạng kỵ khí sẽ bắt đầu phát triển[1,13]. 1.3.3.7 Sự thông khí Sản xuất compost kỵ khí so với hiếu khí, sản xuất compost kỵ khí được xem là 1 giải pháp khả thi có thể thay thế cho sản xuất compost hiếu khívà người ta đã đưa ra nhiều lập luận mạnh mẽ bênh vực cho nó. Một trong những lý lẽ đó là khả năng có thể giảm thiểu sự thất thoát N, một lý lẽ khác là có thể kiểm soát khí thoát ra tốt hơn. Gần đây, đã có xu hướng xem sản xuất compost là một quá trình hoàn toàn hiếu khí. Tuy nhiên cũng đang bắt đầu thừa nhận trong quá trình sản xuất compost, một giai đoạn kỵ khí ngắn hạn là cần thiết để phân hủy halogenated hydrocarbons. Giai đoạn kỵ khí ngắn hạn ngoài tác dụng trên còn có thể kết hợp làm giảm N thất thoát. So sánh với phương pháp sản xuất compost kỵ khí, phương pháp sản xuất compost hiếu khí có rất nhiều ưu điểm, trong đó có:  Sự phân huỷ xảy ra nhanh hơn.  Nhiệt độ cao đủ để làm chết những mầm bệnh.  Số lượng và nồng độ khí hôi thối giảm mạnh. Mùi khó chịu là vấn đề không thể tránh trong xử lý và thải bỏ chất thải. Để cải thiện đáng kể nồng độ và sự tập trung mùi trong sản xuất compost hiếu khí cần cung cấp đủ nhu cầu oxi cho quần thể VK hoạt động bằng cách sử dụng quy trình thông khí thích hợp. Khí sinh ra có thể được kiểm soát bằng cách thu khí từ khối ủ compost do quá trình phân hủy và xử lý chúng bằng hệ thống xử lý hoá học hay sinh học, nhờ vậy mùi hôi khó chịu sẽ giảm[13]. 18
Đồ án tốt nghiệp 1.4 Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong quá trình ủ compost 1.4.1 Phản ứng sinh hóa Quá trình phân hủy CTR diễn ra rất phức tạp, qua nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian. Ví dụ, quá trình phân hủy protein: Protein  peptides amino acids  hợp chất ammonium  nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3. Đối với carbonhydrate, quá trình phân hủy xảy ra: Carbonhydrate  đường đơn  acid hữu cơ  CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn. Những phản ứng chuyển hóa sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết. Các giai đoạn khác nhau trong quá trình ủ hiếu khí có thể phân biệt theo biến thiên nhiệt độ như sau:  Pha thích nghi: là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới.  Pha tăng trưởng: đặc trưng bởi sự gia tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học.  Pha ưa nhiệt: là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổn định chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất. Phản ứng hoá sinh xảy ra trong ủ hiếu khí và phân hủy kỵ khí được đặc trưng bởi 2 phương trình: COHNS + O2 + VSV hiếu khí  CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng COHNS + VSV kỵ khí  CO2 + H2S + NH3 + CH4 +sản phẩm khác + năng lượng  Pha trưởng thành: là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường. Quá trình lên men xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (quá trình chuyển hoá các phức chất hữu cơ thành chất mùn) và các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ ) và cuối cùng thành mùn. Các phản ứng nitrate 19
Đồ án tốt nghiệp hoá, trong đó ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxi - - hoá sinh học tạo thành nitrit (NO2 ) và cuối cùng thành nitrate (NO3 ): + - + NH4 + 3/2 O2  NO2 + 2H + H2O - - NO2 + ½ O2  NO3 Kết hợp hai phương trình trên, quá trình nitrate diễn ra như sau: + - + NH4 + 2O2  NO3 + 2H + H2O + Vì NH4 cũng được tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trưng cho quá trình tổng hợp trong mô tế bào: + - NH4 + 4CO2 + HCO3 + H2O  C5H7NO2 + 5O2 Phương trình phản ứng nitrate hoá tổng cộng xảy ra như sau: + - - + 22NH4 + 37O2 + 4CO2 + HCO3 21 NO3 + C5H7NO2 + 20 H2O + 42H 1.4.2 Phản ứng sinh học Ủ compost là quá trình sinh học mà các chất hữu cơ có trong chất thải rắn được biến đổi thành các chất mùn ổn định do hoạt động của các thể chức có thể sống trong điều kiện tự nhiên hiện diện trong chất thải. Các tổ chức này gồm các loại vi sinh vật như vi khuẩn, nấm, chất hữu cơ được phân huỷ như ban đầu từ vi sinh vật tiêu thụ bậc một như vi khuẩn thực hiện. Trong thời gian đầu, vi khuẩn thích hợp với điều kiện Mesophilic xuất hiện trước. Nhiệt độ tăng khi vi khuẩn thermophilic xuất hiện chiếm hầu hết các vị trí trong khối ủ, thermorphilic nấm thường tăng trưởng từ 5 – 10 ngày sau khi ủ. Nếu nhiệt độ cao hơn 50 – 60 OC thì nấm và hầu hết các vi khuẩn bị ức chế, chỉ còn các dạng bào tử có thể phát triển. trong giai đoạn cuối cùng, nhiệt độ giảm Atinomycetes trở nên chiếm ưu thế làm cho bề mặt đống ủ xuất hiện màu trắng hoặc nâu. Các loại vi khuẩn Thermophilic, hầu hết là loài Bacillus đóng vai trò quan trọng trong việc phân huỷ protein và hydratcacbon. Mặc dù chỉ hoạt động bên lớp ngoài đóng ủ và chỉ hoạt dông trong thời gian cuối nhưng nhóm Atinomycetes đóng vai trò trong việc phân huỷ cenlulose, lignin và các chất bền vững khác. Sau giai đoạn tiêu thụ bậc một hay sơ cấp thực hiện xong, các chất này sẽ là thức ăn cho sinh 20
Đồ án tốt nghiệp vật tiêu thụ thứ cấp như ve, bọ cánh cứng, giun tròn, đông vật nguyên sinh, phiêu sinh[8]. 1.5 Các hình thức ủ compost 1.5.1 Phương pháp ủ theo luống dài và cấp khí bằng xáo trộn Trong phương pháp này, vật liêụ ủ được sắp xếp theo luống dài và hẹp, không khí được cung cấp tới hê ̣thống theo con đường tự ̣ nhiên. Các luống Compost được xáo trộn bằng cách di chuyển luống Compost với xe xúc hoặc xe trộn chuyên dụng. Ưu điểm:  Do xáo trôṇ thường xuyên nên chất lựơng Compost thu được khá đều .  Vốn đầu tư và chi phi ́ vận hành thấp vì không cần hê tḥ ống cung cấp khí. Nhược điểm:  Cần nhiều nhân công.  Thời gian ủ dài (3 – 6 tháng).  Do sử dụng thổi khí tự động nên khó quản lý , đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh.  Xáo trộn luống Compost thường gây thất thoát Nitơ và gây mùi.  Quá trình ủ có thể bị phụ thuộc vào điều kiện thời tiết.  Cần một lượng lớn vật liệu tạo cấu trúc và vật liệu tạo cấu trúc này khó tìm hơn so với các phương pháp khác. 1.5.2 Phương pháp ủ theo luống dài hoặc đống với thổi khí cưỡng bức Với phương pháp này, vật liệu ủ chất thải được sắp xếp thành đống hoặc luống dài. Không khí được cung cấp tới hê ṭ hống bằng quạt thổi khí hoặc bơm nén khí và hê ṭ hống phân phối khi hoặć sàn phân phối khí. Ưu điểm - Dê ̃ kiểm soát khi vận hành hê tḥ ống, đặc biệt là kiểm soát nhiệt độ và nồng độ - Oxi trong luống ủ. - Giảm mùi hôi và mầm bệnh. 21
Đồ án tốt nghiệp - Thời gian ủ ngắn (3 – 6 tuần). - Nhu cầu sử dụng đất thấp và có thể vận hành ngoài trời hoặc có che phủ. Nhược điểm - Hê tḥ ống phân phối khí dễ bị tắt nghẽn, cần bảo trì thường xuyên. - Chi phí bảo trì hệ thống và năng lượng thổi khí làm chi phí của phương pháp này cao hơn thổi khí thụ động 1.5.3 Phương pháp ủ trong thùng Container Là phương pháp mà vật liệu ủ được chứa trong Container, túi đựng hoặc trong nhà. Thổi khía cưỡng bức thường được sử dụng cho phương pháp này Ưu điểm  Ít nhạy cảm với điều kiện thời tiết.  Khả năng kiểm soát quá trình ủ và kiểm soát mùi tốt hơn.  Thời gian ủ ngắn hơn so với phương pháp ủ ngoài trời.  Nhu cầu sử dụng đất nhỏ hơn các phương pháp khác.  Chất lượng phân Compost tốt. Nhược điểm  Vốn đầu tư cao.  Chi phí vận hành và bảo trì hê tḥ ống cao.  Thiết kế phức tạp và đòi hỏi trình độ cao. 1.5.4 Phương pháp ủ theo luống dài (đánh luống cấp khí tự nhiên) Dạng đánh luống cấp khí tự nhiên là quá trình ủ phân trong đó nguyên liệu ủ compost được sắp xếp theo các luống dài, hẹp và được đảo trộn theo một chu kỳ nhất định nhằm cấp khí cho luống ủ. Các luống ủ có chiều cao thay đổi từ 1m đến 3,5m Chiều rộng luống ủ thay đổi từ 1,5 đến 6m. Không khí (oxy) được cung cấp tới hệ thống bằng các con đường tự nhiên như: khuếch tán, gió, đối lưu nhiệt. Tốc độ làm thoáng khí phụ thuộc độ xốp của đống ủ. 22
Đồ án tốt nghiệp Đảo trộn sẽ làm cho nguyên liệu ủ được trộn đều, tạo lại độ xốp của đống ủ, loại trừ các khoảng trống tạo ra bởi sự phân hủy và sa lắng. Ưu điểm: Nhân công sử dụng ít. Vốn đầu tư cho chi phí vận hành thấp vì không cần hệ thống cấp khí. Nhược điểm:  Do sử dụng cấp khí tự nhiên nên khó quản lý, đặc biệt là khó kiểm soát nhiệt độ và mầm bệnh.  Quá trình ủ bị phụ thuộc vào thời tiết, ví dụ như: mưa có thể gây ảnh hưởng bất lợi cho quá trình ủ.  Dễ sinh khí có mùi hôi do quá trình kỵ khí diễn ra bên trong luống ủ. Bảng 1.2 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí Thông số Giá trị Quá trình ủ đạt hiệu quả tối ưu khi kích 1. Kích thước thước CTR khoảng 25 –75mm Tỉ lệ C:N tối ưu dao động trong khoảng 25 - 50 - Ở tỉ lệ thấp hơn, dư NH3, hoạt tính sinh 2. Tỉ lệ C/N học giảm - Ở tỉ lệ cao hơn, chất dinh dưỡng bị hạn chế. 3. Pha trộn Thời gian ủ ngắn hơn Nên kiểm soát trong phạm vi 50 – 60% 4. Độ ẩm trong suốt quá trình ủ. Tối ưu là 55% Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng bánh và sự tạo thành các rảnh khí, trong 5. Đảo trộn quá trình làm phân hữu cơ, CTR phải được xáo trộn định kỳ. Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện 6. Nhiệt độ Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50 23
Đồ án tốt nghiệp – 550C đối với một vài ngày đầu và 55 – 600C trong những ngày sau đó. Trên 660C, hoạt tính vi sinh vật giảm đáng kể. Nhiệt độ 60 – 700C, các mầm bệnh đều bị 7. Kiểm soát mầm bệnh tiêu diệt Lượng oxy cần thiết được tính toán dựa trên cân bằng tỷ lượng. Không khí chứa 8. Nhu cầu về không khí oxy cần thiết phải được tiếp xúc đều với tất cả các phần của CTR làm phân Tối ưu: 7 – 7,5. Để hạn chế sự bay hơi Nitơ 9. pH dưới dạng NH3, pH không được vượt quá 8,5 Đánh giá qua sự giảm nhiệt độ vào thời 10. Mức độ phân hủy gian cuối 11. Diện tích đất yêu cầu Công suất 50 tấn/ngày cần 1 hecta đất Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993. 1.6 Một số công nghệ chế biến phân hữu cơ điển hình 1.6.1 Hệ thống Composting Lemna[13] Hệ thống làm phân Composting Lemna là một công nghệ kỹ thuậ kín được cấp bằng sáng chế độc quyền. Công nghệ Lemna sử dụng các bao ủ có hàm lượng polythene thấp để chứa và bảo vệ rác hữu cơ có thổi khí nhằm mục đích đẩy nhanh quá trình compost tự nhiên để sản xuất ra phân bón hữu cơ chất lượng cao. Từ khâu xử lý nguyên liệu đầu vào cho đến giai đoạn sản xuất cuối cùng thành phẩm Compost hữu cơ và các sản phẩm phụ khác có thể bán được, thì việc thiết kế quy trình và chất lượng thiết bị tiên tiến được sử dụng trong. Hệ thống Composting Lemna luôn đảm bảo được sự kiểm soát đáng tin cậy quy trình xử lý. Hệ Thống Composting Lemna có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuật composting khác[8]. Những ưu điểm này bao gồm:  Các bao là những ống chứa hiệu quả, chịu được các tác động của mưa, gió. 24
Đồ án tốt nghiệp  Không có mùi hôi và ruồi muỗi.  Ngăn chặn bụi và nước rò rỉ.  Giảm nhu cầu về diện tích đất.  Đẩy nhanh quá trình làm phân compost. Quá trình vận hành đơn giản và chi phí bảo dưỡng thấp.  Không có nguy hiểm về hỏa hoạn.  Các bao chứa rác có thể tái sử dụng lại.  Hệ thống này dễ mở rộng thêm để tăng công suất trong tương lai. 1.6.2 Công nghệ compost Steinmueller – Đức[13] Là một hệ thống xử lý CTR hoàn chỉnh với quy trình xử lý sinh học tự nhiên trong điều kiện cần thiết để biến đổi các thành phần chất hữu cơ từ rác thành phân vi sinh vật. Công nghệ compost Steinmueller dựa trên quá trình phân huỷ hiếu khí các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật. 1.7 Tổng quan về chế phẩm sinh học 1.7.1Các loại chế phẩm sinh học Hiện nay trên thị trường có nhiều loại chế phẩm sinh học như là:  Chế phẩm EM:  Diệt các vsv gây thối( sinh ra các loại khí H2S, SO2,NH3 ) .Rác hữu cơ được xử lý EM chỉ sau một ngày có thể hết mùi và tốc độ mùn hóa diễn ra rất nhanh.  Các nghiên cứu cho thấy chế phẩm EM có thể giúp vsv tiết ra enzym phân hủy như lignin peroxidase.  Chế phẩm Micromix: do Viện Công nghệ sinh học sản xuất.  Dùng để xử lý rác thải hữu cơ hiệu lực cao vơi thời gian rút ngắn, khử được mùi hôi 25
Đồ án tốt nghiệp  Được sản xuất từ các vi sinh vật có tính chịu nhiệt cao, độ hiếu khí mạnh xử lý rác thải hữu cơ bằng hai cơ chế: vừa dùng vi khuẩn để phân giải, vừa dùng tác động của nhiệt độ để phân hủy  Chế phẩm EM FERT-1 của Công ty Môi Trường Sạch ( SACO )  Đều có nguồn gốc sinh học, chứa các chủng vi sinh vật đặc hiệu – chuyên phân giải cellulose, lignin, hemicellulose là các thành phần chính của rơm rạ để tạo loại phân tự nhiên có hàm lượng Nitrogen (đạm), Potassium (kali) và Photphore (lân) rất cao – loại phân này rất cần thiết để làm cho đất đai màu mỡ, kích thích sinh thưởng cho cây.  Chế phẩm EMUNIV truyền thống chứa chứa các vi sinh vật sau đây:  Bacillus subtilis và Bacillus licheniformis, có khả năng sinh các enzyme cellulase, amylase, protease để phân giải chất hữu cơ chứa cellulose, tinh bột và protein.  Lactobacillus plantarum và Lactobacillus acidophilus. Sinh axit lactic và bateniocin, cạnh tranh sinh trưởng với các vi sinh vật có hại khác.  Streptomyces sp, sinh chất kháng sinh tự nhiên chống nấm bệnh.  Saccharomyces cerevisiae, sinh etanol cung cấp nguồn cacbon cho các vi sinh vật.  Bacillus megaterium, phân giải phot phat khó tan. 1.7.2 Sinh vật thực hiện chuyển hóa compost Các vi sinh vật ưa ấm, vi sinh vật chịu nhiệt (mesophilis và thermophilic )và nấm chiếm ưu thế trong tổ chức sinh vật trong suốt giai đoạn đầu và giai đoạn hoạt động chuyển hóa tích cực (active stage – giai đoạn nhiệt độ cao) của quá trình ủ compost. Có thể phân chia các VSV thành các nhóm theo hình thái của chúng là “VK có hình thái đầy đủ” (“bacteria proper”) và “VK dạng sợi”. Thật ra, VK dạng sợi đơn giản là VK bị “phân nhánh”, nó là 1 loại khuẩn tia. Khuẩn tia là nhóm VSV có tính chất trung gian giữa vi khuẩn và nấm. Chúng có hình dạng tương tự như nấm nhưng với chiều rộng của tế bào từ 0,5 – 1,4 µm, trong công nghiệp, nhóm VSV này được sử dụng rộng rãi để sản xuất chất kháng sinh). Thường thì 26
Đồ án tốt nghiệp khuẩn tia không xuất hiện với số lượng lớn cho đến khi hết giai đoạn nhiệt độ cao của quá trình ủ phân compost. Ngẫu nhiên cùng với sự xuất hiện của khuẩn tia là sự biến mất nhanh chóng của cellulose và chất gỗ (lignin). Mặc dù một vài VK phân giải Nito có thể có mặt, nhưng các điều kiện không cho phép phân giải nitơ. Sự bắt đầu cho giai đoạn ổn định của quá trình là sự xuất hiện của sinh vật hoại sinh. Nguồn dinh dưỡng cho SV hoại sinh là từ các VSV hoại sinh không hoạt động khác và các chất thải đang phân hủy. Các dạng đầu tiên mới xuất hiện là các dạng cực nhỏ (như paramecium – loài sinh vật đơn bào có lông mịn, amoeba - amip, rotifer - phiêu sinh vật đa bào có khoang giả cực nhỏ). Dần dần, các dạng lớn hơn như sên và trùng đất. Nằm trong số đó là Lumbricuse terestris, L.rubellus, và Eisenia foetida. Khối lượng compost sẽ thay đổi khá lớn tại thời điểm bắt đầu xuất hiện trùng đất. Dĩ nhiên, trùng đất vẫn có thể xuất hiện từ từ vào thời gian trước đó, thậm chí ở gần đầu giai đoạn. Lợi ích tiềm tàng được xác nhận khi sử dụng trùng đất trong sản xuất compost đã khuyến khích phương pháp sản xuất compost sử dụng trùng đất “vermiculture”. 1.7.3 VSV thêm vào để tăng tốc quá trình sản xuất compost Sử dụng inoculums là tương xứng với nhu cầu bổ sung VSV nếu như không có đủ quần thể VSV và SV có sẵn trong cơ chất để phân huỷ (làm compost) cơ chất. Nét đặc trưng ở các chất thải dễ gặp trong sản xuất compost là chúng thường có sẵn các quần thể vi sinh trong mỗi loại chất thải, và việc thêm vào “inoculums” thì không cần thiết. Ngược lại, thêm “inoculums” sẽ có lợi với các chất thải không có sẵn quần thể VSV hoặc có nhưng không đủ. Ví dụ các chất thải như chất thải trong quá trình sản xuất dược phẩm, chất thải bị tiệt trùng hay khử trùng, và chất thải có thành phần đồng nhất (mùn cưa hoặc vỏ bào gỗ, trấu, chất thải của dầu thô ). 27
Đồ án tốt nghiệp 1.8 Phương pháp sản xuất compost sử dụng giun quế 1.8.1 Giun quế Giun quế có tên khoa học là Perionyx excavatus, chi Pheretima, họ Megascocidae (họ cự dẫn), ngành ruột khoan. Chúng thuộc nhóm giun ăn phân, thường sống trong môi trường có nhiều chất hữu cơ đang phân hủy, trong tự nhiên ít tồn tại với phần thể lớn và không có khả năng cải tạo đất trực tiếp như một số loài trùn địa phương sống trong đất. Kích thước giun quế trưởng thành từ 10 – 15 cm, nước chiếm khoảng 80 – 85%, chất khô khoảng 15–20%. Hàm lượng các chất (tính trên trọng lượng chất khô) như sau: Protein: 6 –70%, Lipid: 7–8%, chất đường: 12–14 %, tro 11–12%. Do có hàm lượng Protein cao nên giun quế được xem là nguồn dinh dưỡng bổ sung quý giá cho các loại gia súc, gia cầm, thủy hải sản Ngoài ra, giun quế còn được trong y học, công nghệ chế biến thức ăn gia súc Phân giun là loại phân hữu cơ sinh học có hàm lượng dinh dưỡng cao, thích hợp cho nhiều loại cây trồng, không gây ra tình trạng “sốc” phân, yêu cầu trữ dễ dàng, đặc biệt thích hợp cho các loại hoa kiểng, làm giá thể vườn ươm và là nguồn phân thích hợp cho việc sản xuất rau sạch. 1.8.2 Đặc tính sinh lý của giun quế Giun quế rất nhạy cảm, chúng phản ứng mạnh với ánh sáng, nhiệt độ và biên độ nhiệt cao, độ mặn và điều kiện khô hạn. Nhiệt độ thích hợp nhất với giun quế nằm trong khoảng từ 20 – 30oC, ở nhiệt độ khoảng 30oC và độ ẩm thích hợp, chúng sinh trưởng và sinh sản rất nhanh. Ở nhiệt độ quá thấp, chúng sẽ ngừng hoạt động và có thể chết; hoặc khi nhiệt độ của luống nuôi lên quá cao cũng bỏ đi hoặc chết. Chúng có thể chết khi điều kiện khô và nhiều ánh sáng nhưng chúng lại có thể tồn tại trong môi trường nước có thổi Oxy. Giun quế rất thích sống trong môi trường ẩm ướt và có độ pH ổn định. Qua các thí nghiệm thực hiện, chúng tôi nhận thấy chúng thích hợp nhất vào khaỏng 7.0 28
Đồ án tốt nghiệp – 7.5, nhưng chúng có khả năng chịu đựng được phổ pH khá rộng, từ 4 – 9, nếu pH quá thấp, chúng sẽ bỏ đi. Giun quế thích nghi với phổ thức ăn khá rộng, chúng ăn bất kỳ chất thải hữu cơ nào có thể phân hủy trong tự nhiên (rác đang phân hủy, phân gia súc, gia cầm ). Tuy nhiên, những thức ăn có hàm lượng dinh dưỡng cao sẽ hấp dẫn chúng hơn, giúp cho chúng sinh trưởng và sinh sản tốt hơn. Trong tự nhiên, Giun quế thích sống nơi ẩm thấp, gần cống rãnh, hoặc nơi có nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy và thốI rữa như trong các đống phân động vật, các đống rác hoai mục. chúng rất ít hiện diện trên các đồng ruộng canh tác dù nơi đây có nhiều chất thải hữu cơ, có lẽ vì tỷ lệ C/N của những chất thải này thường cao, không hấp dẫn và không đảm bảo đềiu kiệm ẩm độ thường xuyên. Khi nói đến phương pháp sản xuất compost sử dụng giun quế, cần phải luôn luôn ghi nhớ rằng: trong sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất compost luôn luôn có giun đất, sản phẩm cuối cùng đó chính là chất bài tiết mà giun đất thải ra sau khi phân giải chất thải. Và đó cũng chính là “sản phẩm compost”. Trong số các lợi ích được nêu của “vermiculture” có những lợi ích sau đây: Giảm kích thước hạt sản phẩm nhiều hơn. Sản phẩm compost chất lượng cao hơn vì trong sản phẩm compost có chất bài tiết của trùng đất rất giàu nitơ. Gia tăng sự trao đổi carbon và dinh dưỡng nhờ tăng sự tương tác giữa các sinh vật hoại sinh lớn và nhỏ. 1.8.3 Các mô hình nuôi giun quế Hiện nay, tên thế giới có nhiều mô hình nuôi giun quế: từ đơn giản như nuôi trong khay, chậu trên một diện tích nhỏ, đến nuôi trên đồng ruộng (có hoặc không có mái che), hay nuôi trong những nhà nuôi kiên cố nhưng nhìn chung, các mô hình này đều phải đảm bảo được những yêu cầu kỹ thuật phù hợp với đặc điểm sinh lý của con giun.  Nuôi trong khay chậu: 29
Đồ án tốt nghiệp Áp dụng cho những hộ gia đình không có đất sản xuất hoặc muốn tận dụng tối đa các diện tích trống có thể sử dụng được, mô hình này có thể sử dụng các dụng cụ đơn giản và rẻ tiền như các thùng gỗ, thau chậu, thùng xô Các thùng gỗ chỉ nên có kích thước vừa phải (vào khoảng 0,2 – 0,4 m2 với chiều cao khoảng 0,3m). Các dụng cụ này nên được đặt trên những cái khung nhiều tầng để dễ chăm sóc và tận dụng được không gian. Các dụng cụ nuôi nên được che mưa gió, đặt nơi có ánh sáng hạn chế càng tốt. Chúng phải được lỗ thoát nước, những lỗ này cần được chặn lại bằng bông gòn, lưới để không bị thất thoát nước con giống. Do tính ưu tối nên trên mặt của dụng cụ cần được kiểm tra thường xuyên. Mô hình nuôi này có ưu điểm là dễ thực hiện, có thể sử dụng lao động phụ trong gia đình hoặc tận dụng thời gian rãnh rỗi. Công tác chăm sóc cũng thuận tiện vì dễ quan sát và gọn nhẹ. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là tốn nhiều thời gian hơn các mô hình khác, số lượng sản phẩm có giới hạn, việc chăm sóc cho giun phải được chú ý cẩn thận hơn.  Nuôi trên đồng ruộng có mái che: Thích hợp cho quy mô gia đình vừa phải hoặc mở rộng, thích hợp cho những vườn cây ăn quả, cây công nghiệp lâu năm có bóng râm vừa phải. Các luống nuôi có thể đạt độ ẩm trong đất hoặc làm bằng các vật liệu nhẹ như bạt không thấm nước, gỗ , có bề ngang từ 1 – 2m, độ sâu (hoặc cao) khoảng 30 – 40 cm, bảo đảm thoát nước được nước và thông thoáng. Mái che nên làm ở dạng cơ động để dễ di chuyển, thay đổi trong những thời tiết khác nhau. Độ dày chất nền ban đầu và thức ăn nên được bổ sung hàng tuần. Luống nuôi cần được che phủ để giữ ẩm, kích thích hoạt động của giun và chóng các thiên địch.  Nuôi trên đồng ruộng không có mái che: Đây là phương pháp nuôi truyền thống ở các nước đã phát triển công nghệ nuôi Trùn như Mỹ, Úc và có thể thực hiện ở quy mô lớn. Luống nuôi có thể nổi hoặc âm trong mặt đất, bề ngang khoảng 1 – 2m, chiều dài thường không giới hạn mà tùy theo diện tích nuôi. Với phương pháp này, người nuôi không phải làm lán trại, có 30
Đồ án tốt nghiệp thể sử dụng các trang thiết bị cơ giới để chăm sóc và thu hoạch sản phẩm. Nếu cho lượng thức ăn ban đầu ít và bổ sung hàng tuần thì việc thu hoạch cũng khá dễ dàng. Tuy nhiên, phương pháp nuôi này bị tác động mạnh bởi các yếu tố thời tiết, có thể gây tổn hại đến giun và cần một diện tích tương đối lớn,  Nuôi trong nhà với quy mô công nghiệp và bán công nghiệp: Là dạng cải tiến và mở rộng của luống nuôi có mái che trên đồng ruộng và nuôi trong thau chậu. Các khung (bồn) nuôi có thể được xây dựng kiên cố trên mặt đất có kích thước rộng hơn hoặc được sắp thành nhiều tầng. Việc chăm sóc có thể thực hiện bằng tay hoặc các hệ thống tự động tùy theo quy mô. Phương pháp này có nhiều ưu điểm là chủ động được điều kiện nuôi. Chăm sóc tốt, nuôi theo quy mô lớn nhưng chi phí xây dựng cơ bản và trang thiết bị cao. Hiện nay, quy mô nuôi công nghiệp với những trang thiết bị hiện đại được áp dụng khá phổ biến ở các nước phát triển như Mỹ, Úc, Canada. 1.8.4 Yêu cầu về kỹ thuật[26,10] Tuy nhiên trên thực tế việc nuôi giun tùy thuộc vào rất nhiều yếu tố. Để nuôi giun quế thành công và đạt hiệu quả kinh tế cao, chúng ta cần tuân thủ những yêu cầu kỹ thuật sau: 1.8.4.1 Về chuồng trại nuôi Chuồng trại nuôi phải đặt nơi thoáng mát, không bị ngập úng và không nên bị ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp, có nguồn nước tưới thường xuyên, trung tính và sạch, cần thoát nhiệt, thoát nước tốt. Bảo đảm các điều kiện về nhiệt độ và độ ẩm. Nên có biện pháp ngăn ngừa các thiên địch (kiến, cóc, nhái ) Hố hoặc bể nuôi giun phải có mái che tránh mưa nắng. 1.8.4.2Về chất nền Là yếu tố quan trọng cho giun trong thời gian đầu sinh sống, là nơi trú ẩn khi giun tiếp xúc với môi trường mới và phải đạt các yếu tố: tơi xốp, sạch, giàu dinh dưỡng Chất nền có cơ cấu xốp, kết cấu tương đối thô, có khả năng giữ ẩm tốt, không gây phản ứng nhiệt, pH không nằm ngoài phổ chịu đựng của giun, có thể là 31
Đồ án tốt nghiệp môi trường sống tạm của giun khi gặp điều kiện bất lợi. Do vậy người mua giống bắt buộc phải lấy dạng sinh khối, vừa an toàn cho vận chuyển vừa có chất nền lý tưởng cho giun khi có chỗ ở mới. 1.8.4.3Về nhiệt độ Nhiệt độ thích hợp nhất cho giun phát triển là từ 20oC - 30oC. Đối với bà con ở một số khu vực phía Bắc cần chú ý: Vào mùa đông nhiệt độ xuống thấp, lúc này chúng ta cần che chắn kỹ để tránh gió lùa. Đảm bảo chuồng nuôi luôn kín, tối, ẩm và thoáng. 1.8.4.4 Về độ ẩm Phải thường xuyên kiểm tra và xử lý sao cho chuồng nuôi luôn ẩm, độ ẩm lý tưởng là từ 60 - 70 %. 1.8.4.5 Về ánh sáng Giun rất sợ ánh nắng nên ta cần phải che chắn chuồng thật kỹ vào ban ngày để tránh tia tử ngoại lọt vào chuồng. Tốt nhất là có tấm phủ trên mặt luống nuôi. Tuy nhiên cần phải giữ cho chuồng thoáng mát. 1.8.4.6 Về không khí Khí CO2, H2S, SO3, NH4 là kẻ thù của giun nên thức ăn của giun phải sạch và không có các thành phần hóa học gây bất lợi cho giun. 1.8.4.7 Về thức ăn Mỗi ngày giun tiêu thụ một lượng thức ăn tương đương với trọng lượng cơ thể chúng, nên chúng ta phải chắc rằng đủ lượng thức ăn cần thiết để nuôi giun. Thức ăn giun gồm: Phân bò, trâu, dê, heo, gà, vịt, rơm rạ, rác hữu cơ Trong đó phân bò tươi và phân trâu tươi là món khoái khẩu nhất của giun, những loại phân này chì cần hòa với nước lã sột sệt dạng bùn đặc là cho giun ăn ngay; còn lại phân gà, phân lợn, phân vịt, cần phải ủ cho hoai trước khi cho ăn. Thức ăn là chất thải hữu cơ nên ở dạng đang phân hủy, không nên có hàm lượng muối và amoniac quá cao; chủng loại tương đối đa dạng nhưng thích hợp nhất là những chất 32
Đồ án tốt nghiệp liệu có tỷ lệ C/N vào khoảng 10:1 như phân gia súc, hấp dẫn giun hơn là các loại phân khô hoặc đã qua giai đoạn ủ. Có thể chế biến thức ăn giun gồm rơm rạ, bã mía, mùn cưa 50 %; lá xanh, rau các loại, vỏ chuối 20 % và phân gia súc, gia cầm 30 %. Trong đó phân trâu bò là tốt nhất. Cứ 1 kg giun giống (khoảng 5000 con) tiêu thụ mỗi ngày 1-2 kg phân ủ, mỗi tháng 100m2 ăn hết 4500 - 5000kg phân ủ. Trộn đều các loại nguyên liệu theo tỷ lệ 70 % nước, 30 % phân rác (cất nguyên liệu rơm rạ ) đem ủ như ủ phân đống ngoài trát bùn chặt kín, nhiệt độ tăng cao, cho đến 3 - 4 tuần lễ. Khi nhiệt độ hạ xuống bằng nhiệt độ môi trường thì cho giun ăn. 1.8.5 Sự sinh sản và phát triển Giun quế sinh sản rất nhanh trong điều kiện khí hậu nhiệt đới tương đối ổn định và có độ ẩm cao như điều kiện của khu vực phía Nam. Theo nhiều tài liệu, từ một cặp ban đầu trong điều kiện sống thích hợp có thể tạo ra từ 1.000 –1.500 cá thể trong một năm. Giun quế là sinh vật lưỡng tính, chúng có đai và các lỗ sinh dục nằm ở phía đầu của cơ thể, có thể giao phối chéo với nhau để hình thành kén ở mỗi con, kén được hình thành ở đai sinh dục, trong mỗi kén mang từ 1 – 20 trứng, kén giun di chuyển dần về phía đầu và hơi ra đất. Kén áo hình dạng thon dài, hai đẩu túm nhọn lại gần giống như hạt bông cỏ, ban đầu có màu trắng đục, sau chuyển sanh xanh nhạt rồi vàng nhạt. Mỗi kén có thể nở từ 2 – 10 con. Khi mới nở, con nhỏ như đầu kim có màu trắng, dài khoảng 2 – 3mm, sau 5 – 7 ngày cơ thể chúng sẽ chuyển dần sang màu đỏ và bắt đầu xuất hiện một vằn đỏ thẫm trên lưng. Khoảng từ 15 –30 ngày sau, chúng trưởng thành và bắt đầu xuất hiện đai sinh dục (theo Arellano, 1997); từ lúc này chúng bắt đầu có khả năng bắt cặp và sinh sản. Con trưởng thành khỏe mạnh có màu mận chín và có sắc ánh kim trên cơ thể. 33
Đồ án tốt nghiệp 1.9Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 1.9.1Nghiên cứu ngoài nước Nghề nuôi giun (giun đất, giun quế ) đã hình thành từ hàng trăm năm nay. Do lợi ích của giun đất nên nhiều nước đã quan tâm nuôi và sử dụng giun, chọn lọc và lai tạo một số giống giun có năng suất và chất lượng cao, chủ yếu là giun Quế. Mỹ đã có lịch sử nuôi và sử dụng giun từ hơn 80 năm nay. Năm 1980, ở Mỹ đã có hơn 90.000 trang trại nuôi giun. Ở Manila (Philipin) có hơn 50.000 hộ nuôi giun. Trung Quốc bắt đầu nuôi giun từ cuối thập kỉ 70. Giun quế là một trong những giống trùn đã được thuần háo, nhập nội và đưa vào nuôi công nghiệp với các quy mô vừa và nhỏ. Đây là loài trùn mắn đẻ, xuất hiện rải rác ở vùng nhiệt đới, dễ bắt bằng tay, vì vậy rất dễ thu hoạch. Chúng được sử dụng rộng rãi trong việc chuyển hóa chất thảm ở Philippines, Australia và một số nước khác (Gurrero, 1983; Edwards, 1995). Nghiên cứu về vai trò của giun trong hệ sinh thái: Tracey (1951) đã chứng minh sự hiện diện của các enzyne cellulaz và kitinaz phân hủy cellulose và kitin. Mitchell và cộng tác viên (1977), Hamil, Hanotiaux nghiên cứu khả năng mùn hóa chất hữu cơ của giun đất. Barley, Jenning (1959) nghiên cứu phân giun và nhận thấy phân có lượng nitơ hữu dụng cho cây trồng tăng cao hơn. Jacobson (1944), Graaf (1971) phân giun tăng nguyên tố trao đổi Ca, Mg, P, K 1.9.2 Nghiên cứu trong nước NGHIÊN CỨU 1:Mô hình “Thùng rác sinh học” ra đời đã mang lại kết quả khả quan giúp nông dân Bình Thuận xử lý hiệu quả rác thải từ cây thanh long. Thùng rác sinh học sử dụng giun quế để xử lý rác thanh long của ba sinh viên năm cuối Đào Y Kha, Cao Đăng Khoa, Tôn Thất Phu Trí (ĐH Kiến trúc TP.HCM). Sau đó được người dân ứng dụng tại Bình Thuận 34
Đồ án tốt nghiệp Hình 1.3 Mô hình nuôi giun quế của thùng rác sinh học Sau đó được người dâ ở Bình Thuận áp dụng và cải tạo lại: Thùng rác này làm bằng gỗ, diện tích khoảng 1 m2, cao 0,5 m, bao gồm hai khay xếp chồng lên nhau và được liên kết cố định bởi hệ thống khung bên ngoài. Bên dưới mỗi khay đều có một lớp lưới kẽm đan vuông để nuôi giun quế, mỗi thùng chứa khoảng 20 kg giun quế. Mỗi thùng có khả năng chứa được khoảng 200 kg rác tươi và có thể giải quyết được khối lượng rác của 40 trụ thanh long mỗi năm. NGHIÊN CỨU 2: Công ty Nguyễn Thanh Hải đã thực hiện một mô hình sử dụng SENVI để ủ cành, nhánh cây thanh long được tỉa bỏ sau thu hoạch và các cành thanh long bị bịnh phải tỉa bỏ.  SENVI là một chế phẩm không mùi, không hóa chất do công ty Nguyễn Thanh Hải chế tạo.  SENVI được dùng để phân hủy chất hữu cơ, khử mùi hữu cơ. Sản phẩm được ứng dụng trong ủ xác bã thực vật, phụ phẩm nông nghiệp, chất thải động vật, phân chuồng giúp cho bà con nông dân tận dụng được các chất thải trong sản xuất nông nghiệp của mình, góp phần rất lớn vào việc cải tạo đất bằng phân hữu cơ, giảm thiểu tác hại của các chất thải gây ô nhiễm môi trường. Các bước thực hiện: 35
Đồ án tốt nghiệp  Khối lượng đưa vào ủ là: 20 kg cành nhánh tươi.  Quy cách: cành thanh long được chặt thành đoạn từ: 5cm – 20cm  Quy trình xử lý: cành sau khi chặt thành đoạn được phun vừa đủ ướt chế phẩm SENVI. Sau đó cho tất cả vào thùng chứa(có đục lỗ cho thoát nước) và đậy kín.  Lô đối chứng không phun chế phẩm, cành nhánh thanh long cũng được chặt đoạn 20cm.  Ngày bắt đầu xử lý: 15 / 10/ 2014. Ngày đảo trộn: 25/10/2014  Sau khi đã ủ được 20 ngày – ngày 4/11/2014 được dỡ ra. Hình 1.3 Kết quả sau ủ của công ty Nhận xét :  Ngày thứ 10 sau ủ: có sự phân hủy tốt, chất ủ trở màu từ xanh chuyển sang màu vàng sẫm, có một ít nước thải ra nhưng không đáng kể. Có sự xuất hiện của các nấm tơ màu trắng. Nếu xới đảo trộn mạnh thì sẽ có mùi hôi nhẹ.  Ngày thứ 20, thể tích khối ủ giảm rất nhiều, giảm khoảng 70 – 80%. Sản phẩm có màu vàng nâu sẫm, phân hủy tốt. Riêng lõi hóa gỗ của cành thanh long thì chỉ vỡ chưa có hiện tượng mủn. 36
Đồ án tốt nghiệp  Lô đối chứng: sản phẩm chuyển màu từ xanh sang vàng, có hiện tượng bị thúi úng từ ngày thứ 7–15. Ngày thứ 20, sản phẩm có màu vàng, giữ nguyên hình dạng ban đầu hiện tượng phân hủy diễn ra rất chậm.  Sau khi phơi 2 ngày nắng, sản phẩm có màu đẹp, không mùi có thể sử dụng. 1.10 Các thông số vận hành Để phát triển một chương trình giám sát sản xuất compost hiệu quả, cần phải xác định và đánh giá các thông số vận hành thích hợp, các mối quan hệ cuả chúng lên quá trình sản xuất compost. Dựa trên những kiến thức chuyên môn sâu sắc về trình tự của các tình huống diễn ra trong suốt quá trình sản xuất compost trong điều kiện tất cả các điều kiện đều được thỏa mãn, các thông tin về thông số vận hành và mối quan hệ của chúng có thể được xác định. Trong quá trình sản xuất compost, có một số điểm được xem là đại lượng giúp giám sát hoạt động của hệ thống sản xuất compost. Ba điểm đáng chú ý đó là:  Sự thay đổi nhiệt độ:( tăng hay giảm ) Dưới những điều kiện thuận lợi, giai đoạn này sẽ được kế tiếp bởi giai đoạn gia tăng nhiệt độ gần như theo cấp số mũ tới nhiệt độ 60oC đến 70oC. Sự gia tăng nhiệt độ rất cao là kết quả phân huỷ những thành phần dễ phân hủy trong chât thải ( đường, tinh bột, một số protêin đơn giản)[1].  Sự biến đổi các tính chất vật lý: Mùi, hình thức, cấu trúc, kích cở hạt.  Sự phân huỷ các chất rắn dễ bay hơi. Mức độ và tốc độ phân hủy chất rắn dể bay hơi là những thông số vận hành chủ yếu. Thay đổi những thông số này sẽ khiến phân hủy chất dể bay hơi, biến đổi cấu trúc phân tử và gia tăng độ ổn định. Một trong những nguyên nhân quan trọng gây ra sự thay đổi này là sự phân hủy những cơ chất rắn dể bay hơi ( nghĩa là chất hữu cơ), oxy hóa sinh học chúng, tạo ra sản phẩm là CO2. Bởi vì quá trình sản xuất compost là một quá trình phân hủy sinh học có kiểm soát, trong quá trình đó những chất phức tạp được phân hủy thành những chất đơn giản hơn, những cấu trúc phân 37
Đồ án tốt nghiệp tử phức tạp được thay thế bằng những cấu trúc phân tử đơn giản hơn. Những phân tử 1 phần hay hoàn toàn bền vững có khuynh hướng không thay đổi[1]. 1.11 Đánh giá chất lượng phân hữu cơ vi sinh Chất lượng phân hữu cơ vi sinh được đánh giá dựa trên 4 yếu tố sau :  Mức độ lẫn tạp chất (thủy tinh, plastic, đá, kim loại nặng, chất thải hóa học, thuốc trừ sâu )  Nồng độ các chất dinh dưỡng (dinh dưỡng đa lượng N, P, K; dinh dưỡng trung lượng Ca, Mg, S; dinh dưỡng vi lượng: Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Bo )  Mật độ vi sinh vật gây bệnh (thấp ở mức không ảnh hưởng có hại tới cây trồng).  Độ ổn định (độ chín, hoai) và hàm lượng chất hữu cơ. 38
Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.1 Tiêu chuẩn ngành 10 TCVN 562 – 2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt do Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn ban hành Tên chỉ tiêu Đơn vị tính Mức Hiệu quả đối với cây trồng Tốt Độ chín (hoai) cần thiết Tốt Đường kính hạt không lớn hơn mm 4 – 5 Độ ẩm không lớn hơn % 35 PH 6,0 – 8,0 Mật độ vi sinh vật hữu hiệu (đã được tuyển chọn) CFU/g mẫu 106 không nhỏ hơn Hàm lượng cacbon tổng số không nhỏ hơn % 13 Hàm lượng nitơ tổng số không nhỏ hơn % 2,5 Hàm lượng lân hữu hiệu không nhỏ hơn % 2,5 Hàm lượng kali hữu hiệu không nhỏ hơn % 1,5 Mật độ samonella trong 25 g mẫu CFU 0 Hàm lượng chì (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 250 Hàm lượng cadimi (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 2,5 Hàm lượng crom (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 200 Hàm lượng đồng (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 200 Hàm lượng niken (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 100 Hàm lượng kẽm (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 750 Hàm lượng thủy ngân (khối lượng khô) không lớn hơn Mg/kg 2 Thời gian bảo quản không ít hơn Tháng 6 (Nguồn: Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn, 2002) Phân hữu cơ vi sinh đem lại nhiều lợi ích cho con người, song vẫn còn khá nhiều hạn chế trong quá trình ủ phân compost cũng như sử dụng nó: 39
Đồ án tốt nghiệp Lợi ích: - Là phương án được lựa chọn để bảo tồn nguồn nước và năng lượng. - Kéo dài tuổi thọ cho các bãi chôn lấp. - Ổn định chất thải: Các phản ứng sinh học xảy ra trong quá trình chế biến Compost sẽ chuyển hóa các chất hữu cơ dễ thối rữa sang dạng ổn định, chủ yếu là các chất vô cơ ít gây ô nhiễm môi trường khi thải ra đất hoặc nước. - Làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh: Nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học có thể đạt khoảng 60 0C, đủ để làm mất hoạt tính của vi khuẩn gây bệnh, virus và trứng giun sán nếu như nhiệt độ này được duy trì ít nhất một ngày. - Thu hồi dinh dưỡng và cải tạo đất: Các chất dinh dưỡng (N, P, K) có trong chất thải thường ở dạng hữu cơ phức tạp, cây trồng khó hấp thụ. Sau quá trình làm phân Compost, các chất này được chuyển hóa thành 3- 3- các chất vô cơ như NO và PO4 thích hợp cho cây trồng. - Làm khô bùn : Phân người, phân động vật và bùn chứa khoảng 80 – 95 % nước, do đó chi phí thu gom vận chuyển và thải bỏ cao. Làm khô bùn trong quá trình ủ phân Compost là phương pháp lợi dụng nhiệt của chất thải sinh ra từ quá trình phân hủy sinh học làm bay hơi nước chứa trong bùn. - Tăng khả năng kháng bệnh cho cây trồng: Trong đất bón phân vi sinh với hàm lượng dinh dưỡng cao, dễ hấp thụ và chủng loại vi sinh vật đa dạng không những làm tăng năng suất cây trồng mà còn giảm thiểu bệnh cho cây trồng hơn so với các loại phân hóa học khác. Hạn chế: - Hàm lượng chất dinh dưỡng trong Compost không thoả mãn yêu cầu. - Do đặc tính của chất thải hữu cơ có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào thời gian, khí hậu và phương pháp chế biến phân, dẫn đến tính chất của 40
Đồ án tốt nghiệp sản phẩm cũng khác nhau. Bản chất của vật liệu làm Compost thường làm cho sự phân bố nhiệt độ trong khối phân không đồng đều, do đó khả năng làm mất hoạt tính của vi sinh vật gây bệnh trong sản phẩm Compost cũng không hoàn toàn. - Quá trình sản xuất Compost tạo mùi khó chịu nếu không thực hiện quy trình chế biến đúng cách. - Hầu hết các nhà nông vẫn thích sử dụng phân hóa học vì không quá đắt tiền, dễ sử dụng và tăng năng suất cây trồng một cách rõ ràng. 41
Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Các nguyên vật liệu - Thùng xốp (38.5cm x 28.5cmx 31cm): 12 thùng - Cân (5kg): 1 cái - Hoa thanh long: 24 kg - Cành thanh long: 24kg - Trùn quế + đất: 12 kg - Chế phẩm EMUNIV(200g) 1 gói - Bình pha chế phẩm: 1 cái - Bình phun nước: 1 cái - Kéo: 1 cái - Lưới ( loại 1 m2/ tấm): 12 tấm - Bút đo pH: 1 cái - Nhiệt kế: 1 cái - Bạc che, Nước Chế phẩm EMUNIV là sản phẩm của công ty Cổ phần Vi sinh ứng dụng . - Địa chỉ P111/D6 - Trung Tự, Quận Đống Đa, Hà Nội - Tell/Fax: 04 35736159 - Email:Info@emuniv.com - Website: www.emuniv.com Trùn quế sử dụng : trùn quế Củ Chi - Địa chỉ: số 1A, hẻm 29, đường Trần Tử Bình, ấp Tân Định, xã Tân Thông Hội, huyện Củ Chi, TP HCM - Chi nhánh: 519/41, Kinh Dương Vương, phường An Lạc, Quận Bình Tân, TP HCM. (Kế ủy ban quận Bình Tân) - Email: info@tqcc.org - Điện thoại: (Liên hệ từ 8h30 sáng – 6h chiều, từ thứ 2 – thứ 7) - 08 6684 1057 (Tư vấn),0932 655 047 42
Đồ án tốt nghiệp 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu: Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát thực địa Phân tích sơ bộ thành phần phế phẩm cây thanh long (hoa và cành) Bố trí thí MH MH MH MH nghiệm Đối chứng Chế phẩm Giun quế Kết hợp Quan sát, ghi nhận kết quả Ghi nhận kết - Các yếu tố ảnh hưởng: Nhiệt độ, Độ ẩm, pH,độ sụt lún. quả phân tích Phân tích các chỉ tiêu - Các yếu tố dinh dưỡng: C, N, P, K Xử lí số liệu bằng - Trồng thử nghiệm trên cây excel và phân tích ngắn ngày bằng ANOVA Trồng thử nghiệm So sánh các MH với MH đối Đánh giá các chỉ chứng và giữa các MH với tiêu phân tích nhau Lựa chọn mô hình Đưa ra được mô hình tốt nhất Đề xuất được qui trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh Hình 2.1 Sơ đồ thực hiện 43
Đồ án tốt nghiệp 2.2.2 Phương pháp tổng hợp và biên hội tài liệu Thu thập tài liệu số liệu có chọn lọc, phân tích và tổng hợp các tài liệu, tư liệu, thông tin liên quan đến hoa và cành thanh long. Xem xét và tìm hiểu các nghiên cứu đã được dùng để xử lí phế phẩm (cành và hoa thanh long). Hiện trạng tình hình cành và hoa tại địa phương. 2.2.3 Phương pháp khảo sát thực địa Chụp hình về hiện trạng ở vườn thanh long điển hình tại huyện Châu thành tỉnh Long An Hình 2.2 Cành và hoa được bỏ ngay tại vườn Ghi chép sơ bộ về ý kiến của các hộ trồng thanh long tại Huyện Châu Thành, Tỉnh Long An về tình hình xử lí và sử dụng phế phẩm (cành và hoa). 2.2.4 Phương pháp điều tra xã hội học Khảo sát những hộ có diện tích trồng thanh long:  Thanh long trồng phải lớn hơn 1 năm: vì ở đây cây thanh long sau khi trồng hơn 1 năm thì lượng phế phẩm thải nhiều và đánh giá đúng được hiện trạng cành và hoa thanh long.  Sau khi khảo sát những gia đình có diện tích trồng thanh long hơn 1 năm chọn khảo sát ngẫu nhiên 100 hộ gia đình ở 4 xã An Lục Long, Thanh Phú Long, Long Trì, Dương Xuân Hội. 44
Đồ án tốt nghiệp Mỗi xã khảo sát 25 hộ gia đình và ghi nhận kết quả. 2.2.5 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu Phương pháp lấy mẫu: Số lượng mẫu cần lấy: 12 kg hoa, 12kg cành sau khi lặt bỏ. Địa điểm và vị trí lấy mẫu: chọn tại vườn thanh long ông ở tại địa phương. Tần suất lấy mẫu: lấy mẫu hoa thanh long và cành thanh long ngẫu nhiên, sau đó gom đóng lại. Phương pháp lấy mẫu trong quá trình ủ đem đi đo các chỉ tiêu. Phương pháp bảo quản mẫu đem đo. 2.2.6 Phương pháp so sánh đánh giá để chọn chế phẩm sinh học và trùn quế  Sử dụng chế phẩm EMUVI vì có thành phần tính chất phù hợp cho quá trình xử lý phế phẩm từ cây thanh long vì có khả năng xử lý phần cellulose và ligin tốt. Giá thành hợp lí.  Sử dụng giun quế Củ Chi vì thuận tiện mua và trùn có nguồn gốc rõ ràng và uy tính chất lượng. 2.2.7 Phương pháp thực nghiệm khoa học Để chuẩn bị thực hiện mô hình thí nghiệm trong đồ án “ Xây dựng qui trình ủ phân compost từ phế phẩm cây thanh long ở huyện Châu Thành, tỉnh Long An”. Qua đó đánh giá và so sánh các mô hình để xác định qui trình phù hợp nhất để xử lí lượng phế phẩm từ cây thanh long nên các bước cần thực hiện như sau: 2.2.7.1Chuẩn bị  Các dụng cụ cần thiết phải chuẩn bị đầy đủ.  Các tấm lưới lót được cắt đủ cho các thùng mô hình.  Nắp thùng được ghi lại cẩn thận ngày ủ và tên. Các thùng xốp được đục lỗ ở trên thành dùng để tạo điều kiện cho không khí và ra và dưới đáy đục lỗ để thu nước thải từ cành và hoa thanh long thải ra trong quá trình ủ. 45
Đồ án tốt nghiệp A B Hình 2.3 Thùng xốp được đục lỗ(A) và lót lưới(B) Các tấm lưới được đặt vào trong thùng. Mục đích dùng để tạo thông thoáng phía dưới đáy thùng khi ủ và dễ dàng thuận tiện lấy phân sau khi ủ ra. Cành và nhánh thanh long được cắt nhỏ từ 1- 2 cm sau đó chia thành từng phần nhỏ mô hình. A B Hình 2.4 Cành, hoa được cắt nhỏ và chia thành các phần nhỏ 46
Đồ án tốt nghiệp 2.2.7.2 Tiến hành Hoa và cành thanh long sẽ được làm 3 mô hình thử nghiệm và một mẫu đối chứng: ĐỐI CHỨNG CHẾ PHẨM Hoa và cành thanh long GIUN QUẾ GIUN + CHẾ PHẨM Hình 2.5 Các mô hình dùng để xử lý cành và hoa thanh long  Mô hình sử dụng chế phẩm EMUNIV Chuẩn bị thùng xốp: ghi tên, ngày thực hiện, có lót lưới sẵn. Thùng có khối lượng: 2kg cành, 2 kg hoa đã được cắt nhỏ Chế phẩm EMUNIV 100g + 2 lít nước cho vào thau khuấy tan đều, che đậy tránh ánh sáng bụi bẩn bay vào. Cách tưới dung dịch như sau: cho hoa và cành trộn đều sau đó phun dung dịch đã pha lên và trộn đều lại cho dung dịch thấm đều lên cành và hoa Sau đó cho vào thùng xốp đã chuẩn bị sẵn và đậy nắp lại  Mô hình xử lí bằng giun quế Chuẩn bị thùng xốp: ghi tên, ngày thực hiện, có lót lưới sẵn. Một thùng có khối lượng: 2kg cành, 2 kg hoa đã được cắt nhỏ Hoa và cành thanh long sau khi cân trộn đều sau đó cho hết vào thùng và cho 2kg giun và sinh khối giun lên trên. 47
Đồ án tốt nghiệp Sau đó cho vào thùng xốp đã chuẩn bị sẵn và đậy nắp lại.  Mô hình kết hợp chế phẩm và giun quế Chuẩn bị thùng xốp: ghi tên, ngày thực hiện, có lót lưới sẵn. Một thùng có khối lượng: 2kg cành, 2 kg hoa đã được cắt nhỏ. Cành và hoa thanh long sau khi đã được trộn với chế phẩm với tỉ lệ như mô hình chế phẩm thì cho vào thùng xốp sau đó cho 2kg giun và sinh khối lên trên. Sau đó cho vào thùng xốp đã chuẩn bị sẵn và đậy nắp lại  Mô hình đối chứng Mô hình đối chứng cũng chuẩn bị thùng xốp: ghi tên, ngày thực hiện, có lót lưới sẵn. Một thùng có khối lượng: 2kg cành, 2 kg hoa đã được cắt nhỏ. Sau đó trộn đều hoa và cành và cho vào thùng đã chuẩn bị và đậy nắp lại Đối với mô hình có giun quế cần được phun nước để tạo điều kiện cho giun tránh A B Hình 2.6 Các mô hình bắt đầu làm( A ) và sau khi bố trí xong( B )  Mỗi mô hình trên được thực hiện lặp lại 2 lần thử nghiệm để có được kết quả chính xác. 2.2.8 Phương pháp bố trí thí nghiệm  Ta đặt tên cho các mô hình: - I1, I2, I3: Lần lượt là mô hình đối chứng 1, mô hình đối chứng 2, mô hình đối chứng 3. 48
Đồ án tốt nghiệp - II2, II2, II3: Lần lượt là mô hình chế phẩm 1, mô hình chế phẩm 2, mô hình chế phẩm 3. - III1, III2, III3: lần lượt là mô hình giun quế 1, mô hình giun quế 2, mô hình giun quế 3. - IV1, IV2, IV3: lần lượt là mô hình kết hợp giun quế và chế phẩm 1, mô hình kết hợp giun quế và chế phẩm 2, mô hình giun quế và chế phẩm 3.  Đánh số thứ tự cúa các mô hình: Bảng 2.1 Đánh số thứ tự vào các mô hình Mô hình Số thứ tự I1 1 I2 2 I3 3 II1 4 II2 5 II3 6 III1 7 III2 8 III3 9 IV1 10 IV2 11 IV3 12  Sau đó ghi và dán lên các thùng xốp  Tiến hành bố trí các mô hình thí nghiệm theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 mô hình với 2 lần lặp lại: - Chọn kiểu bố trí ngang 4 ô và dọc 3 ô dọc. - Làm 12 lá thăm đánh số từ 1 đến 12, sau đó xếp và trộn đều lên. - Bắt ngẫu nhiên và bố trí các mô hình theo hàng ngang từ trái sang phải, từ trên xuống dưới. 49
Đồ án tốt nghiệp Bảng 2.2 Bố trí các mô hình theo ngẫu nhiên 2 10 6 1 4 3 12 8 9 11 5 7 2.2.9 Phương pháp theo dõi, kiểm soát thí nghiệm và ghi nhận kết quả Trong thời gian tiến hành thí nghiệm trên các mô hình, các mô hình được cung cấp môi trường như nhau về nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng. Đối với các mô hình có giun quế cần được kiểm soát về nhiệt độ và độ ẩm Nhiệt độ và độ ẩm được theo dõi hằng ngày, riêng chỉ tiêu về nhiệt độ, nếu nhiệt độ tăng cao quá 30 0C sẽ tiến hành phun thêm nước để giảm nhiệt độ xuống tránh giun bò ra khỏi thùng xốp Còn khi nhiệt độ xuống thấp phải tiến hành che chắn kỹ để giữ ẩm cho giun Các chỉ tiêu về cacbon, nitơ, chất hữu cơ được lấy mẫu từ ngày thứ 3 trở đi và chỉ tiêu K, P được lấy mẫu vào ngày cuối cùng. Quan sát các thay đổi trong khi ủ phân của các mô hình đối chứng, chế phẩm, giun quế, chế phẩm + giun Ghi nhận kết quả thí nghiệm:  Độ sụt lún: đo, theo dõi 3 ngày đo 1 lần chiều cao của lớp ủ giảm  pH: đo, theo dõi từng ngày của các mô hình  Nhiệt độ: theo dõi theo từng ngày ủ đối với các mô hình  Độ ẩm: theo dõi và 3 ngày đo một lần 2.2.10 Phương pháp phân tích mẫu  Các chỉ tiêu theo dõi trong suốt quá trình ủ: nhiệt độ, độ ẩm, pH, độ sụt lún.  Các mẫu được lấy từ các mô hình thử nghiệm được lấy đo các chỉ tiêu: CHC, Cacbon, Nito, Photpho, Kali 50
Đồ án tốt nghiệp Bảng 2.3 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu STT Chỉ tiêu Phương pháp phân tích Địa điểm 1 Nhiệt độ Nhiệt kế Phường An Phú Đông , Quận 12 2 Độ ẩm Đo bằng máy đo HTC - 02 Phường An Phú Đông , Quận 12 3 pH Đo bằng bút đo pH Phường An Phú Đông , Quận 12 4 CHC Nhiệt phân Phòng thí nghiệm ngành môi trường, Trường đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh 5 C Nhiệt phân Phòng thí nghiệm ngành môi trường, Trường đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh 6 N TCVN 8557:2010 Viện nghiên cứu CNSH – MT, Đại học Nông Lâm TP.HCM 7 P TCVN 8563:2010 Viện nghiên cứu CNSH – MT, Đại học Nông Lâm TP.HCM 8 K TCVN 8562:2010 Viện nghiên cứu CNSH – MT, Đại học Nông Lâm TP.HCM 2.2.11 Phương pháp đánh giá Nhận xét, đánh giá kết quả sau quá trình ủ phân compost của các mô hình. Để xem xét các thông số có phù hợp với quá trình ủ hay không. So sánh với các nghiên cứu trước để đánh giá được các mô hình. 2.2.12 Phương pháp trồng thử nghiệm Sau khi ủ phâm compost ta sẽ trồng thử nghiệm đối với cây ngắn ngày. Cây ngắn ngày ở đây sẽ dụng trên cây rau muống. Theo dõi quá trình phát triển cây rau muống, lượng hạt nẩy mầm. 2.2.13 Phương pháp phân tích và đánh giá Dựa và kết quả đánh giá và kết quả trồng thử nghiệm trên cây rau muống ta sẽ kết luận được mô hình có giá trị dinh dưỡng cao và sau đó đề xuất mô hình thực tế. 51
Đồ án tốt nghiệp 2.2.14 Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu  Phân tích đánh giá các số liệu có sẵn, các số liệu thu thập được. Tổng hợp các số liệu đó để đưa ra các nhận xét, đánh giá một cách đầy đủ, chính xác.  Các số liệu trong quá trình theo dõi và phân tích được ghi chép lại từng ngày và xử lý bằng bằng phần mềm EXCEL.  Phân tích ANOVA bằng phần mềm stargraphics 15.1 dùng để kiểm định giả thuyết trung bình bằng nhau của các nhóm mẫu với khả năng phạm sai lầm chỉ là 5 %. Một số giả định khi phân tích ANOVA: Các nhóm so sánh phải độc lập và được chọn một cách ngẫu nhiên. Các nhóm so sánh phải có phân phối chuẩn hoặc cỡ mẫu phải đủ lớn để được xem là tiệm cận của phân phối chuẩn. Phương sai của các nhóm so sánh phải đồng nhất. Nhận xét kết quả chạy phân tích ANOVA: Nếu P – Value ≤ 0.05: đủ điều kiện để khẳng định có sự khác biệt giữa các nhóm đối với biến phụ thuộc. Nếu P – Value > 0.05: chưa đủ điều kiện để khẳng định có sự khác biệt giữa các nhóm đối với biến phụ thuộc. Khi có sự khác biệt thì có thể phân tích sâu hơn để tìm ra sự khác biệt như thế nào giữa các nhóm quan sát bằng các kiểm định Tukey, LSD, Bonferroni, Duncan. Kiểm định sâu anova gọi là kiểm định Post – Hoc. 52
Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả khảo sát Sau quá trình khảo sát thực tế tại địa phương được kết quả: Bảng 3.1 Kết quả khảo sát Xã An Lục 25 hộ gia đình Tái sử dụng: 3 hộ Long Không tái sử dụng: 22 hộ Xã Dương 25 hộ gia đình Tái sử dụng: 3 hộ Xuân Hội Không tái sử dụng: 22 hộ Xã Thanh Phú 25 hộ gia đình Tái sử dụng: 2 Long Không tái sử dụng: 23 hộ Xã Long Trì 25 hộ gia đình Tái sử dụng: 0 hộ Không tái sử dụng: 25 hộ Bảng 3.2 Kết quả theo tỷ lệ Kết quả Số hộ Tỷ lệ Tái sử dụng 8/100 8% Không tái sử dụng 92/100 92% Nhận xét: Sau khi khảo sát tại 4 xã thì thấy được phần lớn người trồng thanh long tại Huyện Châu Thành, tỉnh Long An không sử dụng cành và hoa sau khi thải bỏ. Người ta bỏ hoa và cành trực tiếp tại vườn hoặc thu gom chờ khô đốt bỏ. Một phần ít hộ gia đình ở đây có chăn nuôi bò, dê nên người ta sử dụng lại. Khi phân hủy cành và hoa có mùi hôi khó chịu. Nguồn thải bỏ tại vườn gây ô nhiễm nguồn nước tưới, ô nhiễm đất trồng và dễ trở thành nơi để các vi sinh vật phát triển và gây bệnh hại cho cây thanh long. 53
Đồ án tốt nghiệp 3.2 Khảo sát khả năng xử lí phế phẩm cây thanh long ở các mô hình thí nghiệm Với các thông số của cành và hoa thanh long lúc đem ủ: - Nhiệt độ: 30oC - Độ ẩm: 60.6 (%) - pH: 7.03 - Hàm lượng CHC: 97.57 (%) - Hàm lượng C: 54.2 (%) - Hàm lượng N: 1.95(%)  Kết quả của quá trình khảo sát các MH: 3.2.1 Độ sụt lún Để xác định độ sụt lún của mô hình ủ, định kỳ 3 ngày đo mức sụt giảm chiều cao của phần phế phẩm thanh long ủ trong thùng. Từ đó tính được độ sụt lún của các thùng ủ. Trong thời gian 25 ngày ủ thì độ sụt lung được thể hiện như sau : Kết quả trung bình Bảng 3.3 Giá trị trung bình của các mô hình Ngày Đối chứng Chế Phẩm Giun Chế phẩm + giun 1 100.0 ± 0 100.0 ± 0 100.0 ± 0 100.0 ± 0 3 96.2 ± 0.1 93.9 ± 0.1 96.4 ± 0.1 93.1 ± 0.5 6 87.3 ±0.2 81.0 ± 0.4 89.7 ± 0.2 84.3 ± 0.3 9 81.9 ± 0.7 73.3 ± 0.3 81.6 ± 0.3 74.8 ± 0.3 12 72.7± 0.2 60.7 ± 0.2 66.6 ± 0.1 58.6 ± 0.6 15 65.7 ± 0.3 53.7 ± 0.3 59.2 ± 0.3 47.6 ± 0.5 18 62.2 ± 0.4 45.9 ± 0.3 53.7 ± 0.5 42.7 ± 03 21 57.7 ± 0.4 42.3 ± 0.1 49.9 ± 0.4 38.4 ± 0.2 24 52.8 ± 0.7 40.4 ± 0.3 44.5 ± 1 37.1 ± 0.1 54
Đồ án tốt nghiệp Độ sụt lún (%) 110,0 Đối chứng 100,0 Chế Phẩm 90,0 Giun 80,0 Chế phẩm + giun 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 Ngày 20,0 1 3 6 9 12 15 18 21 24 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn độ sụt giảm thể tích Nhận xét: Nhìn vào Bảng 3.3 và Hình 3.1 trong những ngày đầu do VSV thích nghi nên độ sụt giảm thể tích thấp. Từ ngày thứ 3 trở đi thể tích sụt giảm bắt đầu sụt giảm nhiều vì trong thời gian này VSV hoạt động mạnh và tăng chậm lại từ ngày 12 và bắt đầu ổn định từ ngày 25 cho đến khi kết thúc quá trình ủ ở cả 2 mô hình. Tuy nhiên, trong những ngày đầu ở cả 4 mô hình có độ sụt giảm thể tích cách biệt nhau. Ngày thứ 3 thì MH có sử dụng chế phẩm và MH chế phẩm + giun thể tích sụt giảm gần như nhau. Vì vi sinh vật bắt đầu hoạt động và cành và hoa được phân hủy nhanh. Đến ngày thứ 9 vi sinh vật bắt đầu giảm hoạt động nhiệt độ giảm xuống giun bắt đầu xử lý nên mô hình giun + chế phẩm bắt đầu giảm nhanh hơn các MH còn lại. Đến ngày thứ 24 thì độ sụt lún của các MH: đối chứng (52.8%), giun (44.5%), chế phẩm (40.4%), chế phẩm + giun (37.1%). Cho thấy được MH chế phẩm+giun xử lý hoa và cành thanh long nhanh hơn và hiệu quả hơn các mô hình còn lại. 55
Đồ án tốt nghiệp 3.2.2 Độ ẩm Kết quả trung bình Bảng 3.4 Độ ẩm trung bình của 3 mô hình Ngày Đối chứng Chế Phẩm Giun Chế phẩm + giun 1 60.6 ± 0.3 61.7 ± 0.4 60.9 ± 0.4 60.3 ± 0.3 3 61.6 ± 0.3 62.5± 0.6 61.8 ± 0.2 62.5 ± 0.5 6 66.6 ± 0.2 68.2 ± 0.1 66.7 ± 0.4 67.2 ± 0.3 9 71.8 ± 0.4 72.6 ± 0.5 68.8 ± 0.4 69.6 ± 0.7 12 66.0 ± 0.6 60.5 ± 1 68.3 ± 0.2 64.8 ± 0.6 15 58.6 ± 0.5 56.2 ± 0.6 67.0 ± 0.4 64.3 ± 0.6 18 55.0 ± 0.7 50.1 ± 0.8 66.3 ± 0.2 65.1 ± 0.3 21 50.6 ± 0.6 46.3 ± 0.6 65.4 ± 0.5 64.2 ± 0.1 24 48.1 ± 0.5 44.3 ± 0.4 64.9 ± 0.6 63.5 ± 0.2 Độ ẩm (%) 80,0 70,0 60,0 50,0 Đối chứng Chế Phẩm 40,0 Giun Chế phẩm + giun 30,0 Ngày 20,0 1 3 6 9 12 15 18 21 24 Hình 3.2 Đồ thị dao động độ ẩm trong các mô hình 56
Đồ án tốt nghiệp Nhận xét: Trong nhừng ngày đầu độ ẩm của các MH cao so với khoảng tối ưu và từ ngày 9 trở đi độ ẩm bắt đầu giảm dần. Độ ẩm cao do thành phần và tính chất của cành thanh long chưa lượng nước nhiều những ngày đầu hàm lượng nước thải ra từ cành và hoa rất nhiều. Trong quá trình ủ sau ngày 9, độ ẩm đã được kiểm tra và duy trì nằm trong khoảng tối ưu để VSV phát triển mạnh. Độ ẩm tối ưu cho VSV phát triển mạnh dao động trong khoảng 50 – 60 % các VSV đóng vai trò quyết định trong quá trình phân huỷ CTR. Nếu độ ẩm quá thấp ( 65% ) thí quá trình phân huỷ sẽ chậm lại. Độ ẩm của 2 mô hình đối chứng và chế phẩm thì từ ngày thứ 9 bắt đầu giảm và về mức độ ẩm tối ưu. Còn ở 2 mô hình có sử dụng giun quế thì độ ẩm được duy trì cao hơn từ 60 - 70% vì đó là điều kiện tối ưu cho giun phát triển. Theo nghiên cứu của Trần Tú Linh[11] về độ ẩm của giun để xử lý phân gà và [10] về trại giun giống HPT có uy tín về chất lượng thì độ ẩm duy trì phù hợp với giun tạo điều kiện cho giun phát triển. So với nghiên cứu của Đỗ Thanh Hải[23] thì độ ẩm của mô hình chế phẩm có độ ẩm thấp hơn và vẫn đạt tiêu chuẩn về độ ẩm của TCVN 562 -2002( >35%). Độ ẩm duy trì trong quá trình cho thấy giun vẫn phát triển tốt và kết hợp được với chế phẩm và qua trình xử lý cành và hoa thanh long diễn ra nhanh. 57
Đồ án tốt nghiệp 3.2.3 Độ pH Kết quả trung bình Bảng 3.5 Độ pH trung bình của các mô hình Ngày Đối chứng Chế Phẩm Giun Chế phẩm + giun 1 7.03 ± 0.06 6.87 ± 0.06 7.00 ± 0.06 6.93 ± 0.06 2 6.93 ± 0.06 6.77 ± 0.06 6.93 ± 0.06 6.80 ± 0.1 3 6.83 ± 0.06 6.67 ± 0.06 6.83 ± 0.06 6.70 ± 0.1 4 6.60 ± 0.1 6.30 ± 0.1 6.53 ± 0.15 6.23 ± 0.12 5 6.20 ± 0.1 6.07 ± 0.12 6.27 ± 0.15 6.00 ± 0.1 6 5.90 ± 0.1 5.57 ± 0.21 6.17 ± 0.1 5.50 ± 0.1 7 5.57 ± 0.06 5.27 ± 0.06 5.80 ± 0.06 5.23± 0.06 8 5.43 ± 0.06 5.23 ± 0.06 5.47 ± 0.12 5.17 ± 0.06 9 5.50 ± 0.1 5.43 ± 0.06 5.47 ± 0.06 5.47 ± 0.06 10 6.10 ± 0.1 5.90 ± 0.1 5.77 ± 0.15 5.93 ± 0.06 11 6.37 ± 0.06 6.33 ± 0.15 6.27 ± 0.1 6.20 ± 0.1 12 6.83 ± 0.06 6.73 ± 0.06 6.50 ± 0.1 6.70 ± 0.1 13 7.20 ± 0.06 7.10 ± 0.1 6.90 ± 0.1 7.00 ± 0.1 14 7.50 ± 0.1 7.37 ± 0.06 7.40 ± 0.1 7.37 ± 0.06 15 7.63 ± 0.06 7.53 ± 0.06 7.50 ± 0.1 7.37 ± 0.06 16 7.57 ± 0.06 7.53 ± 0.06 7.37 ± 0.06 7.47 ± 0.12 17 7.47 ± 0.06 7.57 ± 0.06 7.23 ± 0.06 7.33 ± 0.06 18 7.40 ± 0.1 7.47 ± 0.06 7.30 ± 0.1 7.23 ± 0.06 19 7.47 ± 0.12 7.27 ± 0.06 7.13 ± 0.15 7.03 ± 0.15 20 7.30 ± 0.1 7.23 ± 0.15 7.20 ± 0.1 7.20 ± 0.1 21 7.27 ± 0.06 7.10 ± 0.1 7.03 ± 0.12 7.00 ± 0.1 22 7.17 ± 0.06 7.07 ± 0.06 6.93 ± 0.06 6.87 ± 0.15 23 6.90 ± 0.06 7.03 ± 0.15 6.97 ± 0.1 6.87 ± 0.12 24 6.87 ± 0.1 6.83 ± 0.06 6.90 ± 0.06 6.77 ±0.12 25 6.83 ± 0.12 6.73 ±0.06 6.83 ± 0.06 6.70 ± 0.1 58
Đồ án tốt nghiệp pH 8,00 7,50 7,00 6,50 6,00 Đối chứng 5,50 Chế Phẩm 5,00 Giun Chế phẩm + giun 4,50 4,00 Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Hình 3.3 Đồ thị dao động pH trong các mô hình Nhận xét: Giá trị pH trung bình ở cả 4 mô hình đều nằm trong khoảng 5.5 – 8.5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phân rác. Nhìn vào Bảng 3.15 và Hình 3.3 ta thấy giá trị PH trung bình của cả 4 mô hình giảm nhanh trong 8 ngày đầu điều này chứng tỏ trong thời gian này VSV, nấm tiêu thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các acid hữu cơ. Trong giai đoạn đầu của quá trình ủ phân rác, các acid này bị tích tụ và kết quả làm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sư phân hủy lignin và cenlulose. Qua bảng số liệu 3.15 ta thấy rằng pH của 4 mô hình dao động trong khoảng từ 6.7 – 7.57 chứng tỏ pH nằm trong khoảng cho phép, thích hợp cho sự phát triển của các VSV. Sau ngày thứ 15 thì pH của các mô hình có sự dao động trong khoảng 7.63 – 6.7. Theo nghiên cứu của Đặng Thị Nhân[1],Trần Tú Linh[10] thì pH của mô hình đều nằm trong khoảng thuận lợi để cho quá trình compost diễn ra thuận lợi, đối với cả mô hình sử dụng chế phẩm và mô hình sử dụng giun quế. pH đều năm trong khoảng giá trị của giun và chế phẩm nên quá trình xử lý diễn ra thuận lợi. 59
Đồ án tốt nghiệp 3.2.4 Nhiệt độ Kết quả trung bình Bảng 3.6 Nhiệt độ trung bình của các mô hình Ngày Đối chứng Chế Phẩm Giun Chế phẩm + giun 1 32.3 ± 0.6 32.8 ± 0.6 32.3 ± 0.6 32.8 ± 0.6 2 33.0 ± 0.9 33.7 ± 0.8 32.8 ± 0.6 33.8 ± 0.6 3 34.7 ± 0.8 35.7 ± 0.8 33.7 ± 0.3 36.0 ± 0.5 4 36.7 ± 0.8 38.3 ± 0.6 35.7 ± 0.8 38.8 ± 0.8 5 39.0 ± 0.5 41.2 ± 0.8 38.5 ± 0.5 41.0 ± 0.9 6 42.0 ± 0.5 46.2 ± 0.6 41.0 ± 0.5 44.2 ± 0.3 7 46.7 ± 0.3 49.7 ± 0.8 44.2 ± 0.3 47.5 ± 0.5 8 50.7 ± 0.3 53.2 ± 0.3 45.8 ± 0.6 50.7 ± 0.3 9 49.2 ± 0.5 50.5 ± 0.5 48.0 ± 0.5 47.7 ± 0.3 10 47.5 ± 0.6 48.5 ± 0.5 44.3 ± 0.6 44.5 ± 0.5 11 45.3 ± 0.6 47.0 ± 0.5 42.5 ± 0.5 41.8 ± 0.6 12 43.7 ± 0.3 44.2 ± 0.8 40.7 ± 0.6 39.8 ± 0.3 13 42.3± 0.6 42.5 ± 0.5 37.7 ± 0.3 36.7 ± 0.5 14 38.8 ± 0.3 40.8 ± 0.3 35.3 ± 0.3 35.0 ± 0.3 15 36.8 ± 0.3 40.0 ± 0.5 33.7 ± 0.6 34.2 ± 0.3 16 35.8 ± 0.6 38.2 ± 0.3 32.7 ± 0.3 33.3 ± 0.3 17 35.2 ± 0.3 36.8 ± 0.3 32.2 ± 0.3 32.7 ± 0.3 18 34.3 ± 0.3 35.5 ± 0.5 31.8 ± 0.3 32.2 ± 0.3 19 32.7 ± 0.6 33.8 ± 0.8 31.3 ± 0.3 31.5 ± 0.5 20 32.2 ± 0.6 33.0 ± 0.5 30.0 ± 0.0 31.0 ± 0.5 21 31.8 ± 0.3 32.2 ± 0.3 29.5 ± 0.5 30.5 ± 0.5 22 31.3 ± 0.6 31.2 ± 0.3 28.8 ± 0.3 30.2 ± 0.3 23 30.3 ± 0.6 30.7 ± 0.3 29.3 ± 0.3 29.7 ± 0.3 24 30.7 ± 0.3 30.7 ± 0.6 29.0 ± 0 29.2 ± 0.3 25 30.0 ± 0.2 29.2 ± 0.3 29.7 ± 0.3 29.8 ± 0.3 60
Đồ án tốt nghiệp Nhiệt độ (OC) 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 Đối chứng Chế Phẩm 10,00 Giun Chế phẩm + giun 0,00 Ngày 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Hình 3.4 Đồ thị biến thiên nhiệt độ trong các mô hình Nhận xét: Nhiệt độ của qua trình ủ của các mô hình đều diễn ra đúng theo trình tực của quá trình compost (Hình 3.6 và Bảng 3.4) nhiệt độ có sự thay đổi rõ rệt và chênh lệch giữa các MH. Vào 5 ngày đầu VSV thích nghi nên nhiệt độ tăng chậm ở cả 2 mô hình bắt từ ngày thứ 5 nhiệt độ tăng cao rõ rệt chứng tỏ có sự hoạt động mạnh của VSV hiếu khí trong điều kiện thermophilic. Trong điều kiện này, VSV sẽ chuyển hoá các HCHC phức tạp thành đơn giản. Sau đó nhiệt độ khối ủ bắt đầu giảm dần từ ngày thứ 8 và đến ngày 25 là khoảng 30 0C. Điều này cho thấy nhiệt độ là chỉ thị tăng trưởng của các VSV hiếu khí như nấm, vi khuẩn, xạ khuẩn. Nó thể hiện VSV VSV trong những ngày đầu thích nghi và chuyển sang pha ưa nhiệt và trưởng thành. VSV đã có sự thích nghi phù hợp ở cả 4 mô hình. Ở hai mô hình có giun nên cần phun nước cho giun phát triển tránh bị hiện tượng phân hủy của cành và hoa thanh long làm cho giun không sống được. 3.2.5 Hàm lượng CHC Hàm lượng CHC trung bình: 61
Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.7 Hàm lượng CHC trung bình của các mô hình Ngày Đối chứng Chế Phẩm Giun Chế phẩm + giun 1 97.57 ± 0.05 96.28 ± 0.22 97.19 ± 0.58 97.40 ± 0.17 3 95.60 ± 0.16 93.83 ± 0.25 94.72 ± 0.29 93.76 ± 0.43 6 91.68 ± 0.3 88.15 ± 0.49 91.02 ± 0.25 89.15 ± 0.72 9 86.30 ± 0.24 82.68 ± 0.30 84.91 ± 0.61 80.01 ± 0.48 12 79.26 ± 0.58 75.51± 0.24 77.57 ± 1.16 72.25 ± 0.29 15 75.77 ± 0.72 71.92 ± 0.77 75.70 ± 0.86 71.16 ± 0.76 18 74.76 ± 0.56 68.08 ± 0.67 74.22 ± 0.86 65.19 ± 0.21 21 70.47 ± 0.81 61.87 ± 0.79 67.89 ± 0.68 60.22 ± 0.88 24 66.80 ± 0.57 61.42 ± 0.60 64.53 ± 0.83 59.85 ± 0.88 CHC (%) 110,00 100,00 90,00 80,00 Đối chứng 70,00 Chế Phẩm Giun 60,00 Chế phẩm + giun 50,00 Ngày 40,00 1 3 7 9 12 15 18 21 24 Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn độ suy giảm CHC trong các mô hình Nhận xét: Hàm lượng CHC tại 4 mô hình có sự suy giảm đều rõ rệt (Hình 3.5 và Bảng 3.7) chứng tỏ các quá trình xảy ra nhanh chóng và đồng đều. Trong đó mô hình cành và hoa thanh long được xử lý bằng chế phẩm và kết hợp chế phẩm giun tốc 62
Đồ án tốt nghiệp độ phân huỷ nhanh hơn mô hình xử lý bằng giun và mô hình đối chứng. Trong những ngày đầu hàm lượng CHC giảm rất nhanh và giảm dần từ ngày 12 trở đi đối với cả 4 mô hình.  Mô hình đối chứng: Hàm lượng CHC ban đầu 97.57% xuống 66.80%. MH vẫn còn trong quá trình phân hủy sau ngày 25.  Mô hình chế phẩm: Hàm lượng CHC ban đầu 96.28% xuống còn 561.82%. MH bắt đầu ổn định và quà trình phân hủy gần như kết thúc sau này 24.  Mô hình giun: hàm lượng CHC ban đầu 97.19% xuống còn 64.53%. MH vẫn còn tiếp tục được giun xử lý sau ngày 25.  Mô hình chế phẩm + giun: Hàm lượng CHC ban đầu 97.40% xuống còn 59.85%. MH đã ổn định và quá trình xử lý kết thúc vào ngày24. Điều này cho thấy ở mô hình kết hợp chế phẩm giun VSV hoạt động mạnh hơn nên tốc độ phân huỷ chất hữu cơ nhanh hơn. Sau quá trình 25 ngày ủ thì mô hình:  Mô hình đối chứng: còn nhiều cellulose, ligin không phân hủy hết và vẫn chưa phân hủy hết cành và hoa thanh long.  Mô hình chế phẩm: lượng cellulose, ligin phân hủy nhiều hơn đối chứng nhưng vẫn còn một ít lượng cellulose, ligin không phân hủy  Mô hình giun: lượng phân tạo ra nhiều nhưng ẩm, và vẫn còn lượng cellulose không phân hủy. Cành và hoa thanh long vẫn còn.  Mô hình chế phẩm + giun quế: lượng phân tạo ra có độ ẩm vừa và lượng cellulose khó phân hủy còn ít hơn 3 mô hình trên. Điều này cho thấy nhờ chế phẩm bổ xung VSV nên VSV hoạt động mạnh song song giun quế cũng xử lý canh và hoa một cách nhanh chóng. So với các nghiên cứu về thùng rác sinh học hay nghiên cứu sử dụng chế phẩm thì ta thấy được sự kết hợp của giun quế và chế phẩm có sự giảm hàm lượng hữu cơ nhiều hơn các mô hình còn lại vì: giai đoạn đầu chế phẩm sẽ giúp cho cành và hoa thanh long phân hủy nhanh một sau đó giun sẽ bắt đầu hoạt động để tiếp tục xử lý cành và hoa. 63
Đồ án tốt nghiệp 3.2.6 Hàm lượng C Kết quả trung bình Bảng 3.8 Hàm lượng C trung bình cúa các mô hình Ngày Đối chứng Chế Phẩm Giun Chế phẩm + giun 1 54.2 ± 0.03 53.49 ± 0.12 53.99 ± 0.32 54.11 ± 0.09 3 53.11 ± 0.09 52.13 ± 0.14 52.62 ± 0.16 52.09 ± 0.24 6 50.94 ± 0.16 48.97 ± 0.27 50.57 ± 0.14 49.53 ± 0.40 9 47.94 ± 0.13 45.94 ±0.16 47.17 ± 0.34 44.45 ± 0.27 12 44.04 ± 0.32 41.95 ± 0.13 43.10 ± 065 40.14 ± 0.16 15 42.09 ± 0.40 39.95 ± 0.43 42.06 ± 0.48 37.58 ± 0.42 18 41.53 ± 0.31 37.82 ± 0.37 41.23 ± 0.48 36.22 ± 0.12 21 39.15± 0.45 34.37 ± 0.44 37.72 ± 0.38 33.46 ± 0.49 24 37.11 ± 0.22 34.12 ± 0.12 35.85 ± 0.25 33.25 ± 0.34 C(%) 60,00 55,00 50,00 45,00 Đối chứng 40,00 Chế Phẩm 35,00 Giun 30,00 Chế phẩm + giun Ngày 25,00 1 3 6 9 12 15 18 21 24 Hình 3.6 Đồ thị biểu diễn độ suy giảm hàm lượng C trong các mô hình 64
Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.9 Hàm lượng C( % ) tại các thời điểm xử lý của các mô hình Ngày MH MH MH MH Đối chứng Chế phẩm Giun Chế phẩm + giun 3 53.11 ± 0.09 52.13 ± 0.14 52.62 ± 0.16 52.09 ± 0.24 9 47.94 ± 0.13 45.94 ±0.16 47.17 ± 0.34 44.45 ± 0.27 15 42.09 ± 0.40 39.95 ± 0.43 42.06 ± 0.48 37.58 ± 0.42 21 39.15± 0.45 34.37 ± 0.44 37.72 ± 0.38 33.46 ± 0.49 24 37.11 ± 0.22 34.12 ± 0.12 35.85 ± 0.25 33.25 ± 0.34 (ANOVA: P-Value<0.05) Không có sự khác biệt ý nghĩa giữa các MH Tài liệu tham khảo phụ lục C: Kết quả phân tích ANOVA của Cacbon Nhận xét: Cả 4 MH có sự suy giảm đều rõ rệt từ. Từ ngày đầu đến ngày thứ 6 hàm lượng C cua các MH giảm chậm. Từ ngày thứ 6 trở đi các MH bắt đầu giảm nhanh hàm lượng C. Từ ngày thứ 12 thì giữa các MH có sự suy giảm hàm lượng C rõ rệt . Tuy phân tích kết quả ANOVA không có sự khác biệt ý nghĩa nhưng tỷ lệ phần trăm giảm của các mô hình khác nhau rõ rệt:  Mô hình đối chứng: Hàm lượng C ban đầu 53.11% xuống 37.11%  Mô hình chế phẩm: Hàm lượng C ban đầu 52.13% xuống còn 34.12%  Mô hình giun: Hàm lượng C ban đầu 52.09 % xuống còn 35.85%  Mô hình chế phẩm + giun: Hàm lượng C ban đầu 54.11% xuống còn 33.25% Hàm lượng C của MH giun + chế phẩm giảm nhanh hơn các mô hình còn lại. Từ ngày thứ 12-15 có giảm chậm hơn và sau đó tiếp tục giảm và duy trì ổn định sau 25 ngày ủ. MH giun + chế phẩm có sự ổn định từ ngày thứ 24 và quá trình xử lý đã xong trước các MH còn lại. 65
Đồ án tốt nghiệp 3.2.7 Hàm lượng Nito Kết quả trung bình Bảng 3.10 Hàm Lượng Nito trung bình của các mô hình Ngày Đối chứng Chế Phẩm Giun Chế phẩm + giun 1 1.95 ± 0 1.90 ± 0 1.90 ± 0 1.90 ± 0 3 1.90 ± 0.01 1.81 ± 0.01 1.86 ± 0.01 1.80 ± 0.01 6 1.85 ± 0.02 1.76 ± 0.01 1.71 ± 0.01 1.67 ± 0.02 9 1.78 ± 0.03 1.61 ± 0.01 1.65 ± 0.01 1.61 ± 0.01 12 1.69 ± 0.01 1.50±0.01 1.61 ± 0.01 1.49 ± 0.01 15 1.65 ± 0.01 1.46 ± 0.01 1.55 ± 0 1.44 ± 0.01 18 1.57 ± 0.05 1.41 ± 0.01 1.52 ± 0.01 1.34 ± 0.01 21 1.56 ± 0.01 1.39 ± 0.01 1.49 ± 0.02 1.33 ± 0.01 24 1.52 ± 0.02 1.38 ± 0.01 1.48 ± 0.01 1.32 ± 0.01 N (%) 2,00 1,90 1,80 1,70 1,60 1,50 1,40 Đối chứng 1,30 Chế Phẩm 1,20 Giun 1,10 Chế phẩm + giun Ngày 1,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hình 3.7 Đồ thị biểu diễn độ suy giảm hàm lượng N trong các mô hình 66