Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Sử dụng bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất bia và chế biến thủy sản trong ủ phân hữu cơ vi sinh

Chia sẻ: Phong Tỉ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:248

Thêm vào BST

Báo xấu

108
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu chung của nghiên cứu là sử dụng bùn thải từ quá trình xử lý nước thải nhà máy bia và chế biến thủy sản ở Đồng bằng sông Cửu Long để sản xuất phân hữu cơ vi sinh (HCVS) và đánh giá hiệu quả sử dụng phân hữu cơ vi sinh sản xuất được trên năng suất cây trồng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Sử dụng bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất bia và chế biến thủy sản trong ủ phân hữu cơ vi sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN THỊ PHƢƠNG SỬ DỤNG BÙN THẢI TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA VÀ CHẾ BIẾN THỦY SẢN TRONG Ủ PHÂN HỮU CƠ VI SINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ NGÀNH: 9620103 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ NGÀNH: 9620103 SỬ DỤNG BÙN THẢI TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA VÀ CHẾ BIẾN THỦY SẢN TRONG Ủ PHÂN HỮU CƠ VI SINH NGUYỄN THỊ PHƢƠNG CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS.TS. NGUYỄN MỸ HOA 2019
LỜI CẢM TẠ Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Nguyễn Mỹ Hoa, Ts. Đỗ Thị Xuân, Ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi, đóng góp và cho những lời khuyên dạy hết sức quý báu để tôi hoàn thành luận án này. Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến - Ban Giám Hiệu trƣờng Đại Học Cần Thơ. - Ban Chủ nhiệm khoa Nông nghiệp. - Khoa Sau Đại học, phòng Đào tạo, phòng Quản lý Khoa học và các phòng ban chức năng khác của trƣờng Đại học Cần Thơ. - Ks. Võ Thị Thu Trân, ThS. Lâm Tử Lăng, Ks. Nguyễn Vũ Bằng đã giúp đỡ tôi trong việc thực hiện phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu trong phòng thí nghiệm hóa, sinh học. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGs.TS. Lê Văn Hòa, thầy Hồ Quảng Đồ, Ts. Trần Văn Dũng, quí Thầy, Cô, anh chị bộ môn Khoa học đất đã tận tình, động viên khích lệ, dành nhiều nhiều thời gian trao đổi và định hƣớng cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Trƣờng Đại học Đồng Tháp, Khoa Kỹ thuật - Công nghệ đã cho phép, hỗ trợ và tạo điệu kiện cho tôi giúp tôi hoàn thành các hoạt động giảng dạy, học tập và nghiên cứu của mình. Tôi xin gửi lời cám ơn đặc biệt tới các chủ đất canh tác tại xã Mỹ Hòa, huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long và phƣờng Long Tuyền, quận Bình Thủy, Tp. Cần Thơ đã trực tiếp hỗ trợ đất để tôi hoàn thành thí nghiệm đồng ruộng. Xin trân trọng ghi nhớ tất cả những đóng góp chân tình, sự động viên giúp đỡ nhiệt tình của bè bạn và các anh, chị, em mà tôi không thể liệt kê hết trong lời cảm tạ này. Cuối cùng, tôi xin gửi tấm lòng ân tình tới gia đình, đặc biệt là chồng của tôi nguồn động viên và truyền nhiệt huyết để tôi hoàn thành luận án. NGUYỄN THỊ PHƢƠNG i
TÓM TẮT Nghiên cứu xử lý bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất bia và chế biến thủy sản bằng biện pháp ủ phân hữu cơ vi sinh là rất cần thiết để tái sử dụng hiệu quả nguồn phế thải này, nhằm tránh tồn đọng, hạn chế ô nhiểm môi trƣờng trong tình hình sản xuất bia và chế biến thủy sản ngày càng gia tăng ở Việt Nam. Nghiên cứu đƣợc thực hiện với các mục tiêu (i) xác định công thức ủ phù hợp để sản xuất phân hữu cơ vi sinh (HCVS ) từ bùn thải bia (BB) và bùn thải thủy sản (BTS), (ii) đánh giá hiệu quả của phân HCVS sản xuất đƣợc trên năng suất các loại cây rau, và (iii) phân lập và tuyển chọn dòng nấm có khả năng phân hủy các vật liệu hữu cơ chứa cellulose và chitin hƣớng đến mục tiêu sử dụng làm nguồn vi sinh trong sản xuất phân hữu cơ vi sinh. Kết quả cho thấy các nguồn bùn thải là nguồn nguyên liệu giàu dinh dƣỡng, có hàm lƣợng đạm, lân, kali, Ca và các nguyên tố vi lƣợng (Cu, Zn, Mn) tổng số cao. Hàm lƣợng kim loại nặng nhƣ s, Hg, Pb, Cd dƣới ngƣỡng cho phép về ngƣỡng chất thải nguy hại trong bùn thải theo QCVN 50/2013/BTNMT. Các nguyên liệu bùn mía, rơm và xác mía có thể đƣợc sử dụng hiệu quả để phối trộn với bùn thải, tuy nhiên dựa vào đặc tính dinh dƣỡng của bùn mía và tính sẳn có, dễ tiếp cận, thì bùn mía là nguồn nguyên liệu đƣợc đề xuất. Kết quả cho thấy tỉ lệ phối trộn phù hợp là 20% bùn thải bia hoặc bùn thải thủy sản phối trộn với bùn mía ở tỉ lệ 80%, đạt yêu cầu của quá trình ủ về nhiệt độ, độ hoai mục, hàm lƣợng dinh dƣỡng và diệt đƣợc vi sinh vật gây bệnh sau khi ủ, và thời gian hoai đạt sau 49 ngày ủ. Phân hữu cơ vi sinh ủ từ bùn thải bia và thủy sản có hàm lƣợng N tổng số cao lần lƣợt là 2,83%, 2,85%; P tổng số lần lƣợt 5,6%, 6,63%; K tổng số là 2,1% và 2,11%; %C từ 33,52-39,14; C/N sau ủ đạt lần lƣợt là 12,44 và 14,41; hàm lƣợng các kim loại nặng và VSV gây bệnh dƣới ngƣỡng cho phép. Mật số nấm Trichoderma của phân hữu cơ vi sinh đạt 6,6 x 107CFU/g chất khô và 6,94 x 107CFU/g chất khô theo thứ tự phân HCVS bùn thải thủy sản và phân HCVS bùn thải bia, đạt chỉ tiêu về chất lƣợng phân hữu cơ vi sinh theo Nghị định 108/2017/NĐ-CP và TCN 526/2002/BNNPTNT. Năng suất cây rau tăng có ý nghĩa thống kê ở tất các các thí nghiệm đồng ruộng khi bón 5 tấn/ha HCVS từ hai nguồn bùn thải kết hợp bón NPK khuyến cáo (KC) so với bón theo nông dân (ND) và bón theo KC. Trên cải tùa xại năng suất tăng 2 lần so với ND và KC; trên đậu bắp năng suất tăng hơn 50,73% so với KC và hơn 40,91% so với ND; trên dƣa leo năng suất cao hơn 35% so với ND và 10% so với KC; trên bí đao năng suất tăng 8 % so với KC và 11% so với ND. ii
Kết quả nghiên cứu cũng đã phân lập đƣợc 31 dòng nấm có khả năng phân hủy cellulose, trong đó 4 dòng nấm bao gồm R-NVT; R-ĐT1; M-2HA1; và M-LT4 đƣợc tuyển chọn vì có khả năng phân hủy hỗn hợp bùn thải phối trộn với bùn mía và đối kháng đƣợc nấm bệnh R.Solani trong điều kiện invitro. Hai trong bốn dòng có khả năng phân hủy bùn thải-bùn mía cao nhất là dòng R-ĐT1 và M-2H 1 đã đƣợc đƣợc định danh và chúng thuộc loài Neurospora crassa R-DT1 và Neurospora intermedia M-2HA1. Nhƣ vậy, ủ phân hữu cơ từ bùn thải bia và bùn thải thủy sản phối trộn với bã bùn mía ở tỉ lệ 20:80 để sản xuất phân hữu cơ vi sinh là một giải pháp để xử lý BB và BTS, hạn chế gây ô nhiễm môi trƣờng và tạo ra sản phẩm phân bón hữu cơ để gia tăng năng suất cây trồng. Đồng thời, việc phân lập và tuyển chọn đƣợc các dòng nấm có khả năng vừa phân hủy vật liệu hữu cơ chứa cellulose và chitin vừa ức chế đƣợc nấm bệnh R.solani gây hại trên cây trồng rất có ý nghĩa hƣớng đến sử dụng nhƣ nguồn vi sinh vật có ích trong ủ phân hữu cơ vi sinh, cần đƣợc tiếp tục nghiên cứu. Từ khóa: Bùn thải bia, bùn thải thu sản, năng suất cây rau, nấm phân lập, phân hữu cơ vi sinh. iii
SUMMARY Studying method for treating sludges from wastewater treatment plants of beer (BS) and seafood (SS) factories by composting technique to produce microbial-organic fertilizer (bioF) from BS and SS is very essential to effective reuse of this waste source in order to avoid backlog, limit environmental contamination in Vietnam. The study was undertaken to (i) Determination of optimal composting formula for the production of bioF from beer and seafood sludges, (ii) Assessment of effetiveness of microbial- organic fertilizers from beer and seafood factories’sludge on vegetable yield, and (iii) Isolation and selection of cellulose and chitin-decomposable fungal strains for promising use as benefit microorganism in production of microbial- organic fertilizer from sludges. The results showed that the sludges are high in total nitrogen, phosphorus, potassium, Ca and micro nutrients (Cu, Zn, Mn). Heavy metal content of As, Hg, Pb, Cd were below permission limit according to Vietnamese standards for hazardous sludges. Organic materials consisting of sugarcane cake, straw, and bagasse could be mixed with BS and SS. However, based on nutitional characteristic and the availability of the materials, sugarcane cake is selected for mixing with the sludges. The mixting ratio of 20:80 sludges:sugarcane cake is suggested as the optimal mixture. The microbial organic fertilizers (bioF) from BS and SS were matured after 49 days of incubation. The BioF from BS and SS were rich in total nitrogen, phosphorus, potassium, and organic carbon with 2.83-2.85%N, 5.6- 6.63%P2O5, 2.1-2.11%K2O, and 35.21-40.98%C, respectively, C/N ratios were 12.44 and 14.41 after 49 incubation days. Heavy metal contaminants and pathogen (Salmonella and E. coli ) were below the standard issued by the Ministry of Agriculture and Rural Development. The population of Trichoderma sp. was at required Vietnamese standards with 7.14x107 to 7.82x107CFU/g. Vegetable yields found in the treatments amended with NPK recommended rate (RR) and 5 tons/ha of bioF made from BS and SS were statistically higher than those of fammer rate (FR) and recommended rate (RR). Mustard yield amended with RR and 5 tons/ha of bioF was doubled up compared to those of FR and RR. On okra, yield increased by 50.73% and 40.91% compared to RR and FR, respectively. Cucumber yield was 35% higher than that of FR and was 10% compared to RR. The winter melon yield increased by 8% compared to RR and 11% compared to FR. Thirty one cellulose decomposable fungal trains were isolated, in which four optimal fungal trains consisting of R-NVT1, R-ĐT1, M-2HA1, and M- iv
LT4 were selected as the promising strains in decomposing the mixture of organic materials with BB and BS and in the ability to resist to R.Solani fungus in in vitro culture. Two identified fungi strains of R-ĐT1 and M-2HA1 were the species of Neurospora crassa R-DT1 và Neurospora intermedia M- 2HA1. In summary, composting of BS/SS with sugarcane cake at ratio of 20:80 to produce microbial-organic fertilizer can be a solution to treat BB and SS and to provide organic fertilzer for incresaing vegetable yields. The success in isolation and selection of promising fungal strains which have the ability of decomposing cellulose and chitin in organic material, and the ability of resisting to pathogenic fungus R.solani on plants, was meanfull in composting microbial-organic fertilizer. Furthur studies towarding the use of these fungus as benefit microorganism in composting microbial-organic fertilizer should be continued. Key word: sludge from beer production, sludge from seafood processing, vegetables yields, fungal isolation, microbial organic fertilizer. v
CAM KẾT KẾT QUẢ Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu mà chính tôi đã thực hiện và nghiên cứu. Tất cả các số liệu trong luận án là trung thực và chƣa đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu cùng cấp nào khác. Cán bộ hƣớng dẫn Tác giả luận án PGs.Ts. Nguyễn Mỹ Hoa Nguyễn Thị Phƣơng vi
MỤC LỤC Trang LỜI CẢM TẠ................................................................................................................ i TÓM TẮT .................................................................................................................... ii SUMMARY ................................................................................................................ iv C M KẾT KẾT QUẢ ................................................................................................ vi MỤC LỤC .................................................................................................................. vii D NH MỤC BẢNG ................................................................................................... xi D NH MỤC HÌNH .................................................................................................. xiii D NH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................... xv CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU .......................................................................................... 1 1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu luận án ......................................................................................... 4 1.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 5 1.4. Tính mới của luận án .................................................................................. 5 1.5. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu .............................................................. 6 1.6.1. Ý nghĩa khoa học ....................................................................................... 7 1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 8 CHƢƠNG 2. TỔNG QU N TÀI LIỆU ...................................................................... 9 2.1. Khái quát về bùn thải .................................................................................. 9 2.2. Đặc tính của bùn thải bia và bùn thải thủy sản ......................................... 10 2.3. Ngƣỡng giới hạn qui định về bùn thải của thế giới và Việt Nam ............. 10 2.3.1. Ngƣỡng giới hạn qui định về bùn thải trên thế giới ............................. 10 2.3.2. Ngƣỡng giới hạn qui định về bùn thải của Việt Nam .......................... 11 2.4. Thực trạng xử lý bùn thải trên thế giới và Việt Nam ................................ 12 2.4.1. Thực trạng xử lý bùn thải bia và thủy sản trên thế giới ....................... 12 2.4.2. Thực trạng xử lý bùn thải bia và thủy sản tại Việt Nam ...................... 13 2.5. Phân hữu cơ .............................................................................................. 14 2.5.1. Khái niệm ............................................................................................. 14 2.5.2. Phân loại phân hữu cơ .......................................................................... 14 2.5.3. Tác dụng của phân hữu cơ từ chất thải rắn trong cải thiện tính chất đất và gia tăng năng suất cây trồng .......................................................................... 15 2.5.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình ủ phân hữu cơ sử dụng bùn thải ...... 17 2.5.4.1. Nhiệt độ ............................................................................................ 17 2.5.4.2. Độ thoáng khí và pH ........................................................................ 18 2.5.4.3. Ẩm độ ............................................................................................... 18 2.5.4.4. T lệ C/N .......................................................................................... 19 2.5.4.5. Việc đảo trộn trong quá trình sản xuất ............................................. 19 2.5.4.6. Nấm Trichoderma và nguyên liệu ủ hữu cơ ..................................... 20 2.5.5. Những yêu cầu chất lƣợng phân hữu cơ ................................................... 21 2.5.5.1. Yêu cầu về chất lƣợng dinh dƣỡng và độ hoai mục ......................... 21 2.5.5.2. Yêu cầu các chỉ tiêu lý, hóa .............................................................. 22 2.6. Một số kết quả nghiên cứu sử dụng bùn thải trong ủ phân hữu cơ ........... 24 2.6.1. Nghiên cứu ngoài nƣớc ........................................................................ 24 2.6.1.1. Các nghiên cứu sử dụng bùn thải bia và bùn thải thủy sản .............. 24 2.6.1.2. Các nghiên cứu sử dụng các nguồn bùn thải khác ........................... 25 2.6.2. Nghiên cứu trong nƣớc ........................................................................ 27 vii
2.6.2.1. Các nghiên cứu sử dụng bùn thải bia và bùn thải thủy sản .............. 27 2.6.2.2. Các nghiên cứu sử dụng các nguồn bùn thải khác ........................... 29 CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 36 3.1. Nội dung 1: Đánh giá thành phần lý học, hóa học, và dinh dƣỡng của bùn thải bia và thủy sản ............................................................................................. 39 3.1.1. Phƣơng tiện nghiên cứu ....................................................................... 39 3.1.2. Các chỉ tiêu phân tích và phƣơng pháp thu mẫu .................................. 39 3.1.2.1. Các chỉ tiêu phân tích: ...................................................................... 39 3.1.2.2. Phƣơng pháp thu và xử lý mẫu bùn thải ........................................... 40 3.1.3. Phƣơng pháp phân tích các nguồn bùn thải đầu vào ............................ 40 3.2. Nội dung 2: Đánh giá phƣơng pháp xử lý trực tiếp bằng cách phơi nắng hai loại bùn thải làm phân bón trên cây rau ........................................................ 44 3.2.1. Thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nảy mầm của cải xanh (Brassica juncea) trên giá thể bùn thải bia và bùn thải thủy sản đã đƣợc xử lý phơi nắng .................... 44 3.2.2. Thí nghiệm đánh giá sự sinh trƣởng và năng suất của cải xanh (Brassica juncea) đƣợc trồng trong đất có bón hai nguồn bùn thải sau xử lý phơi nắng .............................................................................................................. 46 3.3. Nội dung 3: Xác định khả năng phân hủy, công thức ủ phối trộn phù hợp để ủ bùn thải bia và bùn thải thủy sản ở qui mô túi ủ ......................................... 47 3.3.1. Thí nghiệm đánh giá khả năng phân hủy vật liệu hữu cơ ......................... 48 3.3.1.1. Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................... 48 3.3.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 48 3.3.2. Thí nghiệm ủ phân hữu cơ từ hai nguồn bùn thải với qui mô túi ủ .......... 50 3.3.2.1. Phƣơng tiện và vật liệu nghiên cứu .................................................. 50 3.3.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 51 3.4. Nội dung 4: Ủ phân hữu cơ vi sinh với công thức phối trộn phù hợp sử dụng hai nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản ở qui mô khối ủ lớn.............. 53 3.4.1. Phƣơng tiện nghiên cứu ............................................................................ 54 3.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 54 3.4.2.1. Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 54 3.4.2.2. Các chỉ tiêu và thời gian khảo sát ..................................................... 55 3.5. Nội dung 5: Đánh giá hiệu quả phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải bia và bùn thải thủy sản trên năng suất cây rau điều kiện đồng ruộng................................. 56 3.5.1. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải trên năng suất cải tùa xại.. 57 3.5.1.1. Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................... 57 3.5.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 58 3.5.2. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh lên năng suất dƣa leo .......................... 60 3.5.2.1. Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................... 60 3.5.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 60 3.5.3. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải lên năng suất đậu bắp ....... 62 3.5.3.1. Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................... 62 3.5.3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 63 3.5.4. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh lên năng suất bí đao ............................ 64 3.5.4.1. Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................... 64 3.5.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 64 3.6. Nội dung 6: Phân lập dòng nấm phân hủy vật liệu hữu cơ ....................... 67 3.6.1. Phân lập các dòng nấm có khả năng phân hủy cellulose và chitin từ phụ phế phẩm nông nghiệp ....................................................................................... 67 3.6.1.1. Phƣơng tiện....................................................................................... 67 3.6.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 68 viii
3.6.2. Đánh giá khả năng phân hủy của hỗn hợp bùn thải và bùn mía có chủng các dòng nấm đƣợc phân lập .............................................................................. 77 3.6.2.1. Chuẩn bị nguồn vật liệu và nguồn nấm phân lập ............................. 77 3.6.2.2. Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 77 3.7. Phƣơng pháp xử lý và đánh giá số liệu ........................................................ 78 CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 80 4.1. Nội dung 1: Đánh giá thành phần lý, hóa học, dinh dƣỡng, và sinh học của bùn thải bia, bùn thải thủy sản và một số vật liệu .............................................. 80 4.1.1. Các đặc tính lý học của vật liệu ............................................................... 80 4.1.1.1. Dung trọng ............................................................................................ 80 4.1.1.2 Ẩm độ của vật liệu ................................................................................. 80 4.1.2. Đặc tính hóa học của vật liệu ................................................................... 81 4.1.2.1. pHH2O.................................................................................................... 81 4.1.2.2. EC (Electrical Conductivity) ................................................................. 81 4.1.3. Đặc tính dinh dƣỡng của vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ ...................... 82 4.1.3.1. Đạm tổng số (Nts) ............................................................................. 82 4.1.3.2. Đạm hữu hiệu ................................................................................... 83 4.1.3.3. Lân tổng số ....................................................................................... 84 4.1.3.4. Lân hữu hiệu ..................................................................................... 84 4.1.3.5. Kali tổng số ...................................................................................... 85 4.1.3.6. Kali hữu hiệu .................................................................................... 85 4.1.3.7. Phần trăm carbon .............................................................................. 86 4.1.3.8. Tỉ lệ C/N ........................................................................................... 86 4.1.4. Hàm lƣợng canxi tổng số, magiê tổng số và các nguyên tố vi lƣợng trong các mẫu vật liệu ........................................................................................ 87 4.1.5. Hàm lƣợng kim loại nặng trong các mẫu vật liệu ................................ 89 4.1.6. Mật số vi sinh vật gây bệnh trên ngƣời trong bùn thải ........................ 91 4.2. Nội dung 2: Đánh giá phƣơng pháp xử lý trực tiếp bằng cách phơi nắng hai loại bùn thải làm phân bón trên cây rau ........................................................ 92 4.2.1. Đánh giá thành phần dinh dƣỡng và vi sinh trong hai nguồn bùn thải trƣớc và sau khi xử lý phơi nắng .................................................................................. 92 4.2.2. Đánh giá sự nẩy mầm của cải bẹ xanh (Brassica juncea) đƣợc gieo trên các giá thể bùn thải đƣợc xử lý phơi nắng .......................................................... 93 4.2.3. Đánh giá hiệu quả của bùn thải đƣợc xử lý phơi nắng phối trộn với bùn mía trên năng suất của cải bẹ xanh (Brassica Juncea) ........................................ 94 4.3. Nội dung 3. Nghiên cứu công thức phối trộn phù hợp giữa bùn thải bia và bùn thải thủy sản với vật liệu hữu cơ qui mô túi ủ ............................................. 97 4.3.1. Khả năng phân hủy của bùn thải và các vật liệu hữu cơ........................... 97 4.3.1.1. Sự phóng thích CO2 của vi sinh vật .................................................. 97 4.3.1.2. Phần trăm (%) trọng lƣợng giảm sau ủ............................................. 99 4.3.2. Kết quả ủ phân hữu cơ từ hai nguồn bùn thải qui mô túi ủ .................... 100 4.3.2.1. Đặc tính lý, hóa, dinh dƣỡng phân hữu cơ sau ủ ............................ 100 4.3.2.2. Mật số nấm Trichoderma và mật số Salmonella, E. coli ................ 113 4.4. Nội dung 4: Ủ phân hữu cơ vi sinh với công thức phối trộn phù hợp sử dụng hai nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản ở qui mô khối ủ lớn............ 115 4.4.1. Diễn biến nhiệt độ, ẩm độ, trọng lƣợng giảm, pH, EC, C/N, %C .......... 115 4.4.1.1. Diễn biến nhiệt độ khối ủ theo thời gian ........................................ 115 4.4.1.2. Ẩm độ khối ủ theo thời gian ........................................................... 116 4.4.1.3. Diễn biến phần trăm trọng lƣợng khối ủ giảm theo thời gian ........ 118 4.4.1.4. Giá trị pH ........................................................................................ 118 ix
4.4.1.5. Giá trị độ dẫn điện (EC) ................................................................. 119 4.4.1.6. Kết quả phân tích hàm lƣợng carbon (%) và tỉ số C/N .................. 120 4.4.2. Hàm lƣợng đạm tổng, lân tổng, kali tổng, đạm hữu hiệu, lân hữu hiệu, kali hữu hiệu trong phân hữu cơ vi sinh sau ủ ......................................................... 122 4.4.3. Hàm lƣợng canxi, magiê, và vi lƣợng trong phân hữu cơ vi sinh sau ủ . 124 4.4.4. Hàm lƣợng kim loại nặng trong phân hữu cơ vi sinh sau ủ .................... 124 4.4.5. Mật số nấm Trichoderma, vi khuẩn Ecoli, Salmonella........................... 125 4.5. Nội dung 5. Đánh giá hiệu quả sử dụng phân hữu cơ vi sinh trên năng suất cây rau............................................................................................................... 127 4.5.1. Hiệu quả phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên sinh trƣởng và năng suất cây cải tùa xại ............................................................................................................... 127 4.5.1.1. Khả năng sinh trƣởng của cải tùa xại ............................................. 127 4.5.1.2. Năng suất cải tùa xại ...................................................................... 131 4.5.2. Hiệu quả phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên sinh trƣởng và năng suất đậu bắp ................................................................................................................ 132 4.5.2.1. Các chỉ tiêu sinh trƣởng của cây đậu bắp ....................................... 132 4.5.2.2. Thành phần năng suất và năng suất đậu bắp .................................. 135 4.5.3. Hiệu quả phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên năng suất dƣa leo ................ 139 4.5.4. Hiệu quả phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên sinh trƣởng và năng suất bí đao ................................................................................................................ 143 4.5.4.1. Khả năng sinh trƣởng bí đao .......................................................... 143 4.5.4.2. Năng suất bí đao ............................................................................. 147 4.6. Nội dung 6: Phân lập và tuyển chọn dòng nấm phân hủy vật liệu hữu cơ ... ................................................................................................................ 151 4.6.1. Phân lập các dòng nấm có khả năng tiết enzyme cellulase .................... 151 4.6.1.1. Kết quả phân lập ............................................................................. 151 4.6.1.2. Hoạt tính enzyme của các dòng nấm đƣợc phân lập ..................... 156 4.6.2. Kết quả đánh giá khả năng phân hủy rơm và xác mía của bốn dòng nấm có hoạt tính cellulase mạnh ................................................................................... 159 4.6.2.1. Xác mía........................................................................................... 159 4.6.2.2. Rơm ................................................................................................ 160 4.6.3. Khả năng phân hủy hỗn hợp bùn thải phối trộn bùn mía của các dòng nấm phân lập đƣợc tuyển chọn ................................................................................. 164 4.6.3.1. Hàm lƣợng CO2 đƣợc phóng thích của dòng nấm phân lập trên bùn thải bia ........................................................................................................ 164 4.6.3.2. Hàm lƣợng CO2 đƣợc phóng thích của dòng nấm phân lập trên bùn thải thủy sản ..................................................................................................... 165 4.6.3.3. Phần trăm khối lƣợng giảm sau ủ (%) ............................................ 168 4.6.3.4. Kết quả xác định mức độ loài của hai dòng nấm phân lập ............. 169 4.7. Thảo luận chung về các kết quả nghiên cứu......................................... 169 4.7.1. Kết quả nghiên cứu ủ sản xuất phân HCVS bùn thải ............................ 169 4.7.2. Kết quả nghiên cứu hiệu quả của phân HCVS bùn thải và các khuyến cáo ................................................................................................................ 171 4.7.3. Kết quả nghiên cứu về phân lập dòng nấm ........................................... 171 CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .............................................................. 172 5.1. Kết luận...................................................................................................... 172 5.2. Đề xuất ....................................................................................................... 173 TÀI LIỆU TH M KHẢO ........................................................................................ 174 PHỤ LỤC ................................................................................................................. 188 x
DANH MỤC BẢNG BẢNG TÊN BẢNG TRANG Bảng 2.1. Ngƣỡng qui định hàm lƣợng kim loại nặng (mg/kg trọng lƣợng khô) ...... 11 Bảng 2.2. Giá trị giới hạn kim loại nặng (ppm) của bùn thải..................................... 12 Bảng 2.3. Thành phần dinh dƣỡng của bùn mía và xác mía ...................................... 21 Bảng 2.4. Các tiêu chuẩn định lƣợng bắt buộc trong các loại phân hữu cơ vi sinh ... 21 Bảng 2.5. Ngƣỡng bắt buộc về hàm lƣợng các kim loại nặng trong phân bón hữu cơ. ............................................................................................................................ 23 Bảng 2.6. Ngƣỡng giới hạn yêu cầu về mật số vi sinh vật gây bệnh trong phân bón 24 Bảng 2.7. Chất lƣợng phân HCVS thành phẩm ở quy mô 2 tấn sản phẩm ................ 29 Bảng 3.1. Phƣơng pháp phân tích đặc tính bùn thải .................................................. 40 Bảng 3.2: các nghiệm thức đánh giá sự nẩy mầm của cải bẹ xanh đƣợc ƣơm trên ... 45 Giá thể của các nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản đã xử lý phơi nắng ............ 45 Bảng 3.3: các nghiệm thức đƣợc thực hiện cho thí nghiệm đánh giá sinh trƣởng và năng suất cải xanh .............................................................................................. 47 Bảng 3.4: nghiệm thức và tỉ lệ phối trộn tƣơng ứng với t lệ c/n .............................. 49 Bảng 3.5. Nghiệm thức và tỉ lệ phối trộn ................................................................... 52 Bảng 3.6. Các nghiệm thức ủ phân hữu cơ ................................................................ 54 Hình 3.5. Chuẩn bị đất trồng ...................................................................................... 57 Hình 3.6.sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng cải tùa xại. .................................................... 58 Bảng 3.7. Các nghiệm thức thí nghiệm và lƣợng phân bón cho cải tùa xại .............. 58 Bảng 3.8. Các nghiệm thức thí nghiệm và lƣợng phân hữu cơ ................................. 60 Bảng 3.9. Đặc điểm đất đầu vụ trồng đậu bắp ........................................................... 62 Bảng 3.10. Các nghiệm thức thí nghiệm và lƣợng phân hữu cơ ............................... 63 Bảng 3.11. Các nghiệm thức thí nghiệm và lƣợng phân hữu cơ ............................... 65 Bảng 4.1 dung trọng và ẩm độ các mẫu vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ ................. 80 Bảng 4.2 pHH2O, EC (mS/cm) của các mẫu vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ ........... 82 Bảng 4.3 Đặc tính dinh dƣỡng các mẫu vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ ................. 83 Bảng 4.4 %C và C/N của các mẫu vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ ......................... 86 Bảng 4.5 Hàm lƣợng Ca, Mg,Cu, Zn, Mn trong các mẫu vật liệu ............................. 87 Bảng 4.6 Hàm lƣợng kim loại nặng có trong vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ......... 90 Bảng 4.7 Mật số vi sinh vật gây bệnh từ các nguồn bùn thải .................................... 91 Bảng 4.8: Thành phần dinh dƣỡng và mật số vi sinh vật có trong hai nguồn bùn trƣớc và sau khi xử lý phơi nắng ................................................................................. 93 Bảng 4.9: Sự nảy mầm của hạt cải bẹ xanh trên các giá thể ...................................... 94 Bảng 4.10: Ảnh hƣởng của bùn thải đƣợc phơi nắng phối trộn bùn mía trên năng suất cải bẹ xanh.......................................................................................................... 95 Bảng 4.11: Mật số vi sinh vật gây bệnh trong cải xanh khi thu hoạch ...................... 96 Bảng 4.12. Phần trăm khối lƣợng giảm của các nghiệm thức ở các thời điểm ủ ..... 104 Bảng 4.13. Giá trị pH của các nghiệm thức ở các thời điểm ủ ................................ 105 Bảng 4.14. Giá trị EC (mS/cm) của các nghiệm thức ở các thời điểm ủ ................. 106 Bảng 4.15. Phần trăm carbon tổng số của các nghiệm thức theo thời gian ủ .......... 108 Bảng 4.16. Hàm lƣợng đạm tổng số các nghiệm thức theo thời gian ủ ................... 109 Bảng 4.17. Diễn biến hàm lƣợng lân tổng số các nghiệm thức ủ phân hữu cơ........ 111 Bảng 4.18. Diễn biến hàm lƣợng kali tổng số các nghiệm thức ủ phân hữu cơ ...... 112 Bảng 4.19. Giá trị C/N của các nghiệm thức theo thời gian ủ ................................. 113 Bảng 4.20. Mật số nấm Trichoderma sau 75 ngày ủ ............................................... 114 Bảng 4.21. Mật số vi sinh vật gây bệnh Salmonella, E. coli củacác nghiệm thức .. 114 xi
Bảng 4.22. Phần trăm carbon thay đổi theo thời gian .............................................. 121 Bảng 4.23. Tỉ số C/N khối ủ theo thời gian ............................................................. 122 Bảng 4.24. Hàm lƣợng đạm tổng số, lân tổng số, kali tổng số, đạm hữu hiệu, lân hữu hiệu, kali hữu hiệu ............................................................................................ 122 Bảng 4.25. Hàm lƣợng Ca, Mg,Cu, Zn, Mn tổng số trong phân hữu cơ sau ủ ........ 124 Bảng 4.26. Hàm lƣợng kim loại nặng sau khi ủ phân hữu cơ .................................. 125 Bảng 4.27. Mật số nấm Trichoderma trong phân hcvs sau ủ ................................... 126 Bảng 4.28. Vi khuẩn Ecoli, Salmonella trong phân hcvs sau ủ .............................. 126 Bảng 4.29. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều cao cây cải ......... 128 Bảng 4.30. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên số lá/cây cải ................. 129 Bảng 4.31. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều dài lá cây cải ...... 130 Bảng 4.32. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều rộng lá cây cải .... 130 Bảng 4.33. Các dòng nấm đƣợc phân lập từ các nguồn vật liệu hữu cơ .................. 151 Bảng 4.34. Hình thái các khuẩn lạc đã đƣợc tách ròng có hoạt tính cellulase và chitinase............................................................................................................ 151 Bảng 4.35. Hiệu suất đối kháng của các dòng nấm tuyển chọn đối với nấm R. Solani .......................................................................................................................... 162 Bảng 4.36. Định danh dòng nấm thể hiện sự phân hủy cao vật liệu hữu cơ chứa cellulose và lignin ............................................................................................ 169 xii
DANH MỤC HÌNH HÌNH TÊN HÌNH TRANG Hình 2.1. Quá trình phân giải cellulose của phức hệ enzyme cellulase ..................... 34 Hình 2.2. Cấu trúc chitin. ........................................................................................... 34 Hình 3.1. Sơ đồ nội dung nghiên cứu thí nghiệm ...................................................... 37 Hình 3.2: định lƣợng Coliforms trong hai nguồn bùn thải sử dụng môi trƣờng. ....... 42 Hình 3.3: định lƣợng E. Coli trong hai nguồn bùn thải ............................................. 42 Hình 3.4. Định lƣợng Salmonella có trong hai nguồn bùn thải ................................. 43 Hình 3.5. Chuẩn bị đất trồng ...................................................................................... 57 Hình 3.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng cải tùa xại. ................................................... 58 Hình 3.7. Phƣơng pháp cấy cải vào các hộc .............................................................. 59 Hình 3.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng dƣa leo. ....................................................... 61 Hình 3.9. Chuẩn bị đất trồng dƣa leo ......................................................................... 61 Hình 3.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng bí đao. ....................................................... 65 Hình 3.11. Chuẩn bị đất trồng bí đao và cách cấy cây con vào các hốc .................... 66 Hình 3.12. Các mẫu vật liệu trên đĩa môi trƣờng HA ................................................ 69 Hình 3.13. Sự hiện diện của vòng halo của các dòng nấm đƣợc nuôi cấy trên môi trƣờng HA có bổ sung CMC .............................................................................. 70 Hình 3.14: Bố trí thí nghiệm phân hủy vật liệu rơm và xác mía............................... 71 Hình 3.15. Sự phát triển của dòng nấm đƣợc phân lập trong môi trƣờng hagem lỏng ............................................................................................................................ 72 Hình 3.16. Khối agar chứa nấm R. Solani trên vật liệu rơm đƣợc phân hủy bởi nấm M-2HA1 ............................................................................................................. 75 Hình 3.17. Vị trí thử nghiệm hiệu quả của các dòng nấm phân lập đối kháng với nấm R. Solani trên cùng một đĩa chứa môi trƣờng PDA ........................................... 75 Hình 3.18. Nấm R. Solani (a) và nấm đƣợc phân lập (b) đƣợc cấy riêng rẻ trên đĩa chứa môi trƣờng PD ........................................................................................ 76 Hình 4.1. Hàm lƣợng CO2 hô hấp của vi sinh vật sau ủ ............................................ 99 Hình 4.2. Phần trăm trọng lƣợng giảm sau thí nghiệm hô hấp vi sinh vật............... 100 Hình 4.3. Diễn biến nhiệt độ của các nghiệm thức theo thời gian ủ ........................ 101 Hình 4.4. Diễn biến ẩm độ của các nghiệm thức theo thời gian ủ ........................... 103 Hình 4.5. Diễn biến nhiệt độ khối ủ theo thời gian .................................................. 116 Hình 4.6. Diễn biến ẩm độ khối ủ theo thời gian ..................................................... 117 Hình 4.7. Diễn biến trọng lƣợng khối ủ giảm theo thời gian ................................... 118 Hình 4.8. Giá trị pH của khối ủ thay đổi theo thời gian ........................................... 119 Hình 4.9. Giá trị EC (mS/cm) của khối ủ thay đổi theo thời gian ........................... 120 Hình 4.10. Hiệu quả phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên năng suất cải ....................... 132 Hình 4.11. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều cao (a), đƣờng kính thân (b); số lá (c). ..................................................................................... 134 Hình 4.12. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ lên chiều dài (a) và chiều rộng lá (b). ...... 135 Hình 4.13: ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh đến chiều dài trái ........................... 136 Hình 4.14: ảnh hƣởng của phân hữu cơ đến đƣờng kính trái đậu bắp ..................... 137 Hình 4.15: ảnh hƣởng của phân hữu cơ đến năng suất đậu bắp ............................... 138 Hình 4.16. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên đƣờng kính trái ......... 139 Hình 4.17. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều dài trái dƣa leo 140 Hình 4.18. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên số trái dƣa leo/dây .... 141 xiii
Hình 4.19. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên trọng lƣợng trái dƣa leo .......................................................................................................................... 142 Hình 4.20. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên năng suất .................. 143 Hình 4.21. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên số lá .......................... 144 Hình 4.22. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều dài lá (a) và chiều rộng lá (b) ......................................................................................................... 145 Hình 4.23. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên số nhánh ................... 146 Hình 4.24. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều dài dây ............ 147 Hình 4.25. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên trọng lƣợng trái (a), chiều dài trái (b). .............................................................................................. 148 Hình 4.26. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên tổng số trái bí đao..... 149 Hình 4.27. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên năng suất bí đao ....... 150 Bảng 4.33. Các dòng nấm đƣợc phân lập từ các nguồn vật liệu hữu cơ .................. 151 Bảng 4.34. Hình thái các khuẩn lạc đã đƣợc tách ròng có hoạt tính cellulase và chitinase............................................................................................................ 151 Hình 4.28. Khả năng tiết ra enzyme cellulase của các dòng nấm đƣợc phân lập .... 157 Hình 4.29: Hoạt tính chitinase của các dòng nấm đƣợc phân lập trên môi trƣờng chitin................................................................................................................. 159 Hình 4.30. Khả năng phân hủy xác mía của các dòng nấm đƣợc phân lập ............. 160 Hình 4.31. Khả năng phân hủy rơm của các dòng nấm đƣợc phân lập ................... 161 Hình 4.32. Sự phát triển của nấm R. Solani trong điều kiện có và không có sự hiện diện của nấm phân lập với (a): nấm R. Solani phát triển trên môi trƣờng PD ; (b) nấm R. Solani phát triển chung với nấm phân lập sau 24h nuôi cấy và (c): nấm phân lập phát triển trên môi trƣờng PDA sau 24h nuôi cấy. .................... 162 Hình 4.33. Sự phát triển của nấm R. Solani trên giá thể của các vật liệu đƣợc phân hủy bởi các dòng nấm đƣợc phân lập với (a): nấm R. Solani phát triển trên giá thể rơm bị phân hủy bởi nấm R-ĐT1; (b) nấm R. Solani phát triển trên giá thể rơm bị phân hủy bởi nấm R-NVT1; (c): nấm R. Solani phát triển trên giá thể rơm bị phân hủy bởi nấm M-2H 1 và (d) nấm R. Solani phát triển trên giá thể rơm ở nghiệm thức đối chứng. ......................................................................... 163 Hình 4.34. Sự phóng thích CO2 của bùn thải bia đối với các dòng nấm phân lập ... 165 Hình 4.35. Sự phóng thích CO2 của bùn thải thủy sản đối với các dòng nấm phân lập .......................................................................................................................... 166 Hình 4.36. Sự phóng thích CO2 của hai nguồn bùn thải .......................................... 167 Hình 4.37. Phần trăm khối lƣợng giảm sau ủ........................................................... 168 xiv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT BB Bùn thải bia BĐ Bùn đáy ao BM Bã bùn mía BNN&PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn BTNMT Bộ tài nguyên Môi trƣờng BTS Bùn thải thủy sản CFU Colony -forming unit CHC Chất hữu cơ CMC Carboxy methyl cellulose CPSH Chế phẩm sinh học D Xơ dừa ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long ĐHCT Đại học Cần Thơ HA Hagem agar HCVS Hữu cơ vi sinh KC Khuyến cáo KLN Kim loại năng KPH Không phát hiện M Xác mía ND Nông dân NSG Ngày sau gieo NSU Ngày sau ủ NT Nghiệm thức PHC Phân hữu cơ PHCVS Phân hữu cơ vi sinh QCVN Quy chuẩn Việt Nam R Rơm TCN Tiêu chuẩn ngành TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VSV Vi sinh vật xv
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU 1.1. Đặt vấn đề Bùn thải là loại chất thải phát sinh từ quá trình tách ép nƣớc hoặc bùn lắng trong qui trình xử lý nƣớc thải của nhà máy. Quá trình xử lý nƣớc thải tạo ra một lƣợng lớn bùn, ƣớc tính chiếm từ 5% đến 25% tổng thể tích nƣớc xử lý. Trong quá trình xử lý bùn, khoảng 30-40% các chất hữu cơ có trong nƣớc thải sẽ chuyển sang dạng bùn hay lƣợng bùn sinh ra khi xử lý 1L nƣớc thải là khoảng 0,3kg đến 0,5kg bùn thải. Bùn thải bia là nguồn bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất bia (gọi là bùn thải bia-BB) thải ra môi trƣờng với lƣợng 6 triệu tấn/năm (Bộ Công Thƣơng, 2009; Bộ Công Thƣơng, 2016; Fillaudeau et al. (2006)), trong đó Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) chiếm 10% tổng lƣợng cả nƣớc (Bộ Công Thƣơng, 2016). Bùn thải thủy sản là nguồn bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy chế biến thủy sản (gọi vắn tắt là bùn thải thủy sản-BTS) ở ĐBSCL thải ra môi trƣờng trung bình hàng năm đạt khoảng 313.170 tấn (Võ Phú Đức, 2013). Trong quá trình tách ép nƣớc thì đa số các nhà máy có sử dụng chất keo tụ nên hầu hết bùn thải có độ nén dẽ và độ xốp thấp. Thành phần chính trong chất keo tụ tham gia quá trình tách ép nƣớc là protein (chiếm 45%), acid humic (chiếm 15-30%), cacbonhydrate (chiếm 13%) và các hợp chất hữu cơ khác (Jin et al., 2003; Neyens and Baeyens, 2003). Neyens et al. (2004) đã tìm ra rằng các hợp chất này sẽ bị phân giải bởi nhiệt nên xử lý bùn thải bằng cách ủ phân hữu cơ hoặc phơi nắng cố thể là phƣơng pháp cần thiết để xử lý bùn thải. Thành phần cơ bản trong bùn thải bia là đƣờng, tinh bột và hợp chất hữu cơ, không chứa độc tố kim loại nặng (Feng et al., 2008; Olajire, 2012). Thành phần trong bùn thải thủy sản là protein, các hợp chất lân, humic, axit fulvic, aldehyde, cacbonhydrate, và phenol (Mook et al., 2012). Do đó, có thể thấy rằng hai nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản có tiềm năng cung cấp dƣỡng chất N, P, K, và chất hữu cơ nếu hai nguồn bùn thải này đƣợc tái sử dụng trong sản xuất nông nghiệp (Feng et al., 2008; Kanagachandran and Jayaratne, 2006; Mook et al., 2012; Olajire, 2012; Parawira et al., 2005; Võ Phú Đức, 2013; Võ Thị Kiều Thanh và ctv., 2012). Theo Stocks et al. (2002) các dạng bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc thải đã bị cấm thải ra biển từ năm 1998 và do chi phí xử lý bùn thải chiếm khoảng 40-50% tổng chi phí trong qui trình xử lý nƣớc thải của các nhà máy (Neyens et al., 2004; Vriens et al., 1989) nên lƣợng bùn thải này đƣợc nhiều quốc gia trên thế giới chọn cách xử lý là đốt bỏ hoặc chôn lấp, chỉ một lƣợng nhỏ là 1
tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp (Przewrocki et al., 2004; Senthilraja et al., 2013a; Wang et al., 2008). Ở Việt Nam, việc chôn lấp chiếm khoảng 50- 75%, khoảng 25-35% là tái sử dụng trong hoạt động canh tác nông nghiệp (Trần Thị Kim Hạnh, 2013). Theo Senthilraja et al. (2013b) và Feng et al. (2008) cho rằng bùn thải bia không chứa độc tố, vẫn có thể đƣợc tái sử dụng nhƣng phải đƣợc quản lý và sử dụng theo đúng qui định về môi trƣờng. Nguồn bùn thải thủy sản thì không thuộc danh mục chất thải nguy hại nên đƣợc phép quản lý nhƣ chất thải thƣờng (Võ Phú Đức, 2013). Tuy nhiên, việc tăng lƣợng bùn thải từ hai loại này lên đất và thiếu biện pháp xử lý trƣớc đó đã dẫn đến những lo ngại về sự tích tụ độc tố nguy hại, khả năng lây truyền mầm bệnh từ vi khuẩn và giảm chất lƣợng môi trƣờng đất, nƣớc và không khí do thành phần hữu cơ cao trong bùn thải (Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, 2013; Lê Thị Kim Oanh và Trần Thị Mỹ Diệu, 2016). Vì thế biện pháp xử lý bùn thải thân thiện với môi trƣờng nhƣ biện pháp sử dụng làm phân bón là rất cần thiết để các hợp chất dinh dƣỡng trong bùn thải có thể đƣợc tái sử dụng (Wang et al., 2008) đồng thời việc sử dụng lại bùn thải này có thể giảm tác động gây hại đến môi trƣờng đất, nƣớc, và môi trƣờng sống của cộng đồng (Saviozzi et al., 1994; Stocks et al., 2002; Thomas and Rahman, 2006). Đa số các tài liệu đều cho rằng bùn thải bia và bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc thải có thể đƣợc sử dụng làm phân bón. Tuy nhiên có rất ít tài liệu nghiên cứu về phƣơng pháp xử lý bùn thải để làm phân bón, để sản xuất phân hữu cơ, đặc biệt là sản xuất phân hữu cơ vi sinh trong đó có một hoặc nhiều nhóm vi sinh vật còn sống với mật số đạt tiêu chuẩn. Stocks et al. (2002) đã nghiên cứu ủ phân compost từ bùn thải bia phối trộn với hèm bia, rơm và mụn giấy với tỉ lệ tƣơng ứng là 7:4:1,5:1,5. Tuy nhiên Stocks et al. (2002) chỉ nghiên cứu một tỉ lệ phối trộn với bùn thải bia mà chƣa nghiên cứu nhiều vật liệu và công thức phối trộn phù hợp. Tác giả cũng chƣa nghiên cứu phân tích hàm lƣợng vi lƣợng, kim loại nặng (KLN), vi sinh vật (VSV) trong phân hữu cơ để hƣớng đến sản xuất phân hữu cơ vi sinh đạt tiêu chuẩn. Tƣơng tự ở trong nƣớc, nghiên cứu của Võ Phú Đức (2013) cũng chỉ nghiên cứu ủ phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải cá với tro trấu tỉ lệ 9:1. Nghiên cứu chƣa khảo sát ủ phối trộn với rơm, xác mía, bùn mía và cũng chƣa phân tích đầy đủ chất lƣợng dinh dƣỡng của phân hữu cơ vi sinh sau ủ nhƣ hàm lƣợng P, K tổng và hữu hiệu, Ca, Mg và vi lƣợng đầu vào của bùn thải và phân hữu cơ vi sinh sau ủ. 2
Thí nghiệm của Lê Thị Kim Oanh và Trần Thị Mỹ Diệu (2016) ủ phân hữu cơ từ bùn thải cá phối trộn với mạc cƣa và rơm với 3 mức tỉ lệ 3:7, 7:3, và 5:5 cho mạc cƣa và tỉ lệ 7:3, 5:5, và 9:1 đối với rơm. Nhƣ vậy, tác giả có nghiên cứu với nhiều tỉ lệ phối trộn, tuy nhiên chƣa đánh giá đầy đủ đặc tính các nguồn bùn thải, chất lƣợng dinh dƣỡng của phân hữu cơ sau ủ, và cũng chƣa nghiên cứu hiệu quả của phân hữu cơ sản xuất đƣợc trên năng suất cây trồng. Tóm lại, chƣa có nhiều tài liệu nghiên cứu ngoài nƣớc về ủ bùn thải bia và bùn thải thủy sản để làm phân hữu cơ. Các nghiên cứu trong nƣớc về ủ phân hữu cơ cũng chƣa nhiều; có một vài nghiên cứu về ủ phân hữu cơ từ nguồn bùn thải thủy sản nhƣng chƣa có nghiên cứu nào về ủ bùn thải bia làm phân hữu cơ hoặc phân hữu cơ vi sinh. Các nghiên cứu này cũng chỉ nghiên cứu trên cùng một tỉ lệ và trên cùng một vật liệu hữu cơ nhất định và chỉ dừng lại là ủ phân hữu cơ thông thƣờng mà chƣa nghiên cứu ủ phân hữu cơ vi sinh. Tiêu chuẩn để sản xuất phân hữu cơ vi sinh là cần thêm vào một hoặc nhiều vi sinh vật có ích và còn sống trong sản phẩm phẩn hữu cơ sau khi ủ (Nghị định 108/2017/NĐ-CP). Do đó cần bổ sung nguồn vi sinh vật có ích với liều lƣợng phù hợp để vi sinh vật thêm vào còn sống sau khi ủ. Do bùn thải có độ xốp và độ bền đoàn lạp thấp (Jin et al., 2003; Li et al., 2012) nên cần phối trộn thêm với các nguồn có độ xốp cao hơn nhƣ bùn mía, xác mía và rơm. Đây là những nguồn có độ thoáng khí và độ xốp cao giúp cải thiện độ xốp của phân hữu cơ trong và sau quá trình ủ. Mặt khác các nguồn này là những phụ phế phẩm nông nghiệp nên việc sử dụng phối trộn với bùn thải cũng góp phần vừa tăng độ xốp, cung cấp nguồn cac bon cho vi sinh vật, tăng chất lƣợng dinh dƣỡng của phân sau khi ủ, vừa giúp giải quyết vấn đề tồn đọng chất thải gây ô nhiễm môi trƣờng. Khả năng phân hủy của bùn thải có thể thấp, tỉ lệ C/N thấp do chất hữu cơ dễ phân hủy trong bùn thải đã đƣợc phân hủy trong quá trình lắng đọng ở các bể lắng tụ trong quá trình xử lý nƣớc thài, do đó việc bổ sung các nguồn vật liệu giàu carbon, tỉ lệ C/N cao sẽ giúp hoạt động của vi sinh vật trong quá trình ủ diễn ra thuận lợi, nhiệt độ đống ủ cao sẽ diệt đƣợc nguồn vi sinh vật có hại. Do đó câu hỏi đặt ra là ủ bùn thải bia và bùn thải thủy sản với công thức nào, tỉ lệ là bao nhiêu, cho phù hợp nhất để tạo ra phân hữu cơ vì sinh có chất lƣợng cao, sạch bệnh, và có hiệu quả trên cây trồng, đồng thời đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng ở qui mô lớn phục vụ thƣơng mại hóa. Do đó, việc nghiên cứu ủ phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải nhà máy xử lý nƣớc thải trong sản xuất bia và chế biến thủy sản sử dụng các vật liệu hữu cơ có sẳn với số lƣợng lớn ở ĐBSCL để phối trộn nhƣ các nguồn vật liệu bùn 3