336
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ RÁC THẢI HỮU CƠ TẠI
KHU DÂN CƯ HIỆP THÀNH I BẰNG MÔ HÌNH NUÔI GIUN ĐẤT
Nguyễn Thị Ngọc Nhi1, Võ Minh Trọng1
1. Viện Phát trin Ứng dụng, Trường Đại học Thủ Dầu Một, Liên hệ email: nhintn@tdmu.edu.vn
TÓM TẮT
Rác nói chung và rác thải hữu cơ nói riêng là một phần tất yếu của sản xuất và sinh hoạt
của con người. Đây luôn được xem là một vấn nạn môi trường mang tính cấp thiết cần giải quyết.
Xoay quanh các giải pháp hữu hiệu xử lý rác thải hữu cơ, phương pháp sử dụng sinh vật được
đánh giá cao về tiềm năng ứng dụng, lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường. Điển hình là mô hình
nuôi giun đất từ rác thải hữu cơ mang lại những kết quả đầy hứa hẹn. Tuy nhiên, tính ứng dụng
của phương pháp tiềm năng này vẫn chưa thực sự phổ biến. Báo cáo này trình bày kết quả nghiên
cứu và thực nghiệm xử lý rác thải hữu cơ bằng mô hình nuôi giun đất tại khu dân cư Hiệp Thành
I, thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương. Sau 30 ngày xử lý, khối lượng giun sinh khối và
giun tinh thu được đều tăng ở tất cả các nghiệm thức, và lượng chất thải được xử lý với đáng kể.
Hơn nữa, giun đất nuôi theo mô hình này dng làm thức ăn bổ sung cho cá trê đen và cải mào
gà đem lại hiệu suất tăng trưởng vượt trội so với các loại thức ăn thông thường khác. Qua đó cho
thấy mô hình nuôi giun mủ và giun quế sử dụng rác thải hữu cơ không chỉ góp phần xử lý rác
thải bảo vệ môi trường mà còn mang lại giá trị đáng kể về kinh tế. Nghiên cứu này tạo tiền đề
cho sự nhân rộng quy mô của mô hình nuôi giun đất sử dụng rác thải hữu cơ.
Từ khóa: nuôi giun đất, xử lý rác thải hữu cơ, rác thải hữu cơ
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Theo báo cáo của Ngân hàng Thế giới (World Bank) năm 2018, thế giới đã tạo ra 2,01 tỷ
tấn chất thải rắn hàng năm, với ít nhất 33% trong số đó không được xử lý an toàn, thân thiện
với môi trường. Lượng rác thải mỗi người tạo ra mỗi ngày trung bình là 0,74 kg. Trong Nghị
quyết 4/7 từ phiên họp thứ tư của Chương trình Môi trường Liên Hợp Quốc
(UNEP/EA.4/RES.7), một đánh giá cập nhật về quản lý chất thải toàn cầu và phân tích dữ liệu
chất thải rắn toàn cầu đưa ra dự đoán rằng lượng chất thải sẽ tăng từ 2,3 tỷ năm 2023 đến 3,8
tỷ năm 2050, kéo theo một con số khổng lồ về chi phí phục vụ việc quản lý chất thải.
Nghiên cứu của Kinney năm 1956 cho rằng trong quá trình xử lý chất thải hữu cơ, các
loài vi sinh vật có khả năng phân hủy chất thải và phát triển nhanh sẽ chiến ưu thế. Phương
pháp sử dụng giun đất nhằm xử lý chất thải rắn sinh học đã được khởi xướng năm 1978 bởi các
nhà nghiên cứu thuộc Đại học Syracuse, New York. Năm 1980, nghiên cứu khả năng sinh
trưởng và phát triển của giun đất trong phân gia súc được Kaplan và cộng thực hiện. Vai trò
của giun đất đối với hệ sinh thái nông nghiệp một lần nữa được khẳng định bởi nghiên cứu của
Mckay et Kladivo năm 1985. Đến năm 1992, Edwards và cộng sự đã đề xuất một quy trình xử
lý rác thải hữu cơ bằng giun đất. Tiếp đó, Charles Gaspar trong nghiên cứu của mình năm 1999
đã đưa ra phương pháp nuôi giun đất cho hiệu quả cao.Ở Việt Nam, Lê Duy Thắng và cộng sự
(1996) đã sử dụng giun quế Perionyx excavatus nhập nội từ Úc để xử lý mạt cưa thải sau trồng
337
nấm, đồng thời triển khai với quy mô hộ gia đình và bán công nghiệp. Năm 2010, Tăng Thị
Chính đề xuất nghiên cứu sản xuất các chế phẩm vi sinh vật và ứng dụng chúng để xử lý ô
nhiễm môi trường.
Tuy nhiên, bất chấp những nỗ lực trong xử lý chất thải và tái sử dụng chúng một cách
hiệu quả, rác thải vẫn được xem là vấn nạn lớn cho môi trường, là mối nguy tiềm ẩn đối với
sức khỏe con người. Rác thải thải ra môi trường kết hợp với các điều kiện tự nhiên tạo ra mùi
khó chịu, sản sinh các khí độc, làm ô nhiễm không khí. Lượng rác thải không được xử lý đúng,
đổ trực tiếp xuống ao, hồ, sông, suối làm ô nhiễm nguồn nước, đe dọa sự sống của các sinh vật
dưới nước. Bên cạnh các tác động tiêu cực đến hệ sinh thái, rác thải còn ảnh hưởng đến mỹ
quan đô thị, qua đó gây hệ quả xấu đến hoạt động du lịch, kinh tế, xã hội của địa phương. Xử
lý chất thải là hành động sử dụng các biện pháp kỹ thuật nhằm xử lý chất thải nhưng không làm
ảnh hưởng đến môi trường, đồng thời tái tạo các sản phẩm có lợi cho kinh tế - xã hội. Từ những
lý do trên, nghiên cứu xử lý rác thải hữu cơ bằng mô hình nuôi giun đất tại khu dân cư (KDC)
Hiệp Thành I, thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương được tiến hành.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
Rác thải sinh hoạt được thu gom từ KDC Hiệp Thành I, thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh
Bình Dương. Giun quế (Perionyx excavatus) sinh khối được mua tại trang trại Trùn Quế Củ
Chi. Giun mủ (Amynthas robustus) sinh khối được cung cấp bởi trang trại phân trùn bác Thành
đường Trần Ngọc Lên, phường Định Hòa, Bến Cát, Bình Dương.
Cải mào gà giống được mua tại Shop Vật Tư Nông Nghiệp NATO, 177 Huỳnh Văn Lũy,
phường Phú Lợi, thành phố Thủ Dầu Một, Bình Dương. Cá trê giống được cung cấp bởi trại cá
giống Cầu Ngang Thuận An. Vôi bột nông nghiệp được mua tại cửa hàng vật liệu xây dựng
Mạnh Hải, đường Phạm Ngũ Lão, phường Hiệp Thành, thành phố Thủ Dầu Một, Bình Dương.
Chế phẩm sinh học Trichoderma được mua tại Shop Vật Tư Nông Nghiệp NATO, 177 Huỳnh
Văn Lũy, phường Phú Lợi, thành phố Thủ Dầu Một, Bình Dương.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1.Phương pháp xử lý rác thải hữu cơ
Thu gom và xử lý phân bò: Phân bò được thu gom từ khu công nghiệp Đại Đăng vào mỗi
buổi chiều và được tiến hành cân tổng khối lượng trưóc khi ủ.
Thu gom và phân loại rác thải sinh hoạt: Mỗi hộ dân được cung cấp 10 bọc ni lông (nylon)
đen loại 5 kg dùng để chứa rác hữu cơ và 10 bọc bọc ni lông trắng loại 5 kg dùng để chứa rác vô
cơ. Cân tổng khối lượng rác thu gom được của từng hộ, phân loại lại (nếu cần) và cân tổng lại sau
khi đã phân loại trước khi ủ. Đối với rác thải hữu cơ sẽ được dùng để làm nguyên liệu cho quá
trình nghiên cứu. Rác vô cơ tiếp tục được phân thành rác có thể tái chế và không thể tái chế.
Xử lý rác thải hữu cơ: Rác hữu cơ sau khi được phân loại và xác định khối lượng sẽ được
băm nhỏ đánh đống ủ với chế phẩm sinh học Tricho, vôi bột. Sau đó trộn đều và ủ trong thời
gian 30 ngày, hoai mục thành phân, tạo điều kiện tốt cho giun làm thức ăn. Đánh đống ủ theo
dạng hình chóp với chiều cao là 1,5 m và có đường kính đáy là 2 m. Kiểm tra nhiệt độ, độ ẩm
7 ngày/ lần. Sau 20 ngày đảo trộn đống ủ 1 lần.
2.2.2.Bố trí thí nghiệm
Thí nghiệm 1: Khảo sát khả năng sử dụng rác thải hữu cơ trong quá trình nuôi giun
đất
338
Thí nghiệm được bố trí và thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên, phối hợp tỉ lệ giữa phân bò (PB)
và rác thải hữu cơ đã ủ qua vi sinh (R). Ô nuôi giun có kích thước 50 x 50 x 40 cm mỗi ô. Các
điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng được duy trì đồng đều giữa các nghiệm thức. Mỗi thí nghiệm
lặp lại 3 lần.
Bảng 1. Tỷ lệ phối trộn thức ăn cho giun đất
Thức ăn
Loại giun
100%
PB
25%PB
75%R
50%PB
50%R
75%PB
25R
100%
R
TN1: Giun mủ (Amynthas robustus)
A1
B1
C1
D1
E1
TN2: Giun quế (Perionyx excavatus)
A2
B2
C2
D2
E2
Cách tiến hành: Đất thịt được sàng qua ray có đường kính lỗ 6 mm, dùng làm đất nền
nhằm cung cấp không khí và hút ẩm trong quá trình nuôi giun đất. Chọn ngẫu nhiên 3 kg giun
sinh khối đã mua, trước khi thả phải cân trọng lượng giun tinh có trong 1 kg giun sinh khối để
xác định mật độ giun trước khi nuôi. Thức ăn được chuẩn bị theo các nghiệm thức, phối trộn
với nước theo tỉ lệ 1 thức ăn: 2 nước, cho ăn một lượng bằng nhau ở mỗi nghiệm thức (2
kg/NT/2 ngày), trong 30 ngày.
Chỉ tiêu đánh giá: Khối lượng giun tinh và giun sinh khối (kg)
Hình 1. Khu bố trí thí nghiệm nuôi giun đất
Thí nghiệm 2: Khảo sát hiệu quả của việc sử dụng giun tinh làm thức ăn bổ sung cho
cá trê đen (Clarias focus).
Thí nghiệm được bố trí theo kiểu ô la tinh, trong đó nhân tố thứ nhất là cám (C), nhân tố
thứ 2 là giun quế (Q), nhân tố thứ 3 là giun mủ (M). Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần, mỗi ô
nuôi cá có kích thước 50 x 100 x 40 cm, tác động của nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm ở mỗi nghiệm
thức duy trì đồng đều giữa các ô. Tỉ lệ phối trộn C: Q: M (50g/NT) lần lượt là: 50: 0: 0 (A3);
30: 0: 20 (B3); 30: 20: 0 (C3)
Cách tiến hành: Giun tinh thu được từ thí nghiệm 1 kết hợp với cám theo tỉ lệ phối trộn
trên, dùng làm thức ăn bổ sung cho cá trê. Cá trê trong thí nghiệm có khối lượng đồng đều, cỡ
tương đương, khỏe mạnh, không có vết thương vật lý hay khuyết tật hình thái. Cho ăn 2 lần
mỗi ngày vào lúc sáng sớm và chiều tối. Sau 30 ngày nuôi, bắt cá và xác định trọng lượng.
2.3. Xử lý số liệu
Các số liệu thô được nhập liệu, xử lý và vẽ biểu đồ bằng phần mềm Excel 2010 và Minitab
16. Phần mềm Minitab 16 được sử dụng để phân tích phương sai (ANOVA) và hệ số biến động
(Cv). Từ đó, đưa ra kết luận về sự sai biệt giữa các giá trị trung bình. Các giá trị trung bình
được so sánh bằng phép thử Tukey hoặc kiểm định T-test.
339
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiện trạng phát sinh và thu gom chất thải rắn sinh hoạt trên địa bàn khu dân cư
Hiệp Thành I
Trên địa bàn KDC Hiệp Thành I, lượng rác thải mỗi ngày khoảng từ 151,37– 160,12 kg
(bình quân mỗi người thải ra khoảng 0,40 – 0,42 kg/ngày). Kết quả khảo sát 96 hộ gia đình không
kinh doanh trên địa bàn cho thấy, số hộ gia đình phát sinh lượng rác thải dưới 1,5 kg/ngày/hộ
chiếm khoảng 53%, số hộ gia đình có lượng rác thải phát sinh từ 1,5 – 3 kg/ngày/hộ chiếm 45%,
trong khi đó số hộ gia đình có lượng rác thải phát sinh trên 3 kg/ngày/hộ chỉ chiếm 2%.
Sau khi tiến hành phân loại tổng lượng rác thu được của KDC Hiệp Thành I thải ra là
151,369 kg/ngày. Tổng khối lượng rác thải hữu cơ như: rau, củ quả, cơm và đồ ăn thừa là
107,708 kg/ngày chiếm 71,6%, tổng lượng rác vô cơ thu được như: vỏ chai nhựa, lon bia, giấy
carton và tả em bé là 43,661 kg/ngày chiếm 28,4%.
3.2. Kết quả xử lý rác thải hữu cơ thô
Rác thải hữu cơ thu gom được chủ yếu là cơm thừa và phế phẩm nông nghiệp. Độ ẩm
trung bình trong quá trình ủ dao động từ 25 – 55%. Kết thúc quá trình ủ, thu được 708 kg rác
thải đã xử lý (Hình 2), giảm 37,23% so với khối lượng ban đầu (1128 kg), độ ẩm đạt 50%.
Hình 2. Rác thải hữu cơ sau khi ủ.
3.3. Khảo sát khả năng xử lý rác thải hữu cơ trong quá trình nuôi giun đất
Đối với giun mủ, khối lượng giun tinh ban đầu là 155 g trên 3 kg giun sinh khối. Sau 30
ngày nuôi, lượng rác thải hữu cơ đã xử lý được là 225 kg và 225 kg phân chuồng thải bỏ. Khối
lượng giun tinh và giun sinh khối ở các nghiệm thức nuôi giun mủ đều tăng (Bảng 2). Qua đó
cho thấy giun mủ có khả năng xử lý rác thải hữu cơ và sử dụng chúng làm nguồn thức ăn cho
sự sinh trưởng. Tuy nhiên tỷ lệ gia tăng khối lượng giữa các nghiệm thức có sự khác biệt. Ở
nghiệm thức 100% PB cho thấy sự gia tăng giun sinh khối và giun tinh là cao nhất (đạt 0,437
kg), cho thấy nguồn thức ăn truyền thống vẫn mang lại hiệu quả cho quá trình nuôi. Mặt khác,
nếu mục đích nuôi giun kết hợp xử lý rác thải hữu cơ thì nghiệm thức 25%PB: 75%R vừa mang
lại hiệu quả xử lý, vừa đạt giá trị tăng trưởng cao cho người nuôi. Mặc dù nghiệm thức 100%R
thể hiện tỷ lệ gia tăng thấp nhất so với mặt bằng chung, nhưng vẫn đạt đến 130% so với khối
lượng giun tinh ban đầu.
Bảng 2. Đánh giá khả năng sử dụng rác thải sinh hoạt của giun mủ
Tỷ lệ gia tăng khối lượng giun mủ tinh (kg)
A1
B1
C1
D1
E1
0,155
0,155
0,155
0,155
0,155
0,437 ±
0,015
0,377 ± 0,021
0,377 ±
0,015
0,393 ± 0,011
0,357 ± 0,006
3.4
5.6
4
2.8
1.7
340
Thông số
Tỷ lệ gia tăng khối lượng giun mủ sinh khối
A1
B1
C1
D1
E1
Khối lượng ban đầu (kg)
9
9
9
9
9
Khối lượng 30 ngày
(Mean + StDev)
32,767 ±
0.252
30.033 ± 0.252
30.833 ± 0.666
31.267 ± 1.102
29.5 ± 0.5
Độ biến thiên (CV %)
0,8
0,8
2,2
3,5
1,7
Ghi chú: Số liệu trên mỗi cột là trung bình của 3 lần lặp lại.
Hình 3: Khối lượng giun mủ tinh trung bình sau thu hoạch (A); khối lượng giun mủ sinh
khối trung bình sau thu hoạch (B).
Qua biểu đồ thể hiện ở hình 3, phần trăm khối lượng của phân bò được sử dụng tăng thì
khối lượng giun mủ tinh và sinh khối cũng tăng, cho thấy quá trình sinh trưởng của giun mủ
chịu sự tác động của phân bò nhiều hơn so với rác thải hữu cơ đã qua xử lý, hay nói phân bò
vẫn được chúng sử dụng làm nguồn thức ăn chính để phát triển.
Đối với giun quế, sau 30 ngày nuôi thử nghiệm giun quế, 450 kg phân bò và rác thải hữu cơ
đã được xử lý. Ở nghiệm thức 100% PB vẫn cho thấy tốc độ tăng trưỏng và gia tăng khối lượng
nhanh nhất (Bảng 3), tương tự như ở giun mủ. Mặt khác, ở nghiệm thức 100% R cũng cho thấy
khối lượng giun quế tinh tăng đáng kể, chứng minh tiềm năng ứng dụng xử lý rác thải hữu cơ.
Bảng 3: Đánh giá khả năng sử dụng rác thải sinh hoạt của giun quế
Thông số
Tỷ lệ gia tăng khối lượng giun quế tinh
A2
B2
C2
D2
E2
Khối lượng ban đầu
0.155
0.155
0.155
0.155
0.155
Khối lượng 30 ngày
(Mean + StDev)
0.363 ± 0.015
0.31 ± 0.01
0.343 ± 0.015
0.343 ± 0.006
0.313 ± 0.015
Độ biến thiên (CV %)
4.1
3.2
4.3
1.7
4.8
Thông số
Tỷ lệ gia tăng khối lượng giun quế sinh khối
A2
B2
C2
D2
E2
Khối lượng ban đầu (kg)
9
9
9
9
9
Khối lượng 30 ngày (kg)
(Mean + StDev)
30.167 ± 0.862
28.533 ± 0.776
28.967 ± 0.351
30.367 ± 0.602
28.567 ± 0.55
Độ biến thiên (CV %)
2.9
2.7
1.2
2
2
Ghi chú: Số liệu trên mỗi cột là trung bình của 3 lần lặp lại.
A
B
Khối lượng (kg)
Khối lượng (kg)
Nghiệm thức
Nghiệm thức