Đề tài Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm openamix – lsc và trichoderma lên xử lý rác thải sinh hoạt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***OOO*** PHAN TRỌNG HUY KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ PHẨM OPENAMIX – LSC VÀ TRICHODERMA LÊN XỬ LÝ RÁC THẢI SINH HOẠT Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***OOO*** KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ PHẨM OPENAMIX – LSC VÀ TRICHODERMA LÊN XỬ LÝ RÁC THẢI SINH HOẠT Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. DƢƠNG NGUYÊN KHANG PHAN TRỌNG HUY Khóa: 2002 - 2006 Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY EVALUATE THE INFLUENCY OF OPENAMIX – LSC AND TRICHODERMA ON LITTER GRADUATIONTHESIS Major: Biotechnology Guide: Student: Ph.D DUONG NGUYEN KHANG PHAN TRONG HUY Term: 2002 – 2006 Ho Chi Minh City 08/2006 LỜI CẢM TẠ Với lòng biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm tạ:  Ban hiệu trƣởng trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, ban chủ nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả các quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tại trƣờng.  Tiến sỹ Dƣơng Nguyên Khang đã hết lòng hƣớng dẫn, tận tình chỉ dạy, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp.  Ban giám đốc dự án phát triển cộng đồng – VietNamplus – Công ty Thiện Chí đã cung cấp kinh phí cũng nhƣ tạo điều kiện để tôi thực hiện đề tài này.  Ông Freedom Tran Minh, Ban giám đốc công ty TNHH Hoá Hữu Cơ và Thƣơng Mại Việt Mỹ A.V.F đã cung cấp chế phẩm cho tôi thực hiện đề tài này.  Sau cùng tôi xin cảm ơn cha mẹ, các bạn bè thân yêu của lớp Công Nghệ Sinh Học khoá 28 đã chia sẽ cùng tôi những vui buồn cũng nhƣ hết lòng hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập. Sinh viên thực hiện Phan Trọng Huy TÓM TẮT Đề tài: “Khảo sát ảnh hƣởng của chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma lên khả năng xử lý rác thải sinh hoạt ” đƣợc tiến hành từ ngày 06/02/2006 đến 10/08/2006 tại Tổ chức phát triển cộng đồng Vietnam Plus, huyện Đức Linh, tỉnh Bình Thuận. Mẫu đƣợc phân tích tại Trung tâm Công Nghệ Môi Trƣờng và Điểm nghiên cứu thuộc SAREC/Sida, Trại Thực Nghiệm trƣờng Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh. Thí nghiệm đƣợc bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẩu nhiên một yếu tố với 5 nghiệm thức là các mức nồng độ khác nhau của chế phẩm bổ sung 2 lít Openamix – LSC và 4; 5 kg Trichoderma/ 1tấn rác thải sinh hoạt cùng cơ chất có hàm lƣợng vật chất khô là 20,03%. Kết quả thí nghiệm cho thấy bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma làm hàm lƣợng amoniac giảm nhẹ theo nồng độ chế phẩm bổ sung là 90 mg/100g so với 101mg/100g rác của lô không bổ sung chế phẩm. Cùng với amoniac, hàm lƣợng đạm giảm nhẹ theo nồng độ chế phẩm bổ sung là 6,87% so với 8,58% ở lô không bổ sung chế phẩm. Mặc dù vậy khi so sánh với kết quả một số khảo sát khác thì nồng độ đạm khi bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma để xử lý rác thải sinh hoạt là cao hơn nhiều. Bổ sung chế phẩm đã làm trị số pH của khối ủ tăng cao (8,34 so với 7,25 của lô không bổ sung chế phẩm) cũng nhƣ đảm bảo cho quá trình lên men vi sinh vật, làm mất nhanh mùi hôi của cơ chất ban đầu, nâng cao hàm lƣợng chất khoáng trong khối ủ. Phƣơng pháp ủ hiếu khí tùy nghi làm rác ủ mau hoai khi đánh giá. Độ mùn tăng lên nhanh chóng theo nồng độ chế phẩm bổ sung và theo thời gian (12,47% so với 7,96% và 11,32% ở ngày thứ 56 so với 7,65% ở ngày đầu tiên) giúp cho thời gian của quá trình ủ rút ngắn đi rất nhiều so với các phƣơng pháp khác. MỤC LỤC Lời cảm tạ ..........................................................................................................iii Tóm tắt .............................................................................................................. iv Mục lục .............................................................................................................. vi Danh sách chữ viết tắt ....................................................................................... ix Danh sách các bảng ........................................................................................... x Danh sách các hình ............................................................................................ xi PHẦN I. MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1 1.1Đặt vấn đề .................................................................................................. 1 1.2 Mục đích và yêu cầu ................................................................................. 2 1.2.1 Mục đích ....................................................................................... 2 1.2.2 Yêu cầu ......................................................................................... 2 PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 3 2.1 Rác thải sinh hoạt ..................................................................................... 3 2.1.1 Thành phần của rác thải sinh hoạt ................................................. 3 2.1.2 Tính chất của rác thải sinh hoạt .................................................... 4 2.1.2.1 Thành phần các nguyên tố hoá học của từng loại chất thải ................................................................................ 4 2.1.2.2 Công thức hoá học tiêu biểu của một số thành phần chất thải hữu cơ ........................................................................... 5 2.1.2.3 Tỉ lệ C/N của một số chất thải ........................................ 5 2.1.2.4 Độ ẩm trung bình của chất thải ....................................... 6 2.1.2.5 Giá trị nhiệt năng của một số chất thải ........................... 7 2.1.3 Một số phƣơng pháp xử lý rác thải sinh hoạt ............................... 8 2.1.3.1 Phƣơng pháp đổ rác thành đống ngoài trời ..................... 8 2.1.3.2 Phƣơng pháp chôn lấp hợp vệ sinh ................................. 9 2.1.3.3 Phƣơng pháp ủ chất thải (Waste Composting) .............. 11 2.4 Sơ lƣợc về các chế phẩm sinh học khảo sát trong thí nghiệm ................ 22 2.4.1 Openamix – LSC .......................................................................... 22 2.4.2 Trichoderma ................................................................................. 27 2.4.2.1 Đặc điểm sinh học của Trichoderma ............................. 27 2.4.2.2 Khả năng kiểm soát sinh học của Trichoderma ............. 29 2.5 Hiện trạng rác thải sinh hoạt ở địa bàn huyện Đức Linh ........................ 32 PHẦN III. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ......................... 34 3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài .................................................... 34 3.1.1 Thời gian ...................................................................................... 34 3.1.2 Địa điểm ....................................................................................... 34 3.2 Vật liệu .................................................................................................... 34 3.2.1 Vật liệu bố trí thí nghiệm ............................................................. 34 3.2.2 Vật liệu và thiết bị sử dụng trong phân tích thí nghiệm .............. 35 3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................... 35 3.3.1 Bố trí thí nghiệm .......................................................................... 35 3.3.2 Các giai đoạn và thao tác trong quá trình ủ ................................. 36 3.3.3 Lấy mẫu ........................................................................................ 37 3.3.4 Chỉ tiêu phân tích ......................................................................... 37 3.3.4.1 Đánh giá cảm quan......................................................... 37 3.3.4.2 Chỉ tiêu hoá – lý ............................................................. 37 3.3.4 Xử lý số liệu ................................................................................. 39 PHẦN IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 40 4.1 Đánh giá cảm quan .................................................................................. 40 4.1.1 Mùi ............................................................................................... 40 4.1.2 Màu sắc và ẩm độ......................................................................... 41 4.1.2.1 Màu sắc của lô ủ theo thời gian ..................................... 41 4.1.2.2 Ẩm độ của lô ủ theo thời gian ........................................ 43 4.2 Chỉ tiêu lý – hoá ...................................................................................... 44 4.2.1 Biến đổi pH và nhiệt độ của lô ủ .................................................. 44 4.2.2 Biến đổi vật chất khô và độ mùn của lô ủ .................................... 45 4.2.3 Biến đổi NH3 và Nitơ tổng số của lô ủ ........................................ 46 4.2.4 Biến đổi Mg và Ca trong lô ủ ....................................................... 48 PHẦN V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................. 50 5.1 Kết luận ................................................................................................... 50 5.2 Đề nghị .................................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 52 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐC: Đối chứng (Nghiệm thức 1) NT2: Nghiệm thức 2 NT3: Nghiệm thức 3 NT4: Nghiệm thức 4 NT5: Nghiệm thức 5 BOD: Biochemical Oxygen Demand COD: Chemicai Oxygen Demand PVC: Poly Vinyl Clorua VSV: Vi Sinh Vật Km: Kilomet AOX: các hợp chất halogen thấm nƣớc CNMT: Công Nghệ Môi Trƣờng ĐHNL: Đại Học Nông Lâm TP.HCM: Thành Phố Hồ Chí Minh DANH SÁCH CÁC BẢNG TRANG Bảng 2.1 Thành phần rác thải sinh hoạt ............................................................ 3 Bảng 2.2 Thành phần các nguyên tố trong rác thải sinh hoạt ........................... 4 Bảng 2.3 Công thức hoá học tiêu biểu cho một số chất hữu cơ ........................ 5 Bảng 2.4 Tỷ lệ C/N của một số chất thải .......................................................... 6 Bảng 2.5 Ẩm độ một số chất thải ...................................................................... 7 Bảng 2.6 Giá trị nhiệt năng của một số chất thải .............................................. 7 Bảng 2.7 Điểm nhiệt chết của một số vsv gây bệnh ........................................ 12 Bảng 2.8 Các loài VSV gây bệnh có trong chất thải hữu cơ ........................... 16 Bảng 2.9 Nguyên tố vi lƣợng của Openamix - LSC ........................................ 24 Bảng 2.10 Nguyên tố vi lƣợng của Openamix - LSC ...................................... 25 Bảng 2.11 Phân tích thành phần hóa học của hợp chất OPENAMIX ............. 26 Bảng 2.12 Thành phần của rác thải sinh hoạt ................................................. 33 Bảng 2.13 Bố trí thí nghiệm ............................................................................. 35 Bảng 4.1 Thay đổi màu sắc của rác ủ theo thời gian ....................................... 42 Bảng 4.2 Biến đồi ẩm độ của lô ủ theo thời gian ............................................. 43 Bảng 4.3 Biến đổi pH và nhiệt độ của lô ủ theo nồng độ chế phẩm bổ sung .. 44 Bảng 4.4 Biến đổi pH và nhiệt độ của lô ủ theo thời gian ............................... 44 Bảng 4.5 Thay đổi vật chất khô và độ mùn theo nồng độ chế phẩm ............... 45 Bảng 4.6 Thay đổi vật chất khô và độ mùn theo thời gian .............................. 46 Bảng 4.7 Biến đổi NH3 và Nitơ tổng số của lô ủ theo nồng độ chế phẩm ....... 46 Bảng 4.8 Biến đổi NH3 và Nitơ tổng số của lô ủ theo thời gian ...................... 47 Bảng 4.9 Biến đổi Mg và Ca trong lô ủ theo nồng độ chế phẩm bổ sung ....... 48 Bảng 4.10 Biến đổi Mg và Ca trong lô ủ theo thời gian .................................. 48 DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1 Sự biến động VSV hiếu khí và yếm khí ............................................ 10 Hình 2.2 Sự phát triển của VSV theo thời gian và nhiệt độ đống ủ ................ 15 Hình 2.3 Sự phát triển củaVSV gây bệnh có trong đống ủ .............................. 17 Hình 2.4 Mối quan hệ giữa sự tạo thành sinh khối VSV và hoạt tính enzym . 17 Hình 2.5 Ảnh hƣởng giữa hoạt tính enzym lên hàm lƣợng cơ chất ................. 18 Hình 2.6 Quá trình tổng hợp và phản ứng enzym ............................................ 19 Hình 2.7 Giả thuyết tạo mùn ............................................................................ 20 Hình 2.8 Các quá trình sinh học khi ủ chất thải ............................................... 21 Hình 2.9 Vị trí địa lý Huyện Đức Linh ............................................................ 32 Hình 4.1 Các màu sắc thay đổi của rác theo thời gian ..................................... 41 Hình 5.1 Quy trình sản xuất và tái chế ............................................................. 51 PHẦN I. MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đời sống con ngƣời ngày càng phát triển thì lƣợng rác thải mà con ngƣời thải ra môi trƣờng cũng ngày càng tăng đến mức không thể kiểm soát nổi. Lƣợng rác mà con ngƣời thải ra tăng lên về số lƣợng và đa dạng về chủng loại. Với chiều hƣớng phát triển nhƣ thế, tác động của rác thải lên môi trƣờng là rất phức tạp. Môi trƣờng ngày càng bị ô nhiễm, đất đai trở nên nghèo dinh dƣỡng và tích tụ nhiều chất độc hại, nguồn nƣớc mặt bị ô nhiễm nghiêm trọng, môi trƣờng sống của sinh vật bị đe doạ [7]. Để hạn chế tác hại của rác thải và bảo vệ sự trong sạch của môi trƣờng sống, ngành môi trƣờng ngày càng phát triển, từ một ngành môi trƣờng lạc hậu có cách xử lý sơ bộ thành ngành công nghệ môi trƣờng có nhiều nghiên cứu và ứng dụng trong phạm vi rộng lớn, đã và đang đem lại những kết quả thuyết phục. Trong số các loại rác thải ra môi trƣờng thì rác thải sinh hoạt là đa dạng và phức tạp nhất. Mặc dù đã có nhiều phƣơng pháp xử lý khác nhau đƣợc áp dụng, thế nhƣng kết quả sau xử lý vẫn chƣa đƣợc nhƣ mong muốn. Để đáp ứng phần nào trong việc xử lý rác thải sinh hoạt, ngành công nghệ sinh học đã cho ra thị trƣờng những sản phẩm xử lý mang tính sinh học (probiotic) gần gũi với môi trƣờng và cho kết quả khả quan hơn. Chế phẩm sinh học này là những chế phẩm có khả năng phân huỷ và xử lý ô nhiễm môi trƣờng từ rác thải sinh hoạt, tạo nguồn phân bón hữu cơ bền vững với nông nghiệp nhƣ: Bio-F, Bio-AF, Openamix, Trichoderma… Từ những lý do trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Khảo sát ảnh hƣởng của chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma lên xử lý rác thải sinh hoạt” nhằm xem ảnh hƣởng của hỗn hợp chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma lên khả năng xử lý rác thải sinh hoạt để tạo ra phân bón hữu cơ sinh học có giá trị dinh dƣỡng cao. 1.2 Mục đích và yêu cầu 1.2.1 Mục đích  Đánh giá tác động của các tỉ lệ bổ sung chế phẩm sinh học Openamix - LSC và trichoderma lên rác ủ về khả năng xử lý rác thải sinh hoạt tạo phân bón hữu cơ cho cây trồng sau khi pha trộn và ủ rác với cơ chất  So sánh tác động của từng nồng độ hỗn hợp khác nhau lên khả năng xử lý rác nhằm đề xuất nghiệm thức tối ƣu trong thử nghiệm này. 1.2.2 Yêu cầu  Thử nghiệm ảnh hƣởng của hỗn hợp chế phẩm lên rác thải sinh hoạt của thị trấn Đức Tài, Huyện Đức Linh, Tỉnh Bình Thuận để tạo phân bón cho cây trồng qua việc khảo sát các chỉ tiêu liên quan. PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Rác thải sinh hoạt 2.1.1 Thành phần của rác thải sinh hoạt Rác thải sinh hoạt là hỗn hợp các chất không sử dụng đƣợc trong sinh hoạt và sản xuất mà con ngƣời thải ra môi trƣờng. Loại chất thải sinh hoạt và nguồn gốc phát sinh đƣợc trình bày ở bảng 2.1. Bảng 2.1 Loại và nguồn gốc phát sinh chất thải sinh hoạt Loại chất thải Nguồn gốc phát sinh Chất thải động vật và thực vật có chứa nƣớc và dễ bị thối rữa Từ quá trình chế biến và cung cấp thực phẩm, từ các chợ, trong quá trình sử dụng và buôn bán thực phẩm. Tro và những chất còn lại sau khi đốt các nhiên liệu sử dụng trong sinh hoạt. Sinh hoạt hằng ngày Chất dễ cháy: giấy cacton, gỗ, hộp, vỏ bào, nhựa, giẻ rách, quần áo, da, cao su, cỏ, lá cây…. Từ các hộ gia đình, các cơ quan, các công ty thƣơng mại - dịch vụ nhƣ: khách sạn, nhà hàng, cửa hàng, chợ…. Chất không cháy: vỏ hộp và lá kim loại, bùn nhão, gạch đá, đồ gốm sứ, chai lọ, đồ thuỷ tinh…. Từ các hộ gia đình, các cơ quan, các công ty thƣơng mại - dịch vụ nhƣ: khách sạn, nhà hàng, cửa hàng, chợ…. Nguồn: Phạm Hùng Việt và Lê Phƣơng Lan, 1996. Rác thải sinh hoạt là hỗn hợp cả chất thải hữu cơ dễ và khó phân huỷ, khó phân huỷ, các chất vô cơ, chất độc hại và VSV có khả năng gây bệnh. Trong các loại rác thải sinh hoạt thì các chất thải từ nguồn thực vật chiếm số lƣợng lớn. Theo phân tích sơ bộ thành phần của rác thải sinh hoạt gồm: - Rác thải ở những khu dân cƣ, khu thƣơng mại - Rác thải công sở, trƣờng học, công trình công cộng - Rác thải khu công nghiệp, khu xây dựng, khu vui chơi giải trí Rác thải sinh hoạt ở các vùng khác nhau có thành phần vật chất tồn tại trong đó rất khác nhau. Sự khác biệt này phụ thuộc vào những yếu tố sau: - Trình độ quản lý xã hội của tổ chức chính quyền. - Trình độ kỹ thuật trong sản xuất công nông nghiệp. - Mùa trong năm. 2.1.2 Tính chất của rác thải sinh hoạt Chất thải sinh hoạt là loại chất thải tƣơng đối phức tạp, đây là một hỗn hợp đƣợc tạo thành bởi nhiều nguồn khác nhau. Chính vì thế, không thể có một chất nào có tính chất vật lý và hoá học đại diện cho tất cả. Trong khi nghiên cứu các nhà khoa học đã không gộp chung tất cả mà phân loại ra để xác định tính chất vật lý và hoá học của từng thành phần trong chất thải sinh hoạt. 2.1.2.1 Thành phần các nguyên tố hoá học của từng loại chất thải Trong chất thải có rất nhiều nguyên tố hoá học. Tuỳ bản chất của tƣờng loại chất thải, số lƣợng nguyên tố khác nhau rất lớn. Tìm hiểu đƣợc thành phần của rác thải sinh hoạt đã giúp cho các nhà khoa học đƣa ra đƣợc nhiều phƣơng pháp để tái chế và tái sử dụng nhƣ: tái chế nylon, tạo phân bón hữu cơ, tái chế PVC, …vv. Bảng 2.2 Thành phần các nguyên tố trong rác thải sinh hoạt STT Thành phần % trọng lƣợng C H2 O2 N2 S Tro 1 Chất thải thực phẩm 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 2 Giấy 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0 3 Plastic 60,0 7,2 222,8 - - 10,0 4 Sợi, vải 55,0 6,6 31,2 4,6 0,15 2,5 5 Cao su 78,0 10,0 - 20 - 10,0 6 Chất thải làm vƣờn 47,8 6,0 38,0 3,4 0,3 4,5 7 Gỗ 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 8 Bụi gạch, các loại xà bần khác 26,3 3,0 2,0 0,5 0,2 68,0 Nguồn: Lê Huy Bá và Cao Xuân Bách, 2000. 2.1.2.2 Công thức hoá học tiêu biểu của một số thành phần chất thải hữu cơ Trong chất thải sinh hoạt, thành phần hữu cơ chiếm một lƣợng lớn. Ngƣời ta phân loại và xác định công thức tiêu biểu của từng loại chất hữu cơ nhằm mục đích xác định nhu cầu oxy cần thiết cho quá trình ủ hiếu khí chất thải. Bảng 2.3 Công thức hoá học tiêu biểu cho một số chất hữu cơ STT Các chất thải Công thức hoá học tiêu biểu 1 Carbohydrate (C6H10O5)x 2 Protein C16H24O5N4 3 Chất béo và dầu C50H90O6 4 Bùn cặn Bùn cặn đơn Bùn hỗn hợp C22H39O10N C10H19O3N 5 Mẫu vụn chất thải nói chung C64H104O37N 6 Gỗ C99H148O59N 7 Cỏ C295H420O186N 8 Rác sinh hoạt nói chung C23H38O17N 9 Vi khuẩn C5H7O2N 10 Nấm sợi C10H17O6N Nguồn: Lê Huy Bá và Cao Xuân Bách, 2000. 2.1.2.3 Tỉ lệ C/N của một số chất thải Tỷ lệ C/N nói lên mức cân bằng dinh dƣỡng cho VSV sinh trƣỡngphát triển có trong khối ủ nhằm dự báo thời điểm và hiệu quả của quá trình ủ. Nếu C/N quá cao, điều đó chứng tỏ hàm lƣợng C nhiều trong lúc N thiếu, quá trình ủ sẽ có 2 thời điểm cần lƣu ý: - Thời điểm bắt đầu ủ nguyên liệu ủ thiếu nguồn nitơ, cần phải cung cấp nguồn nitơ để cho VSV hoạt động. - Thời điểm cuối quá trình ủ cho thấy tốc độ phân giải các hợp chất chứa nitơ nhanh, trong lúc tốc độ phân giải các hợp chất chứa carbohydrate quá chậm. Tỷ lệ C/N của một số chất thải sinh hoạt đƣợc thể hiện qua bảng 2.4. Bảng 2.4 Tỷ lệ C/N của một số chất thải STT Các chất thải Hàm lƣợng nitơ (% trong lƣợng khô) Tỷ lệ C/N 1 Phân, hầm cầu 5,5 – 6,5 6 – 10 2 Nƣớc tiểu 15 – 18 0,8 3 Máu 10 -14 3,0 4 Phân bò 1,7 18 5 Phân gà 6,7 15 6 Phân cừu 3,8 - 7 Phân heo 3,8 - 8 Phân ngựa 2,3 25 9 Chất cặn lắng tƣơi 4 – 7 11 10 Chất cặn lên men 2,4 - 11 Bùn hoạt tính 5,0 6 12 Cỏ ủ 3 – 6 12 – 15 13 Chất thải từ rau 2,5 – 4 11 – 12 14 Cỏ hổn hợp 2,4 19 15 Vỏ, vụn từ khoai tây 1,5 25 16 Trấu lúa mì 0,3 – 0,5 128 – 150 17 Trấu lúa nƣớc 0,1 200 - 500 Nguồn: Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thùy Dƣơng, 2003. 2.1.2.4 Độ ẩm trung bình của chất thải Xác định độ ẩm của các chất thải có ý nghĩa quan trọng để tính toán thiết bị thu gom và vận chuyển để đánh giá khả năng phân huỷ chất thải. Ẩm độ một số chất thải đƣợc trình bày ở bảng 2.5. Bảng 2.5 Ẩm độ một số chất thải STT Thành phần chất thải % khối lƣợng Ẩm độ (%) 1 Chất thải thực phẩm 15 70 2 Giấy 40 6 3 Plastic 3 2 4 Sợi, vải 2 10 5 Cao su 0,5 2 6 Chất thải làm vƣờn 12 60 7 Gỗ 2 20 8 Thuỷ tinh 8 <1 9 Vỏ đồ hộp kim loại 6 <1 10 Kim loại không có sắt 1 <1 11 Kim loại có sắt 2 <1 12 Bụi, gạch, đá 4 8 Nguồn: Nguyễn Đức Lƣợng và Cao Cƣờng, 2003. 2.1.2.5 Giá trị nhiệt năng Giá trị nhiệt năng là nhiệt lƣợng tạo thành khi đốt chất thải rắn. Giá trị nhiệt năng của chất thải có trong một số chất thải bảng 2.6 là trị số quan trọng giúp ta xác lập đƣợc phƣơng pháp xử lý có hiệu quả. Bảng 2.6 Giá trị nhiệt năng của chất thải STT Thành phần chất thải Nhiệt năng Khoảng giá trị Trung bình 1 Chất thải thực phẩm 3489 – 6978 4652 2 Giấy 11630 – 18608 16747,2 3 Cotton 13956 – 17445 16282 4 Chất dẻo 27912 – 37216 32564 5 Vải vụn 15119 – 18608 17445 6 Cao su 20934 – 27912 23260 7 Da vụn 15119 – 19771 17445 8 Lá cây, cỏ 2326 - 18608 6512,8 9 Gỗ 17445 – 19771 18608 10 Thuỷ tinh 116,3 – 220,6 18608 11 Hộp kim loại 232,6 – 1163 697,8 12 Kim loại 232,6 – 1163 697,8 13 Bụi, tro, gạch 2326 - 11630 6978 Nguồn: Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thuỳ Dƣơng, 2003. 2.1.4 Một số phƣơng pháp xử lý rác thải sinh hoạt Có nhiều phƣơng pháp để xử lý chất thải hữu cơ tuỳ theo giai đoạn và điều kiện cụ thể. Các phƣơng pháp đƣợc tóm tắt theo hình minh hoạ sau: Nguồn: Lê Huy Bá và Cao Xuân Bách, 2000. 2.1.4.1 Phƣơng pháp đổ rác thành đống ngoài trời Đây là phƣơng pháp đƣợc sử dụng nhiều nhất, đơn giản nhất, ít tốn kém nhất và cũng gây ra nhiều vấn đề cho môi trƣờng nhất. Theo phƣơng pháp này, chất thải đƣợc thu gom, vận chuyển đến một địa điểm đã xác định là nơi xử lý. Địa điểm đổ chất thải thƣờng là nơi đảm bảo những yêu cầu cơ bản sau: xa nơi dân cƣ, xa nguồn nƣớc, dễ vận chuyển. Ở nhiều nƣớc, ngƣời ta đổ rác thành từng đống có kích thƣớc khác nhau. Lớp rác này đổ chồng lên lớp rác khác tạo nên sự hỗn độn không theo một quy định nào. Chính vì thế, phƣơng pháp này có những nhƣợc điểm sau: - Bề mặt bãi rác không đƣợc phủ kín, làm thất thoát khí từ bãi rác. Các chất khí này bao gồm CH4, CO2, H2S, NH3, scatol, indol và nhiều khí gây mùi khó chịu khác. Hiện tƣợng ô nhiễm không khí trầm trọng đến mức những khu vực xung quanh Chất thải hữu cơ từ nguồn động vật và thực vật Phƣơng pháp đổ thành đống rác tự nhiên Phƣơng pháp xử lý công nghiệp Phƣơng pháp chôn lấp hợp vệ sinh Phƣơng pháp thiêu, đốt Phƣơng pháp ủ Phƣơng pháp sản xuất biogas ngƣời dân không thể chịu đƣợc và có thể lan xa hàng Km (Tuổi Trẻ ngày 14/06/2006). - Do không có lớp phủ bề mặt, nên nƣớc mƣa thấm qua nhiều lớp rác, rửa trôi các thành phần dễ phân huỷ vào nƣớc rò rỉ, tạo ra lƣợng nƣớc rò rỉ lớn, có mức độ ô nhiễm cao. Khi đổ rác thành đống, ngƣời ta không tác động để thúc đẩy hoạt động VSV có trong đống rác, vì vậy quy trình sinh hoá xảy ra trong đống rác phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên. Do đó thời gian phân huỷ rác rất lâu, khoảng 8 tháng đến 2 năm. Hơn nữa, mức độ phân huỷ kiểu ủ tự nhiên này thƣờng không cao và hoàn toàn không đồng đều ở mọi vị trí của bãi rác. - Phần lớn các nơi đổ rác này tiếp nhận lƣợng rác chƣa phân loại. Do đó trong đống rác chứa rất nhiều chất khó phân huỷ, thậm chí chứa cả những chất độc hại. Những thành phần độc hại có sẳn trong đống rác, cộng với những chất độc hại phát sinh trong quá trình ủ tạo ra mối nguy hiểm rất lớn cho môi trƣờng đất, đặc biệt khi ngƣời ta sử dụng chất thải này làm phân bón. Khi đó, các chất độc hại sẽ đi vào thực phẩm, ngƣời và động vật ăn các loại thực phẩm đƣợc bón những loại phân này sẽ bị ngộ độc. Để đảm bảo bãi rác không gây ô nhiễm môi trƣờng xung quanh, công việc quản lý bãi rác trở nên rất tốn kém vì hằng ngày lƣợng khí thải, nƣớc rò rỉ từ bãi rác vẫn thoát vào môi trƣờng. Điều đó nói lên việc quy hoạch và chọn phƣơng pháp xử lý ban đầu rất quan trọng, sai trong chọn lựa phƣơng pháp sẽ rất tốn kém cho việc sửa sai đó. 2.1.4.2 Phƣơng pháp chôn lấp hợp vệ sinh Bản chất của phƣơng pháp này là lƣu giữ các loại chất thải trong một hố, phía trên có phủ một lớp đất. Phƣơng pháp này đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới áp dụng vì dễ thực hiện và chi phí không cao. Sau vài năm, ngƣời ta tiến hành khai thác hoặc không những hố chôn rác này. Chôn lấp hợp vệ sinh là phƣơng pháp chôn lấp rác vào cùng một hố đào có tính toán về dung lƣợng, có gia cố cẩn thận để kiểm soát khí thải và kiểm soát lƣợng nƣớc rò rỉ. Cả hai phƣơng pháp trên đều dựa trên nền tảng là tạo môi trƣờng yếm khí để VSV tham gia phân huỷ các thành phần hữu cơ có trong rác. Nhƣng khác nhau là phƣơng pháp ủ tự nhiên không kiểm soát còn phƣơng pháp chôn lấp có kiểm soát hiện tƣợng ô nhiễm đất, nƣớc và không khí. Thời gian đầu của quá trình chôn lấp, các VSV hiếu khí và cả VSV yếm khí tuỳ tiện hoạt động. Trong thời gian này, khối rác chôn lấp vẫn tồn tại một lƣợng oxy có trong không khí ở hố rác giúp các loài VSV trong khối rác hoạt động mạnh. Thời gian lên men này là thời gian hiếu khí. Thời gian hiếu khí thƣờng kéo dài không lâu, tiếp đó dần dần chuyển sang giai đoạn yếm khí. Nhiệt độ ở thời gian lên men hiếu khí bắt đầu tăng dần và khi chuyển sang giai đoạn yếm khí, nhiệt độ dần dần chuyển sang ổn định ở mức độ cao. Hình 2.1 Sự biến động VSV hiếu khí và yếm khí [7] Do lƣu lƣợng không khí trong đống rác không đủ nên quá trình hô hấp hiếu khí là quá trình không hoàn toàn. Các quá trình phân giải cellulose, hemicellulose, pectin, protein và tinh bột trong giai đoạn này không đạt đến mức tạo ra sản phẩm cuối cùng. Thậm chí những thành phần khó phân huỷ nhƣ cellulose, hemiceluulose, pectin và lignin chƣa đƣợc phân giải. Quá trình phân giải hiếu khí làm tăng sinh khối của VSV hiếu khí. Trong giai đoạn đầu, sinh khối VSV tăng nhanh, sau đó giảm nhanh. Hiện tƣợng giảm nhanh là do thiếu oxy rất đột ngột trong khối rác, sinh khối giảm và lập tức lƣợng sinh khối nay bị tự phân. Thành phần protein của sinh khối VSV sẽ kết hợp với thành phần phân huỷ không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ khác sẽ tạo thành mùn trong khối ủ. Khi nhiệt độ tăng và lƣợng không khí chứa oxy giảm, làm cho trứng giun sán, rệp, côn trùng cánh cứng, giun và động vật nguyên sinh cũng bị tiêu diệt. Sản phẩm tạo ra do hoạt động của vi sinh vật là các axít hữu cơ, các chất mùn, các chất khí CO2, NH3, CH4, H2S….và cả sinh khối VSV. Về nguyên tắc, các Tổng số VSV VSV yếm khí VSV hiếu khí Thời gian(ngày) chất dễ phân giải sẽ đƣợc VSV phân giải trƣớc, các chất khó phân giải sẽ lần lƣợt đƣợc phân giải từ từ cho đến khi mức độ phân giải thấp nhất và khối rác chôn lấp đạt đƣợc mức độ ổn định. Nhƣ vậy, bản chất của phƣơng pháp chôn lấp hợp vệ sinh là duy trì và phát triển các quá trình sinh học xảy ra trong hố chôn lấp và thực hiện các biện pháp kiểm soát ô nhiễm do hố chôn lấp chất thải gây ra. 2.1.4.3 Phƣơng pháp ủ chất thải (Waste Composting) a. Giới thiệu chung Theo Haug (1980) ủ chất thải là quá trìmh phân giải sinh học chất hữu cơ dẫn tới sự ổn định khối ủ trong tồn trữ và sử dụng nhƣ một dạng phân hữu cơ [7]. Theo Berira – Neta (1987) ủ chất thải là sự kiểm soát quá trình hiếu khí hoạt động của các VSV ƣa ấm và ƣa nóng [7]. Kết quả của các hoạt động VSV tạo ra CO2, nƣớc, các chất khoáng và chất hữu cơ ổn định [7]. Về tổng thể, quá trình ủ là quá trình phân giải một loạt các chất hữu cơ có trong rác thải sinh hoạt, bùn cặn, phân gia súc, gia cầm, các chất thải hữu cơ nông nghiệp. Quá trình này đƣợc thực hiện cả trong điều kiện hiếu khí và yếm khí. - Ủ hiếu khí: là quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ nhờ VSV khi có mặt của oxy. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải này là CO2, NH3, nƣớc, nhiệt, các chất hữu cơ đã ổn định và sinh khối VSV. - Ủ yếm khí: là quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ bởi vsv khi không có mặt của oxy. Sản phẩm cuối cùng của quá trình này là CH4, CO2, NH3, một vài loại khí khác với số lƣợng rất nhỏ, các axít hữu cơ, nhiệt, các chất hữu cơ đã ổn định và sinh khối VSV. NH3 đƣợc tạo ra cả trong điều kiện hiếu khí và yếm khí nhanh chóng đƣợc các vi khuẩn nitrat hoá có trong khối ủ chuyển thành NO3 -. Ủ hiếu khí thƣờng xảy ra rất nhanh, ủ yếm khí cần một khoảng thời gian dài hơn. Cả quá trình ủ hiếu khí và ủ yếm khí đều có những ƣu điểm sau: + Làm ổn định chất thải Khi chất thải đƣợc ủ, nhờ hoạt động sống của VSV, các chất thải sẽ đƣợc chuyển hoá sang trạng thái ổn định và khi đó việc bón chất thải đã qua xử lý vào đất sẽ không gây ra hiện tƣợng ô nhiễm. Quá trình ủ là quá trình đã đƣợc kiểm soát, vì vậy rất có lợi cho môi trƣờng. + Ức chế hoặc tiêu diệt mầm bệnh Chất thải hữu cơ thƣờng đƣợc xem nhƣ một môi trƣờng tự nhiên rất tốt cho các mầm bệnh (VSV gây bệnh, giun, sán, các loại ký sinh trùng khác). Các VSV gây bệnh thƣờng có nhiệt độ phát triển từ 30 – 40 0C, Khi chất thải đƣợc đƣa vào ủ qua thời gian 3 – 4 ngày, nhiệt độ đã có thể tăng lên 50 – 60 0C. Ở nhiệt độ này, phần lớn các sinh vật gây bệnh trong chất thải sẽ bị tiêu diệt, số còn lại sẽ bị tiêu diệt dần do nhiệt độ cao kéo dài trong nhiều ngày. Khả năng chịu nhiệt của một số VSV gây bệnh đƣợc trình bày trong bảng 2.7. Bảng 2.7 Điểm nhiệt chết của một số vsv gây bệnh VSV và ký sinh trùng Điểm nhiệt chết và thời gian tiếp xúc Salmonella typhosa Shigella (nhóm A và B) E.coli Endamoeba histolytica Vibrio cholerae Trichinella spiralis Necartor americansis Ascaris lubridcodes Taenia saginate Streptococcus pyogenes Mycobacterium tuberculosis Corynebacterium diptheriae Brucella abortus 30’ ở 600C 1 giờ ở 550C 1 giờ ở 550C hoặc 15 – 20’ ở 600C 68 0 C Rất nhạy cảm nhiệt, chết ở 400C 1 giờ ở 500C 20 ngày ở 450C 20 ngày ở 450C, 2giờ ở 500C, 3.5’ ở 600C 5’ ở 710C 10’ ở 540C 15 – 20’ ở 660C 45’ ở 550C 3’ ở 610C Nguồn: Đỗ Hồng Lan Chi và Lâm Minh Triết, 2004. Nhƣ vậy, quá trình ủ chất thải có thể đƣợc xem nhƣ một quá trình ủ tiệt trùng rất hữu hiệu, chất thải sau khi ủ sẽ không mang theo mầm bệnh vào môi trƣờng. + Làm tăng chất lƣợng dinh dƣỡng cho cây trồng Chất dinh dƣỡng đa lƣợng N, P, K ở trong chất thải hữu cơ thƣờng tồn tại ở dạng hợp chất hữu cơ. Cây trồng không có khả năng sử dụng chất hữu cơ để sinh trƣởng và phát triển, chúng chỉ có thể sử dụng chất dinh dƣỡng ở dạng muối hoà tan. Hợp chất hữu cơ sau khi ủ sẽ chuyển hoá hoá học cơ bản, các hợp chất hữu cơ sẽ bị phân giải, giải phóng N, P, K và chúng sẽ đƣợc các loài VSV khác chuyển hoá sang dạng các chất vô cơ hoà tan, khi đó thực vật mới có khả năng sử dụng để tiến hành các quá trình đồng hoá, một phần các chất dinh dƣỡng trên vẫn còn nằm trong các hợp chất hữu cơ khó tan trong nƣớc. Chính đặc điểm này mà các chất dinh dƣỡng rất khó bị rữa trôi theo nƣớc, chúng đƣợc lắng xuống và đƣợc phân giải dần dần tạo nên hiệu suất sử dụng các chất dinh dƣỡng cao. Mặt khác, cũng chính do đặc điểm này, khi ta sử dụng phân hữu cơ, khả năng phát triển của phân hữu cơ không bằng phân vô cơ, nhƣng tác động của các loại phân ủ thƣờng kéo dài trong nhiều năm. + Làm giảm độ ẩm cho khối ủ Các chất thải nhƣ phân gia súc, gia cầm, bùn cặn, phân hầm cầu thƣờng chứa 80-90% là nƣớc, các chất thải chứa nhiều nƣớc sẽ làm tăng chi phí vận chuyển, thu gom và rất dễ phân huỷ sinh học, tạo nên mùi rất khó chịu. Khi các chất thải này qua quá trình ủ nƣớc sẽ đƣợc tách ra khỏi chất rắn nhờ nhiệt độ của khối ủ. Đây đƣợc xem nhƣ quá trình “sấy” tự nhiên, rất tiết kiệm và hiệu quả. Quá trình ủ chất thải có những hạn chế sau: + Sản phẩm của quá trình ủ chất thải hữu cơ là phân ủ. Chất lƣợng phân ủ phụ thuộc rất nhiều ở chất lƣợng chất thải đem vào ủ. Ở nƣớc ta, việc phân loại chất thải tại nguồn chƣa đƣợc thực hiện triệt để nên các loại phân ủ là hỗn hợp chứa rất nhiều các chất độc hoặc các chất không phù hợp với sự phát triển của cây trồng. + Trong quá trình ủ, xảy ra rất nhiều phản ứng sinh hoá. Quá trình phân giải của VSV sẽ làm giảm khối lƣợng hữu cơ có trong chất thải, đây là hiện tƣợng luôn xảy ra ở bất kỳ quá trình lên men nào, trong đó lƣợng nitơ và carbon thƣờng mất nhiều nhất. Nitơ là nguyên tố rất quan trọng cho cây trồng khi chúng đƣợc chuyển sang dạng vô cơ hoà tan. Quá trình ủ là quá trình mất nitơ, lƣợng nitơ này mất đi không đƣợc cung cấp giống nhƣ đất ruộng trong điều kiện tự nhiên. Do đó, quá trình ủ cũng đƣợc xem là quá trình lãng phí năng lƣợng. + Trong quá trình ủ thƣờng tạo ra một lƣợng khí có mùi hôi thối và một lƣợng nƣớc ở đáy khối ủ, cả khí thải và nƣớc đọng đều phải đƣợc xử lý. Nhƣ vậy, để giải quyết quá trình ủ triệt để, phải chi phí thêm giai đoạn xử lý khí và xử lý nƣớc đọng (vì chất thải có COD, BOD). b. Các quá trình sinh học cơ bản xảy ra khi ủ chất thải Các chất thải hữu cơ thƣờng có nguồn gốc động vật và thực vật, nên chúng đều có chung những tính chất cơ bản sau: + Tính chất dễ phân huỷ Các tế bào động vật và thực vật đều đƣợc cấu tạo từ các hợp chất hữu cơ nhƣ protein, gluxit, lipit, vitamin và một số thành phần khác. Các hữu cơ này là những thành phần rất dễ phân huỷ khi động vật hay thực vật bị chết. Chất thải hữu cơ là một bộ phận của xác động vật, thực vật không còn sử dụng trong các mục đích sản xuất và đời sống. Tính chất dễ phân hủy này là một tính chất rất quan trọng trong chu trình chuyển hoá giữa sự sống và vật chất không sống. Tham gia chủ yếu vào quá trình phân giải này chủ yếu là hệ VSV có trong chất thải. + Tính gây ô nhiễm môi trƣờng Vì là vật chất dễ phân giải nên các hợp chất hữu cơ này cũng là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng nhƣ: Ô nhiễm do các chất khí tạo ra trong quá trình ủ. Ô nhiễm do các chất độc đƣợc giải phóng khỏi khối chất thải, tạo ra trong quá trình ủ, bị lẩn vào trong quá trình thu gom, vận chuyển và vận hành khối ủ. Ô nhiễm do VSV gây ra. Chính vì thế trong quản lý và xử lý các chất thải hữu cơ, cần phải hạn chế hoặc loại bỏ các quá trình tạo ra ba dạng ô nhiễm trên. + Sự Phát triển của vi sinh vật Các chất thải hữu cơ bao giờ cũng chứa rất nhiều loài VSV khác nhau, trong đó tồn tại cả VSV có lợi và VSV có hại.  VSV có lợi là toàn bộ VSV có khả năng phân giả vật chất hữu cơ có trong chất thải hữu cơ nhƣ protein, lipit, gluxit. VSV này tạo ra những loại enzyme tƣơng ứng để thuỷ phân chúng, tạo ra nhƣng sản phẩm khác nhau. Chúng bao gồm cả vi khuẩn, nấm sợi, xạ khuẩn và cả nấm men, trong đó chủ yếu là các loài vi khuẩn. Ở giai đoạn đầu, VSV sẽ tăng rất nhanh về số lƣợng, nhiệt độ sẽ tăng dần đến nhiệt độ tối đa khoảng 60 – 650C. Ở nhiệt độ này phần lớn VSV ƣa ấm bị tiêu diệt, còn lại những VSV ƣa nóng phát triển. Các loại VSV này thay nhau phân giải chất thải và chuyển chúng dần đến trạng thái ổn định. Vùng 1: Sự phát triển của các VSV ƣa ấm Vùng 2: Sự phát triển của loài VSV ƣa nóng Vùng 3: sự phát triển trở lại của loài VSV ƣa ấm Hình 2.2 Sự phát triển của VSV theo thời gian và nhiệt độ đống ủ [7] Tuỳ theo khí hậu vùng mà ta tiến hành ủ chất thải, thời gian đầu có thể kéo dài 3–7 ngày, thời gian kế tiếp bắt đầu từ ngày thứ 5 trở đi. Sau đó nhiệt độ sẽ giảm dần và luôn thay đổi trong khoảng 40 – 550C. - VSV có hại bao gồm các loài VSV gây bệnh và các loài khác, chúng đi vào chất thải chủ yếu từ nguyên liệu, hoặc đƣờng không khí với số lƣợng không nhiều. Loại VSV gây bệnh có trong chất thải hữu cơ đƣợc trình bày ở bảng 2.8. Nhiệt độ (0C) 20 40 60 1 2 3 Thời gian (ngày) Bảng 2.8 VSV gây bệnh có trong chất thải hữu cơ STT Loài gây bệnh Bệnh Quá trình truyền bệnh 1 2 3 Vi khuẩn Vibro cholerae Salmonella typhi Shigella dysenteriac E.coli Virus Poliovirus Coxsakicvirus Echovirus Reovirus Adenovirus Hepatilis Protozea Giardia lamblia Entamocba hyotolytica Balantidiumcoli Bệnh tả Các bệnh đƣờng tiêu hoá Rối loạn tiêu hoá Rối loạn tiêu hoá Bệnh bại liệt Các bệnh đƣờng hô hấp và đƣờng tiêu hoá khác nhau Các bệnh đƣờng hô hấp Bệnh viêm gan Nhiễm đƣờng ruột, gây ra các bệnh khác nhau Ngƣời sang ngƣời Ngƣời (hay động vật) sang ngƣời Ngƣời sang ngƣời Ngƣời sang ngƣời Ngƣời sang ngƣời Ngƣời sang ngƣời Ngƣời sang ngƣời Ngƣời (hay động vật) sang ngƣời Ngƣời sang ngƣời Ngƣời sang ngƣời Ngƣời sang ngƣời Ngƣời sang ngƣời Ngƣời (hay động vật) sang ngƣời Nguồn: Phạm Hùng Việt và Lê Phƣơng Lan, 1996. Các VSV gây bệnh và một số sinh vật khác (nhƣ động vật nguyên sinh) thƣờng phát triển tốt trong điều kiện nhiệt độ ôn hoà. Do đó, khi nhiệt của khối ủ tăng cao (khoảng 60 – 650C) thì chúng sẽ bị tiêu diệt. Quá trình sinh lý này đƣợc thể hiện theo hình sau. Hình 2.3 Phát triển VSV gây bệnh có trong đống ủ theo nhiệt độ [7] + Phân giải các hợp chất hữu cơ Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ trong chất thải xảy ra mạnh khi tiến hành ủ ngay ngày thứ hai. Quá trình phân giải hợp chất hữu cơ là quá trình sinh hóa, thực hiện qua ba giai đoạn: Giai đoạn 1: Giai đoạn tổng hợp enzyme Giai đoạn sinh tổng hợp enzyme đƣợc bắt đầu ngay khi VSV tiến hành quá trình trao đổi chất và nó sẽ đạt cực đại ở thời điểm bắt đầu của giai đoạn phát triển mạnh nhất của sinh khối (Hình 2.4). Hình 2.4 Mối quan hệ giữa sự tạo thành sinh khối VSV và hoạt tính enzyme [7] Hình 2.4 cho thấy, không bao giờ hoạt tính enzyme đạt cực đại trùng với thời điểm sinh khối đạt cực đại. Khi hoạt tính enzyme đạt cực đại cũng là thời điểm các phản ứng enzyme thƣờng xẩy ra mạnh nhất và khi đó các chất thải đƣợc phân giải mạnh nhất (Hình 2.5). Số lƣợng VSV/1g 60 t ( 0 C) Hoạt tính enzym (g) Sinh khối (tb/g) Thời gian (ngày) Hình 2.5 Ảnh hƣởng của hoạt tính enzym lên hàm lƣợng cơ chất [7] Các chất tham gia vào phản ứng thuỷ phân là những chất cảm ứng. Những chất này tác động lên tế bào VSV và nhờ tác động này mà enzyme đƣợc tạo thành. Nhƣ vậy, điều kiện cần trƣớc tiên cho quá trình sinh tổng hợp enzyme là phải có chất cảm ứng. Trong các chất thải hữu cơ, các chất nhƣ protein, gluxit, lipit đều là những chất cảm ứng. Những enzyme đƣợc tạo thành nhƣ protease, amylase, lipase……là những enzyme cảm ứng. Trong khi ủ chất thải, các VSV sẽ tham gia tổng hợp rất nhiều loại enzyme khác nhau. Do đó, có rất nhiều phản ứng khác nhau xẩy ra trong đó. Giai đoạn 2: Khi các enzyme đƣợc tạo thành, các enzyme này sẽ thoát khỏi tế bào VSV để thải ra ngoài. Ở ngoài tế bao, các enzyme sẽ tiến hành các phản ứng thuỷ phân, sản phẩm của quá trình thuỷ phân là các chất có kích thƣớc nhỏ hơn kích thƣớc của chất tham gia phản ứng. Khi đó một phần của chất mới tạo thành từ phản ứng thuỷ phân sẽ xâm nhập vào trong tế bào để tham gia quá trình trao đổi chất trong tế bào, một phần khác còn nằm ngoài môi trƣờng. Theo lý thuyết, sản phẩm cuối cùng của một chuổi phản ứng enzyme thƣờng có tác động ức chế ngƣợc đến tốc độ phản ứng enzyme tham gia đầu tiên của chuổi phản ứng. Do đó, khi lƣợng các chất đƣợc tạo thành tồn tại quá nhiều, nó sẽ ức chế ngƣợc, phản ứng enzyme của toàn bộ chuổi phản ứng sẽ bị ức chế. Điều đó cho ta hiểu nguyên nhân tại sao quá trình phân giải các chất thải xảy ra chậm (hình 2.6). Hoạt tính enzym (g) Hàm lƣợng chất hữu cơ bị phân huỷ Thời gian (ngày) Phản ứng của enzyme trong đống chất thải còn chịu ảnh hƣởng của ẩm độ, nhiệt độ, các chất kìm hãm trong chất thải. Hình 2.6 Quá trình tổng hợp và phản ứng enzyme [7] Nhƣ vậy, khi phát triển trong khối chất thải ủ, chúng ta có hai sản phẩm mới đƣợc tạo thành: Sản phẩm bậc một: số lƣợng tế bào VSV (còn gọi là sinh khối). Sản phẩm bậc hai: sản phẩm phân giải của VSV. Giai đoạn 3: Là giai đoạn các chất đƣợc tạo thành từ các phản ứng enzyme ngoại bào xâm nhập đƣợc vào trong tế bào. Ở đây sẽ có hai kiểu phản ứng: Phản ứng đồng hoá (tổng hợp) và phản ứng dị hoá (phân giải). Các phản ứng tạo ra sinh khối VSV, năng lƣợng và các sản phẩm. Năng lƣợng đƣợc tạo ra từ các phản ứng phân giải nội bào sẽ đƣợc tế bào sử dụng để tiến hành các phản ứng tổng hợp. Một phần vật chất đƣợc tạo ra từ quá trình trên, tế bào không sử dụng sẽ đƣợc thẩm thấu ngƣợc lại môi trƣờng. Những sản phẩm này đƣợc gọi chung là các sản phẩm bậc hai. Nhƣ vậy, sản phẩm bậc hai là sản phẩm của quá trình trao đổi chất, chúng có thể là các sản phẩm tổng hợp thừa hoặc có thể là những sản phẩm phân giải. Tổng hợp Enzym trong tế bào Tham gia trao đổi chất Sản phẩm trao đổi chất Chất thải Kích thích Chất phân giải Sản phẩm phân giải Ức chế Các yếu tố môi trƣờng Sinh khối (sản phẩm bậc nhất) Sản phẩm bậc hai + Quá trình thuỷ phân tế bào vi sinh vật Ý nghĩa quan trọng nhất của quá trình thuỷ phân tế bào đối với quá trình ủ chất thải là chúng giải phóng ra protein của tế bào. Các nhà khoa học cho rằng, chính protein của tế bào kết hợp với các sản phẩm thuỷ phân cellulose, lignin, pectin có trong chất thải sẽ tạo ra hợp chất keo. Đây là tiền chất để chuyển hoá thành mùn. Mùn là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lƣợng phân ủ và đánh giá tốc độ phân giải chất thải hữu cơ. Quá trình tự phân và giả thuyết tạo mùn đƣợc trình bày ở hình 2.7. Hình 2.7 Giả thuyết tạo mùn + Quá trình tổng hợp vật chất ở tế bào vi sinh vật [7] Các chất trong chất thải đƣợc thuỷ phân và tạo ra những chất có trọng lƣợng phân tử nhỏ. Các chất có trọng lƣợng phân tử nhỏ hoặc sẽ bị vô cơ hoá hoặc đƣợc chuyển thành vật chất của tế bào. Để tạo ra vật chất của tế bào, tế bào VSV thực hiện hai quá trình: tổng hợp và tự dƣỡng. Khi vật chất hữu cơ có trong chất thải hữu cơ qua nhiều quá trình chuyển hoá để cuối cùng tạo vật chất hữu cơ có trong tế bào VSV, là một quá trình xảy ra rất nhanh và khi đó khối lƣợng vật chất đƣợc chuyển hoá rất lớn. Quá trình tổng hợp là quá trình thu năng lƣợng. Năng lƣợng đƣợc nhận từ ATP trong ty thể, từ các phản ứng thuỷ phân và từ các vật chất dự trữ năng lƣợng khác. Ngoài ra, đối với các VSV tự dƣỡng (quang năng hoặc hoá năng) cũng đóng vai trò không nhỏ trong quá trình thu nhận các chất vô cơ trong chất thải và chứa chúng trong các hợp chất hữu cơ trong tế bào, trong đó các kim loại nặng đƣợc tích luỹ có ý nghĩa rất lớn trong xử lý môi trƣờng. Tự phân và phân giải Sản phẩm Chất có tính kết keo Mùn Các chất thuỷ phân từ hydratcacbon Tế bào Quá trình phản nitrat hoá Là quá trình chuyển nitơ ở các hợp chất vô cơ sang dạng nitơ phân tử và bay vào không khí. Đây là quá trình có hại vì quá trình này xẩy ra sẽ làm giảm chất lƣợng phân ủ, thể hiện nhƣ hình 2.8. Hình 2.8 Các quá trình sinh học khi ủ chất thải [7] Chất thải hữu cơ Vật chất không tham gia vào quá trình trao đổi chất ở VSV Vật chất gây độc hại cho quá trình trao đổi chất ở VSV Vật chất tham gia vào quá trình trao đổi chất ở VSV Trao đổi chất ở tế bào VSV Đồng hoá Dị hoá Tổng hợp vật chất tế bào Phân giải và chuyển hoá vật chất hữu cơ Tăng khối lƣợng và số lƣợng tế bào VSV Sản phẩm phân giải và chuyển hoá Phân giải tế bào VSV chết Tạo các chất có tính keo Sản phẩm phân giải tế bào Tạo mùn Quá trình vô cơ hoá Phản nitrat hoá N2  Quá trình vô cơ hoá hợp chất hữu cơ Đây là quá trình chuyển hoá các hợp chất hữu cơ thành các hợp chất vô cơ, quá trình này thƣờng xảy ra trong những đống chất thải hữu cơ. Quá trình này đƣợc thực hiện qua hai giai đoạn nhờ hoạt đồng của nhiều VSV khác nhau. - Quá trình amôn hoá C10H19O3N + 12,5 O2 10 CO2 + 8 H2O + NH3 C5H7O2N + 5 O2 5 CO2 + 2 H2O + NH3 - Quá trình nitrat hoá Quá trình này xẩy ra theo hai giai đoạn NH4 + + 3/2 O2 NO2 - + 2 H + + H2O (Quá trình Nitrosomonas). NO2 - + 1/2 O2 NO3 - (Quá trình Nitrobacter). 2.4 Sơ lƣợc về các chế phẩm sinh học khảo sát trong thí nghiệm 2.4.1 Openamix – LSC  Giới thiệu chung Openamix – LSC là chất điện giải đƣợc phát minh vào năm 1929, đƣợc thử nghiệm từ năm 1971 và sản xuất trên thị trƣờng năm 1987. Kết quả đã tăng sản lƣợng nông nghiệp đáng kể do hiệu quả cải tạo đất xấu thành đất tốt.  Hoạt động [14] Đặc tính về điện học: Openamix là chất điện giải bổ sung vào đất khích thích cây trồng tăng trƣởng. Đặc tính sinh học: Openamix cung cấp chất dinh dƣỡng cho rễ, là nguồn năng lƣợng cung cấp cho đất trồng duy trì sự sống của cây và kích thích sự tăng trƣởng bình thƣờng mặc dù có hay không có ánh nắng mặt trời. Đặc tính hoá học: Ổn định pH. Đặc tính vật lý: Làm cho đất trồng mềm, dễ tán nhuyễn và ngăn chặn đất bị chai. Ngoài ra, Openamix cũng còn có tác dụng làm mềm đá và hoàn trả lại chất kim khí nặng.  Công dụng [14] Cải tạo đất trở lại bình thƣờng và ổn định. Bởi vì nó cung cấp cho đất khí oxy và nitơ, vô hiệu hoá chất kiềm và axit, làm đất có trị số pH trung tính (pH = 7). Khi dùng riêng biệt, Openamix - LSC giảm bớt sử dụng nƣớc chống xói mòn đất, bảo vệ hạt giống khỏi bị trôi, kích thích tăng trƣởng, đồng thời vô hiệu hoá sắt, clor, lƣu huỳnh, chất kiềm, muối hoặc các chất hại Boron. Openamix - LSC tồn tại trong đất ngăn chặn mầm bệnh tấn công cây trồng, ngăn không cho côn trùng phá hoại mùa màng. Openamix –LSC làm giảm mùi hôi trong phân, trong sữa bò. Openamix làm trị số trung tính pH, giúp phân giải các chất thiên nhiên có sẳn trong vùng đệm của lớp đất trồng để sử dụng khi cần thiết. Giúp thay đổi tính chất mềm dẻo của đất trồng, làm bộ rễ phát triển sâu và rộng có thể hút đƣợc nhiều chất dinh dƣỡng, qua đó giúp tăng sản lƣợng. Openamix – LSC làm tăng khả năng thẩm thấu của đất trồng, khả năng hấp thu và dự trữ các chất dinh dƣỡng, hạn chế nƣớc chảy tràn lan và xói mòn đất. Giảm bớt việc sử dụng phân bón, nƣớc tƣới các chất này thẩm thấu vào đất và đƣợc giữ lại ở đó. Tóm lại sử dụng chế phẩm Openamix – LSC sẽ cho ra sản phảm tốt hơn, giá trị kinh tế cao đặc biệt là giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng.  Thành phần Bảng 2.9 Nguyên tố vi lƣợng của Openamix – LSC Nguồn: Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm, 2002. Thành phần aminoacid Glycine 0,04% Alanine 0,12% Histidine 0,03% Isoleucine 3,93% Z Kí hiệu Nguyên tố Nồng độ Abs. Error 14 15 16 17 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 30 33 35 47 48 50 51 52 53 56 80 81 82 83 Si P S Cl K Ca Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn As Br Ag Cd Sn Sb Te I Ba Hg Tl Pb Bi Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Potassium Calcium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nikel Copper Zinc Arsenic Bromine Silver Cadmium Tin Antimony Tellurium Iodine Balium Mercury Thallium Lead Bismuth 0,00127% <0,00030% 1,970% 0,00718% <0,0020% 0,00293% <0,00050% <0,00050% <0,00050% <0,00050% <0,00050% <0,00020% <0,00010% <0,00010% 0,00016% <0,00010% <0,00010% <0,00050% <0,00050% 0,00084% <0,00060% <0,00070% <0,00070% <0,00080% <0,00020% <0,00020% <0,00020% <0,00020% 0,0013% 0,0% 0,004% 0,00020% 0,0% 0,0002% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,00037% 0,00006% 0,0% 0,0% 0,00004% 0,0% 0,00004% 0,0% 0,0% 0,00023% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,00012% 0,00005% 0,0% Bảng 2.10 Nguyên tố vi lƣợng của Openamix - LSC Z Kí hiệu Nguyên tố Nồng độ Abs. Error 14 15 16 17 19 20 22 23 24 25 26 27 28 29 30 33 35 47 48 50 51 52 53 56 80 81 82 83 Si P S Cl K Ca Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn As Br Ag Cd Sn Sb Te I Ba Hg Tl Pb Bi Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Potassium Calcium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nikel Copper Zinc Arsenic Bromine Silver Cadmium Tin Antimony Tellurium Iodine Balium Mercury Thallium Lead Bismuth 0,00127% <0,00030% 1,970% 0,00718% <0,0020% 0,00293% <0,00050% <0,00050% <0,00050% <0,00050% <0,00050% <0,00020% <0,00010% <0,00010% 0,00016% <0,00010% <0,00010% <0,00050% <0,00050% 0,00084% <0,00060% <0,00070% <0,00070% <0,00080% <0,00020% <0,00020% <0,00020% <0,00020% 0,0013% 0,0% 0,004% 0,00020% 0,0% 0,0002% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,00037% 0,00006% 0,0% 0,0% 0,00004% 0,0% 0,00004% 0,0% 0,0% 0,00023% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,0% 0,00012% 0,00005% 0,0% Nguồn: Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm, 2006. Thành phần aminoacid Leucine 16 ppm Glutamic acid 23 ppm Isolecine 17 ppm Phenylalanine 11 ppm Threonine 25 ppm Lysin 20 ppm Aspartic acid 24 ppm Tyrosine 26 ppm Methionine 27 ppm 4-Hydroxyproline 135 ppm Bảng 2.11 Phân tích thành phần hóa học của hợp chất OPENAMIX Tên Công thức Đặc tính -Acetonitrile -Bisulfate -Acrylamide -Polyacrylamide -Napthalenesulfonic acid -α-Napthol -Sulfonic acid -CH3CN -Hợp chất có gốc- HSO4 - -CH2CHCONH2 -(CH2CHCONH2)x -C10H8O3S -C10H7OH Hợp chất có gốc –SO2OH -Chất lỏng không màu, tan trong nƣớc, dùng trong tổng hợp hữu cơ. -Dẩn xuất từ acid sulfuric. -Tinh thể không màu, không mùi, có điểm nóng chảy 84,5oc, tan trong nƣớc, rƣợu và aceton, đƣợc dùng trong tổng hợp hữu cơ, polymer hóa, xử lý rác cống, chế hóa quặng. -Hợp chất kết tinh, nóng chảy ở 96oc, tan trong nƣớc và trong cồn, dùng để điều chế α- Napthol. -Bột không màu hoặc vàng, nóng chảy ở 96 oc, dùng để chế tạo thuốc nhuộm và hƣơng phẩm và để tổng hợp các chất hữu cơ, còn gọi là 1-Hydronapthalene, 1-Napthol. -Dẫn xuất bằng cách thay thế nguyên tử hydro bằng acid sulfuric. Ví dụ:Biến đổi Benzen C6H6 -> Acid Benzensulfuric (C6H6CO3H) tan trong nƣớc bằng cách xử lý với Acidsulfuric, dùng để sản xuất thuốc nhuộm. Nguồn: Trung tâm dịch vụ phân tích thí nghiệm, 2002. 2.4.2 Trichoderma 2.4.2.1 Đặc điểm sinh học của Trichoderma [9] a. Vị trí phân loại Trichoderma là một trong những nhóm vi nấm gây nhiều khó khăn cho công tác phân loại do còn nhiều đặc điểm cần thiết cho việc phân loại vẫn còn chƣa đƣợc biết đầy đủ. Harman and Kubicek (1998) đã phân loại Trichoderma nhƣ sau: Giới: Fungi Ngành: Ascomycota Lớp: Euascomycetes Bộ: Hypocreales Họ: Hypocreaceae Giống: Trichoderma Ainsworth, G. S. and Sussman, A. S. (1968) lại cho rằng Trichoderma thuộc lớp Deuteromycetes, bộ Moniliales, họ Moniliaceae. Trong lúc đó theo hai nhà khoa học Elisa Esposito và Manuela da Silva đã phân Trichoderma thuộc họ Hypocreaceae, lớp túi Ascomycetes; loài Trichoderma đƣợc phân thành 5 nhóm: Trichoderma, Longibrachiatum, Saturnisporum, Pachybasium và Hypocreanum. Trong đó, 3 nhóm Trichoderma, Pachybasium, Longibrachiatum có giai đoạn teleomorph (hình thái ở giai đoạn sinh sản hữu tính) là Hypocrea. Nhóm Hypocreanum hiếm khi gặp dƣới dạng teleomorph độc lập; nhóm Saturnisporum không tìm thấy hình thái teleomorph. b. Đặc điểm hình thái Trichoderma là một loài nấm bất toàn, sinh sản vô tính bằng đính bào tử từ khuẩn ty. Khuẩn ty của vi nấm không màu, cuống sinh bào tử phân nhánh nhiều, ở cuối nhánh phát triển thành một khối tròn mang các bào tử trần không có vách ngăn, không màu, liên kết nhau thành chùm nhỏ ở đầu cành nhờ chất nhầy. Bào tử hình cầu, hình elip hoặc hình thuôn. Khuẩn lạc nấm có màu trắng hoặc từ lục trắng đến lục, vàng xanh, lục xỉn đến lục đậm. Các chủng của Trichoderma có tốc độ phát triển nhanh, chúng có thể đạt đƣờng kính khuẩn lạc từ 2 - 9 cm sau 4 ngày nuôi cấy ở 20OC. c. Đặc điểm sinh lý, sinh hoá  Môi trƣờng sống Trichoderma sp. là nhóm vi nấm phổ biến ở đất nông nghiệp, đồng cỏ, rừng, đầm muối và đất sa mạc. Hầu hết chúng là những vi sinh vật hoại sinh, nhƣng chúng cũng có khả năng tấn công các loại nấm khác. Trichoderma rất ít tìm thấy trên thực vật sống và không sống nội kí sinh với thực vật. Chúng có thể tồn tại trong tất cả các vùng khí hậu từ miền cực Bắc đến những vùng núi cao cũng nhƣ miền nhiệt đới. Tuy nhiên, có một sự tƣơng quan giữa sự phân bố các loài và các điều kiện môi trƣờng. Trichoderma polysporum và Trichoderma viride có mặt ở vùng khí hậu lạnh, trong khi Trichoderma harzianum có ở các vùng khí hậu nóng. Điều này tƣơng quan với nhu cầu nhiệt độ tối đa cho từng loài. Các loài Trichoderma thƣờng xuất hiện ở đất acid, và Gochenaur (1970) cho rằng có thể có tƣơng quan giữa sự hiện diện của Trichoderma viride với đất acid trong vùng khí hậu rất lạnh ở Peru. Trichoderma phát triển tốt ở bất cứ pH nào nhỏ hơn 7 và có thể phát triển tốt ở đất kiềm nếu nhƣ ở đó có sự tập trung một lƣợng CO2 và bicarbonate [9]. Trichoderma có thể sử dụng nhiều nguồn thức ăn khác nhau từ carbonhydrat, amino acid đến ammonia. Trichoderma là vi nấm ƣa độ ẩm, chúng đặc biệt chiếm ƣu thế ở những nơi ẩm ƣớt, những khu rừng khác nhau. Trichoderma hamatum và Trichoderma pseudokoningii có thể chịu điều kiện có độ ẩm cao hơn so với những loài khác. Tuy nhiên, Trichoderma sp. thƣờng không chịu đƣợc độ ẩm thấp và điều này đƣợc cho là một yếu tố góp phần làm cho số lƣợng Trichoderma giảm rõ rệt trong những nơi có độ ẩm thấp, song các loài Trichoderma sp. khác nhau thì yêu cầu về nhiệt độ và độ ẩm cũng khác nhau. Trichoderma sp. có thể đƣợc phát hiện trong đất bởi mùi hƣơng của chúng, hƣơng dừa (6-pentyl-α-pyrone dễ bay hơi) thƣờng đƣợc tạo ra trong quá trình sinh trƣởng của Trichoderma.  Chất chuyển hóa thứ cấp và kháng sinh Trichoderma sp. sản xuất nhiều loại kháng sinh. Ngày nay, danh sách của các chất trên đƣợc kéo dài thêm ra, bao gồm đa dạng các chất có hoạt tính: glioviridin (một diketopiperazin), sesquiterpenoids, trichothecenes (trichodermin), cyclic peptides, isocyanid-bao gồm các chất chuyển hóa (trichoviridin). Bên cạnh khả năng ức chế vi sinh vật khác, chắc chắn những chất chuyển hóa này liên quan đến sự tăng trƣởng yếu kém của thực vật bậc cao hơn. Các chủng Trichoderma cũng sinh ra nhiều loại hợp chất ức chế dễ bay hơi có thể trợ giúp cho sự hình thành khuẩn lạc của chúng trong đất. 2.4.2.2 Khả năng kiểm soát sinh học của Trichoderma [9] a. Tƣơng tác với nấm bệnh Sự tƣơng tác đối kháng giữa Trichoderma và các loại nấm khác đƣợc phân loại nhƣ sau: tiết ra các chất kháng nấm bệnh (antibiosis), kí sinh lên cơ thể của nấm bệnh (mycoparasitism), cạnh tranh dinh dƣỡng với nấm bệnh (competition for nutrient). Các cơ chế này không tách biệt nhau, và cơ chế đối kháng thực tế có thể là một trong những loại cơ chế này. Cả cơ chế tạo ra các chất kháng nấm và cơ chế kí sinh có thể liên quan đến sự cạnh tranh dinh dƣỡng, thật ra sự sản xuất ra các chất độc đƣợc biết có ảnh hƣởng đến tình trạng dinh dƣỡng của môi trƣờng tăng trƣởng. Trichoderma sp. gia tăng sử dụng và tập trung các chất dinh dƣỡng (Cu, P, Fe, Mn, Na) trong rễ trong môi trƣờng ngập nƣớc. Sự gia tăng khả năng sử dụng này cho biết sự cải tiến các cơ chế sử dụng dinh dƣỡng của cây trồng. Hơn nữa, có thể gia tăng trạng thái cân bằng dinh dƣỡng khi thêm nguồn nitơ trong phân bón. Dữ liệu này cho thấy Trichoderma gia tăng hiệu quả sử dụng nguồn nitơ trong phân bón trên cây.Và khả năng này có thể làm giảm sự ô nhiễm nitrat trong đất và bề mặt nƣớc. Các phân tích đã cho thấy Trichoderma gây ra sự gia tăng sử dụng các yếu tố bao gồm As, Co, Cd, Ni, Va, Mg, Mn, Cu, Bo, Zn, Al, Na. Sử dụng thuốc trừ sâu, phân bón hoá học lâu ngày làm cho đất canh tác bị thoái hóa, chai sạn; làm cho giun đất không phát triển đƣợc, làm hạn chế độ xốp, độ thông khí cần thiết cho rễ cây cũng thiếu hụt. Vì vậy, ở các nƣớc có nền nông nghiệp phát triển trên thế giới có xu hƣớng sử dụng các phân bón hữu cơ sinh học thế hệ mới, thực chất là một sự kết hợp giữa phân bón vi sinh và thuốc trừ sâu sinh học, dựa trên cơ sở đấu tranh sinh học. Tác dụng phân bón hữu cơ nhƣ sau:  Phòng ngừa các nấm gây bệnh thối mốc, bệnh héo rũ, bệnh chết cỏ, bệnh nấm sƣơng mai, bệnh đốm nâu… Hạn chế tác hại nguy hiểm do các nấm gây mục gỗ nhờ khả năng bất hoạt enzym của các nấm gây bệnh, đồng thời bảo vệ cây trồng khỏi các côn trùng đục phá than.  Đẩy mạnh tốc độ tăng trƣởng của cây trồng nhờ khả năng giúp cây trồng tạo ra bộ rễ cứng cáp hơn. Gần đây, khi khảo sát các loài Trichoderma sp. ở các lớp đất sâu, ngƣời ta còn thấy Trichoderma sp. làm tăng số lƣợng các rễ sâu (các rễ cách mặt đất khoảng 1mét). Điều này góp phần giúp cho các cây lƣơng thực nhƣ ngô hay các loài dùng để trang trí nhƣ cỏ lát có khả năng chống chịu tốt với hạn hán.  Vài loài Trichoderma có khả năng kích thích sự nẩy mầm và sự ra hoa. Đã có nhiều công trình khoa học chứng minh rằng Trichoderma harzianum và Trichoderma koningi kích thích sự nẩy mầm và tăng trƣởng của cây. Đối với các hoa đƣợc trồng trong nhà kính, Trichoderma harzianum đẩy nhanh sự ra hoa bằng cách rút ngắn ngày ra hoa hay tăng số lƣợng hoa.  Cải thiện cấu trúc và thành phần của đất, đẩy mạnh sự phát triển của vi sinh vật nốt sần cố định nitơ trong đất, duy trì sự cân bằng của các vi sinh vật hữu ích trong đất; bảo toàn và tăng độ phì nhiêu, dinh dƣỡng cho cây trồng.  Phân giải từ từ cellulose có trong phân hữu cơ và đất trồng nhờ đó tăng cƣờng dinh dƣỡng và kích thích sinh trƣởng của cây.  Tăng sức đề kháng của cây trồng, một số chủng Trichoderma harzianum còn có thể xâm nhập vào mô bào cây, làm tăng tính chống chịu bệnh của cây trồng. b. Trong lĩnh vực xử lý môi trƣờng [5] [9] Trichoderma harzianum có khả năng phân hủy các chất gây ô nhiễm trong đất rừng. Sự tồn tại của các hợp chất chloroguaiacols, hợp chất AOX (các hợp chất halogen thấm nƣớc) trong chất thải của các nhà máy sản xuất bột giấy ở hồ Bonney, Đông Nam nƣớc Úc. Trichoderma harzianum có khả năng làm giảm bớt sự tập trung của các hợp chất tự do 2,4,6-trichlorophenol; 4,5-dichloroguaiacol và cả AOX trong môi trƣờng có chứa muối khoáng. Loài nấm này cũng có khả năng dehalogen hóa tetrachloroguaiacol tự do trong môi trƣờng khoáng mặn. Trichoderma harzianum đã chứng tỏ khả năng phân giải hiệu quả của chúng trên ciliatin, glycophosphat và amino methylphosphonic acid (3-methoxyphenyl). Trichoderma harzianum 2023 (Khoa sinh lý thực vật Trƣờng Đại học California) có thể phân giải DDT, endosulfan, pentachloronitrobenzen và pentachlorophenol. Nấm này phân giải endosulfan trong nhiều điều kiện dinh dƣỡng khác nhau trong suốt quá trình sống của nó. Trichoderma harzianum CCT-4790 phân giải 60% thuốc diệt cỏ Duirion trong đất trong 24 giờ, đây là một tiềm năng tốt để xử lý sinh học các hóa chất ô nhiễm trong đất và trong đầm lầy. Một công trình nghiên cứu khác sử dụng chủng nấm mốc Trichoderma reesei RUT-30 để xử lý chất thải sinh hoạt đô thị, hứa hẹn một nguồn sản xuất enzym cellulase rẻ tiền, đồng thời giảm lƣợng rác thải. Theo Trịnh Thị Hồng, 2005. Đại học Khoa Học Tự Nhiên cho biết chủng Trichoderma lignorum và Trichoderma koningi có khả năng phân giải cellulose rất tốt nhờ sự tạo ra enzyme cellulase, đặc biệt là xử lý rác thải. Thay vì 6 tháng thậm chí 1 hoặc 2 năm để trong điều kiện tự nhiên chỉ còn 50 – 60 ngày để chế biến rác làm phân bón khi sử dụng Trichoderma bổ sung trong quá trình ủ. Tại các đống rác ủ bằng chế phẩm này thƣờng là hỗn hợp vi sinh vật ƣa nhiệt, háo khí, các chất hữu cơ đƣợc chế biến thành CO2, nƣớc và phân. Phân ủ là sản phẩm cuôi cùng, đó là hỗn hợp gồm các chất khoáng, chất hữu cơ ổn định và nƣớc. Phân ủ chứa các chất đại lƣợng nhƣ: N, P, K, Ca, S, Mg…..và các yếu tố vi lƣợng nhƣ: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Na, Co, Ti….và các hormone auxin cùng với hàng tỷ tế bào vi sinh vật, trứng giun cũng nhƣ ấu trùng côn trùng có ích khác. Ở những nƣớc phát triển và có truyền thống sử dụng phân hữu cơ, ngƣời ta đã tổng kết đƣợc lợi ích nhƣ sau: - Giá thành rẻ. - Giúp đất tơi xốp, dễ canh tác. - Giảm đến mức thấp nhất bệnh cây trồng vì trong đất có các kháng sinh do vi sinh vật tiết ra. - kích thích sinh trƣởng của cây. - Duy trì điều kiện tốt cho đất, đảm bảo điều kiện canh tác lâu dài cho các thế hệ cây trồng ở vụ sau. - Không gây độc với động, thực vật. Cho phép sử dụng tối đa chất dinh dƣỡng. - Không gây ô nhiễm đất đai, nguồn nƣớc và các hệ sinh thái nói chung. - Sản phẩm cây trồng có chất lƣợng tốt hơn dung phân hoá học. 2.5 Hiện trạng rác thải sinh hoạt ở địa bàn huyện Đức Linh [13] Hình 2.10 Vị trí địa lý Huyện Đức Linh [13] Theo thống kê của phòng Tài Nguyên Môi Trƣờng huyện Đức Linh thì lƣợng rác thải bình quân của 1 hộ gia đình khoảng 0,4 kg/ngày. Nhƣ vậy hàng năm tổng lƣợng rác thải là 14.900 tấn. Phần lớn lƣợng rác thải đƣợc các hộ gia đình tự chôn lấp hoặc vứt bừa bãi ở những nơi vắng vẻ, vào các kênh mƣơng thoát nƣớc. Lƣợng rác thu gom đƣợc là rác thải tập trung ở chợ, thị trấn và một phần những hộ dân sống theo trục đƣờng giao thông chính của huyện. Rác đƣợc xem là nguồn nguyên liệu không thể cạn kiệt vì thế xử lý rác không những góp phần làm sạch môi trƣờng, tạo vẻ mỹ quan cho cộng đồng mà còn làm giảm diện tích đất sử dụng cho việc chôn lấp lƣợng rác này. Phân loại sơ bộ của phòng tài nguyên môi trƣờng Huyện Đức Linh, Tỉnh Bình Thuận. Thành phần của rác thải sinh hoạt đƣợc trình bày ở bảng 2.15. Bảng 2.12 Thành phần của rác thải sinh hoạt [13] STT Tên các thành phần Mẫu bình quân 2 điểm 1 Thành phần hữu cơ 82,6% 2 Giấy vụn 2,5% 3 Nylon 4,8% 4 Đất cát 5,4% 5 Chất độc hại 0% 6 Sắt phế liệu 0,6% 7 Thuỷ tinh 0,6% 8 Da 0,1% 9 Vải 1,2% 10 Gỗ 2,2% PHẦN III. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài 3.1.1 Thời gian Đề tài đƣợc thực hiện từ ngày 06/02/2006 đến 10/08/2006. 3.1.2 Địa điểm Thí nghiệm đƣợc bố trí tại tổ chức phát triển cộng đồng VietNam Plus - Đức Linh - Bình Thuận. Mẫu nghiên cứu và phân tích đƣợc thực hiện tại khoa Công Nghệ Môi Trƣờng, Điểm nghiên cứu thuộc chƣơng trình SAREC/Sida, Trại thực nghiệm - Trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh. 3.2 Vật liệu 3.2.1 Vật liệu bố trí thí nghiệm  Mẫu thí nghiệm: Rác thải sinh hoạt đƣợc lấy từ bải tập trung của thị trấn Đức tài - Đức linh - Bình thuận.  Dụng cụ, thiết bị bố trí: - Xô nhựa 25 lít - Cân - Bình phun xịt > 5 lít - Bao bóng, vòng thun, ống PVC để đo nhiệt độ - Thau đựng chế phẩm trichoderma - Bạt cỡ 4 m x 4 m - Bình định mức 500 ml - Xẻng, cào, bao tay - Xe rùa, xe láy ác từ bải rác tập trung về.  Chế phẩm sinh học bổ sung: - Chế phẩm sinh học Openamix-LSC - Chế phẩm sinh học nấm trichoderma. 3.2.2 Vật liệu và thiết bị sử dụng trong phân tích thí nghiệm - Dùng nhiệt kế thuỷ ngân có chia độ từ 0 – 1000C để đo nhiệt độ lô ủ tại nơi thực nghiệm. - Sử dụng máy đo trị số pH hiệu Thermo orion model 230A và các dung dịch pH chuẩn khác. - Vật chất khô đƣợc thực hiện nhờ microwave và cân tiểu li 4 số. - Dụng cụ, thiết bị và hoá chất phân tích NH3, nitơ tổng số, mùn. Các chỉ tiêu đƣợc phân tích bằng phƣơng pháp Kjeldahl. - Ca và Mg đƣợc đo bằng phƣơng pháp chuẩn độ EDTA. 3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 3.3.1 Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm đƣợc bố trí theo khối hoàn toàn ngẩu nhiên một yếu tố với 5 nghiệm thức khác nhau về tỉ lệ giữa rác và cơ chất cũng nhƣ sự khác biệt về tỉ lệ chế phẩm bổ sung trong từng lô thí nghiệm. Cơ chất sử dụng trong thí nghiệm là phân trâu bò khô. Bảng 3.1 Bố trí thí nghiệm TT Openamix – LSC (lít) Trichoderma (kg) Rác sinh hoạt (kg) Phân trâu bò khô (kg) ĐC 0 0 1000 0 NT2 2 4 1000 0 NT3 2 5 1000 0 NT4 2 4 600 400 NT5 2 5 800 200 Pha Openamix – LSC ở tỉ lệ 1/20 (1 lít Openamix – LSC và 19 lít nƣớc), Trichoderma ở dạng viên nhỏ và bột. Quy trình ủ trong bố trí thí nghiệm đƣợc trình bày ở sơ đồ sau: 3.3.2 Các giai đoạn và thao tác trong quá trình ủ. Giai đoạn 1: - Chọn địa bàn ủ thuận lợi, hạn chế ô nhiễm đến môi trƣờng và những hộ dân xung quanh. - Trải bạt phía dƣới làm nền để hạn chế thất thoát nhiệt và nƣớc rỉ từ đống ủ ra ngoài môi trƣờng đất và nƣớc bên dƣới có thể làm ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm. Giai đoạn 2: - Rác thải và chất độn đƣợc cân cẩn thận với số lƣợng theo từng lô ủ nhƣ trên bố trí thí nghiệm. - Openamix đƣợc lấy và làm chuẩn bằng dụng cụ đo lƣờng (bình định mức 500ml). Trichoderma đƣợc cân cẩn thận theo bố trí thí nghiệm. - Đổ và trang đều rác lên mặt bạt đã trải sẵn với độ dày vừa phải, phun xịt và rải đều các chế phẩm theo từng lớp để trộn đều dễ dàng và cứ thế tiếp tục để tạo đống ủ hoàn chỉnh. Riêng với lô 4 và 5, chúng ta còn phải trộn đều lƣợng chất độn trên mỗi lần trải lớp. - Lắp ống PVC dùng để đo nhiệt độ trên 3 vị trí khác nhau của lô. - Phủ bạt phía trên để ổn định nhiệt và tránh nƣớc mƣa. Rác thải sinh hoạt Hổn hợp chế phẩm Trộn đều và ủ Phân hữu cơ Quá trình lên men vi sinh vật Chất độn Đây là phƣơng pháp ủ hiếu khí tuỳ nghi nên bạt phủ không cần kín tuyệt đối nhƣng cũng không đƣợc hở quá. - Tạo đƣờng viền xung quanh để bảo vệ các lô ủ. Giai đoạn 3: Theo dõi sự thay đổi của đống ủ thông qua sự biến đổi nhiệt độ qua từng ngày bằng biện pháp đo nhiệt độ 3 lần/lô/ngày, tại 3 vị trí khác nhau thông qua các ống PVC. Lấy mẫu phân tích. 3.3.3 Lấy mẫu  Phƣơng pháp lấy mẫu nhƣ sau: mẫu ủ đƣợc lấy ngẫu nhiên tại 5 điểm khác nhau ( hình bên), đem nghiền nhỏ, trộn đều và lấy khoảng 2kg cho vào túi nylon kín gửi về phòng phân tích các chỉ tiêu cần khảo sát. Ngoài túi chứa mẫu ghi kí hiệu mẫu và ngày lấy mẫu .  Số lƣợng mẫu lấy đem phân tích: 5 lần/ lô, thời gian lấy cách nhau 14 ngày nhƣ sau: tại thời điểm ủ, 14, 28, 42 và 56 ngày sau khi ủ. 3.3.4 Chỉ tiêu phân tích 3.3.4.1 Đánh giá cảm quan - Màu sắc: Quan sát theo các ngày lấy mẫu và đƣợc so sánh bằng nền màu chuẩn. - Độ tơi xốp: Đánh giá độ tơi xốp của mẫu ủ bằng tay tiếp xúc trực tiếp. - Mùi: Ghi nhận bằng cách đánh giá cảm quan của 20 ngƣời ngẫu nhiên ở mỗi lần lấy mẫu. 3.3.4.2 Chỉ tiêu hoá – lý - Trị số pH của mẫu: Lấy 50 g rác và 50 ml nƣớc cất cho vào một Becher dung tích 500 ml, lắc đều để lắng, hút dịch nổi phía trên đem đo trị số pH. Trƣớc khi đo pH mẫu phải chỉnh pH của máy bằng pH chuẩn 4, chuẩn 7, chuẩn 10. - Nhiệt độ lô ủ: Dùng nhiệt kế để đo nhiệt độ lô ủ tại nơi thực nghiệm, nhiệt độ đƣợc đo từng ngày tại 3 vị trí khác nhau trên lô ủ. - Vật chất khô: Cân bình bercher có trọng lƣợng là a (g). Lấy một ít mẫu vào bercher, đem cân cả mẫu và bercher có trọng lƣợng là b (g). b – a = X (g) X: là trọng lƣợng mẫu ban đầu. Đem sấy ở nhiệt độ ở 1050C đến trọng lƣợng không đổi, đem cân lại đƣợc trọng lƣợng là c (g). c – a = Y (g) Y: là trọng lƣợng mẫu sau khi sấy. VCK đƣợc tính nhƣ sau: % VCK = {1 – [(X – Y)/X]} x 100 = Y/X x 100 - Amoniac (%); nitơ, phospho và kali tổng (%): phƣơng pháp Kjeldahl. Quy trình phân tích có 3 giai đoạn: + Giai đoạn vô cơ hoá: cân khoảng 0,5 – 1 g mẫu trên một tờ giấy lọc, gói cẩn thận mẫu lại, cho vào bình kjeldahl 500 ml, Cho tiếp vào khoảng 5 g chất xúc tác và 25 ml H2SO4 đậm đặc. nếu trọng lƣợng mẫu nhiều hơn 0,5 g thì phải thêm vào 0,1 ml acid cho mỗi 0,1 g mẫu dôi ra. Đặt bình lên bếp đốt cho đến khi dung dịch bình có màu xanh nhạt trong hoàn toàn là đƣợc. + Giai đoạn chƣng cất: chuẩn bị 50 ml acid boric cho vào bình tam giác. Đặt bình tam giác có chứa acid boric sao cho lƣợng acid trên phải phải ngập đầu ống nhựa của hệ thống làm lạnh dẩn ra.  Cho thêm vào bình kjeldahl chứa sẵn mẫu đã đốt 250 ml nƣớc cất và 100 ml NaOH 40%. Đặt bình kjeldahl hệ thống chƣng cất. Mở điện và nƣớc.  Màu hồng của acid boric trong bình tam giác hứng phía dƣới dần dần sẽ chuyển sang màu vàng nhạt và đạt khoảng 250 ml là đƣợc. + Giai đoạn định phân: chuẩn độ bằng acid H2SO4 0.1N đến khi dung dịch chuyển sang màu hồng nhƣ màu ban đầu của acid boric thì dừng lại. Ghi lại thể tích H2SO4 0.1N để tính kết quả. Tính kết quả: Ni tơ tổng = 0,014 x a x 100/P 0,014là số gam nitơ tƣơng ứng với 1 ml H2SO4 0.1N đem định phân. a: Số ml H2SO4 0.1N thực sự dùng để tác dụng với NH3 của mẫu (sau khi đã trừ đi lƣợng H2SO4 0.1N của mẫu tráng). P: Trọng lƣợng mẫu (g). % protein trên VCK = (% protein thô của mẫu/% VCK) x 100 - Ca và Mg đƣợc đo bằng phƣơng pháp chuẩn độ EDTA. 3.3.5 Xử lý số liệu Do điều kiện thí nghiệm chỉ thực hiện một lần duy nhất cho mỗi nghiệm thức nên kết quả xử lý và tính toán đƣợc trình bày dạng số trung bình bằng phần mềm Excel. PHẦN IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Đánh giá cảm quan 4.1.1 Mùi Mùi là chỉ tiêu cơ bản để đánh giá mức độ hoạt động của hỗn hợp chế phẩm bổ sung Openamix – LSC và Trichoderma trên khả năng phân hủy của rác. Lô rác ủ mất mùi nhanh cho thấy chế phẩm bổ sung hoạt động tốt, quá trình hoạt động của VSV phân huỷ hữu cơ và khử mùi diễn ra mạnh mẽ. Do đánh giá bằng phƣơng pháp cảm quan nên cần sự giúp đỡ của nhiều ngƣời, nhờ vậy kết quả ghi nhận đã phản ánh khá chính xác tiến trình mất mùi trong lô ủ nhƣ sau: - Rác đầu tiên đem ủ là một hỗn hợp phức tạp, nhiều thành phần khác nhau có mùi hôi khó chịu đặc biệt là rác đã đƣợc tập trung sau thời gian vận chuyển và tập trung 1 ngày. - Ngày thứ 7, các lô ủ vẫn còn mùi rất khó chịu. - Ngày thứ 14, các lô ủ có bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma không còn mùi hôi khó chịu nhƣ lúc đầu. Trong lúc lô đối chứng không bổ sung chế phẩm vẫn còn mùi khó chịu. - Ngày thứ 28, mùi hôi ban đầu không còn đối với các lô bổ sung chế phẩm trong lúc đó lô đối chứng vẫn còn mùi hôi nhẹ nhƣ ngày thứ 14. Các lô bổ sung chế phẩm có mùi của nấm mốc. - Ngày thứ 42, tất cả các lô ủ đã không còn mùi hôi, thay vào đó là mùi của nấm mốc. Lô đối chứng có nấm mốc nhƣng ít . - Ngày thứ 56, các lô bổ sung chế phẩm có mùi nấm mốc đã giảm rõ rệt, không phân biệt đƣợc mức độ giảm mùi giữa các lô ủ có bổ sung chế phẩm với môi trƣờng bên ngoài. Lô đối chứng vẫn còn ít mùi hôi. Phƣơng pháp ủ hiếu khí tuỳ nghi bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma đã làm giảm mùi rác thải nhanh. Kết quả này phù hợp với nhận định của Công ty hoá hữu cơ và thƣơng mại Việt - Mỹ A.V.F (2005) mùi của phân ủ sẽ giảm nhanh sau ngày ủ thứ 10. Mùi hôi xuất phát từ quá trình phân huỷ tryptophan tạo indole và scatol. Khi bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma thì phân huỷ các chất trên diễn ra nhanh và mất đi sau ngày thứ 14. Các tác giả nhận thấy rằng khi kích thƣớc lô ủ quá nhỏ, chất liệu ủ chứa nhiều nƣớc, thiếu nitơ hoặc không thông thoáng….là những nguyên nhân làm chậm quá trình lên men phân huỷ của lô ủ. Vì vậy, muốn quá trình ủ rác thải hiệu quả chúng ta cần lƣu ý đến các điều kiện quan trọng này. So với kết quả thí nghiệm của Trần Thị Mỹ Hạnh (2003) thực hiện ủ trên phân bò và Nguyễn Vũ Phƣơng (2005) tiến hành ủ trên phân heo thì mùi hôi của đống ủ mất đi rất nhanh chỉ sau 5 ngày. Trong lúc đó, thí nghiệm của chúng tôi lâu mất mùi lâu hơn, có lẻ quá trình phân hủy trên rác thải diễn ra chậm so với phân 4.1.2 Màu sắc và ẩm độ 4.1.2.1 Màu sắc Màu sắc là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá mức độ hoai của rác. Kết quả chuyển màu của rácủ đƣợc trình bày qua bảng 4.1. Màu sắc rác trong lô ủ thay đổi theo thời gian, lô đối chứng đƣợc so sánh với lô bổ sung chế phẩm về số lƣợng nấm mốc phát triển khác nhau. Ở các lô bổ sung chế phẩm từ ngày thứ 14 bắt đầu xuất hiện nấm mốc trắng. Trong lúc đó lô đối chứng nấm mốc chƣa phát triển. Đến ngày thứ 56 tất cả các lô bổ sung chế phẩm lƣợng mốc trắng đã hạn chế phát triển, còn lô đối chứng thì nấm mốc phát triển mạnh. Chứng tỏ bổ sung chế phẩm đã làm tăng khả năng hoạt động và phát triển của nấm mốc giúp quá trình phân huỷ và lên men hữu cơ nhanh hơn. Hình 4.1 Thay đổi màu sắc của rác theo thời gian ủ Bảng 4.1 Thay đổi màu sắc của rác ủ theo thời gian Ngày thứ ĐC Openamix – LSC và Trichoderma NT2 NT3 NT4 NT5 1 Nâu xám và xanh của rác Nâu xám và xanh của rác Nâu xám và xanh của rác Nâu xám và xanh của rác Nâu xám và xanh của rác 14 Nâu xám Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc 28 Nâu xám, bắt đầu xuất hiện màu trắng của nấm mốc Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc trên toàn diện Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc trên toàn diện Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc trên toàn diện Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc trên toàn diện 42 Nâu xám, màu trắng ít Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc trên toàn diện Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc trên toàn diện Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc trên toàn diện Nâu xám, xuất hiện màu trắng của nấm mốc trên toàn diện 56 Nâu xám, nấm mốc phát triển không đồng đều Nâu xám đậm, màu trắng của nấm mốc bị hạn chế rất nhiều Nâu xám đậm, màu trắng của nấm mốc bị hạn chế rất nhiều Nâu xám đậm, màu trắng của nấm mốc bị hạn chế rất nhiều Nâu xám đậm, màu trắng của nấm mốc bị hạn chế rất nhiều Vì quan sát bằng cảm quan nên kết quả chỉ mang tính tƣơng đối, phù hợp với nhận định của tác giả và một số ngƣời khi tham khảo mẩu đem về thí nghiệm. Trong khi đó vì điều kiện bố trí thí nghiệm xa trung tâm phân tích nên kết quả phân tích ẩm độ cũng dựa trên cảm quan của tác giả và những cộng tác khác. 4.1.2.2 Ẩm độ của lô ủ theo thời gian Ẩm độ là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tiến trình và mức độ hoai của rác ủ, kết quả đƣợc trình bày ở bảng 4.2. Bảng 4.2 Biến đổi ẩm độ của lô ủ theo thời gian Ngày thứ ĐC Openamix – LSC và Trichoderma NT2 NT3 NT4 NT5 0 Bình thƣờng Bình thƣờng Bình thƣờng Bình thƣờng Bình thƣờng 14 Ẩm độ trung bình Ẩm độ cao Ẩm độ cao Ẩm độ cao Ẩm độ cao 28 Ẩm độ trung bình Ẩm độ cao Ẩm độ cao Ẩm độ cao Ẩm độ cao 42 Ẩm độ cao Ẩm độ trung bình Ẩm độ trung bình Ẩm độ trung bình Ẩm độ trung bình 56 Ẩm độ cao Ẩm độ dƣới trung bình Ẩm độ dƣới trung bình Ẩm độ dƣới trung bình Ẩm độ dƣới trung bình - Ngày thứ nhất ẩm độ của lô ủ ở mức trung bình vì mức độ phân huỷ chất hữu cơ ít. - Ngày thứ 14, lô đối chứng có ẩm độ cao hơn trung bình trong khi các lô bổ sung chế phẩm có ẩm độ tăng lên cao. - Ngày thứ 28, ẩm độ của lô đối chứng tăng nhƣng không cao bằng các lô bổ sung chế phẩm. Các lô bổ sung chế phẩm có ẩm độ cao. - Ngày thứ 42, lô đối chứng có ẩm độ cao trong khi đó các lô bổ sung chế phẩm có ẩm độ trở về mức trung bình . - Ngày thứ 56, lô đối chứng vẫn có ẩm độ cao, các lô bổ sung chế phẩm có ẩm độ giảm xuống dƣới mức trung bình. 4.2 Chỉ tiêu lý – hoá 4.2.1 Biến đổi pH và nhiệt độ của lô ủ Thay đổi pH của các lô ủ theo nồng độ chế phẩm bổ sung và thời gian đƣợc trình bày ở bảng 4.3 và 4.4. Bảng 4.3 Biến đổi pH và nhiệt độ của lô ủ theo nồng độ chế phẩm bổ sung Chỉ tiêu/nghiệm thức Nồng độ Openamix – LSC và Trichoderma X ĐC NT2 NT3 NT4 NT5 pH 7,25 8,01 8,12 7,9 8,34 7,924 Nhiệt độ (0C) 43,87 45,15 46,67 49,07 48,51 46,65 Bảng 4.4 Biến đổi pH và nhiệt độ của lô ủ theo thời gian Chỉ tiêu/ngày thứ Thời gian (ngày) X 0 14 28 42 56 pH 6,97 7,75 8,05 8,35 8,51 7,93 Nhiệt độ (0C) 26,76 57,20 52,67 49,37 47,27 46,65 Bảng 4.3 và bảng 4.4 cho ta thấy khi bổ sung chế phẩm đã làm tăng pH rõ rệt. Theo thời gian ủ thì pH ở ngày đầu là 6.97, sau 56 ngày pH tăng lên 8.51. Nhƣ vậy trị số pH tăng lên khi bổ sung chế phẩm và cũng tăng lên theo thời gian ủ. Kết quả này phù hợp với nhận định của Trịnh Thị Hồng (2005) và Công ty hoá hữu cơ và thƣơng mại Việt - Mỹ A.V.F (2005). Các tác giả thấy rằng khi ủ ở khối lƣợng lớn nhiệt độ của lô ủ sẽ tăng nhanh và ổn định thúc đẩy nhanh sự phân huỷ của vi sinh vật chuyển hoá các acid hữu cơ thành các sản phẩm phân huỷ cuối cùng là amoniac và các chất hữu cơ khác vì thế trị số pH sẽ tăng theo thời gian và nồng độ chế phẩm bổ sung. Ghi nhận của chúng tôi cũng phù hợp với kết quả khảo sát của Trần Thị Mỹ Hạnh (2003) bổ sung chế phẩm Enchoice xử lý trên phân bò và Nguyễn Vũ Phƣơng (2005) bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma; Lâm Minh Khánh (2005) bổ sung chế phẩm riêng lẻ Openamix – LSC trên phân heo tƣơi. Các tác giả này đã cho thấy rằng pH tăng dần và đạt mức ổn định sau thời gian ủ. So sánh mức tăng lên của trị số pH trong khảo sát của chúng tôi với các tác giả trên thì kết quả của chúng tôi cao hơn, ở ngày thứ 14 và ngày thứ 28 trị số pH trong thí nghiệm khảo sát của chúng tôi lần lƣợt là 7,75 và 8,05; 7,43 và 7,39 (của Nguyễn Vũ Phƣơng, 2005); 7,43 và 7,58 (của Lâm Minh Khánh, 2005). Nhƣ vậy chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma đã cho thấyhiệu quả trong việc nâng trị số pH của rác ủ theo thời gian và nồng độ. Bảng 4.3 cho ta thấy nhiệt độ của lô ủ thay đổi theo nồng độ bổ sung. Chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma ở lô đối chứng là 43,870C trong khi đó các lô có bổ sung chế phẩm đều có nhiệt độ cao hơn và tăng dần theo nồng độ bổ sung. Bảng 4.4 cho thấy rõ sự tăng lên của nhiệt độ theo thời gian, đáng kể là từ ngày thứ 0 đến ngày thứ 14, sau đó giảm dần từ 52,670C đến 47,270C ở ngày thứ 56. Điều này phù hợp với nhận định của Bùi Xuân An (2004) và Nguyễn Đức Lƣợng (2004) . Các tác giả đã cho thấy rằng khi vi sinh vật phát triển mạnh làm nhiệt độ tăng lên đáng kể trong thời gian đầu, tới lúc đạt trạng thái ổn định thì nhiệt độ từ từ giảm xuống.. Kết quả khảo sát của chúng tôi cũng phù hợp với kết quả khảo sát của Nguyễn Vũ Phƣơng (2005) khi ủ phân heo với chế phẩm Openamix – LSC và trichoderma theo thời gian; nhiệt độ khối ủ tăng lên ở ngày thứ 14 sau đó giảm xuống ở ngày 28 lần lƣợt là 53,70C và 42,90C. Tƣơng tự Lâm Minh Khánh (2005) đã ủ phân heo với chế phẩm Openamix – LSC theo thời gian; nhiệt độ khối ủ tăng lên ở ngày thứ 14 sau đó giảm xuống ở ngày thứ 28 lần lƣợt là 53,40C và 44,8 0 C. 4.2.2 Biến đổi vật chất khô và độ mùn của lô ủ Thay đổi vật chất khô và độ mùn của lô ủ theo nồng độ chế phẩm bổ sung và thời gian đƣợc trình bày ở bảng 4.5 và 4.6. Bảng 4.5 Thay đổi vật chất khô và độ mùn theo nồng độ chế phẩm Chỉ tiêu/nghiệm thức Nồng độ Openamix – LSC và Trichoderma X ĐC NT2 NT3 NT4 NT5 Vật chất khô (%) 17,18 28,25 28,23 21,86 31,04 25,3 Độ mùn (%) 7,96 8,16 9,70 11,19 12,47 9,9 Bảng 4.6 Thay đổi vật chất khô và độ mùn theo thời gian Chỉ tiêu/ ngày thứ Thời gian (ngày) X 0 14 28 42 56 Vật chất khô (%) 20,03 20,21 25,72 28,82 31,76 25,31 Độ mùn (%) 7,65 9,15 10,46 10,89 11,32 9,9 Bảng 4.5 và 4.6 đã cho thấy ở lô đối chứng vật chất khô và độ mùn lần lƣợt là 17,18% và 7,96% đều thấp hơn so với những lô bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma lần lƣợt là 31,04 và 12,47. Theo thời gian vật chất khô cũng nhƣ độ mùn tăng lên đáng kể, phù hợp với sự tăng lên của nhiệt độ và pH đã khảo sát. Do cơ chất dùng trong quá trình ủ là khác nhau nên hàm lƣợng vật chất khô trong khảo sát của Nguyễn Vũ Phƣơng (2005) và Lâm Minh Khánh (2005) khi bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma trên phân heo là 52,0% và 48,8% lớn hơn nhiều trong thí nghiện khảo sát của chúng tôi là 28,25% (ở lô chỉ có rác) và 31,04% (ở lô có cả rác và phân khô). Sự chênh lệch cao về kết quả này có thể do ảnh hƣởng của lƣợng vật chất khô ở đầu vào trong thí nghiệm khảo sát của chúng tôi (17,18%). Tƣơng tự hàm lƣợng vật chất khô, bảng 4.5 cho thấy độ mùn tăng lên theo cả thời gian và nồng độ chế phẩm bổ sung. Nhìn chung bổ sung chế phẩm đã làm tăng vật chất khô và độ mùn trong lô ủ, nhất là sự tăng lên của vật chất khô theo nồng độ chế. Sự tăng lên đồng thời của VCK và độ mùn là rất hợp lý. 4.2.3 Biến đổi NH3 và Nitơ tổng số của lô ủ Sự thay đổi NH3 và Nitơ tổng số của lô ủ đƣợc trình bày ở bảng 4.7 và 4.8. Bảng 4.7 Biến đổi NH3 và Nitơ tổng số của lô ủ theo nồng độ chế phẩm bổ sung Chỉ tiêu/nghiệm thức Nồng độ Openamix – LSC và Trichoderma X ĐC NT2 NT3 NT4 NT5 NH3 (mg/100g) 101 90 87 83 81 88,4 Nitơ tổng số (%) 8,58 6,87 6,60 5,42 4,62 6,42 Bảng 4.8 Biến đổi NH3 và Nitơ tổng số của lô ủ theo thời gian Chỉ tiêu/ ngày thứ Thời gian (ngày) X 0 14 28 42 56 NH3 (mg/100g) 144 140 64 51 43 88,4 Nitơ tổng số (%) 9,10 8,85 5,37 4,61 4,16 6,42 Amoniac (NH3) Bảng 4.7 và 4.8 cho thấy hàm lƣợng NH3 giảm dần theo sự bổ sung chế phẩm và thời gian. Kết quả đã cho thấy khi xét theo sự thay đổi nồng độ chế phẩm và thời gian thì nhiệt độ lô ủ tăng lên cao làm NH3 bốc hơi dần. Sự giảm dần của NH3 rất phù hợp với sự giảm dần của Nitơ tổng số. Điều này phù hợp với nhận định của Nguyễn Thị Hoa Lý (1994) cho rằng khi ủ sẽ làm thất thoát lƣợng lớn amoniac do sự sinh nhiệt trong quá trình ủ. Theo khảo sát của Nguyễn Vũ Phƣơng (2005) và Lâm Minh Khánh (2005) khi bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma trên phân heo hàm lƣợng amoniac có giảm nhƣng vẫn còn khá cao (178 mg/100g ở ngày thứ 14 và 138 mg/100g ở ngày thứ 28 của Nguyễn Vũ Phƣơng (2005) và 176 mg/100g ở ngày thứ 14 và 132 mg/100g ở ngày thứ 28 của Lâm Minh Khánh (2005). So sánh trực tiếp kết quả thu đƣợc ở nồng độ 2 lít Openamix và 4 Kg Trichoderma giữa thí nghiệm của chúng tôi với kết quả của Nguyễn Vũ Phƣơng (2005) cho thấy có sự khác biệt rất lớn 90 mg/100g so với 156 mg/100g. Sự khác biệt quá lớn này có thể là do hàm lƣợng NH3 có trong phân heo tƣơi cao hơn ở rác và phân khô rất nhiều. Kết quả thu đƣợc ở các nghiên cứu chứng tỏ việc xử lý chế phẩm Openamix - LSC và Trichoderma sẽ làm lƣợng NH3 có trong cơ chất giảm. Nitơ tổng số Cũng nhƣ NH3, hàm lƣợng Nitơ tổng số giảm dần theo nồng độ chế phẩm bổ sung và thời. Điều này chứng tỏ do phân huỷ mạnh hợp chất hữu cơ và nhiệt độ lô ủ tăng cao đã làm nitơ thất thoát theo thời gian là phù hợp với sự giảm xuống của hàm lƣợng NH3. So sánh kết quả khảo sát của Trần Thị Mỹ Hạnh (2003) khi bổ sung chế phẩm Enchoice xử lý trên phân bò; Nguyễn Vũ Phƣơng (2005) bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma; Lâm Minh Khánh (2005) bổ sung chế phẩm riêng lẻ Openamix – LSC trên phân heo tƣơi hàm lƣợng Nitơ tổng số lần lƣợt là 1,29%; 1,35% và 1,39% với khảo sát của chúng tôi, thì bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma xử lý rác thải sinh hoạt hàm lƣợng Nitơ tổng thu đƣợc cao hơn nhiều (6,87%). Điều này cho thấy bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma xử lý rác thải sinh hoạt đã thúc đẩy quá trình tạo Nitơ tổng số từ amoniac rất tốt. 4.2.4 Biến đổi Mg và Ca trong lô ủ Biến đổi của Mg và Ca của lô ủ theo nồng độ chế phẩm bổ sung và thời gian đƣợc thể hiện ở bảng 4.9 và 4.10. Bảng 4.9 Biến đổi Mg và Ca trong lô ủ theo nồng độ chế phẩm bổ sung Chỉ tiêu/nghiệm thức Nồng độ Openamix – LSC và Trichoderma X ĐC NT2 NT3 NT4 NT5 Ca (meq/100g) 4,48 7,47 4,81 6,18 6,33 5,85 Mg (meq/100g) 2,68 2,86 3,08 3,90 3,39 3,2 Bảng 4.10 Biến đổi Mg và Ca trong lô ủ theo thời gian Chỉ tiêu/ ngày thứ Thời gian (ngày) X 0 14 28 42 56 Ca (meq/100g) 4,13 5,11 5,50 5,68 7,21 5,53 Mg (meq/100g) 2,22 2,62 3,53 3,97 4,57 3,4 Theo nồng độ chế phẩm bổ sung Openamix – LSC và Trichoderma hàm lƣợng Mg và Ca tăng lên rất. Hàm lƣợng Ca tăng cao ở các lô có sử dụng chất độn nhƣ nghiệm thức 4 và nghiệm thức 5 khác biệt với lô đối chứng, nghiệm thức 2 và nghiệm thức 3. Theo thời gian hàm lƣợng Mg và Ca cũng tăng lên đều đặn, đáng kể nhất là thời gian từ ngày thứ 42 đến ngày thứ 56 hàm lƣợng Ca tăng nhanh từ 5.68meq/100g đến 7.21meq/100g, với Mg sự tăng lên đáng kể nhất là từ ngày thứ 14 đến ngày thứ 28 tƣơng ứng với hàm lƣợng là 2.62 meq/100g đến 3.53 meq/100g. Sự tăng lên của hàm lƣợng Ca trong lô ủ phù hợp với kết quả nghiên cứu của Nguyễn Vũ Phƣơng (2005) từ 24,3 meq/100g ở ngày đầu tiên lên 34,5 meq/100g ở ngày thứ 28 và Lâm Minh Khánh (2005) từ 23,5 meq/100g ở ngày đầu tiên lên 36,9 meq/100g ở ngày 28. Trong khảo sát của chúng tôi hàm lƣợng Mg tăng lên đều đặn, cao nhất là 3,9 meq/100g ở lô bổ sung 2 lít Openamix – LSC và 4 kg Trichoderma/1 tấn cơ chất và thấp nhất là lô không sử dụng chế phẩm bổ sung [Nguyễn Vũ Phƣơng (2005) hàm lƣợng Mg cao nhất là 6,96 meq/100g ở lô bổ sung riêng lẽ 4 lít Openamix – LSC/1 tấn cơ chất thấp nhất là lô không sử dụng chế phẩm bổ sung; Lâm Minh Khánh (2005) là 7,24 meq/100g khi bổ sung riêng 5,25 lít Openamix - LSC/1 tấn cơ chất thấp nhấtlà lô không sử dụng chế phẩm bổ sung]. Điều này cho thấy hàm lƣợng Mg tăng theo nồng độ chế phẩm Openamix - LSC bổ sung vào các lô ủ. Tóm lại, kết quả phân tích trong khảo sát của chúng tôi tuy có một số khác biệt nhƣng khá phù hợp với các kết quả nghiên cứu trƣớc đây khi cùng bổ sung một loại chế phẩm với các nồng độ khác nhau lên các cơ chất khác nhau. Thời gian xử lý dài hay ngắn tùy thuộc cơ chất đầu vào là các hợp chất dễ phân hủy hay không. Sau nghiên cứu này, chúng tôi đã thu đƣợc các kết quả có lợi hơn về chi phí cũng nhƣ tính hiệu quả hơn so với các tác giả khác. PHẦN V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận Qua thời gian thực hiện đề tài “Khảo sát ảnh hƣởng của chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma trên khả năng xử lý rác thải sinh hoạt” chúng tôi rút ra một số kết luận sau: - Bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma để xử lý rác thải sinh hoạt giúp hạn chế thất thoát amoniac, tăng hàm lƣợng đạm tổng số, tăng hàm lƣợng Mg và Ca trong đống ủ, làm mất mùi hôi của rác thải đem ủ ban đầu. - Bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma đã làm tăng trị số pH và nhiệt độ đống rác đã giúp vi sinh vật lên men phân giải các hợp chất hữu cơ có trong rác thải nhanh chóng. Điều này cải thiện pH đất trồng khi bón phân rác. - Bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma rất có hiệu quả trong việc nâng cao hàm lƣợng chất khoáng trong khối ủ. - Qua kết quả thí nghiệm đã cho thấy bổ sung 2 lít Openamix – LSC và 5 kg Trichoderma trên 0,8 tấn rác thải sinh hoạt và 0,2 tấn phân trâu bò khô làm chất độn là hữu hiệu nhất. - Điều kiện để hạn chế thời gian ủ là: phân loại rác trƣớc khi ủ; nhiệt độ, ẩm độ đảm bảo, cần độ thông thoáng nên phải trộn định kỳ trong quá trình ủ. 5.2 Đề nghị Do giới hạn về thời gian và điều kiện thí nghiệm nên đề tài còn nhiều hạn chế. Khi có điều kiện nghiên cứu các vấn đề liên quan đến đề tài, các tác giả cần lƣu ý một số vấn đề sau: - Ủ rác với khối lƣợng lớn hơn để phát huy hết tác dụng của chế phẩm bổ sung. - Thực hiện quá trình ủ rác dƣới bóng mát tránh ánh nắng mặt trời dễ làm giảm ẩm độ lô ủ, ảnh hƣởng đến sự phát triển của vi sinh vật, làm giảm khả năng phân huỷ cellulose và những chất hữu cơ khác. - Nên phân loại rác trƣớc khi ủ để tránh mất mát chế phẩm bổ sung đồng thời tăng cƣờng hoạt động của VSV phân huỷ chất hữu cơ. - Kết quả thí nghiệm cho thấy nên sử dụng tỉ lệ chế phẩm 2 lít Openamix – LSC và 5 kg Trichoderma để xử lý 1 tấn rác thải sinh hoạt. - Quy trình xử lý đƣợc đề nghị nhƣ sau: Rác nguyên liệu Phân loại Hữu cơ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Bùi Xuân An, 2004. Bài Tổng Quan Về Composting. Khoa Công Nghệ Môi Trƣờng, Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh. 2. Lê Huy Bá và Cao Xuân Bách, 2000. Sinh Thái Môi Trường Học Cơ Bản. NXB Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh. 3. Đỗ Hồng Lan Chi, Lâm Minh Triết, 2004. Vi Sinh Vật Môi Trường. NXB Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh. 4. Trần Thị Mỹ Hạnh, 2003. Khảo sát ảnh hƣởng của chế phẩm ENCHOICE lên khả năng xử lý phân bò tƣơi. Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh. 5. Trịnh Thị Hồng và Nguyễn Ngọc Thảo, 2005. Chọn giống và khảo sát vài đặc tính của Trichoderma phân giải cellullose. Hƣớng dẩn và thực hiện khoá luận cữ nhân sinh học, ĐH Khoa học Tự Nhiên TP.HCM, page.20-22. 6. Nguyễn Đức Lƣợng và Cao Cƣờng, 2003. Thí Nghiệm Hoá Sinh Học. NXB Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh. 7. Nguyễn Đức Lƣợng và Nguyễn Thị Thuỳ Dƣơng, 2003. Công Nghệ Sinh Học Môi Trường (Tập 2). NXB Đại Học Quốc Gia TP.Hồ Chí Minh. 8. Lâm Minh Khánh, 2006. Khảo sát ảnh hƣởng của chế phẩm bổ sung Openamix – LSC và Trichoderma lên xử lý phân heo. Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh. 9. Nguyễn Ngọc Phúc, 2005. Bước đầu khảo sát mối liên hệ giữa sự hiện diện Trichoderma và các yếu tố của đất. Đề tài tốt nghiệp ĐH Nông Lâm TP.HCM. 10. Nguyễn Vũ Phƣơng, 2006. Khảo sát ảnh hƣởng của chế phẩm Openamix – LSC lên xử lý phân heo. Khóa luận tốt nghiệp, Trƣờng Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh. 11. Phạm Hùng Việt và Lê Phƣơng Lan, 1996. Phân Loại Rác Thải Sinh Hoạt. NXB Giáo Dục. 12. Trung tâm Dịch vụ phân tích thí nghiệm, 2002, 2006. ĐH Khoa học Tự Nhiên TP.HCM. 13. Tổ chức VietNamPlus Đức Linh – Bình Thuận. 14. Công Ty TNHH Hóa Hữu cơ và Thƣơng Mại Việt Mỹ A.V.F, 2005. TP. Hồ Chí Minh. 15. Báo Tuổi Trẻ, 14 – 06 – 2006, page 8. Tiếng Anh 1. Schimer, F. Ohlenger, R. kandeler, E. Margesin, R, 1996. Method in soil biology. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, Germany, p.187. 2. Ainsworth, G. S. and Sussman, A. S. 1968. The fungi, an advance treatise. Vol III. The fungal population. Acad press Inc, New York, USA. 3. Harman, G. E. and Kubicek, C. P. (ed) 1998. Trichoderma and Gliocladium. Vol I. Basic biology, taxonomy and genetics. p.6-10, 64-69. Website 1. Species.htm 2. 3. 4. 5. 6. 7.