Luận án Sử dụng bùn thải từ quá trình xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia và chế biến thủy sản trong ủ phân hữu cơ vi sinh - Nguyễn Thị Phương

ẩn gây bệnh trên ngƣời. 92 Tóm lại, hai nguồn bùn thải bia và thủy sản có hàm lƣợng đạm, lân, kali, Ca và các nguyên tố vi lƣợng (Cu, Zn, Mn) tổng số cao. Hàm lƣợng kim loại nặng nhƣ s, Hg, Pb, Cd dƣới ngƣỡng cho phép về ngƣỡng chất thải nguy hại trong bùn thải theo QCVN 50/2013/BTNMT. Tuy nhiên, cả hai nguồn bùn thải đều có mật số VSV gây bệnh (Salmonella, E. coli , và Coliforms) đều vƣợt ngƣỡng qui định nên hai nguồn bùn thải này cần đƣợc nghiên cứu để ủ phân hữu cơ hoặc xử lý nhiệt để diệt các mầm bệnh từ VSV. 4.2. Nội dung 2: Đánh giá phƣơng pháp xử lý trực tiếp bằng cách phơi nắng hai loại bùn thải làm phân bón trên cây rau 4.2.1. Đánh giá thành phần dinh dƣỡng và vi sinh trong hai nguồn bùn thải trƣớc và sau khi xử lý phơi nắng Hàm lƣợng đạm tổng số (Nts) có trong mẫu bùn thải bia (BB) và bùn thải thủy sản (BTS) lần lƣợt là 2,43 và 5,62% và sau khi đƣợc xử lý phơi nắng thìnhàm lƣợng Nts của nguồn BB-30, BB-50, BTS-30 và BTS-50 không thay đổi đáng kể (Bảng 4.8). Hai mẫu BB và BTS trƣớc khi xử lý phơi nắng có hàm lƣợng lân tổng số (Pts) lần lƣợt là 7,17-10,7 %. Các mẫu BB và BTS sau xử lý phơi nắng theo từng ẩm độ có hàm lƣợng Pts cao và chiếm khoảng 8,05 - 11,19% (Bảng 4.8) Nhìn chung không có sự biến động về dƣỡng chất N, P, K khi làm giảm ẩm độ của bùn thải còn 30% và 50%. Hàm lƣợng chất hữu cơ, N, P tổng số đều ở mức rất giàu. Qua kết quả ở Bảng 4.8 cho thấy mật số E. coli của hai nguồn BB và BTS khi chƣa xử lý đạt lần lƣợt 1,6x103 CFU/g và 5,4x106 CFU/g vật liệu khô. Sau khi xử lý thì mật số giảm hơn 4 đến 55 lần đối với BB khi chƣa xử lý và giảm hơn 7161 đến 13963 lần đối với BTS trƣớc xử lý và sau xử lý mật độ E. coli đều đạt dƣới ngƣỡng cho phép theo NĐ 108/2017/NĐ-CP về phân bón. Hai nguồn BB và BTS khi chƣa xử lý phơi nắng đều có sự hiện diện Coliforms lần lƣợt là 2,7 x105 CFU/g vật liệu khô và 5,5x104 CFU/g vật liệu khô và có sự giảm mạnh sau khi xử lý. Nghiệm thức BB-50 là 1045 CFU/g, và NT BB-30 có mật số 609 CFU/g Đối với nguồn BTS sau khi xử lý phơi nắng ở NT BTS-50 có mật số Coliforms giảm còn 1710 CFU/g và NT BTS-30 thì mật số Coliformss giảm còn 720 CFU/g (Bảng 4.8). Thêm vào đó nguồn bùn mía có mật số Coliforms 2700 CFU/g và mật số E. coli là 541 CFU/g đều dƣới ngƣỡng cho phép dựa trên QCVN 40/2011/BTNMT cho Coliforms và NĐ 108/2017/NĐ-CP cho E. coli. 93 Tóm lại, sau quá trình xử lý bằng phƣơng pháp phơi nắng, hai nguồn bùn thải có mật số VSV gây bệnh giảm so với trƣớc khi xử lý và đạt dƣới ngƣỡng gây hại theo tiêu chuẩn QCVN 40/2011/BTNMT cho Coliforms và NĐ 108/2017/NĐ-CP cho E. coli. Vì vậy hai nguồn BB và BTS đã xử lý và bùn mía đƣợc sử dụng để tiến hành thí nghiệm đánh giá sự sinh trƣởng của cải xanh. Bảng 4.8: Thành phần dinh dƣỡng và mật số vi sinh vật có trong hai nguồn bùn trƣớc và sau khi xử lý phơi nắng Mẫu bùn Chỉ tiêu hóa học của bùn (% chất khô) Chỉ tiêu sinh học của bùn (CFU/g bùn khô) N P2O5 K2O %C Coliforms E. coli BB(trƣớc xử lý) 2,61 10,7 0,23 31,75 2,7x105 1,6x103 BB-50 2,57 11,19 0,2 30,29 1045 486 BB-30 2,43 10,9 0,19 30,16 609 29 BTS(trƣớc xử lý) 5,62 7,17 1,13 41,84 5,5x104 5,4x106 BTS-50 5,36 8,05 1,09 40,76 1710 754 BTS-30 3,57 8,23 1,38 35,73 720 387 BM 2,31 6,37 0,78 31,78 2700 541 Ngƣỡng cho ph p <3000(a) 102 – 103 (b) Ghi chú: (a) Ngư ng qui định theo QCVN 40/2011/BTNMT; (b) NĐ 108/2017/NĐ-CP. BB tươi: bùn bia tươi từ nhà máy sản xu t bia Ti n Giang; K P: h ng phát hiện; BB-50: Bùn bia được xử lý phơi nắng ở ẩm độ 50%; BB-30: Bùn bia được xử lý phơi nắng ở ẩm độ 30%; BTS tươi: Bùn thủy sản tươi được thu từ nhà máy chế biến cá ậu Giang; BTS-50: Bùn thủy sản được xử lý phơi nắng ở ẩm độ 50%; BTS-30: Bùn thủy sản được xử lý phơi nắng ở ẩm độ 30%; BM: bùn mía được phơi nắng. 4.2.2. Đánh giá sự nẩy mầm của cải bẹ xanh (Brassica juncea) đƣợc gieo trên các giá thể bùn thải đƣợc xử lý phơi nắng Để đánh giá khả năng sử dụng trực tiếp của bùn thải sau khi xử lý phơi nắng việc đánh giá các hợp chất gây độc cho cây trồng (phytotoxicity) thông qua phƣơng pháp đánh giá sự nảy mầm của hạt gống và sự hiện diện của các vi sinh vật gây bệnh môi trƣờng Iannotti et al. (1993) đƣợc thực hiện. Qua kết quả thí nghiệm cho thấy ở giai đoạn 14 ngày sau khi gieo (NSG) tỉ lệ nẩy mầm của cải bẹ xanh trên bốn giá thể BB-30, BB-50, BTS-30, và BTS-50 dao động trong khoảng 92,33%- 97,33%. Tuy nhiên, tỉ lệ nẩy mầm của các nghiệm thức khác biệt không có ý nghĩa thống kê với nghiệm thức đối chứng với tỉ lệ nẩy mầm là 91% (Bảng 4.9). Chiều cao chồi cải xanh dao động từ 5,63 cm đến 9,72 cm. Nghiệm thức BB-30 và BTS-50 có chiều cao chồi cao nhất lần lƣợt là 9,72 cm và 7,88 cm và cao khác biệt ở mức ý nghĩa 5% so với NT đối chứng và các nghiệm thức còn lại. Sinh khối tƣơi của cải bẹ xanh sau 14 ngày gieo dao động từ 5,73 g đến 9,68 g/khay. Nghiệm thức BB-30 và BTS-50 có sinh khối tƣơi cao nhất lần lƣợt là 9,24 g và 9,68g/khay và khác biệt so với NT đối chứng (P<0,05). Sinh 94 khối khô của mầm cải bẹ xanh dao động từ 0,08 g đến 1,25 g/khay. Sinh khối khô của cải mầm ở các nghiệm thức đƣợc gieo trên giá thể bùn có xử lý phơi nắng cao hơn và khác biệt ở mức ý nghĩa 5% so với nghiệm thức đối chứng. Nghiệm thức BTS-50 cho sinh khối khô cao nhất là 1,25 g/khay và thấp nhất là NT đối chứng với 0,08 g/khay. Bảng 4.9: Sự nảy mầm của hạt cải bẹ xanh trên các giá thể Nghiệm thức Tỉ lệ nẩy mầm (%) Chiều cao chồi (cm/chồi) Sinh khối tƣơi (g/ khay) Sinh khối khô (g/khay) Đối chứng (Đất) 91 5,63 b 5,73 b 0,08 c BB-30 96,33 9,72 a 9,24 a 0,76 b BB-50 95,33 6,53 ab 7,31 ab 0,64 b BTS-30 92,33 6,62 ab 7,67 ab 0,74 b BTS-50 97,33 7,88 a 9,68 a 1,25 a CV(%) 4,11 5,3 10,2 18,2 Ghi chú: các số trong cùng một cột có cùng một chữ theo sau thì không khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%. BB-30: bùn bia xử lý phơi nắng v ẩm độ 30%; BB-50: bùn bia xử lý phơi nắng v ẩm độ 50%; BTS-30: bùn thủy sản xử lý phơi nắng v ẩm độ 30%; BTS-50: bùn thủy sản xử lý phơi nắng v ẩm độ 50%. Qua kết quả xử lý mẫu bùn thải và đánh giá sự nảy mầm của cải bẹ xanh cho thấy ở các nghiệm thức bùn thải đƣợc phơi nắng thì mật số vi sinh vật môi trƣờng gây bệnh giảm dƣới ngƣỡng cho phép và đạt yêu cầu cho việc sử dụng các nguồn bùn thải làm phân hữu cơ. Tuy nhiên, đối với chỉ tiêu đánh giá tỉ lệ nẩy mầm của cải xanh thì hai nghiệm thức BB-30 và nghiệm thức BTS-50 có tỉ lệ nẩy mầm cao và đáp ứng đƣợc yêu cầu đối với nguồn bùn thải cho việc sử dụng làm phân hữu cơ. Ở hai nghiệm thức này có chiều cao chồi và trọng lƣợng tƣơi và khô của cải mầm cao và khác biệt ý nghĩa so với các nghiệm thức còn lại. Do đó hai nghiệm thức này đƣợc tiếp tục sử dụng nhƣ là nguồn phân hữu cơ bón cho cải bẹ xanh. 4.2.3. Đánh giá hiệu quả của bùn thải đƣợc xử lý phơi nắng phối trộn với bùn mía trên năng suất của cải bẹ xanh (Brassica Juncea) Dựa vào kết quả Bảng 4.10 cho thấy nghiệm thức (NT) BB:BM (50:50), BTS:BM (50:50) và BTS:BM (20:80) có số bẹ dao động trong khoảng 9,17 – 10,2 bẹ, nhiều hơn khác biệt so với NT đối chứng (7,62 bẹ/cây) nhƣng không khác biệt với nghiệm thức bón phân hữu cơ bã bùn mía. Kết quả cho thấy các nghiệm thức sử dụng bùn thải bia và bùn thải thủy sản đƣợc phơi nắng có phối trộn với bùn mía ở tỉ lệ thích hợp có số bẹ/cây nhiều hơn so với NT đối chứng và tƣơng đƣơng với nghiệm thức sử dụng phân hữu cơ bùn mía. Kết quả này cho thấy việc bón bùn thải từ nhà máy sản xuất bia và chế biến thủy sản sau xử lý phơi nắng đảm bảo đầy đủ dƣỡng chất và tăng độ hữu dụng của phân bón nên giúp cải xanh tăng trƣởng tốt. Điều này phù hợp với nhiều tác giả khi cho rằng việc sử dụng phân hữu cơ giúp cải thiện chất lƣợng đất và 95 tăng hiệu quả sử dụng phân vô cơ, tăng khả năng sinh trƣởng cho cây trồng (Dƣơng Minh Viễn và ctv., 2011; Nguyễn Mỹ Hoa và Trịnh Thị Thu Trang, 2008; Trần Thị Ba và ctv., 2009). Bảng 4.10: Ảnh hƣởng của bùn thải đƣợc phơi nắng phối trộn bùn mía trên năng suất cải bẹ xanh Nghiệm thức Số bẹ/cây Chiều cao cây (cm/cây) Sinh khối tƣơi (g/chậu) Sinh khối khô (g/chậu) Đối chứng (Đất) 7,62 b 24,3 b 40,02 b 6,24 e BB:BM (50:50) 9,17 a 30,9 a 95,91 a 7,93 b BTS:BM (50:50) 10,2 a 28,03 ab 113,18 a 8,33 a BB:BM (20:80) 8,67 ab 27,7 ab 88,92 a 7,54 cd BTS:BM (20:80) 9,73 a 27,73 ab 86,81 a 7,79 bc PHC bùn mía 8,63 ab 26,67 ab 45,24 b 7,16 d CV (%) 6,4 6,6 14,4 13,3 Ghi chú: Các số trong cùng một cột có cùng một chữ theo sau thì không khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%. BB:BM (50:50): bùn bia xử lý phơi nắng v ẩm độ 30% phối trộn với bùn mía với tỉ lệ 50: 50; BB:BM (20:80): bùn bia xử lý phơi nắng v ẩm độ 30% phối trộn với bùn mía với tỉ lệ 20: 80; BTS:BM (50:50): bùn thủy sản xử lý phơi nắng v ẩm độ 50% phối trộn với bùn mía với tỉ lệ 50: 50; BTS:BM (20:80): bùn thủy sản xử lý phơi nắng v ẩm độ 50% phối trộn với bùn mía với tỉ lệ 20: 80; PHC-bùn mía: phân hữu cơ bã bùn mía. Kết quả Bảng 4.10 cho thấy chiều cao cải bẹ xanh ở NT BB:BM (50:50) là 30,9 cm, cao hơn và khác biệt ý nghĩa thống kê so với NT đối chứng (Đất) và các nghiệm thức còn lại. Kết quả trên cho thấy việc bổ sung hợp chất hữu cơ vào trong đất đã làm tăng khả năng đệm, các chất dinh dƣỡng và làm tăng hiệu quả của phân hóa học khi bón vào đất. Vì thế các nghiệm thức có bón phân hữu cơ có chiều cao cây cao hơn so với nghiệm thức không bón phân hữu (Cao Văn Phụng và ctv., 2010; Dƣơng Minh Viễn và ctv., 2011; Nguyễn Mỹ Hoa và Trịnh Thị Thu Trang, 2008). Trọng lƣợng tƣơi của cải xanh ở tất cả các NT có sử dụng BB và BTS đã xử lý phối trộn với bùn mía dao động 86,81-113,19 g/chậu cao hơn khác biệt ý nghĩa so với nghiệm thức đối chứng (40,02 g/chậu) và nghiệm thức PHC- bùn mía (45,24 g/chậu). Kết quả cũng đƣợc ghi nhận tƣơng tự đối với trọng lƣợng khô của cải bẹ xanh khi bón bùn thải sau xử lý phối trộn với bùn mía cho trọng lƣợng khô của cải dao động 7,54-8,33 g/chậu cao hơn khác biệt ý nghĩa thống kê (P<0,05) so với đối chứng (6,24 g/chậu) và phân hữu cơ bã bùn mía (7,16 g/chậu). Nhìn chung, các nghiệm thức có sử dụng nguồn BB-30 và BTS-50 làm phân bón có trọng lƣợng tƣơi và trọng lƣợng khô cao hơn so với nghiệm thức đối chứng và PHC Bùn mía. Tỉ lệ phối trộn của BB và BTS với bùn mía ở tỉ lệ 50:50 và 20:80 cho trọng lƣợng tƣơi và khô của cải bẹ xanh cao và khác biệt so với nghiệm thức đối chứng và phân hữu cơ bùn mía. Điều này cho thấy khi 96 sử dụng hai nguồn bùn có tỉ lệ phối trộn phù hợp giúp cải thiện năng suất cũng nhƣ chất lƣợng cải bẹ xanh (Bảng 4.10). Từ kết quả phân tích đƣợc trình bày ở Bảng 4.11 cho thấy mật số Coliforms trong rau cải xanh ở các nghiệm thức bón bùn thải đƣợc phơi nắng phối trộn với BM và NT đối chứng đều vƣợt ngƣỡng cho phép, trong đó NT BTS phối trộn với BM tỉ lệ (50:50) có mật số Coliforms cao nhất là 3,2 x 104, và vƣợt ngƣỡng gây hại theo Quyết định 04:2007/QĐ-BNNPTNT trong sản xuất rau an toàn và QCVN 8-3/2012/BYT trên rau ăn sống. Nguyên nhân vì ở nghiệm thức chỉ có đất không bón bùn thải mật số VSV hiện diện trong cải bẹ xanh cũng đạt vƣợt ngƣỡng do đó khi bón bùn thải vào đất thì do mật độ Coliforms trong đất cao đã làm gia tăng mật số VSV trong cải bẹ xanh. Mật số E. coli ở các nghiệm thức phối trộn bùn thải sau phơi nắng với với BM tỉ lệ 20: 80 và nghiệm thức chỉ bón phân hữu cơ bả bùn mía thấp hơn ngƣỡng cho phép nhƣng nếu tăng tỉ lệ phối trộn bùn thải sau xử lý và bùn mía 50:50 thì mật số vƣợt ngƣỡng cho phép của QCVN 8-3:2012/BYT (1,7 x 103 CFU/g ). Do đó, tỉ lệ phối trộn bùn thải và bùn mía 20:80 là tỉ lệ phù hợp trong nghiên cứu theo để sản xuất phân hữu cơ. Bảng 4.11: Mật số vi sinh vật gây bệnh trong cải xanh khi thu hoạch Ghi chú: BB:BM (50:50): bùn bia xử lý phơi nắng v ẩm độ 30% phối trộn với bùn mía với tỉ lệ 50: 50; BTS:BM (50:50): bùn thủy sản xử lý phơi nắng v ẩm độ 50% phối trộn với bùn mía với tỉ lệ 50: 50; BB:BM (20:80): bùn bia xử lý phơi nắng v ẩm độ 30% phối trộn với bùn mía với tỉ lệ 20: 80; BTS:BM (20:80): bùn thủy sản xử lý phơi nắng v ẩm độ 50% phối trộn với bùn mía với tỉ lệ 20: 80; PHC-bùn mía: phân hữu cơ bã bùn mía. (a) Ngư ng giới hạn mật số Coliformss theo Quyết đinh 04:2007/QĐ-BNN trong sản xu t rau an toàn; (b) Ngư ng giới hạn mật số Ecoli theo QCVN 8-3: 2012/BYT đối với rau n sống; K P: h ng phát hiện. Nhƣ vậy, cả hai nguồn bùn thải BB-30 và BTS-50 sau khi phơi nắng đều phù hợp cho việc sử dụng để làm phân hữu cơ. Hàm lƣợng dƣỡng chất đa lƣợng N, P, K của hai nguồn bùn thải đều ở mức cao và thành phần VSV gây hại đều dƣới ngƣỡng gây hại, phù hợp sử dụng làm phân hữu cơ. Ẩm độ ban đầu của hai loại bùn thải này tƣơng đối cao nên việc xử lý hai nguồn bùn bằng phƣơng pháp phơi nắng trực tiếp vừa làm giảm ẩm độ vừa góp phần diệt các nguồn vi sinh vật môi trƣờng gây bệnh. Mẫu Mật số vi sinh vật ( CFU/g chất khô) Coliforms E. coli Salmonella Đối chứng (Đất) 7400 1710 KPH BB:BM (50:50) 6 000 1100 KPH BTS:BM ( 50:50) 53000 1700 KPH BB:BM (20:80) 3800 754 KPH BTS:BM (20:80) 5400 387 KPH PHC Bùn mía 1782 712 KPH Ngƣỡng cho phép(*) < 10 (a) < 1000 (b) KPH 97 Thêm vào đó BB-30 và BTS-50 sau xử lý có hàm lƣợng dinh dƣỡng cao nhƣng độ xốp rất thấp nên sự phối trộn của BB và BTS đƣợc xử lý với bùn mía giúp gia tăng độ tơi xốp của hai nguồn bùn đƣợc khuyến cáo áp dụng. Vì vậy hai nguồn bùn thải đƣợc phối trộn với bã bùn mía khô đƣợc xem là nguồn chất hữu cơ hiệu quả bón cho đất. Qua kết quả phân tích cho thấy mật số VSV gây bệnh trong cải bẹ xanh ở các nghiệm thức đƣợc bón BTS/BB phối trộn với bùn mía có xu hƣớng thấp hơn so với nghiệm thức đối chứng đất ngoại trừ mật số Coliformss trong nghiệm thức BTS:BM (50:50) tuy nhiên mật số của nhóm vi sinh vật gây bệnh đều vƣợt ngƣỡng cho phép của QCVN 8-3:2012/BYT trên rau ăn lá, có thể là do mật số của các nhóm vi khuẩn này hiện diện trong đất, mặc dù trong phân bón từ các nguồn bùn thải mật số các VSV này đạt dƣới ngƣỡng. Kết quả này đƣợc thể hiện rõ ở nghiệm thức đối chứng chỉ sử dụng đất không bón bùn thải. Tuy nhiên, phƣơng pháp phơi nắng đối với hai nguồn bùn thải sẽ tốn thêm chi phí về công xử lý và cần có diện tích đất để có thể phơi và còn phù hợp vào điều kiện thời tiết và trình độ cán bộ thu và phân tích ẩm độ nên phƣơng pháp này phù hợp ở qui mô nhỏ hoặc nhà lƣới, khó nhân rộng ngoài thực tế. 4.3. Nội dung 3. Nghiên cứu công thức phối trộn phù hợp giữa bùn thải bia và bùn thải thủy sản với vật liệu hữu cơ qui mô túi ủ 4.3.1. Khả năng phân hủy của bùn thải và các vật liệu hữu cơ 4.3.1.1. ự phóng thích C 2 của vi sinh vật Kết quả cho thấy hàm lƣợng CO2 phóng thích mạnh nhất ở giai đoạn 7- 21 ngày sau ủ (NSU) với hàm lƣợng CO2 biến thiên trong khoảng 38.13- 246.40 g/kg, đạt cao nhất là vật liệu rơm (246.40 g/kg) và đạt thấp nhất là vật liệu bùn thải thủy sản (38.13g/kg). Vật liệu xác mía có lƣợng CO2 phóng thích đạt khá cao (129,07g/kg) cao khác biệt ý nghĩa thống kê 5% so với các nghiệm thức còn lại trừ nghiệm thức rơm, có thể do xác mía có thành phần cellulose, hemicelloloze, lignin cao hơn rơm nên phân hủy tƣơng đối chậm hơn. Hai loại bùn thải phóng thích CO2 cao hơn lƣợng phóng thích từ nguồn bùn sinh học từ hầm ủ biogas của Atalay and Blanchar (1988) nhƣng thấp hơn lƣợng CO2 phóng thích từ phân chuồng của Wu et al. (2000) với lƣợng CO2 phóng thích theo thứ tự là 13 g/kg và 115,2 g/kg. Trong các nghiệm thức (NT) phối trộn thì NT phối trộn bùn thải với rơm có sự phóng thích CO2 mạnh nhất với lƣợng 122.47-118.07g/kg, kế đến là NT phối trộn với bùn mía tỉ lệ 20:80 và đạt thấp nhất là NT phối trộn bùn thải với xác mía (Hình 4.1). Nhƣ vậy, có thể nói việc phối trộn bùn thải với các 98 nguồn vật liệu khác nhƣ bùn mía, rơm và xác mía đều cho lƣợng phóng thích CO2 cao hơn so với chỉ nguồn vật liệu bùn thải. Ở giai đoạn 21-45 ngày sau ủ lƣợng CO2 phóng thích có sự giảm tƣơng ứng với các NT thể hiện qua độ cong của đồ thị. Tuy nhiên, lƣợng CO2 phóng thích vẫn đạt cao nhất là NT chỉ vật liệu rơm và thấp nhất là vật liệu bùn thải. Nghiệm thức phối trộn bùn thải với bùn mía tỉ lệ 20:80 và NT phối trộn bùn thải với bùn mía và rơm tỉ lệ 20:60:20 cao hơn khác biệt (P<0,05) so với các nghiệm thức còn lại. Nhƣ vậy, từ kết quả nghiên cứu cho thấy trong các vật liệu nghiên cứu và việc phối trộn các vật liệu theo từng tỉ lệ tƣơng ứng đều có sự phân hủy mạnh. Tổng lƣợng CO2 đƣợc phóng thích từ bùn thải bia và bùn thải thủy sản đạt lần lƣợt là 280,13 g/kg và 170,13 g/kg nhƣng đạt thấp hơn so với nguyên vật liệu rơm (536,80 g/kg) và xác mía (542,67 g/kg). Việc phối trộn bùn thải với rơm có tổng lƣợng phóng thích CO2 đạt cao nhất với giá trị lần lƣợt 523,60 g/kg cho bùn thải bia và 500,13 g/kg đối với bùn thải thủy sản. Kế đến là nghiệm thức phối trộn bùn thải với bùn mía ở tỉ lệ 20:80 đạt cao hơn so với các tỉ lệ phối trộn bùn thải với xác mía và cao hơn so với chỉ vật liệu bùn thải bia hoặc chỉ bùn thải thủy sản (Hình 4.1). Kết quả phối trộn bùn thải bia và thủy sản với các vật liệu rơm, xác mía và bùn mía trong nghiên cứu cho giá trị CO2 phóng thích cao hơn so với tỉ lệ phối trộn phân chuồng và chất thải nhà kính (tỉ lệ 80:20) của Külcü and Yaldiz (2014) và của Sierra et al. (2013) với lƣợng CO2 phóng thích đều đạt 50 g/kg sau 49 ngày ủ. Kết quả cũng đạt cao hơn báo cáo của Chowdhury et al. (2014) khi phối trộn bùn thải từ gia súc với rơm tỉ lệ 50:50 có lƣợng CO2 sau 31 ngày ủ đạt 85g/kg. Điều đó cho thấy rất thiết để ủ phối trộn bùn thải với các nguồn vật liệu hữu cơ khác để tăng khả năng phân hủy trong quá trình ủ phân hữu cơ vì bản thân vật liệu bùn thải bia và bùn thải thủy sản vẫn có sự phân hủy nhƣng sự phân hủy này diễn ra chậm. Việc bổ sung chủng nấm vào vật liệu đã làm tăng lƣợng CO2 sản sinh trong quá trình ủ phân hữu cơ. Điều này chứng minh rằng việc bổ sung thêm nguồn nấm và vật liệu chứa nhiều cacbon đã làm tăng mạnh mật số VSV nên đã tăng nhanh quá trình thuần thục của vật liệu (Smith, 2009). Dựa vào khả năng phóng thích CO2 cho thấy công thức phối trộn phù hợp là bùn thải phối trộn với bùn mía và rơm tỉ lệ 20:60:20 (lƣợng CO2 phóng thích khoảng 523,6 g CO2/kg) hoặc công thức phối trộn bùn thải với bùn mía tỉ lệ 20:80 (với lƣợng CO2 phóng thích là 314,6 g CO2/kg) do 2 công thức này có lƣợng CO2 phóng thích đều đạt cao hơn các công thức phối trộn còn lại. Tuy nhiên dựa vào điều kiện thu mẫu thực tế thì nguồn nguyên liệu rơm khó thu mua hơn vì đa phần ngƣời dân sử dụng lại để đốt đồng hoặc bán làm nấm nên 99 chi phí thu gom cao hơn so với bùn mía nên tỉ lệ và vật liệu tối ƣu để lựa chọn cho nghiên cứu tiếp theo là bùn thải và bùn mía tỉ lệ 20:80. Ngaìy sau uí 7 14 21 30 45 L æ å ün g C O 2 p h o ïn g t h êc h ( g /k g ) 0 100 200 300 400 500 600 Råm Xaïc mêa Buìn mêa Buìn thaíi bia Buìn thaíi thuíy saín BB:BM (20:80) BTS:BM (20:80) BB:BM:R (20:60:20) BTS:BM:R (20:60:20) BB:BM:XM (10:60:30) BTS:BM:XM (10:60:30) BB:BM:XM (20:60:20) BTS:BM:XM (20:60:20) Hình 4.1. Hàm lƣợng CO2 hô hấp của vi sinh vật sau ủ Ghi chú: BB-bùn thải bia, BTS-bùn thải thu sản, R-rơm, XM-xác mía, BM-bùn mía. Thanh sai số trên đồ thị bi u thị độ lệch chuẩn (Standart Deviation-SD), n=3. 4.3.1.2. Phần trăm (%) trọng lượng giảm sau ủ Kết quả trình bày ở Hình 4.2 cho thấy tất cả các nghiệm thức có sự giảm mạnh về khối lƣợng sau 45 ngày ủ, dao động trong khoảng từ 64-82%, trong đó vật liệu xác mía có khối lƣợng giảm sau ủ đạt cao nhất và nghiệm thức bùn thải thủy sản có phần trăm giảm sau ủ là thấp nhất (66%). Trọng lƣợng giảm sau ủ ở các nghiệm thức phối trộn đạt trong khoảng 71-81%, cao nhất là nghiệm thức phối trộn bùn thải với bùn mía và xác mía tỉ lệ 20:60:20 (81%), kế đến là nghiệm thức phối trộn bùn thải với bùn mía tỉ lệ 20:80 (76%). Tuy nhiên, các nghiệm thức này không khác biệt thống kê so với các nghiệm thức phối trộn còn lại, ngoại trừ nghiệm thức phối trộn bùn thải bia với bùn mía và xác mía tỉ lệ 10:60:30 có trọng lƣợng giảm sau ủ đạt thấp nhất (64%). Tóm lại, nếu chỉ có vật liệu đơn thì sự phân hu rơm là cao nhất và thấp nhất là bùn thải thu sản. Đối với các nghiệm thức phối trộn thì không có sự khác biệt giữa các nghiệm thức phối trộn giữa bùn thải với bùn mía/xác mía/rơm. Do đó, để có thể đơn giản hóa vật liệu phối trộn trong quá trình ủ phân hữu cơ thì nguồn nguyên liệu bùn mía là phù hợp với công thức phối trộn đơn giản và hai nguồn bùn thải bia và bùn thải thu sản đều có thể tái sử dụng để ủ phân hữu cơ. 100 Hình 4.2. Phần trăm trọng lƣợng giảm sau thí nghiệm hô hấp vi sinh vật Ghi chú: Các nghiệm thức c các chữ giống nhau thì không khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5%. Ghi chú: BB-bùn thải bia, BTS-bùn thải thu sản, R-rơm, XM-xác mía, BM-bùn mía. Thanh sai số trên đồ thị bi u thị độ lệch chuẩn, n=3, CV (%)=3,06. 4.3.2. Kết quả ủ phân hữu cơ từ hai nguồn bùn thải qui mô túi ủ 4.3.2.1. Đặc tính lý, hóa, dinh dưỡng ph n hữu cơ sau ủ a. Diễn biến nhiệt độ trong thời gian ủ Kết quả khảo sát cho thấy, nhiệt độ tất cả các nghiệm thức biến thiên rõ rệt. Sự thay đổi nhiệt độ là do hoạt động trao đổi chất của VSV. Trong những ngày đầu VSV bắt đầu thích nghi nên nhiệt độ tăng chậm, đến ngày thứ 14 nhiệt độ ở một số nghiệm thức tăng mạnh mẽ do VSV sử dụng chất HC để phát triển. Hầu hết các NT ủ có sự tăng mạnh trong giai đoạn 7-14 ngày sau ủ (NSU) (biến thiên từ 37-500C). Các nghiệm thức phối trộn bùn thải đều có sự biến động nhiệt độ tƣơng đƣơng nhau khoảng 49-500C, ngoại trừ nghiệm thức phối trộn bùn thải bia với bùn mía và rơm tỉ lệ 20:60:20 đạt thấp hơn 450 (Hình 4.3, Bảng 3 phụ lục trang 189). Nghiệm thức bùn thải bia/bùn thải thủy sản:bùn mía (20:80) có giá trị nhiệt độ đạt cao 490C vào 14 ngày sau khi ủ, đạt cao tƣơng đƣơng với các nghiệm thức có phối trộn thêm rơm và xác mía, cho thấy không cần phối trộn thêm rơm và xác mía để tăng tỉ lệ C/N, công thức phối trộn bùn thải bia/bùn thải thủy sản :bùn mía (20:80) vẫn đạt nhiệt độ ủ cao tƣơng đƣơng; do đó có thể là một lựa chọn phù hợp khi nguồn nguyên liệu rơm và xác mía không có sẳn với số lƣợng lớn. Kết quả này cao hơn kết quả nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bùn đáy ao cá tra của Đặng Ngọc 101 Trâm (2012) có nhiệt độ biến thiên trong khoảng 34-490C ở giai đoạn 10-16 ngày sau ủ ở qui mô khối ủ 0,6m3. Từ 21 đến 49 ngày sau ủ nhiệt độ giảm trong khoảng 40-440C và đạt ổn định 32-340C ở giai đoạn cuối của thời gian ủ (75 NSU). Kết quả này cho giá trị tƣơng tự nghiên cứu của Dƣơng Minh Viễn và ctv. (2011) và Nguyễn Văn Mạnh (2015) với nhiệt độ trung bình trong khối ủ trong khoảng 35-450C. Kết quả cũng đạt tƣơng tự báo cáo của Nguyễn Đắc Kiên và ctv. (2016) ủ phân hữu cơ từ bùn thải ao nuôi cá tra với thể tích ủ 20 lít cũng cho nhiệt độ dao động sau 44 ngày ủ đạt 300C. Nhìn chung, nhiệt độ của các nghiệm thức diễn ra theo quy luật tăng nhanh, giảm dần và ổn định. Từ 7 ngày đến 14 ngày sau ủ nhiệt độ tăng nhanh và cao nhất 520C. Từ 15-49 ngày nhiệt độ giảm còn khoảng 40-440C và ổn định ở 75 ngày sau ủ (khoảng 32-340C) cho thấy ở giai đoạn này quá trình phân hu ở các nghiệm thức đã kết thúc. Tuy nhiên, nhiệt độ khối ủ vẫn đạt ở mức thấp nguyên nhân là kích thƣớc khối ủ nhỏ, ẩm độ ban đầu của bùn thải thủy sản và bùn thải bia tƣơng đối lớn (>80%) cộng với thời gian bố trí thí nghiệm vào mùa mƣa nên khả năng giữ nhiệt kém, nhiệt dễ phát tán dẫn đến nhiệt độ ủ đạt tƣơng đối thấp. Do đó cần ủ phân hữu cơ từ bùn thải ở qui mô khối ủ lớn hơn để nhiệt độ đạt tối hảo để diệt trừ các vi sinh vật gây bệnh. Hình 4.3. Diễn biến nhiệt độ của các nghiệm thức theo thời gian ủ Ghi chú: BB: bùn thải bia, BTS: bùn thải thủy sản, BM: bùn mía, XM: xác mía, R: rơm, PB: phân b . Thanh sai số trên đồ thị bi u thị độ lệch chuẩn (SD), n 3. 102 b. Ẩm độ Kết quả trình bày ở Bảng 4.4 cho thấy ở giai đoạn từ 7 đến 28 ngày sau ủ các nghiệm thức thí nghiệm đều có ẩm độ giảm từ 71% xuống 63%, đây là ẩm độ phù hợp cho hoạt động của vi sinh vật (VSV) tham gia trong quá trình phân hu nguyên liệu hữu cơ. Điều này phù hợp với nhận định của Dƣơng Minh Viễn và ctv. (2011) ẩm độ tối ƣu cho ủ phân hữu cơ đƣợc xác định trong khoảng 60-70%. Cũng tƣơng tự nhƣ nhóm tác giả de Bertoldi et al. (1983b) nếu vật liệu hữu cơ có sự phối trộn với bùn thải thì ẩm độ yêu cầu là đạt khoảng 65-67% khi đó quá trình ủ đạt hiệu quả. Tuy nhiên, ẩm độ của túi ủ trong các nghiệm thức có sự giảm nhẹ qua các tuần tiếp theo và đạt khoảng 53% sau 49 ngày ủ và đạt mức 48-49% sau 75 ngày ủ. Kết quả này phù hợp với nghiêm cứu của Nguyễn Văn Mạnh (2015) về ẩm độ của khối ủ đạt 60%. Đạt tƣơng tự kết quả của Võ Phú Đức (2013) sau 49 ngày ủ phân compost từ bùn thải cá qui mô túi ủ 100kg độ ẩm cò