Sử dụng nước thải túi ủ biogas với nguyên liệu nạp bèo tai tượng (pistia stratiotes) tưới cây vạn thọ (tagetes patula l.)

  • Số trang: 50 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 36 |
  • Lượt tải: 0
minhtuan

Đã đăng 15929 tài liệu

Mô tả:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN  ĐẶNG HOÀNG VINH Luận văn tốt nghiệp Đại học Chuyên ngành Khoa học Môi trường SỬ DỤNG NƯỚC THẢI TÚI Ủ BIOGAS VỚI NGUYÊN LIỆU NẠP BÈO TAI TƯỢNG (Pistia stratiotes) TƯỚI CÂY VẠN THỌ (Tagetes patula L.) Giáo viên hướng dẫn Ths. Phạm Việt Nữ Cần Thơ, 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN  ĐẶNG HOÀNG VINH Luận văn tốt nghiệp Đại học Chuyên ngành Khoa học Môi trường SỬ DỤNG NƯỚC THẢI TÚI Ủ BIOGAS VỚI NGUYÊN LIỆU NẠP BÈO TAI TƯỢNG (Pistia stratiotes) TƯỚI CÂY VẠN THỌ (Tagetes patula L.) Giáo viên hướng dẫn Ths. Phạm Việt Nữ Cần Thơ, 2014 PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG Luận văn tốt nghiệp kèm theo đây với tựa đề “Sử dụng nước thải túi ủ biogas với nguyên liệu nạp bèo tai tượng (Pistia stratiotes) tưới cây vạn thọ (Tagetes patula L.)” do Đặng Hoàng Vinh thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua. Cán bộ phản biện Cán bộ phản biện TS. Ngô Thụy Diễm Trang Ths. Trần Sỹ Nam Cán bộ hướng dẫn Ths. Phạm Việt Nữ i LỜI CẢM TẠ Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến: Quý thầy cô thuộc Bộ môn Khoa học Môi trường – Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên – Trường Đại học Cần Thơ đã tận tâm truyền đạt kiến thức trong những năm học qua và tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp. Cô Phạm Việt Nữ và cô Bùi Thị Nga đã truyền đạt những kinh nghiệm quý báo và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành tốt luận văn. Dự án JIRCAS đã hỗ trợ kinh phí để thực hiện tốt nghiên cứu này. Gia đình bác Lê Hoàng Thanh, gia đình bác Nguyễn Văn Thanh đã nhiệt tình giúp đỡ và chú Nguyễn Văn Tuấn đã cố vấn kỹ thuật chăm sóc vạn thọ trong suốt quá trình thí nghiệm. Gia đình đã động viên và giúp đỡ con cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt thời gian học tập và đặc biệt trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp. Tập thể lớp Khoa học Môi trường K37 đã nhiệt tình giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho tôi suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Cần Thơ, ngày tháng năm 2014 Sinh viên thực hiện Đặng Hoàng Vinh ii TÓM TẮT Đề tài nghiên cứu “Sử dụng nước thải túi ủ biogas với nguyên liệu nạp bèo tai tượng (Pistia stratiotes) tưới cây vạn thọ (Tagetes patula L.)” được thực hiện nhằm đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của cây vạn thọ (Tagetes patula L.) khi được tưới bằng nước thải biogas. Thí nghiệm được bố trí với 5 nghiệm thức: nghiệm thức tưới 100% nước thải biogas (NT1), nghiệm thức tưới 75% nước thải biogas + 25% nước ao (NT2), nghiệm thức tưới 50% nước thải biogas + 50% nước ao (NT3), nghiệm thức tưới 25% nước thải biogas + 75% nước ao (NT4) và nghiệm thức sử dụng hoàn toàn phân hóa học như thực tế nông dân sử dụng (ĐC). Kết quả khảo sát chất lượng nước thải biogas và nước ao dùng trong thí nghiệm có giá trị pH trung tính dao động từ 6,59 - 7,4 nên thích hợp cho hầu hết các loại cây trồng. Các chất dinh dưỡng chính như đạm, lân và kali trong nước thải ở mức độ giàu dinh dưỡng giúp cây trồng dễ hấp thu, nồng độ N_NH4+ trong nước thải biogas khoảng 40,9 - 43,1mg/L, NO3- (0,6 - 0,62mg/L), P_PO43- (2,1 2,6mg/L), kali (47,2  47,8mg/L) và trong nước ao N_NH4 dao động trong khoảng (0,14 - 1,68mg/L), NO3- (0,16 - 0,26mg/L), nồng độ P_PO43- (0,31mg/L), kali có giá trị (3,16mg/L). Thí nghiệm trồng vạn thọ tưới nước thải túi ủ biogas ở các nghiệm thức cho thấy khả năng phát triển tốt của cây vạn thọ. Các chỉ tiêu chiều cao, số nhánh và số hoa ở nghiệm thức tưới 100% nước thải biogas (NT1) cho kết quả tốt về chiều cao (31,0 ± 0,6cm), số nhánh (12 ± 0 nhánh), số hoa (37,1 ± 1,2 hoa) và không khác biệt có ý nghĩa thống kê (p>0,05) so với nghiệm thức đối chứng bón phân hóa học. Đường kính hoa ở nghiệm thức tưới 100% nước thải biogas (5,8 ± 0,11cm) và không khác biệt có ý nghĩa thống kê (p<0,05) so với nghiệm thức bón phân hóa học (6,22 ± 0,15cm). Sử dụng nước thải biogas cây trồng tăng trưởng nhanh (chiều cao, số nhánh, số hoa…) đồng thời cây có khả năng chống chịu sâu bệnh, hoa có màu sắc tươi hơn so với sử dụng phân hóa học. Sử dụng nước thải biogas giúp giảm chi phí phân bón 192.000 đồng/1000 cây cho nông hộ. Từ khóa: Nước thải túi ủ biogas, hoa vạn thọ, phân hóa học, phân hữu cơ. iii MỤC LỤC Trang PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG ................................................................................. i LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................. ii TÓM TẮT.................................................................................................................. iii DANH SÁCH BẢNG ................................................................................................ vi DANH SÁCH HÌNH ................................................................................................ vii DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ viii CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU....................................................................................... 1 1.1 Đặt vấn đề ......................................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu tổng quát ............................................................................................ 2 1.3 Mục tiêu cụ thể .................................................................................................. 2 1.4 Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 2 CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU .................................................................. 3 2.1 Tổng quan về chất thải hầm ủ biogas ................................................................ 3 2.1.1 Chất thải hầm ủ biogas ............................................................................... 3 2.1.2 Hàm lượng chất dinh dưỡng có trong chất thải biogas ............................... 3 2.1.3 Thành phần và đặc tính của chất thải dạng lỏng túi ủ biogas ..................... 4 2.1.4 Sử dụng nước thải hầm ủ biogas cho cây trồng ......................................... 6 2.1.5 Phương pháp sử dụng chất thải hầm ủ biogas cho cây trồng ..................... 7 2.1.6 Lợi ích sử dụng nước thải biogas cho cây trồng ......................................... 8 2.1.7 Một số nghiên cứu sử dụng nước thải biogas cho cây trồng ................... 10 2.2 Tổng quan về cây vạn thọ ............................................................................... 12 2.2.1 Nguồn gốc ................................................................................................. 12 2.2.2 Phân loại ................................................................................................... 13 2.2.3 Đặc điểm thực vật ..................................................................................... 13 2.2.4 Yêu cầu ngoại cảnh ................................................................................... 13 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................... 17 3.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................................... 17 3.2 Phương tiện nghiên cứu .................................................................................. 17 3.3 Phương pháp nghiên cứu................................................................................. 17 3.3.1 Bố trí thí nghiệm ....................................................................................... 17 3.3.2 Chỉ tiêu theo dõi ........................................................................................ 19 3.3.3 Phương pháp thu và phân tích mẫu nước thải .......................................... 19 3.3.4 Phương pháp xử lý số liệu ........................................................................ 20 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 21 4.1 Đặc điểm hóa lý nước thải biogas và nước ao tưới cho cây ........................... 21 4.2 Sinh trưởng và phát triển của cây vạn thọ (Tagetes patula L.) ....................... 22 iv 4.2.1 Chiều cao cây ............................................................................................ 22 4.2.2 Số nhánh ................................................................................................... 25 4.2.3 Số hoa ....................................................................................................... 27 4.2.4 Đường kính hoa ........................................................................................ 28 4.3 Đánh giá hiệu quả khi tận dụng nước thải biogas để canh tác cây vạn thọ ... 28 4.3.1 Lợi ích về mặt kinh tế ............................................................................. 29 4.3.1 Lợi ích về mặt môi trường ....................................................................... 30 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 31 5.1 Kết luận ........................................................................................................... 31 5.2 Kiến nghị ......................................................................................................... 31 PHỤ LỤC ................................................................................................................... TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... v DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1: Chất lượng nước thải túi ủ biogas với nguyên liệu nạp một số loại cỏ vườn so với túi phân heo ..................................................................................................................... 4 Bảng 2.2: Chất lượng nước thải túi ủ biogas với nguyên liệu nạp lục bình so với túi phân heo ......................................................................................................................................... 5 Bảng 2.3: Tỷ lệ các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây vạn thọ tính trên trọng lượng khô . 14 Bảng 3.1: Liều lượng bón cho nghiệm thức đối chứng ....................................................... 18 Bảng 3.2: Liều lượng và công thức bón cho nghiệm thức biogas ....................................... 18 Bảng 3.3: Phương pháp phân tích mẫu ................................................................................ 20 Bảng 4.1: Chất lượng nước thải biogas và nước ao tưới cho cây ........................................ 21 Bảng 4.2: Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các nghiệm thức theo thời gian..................... 23 vi DANH SÁCH HÌNH Hình 4.1: Diễn biến chiều cao cây vạn thọ giữa các nghiệm thức theo thời gian .... 21 Hình 4.2: Diễn biến số nhánh cây vạn thọ giữa các nghiệm thức theo thời gian ..... 26 Hình 4.3: Diễn biến số hoa cây vạn thọ giữa các nghiệm thức theo thời gian ......... 28 Hình 4.4: Đường kính hoa giữa các nghiệm thức khi thu hoạch.............................. 30 vii DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long TNNH Thổ nhưỡng Nông Hóa ĐHNN1 Đại học Nông Nghiệp I CN Công Nghiệp NT Nghiệm thức KHKTMN Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam NSKT Ngày sau khi trồng viii CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Mô hình khí sinh học đã và đang được sử dụng rộng rãi ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Ngoài việc ủ biogas bằng phân động vật thì việc ủ biogas bằng các nguyên liệu thực vật sẵn có như bèo, lục bình, rơm và cỏ vườn đã được sử dụng phục vụ cho đun nấu hộ gia đình. Tuy nhiên, nguyên liệu nạp là phân gia súc hay thực vật thì sau quá trình phân hủy, chất lượng nước thải sau hệ thống vẫn chưa đạt tiêu chuẩn để thải vào môi trường như mong muốn (Phạm Minh Trí, 2010). Theo Nguyễn Lân Dũng và ctv (2010) thành phần chất thải hầm ủ phụ thuộc rất nhiều vào nguyên liệu nạp. Ở Việt Nam nguyên liệu nạp chủ yếu là chất thải chăn nuôi lợn, trâu bò, gia cầm và phân người, thực vật chính vì vậy nước thải túi ủ biogas vẫn còn chứa chất ô nhiễm môi trường cao với giá trị thể hiện P_PO43- dao động từ 37,2 - 51,1mg/L; N_NO3- 0,30 - 0,14mg/L; N_NH4+ 105,6 - 217,9mg/L và COD trong khoảng 464,4 - 2.552,1mg/L (Bùi Thị Nga và ctv., 2014) Hiện tại, lượng chất thải từ các hầm biogas đặc biệt là chất thải dạng lỏng đang được khuyến cáo sử dụng làm phân bón cho cây trồng hoặc đưa vào ao nuôi thủy sản vì chứa hàm lượng chất hữu cơ khá cao. Tuy nhiên việc tận dụng chất thải này ở các nông hộ còn rất hạn chế, có 41,6% số hộ ở ĐBSCL sử dụng chất thải biogas cho canh tác các hộ còn lại thải bỏ (Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv., 2012). Một lượng lớn chất thải đã bị lãng phí thải vào môi trường và gây ô nhiễm đặc biệt là môi trường nước khu vực lân cận. Nguyễn Hữu Chiếm và ctv (2011) nghiên cứu về ảnh hưởng của than hấp phụ nước thải biogas phân heo đến sự phát thải NH3 và sự sinh trưởng của xà lách, Nguyễn Thị Thùy Duyên (2012) sử dụng nước thải biogas phân heo cho trồng rau cải xanh. Nhìn chung, các nghiên cứu chủ yếu sử dụng nước thải túi ủ biogas với nguyên liệu nạp phân heo trồng các loại rau cải dùng làm thực phẩm, còn đối với nguyên liệu nạp thực vật chưa được quan tâm. Đồng thời các nghiên cứu trên vẫn còn mặt hạn chế về khả năng ứng dụng, do nguy cơ tiềm ẩn các vi sinh vật gây bệnh trong rau trồng và theo quan điểm của người tiêu dùng sẽ khó chấp nhận rau trồng bằng nước thải. Vì vậy, nghiên cứu sử dụng nước thải biogas với nguyên liệu nạp thực vật trồng các loại cây không sử dụng trực tiếp làm thực phẩm như hoa kiểng, cây ăn trái là một hướng đi mới và có tiềm năng lớn. Cây vạn thọ (Tagetes patula L) là loài cây trồng được quanh năm, nhiều nhất là dịp tết có khả năng đáp ứng cao với phân hữu cơ và dễ thích nghi với khí hậu, đất đai màu mỡ và tập quán sản xuất nông nghiệp của người dân địa phương. Nghề trồng hoa không chỉ mang lại vẻ đẹp về thẩm mỹ, tinh thần mà giá trị kinh tế từ việc trồng hoa cũng khá cao, gấp 2 - 3 lần so với trồng các loại rau màu khác (Đặng 1 Phương Trâm, 2005). Do đó đề tài “Sử dụng nước thải túi ủ biogas với nguyên liệu nạp bèo tai tượng (Pistia stratiotes) tưới cây vạn thọ (Tagetes patula L.)” được thực hiện. 1.2 Mục tiêu tổng quát Tận dụng được nguồn nước thải túi ủ biogas tưới cho cây trồng, hạn chế sử dụng phân hóa học tiết kiệm chi phí sản xuất và góp phần bảo vệ môi trường nông thôn. 1.3 Mục tiêu cụ thể Đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của cây vạn thọ (Tagetes patula L.) khi tưới bằng nước thải biogas với nguyên liệu nạp là bèo tai tượng (Pistia stratiotes) ở các mức pha loãng khác nhau và chọn ra mức pha loãng tốt nhất. 1.4 Nội dung nghiên cứu - Bố trí thí nghiệm ở các mức pha loãng nước thải biogas khác nhau (100% nước thải biogas, 75% nước thải biogas, 50% nước thải biogas, 25% nước thải biogas ). - Theo dõi sự sinh trưởng và phát triển cây vạn thọ (Tagetes patula L.), chiều cao cây, số nhánh, số hoa, đường kính hoa. - Phân tích và đánh giá chất lượng nước thải biogas dùng trong thí nghiệm về các chỉ tiêu pH, NH4+, NO3-, PO43-, K+. - Đánh giá hiệu quả khi tận dụng nước thải biogas để canh tác hoa vạn thọ. 2 CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về chất thải hầm ủ biogas 2.1.1 Chất thải hầm ủ biogas Quá trình lên men sinh khí methane trong hầm ủ biogas tạo ra 2 dạng chất thải và cả 2 dạng đều có thể sử dụng để làm phân bón. Dạng chất lỏng thải ra hằng ngày từ hầm ủ dạng này chứa các chất vô cơ và hữu cơ hòa tan. Dạng này thường được sử dụng để tưới cây hoặc thải vào ao thủy sản. Dạng cặn lắng là những thành phần chất hữu cơ và vô cơ chưa phân hủy hoặc khó phân hủy, dạng này được sử dụng như một loại hỗn hợp hữu cơ để bón lót cho cây trồng (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003). 2.1.2 Hàm lượng chất dinh dưỡng có trong chất thải biogas Theo Đinh Thế Lộc (2009) trong các loại chất thải biogas đều có đặc điểm chung là chứa nhiều chất dinh dưỡng đa lượng và các nguyên tố trung, vi lượng (Cu, Zn, Fe, Mn…). Ngoài ra còn nhiều tế bào mới được hình thành trong quá trình phân giải và tro. Tuy nhiên, dạng thải lỏng là giàu dinh dưỡng nhất.  Đạm Trong bể khí sinh học các chất hữu cơ được phân giải trong điều kiện yếm khí. Sự phân giải chất hữu cơ diễn ra tương đối chậm và từng phần chất dinh dưỡng sẽ chuyển hóa từ dạng rắn sang dạng lỏng. Như vậy, rất thuận tiện bảo quản các dạng đạm dễ tiêu. Vì thế đạm tổng số và đạm dễ tiêu trong chất thải khí sinh học cao hơn các loại ủ theo phương pháp khác (Đinh Thế Lộc, 2009).  Lân Phụ phẩm khí sinh học cả dạng rắn và dạng lỏng điều chứa hàm lượng lân khá cao. Trong 100kg phụ phẩm khí biogas dạng đặc có 0,6 - 1,3kg P2O5 (tương đương 3 - 6kg super lân). Một điểm cần lưu ý là hàm lượng lân trong chất thải khí sinh học giảm ít và với tốc độ khoáng hóa chậm.  Kali Trong chất thải khí sinh học kali đạt tới 90%. Trong đó dạng lỏng hàm lượng kali tổng có thể chiếm từ 0,5 - 1% còn trong dạng đặc chiếm khoảng 0,6 - 1,5%. Các nguyên tố vi lượng Ngoài ra trong nước thải còn chứa các nguyên tố vi lượng (Cu, Zn, Fe, Mn...) rất cần thiết cho cây trồng. 3 2.1.3 Thành phần và đặc tính của chất thải dạng lỏng túi ủ biogas Nước thải biogas chứa nhiều chất gây ô nhiễm môi trường. Theo Phan Thị Yến Phi (2013) và Nguyễn Võ Châu Ngân và ctv (2012) nước thải túi ủ biogas hoàn toàn chưa đạt tiêu chuẩn xả thải theo quy định tại QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. Với các chỉ tiêu như COD, PO43, N-NH4+, N-NO3- …cao hơn gấp nhiều lần so với quy chuẩn. Theo Phan Thị Yến Phi (2013) chất lượng nước thải túi ủ biogas nạp bằng một số loại cỏ vườn như sau: Bảng 2.1: Chất lượng nước thải túi ủ biogas với nguyên liệu nạp một số loại cỏ vườn so với túi phân heo Thông số Đơn vị pH Khoảng giá trị của túi phân heo Khoảng giá trị của túi 7 loại cỏ vườn 7,12 - 7,57 6,06 - 6,7 COD mg/L 983,04 - 1254,4 1512 - 3763,2 PO43- mg/L 19,47 - 49,13 46,84 - 55,57 N-NH4+ mg/L 211,66 - 274,44 61,56 - 259,36 N-NO3- mg/L 1,25 - 1,83 1,12 - 1,99 (Nguồn: Phan Thị Yến Phi, 2013) Nước thải biogas còn nhiều chất dinh dưỡng tốt cho cây trồng. Nước thải biogas được đặc trưng bởi hàm lượng chất rắn lơ lửng và chất hữu cơ lớn (thể hiện bằng chỉ tiêu COD và BOD), với hàm lượng hữu cơ khá cao và vi sinh có khả năng phân hủy sinh học để sản xuất phân hữu cơ phục vụ cho sản xuất nông nghiệp và giảm ô nhiễm môi trường. Ngoài ra nước thải còn rất giàu dinh dưỡng như đạm, lân và các nguyên tố vi lượng khác ở dạng các ion hòa tan mà cây trồng dễ hấp thụ như NH4+, NO3-, PO43-, Cu2+,… (Huỳnh Thị Mỹ Duyên, 2011). Thành phần hóa học và dinh dưỡng của nước thải từ hầm ủ bao gồm 93% là nước, 7% chất thô, trong đó 4,5% là chất hữu cơ và 2,5% là chất vô cơ. Bao gồm những chất hữu cơ ở thể rắn, chất dinh dưỡng dễ hòa tan ở thể lỏng, các nguyên tố vi lượng (Cu, Zn, Mn, Fe,…) và những tế bào mới hình thành trong quá trình phân giải có đặc tính phân bón và tác dụng cải tạo đất (Nguyễn Lân Dũng và ctv., 2010). Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong nước thải biogas cao thích hợp làm phân bón cho cây trồng. Theo tài liệu của trung tâm nghiên cứu và đào tạo khí sinh học Quốc gia, trong một 1m3 chất thải biogas dạng lỏng có 0,16 - 1,05kg N tương 4 đương với khoảng 0,32 - 2,3kg đạm ure. So với phân chuồng thì chất thải dạng lỏng có hàm lượng chất đạm tương đương. Theo dự án khí sinh học với Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Viện Chăn nuôi và Đại học nông nghiệp I (2010) thành phần chính của nước xả biogas bao gồm những chất hữu, các chất dinh dưỡng dễ hòa tan (có đặc tính phân bón và cải tạo đất), các nguyên tố vi lượng (Cu, Zn, Fe, Mn...), những tế bào mới hình thành trong quá trình phân giải. Hàm lượng các chất dinh dưỡng N, P, K trong nước xả: có từ 0,37 - 0,80g/l N; 0,099 - 0,31g/l P2O5; 0,32 0,56 g/l K2O. Khi so sánh với qui định về dinh dưỡng đối với dung dịch thuỷ canh tiêu chuẩn thấy đạm trong nước xả cao gấp 2,5 - 4,3 lần (trung bình 3,4 lần), lân cao hơn 0,38 - 1,14 lần, kali cao hơn 2,02 - 2,54 lần so với phân chuồng thì nước xả có hàm lượng đạm tương đương (Trung tâm khuyến nông Đaklak, 2012). Theo Nguyễn Thị Mộng Nghi (2013) chất lượng nước thải túi ủ biogas nạp bằng lục bình như sau: Bảng 2.2: Chất lượng nước thải túi ủ biogas với nguyên liệu nạp lục bình so với túi phân heo Thông số Đơn vị pH Khoảng giá trị của túi phân heo Khoảng giá trị của túi lục bình 7,19 - 7,51 6,14 - 7,33 EC mS/cm 3,04 - 4,07 3 - 3,14 COD mg/L 983 - 1428,1 573,4 - 1299,2 N-NH4+ mg/L 164,9 - 259,4 81,1 - 161,4 N-NO2- mg/L 0,09 - 0,38 0,03 - 0,1 N-NO3- mg/L 1,17 - 1,69 0,45 - 0,47 PO43- mg/L 32,95 - 98,11 42,55 - 52,14 (Nguồn: Nguyễn Thị Mộng Nghi, 2013) Qua nhiều kết quả nghiên cứu trên cho thấy nước thải biogas là nguồn gây ô nhiễm. Trong nước thải biogas có hàm lượng các chất ô nhiễm khá cao đặc biệt là COD, đạm, lân đây là nguồn dưỡng chất rất tốt cho cây trồng. Nếu thải ra môi trường xung quanh sẽ gây ô nhiễm đặc biệt môi trường thủy vực và như vậy biogas thực chất chỉ chuyển dạng ô nhiễm này sang dạng ô nhiễm khác.Vì vậy, có thể tận dụng nguồn nước thải này tưới cho cây trồng sẽ mang lại nhiều hiệu quả về mặt môi trường và kinh tế, đồng thời cũng tăng sự bền vững và hấp dẫn của mô hình. 5 2.1.4 Sử dụng nước thải hầm ủ biogas cho cây trồng Quá trình phân hủy trong hầm ủ biogas chất dinh dưỡng bảo toàn và chuyển vào dạng cặn lắng hoặc dạng lỏng. Theo Nguyễn Quang Khải (2009) các nguyên tố NPK của nguyên liệu sau khi phân hủy qua hệ thống biogas hầu như không bị tổn thất mà được chuyển hóa thành dạng phân lỏng mà cây trồng dễ hấp thụ như NH4+, NO3-... đồng thời chứa chất hữu cơ cao cải thiện tính chất đất. Khi được bón cho cây trồng cây phát triển mạnh, ít sâu bệnh và chất thải hầm ủ có tác dụng cải tạo đất khi sử dụng liên tục từ 2 - 3 năm. Kết quả nghiên cứu ở làng Dangxu - Trung Quốc cho thấy 6 năm liên tiếp bón chất thải hầm ủ cho 106 ha từ năm 1982 - 1986, hàm lượng chất hữu cơ trong đất tăng từ 1,3 - 1,7%, sản lượng lúa tăng gấp đôi so với 1982, lượng phân hóa học cần dùng giảm 86% (Nguyễn Quang Khải, 2009). Tiềm năng sử dụng nước thải biogas làm phân bón cho cây trồng rất lớn. Năm 2007 - 2008, dự án chương trình khí sinh học cho ngành chăn nuôi Việt Nam hợp tác với trung tâm nghiên cứu phân bón và dinh dưỡng cây trồng (Viện thổ nhưỡng nông hóa) thực hiện đánh giá chất lượng chất thải dạng lỏng khí sinh học dựa trên điều tra so sánh phân tích một cách có hệ thống hàng loạt các chỉ tiêu khác nhau, kết quả cho thấy chất thải dạng lỏng từ công trình khí sinh học sử dụng nguyên liệu nạp là chất thải từ chăn nuôi bò, chăn nuôi heo, rơm rạ, lục bình… hỗn hợp các chất thải này là nguồn dinh dưỡng tốt cho cây trồng có đầy đủ các nguyên tố dinh dưỡng đa, trung, vi lượng và có rất ít vi sinh vật gây bệnh tả, thương hàn có thể an toàn sử dụng đối với tất cả cây trồng, tưới, phun trực tiếp (Trung tâm khuyến nông quốc gia, 2010). Theo Ngô Kế Sương và Nguyễn Lân Dũng (1997) nước thải hệ thống biogas có hàm lượng tổng đạm 92,8 - 644,6ppm và tổng lân 48,68 - 97,6ppm. Do đó nước thải biogas có thể làm phân bón cho việc sản xuất rau màu vì đây là nguồn phân bón có nguồn gốc hữu cơ. Sử dụng chất cặn hầm ủ biogas kết hợp với rơm, bã bùn mía để ủ phân hữu cơ là biện pháp hữu hiệu tăng cường độ phì nhiêu của đất, giảm ô nhiễm môi trường và cải thiện năng suất cây trồng (Lê Thị Thanh Chi và ctv., 2010). Nước thải hầm ủ có thể được dùng làm phân bón bổ sung cho các loại cây trồng khác nhau như lúa, cây ăn quả, rau, cây công nghiệp... Theo nghiên cứu của trung tâm nghiên cứu phân bón và dinh dưỡng cây trồng - Viện thổ nhưỡng nông hóa (2007), chất thải hầm ủ có thể thay thế một phần hay toàn bộ lượng phân hóa học cần thiết của một số loại cây trồng ngắn ngày. Dạng chất thải lỏng có chứa có chất dinh dưỡng đa, trung, vi lượng với hàm lượng tương tự như thành phần của nhiều loại phân bón lá, do vậy nước thải biogas có thể sử dụng để tưới cho cây hoặc phun qua lá. Hàm lượng dinh dưỡng đa lượng của nước thải biogas trung bình là 0,06 - 0,07% đạm tổng số; 0,013 - 0,018% P2O5 tổng số; 0,085 - 0,129% K2O tổng số (Cao Kỳ Sơn, 2008). Một hầm ủ gia đình cỡ 3m3 với thời gian ủ 20 ngày trung 6 bình cho ra lượng nước thải 100 lít/ngày tương đương 80 kg N, 120 kg P2O5, 120 kg K2O trong một năm. Lượng nước thải này có thể tưới trực tiếp cho cây trồng ven nhà hay bón cho ao cá. Năng suất cây đậu nành khi bón chất thải cao hơn không bón 37% và khác biệt không có ý nghĩa so với bón phân hoá học với liều lượng NPK tương ứng (Lê Hoàng Việt, 2004). Các kết quả nghiên cứu và kinh nghiệm thực tế cho thấy nước thải hầm ủ có thể xem như nguồn phân hữu cơ tốt tác dụng hạn chế sâu bệnh, cỏ dại. Dùng nước thải hầm ủ bón cho cây trồng sau 48h thì số lượng côn trùng giảm còn 55%. Khi đưa vào chất hầm ủ 10% thuốc trừ sâu, sau 48h bón phân cho cây trồng thì số lượng giảm khoảng 60%, hiệu quả vượt trội hơn so với sử dụng lượng thuốc trừ sâu bình thường ở mẫu đối chứng (Nguyễn Quang Khải, 2009). Tại tỉnh Bình Định xây dựng mô hình sử dụng bã thải lỏng tưới cho khổ qua (hoà với nước lã theo tỷ lệ 1:1) và bón bằng bã thải đặc thay thế cho 70% tổng lượng phân bón lót. Kết quả cho thấy việc sử dụng bã thải biogas giúp tăng năng suất 119%, giảm sâu bệnh 20%, lợi nhuận tăng 3,1 lần so với đối chứng (Sở nông nghiệp thành phố Hồ Chí Minh, 2012). Bón phân chất thải hầm ủ có thể kìm hãm, hạn chế rệp xanh hại rau, bông, bệnh đốm lá ở một số cây trồng. Nói chung chất thải hầm ủ có thể hạn chế sự phát triển của sâu bệnh từ 30 - 100%. Vì vậy, tiết kiệm được chi phí trừ sâu, diệt cỏ và hạn chế ô nhiễm môi trường (Nguyễn Lân Dũng và ctv., 2010). 2.1.5 Phương pháp sử dụng chất thải hầm ủ biogas cho cây trồng Có 2 phương pháp bón chất thải hầm ủ biogas cho cây trồng là bón trực tiếp và bón phối hợp với phân hóa học. Bón trực tiếp với cách bón này có thể bón cả 2 dạng của chất thải hầm ủ: - Dạng lỏng, do nước thải có thể tích lớn so với bã thải (dạng đặc) và trong nước thải có nhiều chất dinh dưỡng hòa tan, cây trồng dễ hấp thụ nên hiệu quả của chất dinh dưỡng cao hơn bã thải. Đây là loại phân bón có tác dụng nhanh. Bón trực tiếp vào gốc cây sau khi bón cần vun gốc lấp đất để tránh mất đạm. Nước thải có thể bón trực tiếp lên lá cây bằng cách lọc hết cặn , sau đó lắng đọng lại và lấy phần lắng đọng phun lên lá. Kết quả ở Tứ Xuyên - Trung Quốc cho thấy phun lên lá năng suất cây tăng 9,7 - 11,8% so với bón vào đất. Nguyên nhân là do trong nước ngoài đạm, lân còn có một số nguyên tố khác. - Dạng đặc có hàm lượng dinh dưỡng cao nhưng chủ yếu là giàu chất hữu cơ, nhiều axit humic và chất xơ nên hiệu quả làm phân bón có tác dụng chậm (do cần có thời gian phân hủy) vì vậy bã cặn này dùng để bón lót. Theo Nguyễn Lân Dũng và ctv (2010) bã cặn dùng phương pháp bón vào đất trộn đều và lấp kín có hiệu quả tốt nhất, còn đối với nước thải thì bón trực tiếp cho hiệu quả tốt nhất. 7 Bón phối hợp với phân hóa học: Phương pháp này nhằm mục đích tao nên sự bù trừ cho sự thiếu hụt chất dinh dưỡng trong nước thải và đáp ứng kịp thời nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng khi chất thải hầm ủ chưa kịp cung cấp. Phương pháp này còn tăng tốc độ hòa tan và hấp thụ phân hóa học của đất, đồng thời hạn chế sự suy giảm chất dinh dưỡng tăng hiệu suất phân bón và giảm chi phí đầu tư phân hóa học. Ngoài ra phương pháp này còn có tác dụng thúc đẩy hoạt động của vi sinh vật trong đất, ít tiêu thụ phân bón hóa học nên tạo điều kiện bảo vệ môi trường tốt hơn (Nguyễn Lân Dũng và ctv., 2010). 2.1.6 Lợi ích sử dụng nước thải biogas cho cây trồng Quá trình ủ yếm khí sinh khí biogas là quá trình biến đổi các chất hữu cơ phức tạp thành các chất vô cơ đơn giản, thích hợp cho việc hấp thụ của cây trồng mà không làm mất đi hay phá hủy các chất dinh dưỡng vô hiệu hóa các mầm bệnh vi khuẩn, vi rút, ký sinh trùng gây bệnh nhờ điều kiện không có oxy trong 15 - 50 ngày ở 350C trong suất quá trình phân hủy yếm khí (Cao Kỳ Sơn, 2007). Chất thải khí sinh học là một loại phân hữu cơ nên nó không những có những đặc tính của loại phân hữu cơ truyền thống mà còn có nhiều ưu điểm khác do kết quả của quá trình phân hủy kỵ khí. Trong quá trình này các chất dinh dưỡng về cơ bản được bảo tồn trong chất thải ngoại trừ một số các nguyên tố như carbon, hydro và oxy được chuyển hóa thành khí methan và dioxyt carbon. Một số chất dinh dưỡng dễ hoà tan vẫn còn lại trong chất thải lỏng, đồng thời một số chất thải rắn hữu cơ và vô cơ trong bã thải đã phân hủy hấp thụ được một lượng lớn các chất dinh dưỡng hữu ích. Vì vậy, các chất dinh dưỡng có trong chất thải khí sinh học cao hơn so với phân chuồng và phân ủ theo phương pháp thông thường, ngoài các nguyên tố dinh dưỡng như N, P, K chất thải khí sinh học còn chứa nhiều chất hữu cơ và các nguyên liệu cần thiết cho cây trồng như là các axit Humic, Cellulose, Hemicellulose, lignin nên nó có tác dụng cải tạo đất tốt hơn phân ủ (Dương Minh Viễn, 2010). Sử dụng nước thải hầm ủ biogas sẽ giúp cải thiện tính chất vật lý, hóa học, sinh học thông qua bảo vệ bề mặt đất tránh xói mòn, cung cấp chất dinh dưỡng dự trữ trong đất, tăng hoạt động của vi sinh vật và tăng độ tơi xốp của đất. Ảnh hưởng của chất hữu cơ đối với tính chất hóa, lý, sinh học của đất không phải riêng lẻ mà tương tác nhau trong một phạm vi đáng kể (Syer, J.K and Craswell, 1995). Trong đất nông nghiệp, điều kiện tự nhiên đặc biệt là chất hữu cơ có sự ảnh hưởng quan trọng đến sự duy trì độ phì nhiêu của đất sự thích hợp sự cho cây trồng phát triển tốt, có thể đánh giá bằng sự bảo vệ chất hữu cơ cho đất (Rothschild, 1995). Trịnh Thị Thu Trang và Nguyễn Mỹ Hoa (2007) khảo sát ảnh hưởng việc bón chất thải biogas và vôi đến khả năng cung cấp đạm khoáng trên đất phèn tại 8 Hoà An - Hậu Giang. Đề tài được thực hiện trong nhà lưới đất phù sa trồng lúa ở Cai Lậy - Tiền Giang được sử dụng như mẫu đất đối chứng. Lúa được trồng trong điều kiện hộp nhựa chứa 1kg đất, với các nghiệm thức gồm chất thải biogas sấy 700C (250mgN/kg), phân urê (250mgN/kg) và vôi (10T/ha) cho đất phèn. Biogas và vôi được ủ 4 tuần và Urê được bón 2 ngày trước khi sạ lúa. N-NH4+ khoáng được phân tích ở giai đoạn trước sạ và 6 tuần sau sạ lúa (TSS). Đạm tổng hấp thu trong cây được xác định giai đoạn 6 TSS. Kết quả cho thấy biogas giúp gia tăng đạm khoáng trong trường hợp có hoặc không có bón vôi trên đất phù sa và đất phèn trung bình. Đạm khoáng hóa trong đất có tương quan với đạm hấp thu trong cây, cho thấy có thể sử dụng lượng đạm N-NH4+ như một chỉ tiêu để đánh giá khả năng cung cấp đạm từ đất cho cây trồng. Viện Thổ nhưỡng Nông hóa (2008) đã sử dụng 60m3 nước thải biogas hòa với nước theo tỷ lệ 1/1 (một khối lượng nước xả/một khối lượng nước) để bón bổ sung cho 1ha bắp cải (thí nghiệm). Kết quả cho thấy, năng suất bắp cải tăng 24% so với công thức chỉ bón bằng NPK (liều lượng: 200kg N, 100kg P2O5, 100kg K2O) (đối chứng). Lượng NPK trong lô thí nghiệm giảm so với lô đối chứng tương ứng là 28kg N, 10,8kg P2O5 và 27kg K2O. Nếu quy đổi sang phân urê, supe lân và phân ka-li (KCl) thì với mỗi hécta trồng bắp cải trong một vụ, người dân tiết kiệm được: Đạm urê: 28 x 2,17 = 60,76 kg Supe lân: 10,8 x 6,06 = 65,40 kg KCl: 27 x 1,76 47,50 kg = Thêm vào đó, bón bổ sung nước thải cho bắp cải đã làm giảm 50% số lần cần phun thuốc trừ sâu cắn lá cho một vụ (Trung tâm khuyến nông quốc gia, 2010). Chất hữu cơ phân tách các chất dinh dưỡng và giải phóng từ từ, giúp cây hấp thu một cách tự nhiên và giảm thiểu sự rò rỉ. Do đó, sẽ không bị ô nhiễm bởi chất độc hại và tỷ lệ hấp thu dinh dưỡng của cây trồng đối với phân hữu cơ cao hơn so với phân hóa học: đạm 65 - 70%, lân, lân 30 - 35% kali 55 - 60% (Trần Trúc Sơn, 1998). Tại ấn Độ, người ta cũng đã thử nghiệm bón kết hợp nước thải biogas và phân hóa học có so sánh với bón phân chuồng kết hợp với phân hóa học cho đậu, mướp, đậu tương và ngô. Kết quả cho thấy, với cùng lượng phân hóa học như nhau, khi bón bằng nước xả, năng suất tăng 19% với đậu, 14% với mướp, 12% với đậu tương và 32% với ngô so với lô bón phân chuồng kết hợp phân hóa học (Sở khoa học công nghệ Bến Tre, 2012) 9 Như vậy, sử dụng nước thải hầm ủ biogas để bón cho cây trồng có thể thay thế đáng kể phân hóa học. Qua đó góp phần giảm chi phí sản xuất, giảm chai cứng đất… Ngoài tăng năng suất cây trồng khi bón lâu dài sẽ cho một số lợi ích: - Cải thiện khả năng canh tác của đất - Tăng hoạt động của hệ vi sinh vật (nhất là vi sinh vật hiếu khí) thúc đẩy quá trình phân giải chất hữu cơ, tăng cường và duy trì độ phì nhiêu của đất. - Cải thiện tính chất lý học của đất, cải thiện chế độ không khí, trong đất làm đất tơi xốp hơn, giảm độ nén chặt, đất mềm, tăng khả năng giữ nước, thấm nước. Tác dụng này có được là khi bón phân hầm ủ biogas như cung cấp thêm thức ăn cho vi sinh vật làm trong đất phong phú và phát triển nhanh hơn, đặc biệt là giun đất (Nguyễn Lân Dũng và ctv., 2010). Tóm lại, việc sử dụng nước thải từ hầm khí sinh học (biogas) là một dạng phân hữu cơ rất tốt cho cây trồng vừa cho tăng năng suất, vừa giảm chi phí đầu vào trong sản xuất nông nghiệp, vừa nâng cao chất lượng nông sản mà còn bảo vệ môi trường sống chung cho cộng đồng, góp phần thực hiện tiêu chí về vệ sinh môi trường trong quá trình xây dựng nông thôn mới của xã. 2.1.7 Một số nghiên cứu sử dụng nước thải biogas cho cây trồng Quách Hải Lợi (2010) nghiên cứu khả năng đáp ứng của xà lách đến nguồn phân bón tự chế từ nước thải biogas. Nghiên cứu gồm 2 thí nghiệm, thí nghiệm 1 tạo ra nguồn phân bón bằng cách cho than tràm và than đước hấp phụ nước thải biogas, thí nghiệm 2 sử dụng than này làm nguồn phân bón cho cây xà lách. Thí nghiệm 2 được bố trí 5 ngiệm thức (NT1 10kg đất, NT2 10kg đất + 0,5kg than tràm, NT3 10kg đất + 0,5kg than đước, NT4 10kg đất + tưới nước biogas, NT5 10kg đất + phân vô cơ) NT1, NT2, NT3 không bón phân suốt mùa vụ, NT4 tưới biogas với liều lượng khác nhau theo từng giai đoạn (5 - 14 ngày tưới ở mức pha loãng 1/4, 15 - 20 ngày tưới ở mức pha loãng 1/3, 21 - 39 ngày tưới ở mức pha loãng ½). Kết quả thí nghiệm cho thấy năng suất tươi của các nghiệm thức sử dụng than đã hấp phụ nước thải biogas đều cao hơn các nghiệm thức còn lại. Nghiệm thức sử dụng than tràm (128,1g/m2), than đước (107,9g/m2), nghiệm thức sử dụng nước thải biogas (678,1g/m2) năng suất cao hơn nghiệm thức không sử dụng phân bón (361,5g/m2) và khác biệt không có ý nghĩa so với nghiệm thức sử dụng phân hóa học (669,8g/m2). Phạm Minh Trí (2010) nghiên cứu hiệu quả sử dụng nước thải hầm ủ biogas với nhiều nguồn nguyên liệu nạp khác nhau lên cây trồng (cải xanh). Thí nghiệm gồm 5 nghiệm thức (NT1 với nguyên liệu nạp phân heo + rơm sau ủ nấm, NT2 10
- Xem thêm -