Tài liệu Khóa luận nghiên cứu quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phân chim cút

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH MÔI TRƯỜNG HUỲNH THANH NHÀNG NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH TỪ PHÂN CHIM CÚT Ngành: Công Nghệ Sinh Học Người hướng dẫn: Ths. Lê Vũ Khánh Trang Đà Nẵng – Năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Đà Nẵng, ngày 9 tháng 4 năm 2018 Sinh viên thực hiện Huỳnh Thanh Nhàng ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ tận tình từ các cá nhân và tập thể. Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ths. Lê Vũ Khánh Trang đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa cùng các thầy cô giáo khoa Sinh – Môi Trường trường Đại học Sư Phạm Đại học Đà Nẵng đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu để tôi hoàn thành khóa luận. Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn lớp 14CNSH đã luôn động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn nhóm nghiên cứu ASUS khoa Sinh – Môi Trường trường Đại học Sư Phạm Đại học Đà Nẵng đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Và cuối cùng tôi xin cảm ơn Ba, Mẹ và gia đình đã lo lắng, chăm sóc và tạo mọi điều kiện tốt nhất trong suốt thời gian học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Đà Nẵng, ngày 9 tháng 4 năm 2018 Sinh viên thực hiện Huỳnh Thanh Nhàng iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TP TX VSV KLN TCVN Thành phố Thị xã Vi sinh vật Kim loại nặng Tiêu chuẩn kỹ thuật Việt Nam iv DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1. 1.2. Tên bảng Trang Mối tương quan giữa tỉ lệ C/N và thời gian ủ 18 Mối tương quan giữa tỷ lệ C/N và lượng đạm bị thất thoát 19 2.1. Các chủng vi sinh vật và môi trường nuôi cấy 29 2.2. Tỉ lệ phối trộn cơ chất và bổ sung giống 30 3.1. Kết quả phân tích tỉ lệ C/N của phân chim cút trước khi ủ 34 3.2. Kết quả sự thay đổi nhiệt độ 35 3.3. Kết quả sự thay đổi pH 38 3.4. Kết quả các thông số trong đống ủ 40 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu hình ảnh 1.1. 1.2. Tên hình ảnh Trang Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ 9 Mô hình ủ compost theo luống có thông khí cưỡng bức trên thế giới 16 2.1. Bố trí thí nghiệm 28 3.1. Biểu đồ diễn biến nhiệt độ của đống ủ 36 3.2. Biểu đồ diễn biến pH của đống ủ 39 3.3. Sơ đồ quy trình ủ phân hữu cơ từ phân chim cút 45 1 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................. ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................. iii DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................ iv DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................... v MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 4 1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................... 4 2. Mục tiêu đề tài......................................................................................... 5 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................ 6 3.1. Ý nghĩa khoa học ................................................................................. 6 3.2. Ý nghĩa thực tiễn .................................................................................. 6 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ..................................................... 7 1.1. TỔNG QUAN VỀ PHÂN HỮU CƠ (COMPOST) ............................ 7 1.1.1. Định nghĩa phân hữu cơ .................................................................... 7 1.1.2. Các quá trình xảy ra trong khi ủ phân ............................................... 8 1.1.3. Các vi sinh vật xuất hiện trong đống ủ ........................................... 10 a. Vi sinh vật trong quá trình hiếu khí ...................................................... 10 b. Vi sinh vật trong quá trình kỵ khí ......................................................... 11 1.1.4. Ưu điểm của phân hữu cơ ............................................................... 12 1.1.5. Nhược điểm của phân hữu cơ ......................................................... 13 1.1.6. Các phương pháp ủ phân hữu cơ (compost) ................................... 13 1.1.7. Một số công nghệ ủ phân hữu cơ (compost) trong và ngoài nước . 14 1.2. CÁC ĐIỀU KIỆN ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN COMPOST HIẾU KHÍ ................................................................. 17 1.2.1. Các yếu tố vật lý.............................................................................. 17 a. Nhiệt độ ................................................................................................. 17 b. Độ ẩm .................................................................................................... 19 c. Kích thước hạt ....................................................................................... 19 2 d. Độ rỗng.................................................................................................. 20 1.2.2. Các yếu tố hóa sinh ......................................................................... 20 a. Oxy ........................................................................................................ 20 b. Tỉ lệ C/N................................................................................................ 21 c. PH .......................................................................................................... 22 d. Dinh dưỡng ........................................................................................... 23 e. Vi sinh vật ............................................................................................. 23 1.3. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH XỬ LÝ PHÂN CHIM CÚT .......... 25 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................................................... 27 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ........................................................... 27 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .............................................................. 27 2.2.1. Các nội dung nghiên cứu ................................................................ 27 2.2.2. Bố trí thí nghiệm ............................................................................. 28 2.2.3. Phạm vi nghiên cứu......................................................................... 28 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................... 29 2.3.1. Phương pháp tạo chế phẩm ............................................................. 29 a. Phương pháp hoạt hóa vi sinh vật ......................................................... 29 b. Phương pháp tạo chế phẩm ................................................................... 29 2.3.2. Phương pháp ủ phân........................................................................ 30 a. Phương pháp chuẩn bị nguyên liệu ....................................................... 30 b. Phương pháp ủ phân.............................................................................. 30 2.3.3. Phương pháp phân tích đống ủ ....................................................... 30 a. Phương pháp lấy mẫu ............................................................................ 30 a. Phương pháp đo nhiệt độ và pH ............................................................ 31 b. Phương pháp xác định Salmonella sp. .................................................. 31 c. Phương pháp xác định nitơ tổng số ....................................................... 31 d. Phương pháp xác định phospho tổng số ............................................... 31 e. Phương pháp xác định cacbon .............................................................. 32 f. Phương pháp xác định kim loại nặng .................................................... 32 3 g. Phương pháp xử lý số liệu .................................................................... 32 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN .............................................. 33 3.1. KẾT QUẢ XỬ LÝ SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU TRƯỚC KHI Ủ ......... 33 3.1.1 Xử lý sơ bộ nguyên liệu ................................................................... 33 3.1.2. Điều chỉnh tỉ lệ C/N ........................................................................ 33 3.2. Kết quả theo dõi các thông số trong quá trình ủ ................................ 34 3.2.1. Nhiệt độ .......................................................................................... 34 3.2.2. PH .................................................................................................... 37 3.3. Kết quả phân tích phân chim cút thành phẩm.................................... 40 3.3.1. Phân tích các thông số trong phân hữu cơ sản xuất từ phân chim cút ................................................................................................................... 40 3.3.2. Xây dựng quy trình ủ phân hữu cơ từ phân chim cút ..................... 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................... 47 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................. 48 4 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, tình hình lạm dụng quá nhiều phân hóa học cũng như các loại thuốc bảo vệ thực vật đã làm cho đất đai trồng trọt ngày càng trở nên bạc màu, thiếu dưỡng chất, hệ vi sinh vật tự nhiên có lợi trong đất gần như bị tiêu diệt hoàn toàn. Từ đó dẫn đến khả năng phân giải các chất độc và dư lượng hữu cơ trong đất gần như là không có. Điều này có tác hại nghiêm trọng đến sự phát triển của cây trồng. Cây không hấp thụ được dưỡng chất, sức đề kháng yếu do nhiễm độc tố, các loại bệnh dễ dàng hình thành. Chính vì vậy, năng suất cây trồng ngày càng giảm sút nghiêm trọng. Phân hữu cơ vi sinh là giải pháp tốt nhất để cải tạo đất trồng. Ngoài các thành phần như khoáng chất, đa – trung - vi lượng, trong phân hữu cơ vi sinh có một hàm lượng vi sinh vật có lợi cao, giúp tăng khả năng phân giải các độc tố, ức chế nấm bệnh, tăng sức đề kháng cho cây trồng, biến đất từ dạng chai cứng trở nên tơi xốp, tạo môi trường thuận lợi cho giun, trùn phát triển, tạo hệ vi sinh vật phong phú. Điều này sẽ làm cho cây phát triển tốt theo cách tự nhiên vốn có của nó.[6] Trong những năm gần đây, tại khu vực Đà Nẵng - Quảng Nam nói riêng, cũng như vùng miền Trung Tây Nguyên nói chung rất phát triển nghề nuôi chim cút. Lượng chất thải từ chim cút rất lớn. Khoảng 30-40% chất thải này được xử lý, còn lại được xả thải trực tiếp ra môi trường. Lượng chất thải này đa phần được xử lý bằng phương pháp làm hầm biogas, nhưng đa số hầm được xây dựng chưa đúng quy trình, nên đã gây ra những vấn đề về môi trường đáng báo động. Mặt khác, phân thải ra từ các trại chăn nuôi là dạng cơ chất rất giàu dinh dưỡng, hàm lượng đạm chiếm đến hơn 2%. Tuy nhiên, trong phân còn rất nhiều hợp chất hữu cơ phân hủy dở dang từ đường ruột của động vật, khi bón vào đất, 5 trong môi trường kỵ khí, các hợp chất này tiếp tục phân hủy bởi các vi sinh vật kỵ khí sinh ra rất nhiều axit hữu cơ và khí độc. Điều này góp phần làm chua đất và gây ngộ độc hữu cơ cho cây trồng. Ngoài ra, trong phân có chứa nhiều vi sinh vật có hại, nên nếu không xử lý trước khi đưa vào sử dụng sẽ gây bệnh cho cây trồng. Chính vì vậy, sử dụng phân chim cút để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, phục vụ sản xuất nông nghiệp sạch, nhằm đảm bảo sức khoẻ cho con người và phát triển nông nghiệp một cách bền vững là điều hết sức cần thiết. Ngành nông nghiệp nước ta hiện nay đang hướng đến một nền sản xuất nông nghiệp hiện đại, đầu tư phát triển theo hướng nông nghiệp sạch nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm và thân thiện với môi trường đang là mục tiêu phấn đầu của ngành nông nghiệp nói chung và nông dân nói riêng. Một trong những biện pháp hữu hiệu để phát triển nông nghiệp bền vững là tận dụng phế thải chăn nuôi để sản xuất phân hữu cơ vi sinh nhằm thay thế các hóa chất bảo vệ thực vật và các loại phân hóa học góp phần bảo vệ môi trường, cải tạo đất đồng thời nâng cao năng suất, chất lượng cây trồng và tăng khả năng cạnh tranh, hiệu quả kinh tế cho sản xuất nông nghiệp. Xuất phát từ những tình hình thực tế trên, chúng tôi chọn đề tài “nghiên cứu quá trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ phân chim cút” 2. Mục tiêu đề tài Xây dựng quy trình ủ phân compost từ phân chim cút. Đánh giá được chất lượng phân chim cút đã qua quá trình ủ. 6 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả của nghiên cứu sẽ cung cấp dẫn liệu khoa học mới, có tính hệ thống về sản xuất phân hữu cơ từ phân chim cút, có thể hướng đến việc sản xuất và thương mại hóa loại phân hữu cơ này. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả của nghiên cứu sẽ cung cấp cho người dân một quy trình đầy đủ để có thể xử lý và tận dụng nguồn phân từ quá trình chăn nuôi chim cút và sử dụng nguồn phân hữu cơ này vào việc trồng trọt của mình. 7 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TỔNG QUAN VỀ PHÂN HỮU CƠ (COMPOST) 1.1.1. Định nghĩa phân hữu cơ Phân hữu cơ là tên gọi chung cho các loại phân được sản xuất từ các vật liệu hữu cơ như: xác bã thực vật, chất thải động vật, phế phẩm nông nghiệp hay công nghiệp bị chôn vùi trực tiếp vào đất hoặc ủ thành phân. Sau khi phân giải có khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây. Quan trọng hơn nữa là có khả năng tái tạo lớn. Phân hữu cơ không những làm tăng năng suât cây trồng mà còn có khả năng tăng hiệu quả của phân bón hóa học, cải tạo và nâng cao độ phì nhiêu của đất. Kinh nghiệm trong quá trình sử dụng, nghiên cứu phân bón cho thấy để đảm bảo năng suất cao và ổn định, việc cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng chỉ dựa vào phân vô cơ là chưa đủ mà phải có hữu cơ ít nhất 25% trong tổng số dinh dưỡng. Chất hữu cơ có tỷ lệ C/N cao được vùi trực tiếp trong đất không qua xử lý, chức năng chủ yếu cải tạo đất thì được gọi là chất hữu cơ cải tạo đất. Chất hữu cơ thông qua xử lý hoặc không qua xử lý có tỷ lệ C/N thấp thì được gọi là phân hữu cơ [11]. Phân hữu cơ ảnh hưởng đến sự tuần hoàn nước trong đất, làm cho nước thấm vào đất thuận lợi, khả năng giữ nước của đất cao, việc bốc hơi bề mặt giảm đi, ngoài ra còn hạn chế đóng váng bề mặt. Bên cạnh đó, phân hữu cơ đóng vai trò quan trọng trong việc phục hồi và nâng cao độ phì nhiêu của đất thoái hóa. Khối lượng phân hữu cơ vùi vào đất càng lớn thì độ phì nhiêu phục hồi càng nhanh [12]. Sau khi vùi phân hữu cơ vào đất thì tập đoàn sinh vật đất phát triển rất nhanh, làm phong phú thêm tập đoàn sinh vật đất có lợi cũng như có hại. Chất hữu cơ là môi trường sống tốt cho sinh vật sống và phát triển nhanh chóng, chất mùn từ phân chuồng làm tăng hiệu quả cố định đạm của Rhizobium sp. và Azotobactor sp. và khả năng nitrat của đất cũng tăng lên. Phân hữu cơ là sản 8 phẩm năng lượng, là nguồn thức ăn đối với vi khuẩn đất và cũng là nguồn cung cấp vi sinh vật cho đất [9]. Nhờ acid humic trong phân hữu cơ mà nó giúp cây trồng hấp thụ chất dinh dưỡng, các chất hữu cơ cũng là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho cây do mùn bị phân hủy và tan các chất vô cơ trong đất. Chất hữu cơ không chỉ là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng mà còn giúp đạt năng suất cao nhất nhờ con đường khoáng hóa và cải tạo tính chất lý, hóa của đất. Nguồn đạm bổ sung cho đất chủ yếu dựa vào nguồn phân hữu cơ và sự cố định đạm của các vi sinh vật sống trong đất. Ngoài ra, bản thân phân hữu cơ có chứa các nguyên tố N, P, K, Ca, Mg và nhiều nguyên tố vi lượng cần thiết cho cây trồng [15]. 1.1.2. Các quá trình xảy ra trong khi ủ phân Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong phân diễn ra rất phức tạp, theo nhiều giai đoạn và tạo nhiều sản phẩm trung gian. Quá trình phân hủy protein: Protein  peptides  amino acid  hợp chất ammonium  nguyên sinh chất của vi khuẩn và N hoặc NH3. Quá trình phân hủy cacbonhydrat: Cacbonhydrat  đường đơn  acid hữu cơ  CO2 và nguyên sinh chất của vi khuẩn. Những phản ứng chuyển hóa sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí rất phức tạp, hiện vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết [14]. Một cách tổng quát căn cứ trên sự biến thiên nhiệt độ có thể chia quá trình ủ thành các pha sau: Pha thích nghi là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới. Pha tăng trưởng đặc trưng với sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học. Pha ưa nhiệt là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổn định phân và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh hiệu quả nhất. Phản ứng hóa sinh xảy ra 9 trong quá trình ủ hiếu khí và phân hủy kỵ khí được đặc trưng bởi hai phương trình sau: COHNS + O2 + VSV hiếu khí  CO2 + NH3 + sản phẩm khác + năng lượng COHNS + VSV kỵ khí  CO2 + H2S + NH3 + CH4 + sản phẩm khác + năng lượng Pha trưởng thành là giai đoạn giảm nhiệt độ đến bằng nhiệt độ môi trường. Trong pha này quá trình phân hủy diễn ra chậm, thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn (quá trình chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành chất mùn), các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ…) và cuối cùng thành mùn. Ngoài ra còn xảy ra các phản ứng nitrat hóa, ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxi hóa sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuối cùng thành nitrat (NO3): NH4+ + 3/2 O2  NO2- + 2H+ + H2O NO2- +1/2 O2  NO3Kết hợp hai phương trình trên, quá trình nitrat hóa diễn ra như sau: NH4+ + 2O2  NO3- + 2H+ + H2O Mặt khác, trong mô tế bào, NH4+ cũng được tổng hợp với phản ứng đặt trưng cho quá trình tổng hợp: NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O  C5H7NO2 + 5O2 Phương trình phản ứng nitrat hóa tổng cộng xảy ra như sau: 22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3-  21NO3- + C5H7NO2 + 20H2O + 42H+ Hình 1.1. Biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ 10 1.1.3. Các vi sinh vật xuất hiện trong đống ủ Trong quá trình ủ phân thông thường sẽ có hai quá trình xảy ra là quá trình hiếu khí và quá trình kị khí, tùy theo mỗi quá trình mà sẽ có những vi sinh vật phát triển đặc trưng cho quá trình đó. a. Vi sinh vật trong quá trình hiếu khí Quá trình ủ hiếu khí có sự tham gia của oxy không khí. Ở giai đoạn này các vi sinh vật hiếu khí đóng vai trò chủ yếu, sau đó là các vi sinh vật kị khí tùy tiện tham gia. Các vi sinh vật kị khí nghiêm ngặt không tham gia trong giai đoạn này. Vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm (trừ nấm men) đều tham gia vào quá trình phân giải các chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí. Nấm men chỉ sử dụng được đường đơn, đường đôi và ít phần đường ba, còn phân hủy các hợp chất cao phân tử thì rất ít chủng có khả năng này. Ở trong đất thấy đủ các nhóm vi sinh vật. Đối với đất thường xuyên canh tác nhiều mùn tơi xốp, trung tính ta thấy số lượng vi sinh vật rất phong phú. Lớp trên cùng khi cày xới bị ánh sáng mặt trời chiếu rọi, số lượng vi sinh vật ít, nhưng lớp dưới khoảng 20cm thì rất nhiều. Ở đây ta thấy đủ mặt vi khuẩn, vi nấm và xạ khuẩn. Xạ khuẩn và nấm mốc là những vi sinh vật hiếu khí. Ở trong đất chúng cùng với vi khuẩn đóng vai trò quan trọng làm tăng độ phì của đất cũng như làm sạch các chất ô nhiễm. Trong đống ủ phân compost thì vi nấm và xạ khuẩn đóng vai trò quan trọng, đặc biệt trong phân giải glucan và xylan. Đối với những vật liệu có độ ẩm từ 35%, vi nấm sẽ phát triển trước tiên, nếu độ ẩm tăng lên nữa thì vi khuẩn sẽ phát triển cùng với nấm mốc và xạ khuẩn. Trong số nấm mốc thì các nấm sợi thuộc lớp nấm bất toàn (Deutromycetes sp.) và giống nấm túi (Ascomycetes sp.) phát triển ở pH khá rộng (2 – 11). Các chi nấm sợi thường gặp như: Aspergillus sp, Penicillium sp, và Trichoderma 11 sp., … đây là những chủng nấm có khả năng sinh enzyme glucanase và xylanase phân hủy xenlulozơ và hemixenlulozơ [16]. b. Vi sinh vật trong quá trình kỵ khí Bacillus sp., Flavobacterium sp. và Pseudomonas sp. khá phổ biến. Ngoài ra còn có Achoromobacter sp., Cellulomonas sp., Vibrio sp., Cellvibrio sp., Cytophaga sp., Agricoccus sp., Polyngium sp., Sporocytophaga sp., Saragium sp., Archargium sp., Promyxobacterium sp., … . Người ta còn thấy nhóm cổ khuẩn ưa nhiệt cũng xuất hiện trong giai đoạn này. Xạ khuẩn có các giống Micromonospora sp., Proactinomyces sp., Actinomyces sp., Streptomyces sp., Tretosporangium sp., … . Trong thực tế, các loại đống ủ xác động vật, thực vật khó có điều kiện kị khí tuyệt đối. Trong đống ủ thường có các khe hở và dù đống ủ được phủ kín, kể cả chôn lấp thì vẫn có không khí. Vì vậy thời gian đầu các đống ủ, bể ủ này thường xảy ra các quá trình hiếu khí và khi không khí hết, CO2 sinh ra choáng chỗ môi trường sẽ chuyển sang kị khí ở bên trong đống ủ, còn bên ngoài vẫn có thể là hiếu khí. Các vi sinh vật phát triển trong giai đoạn này là nhóm vi hiếu khí, kị khí nghiêm ngặt và vẫn có sự có mặt của nhóm vi sinh vật hiếu khí (bên ngoài của đống ủ) nhưng tất cả đều thuộc nhóm ưa ấm (40 – 50oC) hay ưa nhiệt độ cao (>50oC) [20]. Những loài nấm ưa nhiệt thường xuất hiện như Chaetonium thermophile, Humicola insolens, Humicola lanuginosus, Thermoascus aurantiacus, Pealomyces-giả nấm và Aspergillus fumigatus,… chúng tham gia vào quá trình phân giải tiếp tục xenlulozơ, hemixenlulozơ trong đống ủ. Những vi khuẩn xuất hiện ở giai đoạn này như Pseudomonas denitrificans, Bacillus licheniformis, Thiobacillus denitrificans, Ruminococcus flavefeciens, R. albus, R. parvum, Bacteroides succinpgenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Clostridium cellobioparum, Methanobacterium omelianskii, Methanosarcina 12 barkerlii, Methanopropionicum,…Những vi khuẩn này bên cạnh khả năng tiết enzyme phân giải glucan va xylan chúng còn có khả năng khử NO3- thành N2, SO42- thành H2S, khử H2S thành S và biến đổi các chất hữu cơ như acid propionic, acid acetic, acid butyric…thành khí metan CH4 vì vậy bên cạnh phân hữu cơ người ta còn thu được cả khí đốt trong quá trình ủ phân compost từ rác thải và phân [16]. 1.1.4. Ưu điểm của phân hữu cơ Phân bón hữu cơ được bán rộng rãi trên thị trường thế giới. Sử dụng phân bón hữu cơ có thể tăng năng suất cây trồng lên rất nhiều. Sử dụng phân bón vi sinh giúp trả lại độ phì nhiêu cho đất bằng cách làm tăng hàm lượng phospho và kali dễ tan trong đất canh tác. Các nhà khoa học đã kết luận: sử dụng phân hữu cơ vi sinh làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng sản phẩm tốt hơn, giảm ô nhiễm của hàm lượng NO3-. Điều này cũng có nghĩa phân hữu cơ vi sinh đã góp phần quan trọng trong việc cải tạo đất, đáp ứng cho một nền nông nghiệp hữu cơ bền vững, xanh sạch và an toàn. Góp phần làm giảm các vấn đề ô nhiễm môi trường, ít gây nhiễm độc hoá chất trong các loại nông sản thực phẩm so với sử dụng phân bón hóa học. Giá thành hạ. Có thể sản xuất được tại địa phương và giải quyết được việc làm cho một số lao động, ngoài ra cũng giảm được một phần chi phí ngoại tệ nhập khẩu phân hoá học. Hiệu quả của vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng và phát triển cây trồng, tiết kiệm phân bón hoá học cũng như tăng năng suất, chất lượng nông sản. Các sản phẩm vi sinh như phân bón vi sinh vật cố định nitơ, phân giải photphat khó tan, chế phẩm vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật. Một số loại phân bón được nhà nước trợ giá nên giá thành phù hợp với túi tiền của người nông dân [13]. 13 1.1.5. Nhược điểm của phân hữu cơ Phân hữu cơ vi sinh là loại phân bón hiệu quả chậm, nên được sử dụng chủ yếu để bón lót. Đối với phân NPK, tùy thuộc vào tập quán bón phân và thực tế canh tác có thể giảm đến 40-45% vào vụ thứ 3 khi sử dụng phân hữu cơ vi sinh, từ vụ thứ 4 trở đi có thể duy trì mức giảm 40-50% lượng NPK thông thường. Sự cạnh tranh giữa các thương hiệu gây chấn động về giá sản phẩm. Việc sử dụng phân bón hóa học gây thoái hóa đất. Nếu sử dụng nhiều gây ra hiện tượng ô nhiễm đất. Nguyên liệu tuy rất nhiều nhưng khó thu gom và xử lý. Nguồn nguyên liệu sản xuất phân bón hóa học còn phụ thuộc nhiều vào nước ngoài. Trình độ sản xuất còn yếu kém, chất lượng sản phẩm còn thấp [13]. 1.1.6. Các phương pháp ủ phân hữu cơ (compost) Có ba phương pháp ủ compost chính đó là ủ hiếu khí, ủ kị khí và ủ hiếu khí kết hợp kị khí. - Ủ hiếu khí: Thông thường nguyên liệu được ủ ở nơi rộng rải như sân, vườn để đảm bảo được điều kiện thoáng khí cho đống ủ. Nguyên liệu được xếp thành từng đống và không nén chặt để đảm bảo sự thoáng khí. + Nguyên lý hoạt động: dựa vào sự hoạt động mạnh mẽ của các vi sinh vật hiếu khí. - Ủ kị khí: Nguyên liệu thông thường được cho vào trong bao hay các bể chứa và nén chặt để tạo điều kiện kị khí cho quá trình ủ. + Nguyên lý hoạt động: dựa vào sự hoạt động của các vi sinh vật kị khí sẽ phân giải các hợp chất phức tạp thành những hợp chất đơn giản Ủ hiếu khí kết hợp kị khí: Thực hiện ủ hiếu khí trong 5-6 ngày sau đó nén chặt và thực hiện ủ kị khí. 14 1.1.7. Một số công nghệ ủ phân hữu cơ (compost) trong và ngoài nước Các mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớn hiện nay trên thế giới được phân loại theo nhiều cách khác nhau. Theo trạng thái của khối ủ compost tĩnh hay động, theo phương pháp thông khí khối ủ cưỡng bức hay tự nhiên, có hay không đảo trộn. Dựa trên đặc điểm, hệ thống ủ compost lại được chia thành hệ thống mở và hệ thống kín, liên tục hay không liên tục. Mô hình ủ compost hệ thống mở phổ biến nhất là các phương pháp ủ luống tĩnh, luống động có kết hợp thông khí cưỡng bức hoặc đảo trộn theo chu kỳ. Nhược điểm của hệ thống mở là chịu ảnh hưởng bởi thời tiết và thời gian ủ có thể kéo dài, thường chỉ áp dụng ở quy mô nông trường, trang trại có diện tích mặt bằng lớn, xa khu đô thị. Đối với ủ compost quy mô công nghiệp trong các nhà máy lớn, hiện nay trên thế giới thường áp dụng mô hình ủ compost hệ thống kín (hay hệ thống có thiết bị chứa) giúp khắc phục được các nhược điểm của hệ thống mở, vận hành và kiểm soát quá trình thuận tiện. Thông thường hệ thống ủ compost kín hiện đại được thiết kế hoạt động liên tục, khí thải được xử lý bằng phương pháp lọc sinh học (biofilter). Các mô hình công nghệ ủ compost hệ thống kín thường được phân loại theo nguyên lý hoạt động của thiết bị dựa trên cấu trúc và chuyển động của dòng vật liệu. Tại Việt Nam, một số mô hình xử lý chất thải rắn đô thị quy mô lớn cũng đã được đầu tư trong những năm gần đây. Trong đó có các dự án sử dụng nguồn vốn của Nhà nước và ODA, điển hình như tại Cầu Diễn – TP Hà Nội (năm 2002) áp dụng công nghệ của Tây Ban Nha và tại TP Nam Định (năm 2003) áp dụng công nghệ của Pháp. Một số dự án sử dụng nguồn vốn tư nhân đều áp dụng công nghệ trong nước như tại Thủy Phương - TP Huế (năm 2004) áp dụng công nghệ An Sinh - ASC, tại Đông Vinh - TP Vinh (năm 2005) và TX Sơn