Nghiên cứu quy trình công nghệ sản xuất phân hữu cơ từ lục bình bằng công nghệ sinh học

NGHIÊN CỨU QUY T ÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT
PHÂN HỮU CƠ TỪ LỤC BÌNH BẰNG
CƠNG NGHỆ SINH HỌC
Nguyễn Trần Trung Hiếu, Nguyễn Quang Thắng, Nguyễn Văn Hoàng
Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Cơng nghệ TP.Hồ Chí Minh
GVHD: ThS. Lâm Vĩnh Sơn

TÓM TẮT
Trong nghiên cứu này, nhằm tận dụng lượng lục bình khổng lồ trên sơng Vàm Cỏ Đông tại Tây Ninh
để sản xuất phân vi sinh kết hợp với tăng cường chế phẩm sinh học EM FERT-1 và các phụ phẩm
không dùng đến như rơm, xơ dừa. Từ đó tiến hành lập các nghiệm thức khác nhau tiến hành ủ và
phân tích các chỉ tiêu cơ bản cho phân hữu cơ vi sinh như độ ẩm, pH, C/N, CHC và mục đ ch tìm ra
nghiệm thức tối ưu là NT4 ở cả 2 quá trình ủ, ứng với pH = 7.35 ở q trình ủ hiếu khí, pH = 7.15 ở
q trình ủ kỵ khí; độ ẩm bằng 28.6 ở q trình ủ hiếu khí, 32.6 ở q trình ủ kỵ khí; C/N = 21.95 ở
q trình ủ hiếu khí, C/N = 22.29 ở q trình ủ kỵ khí; CHC = 69.09 ở q trình ủ hiếu khí, CHC =
83.317 ở q trình ủ kỵ khí. NT4 ít ị các tác nhân bên ngoài như thời tiết, mơi trường làm lệch khỏi
tiêu chuẩn, có thời gian ủ ngắn nhất là 29 ngày từ quá trình ủ hiếu khí và 25 ngày từ q trình ủ kỵ
khí giúp tiết kiệm được nhiều thời gian và kinh phí đạt 10TCN 526:2002 cho phân hữu cơ vi sinh vật
chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt do Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nơng thơn ban hành.
Từ khóa: Cấp khí, compost, lục bình, ủ hiếu khí, ủ kỵ khí.

1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Tồn bộ mặt sơng Vàm Cỏ Đơng trải dài hơn 150 km, từ xã Hòa Hội, huyện Tân Biên, tỉnh Tây Ninh,
qua các huyện Châu Thành, Bến Cầu, Hòa Thành, Gò Dầu, Trảng Bàng (tỉnh Tây Ninh) đã bị lục
bình phủ kín mặt sơng như một thảm cỏ xanh, làm cản trở dòng chảy và tê liệt hệ thống đường
thủy trên khúc sông này. Nguyên nhân chủ yếu là do nguồn nước trên sông Vàm Cỏ Đông bị ô
nhiễm, tạo điều kiện cho lục bình phát triển. Vấn nạn lục bình trên sơng đang là một bài tốn khó
dù các ngành chức năng đã áp dụng nhiều biện pháp như trục vớt chặn lục bình sinh sơi nảy nở
nhưng chưa có giải pháp nào đạt hiệu quả như mong đợi [8]. Nếu có thể tận dụng nguồn lục bình
thải bỏ, vốn là sinh vật ngoại lai, gây hại cho đời sống người dân trở thành một hướng đi mới khơng
chỉ trong cơng tác bảo vệ mơi trường mà cịn mang lại mơ hình sản xuất nơng sản ‚sạch‛ cho bà

con nơng dân thì sẽ tạo được rất nhiều lợi ích về sau.
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. Phân hữu cơ không những làm tăng năng suất cây
trồng mà cịn có khả năng tăng hiệu quả của phân bón hóa học, cải tạo và nâng cao độ phì nhiêu
của đất [2], [3], [4].
275


Ủ Compost là q trình chuyển hóa các vật liệu hữu cơ có nguồn gốc thực vật, động vật thành hợp
chất mùn, hạn chế chôn lấp rác thải đưa vào sản xuất Compost giúp giảm thiểu ô nhiễm đối với
nguồn nước, đất và khơng khí. Sản xuất Compost giúp tiêu diệt các mầm bệnh nguy hiểm vì trong
quá trình phân hủy sinh học, nhiệt độ trong hầm ủ gia tăng làm tiêu hủy các trứng ấu trùng, vi
khuẩn trong chất thải, phân compost sử dụng an toàn hơn phân tươi [1], [5].

2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Mơ hình ủ Compost
Nghiên cứu được thực hiện trên mơ hình ủ Compost hở, thổi khí cưỡng bức và yếm khí, khơng cấp
khí.

Hình 1: Mơ hình ủ compost dạng cấp khí
(đối với dạng khơng cấp khí thì khơng có hệ thống thổi khí)

Bên trong được lắp đặt hệ thống phân phối khí dưới đáy thùng. Mỗi ống có đường kính 3 mm, được
đục lỗ 1 mm và phân bố đều từ đầu thùng đến cuối thùng với khoảng cách của các lỗ là 4 cm.
Thùng được kê lên cao một bên để nghiêng cho nước rỉ chảy ra ngồi.
Mơ hình ủ dạng Container và cấp khí cưỡng bức 6 thùng, các thùng ủ được thiết kế từ các thùng
xốp có dạng hình hộp chữ nhật, kích thước dài x rộng x cao = 45 cm x 30 cm x 30 cm.
Giàn ủ
Giàn ủ được ráp bằng sắt V-5 với chiều dài 2 m đủ cho 6 thùng ủ, được lắp máng thu nước r bên

dưới giàn ủ để thu nước rỉ liên tục tránh ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
Giàn ủ được đặt tại nơi thống mát, có mái che để tránh ảnh hưởng lớn từ thời tiết (nắng gắt, mưa ,
tạo điều kiện tốt nhất cho vi sinh vật phát triển và phân hủy.

276


Hình 2: Giàn ủ và khu vực bố trí

2.2 Ngun liệu
Bảng 1: Thành phần của lục bình, rơm và xơ dừa
Chỉ tiêu

Lục bình

ơm rạ

Xơ dừa

Hiếu khí

Kỵ khí

Hiếu khí

Kỵ khí

Hiếu khí

Kỵ khí

Độ ẩm

87.7

87.7

18.62

18.62

21.46

21.46

Chất hữu cơ

93.6

93.6

89.4

89.4

27.8

27.8

C

52

52

54.06

54.07

50.28

50.29

N

3.08

3.08

1.13

1.13

0.63

0.64

Nguồn: Bài báo Nghiên cứu tăng cường chế phẩm EM FERT – 1 trong công nghệ sản xuất phân vi sinh từ lục bình
bằng cơng nghệ sinh học hiếu khí tại tỉnh Tây Ninh

Lục bình được lấy ở sông Vàm Cỏ Đông đoạn chảy qua huyện Bến cầu tỉnh Tây Ninh. Lục bình sau
khi thu hoạch có kích thước cịn lớn và có độ ẩm rất cao. Trước khi đem đi ủ phân thì được cắt nhỏ
ra 2 – 3 cm và phơi nắng cho đến khi độ ẩm còn khoảng 80%. Rơm rạ được lấy tại các nhà nông
trồng lúa huyện Củ Chi. Xơ dừa được lấy từ các địa điểm bán dừa ở địa bàn TP.HCM.
2.3 Quy trình nghiên cứu
Lấy mẫu lục bình và vật liệu phối trộn để phân tích các chỉ tiêu: pH, hàm lượng chất hữu cơ, tỷ lệ
C/N. Căn cứ trên độ ẩm và khối lượng của lục bình và vật liệu phối trộn để tính tốn tỷ lệ phối trộn
sao cho đạt được hỗn hợp có độ ẩm thích hợp. Xác định tỷ lệ C/N của hỗn hợp sau phối trộn.
Trong quá trình vận hành cần đo theo dõi nhiệt độ, pH, độ sụt lún, độ ẩm, chất hữu cơ, C/N. Mơ
hình được vận hành đến khi nhiệt độ khối ủ về gần với nhiệt độ môi trường, hàm lượng chất hữu cơ
về ổn định.
Bước 1: Chuẩn bị lục bình, rơm, xơ dừa, chế phẩm EM FERT – 1.
Bước 2: Sơ chế vật liệu, chuẩn bị mơ hình ủ.
Bước 3: Phối trộn thành 6NT, mỗi NT gồm 2 lô ủ, đo lấy giá trị trung bình
277


TN1 (Khơng có chế phẩm):
+ NT1: 4 kg lục bình (C/N: 25,01/1)
+ NT2: 2 kg lục bình + 1 kg rơm + 1 kg xơ dừa (C/N: 16,87/1)
+ NT3: 3 kg lục bình + 0,5 kg rơm + 0,5 kg xơ dừa (C/N: 20,125/1)

TN2 (Có chế phẩm):
+ NT4: 2 kg lục bình +1 kg rơm + 1 kg xơ dừa + 200 g chế phẩm (C/N: 24,51/1)
+ NT5: 3 kg lục bình + 0,5 kg rơm + 0,5 kg xơ dừa + 200 g chế phẩm (C/N: 20,51/1)
+ NT6: 4 kg lục bình + 200 g chế phẩm (C/N: 16,91/1)
Vận hành mơ hình ủ, phân tích so sánh các NT, chọn ra NT tối ưu.
Bước 5: Tiến hành trồng cây.
Bước 6: Kết quả và thảo luận.
2.4 Các thí nghiệm

Nghiên cứu ủ compost mơ hình là hiếu khí và khơng cấp khí. Chia làm 2 thí nghiệm:
1. Thí nghiệm 1: Chỉ có cơ chất (Bao gồm NT1, NT2, NT3 với các tỷ lệ khác nhau).
2. Thí nghiệm 2: Cơ chất + Chế phẩm sinh học (Bao gồm NT4, NT5, NT6 với các tỷ lệ khác nhau).
Đánh giá tính chất compost theo thiêu chuẩn 10 TCVN 526:2002 (Bộ NN & PTNT, 2002).
2.5 Phương pháp phân tích: Kiểm tra các thơng số trong q trình ủ
Bảng 2: Các thơng số cần kiểm tra
Chỉ tiêu

Phương pháp

Nhiệt độ

Đo nhiệt kế

Độ ẩm

Sấy

Chất hữu cơ

Walkley – Black

C

Walkley – Black

N

Kejldahl

pH

Đo pH

Độ sụt lún

Đo kích thước

Tiến hành kiểm tra tất cả các chỉ tiêu trên và phân tích kết quả theo chu trình 4 ngày/lần. Sau 34
ngày kết thúc quy trình ủ phân ở cả 2 quá trình ủ. Lưu ý về thời gian lấy mẫu, cách lấy mẫu để hạn
chế sai xót, đối với mẫu có cấp khí, trong quá trình lấy mẫu cần kết hợp với xáo trộn để đảm bảo
lượng khơng khí trong mẫu.

278


3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Sau khi tiến hành ủ compost trên các mơ hình với vật liệu ủ đã phối trộn, quan sát sự biến thiên các
giá trị của chúng, từ từ đó đưa ra các đánh giá và nhận xét cụ thể. Đối chiếu với tiêu chuẩn 10 TCVN
526:2002 (BNT&PTNT) đưa ra những giá trị tốt nhất ở những giai đoạn tối ưu nhất và kết luận đưa ra
nghiệm thức có tỷ lệ phối trộn tốt nhất.
3.1 Kết quả so sánh các chỉ tiêu trên mơ hình ủ

Hình 3: Biểu đồ so sánh độ biến thiên độ ẩm (a) và pH (b) của 6 nghiệm thức từ 2 quá trình ủ

Nhận xét:
Trong 6 NT từ 2 quá trình ủ, ta loại NT1 (38.6%) của q trình kỵ khí do khơng đạt độ ẩm 10TCN
526:2002 (dưới 35%). Cịn lại các nghiệm thức còn lại đều đạt tiêu chuẩn, nhưng NT4 có độ ẩm
thấp nhất so với các NT cịn lại.
Ta thấy pH của các nghiệm thức ở cả 2 quá trình đều đạt chuẩn.

Hình 4: Biều đồ so sánh độ biến thiên C/N đầu vào (a) và C/N đầu ra (b) của 6 NT từ 2 quá trình ủ

Nhận xét:
Thông số C/N đầu vào của NT2 (25.99), NT4 (24.62) ổn định và tốt hơn NT1 (16.55), NT3 (21.24), NT5
(20.12), NT6 (16.55) khá cận biên là 20, nếu thời tiết thay đổi hoặc q trình phối trộn khơng tốt có
thể làm các giá trị cận biên tiêu chuẩn lệch ra ngồi dẫn đến khơng đạt tiêu chuẩn.

279


Hình 5: Biểu đồ so sánh độ biến thiên CHC của 6 nghiệm thức từ 2 quá trình ủ

Nhận xét: Hàm lượng CHC của cả 6 nghiệm thức đều đạt chuẩn.
3.2 Lựa chọn nghiệm thức tối ưu nhất
Sau khi phân tích và đánh giá kết quả ta loại NT1, NT2, NT3 vì có thời gian ủ là 29 ngày dài hơn so
với NT4, NT5, NT6 là 25 ngày ở quá trình ủ hiếu khí; 34 ngày so với 29 ngày ở q khí ủ kị khí. Cịn
lại 3 nghiệm thức, ta thấy thông số C/N đầu vào của NT4 (24.62) ổn định và tốt hơn so với NT5
(21.24), NT6 (16.55). Như vậy ở nghiệm thức M4 ở cả hai quá trình ủ hiếu khí và kỵ khí có kết quả tốt
nhất trong 6 nghiệm thức và trong thời gian sớm nhất. Vậy có thể kết luận nghiệm thức M4 là tối ưu
nhất, ít bị các tác nhân bên ngồi như thời tiết, mơi trường làm lệch khỏi tiêu chuẩn, có thời gian ủ
ngắn nhất là 29 ngày từ quá trình ủ hiếu khí và 25 ngày từ q trình ủ kỵ khí giúp tiết kiệm được
nhiều thời gian và kinh phí.

4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1 Kết luận
Sau q trình nghiên cứu và sự thay đổi của các thông số cơ bản như C, N, CHC, nhiệt độ, độ ẩm, tỷ
lệ C/N… đã tìm ra được nghiệm thức thích hợp nhất, kết quả tuy cịn nhiều thiếu sót nhưng đã tận
dụng được lượng lục bình dư thừa tại tỉnh Tây Ninh và các sản phẩm có sẵn như rơm và xơ dừa để
tạo ra sản phẩm compost giúp giảm chi phí cho xử lý lục bình tại tỉnh Tây ninh và tạo ra nguồn

nguyên liệu cho sản xuất compost, góp phần bảo vệ môi trường, tạo thêm giá trị cho cây lục bình,
có thêm nguồn phân hữu cơ để bón cho cây trồng với chi phí thấp vì dễ làm, có thể tận dụng các
nguồn nguyên, vật liệu sẵn có tại địa phương.
4.2 Kiến nghị
Do hạn chế về chi phí và thời gian, chưa thể nghiên cứu về các chỉ tiêu khác, đồng thời có thể thay
thế các vật liệu phối trộn khác như bã mía, lá cây… để hồn thiện sản phẩm hơn, cần xem xét
thêm sự ảnh hưởng của thời tiết đến sản phẩm.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]

Nguyễn Trọng Cường (2019). Sản xuất phân Compost từ chất thải hữu cơ trong chất thải sinh
hoạt, khóa luận tốt nghiệp, Trường Đại học Dân lập Hải Phòng.

280


[2]

Dương Thị Giáng Hương, Nguyễn Xuân Dũ, Nguyễn Thị Quỳnh Trang (2013). Báo cáo nghiên
cứu khoa học, Đề tài: Điều tra và đánh giá việc sử dụng chế phẩm sinh học để ủ phân mùn

từ rơm tại huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang, trang 4 – 19.
[3]

Nguyễn Quang Hòa (2012). Nghiên cứu sử dụng các chế phẩm sinh học để sản xuất phân

compost từ vỏ hạt tiêu, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp HUTECH,
99 trang.
[4]

Nghiêm Vân Khanh (2012). Nghiên cứu quá trình xử lý chất thải rắn hữu cơ bằng công nghệ ủ

sinh học cấp khí tự nhiên trong điều kiện Việt Nam, Luận án Tiến s Kỹ thuật, trường ĐH Xây
Dựng Hà Nội.
[5]

Thái Văn Nam (2014). Bài giảng: Phương pháp nghiên cứu khoa học môi trường.

[6]

Trần Tân Tiến (2012). Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ vi sinh (compost) từ vỏ quả cacao

phục vụ cho nông nghiệp, luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp
HUTECH, 82 trang.
[7]

Trần Thị Mil, Phạm Nguyễn Minh Trung, Võ Thị Gương (2012). Hiệu quả xư lý rơm rạ và phân

hữu cơ trong cải thiện độ phì nhiêu đất và năng suất lúa tại Châu Thành, Hậu Giang, Tạp chí
Khoa học 2012:22a 253-260, Trường Đại học Cần Thơ, 260 trang.
[8]

/>
[9]

/>
[10]

/>

[11]

Nguyễn Văn Hoàng (2018), Bài báo Nghiên cứu tăng cường chế phẩm EM FERT – 1 trong công

nghệ sản xuất phân vi sinh từ lục bình bằng cơng nghệ sinh học hiếu khí tại tỉnh Tây Ninh.
[12]

Nguyễn Quang Thắng (2018), Bài báo Nghiên cứu tăng cường chế phẩm EM FERT – 1 trong

công nghệ sản xuất phân vi sinh từ lục bình bằng cơng nghệ sinh học kỵ khí tại tỉnh Tây Ninh.

281