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.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

NGUYỄN THỊ PHƢƠNG

SỬ DỤNG BÙN THẢI TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ
NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA VÀ
CHẾ BIẾN THỦY SẢN TRONG Ủ
PHÂN HỮU CƠ VI SINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT
MÃ NGÀNH: 9620103

2019


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM TẠ................................................................................................................ i
TÓM TẮT .................................................................................................................... ii
SUMMARY ................................................................................................................ iv
C M KẾT KẾT QUẢ ................................................................................................ vi
MỤC LỤC .................................................................................................................. vii
D NH MỤC BẢNG ................................................................................................... xi
D NH MỤC HÌNH .................................................................................................. xiii
D NH MỤC TỪ VIẾT TẮT ..................................................................................... xv
CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU .......................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................... 1
1.2. Mục tiêu luận án ......................................................................................... 4
1.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 5

1.4. Tính mới của luận án .................................................................................. 5
1.5. Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu .............................................................. 6
1.6.1. Ý nghĩa khoa học ....................................................................................... 7
1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn ........................................................................................ 8
CHƢƠNG 2. TỔNG QU N TÀI LIỆU ...................................................................... 9
2.1. Khái quát về bùn thải .................................................................................. 9
2.2. Đặc tính của bùn thải bia và bùn thải thủy sản ......................................... 10
2.3. Ngƣỡng giới hạn qui định về bùn thải của thế giới và Việt Nam ............. 10
2.3.1. Ngƣỡng giới hạn qui định về bùn thải trên thế giới ............................. 10
2.3.2. Ngƣỡng giới hạn qui định về bùn thải của Việt Nam .......................... 11
2.4. Thực trạng xử lý bùn thải trên thế giới và Việt Nam ................................ 12
2.4.1. Thực trạng xử lý bùn thải bia và thủy sản trên thế giới ....................... 12
2.4.2. Thực trạng xử lý bùn thải bia và thủy sản tại Việt Nam ...................... 13
2.5. Phân hữu cơ .............................................................................................. 14
2.5.1. Khái niệm ............................................................................................. 14
2.5.2. Phân loại phân hữu cơ .......................................................................... 14
2.5.3. Tác dụng của phân hữu cơ từ chất thải rắn trong cải thiện tính chất đất
và gia tăng năng suất cây trồng .......................................................................... 15
2.5.4. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình ủ phân hữu cơ sử dụng bùn thải ...... 17
2.5.4.1. Nhiệt độ ............................................................................................ 17
2.5.4.2. Độ thoáng khí và pH ........................................................................ 18
2.5.4.3. Ẩm độ ............................................................................................... 18
2.5.4.4. T lệ C/N .......................................................................................... 19
2.5.4.5. Việc đảo trộn trong quá trình sản xuất ............................................. 19
2.5.4.6.
Nấm Trichoderma và nguyên liệu ủ hữu cơ ..................................... 20
2.5.5. Những yêu cầu chất lƣợng phân hữu cơ ................................................... 21
2.5.5.1. Yêu cầu về chất lƣợng dinh dƣỡng và độ hoai mục ......................... 21
2.5.5.2. Yêu cầu các chỉ tiêu lý, hóa .............................................................. 22
2.6. Một số kết quả nghiên cứu sử dụng bùn thải trong ủ phân hữu cơ ........... 24

2.6.1. Nghiên cứu ngoài nƣớc ........................................................................ 24
2.6.1.1. Các nghiên cứu sử dụng bùn thải bia và bùn thải thủy sản .............. 24
2.6.1.2. Các nghiên cứu sử dụng các nguồn bùn thải khác ........................... 25
2.6.2. Nghiên cứu trong nƣớc ........................................................................ 27
vii


2.6.2.1. Các nghiên cứu sử dụng bùn thải bia và bùn thải thủy sản .............. 27
2.6.2.2. Các nghiên cứu sử dụng các nguồn bùn thải khác ........................... 29
CHƢƠNG 3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 36
3.1. Nội dung 1: Đánh giá thành phần lý học, hóa học, và dinh dƣỡng của bùn
thải bia và thủy sản ............................................................................................. 39
3.1.1. Phƣơng tiện nghiên cứu ....................................................................... 39
3.1.2. Các chỉ tiêu phân tích và phƣơng pháp thu mẫu .................................. 39
3.1.2.1. Các chỉ tiêu phân tích: ...................................................................... 39
3.1.2.2. Phƣơng pháp thu và xử lý mẫu bùn thải ........................................... 40
3.1.3. Phƣơng pháp phân tích các nguồn bùn thải đầu vào ............................ 40
3.2. 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 ........................................................ 44
3.2.1. Thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nảy mầm của cải xanh (Brassica juncea) trên
giá thể bùn thải bia và bùn thải thủy sản đã đƣợc xử lý phơi nắng .................... 44
3.2.2. Thí nghiệm đánh giá sự sinh trƣởng và năng suất của cải xanh
(Brassica juncea) đƣợc trồng trong đất có bón hai nguồn bùn thải sau xử lý phơi
nắng
.............................................................................................................. 46
3.3. Nội dung 3: Xác định khả năng phân hủy, công thức ủ phối trộn phù hợp
để ủ bùn thải bia và bùn thải thủy sản ở qui mô túi ủ ......................................... 47
3.3.1. Thí nghiệm đánh giá khả năng phân hủy vật liệu hữu cơ ......................... 48
3.3.1.1. Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................... 48
3.3.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 48

3.3.2. Thí nghiệm ủ phân hữu cơ từ hai nguồn bùn thải với qui mô túi ủ .......... 50
3.3.2.1. Phƣơng tiện và vật liệu nghiên cứu .................................................. 50
3.3.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 51
3.4. Nội dung 4: Ủ phân hữu cơ vi sinh với công thức phối trộn phù hợp sử
dụng hai nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản ở qui mô khối ủ lớn.............. 53
3.4.1. Phƣơng tiện nghiên cứu ............................................................................ 54
3.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 54
3.4.2.1. Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 54
3.4.2.2. Các chỉ tiêu và thời gian khảo sát ..................................................... 55
3.5. Nội dung 5: Đánh giá hiệu quả phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải bia và bùn
thải thủy sản trên năng suất cây rau điều kiện đồng ruộng................................. 56
3.5.1. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải trên năng suất cải tùa xại.. 57
3.5.1.1. Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................... 57
3.5.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 58
3.5.2. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh lên năng suất dƣa leo .......................... 60
3.5.2.1. Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................... 60
3.5.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 60
3.5.3. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải lên năng suất đậu bắp ....... 62
3.5.3.1. Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................... 62
3.5.3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 63
3.5.4. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh lên năng suất bí đao ............................ 64
3.5.4.1. Phƣơng tiện nghiên cứu .................................................................... 64
3.5.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 64
3.6. Nội dung 6: Phân lập dòng nấm phân hủy vật liệu hữu cơ ....................... 67
3.6.1. Phân lập các dòng nấm có khả năng phân hủy cellulose và chitin từ phụ
phế phẩm nông nghiệp ....................................................................................... 67
3.6.1.1. Phƣơng tiện....................................................................................... 67
3.6.1.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................. 68
viii

3.6.2. Đánh giá khả năng phân hủy của hỗn hợp bùn thải và bùn mía có chủng
các dòng nấm đƣợc phân lập .............................................................................. 77
3.6.2.1. Chuẩn bị nguồn vật liệu và nguồn nấm phân lập ............................. 77
3.6.2.2. Bố trí thí nghiệm ............................................................................... 77
3.7. Phƣơng pháp xử lý và đánh giá số liệu ........................................................ 78
CHƢƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 80
4.1. Nội dung 1: Đánh giá thành phần lý, hóa học, dinh dƣỡng, và sinh học của
bùn thải bia, bùn thải thủy sản và một số vật liệu .............................................. 80
4.1.1. Các đặc tính lý học của vật liệu ............................................................... 80
4.1.1.1. Dung trọng ............................................................................................ 80
4.1.1.2 Ẩm độ của vật liệu ................................................................................. 80
4.1.2. Đặc tính hóa học của vật liệu ................................................................... 81
4.1.2.1. pHH2O.................................................................................................... 81
4.1.2.2. EC (Electrical Conductivity) ................................................................. 81
4.1.3. Đặc tính dinh dƣỡng của vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ ...................... 82
4.1.3.1. Đạm tổng số (Nts) ............................................................................. 82
4.1.3.2. Đạm hữu hiệu ................................................................................... 83
4.1.3.3. Lân tổng số ....................................................................................... 84
4.1.3.4. Lân hữu hiệu ..................................................................................... 84
4.1.3.5. Kali tổng số ...................................................................................... 85
4.1.3.6. Kali hữu hiệu .................................................................................... 85
4.1.3.7. Phần trăm carbon .............................................................................. 86
4.1.3.8. Tỉ lệ C/N ........................................................................................... 86
4.1.4. Hàm lƣợng canxi tổng số, magiê tổng số và các nguyên tố vi lƣợng
trong các mẫu vật liệu ........................................................................................ 87
4.1.5. Hàm lƣợng kim loại nặng trong các mẫu vật liệu ................................ 89
4.1.6. Mật số vi sinh vật gây bệnh trên ngƣời trong bùn thải ........................ 91
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 ........................................................ 92

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 .................................................................................. 92
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 .......................................................... 93
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) ........................................ 94
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 ............................................. 97
4.3.1. Khả năng phân hủy của bùn thải và các vật liệu hữu cơ........................... 97
4.3.1.1.
Sự phóng thích CO2 của vi sinh vật .................................................. 97
4.3.1.2. Phần trăm (%) trọng lƣợng giảm sau ủ............................................. 99
4.3.2. Kết quả ủ phân hữu cơ từ hai nguồn bùn thải qui mô túi ủ .................... 100
4.3.2.1. Đặc tính lý, hóa, dinh dƣỡng phân hữu cơ sau ủ ............................ 100
4.3.2.2. Mật số nấm Trichoderma và mật số Salmonella, E. coli ................ 113
4.4. Nội dung 4: Ủ phân hữu cơ vi sinh với công thức phối trộn phù hợp sử
dụng hai nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản ở qui mô khối ủ lớn............ 115
4.4.1. Diễn biến nhiệt độ, ẩm độ, trọng lƣợng giảm, pH, EC, C/N, %C .......... 115
4.4.1.1. Diễn biến nhiệt độ khối ủ theo thời gian ........................................ 115
4.4.1.2. Ẩm độ khối ủ theo thời gian ........................................................... 116
4.4.1.3. Diễn biến phần trăm trọng lƣợng khối ủ giảm theo thời gian ........ 118
4.4.1.4. Giá trị pH ........................................................................................ 118
ix


4.4.1.5. Giá trị độ dẫn điện (EC) ................................................................. 119
4.4.1.6. Kết quả phân tích hàm lƣợng carbon (%) và tỉ số C/N .................. 120
4.4.2. Hàm lƣợng đạm tổng, lân tổng, kali tổng, đạm hữu hiệu, lân hữu hiệu, kali
hữu hiệu trong phân hữu cơ vi sinh sau ủ ......................................................... 122
4.4.3. Hàm lƣợng canxi, magiê, và vi lƣợng trong phân hữu cơ vi sinh sau ủ . 124

4.4.4. Hàm lƣợng kim loại nặng trong phân hữu cơ vi sinh sau ủ .................... 124
4.4.5. Mật số nấm Trichoderma, vi khuẩn Ecoli, Salmonella........................... 125
4.5. Nội dung 5. Đánh giá hiệu quả sử dụng phân hữu cơ vi sinh trên năng suất
cây rau............................................................................................................... 127
4.5.1. Hiệu quả phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên sinh trƣởng và năng suất cây cải
tùa xại ............................................................................................................... 127
4.5.1.1. Khả năng sinh trƣởng của cải tùa xại ............................................. 127
4.5.1.2. Năng suất cải tùa xại ...................................................................... 131
4.5.2. Hiệu quả phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên sinh trƣởng và năng suất đậu
bắp ................................................................................................................ 132
4.5.2.1. Các chỉ tiêu sinh trƣởng của cây đậu bắp ....................................... 132
4.5.2.2. Thành phần năng suất và năng suất đậu bắp .................................. 135
4.5.3. Hiệu quả phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên năng suất dƣa leo ................ 139
4.5.4. Hiệu quả phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên sinh trƣởng và năng suất bí đao
................................................................................................................ 143
4.5.4.1. Khả năng sinh trƣởng bí đao .......................................................... 143
4.5.4.2. Năng suất bí đao ............................................................................. 147
4.6. Nội dung 6: Phân lập và tuyển chọn dòng nấm phân hủy vật liệu hữu cơ ...
................................................................................................................ 151
4.6.1. Phân lập các dòng nấm có khả năng tiết enzyme cellulase .................... 151
4.6.1.1. Kết quả phân lập ............................................................................. 151
4.6.1.2. Hoạt tính enzyme của các dòng nấm đƣợc phân lập ..................... 156
4.6.2. Kết quả đánh giá khả năng phân hủy rơm và xác mía của bốn dòng nấm có
hoạt tính cellulase mạnh ................................................................................... 159
4.6.2.1. Xác mía........................................................................................... 159
4.6.2.2. Rơm ................................................................................................ 160
4.6.3. Khả năng phân hủy hỗn hợp bùn thải phối trộn bùn mía của các dòng nấm
phân lập đƣợc tuyển chọn ................................................................................. 164
4.6.3.1. Hàm lƣợng CO2 đƣợc phóng thích của dòng nấm phân lập trên bùn
thải bia

........................................................................................................ 164
4.6.3.2. Hàm lƣợng CO2 đƣợc phóng thích của dòng nấm phân lập trên bùn
thải thủy sản ..................................................................................................... 165
4.6.3.3. Phần trăm khối lƣợng giảm sau ủ (%) ............................................ 168
4.6.3.4. Kết quả xác định mức độ loài của hai dòng nấm phân lập ............. 169
4.7. Thảo luận chung về các kết quả nghiên cứu......................................... 169
4.7.1. Kết quả nghiên cứu ủ sản xuất phân HCVS bùn thải ............................ 169
4.7.2. Kết quả nghiên cứu hiệu quả của phân HCVS bùn thải và các khuyến
cáo ................................................................................................................ 171
4.7.3. Kết quả nghiên cứu về phân lập dòng nấm ........................................... 171
CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .............................................................. 172
5.1. Kết luận...................................................................................................... 172
5.2. Đề xuất ....................................................................................................... 173
TÀI LIỆU TH M KHẢO ........................................................................................ 174
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 188

x


DANH MỤC BẢNG
BẢNG

TÊN BẢNG

TRANG

Bảng 2.1. Ngƣỡng qui định hàm lƣợng kim loại nặng (mg/kg trọng lƣợng khô) ...... 11
Bảng 2.2. Giá trị giới hạn kim loại nặng (ppm) của bùn thải..................................... 12
Bảng 2.3. Thành phần dinh dƣỡng của bùn mía và xác mía ...................................... 21
Bảng 2.4. Các tiêu chuẩn định lƣợng bắt buộc trong các loại phân hữu cơ vi sinh ... 21

Bảng 2.5. Ngƣỡng bắt buộc về hàm lƣợng các kim loại nặng trong phân bón hữu cơ.
............................................................................................................................ 23
Bảng 2.6. Ngƣỡng giới hạn yêu cầu về mật số vi sinh vật gây bệnh trong phân bón 24
Bảng 2.7. Chất lƣợng phân HCVS thành phẩm ở quy mô 2 tấn sản phẩm ................ 29
Bảng 3.1. Phƣơng pháp phân tích đặc tính bùn thải .................................................. 40
Bảng 3.2: các nghiệm thức đánh giá sự nẩy mầm của cải bẹ xanh đƣợc ƣơm trên ... 45
Giá thể của các nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản đã xử lý phơi nắng ............ 45
Bảng 3.3: các nghiệm thức đƣợc thực hiện cho thí nghiệm đánh giá sinh trƣởng và
năng suất cải xanh .............................................................................................. 47
Bảng 3.4: nghiệm thức và tỉ lệ phối trộn tƣơng ứng với t lệ c/n .............................. 49
Bảng 3.5. Nghiệm thức và tỉ lệ phối trộn ................................................................... 52
Bảng 3.6. Các nghiệm thức ủ phân hữu cơ ................................................................ 54
Hình 3.5. Chuẩn bị đất trồng ...................................................................................... 57
Hình 3.6.sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng cải tùa xại. .................................................... 58
Bảng 3.7. Các nghiệm thức thí nghiệm và lƣợng phân bón cho cải tùa xại .............. 58
Bảng 3.8. Các nghiệm thức thí nghiệm và lƣợng phân hữu cơ ................................. 60
Bảng 3.9. Đặc điểm đất đầu vụ trồng đậu bắp ........................................................... 62
Bảng 3.10. Các nghiệm thức thí nghiệm và lƣợng phân hữu cơ ............................... 63
Bảng 3.11. Các nghiệm thức thí nghiệm và lƣợng phân hữu cơ ............................... 65
Bảng 4.1 dung trọng và ẩm độ các mẫu vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ ................. 80
Bảng 4.2 pHH2O, EC (mS/cm) của các mẫu vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ ........... 82
Bảng 4.3 Đặc tính dinh dƣỡng các mẫu vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ ................. 83
Bảng 4.4 %C và C/N của các mẫu vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ ......................... 86
Bảng 4.5 Hàm lƣợng Ca, Mg,Cu, Zn, Mn trong các mẫu vật liệu ............................. 87
Bảng 4.6 Hàm lƣợng kim loại nặng có trong vật liệu trƣớc khi ủ phân hữu cơ......... 90
Bảng 4.7 Mật số vi sinh vật gây bệnh từ các nguồn bùn thải .................................... 91
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 ................................................................................. 93
Bảng 4.9: Sự nảy mầm của hạt cải bẹ xanh trên các giá thể ...................................... 94
Bảng 4.10: Ảnh hƣởng của bùn thải đƣợc phơi nắng phối trộn bùn mía trên năng suất

cải bẹ xanh.......................................................................................................... 95
Bảng 4.11: Mật số vi sinh vật gây bệnh trong cải xanh khi thu hoạch ...................... 96
Bảng 4.12. Phần trăm khối lƣợng giảm của các nghiệm thức ở các thời điểm ủ ..... 104
Bảng 4.13. Giá trị pH của các nghiệm thức ở các thời điểm ủ ................................ 105
Bảng 4.14. Giá trị EC (mS/cm) của các nghiệm thức ở các thời điểm ủ ................. 106
Bảng 4.15. Phần trăm carbon tổng số của các nghiệm thức theo thời gian ủ .......... 108
Bảng 4.16. Hàm lƣợng đạm tổng số các nghiệm thức theo thời gian ủ ................... 109
Bảng 4.17. Diễn biến hàm lƣợng lân tổng số các nghiệm thức ủ phân hữu cơ........ 111
Bảng 4.18. Diễn biến hàm lƣợng kali tổng số các nghiệm thức ủ phân hữu cơ ...... 112
Bảng 4.19. Giá trị C/N của các nghiệm thức theo thời gian ủ ................................. 113
Bảng 4.20. Mật số nấm Trichoderma sau 75 ngày ủ ............................................... 114
Bảng 4.21. Mật số vi sinh vật gây bệnh Salmonella, E. coli củacác nghiệm thức .. 114
xi


Bảng 4.22. Phần trăm carbon thay đổi theo thời gian .............................................. 121
Bảng 4.23. Tỉ số C/N khối ủ theo thời gian ............................................................. 122
Bảng 4.24. Hàm lƣợng đạm tổng số, lân tổng số, kali tổng số, đạm hữu hiệu, lân hữu
hiệu, kali hữu hiệu ............................................................................................ 122
Bảng 4.25. Hàm lƣợng Ca, Mg,Cu, Zn, Mn tổng số trong phân hữu cơ sau ủ ........ 124
Bảng 4.26. Hàm lƣợng kim loại nặng sau khi ủ phân hữu cơ .................................. 125
Bảng 4.27. Mật số nấm Trichoderma trong phân hcvs sau ủ ................................... 126
Bảng 4.28. Vi khuẩn Ecoli, Salmonella trong phân hcvs sau ủ .............................. 126
Bảng 4.29. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều cao cây cải ......... 128
Bảng 4.30. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên số lá/cây cải ................. 129
Bảng 4.31. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều dài lá cây cải ...... 130
Bảng 4.32. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều rộng lá cây cải .... 130
Bảng 4.33. Các dòng nấm đƣợc phân lập từ các nguồn vật liệu hữu cơ .................. 151
Bảng 4.34. Hình thái các khuẩn lạc đã đƣợc tách ròng có hoạt tính cellulase và
chitinase............................................................................................................ 151

Bảng 4.35. Hiệu suất đối kháng của các dòng nấm tuyển chọn đối với nấm R. Solani
.......................................................................................................................... 162
Bảng 4.36. Định danh dòng nấm thể hiện sự phân hủy cao vật liệu hữu cơ chứa
cellulose và lignin ............................................................................................ 169

xii


DANH MỤC HÌNH
HÌNH

TÊN HÌNH

TRANG

Hình 2.1. Quá trình phân giải cellulose của phức hệ enzyme cellulase ..................... 34
Hình 2.2. Cấu trúc chitin. ........................................................................................... 34
Hình 3.1. Sơ đồ nội dung nghiên cứu thí nghiệm ...................................................... 37
Hình 3.2: định lƣợng Coliforms trong hai nguồn bùn thải sử dụng môi trƣờng. ....... 42
Hình 3.3: định lƣợng E. Coli trong hai nguồn bùn thải ............................................. 42
Hình 3.4. Định lƣợng Salmonella có trong hai nguồn bùn thải ................................. 43
Hình 3.5. Chuẩn bị đất trồng ...................................................................................... 57
Hình 3.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng cải tùa xại. ................................................... 58
Hình 3.7. Phƣơng pháp cấy cải vào các hộc .............................................................. 59
Hình 3.8. Sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng dƣa leo. ....................................................... 61
Hình 3.9. Chuẩn bị đất trồng dƣa leo ......................................................................... 61
Hình 3.10. Sơ đồ bố trí thí nghiệm trồng bí đao. ....................................................... 65
Hình 3.11. Chuẩn bị đất trồng bí đao và cách cấy cây con vào các hốc .................... 66
Hình 3.12. Các mẫu vật liệu trên đĩa môi trƣờng HA ................................................ 69
Hình 3.13. Sự hiện diện của vòng halo của các dòng nấm đƣợc nuôi cấy trên môi

trƣờng HA có bổ sung CMC .............................................................................. 70
Hình 3.14: Bố trí thí nghiệm phân hủy vật liệu rơm và xác mía............................... 71
Hình 3.15. Sự phát triển của dòng nấm đƣợc phân lập trong môi trƣờng hagem lỏng
............................................................................................................................ 72
Hình 3.16. Khối agar chứa nấm R. Solani trên vật liệu rơm đƣợc phân hủy bởi nấm
M-2HA1 ............................................................................................................. 75
Hình 3.17. Vị trí thử nghiệm hiệu quả của các dòng nấm phân lập đối kháng với nấm
R. Solani trên cùng một đĩa chứa môi trƣờng PDA ........................................... 75
Hình 3.18. Nấm R. Solani (a) và nấm đƣợc phân lập (b) đƣợc cấy riêng rẻ trên đĩa
chứa môi trƣờng PD ........................................................................................ 76
Hình 4.1. Hàm lƣợng CO2 hô hấp của vi sinh vật sau ủ ............................................ 99
Hình 4.2. Phần trăm trọng lƣợng giảm sau thí nghiệm hô hấp vi sinh vật............... 100
Hình 4.3. Diễn biến nhiệt độ của các nghiệm thức theo thời gian ủ ........................ 101
Hình 4.4. Diễn biến ẩm độ của các nghiệm thức theo thời gian ủ ........................... 103
Hình 4.5. Diễn biến nhiệt độ khối ủ theo thời gian .................................................. 116
Hình 4.6. Diễn biến ẩm độ khối ủ theo thời gian ..................................................... 117
Hình 4.7. Diễn biến trọng lƣợng khối ủ giảm theo thời gian ................................... 118
Hình 4.8. Giá trị pH của khối ủ thay đổi theo thời gian ........................................... 119
Hình 4.9. Giá trị EC (mS/cm) của khối ủ thay đổi theo thời gian ........................... 120
Hình 4.10. Hiệu quả phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên năng suất cải ....................... 132
Hình 4.11. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều cao (a), đƣờng
kính thân (b); số lá (c). ..................................................................................... 134
Hình 4.12. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ lên chiều dài (a) và chiều rộng lá (b). ...... 135
Hình 4.13: ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh đến chiều dài trái ........................... 136
Hình 4.14: ảnh hƣởng của phân hữu cơ đến đƣờng kính trái đậu bắp ..................... 137
Hình 4.15: ảnh hƣởng của phân hữu cơ đến năng suất đậu bắp ............................... 138
Hình 4.16. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên đƣờng kính trái ......... 139
Hình 4.17. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều dài trái dƣa leo 140
Hình 4.18. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên số trái dƣa leo/dây .... 141

xiii


Hình 4.19. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên trọng lƣợng trái dƣa leo
.......................................................................................................................... 142
Hình 4.20. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên năng suất .................. 143
Hình 4.21. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên số lá .......................... 144
Hình 4.22. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều dài lá (a) và chiều
rộng lá (b) ......................................................................................................... 145
Hình 4.23. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên số nhánh ................... 146
Hình 4.24. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên chiều dài dây ............ 147
Hình 4.25. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên trọng lƣợng trái (a),
chiều dài trái (b). .............................................................................................. 148
Hình 4.26. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên tổng số trái bí đao..... 149
Hình 4.27. Ảnh hƣởng của phân hữu cơ vi sinh bùn thải lên năng suất bí đao ....... 150
Bảng 4.33. Các dòng nấm đƣợc phân lập từ các nguồn vật liệu hữu cơ .................. 151
Bảng 4.34. Hình thái các khuẩn lạc đã đƣợc tách ròng có hoạt tính cellulase và
chitinase............................................................................................................ 151
Hình 4.28. Khả năng tiết ra enzyme cellulase của các dòng nấm đƣợc phân lập .... 157
Hình 4.29: Hoạt tính chitinase của các dòng nấm đƣợc phân lập trên môi trƣờng
chitin................................................................................................................. 159
Hình 4.30. Khả năng phân hủy xác mía của các dòng nấm đƣợc phân lập ............. 160
Hình 4.31. Khả năng phân hủy rơm của các dòng nấm đƣợc phân lập ................... 161
Hình 4.32. Sự phát triển của nấm R. Solani trong điều kiện có và không có sự hiện
diện của nấm phân lập với (a): nấm R. Solani phát triển trên môi trƣờng PD ;
(b) nấm R. Solani phát triển chung với nấm phân lập sau 24h nuôi cấy và (c):
nấm phân lập phát triển trên môi trƣờng PDA sau 24h nuôi cấy. .................... 162
Hình 4.33. Sự phát triển của nấm R. Solani trên giá thể của các vật liệu đƣợc phân
hủy bởi các dòng nấm đƣợc phân lập với (a): nấm R. Solani phát triển trên giá
thể rơm bị phân hủy bởi nấm R-ĐT1; (b) nấm R. Solani phát triển trên giá thể

rơm bị phân hủy bởi nấm R-NVT1; (c): nấm R. Solani phát triển trên giá thể
rơm bị phân hủy bởi nấm M-2H 1 và (d) nấm R. Solani phát triển trên giá thể
rơm ở nghiệm thức đối chứng. ......................................................................... 163
Hình 4.34. Sự phóng thích CO2 của bùn thải bia đối với các dòng nấm phân lập ... 165
Hình 4.35. Sự phóng thích CO2 của bùn thải thủy sản đối với các dòng nấm phân lập
.......................................................................................................................... 166
Hình 4.36. Sự phóng thích CO2 của hai nguồn bùn thải .......................................... 167
Hình 4.37. Phần trăm khối lƣợng giảm sau ủ........................................................... 168

xiv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
BB
BĐ
BM
BNN&PTNT
BTNMT
BTS
CFU
CHC
CMC
CPSH
D
ĐBSCL
ĐHCT
HA
HCVS
KC
KLN

KPH
M
ND
NSG
NSU
NT
PHC
PHCVS
QCVN
R
TCN
TCVN
VSV

Bùn thải bia
Bùn đáy ao
Bã bùn mía
Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn
Bộ tài nguyên Môi trƣờng
Bùn thải thủy sản
Colony -forming unit
Chất hữu cơ
Carboxy methyl cellulose
Chế phẩm sinh học
Xơ dừa
Đồng bằng sông Cửu Long
Đại học Cần Thơ
Hagem agar
Hữu cơ vi sinh
Khuyến cáo

Kim loại năng
Không phát hiện
Xác mía
Nông dân
Ngày sau gieo
Ngày sau ủ
Nghiệm thức
Phân hữu cơ
Phân hữu cơ vi sinh
Quy chuẩn Việt Nam
Rơm
Tiêu chuẩn ngành
Tiêu chuẩn Việt Nam
Vi sinh vật

xv


CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1.

Đặt vấn đề

Bùn thải là loại chất thải phát sinh từ quá trình tách ép nƣớc hoặc bùn
lắng trong qui trình xử lý nƣớc thải của nhà máy. Quá trình xử lý nƣớc thải tạo
ra một lƣợng lớn bùn, ƣớc tính chiếm từ 5% đến 25% tổng thể tích nƣớc xử lý.
Trong quá trình xử lý bùn, khoảng 30-40% các chất hữu cơ có trong nƣớc thải
sẽ chuyển sang dạng bùn hay lƣợng bùn sinh ra khi xử lý 1L nƣớc thải là
khoảng 0,3kg đến 0,5kg bùn thải. Bùn thải bia là nguồn bùn thải phát sinh từ
hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất bia (gọi là bùn thải bia-BB) thải ra

môi trƣờng với lƣợng 6 triệu tấn/năm (Bộ Công Thƣơng, 2009; Bộ Công
Thƣơng, 2016; Fillaudeau et al. (2006)), trong đó Đồng bằng sông Cửu Long
(ĐBSCL) chiếm 10% tổng lƣợng cả nƣớc (Bộ Công Thƣơng, 2016). Bùn thải
thủy sản là nguồn bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nƣớc thải nhà máy chế
biến thủy sản (gọi vắn tắt là bùn thải thủy sản-BTS) ở ĐBSCL thải ra môi
trƣờng trung bình hàng năm đạt khoảng 313.170 tấn (Võ Phú Đức, 2013).
Trong quá trình tách ép nƣớc thì đa số các nhà máy có sử dụng chất keo
tụ nên hầu hết bùn thải có độ nén dẽ và độ xốp thấp. Thành phần chính trong
chất keo tụ tham gia quá trình tách ép nƣớc là protein (chiếm 45%), acid
humic (chiếm 15-30%), cacbonhydrate (chiếm 13%) và các hợp chất hữu cơ
khác (Jin et al., 2003; Neyens and Baeyens, 2003). Neyens et al. (2004) đã
tìm ra rằng các hợp chất này sẽ bị phân giải bởi nhiệt nên xử lý bùn thải bằng
cách ủ phân hữu cơ hoặc phơi nắng cố thể là phƣơng pháp cần thiết để xử lý
bùn thải.
Thành phần cơ bản trong bùn thải bia là đƣờng, tinh bột và hợp chất
hữu cơ, không chứa độc tố kim loại nặng (Feng et al., 2008; Olajire, 2012).
Thành phần trong bùn thải thủy sản là protein, các hợp chất lân, humic, axit
fulvic, aldehyde, cacbonhydrate, và phenol (Mook et al., 2012). Do đó, có
thể thấy rằng hai nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản có tiềm năng cung
cấp dƣỡng chất N, P, K, và chất hữu cơ nếu hai nguồn bùn thải này đƣợc tái
sử dụng trong sản xuất nông nghiệp (Feng et al., 2008; Kanagachandran and
Jayaratne, 2006; Mook et al., 2012; Olajire, 2012; Parawira et al., 2005; Võ
Phú Đức, 2013; Võ Thị Kiều Thanh và ctv., 2012).
Theo Stocks et al. (2002) các dạng bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc thải
đã bị cấm thải ra biển từ năm 1998 và do chi phí xử lý bùn thải chiếm khoảng
40-50% tổng chi phí trong qui trình xử lý nƣớc thải của các nhà máy (Neyens
et al., 2004; Vriens et al., 1989) nên lƣợng bùn thải này đƣợc nhiều quốc gia
trên thế giới chọn cách xử lý là đốt bỏ hoặc chôn lấp, chỉ một lƣợng nhỏ là
1

tái sử dụng cho mục đích nông nghiệp (Przewrocki et al., 2004; Senthilraja et
al., 2013a; Wang et al., 2008). Ở Việt Nam, việc chôn lấp chiếm khoảng 5075%, khoảng 25-35% là tái sử dụng trong hoạt động canh tác nông nghiệp
(Trần Thị Kim Hạnh, 2013).
Theo Senthilraja et al. (2013b) và Feng et al. (2008) cho rằng bùn thải
bia không chứa độc tố, vẫn có thể đƣợc tái sử dụng nhƣng phải đƣợc quản lý
và sử dụng theo đúng qui định về môi trƣờng. Nguồn bùn thải thủy sản thì
không thuộc danh mục chất thải nguy hại nên đƣợc phép quản lý nhƣ chất
thải thƣờng (Võ Phú Đức, 2013). Tuy nhiên, việc tăng lƣợng bùn thải từ hai
loại này lên đất và thiếu biện pháp xử lý trƣớc đó đã dẫn đến những lo ngại
về sự tích tụ độc tố nguy hại, khả năng lây truyền mầm bệnh từ vi khuẩn và
giảm chất lƣợng môi trƣờng đất, nƣớc và không khí do thành phần hữu cơ
cao trong bùn thải (Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng, 2013; Lê Thị Kim Oanh và
Trần Thị Mỹ Diệu, 2016). Vì thế biện pháp xử lý bùn thải thân thiện với môi
trƣờng nhƣ biện pháp sử dụng làm phân bón là rất cần thiết để các hợp chất
dinh dƣỡng trong bùn thải có thể đƣợc tái sử dụng (Wang et al., 2008) đồng
thời việc sử dụng lại bùn thải này có thể giảm tác động gây hại đến môi
trƣờng đất, nƣớc, và môi trƣờng sống của cộng đồng (Saviozzi et al., 1994;
Stocks et al., 2002; Thomas and Rahman, 2006).
Đa số các tài liệu đều cho rằng bùn thải bia và bùn thải từ quá trình xử
lý nƣớc thải có thể đƣợc sử dụng làm phân bón. Tuy nhiên có rất ít tài liệu
nghiên cứu về phƣơng pháp xử lý bùn thải để làm phân bón, để sản xuất phân
hữu cơ, đặc biệt là sản xuất phân hữu cơ vi sinh trong đó có một hoặc nhiều
nhóm vi sinh vật còn sống với mật số đạt tiêu chuẩn. Stocks et al. (2002) đã
nghiên cứu ủ phân compost từ bùn thải bia phối trộn với hèm bia, rơm và mụn
giấy với tỉ lệ tƣơng ứng là 7:4:1,5:1,5. Tuy nhiên Stocks et al. (2002) chỉ
nghiên cứu một tỉ lệ phối trộn với bùn thải bia mà chƣa nghiên cứu nhiều vật
liệu và công thức phối trộn phù hợp. Tác giả cũng chƣa nghiên cứu phân tích
hàm lƣợng vi lƣợng, kim loại nặng (KLN), vi sinh vật (VSV) trong phân hữu
cơ để hƣớng đến sản xuất phân hữu cơ vi sinh đạt tiêu chuẩn.

Tƣơng tự ở trong nƣớc, nghiên cứu của Võ Phú Đức (2013) cũng chỉ
nghiên cứu ủ phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải cá với tro trấu tỉ lệ 9:1. Nghiên
cứu chƣa khảo sát ủ phối trộn với rơm, xác mía, bùn mía và cũng chƣa phân
tích đầy đủ chất lƣợng dinh dƣỡng của phân hữu cơ vi sinh sau ủ nhƣ hàm
lƣợng P, K tổng và hữu hiệu, Ca, Mg và vi lƣợng đầu vào của bùn thải và phân
hữu cơ vi sinh sau ủ.

2


Thí nghiệm của Lê Thị Kim Oanh và Trần Thị Mỹ Diệu (2016) ủ phân
hữu cơ từ bùn thải cá phối trộn với mạc cƣa và rơm với 3 mức tỉ lệ 3:7, 7:3,
và 5:5 cho mạc cƣa và tỉ lệ 7:3, 5:5, và 9:1 đối với rơm. Nhƣ vậy, tác giả có
nghiên cứu với nhiều tỉ lệ phối trộn, tuy nhiên chƣa đánh giá đầy đủ đặc tính
các nguồn bùn thải, chất lƣợng dinh dƣỡng của phân hữu cơ sau ủ, và cũng
chƣa nghiên cứu hiệu quả của phân hữu cơ sản xuất đƣợc trên năng suất cây
trồng.
Tóm lại, chƣa có nhiều tài liệu nghiên cứu ngoài nƣớc về ủ bùn thải bia
và bùn thải thủy sản để làm phân hữu cơ. Các nghiên cứu trong nƣớc về ủ
phân hữu cơ cũng chƣa nhiều; có một vài nghiên cứu về ủ phân hữu cơ từ
nguồn bùn thải thủy sản nhƣng chƣa có nghiên cứu nào về ủ bùn thải bia làm
phân hữu cơ hoặc phân hữu cơ vi sinh. Các nghiên cứu này cũng chỉ nghiên
cứu trên cùng một tỉ lệ và trên cùng một vật liệu hữu cơ nhất định và chỉ dừng
lại là ủ phân hữu cơ thông thƣờng mà chƣa nghiên cứu ủ phân hữu cơ vi sinh.
Tiêu chuẩn để sản xuất phân hữu cơ vi sinh là cần thêm vào một hoặc nhiều vi
sinh vật có ích và còn sống trong sản phẩm phẩn hữu cơ sau khi ủ (Nghị định
108/2017/NĐ-CP). Do đó cần bổ sung nguồn vi sinh vật có ích với liều lƣợng
phù hợp để vi sinh vật thêm vào còn sống sau khi ủ.
Do bùn thải có độ xốp và độ bền đoàn lạp thấp (Jin et al., 2003; Li et
al., 2012) nên cần phối trộn thêm với các nguồn có độ xốp cao hơn nhƣ bùn

mía, xác mía và rơm. Đây là những nguồn có độ thoáng khí và độ xốp cao
giúp cải thiện độ xốp của phân hữu cơ trong và sau quá trình ủ. Mặt khác các
nguồn này là những phụ phế phẩm nông nghiệp nên việc sử dụng phối trộn
với bùn thải cũng góp phần vừa tăng độ xốp, cung cấp nguồn cac bon cho vi
sinh vật, tăng chất lƣợng dinh dƣỡng của phân sau khi ủ, vừa giúp giải quyết
vấn đề tồn đọng chất thải gây ô nhiễm môi trƣờng. Khả năng phân hủy của
bùn thải có thể thấp, tỉ lệ C/N thấp do chất hữu cơ dễ phân hủy trong bùn thải
đã đƣợc phân hủy trong quá trình lắng đọng ở các bể lắng tụ trong quá trình
xử lý nƣớc thài, do đó việc bổ sung các nguồn vật liệu giàu carbon, tỉ lệ C/N
cao sẽ giúp hoạt động của vi sinh vật trong quá trình ủ diễn ra thuận lợi,
nhiệt độ đống ủ cao sẽ diệt đƣợc nguồn vi sinh vật có hại. Do đó câu hỏi đặt
ra là ủ bùn thải bia và bùn thải thủy sản với công thức nào, tỉ lệ là bao nhiêu,
cho phù hợp nhất để tạo ra phân hữu cơ vì sinh có chất lƣợng cao, sạch bệnh,
và có hiệu quả trên cây trồng, đồng thời đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng ở qui
mô lớn phục vụ thƣơng mại hóa.
Do đó, việc nghiên cứu ủ phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải nhà máy xử lý
nƣớc thải trong sản xuất bia và chế biến thủy sản sử dụng các vật liệu hữu cơ
có sẳn với số lƣợng lớn ở ĐBSCL để phối trộn nhƣ các nguồn vật liệu bùn
3


mía, rơm và xác mía để tăng độ xốp và chất lƣợng và hiệu quả của phân hữu
cơ trên cây trồng là cần thiết trong việc tìm kiếm giải pháp thân thiện với môi
trƣờng để giải quyết vấn đề tồn đọng, giảm áp lực và giảm tác hại môi trƣờng
do xử lý bằng cách chôn lấp.
Bên cạnh đó, để sản xuất phân hữu cơ vi sinh thì cần có nguồn vi sinh
vật có ích để phân hủy nhanh vật liệu hữu cơ. Theo nhiều nghiên cứu trƣớc
đây thì nhóm nấm là có khả năng nặng phân hủy nhanh vật liệu hữu cơ chứa
cellulose (Lê Thị Thanh Thủy và Phạm Văn Toản, 2001; Luu Hong Man and
Nguyen Ngoc Ha, 2006). Do vậy với mong muốn bổ sung thêm nguồn vi

sinh vật mới để phân hủy vật liệu hữu cơ, đẩy nhanh quá trình ủ phân hữu cơ
vi sinh và giúp giải quyết phân hủy vật liệu hữu cơ phối trộn bùn thải nên
việc phân lập và tuyển chọn các dòng nấm từ các nguồn phụ phế phẩm nông
nghiệp là cần thiết. Tuy nhiên, do điều kiện kinh phí và thời gian nên việc
nghiên cứu phƣơng pháp ủ phân hữu cơ từ bùn thải đã đƣợc tiến hành song
song với nghiên cứu phân lập dòng nấm phân hủy vật liệu hữu cơ thay vì
đƣợc tiến hành sau khi đã xác định và định danh đƣợc dòng nấm phân hủy
hữu cơ. Do đó trong nghiên cứu quá trình ủ phân hữu cơ vi sinh đã sử dụng
nguồn nấm từ chế phẩm sinh học Trichoderma của trƣờng Đại học Cần Thơ.
Việc phân lập đã chọn đƣợc đồng nấm tối ƣu và đã đƣợc gửi định danh
nhƣng do thời gian nên chƣa thực hiện chủng nấm mới phân lập trong quá
trình ủ phân hữu cơ vi sinh.
Từ những vấn đề nêu trên, nghiên cứu ủ phân hữu cơ vi sinh từ bùn
thải bia và thủy sản là biện pháp rất cần thiết để xử lý hai nhóm bùn thải này,
cung cấp nguồn phân hữu cơ vi sinh mới có hiệu quả. Việc xử lý bùn thải bia
và thủy sản bằng phƣơng pháp ủ phân hữu cơ vi sinh rất thân hiện môi
trƣờng và giúp ngƣời dân dễ vận dụng, góp phần tăng hiệu quả sử dụng phân
bón và sử dụng đất, giảm gánh nặng ô nhiễm môi trƣờng, và tăng hiệu quả
kinh tế cho xã hội trong canh tác nông nghiệp. Đồng thời, việc phân lập để
tuyển chọn dòng nấm có khả năng phân hủy vật liệu hữu cơ cũng sẽ góp
phần cung cấp thêm nguồn vi sinh vật mới hƣớng tới sản xuất chế phẩm sinh
học hỗ trợ quá trình ủ phân hữu cơ vi sinh.
Mục tiêu luận án
Mục tiêu chung của nghiên cứu là sử dụng bùn thải từ quá trình xử lý
nƣớc thải nhà máy bia và chế biến thủy sản ở Đồng bằng sông Cửu Long để
sản xuất phân hữu cơ vi sinh (HCVS) và đánh giá hiệu quả sử dụng phân hữu
cơ vi sinh sản xuất đƣợc trên năng suất cây trồng.
Các mục tiêu cụ thể đƣợc thực hiện bao gồm:
1.2.

4


Xác định công thức ủ để sản xuất phân HCVS từ bùn thải nhà máy sản
xuất bia và chế biến thủy sản;
Đánh giá hiệu quả phân HCVS sản xuất đƣợc trên năng suất cây rau; và
Phân lập và tuyển chọn dòng nấm có khả năng phân hủy các vật liệu
hữu cơ chứa cellulose và chitin.
1.3.

Nội dung nghiên cứu

Để đạt đƣợc các mục tiêu trên các nội dung chính nhƣ sau đƣợc thực hiện:
Nội dung 1: Xác định các đặc tính lý, hóa, dinh dƣỡng và sinh học của
bùn thải từ các nhà máy sản xuất bia và chế biến thủy sản.
Nội dung 2: Đánh giá phƣơng pháp xử lý trực tiêp bằng cách phơi nắng
hai loại bùn thải làm phân bón trên cây rau;
Nội dung 3. Xác định khả năng phân hủy, công thức ủ phối trộn phù
hợp để ủ bùn thải bia và bùn thải thủy sản ở qui mô túi ủ;
Nội dung 4. Ủ phân hữu cơ vi sinh với vật liệu hữu cơ và tỉ lệ phối trộn
phù hợp sử dụng hai nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản ở qui mô khối ủ
lớn;
Nội dung 5. Đánh giá hiệu quả sử dụng phân hữu cơ vi sinh sản xuất
đƣợc trên năng suất cây rau bao gồm cải tùa xại, đậu bắp, dƣa leo và bí đao
trong điều kiện đồng ruộng; và
Nội dung 6: Phân lập và tuyển chọn một số dòng nấm có khả năng phân
hủy vật liệu hữu cơ.
1.4.

Tính mới của luận án

Ủ phân hữu cơ vi sinh (HCVS) là biện pháp xử lý thân thiện với môi
trƣờng, có thể giải quyết đƣợc nạn tồn đọng bùn thải và giảm vấn đề ô nhiễm
môi trƣờng trong khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL). Tuy nhiên
hiện nay nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản chƣa đƣợc nghiên cứu
nhiều và chƣa đƣợc tái sử dụng làm phân bón hữu cơ đặc biệt là phân hữu cơ
vi sinh HCVS nên nghiên cứu sản xuất phân HCVS đối với khu vực ĐBSCL
mang tính mới, làm cơ sở cho việc ứng dụng trong sản xuất phân hữu cơ vi
sinh từ hai nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản.
Nghiên cứu đã đề xuất các vật liệu phối trộn là các nguồn bùn mía,
xác mía, và rơm trong đó nguồn bùn mía đƣợc chọn lựa với tỉ lệ phối trộn là
bùn thải:bùn mía 20:80 là nhằm tận thu các nguồn phụ phế phẩm nông
nghiệp để tìm công thức phối trộn phù hợp nhất để phân HCVS sản xuất
đƣợc đạt chất lƣợng tiêu chuẩn ngành và đạt hiệu quả trên năng suất cây rau
thì chƣa đƣợc nghiên cứu sâu rộng. Do vậy, vấn đề nghiên cứu của luận án

5


đã mang lại nguồn nguyên liệu phối trộn và tỉ lệ phối trộn mới nhằm hoàn
thiện qui trình ủ phân hữu cơ vi sinh của bùn thải.
Bón phân hữu cơ vi sinh sản xuất đƣợc từ bùn thải có thể giảm 30%
phân hóa học nhƣng năng suất cây rau gồm cải tùa xại, đậu bắp, dƣa leo, và
bí đao vẫn đạt cao. Nhƣ vậy, bón phân HCVS bùn thải vào đất dù chỉ 1 vụ
nhƣng hiệu quả sử dụng phân bón và sử dụng đất đã đƣợc cải thiện.
Việc phân lập các dòng nấm từ các nguồn phế phẩm nông nghiệp đã
tìm đƣợc bốn (04) dòng nấm có khả năng phân hủy tốt hợp chất hữu cơ chứa
cellulose và lignin đạt tƣơng đƣơng và cao hơn so với nấm Trichoderma.spĐHCT. Hai trong bốn dòng nấm mới không thuộc loài với dòng nấm
Trichoderma nên đây là điểm mới trong nghiên cứu luận án.
1.5.

Phạm vi và đối tƣợng nghiên cứu

1.5.1. Đối tượng nghiên cứu
Các nguồn bùn thải đƣợc thu là bùn thải đã đƣợc tách ép nƣớc hoặc
đƣợc lắng tụ ở bể lắng từ hệ thống xử lý nƣớc thải tại các nhà máy sản xuất
bia và chế biến thủy sản trong khu vực ĐBSCL, cụ thể là:
Bùn thải bia đƣợc thu từ các nhà máy sản xuất bia bia ở các tỉnh Sóc
Trăng, Bạc Liêu, và Tiền Giang.
Bùn thải thủy sản đƣợc thu từ các nhà máy chế thủy sản ở tỉnh Hậu
Giang, n Giang, Đồng Tháp, Bạc Liêu, và Tiền Giang.
Nguồn bùn mía và xác mía đƣợc thu tại nhà máy mía đƣờng Thành
phố Vị Thanh, tỉnh Hậu Giang. Nguồn rơm đƣợc thu tại đồng ruộng trồng lúa
sau thu hoạch thuộc tỉnh n Giang, Đồng Tháp, và Tp. Cần Thơ.
Đất trồng nghiên cứu đƣợc thực hiện tại các khu vực: xã Mỹ Hoà,
huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long; và phƣờng Long Tuyền, quận Bình Thủy,
Tp. Cần Thơ.
Giống cây trồng bao gồm giống cải xanh chịu mƣa TN 53 của Công ty
Trang Nông, giống cải tùa xại TN108 của công ty Trang Nông, giống đậu bắp
cao sản V .78.79 của công ty Việt Á, giống dƣa leo VL 636F1 của công ty
Hoa Sen), và giống bí đao F1 TN 88 của công ty Trang Nông.
1.5.2. Phạm vi nghiên cứu
Các nguồn bùn thải, bùn mía, xác mía và rơm đƣợc thu trong khu vực
ĐBSCL tại các tỉnh Sóc trăng, Bạc Liêu, Hậu Giang, Tp.Cần Thơ, Tiền Giang,
n Giang, và Đồng Tháp đƣợc chọn trong mục 1.5.1.

6


Việc ủ phân hữu cơ vi sinh áp dụng phƣơng pháp ủ phân hữu cơ

compost ở qui mô nhỏ, giới hạn phạm vi nghiên cứu ủ phân ở xác định công
thức phối trộn phù hợp giữa bùn thải với các vật liệu hữu cơ để sản xuất phân
hữu cơ vi sinh.
Nghiên cứu thí nghiệm hiệu quả của phân hữu cơ trên cây trồng chỉ giới
hạn đánh giá trên sự sinh trƣởng và năng suất của cây rau. Do phân hữu cơ nếu
chỉ bón 1 vụ thì đặc tính đất chƣa có sự biến động lớn nên nghiên cứu không
phân tích các chỉ tiêu đất cuối vụ mà chỉ phân tích đất đầu vụ để đánh giá đặc
tính đất thí nghiệm.
Nghiên cứu phân lập vi sinh vật chỉ giới hạn ở việc phân lập từ những
nguồn bản địa dễ thu nhƣ rơm, xác mía, và xơ dừa và bƣớc đầu tuyển chọn,
định danh dòng nấm có khả năng phân hủy vật liệu hữu cơ.
1.6 . Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.6.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu đã cho thấy ƣu điểm của các nguồn bùn thải bia và
bùn thải thủy sản là hàm lƣợng dinh dƣỡng của bùn thải rất cao; đây là hai
nguồn giàu đạm, giàu lân, giàu các nguyên tố trung vi lƣợng và không chứa
độc tố kim loại nặng. Tuy nhiên khuyết điểm của bùn thải là vật liệu ít tơi
xốp, tỉ lệ C/N thấp nên cần xác định vật liệu và tỉ lệ phối trộn vật liệu hữu cơ
phù hợp để sản xuất phân hữu cơ đạt chất lƣợng cao.
Nghiên cứu đã đề xuất các vật liệu phối trộn phù hợp với bùn thải bia
và bùn thải thủy sản là bùn mía, rơm và xác mía trong đó bùn mía có thể đƣợc
ƣu tiên sử dụng để sản xuất phân hữu cơ vi sinh do nguồn vật liệu có trữ lƣợng
lớn và hàm lƣợng dinh dƣỡng cao. Tỉ lệ phối trộn bùn thải: bùn mía (hoặc bùn
thải:rơm) đề xuất là 20:80 đƣợc khuyến nghị để sản xuất phân hữu cơ vi sinh
có độ xốp cao, hàm lƣợng dinh dƣỡng cao đạt tiêu chuẩn phân hữu cơ vi sinh.
Hàm lƣợng bùn thải không khuyến cáo sử dụng ở mức cao vì tỉ lệ C/N thấp do
đó cần sử dụng phối trộn ở mức thấp để vật liệu ủ có tỉ lệ C/N phù hợp, bảo
đảm nhiệt độ đống ủ đạt cao trong quá trình ủ, tiêu diệt đƣợc các mầm vi sinh
vật gây bệnh.
Nghiên cứu đã xác định đƣợc hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh sản xuất

đƣợc từ hai nguồn bùn thải trên năng suất cây rau nhƣ cải tùa xại, đậu bắp, dƣa
leo, và bí đao. Lƣợng phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải đƣợc khuyến cáo sử
dụng ở mức 5 tấn /ha kết hợp phân vô cơ cân đối. Bón 5T/ha phân HCVS bùn
thải sẽ giảm 30% lƣợng phân hóa học nên thí nghiệm đã góp phần tăng hiệu

7


quả sử dụng phân hóa học của ngƣời dân, gián tiếp giảm tác hại do bón dƣ
thừa phân hóa học trên cây, trong đất và nƣớc.
Kết quả nghiên cứu đã cung cấp thêm nguồn nấm mới có khả năng tiết
enzyme cellulase và chitinase cao hơn so với nấm Trichoderma.sp-ĐHCT. Đã
chọn lọc đƣợc 2 dòng nấm phân hủy tốt hỗn hợp bùn thải và bùn mía tỉ lệ
20:80, góp phần bổ sung thêm dòng nấm có ích trong ủ phân hữu cơ vi sinh.
1.6.2. Ý nghĩa thực tiễn
Luận án đã nghiên cứu sản xuất thành công phân hữu vi sinh đạt yêu
cầu chất lƣợng qui định theo tiêu chuẩn của ngành từ nguồn bùn thải từ sản
xuất bia và chế biến thủy sản. Do đó ủ phân hữu cơ vi sinh sẽ là biện pháp khả
thi, thân thiện với môi trƣờng để giải quyết vấn đề tồn đọng chất thải trong
khu vực, hạn chế ô nhiễm môi trƣờng.
Luận án khẳng định vai trò của bón phân hữu cơ vi sinh trong cải thiện
năng suất và khả năng sinh trƣởng trên cây rau. Lƣợng bón phân hữu cơ vi
sinh từ hai nguồn bùn thải sản xuất đƣợc khuyến nghị là 5 tấn/ha, lƣợng này sẽ
phù hợp với kinh tế của ngƣời dân nhƣng vẫn đảm bảo tăng năng suất cây rau,
tăng giá trị kinh tế, tăng thu nhập của nông dân có ý nghĩa. Qua kết quả nghiên
cứu của luận án giúp khuyến cáo đến nông dân sử dụng phân hữu cơ vi sinh
trong canh tác rau trên đất liếp để đạt hiệu quả kinh tế cao và bền vững.
Nghiên cứu đã chọn đƣợc 4 dòng nấm tối ƣu trong quá trình phân hủy
vật liệu hữu cơ và đối kháng nấm bệnh. Trong đó có hai dòng đƣợc định danh
là loài Neurospora crassa và Neurospora intermedia. Do đó đã xác định đƣợc

dòng nấm mới, có thể đƣợc tiếp tục nghiên cứu hƣớng tới sản xuất chế phẩm
vi sinh có tác dụng vừa phân hủy chất hữu cơ vừa có tác dụng trong phòng trừ
nấm bệnh phục vụ ủ phân HCVS. Do đó các dòng nấm đƣợc phân lập có ý
nghĩa rất lớn trong ứng dụng để xử lý môi trƣờng và sản xuất phân hữu cơ vi
sinh.

8


CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1.

Khái quát về bùn thải

Bùn thải là sản phẩm của quá trình lắng các chất rắn lơ lửng của nƣớc
thải chƣa xử lý đƣợc thải vào môi trƣờng (Lê Hoàng Việt và Nguyễn Hữu
Chiếm, 2013). Theo US-EP (Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ) bùn thải là
sản phẩm cuối cùng đƣợc tạo ra từ quá trình xử lý nƣớc thải dân dụng và nƣớc
thải công nghiệp từ nhà máy xử lý nƣớc thải ở dạng bán rắn. Thành phần chủ
yếu của bùn thải có hàm lƣợng chất hữu cơ cao, các hợp chất hữu cơ phân hủy
sinh học ở nồng độ thấp, kim loại nặng và các sinh vật có khả năng gây bệnh
(European Communities, 2001a; Inglezakis et al., 2012). Bùn thải đƣợc phân
loại dựa vào nguồn gốc phát sinh và thành phần của chúng. Thành phần bùn
thải phụ vào bản chất của nguồn đầu vào và phƣơng pháp xử lý trong quy trình
xử lý nƣớc thải để tạo bùn (Đỗ Thủy Tiên, 2013).
Có ba dạng bùn thải công nghiệp: (i) Bùn thải sinh học là bùn thải
phát sinh từ các hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp sinh học dựa
trên hoạt động sống của vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn dị dƣỡng hoại sinh có
trong nƣớc thải. Bùn thải sinh học (hay còn gọi là bùn thải dễ phân hủy sinh
học) đƣợc tạo ra từ quá trình xử lí sinh học có hàm lƣợng chất hữu cơ cao.

Trong bùn thải này đƣợc chia thành hai loại bùn thải khác: không nguy hại và
nguy hại. Bùn thải không nguy hại đƣợc hình thành từ quá trình xử lí nƣớc của
các nhà máy chế biến lƣơng thực, thực phẩm. Hàm lƣợng chất hữu cơ trong
nguồn bùn thải này không những cao mà còn là môi trƣờng thích hợp cho các
vi sinh vật có lợi phát triển; đồng thời ít chất độc hại (Trần Thị Kim Hạnh,
2013). Do đó, có thể sử dụng chúng làm phân bón cho cây trồng hoặc làm
nguyên liệu để nuôi cấy vi sinh vật. Nguồn bùn thải này cũng là nhóm bùn thải
đƣợc sử dụng trong nghiên cứu của luận án. Bùn thải nguy hại đƣợc tạo ra từ
hệ thống nƣớc thải của các khu vực nghiên cứu, bệnh viện, các ngành cơ khí,
dệt nhuộm. Với loại bùn thải này phải đƣợc xử lí một cách chặt chẽ, nghiêm
ngặt trƣớc khi đƣa ra môi trƣờng và không nên sử dụng chúng cho mục đích
nông nghiệp. (ii) Bùn thải công nghiệp không độc hại: là loại bùn thải không
gây nguy hại đối với môi trƣờng và con ngƣời có thể tận dụng vào mục đích
khác nhƣ làm phân bón và (iii) Bùn thải công nghiệp nguy hại: là nguồn bùn
thải có chứa các kim loại nặng nhƣ: Cu, Mn, Zn, Ni, Cd, Pb, Hg, Se, l, s…
cần thiết phải đƣợc xử lý trƣớc khi thải ra môi trƣờng, nếu không sẽ gây ảnh
xấu đến sức khỏe con ngƣời và động thực vật. Bùn thải này cũng đƣợc chia
thành hai nhóm: nhóm có khả năng xử lí và nhóm không thể xử lí đƣợc. Bùn
thải có khả năng xử lí thƣờng đƣợc áp dụng phƣơng pháp thu hồi lại một số
chất sau đó thiêu đốt, đóng rắn để tạo ra sản phẩm mới phục vụ cho con ngƣời.
9


Đối với bùn thải không thể xử lí đƣợc là những loại bùn thải có chứa các chất
phóng xạ và các chất độc sẽ phát tán trong môi trƣờng thì phải xử lí bằng biện
pháp đóng rắn và chôn lấp theo đúng quy định (European Communities,
2001a, b; Đỗ Thủy Tiên, 2013).
2.2.

Đặc tính của bùn thải bia và bùn thải thủy sản

Hàm lƣợng dƣỡng chất trong bùn thải bia đƣợc nhiều nhà khoa học
đánh giá rất cao và rất có tiềm năng để tái sử dụng do hàm lƣợng đạm đạt mức
rất cao 1,86-7%N, hàm lƣợng lân cũng đạt khoảng 2,5-7,17 %P2O5 và kali đạt
mức 0,01-0,2% K2O, hàm lƣợng chất hữu cơ đạt khoảng 36-42,32%. Giá trị
pH đạt khoảng 6,97-7,28. Hàm lƣợng Ca đạt 75 mg/kg và Mg đạt 35 mg/kg.
Hàm lƣợng vi lƣợng (Mn, Cu, Zn) đạt giá trị lần lƣợt là 46 mg/kg, 42 mg/kg,
và 75 mg/kg. Không phát hiện vi sinh vật (VSV) gây bệnh trên ngƣời và hàm
lƣợng kim loại nặng (KLN) trong bùn thải bia (Asia et al., 2008; Inglezakis et
al., 2012; Kanagachandran and Jayaratne, 2006; Senthilraja et al., 2013b;
Stocks et al., 2002; Trần Thị Kim Hạnh, 2013; Võ Thị Kiều Thanh và ctv.,
2012).
Đối với bùn thải thủy sản có giá trị pH đạt 7,3-7,9, chất hữu cơ biến
thiên 33,98-35%, hàm lƣợng đạm tổng đạt khoảng 2,31-5,9%N. Hàm lƣợng
lân và kali tổng số đạt lần lƣợt là 0,55-0,7% P2O5 và 0,01% K2O. Hàm lƣợng
Ca là 490 mg/kg, Cu là 16 mg/kg. Không phát hiện vi sinh vật gây bệnh trên
ngƣời và hàm lƣợng KLN trong bùn thải thủy sản đều đạt mức rất thấp (<0,1
mg/kg) (Lê Thị Kim Oanh và Trần Thị Mỹ Diệu, 2016; Lee and Davis, 2001;
Võ Phú Đức, 2013).
Nhìn chung, các loại bùn thải có tính chất rất khác nhau và phụ thuộc
vào nguồn gốc của bùn thải nhƣng đặc điểm chung của bùn thải là có chứa
chất hữu cơ cao (khoảng 50%), chất dinh dƣỡng đa lƣợng N, P giàu. Tuy
nhiên, đặc điểm đáng quan tâm chung của bùn thải là có thể có sự tồn tại VSV
gây bệnh (European Communities, 2001b).
2.3.

Ngƣỡng giới hạn qui định về bùn thải của thế giới và Việt Nam

2.3.1. Ngƣỡng giới hạn qui định về bùn thải trên thế giới
Việc đánh giá mức độ tác động và ảnh hƣởng của bùn thải cần có một

giới hạn tham chiếu để có thể xử lý kịp thời nếu có sự ô nhiễm từ bùn thải.
Dựa theo tiêu chuẩn của các nƣớc phát triển để từ đó ta có thể so sánh hoặc bổ
sung vào tiêu chuẩn đánh giá cho riêng bùn thải của Việt Nam.
Theo tiêu chuẩn qui định của Ủy ban Châu Âu thì tiêu chuẩn qui định
vi sinh vật gây bệnh trong bùn thải là Salmonella và đƣợc áp dụng ở một số
10


quốc gia nhƣ tại Pháp qui định mật số Salmonella trong bùn thải là không đạt
quá 8MPN/10g khô. Ở Ý thì mật số vi khuẩn Salmonella cũng đƣợc qui định
không vƣợt hơn 1000MPN/g khô. Ở Ba Lan và Đan Mạch thì ngƣỡng qui định
đối với Salmonella là không phát hiện đối (European Communities, 2001b).
Nếu so với ngƣỡng qui định của Việt Nam thì chỉ số này cao hơn so với qui
chuẩn Việt Nam (QCVN 50/2013/BTNMT).
Thêm vào đó, ngƣỡng qui định đối với kim loại nặng (KLN) trong bùn
thải của Ủy ban Châu Âu và của Mỹ cũng qui định nhữn ngƣỡng giới hạn cho
phép đối với bùn thải từ hệ thống xử lý nƣớc thải. Ngƣỡng qui định đƣợc thể
đƣợc thể hiện qua bảng 2.1.
Bảng 2.1. Ngƣỡng qui định hàm lƣợng kim loại nặng (mg/kg trọng lƣợng khô)

Kim loại
nặng
Kẽm
Đồng
Niken
Cadimi
Chì
Crom
Thủy ngân
Mangan

Arsen

Ký hiệu
Zn
Cu
Ni
Cd
Pb
Cr
Hg
Mn
As

Ghi chú: “-“ số liệu thiếu.

Tiêu chuẩn của
Mỹ
1740
850
82
16
500
890
5
-

Tiêu chuẩn Châu Âu
1222
337
37

2,8
124
141
2,2
260
25

Nguồn: (European Communities, 2001a; European
Communities, 2001b; Inglezakis et al., 2012)

2.3.2. Ngƣỡng giới hạn qui định về bùn thải của Việt Nam
Quy chuẩn quy định ngƣỡng nguy hại của các thông số (trừ các thông
số phóng xạ) trong bùn thải phát sinh từ quá trình xử lý nƣớc thải, xử lý nƣớc
cấp (gọi chung là quá trình xử lý nƣớc), làm cơ sở để phân định và quản lý
bùn thải. Việc ban hành các công cụ pháp lý đối với lƣợng bùn thải thải ra môi
trƣờng là công cụ nhằm điều tiết, xử lý và đề ra hƣớng tái sử dụng kịp thời
trong trƣờng hợp sử dụng bùn thải để tái sử dụng trong sản xuất nông nghiệp.
Các chất nguy hại trong bùn thải nếu vƣợt ngƣỡng cho phép theo quy
định và nếu không có biện pháp kiểm soát chặt chẽ sẽ ảnh hƣởng trực tiếp đến
sức khỏe cộng đồng và ô nhiễm môi trƣờng xung quanh liên quan. Việc đƣa
vào môi trƣờng đất chất gây độc có thể ảnh hƣởng đến sinh lý của cây trồng,
làm cây trồng chậm phát triển và lƣợng chất độc nhiều dẫn đến chết cây trồng
khi sử dụng các nguyên vật liệu này để làm phân bón. Vì vậy, việc kiểm soát
các chất thải nguy hại này là rất cần thiết. Theo QCVN số 50/2013/BTNMT
ban hành ngày 25 tháng 10 năm 2013 về quy định kỹ thuật quốc gia về
ngƣỡng nguy hại đối với bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc. Theo qui định này
11


thì giới hạn về độc tố kim loại nặng (KLN) hiện diện trong bùn thải đƣợc qui

định cụ thể cho từng kim loại (Bảng 2.2).
Bảng 2.2. Giá trị giới hạn kim loại nặng (ppm) của bùn thải.

TT
1
2
3
4

Thông số
Asen
Cadimi
Chì
Thủy ngân

Ký hiệu
As
Cd
Pb
Hg

Ngƣỡng nguy hại
40
10
300
4
Nguồn: QCVN 50/2013/BTNMT

Đối với vi sinh vật gây bệnh trên ngƣời, hiện nay Việt Nam chỉ giới hạn
ngƣỡng cho loài vi khuẩn Coliforms trong thành phần xử lý nƣớc thải công

nghiệp nói chung, chƣa có qui định trên bùn thải. Ngƣỡng giới hạn cho phép
của vi khuẩn Coliforms là <3000 MPN/100g khô theo QCVN
40/2011/BTNMT.
2.4.

Thực trạng xử lý bùn thải trên thế giới và Việt Nam

Trong những năm gần đây, các quá trình xử lý nƣớc thải với những
công nghệ tiến bộ đã đƣợc áp dụng ở nhiều quốc gia nhằm hạn chế sự ô nhiễm
môi trƣờng từ nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải công nghiệp. Nhƣng chỉ dừng lại
ở việc xử lý nƣớc thải thì chƣa triệt để vì sau quá trình xử lý nƣớc thải thì sản
phẩm chủ yếu là bùn thải, đây là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi
trƣờng.
2.4.1. Thực trạng xử lý bùn thải bia và thủy sản trên thế giới
Đối các nƣớc Châu Âu, lƣợng bùn thải khô trên một đầu ngƣời đƣợc
thống kê từ quá trình xử lý nƣớc sơ cấp và thứ cấp là khoảng 90g/ngày/ngƣời.
Ở nh, có khoảng 30 triệu tấn bùn thải mỗi năm, tƣơng đƣơng với 1,2 triệu
tấn bùn khô mỗi năm. Chi phí cho loại bỏ và xử lý bùn khoảng 250 triệu bảng
nh ứng với 5 bảng nh/đầu ngƣời (Stocks et al., 2002). Theo thống kê việc
xử lý toàn bộ nƣớc thải trong thành phố của 15 nƣớc cộng đồng Châu Âu có
thể làm phát sinh thêm khoảng 10,7 triệu tấn bùn khô mỗi năm và tăng khoảng
38% lƣợng bùn. Việc tích lũy này đã tạo ra một lƣợng lớn bùn thải ra ngoài
môi trƣờng (Przewrocki et al., 2004). Nhƣng phƣơng pháp xử lý bùn chủ yếu
của nhiều quốc gia là chôn lấp chiếm khoảng 50-75%, và chỉ khoảng 25-35%
hoặc một phần nhỏ đƣợc tái sinh sử dụng cho nông nghiệp. Tại nh, hàng
năm có khoảng 18 triệu tấn bùn thải đƣợc bón cho nông nghiệp nhƣ nguồn
phân hữu cơ, cũng nhƣ có khoảng 60% lƣợng bùn thải của Hoa Kỳ đƣợc sử
dụng cho sản xuất nông nghiệp. Theo tài liệu của Hội đồng liên minh Châu Âu
có 40% lƣợng bùn thải của các nƣớc Châu Âu đƣợc tái sử dụng lại cho nông
12

nghiệp (International Solid Waste Association, 1998; Przewrocki et al., 2004;
Stocks et al., 2002).
Tại Trung Quốc, các trạm xử lý nƣớc thải tạo ra khoảng 5,5 triệu tấn
bùn tính theo trọng lƣợng khô. Một phần đáng kể lƣợng bùn này đƣợc sử dụng
trong nông nghiệp và phần còn lại đƣợc chôn lấp hoặc thải bỏ theo các hình
thức khác nhau. Trái lại với Trung Quốc, nếu việc chôn lấp bùn thải tại nƣớc
này vẫn đƣợc xem là lựa chọn có chi phí thấp nhất thì Nhật Bản lại nỗ lực về
sử dụng bùn thải một cách an toàn và ích lợi nhƣ dùng cho nông nghiệp hoặc
thu hồi tái chế năng lƣợng. Ngƣời Nhật đã sử dụng bùn thải từ các trạm xử lý
nƣớc thải sinh hoạt để lên men kị khí thu hồi khí metan (CH4) dùng cho phát
điện, cặn bùn đƣợc dùng để sản xuất gạch (Wang et al., 2008; Yasuda, 1991).
Tóm lại, việc thải bỏ bùn thải từ hệ thống xử lý nƣớc thải bằng hình
thức chôn lấp đƣợc xem nhƣ không tạo ra bất kỳ vấn đề môi trƣờng nhƣng
việc các quốc gia lựa chọn biện pháp chôn lấp sẽ không mang lại hiệu quả về
lâu dài vì với thành phần hữu cơ trong bùn thải cao có thể là nguyên nhân dẫn
đến khả năng lây truyền bệnh dịch trong vùng hoặc khu vực rộng lớn.
2.4.2. Thực trạng xử lý bùn thải bia và thủy sản tại Việt Nam
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp đặc biệt
là công nghiệp chế biến thì vấn đề chất thải từ các ngành này đang là một
mối quan tâm lớn tại Việt Nam, nhiều trạm xử lý nƣớc thải đã đƣợc xây
dựng và đi vào hoạt động để xử lý nƣớc cấp, nƣớc thải cho các nhà máy sản
xuất bia, mỳ chính, chế biến tinh bột, chế biến nông sản, chế biến thủy sản.
Tuy nhiên, chúng ta mới chỉ tập trung quan tâm đến vấn đề xử lý nƣớc mà
vẫn chƣa có nhiều nghiên cứu về xử lý bùn thải cho các trạm xử lý trên.
Bùn thải bia sau khi xử lý phần lớn đƣợc thu gom và chuyển đến các bãi
chôn lấp hoặc sử dụng trực tiếp nhƣ nguồn phân bón hữu cơ cho nông
nghiệp. Tuy nhiên, trong bùn thải này có khoảng 30-40% là các hợp chất
hữu cơ, nếu không có biện pháp xử lý thích hợp sẽ gây ra tái ô nhiễm môi

trƣờng (Trần Thị Kim Hạnh, 2013).
Vấn đề quản lý và sử dụng bùn thải sinh học từ các trạm xử lý nƣớc
thải vẫn chƣa có các quy định cụ thể. Phần lớn bùn thải từ các trạm xử lý
nƣớc thải đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp đơn giản là sân phơi bùn. Sau khi
bùn đƣợc làm khô, giảm về trọng lƣợng và thể tích thì sẽ đƣợc đóng bao và
đem đi chôn lấp tại những nơi quy định. Một số ít các công trình xử lý nƣớc
thải có công đoạn xử lý ép bùn bánh. Ở một số nhà máy sản xuất bia thì một
phần bùn thải đƣợc tái sử dụng trực tiếp làm phân bón cho cây trồng nên
khả năng lây nhiễm mầm bệnh là rất có khả năng.
13


Hiện tại, việc tiếp cận với các công nghệ xử lý bùn hiện nay nhƣ đốt
hay phân hủy yếm khí để thu hồi khí sinh học còn rất hạn chế ở nƣớc ta.
Đặc biệt, đã có những nghiên cứu đánh giá triển vọng xử lý, tái chế và ứng
dụng bùn thải của các nhà máy sản xuất bia và và thủy sản làm nguyên liệu
nuôi cấy vi sinh vật hữu ích để sản xuất các sản phẩm thƣơng mại thân
thiện môi trƣờng (phân bón vi sinh, thuốc trừ sâu vi sinh) phục vụ sản xuất
nông lâm nghiệp. Tuy nhiên kết quả nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc
đánh giá tiềm năng sử dụng bùn thải bia và thủy sản làm nguyên liệu nuôi
cấy một số vi sinh vật có ích (Lê Thị Kim Oanh và Trần Thị Mỹ Diệu,
2016; Võ Phú Đức, 2013; Võ Thị Kiều Thanh và ctv., 2012).
2.5. Phân hữu cơ
2.5.1. Khái niệm
Phân hữu cơ là tên gọi chung của các loại phân đƣợc sản xuất ra từ các
vật liệu hữu cơ nhƣ các dƣ thừa thực vật, rơm rạ, phân chuồng, phân súc vật,
phân rác và phân xanh hoặc các phụ phẩm nông nghiệp và công nghiệp đƣợc
vùi trực tiếp vào đất hoặc ủ thành phân để bón vào đất nhằm tăng năng suất
cây trồng và chất lƣợng của đất (Đỗ Thị Thanh Ren và Ngô Ngọc Hƣng,
2004). Chất lƣợng của phân hữu cơ đƣợc đánh giá chủ yếu dựa vào hàm lƣợng

chất hữu cơ hoặc chất mùn có trong phân hữu cơ (Ngô Ngọc Hƣng và ctv.,
2004).
2.5.2. Phân loại phân hữu cơ
Theo Nghị định 108/2017/NĐ-CP về việc ban hành danh mục phân bón
phải chứng nhận hợp quy và công bố hợp quy nên phân hữu cơ có thể đƣợc chia
ra làm 4 loại cơ bản nhƣ sau:
Phân hữu cơ truyền thống: là phân bón trong thành phần chất chính chỉ
có chất hữu cơ và các chất dinh dƣỡng có nguồn gốc từ nguyên liệu hữu cơ.
Nguồn nguyên liệu có thể là chất thải của vật nuôi, là phế phẩm trong nông
nghiệp, là phân xanh (bèo hoa dâu, thân cây họ đậu, lục bình, đƣợc nhà nông
gom lại ủ và chờ hoai mục.
Phân hữu cơ sinh học: học là phân bón trong thành phần chất chính
gồm có chất hữu cơ và ít nhất 01 chất sinh học (axít humic, axít fulvic, axít
amin, vitamin,...). Thành phần chất hữu cơ trong sản phẩm đạt 23% trở lên, có
chứa các sản phẩm sinh học.
Phân hữu cơ vi sinh: là phân bón trong thành phần chất chính gồm có
chất hữu cơ và ít nhất 01 loài vi sinh vật có ích với mật độ 106CFU/g. Hàm
lƣợng chất hữu cơ phải từ 15% trở lên.
14


Phân hữu cơ khoáng: là phân bón trong thành phần chất chính gồm có
chất hữu cơ và ít nhất 01 nguyên tố dinh dƣỡng đa lƣợng. Thành phần chất
hữu cơ phải đạt 15% trở lên, tổng hàm lƣợng Nts + P2O5hh + K2Ohh không nhỏ
hơn 8%.
2.5.3. Tác dụng của phân hữu cơ từ chất thải rắn trong cải thiện tính
chất đất và gia tăng năng suất cây trồng
Theo Đỗ Thị Thanh Ren và ctv. (2002) phần lớn các hợp chất chất hữu
cơ sẽ đƣợc phân hủy chuyển thành chất mùn thông qua quá trình hoạt động
của các vi sinh vật trong đất. Chất mùn có tác dụng cải thiện cấu trúc đất, nâng

cao khả năng giữ nƣớc, cải thiện độ thoáng khí và làm ổn định nhiệt độ cho
đất. Bên cạnh đó phân hữu cơ còn giúp tăng hiệu quả của phân hóa học từ đó
góp phần cải tạo và nâng cao độ phì nhiêu của đất. Phân hữu cơ có một ƣu
điểm là giàu về chủng loại các chất dinh dƣỡng từ đa lƣợng (N, P, K), trung
lƣợng (S, Ca, Mg) đến vi lƣợng (Fe, Mn, Zn, Cu) có tác dụng cung cấp dƣỡng
chất cho cây trồng. Mặt khác việc bón phân hữu cơ không những làm tăng
lƣợng đạm dễ phân hủy, đạm hữu dụng ở trong đất mà còn cung cấp thêm cho
đất một số nguyên tố vi lƣợng cần thiết cho cây trồng (Võ Thị Gƣơng và ctv.,
2009).
Bón phân hữu cơ có ý nghĩa trong việc giúp cân bằng và ổn định nhu
cầu phân bón cho cây trồng so với chỉ bón phân hóa học vì phân hóa học chỉ
cung cấp một số loại dinh dƣỡng nhất định (Guo et al., 2016; Hoàng Minh
Châu, 1998; Rasool et al., 2007).
Việc bón phân hữu cơ (HC) có công dụng trong việc duy trì đoàn lạp,
cải thiện cấu trúc đất, và tăng khả năng giữ nƣớc, thấm nƣớc, giữ thông khí,
tăng cƣờng lực cản và giảm sự đóng váng bề mặt đất (Edmeades, 2003;
Hamblin, 1985; Ngô Ngọc Hƣng và ctv., 2004; Singh et al., 2016; Tisdall and
Oades, 1982; Trần Bá Linh và ctv., 2008; Zhang et al., 2014). Thêm vào đó,
phân HC còn làm tăng khả năng thoát nƣớc, hạn chế úng thủy, xói mòn (Brady
and Weil, 2008; Celik et al., 2004; Nguyễn Minh Phƣợng và ctv., 2009; Võ
Thị Gƣơng và ctv., 2010).
Phân HC còn có khả năng tăng thêm thành phần, mật số và hoạt động
của các loài vi sinh vật hữu ích, giúp gia tăng sức khoẻ của đất, gia tăng sức
sản xuất của đất. Chính điều này làm gia tăng năng suất, sản lƣợng và chất
lƣợng các loại nông sản (Võ Thị Gƣơng và ctv., 2010). Phân HC còn có khả
năng tăng thêm thành phần, mật số và hoạt động của các loài vi sinh vật hữu
ích, giúp gia tăng sức khoẻ của đất, gia tăng sức sản xuất của đất. Chính điều
này làm gia tăng năng suất, sản lƣợng và chất lƣợng các loại nông sản (Võ Thị
15