Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và điều kiện thông khí đến hiệu quả ủ compost từ chất thải hữu cơ

• Tác giả: Lê Hồng Tú
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Bình
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Khoa học Cây trồng
• Đề tài: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và điều kiện thông khí đến hiệu quả ủ compost từ chất thải hữu cơ
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về chất thải rắn
• 1.2. Phương pháp xử lý chất thải rắn
• 1.3. Phương pháp khí hóa
• 1.4. Phương pháp tái chế làm phân compost
• 1.5. Tổng quan về chợ đầu mối nông sản Thủ Đức
• 1.6. Khái niệm phân hữu cơ
• 1.7. Vai trò của phân bón hữu cơ
• 1.8. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả ủ phân compost
• 1.9. Tỷ lệ nguyên liệu phối trộn
• 1.10. Kích thước nguyên liệu
• 1.11. Độ ẩm của nguyên liệu
• 1.12. Điều kiện thông khí trong quá trình ủ
• 1.13. Tỷ lệ C/N của hỗn hợp nguyên liệu
• 1.14. pH của nguyên liệu qua quá trình ủ
• 1.15. Hoạt động của vi sinh vật
• 1.16. Tổng quan tình hình nghiên cứu về quy trình ủ compost
• 1.17. Tổng quan tình hình nghiên cứu sử dụng phân bón compost
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thời gian và địa điểm thí nghiệm. Điều kiện thời tiết thí nghiệm. Dụng cụ, thiết bị và nguyên vật liệu thí nghiệm
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3. Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu đến hiệu quả ủ phân compost từ nguồn CTHC của chợ đầu mối nông sản Thủ Đức
• 2.4. Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của chế độ cấp khí đến hiệu quả ủ phân compost từ nguồn CTHC của chợ đầu mối nông sản Thủ Đức
• 2.5. Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của loại và lượng bón compost đến sinh trưởng và năng suất cải bẹ xanh (Brassica juncea L.)
• 2.6. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu đến hiệu quả ủ phân compost từ nguồn CTHC của chợ đầu mối nông sản Thủ Đức
• 3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu đến diễn biến nhiệt độ phân ủ
• 3.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu đến diễn biến ẩm độ phân ủ
• 3.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu đến diễn biến pH, EC và độ mặn phân ủ
• 3.5. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu đến độ sụt giảm thể tích phân ủ
• 3.6. Khối lượng thành phẩm compost sau khi ủ
• 3.7. Đặc điểm lý, hóa của compost sau ủ
• 3.8. Ảnh hưởng của chế độ cấp khí đến hiệu quả ủ phân compost từ chất thải hữu cơ phân loại tại chợ đầu mối nông sản Thủ Đức
• 3.9. Ảnh hưởng của chế độ cấp khí đến diễn biến nhiệt độ phân ủ
• 3.10. Ảnh hưởng của chế độ cấp khí đến diễn biến ẩm độ phân ủ
• 3.11. Ảnh hưởng của chế độ cấp khí đến diễn biến pH, EC và độ mặn phân ủ
• 3.12. Ảnh hưởng của chế độ cấp khí đến diễn biến độ sụt giảm thể tích phân ủ
• 3.13. Khối lượng thành phẩm compost sau khi ủ
• 3.14. Đặc điểm lý, hóa của compost sau ủ
• 3.15. Ảnh hưởng của loại và lượng bón compost đến sinh trưởng và năng suất cải bẹ xanh (Brassica juncea L.)
• 3.16. Ảnh hưởng của loại và lượng bón compost đến chiều cao cây
• 3.17. Ảnh hưởng của loại và lượng bón compost đến số lá
• 3.18. Ảnh hưởng của loại và lượng bón compost đến trọng lượng tươi, trọng lượng khô thân lá, rễ và năng suất lý thuyết
• 3.19. Ảnh hưởng của loại và lượng bón compost đến năng suất thực thu và bội thu năng suất
• 3.20. Ảnh hưởng của loại và lượng bón compost đến diễn biến EC giá thể trồng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• MỞ ĐẦU

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Ủ Compost Chất Thải Hữu Cơ

Ô nhiễm môi trường là vấn đề cấp bách, đe dọa sức khỏe và gia tăng biến đổi khí hậu. Việt Nam hướng tới phát triển bền vững, kết hợp kinh tế, xã hội và bảo vệ môi trường. TP.HCM là thị trường tiêu thụ hàng hóa lớn, với nông sản là hàng hóa thiết yếu tập trung tại các chợ đầu mối. Hoạt động giao thương tại đây tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm. Theo Sở TN&MT TP.HCM, lượng chất thải rắn phát sinh lớn, tỷ lệ chôn lấp cao, tái sử dụng thấp. Lượng chất thải hữu cơ tại chợ đầu mối lớn, gây mùi hôi và nước rỉ. Ủ compost là phương pháp hiệu quả tái chế chất thải, tạo phân bón. Chỉ thị 117/CT-BNN-BVTV nhấn mạnh phát triển phân hữu cơ là tất yếu, góp phần tăng năng suất cây trồng và duy trì độ phì nhiêu của đất. Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình ủ compost từ nguồn chất thải hữu cơ tại chợ đầu mối.

1.1. Vấn Đề Ô Nhiễm Từ Chất Thải Hữu Cơ Chợ Đầu Mối

Các chợ đầu mối nông sản, điển hình như chợ Thủ Đức, thải ra lượng lớn chất thải hữu cơ mỗi ngày. Lượng rác thải này nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ra các vấn đề nghiêm trọng về môi trường, bao gồm ô nhiễm đất, nước và không khí. Việc lưu trữ và tập kết chất thải hữu cơ tạo điều kiện cho sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh, phát sinh mùi hôi thối khó chịu ảnh hưởng đến đời sống của người dân xung quanh. Cần có các giải pháp hiệu quả để giảm thiểu tác động tiêu cực này, trong đó ủ compost được xem là một lựa chọn tiềm năng.

1.2. Ủ Compost Giải Pháp Tái Chế Chất Thải Hữu Cơ Hiệu Quả

Ủ compost là quá trình phân hủy sinh học các chất thải hữu cơ thành một sản phẩm giàu dinh dưỡng, có thể sử dụng làm phân hữu cơ hoặc chất cải tạo đất. Quá trình này giúp giảm thiểu lượng chất thải cần chôn lấp, đồng thời tạo ra một nguồn tài nguyên có giá trị cho nông nghiệp. Quy trình ủ compost cũng giúp tiêu diệt các vi sinh vật gây bệnh, giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường. Việc áp dụng phương pháp ủ compost tại các chợ đầu mối không chỉ giúp giải quyết vấn đề quản lý chất thải hữu cơ mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

II. Thách Thức và Yêu Cầu Tối Ưu Quy Trình Ủ Compost

Mặc dù ủ compost là giải pháp tiềm năng, việc áp dụng cần vượt qua thách thức. Tính chất hỗn tạp, số lượng lớn và liên tục phát sinh chất thải hữu cơ, tiềm ẩn nhiều tác nhân gây bệnh (E.coli, Salmonella). Cần giải pháp hiệu quả về kỹ thuật, chi phí và tính bền vững, khả thi để nhân rộng. Ủ compost hiếu khí giản lược được xem là phù hợp, ứng dụng công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư thấp, vận hành thuận tiện, giảm công đảo trộn. Mô hình in-vessel hiệu quả hơn so với truyền thống. Cần nghiên cứu bài bản để rút ngắn thời gian ủ, đảm bảo chất lượng. Nghiên cứu này tập trung vào tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và điều kiện thông khí.

2.1. Tính Chất Đa Dạng Của Chất Thải Hữu Cơ và Rủi Ro Tiềm Ẩn

Nguồn chất thải hữu cơ từ chợ đầu mối rất đa dạng về thành phần, bao gồm rau củ quả hư hỏng, phế phẩm nông nghiệp và các loại chất thải khác. Sự đa dạng này gây khó khăn trong việc kiểm soát quá trình ủ compost, bởi vì mỗi loại nguyên liệu có đặc tính riêng và yêu cầu điều kiện ủ khác nhau. Bên cạnh đó, nguy cơ ô nhiễm từ các tác nhân gây bệnh như E.coli và Salmonella cũng là một vấn đề đáng quan tâm, đòi hỏi phải có biện pháp xử lý hiệu quả trong quy trình ủ compost.

2.2. Yêu Cầu Về Hiệu Quả Chi Phí và Tính Bền Vững Của Quy Trình

Một quy trình ủ compost hiệu quả cần đáp ứng nhiều yêu cầu khác nhau. Đầu tiên, nó phải có khả năng xử lý một lượng lớn chất thải hữu cơ trong thời gian ngắn. Thứ hai, chi phí đầu tư và vận hành phải hợp lý, phù hợp với điều kiện thực tế của các chợ đầu mối. Thứ ba, quy trình phải đảm bảo tính bền vững, tức là không gây ra các tác động tiêu cực đến môi trường. Cuối cùng, tính khả thi và khả năng nhân rộng mô hình cũng là những yếu tố quan trọng cần xem xét.

III. Phương Pháp Ủ Compost In Vessel Ưu Điểm Tiềm Năng

Mô hình ủ compost in-vessel được đánh giá cao nhờ nhiều ưu điểm so với phương pháp truyền thống. Nó hiệu quả hơn trong việc xử lý chất thải chăn nuôi và phụ phẩm nông nghiệp (Tran Duy Toàn và ctv, 2022). Mẫu phân compost sau ủ đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng. Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và điều kiện thông khí được kiểm soát chặt chẽ hơn. Mô hình này giúp giảm thiểu mùi hôi, rút ngắn thời gian ủ và nâng cao chất lượng phân compost. Nghiên cứu tập trung vào việc tối ưu hóa các yếu tố này để đạt hiệu quả cao nhất.

3.1. Kiểm Soát Tỷ Lệ Phối Trộn Nguyên Liệu Để Tối Ưu C N

Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả ủ. Tỷ lệ C/N (Carbon/Nitrogen) lý tưởng giúp vi sinh vật phát triển và phân hủy chất thải một cách tối ưu. Việc kiểm soát tỷ lệ này đảm bảo quá trình ủ diễn ra nhanh chóng và hiệu quả, tạo ra phân compost có chất lượng tốt. Các nguyên liệu ủ compost khác nhau có tỷ lệ C/N khác nhau, ví dụ như lá cây, rơm rạ, bã mía, phế phẩm nông nghiệp, phân gia súc.

3.2. Điều Chỉnh Điều Kiện Thông Khí Lưu Lượng Thời Gian Cấp Khí

Điều kiện thông khí đóng vai trò then chốt trong quá trình ủ compost. Thông khí đầy đủ cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động, giúp đẩy nhanh quá trình phân hủy chất thải. Lưu lượng và thời gian cấp khí cần được điều chỉnh phù hợp để đảm bảo hiệu quả ủ cao nhất, tránh tình trạng yếm khí gây mùi hôi và giảm chất lượng phân compost.

IV. Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Tỷ Lệ Phối Trộn và Điều Kiện Thông Khí

Đề tài nghiên cứu “Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và điều kiện thông khí đến hiệu quả ủ compost từ nguồn chất thải hữu cơ phân loại tại chợ đầu mối nông sản Thủ Đức” được thực hiện. Mục tiêu: (1) Xác định tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và điều kiện thông khí phù hợp với công nghệ ủ compost nhanh in-vessel; (2) Đánh giá ảnh hưởng của compost đến sinh trưởng và năng suất cải bẹ xanh. Nghiên cứu gồm hai thí nghiệm ủ phân compost và một thí nghiệm trồng rau trong chậu. Kết quả sẽ cung cấp cơ sở khoa học để tối ưu hóa quy trình ủ compost.

4.1. Thí Nghiệm 1 Tỷ Lệ Phối Trộn Chất Thải Bã Mía và Than Sinh Học

Thí nghiệm 1 tập trung vào việc xác định tỷ lệ phối trộn nguyên liệu tối ưu cho quá trình ủ compost. Các nguyên liệu được sử dụng bao gồm chất thải hữu cơ, bã mía (BM) và than sinh học từ lõi bắp (TSH) được phối trộn theo các tỷ lệ khác nhau. Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với các nghiệm thức khác nhau. Các chỉ tiêu lý hóa sinh học được theo dõi để đánh giá hiệu quả ủ.

4.2. Thí Nghiệm 2 Ảnh Hưởng Điều Kiện Thông Khí Lưu Lượng Liên Tục

Thí nghiệm 2 tập trung vào việc nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện thông khí đến hiệu quả ủ. Công thức phối trộn nguyên liệu được giữ cố định (70% chất thải hữu cơ + 10% BM + 20% TSH), trong khi điều kiện thông khí được điều chỉnh với các chế độ khác nhau (lưu lượng thấp-liên tục, thấp-ngắt quãng, cao-liên tục, cao-ngắt quãng). Các chỉ tiêu lý hóa sinh học được theo dõi trong suốt quá trình ủ.

V. Ứng Dụng Compost Cải Thiện Sinh Trưởng Cây Cải Bẹ Xanh

Kết quả thí nghiệm 1 và 2 được sử dụng để chọn sản phẩm compost đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng. Thí nghiệm trồng rau cải bẹ xanh được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của compost đến sinh trưởng và năng suất. Thí nghiệm đơn yếu tố được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên với các nghiệm thức bón compost đơn lẻ hoặc kết hợp với phân hóa học. Nghiên cứu này đánh giá khả năng thay thế một phần phân bón hóa học bằng phân hữu cơ compost.

5.1. Đánh Giá Chất Lượng Compost Theo Tiêu Chuẩn QCVN 01 189

Các sản phẩm compost tạo ra từ thí nghiệm 1 và 2 được đánh giá chất lượng theo QCVN 01-189-2019/BNNPTNT. Các chỉ tiêu đánh giá bao gồm pH, hàm lượng chất hữu cơ, tỷ lệ C/N và các yếu tố hạn chế khác. Chỉ những sản phẩm compost đáp ứng các tiêu chuẩn này mới được sử dụng trong thí nghiệm trồng rau.

5.2. Theo Dõi Sinh Trưởng và Năng Suất Cải Bẹ Xanh Bón Compost

Trong thí nghiệm trồng rau, các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của cây cải bẹ xanh được theo dõi và đánh giá. Các chỉ tiêu này bao gồm chiều cao cây, số lá, trọng lượng tươi, trọng lượng khô thân lá, rễ và năng suất lý thuyết. So sánh với đối chứng không bón và nghiệm thức bón phân hóa học, kết quả sẽ cho thấy tác động của phân compost đến sự phát triển của cây.

VI. Kết Luận Kiến Nghị Tối Ưu Ủ Compost Chất Thải Hữu Cơ

Nghiên cứu xác định tỷ lệ phối trộn nguyên liệu 70% chất thải hữu cơ + 10% BM + 20% TSH cho sản phẩm phân ủ đáp ứng ba trong số bốn tiêu chí chất lượng. Điều kiện cấp khí với lưu lượng cao và ngắt quãng làm giảm độ ẩm. Bón 50% compost + 50% phân hóa học cải thiện sinh trưởng và năng suất, tương đương với bón 100% phân hóa học. Cần nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của vi sinh vật và pH đến quá trình ủ compost để tối ưu hóa quy trình và tạo ra sản phẩm chất lượng cao, góp phần vào quản lý chất thải hữu cơ bền vững.

6.1. Tỷ Lệ Phối Trộn Nguyên Liệu Tối Ưu Cho Hiệu Quả Ủ Cao

Nghiên cứu đã xác định được tỷ lệ phối trộn tối ưu giữa chất thải hữu cơ, bã mía và than sinh học. Tỷ lệ này giúp đảm bảo quá trình ủ compost diễn ra nhanh chóng và hiệu quả, tạo ra sản phẩm phân compost có chất lượng tốt, đáp ứng các tiêu chuẩn theo quy định. Cần có thêm các nghiên cứu sâu hơn để đánh giá tác động của tỷ lệ phối trộn này đến các loại chất thải hữu cơ khác nhau.

6.2. Ứng Dụng Compost Tiềm Năng Thay Thế Phân Bón Hóa Học

Kết quả nghiên cứu cho thấy phân compost có tiềm năng thay thế một phần phân bón hóa học trong sản xuất nông nghiệp. Việc sử dụng phân compost không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn cải thiện độ phì nhiêu của đất và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Cần có thêm các nghiên cứu về các loại cây trồng khác để đánh giá đầy đủ tiềm năng của phân compost.

Tổng quan nghiên cứu

Theo báo cáo của Sở Tài nguyên và Môi trường Tp. Hồ Chí Minh, tổng khối lượng chất thải rắn (CTR) phát sinh trên địa bàn thành phố đạt khoảng 9.500 tấn/ngày, trong đó tỷ lệ chôn lấp chiếm đến 69%, chỉ có khoảng 31% được tái sử dụng hoặc ủ làm phân compost. Tại các chợ đầu mối nông sản lớn như Thủ Đức, lượng CTR thải ra hàng ngày lên đến 80 tấn, chủ yếu là chất thải hữu cơ (CTHC) chiếm tỷ lệ 99,4% - 99,7%. Việc xử lý hiệu quả nguồn chất thải này là vấn đề cấp thiết nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tận dụng nguồn nguyên liệu tái chế.

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và điều kiện thông khí đến hiệu quả ủ compost từ nguồn CTHC phân loại tại chợ đầu mối nông sản Thủ Đức. Mục tiêu chính gồm: (i) xác định tỷ lệ phối trộn nguyên liệu và điều kiện thông khí phù hợp với công nghệ ủ compost nhanh in-vessel; (ii) đánh giá ảnh hưởng của compost đến sinh trưởng và năng suất cây cải bẹ xanh (Brassica juncea L.). Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 12/2023 đến tháng 7/2024 tại Trại thực nghiệm Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh.

Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả xử lý chất thải hữu cơ tại các chợ đầu mối, đồng thời phát triển phân bón hữu cơ chất lượng cao, hỗ trợ phát triển nông nghiệp bền vững và giảm phụ thuộc vào phân bón hóa học. Các chỉ tiêu chất lượng compost được đánh giá theo quy chuẩn QCVN 01-189:2019/BNNPTNT, đảm bảo an toàn và hiệu quả sử dụng trong canh tác.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết ủ compost hiếu khí: Quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra dưới điều kiện có oxy, tạo nhiệt độ cao (50-70°C) giúp tiêu diệt mầm bệnh và tăng tốc phân hủy (Ahn và cộng sự, 2008).
• Mô hình phối trộn nguyên liệu: Tối ưu tỷ lệ C/N (20-30) và độ ẩm (50-70%) để đảm bảo điều kiện sinh học thuận lợi cho vi sinh vật phân hủy (Bùi Cách Tuyến và cộng sự, 2013).
• Khái niệm phân bón hữu cơ: Phân bón được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ, có tác dụng cải tạo đất, tăng độ phì nhiêu và giảm sử dụng phân hóa học (Bộ NN&PTNT, 2020).
• Mô hình ủ compost in-vessel: Hệ thống ủ kín, kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và thông khí, rút ngắn thời gian ủ và nâng cao chất lượng sản phẩm (Henrik Bjarne Moller, 2017).

Các khái niệm chính bao gồm: tỷ lệ phối trộn nguyên liệu, điều kiện thông khí, nhiệt độ ủ, độ ẩm, tỷ lệ C/N, pH, EC, và các chỉ tiêu chất lượng phân compost theo tiêu chuẩn Việt Nam.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu gồm ba thí nghiệm chính được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên với ba lần lặp lại:

• Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn nguyên liệu (CTHC, bã mía - BM, than sinh học từ lõi bắp - TSH) đến hiệu quả ủ compost. Năm nghiệm thức phối trộn theo thể tích: 100% CTHC; 70% CTHC + 30% BM; 70% CTHC + 20% BM + 10% TSH; 70% CTHC + 10% BM + 20% TSH; 70% CTHC + 30% TSH. Thời gian ủ 30 ngày trong thùng ủ in-vessel dung tích 94 dm³, cấp khí ngắt quãng lưu lượng 0,64 m³/phút.

• Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của chế độ cấp khí đến hiệu quả ủ compost với công thức phối trộn tối ưu từ thí nghiệm 1 (70% CTHC + 10% BM + 20% TSH). Bốn điều kiện thông khí gồm: lưu lượng thấp-liên tục, thấp-ngắt quãng, cao-liên tục, cao-ngắt quãng, cùng nghiệm thức thông khí tự nhiên làm đối chứng.

• Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của loại và lượng bón compost đến sinh trưởng và năng suất cải bẹ xanh trồng trong chậu. Bảy nghiệm thức bón phân gồm: đối chứng không bón, 100% phân hóa học (NPK 16-16-8), 100% phân hữu cơ thương mại, 100% compost A, 50% compost A + 50% phân hóa học, 100% compost B, 50% compost B + 50% phân hóa học.

Nguồn dữ liệu thu thập gồm các chỉ tiêu lý hóa (nhiệt độ, độ ẩm, pH, EC, độ mặn, tỷ lệ C/N, hàm lượng chất hữu cơ, dinh dưỡng N, P, K), vi sinh vật gây bệnh (E.coli, Salmonella), và các chỉ tiêu sinh trưởng cây trồng (chiều cao, số lá, trọng lượng tươi, năng suất). Phân tích số liệu sử dụng phần mềm R với phương pháp ANOVA và phân tích phân bậc.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu ảnh hưởng đến nhiệt độ và chất lượng compost: Nhiệt độ ủ đạt đỉnh 55-68,8°C trong 5 ngày đầu, đảm bảo tiêu diệt mầm bệnh. Nghiệm thức phối trộn 70% CTHC + 10% BM + 20% TSH (NT4) và 70% CTHC + 30% TSH (NT5) cho tỷ lệ C/N lần lượt là 10,9 và 9,9, pH ~7,5, hàm lượng chất hữu cơ 60,1% và 46,3%, đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 01-189:2019/BNNPTNT.

2. Điều kiện thông khí ảnh hưởng đến độ ẩm và nhiệt độ compost: Lưu lượng khí cao và ngắt quãng làm giảm độ ẩm cuối quá trình ủ xuống 21,3-34%, trong đó các nghiệm thức cấp khí ngắt quãng đạt độ ẩm phù hợp với tiêu chuẩn phân hữu cơ. Nhiệt độ ủ dao động 50-61,5°C, đảm bảo hiệu quả phân hủy.

3. Hiệu quả bón compost lên sinh trưởng và năng suất cải bẹ xanh: Bón kết hợp 50% compost + 50% phân hóa học đạt năng suất 1.880 kg/1000 m², tương đương với 100% phân hóa học, cải thiện chiều cao cây, số lá và trọng lượng tươi so với đối chứng không bón phân. Compost giúp giảm 50% lượng phân hóa học cần sử dụng mà không giảm năng suất.

4. Chất lượng compost an toàn và phù hợp tiêu chuẩn: Sản phẩm compost không phát hiện vi khuẩn Salmonella, mật độ E.coli dưới ngưỡng cho phép (<1,1x10³ MPN/g). Hàm lượng kim loại nặng như Cd, As, Pb, Hg đều dưới mức quy định, đảm bảo an toàn cho cây trồng và môi trường.

Thảo luận kết quả

Nhiệt độ cao trong giai đoạn đầu ủ compost là yếu tố quan trọng giúp tiêu diệt mầm bệnh và hạt cỏ dại, phù hợp với các nghiên cứu trước đây (Rynk và cộng sự, 1992). Tỷ lệ phối trộn nguyên liệu tối ưu giúp cân bằng C/N và độ ẩm, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hiếu khí hoạt động hiệu quả, rút ngắn thời gian ủ và nâng cao chất lượng phân compost.

Điều kiện thông khí được kiểm soát tốt giúp duy trì độ ẩm và oxy cần thiết, tránh hiện tượng yếm khí gây mùi hôi và giảm hiệu quả phân hủy. Việc cấp khí ngắt quãng với lưu lượng cao được chứng minh là phù hợp nhất trong nghiên cứu này.

Kết quả thí nghiệm trồng cây cho thấy compost có khả năng thay thế một phần phân hóa học mà vẫn duy trì năng suất, góp phần giảm chi phí và ô nhiễm môi trường do phân bón hóa học. Điều này phù hợp với xu hướng phát triển nông nghiệp bền vững và khuyến cáo của Bộ NN&PTNT.

Các chỉ tiêu an toàn sinh học và hóa học của compost đáp ứng quy chuẩn Việt Nam, đảm bảo sản phẩm có thể ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ nhiệt độ, độ ẩm, pH, EC và năng suất cây trồng để minh họa rõ ràng sự khác biệt giữa các nghiệm thức.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng tỷ lệ phối trộn 70% CTHC + 10% BM + 20% TSH trong quy trình ủ compost tại các chợ đầu mối để đảm bảo chất lượng phân bón hữu cơ đạt tiêu chuẩn, giảm thời gian ủ và tăng hiệu quả xử lý chất thải. Thời gian triển khai: 6-12 tháng, chủ thể: các đơn vị quản lý chợ và doanh nghiệp xử lý chất thải.

2. Kiểm soát điều kiện thông khí bằng phương pháp cấp khí ngắt quãng với lưu lượng cao để duy trì độ ẩm và nhiệt độ tối ưu trong quá trình ủ compost, nâng cao hiệu quả phân hủy và chất lượng sản phẩm. Thời gian áp dụng: ngay trong các hệ thống ủ hiện có, chủ thể: nhà quản lý kỹ thuật và vận hành.

3. Khuyến khích sử dụng compost phối hợp với phân hóa học theo tỷ lệ 50% - 50% trong canh tác rau cải bẹ xanh và các loại cây trồng khác nhằm giảm lượng phân hóa học, tăng năng suất và cải tạo đất. Thời gian khuyến cáo: vụ mùa tiếp theo, chủ thể: nông dân, doanh nghiệp sản xuất nông nghiệp.

4. Xây dựng mô hình thí điểm xử lý chất thải hữu cơ tại các chợ đầu mối lớn dựa trên công nghệ ủ compost in-vessel, đồng thời đào tạo nhân lực vận hành và giám sát chất lượng sản phẩm. Thời gian thực hiện: 12-18 tháng, chủ thể: chính quyền địa phương, các trường đại học và doanh nghiệp môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý môi trường đô thị và chợ đầu mối: Nghiên cứu cung cấp giải pháp kỹ thuật xử lý chất thải hữu cơ hiệu quả, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao giá trị tái chế chất thải.

2. Doanh nghiệp xử lý chất thải và sản xuất phân bón hữu cơ: Tham khảo công thức phối trộn nguyên liệu và điều kiện vận hành ủ compost in-vessel để nâng cao chất lượng sản phẩm và tối ưu chi phí.

3. Nông dân và nhà sản xuất nông nghiệp: Áp dụng phân compost phối hợp với phân hóa học để cải thiện năng suất cây trồng, giảm chi phí đầu vào và bảo vệ môi trường đất đai.

4. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học cây trồng, môi trường: Tài liệu tham khảo về phương pháp nghiên cứu, phân tích số liệu và ứng dụng công nghệ ủ compost nhanh trong xử lý chất thải hữu cơ.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao cần phối trộn nguyên liệu trong ủ compost?
   Phối trộn giúp cân bằng tỷ lệ C/N và độ ẩm, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phân hủy hoạt động hiệu quả, rút ngắn thời gian ủ và nâng cao chất lượng phân compost.

2. Điều kiện thông khí ảnh hưởng thế nào đến quá trình ủ compost?
   Thông khí cung cấp oxy cho vi sinh vật hiếu khí, giúp phân hủy chất hữu cơ nhanh và tránh hiện tượng yếm khí gây mùi hôi. Cấp khí ngắt quãng với lưu lượng cao được chứng minh là hiệu quả nhất trong nghiên cứu.

3. Compost có thể thay thế bao nhiêu phần trăm phân hóa học?
   Nghiên cứu cho thấy bón kết hợp 50% compost và 50% phân hóa học đạt năng suất tương đương 100% phân hóa học, giúp giảm lượng phân hóa học cần sử dụng mà không ảnh hưởng đến năng suất.

4. Sản phẩm compost có an toàn cho cây trồng và môi trường không?
   Compost đạt các chỉ tiêu an toàn theo QCVN 01-189:2019/BNNPTNT, không phát hiện vi khuẩn Salmonella, mật độ E.coli dưới ngưỡng cho phép, hàm lượng kim loại nặng thấp, đảm bảo an toàn khi sử dụng.

5. Thời gian ủ compost bằng công nghệ in-vessel là bao lâu?
   Thời gian ủ trong nghiên cứu là 30 ngày, rút ngắn đáng kể so với phương pháp truyền thống, nhờ kiểm soát tốt nhiệt độ, độ ẩm và thông khí trong hệ thống ủ kín.

Kết luận

• Xác định tỷ lệ phối trộn nguyên liệu 70% CTHC + 10% BM + 20% TSH cho sản phẩm compost đạt chất lượng cao với pH ~7,5, hàm lượng chất hữu cơ 60,1%, tỷ lệ C/N 10,9.
• Điều kiện cấp khí lưu lượng cao và ngắt quãng giúp duy trì độ ẩm và nhiệt độ tối ưu, nâng cao hiệu quả ủ compost.
• Compost phối hợp 50% với phân hóa học cải thiện sinh trưởng và năng suất cải bẹ xanh tương đương 100% phân hóa học, giảm lượng phân hóa học cần dùng.
• Sản phẩm compost an toàn, không chứa mầm bệnh và kim loại nặng vượt ngưỡng, phù hợp tiêu chuẩn Việt Nam.
• Đề xuất áp dụng công nghệ ủ compost in-vessel tại các chợ đầu mối để xử lý chất thải hữu cơ hiệu quả, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các đơn vị quản lý chợ và doanh nghiệp môi trường triển khai mô hình ủ compost theo tỷ lệ phối trộn và điều kiện thông khí đã nghiên cứu, đồng thời mở rộng ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp. Để biết thêm chi tiết và hỗ trợ kỹ thuật, liên hệ với Trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh.