Nghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hóa đảm bảo an toàn môi trường

• Tác giả: Nguyễn Thế Khoa
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Như Kiểu
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Quy Trình Xử Lý Bã Thải Cây Gai Xanh Của Nhà Máy Sản Xuất Sợi Dệt Thanh Hoá Đảm Bảo An Toàn Môi Trường
• Loại tài liệu: Luận Án Tiến Sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan về cây Gai xanh
• 1.2. Đặc điểm thực vật học của cây Gai xanh
• 1.3. Đặc điểm của sợi Gai xanh
• 1.4. Yêu cầu điều kiện ngoại cảnh của cây Gai xanh
• 1.5. Giá trị kinh tế của cây Gai xanh
• 1.6. Tình hình sản xuất, chế biến và xử lý bã thải cây Gai xanh trên thế giới
• 1.7. Tình hình sản xuất, chế biến và xử lý bã thải cây Gai xanh ở Việt Nam
• 1.8. Sử dụng VSV trong xử lý các hợp chất giàu xenlulo
• 1.9. VSV phân giải xenlulo
• 1.10. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân giải xenlulo của VSV
• 1.11. Một số nghiên cứu về khả năng ứng dụng các nhóm VSV trong cung cấp dinh dưỡng cây trồng
• 1.12. VSV cố định nitơ
• 1.13. VSV phốt phát vô cơ khó tan hay VSV hòa tan phốt phát (Phosphate Solubilizing Microorganisms - PSM)
• 1.14. VSV kích thích sinh trưởng
• 1.15. Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân bón hữu cơ, hữu cơ vi sinh từ phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam
• 1.16. Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân bón hữu cơ, hữu cơ vi sinh từ phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới
• 1.17. Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân bón hữu cơ, hữu cơ vi sinh từ phụ phẩm nông nghiệp tại Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng, phạm vi, địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu
• 2.3. Địa điểm nghiên cứu
• 2.4. Thời gian nghiên cứu: tháng 08/2018 đến tháng 8/2021
• 2.5. Nội dung nghiên cứu
• 2.6. Điều tra tình hình sản xuất và chế biến sợi Gai xanh
• 2.7. Hiện trạng môi trường và tình hình xử lý bã thải cây Gai xanh sau thu hoạch
• 2.8. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có ích để xử lý nguyên liệu và bổ sung tạo phân bón hữu cơ vi sinh
• 2.9. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV phân giải xenlulo, cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, kích thích sinh trưởng thực vật trên thiết bị lên men 3 lít
• 2.10. Sản xuất các chế phẩm VSV phục vụ cho thử nghiệm
• 2.11. Xây dựng quy trình xử lý bã thải Gai xanh thành phân bón hữu cơ vi sinh
• 2.12. Đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ vi sinh đến cây Gai xanh tại Thanh Hóa
• 2.13. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
• 2.14. Vật liệu và thiết bị nghiên cứu
• 2.15. Phương pháp nghiên cứu
• 2.16. Phương pháp xây dựng quy trình xử lý bã thải Gai xanh thành phân bón hữu cơ vi sinh
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Điều tra tình hình sản xuất và chế biến sợi Gai xanh trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa
• 3.2. Hiện trạng sản xuất, chế biến cây Gai xanh
• 3.3. Diện tích vùng trồng Gai xanh thâm canh
• 3.4. Hiện trạng môi trường và tình hình xử lý bã thải cây Gai xanh sau thu hoạch
• 3.5. Tính toán khối lượng bã thải cây Gai xanh
• 3.6. Đặc điểm của bãi thải từ cây gai xanh
• 3.7. Tình hình xử lý bã thải cây Gai xanh sau thu hoạch
• 3.8. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có ích để xử lý nguyên liệu và bổ sung tạo phân bón hữu cơ vi sinh
• 3.9. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV phân giải xenlulo cao từ các mẫu đất thu thập tại Thanh Hóa
• 3.10. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có hoạt tính cố định nitơ tự do từ các mẫu đất trồng Gai xanh tại tỉnh Thanh Hóa
• 3.11. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có khả năng phân giải các hợp chất phốt phát vô cơ khó tan từ các mẫu đất trồng Gai xanh tại tỉnh Thanh Hóa
• 3.12. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật từ các mẫu đất trồng Gai xanh tại tỉnh Thanh Hóa
• 3.13. Đánh giá an toàn sinh học và xác định tên loài các chủng VSV tuyển chọn
• 3.14. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV phân giải xenlulo, cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, kích thích sinh trưởng thực vật trên thiết bị lên men 3 lít
• 3.15. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV phân giải xenlulo
• 3.16. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV cố định nitơ
• 3.17. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV phân giải phốt phát khó tan
• 3.18. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV kích thích sinh trưởng thực vật
• 3.19. Sản xuất các chế phẩm VSV phục vụ cho thử nghiệm
• 3.20. Sản xuất chế phẩm vi sinh phân hủy bã thải sau chế biến cây Gai xanh thành nguồn hữu cơ
• 3.21. Sản xuất chế phẩm vi sinh chứa VSV có ích (cố định nitơ, phốt phát vô cơ khó tan, sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật) để bổ sung vào phân hữu cơ tạo phân bón hữu cơ vi sinh
• 3.22. Xây dựng quy trình xử lý bã thải Gai xanh thành phân bón hữu cơ vi sinh
• 3.23. Nghiên cứu về liều lượng chế phẩm vi sinh và số lần đảo đến thời gian xử lý bã thải Gai xanh và chất lượng phân hữu cơ tạo thành
• 3.24. Nghiên cứu bổ sung phụ gia để nâng cao hiệu quả quá trình ủ nguyên liệu
• 3.25. Nghiên cứu bổ sung VSV hữu ích vào phân hữu cơ tạo phân bón hữu cơ vi sinh
• 3.26. Đánh giá chất lượng sản phẩm phân hữu cơ vi sinh tạo thành sau quá trình thử nghiệm trên đống ủ lớn (2 tấn/đống)
• 3.27. Đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ vi sinh đến cây Gai xanh tại Thanh Hóa
• 3.28. Ảnh hưởng của bón phân bón hữu cơ vi sinh đến chiều cao cây của giống Gai xanh
• 3.29. Ảnh hưởng của bón phân bón hữu cơ vi sinh đến đường kính thân của giống Gai xanh
• 3.30. Ảnh hưởng của bón phân bón hữu cơ vi sinh đến năng suất thân tươi và năng suất bẹ khô của cây Gai xanh giống
• 3.31. Hiệu quả kinh tế - xã hội, môi trường của việc sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh làm từ bã thải cây Gai xanh
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Xử Lý Bã Thải Cây Gai Xanh 55 ký tự

Nhu cầu về sản phẩm may mặc và nguyên liệu dệt may ở Việt Nam ngày càng tăng. Phát triển các loại cây nguyên liệu như cây gai xanh, thay thế cho cây bông, là rất cần thiết để giảm nhập khẩu xơ và tạo ra các sản phẩm có giá trị gia tăng cao. Hiện nay, các nhà máy dệt sợi trong nước cần hàng chục ngàn tấn nguyên liệu mỗi năm, nhưng sản xuất sợi gai xanh còn nhỏ lẻ và phải nhập khẩu gần như toàn bộ. Việc nhân rộng mô hình trồng gai xanh sẽ tiết kiệm ngoại tệ và tạo việc làm, tăng thu nhập cho nông dân. Năm 2016, Công ty An Phước đầu tư nhà máy sản xuất sợi dệt và phát triển vùng nguyên liệu cây gai xanh tại Thanh Hóa. Đến năm 2021, diện tích trồng gai xanh đạt 460 ha, được công ty bao tiêu toàn bộ. Quá trình sản xuất tạo ra lượng lớn bã thải, nhưng lại chứa nhiều chất hữu cơ và khoáng chất. Theo đánh giá, 1ha cây gai xanh cần khoảng 1,9 tấn phân bón hóa học mỗi năm. Vì vậy, việc sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh từ bã thải giúp cung cấp chất hữu cơ cho đất, tăng cường vi sinh vật, giữ nước và phân bón, làm đất tơi xốp hơn, tăng khả năng chống chịu sâu bệnh và năng suất cây trồng.

1.1. Mục Tiêu Nghiên Cứu Xử Lý Bã Thải Hiệu Quả

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xử lý bã thải từ trồng cây gai xanh thành phân bón hữu cơ vi sinh, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và phù hợp với kinh tế tuần hoàn. Cụ thể, nghiên cứu sẽ phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật phân giải xenlulo cao và các chủng vi sinh vật có ích. Sản xuất được chế phẩm vi sinh phân hủy bã thải sau chế biến cây gai xanh thành nguồn hữu cơ sản xuất phân bón. Xây dựng được quy trình sản xuất phân bón hữu cơ VSV từ nguồn hữu cơ trên và các chủng vi sinh tuyển chọn. Cuối cùng, đánh giá hiệu quả của phân bón hữu cơ VSV nghiên cứu đối với cây gai xanh.

1.2. Ý Nghĩa Khoa Học và Thực Tiễn Của Nghiên Cứu

Nghiên cứu đóng góp về phương pháp luận và cơ sở khoa học cho việc phân lập và tuyển chọn bộ chủng VSV phù hợp với quá trình chuyển hóa ligno - xenlulo, áp dụng trong xử lý bã thải cây gai xanh làm phân bón hữu cơ vi sinh. Về mặt thực tiễn, nghiên cứu tận dụng hiệu quả chất thải nông nghiệp, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao năng suất cây trồng và phù hợp với xu hướng phát triển kinh tế tuần hoàn. Bã thải nông nghiệp được tái sử dụng, tạo thành sản phẩm có ích cho nông nghiệp.

II. Thách Thức Xử Lý Bã Thải Từ Nhà Máy Sợi Dệt 59 ký tự

Quá trình sản xuất sợi dệt từ cây gai xanh tạo ra một lượng lớn bã thải. Đây là một thách thức lớn đối với các nhà máy sản xuất sợi dệt, đặc biệt là nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hóa. Lượng bã thải lớn này nếu không được xử lý đúng cách có thể gây ra ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống của cộng đồng xung quanh. Vấn đề quản lý chất thải trở nên cấp thiết. Đồng thời, việc tìm kiếm các giải pháp xử lý bã thải hiệu quả, thân thiện với môi trường và có tính kinh tế cao là một yêu cầu bức thiết. Các biện pháp xử lý chất thải dệt may cần được nghiên cứu và áp dụng một cách triệt để.

2.1. Khối Lượng Lớn Bã Thải Cây Gai Xanh Cần Xử Lý

Diện tích trồng gai xanh ngày càng mở rộng, dẫn đến lượng bã thải cây gai xanh ngày càng tăng. Theo số liệu từ Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Thanh Hóa, diện tích trồng gai xanh đã đạt 460 ha vào năm 2021 và tiếp tục tăng trong tương lai. Điều này đồng nghĩa với việc khối lượng bã thải cần xử lý sẽ ngày càng lớn, đòi hỏi các giải pháp xử lý quy mô lớn và hiệu quả.

2.2. Nguy Cơ Ô Nhiễm Môi Trường Từ Bã Thải

Bã thải cây gai xanh nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ra nguy cơ ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Bã thải chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy, tạo ra mùi hôi thối và các khí độc hại như metan, amoniac. Ngoài ra, bã thải còn có thể gây ô nhiễm nguồn nước và đất nếu bị thải trực tiếp ra môi trường. Cần tuân thủ pháp luật môi trường để đảm bảo an toàn.

III. Cách Xử Lý Bã Thải Bằng Vi Sinh Vật Phân Giải 55 ký tự

Một trong những phương pháp xử lý bã thải cây gai xanh hiệu quả và thân thiện với môi trường là sử dụng vi sinh vật phân giải. Phương pháp này dựa trên khả năng của các chủng vi sinh vật đặc biệt trong việc phân hủy các chất hữu cơ có trong bã thải, chuyển hóa chúng thành các chất đơn giản hơn và an toàn hơn cho môi trường. Việc sử dụng vi sinh vật giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo ra các sản phẩm có giá trị như phân bón hữu cơ. Các biện pháp xử lý sinh học đang được khuyến khích.

3.1. Phân Lập Và Tuyển Chọn Chủng Vi Sinh Vật Hiệu Quả

Để áp dụng phương pháp xử lý bằng vi sinh vật, cần phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải mạnh mẽ các chất hữu cơ trong bã thải cây gai xanh. Các chủng vi sinh vật này thường được tìm thấy trong đất, phân ủ hoặc các môi trường giàu chất hữu cơ. Sau khi phân lập, các chủng vi sinh vật sẽ được đánh giá khả năng phân giải và lựa chọn ra những chủng có hiệu quả cao nhất. Cần đảm bảo an toàn môi trường khi thực hiện phân lập.

3.2. Nhân Sinh Khối Vi Sinh Vật Trong Môi Trường Thích Hợp

Sau khi lựa chọn được các chủng vi sinh vật hiệu quả, cần tiến hành nhân sinh khối chúng trong môi trường thích hợp để tạo ra một lượng lớn vi sinh vật sẵn sàng cho quá trình xử lý bã thải. Quá trình nhân sinh khối thường được thực hiện trong các thiết bị lên men, nơi các điều kiện về nhiệt độ, độ ẩm, pH và dinh dưỡng được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo vi sinh vật phát triển tối ưu.

IV. Sản Xuất Phân Bón Hữu Cơ Từ Bã Thải Cây Gai Xanh 58 ký tự

Quá trình xử lý bã thải cây gai xanh bằng vi sinh vật không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra một sản phẩm có giá trị là phân bón hữu cơ. Phân bón hữu cơ từ bã thải cây gai xanh có chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, giúp cải tạo đất và tăng năng suất cây trồng. Việc sử dụng phân bón hữu cơ là một giải pháp bền vững cho nông nghiệp. Tái chế bã thải cây gai xanh là một hướng đi tiềm năng.

4.1. Quy Trình Sản Xuất Phân Bón Hữu Cơ Vi Sinh

Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh từ bã thải cây gai xanh bao gồm các bước sau: thu gom bã thải, trộn với các phụ gia (nếu cần), ủ với chế phẩm vi sinh vật, đảo trộn định kỳ, kiểm tra chất lượng và đóng gói. Quy trình cần được thực hiện theo các tiêu chuẩn môi trường để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

4.2. Đánh Giá Chất Lượng Phân Bón Hữu Cơ Vi Sinh

Chất lượng phân bón hữu cơ vi sinh cần được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu như hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng dinh dưỡng (N, P, K), mật độ vi sinh vật có ích và các chỉ tiêu về an toàn (kim loại nặng, vi sinh vật gây bệnh). Phân bón cần đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường và chất lượng theo quy định của nhà nước.

V. Ứng Dụng Phân Bón Từ Bã Gai Xanh Cho Cây Trồng 53 ký tự

Phân bón hữu cơ vi sinh từ bã thải cây gai xanh có thể được sử dụng để bón cho nhiều loại cây trồng khác nhau, trong đó có cả cây gai xanh. Việc sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và dinh dưỡng của đất, kích thích sự phát triển của rễ cây và tăng khả năng chống chịu sâu bệnh. Điều này giúp cây gai xanh phát triển tốt hơn và cho năng suất cao hơn.

5.1. Hiệu Quả Của Phân Bón Lên Sinh Trưởng Cây Gai Xanh

Nghiên cứu cho thấy, việc bón phân bón hữu cơ vi sinh từ bã thải cây gai xanh giúp tăng chiều cao cây, đường kính thân, năng suất thân tươi và năng suất bẹ khô của cây gai xanh. Phân bón hữu cơ vi sinh cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây, giúp cây khỏe mạnh và cho năng suất cao. cần đo lường ảnh hưởng môi trường một cách cụ thể.

5.2. Lợi Ích Kinh Tế và Môi Trường Khi Sử Dụng Phân Bón

Việc sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh từ bã thải cây gai xanh không chỉ mang lại lợi ích về năng suất cây trồng mà còn mang lại lợi ích về kinh tế và môi trường. Việc sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh giúp giảm chi phí phân bón hóa học, giảm thiểu ô nhiễm môi trường do sử dụng phân bón hóa học và tạo ra một chu trình sản xuất khép kín, bền vững.

VI. Hướng Phát Triển Xử Lý Bã Thải Cây Gai Xanh Bền Vững 58 ký tự

Để đảm bảo xử lý bã thải cây gai xanh một cách bền vững, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các bên liên quan, bao gồm nhà máy sản xuất sợi dệt, chính quyền địa phương, các nhà khoa học và người dân. Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ xử lý bã thải tiên tiến, thân thiện với môi trường và có tính kinh tế cao. Đồng thời, cần nâng cao nhận thức của cộng đồng về tầm quan trọng của việc xử lý chất thải và bảo vệ môi trường.

6.1. Hoàn Thiện Quy Trình Xử Lý và Ứng Dụng Rộng Rãi

Cần tiếp tục hoàn thiện quy trình xử lý bã thải cây gai xanh và ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích các nhà máy sản xuất sợi dệt áp dụng các giải pháp xử lý bã thải hiệu quả. Đồng thời, cần xây dựng các mô hình xử lý bã thải tập trung để giảm chi phí và nâng cao hiệu quả xử lý.

6.2. Nghiên Cứu Công Nghệ Xử Lý Bã Thải Tiên Tiến

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ xử lý bã thải cây gai xanh tiên tiến, như công nghệ sinh học, công nghệ nhiệt phân, công nghệ khí hóa. Các công nghệ này có thể giúp chuyển hóa bã thải thành các sản phẩm có giá trị cao, như năng lượng, phân bón, vật liệu xây dựng. Cần chú trọng đến tiêu chuẩn môi trường khi áp dụng các công nghệ mới.