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.
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. 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. Thành phần trong bùn thải thủy sản là protein, các hợp chất lân, humic, axit fulvic, aldehyde, cacbonhydrate, và phenol (Mook et al. 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.
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. Ở Việt Nam, việc chôn lấp chiếm khoảng 50- 75%, 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.