Nghiên cứu phương pháp ủ nước thải bioga với rơm rạ làm phân bón tại Đại học Quốc gia Hà Nội

Luận văn thạc sĩ môi trường phân tích nghiên cứu các phương pháp ủ nước thải sau bioga với rơm rạ làm phân bón nhằm giảm thiểu ô nhiễm, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Huyền
• Người hướng dẫn: PGS.TS Đồng Thị Kim Loan
• Trường học: Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
• Đề tài: Nghiên Cứu Các Phương Pháp Ủ Nước Thải Sau Bioga Với Rơm Rạ Làm Phân Bón Nhằm Giảm Thiểu Ô Nhiễm Môi Trường
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: Tình hình sử dụng phụ phẩm khí sinh học trong nƣớc và trên thế giới
• 1.1. Tình hình sử dụng phụ phẩm khí sinh học trên thế giới
• 1.2. Tình hình sử dụng phụ phẩm khí sinh học trong nước
• 1.3. Một số nghiên cứu và ứng dụng của phụ phẩm KSH tại Việt Nam
• 1.3.1. Sử dụng phụ phẩm KSH làm phân bón cho cây trồng
• 1.3.2. Sử dụng phụ phẩm KSH làm thức ăn cho cá và lợn
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về phương pháp ủ nước thải bioga với rơm rạ

Phương pháp ủ nước thải bioga với rơm rạ đang trở thành một giải pháp hiệu quả trong việc xử lý chất thải nông nghiệp và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Nước thải bioga chứa nhiều chất dinh dưỡng có lợi cho cây trồng, trong khi rơm rạ là nguồn nguyên liệu phong phú và dễ kiếm. Việc kết hợp hai nguồn này không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn tạo ra phân bón hữu cơ an toàn cho cây trồng.

1.1. Lợi ích của việc ủ nước thải bioga với rơm rạ

Việc ủ nước thải bioga với rơm rạ mang lại nhiều lợi ích cho nông nghiệp bền vững. Sản phẩm phân bón từ quá trình này giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất, tăng cường khả năng giữ nước và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

1.2. Tình hình sử dụng nước thải bioga tại Việt Nam

Tại Việt Nam, việc sử dụng nước thải bioga trong nông nghiệp đang ngày càng phổ biến. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng nước thải bioga có thể thay thế một phần phân bón hóa học, giúp tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.

II. Vấn đề ô nhiễm môi trường từ chất thải nông nghiệp

Chất thải nông nghiệp, đặc biệt là rơm rạ, thường bị đốt bỏ, gây ra ô nhiễm không khí và làm mất đi nguồn hữu cơ quý giá cho đất. Việc đốt rơm rạ không chỉ gây lãng phí mà còn phát thải nhiều khí độc hại, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường.

2.1. Tác động của việc đốt rơm rạ đến môi trường

Việc đốt rơm rạ thải ra nhiều khí độc hại như CO2, NOx, và các hợp chất dioxin, gây ô nhiễm không khí và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Hơn nữa, đất đai cũng bị suy thoái do mất đi chất hữu cơ.

2.2. Giải pháp giảm thiểu ô nhiễm từ chất thải nông nghiệp

Một trong những giải pháp hiệu quả là sử dụng nước thải bioga kết hợp với rơm rạ để tạo ra phân bón hữu cơ. Phương pháp này không chỉ giảm thiểu ô nhiễm mà còn tái sử dụng nguồn tài nguyên sẵn có.

III. Phương pháp ủ nước thải bioga với rơm rạ

Phương pháp ủ nước thải bioga với rơm rạ bao gồm nhiều bước quan trọng, từ việc chuẩn bị nguyên liệu đến quá trình ủ và bảo quản sản phẩm. Việc thực hiện đúng quy trình sẽ đảm bảo chất lượng phân bón cuối cùng.

3.1. Chuẩn bị nguyên liệu cho quá trình ủ

Nguyên liệu cần được lựa chọn kỹ lưỡng, bao gồm nước thải bioga và rơm rạ. Cần đảm bảo tỷ lệ hợp lý giữa hai thành phần này để đạt hiệu quả tối ưu trong quá trình ủ.

3.2. Quy trình ủ nước thải bioga với rơm rạ

Quy trình ủ bao gồm các bước như trộn nguyên liệu, kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ, và theo dõi quá trình phân giải. Việc duy trì điều kiện ủ lý tưởng sẽ giúp sản phẩm đạt chất lượng cao nhất.

IV. Kết quả nghiên cứu về hiệu quả của phân bón từ nước thải bioga

Nghiên cứu cho thấy phân bón từ nước thải bioga kết hợp với rơm rạ có hiệu quả cao trong việc cải thiện năng suất cây trồng. Các thử nghiệm thực địa đã chỉ ra rằng cây trồng bón loại phân này có sự phát triển vượt trội so với các loại phân bón khác.

4.1. So sánh năng suất cây trồng khi sử dụng phân bón hữu cơ

Kết quả cho thấy năng suất cây lúa tăng từ 10-30% khi sử dụng phân bón từ nước thải bioga so với phân bón hóa học truyền thống. Điều này chứng tỏ hiệu quả của phương pháp ủ này trong nông nghiệp.

4.2. Đánh giá chất lượng sản phẩm phân bón

Phân bón từ nước thải bioga có hàm lượng dinh dưỡng cao, giúp cải thiện chất lượng đất và tăng cường sức khỏe cây trồng. Các chỉ tiêu về N, P, K trong phân bón đều đạt tiêu chuẩn cao.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của phương pháp ủ nước thải bioga

Phương pháp ủ nước thải bioga với rơm rạ không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tạo ra nguồn phân bón hữu cơ chất lượng cao. Tương lai của phương pháp này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho nông nghiệp bền vững tại Việt Nam.

5.1. Tương lai của phân bón hữu cơ từ nước thải bioga

Với sự phát triển của công nghệ và nhận thức về bảo vệ môi trường, việc sử dụng phân bón hữu cơ từ nước thải bioga sẽ ngày càng trở nên phổ biến, góp phần vào sự phát triển bền vững của nông nghiệp.

5.2. Khuyến nghị cho nông dân và nhà quản lý

Cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích nông dân áp dụng phương pháp ủ nước thải bioga với rơm rạ. Đồng thời, cần tăng cường nghiên cứu và phát triển công nghệ để nâng cao hiệu quả của phương pháp này.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việt Nam là quốc gia nông nghiệp hàng đầu thế giới với sản lượng lúa trung bình khoảng 42 triệu tấn mỗi năm (Tổng cục Thống kê, 2010). Từ sản lượng này, lượng rơm rạ khô thu được ước tính khoảng 50,4 triệu tấn, tạo ra nguồn phụ phẩm nông nghiệp dồi dào nhưng chưa được tận dụng hiệu quả. Việc đốt rơm rạ trực tiếp trên đồng ruộng không chỉ gây lãng phí nguồn hữu cơ quý giá mà còn phát thải lượng lớn khí nhà kính và các chất độc hại như CO2, NOx, CH4, PAHs, dioxin, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe cộng đồng. Đồng thời, nước thải sau quá trình xử lý khí sinh học (bioga) chứa nhiều chất dinh dưỡng và vi sinh vật có thể tái sử dụng làm phân bón hữu cơ, góp phần cải thiện độ phì nhiêu đất và giảm ô nhiễm môi trường.

Mục tiêu nghiên cứu là xây dựng phương pháp ủ nước thải sau bioga với rơm rạ để tạo ra phân bón hữu cơ chất lượng cao, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và phát thải khí nhà kính do đốt rơm rạ. Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 6/2011 đến tháng 9/2012 tại xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang, vùng có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm ướt, phù hợp cho quá trình ủ phân và canh tác lúa. Kết quả nghiên cứu không chỉ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho người nông dân mà còn hỗ trợ phát triển nông nghiệp bền vững, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

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 phân hủy sinh học và vi sinh vật phân giải xenlulo: Vi sinh vật như xạ khuẩn, nấm Aspergillus, Trichoderma có khả năng phân giải xenlulo trong rơm rạ, thúc đẩy quá trình ủ phân hữu cơ hiệu quả.
• Mô hình quản lý chất thải nông nghiệp tuần hoàn: Tận dụng phụ phẩm khí sinh học và rơm rạ làm nguyên liệu đầu vào cho sản xuất phân bón hữu cơ, giảm phát thải khí nhà kính và ô nhiễm môi trường.
• Khái niệm phân bón hữu cơ và cải tạo đất: Phân bón hữu cơ giúp cải thiện cấu trúc đất, tăng độ phì nhiêu, khả năng giữ nước và dinh dưỡng, đồng thời tăng hoạt động vi sinh vật đất.
• Lý thuyết phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp: Đốt rơm rạ và sử dụng phân bón hóa học quá mức là nguồn phát thải chính các khí CO2, CH4, N2O gây hiệu ứng nhà kính.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khí hậu, thành phần hóa học của rơm rạ và nước thải sau bioga; phân tích chất lượng đất vùng nghiên cứu; theo dõi sinh trưởng cây lúa và hiệu quả kinh tế.
• Phương pháp phân tích: Sử dụng các tiêu chuẩn TCVN và ISO để xác định hàm lượng dinh dưỡng, kim loại nặng, vi sinh vật trong nguyên liệu và sản phẩm ủ. Phân tích số liệu bằng phần mềm Excel, IRRIstat và các phần mềm thống kê.
• Thiết kế thí nghiệm:
  • Trong phòng thí nghiệm: Ủ phối trộn 4 công thức gồm ủ thuần nước thải với rơm rạ, ủ rơm rạ với vi sinh vật phân giải xenlulo, ủ phối trộn nước thải và vi sinh vật, ủ phối trộn nước thải với phụ gia supe photphat.
  • Ngoài đồng ruộng: Thí nghiệm 6 công thức bón phân cho cây lúa, so sánh hiệu quả giữa phân bón hóa học, phân chuồng và các sản phẩm ủ phối trộn.
• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên theo khối, 4 lần lặp lại, diện tích mỗi ô thí nghiệm 30 m2, sử dụng giống lúa Khang Dân 18.
• Timeline nghiên cứu: Từ tháng 6/2011 đến tháng 9/2012, theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, thời gian ủ, sinh trưởng cây lúa và thu hoạch hai vụ xuân và mùa năm 2012.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thời gian và nhiệt độ ủ phân: Thời gian ủ các sản phẩm có vi sinh vật phân giải xenlulo (SP2, SP3, SP4) là 60 ngày, ngắn hơn so với 65 ngày của ủ thuần nước thải (SP1). Nhiệt độ đống ủ đạt đỉnh 48-49°C vào tuần thứ 3 và tuần thứ 7, đảm bảo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật hoạt động. Phân chuồng ủ đạt nhiệt độ cao nhất 50°C trong 56 ngày.

2. Chất lượng nước thải sau bioga: Hàm lượng nitơ tổng số trong nước thải là 546 mg/l, vượt 13 lần so với tiêu chuẩn QCVN 40-2011/BTNMT loại B, là nguyên nhân chính gây phú dưỡng thủy vực nếu thải trực tiếp. Kim loại nặng như Pb, Cu, Zn đều dưới ngưỡng cho phép, đảm bảo an toàn khi sử dụng làm phân bón.

3. Thành phần hóa học rơm rạ: Rơm rạ chứa 45,56% cacbon, 0,88% nitơ, 0,244% photpho và 1,217% kali. Kali chiếm hàm lượng cao gấp 4 lần photpho, là nguồn dinh dưỡng quan trọng cho cây trồng. Tuy nhiên, cacbon chủ yếu ở dạng xenlulo khó phân giải, cần vi sinh vật hỗ trợ.

4. Hiệu quả sinh trưởng và năng suất cây lúa: Các công thức ủ phối trộn nước thải và vi sinh vật phân giải xenlulo giúp tăng năng suất lúa vụ xuân và vụ mùa năm 2012 từ 8% đến 24% so với chỉ sử dụng phân hóa học (NPK). Việc bổ sung phân hữu cơ từ sản phẩm ủ cải thiện khả năng đẻ nhánh, sinh khối và các yếu tố cấu thành năng suất.

Thảo luận kết quả

Nhiệt độ và thời gian ủ phù hợp với điều kiện khí hậu Bắc Giang (ẩm ướt, nhiệt độ trung bình tháng mùa nóng trên 27°C) tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phân giải xenlulo phát triển, rút ngắn thời gian phân hủy rơm rạ. Hàm lượng nitơ cao trong nước thải sau bioga nếu không xử lý sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng, nhưng khi phối trộn ủ với rơm rạ và vi sinh vật sẽ chuyển hóa thành phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng, giảm thiểu phát thải khí nhà kính.

So với các nghiên cứu tại Trung Quốc và Ấn Độ, kết quả nghiên cứu tại Việt Nam tương đồng về hiệu quả sử dụng phụ phẩm khí sinh học làm phân bón, góp phần cải thiện độ phì nhiêu đất và tăng năng suất cây trồng. Việc sử dụng phân hữu cơ từ rơm rạ và nước thải bioga giúp giảm lượng phân hóa học cần thiết, hạn chế ô nhiễm môi trường và giảm phát thải khí nhà kính, phù hợp với xu hướng phát triển nông nghiệp bền vững.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ nhiệt độ ủ theo thời gian, bảng so sánh hàm lượng dinh dưỡng trong nước thải và rơm rạ, cũng như biểu đồ năng suất lúa giữa các công thức thí nghiệm để minh họa rõ ràng hiệu quả của phương pháp ủ phối trộn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Khuyến khích áp dụng phương pháp ủ phối trộn nước thải bioga với rơm rạ và vi sinh vật phân giải xenlulo nhằm tạo phân bón hữu cơ chất lượng cao, giảm thời gian ủ xuống còn khoảng 60 ngày, tăng hiệu quả sử dụng dinh dưỡng và giảm phát thải khí nhà kính. Thời gian thực hiện: 1-2 vụ mùa, chủ thể: nông dân và các hợp tác xã nông nghiệp.

2. Xây dựng các mô hình trình diễn và đào tạo kỹ thuật ủ phân hữu cơ tại các vùng nông nghiệp trọng điểm như Bắc Giang, nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng cho người dân trong việc xử lý phụ phẩm nông nghiệp, giảm đốt rơm rạ gây ô nhiễm. Thời gian: 6-12 tháng, chủ thể: cơ quan quản lý nông nghiệp và môi trường.

3. Tăng cường kiểm soát và xử lý nước thải sau bioga trước khi thải ra môi trường, đảm bảo hàm lượng nitơ, photpho trong giới hạn cho phép, tránh gây phú dưỡng thủy vực. Áp dụng công nghệ xử lý sinh học kết hợp ủ phân hữu cơ. Thời gian: 1 năm, chủ thể: các trang trại chăn nuôi và cơ quan quản lý môi trường.

4. Khuyến khích nghiên cứu và phát triển các chế phẩm vi sinh vật phân giải xenlulo phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam, nâng cao hiệu quả phân hủy rơm rạ và cải thiện chất lượng phân bón hữu cơ. Thời gian: 2 năm, chủ thể: viện nghiên cứu và trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nông dân và hợp tác xã nông nghiệp: Áp dụng kỹ thuật ủ phân hữu cơ từ nước thải bioga và rơm rạ để giảm chi phí phân bón, tăng năng suất cây trồng và bảo vệ môi trường.

2. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách nông nghiệp, môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách khuyến khích sử dụng phân bón hữu cơ, giảm đốt rơm rạ và kiểm soát ô nhiễm môi trường.

3. Các viện nghiên cứu và trường đại học chuyên ngành khoa học môi trường, nông nghiệp: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, dữ liệu thực nghiệm và kết quả để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về quản lý chất thải nông nghiệp và phát triển nông nghiệp bền vững.

4. Doanh nghiệp sản xuất phân bón hữu cơ và công nghệ sinh học: Áp dụng công nghệ ủ phối trộn nước thải bioga với rơm rạ và vi sinh vật để sản xuất phân bón hữu cơ chất lượng cao, thân thiện môi trường, mở rộng thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Ủ nước thải sau bioga với rơm rạ có lợi ích gì so với đốt rơm rạ?
   Ủ giúp giữ lại nguồn hữu cơ và dinh dưỡng trong rơm rạ, giảm phát thải khí nhà kính và các chất độc hại, đồng thời tạo ra phân bón hữu cơ cải thiện đất và tăng năng suất cây trồng.

2. Thời gian ủ phân hữu cơ từ nước thải bioga và rơm rạ là bao lâu?
   Thời gian ủ hiệu quả khoảng 60 ngày khi sử dụng vi sinh vật phân giải xenlulo, ngắn hơn so với ủ thuần nước thải (65 ngày) và tương đương phân chuồng ủ (56 ngày).

3. Hàm lượng dinh dưỡng trong nước thải sau bioga có an toàn khi sử dụng làm phân bón không?
   Hàm lượng nitơ và photpho cao vượt tiêu chuẩn cho phép nếu thải trực tiếp, nhưng khi phối trộn ủ với rơm rạ và vi sinh vật sẽ chuyển hóa thành dạng hữu cơ an toàn, giảm nguy cơ ô nhiễm.

4. Phương pháp ủ phối trộn có thể áp dụng ở những vùng khí hậu nào?
   Phương pháp phù hợp với vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm ướt như Bắc Giang, nơi có nhiệt độ trung bình tháng mùa nóng trên 27°C và độ ẩm cao, tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động.

5. Sản phẩm phân bón hữu cơ sau ủ có thể thay thế hoàn toàn phân hóa học không?
   Sản phẩm phân bón hữu cơ giúp giảm lượng phân hóa học cần sử dụng từ 10-20% mà vẫn duy trì hoặc tăng năng suất, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững nhưng chưa thể thay thế hoàn toàn trong ngắn hạn.

Kết luận

• Phương pháp ủ phối trộn nước thải sau bioga với rơm rạ và vi sinh vật phân giải xenlulo rút ngắn thời gian ủ xuống còn 60 ngày, tạo ra phân bón hữu cơ chất lượng cao.
• Nước thải sau bioga chứa hàm lượng nitơ và photpho cao, cần xử lý trước khi sử dụng để tránh ô nhiễm môi trường.
• Sản phẩm phân bón hữu cơ cải thiện sinh trưởng, năng suất cây lúa, đồng thời giảm phát thải khí nhà kính so với đốt rơm rạ trực tiếp.
• Kết quả nghiên cứu phù hợp với điều kiện khí hậu và đất đai vùng Bắc Giang, có thể nhân rộng áp dụng tại các vùng nông nghiệp khác.
• Khuyến nghị triển khai đào tạo kỹ thuật, xây dựng mô hình trình diễn và hoàn thiện chính sách hỗ trợ phát triển phân bón hữu cơ từ phụ phẩm nông nghiệp.

Các cơ quan quản lý, viện nghiên cứu và nông dân cần phối hợp triển khai áp dụng phương pháp ủ phối trộn, đồng thời tiếp tục nghiên cứu cải tiến công nghệ để nâng cao hiệu quả và mở rộng quy mô sản xuất phân bón hữu cơ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Việt Nam là một nƣớc nông nghiệp đứng thứ 2 trên thế giới về xuất khẩu gạo. Theo số liệu của Tổng cục Thống kê năm 2010, sản lƣợng lúa trung bình hàng năm khoảng 42 triệu tấn lúa. Trung bình một tấn lúa cho ra 1,2 tấn rơm rạ khô, nhƣ vậy với sản lƣợng lúa nhƣ hiện nay, riêng lƣợng rơm rạ có thể thu gom đƣợc khoảng 50,4 triệu tấn. Trong số lƣợng rơm rạ thải ra đó, có thể tận dụng và dự trữ làm thức ăn cho gia súc, làm nấm rơm, làm phân vi sinh, đun nấu trong các hộ gia đình, hoặc làm nguyên liệu cho công nghiệp giấy.

Vài năm trở lại đây, nhiều nơi trong cả nƣớc đã sử dụng cách đốt rơm rạ ngay tại đồng ruộng. Việc đốt rơm rạ gây lãng phí nguồn hữu cơ lớn cần trả lại cho đất. Rơm rạ đốt trực tiếp ngay trên đồng ruộng thực tế gây bất lợi cho đồng ruộng lớn hơn nhiều lần so với việc làm phân bón. Theo Butchaiah Gadde và cộng sự (2009), các chất hữu cơ trong rơm rạ và trong đất biến thành các chất vô cơ do nhiệt độ cao.

Đồng ruộng bị khô, chai cứng và một lƣợng lớn nƣớc bị bốc hơi do nhiệt độ hun đốt trong quá trình cháy rơm rạ. Quá trình đốt rơm rạ là quá trình đốt cháy không thể kiểm soát đƣợc tạo ra các khí nhƣ CO2, N2O, CH4, CO, các hydrocacbon, NOX, SO2, bụi, PAHs, các hợp chất dioxin và các chất khác. Tại các nƣớc Châu Á hàng năm việc đốt các phế phụ phẩm nông nghiệp thải ra 0,1 tấn SO2, 0,96 tấn NOx, 379 tấn CO2, 23 tấn CO và 0,68 tấn CH4. Không những thải ra các khí gây hiệu ứng nhà kính mà việc đốt rơm rạ còn thải ra các khí độc hại nhƣ polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), và cả các hợp chất dioxin nhƣ polyclodibenzo-p-dioxin, PCDDs; polyclodibenzo-furans, PCDFs là các chất rất độc và có khả năng gây ung thƣ (Takashi Korenaga, Xiaoxing Liu, Zuyun Huang, 2001).

Hầm bioga (Hầm khí sinh học – KSH) đã đƣợc ứng dụng rộng rãi trên thế giới từ rất sớm. Hầm KSH không những giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng từ chất thải 1 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] trong chăn nuôi và sinh hoạt mà còn đem lại nhiều lợi ích kinh tế, xã hội. Bên cạnh sản phẩm chính là năng lƣợng phục vụ đời sống, sản phẩm phụ nhƣ nƣớc thải sau bioga đƣợc đánh giá là nguồn phân hữu cơ sạch đối với cây trồng. Tuy nhiên, sử dụng nƣớc thải sau bioga bón cho cây trồng làm nguồn phân hữu cơ giảm sút nghiêm trọng.

Giải pháp của ngƣời nông dân là bón tăng phân bón hóa học. Điều này làm ảnh hƣởng đến phát triển nông nghiệp bền vững, hàm lƣợng hữu cơ trong đất sẽ ngày càng cạn kiệt, độ phì nhiêu của đất sẽ giảm xuống nhanh chóng cùng với sự giảm xuống về sức sản xuất của đất. Mặt khác, một số nghiên cứu của Viện Thổ nhƣỡng Nông hóa và Viện Môi trƣờng Nông nghiệp đã xác định chất lỏng thải ra sau quá trình sản xuất bioga có chứa nhiều chất hữu cơ cùng các hợp chất chứa nitơ, photpho và lƣu huỳnh. Nếu không đƣợc tiếp tục xử lí, chất thải sau hầm bioga trở thành tác nhân gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc.

Từ những lí do trên chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các phương pháp ủ nước thải sau bioga với rơm rạ làm phân bón nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường”. Đề tài thực hiện sẽ giải quyết đƣợc cả ba vấn đề trên: việc sử dụng rơm rạ cùng với nƣớc thải sau bioga làm phân hữu cơ sẽ góp phần giảm thiểu việc đốt rơm rạ, tránh ô nhiễm môi trƣờng do chất thải sau bioga và ngƣời nông dân có phân hữu cơ để bón nhằm bổ sung nguồn hữu cơ cho đất. Đề tài đƣợc thực hiện với các mục tiêu và nội dung nghiên cứu sau:  Mục tiêu nghiên cứu: - Xây dựng đƣợc phƣơng pháp ủ rơm rạ với nƣớc thải sau bioga làm phân bón cho cây lúa nhằm trả lại nguồn hữu cơ cho đất và giảm ô nhiễm môi trƣờng cũng nhƣ giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính do đốt rơm rạ. - Nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trƣờng của phân bón hữu cơ đƣợc sản xuất từ rơm rạ và nƣớc thải bioga đối với cây lúa so với các loại phân bón hữu cơ và vô cơ khác.

2 TIEU LUAN MOI download : [e-mail]  Nội dung nghiên cứu: - Thu thập thông tin khí hậu vùng nghiên cứu. - Nghiên cứu thành phần các nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ. - Nghiên cứu phƣơng pháp ủ rơm rạ với nƣớc thải sau bioga. Thực hiện ủ rơm rạ với nƣớc thải sau bioga và so sánh với các biện pháp ủ khác bằng các chế phẩm vi sinh và các phụ gia khác để đánh giá khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ.

Các chỉ tiêu so sánh gồm: + Nhiệt độ ủ và độ ẩm. + Thời gian phân giải hợp chất hữu cơ. + Chất lƣợng sản phẩm phân bón hữu cơ sau khi ủ. - Nghiên cứu hiệu lực của sản phẩm ủ Thực hiện các thí nghiệm nhằm đánh giá hiệu lực của các sản phẩm ủ đối với cây lúa trên từng cơ cấu đặc trƣng của vùng nghiên cứu.

3 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] CHƢƠNG 1. Tình hình sử dụng phụ phẩm khí sinh học trong nƣớc và trên thế giới 1. Tình hình sử dụng phụ phẩm khí sinh học trên thế giới Nhu cầu sử dụng năng lƣợng ngày càng theo sự phát triển của xã hội. Các nƣớc càng phát triển nhu cầu sử dụng năng lƣợng càng cao.

Chỉ riêng Hoa Kỳ đã chiếm 25,8% và Trung Quốc là 11,4% nhu cầu sử dụng năng lƣợng trên thế giới [14]. Các dạng năng lƣợng truyền thống nhƣ than, dầu mỏ, khí đốt đang ngày càng cạn kiệt. KSH là một trong những nguồn năng lƣợng tái tạo có thể thu hồi đƣợc từ việc xử lí chất thải. KSH có sự khác biệt so với các nguồn năng lƣợng tái tạo khác ở các điểm: công nghệ này không những giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng do chất thải của chăn nuôi, mà còn mang lại nhiều lợi ích kinh tế, xã hội quan trọng khác nhƣ: sử dụng khí làm chất đốt, thắp sáng, sƣởi ấm cho gia súc, sử dụng chất thải làm phân bón, làm thức ăn cho cá, giảm bớt sức lao động cho ngƣời phụ nữ khi phải nấu ăn bằng các chất đốt truyền thống nhƣ rơm rạ, củi, than đá,.

Do vậy, năng lƣợng tạo ra từ các nguồn sinh khối nhƣ KSH đã và đang đƣợc quan tâm. Có những bằng chứng cho thấy rằng KSH đã đƣợc dùng để đun nƣớc tắm từ năm thứ 10 trƣớc công nguyên ở Assyria. Công trình KSH đầu tiên trên Thế giới là ở Bombay, Ấn Độ năm 1859. Hiện nay công trình KSH đã phát triển ở nhiều nƣớc.

Số lƣợng các dự án KSH cao nhất tập trung ở 5 quốc gia là: Thái Lan, Ấn Độ, Trung Quốc, Malaysia và Philippin. Năm 2010 có khoảng 32 triệu hộ gia đình trên toàn thế giới nhận đƣợc năng lƣợng dùng trong chiếu sáng và nấu ăn từ KSH đƣợc sản xuất trong quy mô hộ gia đình, trong đó 4 triệu hộ gia đình ở Ấn Độ và 27 triệu hộ gia đình ở Trung Quốc [43]. 4 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Nguồn: UNEP, Risoe, 2009 Hình 1. Các dự án KSH ở 8 quốc gia cùng tổ chức chiếm 85% tổng dự án KSH Trên thế giới cho đến nay phụ phẩm KSH đã có nhiều ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp.

Một số nghiên cứu sử dụng phụ phẩm KSH trên thế giới:  Tận dụng phụ phẩm khí sinh học làm phân bón cho cây trồng Các kết quả nghiên cứu trên thế giới (Trung Quốc, Ấn Độ, Philipin, v.v) cho thấy: phụ phẩm KSH là loại phân hữu cơ khi sử dụng lâu dài cho đất sẽ có các tác dụng sau: - Cải thiện khả năng canh tác của đất. - Tăng hoạt động của hệ VSV đất (nhất là VSV háo khí) thúc đẩy quá trình phân giải chất hữu cơ, tăng cƣờng và duy trì độ phì nhiêu của đất. - Cải thiện cấu trúc và tính chất lí học của đất: Cải thiện chế độ không khí trong đất làm đất tơi xốp hơn, giảm độ nén chặt, đất mềm, làm tăng khả năng giữ nƣớc, thấm nƣớc, đất dễ vỡ có lợi cho việc canh tác. - Làm giảm sự xói mòn do gió và nƣớc.

- Tăng năng suất cây trồng và giảm sâu bệnh. 5 TIEU LUAN MOI download : [e-mail] Phụ phẩm KSH cũng đã đƣợc nghiên cứu làm phân bón ở nhiều nƣớc nhƣ Trung Quốc, Ấn Độ và nhiều nƣớc trong khu vực Nam Á. Tại Ấn Ðộ, ngƣời nông dân đã thử nghiệm bón kết hợp nƣớc xả và phân hóa học có so sánh với bón phân chuồng kết hợp với phân hóa học cho đậu, muớp, đậu tƣơng và ngô. Kết quả cho thấy, với cùng lƣợng phân hóa học nhƣ nhau, khi bón bằng nuớc xả, năng suất tăng 19% với đậu, 14% với mƣớp, 12% với đậu tƣơng và 32% với ngô so với lô bón phân chuồng kết hợp phân hóa học.

Theo tài liệu “Công nghệ KSH tại Trung Quốc” của Trung tâm nghiên cứu và đào tạo KSH của Trung Quốc (1991): Nƣớc xả: trong 1m3 nƣớc xả có khoảng 0,16 - 1,05 kg N tƣơng đƣơng với 0,35 - 2,3 kg đạm urê. So với phân chuồng thì nƣớc xả có hàm lƣợng đạm tƣơng đƣơng. Bã cặn: trong 100kg bã cặn có: + 0,01 - 1,3 kg N tƣơng đƣơng 0,02 - 2,8 kg urê. + 0,6 - 1,3 kg P2O5 tƣơng đƣơng với 3 - 6 kg supe lân.

+ 0,02 - 3,1 kg K2O tƣơng đƣơng với 0,04 - 6,2 kg clorua kali. Hàm lƣợng đạm dễ tiêu trong bã cặn chiếm khoảng 60% N tổng số.  Sử dụng phụ phẩm KSH làm thức ăn cho lợn và cá Vào những năm 1980, nhiều thí nghiệm đối chứng đã đƣợc thực hiện rộng rãi ở Trung Quốc và kết quả cho thấy lợn đƣợc cho ăn khẩu phần có chứa phụ phẩm KSH đều ăn và ngủ tốt hơn, tăng trọng nhanh hơn, lông da óng mƣợt hơn. Ðiều này thấy rất rõ ở lợn giai đoạn vỗ béo và ở những lợn đƣợc nuôi với thức ăn chất lƣợng thấp.

Trại Phú Sơn (Trung Quốc) cho biết lợn thí nghiệm (thức ăn trộn nƣớc xả KSH) đã tăng trọng hơn lợn đối chứng 100 - 132g/ngày và nuôi một đời lợn thịt có thể tiết kiệm đƣợc 25kg thức ăn tinh. Từ năm 1970 đến nay nhiều công trình nghiên cứu, thực nghiệm tại Trung Quốc, Ấn Ðộ, Philipin. đều khẳng định tính hơn hẳn về lợi ích của phụ phẩm KSH (nƣớc xả và bã cặn) so với phân tƣơi khi dùng làm phân bón cho ao cá. Viện nghiên 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.