Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm openamix – lsc và trichoderma lên xử lý rác thải sinh hoạt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***OOO*** PHAN TRỌNG HUY KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ PHẨM OPENAMIX – LSC VÀ TRICHODERMA LÊN XỬ LÝ RÁC THẢI SINH HOẠT Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2006 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC ***OOO*** KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ PHẨM OPENAMIX – LSC VÀ TRICHODERMA LÊN XỬ LÝ RÁC THẢI SINH HOẠT Luận văn kỹ sƣ Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học Giáo viên hƣớng dẫn: Sinh viên thực hiện: TS. DƢƠNG NGUYÊN KHANG PHAN TRỌNG HUY Khóa: 2002 - 2006 Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 08/2006 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAING NONG LAM UNIVERSITY, HCMC DEPARTMENT OF BIOTECHNOLOGY EVALUATE THE INFLUENCY OF OPENAMIX – LSC AND TRICHODERMA ON LITTER GRADUATIONTHESIS Major: Biotechnology Guide: Student: Ph.D DUONG NGUYEN KHANG PHAN TRONG HUY Term: 2002 – 2006 Ho Chi Minh City 08/2006 LỜI CẢM TẠ Với lòng biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm tạ:  Ban hiệu trƣởng trƣờng Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, ban chủ nhiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học, cùng tất cả các quý thầy cô đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tại trƣờng.  Tiến sỹ Dƣơng Nguyên Khang đã hết lòng hƣớng dẫn, tận tình chỉ dạy, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập tốt nghiệp.  Ban giám đốc dự án phát triển cộng đồng – VietNamplus – Công ty Thiện Chí đã cung cấp kinh phí cũng nhƣ tạo điều kiện để tôi thực hiện đề tài này.  Ông Freedom Tran Minh, Ban giám đốc công ty TNHH Hoá Hữu Cơ và Thƣơng Mại Việt Mỹ A.V.F đã cung cấp chế phẩm cho tôi thực hiện đề tài này.  Sau cùng tôi xin cảm ơn cha mẹ, các bạn bè thân yêu của lớp Công Nghệ Sinh Học khoá 28 đã chia sẽ cùng tôi những vui buồn cũng nhƣ hết lòng hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong thời gian học tập. Sinh viên thực hiện Phan Trọng Huy TÓM TẮT Đề tài: “Khảo sát ảnh hƣởng của chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma lên khả năng xử lý rác thải sinh hoạt ” đƣợc tiến hành từ ngày 06/02/2006 đến 10/08/2006 tại Tổ chức phát triển cộng đồng Vietnam Plus, huyện Đức Linh, tỉnh Bình Thuận. Mẫu đƣợc phân tích tại Trung tâm Công Nghệ Môi Trƣờng và Điểm nghiên cứu thuộc SAREC/Sida, Trại Thực Nghiệm trƣờng Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh. Thí nghiệm đƣợc bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẩu nhiên một yếu tố với 5 nghiệm thức là các mức nồng độ khác nhau của chế phẩm bổ sung 2 lít Openamix – LSC và 4; 5 kg Trichoderma/ 1tấn rác thải sinh hoạt cùng cơ chất có hàm lƣợng vật chất khô là 20,03%. Kết quả thí nghiệm cho thấy bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma làm hàm lƣợng amoniac giảm nhẹ theo nồng độ chế phẩm bổ sung là 90 mg/100g so với 101mg/100g rác của lô không bổ sung chế phẩm. Cùng với amoniac, hàm lƣợng đạm giảm nhẹ theo nồng độ chế phẩm bổ sung là 6,87% so với 8,58% ở lô không bổ sung chế phẩm. Mặc dù vậy khi so sánh với kết quả một số khảo sát khác thì nồng độ đạm khi bổ sung chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma để xử lý rác thải sinh hoạt là cao hơn nhiều. Bổ sung chế phẩm đã làm trị số pH của khối ủ tăng cao (8,34 so với 7,25 của lô không bổ sung chế phẩm) cũng nhƣ đảm bảo cho quá trình lên men vi sinh vật, làm mất nhanh mùi hôi của cơ chất ban đầu, nâng cao hàm lƣợng chất khoáng trong khối ủ. Phƣơng pháp ủ hiếu khí tùy nghi làm rác ủ mau hoai khi đánh giá. Độ mùn tăng lên nhanh chóng theo nồng độ chế phẩm bổ sung và theo thời gian (12,47% so với 7,96% và 11,32% ở ngày thứ 56 so với 7,65% ở ngày đầu tiên) giúp cho thời gian của quá trình ủ rút ngắn đi rất nhiều so với các phƣơng pháp khác. MỤC LỤC Lời cảm tạ ..........................................................................................................iii Tóm tắt .............................................................................................................. iv Mục lục .............................................................................................................. vi Danh sách chữ viết tắt ....................................................................................... ix Danh sách các bảng ........................................................................................... x Danh sách các hình ............................................................................................ xi PHẦN I. MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1 1.1Đặt vấn đề .................................................................................................. 1 1.2 Mục đích và yêu cầu ................................................................................. 2 1.2.1 Mục đích ....................................................................................... 2 1.2.2 Yêu cầu ......................................................................................... 2 PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 3 2.1 Rác thải sinh hoạt ..................................................................................... 3 2.1.1 Thành phần của rác thải sinh hoạt ................................................. 3 2.1.2 Tính chất của rác thải sinh hoạt .................................................... 4 2.1.2.1 Thành phần các nguyên tố hoá học của từng loại chất thải ................................................................................ 4 2.1.2.2 Công thức hoá học tiêu biểu của một số thành phần chất thải hữu cơ ........................................................................... 5 2.1.2.3 Tỉ lệ C/N của một số chất thải ........................................ 5 2.1.2.4 Độ ẩm trung bình của chất thải ....................................... 6 2.1.2.5 Giá trị nhiệt năng của một số chất thải ........................... 7 2.1.3 Một số phƣơng pháp xử lý rác thải sinh hoạt ............................... 8 2.1.3.1 Phƣơng pháp đổ rác thành đống ngoài trời ..................... 8 2.1.3.2 Phƣơng pháp chôn lấp hợp vệ sinh ................................. 9 2.1.3.3 Phƣơng pháp ủ chất thải (Waste Composting) .............. 11 2.4 Sơ lƣợc về các chế phẩm sinh học khảo sát trong thí nghiệm ................ 22 2.4.1 Openamix – LSC .......................................................................... 22 2.4.2 Trichoderma ................................................................................. 27 2.4.2.1 Đặc điểm sinh học của Trichoderma ............................. 27 2.4.2.2 Khả năng kiểm soát sinh học của Trichoderma ............. 29 2.5 Hiện trạng rác thải sinh hoạt ở địa bàn huyện Đức Linh ........................ 32 PHẦN III. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ......................... 34 3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài .................................................... 34 3.1.1 Thời gian ...................................................................................... 34 3.1.2 Địa điểm ....................................................................................... 34 3.2 Vật liệu .................................................................................................... 34 3.2.1 Vật liệu bố trí thí nghiệm ............................................................. 34 3.2.2 Vật liệu và thiết bị sử dụng trong phân tích thí nghiệm .............. 35 3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu ......................................................................... 35 3.3.1 Bố trí thí nghiệm .......................................................................... 35 3.3.2 Các giai đoạn và thao tác trong quá trình ủ ................................. 36 3.3.3 Lấy mẫu ........................................................................................ 37 3.3.4 Chỉ tiêu phân tích ......................................................................... 37 3.3.4.1 Đánh giá cảm quan......................................................... 37 3.3.4.2 Chỉ tiêu hoá – lý ............................................................. 37 3.3.4 Xử lý số liệu ................................................................................. 39 PHẦN IV. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 40 4.1 Đánh giá cảm quan .................................................................................. 40 4.1.1 Mùi ............................................................................................... 40 4.1.2 Màu sắc và ẩm độ......................................................................... 41 4.1.2.1 Màu sắc của lô ủ theo thời gian ..................................... 41 4.1.2.2 Ẩm độ của lô ủ theo thời gian ........................................ 43 4.2 Chỉ tiêu lý – hoá ...................................................................................... 44 4.2.1 Biến đổi pH và nhiệt độ của lô ủ .................................................. 44 4.2.2 Biến đổi vật chất khô và độ mùn của lô ủ .................................... 45 4.2.3 Biến đổi NH3 và Nitơ tổng số của lô ủ ........................................ 46 4.2.4 Biến đổi Mg và Ca trong lô ủ ....................................................... 48 PHẦN V. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................. 50 5.1 Kết luận ................................................................................................... 50 5.2 Đề nghị .................................................................................................... 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 52 DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐC: Đối chứng (Nghiệm thức 1) NT2: Nghiệm thức 2 NT3: Nghiệm thức 3 NT4: Nghiệm thức 4 NT5: Nghiệm thức 5 BOD: Biochemical Oxygen Demand COD: Chemicai Oxygen Demand PVC: Poly Vinyl Clorua VSV: Vi Sinh Vật Km: Kilomet AOX: các hợp chất halogen thấm nƣớc CNMT: Công Nghệ Môi Trƣờng ĐHNL: Đại Học Nông Lâm TP.HCM: Thành Phố Hồ Chí Minh DANH SÁCH CÁC BẢNG TRANG Bảng 2.1 Thành phần rác thải sinh hoạt ............................................................ 3 Bảng 2.2 Thành phần các nguyên tố trong rác thải sinh hoạt ........................... 4 Bảng 2.3 Công thức hoá học tiêu biểu cho một số chất hữu cơ ........................ 5 Bảng 2.4 Tỷ lệ C/N của một số chất thải .......................................................... 6 Bảng 2.5 Ẩm độ một số chất thải ...................................................................... 7 Bảng 2.6 Giá trị nhiệt năng của một số chất thải .............................................. 7 Bảng 2.7 Điểm nhiệt chết của một số vsv gây bệnh ........................................ 12 Bảng 2.8 Các loài VSV gây bệnh có trong chất thải hữu cơ ........................... 16 Bảng 2.9 Nguyên tố vi lƣợng của Openamix - LSC ........................................ 24 Bảng 2.10 Nguyên tố vi lƣợng của Openamix - LSC ...................................... 25 Bảng 2.11 Phân tích thành phần hóa học của hợp chất OPENAMIX ............. 26 Bảng 2.12 Thành phần của rác thải sinh hoạt ................................................. 33 Bảng 2.13 Bố trí thí nghiệm ............................................................................. 35 Bảng 4.1 Thay đổi màu sắc của rác ủ theo thời gian ....................................... 42 Bảng 4.2 Biến đồi ẩm độ của lô ủ theo thời gian ............................................. 43 Bảng 4.3 Biến đổi pH và nhiệt độ của lô ủ theo nồng độ chế phẩm bổ sung .. 44 Bảng 4.4 Biến đổi pH và nhiệt độ của lô ủ theo thời gian ............................... 44 Bảng 4.5 Thay đổi vật chất khô và độ mùn theo nồng độ chế phẩm ............... 45 Bảng 4.6 Thay đổi vật chất khô và độ mùn theo thời gian .............................. 46 Bảng 4.7 Biến đổi NH3 và Nitơ tổng số của lô ủ theo nồng độ chế phẩm ....... 46 Bảng 4.8 Biến đổi NH3 và Nitơ tổng số của lô ủ theo thời gian ...................... 47 Bảng 4.9 Biến đổi Mg và Ca trong lô ủ theo nồng độ chế phẩm bổ sung ....... 48 Bảng 4.10 Biến đổi Mg và Ca trong lô ủ theo thời gian .................................. 48 DANH SÁCH CÁC HÌNH TRANG Hình 2.1 Sự biến động VSV hiếu khí và yếm khí ............................................ 10 Hình 2.2 Sự phát triển của VSV theo thời gian và nhiệt độ đống ủ ................ 15 Hình 2.3 Sự phát triển củaVSV gây bệnh có trong đống ủ .............................. 17 Hình 2.4 Mối quan hệ giữa sự tạo thành sinh khối VSV và hoạt tính enzym . 17 Hình 2.5 Ảnh hƣởng giữa hoạt tính enzym lên hàm lƣợng cơ chất ................. 18 Hình 2.6 Quá trình tổng hợp và phản ứng enzym ............................................ 19 Hình 2.7 Giả thuyết tạo mùn ............................................................................ 20 Hình 2.8 Các quá trình sinh học khi ủ chất thải ............................................... 21 Hình 2.9 Vị trí địa lý Huyện Đức Linh ............................................................ 32 Hình 4.1 Các màu sắc thay đổi của rác theo thời gian ..................................... 41 Hình 5.1 Quy trình sản xuất và tái chế ............................................................. 51 PHẦN I. MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đời sống con ngƣời ngày càng phát triển thì lƣợng rác thải mà con ngƣời thải ra môi trƣờng cũng ngày càng tăng đến mức không thể kiểm soát nổi. Lƣợng rác mà con ngƣời thải ra tăng lên về số lƣợng và đa dạng về chủng loại. Với chiều hƣớng phát triển nhƣ thế, tác động của rác thải lên môi trƣờng là rất phức tạp. Môi trƣờng ngày càng bị ô nhiễm, đất đai trở nên nghèo dinh dƣỡng và tích tụ nhiều chất độc hại, nguồn nƣớc mặt bị ô nhiễm nghiêm trọng, môi trƣờng sống của sinh vật bị đe doạ [7]. Để hạn chế tác hại của rác thải và bảo vệ sự trong sạch của môi trƣờng sống, ngành môi trƣờng ngày càng phát triển, từ một ngành môi trƣờng lạc hậu có cách xử lý sơ bộ thành ngành công nghệ môi trƣờng có nhiều nghiên cứu và ứng dụng trong phạm vi rộng lớn, đã và đang đem lại những kết quả thuyết phục. Trong số các loại rác thải ra môi trƣờng thì rác thải sinh hoạt là đa dạng và phức tạp nhất. Mặc dù đã có nhiều phƣơng pháp xử lý khác nhau đƣợc áp dụng, thế nhƣng kết quả sau xử lý vẫn chƣa đƣợc nhƣ mong muốn. Để đáp ứng phần nào trong việc xử lý rác thải sinh hoạt, ngành công nghệ sinh học đã cho ra thị trƣờng những sản phẩm xử lý mang tính sinh học (probiotic) gần gũi với môi trƣờng và cho kết quả khả quan hơn. Chế phẩm sinh học này là những chế phẩm có khả năng phân huỷ và xử lý ô nhiễm môi trƣờng từ rác thải sinh hoạt, tạo nguồn phân bón hữu cơ bền vững với nông nghiệp nhƣ: Bio-F, Bio-AF, Openamix, Trichoderma… Từ những lý do trên chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Khảo sát ảnh hƣởng của chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma lên xử lý rác thải sinh hoạt” nhằm xem ảnh hƣởng của hỗn hợp chế phẩm Openamix – LSC và Trichoderma lên khả năng xử lý rác thải sinh hoạt để tạo ra phân bón hữu cơ sinh học có giá trị dinh dƣỡng cao. 1.2 Mục đích và yêu cầu 1.2.1 Mục đích  Đánh giá tác động của các tỉ lệ bổ sung chế phẩm sinh học Openamix - LSC và trichoderma lên rác ủ về khả năng xử lý rác thải sinh hoạt tạo phân bón hữu cơ cho cây trồng sau khi pha trộn và ủ rác với cơ chất  So sánh tác động của từng nồng độ hỗn hợp khác nhau lên khả năng xử lý rác nhằm đề xuất nghiệm thức tối ƣu trong thử nghiệm này. 1.2.2 Yêu cầu  Thử nghiệm ảnh hƣởng của hỗn hợp chế phẩm lên rác thải sinh hoạt của thị trấn Đức Tài, Huyện Đức Linh, Tỉnh Bình Thuận để tạo phân bón cho cây trồng qua việc khảo sát các chỉ tiêu liên quan. PHẦN II. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Rác thải sinh hoạt 2.1.1 Thành phần của rác thải sinh hoạt Rác thải sinh hoạt là hỗn hợp các chất không sử dụng đƣợc trong sinh hoạt và sản xuất mà con ngƣời thải ra môi trƣờng. Loại chất thải sinh hoạt và nguồn gốc phát sinh đƣợc trình bày ở bảng 2.1. Bảng 2.1 Loại và nguồn gốc phát sinh chất thải sinh hoạt Loại chất thải Nguồn gốc phát sinh Chất thải động vật và thực vật có chứa nƣớc và dễ bị thối rữa Từ quá trình chế biến và cung cấp thực phẩm, từ các chợ, trong quá trình sử dụng và buôn bán thực phẩm. Tro và những chất còn lại sau khi đốt các nhiên liệu sử dụng trong sinh hoạt. Sinh hoạt hằng ngày Chất dễ cháy: giấy cacton, gỗ, hộp, vỏ bào, nhựa, giẻ rách, quần áo, da, cao su, cỏ, lá cây…. Từ các hộ gia đình, các cơ quan, các công ty thƣơng mại - dịch vụ nhƣ: khách sạn, nhà hàng, cửa hàng, chợ…. Chất không cháy: vỏ hộp và lá kim loại, bùn nhão, gạch đá, đồ gốm sứ, chai lọ, đồ thuỷ tinh…. Từ các hộ gia đình, các cơ quan, các công ty thƣơng mại - dịch vụ nhƣ: khách sạn, nhà hàng, cửa hàng, chợ…. Nguồn: Phạm Hùng Việt và Lê Phƣơng Lan, 1996. Rác thải sinh hoạt là hỗn hợp cả chất thải hữu cơ dễ và khó phân huỷ, khó phân huỷ, các chất vô cơ, chất độc hại và VSV có khả năng gây bệnh. Trong các loại rác thải sinh hoạt thì các chất thải từ nguồn thực vật chiếm số lƣợng lớn. Theo phân tích sơ bộ thành phần của rác thải sinh hoạt gồm: - Rác thải ở những khu dân cƣ, khu thƣơng mại - Rác thải công sở, trƣờng học, công trình công cộng - Rác thải khu công nghiệp, khu xây dựng, khu vui chơi giải trí Rác thải sinh hoạt ở các vùng khác nhau có thành phần vật chất tồn tại trong đó rất khác nhau. Sự khác biệt này phụ thuộc vào những yếu tố sau: - Trình độ quản lý xã hội của tổ chức chính quyền. - Trình độ kỹ thuật trong sản xuất công nông nghiệp. - Mùa trong năm. 2.1.2 Tính chất của rác thải sinh hoạt Chất thải sinh hoạt là loại chất thải tƣơng đối phức tạp, đây là một hỗn hợp đƣợc tạo thành bởi nhiều nguồn khác nhau. Chính vì thế, không thể có một chất nào có tính chất vật lý và hoá học đại diện cho tất cả. Trong khi nghiên cứu các nhà khoa học đã không gộp chung tất cả mà phân loại ra để xác định tính chất vật lý và hoá học của từng thành phần trong chất thải sinh hoạt. 2.1.2.1 Thành phần các nguyên tố hoá học của từng loại chất thải Trong chất thải có rất nhiều nguyên tố hoá học. Tuỳ bản chất của tƣờng loại chất thải, số lƣợng nguyên tố khác nhau rất lớn. Tìm hiểu đƣợc thành phần của rác thải sinh hoạt đã giúp cho các nhà khoa học đƣa ra đƣợc nhiều phƣơng pháp để tái chế và tái sử dụng nhƣ: tái chế nylon, tạo phân bón hữu cơ, tái chế PVC, …vv. Bảng 2.2 Thành phần các nguyên tố trong rác thải sinh hoạt STT Thành phần % trọng lƣợng C H2 O2 N2 S Tro 1 Chất thải thực phẩm 48,0 6,4 37,6 2,6 0,4 5,0 2 Giấy 43,5 6,0 44,0 0,3 0,2 6,0 3 Plastic 60,0 7,2 222,8 - - 10,0 4 Sợi, vải 55,0 6,6 31,2 4,6 0,15 2,5 5 Cao su 78,0 10,0 - 20 - 10,0 6 Chất thải làm vƣờn 47,8 6,0 38,0 3,4 0,3 4,5 7 Gỗ 49,5 6,0 42,7 0,2 0,1 1,5 8 Bụi gạch, các loại xà bần khác 26,3 3,0 2,0 0,5 0,2 68,0 Nguồn: Lê Huy Bá và Cao Xuân Bách, 2000. 2.1.2.2 Công thức hoá học tiêu biểu của một số thành phần chất thải hữu cơ Trong chất thải sinh hoạt, thành phần hữu cơ chiếm một lƣợng lớn. Ngƣời ta phân loại và xác định công thức tiêu biểu của từng loại chất hữu cơ nhằm mục đích xác định nhu cầu oxy cần thiết cho quá trình ủ hiếu khí chất thải. Bảng 2.3 Công thức hoá học tiêu biểu cho một số chất hữu cơ STT Các chất thải Công thức hoá học tiêu biểu 1 Carbohydrate (C6H10O5)x 2 Protein C16H24O5N4 3 Chất béo và dầu C50H90O6 4 Bùn cặn Bùn cặn đơn Bùn hỗn hợp C22H39O10N C10H19O3N 5 Mẫu vụn chất thải nói chung C64H104O37N 6 Gỗ C99H148O59N 7 Cỏ C295H420O186N 8 Rác sinh hoạt nói chung C23H38O17N 9 Vi khuẩn C5H7O2N 10 Nấm sợi C10H17O6N Nguồn: Lê Huy Bá và Cao Xuân Bách, 2000. 2.1.2.3 Tỉ lệ C/N của một số chất thải Tỷ lệ C/N nói lên mức cân bằng dinh dƣỡng cho VSV sinh trƣỡngphát triển có trong khối ủ