NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HÓA CHẤT TINH CHẾ LÀM PHÂN BÓN

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HÓA CHẤT TINH CHẾ LÀM PHÂN BÓN

Tác giả

NGUYỄN NHẬT HUỲNH MAI

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Kỹ thuật Môi trường

Giáo viên hướng dẫn TS. LÊ QUỐC TUẤN

Tháng 7 năm 2011 i

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN

:

Môi trường và Tài nguyên

Ngành

:

Kỹ thuật môi trường

Họ và tên

:

NGUYỄN NHẬT HUỲNH MAI

Lớp

:

DH07MT

Khóa học

:

2007 – 2011

MSSV :

07127079

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Khoa

1. Tên đề tài

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI CỦA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT HÓA CHẤT TINH CHẾ LÀM PHÂN BÓN 2. Nhiệm vụ -

Nghiên cứu lý thuyết

-

Tiến hành thực nghiệm ủ phân

-

Tiến hành phân lập vi sinh vật và tăng sinh vi sinh vật

-

Tiến hành trồng cải bẹ xanh

3. Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 15 tháng 03 năm 2011

4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ khóa luận: 30 tháng 06 năm 2011 5. Họ và tên giáo viên hướng dẫn: TS.LÊ QUỐC TUẤN

Ngày 15 tháng 03 năm 2011 Giáo viên hướng dẫn

ii

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

LỜI CẢM ƠN Với tất cả lòng kính trọng và biết ơn, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Khoa Môi trường và Tài nguyên – Trường Đại học Nông Lâm TPHCM, là những người đã tận tình truyền đạt những kiến thức hữu ích và quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường.

Xin chân thành cảm ơn TS. Lê Quốc Tuấn, người thầy đã dành nhiều thời gian

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

hướng dẫn và truyền đạt nhiều bài học, kiến thức cần thiết để em có thể hoàn thành tốt khóa luận và vững bước trên con đường sắp tới.

Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám đốc, các anh chị công tác tại công ty TNHH AFCP đã tạo mọi điều kiện cho em thực tập, tham quan trong suốt quá trình làm khóa luận của mình.

Xin chân thành cảm ơn tập thể DH07MT và bạn bè đã quan tâm, động viên và chia sẻ cùng tôi những niềm vui, nỗi buồn trong suốt thời gian học tập cũng như thực hiện khóa luận tốt nghiệp.

Lời cuối cùng, xin cảm ơn gia đình – là nguồn động viên, là điểm tựa vững chắc, luôn yêu thương, chăm sóc và dành những gì tốt đẹp nhất để con đạt được những kết quả như ngày hôm nay.

Xin chân thành cảm ơn!

Nguyễn Nhật Huỳnh Mai

iii

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

TÓM TẮT LUẬN VĂN Đề tài “Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón” được thực hiện nhằm giải quyết lượng bùn thải phát sinh trong quá trình sản xuất của công ty AFCP nói riêng và ngành sản xuất hóa chất tinh chế nói chung, biến chất thải thành phân hữu cơ sử dụng trong nông nghiệp.

-

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Để đạt được mục đích đề ra, đề tài thực hiện các nội dung sau: Thu thập tài liệu về quá trình sản xuất hóa chất tinh chế, quy trình sản xuất phân hữu cơ.

-

Tham khảo các đề tài nghiên cứu đã thực hiện trong lĩnh vực có liên quan.

-

Tiến hành thí nghiệm ủ phân hữu cơ từ bùn thải và than bùn với các tỉ lệ khác nhau và tìm ra tỉ lệ phối trộn thích hợp.

-

Tiến hành phân lập và tăng sinh vi sinh vật từ bùn thải.

-

Tiến hành ủ phân hữu cơ dựa trên tỉ lệ đã xác định với lượng vi sinh vật bổ sung khác nhau để tìm ra lượng vi sinh vật tối ưu.

-

Ứng dụng sản phẩm lên cây cải bẹ xanh để xác định tính ứng dụng thực tiễn của sản phẩm.

Kết quả đạt được cho thấy tỉ lệ phối trộn 1:1 với lượng vi sinh vật bổ sung là 41x1012CFU/ml là tối ưu nhất trong phạm vi nghiên cứu vì: -

Phân hữu cơ đầu ra có hàm lượng dinh dưỡng cao: acid humic tăng 18,09%, chất hữu cơ tăng 32,35%, hàm lượng Nitơ dễ tiêu là 44,8mg/100g, hàm lượng Photpho dễ tiêu là 19,41mg/100g.

-

Sản xuất và sử dụng phân hữu cơ có tính môi trường rất cao: trong quá trình sản xuất đã xử lý một lượng khá lớn bùn thải, biến bùn thải thành chất dinh dưỡng sử dụng cho cây trồng.

iv

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ iii TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................. iv MỤC LỤC ....................................................................................................................... v

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

DANH SÁCH CÁC BẢNG ............................................................................................ ix DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ ........................................................................................ x DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... xi Chương 1 ........................................................................................................................ 1 MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................... 1 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ............................................................................... 1 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 2 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................... 2 1.5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI................................................................................... 2 1.6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................... 2 1.7. Ý NGHĨA KHOA HỌC...................................................................................... 2 1.8. Ý NGHĨA THỰC TIỄN ..................................................................................... 3 Chương 2 ........................................................................................................................ 4 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .............................................................................................. 4 2.1. TỔNG QUAN CÔNG TY TNHH AUREOLE FINE CHEMICAL PRODUCTS 4 2.1.1. Thông tin chung về công ty .......................................................................... 4 v

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

2.1.2. Tình hình hoạt động của công ty .................................................................. 4 2.1.3. Cơ cấu tổ chức hoạt động ............................................................................. 5 2.1.4. Công nghệ sản xuất ...................................................................................... 6 2.2. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT CHITIN-CHITOSAN ........................ 7 2.2.1. Nguồn gốc và sự tồn tại của chitin-chitosan trong tự nhiên .......................... 7 2.2.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất Chitin ở Việt Nam và trên thế giới........... 9

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

2.3. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VỚI NGUỒN NGUYÊN LIỆU TỪ CHẤT THẢI RẮN ................................................................... 12 2.3.1. Nguyên liệu ủ phân .................................................................................... 12 2.3.2. Các vi sinh vật tham gia trong quá trình ủ .................................................. 13 2.3.3. Nguyên lý ủ ............................................................................................... 13 2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân hủy các chất hữu cơ trong khi ủ ........... 18 2.3.5. Kết quả của quá trình ủ phân ...................................................................... 19 2.3.6. Một số phương pháp ủ phân hữu cơ đã và đang áp dụng ............................ 20 Chương 3 ...................................................................................................................... 24 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................... 24 3.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU ................................................... 24 3.1.1. Thời gian nghiên cứu ................................................................................. 24 3.1.2. Địa điểm nghiên cứu .................................................................................. 24 3.2. NGUỒN CHẤT THẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU ................................ 25 3.3. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH ........................................................................ 25 3.3.1. Thí nghiệm 1: ủ phân lần 1(xác định tỉ lệ phối trộn hữu hiệu nhất) ............. 25 3.3.2. Thí nghiệm 2: nuôi cấy vi sinh ................................................................... 29 vi

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

3.3.3. Thí nghiệm 3: ủ phân lần 2 (xác định lượng vi sinh hiệu quả nhất đối với quá trình ủ phân) ........................................................................................................... 32 3.3.4. Thí nghiệm 4: ứng dụng lên cây cải bẹ xanh .............................................. 34 3.4. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ........................................................................ 35 Chương 4 ...................................................................................................................... 36 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................................................... 36

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

4.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1 ............................................................................. 36 4.1.1. Đánh giá cảm quan .................................................................................... 36 4.1.2. Chỉ tiêu vật lý ............................................................................................ 36 4.1.3. Chỉ tiêu hóa học ......................................................................................... 39 4.2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 2 ............................................................................. 42 4.2.1. Kết quả phân lập ........................................................................................ 43 4.2.2. Kết quả tăng sinh mẫu ................................................................................ 44 4.3. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3 ............................................................................. 45 4.3.1. Đánh giá cảm quan .................................................................................... 45 4.3.2. Chỉ tiêu vật lý ............................................................................................ 46 4.3.3. Chỉ tiêu hóa học ......................................................................................... 48 4.4. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 4 ............................................................................. 54 Chương 5 ...................................................................................................................... 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 59 5.1. KẾT LUẬN ...................................................................................................... 59 5.2. KIẾN NGHỊ ..................................................................................................... 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 61 vii

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 62

viii

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1 ................................................................................... 25 Bảng 3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3 ................................................................................... 33 Bảng 3.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4 ................................................................................... 34 Bảng 3.4. Phương pháp phân tích ...................................................................................... 35 Bảng 4.1. Thông số nhiệt độ trung bình ở thí nghiệm 1 ..................................................... 37

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Bảng 4.2. Phân tích ANOVA sự thay đổi chất hữu cơ ở thí nghiệm 1................................ 40 Bảng 4.3. Phân tích ANOVA sự thay đổi acid humic ở thí nghiệm 1 ................................. 43 Bảng 4.4. Thông số nhiệt độ trung bình của thí nghiệm 3 .................................................. 47 Bảng 4.5. Sự thay đổi pH trung bình của các nghiệm thức trong quá trình ủ ...................... 49 Bảng 4.6. Phân tích ANOVA sự thay đổi chất hữu cơ ở thí nghiệm 3................................ 51 Bảng 4.7. Phân tích ANOVA sự thay đổi acid humic ở thí nghiệm 3 ................................. 54 Bảng 4.8. Kết quả phân tích N dễ tiêu và P dễ tiêu trung bình ở thí nghiệm 3.................... 55 Bảng 4.9. Ghi chú thí nghiệm 4 ......................................................................................... 57 Bảng 4.10. Bảng so sánh hiệu quả sử dụng phân ............................................................... 58

ix

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1. Nguyên liệu Chitin và Soda ............................................................................. 6 Hình 2.2. Sơ đồ cơ cấu tổ chức hoạt động công ty AFCP ................................................ 6 Hình 2.3. Chitin và vỏ tôm cua........................................................................................ 9 Hình 2.4. Cấu trúc phân tử của 1) Chitin 2) Chitiosan 3) Xellulose ............................... 10 Hình 2.5. Sơ đồ chung của quá trình ủ hiếu khí ............................................................. 16

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Hình 2.6. Quá trình tổng hợp và phản ứng enzyme........................................................ 18 Hình 3.1. Bố trí thí nghiệm 1......................................................................................... 27 Hình 3.2. Bùn thải từ quá trình sản xuất của công ty AFCP ........................................... 28 Hình 3.3. Than bùn ....................................................................................................... 29 Hình 3.4. Bố trí thí nghiệm 3......................................................................................... 28 Hình 4.1. Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ ở thí nghiệm 1 ........................................ 29 Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện sự biến thiên chất hữu cơ ở thí nghiệm 1 ............................. 35 Hình 4.3. Biểu đồ thể hiện độ tăng chất hữu cơ sau quá trình ủ ở thí nghiệm 1 .............. 38 Hình 4.4. Biểu đồ thể hiện sự biến thiên acid humic ở thí nghiệm 1 .............................. 40 Hình 4.5. Khuẩn lạc phân lập từ bùn thải sau quá trình sản xuất của công ty AFCP ...... 41 Hình 4.6. Dung dịch tăng sinh sau 3 tuần so với dung dịch chưa tăng sinh .................... 43 Hình 4.7. Khuẩn lạc phân lập từ mẫu tăng sinh ............................................................. 45 Hình 4.8. Sản phẩm đầu ra ở các nghiệm thức ............................................................... 46 Hình 4.9. Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ ở thí nghiệm 3 ........................................ 46 Hình 4.10. Biểu đồ thể hiện sự biến thiên chất hữu cơ ở thí nghiệm 3 ........................... 47 Hình 4.11. Biểu đồ thể độ tăng chất hữu cơ ở thí nghiệm 3 ........................................... 48 Hình 4.12. Biểu đồ thể hiện sự biến thiên acid humic ở thí nghiệm 3 ............................ 52 Hình 4.13 . Biểu đồ thể hiện độ tăng acid humic ở thí nghiệm 3.................................... 54 Hình 4.14. Cải bẹ xanh sau khi thu hoạch ..................................................................... 54 Hình 4.15. Cải chuẩn bị thu hoạch ................................................................................ 60

x

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi sinh vật

CTR :

chất thải rắn

L:R:H :

Dài : Rộng : Cao

NPK :

Nitơ – Photpho – Kali

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

VSV :

xi

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Chương 1 MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngành chế biến thuỷ sản ở nước ta đóng vai trò hết sức quan trọng cả về ý nghĩa kinh tế và xã hội, là một trong ba ngành đóng góp vào thu nhập quốc dân lớn nhất cả nước. Theo thống kê chưa đầy đủ hiện nay nước ta có hơn 300 cơ sở chế biến thuỷ sản, và khoảng 220 nhà máy chuyên sản xuất các sản phẩm đông lạnh phục vụ xuất khẩu có tổng công suất 200 tấn/ngày. Cứ sản xuất 1 tấn tôm nõn đông lạnh xuất xưởng sẽ thải ra môi trường 0,75 tấn phế thải (đầu, vỏ, nội tạng), cá filet đông lạnh 0,6 tấn, nhuyễn thể chân đầu 0,45 tấn, nhuyễn thể 2 mảnh vỏ đông lạnh >4 tấn, riêng đối với chế biến nước mắm bã chượp ước tính khoảng 0,3 tấn/1 tấn sản phẩm. Đó là một trong những nguyên nhân tạo ra những tác động xấu cho môi trường. Do vậy, phế liệu thủy sản thải ra từ các cơ sở chế biến thủy sản nếu không xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Từ trước đến nay, ở Việt Nam, đã có nhiều đề tài nghiên cứu chiết xuất chitinchitosan, những polyme sinh học được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp từ phế liệu thủy sản. Tuy nhiên, phế thải còn lại sau quá trình này vẫn là một câu hỏi lớn cho ngành môi trường. Do đó, vấn đề đặt ra là làm cách nào để xử lý được lượng phế thải khó phân hủy hữu cơ này bằng phương pháp sinh học.

1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

 Sử dụng phế thải của ngành sản xuất hóa chất tinh chế từ nguyên liệu chính là chất chitin có nguồn gốc động vật làm phân hữu cơ bón cho cây.  Tìm ra quy trình ủ phân hiệu quả bằng cách bổ sung thêm một số chất để nâng cao hiệu quả ủ, đạt năng suất cao và nâng cao hiệu quả xử lý phế thải.  Ứng dụng phân đã ủ lên cây cải bẹ xanh để tìm ra hiệu quả của sản phẩm đầu ra.

1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU  Khảo sát, tìm hiểu đánh giá hiện trạng sử dụng chất thải làm phân hữu cơ.

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

 Làm thực nghiệm ủ phân.

 Đề xuất quy trình ủ phân thích hợp để đạt hiệu quả ủ cao nhất.

 Dùng phân để bón cho cây cải bẹ xanh để tìm ra hiệu quả của sản phẩm đầu ra.

1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU  Tham khảo và tổng hợp tài liệu

 Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình thực tế  Lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu

 Theo dõi, đánh giá, nhận xét các thông số thực nghiệm  Xử lý số liệu, tính toán, vẽ đồ thị và viết báo cáo 1.5. TÍNH MỚI CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu sử dụng phế thải của ngành sản xuất hóa chất tinh chế từ nguyên liệu chính là chất chitin có nguồn gốc động vật làm phân hữu cơ là một hướng mới, trước đây chưa có nghiên cứu nào liên quan.

1.6. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

 Đề tài chỉ nghiên cứu sử dụng phế thải từ quá trình sản xuất hóa chất tinh chế của công ty Aureole Fine Chemical Products làm phân bón.  Đề tài chỉ nghiên cứu sử dụng phân đã ủ để bón cho cây cải bẹ xanh.  Vì điều kiện về cơ sở vật chất nên đề tài chỉ nghiên cứu một số chỉ tiêu của phân bón bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, N dễ tiêu, P dễ tiêu, chất hữu cơ, acid humic, pH chứ không nghiên cứu tất cả các chỉ tiêu về phân bón.

1.7. Ý NGHĨA KHOA HỌC 2

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Chứng minh khả năng sản xuất phân bón hữu cơ từ bùn thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế.

1.8. Ý NGHĨA THỰC TIỄN  Sử dụng bùn thải từ ngành sản xuất hóa chất tinh chế để làm phân hữu cơ đem lại hiệu quả kinh tế cao.  Biến bùn thải thành chất dinh dưỡng sử dụng trong nông nghiệp, không làm ảnh hưởng đến môi trường.

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

 Sử dụng bùn thải từ ngành sản xuất hóa chất tinh chế để làm phân hữu cơ đã hạn chế được một phần lượng rác thải công nghiệp, hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường.

3

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Chương 2

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. TỔNG QUAN CÔNG TY TNHH AUREOLE FINE CHEMICAL PRODUCTS 2.1.1. Thông tin chung về công ty 

Tên công ty: Công ty TNHH AUREOLE FINE CHEMICAL PRODUCTS.



Địa chỉ công ty: KCN Long Bình, phường Long Bình, TP.Biên Hòa, Đồng Nai.



Người đại diện: ông Phan Quốc Hanh



Chức vụ: Tổng Giám Đốc



Lĩnh vực hoạt động: sản xuất các loại hóa chất và chất phụ gia thể lỏng dùng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và công nghệ sản xuất mỹ phẩm.



Diện tích đất sử dụng: 6.069 m2

2.1.2. Tình hình hoạt động của công ty

4

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Sản phẩm của công ty hiện nay chủ yếu là phụ gia thể lỏng dùng trong công nghiệp chế biến thực phẩm và công nghệ sản xuất mỹ phẩm. Với công suất 650 tấn sản

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

phẩm/năm

Hình 2.1. Nguyên liệu Chitin và Soda

2.1.3. Cơ cấu tổ chức hoạt động

Hình 2.2. Sơ đồ cơ cấu tổ chức hoạt động công ty AFCP

5

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

2.1.4. Công nghệ sản xuất Acid Clohidric (HCl) Chitin

Nước

Bồn phân giải

Bồn trung hòa

Bao bì thải

Than

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Na2CO3 hoạt tính

Máy lọc

Bùn thải

Giảm áp, bay hơi

Nước thải

Máy ly tâm 1

Muối thải

Giảm áp, bay hơi

Nước thải

Máy ly tâm 2

Muối thải

Thành phẩm

Vô thùng 6

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Thuyết minh sơ đồ công nghệ Nguyên liệu sản xuất (Chitin) được đưa vào bồn phân giải bằng bơm định lượng, nhờ acid Clohidric thực hiện quá trình phân hủy Chitin, nếu acid dư sẽ được trung hòa bằng soda khan Na 2 CO 3 tại bồn trung hòa. Tại bồn trung hòa, cho thêm than hoạt tính và Zeolite (than hoạt tính để hấp phụ màu của dung dịch thủy phân, Zeolite để hỗ trợ cho quá trình lọc kế tiếp). Toàn bộ hỗn hợp trên tiếp tục được đưa qua máy lọc, phần dung

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

lịch sau lọc tiếp tục đưa qua công đoạn giảm áp, bay hơi lần 1 để tách nước, qua máy ly tâm lần 1 để tách muối. Sau khi qua máy ly tâm lần 1, dung dịch tiếp tục qua công đoạn giảm áp, bay hơi và tách ly tâm lần 2 để được thành phẩm. Cuối cùng thành phẩm sẽ được đóng thùng và lưu kho chờ ngày xuất hàng.

2.2. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT CHITIN-CHITOSAN 2.2.1. Nguồn gốc và sự tồn tại của chitin-chitosan trong tự nhiên Chitin - chitosan là một polysacharit tồn tại trong tự nhiên với sản lượng rất lớn (đứng thứ hai sau xellulose). Trong tự nhiên chitin tồn tại trong cả động vật và thực vật .

7

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Trong động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của một số động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Trong động vật bậc cao monome của chitin là một thành phần chủ yếu trong mô da nó giúp cho sự tái tạo và gắn liền các vết thương ở da. Trong thực vật chitin có ở thành tế bào nấm họ Zygomycetes, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo...

Chitin - chitosan là polysacharit có đạm không độc, có khối lượng phân tử lớn.

Cấu trúc của chitin là tập hợp các monosacharit (N-acetyl-β-D-glucosamine) liên kết với

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

nhau bởi các cầu nối glucozit và hình thành một mạng các sợi có tổ chức. Hơn nữa chitin tồn tại rất hiếm ở trạng thái tự do và hầu như luôn luôn nối bởi các cầu nối đẳng trị (coralente) với các protein, CaCO 3 và các hợp chất hữu cơ khác.

Hình 2.3. Chitin và vỏ tôm cua

Trong các loài thủy sản đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng chitin chitosan chiếm khá cao dao động từ 14 - 35% so với trọng lượng khô. Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất chitin - chitosan.

Về mặt lịch sử, chitin được Braconnot phát hiện đầu tiên vào năm 1821, trong cặn dịch chiết từ một loại nấm. Ông đặt tên cho chất này là “Fungine” để ghi nhớ nguồn gốc của nó. Năm 1823 Odier phân lập được một chất từ bọ cánh cứng mà ông gọi là chitin hay “chiton”, tiếng Hy lạp có nghĩa là vỏ giáp, nhưng ông không phát hiện ra sự có mặt của nitơ trong đó. Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi đến kết luận chitin có dạng công thức giống với xellulose.

8

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Hình 2.4. Cấu trúc phân tử của 1) Chitin 2) Chitosan 3) Xellulose 2.2.2. Tình hình nghiên cứu và sản xuất Chitin ở Việt Nam và trên thế giới Trước đây người ta đã thử chiết tách chitin từ thực vật biển nhưng nguồn nguyên liệu không đủ để đáp ứng nhu cầu sản xuất. Trữ lượng chitin phần lớn có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua. Trong một thời gian, các chất phế thải này không được thu hồi mà lại thải ra ngoài gây ô nhiễm môi trường. Năm 1977 Viện kỹ thuật Masachusetts (Mỹ), khi tiến hành xác định giá trị của chitin và protein trong vỏ tôm, cua đã cho thấy việc thu hồi các chất này có lợi nếu sử dụng trong công nghiệp. Phần protein thu được sẽ dùng để chế biến thức ăn gia súc, còn phần chitin sẽ được dùng như một chất khởi đầu để điều chế các dẫn xuất có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp.

Việc nghiên cứu sản xuất chitin - chitosan và các ứng dụng của chúng trong sản xuất phục vụ đời sống là một hướng nghiên cứu tương đối mới mẻ ở nước ta. Vào những năm 1978 đến 1980 Trường đại học Thuỷ sản Nha Trang đã công bố quy trình sản xuất chitin - chitosan của kỹ sư Đỗ Minh Phụng, nhưng chưa có ứng dụng cụ thể trong sản 9

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

xuất. Gần đây trước yêu cầu xử lý phế liệu thuỷ sản đông lạnh đang ngày càng cấp bách, trước những thông tin kỹ thuật mới về chitin - chitosan cũng như tiềm năng thị trường của chúng đã thúc đẩy các nhà khoa học của chúng ta bắt tay vào nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất chitin - chitosan ở bước cao hơn, đồng thời nghiên cứu các ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực sản xuất công nghiệp.

Hiện nay ở Việt Nam có nhiều cơ sở khoa học đang nghiên cứu sản xuất chitin chitosan như: Trung tâm nghiên cứu polyme - Viện Khoa Học Việt Nam; Viện Hoá thuộc

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

phân Viện Khoa Học Việt Nam tại thành phố Hồ Chí Minh; Trung tâm công nghệ và sinh học Thủy sản - Viện nghiên cứu nuôi trồng Thủy sản 2.

Ở miền Bắc, Viện Khoa Học Việt Nam đã kết hợp với Xí nghiệp thủy sản Hà Nội sản xuất chitosan và ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp ở đồng lúa Thái Bình và đã thu được một số kết quả đáng khích lệ.

Ở miền Nam, Trung tâm công nghệ và sinh học thuỷ sản phối hợp với một số cơ quan khác: Đại Học Y Dược thành phố Hồ Chí Minh, phân Viện Khoa Học Việt Nam, Viện Khoa Học nông nghiệp miền nam,… đang nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chitin chitosan trong lĩnh vực: nông nghiệp, y dược và mỹ phẩm.

Trong nông nghiệp, chitosan được sử dụng để bảo vệ các hạt giống nhằm mục đích ngăn ngừa sự tấn công của nấm trong đất, đồng thời nó còn có tác dụng cố định phân bón, thuốc trừ sâu, tăng cường khả năng nảy mầm của hạt.

Qua nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan và các nguyên tố vi lượng lên một số chỉ tiêu sinh hoá của mạ lúa ở nhiệt độ thấp thì kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan vi lượng làm tăng hàm lượng diệp lục và hàm lượng nitơ; đồng thời hàm lượng các enzyme như Amylase, Catalase hay Peroxidase cũng tăng lên.

Ngày nay chitosan còn được dùng làm nguyên liệu bổ sung vào thức ăn cho tôm, cá, cua để kích thích sinh trưởng.

Những ứng dụng của chitin - chitosan và những dẫn xuất của chúng ngày càng phát triển. Một số đã đưa vào ứng dụng như: chỉ khâu tự huỷ, da nhân tạo, thấu kính chiết

10

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

xuất, và một số ứng dụng khác còn đang nghiên cứu như: tác động kích thích miễn dịch, chống sự phát triển của khối u, đặc tính làm giảm cholesterol máu, trị bỏng nhiệt…

Da nhân tạo có nguồn gốc từ chitin, nó giống như một tấm vải và được bọc ốp lên vết thương chỉ một lần đến khi khỏi. Da nhân tạo bị phân huỷ sinh học từ từ cho đến lúc hình thành lớp biểu bì mới. Nó có tác dụng giảm đau, giúp cho các vết sẹo bỏng phục hồi biểu bì nhanh chóng. Trường Đại Học Dược Hà Nội, Đại Học Y Hà Nội, Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ Quốc gia cũng đã chế tạo thành công loại da nhân tạo này và

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

bước đầu ứng dụng có hiệu quả.

Chitin - chitosan và các oligome của nó có đặc tính miễn dịch do nó kích thích các tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch với các tế bào khối u và các tác nhân gây bệnh.

Những nghiên cứu gần đây hướng vào các oligome, N-acetyl-glucosamin và glucosamin, các chất này có một số tính chất của các polyme tương ứng nhưng lại có ưu thế là tan tốt trong nước do đó dễ dàng được hấp thụ.

Hiện nay trên thế giới đã thành công việc sử dụng chitosan làm chất mang để cố định enzyme và tế bào. Enzyme cố định đã cho phép mở ra việc sử dụng rộng rãi enzyme trong công nghiệp, y học và khoa học phân tích. Enzyme cố định được sử dụng lâu dài, không cần thay đổi chất xúc tác. Nhất là trong công nghệ làm sạch nước, làm trong nước hoa quả, sử dụng enzyme cố định rất thuận lợi và đạt hiệu quả cao. Chitosan thỏa mãn yêu cầu đối với một chất mang có phân tử lượng lớn, bền vững không tan và ổn định với các yếu tố hoá học.

Do có cấu trúc tương tự như xellulose nên chitosan được nghiên cứu bổ sung vào làm nguyên liệu sản xuất giấy. Chitosan làm tăng độ bền dai của giấy, đồng thời việc in trên giấy cũng tốt hơn. Trong sản xuất giấy qua nghiên cứu người ta thấy nếu bổ sung 1% chitosan thì độ bền của giấy tăng lên khi bị ướt hay tăng độ nét khi in. Có thể thay hồ tinh bột bằng chitosan để hồ vải, nó có tác dụng làm tơ sợi bền, mịn, bóng đẹp, cố định hình in, chịu được acid và kiềm nhẹ.

Chitosan kết hợp với một số thành phần khác để sản xuất vải chịu nhiệt, vải chống thấm, sản xuất vải col…Chitosan được sử dụng để sản xuất kem chống khô da do tính 11

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

chất của chitosan là có thể cố định dễ dàng trên biểu bì của da nhờ các nhóm –NH+4. Các nhóm này liên kết với các tế bào sừng hóa của da, nhờ vậy mà các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng chitosan làm các loại kem dưỡng da chống nắng.

Nhờ khả năng làm đông tụ các thể rắn lơ lửng giàu protein và nhờ khả năng kết dính tốt các ion kim loại như Pb, Hg… do đó chitin được sử dụng để tẩy lọc nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm.

Chitosan sử dụng để chống hiện tượng mất nước trong quá trình làm lạnh, làm

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

đông thực phẩm. Do chitosan có tính chất diệt khuẩn, do đó nó được tạo thành màng mỏng để bao gói thực phẩm chống ẩm mốc, chống mất nước. Đặc tính diệt khuẩn của chitosan được thể hiện trên các mặt sau :

Khi tiếp xúc với thực phẩm chitin - chitosan sẽ lấy đi từ các vi sinh vật này các

•

ion thiết yếu, ví dụ như ion Cu2+. Như vậy vi sinh vật sẽ bị chết do sự mất cân bằng liên quan đến các ion thiết yếu.

•

Ngăn chặn phá hoại chức năng màng tế bào.

•

Gây ra sự rò rỉ các phần bên trong tế bào.

Như vậy việc dùng chất chitosan bao bọc quanh bề mặt thực phẩm có thể kéo dài thời gian bảo quản, giảm sự hư hỏng do khả năng kháng nấm, kháng khuẩn của nó.

2.3. TỔNG QUAN VỀ NGÀNH SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VỚI NGUỒN NGUYÊN LIỆU TỪ CHẤT THẢI RẮN 2.3.1. Nguyên liệu ủ phân -

Phế thải công nghiệp: phế thải từ ngành sản xuất mía đường, phế thải của ngành chế biến bột ngọt, chế biến hải sản, chế biến thức ăn gia súc, chế biến gỗ…

-

Rác thải sinh hoạt (được phân loại để loại bỏ tạp chất trước khi ủ)

-

Than bùn đã được hoạt hóa

-

Các loại phân gia súc gia cầm

-

Sản phẩm dư thừa của cây nông nghiệp: rơm rạ xác cây họ đậu, trấu, vỏ cây họ dừa có dầu 12

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

2.3.2. Các vi sinh vật tham gia trong quá trình ủ -

Vi

sinh

vật

cố

định

đạm:

Azorobacter,

Nocardia

Chromatium,

Mathanobacterium…

-

Vi sinh vật phân giải xilan: Bacillus lichenifornus, Bacteroides amylagens, Clostridium Sp, Streptomyces Allbogriseolus…

-

Vi sinh vật phân giải lưu huỳnh: Thiobacillus thioparus, họ Thirodaceae, họ Chlorobacteria ceae…

Vi sinh vật phân giải cellulose: Cytophaga, Cellulomonas, giống Bacillus,

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

-

giống Clostridium, Aspergillus, Penicillium…

-

Vi sinh vật phân giải Photpho: Giống Bascillus, B.Megaterium, B.Subtilis, Proteus, Arthrobster, Aspergillus, Penicillium, Streptomyces…

-

Vi sinh vật tham gia quá trình amon hóa: A.proteolytica, Arthrobacter spp, Bacillus

Cereus,

Staphilococcus

Aureus,

Thermonospora,

Thermoactinomyces, Vulgarries…

2.3.3. Nguyên lý ủ

2.3.3.1. Ủ hiếu khí

Ủ hiếu khí: là quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật khi có mặt oxi. Sản phẩm cuối cùng của quá trình này là khí CO 2 , NH 3 , nước, nhiệt, các chất hữu cơ đã ổn định và sinh khối vi sinh vật.

Quá trình chuyển hóa sinh học hiếu khí có thể biểu diễn một cách tổng quát theo phương trình sau:

Chất hữu cơ + O2 + dinh dưỡng

Vi sinh vật

Tế bào mới + Chất

hữu cơ khó phân hủy + CO2 + H2O + NH3 + SO4 + … + Q

13

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Những phản ứng sinh hóa diễn ra trong quá trình ủ hiếu khí rất phức tạp, một cách tổng quát, căn cứ vào sự biến thiên nhiệt độ có thể chia quá trình ủ hiếu khí thành các pha sau: -

Pha thích nghi: đặc trưng bởi sự tăng nhiệt độ do quá trình phân hủy sinh học

-

Pha ưa nhiệt: là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất. Đây là giai đoạn ổn định chất thải và tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh nhiều nhất.

-

Pha trưởng thành: là giai đoạn nhiệt độ xuống bằng nhiệt độ môi trường. Trong

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

pha này quá trình lên men diễn ra chậm, thích hợp cho việc hình thành chất keo mùn (quá trình này chuyển hóa các phức chất hữu cơ thành mùn), các chất khoáng (sắt, canxi, nitơ) và cuối cùng thành mùn. Ngoài ra còn xảy ra các quá trình nitrat hóa, ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxi hóa sinh học tạo ra nitrit và cuối cùng là nitrat.

Trong quá trình ủ hiếu khí, sự biến thiên nhiệt độ có thể chia làm 3 giai đoạn: -

Giai đoạn nhiệt độ trung bình: kéo dài một vài ngày

-

Giai đoạn nhiệt độ cao: kéo dài từ một vài ngày đến một vài tháng

-

Giai đoạn làm mát và nhiệt độ ổn định: kéo dài vài tháng

Tương ứng với từng giai đoạn ủ khác nhau, các loài vi sinh vật ưu thế cũng

khác nhau. Quá trình phân hủy ban đầu do vi sinh vật chịu nhiệt trung bình chiếm ưu thế cũng khác nhau, chúng sẽ phân hủy nhanh những hợp chất dễ phân hủy sinh học. Nhiệt độ trong quá trình này sẽ gia tăng nhanh chóng do nhiệt mà các vi sinh vật tạo ra. Khi nhiệt độ gia tăng lên 40oC các vi sinh vật chịu nhiệt trung bình sẽ được thay thế bởi các vi sinh vật hiếu nhiệt. Khi nhiệt độ tăng lên 55oC và trên nữa thì các vi sinh vật gây bệnh sẽ bị tiêu diệt. Khi nhiệt độ tăng lên 65oC sẽ có rất nhiều loài vi sinh vật bị chết và nhiệt độ này cũng là giới hạn trên của quá trình phân hủy hiếu khí.

14

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

VSV dinh dưỡng, độ ẩm, không khí

Rác hữu cơ

Phân loại

Phân hủy hiếu khí

Sàng

(ủ thành phân)

phân

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

CTR

Phân hữu cơ

Tái chế, chôn lấp

Hình 2.5. Sơ đồ chung của quá trình ủ hiếu khí

2.3.3.2. Ủ kỵ khí

Là quá trình chuyển hóa chất hữu cơ bởi các vi sinh vật khí không có mặt của oxy. Sản phẩm cuối cùng của quá trình này là CH 4 , CO 2 , NH 3 và một vài khí khác với số lượng nhỏ, các acid hữu cơ, nhiệt, các chất hữu cơ ổn định và sinh khối vi sinh vật. NH 3 được tạo ra trong điều kiện hiếu khí lẫn kỵ khí. Chúng nhanh chóng được các vi khuẩn nitrat hóa có trong khối ủ chuyển hóa thành NO 3 Là phương pháp xử lý các chất thải hữu cơ mà không cần đến hệ thống cung cấp khí. Phương pháp này được áp dụng nhiều trong những năm 70-80 của thế kỷ trước. Ưu điểm của phương pháp ủ kỵ khí là chi phí xây dựng và chi phí vận hành không thấp hơn phương pháp hiếu khí, nhưng nhược điểm là thời gian ủ kéo dài.

Về kỹ thuật: phương pháp kỵ khí không khác nhiều so với phương pháp hiếu khí ở tất cả các hạng mục xây dựng, ngoại trừ hệ thống cung cấp khí. Phương pháp xử lý kỵ khí hiệu quả đối với khối chất thải chứa nhiều hợp chất dễ phân hủy. Tuy nhiên, trong quá trình ủ kỵ khí sẽ tạo ra nhiều chất khí có mùi khó chịu hơn là phương pháp hiếu khí. Hiện nay, chất thải hữu cơ được đựng trong túi nhựa kín,

15

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

trong các bể bêtông kín có lắp đặt hệ thống tận thu khí (CH 4 ) để sử dụng làm chất đốt, giảm lượng khí độc hại phát sinh trong quá trình ủ.

2.3.3.3. Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ có trong chất thải diễn ra rất phức tạp. Vì trong cùng một thời gian xảy ra hàng loạt các quá trình phân giải khác nhau, đan chéo nhau. Tất cả các quá trình đó được thực hiện bởi enzyme của vi sinh vật có trong khối ủ, quá trình được thực hiện qua 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: Tổng hợp enzyme

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T



Giai đoạn sinh tổng hợp enzyme bắt đầu ngay sau khi vi sinh vật tiến hành quá trình trao đổi chất và nó sẽ đạt cực đại ở thời điểm bắt đầu của giai đoạn phát triển mạnh nhất của sinh khối. Như vậy, không phải bao giờ hoạt tính enzyme đạt cực đại cũng trùng với thời điểm sinh khối đạt cực đại. Hoạt tính enzyme đạt cực đại thường xảy ra trước thời gian sinh khối đạt cực đại.

Các chất tham gia vào phản ứng phân hủy là những chất cảm ứng. Những chất này tác động lên tế bào vi sinh vật và nhờ đó enzyme được tạo thành. Trong các chất thải hữu cơ, các chất như protein, gluxit, lipit đều là những chất cảm ứng.

Những enzyme được tạo thành như Protease, Amylase, Lipase…là những enzyme cảm ứng. Do đó. Trong quá trình ủ sẽ diễn ra rất nhiều phản ứng. 

Giai đoạn 2: khi các enzyme tạo thành, các enzyme này sẽ thoát khỏi tế bào

vi sinh vật ra ngoài. Ở tế bào, các enzyme sẽ tiến hành các phản ứng thủy phân các chất có kích thước nhỏ. Khi đó, một phần của các chất mới tạo thành từ phản ứng thủy phân sẽ thâm nhập vào trong tế bào, một phần khác nằm ngoài môi trường. 

Sản phẩm cuối của một chuỗi phản ứng enzyme thường có tác động ức

chế ngược đến tốc độ phản ứng của enzyme tham gia phản ứng đầu tiên của chuỗi phản ứng. Điều đó cho ta hiểu nguyên nhân tại sao quá trình phân giải các chất thải trở nên chậm chạp. 

Phản ứng của enzyme trong chất thải còn chịu ảnh hưởng của độ ẩm,

nhiệt độ, các chất kiềm hãm trong chất thải.

16

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Như vậy, khi bị phân hủy trong khối ủ chất thải tạo ra 2 sản phẩm chính:





-

Sản phẩm bậc 1: số lượng tế bào vi sinh vật (sinh khối).

-

Sản phẩm bậc 2: sản phẩm phân giải của vi sinh vật .

Giai đoạn 3: là giai đoạn khi các chất được tạo thành từ các phản ứng enzyme

ngoại bào xâm nhập được vào trong tế bào. Ở đây sẽ có hai kiểu phản ứng: phản ứng tổng hợp (đồng hóa) và phản ứng phân giải (dị hóa). Các phản ứng tạo ra sinh khối của vi sinh vật, năng lượng và sản phẩm. Năng lượng được tạo ra từ các phản

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

ứng phân giải nội bào sẽ được tế bào sử dụng để tiến hành các phản ứng tổng hợp.

Một phần vật chất được tạo ra từ các quá trình trên mà tế bào không sử dụng sẽ được thẩm thấu ngược lại vào môi trường.  

Những sản phẩm này gọi chung là sản phẩm bậc 2.

Như vậy, sản phẩm bậc 2 là sản phẩm của quá trình trao đổi chất, chúng

có thể là sản phẩm tổng hợp thừa hoặc là những sản phẩm phân giải.

Chất thải

Tổng hợp

Ức chế

Chất phân giải

Enzyme nội bào

Sản phẩm trao đổi chất (đồng hóa và dị hóa)

Sản phẩm phân giải

Các yếu tố môi trường

Sinh khối

Hình 2.6. Quá trình tổng hợp và phản ứng enzyme

17

Sản phẩm

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

2.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân hủy các chất hữu cơ trong khi ủ 2.3.4.1. Các yếu tố vật lý  Nhiệt độ -

Nhiệt độ trong hệ thống khối ủ không hoàn toàn đồng nhất trong suốt quá trình ủ, phụ thuộc vào lượng nhiệt tạo ra bởi các vi sinh vật và thiết kế của hệ thống.

 Trong khối ủ nhiệt độ cần duy trì ở 55 – 60oC, vì ở nhiệt độ này quá trình chế phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt. Khi nhiệt độ tăng lên trên ngưỡng

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

này sẽ ức chế hoạt động của vi sinh vật.

 Độ ẩm: nước rất cần thiết cho sự hòa tan các chất dinh dưỡng và nguyên sinh chất trong tế bào vi sinh vật: -

Độ ẩm dưới 20% sẽ ức chế các phản ứng hóa học

-

Độ ẩm 50% – 70% là điều kiện tối ưu

-

Độ ẩm cao hơn 70% có thể gây ngập và chuyển từ hiếu khí sang kỵ khí

 Kích thước hạt -

Đường kính tối ưu cho quá trình chế biến khoảng 3mm – 5mm. Kích thước hạt tối ưu có thể đạt bằng cách cắt, nghiền và sàng vật liệu thô ban đầu.

-

Vật liệu nhỏ làm tăng diện tích tiếp xúc của vật liệu với không khí (trường hợp ủ hiếu khí) và giúp cho vi sinh vật dễ dàng phân hủy vật liệu này.

 Độ rỗng (xốp): độ rỗng của khối vật liệu ủ là yếu tố quan trọng trong quá trình chế biến phân hữu cơ. Độ rỗng tối ưu sẽ thay đổi tùy theo vật liệu chế biến. Thông thường, độ rỗng để quá trình chế biến diễn ra tốt khoảng 35% – 60%, tối ưu là 32 – 36%.

2.3.4.2. Các yếu tố hóa sinh  Tỷ lệ C/N: tỷ lệ C/N tối ưu cho quá trình ủ khoảng 30:1. Ở mức thấp hơn nitơ sẽ thừa và sinh ra khí NH 3 gây mùi khai. Ở mức cao hơn sẽ hạn chế sự phát triển của vi sinh vật do thiếu nitơ.

18

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

 Oxy: các vi sinh vật hiếu khí không thể sống ở nồng độ oxy bằng 5%. Nồng độ oxy lớn hơn 10% được coi là tối ưu cho quá trình ủ hiếu khí. Trong thực hiện tính oxy người ta chọn 2 công thức hóa học đại diện: C 10 H 19 O 3 N + 12,5 O 2 C5H7 O2N

10CO 2 + 8H 2 O + NH 3

+ 5O 2

5CO 2 + 2H 2 O + NH 3

 Dinh dưỡng: ngoài một số các nguyên tố đa lượng, quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ hoạt động của vi sinh vật cũng cần một số các nguyên tố vi lượng

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

khác như P, K, Ca, Fe, Bo, Cu…

 pH: giá trị pH trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật trong quá trình ủ phân

 Chất hữu cơ: vận tốc phân hủy các chất hữu cơ dao động tùy theo thành phần, kích thước, tính chất của chất hữu cơ. Chất hữu cơ hòa tan thì dễ phân hủy hơn chất hữu cơ không hòa tan. Lignin và lingo-cellulosics là những chất phân hủy rất chậm

2.3.5. Kết quả của quá trình ủ phân

Qua quá trình ủ, một số rất lớn chất hữu cơ bị phá hủy thành CO 2 và H 2 O bay đi.

Những khí bốc ra khỏi đống ủ là CO 2 , H 2 S, H 3 P, CH 4 , NH 3 …(và trong điều kiện yếm khí gồm cả N 2 tự do).

Sản phẩm chính hình thành và còn lại là:

 Mùn (acid humic, acid fulvic, nhóm amin)  Một số loại muối khoáng dễ tiêu cho cây

 Một số lượng lớn xác vi sinh vật chứa nhiều chất dinh dưỡng cho cây, nhưng ở trong thành phần protein của tế bào của nó nên phải thông qua sự phân giải tiếp tục trong đất thì cây mới sử dụng được  Một số vi sinh vậy còn sống đang tiếp tục hoạt động  Một số enzyme và kích thích tố do vi sinh vật bài tiết ra những chất hữu cơ chưa phân giải Kết quả cuối cùng là tỷ lệ chất dinh dưỡng tổng số trong đống ủ tăng lên.

19

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

2.3.6. Một số phương pháp ủ phân hữu cơ đã và đang áp dụng 2.3.6.1. Phương pháp ủ đánh luống Theo như tên gọi đã nói lên việc sử dụng các luống để ủ phân vi sinh, và nó cũng là nét đặc trưng tiêu biểu cho phương pháp này. Phương pháp ủ đánh luống có thể được cơ giới hóa cao và thậm chí phần nào đó như một quy trình tự động. Hiện nay, thực tế có 2 phương pháp ủ đánh luống: phương pháp tĩnh và phương pháp có đảo trộn. Điểm khác biệt giữa 2 phương pháp đó là phương pháp tĩnh là phương pháp làm thoáng khí không

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

cần đảo trộn và ngược lại phương pháp đảo trộn tức là phương pháp làm thoáng khí bằng cách giật luống đổ mạnh xuống sau đó dồn đống trở lại.

Một quá trình ủ đánh luống bao gồm các bước cơ bản sau: 

Trộn lẫn vật liệu có hàm lượng chất xơ cao kích thích hoạt động phân hủy vào luống ủ nếu cần thiết.

  

Đánh luống và bố trí phương pháp làm thoáng khí

Tiến hành quá trình ủ

Sàng lọc hỗn hợp sản phẩm để loại bỏ các vật liệu có hàm lượng chất xơ cao để tạo sản phẩm đạt tiêu chuẩn kỹ thuật

  a)

Xử lý sản phẩm Lưu trữ

Phương pháp ủ dạng luống kiểu tĩnh

Có 2 kiểu ủ dạng luống kiểu tĩnh là cấp khí thụ động và cấp khí cưỡng bức 

Phương pháp ủ dạng luống cấp khí thụ động

Bằng phương pháp này, ta không xáo trộn luống ủ mà dùng phương pháp thoáng khí tự nhiên. Phương pháp này không có sự can thiệp của máy móc nên phù hợp với các nước đang phát triển. Đối với phương pháp này, mặc dù một lượng O 2 có thể xâm nhập vào lớp ngoài cùng của luống ủ bằng cách khuyếch tán, lực chuyển động cơ bản để đưa không khí bên ngoài vào trong luống ủ và thay thế CO 2 là sự đối lưu. Sự đối lưu xuất hiện do sự chênh lệch nhiệt độ bên trong luống ủ và không khí bên ngoài, do chênh lệch nồng độ O 2 và do 20

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

dòng không khí thổi ngang qua luống ủ. Trong trường hợp cần đẩy mạnh sự đối lưu và di chuyển của không khí, người ta thiết kế các ống thông khí và lỗ thông hơi chen vào trong luống ủ. 

Phương pháp ủ dạng luống cấp khí cưỡng bức Là phương pháp dùng thiết bị thổi không khí từ dưới lên trên hoặc hút không khí từ

trên xuống đi xuyên qua khối ủ không xáo trộn. Tuy nhiên, điểm hấp dẫn của phương pháp hút khí cưỡng bức từ trên xuống là khả năng dẫn khí thoát ra đi qua thiết bị xử lý b)

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

mùi. Thiết bị đó có thể là lọc sinh học với vật liệu lọc là khối vật liệu hữu cơ ổn định.

Phương pháp ủ dạng luống có đảo trộn

Phương pháp ủ dạng luống có đảo trộn xuất hiện sớm hơn phương pháp tĩnh làm thoáng khí cưỡng bức. Điểm đặc biệt của phương pháp này là làm thoáng khí bằng cách đảo trộn vật liệu trong luống ủ theo chu kỳ. Hơn nữa, nhờ đảo trộn, tất cả các phần của luống ủ theo định kỳ được tiếp xúc với phần trên của luống, đây chính là nơi diễn ra các hoạt động của vi sinh vật. Đảo trộn còn làm giảm kích thước hạt, làm luống ủ nhanh chóng mất nước, việc này sẽ là ưu điểm nếu luống ủ thừa độ ẩm.

2.3.6.2. Phương pháp ủ dạng biogas

Biogas là quá trình phân hủy sinh học các chất hữu cơ có nguồn gốc sinh học trong điều kiện kỵ khí với sản phẩm sinh ra chủ yếu là CH 4 , CO 2 và các khí khác. Phương pháp này được chia làm 3 giai đoạn:

 Giai đoạn bẻ gãy polymer: rác thải hữu cơ bị một nhóm vi sinh vật tùy nghi tiết ra enzyme thủy phân polymer của rác thô thành các monomer tan được như acid hữu cơ mạch ngắn, acid acetic…  Giai đoạn tạo acid: chuyển các monomer thành acid hữu cơ (acid béo mạch thẳng). Quá trình này chủ yếu tạo ra acid acetic, một phần nhỏ acid fomic, acid propionic, acid valeric, acid butyric và một số ít acid khác. Đặc trưng trong giai đoạn này là vi sinh vật hình thành acid phát triển rất mạnh và có khoảng thích nghi rộng với điều kiện môi trường. Tuy nhiên, những điều kiện xuất hiện trong giai đoạn này có thể ức chế quá trình. Điều này xuất hiện khi vi khuẩn hình thành acid không 21

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

cân bằng với tốc độ sử dụng acid của vi khuẩn sinh CH 4 , và của các vi sinh vật khác ở một mức độ nhất định nào đó. Khi không được sử dụng hết acid sẽ tích lũy với nồng độ lớn và làm sụt giảm pH đến mức gây ức chế. Khả năng xuất hiện các nhân tố ức chế lên các điều kiện môi trường có thể xảy ra do thành phần của vi khuẩn đa dạng.  Giai đoạn tạo mêtan (CH 4 ): vi khuẩn sinh CH 4 bẻ gãy các acid hữu cơ tạo thành.

Vi khuẩn sinh mêtan là vi khuẩn kỵ khí, chúng sinh CH 4 bằng 2 cách: Lên men acid hữu cơ và rượu tạo thành CH 4 và CO 2

-

2 phản ứng lên men điển hình chuyển hóa acid và rượu

-

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

-

Acid acetic:

CH 3 COOH

CH 4

+

CO 2

Rượu etylic:

4CH 3 OH

3CH 4 +

CO 2

+

H2O

Tạo CH 4 từ quá trình hô hấp, oxi hóa không hoàn toàn rượu tạo acid acetic, kết hợp với khử CO 2 tạo CH 4

-

2CH 3 CH 3 OH + CO 2

CH 3 COOH + CH 4

4H 2

CH 4

+ CO 2

+ 2H 2 O

Không như vi khuẩn hình thành acid, vi khuẩn sinh mêtan phát triển rất chậm và biên độ thích nghi với điều kiện môi trường và dinh dưỡng hẹp. Trong giới hạn dinh dưỡng, vi khuẩn sinh mêtan chỉ sử dụng một số chất hữu cơ đơn giản. Vì vậy, trong quá trình ủ biogas, họat động của những vi khuẩn này phụ thuộc phần lớn vào giai đoạn bẻ gãy các liên kết polymer và giai đoạn hình thành các acid cần thiết. Hơn nữa chúng phụ thuộc vào nitơ trong ammonia được tạo ra do sự cắt mạch các hợp chất nitơ.

-

Tính chất riêng và rất có ý nghĩa của pha này đó là tính nhạy cảm với một số yếu tố môi trường nhất định. Trong đó, yếu tố quyết định là O 2 khí quyển. Vi khuẩn sinh mêtan là những vi khuẩn kỵ khí bắt buộc, do đó O 2 khí quyển ức chế sự phát triển của chúng dù ở nồng độ cực kì nhỏ. Ngoài ra, nitrit và nitrat cũng là yếu tố ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn sinh mêtan, tất cả các vi

22

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

khuẩn hình thành acid đều là vi khuẩn kỵ khí tùy nghi, nghĩa là O 2 không ức chế sự phát triển của chúng.

Một yếu tố ảnh hưởng khác là pH. Không như trong giai đoạn hình thành acid giới hạn chịu đựng pH của vi khuẩn là rất rộng từ 4,5 – 7,5 hay thậm chí là đến 8, giới hạn chịu đựng trong giai đoạn sinh mêtan là 7 – 7,5 tốt nhất là 7.

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

-

23

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 3.1.1. Thời gian nghiên cứu -

Giai đoạn 1: từ 01/02/2010 đến 10/04/2010: nghiên cứu lý thuyết và thực tập theo dõi quá trình sản xuất hóa chất tinh chế, tiến hành nuôi cấy vi sinh và ủ phân tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường và Tài nguyên trường đại học Nông Lâm TPHCM.

-

Giai đoạn 2: từ 10/04/2010 đến 01/06/2010: ứng dụng phân ủ được lên cải bẹ xanh. Ghi chép, tổng hợp kết quả thu được.

-

Giai đoạn 3: từ 02/06/2010 đến 10/07/2010: tổng hợp kết quả, viết bài báo cáo khóa luận tốt nghiệp.

3.1.2. Địa điểm nghiên cứu -

Nghiên cứu lý thuyết và thực tập theo dõi quá trình sản xuất hóa chất tinh chế tại công ty Aureole Fine Chemical Products (AFCP).

-

Tiến hành nuôi cấy vi sinh và ủ phân tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường và Tài nguyên trường đại học Nông Lâm TPHCM.

-

Trồng cải bẹ xanh tại khu thí nghiệm mở thuộc khoa Môi trường và Tài Nguyên, trường đại học Nông Lâm TPHCM. 24

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

3.2. NGUỒN CHẤT THẢI VÀ PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU -

Phế thải là bùn thải từ quá trình sản xuất của công ty Aureole Fine Chemical Products (AFCP).

-

Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu theo TCVN 10TCN 301-97.

-

Tro trấu, xơ dừa và đất từ vùng chuyên canh trồng cây rau màu.

3.3. PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 3.3.1. Thí nghiệm 1: ủ phân lần 1(xác định tỉ lệ phối trộn hữu hiệu nhất) Bố trí thí nghiệm

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

3.3.1.1.

Các nghiệm thức được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên và các yếu tố ngoại cảnh tác động lên mỗi nghiệm thức là hoàn toàn giống nhau. Thí nghiệm gồm 3 nghiệm thức chính và đồng thời tiến hành ủ cùng mẫu đối chứng. Tất cả đều được lặp lại 2 lần để kiểm tra sự ảnh hưởng của nguyên liệu bổ sung là than bùn lên bùn thải trong quá trình làm phân hữu cơ. Như vậy tổng cộng là có 4 x 2 = 8 thí nghiệm, thứ tự được sắp xếp là ngẫu nhiên.

Nghiệm thức A: bùn thải : than bùn = 3:1 Nghiệm thức B: bùn thải : than bùn = 2:1 Nghiệm thức C: bùn thải : than bùn = 1:1

Nghiệm thức D (đối chứng): bùn thải không bổ sung than bùn Bảng 3.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1

Lặp lại lần 2

A2

B2

C2

D2 (ĐC2)

Lặp lại lần 1

A1

B1

C1

D1 (ĐC1)

25

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Hình 3.1. Bố trí thí nghiệm 1

3.3.1.2.

Mô hình thí nghiệm

8 thùng xốp có nắp đậy để ủ phân:



Kích thước L:R:H = 50cm : 35cm : 30cm Nguyên liệu



 Bùn thải : 17,5 kg -

Phát sinh trong quá trình sản xuất sản phẩm trung gian của chitin là Acetyl glucosamine (NAG) và Glucosamin HCL từ nguyên liệu đầu vào là vỏ tôm cua xay nhuyễn tại công ty AFCP

-

Tổng lượng NPK trong bùn thải là 0,53% – 1,55%

-

Bùn thải là đối tượng chính để sản xuất phân bón trong toàn bộ thí nghiệm

26

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Hình 3.2. Bùn thải từ quá trình sản xuất của công ty AFCP

 Than bùn: 6,5 kg -

Than bùn được tạo thành từ xác các loài thực vật khác nhau. Xác thực vật được tích tụ lại, bị đất vùi lấp, chịu tác động của điều kiện ngập nước trong nhiều năm cộng với điều kiện phân hủy yếm khí sẽ chuyển thành than bùn.

-

Than bùn có hàm lượng chất vô cơ là 18% – 24%, còn lại là các chất hữu cơ.

Theo số liệu điều tra của các nhà khoa học, trên thế giới lượng than bùn có khoảng 300 tỷ tấn, chiếm 1,5% diện tích bề mặt quả đất. Than bùn được sử dụng trong nhiều ngành kinh tế khác nhau. Trong nông nghiệp than bùn được sử dụng để làm phân bón và tăng chất hữu cơ cho đất.

-

Than bùn cho phản ứng chua. Hàm lượng các chất dinh dưỡng trong than bùn thay đổi tùy thuộc vào thành phần các loài thực vật và quá trình phân hủy các chất hữu cơ.

27

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Hình 3.3. Than bùn

-

Trong than bùn có acid humic, có tác dụng kích thích sự tăng trưởng ở cây. Hàm lượng đạm tổng số trong than bùn cao hơn trong phân chuồng gấp 2 – 7 lần, nhưng chủ yếu ở dạng hữu cơ nên cần được phân hủy thành đạm vô cơ cây mới sử dụng được.

-

Chế biến than bùn thành các dạng phân bón khác nhau được thực hiện trong các xưởng. Thông thường quá trình chế biến thông qua các công đoạn sau: o Dùng tác động của nhiệt để khử bitumic trong than bùn. Có thể phơi nắng một thời gian để oxi hóa bitumic hoặc hun nóng than bùn ở nhiệt độ 70oC. o Dùng vi sinh vật phân giải than bùn. Sau đó, trộn với phân hóa học NPK, phân vi lượng, chất kích thích sinh trưởng, tạo thành loại phân hỗn hợp giàu chất dinh dưỡng.

 Xút Ca(OH) 2 dùng để điều chỉnh pH 28

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

3.3.2. Thí nghiệm 2: nuôi cấy vi sinh 3.3.2.1.

Pha loãng mẫu

Chuẩn bị một số ống nghiệm chứa 9 ml nước vô trùng và một số pipette 1 ml vô trùng hoặc pipetman với đầu tip vô trùng.

Vì mẫu nghiên cứu là chất đặc, nên ta chuẩn bị 2 bình nón 250 ml, bình 1 chứa 99 ml nước cất vô trùng, bình 2 cũng vô trùng nhưng không chứa gì. Cân 1 g mẫu cho vào cối sứ vô trùng, thêm ít nước lấy ở bình 1 cho vào nghiền cho nát, sau đó dùng nước của

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

bình 1 để chuyển toàn bộ mẫu đã nghiền sang bình 2, lắc đều 5 phút, để lắng 30 giây rồi tiếp tục pha loãng như trên.

3.3.2.2.

Phân lập

 Nguyên tắc

Trong mẫu có nhiều loại vi sinh vật thường tồn tại ở dạng hỗn hợp gồm nhiều loài khác nhau. Phân lập vi sinh vật là quá trình tách riêng các loài vi sinh vật từ quần thể ban đầu và đưa về dạng thuần khiết.

Cấy mẫu trên đĩa thạch chứa môi trường dinh dưỡng đặc trưng cho loài vi sinh vật muốn phân lập để được các khuẩn lạc mọc riêng lẻ, tách biệt nhau.

Chọn khuẩn lạc đặc trưng cho loài vi sinh vật cần phân lập và cấy chuyền nhiều lần để được dạng vi sinh vật thuần khiết.  Hóa chất -

K 2 HPO 4

:

0,5g

-

MgSO 4 .6H 2 O

-

:

0,1g

-

CaCl 2 . 6H 2 O :

0,05g

NaCl

:

0,05g

-

FeCl 3

:

0,005g (vết)

-

Manitol

:

0,5g

-

Pepton

:

0,25g

-

Agar

:

5g

-

Chitin

:

3g

-

Nước cất

: 500ml

 Thao tác thực hiện Cấy mẫu và ủ mẫu 29

-

KNO 3 : 0,25g

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

1. Chuyển vào mỗi đĩa petri đã được hấp khử trùng 15ml môi trường (đã được hấp khử trùng), đặt đĩa lên mặt tủ cấy, xoay nhẹ đĩa 3 vòng theo chiều kim đồng hồ và 3 vòng theo chiều ngược kim đồng hồ cho môi trường phân bố đều trong đĩa, tránh làm môi trường dính lên thành đĩa.

2. Để yên các đĩa thạch 30 – 45 phút cho môi trường thạch đông lại, sau đó úp ngược đĩa thạch, gói giấy báo lại để qua đêm.

3. Dùng pipetman hút 0,1ml mẫu đã được pha loãng đến nồng độ thích hợp chuyển

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

vào đĩa thạch được để qua đêm.

4. Dùng que cấy tròn (nhúng vào cồn 960, hơ qua ngọn lửa đèn cồn, để nguội) trải đều mẫu lên bề mặt thạch, đợi vài phút cho thạch thấm hút hết mẫu.

5. Úp ngược đĩa thạch, ủ trong điều kiện phòng. Sau 3 ngày quan sát và đếm các khuẩn lạc mọc trên đĩa thạch.

Lưu ý :

 Chiếu tia UV trong tủ cấy và phòng cấy trong 30 phút, tắt UV tủ cấy và phòng cấy 15 phút trước khi cấy.

 Vệ sinh sạch sẽ tủ cấy, lau tay (đến khuỷu tay) bằng cồn 70o.

 Dụng cụ cấy phải được nhúng cồn 96o, hơ qua ngọn lửa đèn cồn và để nguội.  Các thao tác cần được thực hiện trong vùng vô trùng của ngọn lửa đèn cồn, và thao tác phải nhanh, chính xác để rút ngắn thời gian, tránh nhiễm các vi sinh vật lạ vào mẫu cấy.

3.3.2.3.

Xác định số lượng tế bào vi sinh vật

Sử dụng phương pháp đếm trực tiếp số lượng khuẩn lạc mọc trên môi trường đặc.

Nguyên tắc của phương pháp là cấy một thể tích dịch huyền phù xác định cần nghiên cứu lên môi trường đặc trưng trong đĩa petri và sau đó đếm số khuẩn lạc mọc lên sau khi ủ. Khi đó ta coi mỗi khuẩn lạc là kết quả của sự phát triển từ một tế bào hay bào tử. Độ pha loãng tốt nhất khi cấy lên môi trường đặc phát hiện được từ 25 – 300 khuẩn lạc.

30

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Số lượng tế bào VSV có trong 1 g đất khô được tính theo công thức: M i (CFU/ml) = A i . D i/V Trong đó: A i : số khuẩn lạc trung bình /đĩa D i : độ pha loãng V: dung tích dịch huyền phù cho vào mỗi đĩa M I: là mật độ tế bào trung bình trong mẫu ban đầu, bằng trung bình cộng của

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

M i ở các nồng độ pha loãng khác nhau.

CFU: Colony Forming Unit hoặc mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí trong 1 g hay 1 ml mẫu được tính như sau:

A (CFU/g hay CFU/ml) =

N n1Vf1 + ... + niVf i

Trong đó: A: số tế bào trong 1 g hay 1 ml mẫu.

N: tổng số khuẩn lạc đếm đuợc trên các đĩa đã chọn n i: số lượng đĩa cấy tại độ pha loãng thứ i

V: thể tích dịch mẫu (ml) cấy vào trong mỗi đĩa f i: độ pha loãng tương ứng.

3.3.2.4.

Tăng sinh mẫu

 Nguyên tắc

Đưa tế bào vi khuẩn (khuẩn lạc) vào môi trường dinh dưỡng thích hợp để tế bào vi khuẩn nhân nhanh tạo thành sinh khối lớn. 

Hóa chất

-

K 2 HPO 4

:

0,5g

-

MgSO 4 .6H 2 O

-

:

0,1g

-

CaCl 2 . 6H 2 O :

NaCl

:

0,05g

-

FeCl 3

:

0,005g (vết)

Manitol

:

0,5g

-

Pepton

:

0,25g

31

-

KNO 3 : 0,25g 0,05g

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

-

Chitin

:

3g

-

Nước cất

:

500ml

 Thao tác thực hiện Phân phối vào các bình nước 400 ml môi trường tăng sinh, làm nút bông, hấp khử trùng.

Dùng que cấy vòng (đã nhúng vào cồn 96o, hơ qua ngọn lửa đèn cồn và để nguội) chuyển một cách vô trùng các khuẩn lạc thuần khiết thu được sau quá trình phân lập vào các bình nước biển chứa môi trường tăng sinh đã được hấp khử trùng.

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Khuấy mạnh que cấy mang khuẩn lạc trong môi trường tăng sinh để khuẩn lạc hòa vào môi trường.

Đặt bình tăng sinh vào máy lắc, lắc liên tục với tốc độ lắc 110 vòng/ phút cho đến khi đạt được mật độ sinh khối mong muốn.

Kiểm tra sinh khối trong bình tăng sinh sau một thời gian lắc trên máy lắc bằng cách:

 Lấy mẫu tăng sinh, pha loãng đến nồng độ thích hợp.

 Chuyển 0,1 ml dịch mẫu đã pha loãng vào đĩa thạch chứa môi trường  Dùng que cấy trang trải đều dịch mẫu lên bề mặt thạch, đợi thạch thấm hút hết mẫu, lật úp đĩa petri, ủ ở nhiệt độ phòng.

 Sau 3 ngày quan sát và đếm các khuẩn lạc trên đĩa thạch.

3.3.3. Thí nghiệm 3: ủ phân lần 2 (xác định lượng vi sinh hiệu quả nhất đối với quá trình ủ phân)

3.3.3.1. Bố trí thí nghiệm

Các nghiệm thức được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên và các yếu tố ngoại cảnh tác động lên mỗi nghiệm thức là hoàn toàn giống nhau.

Thí nghiệm gồm 3 nghiệm thức chính với lượng vi sinh bổ sung vào là khác nhau và đồng thời tiến hành ủ cùng mẫu đối chứng. Tất cả đều được lặp lại 2 lần để kiểm tra sự ảnh hưởng của vi sinh bổ sung lên bùn thải trong quá trình làm phân hữu cơ. Như vậy tổng cộng là có 4 x 2 = 8 thí nghiệm, thứ tự được sắp xếp là ngẫu nhiên.

32

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Nghiệm thức 1: bổ sung lượng vi sinh vật là 41x1012 CFU/ml Nghiệm thức 2: bổ sung lượng vi sinh vật là 41x108 CFU/ml Nghiệm thức 3: bổ sung lượng vi sinh vật là 41x104 CFU/ml Nghiệm thức đối chứng: bùn thải không bổ sung vi sinh 3.3.3.2. Mô hình thí nghiệm  8 thùng xốp có nắp đậy để ủ phân: kích thước L:R:H = 50cm : 35cm : 30cm  Nguyên liệu

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

 Bùn thải : 17,5 kg  Than bùn: 6,5 kg

 Dịch men vi sinh vật: được phân lập và tăng sinh từ thí nghiệm 2  Xút Ca(OH) 2 dùng để điều chỉnh pH

Bảng 3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3

Lặp lại lần 2

A2

B2

C2

D2 (ĐC2)

Lặp lại lần 1

A1

B1

C1

D1 (ĐC1)

33

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Hình 3.4. Bố trí thí nghiệm 3

3.3.4. Thí nghiệm 4: ứng dụng lên cây cải bẹ xanh 3.3.4.1. Bố trí thí nghiệm

 Nghiệm thức A: bón phân hữu cơ từ nghiệm thức A của thí nghiệm 3  Nghiệm thức B: bón phân hữu cơ từ nghiệm thức B của thí nghiệm 3  Nghiệm thức C: bón phân hữu cơ từ nghiệm thức C của thí nghiệm 3  Nghiệm thức D: bón phân hữu cơ từ nghiệm thức D của thí nghiệm 3  Nghiệm thức ĐC: không bón phân

Bảng 3.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4

A

B

C

34

D

ĐC

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

3.3.4.2. Mô hình thí nghiệm  4 nghiệm thức với diện tích mỗi nghiệm thức L:R = 1m : 0,5m  Hạt giống: giống cây cải bẹ xanh của công ty Thuận Thành.  Tro trấu và xơ dừa: dùng để tạo độ tơi xốp và để giữ độ ẩm đất  Thuốc trừ kiến: phun trước hoặc khi vừa gieo hạt xong, để tránh kiến tha hạt 3.4. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu theo 10TCN 301-97



Các chỉ tiêu khảo sát:

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T



 Chỉ tiêu về sinh trưởng: chiều dài rễ, thân của các cây, sinh khối sau thí nghiệm.  Chỉ tiêu phân: pH, chất hữu cơ, acid humic, N dễ tiêu, P dễ tiêu  Chỉ tiêu khí hậu: nhiệt độ, độ ẩm 

Phân tích các chỉ tiêu Nitơ dễ tiêu, Photpho dễ tiêu, chất hữu cơ, acid humic trong nguyên liệu đầu vào, sản phẩm đầu ra của quá trình ủ phân.



Ở thí nghiệm 1 và thí nghiệm 3, đo các chỉ tiêu pH , To và duy trì độ ẩm mỗi ngày.

Phân tích các chỉ tiêu Nitơ dễ tiêu, Photpho dễ tiêu, chất hữu cơ, humic đầu vào và đầu ra.



Các chỉ tiêu được phân tích tại Trung tâm công nghệ và quản lý môi trường và tài nguyên, Đại học Nông Lâm TPHCM.

Bảng 3.4. Phương pháp phân tích

STT Chỉ Tiêu

Phương Pháp

Ghi chú

01

To

Nhiệt kế 0 – 100oC

Hàng ngày

02

pH

TCVN 5979:1995

Hàng ngày

03

Độ ẩm

10TCN 302-97

Hàng ngày

04

Chất hữu cơ 10TCN 366-99

Cuối TN

05

Acid humic

10TCN 365-99

Cuối TN

06

N dễ tiêu

TCVN 6443-2000

Cuối TN

07

P dễ tiêu

TCVN 5256-1990

Cuối TN

35

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Chương 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 1 4.1.1. Đánh giá cảm quan

 Vì nguyên liệu chính của thí nghiệm là bùn thải từ quá trình sản xuất hóa chất tinh chế có thành phần chủ yếu là than hoạt tính, zeolit và một phần chitin còn sót lại nên các khối ủ có mùi chua của than hoạt tính. Tuy nhiên, mùi nặng hay nhẹ tùy thuộc vào tỷ lệ phối trộn giữa bùn thải và than bùn.

 Đến cuối thí nghiệm 1, mùi khó chịu giảm dần và được thay thế bằng mùi mùn đất ở tất cả các khối ủ. Điều này chứng tỏ lượng bùn thải trong khối ủ đã được vi sinh vật phân hủy, giải quyết được vấn đề mùi của bùn thải khi thải trực tiếp vào môi trường mà chưa xử lý.

4.1.2. Chỉ tiêu vật lý 36

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

4.1.2.1. Nhiệt độ Bảng 4.1. Thông số nhiệt độ trung bình của thí nghiệm 1

Thời gian (ngày)

Nghiệm thức 4

5

8

10

15

20

25

30

30

33

36

38

35

32

30

31

30

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

A

1

B

31

32

36

37

36

31

30

30

31

C

32

33

36

38

35

31

31

30

30

D

29

33

37

37

36

30

31

30

31

Nhiệt độ phòng t phòng = 28oC (lúc 9h sáng)

40

Nhiệt độ (oC)

38 36 34 32

A B C

30

D

28 26 1

4

5

8

10

15

20

25

Thời gian (ngày) Hình 4.1. Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ của thí nghiệm 1

37

30

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Qua bảng số liệu 4.1 ta thấy nhiệt độ ngày thứ 8 so với các ngày khác có sự khác biệt. Như vậy, sau 5 ngày đống ủ đã có sự biến đổi nhiều về nhiệt độ chứng tỏ trong quá trình ủ có sự phân hủy mạnh mẽ của vi sinh vật. Đồ thị thể hiện sự thay đổi lên xuống không đều của nhiệt độ là do sự cách nhiệt giữa môi trường và đống ủ chưa tốt nên còn bị ảnh hưởng của nhiệt độ xung quanh.

Trong những ngày đầu, vi sinh vật hoạt động còn yếu nên nhiệt độ tăng không đáng kể, từ ngày thứ 4 đến ngày thứ 10 hoạt động của vi sinh vật trở nên mạnh dần lên

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

làm cho nhiệt độ đống ủ lên cao, đến đỉnh điểm là vào ngày thứ 8 thì hạ dần, nguyên nhân ở đây là vi sinh vật còn yếu chỉ hoạt động mạnh trong vòng khoảng 15 – 17 ngày sau đó bị chết dần đi, do vậy làm cho nhiệt độ của đống ủ bị giảm.

4.1.2.2. Độ ẩm -

Độ ẩm cho khối ủ phát triển tốt là từ 30 – 35%

-

Vào ngày thứ 2 và 3, do quá trình bốc hơi, các khối ủ bị khô do mất độ ẩm và kéo theo là nhiệt độ của khối ủ giảm theo. Vì vậy, nếu không kịp thời bổ sung độ ẩm thích hợp (30 – 35%) thì quá trình ủ sẽ không đạt kết quả mong muốn.

-

Chính vì vậy, trong quá trình ủ cần theo dõi thường xuyên độ ẩm để có biện pháp bổ sung độ ẩm kịp thời để đạt kết quả ủ mong muốn.

-

Để phân tích độ ẩm chính xác, ta sử dụng phương pháp 10TCN 302-97. Tuy nhiên, để xác định độ ẩm một cách tương đối, ta sử dụng phương pháp sau: bốc một nắm nguyên liệu, nắm chặt tay sau đó mở tay ra:

 Nếu không có nước dính tay và nguyên liệu tạo thành cục, khẽ bóp thì vỡ vụn là đủ ẩm (độ ẩm từ 30 – 35%)  Nếu có nước dính tay là quá ẩm (độ ẩm > 35%)  Nếu khi mở tay ra nguyên tơi tơi theo là thiếu ẩm (độ ẩm < 20%)

38

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

4.1.3. Chỉ tiêu hóa học 4.1.3.1.

Chất hữu cơ

40 35

Chất hữu cơ (%) D % CHC tăng ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

30 25 20

CHC đầu vào (%)

15

CHC đầu ra (%)

10 5 0

A

B

C

ĐC

Nghiệm thức

Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện sự biến thiên chất hữu cơ đầu vào và đầu ra 14.00

12.77

12.00

10.54

10.00

8.74

8.00 6.00 4.00

1.08

2.00 0.00

A

B

C

ĐC

Nghiệm thức Hình 4.3. Biểu đồ thể hiện độ tăng chất hữu cơ sau quá trình ủ

39

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Bảng 4.2. Phân tích ANOVA sự thay đổi chất hữu cơ ở thí nghiệm 1 ANOVA: Single Factor SUMMARY Groups

Count

Sum

Average

Variance

2

65.62

32.81

6.3368

B

2

60.05

30.025

1.86245

C

2

49.88

24.94

0.4608

D

2

73.44

36.72

0.0008

ANOVA

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

A

Source of Variation Between Groups Within Groups Total

SS

df

MS

F

P-value

F crit

22.66366273

0.005680136

6.591382117

147.2149375

3

49.07164583

8.66085

4

2.1652125

155.8757875

7

Qua biểu đồ 4.2 ta thấy, hàm lượng chất hữu cơ sau quá trình ủ tăng chứng tỏ có sự hoạt động của hệ vi sinh vật biến các chất khó phân hủy thành chất hữu cơ dễ sử dụng cho cây.

Bảng phân tích ANOVA cho ta thấy sự thay đổi hàm lượng chất hữu cơ giữa các nghiệm thức là khác biệt có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95%. Ngoài ra, qua biểu đồ 4.3 ta nhận thấy độ tăng hàm lượng chất hữu cơ tỉ lệ với lượng than bùn phối trộn vào đống ủ, ở nghiệm thức A là 12,7%, nghiệm thức B là 8,7% và nghiệm thức C là 1,1 % tức là lượng than bùn bổ sung vào càng tăng thì độ tăng hàm lượng chất hữu cơ có khuynh hướng giảm. Điều này chứng tỏ trong bùn thải ban đầu có nhiều thành phần khó phân hủy và có sự tồn tại của vi sinh vật có ích trong các khối ủ, hệ vi sinh vật này tồn tại trong bùn thải ban đầu (ở nghiệm thức đối chứng hàm lượng chất hữu cơ tăng 10,5%).

40

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

4.1.3.2.

Acid humic

Humic có hoạt tính sinh học như một chất kích thích sinh trưởng. Humic làm tăng hoạt tính của một số men oxi hóa khử như Catalaza, Peroxidaza…làm tăng cường độ quang hợp và hô hấp của cây trồng giúp cây trồng phát triển cân đối, cho năng suất cao và ổn định. Có tác dụng kích thích quá trình sinh trưởng, làm cây nhanh ra rễ, bộ rễ phát triển nhanh và mạnh hơn, làm tăng khả năng hấp thu và đồng hóa của cây đối với các chất dinh dưỡng trong phân bón, làm tăng sức chịu đựng của cây trồng đối với sâu bệnh,

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

khô hạn, tăng khả năng chịu phèn, mặn. Tăng tỉ lệ ra hoa, tỉ lệ đậu trái, giảm rụng hạt và trái non, năng suất và chất lượng vượt trội cho tất cả các loại cây trồng như: cây lương thực, cây ăn trái, rau màu và các loại cây công nghiệp.

3

2.65

%Acid humic tăng

2.5 2 1.5 1 0.5

1.97

1.76

1.48

0 A

B

C

ĐC

Nghiệm thức

Hình 4.4. Biểu đồ thể hiện sự biến thiên acid humic Bảng 4.3. Phân tích ANOVA sự thay đổi acid humic ở thí nghiệm 1 41

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

ANOVA: Single Factor SUMMARY Groups

Count

Sum

Average

Variance

2

3.52

1.76

0.0392

B

2

3.94

1.97

0.0032

C

2

5.31

2.655

0.18605

D

2

2.96

1.48

0.0128

ANOVA

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

A

Source of Variation Between Groups Within Groups Total

SS

df

MS

F

8.327392055

1.5067375

3

0.502245833

0.24125

4

0.0603125

1.7479875

7

P-value 0.034027545

F crit 6.591382

Kết quả cho thấy, hàm lượng acid humic trong phân sau khi ủ cao hơn so với bùn thải đầu vào chứng tỏ sự hoạt động của vi sinh vật tạo mùn trong quá trình ủ đã làm tăng hàm lượng acid humic trong khối ủ.

Hàm lượng acid humic tăng từ nghiệm thức A đến B và C. Trong đó, hàm lượng acid humic ở nghiệm thức C là cao nhất 2,65% khối lượng phân; điều này chứng minh rằng lượng than bùn bổ sung vào khối ủ góp phần làm tăng hàm lượng acid humic đối với sản phẩm đầu ra. Thêm vào đó, khối lượng than bùn phối trộn khiến hàm lượng acid humic trong khối ủ cũng tăng theo.

Qua phân tích ANOVA bằng phần mềm excel cho ta thấy, hàm lượng acid humic ở các nghiệm thức là khác nhau và sự khác nhau này có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%.

Như vậy, hàm lượng acid humic ở nghiệm thức C với tỉ lệ phối trộn bùn thải : than bùn = 1 : 1 là cao nhất khi so sánh giữa 3 nghiệm thức A, B, C. 4.2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 2 42

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

4.2.1. Kết quả phân lập  Đặc điểm chung của các khuẩn lạc phân lập được  Hình dạng : Tròn, nhỏ  Kích thước : 1 – 1,2 mm  Màu

: Trắng đục

 Bề mặt : Bóng

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

 Số lượng khuẩn lạc của mẫu bùn thải được phân lập : 28x 1010 CFU/ ml.

Hình 4.5. Khuẩn lạc phân lập từ bùn lọc

43

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

4.2.2. Kết quả tăng sinh mẫu Từ kết quả phân lập vi khuẩn, ta tiến hành chọn mẫu tăng sinh vi khuẩn phân lập được từ mẫu bùn thải để tiếp tục tăng sinh để thu sinh khối. Sau khi tăng sinh mẫu này

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

thêm 3 tuần, số khuẩn lạc đếm được trên 1 ml mẫu lần là: 41 x 1012 CFU/ ml.

Hình 4.6. Dung dịch tăng sinh sau 3 tuần so với dung dịch chưa tăng sinh

Hình 4.7. Khuẩn lạc phân lập từ mẫu tăng sinh 44

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

4.3.

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3

4.3.1. Đánh giá cảm quan  Vì nguyên liệu chính của thí nghiệm là bùn thải từ quá trình sản xuất hóa chất tinh chế có thành phần chủ yếu là than hoạt tính, zeolit và một phần chitin còn sót lại nên các khối ủ có mùi chua của than hoạt tính. Tuy nhiên, mùi nặng hay nhẹ tùy thuộc vào tỷ lệ phối trộn giữa bùn thải và than bùn.  Đến cuối thí nghiệm , mùi khó chịu giảm dần và được thay thế bằng mùi mùn đất

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

ở tất cả các khối ủ.

 Điều này chứng tỏ lượng bùn thải trong khối ủ đã được vi sinh vật phân hủy, giải quyết được vấn đề mùi của bùn thải khi thải trực tiếp vào môi trường mà chưa xử lý.

 Do nguyên liệu bùn thải và than bùn có màu tối và tương đối giống nhau, nên sản phẩm đầu ra ở các nghiệm thức là không khác biệt về màu sắc.

Hình 4.8. Sản phẩm đầu ra ở các nghiệm thức

45

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

4.3.2. Chỉ tiêu vật lý 4.3.2.1. Nhiệt độ Bảng 4.4. Thông số nhiệt độ trung bình ở thí nghiệm 3

Thời gian (ngày)

Nghiệm thức 4

5

8

10

15

20

25

30

31

34

36

42

36

34

32

32

32

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

A

1

B

31

33

36

40

36

31

30

30

30

C

30

32

35

39

35

31

31

30

31

D

29

33

35

38

36

30

31

30

30

Nhiệt độ phòng t phòng = 28oC (lúc 9h sáng)

44 42 40 38

A

36

B

34

C

32

D

30 28 26 1

4

5

8

10

15

20

25

30

Hình 4.9. Đồ thị thể hiện sự thay đổi nhiệt độ của thí nghiệm 3 46

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Qua biểu đồ sự thay đổi nhiệt độ của các khối ủ trong quá trình ủ ta thấy nhiệt độ của quá trình ủ có thể được chia làm 3 giai đoạn: -

Giai đoạn nhiệt độ trung bình: kéo dài từ 2 – 5 ngày. Đây là giai đoạn cần thiết để vi sinh vật thích nghi với môi trường mới.

-

Giai đoạn nhiệt độ cao: giai đoạn này kéo dài từ ngày thứ 5 – 8. Ở giai đoạn này nhiệt độ đống ủ dần tăng cao đến 41oC – 42oC, đến đỉnh điểm thì hạ dần, do quá trình phân

-

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

hủy sinh học của vi sinh vật sinh ra nhiệt.

Gia đoạn làm mát và nhiệt độ ổn định: giai đoạn này kéo dài từ ngày 8 – 30 (hoàn thành quá trình ủ). Trong giai đoạn này quá trình lên men diễn ra chậm thích hợp cho việc hình thành chất keo mùn (quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ thành chất mùn), các khoáng chất (sắt, canxi, nitơ…), và cuối cùng thành mùn. Ngoài ra còn xảy ra các phản ứng nitrat hóat, ammonia (sản phẩm phụ của quá trình ổn định chất thải) bị oxi hóa sinh học tạo thành nitrit và cuối cùng thành nitrat.

Ngoài ra, ta nhận thấy nhiệt độ ở nghiệm thức A và B cao hơn nghiệm thức C và D (ĐC) từ 2oC – 3oC, tuy chênh lệch không lớn nhưng có thể là do số lượng vi sinh vật trong nghiệm thức A và B cao hơn lượng vi sinh vật được bổ sung vào nghiệm thức C và D (ĐC). Trong bảng số liệu có sự thay đổi lên xuống không đều của nhiệt độ là do sự cách nhiệt giữa môi trường và đống ủ chưa tốt nên còn bị ảnh hưởng của nhiệt độ xung quanh.

4.3.2.2. Độ ẩm

 Độ ẩm cho khối ủ phát triển tốt là từ 30 – 35%  Vào ngày thứ 2 và 3, do quá trình bốc hơi, các khối ủ bị khô do mất độ ẩm và kéo theo là nhiệt độ của khối ủ giảm theo. Vì vậy, nếu không kịp thời bổ sung độ ẩm thích hợp (30 – 35%) thì quá trình ủ sẽ không đạt kết quả mong muốn.  Chính vì vậy, trong quá trình ủ cần theo dõi thường xuyên độ ẩm để có biện pháp bổ sung độ ẩm kịp thời để đạt kết quả ủ mong muốn.

47

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

4.3.3. Chỉ tiêu hóa học 4.3.3.1.

pH

Bảng 4.5. Sự thay đổi pH trung bình của các nghiệm thức trong quá trình ủ

Thời gian

1

4

6

8

A

4,9

5,05

4,8

4,7

B

4,5

4,7

4,6

C

4,6

4,8

D (ĐC)

4,7

4,75

10

15

20

25

30

4,75 4,85

4,8

4,85

4,9

4,5

4,6

4,65

4,7

4,75

4,8

4,7

4,6

4,5

4,6

4,65

4,6

4,7

4,6

4,65

4,7

4,75 4,75 4,65

4,7

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiệm thức

pH của các nghiệm thức biến đổi không đáng kể, dao động trong khoảng 4,5 – 5, điều này chứng tỏ sự hoạt động của vi sinh vật trong khối ủ không ảnh hưởng nhiều đến pH của sản phẩm đầu ra.

Trong quá trình ủ, hoàn toàn không nâng pH mà thu thập số liệu của khối ủ qua từng ngày vì vi sinh vật được phân lập từ môi trường bùn thải ban đầu có pH khoảng 4,5.

Kết thúc thí nghiệm, để pH phân hữu cơ phù hợp với đất và cây giống, bổ sung Ca(OH) 2 để đưa pH về 7.

48

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

4.3.3.2. Chất hữu cơ 40 35

25 20 CHC đầu vào (%)

15

CHC đầu ra (%)

D%CHC tăng ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Chất hữu cơ (%)

30

10

5 0

A

B

C

ĐC

Nghiệm thức

Hình 4.10. Biểu đồ thể hiện sự biến thiên chất hữu cơ đầu vào và đầu ra ở thí nghiệm 3

35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00

32.24

31.49

27.59

18.18

A

B

C

ĐC

Nghiệm thức

Hình 4.11. Biểu đồ thể hiện % chất hữu cơ tăng ở thí nghiệm 3

49

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Bảng 4.6. Phân tích ANOVA sự thay đổi chất hữu cơ ở thí nghiệm 1 ANOVA: Single Factor SUMMARY Groups

Count

Sum

Average

Variance

2

72.82

36.41

0.2312

B

2

72.02

36.01

0.6498

C

2

68.14

34.07

0.605

2

60.3

30.15

0.3362

D

ANOVA

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

A

Source of Variation

SS

Between Groups

49.1464

Within Groups Total

df

MS

F

P-value

F crit

3

16.38213333

35.96121904

0.002367804

6.591382117

1.8222

4

0.45555

50.9686

7

Qua biểu đồ 4.7 ta thấy, hàm lượng chất hữu cơ sau quá trình ủ tăng chứng tỏ có sự hoạt động của hệ vi sinh vật biến các chất khó phân hủy thành chất hữu cơ dễ sử dụng cho cây.

Biểu đồ 4.9 thể hiện % chất hữu cơ trong mỗi nghiệm thức. Nghiệm thức A có % chất hữu cơ tăng cao nhất là 32,25% sau đó là tới nghiệm thức B là 31,5% và nghiệm thức C có % chất hữu cơ tăng thấp nhất 27,6 %. Điều này chứng tỏ lượng vi sinh vật bổ sung vào đã làm thay đổi hàm lượng chất hữu cơ trong từng khối ủ, lượng vi sinh vật bổ sung càng nhiều thì lượng chất hữu cơ sau quá trình ủ càng tăng.

Bảng phân tích ANOVA cho ta thấy sự thay đổi hàm lượng chất hữu cơ giữa các nghiệm thức là khác biệt có ý nghĩa thống kê với độ tin cậy 95%.

50

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

4.3.3.3. Acid humic Acid humic cùng với các acid mùn khác bón vào đất có tác dụng kích thích sự phát triển của hệ rễ để hấp thu chất dinh dưỡng tốt hơn, cây sinh trưởng phát triển mạnh hơn. Nếu được hấp thu trực tiếp qua lá chúng sẽ giúp tăng cường sự quang hợp của cây do kích thích sự hoạt động của các men tham gia trong quá trình quang hợp. Cường độ quang hợp mạnh cây sẽ sinh trưởng nhanh. Ngoài ra acid humic còn làm tăng sức đề kháng của cây với sâu bệnh và các điều kiện bất lợi như nóng, rét, hạn, úng, chua phèn.

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Với các tác dụng trên, acid humic đang được khai thác sử dụng phổ biến trong các chế phẩm phân bón gốc và bón lá, chất kích thích sinh trưởng cây trồng và thuốc trừ bệnh cây.

3

Acid humic (%)

2.5 2

1.5

Acic humic đầu vào(%) Acic humic đầu ra (%)

1

0.5 0

A

B

C

ĐC

Nghiệm thức Hình 4.12. Biểu đồ thể hiện sự biến thiên acid humic

51

20.00 18.00 16.00 14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00

18.10 15.47

14.50 11.64

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

%Acid humic tăng

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

A

B

ĐC

C

Nghiệm thức

Hình 4.13 . Biểu đồ thể hiện % acid humic tăng ở thí nghiệm 3

Bảng 4.7. Phân tích ANOVA sự thay đổi acid humic ở thí nghiệm ANOVA: Single Factor SUMMARY

Groups A B C D (ĐC)

Count

Sum

Average

Variance

3

8.205

2.735

0.005625

3

7.95

2.65

0.0289

3

7.86

2.62

0.0001

3

7.605

2.535

0.003025

ANOVA Source of Variation Between Groups Within Groups Total

SS

df

MS

0.06135

3

0.02045

0.0753

8

0.0094125

0.13665

11

52

F 2.172642762

P-value 0.169156725

F crit 4.0661806

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Kết quả cho thấy, hàm lượng acid humic trong phân sau khi ủ cao hơn so với bùn thải đầu vào chứng tỏ sự hoạt động của vi sinh vật tạo mùn trong quá trình ủ đã làm tăng hàm lượng acid humic trong khối ủ.

Hàm lượng acid humic đầu ra giảm theo thứ tự từ nghiệm thức A đến B và C. Trong đó, hàm lượng acid humic ở nghiệm thức A là cao nhất 2,74% tăng 18,09% so với hàm lượng acid humic của nguyên liệu đầu vào; hàm lượng acid humic ở nghiệm thức C là thấp nhất 2,62% tăng 14,5% so với hàm lượng acid humic của nguyên liệu đầu vào.

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Điều này chứng minh rằng lượng vi sinh vật bổ sung vào khối ủ có ảnh hưởng đến độ tăng hàm lượng acid humic ở sản phẩm đầu ra. Tuy nhiên, mức độ chênh lệch chưa cao lắm, điều này ta dễ dàng nhận thấy quá hình và bảng phân tích ANOVA bằng phần mềm EXCEL.

Qua phân tích ANOVA bằng phần mềm excel, ta thấy hàm lượng acid humic ở các nghiệm thức không có sự khác biệt ở độ tin cậy 95% (do F<Fcrit và P-value>0,05%) tức là sự ảnh hưởng của các nghiệm thức khác nhau lên độ tăng acid humic là không đáng kể.

Do đó, ở dựa trên kết quả hàm lượng acid humic đầu ra thì chưa thể xác định được nghiệm thức nào là tối ưu.

4.3.3.4. Nitơ dễ tiêu và P dễ tiêu

Bảng 4.8. Kết quả phân tích N dễ tiêu và P dễ tiêu

Nghiệm thức

N dễ tiêu (mg/100g)

P dễ tiêu (mg/100g)

A

44,80

19,41

B

37,33

18,21

C

34,67

16,81

ĐC

31,04

16,78

Trong quá trình, phân giải, N ở dạng protein, nucleocid…các chất này sẽ được vi sinh vật phân giải bằng cách tiết ra phân hóa tố proteza sẽ thủy phân protein thành các 53

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

lipid đơn giản hơn và sau đó cắt tiếp thành amino acid. Amino acid được vi sinh vật hấp thụ vào bên trong tế bào phân giải tiếp để tạo NH4. Vì vậy lượng NH4 tăng dần khi thời gian ủ tăng lên. Các phẩn ứng hóa học chủ yếu được xảy ra như sau: Protein

amino acid có công thức chung là R(NH 2 ) –CH–COOH

Quá trình phân giải dù hiếu khí hay yếm khí đều tạo thành ammoniac NH 3 Điều kiện hiếu khí: R(NH 2 ) –CH–COOH

NH 3 + CO 2 + H 2 O

Điều kiện yếm khí: R(NH 2 ) –CH–COOH

NH 3 + CO 2 + H 2 O NH 4 +

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Mùn (H+) + NH 3

Trong quá trình amon hóa protit, NH 3 được sinh ra, chúng nhanh chóng bị oxi hóa thành nitrit và sau đó thành nitrat. Ngoài NH 3 được sinh ra trong quá trình amon hóa protit còn có NH 4 + như trên, chúng cũng dễ dàng bị oxi hóa. Các quá trình xảy ra như vậy được gọi chung là quá trình nitrit hóa.

Giai đoạn nitrit hóa: NH 4 + + 3/2O 2

NO 2 - + H 2 O + 2H+ + Năng lượng

Giai đoạn nitrat hóa: NO 2 - + 1/2O 2

NO 3 - + Năng lượng

Thời gian tăng nhanh của Nitơ hữu hiệu trong khoảng thời gian 5 – 20 ngày.

Trong nguyên liệu đầu vào tồn tại một số lượng nhất định P hữu cơ, tuy nhiên đối với những hợp chất phospho khó tan thì cây trồng không thể hấp phụ được mà chúng chỉ hấp phụ được khi chúng chuyển thành dạng dễ tan. Quá trình này được thực hiện nhờ vi sinh vật phân hủy lân vô cơ.

Kết quả cho thấy hàm lượng Nitơ dễ tiêu và Photpho dễ tiêu giảm dần theo thứ tự từ nghiệm thức A đến B và C chứng tỏ lượng vi sinh vật bổ sung vào nguyên liệu đầu vào có ảnh hưởng đến hàm lượng Nitơ dễ tiêu và Photpho dễ tiêu của sản phẩm ủ cuối cùng.

Qua bảng số liệu, đối với chỉ tiêu Nitơ dễ tiêu và Photpho dễ tiêu, ta chọn nghiệm thức A là nghiệm thức tối ủ đối với quá trình ủ ở thí nghiệm 3.

4.4.

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 4 Sản phẩm phân hữu cơ sau quá trình ủ trong vòng 30 ngày được trồng thử nghiệm

trên cải bẹ xanh. Sau đó, qua các chỉ tiêu về chiều cao, khối lượng cũng như nhận xét cảm quan, ta có cơ sở để đánh giá chất lượng phân hữu cơ đã ủ.

54

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Bảng 4.9. Ghi chú thí nghiệm 4

Ngày thứ

Ghi chú - Làm đất và Bón lót + Nghiệm thức A: bón phân hữu cơ từ nghiệm thức A1, là sản phẩm của thí nghiệm 3 + Nghiệm thức B: bón phân hữu cơ từ nghiệm thức B1, là sản phẩm của thí nghiệm 3

1

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

+ Nghiệm thức B: bón phân hữu cơ từ nghiệm thức C1, là sản phẩm của thí nghiệm 3

+ Nghiệm thức B: bón phân hữu cơ từ nghiệm thức D1, là sản phẩm của thí nghiệm 3

+ Nghiệm thức ĐC: nghiệm thức đối chứng, không bón phân (chỉ có đất trồng và tro trấu, xơ dừa)

- Gieo hạt cải (ngâm nước 1h trước khi gieo)

- Phun thuốc trừ kiến để tránh kiến tha hạt

3

5

10

- Hạt nảy mầm đều và phát triển bình thường - Tưới nước ngày 2 lần sáng và chiều

- Cây bắt đầu ra hai lá mới, cao khoảng 3 cm - Tưới nước ngày 2 lần sáng và chiều

- Cây ra lá thật, cao khoảng 10 cm

- Tưới nước ngày 2 lần sáng và chiều - Tỉa bớt những cây yếu, nhỏ hơn những cây khác

13

- Mỗi luống giữ lại 3 hàng, là những cây phát triển nhất, khỏe mạnh nhất - Tưới nước ngày 2 lần sáng và chiều

55

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

- Cây phát triển tốt, lá xanh và to, cao khoảng 15-18cm 20

- Nhìn thấy sự khác biệt giữa các luống - Tưới nước ngày 2 lần sáng và chiều - Thu hoạch cải ở tất cả các luống, chiều cao trung bình từ 25 – 34 cm - Đo đạc lấy số liệu và xử lý số liệu, đưa kết quả vào khóa luận

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

35

Bảng 4.10. Bảng chi tiêu so sánh hiệu quả sử dụng phân Chỉ tiêu

Nghiệm thức

A

B

C

D

ĐC

Chiều cao ngày thứ 12

12cm

13cm

13cm

12cm

11cm

Chiều cao ngày thứ 20

20 cm

18cm

16cm

15cm

14cm

Chiều cao ngày thứ 35 (thu hoạch)

34cm

32cm

28cm

27cm

23cm

Khối lượng cải thu hoạch

350gr

300gr

260gr

180gr 120gr

Qua đánh giá cảm quan, cải bẹ xanh được bón phân hữu cơ phát triển nhanh hơn mẫu đối chứng, cao hơn, lá nhiều hơn và ít bị sâu bệnh hơn.

-

Trong 12 ngày đầu, tất cả các luống phát triển tương đối đồng đều, không có khác biệt rõ ràng

-

Sau đó, sự phát triển của cải bắt đầu thay đổi. Ở các nghiệm thức có bón phân hữu cơ, cải phát triển nhanh, mạnh và thân rau to, mập hơn và ít xuất hiện sâu bệnh hơn. Ở nghiệm thức ĐC, cải phát triển chậm hơn, thân rau yếu và xuất hiện sâu bệnh.

-

Sau 35 ngày, ở nghiệm thức có bón phân hữu cơ cải bẹ xanh thu hoạch lá to, thân mập và cao từ 27 – 34cm. Ở nghiệm thức đối chứng, cải thu hoạch lá nhỏ hơn, thân ốm và chiều cao từ 22 – 23 cm.

-

Qua các số liệu thu thập được từ thí nghiệm 3, ta nhận thấy trong phân hữu cơ sau quá trình ủ ở thí nghiệm 3 có các chất dinh dưỡng cần thiết do cải bẹ xanh phát triển như 56

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

hàm lượng N dễ tiêu (là N ở dạng vô cơ, vì chỉ có N ở dạng vô cơ cây trồng mới sử dụng được), K dễ tiêu và acid humic. Hàm lượng acid humic có trong phân kết hợp với một số loại vi sinh vật trong quá trình ủ đã làm cho phân khi thành phẩm và sử dụng cho đất giúp cải tạo đất, ổn định và tăng năng suất cây trồng.

Ngoài ra, cải bẹ xanh được bón với những sản phẩm phân hữu cơ khác nhau cũng có mức độ phát triển khác nhau. Ta nhận thấy, cải ở nghiệm thức A là phát triển tốt nhất, sau đó là cải ở nghiệm thức B, C, D theo thứ tự. Điều này thể hiện qua các chỉ số về chiều

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

cao và khối lượng cây được trình bày qua bảng 4.14. Đến đây, ta có thể kết luận lại một lần nữa những điều sau: -

Bùn thải và than bùn là 2 nguyên liệu có thể được sử dụng để làm phân hữu cơ.

-

Lượng vi sinh vật bổ sung vào nguyên liệu trong quá trình ủ làm ảnh hưởng đến chất lượng phân đầu ra cũng như chất lượng đất và năng suất cây trồng. Ở nghiệm thức A, với lượng bổ sung vi sinh vật ban đầu là 41x1012CFU/ml , ta thấy cải phát triển nhanh và mạnh nhất.

A A

B B

C

D

C

D

Hình 4.14. Cải bẹ xanh sau khi thu hoạch

57

ĐC ĐC

A

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

B

C

Hình 4.15. Cải chuẩn bị thu hoạch

58

D

ĐC

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

5.1. KẾT LUẬN

 Bùn thải của nhà máy sản xuất hóa chất tinh chế AFCP là nguồn nguyên liệu khả thi, với hàm lượng Nitơ tổng bằng 1,3% khi kết hợp với than bùn, nó có thể sử dụng tốt cho việc sản xuất phân hữu cơ .

 Với kết quả của thí nghiệm 1, nghiên cứu của đề tài đã chứng minh được rằng quá trình phân hủy của khối ủ diễn ra rất chậm nếu không bổ sung vi sinh vật trong quá trình ,.

 Nguồn vi sinh vật được phân lập từ bùn thải đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy tạo phân hữu cơ làm tăng lượng Nitơ hữu hiệu, P hữu hiệu, chất hữu cơ cũng như acid humic của sản phẩm đầu ra.

 Nghiên cứu cũng cho thấy tỉ lệ phối trộn giữa bùn thải : than bùn = 1:1 và lượng vi sinh vật bổ sung vào là 41x1012 CFU/ml là tối ưu trong phạm vi nghiên cứu với kết quả của sản phẩm đầu ra như sau: -

Chất hữu cơ chiếm 26,41%

-

Acid humic chiếm 2,735%

-

N dễ tiêu đạt 44,8mg/100g

-

P dễ tiêu đạt 19,41mg/100g 59

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

 Cải bẹ xanh được bón phân hữu cơ cho kết quả tốt hơn, thân to, khỏe, ít sâu bệnh hơn hẳn nghiệm thức đối chứng.

5.2. KIẾN NGHỊ Ngoài yếu tố vi sinh vật, các yếu tố khác ảnh hưởng đến khối ủ như nhiệt độ và độ ẩm cũng được kiểm soát điều chỉnh. Tuy nhiên, trên thực tế thí nghiệm đã không đảm bảo được nhiệt độ lý tưởng của khối ủ vì chưa tìm ra biện pháp cách nhiệt tốt nhất, điều này một phần làm ảnh hưởng nhiều đến chất lượng.

-

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Bên cạnh những kết quả cơ bản đạt được, đề tài vẫn còn một số hạn chế như: Nhiều chỉ tiêu trong phân hữu cơ vẫn còn chưa phân tích được như: vi sinh, K, C/N

do khó khăn về điều kiện thí nghiệm cũng như điều kiện kinh tế.

-

Nhiệt độ trong quá trình ủ không lên dược trạng thái lý tưởng vì dụng cụ thiết bị

cách nhiệt chưa tốt và đống ủ khá nhỏ.

-

Sản phẩm chưa đạt yêu cầu về độ tơi xốp do môi trường phát triển của vi sinh vật

chưa được đảm bảo tối ưu.

-

Vì điều kiện thời gian và các điều kiện về thiết bị phân tích không cho phép nên đề

tài chỉ dừng lại ở việc khảo sát một số chỉ tiêu về phân hữu cơ như N chỉ tiêu, P dễ tiêu, chất hữu cơ và acid humic với kết quả đầu vào và đầu ra. Do đó, nếu như muốn phát triển đề tài theo hướng sản xuất phân hữu cơ chất lượng cao cần nghiên cứu sự thay đổi cũng như quá trình chuyển hóa của mỗi chỉ tiêu trên.

-

Sản phẩm sau quá trình ủ cầu đảm bảo được độ tơi xốp, đồng đều về kích thước.

Điều kiện nhiệt độ luôn ở trong trạng thái lý tưởng để tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển.

-

Để đáp ứng cho từng loại cây nhất định, cần phải bổ sung thêm các khoáng chất S,

Mg, Co, Ca… và một phần các nguyên tố đa lượng như N, P, K và điều chỉnh pH trong phân bón tạo thành.

Khuyến khích bà con nông dân sử dụng các loại phân hữu cơ từ phế thải của các ngành công nghiệp, nông nghiệp. Điều này góp phần giảm thiểu lượng phế thải thải ra ngoài môi trường vừa cung cấp một lượng dinh dưỡng nhất định cho đất đai và cây trồng.

60

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.

Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Trần Khắc Hiệp, 1996. Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng. Nhà xuất bản Giáo Dục, Hà Nội.

2.

Nguyễn Văn Phước, 2007. Quản lý và xử lý chất thải rắn. Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TPHCM.

3.

Tuyển tập chỉ tiêu nông nghiệp Việt Nam, tập 3, Bộ NN&PTNT, Hà Nội

4.

Trần Thị Út The, 2010. Nghiên cứu sử dụng phế thải ngành mía đường và than

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

bùn làm phân vi sinh. Khóa luận tốt nghiệp Kỹ sư Môi trường, Đại học Nông Lâm, TPHCM. 5.

Trần Thị Kim Loan, 2010. Khảo sát sự phân hủy chất thải rắn hữu cơ trong điều kiện ủ phân lớp. Khóa luận tốt nghiệp Kỹ sư ngành Công nghệ Hóa học, Đại học Nông Lâm, TPHCM.

6.

Nguyễn Thế An, Đinh Thái Bình, 2009. Nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ từ nguồn nguyên liệu bùn thải của nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt đô thị. Khóa luận tốt nghiệp ngành Công nghệ Hóa học, Đại học Nông Lâm, TPHCM.

7.

N.K.Shammas and L.K.Wang, 2003. Biosolids Composting. In Biosolids Treatment Processes, Humana Press, Totowa, NJ.

8.

Nancy Trautmann and Tom Richar. Cornell composting Science and Engineering. Cornell Waste Management Institute © 1996.

9.

Roger Tim Haug. Compost Engineering principle and practice. Techomic publishing Co. NC.

10. Nguyễn Mạnh Chinh, Sử dụng axit humic cho cây trồng, ngày 01 tháng 04 năm 2011 <http://www.kontumdost.gov.vn/modules.php?name=News&op=viewst&sid=14

90> 11. Công ty phân bón và hóa chất Đại Việt, Than bùn <http://www.daivietcorp.com/index.php/nguyen-lieu-phan-bon/153-than-

bun.html> 61

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

PHỤ LỤC Phụ lục 1. HÌNH ẢNH MINH HỌA

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

A. Một số hình ảnh về quá trình ủ phân

Hình A.1. Chuẩn bị nguyên liệu trước khi ủ

Hình A.2. Phân hữu cơ sau 10 ngày ủ và 25 ngày ủ

62

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Hình A.3. Pha loãng dung dịch tăng sinh trước khi bổ sung vào khối ủ B. Một số hình ảnh về công ty

Hình B.1. Một số nguyên liệu đầu vào của quá trình sản xuất 63

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Hình B.2. Bùn thải được đóng bao

Hình B.3. Công ty AFCP C. Một số hình ảnh về quá trình trồng cải bẹ xanh 64

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Hình C.1. Sau 1 ngày, cải nảy mầm

Hình C.2. Cải sau 3 ngày

65

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Hình C.3. Cải sau 6 ngày

Hình C.4. Cải sau 12 ngày 66

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Hình C.5. Cải ở nghiệm thức A chuẩn bị thu hoạch

Hình C.6. Cải ở nghiệm thức ĐC chuẩn bị thu hoạch 67

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Phụ lục 2. Bảng số liệu Bảng A.1. Kết quả phân tích các chỉ tiêu nguy hại của bùn thải STT

Chỉ tiêu

Đơn vị

Giá trị

1

pH

-

3,77

2

As

mg/l

KPH (<0,001)

Phương pháp phân

07:2009/BTNMT

tích

≤ 2 hoặc ≥ 12,5

ASTM 4980-2003

2

EPA 1311

11

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

KPH

QCVN

12

Tổng CN-

3

4

5

6 7 8 9 10

Cd

mg/l

0,5

EPA 1312

Pb

mg/l

15

EPA 1313

Ni

mg/l

70

EPA 1314

Hg

mg/l

0,2

EPA 1315

Zn

mg/l

0,177

250

EPA 1316

Phenol

mg/l

8,4

1000

ASTM D5233-2003

Benzene

mg/l

KPH

0,5

ASTM D5233-2003

Chloroform

mg/l

KPH

5

ASTM D5233-2003

mg/l

KPH

50

Method 9017B

mg/l

0,007

590

Tổng dầu mỡ

(<0,001) KPH

(<0,001) KPH

(<0,001) KPH

(<0,001)

EPA SW-846 Method 9010

QCVN 07:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại

68

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Bảng A.2. Kết quả phân tích chất hữu cơ trung bình ở thí nghiệm 1 Nghiệm thức

CHC đầu vào (%)

CHC đầu ra (%)

%CHC tăng

A

28,62

32,81

12,77

B

27,4

30,03

8,74

C

24,67

24,94

1,11

ĐC

32,85

36,72

10,54

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Bảng A.3. Kết quả phân tích hàm lượng acid humic trung bình ở thí nghiệm 1

Nghiệm thức

CHC đầu vào (%)

CHC đầu ra (%)

% CHC tăng

A

24,67

36,41

32,25

B

24,67

36,01

31,5

C

24,67

34,07

27,6

ĐC

24,67

30,15

18,15

Nghiệm thức A B C

Acic humic sau quá

Acid humic của bùn

% Acid humic

trình ủ (%)

thải trước khi ủ (%)

tăng

1,76

39,77

1,97

46,19

1,06

ĐC

2,65

60

1,48

28,37

Bảng A.4. Kết quả phân tích chất hữu cơ ở thí nghiệm 3

69

Nghiên cứu sử dụng phế thải của quá trình sản xuất hóa chất tinh chế làm phân bón

Bảng A.5. Kết quả phân tích hàm lượng acid humic trung bình ở thí nghiệm 3 % Acid humic

Acid humic đầu vào (%)

Acid humic đầu ra (%)

A

2,24

2,735

18,09

B

2,24

2,65

15,47

C

2,24

2,62

14,50

ĐC

D ẠY da K y k ÈM em Q qu UY yn N ho H nb ƠN us O in F es F s@ ICI gm AL ai ST l.c &G om T

Nghiệm thức

2,24

2,535

70

tăng

11,63