Sản xuất phân hữu cơ từ rác thải sinh hoạt hữu cơ phục vụ sản xuất nông nghiệp sạch tại vùng ven đô

25 SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ TỪ RÁC THẢI SINH HOẠT HỮU CƠ PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP SẠCH TẠI VÙNG VEN ĐÔ Đào Châu Thu, Nguyễn Xuân Trƣờng, Đào Ngọc Lan Trường Đại học nông nghiệp Hà Nội ABSTRACT COMPOSITING HOUSEHOLD ORGANIC WASTE AS BIO-ORGANIC FERTILIZER FOR CLEAN VEGETABLE PRODUCTION The objectives of the research: to complete the process of composting household organic waste (OW) with microorganism to produce bio- organic fertilizer; to evaluate the quality of the compost products through compost sample analyzing and testing this fertilizer for clean vegetable production at farmer level. The main content of research: (1) Collection and separation of organic waste at household; (2) Composting Organic waste following new bio- microorganism technology by isolated and selected microorganisms with high digestion powers for Nitrogen fixing and Phosphorus and Cellulose solving; (4) Analyzing the quality of the composting products as organic fertilizer; (5) Testing bio- organic fertilizer for clean vegetables on farmer’s fields. ĐẶT VẤN ĐỀ Đã từ lâu các nước phát triển và cộng đồng đã có những biện pháp xử lý rác thải, phế thải đưa vào quy hoạch phát triển kinh tế xã hội: Quy hoạch những nơi chôn rác sinh hoạt, những quy chế, phương pháp thu gom, phân loại rác tại các nơi công cộng, và đến tận người dân, những công nghệ xử lý rác thải, tái chế rác thải. Chính vì vậy, những khu dân cư tập chung và cả đến tận thôn xóm nông thôn của các nước này đều có một cảnh quan đô thị, làng xã sạch, đẹp, văn minh, con người khỏe mạnh, có ý thức giữ gìn vệ sinh chung, đặc biệt là vấn đề vắt rác và thu gom rác. Từ cách thu gom, phân loại rác thải sinh hoạt này, người ta tận dụng được các phế thải, rác thải khác nhau để tái chế sản phẩm mới, đăc biệt là tái chế các loại rác hữu cơ thành các loại phân hữu cơ cho sản xuất nông nghiệp. Có 26 thể nói “nền kinh tế rác thải” bao gồm thu gom rác, phân loại và xử lý, tái chế hoặc chế biến các nguyên vật liệu rác thành sản phẩm có thể sử dụng được cho đời sống sản xuất của con người thực sự đã góp phần đáng kể vào sự phát triển kinh tế xã hội cho các quốc gia trên toàn cầu: Môi trường sống không bị ô nhiễm, giảm diện tích chôn chứa rác, đem lại nguồn lợi kinh tế, thu nhập cho lao động xử lý rác. Việc tận dụng rác thải sinh hoạt hữu cơ làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ có ý nghĩa đặc biệt trong sản xuất nông nghiệp nói chung và nông nghiệp hữu cơ nói riêng, đây là nguồn phân hữu cơ an toàn bổ sung vào đất góp phần vào chương trình phát triển nông nghiệp bền vững và an toàn đang là mục tiêu của nước ta. Mục tiêu thu gom phân loại và tận dụng rác thải hữu cơ sinh hoạt làm phân hữu cơ - Thu gom, phân loại riêng rác thải hữu cơ sinh hoạt nhằm góp phần cải thiện môi trường sống của cộng đồng: sạch, vệ sinh, văn minh. - Rác thải hữu cơ được phân loại riêng tại nguồn nhằm tạo thuận lợi và nâng cao chất lượng sản xuất phân hữu cơ có từ nguồn rác thải này. - Việc tận dụng được rác thải hữu cơ sinh hoạt nhằm giảm công vận chuyển rác và giảm diện tích chôn rác, hiện đang là vấn đền kinh tế xã hội nổi cộm của nhiều quốc gia. - Phân hữu cơ được chế biến từ nguồn rác thải hữu cơ sinh hoạt góp phần cung cấp thêm lượng hữu cơ an toàn, có chất lượng cho sản xuất nông nghiệp, đặc biệt cho rau quả và hoa cây cảnh vùng ven đô thị, thiết thực đóng góp vào xu thế xây dựng nền “kinh tế rác thải” của nhà nước. Đặc điểm của rác thải sinh hoạt hữu cơ Rác thải hữu cơ trong sinh hoạt hằng ngày chiếm một khối lượng và tỷ lệ rác thải rất lớn so với các loại rác vô cơ khác - Khảo sát thành phần rác thải rắn sinh hoạt tại các nông hộ của 4 xã vùng ĐBSH: Phú Lâm, Hà Tây, Phú Diễm, Xuân Đỉnh, Nam Hồng, Hà Nội cho thấy Thành Phần Số gam rác/ hộ/ ngày Số kg rác/ hộ/ năm Thực phẩm thừa 586,5 214,07 Chất dẻo 58,0 21,12 Chất tái sử dụng 147,0 53,65 Rác còn lại 815,0 297,5 (TS Phạm Ngọc Châu – Bộ Y tế,2004) - Theo kết quả điều tra của Trung tâm nghiên cứu phát triển nông nghiệp bền vững(NCPTNNBV) trường ĐHNNI, đề 27 tài: Nghiêm cứu rác thải nông thôn tại xã Trâu Quỳ, huyện Gia Lâm,2004. Lượng rác thải sinh hoạt sinh hoạt nông thôn bình quân đầu người: Trong ngày: 0,65kg/người/ngày, Trong năm: 0,65kg * 365 ngày = 237,25kg/người/năm (trong đó 60 đến 70% lượng rác là rác hữu cơ). Lượng rác thải sinh hoạt nông thôn/năm/vùng ĐBSH là khoảng 3.218.070 tấn (trông đó lượng rác hữu cơ sinh hoạt chiếm 60%) Như vậy: Thành phần chất thải rắn sinh hoạt nông thôn cũng rất đa dạng và phức tạp và tỷ lệ hữu cơ chiếm khá lớn. Đặc điểm này cần quan tâm có phương thức và phương pháp thu gom, phân loại rác khác nhau và thích hợp, đồng thời xử lý lượng rác hữu cơ thành phân hữu cơ cho sản xuất nông nghiệp. Rác hữu cơ sinh hoạt là những vật liệu dễ phân hủy, thối rữa, khó phân loại tại nguồn Đây là các chất hữu cơ bị thải loại từ các thành phần hữu cơ làm thực phẩm là chính, từ thực vật, động vật đã nấu chín và đủ chín là nhiều nên chúng rất dễ bị phân hủy thối rữa thành các hợp chất hữu cơ và vô cơ khác nhau. Vì vậy, các loại rác thải hữu cơ các loại rác thải hữu cơ này phải được vận chuyển khỏi nơi sinh hoạt hàng ngày, nếu không chúng sẽ gây ô nhiễm môi trường cho gia đình và khu dân cư: gây mùi hôi thối, ruồi nhặng, vi khuẩn, vi trùng gây bệnh, vv…Mặt khác nếu chúng ta tiến hành thu gom, tách riêng được loại rác thải này thì việc tiến hành ủ rác thành phân hữu cơ rất dễ dàng và nhanh chóng do chung dễ bị phân hủy và tạo mùn cho phân hữu cơ. Dân chúng ở nhiều nước trên thế giới và ở cả Việt Nam đều có thói quen vứt rác thải sinh hoạt đổ chung vào thùng rác, một hố rác. Nhất là những năm gần đây, công nghệ polyme phát triển người ta thường đựng rác đổ vào túi nilông là một vật liệu hóa học rất khó phân giải. (1) Tốn diện tích rất lớn để chôn rác. (2) Gây mùi hôi thối ô nhiễm môi trường sống cạnh hố chôn rác, (3) Nước thải từ các đống rác chứa nhiều chất độc hại, kim loại nặng gây ô nhiễm đất và ô nhiễm môi trường sản xuất nông nghiệp, (4) Những bãi chôn rác hữu cơ thường ở xa đô thị nên tốn kém cho công đoạn chuyên trở rác , (5) Các loại túi nilông đựng rác khi chôn không phân hủy, tồn tại rất lâu trong đất là vấn đề nan giải cho việc xử lý rác bằng cách chôn. Những khó khăn thách thức hiện nay trong quản lý và xử lý rác thải sinh hoạt nông thôn - Chương trình quản lý và xử lý rác thải nói chung và rác thải sinh hoạt nông thôn nói riêng thực tế rất phức tạp và khó khăn vì nhiều nguyên nhân khác nhau: thói quen sinh hoạt của người dân, phương thức tổ chức thu gom xử lý rác thải, công nghệ sử lý rác thải sinh hoạt 28 không được phân loại trước rất phức tạp, kinh phí đầu tư hạn hẹp. - Các bãi chôn rác thải ngày càng hiếm vì không còn diện tích đất hoang công cộng. - Rác thải sinh hoạt nông thôn hiện nay đang là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường và làm mất cảnh quan nông thôn ngày cang nghiêm trọng. - Hiện nay chưa có một mô hình hoàn thiện về thu gom, phân loại sử lý rác thải sinh hoạt nông thôn để có khuyến cáo rộng rãi. MỘT SỐ KẾT QUẢ BƢỚC ĐẦU CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu - Tổ giáo dục, tuyên truyền, vận động các hộ gia đình tại các khu nghiên cứu thu gom và phân loại rác thải sinh hoạt hữu cơ tại gia đình và tổ chức vận chuyển rác hữu cơ đến nhà ủ phân. - Nghiên cứu và thử nghiệm quy trình xử lý rác thải sinh hoạt hữu cơ đã được phân loại theo công nghệ vi sinh bán hảo khí. - Phân tích chất lượng chủng vi sinh vật và phân hữu cơ sau khi ủ. - Bước đầu thử nghiệm phân hữu cơ sinh học bón cho rau a trên đồng ruộng. Phương pháp nghiên cứu - Tuyên truyền vận động cộng đồng theo phương pháp PRA - Sản xuất phân hữu cơ sinh học theo phương pháp bán hảo khí - Phân tích các chỉ tiêu chất lượng vi sinh vật, phân hữu cơ sinh học, rau được bón phân, đất thử nghiệm theo các PP của trường ĐHNN Hà Nội - Thử nghiệm bón phân hữu cơ sinh học cho các loại rau theo phương pháp đồng ruộng truyền thống tại ruộng nông dân. Kết quả nghiên cứu Thu gom, phân loại rác thải sinh hoạt hữu cơ tại gia đình cộng đồng Theo số liệu điều tra và giám sát nghiên cứu thì sau gần hai năm vận động ở ba khu dân cư, đã có từ 85% đến 95% các hộ gia đình tự nguyện phân loại rác thải hữu cơ tại gia và thực hiện thu gom rác hữu cơ Xây dựng quy trình ủ phân hữu cơ bằng công nghệ vi sinh bán hảo khí Phân lập tuyển chọn chủng giống vi sinh vật cho ủ rác thải hữu cơ. Từ bộ giống vi sinh vật của bộ môn vi sinh học trường ĐHNNI, đề tài chọn được chủng là N1, N2, N3, VK1, VK2, VK3, XK. Các chủng VSV này đã được đánh giá đặc tính sinh học khá kỹ nhiều năm và được phân lập làm giống xử lý phế thải sinh hoạt và công nông nghiệp. Bảy chủng được tuyển chọn có đặc tính sinh học được thể hiện ở bảng 1. Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được quy trình ủ phân và sản xuất thử 29 phân hữu cơ vi sinh học từ trên 10 bể ủ (với trữ lượng 9 tấn rác tưới/bể ủ), cho ra được trên 10 tấn sản phẩm hữu cơ sinh học chất lượng tốt với thời gian 50 - 60 ngày/mẻ ủ. Phân tích chất lượng phân hữu cơ sinh học (bảng 2 và 3) Bảng 1. Một số đặc tính sinh học của các chủng được tuyển chọn Ký hiệu chủng VSV Chỉ tiêu Thời gian mọc (giờ) Đường kính khuẩn lạc sau 1 tuần nuôi cấy Khả năng mọc ở môi trường ph Khả năng kháng kháng sinh, mg streptomyxin/1lit mt Nhiệt độ mọc thích hợp (oC) N1 N2 N3 VK1 VK2 VK3 XK 40 72 96 36 48 62 120 5,0 9,5 7,0 4,2 4,5 3,8 3,5 4-7 4-9 4-9 6-8 5-8 5-8 5-8 300 1000 1000 500 800 1000 500 28 45 40 28 30 30 28 Bảng 2. Kết quả phân tích một số tính chất lý hóa học trong phân hữu cơ Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Kết quả phân tích(tháng 3/2004) Kết quả phân tích(tháng 5/2004) Kết quả phân tích(tháng 1/2005) Đạm tổng số Đạm dễ tiêu P2O5 TS P2O5 DT K2O TS K2OTD OC CHumic pHH2O pHKCL (%) mg/100g vật liệu (%) Mg/100g vật liệu (%) Mg/100g vật liệu (% 1,1 1,15 620 1,46 1460 12,0 8,04 7,73 1,35 190,0 1,92 844,3 2,33 1046,9 14,1 0,72 7,65 7,32 0,37 0,95 518 1,8 1650 13,63 1,60 7,46 7,12 30 Thử nghiệm bón phân hữu cơ sinh học cho rau an toàn Đã tiến hành thực nghiệm bón phân hữu cơ sinh học cho 4 loại rau lá( bắp cải), ăn quả (cà chua, đậu đũa), ăn củ (cà rốt) trên ruộng thực nghiệm của trường ĐHNNI Hà Nội và trên ruộng sản xuất rau an toàn của nông dân xã Đặng Xá, huyện Gia Lâm, Hà Nội. Bảng 3. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu mùn hóa (Phân tích tại phòng thí nghiệm trường ĐH Udine, Italy) Mẫu Số mẫu TEC H2O Chỉ số mún hóa trong nƣớc Chỉ số mùn hóa(Hi) A445/ A665 TEC Na4P2O7 Nhận xét Rác S5* 0,32 4,12 0,46 23,5 2,19 Vật liệu thô Mẫu phân ủ sau 30 ngày S1* S2* * 0,17 0,25 2,16 2,05 0,46 0,37 12,0 13,7 2,19 2,74 Bán phân hủy Mẫu phân ủ sau 60 ngày S3* 0,22 1,36 0,32 11,7 2,23 Chất lượng TB S4* 0,32 4,12 0,46 23,5 2,19 Chất lượng tốt Công thức thực nghiệm các lượng phân bón cho từng lạo cây được tính trên cơ sở: +CT1 (ĐC) : N + P2O5 + K2O (chỉ bón phân vô cơ). + CT2 : ĐC + Phân chuồng của nông dân tự sản xuất (1) Ảnh hưởng của phân HCSH đến ra hoa cà chua Bảng 4. Thời gian (>= 50%) và tỷ lệ xuất hiện chùm hoa đầu Công thức Ngày xuất hiện chùm hoa đầu tiên (>=50%) Tỷ lệ xuất hiện chùm hoa đầu tiên sau 33 ngày trồng (%) CT1 (ĐC) CT2 7/11 5/11 50 100 31 CT3 CT4 2/11 4/11 100 90 + CT3 : ĐC + Phân hữu cơ sinh học chế biến từ rác thải sinh hoạt PHCSH +CT4 : ĐC + Phân hữu cơ sinh học + chế phân vi sinh (2) Ảnh hưởng của phân HCSH đến tính chống chịu bệnh của cây Bảng 5. Tính chống chịu bệnh Công thức Tỷ lệ cây bị virut bệnh (%) Mức độ nhiễm bệnh xương mai CT1 (ĐC) CT2 CT3 CT4 13,82 15,74 14,55 13,62 ++ + + + Chú ý:+:nhẹ; ++: trung bình; +++ : nặng (3) Ảnh hưởng của phân HCSH đến năng xuất cà chua Bảng 6. Năng suất cà chua Công thức Số quả TB/cây Khối lƣợng TB/quả(g) Năng xuất quả/cây/(kg) Năng xuất ô- 30m 2 (kg) Năng xuất lý thuyết (tấn/ha) Năng suất thực thu(tấn/ha) CT1 CT2 CT3 CT4 39,2 45,5 47,9 46,0 61,5 71,0 71,5 71,0 2,41 3,23 3,42 3,27 130,18 174,45 184,94 176,36 56,25 75,38 79,91 76,21 43,39 58,15 61,65 58,79 CV=5,2% LSD5%=5,76 (4) Phân HCSH đối với một số chỉ tiêu sinh hóa của cà chua Bảng 7. Một số chỉ tiêu sinh hóa của cà chua Công thức Vit C NO3 mg/kg Axit tông số (%) Đƣờng TS% Chất khô% CT1 CT2 57,49 56,32 38,1 51,4 0,25 0,33 2,88 3,32 5,68 5,69 32 CT3 CT4 60,55 60,72 63,3 43,5 0,30 0,34 2,79 3,44 5,72 5,85 (5) Ảnh hưởng của phân HCSH đến hiệu quả kinh tế trồng cà chua Bảng 8. Hiệu quả kinh tế Công thức Năng suất thực thu Hiệu quả kinh tế (1000đ/ha) t/ha % Tăng chi phí Tổng chi phí Thu nhập Lãi thuần CT1 CT2 CT3 CT4 43,39 58,15 61,65 58,97 100% 143,02 142,08 135,49 - 8.000 8.000 4.800 53.424,44 61.324,44 61.324,44 58.124,44 65.091,6 87.223,5 92.470,95 88.182 11.767,15 25.899,06 31.146,51 30.057,56 Kết quả quan sát các chỉ tiêu sinh trưởng, cấu thành năng xuất chất lượng an toàn sản phẩm, hiệu quả kinh tế của các thực nghiệm đều cho thấy CT3 bón bổ sung phân hữu cơ sinh học có ưu điểm rõ rệt, giảm được một số lượng phân vô cơ thay thế được phân chuồng, phân vi sinh, giảm chi phí đầu tư cho nông dân. KẾT LUẬN 1. Tổ chức thành công tuyên truyền vận động công đồng khu dân cư trường ĐHNNI Hà Nội thu gom và phân loại rác thải hữu cơ tại gia làm nguồn sản xuất phân hữu cơ sinh học. 2. Đã tuyển chọn được 7 chủng vi sinh vật có cường độ phân giả các hợp chất hữu cơ và các chất xơ sợi để làm giống xử lý rác thải là N1, N2, N3, VK1,VK2, VK3 và XK. 3. Áp dụng thành công công nghệ vi sinh với phương pháp ủ phân bán hảo khí, thời gian 50-60 ngày, đã sản xuất được hơn 10 tấn phân hữu cơ sinh học chất lượng tốt. 4. Thử nghiệm bón phân hữu cơ sinh học từ rác thải cho 4 loại rau an toàn ( bắp cải, cà chua, cà rốt, đậu đũa) trên ruộng của nông dân đều cho kết quả khả quan về các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất, chất lượng rau an toàn và hiệu quả kinh tế hơn các công thức bón toàn phân vô cơ hoặc bón phân chuồng. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vũ Hữu Yêm, 1995. Phân bón và cách bón phân. Nhà xuất bản NN. 33 2. Lê Văn Khoa (chủ biên), 2000. Phương pháp phân tích đất, nước, cây trồng. Nhà xuất bản giáo dục. 3. Trƣờng Đại học KHTN. Đề tài KC.08.06, 2002. Môi trường nông thôn Việt Nam. Nhà xuất bản nông nghiệp. 4. Trƣờng Đại học KHTN. Đề tài KC.08.06, 2003. Kỹ thuật xử lý môi trường nông thôn Việt Nam. Nhà xuất bản nông nghiệp. 5. Ngân hàng thế giới, CIDA. Bộ tài nguyên và môi trƣờng, 2004. Báo cáo diễn biến môi trường Việt Nam 2004 – chất thải rắn. 6. Đào Châu Thu. Tổng quan rác thải sinh hoạt. Báo cáo nghiên cứu. Cục môi trường, bộ tài nguyên môi trường Việt Nam.