Tên đề tài: “Sử dụng bùn thải từ quá trình xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia và chế biến thủy sản trong ủ phân hữu cơ vi sinh”.

 Tác giả: Nguyễn Thị Phương, Khóa: 2014

  Chuyên ngành: Khoa học đất; Mã số: 62620103. Nhóm ngành: Nông, lâm nghiệp và thuỷ sản.

 Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Nguyễn Mỹ Hoa - Trường Đại học Trà Vinh.

1. 1. Tóm tắt nội dung luận án

Nghiên cứu xử lý bùn thải từ quá trình xử lý nước thải nhà máy sản xuất bia và chế biến thủy sản bằng biện pháp ủ phân hữu cơ vi sinh là rất cần thiết để tái sử dụng hiệu quả nguồn phế thải này, nhằm tránh tồn đọng, hạn chế ô nhiểm môi trường trong tình hình sản xuất bia và chế biến thủy sản ngày càng gia tăng ở Việt Nam. Nghiên cứu được thực hiện với các mục tiêu (i) xác định công thức ủ phù hợp để sản xuất phân hữu cơ vi sinh (HCVS ) từ bùn thải bia (BB) và bùn thải thủy sản (BTS), (ii) đánh giá hiệu quả của phân HCVS sản xuất được trên năng suất các loại cây rau, và (iii) phân lập và tuyển chọn dòng nấm có khả năng phân hủy các vật liệu hữu cơ chứa cellulose và chitin hướng đến mục tiêu sử dụng làm nguồn vi sinh trong sản xuất phân hữu cơ vi sinh..

Kết quả cho thấy các nguồn bùn thải là nguồn nguyên liệu giàu dinh dưỡng, có hàm lượng đạm, lân, kali, Ca và các nguyên tố vi lượng (Cu, Zn, Mn) tổng số cao. Hàm lượng kim loại nặng như As, Hg, Pb, Cd dưới ngưỡng cho phép về ngưỡng chất thải nguy hại trong bùn thải theo QCVN 50/2013/BTNMT. Các nguyên liệu bùn mía, rơm và xác mía có thể được sử dụng để phối trộn với bùn thải nhưng do điều kiện thu gom và hiệu quả kinh tế thì bùn mía là lựa chọn tối ưu. Kết quả cho thấy tỉ lệ phối trộn phù hợp là 20% bùn thải bia hoặc bùn thải thủy sản phối trộn với bùn mía ở tỉ lệ 80%, đạt yêu cầu của quá trình ủ về nhiệt độ, độ hoai mục, hàm lượng dinh dưỡng và diệt được vi sinh vật gây bệnh sau khi ủ, và thời gian hoai đạt sau 49 ngày ủ. Phân hữu cơ vi sinh ủ ở qui mô 0,5m³ từ bùn thải bia, bùn thải thuỷ sản đạt độ hoai mục sau 49 ngày ủ, có hàm lượng N tổng số cao lần lượt là 2,83%, 2,85%; P tổng số  lần lượt 5,6%, 6,63%; K tổng số là 2,1% và 2,11%; %C từ 33,52 – 39,14; C/N sau 49 ngày ủ đạt lần lượt là 12,44 và 14,41; Hàm lượng các kim loại nặng và VSV gây bệnh dưới ngưỡng cho phép. Mật số nấm Trichoderma của phân hữu cơ vi sinh bùn thuỷ sản:bùn mía là 6,6 x 10⁷CFU/g chất khô và phân hữu cơ vi sinh bùn bia : bùn mía đạt 6,94 x 10⁷CFU/g chất khô đạt chỉ tiêu về chất lượng phân hữu cơ vi sinh theo Nghị định 108/2017/NĐ-CP và TCN 526/2002/BNNPTNT.

Năng suất cây rau tăng có ý nghĩa thống kê ở tất các các thí nghiệm đồng ruộng khi bón 5 tấn/ha HCVS từ hai nguồn bùn thải +NPK khuyến cáo (KC) so với bón theo nông dân (ND) và KC. Trên cải tùa xại năng suất tăng 2 lần so với ND và KC; trên đậu bắp năng suất tăng hơn 50,73% so với KC và hơn 40,91%  so với ND; trên dưa leo năng suất cao hơn 35% so với ND và 10% so với KC; trên bí đao năng suất tăng 8 % so với KC và 11% so với ND. Do đó có thể ủ phân hữu cơ từ BB và BTS phối trộn với bã bùn mía ở tỉ lệ 20:80 để sản xuất phân hữu cơ vi sinh như là một giải pháp để xử lý BB và BTS hạn chế gây ô nhiễm môi trường và tạo ra sản phẩm phân bón để gia tăng năng suất cây trồng. Thí nghiệm cũng đã phân lập được 31 dòng nấm có khả năng phân hủy cellulose, trong đó 4 dòng nấm R-NVT; R-ĐT1; M-2HA1; và M-LT4 có khả năng phân hủy hỗn hợp bùn thải phối trộn với bùn mía và đối kháng được nấm bệnh R.Solani. Hai trong bốn dòng có khả năng phân hủy bùn thải-bùn mía cao nhất là dòng R-ĐT1 và M-2HA1 đã được được định danh thuộc loài Neurospora crassa R-DT1 và Neurospora intermedia M-2HA1. 

2. 2. Những kết quả mới của luận án:

Các nguồn bùn thải bia và bùn thải thủy sản là hai nguồn giàu đạm, giàu lân, giàu các nguyên tố trung vi lượng và không chứa độc tố kim loại nặng. Vật liệu phối trộn phù hợp với bùn thải bia và bùn thải thủy sản là bùn mía với tỉ lệ phối trộn đề xuất là 20:80. Lượng phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải được khuyến cáo sử dụng ở mức 5 tấn /ha kết hợp phân vô cơ cân đối trên năng suất cây rau như cải tùa xại, đậu bắp, dưa leo, và bí đao.

Phân lập chọn được 4 dòng nấm phân hủy tốt hỗn hợp phối trộn bùn thải và bùn mía đồng thời có khả năng đối kháng được nấm bệnh R.Solani. Hai dòng nấm R-ĐT1 và M-2HA1 được định danh thuộc loài Neurospora crassa và Neurospora intermedia .

3. 3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:

Giải pháp xử lý các nguồn bùn thải bia và thủy sản bằng cách ủ để sản xuất phân hữu cơ vi sinh là biện pháp khả thi, có hiệu quả, có thể được khuyến cáo để áp dụng trong xử lý các nguồn bùn thải bia và thủy sản ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.

Tuy nhiên, cần theo dõi sự tích lũy Mn, Zn, Cu, Cd theo thời gian dài canh tác khi bón phân HCVS bùn thải.

Đề nghị nghiên cứu hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh từ bùn thải trong cải thiện đặc tính đất và năng suất trên các loại cây trồng khác.

Đối với các dòng nấm phân lập được định danh cần tiếp tục nghiên sản xuất chế phẩm vi sinh để sử dụng trong sản xuất phân hữu cơ vi sinh.

1. Summary

            Studying method for treating sludges from wastewater treatment plants of beer (BS) and seafood (SS) factories by composting technique to produce microbial-organic fertilizer (bioF) from BS and SS is very essential to effective reuse of this waste source in order to avoid backlog, limit environmental contamination in Vietnam. The study was undertaken to (i) Determination of optimal composting formula for the production of bioF from beer and seafood sludges, (ii) Assessment of  effetiveness  of microbial-organic fertilizers from beer and seafood factories’sludge on vegetable yield, and (iii) Isolation and selection of cellulose and chitin-decomposable fungal strains for promising use as benefit microorganism in production of microbial-organic fertilizer from sludges.

            The results showed that the sludges were high levels of total nitrogen, phosphorus, potassium, Ca and micro nutrients (Cu, Zn, Mn). Heavy metal content such as As, Hg, Pb, Cd were below permission limit according to Vietnamese standards for hazardous sludge. Organic materials consisting of sugarcane filter cake, straw, and bagasse could be mixed with BS and SS. However, based on the availability of the materials and economic efficiency, the mixture ratio between sludge and sugarcane bagasse with ratio of 20:80 will be the optimal option. The microbial organic fertilizers (bioF) from BS and SS were matured after 49 days of incubation. The BioF from BS and SS were rich in total nitrogen, phosphorus,  potassium, and organic carbon with 2.83-2.85%N, 5.6-6.63%P₂O₅, 2.1-2.11%K₂O, and 35.21-40.98%C, respectively, C/N ratios were 12.44 and 14.41 after 49 incubation days. Heavy metal contaminants and pathogen (Salmonella and E.Coli) were below the standard issued by the Ministry of Agriculture and Rural Development. The population of Trichoderma spp. was at required Vietnamese standards with 7.14x10⁷ to 7.82x10⁷CFU/g. Vegetable yields found in the treatments amended with NPK recommended rate (RR) and 5 tons/ha of bioF made from BS and SS were statistically higher than those of farmer rate (FR) and RR rates. Mustard yield amended with RR and 5 tons/ha of bioF was doubled up compared to those of FR and RR. On okra, yield increased by 50.73% and 40.91% compared to RR and FR, respectively. Cucumber yield was 35% higher than that of FR and 10% compared to RR. The winter melon yield increased by 8% compared to RR and 11% compared with FR. Therefore, microbial-organic fertilizer composting of BS/SS with sugarcane filter cake at ratio of 20:80 can be used to improve vegetable yields.

Thirty one cellulose decomposable fungal trains were isolated and four optimal fungus trains were selected consisting of R-NVT1, R-ĐT1, M-2HA1, and M-LT4 that could decompose the mixture of organic materials with BB and BS sludges and resisted R.Solani fungus. Two identified fungi strains were spices of Neurospora crassa R-DT1 and Neurospora intermedia M-2HA1.

2. The novel aspects from the thesis

The results showed that BS and SS are two sources rich in nitrogen, phosphorus, micro nutrients and do not contain heavy metal contaminants.

Sugarcane cake was suggested to mix with beer/seafood sludges for the production of bio-organic fertilizer. The optimal mixing ratio of sludge and sugarcane sludge  with 20:80 is recommended for the production of microbial-organic fertilizers with high quality.

The research has proved the efficiency of microbial organic fertilizer produced from both sludges on vegetable yields such as mustard, okra, cucumber, and winter. It is recommended to use 5 tons /ha of microbial organic fertilizer from the sludges with recommended dose of inorganic fertilizer to increase vegetable yield.

Four strains of fungi which had the capacity decomposing sludge and sugarcane cake with ratio of 20:80 and anti-pathogen were selected. Two of them are identified as Neurospora crassa and Neurospora intermedia.

3. Application prospect and suggestions for further study

Production of microbial organic fertilizer from beer and seafood sludges mixed sugarcane fiter cake can be an option for treating these sludges in Mekong Delta. These organic fertilizers can be used at 5 tons/ha combined with chemical fertilizer to increase vegetable yield.

For safety use of these organic fertilizers from beer and seafood sludges, the accumulation of Mn, Zn, Cu, and Cd should be monitored for long-term usage.

Further research on the effect of these microbial organic fertilizers on soil characteristics and yield of other crops is needed for their wide use.

More studies on production of microbial inoculants from the selected fungal strains are needed for using as beneficial microorganism in composting process or for the production of microbial organic fertilizers.

• Xem chi tiết nội dung luận án
• Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo. (Nhập tên NCS vào ô tìm kiếm)