Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh để xử lý rác thải sinh hoạt thành phân hữu cơ vi sinh

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, ở Việt Nam xu hướng xử lý, tái chế thành phần hữu cơ trong chất thải rắn sinh hoạt (CTRSH) thành phân bón hữu cơ phục vụ cho sản xuất nông lâm nghiệp đã và đang được nhiều địa phương đầu tư. Đây là một hướng xử lý thân thiện với môi trường, hạn chế tối đa lượng CTRSH phải đem chôn lấp hoặc đốt gây ô nhiễm môi trường nước và không khí (Nhà máy xử lý rác Cầu Diễn, Hà Nội, Công ty môi trường Xanh (Seraphin), Nhà máy xử lý rác Thuỷ Phương Huế, nhà máy xử lý phế thải Việt Trì, nhà máy xử lý rác thải Thái Bình, Nam Định, Hà Nam…). Tuy nhiên, ở hầu hết các nhà máy xử lý trên, quá trình ủ chất thải hữu cơ diễn ra do các vi sinh vật tự nhiên có trong rác thải nên thời gian phân huỷ lâu, chất lượng mùn hữu cơ thu được không cao, phân có hàm lượng hữu cơ thấp nên khó tiêu thụ. Do vậy, cần phải có công nghệ phù hợp để chế biến chúng thành các loại phân bón có đặc tính nổi trội hơn.

Nhà máy sản xuất phân bón từ chất thải của Công ty TNHH Một thành viên Quản lý Công trình đô thị Hà Tĩnh đặt tại huyện Cẩm Xuyên, tỉnh Hà Tĩnh là cơ sở xử lý chế biến CTRSH bằng phương pháp ủ đống có đảo trộn do vi sinh vật tự nhiên phân hủy; Thiết bị và dây chuyền công nghệ được nhập từ Bỉ, công suất xử lý 150 tấn rác/ngày, Các kết quả nghiên cứu dưới đây sử dụng các chế phẩm vi sinh để xử lý và chế biến CTRSH thành phân hữu cơ vi sinh tại Nhà máy trên  thuộc Dự án chất thải sản xuất thử nghiệm độc lập cấp nhà nước “Hoàn thiện công nghệ sản xuất và triển khai ứng dụng chế phẩm vi sinh vật ưa nhiệt để xử lý rác thải sinh hoạt và sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh tại các nhà máy xử lý rác thải” do Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam thực hiện.

2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng:    

– Rác thải sinh hoạt thu gom trên địa bàn thành phố Hà Tĩnh và Huyện Cẩm Xuyên, tỉnh Hà Tĩnh

–  Các chế phẩm vi sinh vật dùng cho quá trình xử lý chế biến rác thải sinh hoạt thành phân hữu cơ vi sinh do Phòng Vi sinh vật môi trường Viện Công nghệ môi trường sản xuất

– Chế phẩm vi sinh vật ưa nhiệt (Sagi Bio) bổ sung vào ủ compost để phân hủy nhanh chất thải hữu cơ thành mùn hữu cơ được sản xuất từ các chủng xạ khuẩn Streptomyces và Bacillus ưa nhiệt

– Chế  phẩm vi sinh vật hữu ích ( HCVS) để sản xuất phân hữu cơ vi sinh có thành phần như sau:  các chủng vi khuẩn Azotobacter cố định N tự do, chủng vi khuẩn cộng sinh cố định N và sinh chất kích thích sinh trưởng Rhizobium và chủng vi khuẩn phân giải photphat khó tan Bacillus pumillus.

2.2. Phương pháp nghiên cứu:

– Phương pháp phân tích tổng hữu cơ, N, P, các vi sinh vật, và các kim loại nặng  theo phương pháp chuẩn của  Mỹ (Standards Method of EPA, USA).

– Phương pháp xử lý số liệu: Tất cả các số liệu đều được xử lý theo phương pháp thống kê sinh học bằng phần mềm Excel và các phần mềm xử lý thống kê thông dụng khác.

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Xây dựng quy trình xử lý rác thải sinh hoạt tại Nhà máy chế biến phân bón từ chất thải Cẩm Xuyên, Hà Tĩnh

3.2. Sử dụng chế phẩm vi sinh Sagi Bio để xử lý chất thải hữu cơ thành mùn hữu cơ

a. Giai đoạn ủ nóng:

Các chất thải hữu cơ dễ phân hủy sau khi đã tách lọc từ dây chuyền phân loại xử lý cấp 1 đưa sang khu vực nhà ủ nóng bằng băng chuyền tự động. Công nghệ sản xuất phân bón bao gồm các công đoạn sau:

 – Bổ sung chế phẩm vi sinh Sagi Bio liều lượng 1 kg/ 3 tấn rác hữu cơ, tiến hành đảo trộn 2-3 ngày/lần để cung cấp oxy và thải bớt nhiệt do phân hủy cấp khí. Nhiệt độ của đống ủ 50-600C. Thời gian xử lý từ 30-35 ngày.

b. Giai đoạn ủ chín (ủ tĩnh): Thời gian ủ tĩnh kéo dài từ 2-3 tuần. Trong giai đoạn này   đảo trộn 1 đến 2 lần để chất hữu cơ phân hủy hoàn toàn).

c. Tách lọc mùn hữu cơ sau ủ:

Chất thải hữu cơ sau quá trình ủ chín kết thúc, tiến hành tách lọc mùn hữu cơ trên băng chuyền để phân loại. Sản phẩm mùn thu được có 02 loại:

–  Loại 1: Mùn tinh, tiếp tục tiến hành tách lọc bằng máy tách lọc tỷ trọng để loại bỏ các chất vô cơ (cát, sỏi, thủy tinh…) nhằm nâng cao tỷ lệ hữu cơ sau đó đem đi nghiền nhỏ với kích thước 1 mm để sử dụng làm phân bón hữu cơ vi sinh;

– Loại 2 còn lẫn 1 số tạp chất và phần hữu cơ chưa phân hủy hoàn toàn được đem đi ủ tiếp.

Từ kết quả ở bảng 2 cho thấy sử dụng chế phẩm Sagi Bio trong xử lý chất thải CTRSH sẽ cho hiệu quả kinh tế hơn: rút ngắn được thời gian xử lý khoảng 20 ngày, lượng mùn  hữu cơ thu được tăng 30-36%; chất lượng mùn tốt hơn: tỷ lệ hữu cơ tăng khoảng 5%, hàm lượng nitơ dễ tiêu tăng 11,2%, photpho dễ tiêu tăng 17%, axit humic tăng 40%). Mùn hữu cơ thu được không còn chứa các VSV gây bệnh và đáp ứng được yêu cầu theo thông tư 36/2010- BNNPTNT để sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ chất thải.

3.3. Sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ mùn của rác thải sinh hoạt

Do tính chất của CTRSH  luôn thay đổi, vì vậy mùn hữu cơ trước khi sử dụng để sản xuất phân hữu cơ vi sinh phải tiền hành phân tích để đảm bảo đạt yêu cầu sản xuất phân vi sinh.

Từ kết quả thu được ở bảng 3 cho thấy, mùn hữu cơ thu được từ quá trình sử dụng chế phẩm vi sinh Sagi Bio để ủ compost xử lý CTRSH hoàn toàn có thể sử dụng để sản xuất phân hữu cơ vi sinh  phục vụ cho sản xuất nông nghiệp. Các chỉ tiêu kỹ thuật đều đạt so với quy định tại Thông tư 36/2010 BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn.

3.4. Kết quả khảo nghiệm hiệu lực phân phân hữu cơ vi sinh sản xuất từ rác thải sinh hoạt  lên 1 số cây trồng

Trong quá trình thực dự án, chủ nhiệm dự  cùng với Công ty Quản lý Công trình đô thị Hà Tĩnh đã ký hợp đồng với Trung tâm Nghiên cứu phân bón và dinh dưỡng cây trồng của Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam tiến hành khảo sát phân hữu cơ vi sinh (HCVS) sản xuất từ  CTRSH tại Cẩm Xuyên, Hà Tĩnh đối với 1 số cây trồng để xin cấp phép lưu hành phân bón theo quy định của Bộ NNTPNT. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của phân HCVS đến năng suất 1 số cây trồng được trình bày ở bảng 4.

Từ kết quả ở bảng 4 cho thấy, phân HCVS chế biến từ chất thải rắn sinh hoạt có tác dụng làm tăng năng suất cây trồng khi khảo nghiệm ở diện hẹp cũng như ở diện rộng: năng suất lúa tăng từ 11-11,8%, bắp cải tăng từ 13,4-15,9% và chè tăng từ 15,5 -15,8%.

3.5. Đánh giá ảnh hưởng của một số kim loại nặng trong phân hữu cơ vi sinh sản xuất từ CTRSH lên chất lượng sản phẩm của cây trồng

Phân hữu cơ vi sinh sản xuất từ CTRSH thường hay có chứa 1 lượng nhỏ các kim loại nặng như Pb, Cd, As và Hg. Do vậy, dự án tiến hành đánh giá hàm lượng của các kim loại này trong 1 số loại rau, củ, quả đã sử dụng phân hữu cơ vi sinh sản xuất từ CTRSH tại nhà máy chế biến phân bón từ chất thải Cẩm Xuyên, Hà Tĩnh để bón trên vùng đất hoang hóa do khai thác titan tại xã Thạch Văn, huyện Thạch Hà, tỉnh Hà Tĩnh. Sau khi thu hoạch, các loại rau, củ, quả trên đã được phân tích tại phòng phân tích chất lượng thực phẩm của Trung tâm phân tích Quatest 1 và Vina-Control theo các thành phần As, Pb, Cd, Hg trong sản phẩm. Kết quả được trình bày ở bảng 5.

Từ các kết quả ở bảng 5 cho thấy, ở hầu hết các mẫu rau, củ, quả kiểm nghiệm đều không phát hiện thấy các kim loại nặng, chỉ có 01 mẫu củ cải phát hiện thấy có dư lượng của Cd nhưng rất thấp và trong ngưỡng giới hạn cho phép (QCVN 8-2:2011/BYT). Vì vậy, phân HCVS sản xuất từ CTRSH hoàn toàn có thể sử dụng làm phân bón cho sản xuất các sản phẩm nông nghiệp.

4. KẾT LUẬN

1. Sử dụng chế phẩm vi sinh ưa nhiệt Sagi Bio sản xuất từ các chủng vi khuẩn Bacillus và xạ khuẩn Streptomyces đã thúc đẩy nhanh quá trình xử lý rác thải sinh hoạt thành phân hữu cơ: rút ngắn thời gian xử lý khoảng 20 ngày, lượng mùn  hữu cơ thu được tăng 30-36%; chất lượng mùn tốt hơn: tỷ lệ hữu cơ tăng khoảng 5%, hàm lượng nitơ dễ tiêu tăng 11,2%, photpho dễ tiêu tăng 17%, axit humic tăng 40% so với không sử dụng chế phẩm.

2. Mùn hữu cơ thu được từ CTRSH hoàn toàn có thể sử dụng để sản xuất phân hữu cơ vi sinh đạt yêu cầu theo quy định tại Thông tư 36/2010 BNPTNT của Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn

3. Phân HCVS sản xuất từ CTRSH có tác dụng làm tăng năng suất cây trồng: lúa   tăng từ 11-11,8%, bắp cải :13,4-15,9% và chè : 15,5 -15,8%.

4. Phân HCVS sản xuất từ CTRSH có thể sử dụng để sản xuất các sản phẩm nông nghiệp phục vụ cho nhu cầu của người và làm thức ăn cho chăn nuôi.

Ghi chú:

 Công trình được thực hiện với sự tài trợ của Dự án sản xuất thử nghiệm độc lập cấp nhà nước DAĐL-12/2012. Nhóm tác giả xin trân trọng cảm ơn Vụ Khoa học Xã hội và Tự nhiên, Bộ Khoa học và Công nghệ đã tạo điều kiện cho chúng tôi thực hiện các nghiên cứu này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Tăng Thị Chính, Lý Kim Bảng, Nguyễn Thị Phương Chi, Lê Gia Hy (2003). Hiệu quả sử dụng chế phẩm Micromix 3 trong xử lý rác thải bằng phương pháp ủ hiếu khí tại Nhà máy chế biến phế thải Việt Trì, Phú Thọ. Những vấn đề NCCB trong khoa học sự sống (Kỷ yếu Hội nghị NCCB lần thứ 2-7/2003). Nxb Khoa học & Kỹ thuật, tr. 567-569.

2. Phạm Văn Toản (1999), “Kết quả nghiên cứu triển khai công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật dạng tiềm sinh”, Báo cáo khoa học Hội nghị Sinh học toàn quốc, NXB Khoa học & kỹ thuật, Hà Nội, tr. 145 – 157.

3. Nguyễn Kim Vũ (1995), “Kết quả nghiên cứu và ứng dụng phân vi sinh trong nông nghiệp”, Vi sinh vật học và Công nghệ sinh học, Hội thảo quốc gia và khu vực nhân năm Louis Pasteur, Hà Nội, tr.381-385.

4. Thông tư số: 02/2011/TT-BYT của bộ Y tế ngày 13/1/2011 (QCVN 8-2:2011/BYT)

5. Thông tư 36/2010 BNTPTNT của Bộ NNPTNT ngày 24/6/2010 

Tăng Thị Chính, Đặng Thị Mai Anh,

​Phùng Đức Hiếu, Nguyễn Thị Hòa, 

Vũ Lê Minh, Nguyễn Minh Thư

 Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam