Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Sử dụng bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất bia và chế biến thủy sản trong ủ phân hữu cơ vi sinh

248 37 0
Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Sử dụng bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất bia và chế biến thủy sản trong ủ phân hữu cơ vi sinh

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Mục tiêu chung của nghiên cứu là sử dụng bùn thải từ quá trình xử lý nước thải nhà máy bia và chế biến thủy sản ở Đồng bằng sông Cửu Long để sản xuất phân hữu cơ vi sinh (HCVS) và đánh giá hiệu quả sử dụng phân hữu cơ vi sinh sản xuất được trên năng suất cây trồng.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ NGUYỄN THỊ PHƢƠNG SỬ DỤNG BÙN THẢI TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA VÀ CHẾ BIẾN THỦY SẢN TRONG Ủ PHÂN HỮU CƠ VI SINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ NGÀNH: 9620103 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ NGÀNH: 9620103 SỬ DỤNG BÙN THẢI TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA VÀ CHẾ BIẾN THỦY SẢN TRONG Ủ PHÂN HỮU CƠ VI SINH NGUYỄN THỊ PHƢƠNG CÁN BỘ HƢỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN MỸ HOA 2019 LỜI CẢM TẠ Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Mỹ Hoa, Ts Đỗ Thị Xuân, Ngƣời tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi, đóng góp cho lời khuyên dạy quý báu để tơi hồn thành luận án Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến - Ban Giám Hiệu trƣờng Đại Học Cần Thơ - Ban Chủ nhiệm khoa Nông nghiệp - Khoa Sau Đại học, phòng Đào tạo, phòng Quản lý Khoa học phòng ban chức khác trƣờng Đại học Cần Thơ - Ks Võ Thị Thu Trân, ThS Lâm Tử Lăng, Ks Nguyễn Vũ Bằng giúp đỡ việc thực phân tích tiêu nghiên cứu phòng thí nghiệm hóa, sinh học Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới PGs.TS Lê Văn Hòa, thầy Hồ Quảng Đồ, Ts Trần Văn Dũng, quí Thầy, Cô, anh chị môn Khoa học đất tận tình, động viên khích lệ, dành nhiều nhiều thời gian trao đổi định hƣớng cho suốt trình thực luận án Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Trƣờng Đại học Đồng Tháp, Khoa Kỹ thuật - Công nghệ cho phép, hỗ trợ tạo điệu kiện cho tơi giúp tơi hồn thành hoạt động giảng dạy, học tập nghiên cứu Tơi xin gửi lời cám ơn đặc biệt tới chủ đất canh tác xã Mỹ Hòa, huyện Bình Minh, tỉnh Vĩnh Long phƣờng Long Tuyền, quận Bình Thủy, Tp Cần Thơ trực tiếp hỗ trợ đất để tơi hồn thành thí nghiệm đồng ruộng Xin trân trọng ghi nhớ tất đóng góp chân tình, động viên giúp đỡ nhiệt tình bè bạn anh, chị, em mà liệt kê hết lời cảm tạ Cuối cùng, tơi xin gửi lòng ân tình tới gia đình, đặc biệt chồng tơi nguồn động viên truyền nhiệt huyết để tơi hồn thành luận án NGUYỄN THỊ PHƢƠNG i TÓM TẮT Nghiên cứu xử lý bùn thải từ trình xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất bia chế biến thủy sản biện pháp ủ phân hữu vi sinh cần thiết để tái sử dụng hiệu nguồn phế thải này, nhằm tránh tồn đọng, hạn chế ô nhiểm mơi trƣờng tình hình sản xuất bia chế biến thủy sản ngày gia tăng Việt Nam Nghiên cứu đƣợc thực với mục tiêu (i) xác định công thức ủ phù hợp để sản xuất phân hữu vi sinh (HCVS ) từ bùn thải bia (BB) bùn thải thủy sản (BTS), (ii) đánh giá hiệu phân HCVS sản xuất đƣợc suất loại rau, (iii) phân lập tuyển chọn dòng nấm có khả phân hủy vật liệu hữu chứa cellulose chitin hƣớng đến mục tiêu sử dụng làm nguồn vi sinh sản xuất phân hữu vi sinh Kết cho thấy nguồn bùn thải nguồn nguyên liệu giàu dinh dƣỡng, có hàm lƣợng đạm, lân, kali, Ca nguyên tố vi lƣợng (Cu, Zn, Mn) tổng số cao Hàm lƣợng kim loại nặng nhƣ s, Hg, Pb, Cd dƣới ngƣỡng cho phép ngƣỡng chất thải nguy hại bùn thải theo QCVN 50/2013/BTNMT Các nguyên liệu bùn mía, rơm xác mía đƣợc sử dụng hiệu để phối trộn với bùn thải, nhiên dựa vào đặc tính dinh dƣỡng bùn mía tính sẳn có, dễ tiếp cận, bùn mía nguồn nguyên liệu đƣợc đề xuất Kết cho thấy tỉ lệ phối trộn phù hợp 20% bùn thải bia bùn thải thủy sản phối trộn với bùn mía tỉ lệ 80%, đạt yêu cầu trình ủ nhiệt độ, độ hoai mục, hàm lƣợng dinh dƣỡng diệt đƣợc vi sinh vật gây bệnh sau ủ, thời gian hoai đạt sau 49 ngày ủ Phân hữu vi sinh ủ từ bùn thải bia thủy sản có hàm lƣợng N tổng số cao lần lƣợt 2,83%, 2,85%; P tổng số lần lƣợt 5,6%, 6,63%; K tổng số 2,1% 2,11%; %C từ 33,52-39,14; C/N sau ủ đạt lần lƣợt 12,44 14,41; hàm lƣợng kim loại nặng VSV gây bệnh dƣới ngƣỡng cho phép Mật số nấm Trichoderma phân hữu vi sinh đạt 6,6 x 107CFU/g chất khô 6,94 x 107CFU/g chất khô theo thứ tự phân HCVS bùn thải thủy sản phân HCVS bùn thải bia, đạt tiêu chất lƣợng phân hữu vi sinh theo Nghị định 108/2017/NĐ-CP TCN 526/2002/BNNPTNT Năng suất rau tăng có ý nghĩa thống kê tất các thí nghiệm đồng ruộng bón tấn/ha HCVS từ hai nguồn bùn thải kết hợp bón NPK khuyến cáo (KC) so với bón theo nơng dân (ND) bón theo KC Trên cải tùa xại suất tăng lần so với ND KC; đậu bắp suất tăng 50,73% so với KC 40,91% so với ND; dƣa leo suất cao 35% so với ND 10% so với KC; bí đao suất tăng % so với KC 11% so với ND ii Kết nghiên cứu phân lập đƣợc 31 dòng nấm có khả phân hủy cellulose, dòng nấm bao gồm R-NVT; R-ĐT1; M-2HA1; M-LT4 đƣợc tuyển chọn có khả phân hủy hỗn hợp bùn thải phối trộn với bùn mía đối kháng đƣợc nấm bệnh R.Solani điều kiện invitro Hai bốn dòng có khả phân hủy bùn thải-bùn mía cao dòng R-ĐT1 M-2H đƣợc đƣợc định danh chúng thuộc loài Neurospora crassa R-DT1 Neurospora intermedia M-2HA1 Nhƣ vậy, ủ phân hữu từ bùn thải bia bùn thải thủy sản phối trộn với bã bùn mía tỉ lệ 20:80 để sản xuất phân hữu vi sinh giải pháp để xử lý BB BTS, hạn chế gây ô nhiễm môi trƣờng tạo sản phẩm phân bón hữu để gia tăng suất trồng Đồng thời, việc phân lập tuyển chọn đƣợc dòng nấm có khả vừa phân hủy vật liệu hữu chứa cellulose chitin vừa ức chế đƣợc nấm bệnh R.solani gây hại trồng có ý nghĩa hƣớng đến sử dụng nhƣ nguồn vi sinh vật có ích ủ phân hữu vi sinh, cần đƣợc tiếp tục nghiên cứu Từ khóa: Bùn thải bia, bùn thải thu sản, suất rau, nấm phân lập, phân hữu vi sinh iii 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 microbialorganic 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 microbialorganic fertilizer from sludges The results showed that the sludges are high in total nitrogen, phosphorus, potassium, Ca and micro nutrients (Cu, Zn, Mn) Heavy metal content of As, Hg, Pb, Cd were below permission limit according to Vietnamese standards for hazardous sludges Organic materials consisting of sugarcane cake, straw, and bagasse could be mixed with BS and SS However, based on nutitional characteristic and the availability of the materials, sugarcane cake is selected for mixing with the sludges The mixting ratio of 20:80 sludges:sugarcane cake is suggested as the optimal mixture 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, 5.66.63%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 sp 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 tons/ha of bioF made from BS and SS were statistically higher than those of fammer rate (FR) and recommended rate (RR) Mustard yield amended with RR and 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 was 10% compared to RR The winter melon yield increased by 8% compared to RR and 11% compared to FR Thirty one cellulose decomposable fungal trains were isolated, in which four optimal fungal trains consisting of R-NVT1, R-ĐT1, M-2HA1, and Miv LT4 were selected as the promising strains in decomposing the mixture of organic materials with BB and BS and in the ability to resist to R.Solani fungus in in vitro culture Two identified fungi strains of R-ĐT1 and M-2HA1 were the species of Neurospora crassa R-DT1 Neurospora intermedia M2HA1 In summary, composting of BS/SS with sugarcane cake at ratio of 20:80 to produce microbial-organic fertilizer can be a solution to treat BB and SS and to provide organic fertilzer for incresaing vegetable yields The success in isolation and selection of promising fungal strains which have the ability of decomposing cellulose and chitin in organic material, and the ability of resisting to pathogenic fungus R.solani on plants, was meanfull in composting microbial-organic fertilizer Furthur studies towarding the use of these fungus as benefit microorganism in composting microbial-organic fertilizer should be continued Key word: sludge from beer production, sludge from seafood processing, vegetables yields, fungal isolation, microbial organic fertilizer v CAM KẾT KẾT QUẢ Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu mà tơi thực nghiên cứu Tất số liệu luận án trung thực chƣa đƣợc công bố công trình nghiên cứu cấp khác Cán hƣớng dẫn Tác giả luận án PGs.Ts Nguyễn Mỹ Hoa Nguyễn Thị Phƣơng vi MỤC LỤC Trang LỜI CẢM TẠ i TÓM TẮT ii SUMMARY iv C M KẾT KẾT QUẢ vi MỤC LỤC vii D NH MỤC BẢNG xi D NH MỤC HÌNH xiii D NH MỤC TỪ VIẾT TẮT xv CHƢƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu luận án 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Tính luận án 1.5 Phạm vi đối tƣợng nghiên cứu 1.6.1 Ý nghĩa khoa học 1.6.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƢƠNG TỔNG QU N TÀI LIỆU 2.1 Khái quát bùn thải 2.2 Đặc tính bùn thải bia bùn thải thủy sản 10 2.3 Ngƣỡng giới hạn qui định bùn thải giới Việt Nam 10 2.3.1 Ngƣỡng giới hạn qui định bùn thải giới 10 2.3.2 Ngƣỡng giới hạn qui định bùn thải Việt Nam 11 2.4 Thực trạng xử lý bùn thải giới Việt Nam 12 2.4.1 Thực trạng xử lý bùn thải bia thủy sản giới 12 2.4.2 Thực trạng xử lý bùn thải bia thủy sản Việt Nam 13 2.5 Phân hữu 14 2.5.1 Khái niệm 14 2.5.2 Phân loại phân hữu 14 2.5.3 Tác dụng phân hữu từ chất thải rắn cải thiện tính chất đất gia tăng suất trồng 15 2.5.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình ủ phân hữu sử dụng bùn thải 17 2.5.4.1 Nhiệt độ 17 2.5.4.2 Độ thống khí pH 18 2.5.4.3 Ẩm độ 18 2.5.4.4 T lệ C/N 19 2.5.4.5 Việc đảo trộn trình sản xuất 19 2.5.4.6 Nấm Trichoderma nguyên liệu ủ hữu 20 2.5.5 Những yêu cầu chất lƣợng phân hữu 21 2.5.5.1 Yêu cầu chất lƣợng dinh dƣỡng độ hoai mục 21 2.5.5.2 Yêu cầu tiêu lý, hóa 22 2.6 Một số kết nghiên cứu sử dụng bùn thải ủ phân hữu 24 2.6.1 Nghiên cứu nƣớc 24 2.6.1.1 Các nghiên cứu sử dụng bùn thải bia bùn thải thủy sản 24 2.6.1.2 Các nghiên cứu sử dụng nguồn bùn thải khác 25 2.6.2 Nghiên cứu nƣớc 27 vii 2.6.2.1 Các nghiên cứu sử dụng bùn thải bia bùn thải thủy sản 27 2.6.2.2 Các nghiên cứu sử dụng nguồn bùn thải khác 29 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 3.1 Nội dung 1: Đánh giá thành phần lý học, hóa học, dinh dƣỡng bùn thải bia thủy sản 39 3.1.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 39 3.1.2 Các tiêu phân tích phƣơng pháp thu mẫu 39 3.1.2.1 Các tiêu phân tích: 39 3.1.2.2 Phƣơng pháp thu xử lý mẫu bùn thải 40 3.1.3 Phƣơng pháp phân tích nguồn bùn thải đầu vào 40 3.2 Nội dung 2: Đánh giá phƣơng pháp xử lý trực tiếp cách phơi nắng hai loại bùn thải làm phân bón rau 44 3.2.1 Thí nghiệm khảo sát tỉ lệ nảy mầm cải xanh (Brassica juncea) giá thể bùn thải bia bùn thải thủy sản đƣợc xử lý phơi nắng 44 3.2.2 Thí nghiệm đánh giá sinh trƣởng suất cải xanh (Brassica juncea) đƣợc trồng đất có bón hai nguồn bùn thải sau xử lý phơi nắng 46 3.3 Nội dung 3: Xác định khả phân hủy, công thức ủ phối trộn phù hợp để ủ bùn thải bia bùn thải thủy sản qui mô túi ủ 47 3.3.1 Thí nghiệm đánh giá khả phân hủy vật liệu hữu 48 3.3.1.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 48 3.3.1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 48 3.3.2 Thí nghiệm ủ phân hữu từ hai nguồn bùn thải với qui mô túi ủ 50 3.3.2.1 Phƣơng tiện vật liệu nghiên cứu 50 3.3.2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 51 3.4 Nội dung 4: Ủ phân hữu vi sinh với công thức phối trộn phù hợp sử dụng hai nguồn bùn thải bia bùn thải thủy sản qui mô khối ủ lớn 53 3.4.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 54 3.4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 54 3.4.2.1 Bố trí thí nghiệm 54 3.4.2.2 Các tiêu thời gian khảo sát 55 3.5 Nội dung 5: Đánh giá hiệu phân hữu vi sinh từ bùn thải bia bùn thải thủy sản suất rau điều kiện đồng ruộng 56 3.5.1 Hiệu phân hữu vi sinh từ bùn thải suất cải tùa xại 57 3.5.1.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 57 3.5.1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 58 3.5.2 Hiệu phân hữu vi sinh lên suất dƣa leo 60 3.5.2.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 60 3.5.2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 60 3.5.3 Hiệu phân hữu vi sinh từ bùn thải lên suất đậu bắp 62 3.5.3.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 62 3.5.3.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 63 3.5.4 Hiệu phân hữu vi sinh lên suất bí đao 64 3.5.4.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 64 3.5.4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 64 3.6 Nội dung 6: Phân lập dòng nấm phân hủy vật liệu hữu 67 3.6.1 Phân lập dòng nấm có khả phân hủy cellulose chitin từ phụ phế phẩm nông nghiệp 67 3.6.1.1 Phƣơng tiện 67 3.6.1.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 68 viii ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT MÃ NGÀNH: 9620103 SỬ DỤNG BÙN THẢI TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƢỚC THẢI NHÀ MÁY SẢN XUẤT BIA VÀ CHẾ BIẾN THỦY SẢN TRONG Ủ PHÂN HỮU... cứu xử lý bùn thải từ trình xử lý nƣớc thải nhà máy sản xuất bia chế biến thủy sản biện pháp ủ phân hữu vi sinh cần thiết để tái sử dụng hiệu nguồn phế thải này, nhằm tránh tồn đọng, hạn chế. .. thải thủy sản để làm phân hữu Các nghiên cứu nƣớc ủ phân hữu chƣa nhiều; có vài nghiên cứu ủ phân hữu từ nguồn bùn thải thủy sản nhƣng chƣa có nghiên cứu ủ bùn thải bia làm phân hữu phân hữu vi sinh

Ngày đăng: 10/01/2020, 18:21

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan