XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN SINH HOẠT HỮU CƠ LÀM PHÂN BÓN HỮU CƠ QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH

PHẦN 1: NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VỀ Ủ PHÂN HỮU CƠ

1.1.    Tại sao lại phải xử lý chất thải sinh hoạt hữu cơ?

- Ước tính trên toàn thế giới có khoảng 1,3 tỷ tấn chất thải sinh hoạt hữu cơ thải ra hàng năm (Theo tổ chức FAO). Lượng chất thải hữu cơ này trị giá khoảng 2,6 ngàn tỷ USD (60 triệu tỷ VNĐ) đủ cung cấp được thức ăn cho 815 triệu người đói trên thế giới.

- Tại Việt Nam có hàng triệu tấn thức ăn bị vứt bỏ hàng năm (theo CEL Vietnam) trong đó có 694 triệu tấn thịt, 7 triệu tấn hoa quả và rau, 805 nghìn tấn hải sản, 168 triệu quả chuối, 11 nghìn con lợn và 139 nghìn con gà (SaiGon Time, Jun 16, 2020). Tất cả rác sinh hoạt hữu cơ này đều được đưa tới bãi tập kết lẫn với rác thải khác để chôn lấp thay vì được sử dụng làm phân hữu cơ.

- Rác thải sinh hoạt hữu cơ hoàn toàn có thể được sử dụng để làm phân hữu cơ cho cây trồng khi biết điều chỉnh tỷ lệ C/N một cách hợp lý.

1.2.              Phân hữu cơ là gì ?

Là các hợp chất hữu cơ đơn giản (hoai mục) cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo đất trồng.

1.3.         Phân hữu cơ được hình thành như thế nào ?

Các xác bã hữu cơ (thực vật, động vật, côn trùng …) được VSV phân giải, chuyển đổi thành các chất hữu cơ đơn giản được cây trồng sử dụng.

1.4.         Phân hữu cơ được hình thành như thế nào ?

Các xác bã hữu cơ (thực vật, động vật, côn trùng …) được VSV phân giải, chuyển đổi thành các chất hữu cơ đơn giản được cây trồng sử dụng.

1.5.         Phân hữu cơ được hình thành như thế nào ?

Các xác bã hữu cơ (thực vật, động vật, côn trùng …) được VSV phân giải, chuyển đổi thành các chất hữu cơ đơn giản được cây trồng sử dụng.

1.6.                  Những yếu tố quyêt định trong quá trình ủ phân hữu cơ?

* Vi sinh vật

- Một loại VSV không thể hoàn thành quá trình ủ phân được.

- Rất nhiều VSV tham gia và thay đổi theo từng giai đoạn, các VSV thay đổi theo từng giai đoạn ủ phân.

- Vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn và nấm lớn rất quan trọng trong quá trình ủ phân.

- Tốt nhất là nên sử dụng đa dạng VSV trong các nhóm trên để tăng hiệu quả cho đống ủ.

- ĐỪNG mong chờ các VSV tự hoạt động, NÊN chuẩn bị nguồn VSV cho quá trình ủ.

* Tại sao lại thu thập vi sinh vật bản địa?

Thu thập các VSV bản địa không chỉ giúp cho quá trình phân giải nhanh phân hữu cơ mà còn:

- Thích ứng tốt với hệ VSV trong đất.

- Quá trình lên men của VSV tạo ra các vitamin và các chất kích thích cây trồng (kích thích sinh trưởng trong ngọn, mầm cây).

- Nhiều VSV lên men sản sinh chất ức chế VSV gây bệnh trong đất (Trichoderma…).

* Độ ẩm (lượng nước)

Ẩm độ ảnh hưởng thế nào tới đống ủ? Ẩm độ cao sẽ làm giảm Oxy trong đống ủ, tạo điều kiện cho sinh vật hô hấp yếm khí hoạt động, tạo mùi hôi. Ẩm độ quá thấp (khô) làm các vi sinh vật chậm hoặc ngừng hoạt động, rơi vào trạng thái nghỉ. Ẩm độ khoảng 40-60% là tối ưu cho hoạt động ủ phân.

Luôn giữ cho đống ủ ẩm mà không ướt, độ ẩm khoảng 60% là thích hợp nhất cho quá trình ủ phân. Để kiểm tra độ ẩm là 60%, có thể dùng tay nắm giá thể ủ, nếu khi bóp tạo nước qua các kẽ tay thì giá thể ủ quá ẩm, phải để khô hơn, nếu khi bóp và nhả ra, giá thể tơi ra ngay trên tay thì ẩm độ quá thấp, còn khi bóp và nhả ra, giá thể vẫn giữ nguyên hình dạng mà không có nước chảy ngoài kẻ tay là độ ẩm đạt 60%.

* Không khí (oxy)

* Nhiệt độ: Diễn biến nhiệt độ trong đống ủ

Các vi sinh vật hoạt động trong quá trình ủ phân hữu cơ sẽ tạo ra lượng nhiệt rất lớn, khi mới tạo đống ủ, nhiệt độ tăng nhanh trong khoảng thời gian ngắn (3-5 ngày), nhiệt độ có thể lên tới trên 70 ^oC. Khi ở ngưỡng nhiệt độ này, các vi sinh vật sẽ giảm dần hoạt động hoặc bị giảm số lượng đáng kể, quá trình ủ phân bị ngừng trệ để đống ủ tự thoát nhiệt tự nhiên. Khi nhiệt độ giảm về dưới 60 ^oC, các vi sinh vật lại hoạt động trở lại bình thường, quá trình này cứ tiếp diễn cho đến khi đống ủ hoai mục (hình 1.5.1). Dựa vào yếu tố này, người ta quyết định đảo trộn đống ủ vừa để cung cấp oxy cho đống ủ và vừa để hạ nhiệt đống ủ ở giai đoạn đống ủ có nhiệt độ trên 60 ^oC. Quá trình đảo trộn sẽ giúp đống ủ hạ nhiệt và giúp cho các vi sinh vật không bị ngừng trệ hoạt động, quá trình ủ diễn ra nhanh hơn (hình 1.5.2)

1.7. Quá trình lên men, phân giải chất hữu cơ trong đống ủ

Trong đống ủ, các vi sinh vật hoạt động đồng thời và song song. Quá trình phân giải các chất hữu cơ được chia làm 3 loại diễn ra đồng thời. Các nấm và vi khuẩn sẽ phân giải đường, tinh bột, chất béo và protein trong thức ăn, chất thải hữu cơ trước do các chất này dễ dàng bị phân giải. Chất xơ và lignin trong thực vật khó phân giải hơn (đặc biệt là lignin) sẽ được cắt nhỏ nhờ hoạt động của vi khuẩn và xạ khuẩn (Actinomycetes), nấm lớn. Cả 3 quá trình này do các loại vi sinh vật khác nhau thực hiện đồng thời, song song trong đống ủ. Do vậy khi sử dụng nguồn vi sinh để ủ, phải bao gồm các loại vi sinh vật này, càng đa dạng vi sinh vật đống ủ càng nhanh bị phân giải thành phân hữu cơ.

1.7.         Tại sao đống ủ có mùi hôi?

- Do tỷ lệ C/N thấp: nhiều đạm, ít carbon

è Thêm carbon vào đống ủ để khắc phục mùi hôi (Carbon: rơm, lá khô, mùn cưa…)

- Nhiều nước trong đống ủ: lượng nước lớn hơn 60%, đống ủ sẽ mất độ thông thoáng, ít khí và tạo điều kiện cho VSV yếm khí hoạt động sinh ra mùi

è Giữ ẩm độ đống ủ ở 60%, thêm rơm, lá khô, mùn cưa để điều chỉnh ẩm độ. Đảo trộn thường xuyên.

1.8.         Làm thế nào để biết đống ủ hoàn thành ?

- Phân có mùi đất, màu đen, tơi xốp

- Đống ủ nguội, kể cả tưới thêm nước vào

- Bỏ nắm phân ủ vào túi nilon, buộc kín. Sau 3 ngày không có mùi là đã hoai mục.

PHẦN 2: PHƯƠNG PHÁP Ủ PHÂN TAKAKURA-NHẬT BẢN

1.9.              Tại sao lại sử dụng phương pháp Takakura ?

- Ít tốn năng lượng, tiền và sử dụng công nghệ đơn giản.

- Sử dụng nguyên vật liệu sẵn có tại địa phương và sản phẩm phục vụ ngay tại địa phương.

- Không xử dụng hóa chất

- Hiểu được nguyên lý cơ bản của quá trình tạo dinh dưỡng cho cây trồng khi sử dụng trên đồng ruộng

- Xử lý được rác thải hữu cơ, thân thiện với môi trường, phù hợp với từng phong tục tập quán của người dân địa phương.

- Có tác động liên tục và lâu dài tới cộng đồng địa phương.

1.10.         Phương pháp Takakura có phổ biến trên thế giới ?

Phương pháp Takakura đã được phổ biến ở nhiều nới trên thế giới trong đó có Việt Nam (vòng tròn đỏ thể hiện các khu vực trên thế giới đã thực hiện). Với mục tiêu đưa Hải Phòng trở thành Thành Phố cảng xanh, dự án hỗ trợ giải quyết vấn đề rác thải sinh hoạt hữu cơ thường được chôn lấp thủ công gây ôi nhiễm. Mỗi ngày Hải Phòng có khoảng 1600 tấn rác thải hữu cơ, tuy nhiên chỉ có 200 tấn được xử lý làm phân bón. Phương pháp Takakura sử dụng những vi sinh vật bản địa ngay tại địa phương, xử lý được 40 tấn rác thải hữu cơ/ ngày được thu gom từ các cửa hàng, khách sạn và nhà hàng.

1.11.         Các bước ủ phân của phương pháp Takakura

* Bước 1: Thu thập vật liệu và nhân nguồn vi sinh vật bản địa dạng lỏng chuẩn bị cho xử lý đống ủ.

• Thu thập các vi sinh vật lên men tại khu vực xung quanh mình (Hình 1.11.1)

• Các vi sinh vật hữu ích hoạt động trong quá trình ủ phân hữu cơ luôn có ở bề mặt của quả, rau, lá và cành cây

• Sử dụng nước đường (hình 1.11.2) hoặc nước muối nhạt để bẫy các vi sinh vật này

Vi sinh vật sử dụng để ủ phân hữu cơ có trên bề mặt các lá, cành cây khô, mục, lá, cành cây tươi, vỏ hoa quả. Bỏ thêm vào bình ủ các dạng vi sinh vật lên men thực phẩm như men bia, men rựu, sữa chua, nước muối dưa, cà, nước ngâm hoa quả dạng lỏng.... Để quá trình phân giải lignin diễn ra nhanh, nên bổ sung một ít nấm lớn thuộc lớp nấm Đảm. Các loại nấm này có thể tìm thấy trên gỗ, lá cây mục và ẩm.

Lá khô, lá tươi, nấm gỗ và các vật liệu khác được nghiền nhỏ, thực phẩm lên men như sữa chua, bã bia, bã rựu, nước ngâm hoa quả .... tất cả đổ vào thùng 20 lít có nắp đậy. Thêm vào 100 g đường đen hoặc 100 mL mật rỉ đường, đổ khoảng 15 lít nước vào bình, lắc đều, đậy nắp hở (bịt vải để tránh côn trùng vào) để lên men trong khoảng 3-5 ngày (mùa hè). Mở ra thấy mùi hơi chua, và mùi ngọt của mật rỉ đường là lên men thành công. Dung dịch lên men thường có màu nâu hoặc nâu vàng, mùi hơi chua (nếu có mùi hôi là lên men không thành công) (hình 1.11.2). Dung dịch này chứa rất nhiều vi sinh vật có lợi cho quá trình ủ phân.

Có thể sử dụng nước muối để bẫy vi sinh vật phục vụ cho xử lý đống phân ủ. Vỏ rau củ quả và các loại rau tươi được thu gom, cắt nhỏ. Sử dụng bình 20 lít có nắp đậy, cho vào bình 4 lít nước máy và 30 gam muối lắc đều (hoặc có thể sử dụng nước muối dưa, cà pha loãng), để lên men trong 3-5 ngày, nếu có mùi chua thì quá trình lên men tạo vi sinh vật đã hoàn thành.

* Bước 2: Nhân sinh khối nguồn vi sinh vật bản địa phục vụ cho xử lý đống ủ

Chuẩn bị giá thể gồm cám và trấu (hoặc xơ dừa) trộn với tỷ lệ 2 cám : 1 trấu (theo thể tích), giá thể được đặt trên tấm bạt thoáng khí. Đổ vi sinh vật tạo ra từ bước 1 vào đống ủ trấu cám, tưới nước đủ ẩm trộn đều và giữa cho ẩm độ của đống ủ 60% (kiểm tra độ ẩm bằng phương pháp nắm tay như đã giới thiệu phần nguyên lý ủ). Đậy đống ủ bằng bì thoáng khí hoặc quần áo hỏng để lên men trong khoàng 1 tuần. Chú ý đảo 2 ngày/ lần để đống ủ lên men đều, sau 1 tuần có thể thấy trên bề mặt đống ủ có nấm mốc màu trắng hoặc xám trắng là thành công (hình 1.11.3 và hình 1.11.4). Nếu đống ủ tạo mùi hôi, điều chỉnh lại ẩm độ (quá ướt) bằng cách cho thêm cám vào đống ủ. Đống ủ sau khi hoàn thành có màu nâu sẫm (sau 1 tuần) được giảm ẩm tự nhiên hoặc được hong khô trong bóng mát (có thể sấy khô ở nhiệt độ dưới 42^oC), giá thể sau khi khô được đóng bao, bảo quản nơi khô thoáng mát. Nguồn vi sinh vật này được sử dụng để xử lý ủ phân hoặc xử lý rác thải hữu cơ sinh hoạt.

          * Bước 3: Xử lý rác thải hữu cơ và tiến hành ủ phân hữu cơ

Nguồn vi sinh vật được chuẩn bị ở bước 2 được sử dụng để xử lý rác thải sinh hoạt hữu cơ. Sử dụng bì thoáng khí hoặc vải lót xuống dưới thùng đựng hoa quả có đục lỗ, thoáng khí. Cho nguồn vi sinh vật ở bước 2 vào gần đầy thùng (60% thùng). Rau củ quả hoặc thức ăn thừa hằng ngày được cắt nhỏ, cho vào giữa thùng, lấp giá thể lại. Một thùng 30 lít có thể được sử lý rác thải sinh hoạt hữu cơ quy mô hộ gia đình nhỏ trong vòng 3 tháng. Rau củ quả, thức ăn thừa sau khi cho vào sẽ bị các vi sinh vật có trong giá thể tạo nguồn vi sinh vật cắt nhỏ, phân giải thành phân hữu cơ trong khoảng thời gian 3 tuần (tùy thuộc vào kích thước rác thải hữu cơ, càng nhỏ thì phân giải càng nhanh).  Đảo trộn thường xuyên để rác hữu cơ được lên men đều (hình 1.10.6 và hình 1.10.7).  Ngoài ra có thể trộn vi sinh vật nguồn làm ở bước 2 với rac hữu cơ sinh hoạt với lượng lớn theo tỷ lệ 1:2 để xử lý ngay trên đống ủ, đảo trộn 5 ngày/ lần, sau 3 tuần sẽ có phân ủ hoai mục (hình 1.10.6).

2.4 Phương pháp Takakura trong xử lý rác thải sinh hoạt hữu cơ quy mô lớn

Phương pháp được thực hiện tương tự như xử lý rác thải hữu cơ sinh hoạt quy mô nhỏ. Rác được thu gom và trộn với vi sinh vật nguồn (làm ở bước 2), sau đó hỗn hợp được đóng vào từng thùng đựng hoa quả thoáng khí, xếp thành chồng trước khi đưa vào máy nghiền nhỏ. Sử dụng máy nghiền nhỏ để cắt nhỏ rác thải hữu cơ, đẩy nhanh quá trình lên men, phân giải của vi sinh vật. Sau khi nghiền, rác thải hữu cơ trộn với vi sinh vật nguồn ủ được đổ thành đống cao không quá 1,2 m để dễ dàng cho việc đảo đống ủ. Đống ủ được đảo thường xuyên 2 ngày/ lần trong 2 tuần. Để đống ủ tự giảm ẩm thêm 1 tuần thì có thể sử dụng làm phân hữu cơ được (Hình 1.10.8)

2.                      Phương pháp ủ phân của Viện công nghệ thực phẩm và phân bón Đài Loan- Ủ phân trong 3 tuần (Food and Fertilizer Technology Center (FFTC)- Taiwan)

2.1.              Giới thiệu

Phương pháp ủ phân của Viện công nghệ thực phẩm và phân bón Đài Loan (FFTC) là phương pháp giúp rút ngắn thời gian ủ phân hữu cơ xuống còn 3 tuần thay vì 4-5 tháng như ủ thông thường. Kỹ thuật ủ đã được nghiên cứu ở Hàn Quốc và được ứng dụng rộng rãi trong các nước Châu Á. Một trong những yếu tố quan trọng trong kỹ thuật ủ của FFTC đó là chuẩn bị được nguồn vi sinh vật ủ bản địa đầy đủ, giúp đẩy nhanh quá trình phân giải các chất hữu cơ hình thành nên phân bón hữu cơ.

Phương pháp bao gồm 2 công đoạn. Công đoạn chuẩn bị nguồn vi sinh vật để ủ và công đoạn chuẩn bị đống ủ.

2.2.         Bẫy vi sinh vật và chuẩn bị nguồn vi sinh vật

2.2.1. Chuẩn bị nguồn vi sinh vật ủ 1

Cho khoảng 1 bát cơm vào hộp nhựa có phủ một lớp giấy mỏng hoặc vải mỏng sạch. Không được dùng giấy bẩn hoặc vải bẩn vì sẽ bị nhiễm nguồn vi sinh vật không mong muốn. Đặt hộp cơm được phủ lớp giấy mỏng hoặc vải mỏng xuống dưới gốc tre, bụi rậm ẩm, nhiều lá cành cây mục, phủ nhẹ các lá cây mục lên phía trên hộp để tránh động vật tới ăn. Để hộp cơm trong 2 ngày sẽ thấy trên bề mặt cơm xuất hiện một lớp nấm có màu sắc khác nhau bao gồm nấm màu trắng, xám, vàng... Đê tránh động vật tới ăn, có thể đặt trong bụi tre là tương đối hiệu quả. Hộp cơm được phủ lớp nấm trên bề mặt là nguồn vi sinh vật rất tốt phục vụ cho quá trình ủ phân ở các công đoạn tiếp theo.

2.2.2.      Chuẩn bị nguồn vi sinh vật ủ số 2

Trộn nguồn vi sinh vật số 1 (hộp cơm có nấm mốc trên bề mặt được thực hiện ở bước 1) với đường đen theo tỷ lệ về thể tích 1:1 trong khay nhựa, đậy hỗn hợp sau trộn bằng giấy báo sạch hoặc vải sạch trong 7 ngày. Sau 7 ngày nấm mốc sẽ phát triển, lan rộng và nhân nhanh trên môi trường cơm và đường. Nguồn vi sinh vật này (nguồn số 2) được sử dụng cho các công đoạn tiếp theo (hình 2.2)

2.2.3.           Chuẩn bị nguồn vi sinh vật ủ số 3

Nguồn vi sinh vật số 2 (sau 7 ngày ủ), cho 10 g (1 thìa ăn cơm) vào 2 lít nước, ngoáy đều cho đến khi màu nước chuyên thành màu nâu. Sử dụng toàn bộ nước màu nâu này tưới đều lên 8 kg cám đã đặt lên trên tấm vài hoặc bạt thoáng khí. Trộn đều và phủ lên đống ủ bạt thoáng khí hoặc vải, ủ trogn 5 ngày (hình 2.1.3). Lúc này sẽ có lớp nấm (màu trắng, xám...)  xuất hiện quanh bề mặt đống ủ, đó là nguồn vi sinh vật số 3 sẽ được sử dụng cho các công đoạn tiếp theo.

2.2.4. Chuẩn bị nguồn vi sinh vật số 4

Lấy nguồn vi sinh vật số 3 trộn với đất trồng theo tỷ lệ 1:1 về thể tích. Trộn đều đống ủ, phủ đống ủ bằng vải hoặc bạt thoáng khí, để trong 5 ngày. Sau 5 ngày xuất hiện lớp nấm mốc phủ xung quanh đống ủ là hoàn thành tạo nguồn vi sinh vật số 4 (hình 2.1.4).

2.3.              Chuẩn bị đống phân ủ

Chuẩn bị nguồn nguyên liệu để ủ, các rác thải sinh hoạt hữu cơ được nghiền nhỏ, để ráo nước (ẩm độ 60%). Rải lớp rác thải hữu cơ đã nghiền nhỏ này thành một lớp, sau đó rải một lớp vi sinh vật nguồn số 4 lên trên. Rải lần lượt tưng lớp lên nhau cho đến khi đông ủ cao khoảng 60-70 cm thì dừng lại. Che đống ủ bằng vài hoặc bạt thoáng khí, để ủ trong 3 tuần. Trong thời gian đó phải kiểm tra nhiệt độ đông ủ băng nhiệt kế , giữ cho nhiệt độ đống ủ trong khoảng 50-60 ^oC là tốt nhất cho vi sinh vật hoạt động. Nếu nhiệt độ đống ủ tăng cao trên 60 ^oC thì nên tiến hành đảo đống để hạ nhiệt. Lúc này chú ý cả ẩm độ của đống ủ luôn đạt 40-60%, nếu đống ủ quá khô, phải tưới nước.

Sau 3 tuần các chất hữu cơ trong đống ủ chuyển thành màu nâu tối, xuất hiện bên ngoài đống ủ bụi màu trắng, lúc này đống ủ đã hoàn thành (hình 2.3.1)

3.                      Phương pháp ủ phân hữu cơ sử dụng chế phẩm vi sinh thuộc Khoa Nông Lâm Ngư nghiệp, Trường Đại học Hồng Đức.

Chế phẩm sinh học đang được nghiên cứu và thử nghiệm tại trường Đại học Hồng Đức. Các chủng nấm Trichoderma có mật độ bào tử ≥ 10⁸ bào tử/g,  có khả năng phân giải nhanh các chất hữu cơ và đối kháng tốt đối với nấm gây bệnh cây trồng, chúng được phân lập và tuyển chọn ngay trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa nên có thể sống, phát triển, thích nghi rất tốt trong điều kiện môi trường địa phương.

Chế phẩm chứa lượng lớn các vi sinh vật phân giải được sử dụng trong quá trình ủ phân, rút ngắn được các bước tạo nguồn vi sinh vật ủ phân.

Sử dụng 100 g chế phẩm hòa tan vào nước, tưới đều lên 100 kg cám trấu đã được trộn đều theo tỷ lệ 2:1. Tưới ẩm đống ủ, giữ ẩm 40-60%, đậy đống ủ bằng vải hoặc bì thoáng khí. Đảo trộn đống ủ 2 ngày/ lần. Để đống ủ khoảng 7- 10 ngày thấy xuất hiện lớp nấm mốc trên bề mặt đống ủ là hoàn thành vi sinh vật nguồn sử dụng ủ phân. Có thể hong khô vi sinh vật nguồn này để bảo quản.

Sử dụng nguồn vi sinh vật sau ủ để xử lý chất thải hữu cơ sinh hoạt tương tự như hai phương pháp trên.

Đống ủ sau khi xử lý bằng chế phẩm sẽ mang nguồn nấm đối kháng, nguồn nấm này có thể giúp bảo vệ cây trồng khỏi các bệnh hại trong đất như bệnh lở cổ rễ, bệnh héo cây, thối rễ cây... , ngoài ra nấm còn giúp bộ rễ phát triển khỏe mạnh, cải tạo đất xung quanh vung rễ, giúp cây sinh trưởng phát triển mạnh hơn.