Bùn thải sinh học phát sinh từ các hệ thống xử lý nước thải từ các hoạt động nông nghiệp như chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản, chế biến thực phẩm, giết mổ gia súc thường chứa một lượng lớn chất hữu cơ, N, P rất thích hợp cho việc sử dụng làm phân bón. Tuy nhiên, bùn thải sinh học phát sinh chưa được tận dụng cũng như tái sử dụng một cách hiệu quả. Các phương pháp xử lý bùn thải sinh học phát sinh từ các hoạt động nông nghiệp chủ yếu là chôn lấp, chế biến phân vi sinh (compost),… Các biện pháp xử lý bùn thải sinh học hiện nay ở nước ta không chỉ gây các vấn đề ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng động mà còn gây lãng phí nguồn tài nguyên có thể tai sử dụng. Vì vậy, việc nghiên cứu phương pháp tái sử dụng bùn thải sinh học phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải từ hoạt động nông nghiệp hiệu quả có ý nghĩa thực tiễn, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Mục đích của nghiên cứu này nhằm đưa ra giải pháp tận dụng nguồn bùn thải sinh học lớn từ hệ thống xử lý nước thải các cơ sở giết mổ gia súc tạo thành sinh khối nuôi giun quế. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp những thông tin khoa học và bằng chứng thực tiễn cho việc tái sử dụng bùn thải sinh học từ hệ thống xử lý nước thải cơ sở giết mổ gia súc. Bên cạnh đó, việc triển khai áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn nữa.

1. Phương pháp nghiên cứu

1.1. Phương pháp mẫu

Bùn thải sinh học từ hệ thống xử lý nước thải cơ sở giết mổ sẽ được thu gom và tiến hành ép bùn để tách nước tạo thành các khối bùn rắn. Mẫu bùn thải sinh học từ hệ thống xử lý được lấy và bảo quản theo đúng hướng dẫn về lấy mẫu TCVN 6663-13:2015 và bảo quản mẫu TCVN 6663-15:2004.

1.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm

a. Chuẩn bị sinh khối nuôi giun

5 thùng xốp có nắp đậy, kích thước 70x50x40 cm. Đáy thùng có khoan nhiều lỗ thoát nước với đường kính khoảng 5mm và được lót một lớp dưới ngăn không cho giun quế bò ra ngoài.

Trộn 20kg bùn thải sinh học với các thể tích nước lần lượt: 0,5L, 15L, 20L, 30L. Sau đó được chuyển vào các thùng tương ứng với các tỷ lệ phối trộn về khối lượng giữa % bùn thải: % nước tương ứng là 100%: 0% (thùng PT1); 80% : 20% (thùng PT2); 60% : 40% (thùng PT3); 50% : 50% (thùng PT4) và 40% ; 60% (thùng PT5). Nước được sử dụng để phối trộn với bùn thải sinh học là nước dưới đất được lấy tại khu vực quận Hoàng Mai, thành phố Hà Nội.

Trong quá trình nuôi, các thùng nuôi được che chắn cẩn thận, được để nơi có mái che, tránh ánh sáng nắng quá mạnh hoặc mưa trực tiếp lên thùng nuôi để đảm bảo cho sự sinh trưởng và sinh sản của giun quế. Trên mỗi thùng nuôi, đặt lá cây to (như lá chuối) để bảo vệ giun quế, giữ độ ẩm trong thùng và tạo bóng tối cho giun quế có thể hoạt động lên tầng gần bề mặt chất nền và kết đôi sinh sản. Giun quế rất nhạy cảm với ánh sáng và nhiệt độ nếu không che chắn chúng chỉ hoạt động phía bên dưới như vậy sẽ ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. Ngoài ra, khi nuôi giun quế phải xới đất nền bên trong thùng để làm thông thoáng và tránh cho giun quế khỏi tình trạng ngộ độc khí (vì trong quá trình sử dụng bùn thải sinh học làm thức ăn có thể sẽ sinh ra các loại khí độc cho giun quế như khí metan).

b. Bố trí thí nghiệm

Cho 0,3kg sinh khối giun quế (bao gồm giun trưởng thành, giun con, trứng kén và cơ chất) vào mỗi thùng có 20kg bùn thải sinh học với các tỷ lệ phối trộn như trên, nuôi và theo dõi sinh trưởng của giun quế sau các tuần nuôi.

Phân tích đặc tính cơ bản của bùn thải sinh học (pH, độ ẩm, độ dẫn điện, NO₃^-, -NH₄⁺, -N, tổng C, tổng N, tổng P, tổng K, tổng Mg, tổng Ca) trong thùng xốp nuôi giun quế.

Phân tích thành phần cơ bản của phân giun quế (pH, độ ẩm, độ dẫn điện, NO₃^-, -NH₄⁺, -N, tổng C, tổng N, tổng P, tổng K, tổng Mg, tổng Ca) sau 14 tuần nuôi.

1.3. Phương pháp phân tích mẫu

Mẫu bùn thải sinh học, phân giun quế được xử lý sơ bộ theo TCVN 6647:2007, sau đó được sấy khô kiệt ở 105⁰C. Mẫu được đồng nhất và nghiền rồi cho qua rây 0,2 µm. Hệ số khô kiệt xác định theo TCVN 4048:2011.

Phân tích một số chỉ tiêu trong nước sử dụng phối trộn với bùn thải sinh học, trong bùn thải sinh học và trong phân giun quế.

1.4. Phương pháp xử lý số liệu và đánh giá kết quả

Các số liệu nghiên cứu xử lý bằng phương pháp thống kê, sử dụng công cụ xử lý là phần mềm Excel 2016. Kết quả sau xử lý được biểu thị dưới dạng bảng số liệu hay đồ thị.

Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng bùn thải sinh học làm sinh khối nuôi giun quế thông qua thành phần dinh dưỡng của bùn thải, phân giun quế và sự sinh trưởng của giun quế.

2. Kết luận

Tái sử dụng bùn thải sinh học từ hệ thống xử lý nước thải của cơ sở giết mổ gia súc làm sinh khối nuôi giun quế với tỷ lệ phối trộn nước khác nhau đã đem lại hiệu quả. Sau 14 tuần nuôi, giun quế sinh sản và phát triển nhanh nhất ở tỷ lệ phối trộn giữa bùn thải sinh học và nước là 60% : 40% (PT3) với nhiệt độ 25,5 ÷ 28,6⁰C, độ ẩm 64,4 ÷ 74,9% và pH trong khoảng 6,8 ÷ 7,5.

Sản phẩm thu được sau quá trình nuôi giun là giun tinh và phân giun ở dạng khô không có mùi hôi, màu nâu đen, mịn với khả năng giữ ẩm tốt với một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong phân giun đạt kết quả cao với pH, hàm lượng chất hữu cơ (OM), tổng N, tổng P, tổng K, tổng Mg, tổng Ca dao động trong khoảng tương ứng là 6,5 ÷ 7,4; 5,72 ÷ 6,76%; 0,228 ÷ 0,262%; 0,052 ÷ 0,066%P₂O₅; 0,023 ÷ 0,036%K₂O; 0,011 ÷ 0,018% Mg; 0,01 ÷ 0,018%Ca và tỷ lệ C/N có giá trị 13,06 ÷ 16,43. Phân giun quế được sử dụng để phối trộn với các chất độn khác tạo thành phân bón hữu cơ. Từ mô hình sử dụng bùn thải sinh học làm thức ăn cho giun quế giúp chi phí thu gom, vận chuyển và xử lý bùn thải sinh học sẽ thực sự giảm đi đáng kể. Kết quả nghiên cứu cũng đóng góp cho công tác quản lý chất thải rắn sinh học phù hợp với sự phát triển bền vững hướng đến nền kinh tế xanh với phát thải ròng bằng không.