ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, q trình cơng nghiệp hóa ở Việt Nam đang diễn ra mạnh mẽ, với
sự hình thành, phát triển của các ngành nghề sản xuất, sự gia tăng nhu cầu tiêu
dùng hàng hóa, nguyên vật liệu, năng lƣợng,... là động lực thúc đẩy phát triển
kinh tế - xã hội của đất nƣớc. Tuy nhiên, đi kèm với đó là nỗi lo về mơi trƣờng,
đặc biệt là vấn đề chất thải rắn nhƣ chất thải sinh hoạt, chất thải công nghiệp,
chất thải nông nghiệp, chất thải y tế, chất thải xây dựng, chất thải nguy hại…
Việt Nam đƣợc coi là một nƣớc nơng nghiệp, có sản lƣợng từ hoạt động
nông nghiệp hàng năm khá cao, là nƣớc xuất khẩu gạo lớn thứ 3 trên thế giới.
Chính vì thế nên các hoạt động kinh tế nơng nghiệp đã góp phần tạo ra một
lƣợng chất thải lớn vào môi trƣờng, đặc biệt là các loại chất thải rắn. Trƣớc đây
các sản phẩm phụ của nông nghiệp thƣờng đƣợc tái chế một cách triệt để, ví dụ
nhƣ làm thức ăn cho trâu, bị, lợn...(rơm, rạ, cây ngơ, cây lạc, vỏ lạc), sử dụng
phân chuồng trộn với trấu và tro bếp để làm phân bón cho cây trồng. Đến thời
điểm hiện tại các hoạt động tận dụng đó vẫn tiếp tục nhƣng với tần suất ít hơn,
tùy vào từng vùng. Các mặt hàng về thức ăn chăn ni và phân bón hóa học có
giá thành khơng q cao, mà dễ sử dụng nên đƣợc bà con sử dụng rộng rãi hơn,
thậm chí là lạm dụng chúng, đối với nhiều loại phụ phẩm nơng nghiệp trƣớc đây
đƣợc sử dụng vào nhiều việc thì nay lại bị lãng phí một phần đáng kể. Ví dụ nhƣ
phân trâu, bị trƣớc đây đƣợc thu gom (khơng chỉ tại vị trí chuồng trại mà ngay
cả các điểm khác gần khu vực sống) để trộn làm phân bón, ngày nay nhiều nơi
họ ít sử dụng nên để phân tràn lan ngồi mơi trƣờng làm mất mỹ quan, gây mùi,
lãng phí,… Một ví dụ khác trƣớc đây bà con gặt lúa thủ công nên khi thu hoạch
bà con phải vận chuyển cả thóc và lúa về nhà, khi đó rơm sẽ đƣợc sử dụng cho
nhiều mục đích: làm thức ăn cho chăn ni, lót ổ gà, làm mái nhà,…cịn ngày
nay đến vụ thu hoạch lúa bà con sử dụng máy gặt có chức năng tuất lúa ln nên
chỉ cần vận chuyển thóc về nhà, rơm và rạ để lại ngay trên đồng ruộng về sau sẽ

1

đƣợc đốt thành tro, quá trình này gây ra nhiều tác động đến môi trƣờng và ảnh
hƣởng đến các vấn đề nhân sinh xã hội khác. Nhiều khi hiện tƣợng đốt rơm diễn
ra đồng loạt tại khu vực sẽ tạo ra khói lan tỏa khắp nơi vừa ảnh hƣởng đến môi
trƣờng, vừa ảnh hƣởng đến sức khỏe con ngƣời thậm chí là hoạt động giao
thơng của khu vực đó.
Xã Phú Cƣờng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hịa Bình là một xã miền núi. Các hoạt
động kinh tế của xã trên 90% là hoạt động nông nghiệp. Những năm gần đây
nhận đƣợc sự quan tâm của Đảng và Nhà nƣớc nên xã đang dần phát triển hơn.
Bên cạnh đó là sự áp dụng các kỹ thuật mới nhằm đẩy nhanh tiến độ sản xuất,
chất lƣợng nơng sản và tăng diện tích đất trồng bằng việc áp dụng giống mới, sử
dụng thuốc bảo vệ thực vật , sử dụng phân bón hóa học (do trƣớc đây bà con sử
dụng biện pháp canh tác thủ công nên họ mất nhiều thời gian và công sức cho
việc chuẩn bị đất trồng, nay có thuốc diệt cỏ họ có thể phun lên các khu vực đất
canh tác với thời gian ngắn, ít tốn cơng mà diện tích đất đã chuẩn bị cho gieo
trồng lại rộng hơn). Với sự gia tăng nhƣ vậy tàn dƣ nông nghiệp sẽ tạo ra nhiều
hơn.
Từ chính thực tiễn đó tơi đã tiến hành đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý chất
thải rắn nông nghiệp tại xã Phú Cƣờng, huyện Tân Lạc, tỉnh Hịa Bình bằng
phƣơng pháp Compost” với mong muốn sẽ áp dụng đƣợc tại quê hƣơng mình,
giúp đỡ bà con phát triển kinh tế, tiết kiệm chi phí sản xuất và đồng thời bảo vệ
môi trƣờng ở quê hƣơng.

2


Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Chất thải rắn nông nghiệp
1.1.1. Khái niệm và phân loại
Chất thải rắn(CTR): đƣợc hiểu là chất thải ở thể rắn, đƣợc thải ra từ quá
trình sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc các hoạt động khác. Đƣợc

thải bỏ khi khơng cịn hữu dụng hay khi khơng muốn dùng nữa [3,5] .
Chất thải rắn nơng nghiệp (CTRNN): Là tồn bộ loại chất thải ở thể rắn tạo
ra từ hoạt động nông nghiệp. Bao gồm 2 loại:
- Chất thải rắn nông nghiệp thông thường: là chất thải rắn phát sinh từ các hoạt
động sản xuất nông nghiệp nhƣ: trồng trọt (thực vật chết, tỉa cành, làm cỏ), thu
hoạch nông sản (rơm, rạ, trấu, cám, lõi ngô, thân ngô, vỏ lạc), các chất thải ra từ
chăn nuôi, giết mổ động vật, chế biến sữa, chế biến thuỷ sản.
- Chất thải rắn nông nghiệp nguy hại: chủ yếu phát sinh từ các hoạt động
trồng trọt (bao bì, chai lọ đựng hố chất BVTV: thuốc trừ sâu, thuốc diệt côn
trùng, thuốc diệt cỏ), hoạt động chăm sóc thú y trong chăn ni (chai lọ đựng
thuốc thú y, dụng cụ tiêm, mổ) [3].
1.1.2. Đặc điểm
- CTRNN có đặc điểm khơng đồng nhất, chúng bao gồm cả những chất hữu cơ
dễ phân hủy sinh học, chất hữu cơ khó phân hủy sinh học và chất vơ cơ. Đây là
đặc điểm đƣợc coi là gây ra các khó khăn trong việc lựa chọn và tìm ra các giải
pháp hữu hiệu để xử lý chúng.
- Điểm khác biệt tùy thuộc vào từng loại CTRNN:
+ CTRNN thông thƣờng: bao gồm các chất dễ phân hủy sinh học. Chủ yếu các
loại chất thải có nguồn gốc từ thực vật trong trồng trọt và chất thải do vật nuôi
tạo ra trong chăn nuôi. Dễ xử lý hơn CTRNN nguy hại.
+ CTRNN nguy hại: Gồm các chất khó phân hủy sinh học. Chủ yếu là các hợp
chất có trong bao bì, chai lọ đựng thuốc BVTV.
+ Tùy thuộc vào đặc điểm của từng loại CTRNN mà ngƣời ta lựa chọn các
phƣơng pháp xử lý hiệu quả khác nhau.
3


1.1.3. Ảnh hưởng của chất thải rắn nông nghiệp đến môi trường và con người
Ảnh hưởng đến môi trường đất:
CTRNN nếu không đƣợc thu gom, xử lý sẽ gây tác động đến mơi trƣờng đất:

- Chiếm dụng diện tích đất;
- Gây ô nhiễm đất: thay đổi pH dất, thay đôi hàm lƣợng các nguyên tố dinh
dƣỡng trong đất, tích lũy chất độc hại cho đất, gây ra các tình trạng thối hóa
đất,… (đặc biệt đối với các nguồn CTRNN nhƣ bao bì, chai lọ đựng thuốc
BVTV).
Ảnh hưởng đến mơi trường nước:
- Có thể gây ra hiện tƣợng phú dƣỡng do hàm lƣợng chất hữu cơ quá cao tạo ra
độ màu, khó xử lý từ chất thải chăn ni khi khơng đƣợc xử lý đúng cách;
- Ô nhiễm nƣớc do các chất độc hại sử dụng trong các hoạt động nông nghiệp.
Ảnh hưởng đến mơi trường khơng khí :
- Tạo ra khí có mùi H2S, NH3 và các khí khác nhƣ khí nhà kính CO2, CH4… do
q trình phân hủy ngồi tự nhiên của CTRNN.
Tùy thuộc vào loại CTRNN được thải ra và biện pháp xử lý chúng được ứng
dụng mà mức độ tác động cũng khác nhau [5]:
- CTRNN thông thƣờng:
Chất thải tạo ra trong trồng trọt (rơm, rạ, cây ngô, cây lạc…): hầu hết đều
đƣợc bà con tiến hành xử lý bằng biện phát đốt lấy tro làm phân bón. Biện pháp
này có đặc điểm:
Ƣu điểm: Xử lý nhanh, nhiều; tạo ra tro để làm phân bón.
Nhƣợc điểm: Tạo ra lƣợng lớn khí thải gây ảnh hƣởng đến mơi trƣờng; lãng phí
nguồn dinh dƣỡng trong vật liệu (do tro tạo ra có chất lƣợng dinh dƣỡng ít hơn
trong vật liệu).
=> Biện pháp đốt CTRNN là tác nhân góp phần gây ra các hậu quả mơi trƣờng:
hiệu ứng nhà kính; mƣa axit,…
Chất thải tạo ra trong chăn ni: Có 2 biện pháp bà con lựa chọn trực tiếp
làm phân bón và xây dựng mơ hình ủ phân compost :
4


- Trực tiếp làm phân bón (sử dụng phân tƣơi) là biện pháp có đặc điểm:

Ưu điểm: Đơn giản, dễ thực hiện.
Nhược điểm: Nếu không sử dụng đúng kỹ thuật sẽ tạo ra nhiều vấn đề: Mất cân
đối dinh dƣỡng trong đất; cạnh tranh dinh dƣỡng với cây trồng; ức chế sự hấp
thu một số chất của cây trồng; dƣ thừa một số chất trong đất; làm chua đất;
nguồn lây bệnh và cỏ dại; ô nhiễm môi trƣờng.
- Xây dựng mơ hình ủ phân compost:
Ưu điểm: Tận dụng đƣợc năng lƣợng từ chất thải chăn ni; tiết kiệm đƣợc chi
phí sinh hoạt; tạo ra phân bón cho cây trồng; tiêu diệt đƣợc mầm bệnh.
Nhược điểm: Yêu cầu phải có kỹ thuật; kinh phí xây dựng cao; tạo ra chất thải
thứ cấp (nƣớc thải với lƣợng khá lớn cần xử lý)…[23, 26].
=> Nhìn chung các biện pháp xử lý đều có mặt tác động và chƣa triệt để. Do đó
trong quá trình xử lý có gây ra nhiều tác động trực, gián tiếp đến môi trƣờng và
cuộc sống con ngƣời.
1.2. Tổng quan về compost
1.2.1. Định nghĩa
Composting đƣợc hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất thải
hữu cơ đến trạng thái ổn định duới sự tác động và kiểm soát của con ngƣời, sản
phẩm cuối cùng giống nhƣ mùn gọi là compost. Quá trình diễn ra giống nhƣ
phân hủy tự nhiên nhƣng đƣợc tăng cƣờng và tăng tốc bởi tối ƣu hóa các điều
kiện mơi trƣờng cho hoạt động của VSV [3].
Các giai đoạn khác nhau trong quá trình composting có thể phân biệt theo
biến thiên nhiệt độ:
- Giai đoạn 1: Pha thích nghi (latent phase) là giai đoạn cần thiết để VSV thích
nghi với mơi trƣờng mới.
- Giai đoạn 2: Pha tăng trƣởng (growth phase) đặc trƣng bởi sự gia tăng nhiệt độ
do quá trình phân hủy đến ngƣỡng nhiệt độ mesophilic khu hệ VSV chịu nhiệt).
- Giai đoạn 3: Pha ƣu nhiệt (thermophilic phase) là giai đoạn nhiệt độ tăng cao nhất.
Đây là giai đoạn ổn định hóa chất thải và tiêu diệt VSV gây bệnh hiệu quả nhất.
5



- Giai đoạn 4: Pha trƣởng thành (maturation phase) là giai đoạn nhiệt độ đến
mức mesophilic và cuối cùng bằng nhiệt độ mơi trƣờng. Q trình lên men lần
thứ hai xảy ra chậm và thích hợp cho sự hình thành chất keo mùn, chất khoáng
và cuối cùng tạo thành mùn.
1.2.2. Các phản ứng xảy ra trong quá trình ủ compost
Các phản ứng sinh hóa xảy ra trong q trình ủ compost bao gồm các phản
ứng phức tạp, theo nhiều giai đoạn và sản phẩm trung gian [5]. Bao gồm:
 Ổn định hóa chất thải:
- Đối với điều kiện hiếu khí:
CHC + O2 + VSV hiếu khí => CO2 + H2O + NH3 + SO42- + nhiệt + sản phẩm khác

- Đối với điều kiện kỵ khí:
CHC + H2O + VSV kỵ khí => CO2 + CH4 + NH3 + H2S- + nhiệt + sản phẩm khác

 Phản ứng nitorat hóa : Xảy ra do amoni (sản phẩm phụ của quá trình ổn định
hóa chất thải) bị oxy hóa sinh học tạo thành nitrit (NO2-) và cuối cùng tạo thành
nitrate (NO3-):
NH4+ + 3/2O2 => NO2- + 2H+ + H2O

(1)

NO2- + 1/2O2 => NO3-

(2)

Kết hợp hai phƣơng trình (1) và (2) ta có: NH4+ + 2O2 => NO3- + 2H+ + H2O
Vì NH4+ cũng đƣợc tổng hợp trong mô tế bào, phản ứng đặc trƣng cho q trình
tổng hợp trong mơ tế bào là:
NH4+ + 4CO2 + HCO3- + H2O => C5H7NO2 + 5O2

=>Phƣơng trình phản ứng nitorate hóa tổng cộng nhƣ sau:
22NH4+ + 37O2 + 4CO2 + HCO3- => 21NO3- + C5H7NO2 + 20H2O + 42H+
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân sinh học
Hầu hết các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình compost trong điều kiện kỵ khí
hay yếm khí đều khá giống nhau, sự khác biệt trong trƣờng hợp các điều kiện
này nếu xảy ra sẽ đƣợc nêu rõ cụ thể :

6


1.2.3.1. Yếu tố vật lý
Nhiệt độ:
- Đây là yếu tố quan trọng trong q trình ủ compost vì nó quyết định đến thành
phần quần thể VSV, là sản phẩm phụ của các phản ứng phân giải chất hữu cơ
của VSV. Nhiệt độ của đống ủ phụ thuộc vào các điều kiện nhƣ độ ẩm, khơng
khí, tỷ lệ C/N của vật liệu, mức độ xáo trộn và nhiệt độ môi trƣờng.
- Trong q trình ủ, nhiệt độ của đống ủ ln thay đổi do mức độ hoạt động của
VSV ở mỗi giai đoạn là khác nhau. Dựa vào đặc điểm này ngƣời ta có thể phân
chia q trình ủ compost thành các giai đoạn khác nhau:

Hình 1.1. Các diễn biến nhiệt độ trong q trình ủ Compost
+ Pha thích nghi: nhiệt độ ở giai đoạn này của đống ủ có thể bằng hoặc gần bằng
với nhiệt độ môi trƣờng.
+ Pha tăng trƣởng: Nhiệt độ đống ủ bắt đầu tăng lên đến khoảng 40 hoặc 450C.
+ Pha ƣu nhiệt: Tại pha này VSV đã thích nghi và hoạt động rất mạnh nên nhiệt
độ đống ủ sẽ tăng lên đến khoảng 600C hoặc có thể hơn (đối với VSV ƣa nhiệt).
Chính vì q trình gia tăng nhiệt độ cao nhƣ vậy nên ở giai đoạn này hầu hết các
mầm bệnh đều bị tiêu diệt.
+ Pha trƣởng thành: Nhiệt độ tăng lên quá cao ở pha ƣu nhiệt có thể làm ức chế
hoạt động một số nhóm VSV. Do đó nhiệt độ đống ủ sẽ dần dần hạ xuống, ở giai

đoạn này hầu hết chất hữu cơ đã bị phân giải, lúc này nhiệt độ đống ủ sẽ cân
bằng với nhiệt độ môi trƣờng.
- Mỗi nhóm VSV có nhiệt độ hoạt động tối ƣu khác nhau:

7


Bảng 1.1: Nhiệt độ tối ưu để hoạt động của các nhóm vi sinh vật
Nhóm VSV

Nhiệt độ (0C)
Khoảng dao động

Tối ƣu

Ƣa nhiệt (Thermophilic )

40 – 70

55

Ƣa ấm (Mesophilic)

30 – 40

35

Ƣa lạnh (Psychrophilic)

10 – 20


15

- Nhiệt độ trong đống ủ có thể điều chỉnh dƣới sự tác động của con ngƣời: Thay
đổi tốc độ thổi khí, xáo trộn vật liệu ủ (chỉ áp dụng với điều kiện ủ hiếu khí);
thay đổi độ ẩm; cô lập đống ủ với môi trƣờng bằng cách che phủ hợp lý (nếu
muốn gia tăng nhiệt độ) và giảm bớt lớp phủ đối với trƣờng hợp muốn làm thất
thốt nhiệt ra mơi trƣờng.
Độ ẩm: Độ ẩm (nƣớc) là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của VSV trong quá
trình chế biến phân hữu cơ. Vì nƣớc là một nhân tố quan trọng của bất kỳ sự
sống nào, là tác nhân hòa tan các chất dinh dƣỡng.
- Độ ẩm làm thay đổi đến hiệu suất ủ do nó có ảnh hƣởng đến sự thay đổi nhiệt
độ trong quá trình ủ.
- Độ ẩm tối ƣu cho quá trình ủ compost nằm trong khoảng 50 – 60%:
+ Nếu độ ẩm quá nhỏ (< 30%) sẽ hạn chế hoạt động của VSV.
+ Nếu độ ẩm quá lớn (> 65%) thì q trình phân hủy hiếu khí diễn ra chậm hơn
và chuyển sang chế độ phân hủy kỵ khí. Vì khi độ ẩm lớn sẽ làm giảm tốc độ và
lƣợng khí lƣu thơng, gây mùi hơi, rị rỉ chất dinh dƣỡng, lan truyền VSV gây
bệnh.
- Độ ẩm của vật liệu có thể thay đổi bằng cách bổ sung thêm nƣớc vào (nếu vật
liệu quá khô) hoặc bổ sung thêm những vật liệu có độ ẩm thấp hơn vật liệu ủ
(nếu độ ẩm vật liệu ủ quá cao): mạt cƣa, rơm, trấu,...
Kích thước vật liệu: Kích thƣớc vật liệu có ảnh hƣởng đến các quá trình phân
hủy, tác động lên tốc độ của q trình. Kích thƣớc vật liệu phù hợp cho q trình
ủ là 30- 50 mm. Nếu kích thƣớc q nhỏ sẽ làm hạn chế sự lƣu thơng khí trong
8


đống ủ, nếu kích thƣớc quá lớn sẽ làm tăng độ xốp và tạo các rãnh khí dấn đến
tình trạng phân bố khí khơng đều khơng có lợi cho q trình.

- Các vật liệu ủ có thể tạo kích thƣớc tối ƣu trƣớc khi ủ bằng cách: cắt, nghiền,
sàng vật liệu…
- Phân bắc, bùn và phân các loài động vật khác thƣờng có kích thƣớc nhỏ, mịn
thích hợp cho q trình ủ.
Độ xốp: Đối với điều kiện ủ là hiếu khí độ xốp có tầm tác động quan trọng, vì
nó làm thay đổi lƣợng khí cung cấp cho q trình ủ.
- Ảnh hƣởng đến q trình lƣu thơng khí trong đống ủ. Thông thƣờng độ xốp
của đống ủ đạt 35 – 60% và tối ƣu nhất trong khoảng 32 – 36%.
- Độ xốp tác động trực tiếp đến quá trình trao đổi khí, do đó làm ảnh hƣởng đến
hoạt động của các VSV hiếu khí và hiệu suất của quá trình ủ. Nếu độ xốp quá
cao sẽ tạo nhiều rãnh khí làm thốt nhiệt, do vậy nhiệt độ của đống ủ sẽ thấp và
không thể tiêu diệt các mầm bệnh. Ngƣợc lại độ xốp quá thấp có thể giữ nhiệt
cho đống ủ nhƣng lại làm hạn chế sự lƣu thông khí.Cần điều chỉnh độ xốp phù
hợp trƣớc khi tiến hành ủ bằng biện pháp trộn các vật liệu ủ với nhau.
Khơng khí: Đối với ủ compost hiếu khí thì yếu tố khơng khí là thiết yếu. Vì vậy
cần có các biện pháp bổ sung khí oxy cho đống ủ: lắp đặt thiết bị thổi khí, cắm
ống tre, đảo trộn…
- Lƣợng khí lƣu thơng trong đống ủ chỉ phù hợp ở một lƣợng nhất định, nếu
lƣợng quá lớn sẽ làm cho đống ủ mất nhiệt và làm cho chất lƣợng phân khơng
đảm bảo vì có thể chứa mầm bệnh, nếu lƣợng khí q ít sẽ xuất hiện nhiều vị trí
khơng đƣợc cung cấp khí xảy ra hiện tƣợng kỵ khí và gây mùi .
- Đối với ủ compost kỵ khí yếu tố khơng khí là khơng thiết yếu, q trình phân
hủy vẫn diễn ra dƣới sự phản ứng của các VSV kỵ khí, tuy nhiên q trình này
sẽ diễn ra chậm hơn so với ủ compost hiếu khí.
1.2.3.2. Các yếu tố hóa sinh
Tỷ lệ C/N: Thành phần các nguyên tố dinh dƣỡng cần thiết cho VSV bao gồm:
C, N, P, S, Ca,... trong đó C và N đƣợc coi là thơng số dinh dƣỡng quan trọng
9



nhất. Cacbon cung cấp năng lƣợng và sinh khối để tạo ra 50% khối lƣợng tế bào
VSV. Khoảng 20 – 40% lƣợng cacbon có trong vật liệu ủ cần thiết cho q trình
đồng hóa thành tế bào mới và phần cịn lại đƣợc chuyển hóa thành CO2. Nito là
thành phần chủ yếu cấu thành nên các protein, acid amin, enzyme, co – enzyme
cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của tế bào. Vì vậy tỷ lệ C/N cần đƣợc
đảm bảo trong khoảng thích hợp trƣớc khi ủ compost, tỷ lệ thích hợp nằm trong
khoảng 25: 1 đến 30:1. Nếu tỷ lệ C/N nhỏ hơn khoảng thích hợp sẽ làm dƣ thừa
N và tạo NH3, gây mùi khai. Nếu tỷ lệ cao hơn khoảng thích hợp sẽ làm q
trình phân hủy diễn ra chậm hơn.
- Mỗi loại CTR có tỷ lệ C/N khác nhau ví dụ: Trấu lúa nƣớc có tỷ lệ C/N dao
động trong khoảng từ 200 – 500; Phân bị có tỷ lệ C/ khoảng 18.
- Tỷ lệ C/N của một số chất thải nông nghiệp khác đƣợc thể hiện ở phụ lục I tại
bảng 1.1.
pH: Là yếu tố môi trƣờng cần thiết cho hoạt động của VSV. Thông thƣờng
VSV họat động tốt ở khoảng pH 5,5 – 8,5.Trong q trình ủ compost pH có thể
thay đổi do lƣợng axit đƣợc sinh ra từ các phản ứng phân hủy của VSV làm
giảm pH của đống ủ.
Oxy: Là nhân tố quan trọng đối với hoạt động của VSV. Chúng tham gia vào
các phản ứng phân hủy để tạo ra nƣớc, CO2,…
- Khi lƣợng oxy thấp sẽ trở thành q trình yếm khí và làm cho đống ủ có mùi
hơi thối nhƣ mùi của H2S.
- Các VSV hiếu khí sống đƣợc ở mức nồng độ oxy bằng 5%, nồng độ oxy ≥
10% đƣợc coi là tối ƣu cho quá trình ủ hiếu khí.
Chất dinh dưỡng: Để tồn tại và sinh trƣởng, vi sinh vật cẩn thực hiện trao đổi
chất. Chúng thu nhận các chất từ mơi trƣờng, đồng hóa các chất ấy để tổng hợp
các hợp phần của tế bào. Nói cách khác, các hợp phần hóa học tham gia vào các
hợp phần của tế bào phải đƣợc cung cấp VSV.Các chất dinh dƣỡng cần thiết cho
VSV thƣờng hiện diện phong phú ở ngồi mơi trƣờng, ngay cả trong các vật liệu
ủ compost.
10



Bảng 1.2: Thành phần nguyên tố của các tế bào vi sinh vật, tính theo trọng
lượng khơ (khoảng 10% trọng lượng tươi)
Ngun tố

% trọng
lƣợng khơ

Vai trị sinh lý chung trong tế bào

Cacbon

50

Cấu tạo chất hữu cơ

Oxy

20

Cấu tạo chất hữu cơ và nƣớc.

Nito

14

Hydro

8


Photpho

3

Lƣu huỳnh

1

Hợp phần các protein, coenzyme,..

Kali

1

Cation chủ yếu cho nhiều quá trình.

Natri

1

Cation chủ yếu cho nhiều quá trình.

Canxi

0,5

Ma nhê

0,5


Clo

0,5

Sắt

0,2

Các nguyên tố
hiếm khác

0,3

Hợp phần cấu tạo các protein, axit
nucleic, coeyme,..
Hợp phần các chất hữu cơ và nƣớc.
Hợp phần các axit nucleic,
photpholipit, coenzyme,..

Cation chủ yếu cho nhiều quá trình và
là cofacto của enzyme.
Cation chủ yếu cho nhiều quá trình và
là cofacto trong các phản ứng ATP.
Anion chủ yếu cho nhiều quá trình.
Hợp phần của các Xytocrom, protein
và các enzyme khác..
Các hợp phần vô cơ của một số
enzyme đặc biệt.
(Nguồn: Stanier và cộng sự, 1986).


+ Mỗi loại vật liệu ủ khác nhau có thành phần về hàm lƣợng chất dinh dƣỡng là
khác nhau:
VD 1: Trong phân lợn có hàm lƣợng % N dao động trong khoảng 0 – 0,6; % P
dao động trong khoảng 0,5 – 5,5 và % K dao động trong khoảng 0,5 – 1,5.
VD 2: Đối với rơm rạ có hàm lƣợng %N khoảng 0,7, % P khoảng 0,1, % K
11


khoảng 1.
VD3: Trong thân cây ngơ có hàm lƣợng %N khoảng 0,8; %P khoảng 0,2; %K
khoảng 1,4.
Các phụ phẩm nông nghiệp khác có hàm lƣợng các chất dinh dƣỡng đƣợc
thể hiện đầy đủ ở Phụ lục I tại “Bảng 1.2: Thành phần các chất có trong một số
nguyên liệu phụ phẩm nơng nghiệp”.
Vi sinh vật:
Composting là q trình phức tạp bao gồm nhiều nhóm VSV khác nhau bao
gồm: Nấm, Actinomycetes, vi khuẩn, đơi khi cịn có protozoa và tảo. Những lồi
VSV này thƣờng có sẵn trong các vật liệu hữu cơ hoặc có thể bổ sung từ bên
ngồi (bổ sung thêm chê phẩm sinh học).
- Vi khuẩn: có mặt hầu hết trong suốt quá trinh sản xuất compost, hầu hết hoạt
động của VSV trong suốt q trình ủ compost có đến 80 – 90% là do vi khuẩn.
Bao gồm: Streptococus sp, Bacillus sp, Vibrio sp,..
- Actinomycetes thƣờng xuất hiện vào khoảng ngày thứ 5 -7 khi ủ. Bao gồm:
Micromonospora, Streptomyces, Actinomycetes,…
- Nấm có giới hạn nhiệt độ là 600C gồm các loại VSV: Aspergillus , Penicillin,
Fusarium, Trichoderma và Chaetomonium.
Chất hữu cơ: Hiệu suất phân hủy phụ thuộc vào loại chất hữu cơ đƣợc lựa chọn
làm vật liệu. Chất hữu cơ hịa tan dễ phân hủy hơn chất hữu cơ khơng hòa tan,
Lignin và ligno – cellulosics là chất phân hủy rất chậm [21].

Bảng 1.3: Các thông số quan trọng trong q trình sản xuất compost
STT
Thơng số
Giá trị
Q trình đạt hiệu quả tối ƣu khi kích
1
Kích thƣớc vật liệu
thƣớc vật liệu hoảng 25 – 75 mm.
-Tối ƣu dao động trong khoảng 25 – 30.
+ Ở tỷ lệ thấp hơn dƣ NH3, hoạt tính sinh
2
Tỷ lệ C/N
học giảm.
+ Ở tỷ lệ cao hơn chất dinh dƣỡng bị hạn
chế.
Thời gian ủ ngắn hơn.
3
Pha trộn vật liệu
+ Độ xốp tối ƣu trong khoảng 32 – 36%

12


Nên kiểm soát trong phạm vi 50 – 60%
trong suốt q trình ủ, tối ƣu nhất là 55%.
Làm thơng khí trong đống ủ. Tần suất đảo
Đảo trộn
trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện và
điều kiện thực hiện.
Trong 7 ngày đầu nhiệt độ cần đƣợc duy

trì trong khoảng 50 – 550C, trong những
Nhiệt độ
ngày sau đó 55 – 600C. nếu nhiệt độ
> 650C hoạt tính sinh học của VSV giảm.
Nhiệt độ 60 – 650C các mầm bệnh đều bị
Kiểm soát
tiêu diệt.
Lƣợng oxy cần thiết đƣợc xác định dựa
trên cân bằng tỷ lƣợng, khơng khí chứa
Nhu cầu về khơng khí oxy cần thiết phải đƣợc tiếp xúc với tất cả
các phần của vật liệu. (Áp dụng trong điều
kiện yếm khí)
Tối ƣu trong khoảng: 6,5 – 7,5. Để hạn chế
pH
sự bay hơi nito dƣới dạng NH3 thì pH
khơng đƣợc q 8,5.
Mức độ phân hủy
Đánh giá thơng qua sự sụt giảm thể tích.
Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993.
Độ ẩm

4
5

6

7

8


9
10

1.3. Đặc điểm của phân sinh học
1.3.1. Lợi ích và hạn chế
Lợi ích
- Về mặt môi trƣờng:
Xử lý các vấn đề ô nhiễm môi trƣờng: phân hủy chất hữu cơ dễ bay hơi, hấp
thu mùi, hạn chế sự tác động gây ảnh hƣởng xấu đến mơi trƣờng đất, nƣớc,
khơng khí:
+ Ổn định chất thải: Các phản ứng xảy ra trong quá trình ủ sẽ chuyển hóa chất
hữu cơ thối rữa sang dạng ổn định, chủ yếu tạo ra các chất vơ cơ ít gây hại với
môi trƣờng.
+ Tiêu diệt đƣợc mầm bệnh: Nhiệt độ của quá trình ủ lên đến 600C đủ để làm
mất hoạt tính sinh học của VSV gây bệnh, virus và trứng giun sán nếu nhƣ nhiệt
độ này duy trì trong một ngày.
+ Sử dụng phân bón vi sinh về lâu dài sẽ dần dần trả lại độ phì nhiêu cho đất:

13


làm tăng lƣợng các chất khoáng (P và K) dễ tiêu trong đất, tăng độ tơi xốp, cải
tạo và cung cấp các VSV hữu hiệu tham gia vào chuyển hóa vật chất trong đất.
+ Giảm lƣợng khí thải CH4 và làm giảm lƣợng khí thải carbon của các vị trí tập
kết CTRNN. Khi CTRNN đƣợc xử lý theo phƣơng pháp truyền thống là đốt,
thải bừa ra môi trƣờng (đối với CTR chăn nuôi) sẽ tạo ra hàm lƣợng lớn các khí
nhà kính.
+ Hạn chế sự cung cấp các nguyên tố dinh dƣỡng vào môi trƣờng nƣớc một cách
ồ ạt (tránh đƣợc hiện tƣợng phú dƣỡng và các vấn đề khác trong nƣớc). Khi
CTRNN không đƣợc xử lý thải bỏ bừa bãi ngồi mơi trƣờng, thì chúng sẽ tham

gia vào q trình rửa trơi khi có mƣa lớn xuống. Các chất dinh dƣỡng sẽ theo
nƣớc ngấm vào đất đi vào nƣớc ngầm hoặc đồng thời tạo dòng chảy mặt đi đến
các vị trí nƣớc mặt tập trung: ao, hồ, sơng,.. Tại đây có thể xuất hiện phú dƣỡng.
+ Sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh sẽ làm giảm bớt việc lạm dụng phân hóa học
và thuốc hóa học trên đồng ruộng, mà vẫn đảm bảo năng suất cây trồng.
+ Sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh góp phần xây dựng một nền nơng nghiệp
sạch, an tồn và bền vững.
- Về kinh tế:
+ Tận dụng đƣợc nguồn nguyên liệu sẵn có để tạo ra phân bón trực tiếp cho cây
trồng. Tiết kiệm đƣợc chi phí mua phân hóa học cho cây trồng.
+ Có thể gia tăng nguồn thu nhập cho bà con từ việc sản xuất compost thành
phân thị trƣờng.
Hạn chế
- Nếu làm sai quy trình kỹ thuật thì chất lƣợng phân đầu ra thƣờng không đảm
bảo với nhu cầu dinh dƣỡng của cây trồng. Hoặc có thể dẫn đến các ảnh hƣởng
đến môi trƣờng: tạo ra mùi hôi thối (NH3, H2S,..) mất mỹ quan mơi trƣờng.
- Q trình ủ bị tác động bởi các yếu tố thời tiết. Nếu khơng kịp thời can thiệp
thì sản phẩm đầu ra sẽ kém chất lƣợng [4, 10].
1.3.2. Chất lượng phân compost
Chất lƣợng phân compost đƣợc đánh giá dựa vào các yếu tố có lợi cho cây:
14


- Mức độ lẫn tạp chất (sỏi, đá, chất thải hóa học, thuốc trừ sâu, thủy tinh); Nồng
độ các chất dinh dƣỡng (Dinh dƣỡng đa lƣợng: N, P, K. Dinh dƣỡng trung
lƣợng: Ca, Mg, S. Dinh dƣỡng vi lƣợng: Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co); Mật độ VSV
gây bệnh (ở mức thấp và không gây ảnh hƣởng đến cây trồng).
- Độ ổn định (độ chín, hoai) và hàm lƣợng chất hữu cơ.
Hiện nay vẫn chƣa có tiêu chuẩn đánh giá chất lƣợng phân compost từ phụ
phẩm nông nghiệp. Để đánh giá chất lƣợng phân compost sản xuất từ phụ phẩm

nông nghiệp có thể sử dụng tham khảo tiêu chuẩn sau:
- Tiêu chuẩn 10TCN 525 – 2002 – Phân hữu cơ vi sinh vật từ bã bùn mía: Tiêu
chuẩn này áp dụng cho phân bón hữu cơ vi sinh sản xuất từ bã bùn mía có bổ
sung một số ngun liệu hữu cơ khác, chứa các VSV hữu hiệu (Cố định N, phân
giải các P khó tan). Thể hiện các thơng số chi tiết tại bảng 1.3 ở phụ lục I [12].
- Tiêu chuẩn 10TCN 525 – 2002 –Phân hữu cơ vi sinh vật từ rác thải sinh hoạt:
Phân hữu cơ vi sinh vật từ rác thải sinh hoạt là sản phẩm từ rác thải sinh hoạt
(trừ các chất khó phân hủy nhƣ nilon, thủy tinh, xỉ than,…), chứa một hoặc
nhiều chủng VSV sống đƣợc tuyển chọn đạt tiêu chuẩn đã ban hành, nhằm cung
cấp chất dinh dƣỡng cho cây trồng, cải tạo đất, góp phần nâng cao năng suất và
chất lƣợng nông sản. Loại phân này không làm ảnh hƣởng đến sức khỏe con
ngƣời, động vật, thực vật và chất lƣợng nông sản. Thể hiện các thông số chi tiết
tại bảng 1.4 ở phụ lục I [12].

15


1.4. Chế phẩm EMUNIV
EMUNIV (gọi tắt là EM) là chế phẩm sinh học tập hợp hơn 80 chủng vi sinh
vật khác nhau. EM(Effective Microorganisms) có nghĩa là các vi sinh vật hữu
hiệu. Chế phẩm này do Giáo sƣ Tiến sĩ Teruo Higa - trƣờng Đại học Tổng hợp
Ryukyus, Okinawoa, Nhật Bản sáng tạo và áp dụng thực tiễn vào đầu năm 1980.
Trong chế phẩm này có khoảng 80 lồi vi sinh vật kỵ khí và hiếu khí thuộc các
nhóm: vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn lactic, nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn. 80
loài vi sinh vật này đƣợc lựa chọn từ hơn 2000 lồi đƣợc sử dụng phổ biến trong
cơng nghiệp thực phẩm và công nghệ lên men. Tiến sỹ Lê Khắc Quảng, Giám
đốc Trung tâm Phát triển công nghệ Việt-Nhật, đã chuyển giao cơng nghệ này
vào Việt Nam [8].

Hình 1.2. Chế phẩm EMUNIV (dạng bột)

Tác dụng của EM
EM đƣợc thử nghiệm tại nhiều quốc gia: Mỹ, Nam Phi, Thái Lan, Philippin,
Trung Quốc, Braxin, Nhật Bản, Singapore, Indonexia, Srilanca, Nepal,Việt
Nam, Triều Tiên, Belarus...và cho thấy những kết quả khả quan.
- Trong trồng trọt : EM có tác dụng đối với nhiều loại cây trồng (cây lƣơng
thực, cây rau màu, cây ăn quả…) ở mọi giai đoạn sinh trƣởng, phát triển khác
nhau. Những thử nghiệm ở tất cả các châu lục cho thấy rằng EM có tác dụng
16


kích thích sinh trƣởng, làm tăng năng suất và chất lƣợng cây trồng, cải tạo chất
lƣợng đất. Cụ thể là: Làm tăng sức sống cho cây trồng, tăng khả năng chịu hạn,
chịu úng và nhiệt; kích thích nảy mầm, ra hoa, kết quả và chín (đẩy mạnh q
trình đƣờng hố);tăng cƣờng khả năng quang hợp của cây trồng; tăng cƣờng khả
năng hấp thụ và hiệu suất sử dụng các chất dinh dƣỡng; kéo dài thời gian bảo
quản, làm hoa trái tƣơi lâu, tăng chất lƣợng bảo quản các loại nông sản tƣơi
sống; cải thiện môi trƣờng đất, làm cho đất trở nên tơi xốp, phì nhiêu; hạn chế
sự phát triển của cỏ dại và sâu bệnh…
- Trong chăn nuôi: làm tăng sức khoẻ vật nuôi, tăng sức đề kháng và khả năng
chống chịu đối với các điều kiện ngoại cảnh; tăng cƣờng khả năng tiêu hoá và
hập thụ các loại thức ăn; kích thích khả năng sinh sản; tăng sản lƣợng và chất
lƣợng trong chăn nuôi; tiêu diệt các vi sinh vật có hại, hạn chế sự ơ nhiễm trong
chuồng trại chăn ni.
Điều kỳ diệu ở đây là: EM có tác dụng đối với mọi loại vật nuôi, bao gồm các
loại gia súc, gia cầm và các loài thuỷ, hải sản.
- Trong xử lý CTRNN: EMUNIV có tác dụng trong xử lý CTRNN: Phân giải
nhanh các chất hữu cơ có trong rác thải, phế thải nông nghiệp, than bùn nhƣ:
xenluloza, lignin, tinh bột, protein, lipit, …; tạo ra kháng sinh để tiêu diệt một số
VSV có hại cho cây trồng; ức chế sinh trƣởng các VSV gây thối, làm mất mùi
hơi; hình thành các chất kích thích giúp cây trồng phát triển.

Thành phần VSV chính: Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Lactoba cillus
plantarum, Saccharomyces cerevisiae, Streptomyces sp, Azotobacter sp,…
- Trong bảo vệ mơi trường :
Do có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật gây thối (sinh ra các loại khí H2S, SO2,
NH3…) nên khi phun EM vào rác thải, cống rãnh, toalet, chuồng trại chăn nuôi sẽ
khử mùi hôi một cách nhanh chóng. Đồng thời số lƣợng ruồi, muỗi, ve, các loại côn
trùng bay khác giảm hẳn số lƣợng. Rác hữu cơ đƣợc xử lý EM chỉ sau một ngày có
thể hết mùi và tốc độ mùn hoá diễn ra rất nhanh. Trong các kho bảo quản nông sản,
sử dụng EM có tác dụng ngăn chặn đƣợc q trình gây thối, mốc.
17


Các nghiên cứu cho biết chế phẩm EM có thể giúp cho hệ vi sinh vật tiết ra
các enzym phân huỷ nhƣ lignin peroxidase. Các enzym này có khả năng phân
huỷ các hố chất nơng nghiệp tồn dƣ, thậm chí cả dioxin.
Tác giả của công nghệ EM, Giáo sƣ Teruo Higa cũng khơng nghĩ rằng EM có
tác dụng rộng lớn đến nhƣ thế, Ông mong muốn các nhà khoa học trên thế giới
cùng cộng tác để tiếp tục nghiên cứu, thử nghiệm và hoàn thiện chế phẩm EM [8].
Các dạng E M n i chung:
- EM1 (E.M gốc): là chất lỏng có màu nâu vàng với mùi dễ chịu, nếm có vị chua
ngọt, độ pH nhỏ hơn 3,5. Nếu dung dịch EM1 có mùi thối hoặc độ pH lớn hơn 4
thì đƣợc coi là hỏng khơng dùng đƣợc. Dung dịch EM1 gốc sử dụng để chế tạo
ra các chế phẩm dẫn xuất khác nhƣ EM thứ cấp, EM5, Bokashi…
- EM thứ cấp: là chế phẩm đƣợc sản xuất ra bằng q trình lên men kỵ khí từ
EM1 gốc và nƣớc với rỉ mật.
- E.M5: là hỗn hợp lên men của giấm, rƣợu, rỉ đƣờng và E.M1 gốc là chất
xua đuổi cơn trùng, khơng gây độc hại và nó có tác dụng đẻ chống sâu bệnh hại
cây trồng.
- Bokashi: là một dạng của E.M ở trạng thái bột, đƣợc tạo ra bằng cách lên men
cám gạo, rỉ đƣờng nƣớc và E.M1 gốc. Bokashi là chẩt bổ sung quan trọng để

tăng vi sinh vật hữu hiệu để ủ phân, xử lý môi trƣờng ...
- EM Bokashi B: là một dạng của E.M lên men thức ăn gia súc, đƣợc tạo ra bằng
cách lên men kỵ khí thức ăn gia súc hỗn hợp, rỉ đƣờng, nƣớc và EM1 gốc. Làm
thức ăn cho gia súc.
- EM Bokashi C: là một dạng của E.M lên men cám gạo và mùn cƣa, đƣợc tạo ra
bằng cách lên men kỵ khí cám gạo và mùn cƣa, rỉ đƣờng, nƣớc và E.M1 gốc. Để
xử lý mơi trƣờng.
- Ngồi ra cịn có thể dùng E.M1 gốc để chiết xuất cây trồng bằng phƣơng pháp
lên men…[8, 9].

18


1.5. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngồi nƣớc
1.5.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, các loại phân bón hữu cơ ngày càng đƣợc quan tâm nghiên
cứu, sản xuất và sử dụng để chăm sóc cây trồng nhằm hƣớng tới nền nông
nghiệp sạch và bền vững. Trong vài năm gần đây việc sử dụng phân bón hữu cơ
sinh học ngày càng gia tăng.
Theo Cục Trồng trọt, đến tháng 10/2010, Việt Nam đã có trên 350 loại phân
hữu cơ khoáng và hữu cơ sinh học, lƣợng sản xuất có đăng ký hàng năm đã tới 1
triệu tấn. Phân hữu cơ sinh học cung cấp đƣợc nhiều chất dinh dƣỡng cho cây
trồng. Ảnh hƣởng của nó đối với cây trồng thƣờng chậm nhƣng lại có tính ƣu
việt là duy trì đƣợc lâu dài. Đặc biệt phân hữu cơ sinh học có tác dụng trong việc
cải tạo đất.
Hiện nay, phân hữu cơ sinh học đƣợc nghiên cứu sản xuất từ các nguồn rác
thải, phế thải và phụ phẩm của các ngành sản suất nông nghiệp. Ở một số tỉnh đã
xây dựng đƣợc các công ty với quy mô khác nhau để sản xuất các loại sản phẩm
này. Tuy nhiên các sản phẩm đó mang tính thị trƣờng và ít tới tay đƣợc các hộ
nông dân nghèo đặc biệt các nông hộ ở miền núi. Một số cơ sở sản xuất phân

bón hữu cơ sinh học đƣợc tạo ra trên nguyên tắc phối trộn giữa than bùn với các
phế thải của nông nghiệp và phân chuồng, thêm một tỷ lệ thấp phân hóa học
đạm, lân và kali. Quy trình ủ và phối trộn dựa chủ yếu vào hệ VSV hoang dại có
sẵn trong phân, rác và một phần do tác dụng các axit mùn (axit humic, fulvic,…)
có sẵn trong than bùn. Vì vậy, thời gian ủ trộn kéo dài, chất lƣợng khơng ổn
định vì khơng có sự chọn lọc các chủng VSV. Việc nghiên cứu sử dụng VSV là
tác nhân sinh học trong xử lý phế thải giàu hữu cơ tạo nguồn phân bón hữu cơ
phục vụ sản xuất nơng nghiệp đã đƣợc các nhà khoa học thực hiện trong những
năm gần đây.
Các cơ quan nghiên cứu, các công ty thuộc mọi thành phần kinh tế đã và
đang sản xuất ra nhiều sản phẩm phân bón dạng phân bón hữu cơ sinh học, hữu
cơ vi sinh… Xí nghiệp phân hữu cơ Tân Kỳ thuộc Cơng ty hố chất Vinh
19


chuyên sản xuất phân hữu cơ sinh học phục vụ sản xuất từ nguồn nguyên liệu
thiên nhiên là than bùn. Loại than bùn giàu mùn hữu cơ và chất axit humic. Chất
hữu cơ đã đƣợc mùn hố nên có tính keo dính gắn các hạt, tạo độ xốp cho đất,
giúp đất có kết cấu tốt, khơng bị chai cứng và đất lại thơng thống.
Trƣờng Đại học Cần Thơ đã có nhiều cơng trình nghiên cứu khoa học về sử
dụng các chế phẩm sinh học, phân sinh học, phân hữu cơ,... để giảm bớt lƣợng
phân hóa học mà năng suất và chất lƣợng nơng sản vẫn ổn định. Trong đó,
nghiên cứu sử dụng phân hữu cơ trong nông nghiệp là những đề tài tiêu biểu, đạt
hiệu quả cao, cách ủ phân hữu cơ với thời gian 8 tuần theo phƣơng pháp mới,
giúp giảm chi phí sản xuất, tăng thu nhập cho nơng dân.
PGS.TS. Đào Châu Thu, TS. Nguyễn Ích Tân cùng cộng sự thuộc Trung tâm
Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp bền vững thuộc trƣờng Đại học Nông
nghiêp I đã hợp tác với Đại học Udine – Italia tiến hành đề tài “Sản xuất phân
hữu cơ từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp để dùng làm phân
bón cho rau sạch vùng ngoại ơ bị ơ nhiễm thành phố”.

Tuy nhiên, các sản phẩm phân bón hữu cơ cũng nhƣ kết quả nghiên cứu trên
mới chỉ áp dụng phần lớn ở vùng đồng bằng, việc phát triển và ứng dụng tại các
nông hộ, đặc biệt là tại các khu vực đồng bào dân tộc miền núi còn rất nhiều hạn
chế.
Chế phẩm vi sinh Compostmaker là loại men tổng hợp sản xuất từ các chủng
VSV phân giải chất xơ, chất hữu cơ, thuộc sản phẩm của đề tài “Nghiên cứu
cơng nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật chức năng phục vụ chăm sóc cây trồng
cho một số vùng sinh thái” mã số KC04.04 do Viện Khoa học Kỹ thuật Nơng
nghiệp Việt Nam chủ trì (2001-2004) [12]. Cơng trình đã đƣợc Bộ Nơng nghiệp
& PTNT cơng nhận là tiến bộ kỹ thuật và cho phép áp dụng trong sản xuất. Hiện
nay chế phẩm đang đƣợc sử dụng trong xử lý nguyên liệu giàu hợp chất cacbon
có bổ sung phân gia súc, gia cầm làm cơ chất trồng cây, sản phẩm tạo ra bảo
đảm độ an toàn sinh học.
Đại học Nông nghiệp 1 Hà Nội, đã nghiên cứu và tiếp thu công nghệ vi sinh
20


vật hữu hiệu Effective Microorganisms (EM) trong nông nghiệp và vệ sinh môi
trƣờng [8], các cán bộ khoa học của 12 đơn vị thực hiện và phối hợp đã xác định
hỗn hợp các VSV hữu hiệu có tác dụng tích cực trong việc giảm thiểu ơ nhiễm
khơng khí của các bãi rác, rác thải sinh hoạt và ô nhiễm nƣớc do các chất thải
hữu cơ gây nên. Đề tài đồng thời cũng xác định hỗn hợp các VSV hữu hiệu có
tác dụng ức chế một số VSV gây bệnh đƣờng ruột ở động vật. Sử dụng EM hoặc
sản phẩm thứ cấp Bokashi có thể giảm thiểu mùi hơi của các chuồng trại chăn
ni.
Tăng Thị Chính, 2007, đã nghiên cứu thành công chế phẩm VSV Biomix
ứng dụng trong xử lý phế thải hữu cơ và đƣợc ứng dụng rộng rãi [11]. Một số
sản phẩm VSV có khả năng phân giải chất hữu cơ trong nƣớc thải sinh hoạt,
nƣớc thải nuôi trồng thuỷ sản và nƣớc thải chế biến cũng đã đƣợc Viện Công
nghệ Sinh học và Viên Công nghê Môi trƣờng (Viện Khoa học & Công nghệ

Việt Nam), Đaị hoc Quốc gia Hà Nội , Viện Công nghiệp Thực phẩm và một số
Công ty nghiên cứu, ứng dụng tƣơng đối thành công trong sản xuất.
Mƣời bốn chế phẩm Bio-F do Võ Thị Hạnh và cộng sự nghiên cứu sản xuất
(năm 2005) chứa các VSV nhƣ xạ khuẩn Streptomyces sp, nấm mốc
Trichoderma sp. và vi khuẩn Bacillus sp có tác dụng phân huỷ nhanh các hợp
chất hữu cơ, làm mất mùi hôi trong phân lợn, gà và bò. Sau 3 ngày các VSV hữu
ích phát triển mạnh phân giải và làm mất mùi hôi. Nhiệt độ trong khối ủ cũng
tăng lên tới 60 - 700C, tiêu diệt các VSV gây bệnh và trứng giun trong phân. Sau
7-10 ngày, tiếp tục ủ chín giai đoạn kết thúc và sản phẩm thu đƣợc là phân bón
hữu cơ chất lƣợng cao, có tác dụng phịng chống nấm gây hại cây trồng [15].

21


1.5.2. Tình hình nghiên cứu ngồi nước
Các chất thải từ q trình chăn ni đã gây ra nhiều vấn đề về mơi trƣờng,
Hartung và Philips phân tích và đƣa ra mơ hình về mối quan hệ giữa chăn ni
và các yếu tố ô nhiễm môi trƣờng từ chăn nuôi nhƣ sau [1,2] :
Gia súc

CO2
H2S

Chất bài tiết

CH4

(phân, nƣớc giải)

NH3

N2O

Thức ăn

Andehyd, amin, phenol

Hình 1.3: Sơ đồ mơ hình phát tán chất thải chăn ni của Hartung và
Philips
Mơ hình của Hartung và Philips cho thấy phế thải chăn nuôi khi thải ra môi
trƣờng các chất gây bất lợi cho sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng sinh thái xung
quanh. Phân chuồng, một chất thải có khối lƣợng lớn do vật ni bài tiết trong
q trình sinh sống sẽ gây ơ nhiễm khơng chỉ khơng khí, đất mà cả nguồn nƣớc
ngầm, vì chúng sinh khí độc, chứa các nguyên tố nhƣ nitơ, photpho, kali, chì,
asen, cadimi… và các loại mầm bệnh, kí sinh trùng, VSV gây hại khác nhƣ [8]
Enterbacteriae, Escherichia coli (E. Coli), Salmonella, Streptococcus [6,15]. Đó
là những tác nhân có thể gây hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con
ngƣời.
Đã từ lâu, con ngƣời đã biết ủ lá cây, phân gia súc thành phân hữu cơ để
bón cho cây trồng, mang lại hiểu quả kinh tế. Nhƣng việc sản xuất và sử dụng
phân hữu cơ chỉ theo kinh nghiệm dân gian, chƣa có những nghiên cứu về các
q trình diễn ra trong đống ủ.
Từ năm 1926-1941, Waksman và các cộng sự nghiên cứu sự phân huỷ hiếu
khí bã thực vật, động vật và đã kết luận nhiệt độ, các nhóm VSV có ảnh hƣởng
đến sự phân huỷ chất thải hữu cơ.
Ở Mỹ vào năm 1942, Rodale J.I đã kết hợp các nghiên cứu của Howard với
22


những thực nghiệm của mình và đã đƣa ra phƣơng pháp hữu cơ trong trồng trọt,
làm vƣờn và đã đƣợc hoan nghênh, ủng hộ. Theo thời gian phƣơng pháp và kỹ

thuật ngày càng hoàn thiện, đáp ứng nhu cầu chế biến các chất thải nơng nghiệp
đồng thời kiểm sốt ơ nhiễm mơi trƣờng do chúng gây ra. Một hình thức sản
xuất phân hữu cơ rất phổ biến là ủ chất hữu cơ thực vật với chất thải động vật.
Sau một vài tháng đến hàng năm, sản phẩm tạo thành đƣợc dùng làm phân hữu
cơ.
Phân hữu cơ có thể gồm các loại nhƣ phân xanh, phân chuồng, phân rác,
than bùn, phân hữu cơ vi sinh… Quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ tự nhiên
bởi quần thể VSV (vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh…) dƣới tác
động của độ ẩm, nhiệt độ, khơng khí tạo nên các sản phẩm cuối cùng là chất
mùn và chất dinh dƣỡng mà cây trồng có thể hấp thụ đƣợc. Q trình phân huỷ
sinh học các hợp chất hữu cơ xảy ra do những nhóm VSV dị dƣỡng nhƣ vi
khuẩn, nấm, xạ khuẩn và động vật ngun sinh, trong đó vai trị của hệ vi sinh
vật phân giải xenluloza, lignin, protein, lipit… là rất quan trọng. Khi phân huỷ
các chất hữu cơ với sự có mặt của oxy, thì q trình đƣợc gọi là hiếu khí. Vi
sinh vật yếm khí phân huỷ các hợp chất khơng có [9] oxy tham gia nhóm đặc
biệt đầu tiên là nhóm vi khuẩn sinh axit và nhóm vi khuẩn chuyển hoá trực tiếp
thành metan, amoniac, CO2, H2… Trung bình 6 - 8 tháng quá trình phân huỷ hợp
chất hữu cơ tự nhiên kết thúc, thời gian kéo dài có ảnh hƣởng đến hiệu quả quay
vịng của các chất thải hữu cơ. Sử dụng chế phẩm vi sinh trong chế biến phế thải
nông nghiệp cùng với việc trộn vào các nguyên liệu phế thải chăn nuôi,… chất
lƣợng phân hữu cơ sẽ đƣợc cải thiện.
Trong các nghiên cứu Gaus và các cộng sự đã cho thấy các vi sinh vật phân
giải xenluloza đã làm tăng hàm lƣợng nitơ và photpho trong phân hữu cơ cùng
với việc giảm giá thành công nghệ. Năm 1979 Gaus đã sử dụng các chủng nấm
ƣa ấm vào các đống ủ (rơm, lá khơ...). Sự có mặt của VSV phân giải xenluloza
là một trong các yếu tố quan trọng để rút ngắn thời gian phân huỷ các hợp chất
hữu cơ. Các chủng VSV phân giải hợp chất hữu cơ đƣợc bổ sung trong quá trình
23



ủ đóng vai trị VSV khởi động để sản xuất nhanh phân hữu cơ từ nguồn phế thải
giàu xenluloza là Aspergillus, Trichoderma và Penicillium. Cũng từ các kết quả
nghiên cứu và thực tiễn sản xuất, năm 1980 Gaur và cộng sự đã đề xuất kỹ thuật
bổ sung thêm quặng photphat với liều lƣợng 5% và VSV phân giải lân
(Aspergillus, Penicillium, Pseudomonas, Bacillus) với mật độ 106 -108 CFU/gr
cùng với VSV cố định nitơ tự do Azotobacter nhằm nâng cao giá trị dinh dƣỡng
của sản phẩm [20]. Năm 1982 các kết quả nghiên cứu của Gaur và cộng sự cho
thấy việc bổ sung thêm các loại vi sinh vật có khả năng phân huỷ xenluloza cao
cùng các nguyên tố dinh dƣỡng nhƣ đạm dạng hữu cơ, lân dạng quặng
phosphorit và một số điều kiện môi trƣờng khác đã giúp rút ngắn thời gian ủ
phân chuồng từ 4 - 6 tháng xuống còn 2 - 4 tuần. Các chủng vi sinh vật phân giải
hợp chất hữu cơ đƣợc bổ sung trong quá trình ủ đóng vai trị vi sinh vật khởi
động sản xuất nhanh phân hữu cơ từ nguồn phế thải giàu xenluloza là
Aspergillus, Trichoderma và Penicillium [20].
Vào những năm giữa thế kỷ XX, các cơng trình nghiên cứu của các nhà khoa
học trên thế giới đã chứng minh đƣợc vai trò của VSV trong tự nhiên đối với các
quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ. Quá trình phân huỷ hợp chất hữu cơ tự
nhiên bởi quần thể VSV (vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh…)
dƣới tác động của độ ẩm, nhiệt độ, khơng khí tạo nên các sản phẩm cuối cùng là
chất mùn và chất dinh dƣỡng mà cây trồng có thể hấp thụ đƣợc. Q trình phân
huỷ sinh học các hợp chất hữu cơ xảy ra do những nhóm VSV dị dƣỡng nhƣ vi
khuẩn, nấm, xạ khuẩn và động vật ngun sinh, trong đó vai trị của hệ VSV
phân giải xenluloza, lignin, protein, lipit… là rất quan trọng. Khi phân huỷ các
chất hữu cơ với sự có mặt của oxy, thì q trình đƣợc gọi là hiếu khí. VSV yếm
khí phân huỷ các hợp chất trong điều kiện khơng có oxy tham gia nhóm; đầu
tiên thƣờng là nhóm vi khuẩn sinh axit và giai đoạn cuối thƣờng là nhóm vi
khuẩn chuyển hố trực tiếp thành NH3, CH4, CO2, H2… Ngồi một số ít gây
bệnh cho ngƣời và động thực vật, hầu hết VSV đều tham gia và đóng vai trị
quan trọng trong q trình chuyển hố vật chất và nhờ có sự tham gia của chúng
24



vào quá trình phân giải các chất mà chuỗi thức ăn và lƣới năng lƣợng ln đƣợc
duy trì ở trạng thái cân bằng. VSV không trực tiếp phân huỷ các hợp chất hữu cơ
mà chúng chỉ tham gia chuyển hóa hợp chất hữu cơ thành những chất đơn giản
nhƣ đƣờng, axit amin, axit béo... nhờ các enzym ngoại bào [21].
Trong các kết quả nghiên cứu về vai trò phân giải hơp chất hữu cơ chứa
cacbon của xa khuẩn, Gaur và cơng sự đã cho thấy xa khuẩn góp phần tích cực
trong chuyển hoá hợp chất giàu hydratcacbon khi sử dung xạ khuẩn kết hợp với
vi khuẩn và vi nấm, thời gian xử lý phu phẩm nông nghiệp (rơm, thân lá cây ,
phân gia súc , gia cầm ...) rút ngắn xuống cịn 30 ngày. Các chủng xạ khuẩn này
thuộc nhóm ƣa nóng sinh trƣởng phát triển tốt ở nhiệt độ 45 – 50oC và rất thích
hợp cho các q trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ [20].
Gần đây một số nƣớc phát triển, đi đầu là Nhật Bản đã sản xuất phân bón vi
sinh dạng lỏng dùng để kích thích cây trồng, đồng thời sử dụng để xử lý phế thải
hữu cơ rắn và nƣớc thải. Các loại chế phẩm này hiện đang đƣợc nhiều nƣớc ứng
dụng với hiệu quả khá cao. Nhằm mục đích phát triển một nền “nông nghiệp ổn
định và bền vững” gắn liền với “nông nghiệp hữu cơ”. Việc sử dụng phân hữu
cơ sinh học sẽ giảm bớt những nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng đồng thời trả lại cho
đất những gì mà cây lấy đi từ đất.
Công ty Groeikraga Organic Fertilizea ở Nam Phi đã sản xuất phân ủ
(compost) từ nguồn nguyên liệu là phân chim và amoni cacbonat. Năm 1982,
Công ty Dickerson Composting Plant ở Mỹ đã sản xuất 100.000 tấn compost trị
giá 7.000.000 USD. Từ năm 1986 ở Đài Loan đã phát triển sản xuất compost.
Hàng chục loại compost đƣợc đƣa ra thị trƣờng phục vụ cho sản xuất thuốc lá,
chè, ngô... Cũng nhƣ Đài Loan, các nƣớc Nhật Bản, Hàn Quốc, Malaysia,
Philippin, Indonesia... đã sản xuất và sử dụng compost rộng rãi cho nhiều loại
cây trồng: cọ dầu, cao su, mía, lúa..Tại Ấn Độ sản lƣợng phân hữu cơ từ các
nguồn chất thải khác nhau là 1.750 triệu tấn đạt giá trị hàng hoá 536 triệu USD.
Tại Thái Lan số lƣợng phân hữu cơ do các cơ sở nhà nƣớc sản xuất là 24.000 tấn

cùng với 100.000 tấn do các công ty tƣ nhân sản xuất.
25