Nghiên cứu xác định những thuộc tính của các làng nghề chế biến nông sản trên địa bàn tỉnh hà tây và đề xuất công nghệ khả thi cho xử lý nước thải và các dạng chất thải rắn

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THUỘC TÍNH CỦA CÁC LÀNG NGHỀ CH

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THUỘC TÍNH

CỦA CÁC LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN

TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH HÀ TÂY

VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ KHẢ THI CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ CÁC DẠNG CHẤT THẢI RẮN

Chủ nhiệm đề tài: ThS Nguyễn Thị Minh Sáng

8107

Hà nội, 2010

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI

BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC

ĐỂ TÀI:

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH CÁC THUỘC TÍNH

CỦA CÁC LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN

TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH HÀ TÂY

VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ KHẢ THI CHO XỬ LÝ NƯỚC THẢI VÀ CÁC DẠNG CHẤT THẢI RẮN

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1 ThS Vũ Thị Mai Trường CĐ Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

2 ThS Lê Thu Thủy Trường CĐ Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

3 ThS Lê Đắc Trường Trường CĐ Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

4 ThS Vũ Văn Doanh Trường CĐ Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

5 ThS Đàm Thị Minh Tâm Trường CĐ Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

6 ThS Bùi Thị Thư Trường CĐ Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

7 ThS Trịnh Thị Thủy Trường CĐ Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

8 ThS Nguyễn Khắc Thành Trường CĐ Tài nguyên và Môi trường Hà Nội

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 5

1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tỉnh Hà Tây 5

1.1.1.Điều kiện tự nhiên 5

1.1.2.Đặc điểm kinh tế, xã hội 6

1.2 Tổng quan về làng nghề Việt Nam và làng nghề chế biến nông sản trên địa bàn nghiên cứu 7

1.2.1.Khái niệm về làng nghề 7

1.2.2.Tổng quan về làng nghề Việt Nam 8

1.2.3.Tình hình phát triển làng nghề chế biến nông sản trên địa bàn tỉnh Hà Tây 10

1.3 Cơ sở lý thuyết của việc xử lý nước thải và chất thải rắn 12

1.3.1.Xử lý nước thải 12

1.3.2.Xử lý chất thải rắn 21

1.4 Một số thông số đặc trưng trong nguồn thải đối với loại hình làng nghề chế biến nông sản 23

1.4.1.Thông số đặc trưng của nước thải 23

1.4.2.Thành phần chính của bã sắn 26

2 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27

2.1 Đối tượng nghiên cứu 27

2.2 Phương pháp nghiên cứu 28

2.2.1.Phương pháp nghiên cứu tư liệu 28

2.2.2.Phương pháp điều tra thực địa 28

2.2.3.Phương pháp phỏng vấn 28

2.2.4.Phương pháp so sánh 29

2.2.5.Phương pháp thực nghiệm 29

3 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Kết quả điều tra, khảo sát tại các làng nghề trên địa bàn nghiên cứu 38

3.1.1.Kết quả điều tra, khảo sát về tình hình phát triển các làng nghề chế biến nông sản trên địa bàn tỉnh Hà Tây 38 3.1.2.Tìm hiểu quy trình sản xuất kèm dòng thải của một số loại hình

chế biến nông sản 43

3.1.3.Lựa chọn địa điểm nghiên cứu 46

3.2 Kết quả phân tích thành phần, tính chất đặc trưng của các nguồn thải từ các công đoạn chế biến nông sản tại làng nghề 47

3.2.1.Kết quả phân tích một số thành phần cơ bản có trong nước thải của các công đoạn sản xuất bún 48

3.2.2.Kết quả phân tích một số thành phần cơ bản có trong nước thải của các công đoạn sản xuất đậu phụ 47

3.2.3.Kết quả phân tích một số thành phần cơ bản có trong nước thải của làng nghề chế biến tinh bột sắn 51

3.2.4.Kết quả phân tích một số thành phần cơ bản có trong nước thải sản xuất miến 52

3.3 Kết quả thử nghiệm xử lý nước thải 54

3.3.1.Kết quả thử nghiệm xử lý nước thải bằng phương pháp hóa lý 54

3.3.2.Kết quả thử nghiệm xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học 61

3.4 Kết quả thử nghiệm xử lý chất thải rắn 103

3.4.1.Thành phần của bã sắn 103

3.4.2.Kết quả phân tích chất lượng bã thải sau ủ 104

3.5 Đề xuất quy trình công nghệ cho xử lý nước thải và chất thải rắn 108

3.5.1.Quy trình công nghệ cho xử lý nước thải 108

3.5.2.Quy trình công nghệ cho xử lý chất thải rắn 109

3.6 Ứng dụng trong giảng dạy tại khoa Môi trường, trường Cao đẳng Tài nguyên và Môi trường Hà Nội 109

4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111

5 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113

6 PHỤ LỤC 116

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Tỉ lệ nguyên liệu ủ 38 Bảng 3.1 Số liệu thu thập về làng nghề trên địa bàn nghiên cứu 40 Bảng 3.2 Danh mục các làng nghề chế biến nông sản trên địa bàn nghiên cứu 41 Bảng 3.3 Tổng hợp kết quả phân tích một số thông số trong nước thải từ các công

đoạn sản xuất đậu phụ 49 Bảng 3.4 Tổng hợp kết quả phân tích một số thông số trong nước thải từ các công

đoạn sản xuất bún 51 Bảng 3.5 Tổng hợp kết quả phân tích một số thông số trong nước thải chế biến tinh

bột sắn 53 Bảng 3.6 Tổng hợp kết quả phân tích một số thông số trong nước thải ngâm bột sản

xuất miến 54 Bảng 3.7 Ảnh hưởng của nồng độ PAC đối với hiệu quả xử lý nước thải làm đậu 57 Bảng 3.8 Ảnh hưởng của nồng độ PAC đối với hiệu quả xử lý nước thải sản xuất

đậu, công đoạn đóng khuôn 58 Bảng 3.9 Ảnh hưởng của nồng độ PAC đối với hiệu quả xử lý nước thải chế biến tinh

bột sắn 59 Bảng 3.10 Ảnh hưởng của nồng độ PAC đối với hiệu quả xử lý nước thải sản xuất

bún, công đoạn vo gạo 60 Bảng 3.11 Ảnh hưởng của nồng độ PAC đối với hiệu quả xử lý nước thải sản xuất

bún, công đoạn ngâm gạo 61 Bảng 3.12 Ảnh hưởng của nồng độ PAC đối với hiệu quả xử lý nước thải sản xuất

bún, công đoạn ngâm bột 62 Bảng 3.13 Ảnh hưởng của nồng độ PAC đối với hiệu quả xử lý nước thải sản xuất

bún, công đoạn rửa bún 63 Bảng 3.14 Hiệu xuất xử lý COD trong nước thải sản xuất đậu phụ 64 Bảng 3.15 Hiệu xuất xử lý tinh bột trong nước thải sản xuất đậu phụ 67 Bảng 3.16 Hiệu xuất xử lý protein trong nước thải sản xuất đậu phụ bằng phương

pháp hiếu khí 68 Bảng 3.17 Hiệu xuất xử lý protein trong nước thải sản xuất đậu phụ bằng phương

pháp yếm khí 69 Bảng 3.18 Kết quả theo dõi sự thay đổi nồng độ NH4+ trong nước thải sản xuất đậu

phụ 71

Bảng 3.19 Kết quả theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3- trong nước thải sản xuất đậu

phụ bằng phương pháp hiếu khí 72

Bảng 3.20 Kết quả theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3- trong nước thải sản xuất đậu phụ bằng phương pháp yếm khí 73

Bảng 3.21 Hiệu xuất xử lý photpho trong nước thải sản xuất đậu phụ 74

Bảng 3.22 Hiệu xuất xử lý COD trong nước thải sản xuất bún bằng phương pháp hiếu khí 76

Bảng 3.23 Hiệu xuất xử lý COD trong nước thải sản xuất bún bằng phương pháp yếm khí 77

Bảng 3.24 Hiệu xuất xử lý tinh bột trong nước thải sản xuất bún 79

Bảng 3.25 Hiệu xuất xử lý protein trong nước thải sản xuất bún 80

Bảng 3.26 Kết quả theo dõi sự thay đổi nồng độ NH4+ trong nước thải sản xuất bún 82

Bảng 3.27 Kết quả theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3- trong nước thải sản xuất bún 83

Bảng 3.28 Hiệu xuất xử lý photpho trong nước thải sản xuất bún 85

Bảng 3.29 Hiệu xuất xử lý COD trong nước thải sản xuất tinh bột sắn 86

Bảng 3.30 Hiệu xuất xử lý tinh bột trong nước thải sản xuất tinh bột sắn 88

Bảng 3.31 Hiệu xuất xử lý protein trong nước thải sản xuất tinh bột sắn 89

Bảng 3.32 Kết quả theo dõi sự thay đổi nồng độ NH4+ trong nước thải sản xuất tinh bột sắn 91

Bảng 3.33 Kết quả theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3- trong nước thải sản xuất tinh bột sắn bằng phương pháp hiếu khí 93

Bảng 3.34 Kết quả theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3- trong nước thải sản xuất tinh bột sắn bằng phương pháp yếm khí 94

Bảng 3.35 Hiệu xuất xử lý photpho trong nước thải sản xuất tinh bột sắn 95

Bảng 3.36 Hiệu xuất xử lý COD trong nước thải sản xuất miến bằng phương pháp hiếu khí 96

Bảng 3.37 Hiệu xuất xử lý tinh bột trong nước thải sản xuất miến 98

Bảng 3.38 Hiệu xuất xử lý protein trong nước thải sản xuất miến 99

Bảng 3.39 Kết quả theo dõi sự thay đổi nồng độ NH4+ trong nước thải sản xuất miến 100

Bảng 3.40 Kết quả theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3-trong nước thải sản xuất miến 101

Bảng 3.41 Hiệu xuất xử lý photpho trong nước thải sản xuất miến 103

Bảng 3.42 Kết quả phân tích thành phần bã sắn 105

Bảng 3.43 Kết quả phân tích chất lượng bã thải sau khi ủ bằng phương pháp hiếu khí 106

Bảng 3.44 Kết quả phân tích chất lượng bã thải sau khi ủ bằng phương pháp yếm khí 107

Bảng 3.45 So sánh phương pháp ủ hiếu khí và ủ yếm khí đối với bã thải rắn 108

DANH MỤC HÌNH, BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1 Tỉ lệ làng nghề Việt Nam theo 6 nhóm ngành chính 9

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng keo tụ 17

Hình 1.2 Các giai đoạn trong quá trình phân hủy sinh học yếm khí 22

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống xử lý sinh học hiếu khí 35

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống xử lý sinh học hiếu khí 37

Hình 3.1 So sánh hiệu quả xử lý COD khi có và không có chất trợ keo 58

Hình 3.2 Thể tích huyền phù theo nồng độ PAC khi có và không có chất trợ keo 59

Hình 3.3 Xử lý nước thải sản xuất đậu phụ - Đồ thị theo dõi sự giảm COD 65

Hình 3.4 So sánh hiệu quả xử lý COD giữa hai hệ thống xử lý hiếu khí và yếm khí trong 10 ngày đầu 66

Hình 3.5 Xử lý nước thải sản xuất đậu phụ - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ tinh bột 67

Hình 3.6 Xử lý nước thải sản xuất đậu phụ - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ protein 68

Hình 3.7 Xử lý nước thải sản xuất đậu phụ - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ protein bằng phương pháp yếm khí 70

Hình 3.8 Xử lý nước thải sản xuất đậu phụ - Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng độ NH4+ 70

Hình 3.9 Xử lý nước thải sản xuất đậu phụ - Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3-bằng phương pháp hiếu khí 73

Hình 3.10 Xử lý nước thải sản xuất đậu phụ - Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3-bằng phương pháp yếm khí 74

Hình 3.11 Xử lý nước thải sản xuất đậu phụ - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ P tổng 75

Hình 3.12 Xử lý nước thải sản xuất bún - Đồ thị theo dõi sự giảm COD trong hệ thống xử lý hiếu khí 76

Hình 3.13 Xử lý nước thải sản xuất bún - Đồ thị theo dõi sự giảm COD trong hệ thống xử lý yếm khí 78

Hình 3.14 So sánh hiệu quả xử lý COD giữa hai hệ thống xử lý hiếu khí và yếm khí trong 8 ngày đầu 78

Hình 3.15 Xử lý nước thải sản xuất bún - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ tinh bột 80 Hình 3.16 Xử lý nước thải sản xuất bún - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ protein 81

Hình 3.17 Xử lý nước thải sản xuất bún - Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng độ NH4+ 82 Hình 3.18 Xử lý nước thải sản xuất bún - Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3-

bằng phương pháp hiếu khí 84 Hình 3.19 Xử lý nước thải sản xuất bún - Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3-

bằng phương pháp yếm khí 84 Hình 3.20 Xử lý nước thải sản xuất bún - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ P tổng 85 Hình 3.21 Xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn - Đồ thị theo dõi sự giảm COD

trong hệ thống xử lý hiếu khí 87 Hình 3.22 So sánh hiệu quả xử lý COD giữa hai hệ thống xử lý hiếu khí và yếm

khí trong 10 ngày đầu 88 Hình 3.23 Xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ

tinh bột 89 Hình 3.24 Xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ

protein 90 Hình 3.25 Xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn - Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng

độ NH4+ 92 Hình 3.26 Xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn - Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng

độ NO3-bằng phương pháp hiếu khí 93 Hình 3.27 Xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn - Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng

độ NO3-bằng phương pháp yếm khí 94 Hình 3.28 Xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ

P tổng 95 Hình 3.29 Xử lý nước thải sản xuất miến - Đồ thị theo dõi sự giảm COD 97 Hình 3.30 So sánh hiệu quả xử lý COD giữa hai hệ thống xử lý hiếu khí và yếm

khí trong 8 ngày đầu 98 Hình 3.31 Xử lý nước thải sản xuất miến - Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ tinh

bột 99 Hình 3.33 Xử lý nước thải sản xuất miến-Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ protein 100 Hình 3.33 Xử lý nước thải sản xuất miến-Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng độ NH4+

101 Hình 3.34 Xử lý nước thải sản xuất miến-Đồ thị theo dõi sự thay đổi nồng độ NO3- 102 Hình 3.35 Xử lý nước thải sản xuất miến-Đồ thị theo dõi sự giảm nồng độ P tổng 103 Hình 3.36 Quy trình công nghệ cho xử lý nước thải 110

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Làng nghề là một trong những nét đặc thù của nông thôn Việt Nam, nhằm tận dụng lao động dư thừa vào những lúc nông nhàn Nhiều loại hình sản phẩm phong phú đa dạng, hình thức tổ chức sản xuất linh hoạt đã tạo ra lượng lớn hàng hoá, giải quyết công ăn việc làm, tăng thu nhập cho người dân đồng thời góp phần phát triển kinh tế xã hội của khu vực Trong những năm qua, đặc biệt là trong thời kỳ phát triển theo hướng kinh tế thị trường, nhiều ngành nghề truyền thống đã được khôi phục, bảo tồn và phát triển cùng với sự xuất hiện một số ngành nghề mới đáp ứng nhu cầu thị trường Trong vòng 10 năm qua, tốc độ tăng trưởng của các làng nghề ở nông thôn tăng khá nhanh, trung bình đạt 8%/năm tính theo giá trị đầu ra

Sự phát triển của làng nghề đã và đang góp phần đáng kể trong chuyển dịch cơ cấu kinh tế ở các địa phương, đóng góp vào GDP chiếm tỷ lệ không nhỏ Trong vài năm gần đây, làng nghề đang thay đổi nhanh chóng theo nền kinh tế thị trường, các hoạt động sản xuất tiểu thủ công phục vụ tiêu dùng và xuất khẩu được tạo điều kiện phát triển Quá trình công nghiệp hóa cùng với việc áp dụng các chính sách khuyến khích phát triển ngành nghề, các công nghệ mới đang ngày càng được áp dụng phổ biến Các làng nghề và cụm làng nghề mới đang ngày càng được tăng trưởng, tạo công ăn vệc làm và tăng mức thu nhập cho người nông dân

Bên cạnh mặt tích cực thì hoạt động sản xuất tại làng nghề cũng nảy sinh nhiều bất cập, đặc biệt là vấn đề môi trường Nguồn thải của các làng nghề thường không qua xử lý mà thải trực tiếp gây ô nhiễm môi trường rất nghiêm trọng Tỉ lệ mắc bệnh ở làng nghề cao hơn ở các làng thuần nông, thường gặp các bệnh hô hấp, đường ruột, ngoài da, đau mắt Nhiều dòng sông chảy qua

các làng nghề hiện nay đang bị ô nhiễm nặng, nhiều ruộng lúa, cây trồng bị giảm năng suất do ô nhiễm từ làng nghề Điều này sẽ gây ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của làng nghề

Trong các làng nghề thì làng nghề chế biến nông sản chiếm số lượng nhiều nhất do Việt Nam có tới trên 70% dân số sống bằng nghề sản xuất nông nghiệp Các làng nghề chế biến nông sản như làm bún, miến, bánh tráng, bột sắn, đậu phụ đã có từ lâu đời Trước đây, khi chưa phát triển kinh tế thị trường, các làng nghề này chủ yếu được sản xuất thủ công, chế biến một lượng nhỏ nông sản phục vụ đời sống hàng ngày của nông dân và đóng vai trò nghề phụ Trong nhưng năm gần đây, cùng với nhu cầu ngày càng cao của đời sống nhân dân đồng thời đáp ứng nhu cầu cho một số ngành sản xuất công nghiệp thì làng nghề chế biến nông sản đã phát triển mạnh mẽ Chế biến nông sản không còn là nghề phụ mà đã trở thành ngành sản xuất chính có sản lượng hàng hoá lớn của nhiều vùng, miền nông thôn

Chế biến nông sản là loại hình sản xuất có nhu cầu sử dụng nước lớn và phần lớn lượng nước này được thải ra ngoài Nước thải của các làng nghề này

có đặc tính chung là rất giàu chất hữu cơ, dễ phân huỷ sinh học, vì vậy, chất lượng môi trường nước tại đây là rất đáng lo ngại Cho đến nay, phần lớn nước thải tại các làng nghề đều thải thẳng ra ngoài môi trường mà không qua bất kỳ khâu xử lý nào Nước thải tồn đọng ở cống rãnh thường bị phân huỷ yếm khí gây nhiễm môi trường đất và suy giảm chất lượng nước ngầm Chất lượng nước ngầm tại các làng nghề chế biến nông sản vì vậy cũng bị ảnh hưởng, hầu hết đều có dấu hiệu ô nhiễm như giá trị các thông số COD, BOD, Coliform… đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép

Hà Tây (cũ) là vùng đất có nhiều làng nghề truyền thống, trên địa bàn tỉnh Hà Tây có tới hơn 1000 làng có nghề, trong đó có hơn 200 làng đạt tiêu chí làng nghề Một trong các thế mạnh làng nghề ở Hà Tây là chế biến nông sản nhưng nước thải, chất thải rắn từ các làng nghề này đang được đổ trực tiếp

ra ngoài môi trường mà không qua bất kỳ khâu xử lý nào làm suy thoái môi

trường và tác động trực tiếp đến sức khoẻ cộng đồng Do đó, việc nghiên cứu những thuộc tính của làng nghề chế biến nông sản và đề xuất công nghệ khả thi cho xử lý nước thải và các dạng chất thải rắn là rất cần thiết, góp phần giữ gìn sức khoẻ cộng đồng và bảo vệ môi trường, phát triển bền vững các làng nghề chế biến nông sản ở Hà Tây nói riêng và cả nước nói chung

Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ được sử dụng như một nghiên cứu điển hình trong quá trình giảng dạy, hướng dẫn sinh viên ngành Kỹ thuật Môi trường

và Công nghệ môi trường, khoa Môi trường, Trường Cao đẳng Tài nguyên và Môi trường Hà Nội Đồng thời làm cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo trong việc xử lý các nguồn ô nhiễm môi trường khác

2 Mục tiêu của đề tài:

- Nghiên cứu các công nghệ sản xuất của các làng nghề chế biến nông sản;

- Phân tích , xác định tính chất của các nguồn thải (nước thải, chất thải rắn);

- Xây dựng công nghệ xử lý nước thải cho loại hình làng nghề chế biến nông sản;

- Sử dụng phương pháp và kết quả nghiên cứu trong giảng dạy sinh viên cao đẳng ngành Kỹ thuật Môi trường và Công nghệ Môi trường

3 Những nội dung chính cần nghiên cứu:

- Điều tra tình hình sản xuất tại các làng nghề chế biến nông sản trên địa bàn tỉnh Hà Tây;

- Phân tích, phân loại và sắp xếp chất thải theo tính chất và các đặc trưng của từng loại hình chế biến nông sản;

- Nghiên cứu, thử nghiệm các phương án xử lý bã thải rắn từ đó đề xuất phương án xử lý phù hợp;

- Nghiên cứu, thử nghiệm các phương pháp xử lý nước thải và đề xuất công nghệ tổng thể cho xử lý nước thải loại hình chế biến nông sản

4 Nội dung cúa báo cáo tổng kết đề tài

Bố cục của Báo cáo tổng kết đề tài bao gồm các phần sau:

Mở đầu Chương 1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Chương 2 Đối tượng và phương pháp nghiên cứu Chương 3 Kết quả nghiên cứu

Kết luận và kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục

1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội tỉnh Hà Tây (nay thuộc TP Hà Nội) 1.1.1 Điều kiện tự nhiên

Hà Tây (cũ) là một tỉnh trung du thuộc vùng đồng bằng sông Hồng Tỉnh nằm bên bờ phải (bờ Nam) sông Hồng và bờ trái (bờ Đông) sông Đà Trung tâm hành chính của tỉnh là thành phố Hà Đông nằm cách trung tâm thủ đô Hà Nội 10

km về phía tây nam Trước tháng 8 năm 2008, Hà Tây có địa giới phía đông giáp thủ đô Hà Nội cũ, phía đông-nam giáp tỉnh Hưng Yên, phía nam giáp tỉnh

Hà Nam, phía tây giáp tỉnh Hòa Bình, phía bắc giáp hai tỉnh Vĩnh Phúc và Phú Thọ Về mặt hành chính, tỉnh Hà Tây bao gồm TP Hà Đông, TP Sơn Tây và 12 huyện: Ba Vì, Chương Mỹ, Đan Phượng, Hoài Đức, Mỹ Đức, Phú Xuyên, Phúc Thọ, Thạch Thất, Quốc Oai, Thanh Oai, Thường Tín và Ứng Hòa.[19]

Vị trí địa lý: Tỉnh Hà Tây có toạ độ địa lý là 20033' - 21018' vĩ độ Bắc,

105057' - 105059' kinh độ Ðông, cách thủ đô Hà Nội 11 km Diện tích tự nhiên toàn tỉnh là 2.193 km2, chiếm khoảng 0,5% diện tích cả nước Các đường giao thông quan trọng trên địa bàn như đường quốc lộ 1A, 6, 32, Láng Hoà Lạc; đường sắt Bắc - Nam Hệ thống sông ngòi chính gồm có sông Hồng, sông Ðáy, sông Ðà.[19]

Ðịa hình: Có địa hình đa dạng, có thể chia thành vùng đồi núi phía Tây và

vùng đồng bằng ở phía Ðông, độ cao giảm dần từ Tây Bắc xuống Ðông Nam Vùng đồi núi có 70.400 ha, chiếm 1/3 diện tích tự nhiên toàn tỉnh, còn lại là vùng đồng bằng tương đối bằng phẳng Vùng núi có độ cao tuyệt đối từ 300 m trở lên đến 1.282 m có diện tích là 1.700 ha; các vùng núi đá vôi tập trung ở phía Tây Nam có địa hình phức tạp với nhiều hang động Ðiểm cao nhất cao 1.282m (đỉnh núi Ba Vì), điểm thấp nhất 1,7m so với mặt nước biển.[19]

Khí hậu: Mang khí hậu nhiệt đới gió mùa; mưa, bão tập trung từ tháng 7

đến tháng 9 Lượng mưa trung bình hàng năm là 1.800÷2.000 mm Nhiệt độ trung bình hàng năm là 230C; trung bình cao nhất là 290C, thấp nhất là 140C Hàng năm có 3 tháng nhiệt độ ở mức trung bình là tháng 8,9,10; tháng lạnh nhất

- Cây công nghiệp: mía, chè, dâu tằm

- Chăn nuôi gia cầm đang phát triển, lợn, trâu, bò

Quan điểm phát triển

- Nắm bắt và tranh thủ những điều kiện thuận lợi để phát triển kinh tế với tốc độ tăng trưởng cao và bền vững, phấn đấu đạt mức bình quân chung của cả nước vào năm 2010

- Tận dụng những cơ hội để phát triển mạnh kinh tế đối ngoại, phát triển kinh tế theo hướng "mở cửa và hướng ngoại"

- Quản lý và tổ chức tốt nguồn thu ngân sách trên địa bàn tỉnh, phấn đấu từ năm 2005 trở đi cân bằng thu - chi ngân sách và có tích luỹ

- Từng bước nâng cao mức sống của các tầng lớp dân cư, phấn đấu vào năm 2010 cơ bản không còn hộ nghèo

- Từng bước phát triển văn hoá, y tế, giáo dục và các vấn đề xã hội khác

theo tinh thần Nghị quyết Trung ương 5, nhằm cải thiện đời sống tinh thần của nhân dân, cụ thể: Xoá mù chữ, nâng cao giáo dục cấp I, thực hiện phổ cập giáo dục THCS, chú trọng công tác đào tạo nghề cho lực lượng lao động trẻ; Giải quyết cơ bản tình trạng suy dinh dưỡng trẻ em, thực hiện tốt chế độ chăm sóc sức khoẻ ban đầu và công tác y tế cộng đồng, giảm tỷ lệ tăng dân số mỗi năm 0,1%, xây dựng nếp sống văn hoá mới trong cộng đồng dân cư

- Sản lượng lương thực quy thóc đến năm 2010 là 1.080 nghìn tấn, bình quân hơn 400 kg/người

1.2 Tổng quan về làng nghề Việt Nam và làng nghề chế biến nông sản trên địa bàn nghiên cứu

1.2.1 Khái niệm về làng nghề [1]

Có thể hiểu “làng nghề” là làng nông thôn Việt Nam có ngành nghề tiểu thủ công, phi nông nghiệp chiếm ưu thế về số lao động và thu nhập so với nghề nông

Do đặc điểm công việc của từng làng nghề, do nhiều làng nghề có nhiều thành phần công việc khác nhau và do lịch sử hình thành và phát triển của làng nghề có thể chia ra các loại làng nghề như sau:

- Làng một nghề: ngoài nghề nông tại làng còn có thêm một nghề duy nhất

chiếm ưu thế tuyệt đối như làng nghề dệt nhuộm, nấu rượu…

- Làng nhiều nghề: ngoài nghề nông làng còn có nhiều nghề chiếm ưu thế

khác so với nghề nông

- Làng nghề truyền thống: là làng nghề có nghề truyền thống, xuất hiện lâu

đời trong lịch sử và trải qua thăng trầm vẫn tồn tại cho tới ngày nay

- Làng nghề mới: là làng có nghề mới xuất hiện và phát triển trong vài chục

năm trở lại đây nhưng vẫn chiếm ưu thế so với nghề nông

Làng được công nhận là làng nghề phải đạt ba tiêu chí sau: Có tối thiểu 30% tổng số hộ trên địa bàn tham gia các hoạt động ngành nghề nông thôn; hoạt động sản xuất kinh doanh ổn định tối thiểu 2 năm tính tới thời điểm đề nghị công nhận và chấp hành tốt chính sách, pháp luật của Nhà nước

1.2.2 Tổng quan về làng nghề Việt Nam

Việt Nam là một nước nông nghiệp với sản lượng lương thực hàng năm tương đối lớn (năm 2005 đạt 35.832,9 triệu tấn; năm 2006 đạt 35.942,7 triệu tấn; năm 2007 đạt 35.849,5 triệu tấn; năm 2008 đạt 38.725,1 triệu tấn) [34] Nhiều ngành nghề truyền thống xuất phát từ nhu cầu công ăn việc làm cho nông dân vào những lúc nông nhàn, sau phát triển dần thành nghề chính của địa phương, tạo nên các làng nghề với những nét đặc trưng riêng Hầu hết các sản phẩm của làng nghề ban đầu được sản xuất để phục vụ nhu cầu sinh hoạt hàng ngày hoặc

là công cụ phục vụ sản xuất nông nghiệp Kỹ thuật, công nghệ, quy trình sản xuất cơ bản để làm ra các sản phẩm này thường được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác [1]

Sự phát triển của làng nghề đã cải thiện và nâng cao đời sống của nhân dân rõ rệt, tỷ lệ hộ khá so với hộ thuần nông rất cao, tỷ lệ hộ nghèo ít, hệ thống đường, trường, trạm xá phát triển Sự phát triển của làng nghề cũng mang lại những hiệu quả kinh tế - xã hội to lớn, mang lại lợi ích kinh tế cho người dân nói riêng và xã hội nói chung Thu nhập bình quân của một lao động nghề có thể gấp 3÷4 lần lao động thuần nông, Trong những năm gần đây số hộ và cơ sở ngành nghề ở nông thôn ngày càng tăng lên với tốc độ bình quân từ 8,8÷9,8%/năm Thu hút tới 11 triệu lao động, chiếm khoảng 30% lực lượng lao động nông thôn

Dựa trên tính chất, đặc điểm sản xuất, nguyên vật liệu, sản phẩm… có thể chia hoạt động làng nghề nước ta thành sáu nhóm ngành chính (Biểu đồ 1.1)

Biểu đồ 1.1 Tỉ lệ làng nghề Việt Nam theo 6 nhóm ngành chính

Nguồn: [1]

Sản xuất làng nghề đã làm tăng cao giá trị nông sản và rất nhiều sản phẩm

đã được tạo ra không chỉ phục vụ đời sống hàng ngày của nông dân mà còn cung cấp nhiều nguyên liệu cho sản xuất công nghiệp như dệt, dược phẩm, công nghiệp thực phẩm… Nhiều sản phẩm chẳng những đã thay thế nguyên liệu phải nhập khẩu trước đây mà còn xuất khẩu đi nhiều nước Sản xuất làng nghề đã kéo theo nhiều ngành kinh tế phát triển để phục vụ như công nghiệp cơ khí, thương mại, dịch vụ… Năng suất, chất lượng các sản phẩm qua chế biến trong những năm gần đây được nâng lên rõ rệt, kết hợp với tận dụng lao động

dư thừa, lao động nông nhàn, lợi thế kinh nghiệm truyền thống và gần vùng nguyên liệu đã làm cho giá thành sản xuất các sản phẩm làng nghề rất cạnh tranh Đó là ưu thế nổi bật của sản xuất làng nghề

Bên cạnh mặt tích cực, sự phát triển các làng nghề cũng mang lại nhiều bất cập, đặc biệt là vấn đề môi trường Hình thức tổ chức ở phần lớn các làng nghề là quy mô sản xuất theo hộ gia đình; người lao động ít được trang bị kiến thức về môi trường và an toàn lao động Nơi sản xuất, chế biến ở nhiều làng nghề thường gắn với nơi sinh hoạt của gia đình nên mức độ ảnh hưởng của các nguồn thải đến sức khỏe người dân làng nghề càng có nguy cơ tăng cao Các chất thải phát sinh từ hoạt động sản xuất ở các làng nghề đã và đang gây ảnh hưởng tới môi trường, làm suy thoái môi trường và tác động trực tiếp đến sức khoẻ của người lao động

Ở nhiều nơi, tình trạng ô nhiễm môi trường đã tới mức nghiêm trọng: Môi

trường vật lý, môi trường sinh thái - cảnh quan bị suy thoái nặng nề Các khu vực dân cư, làng xã vừa là nơi sống, vừa là nơi sản xuất với các nhà xưởng tạm

bợ, nguyên vật liệu và các loại chất thải đổ bừa bãi, các nhà ở mới, cũ và nhà xưởng chen nhau tạo nên một quang cảnh hỗn loạn và ô nhiễm; nhiều diện tích mặt nước, sông, kênh mương, đất canh tác, đất dự phòng đang bị các loại chất thải lấn dần và làm ô nhiễm Tình trạng phát thải bừa bãi với khối lượng lớn và thường xuyên đã gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng không nhỏ đến sức khoẻ cộng đồng Các vấn đề môi trường nổi cộm hiện nay của làng nghề Việt Nam bao gồm:

- Ô nhiễm môi trường tại làng nghề là hình thái ô nhiễm tập trung trên phạm vi một khu vực (thôn, làng, xã ) nông thôn

- Ô nhiễm môi trường tại làng nghề mang đậm nét đặc thù của hoạt động sản xuất theo ngành nghề và loại hình sản phẩm

- Ô nhiễm môi trường tại làng nghề còn thể hiện rất rõ ở môi trường lao động (vi khí hậu)

- Ô nhiễm môi trường ở các làng nghề ảnh hưởng rõ rệt tới sức khoẻ người lao động, dân cư làng nghề và một số khu vực xung quanh Tại các làng nghề đã nảy sinh một số vấn đề liên quan đến sức khỏe:

+ Tỷ lệ mắc bệnh ở làng nghề cao hơn ở các làng thuần nông

+ Các bệnh thường gặp là hô hấp, đau mắt, đường ruột, ngoài da + Một số làng nghề có đặc thù sản xuất dẫn tới các bệnh mãn tính nguy hiểm như ung thư, quái thai, nhiễm độc kim loại nặng

1.2.3 Tình hình phát triển làng nghề chế biến nông sản trên địa bàn

tỉnh Hà Tây (cũ) [19], [32], [33]

Được mệnh danh là mảnh đất trăm nghề, Hà Tây từ xưa vẫn luôn được xếp

là tỉnh có nhiều làng nghề truyền thống nhất của cả nước, trong đó có nhiều ngành nghề thủ công nổi tiếng đem lại thành tựu kinh tế lớn cho tỉnh Trên địa bàn tỉnh Hà Tây có tới hơn 1000 làng có nghề, trong đó có hơn 200 làng đạt tiêu chí làng nghề, với các ngành nghề sơn mài, mây tre, dệt nhuộm, thêu ren, may, mộc, chế biến lâm sản, nông sản

Một trong các thế mạnh làng nghề ở Hà Tây là chế biến nông sản Một số

làng nghề đã trở nên quen thuộc khắp cả nước, điển hình như cụm làng nghề Dương Liễu, Minh Khai, Cát Quế thuộc huyện Hoài Đức Chỉ tính riêng xã Dương Liễu, mỗi năm đã sản xuất 52.000 tấn tinh bột sắn, 4.000 tấn miến dong, 9.000 tấn nha, 1.000 tấn bún khô Tại xã Minh Quang, huyện Ba Vì, Hà Tây, mỗi năm nông dân chế biến khoảng 50.000÷70.000 tấn bột sắn Xã Liên Hiệp, huyện Phúc Thọ mỗi năm sản xuất khoảng 10.000 tấn bột sắn Tại đây, khi vào mùa vụ, mỗi ngày có từ 300÷500 tấn sắn tươi được chở từ khắp Phú Thọ, Sơn

La, Tuyên Quang tập kết về để chế biến thành tinh bột, nha và nhiều sản phẩm khác Tinh bột là nguyên liệu cho sản xuất các loại bánh, mỳ tôm, làm tá dược, làm nguyên liệu cho các nhà máy hồ vải, sản xuất nha làm kẹo v.v…

Chính sách khuyến khích phát triển kinh tế công nghiệp, thủ công nghiệp của tỉnh đã góp phần nâng cao đời sống kinh tế và xoá đói giảm nghèo cho nhân dân nhưng vấn đề ô nhiễm môi trường làng nghề hiện nay vẫn chưa được giải quyết triệt để, chưa có phương pháp bảo vệ môi trường hữu hiệu để giữ gìn an toàn vệ sinh cho người lao động Hầu hết các làng nghề đều chưa xây dựng hệ thống xử lý chất thải vì vậy nước thải, chất thải rắn được xả trực tiếp ra môi trường Một số hộ vừa làm nghề vừa phát triển chăn nuôi gia súc càng tăng thêm lượng chất thải đưa vào môi trường Lượng nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất theo hệ thống mương tiêu, cống rãnh chảy ra ao, đồng ruộng gây ảnh hưởng rất lớn Nước thải một số làng nghề đổ thẳng vào hệ thống mương tiêu rồi đổ trực tiếp ra sông Nhuệ, sông Đáy gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nước của hai con sông này Cùng với nước thải, chất thải rắn sau quá trình chế biến nông sản cũng góp phần gây nên sự ô nhiễm môi trường

Tại các làng nghề chế biến nông sản như Cát Quế, Dương Liễu, Minh Khai (Hoài Đức), Cộng Hòa,Tân Hoà (Quốc Oai), Thanh Lương, Kỳ Thuỷ (Thanh Oai) chuyên sản xuất tinh bột sắn, dong riềng, làm bánh phở, bún, miến “Bộ ba” làng nghề Cát Quế, Minh Khai, Dương Liễu thuộc địa bàn huyện Hoài Đức

là một ví dụ điển hình về sự ô nhiễm môi trường Với diện tích đất chật hẹp nên xưởng sản xuất và khu chăn nuôi thường tập trung vào một chỗ Mặt khác, do hoạt động sản xuất chế biến nông sản lớn, lại tập trung trong khoảng thời gian ngắn (140÷150 ngày) từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau đã gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường không khí, môi trường đất và môi trường nước mặt, nước ngầm trên địa bàn Quá trình chế biến sắn, tinh bột, bún, phở khô, miến dong sử

dụng lượng nước rất lớn, nên nước thải ra nhiều Trung bình lượng nước thải hàng năm ở ba làng nghề chế biến nông sản khoảng 3.155.000m3, trong đó Dương Liễu 2.500.000 m3, Minh Khai 255.000m3, Cát Quế 400.000m3 Lưu lượng nước thải trong thời gian mùa vụ khoảng 13.000 m3/ngày đêm

Ô nhiễm môi trường ở các làng nghề gây ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân trên địa bàn Kết quả điều tra sức khỏe cộng đồng tại các làng nghề chế biến nông sản cho thấy tỉ lệ mắc các bệnh ngoài da và viêm niêm mạc cao, bên cạnh đó là các bệnh về đường tiêu hóa, hô hấp Ví dụ tại làng nghề Dương Liễu: bệnh loét chân tay chiếm 19,7%; bệnh hô hấp chiếm 9,43%; bệnh về đường tiêu hóa chiếm 1,62% Làng nghề chế biến thực phẩm Tân Hòa: tỉ lệ người dân mắc bệnh ngoài da chiếm 30% Làng nghề chế biến nông sản Cộng Hòa: tỉ lệ người dân mắc các bệnh về tai mũi họng chiến 67%; các bệnh về đường tiêu hóa 32% [1]

1.3 Cơ sở lý thuyết của việc xử lý nước thải và chất thải rắn

1.3.1 Xử lý nước thải

a Nguyên tắc lựa chọn công nghệ trong xử lý nước thải [8], [14], [26]

Có rất nhiều phương pháp khác nhau được áp dụng trong công nghệ xử lý nước thải Đối với một loại nước thải có thể áp dụng một hoặc kết hợp nhiều phương pháp khác nhau, nhằm đạt hiệu quả xử lý cao, giảm cho phí… Việc lựa chọn phương pháp xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

- Thành phần, tính chất nước thải: các thông số cần lưu ý khi xử lý nước thải như pH, độ màu, hàm lượng chất rắn trong nước, COD, BOD, độ kiềm, độ cứng, hàm lượng kim loại, hàm lượng các chất dinh dưỡng…

- Mức độ xử lý cần thiết: dùng lại nước thải; yêu cầu về chất lượng nước của nguồn nhận…

- Nguồn tiếp nhận: nguồn C; B; A (tùy theo yêu cầu về chất lượng nước) hoặc sử dụng lại nguồn nước;

- Lưu lượng nước đầu vào;

- Các yếu tố khác: điều kiện địa phương, khả năng tài chính, năng

lượng, tính chất đất đai khu vực đặt trạm xử lý, diện tích xây dựng cho phép…

Nhìn chung, một nguồn thải thường được xử lý qua các giai đoạn: xử lý cơ học (lắng, lọc…); xử lý hóa học hoặc hóa lý (keo tụ, tuyển nổi, trung hòa, oxi hóa khử, trao đổi ion…) và xử lý sinh học

Các phương pháp cơ học thường được áp dụng để tách các tạp chất lơ lửng trong nước thải Phương pháp này không có khả năng làm giảm nồng độ các chất hòa tan trong nước thải nhưng có tác dụng làm giảm tiêu hao nguyên vật liệu trong các công đoạn xử lý tiếp theo

Các phương pháp xử lý hóa học thường được dùng loại bỏ các chất độc ra khỏi nước thải hoặc các chất có ảnh hưởng tiêu cực đối với giai đoạn làm sạch nước thải bằng phương pháp sinh học Cơ sở của phương pháp này là dựa vào các phản ứng hóa học giữa các chất có trong nước và hóa chất được thêm vào Các phản ứng đó có thể là phản ứng trung hòa, phản ứng tạo kết tủa, phản ứng phân hủy…

Các phương pháp xử lý hóa lý thường được áp dụng trong xử lý nước thải

là phương pháp keo tụ, phương pháp tuyển nổi, phương pháp hấp phụ và phương pháp trao đổi ion Phương pháp keo tụ được dùng chủ yếu để tách các hạt lơ lửng, khả năng lắng kém ra khỏi nước thải Quá trình keo tụ có thể được

sử dụng chất trợ keo để tăng khả năng keo tụ và tăng tốc độ lắng Phương pháp tuyển nổi có mục đích tương tự như phương pháp keo tụ nhưng ở phương pháp này, các tạp chất cần tách được đưa lên bề mặt nước bằng cách tạo ra các bóng khí nhỏ để cùng lôi kéo chúng nổi lên mặt nước Phương pháp hấp phụ thường được áp dụng trong trường hợp cần loại bỏ các hợp chất hữu cơ có tính độc cao hoặc các kim loại nặng Các chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, các chất tổng hợp hoặc các khoáng chất như silicagen, oxit nhôm… Phương pháp trao đổi ion nhằm thu hồi các cation hoặc các anion bằng các chất có khả năng trao đổi ion Các chất này có thể được tạo ra hoặc cũng có thể là các chất có sẵn trong tự nhiên

Các phương pháp xử lý sinh học được áp dụng để loại bỏ thành phần các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học ra khỏi nước thải Nguyên tắc chung của các phương pháp này là dựa trên cơ sở sử dụng vi sinh vật (hiếu khí, thiếu khí và kị khí) để phân hủy các chất hữu cơ có trong nước thải

Đối với nước thải từ quá trình chế biến nông sản chứa chủ yếu là thành phần các chất hữu cơ nên phương pháp hữu hiệu là sử dụng phương pháp xử lý sinh học là hợp lý nhất Mặt khác, trong thành phần của nước thải chứa một lượng tương đối lớn các chất lơ lửng nên có thể nghiên cứu, phối hợp thêm các phương pháp keo tụ, lắng… để xử lý nước

b Một số phương pháp ứng dụng trong xử lý nước thải

Phương pháp vật lý và hóa ký

Quá trình lắng [8], [14]

Quá trình lắng là các quá trình tách các hạt cặn lơ lửng ra khỏi nước; thường xảy ra sau một khoảng thời gian lưu nước nhất định trong bể có điều kiện thích hợp cho quá trình lắng đối với các hạt rắn có tỉ khối lớn hơn nước…

để xử lý nước

Theo nồng độ và khuynh hướng tương tác giữa các hạt, có 4 dạng lắng được phân biệt như sau: lắng độc lập, lắng tạo bông, lắng cản trở và lắng trong vùng nén Lắng độc lập và lắng tạo bông thường xảy ra khi hàm lượng cặn lơ lửng tương đối thấp Lắng cản trở và nén xảy ra khi nồng độ cặn lơ lửng cao Trong thực tế xử lý nước thải, 4 dạng lắng này thường xảy ra ở dạng phối hợp, nhưng hai dạng lắng độc lập và lắng tạo bông đóng vai trò quyết định

Keo tụ [8]

Các hạt cặn có kích thước lớn thường được loại ra khỏi nước bằng phương pháp lắng nhưng các hạt có kích thước nhỏ không tự lắng được thường tồn tại ở trạng thái lơ lửng trong nước, một phần trong số đó (có kích thước lớn hơn 10-

4mm) có thể loại ra bằng phương pháp lọc, số còn lại cần phải có sự kết hợp giữa phương pháp hóa học và cơ học, tức là cho vào nước cần xử lý một số chất phản ứng để tạo ra các hạt keo có khả năng kết dính lại với nhau đồng thời kết

dính các hạt cặn lơ lửng trong nước, tạo ra các bông cặn có trọng lượng lớn và lắng xuống ở bể lắng hoặc giữ lại ở bể lọc, quá trình này được gọi là quá trình keo tụ

Quá trình keo tụ các chất trong nước thường xảy ra qua các giai đoạn:

- Giai đoạn hòa trộn hóa chất vào trong nước

- Giai đoạn thuỷ phân chất keo tụ đồng thời phá vỡ trạng thái ổn định của hệ keo

- Giai đoạn hình thành bông cặn (có thể tách ra thành 2 giai đoạn nhỏ: giai đoạn hình thành bông keo nhỏ nhờ chuyển động nhiệt và giai đoạn hình thành các bông keo có kích thước lớn để tách ra khỏi nước)

Ba giai đoạn trên xảy ra gần như đồng thời và liên tục Khi hệ keo trong nước

đã bị các chất keo tụ phá vỡ trạng thái ổn định thì tốc độ tạo bông hoàn toàn phụ thuộc bởi chuyển động tạo ra sự va chạm giữa các hạt keo với nhau Dưới tác dụng của chuyển động nhiệt, các hạt cặn bé va chạm và kết dính với nhau tạo thành các bông cặn có kích thước lớn dần lên tới khi không thể tham gia vào chuyển động nhiệt nữa Để tăng hiệu quả cho quá trình cần tạo điệu kiện cho các bông cặn tiếp tục chuyển động để va chạm vào nhau, đây là giai đoạn quyết định hiệu quả của toàn bộ quá trình keo tụ

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải bằng keo tụ

Tuyển nổi [14]

Quá trình tuyển nổi là quá trình phân tách các hạt rắn hoặc lỏng khỏi pha lỏng được thực hiện bằng cách cung cấp các bọt khí mịn vào pha lỏng Các bọt

khí dính kết với các hạt khiến cho lực đẩy của bọt khí kết hợp với hạt rắn đủ lớn

để kéo các hạt này nổi lên bề mặt Nhờ đó mà các hạt có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của chất lỏng cũng nổi được

Trong xử lý nước thải, quá trình tuyển nổi được áp dụng để xử lý các chất

lơ lửng trong nước và cô đặc bùn Ưu điểm chính của quá trình tuyển nổi so với quá trình lắng là khả năng tách loại khá triệt để các hạt rất nhỏ và nhẹ, có khả năng lắng chậm trong một khoảng thời gian ngắn

Hấp phụ [14]

Hấp phụ dùng để tách các chất hữu cơ và khí hòa tan ra khỏi nước thải bằng cách tập trung những chất đó trên bề mặt chất rắn (chất hấp phụ) hoặc bằng cách tương tác giữa các chất bẩn hòa tan với các chất rắn (hấp phụ hoá học) Chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính, các chất tổng hợp hoặc một số chất thải của sản xuất như xỉ tro, xỉ, mạt sắt…

Than hoạt tính là chất hấp phụ thông dụng nhất, có thể chế tạo từ gỗ, gáo dừa, lignin, nhựa than đá và sản phẩm dư của dầu hỏa Tính chất của than hoạt tính phụ thuộc vào nguyên liệu chế tạo và phương pháp hoạt hóa Than hoạt tính

có khả năng hấp thụ các chất gây mùi, vị, màu, phenol và các chất hữu cơ hòa tan trong nước

Phương pháp sinh học [14], [17], [26], [28]

Nguyên lý chung

Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan có trong nước thải cũng như một số chất vô cơ như H2S, sunfit, ammoni,… dựa trên cơ sở hoạt động của vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ gây ô nhiễm

Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng và phát triển Phương pháp xử lý sinh học có thể phân chia thành 2 loại:

- Phương pháp yếm khí sử dụng nhóm vi sinh vật yếm khí, hoạt động trong điều kiện không có oxy;

- Phương pháp hiếu khí sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp oxy liên tục

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa

Ba giai đoạn chính của quá trình oxi hóa sinh hóa:

* Di chuyển các chất gây ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt của tế bào vi sinh vật do khuyếch tán và đối lưu

* Di chuyển chất từ bề mặt ngoài tế bào qua màng bán thấm bằng khuyếch tán do sự chênh lệch nồng độ các chất ở trong và ngoài tế bào

* Quá trình chuyển hóa các chất ở trong tế bào vi sinh vật với sự sản sinh năng lượng và quá trình tổng hợp các chất mới của tế bào với sự hấp thụ năng lượng

Các giai đoạn trên có quan hệ rất chặt chẽ với nhau và quá trình chuyển hóa các chất đóng vai trò chính trong quá trình xử lý nước thải Các hợp chất hóa học trải qua nhiều phản ứng hóa học khác nhau trong nguyên sinh chất tế bào

Hệ vi sinh vật trong nước thải

Phần lớn vi sinh vật xâm nhập vào nước là từ đất, phân, nước tiểu, các nguồn thải và từ bụi trong không khí rơi xuống Số lượng và chủng loại vi sinh vật trong nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố, nhất là trong những chất hữu cơ hòa tan trong nước, các chất độc, tia tử ngoại (cực tím), pH môi trường, những yếu

tố quyết định đến sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật như các chất dinh dưỡng của chúng Nước càng bẩn, càng nhiều chất hữu cơ, nếu thích nghi được

và sinh trưởng thì sự phát triển của vi sinh vật càng nhanh

Trong nước có rất nhiều loại vi sinh vật: vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, xoắn thể, xạ khuẩn, virut, thực khuẩn thể, nhưng chủ yếu là vi khuẩn

Nói chung trong nước, số vi sinh vật không sinh bào tử chiếm ưu thế (gần 87%), còn trong bùn số vi sinh vật sinh bào tử lại chiếm ưu thế (gần 75%)

Nước thải, đặc biệt là nước thải sinh hoạt và nước thải của các xí nghiệp chế biến thực phẩm, rất giàu các chất hữu cơ, vì vậy số lượng vi sinh vật trong nước là rất lớn (105÷106 tế bào/ml) Trong số này chủ yếu là vi khuẩn, chúng đóng vai trò phân hủy các chất hữu cơ, cùng với các chất khoáng khác dùng làm

vật liệu xây dựng tế bào đồng thời làm sạch nước thải Ngoài ra, còn các vi khuẩn gây bệnh, đặc biệt là các bệnh đường ruột, như thương hàn, tả, lị…và các virut, thực khuẩn thể

Các quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ trong nước thải [8], [14]

Quần thể vi sinh vật ở các loại nước thải là không giống nhau Mỗi loại nước thải có hệ vi sinh vật thích ứng Hầu hết vi sinh vật trong nước thải đều là

vi sinh vật hoại sinh và dị dưỡng Trong môi trường sống của chúng cần phải có mặt các chất hữu cơ để chúng phân hủy, chuyển hóa thành vật liệu xây dựng tế bào, đồng thời chúng cũng phân hủy các hợp chất nhiễm bẩn nước đến sản phẩm cuối cùng là CO2 và nước hoặc tạo thành các loại khí khác (CH4, H2S, Indol, mercaptan, scatol, N2 v.v…)

Quá trình phân hủy hiếu khí [14]

Các phản ứng xảy ra trong quá trình này là do các vi sinh vật hoại sinh hiếu khí hoạt động cần có oxi của không khí để phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn vào trong nước

Phương trình tổng quát của quá trình oxy hóa sinh hóa ở điều kiện hiếu khí có dạng:

Phản ứng (1) là phản ứng oxy hóa các chất hữu cơ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của tế bào, còn phản ứng (2) là phản ứng tổng hợp để xây dựng tế bào Lượng oxy sử dụng ở các phản ứng này là BOD tổng của nước thải

Nếu tiếp tục quá trình oxy hóa, khi không đủ dinh dưỡng thì quá trình chuyển hóa các chất của tế bào bắt đầu xảy ra bằng cách oxy hóa chất liệu tế bào (tự oxy hóa-quá trình phân hủy nội bào):

Trong nước thải sinh hoạt, nước thải của các xí nghiệp chế biến nông sản, thực phẩm, thủy sản, các trại chăn nuôi…rất giầu các chất hữu cơ, gồm 3 nhóm chất: protein 40÷50%, hidratcacbon 50% và chất béo 10% Protein là polyme của các axit amin, là nguồn dinh dưỡng chính cho vi sinh vật Hidratcacbon là các chất đường bột và xenlulozơ Tinh bột và đường rất dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật, còn xenlulozơ bị phân hủy muộn hơn và tốc độ phân hủy cũng chậm hơn nhiều Chất béo ít tan và vi sinh vật phân giải với tốc độ rất chậm Trong nước thải có khoảng 20÷40% hàm lượng các chất hữu cơ không bị phân hủy bởi

vi sinh vật

Số lượng các vi sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn, có trong nước thải vào khoảng 105÷109 tế bào/ml Các vi sinh vật muốn phân hủy được các chất hữu cơ phải có khả năng sinh tổng hợp các enzim tương ứng Thí dụ: phân hủy các protein, vi sinh vật phải sinh ra enzim proteaza, phân hủy tinh bột là các enzim thuộc họ amilaza Phân hủy chất béo–lipaza v.v… và năng lượng

Quá trình phân hủy thiếu khí [7], [14]

Trong điều kiện thiếu oxy hòa tan việc khử nitrat sẽ xảy ra Oxy được giải phóng từ nitrat sẽ oxy hóa chất hữu cơ và nitơ sẽ được tạo thành

Quá trình phân hủy yếm khí

Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí do một quần

thể vi sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hoạt động không cần sự có mặt của oxi không khí, sản phẩm cuối cùng là một hỗn hợp khí có CH4, CO2, N2, H2… Trong

đó có tới 65% là CH4 (khí metan) Vì vậy quá trình này còn được gọi là lên men metan và quần thể vi sinh vật được gọi chung là các vi sinh vật metan

Các vi sinh vật metan là tác nhân phân hủy các chất hữu cơ, như protein, chất béo, hidratcacbon (cả xenlulozơ và hêmixenlulozơ…) thành các sản phẩm

có phân tử lượng thấp qua 3 giai đoạn như sau:

- Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các hợp chất cao phân tử thành các hợp chất hữu cơ đơn giản hơn và axit acetic;

- Giai đoạn 2: Acetat hóa;

- Giai đoạn 3: Metan hóa

Chất thải hữu cơ chứa các chất hữu cơ cao phân tử như proteins, chất béo, carbohydrates, celluloses, lignin,… trong giai đoạn thủy phân sẽ được cắt mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn Các phản ứng thủy phân sẽ chuyển hóa protein thành amino axit, cacbonhidrat thành đường đơn,

và chất béo thành các axit béo Trong giai đoạn axit hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại được tiếp tục chuyển hóa thành axit axetic, H2 và CO2 Trong pha kiềm, các vi sinh vật sinh metan hoạt động, chuyển hóa các sản phẩm của pha axit thành CH4 và CO2

Hình 1.2 Các giai đoạn trong quá trình phân hủy sinh học yếm khí

Sản phẩm khí của lên men có khoảng 65÷70% khí metan, 25÷30% CO2

và một lượng nhỏ là khí khác

Các vi sinh vật kị khí sử dụng một phần các chất hữu cơ trong nước thải hoặc môi trường để xây dựng tế bào, tăng sinh khối Lượng chất hữu cơ dùng cho mục đích này chỉ khoảng 10% so với tổng số các chất hữu cơ (đối với vi

sinh vật hiếu khí con số này là 40%.)

Quá trình phân hủy sinh học chịu ảnh hưởng rất lớn của một số yếu tố như

pH, DO; sự khuấy trộn; thành phần và chất lượng nước thải; các chất có độc tính đối với các vi sinh vật, chất lượng và số lượng bùn hoạt tính, nồng độ các chất lơ lửng

- Sản xuất thức ăn gia súc

Trong khuôn khổ của đề tài, chúng tôi chú trọng vào mục đích sử dụng bã thải rắn của chế biến tinh bột sắn ủ làm phân bón Dưới đây là một số phương pháp sản xuất phân bón hữu cơ

Phương pháp phân huỷ yếm khí [13], [24], [29]

Bã thải được ủ đống hoặc cho vào bể kín tạo điều kiện yếm khí Ban đầu các vi sinh vật hiếu khí hoạt động và yếu dần vì thiếu oxy; sau đó các thể yếm khí phát triển và đóng vai trò phân huỷ chủ yếu các chất hữu cơ có trong bã thải Những ngày đầu, môi trường trong đống ủ còn hiếu khí, nên vẫn có đủ các nhóm vi sinh vật như vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm mốc và cả nấm men; sau dần chỉ còn các vi khuẩn yếm khí chịu được nhiệt độ cao trong đống ủ Bản chất của quá trình ủ là nhờ hoạt động của các vi sinh vật yếm khí mà các chất khó tan (xenlulo, tinh bột ) chuyển thành dễ tan và bị phân huỷ Quá trình phân huỷ kéo dài nhiều tuần (thường từ 60 đến 70 ngày) xảy ra chủ yếu trong đống ủ

Điều kiện cho vi sinh vât yếm khí phát triển tốt và phân huỷ có hiệu quả là:

- Độ ẩm bã từ 40÷60 %, tốt nhất là 45÷55 %

- Đống ủ cần phủ kín bằng đất bùn hoặc vật liệu khác để tạo yếm khí

- Tỷ lệ C/ N: thích hợp nhất là 30/1÷35/1

Ủ yếm khí có nhược điểm là quá trình kéo dài, khó triển khai mở rộng đối với một khối lượng chất thải lớn Trong quá trình ủ thường sinh ra CH4, H2S và các khí thối khác làm ô nhiễm môi trường không khí

Phương pháp phân hủy hiếu khí [18], [29]

Xử lý chất thải rắn theo phương pháp hiếu khí thường là ủ có oxy Các chất hữu cơ có trong chất thải là xenlulo, tinh bột trong quá trình ủ bị vi sinh vật hiếu khí phân huỷ Nhóm các vi sinh vật ở đây thường là các thể hiếu khí và tuỳ tiện

Ủ có đảo trộn: Phương pháp này tương đối đơn giản, chất thải chất thành đống (1,5÷2m) hoặc lớp không dày với độ ẩm yêu cầu là 45÷50%, quá trình ủ cần đảo trộn và tưới nước cho đủ độ ẩm Thực hiện quá trình ủ đảo trộn khoảng

4 tuần, sau đó ủ tĩnh cũng một khoảng thời gian như vậy

Ủ có thổi khí cưỡng bức: Bã thải được ủ thành đống hoặc trong các bể ủ có chiều cao 2÷2,5m, phía dưới có trang bị hệ thống thổi và phân tán khí Nhờ cung cấp đủ oxy cho hệ sinh vật trong đống bã, các quá trình sinh trưởng, phát triển của chúng mạnh hơn, các chất hữu cơ bị phân huỷ nhanh hơn ủ có thổi khí cưỡng bức cần có quá trình kiểm tra, kiểm soát kỹ lưỡng để đảm bảo cho hoạt động sống của hệ vi sinh vật được tốt hơn

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ có thổi khí:

- Nhiệt độ: 50÷550C, đảm bảo cho vi sinh vật ưa nhiệt hoặc chịu nhiệt phát triển Đây là nhiệt độ làm cho đa số enzym thuỷ phân do vi sinh vật tiết ra có hoạt tính cao, phân huỷ tốt các hợp chất hữu cơ trong chất thải Trong các bể ủ, khi nhiệt độ lên 550C cần phải thổi khí tích cực để đưa nhiêt độ về mức 500C và làm thoát các khí độc sinh ra trong khối bã

- Bổ sung lượng vi sinh vật ban đầu:

+ Các phòng thí nghịêm thường chọn các loài vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm mốc ưa ấm và ưa nhiệt có hoạt tính phân giải xenlulo (tiêu chí hàng đầu), amylaza, lipitlaza, cao Sau đó cho hỗn hợp này vào một môi trường giữ đặc biệt như đất vườn khô, đất phù sa cùng một số yếu tố sinh trưởng khác, giữ ở nơi khô ráo đóng kín dùng dần, bổ sung vào bể ủ làm giống ban đầu

+ Ở mô hình xí nghiệp có thể lấy chất thải đang phân huỷ của mẻ ủ trước làm giống vi sinh bổ sung

- Thời gian ủ: tối thiểu 15÷20 ngày (đối với điệu kiện ủ tối ưu) và phải kéo hơn nếu điều kiện không đạt tối ưu

1.4 Một số thông số đặc trưng trong nguồn thải đối với loại hình làng nghề chế biến nông sản

1.4.1 Thông số đặc trưng của nước thải [10], [14]

Nguyên liệu cho các loại hình chế biến nông sản là các sản phẩm từ cây lương thực như gạo, đỗ tương, sắn, dong riềng nên thành phần cơ bản trong nước thải là các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học Các thông số đặc trưng trong nước thải của các làng nghề này bao gồm: pH, TS, COD, BOD5,tổng N, tổng P

pH

Độ pH của nước có ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình xảy ra trong nước

Sự thay đổi trị số pH làm thay đổi các quá trình xảy ra trong nước như quá trình hòa tan, keo tụ; quá trình trao đổi chất, sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật; vận tốc của các quá trình sinh hóa, hóa học…

Trong quá trình sản xuất, chế biến nông sản, một lượng lớn nước được sử dụng ở các công đoạn ngâm (ngâm gạo, đỗ, ngâm bột), nước thải loại này thường có pH thấp, ảnh hưởng tới quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ có trong nước thải

TS (Tổng chất rắn)

Là hàm lượng khô của phần còn lại sau khi cho bay hơi 1 lít nước mẫu trên

bếp cách thủy rồi sấy khô ở 1030C cho đến khi khối lượng không đổi

Nước thải chế biến nông sản thường chứa một lượng nhất định chất rắn (dạng hợp chất hữu cơ) từ các công đoạn vo gạo; ngâm gạo, đỗ; ngâm bột

COD (Chemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy hóa học)

Là lượng oxi (thể hiện bằng gam hoặc miligam O2 trên một đơn vị thể tích) cần thiết cho quá trình oxy hóa toàn bộ chất hữu cơ trong nước bằng con đường hóa học

Giá trị COD cho phép đánh giá tổng lượng chất hữu cơ có trong mẫu

Chất oxi hóa thường được sử dụng để xác định COD là Kali bicromat (K2Cr2O7) hoặc Kali permanganat (KMnO4) trong môi trường axit

Trên thực tế, các chất hữu cơ tồn tại trong nước có hoạt tính hóa học rất khác nhau, khi bị oxy hóa không phải hợp chất nào cũng chuyển hóa thành nước

và CO2 nên giá trị COD thường là nhỏ hơn nhiều giá trị tính từ phản ứng hóa học đầy đủ Mặt khác trong nước có thể tồn tại một số chất vô cơ cũng bị oxy hóa, nó làm tăng COD

BOD (Biochemical Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh hóa)

Là đại lượng đặc trưng cho hàm lượng chất hữu cơ có thể phân huỷ được bởi vi sinh Được xác định bằng lượng oxy (thể hiện bằng gam hoặc miligam O2

trên một đơn vị thể tích) cần cho vi sinh vật ưa khí sử dụng để oxy hóa các chất hữu cơ ở điều kiện nhiệt độ và thời gian xác định

Quá trình oxy hóa sẽ tạo ra các sản phẩm vô cơ bền như CO2, SO42-,

PO43-, NH3 và cả NO3- Giá trị BOD chỉ có thể lặp lại trên cùng mẫu nước khi điều kiện thực nghiệm rất ổn định, mọi sự dao động đều dẫn tới kết quả khác nhau Thông thường BOD đạt giá trị tối đa sau khoảng 20 ngày, gọi là giá trị BOD cuối (ultimate BOD) Do thời gian quá dài nên người ta chỉ thực hiện phép xác định sau 5 ngày, tức là theo một qui ước nhất định Giá trị của BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian nên để xác định BOD cần tiến hành ở điều kiện chuẩn, thường ở nhiệt độ 200C, trong thời gian 5 ngày Vì vậy, giá trị BOD thường được công bố là BOD520, viết tắt là BOD5 Trong thời gian đó BOD đo

được đạt khoảng 70% giá trị BOD cuối cùng

Thông số BOD có tầm quan trọng thực tế; BOD là cơ sở để thiết kế và vận hành trạm xử lý nước thải BOD còn là thông số cơ bản để đánh giá mức độ

ô nhiễm của nguồn nước, giá trị của BOD càng lớn nghĩa là mức độ ô nhiễm hữu cơ càng cao

Trong nước thải của các công đoạn chế biến nông sản thường có hàm lượng chất hữu cơ cao Nhu cầu oxi sử dụng cho quá trình phân hủy lớn nên ở điều kiện môi trường tự nhiên thường không đáp ứng đủ nhu cầu này dẫn đến các chất hữu cơ bị phân hủy trong điều kiện thiếu oxi, tạo ra các sản phẩm không mong muốn như CH4, H2S, NH3… gây ô nhiễm môi trường

Tổng N (Tổng nitơ)

Nitơ là nguyên tố cần thiết cho quá trình tổng hợp một số chất trong cơ thể sinh vật Nitơ có mặt trong protein, emzim, lipoprotein, axit nucleic, trong các hoocmon và nhiều thành phần khác của tế bào

Nước thải chế biến nông sản có hàm lượng chất hữu cơ cao, vì vậy cũng chứa một lượng nhất định hợp chất của nitơ

Tổng P (Tổng photpho)

Phốt pho tồn tại trong nước dưới các dạng H2PO4-; HPO42-; PO43-; các polyphotphat và photpho hữu cơ Chúng có mặt trong thành phần ATP, ADP,AMP, trong photpholipit, axit nucleic Đây là một trong những nguồn dinh dưỡng cho thực vật dưới nước, có thể góp phần thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng

ở các thủy vực gây nên sự ô nhiễm

Trong quá trình xử lý nước thải chứa các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học,

sự có mặt của nitơ, photpho là vô cùng cần thiết Mối quan hệ giữa BOD5 với nitơ và photpho ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành và khả năng oxi hóa của bùn hoạt tính

Việc xác định tổng N, tổng P trong nước liên quan đến việc lựa chọn phương án làm sạch các ion này hoặc cân đối dinh dưỡng trong kỹ thuật bùn hoạt tính (hàm lượng BOD5 : N : P cần thiết đạt tỉ lệ 100 : 5 : 1)

1.4.2 Thành phần chính của bã sắn [20]

Tinh bột

Tinh bột (C6H12O6)n là những hợp chất hydratcacbon cao phân tử, có nhiều

trong ngũ cốc, gạo, ngô, khoai, sắn

Tinh bột được cấu tạo bởi hai thành phần chính: amylozơ và amylopectin Trong nước nóng amylozơ tan được còn amylopectin tạo thành hồ keo Trong tinh bột amylozơ chiếm 25% còn amylopectin chiếm 75%

Nhiều vi sinh vật có khả năng phân giải tinh bột vì chúng có hệ enzyme amylaza như:

- α-amylaza: thuỷ phân liên kết 1,4 trong tinh bột tạo thành dextrin phân tử thấp và một lượng maltozơ;

- β-amylaza: thuỷ phân liên kết 1,4 trong tinh bột tạo thành dextrin cao phân tử và một lượng maltozơ;

- γ-amylaza: thuỷ phân liên kết 1,4 trong tinh bột tạo thành sản phẩm cuối cùng là glucozơ

Xenlulo

Xenlulo hay chất xơ là những chất hữu cơ chiếm tỷ trọng lớn nhất (50%) trong tổng số các hydratcacbon tự nhiên và là thành phần hữu cơ của nhiều loại chất thải (chế biến và gia công gỗ, sản xuất giấy, phế phẩm nông nghiệp )

Về mặt cấu trúc hoá học xenlulo là một polyme mạch thẳng, có cấu tạo sợi

do các gluco–pyranoza liên kết với nhau bằng liên kết 1,4–glucozit Các xenlulo thiên nhiên thường chứa khoảng 10÷12 nghìn gốc gluco–pyranoza Các sợi này liên kết thành các bó nhỏ, gọi là mirofibrin có cấu trúc không đều Xenlulozơ có cấu trúc rất bền vững, không tan trong nước, không bị tiêu hoá trong đường tiêu hoá của con người và động vật Trong dạ dày của động vật nhai lại và trong đất

có nhiều vi sinh vật có khả năng phân giải xenlulozơ

2 Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Trong phạm vi của đề tài, chúng tôi tiến hành nghiên cứu với nước thải và chất thải rắn tại các làng nghề chế biến nông sản (bún, miến, đậu phụ, tinh bột) trên đại bàn tỉnh Hà Tây (cũ) Cụ thể như sau:

Xác định hàm lượng các thông số đặc trưng trong nước thải và bã thải phát sinh từ các hoạt động của làng nghề chế biến nông sản

Sau khi tiến hành điều tra thực địa, tìm hiểu công nghệ sản xuất kèm theo nguồn thải của từng loại hình chế biến nông sản trên địa bàn nghiên cứu, chúng tôi đã xác định được các nguồn thải nghiên cứu bao gồm:

Đối với nước thải:

* Sản xuất bún: nước thải từ các công đoạn vo gạo (phần thải bỏ), ngâm gạo, ngâm bột và làm lạnh, bắt bún;

* Sản xuất tinh bột sắn: nước thải từ công đoạn lắng bột;

* Sản xuất đậu phụ: nước thải từ công đoạn ngâm đỗ và ép đậu;

* Sản xuất miến dong: nước ngâm bột lần 1 và ngâm bột lần 2

Đối với chất thải rắn:

Quá trình sản xuất bún và làm miến không có chất thải rắn Quá trình sản xuất đậu phụ có bã thải từ công đoạn xay đỗ, lọc tách bã nhưng 100% bã được

sử dụng cho chăn nuôi, không thải ra môi trường Trong quá trình sản xuất tinh bột sắn có bã thải từ công đoạn nghiền sắn, tách bã

Xác định các thông số gây ô nhiễm chính trong nước thải

Căn cứ vào kết quả tìm hiểu thực tế tại các làng nghề và kết quả phân tích các thông số đặc trưng trong nước thải để xác định các thông số gây ô nhiễm chính trong các nguồn thải

Nghiên cứu, thử nghiệm phương án xử lý bã thải rắn bằng phương pháp sinh học

Thử nghiệm xử lý bã thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí và yếm khí,

so sánh kết quả xử lý để lựa chọn hướng xử lý hiệu quả

Nghiên cứu, thử nghiệm, đề xuất quy trình công nghệ xử lý cho các loại nước thải

Thử nghiệm xử lý nước thải bằng các phương pháp hóa lý và sinh học (hiếu khí, yếm khí), đánh giá hiệu quả của quá trình xử lý; từ đó đề xuất quy trình công nghệ cho xử lý nước thải của các loại hình làng nghề chế biến nông sản trong phạm vi nghiên cứu của đề tài

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu tư liệu

Thu thập, phân tích và tổng hợp các tài liệu liên qua đến nội dung nghiên cứu:

• Thu thập, tổng hợp số liệu, phân loại làng nghề chế biến nông sản trên địa bàn tỉnh Hà Tây và các làng nghề được lựa chọn nghiên cứu;

• Thu thập, nghiên cứu và tổng hợp tài liệu liên quan đến công nghệ xử lý nước thải và chất thải rắn

2.2.2 Phương pháp điều tra thực địa

Điều tra, khảo sát tại làng nghề nhằm đạt được một số mục đích sau:

• Tìm hiểu tình hình sản xuất tại làng nghề (quy mô, sản lượng, hệ thống thoát nước thải) Từ đó lựa chọn làng nghề cho công tác nghiên cứu;

• Tìm hiểu công nghệ sản xuất của từng loại hình chế biến nông sản

2.2.3 Phương pháp phỏng vấn

Phỏng vấn lãnh đạo của địa phương và các hộ dân trong địa bàn nghiên cứu, nhằm thu thập các thông tin có liên quan đến nghiên cứu của đề tài

2.2.4 Phương pháp so sánh

Các kết quả thu được sau khi đã nghiên cứu, phân tích sẽ được áp dụng so sánh với các TCVN, từ đó đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải của khu vực làng nghề, đề xuất phương pháp xử lý phù hợp

2.2.5 Phương pháp thực nghiệm

a Lấy mẫu

Lấy mẫu nước thải

Địa điểm lấy mẫu

Các mẫu nước thải và chất thải rắn được lấy tại một số hộ dân trên địa bàn nghiên cứu

Mẫu được tiến hành lấy ngay tại nguồn thải của từng công đoạn sản xuất

có nước thải của từng loại hình chế biến nông sản, cụ thể như sau:

Sản xuất bún: lấy mẫu nước thải từ các công đoạn đãi gạo; ngâm gạo; ủ

chua và làm lạnh & bắt bún

Sản xuất đậu: lấy mẫu nước thải từ các công đoạn ngâm đỗ và đóng khuôn Chế biến tinh bột sắn: lấy mẫu nước thải từ công đoạn ngâm bột

Sản xuất miến: lấy mẫu nước thải từ các công đoạn ngâm bột (lần 1 và lần 2)

Mẫu được lấy vào can nhựa (phục vụ thử nghiệm xử lý nước thải) hoặc chai nhựa (phục vụ cho việc phân tích mẫu) Các mẫu lấy vào chai để phân tích được bảo quản theo tiêu chuẩn TCVN 5993-1995 Thông số pH được tiến hành

đo tại hiện trường bằng máy kiểm tra chất lượng nước TOA

Lấy mẫu bã thải rắn

Căn cứ vào kết quả tìm hiểu quy trình sản xuất tại các làng nghề, có thể nhận thấy trong quá trình chế biến nông sản tại làng nghề có hai loại hình chế biến có chất thải rắn là quá trình chế biến tinh bột sắn và làm đậu Trên thực tế,

bã thải sinh ra từ quá trình sản xuất đậu phụ được tận dụng toàn bộ cho chăn nuôi nên không thải ra ngoài môi trường Vì vậy, bã thải được mang nghiên cứu trong chuyên đề này là bã thải sắn, được lấy trực tiếp từ công đoạn tách bã

trong quy trình chế biến tinh bột sắn

b Phân tích mẫu

Phân tích mẫu nước thải

Việc phân tích được thực hiện đối với các mẫu nước thải và các mẫu

trong quá trình thử nghiệm các phương pháp xử lý nước thải

Các chỉ tiêu được phân tích: SS, BOD5, COD, tinh bột , protein, NH4+,

NO3-, tổng N (Kendan), tổng P

Giá trị pH trong mẫu nước thải được xác định ngay tại hiện trường bằng máy

đo chất lượng nước đa chỉ tiêu TOA- Nhật Bản; giá trị pH trong mẫu thí nghiệm được đo trên máy đo pH S40K, MettlerToledo-Thụy Sĩ

Các mẫu đo quang được thực hiện trên thiết bị UV Vis spectrophotometer

Xác định BOD 5 bằng phương pháp cấy và pha loãng

Trung hòa mẫu nước cần phân tích và pha loãng bằng những lượng khác nhau của một loại nước pha loãng giàu oxi hòa tan và chứa các vi sinh vật hiếu khí, có hoặc không chứa chất ức chế sự nitrat hóa Ủ ở nhiệt độ 200C trong thời gian 5 ngày, ở chỗ tối, trong bình hoàn toàn đầy và nút kín Xác định nồng độ oxi hòa tan trước và sau khi ủ để tính luwongj oxi tiêu tốn cho quá trình oxi hóa sinh hóa sau 5 ngày

Xác định COD bằng phương pháp Bicromat

Sử dụng Bicromat trong môi trường axit để oxi hóa các hợp chất hữu cơ Xác định lượng cromat còn dư trong phản ứng bằng phương pháp so màu ở

bước sóng 600nm

Xác định N tổng bằng phương pháp Kendan

Xác định tổng hàm lượng nitơ dạng hợp chất hữu cơ và dạng NH4+ Hợp chất hữu cơ chứa Nitơ sẽ được chuyển hoá thành ion amoni Ion NH4+ trong mẫu được xác định bằng phương pháp phenat

Xác định P tổng bằng phương pháp Molipdat

Tổng P bao gồm octho photphat, poly phot phat và hầu hết các hợp chất P hữu cơ sẽ bị thuỷ phân thành PO43- ở nhiệt độ cao trong môi trường axit trung bình PO43- phản ứng với monium molypdat và kali antimon tatrat trong môi trường axit trung bình tạo thành axit photpho molipdic có màu xanh đậm, đo mật độ quang ở bước sóng 710nm

Xác định Nitrat (NO 3 - ) bằng phương pháp dùng thuốc thử Brucide

Phương pháp này dựa trên phản ứng của ion nitrat với Brucine sunfat trong dung dịch H2SO4 13N ở nhiệt độ 1000C Dung dịch phức màu sau phản ứng được đem đo độ hấp thụ quang ở bước sóng 410nm

Xác định Amoni (NH 4 + ) bằng phương pháp Phenat

Ion amoni phản ứng với Hipoclorit và phenol với xúc tác là nitropruside tạo

ra hợp chất có màu xanh Dung dịch phức màu sau khi phản ứng được đem đo mật độ quang ở bước sóng 640nm

Xác định tinh bột thông qua việc xác định hàm lượng Glucoza bằng phương pháp Bectơran–Lưsisưn

Chuyển tinh bột có trong mẫu nước sang dạng glucoza bằng HCl, sau đó xác định Glucoza theo phương pháp Bectơran–Lưsisưn, dựa vào bảng chuyển đổi nồng độ giữa tinh bột và protein để xác định hàm lượng tinh bột có trong mẫu

Xác định Protein bằng phương pháp Lowry

Phương pháp này dựa trên hai phản ứng: phản ứng tạo phức màu Biure với

Cu+ của liên kết peptit và phản ứng với thuốc thử Folin–Ciocanto So màu ở bước sóng 750 nm