Hiện trạng công tác quản lý chất thải tại các làng nghề chế biến lương thực thực phẩm của Việt Nam...13 2.3.1.. Đề xuất một biện pháp xử lý nguồn nước thải của làng nghề sản xuất bún bằn
Trang 1MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi
DANH MỤC BẢNG vii
DANH MỤC HINH viii
Phần 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1
1.2 Mục tiêu của đề tài 2
Phần 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4
2.1 Tổng quan các làng nghề ở Việt Nam 4
2.2 Hiện trạng môi trường tại các làng nghề chế biến lương thực thực phẩm ở Việt Nam 6
2.2.1 Ô nhiễm môi trường làng nghề tại các làng nghề chế biến lương thực thực phẩm 6
2.2.2 Những tồn tại trong phát triển chế biến lương thực thực phẩm 11
2.2.3 Những tác động của sản xuất nghề tới sức khỏe của cộng đồng làng nghề 12
2.3 Hiện trạng công tác quản lý chất thải tại các làng nghề chế biến lương thực thực phẩm của Việt Nam 13
2.3.1 Các văn bản có liên quan đến công tác quản lý chất thải làng nghề chế biến lương thực thực phẩm ở Việt Nam 13
2.3.2 Các cơ quan, tổ chức chịu trách nhiệm quản lý chất thải làng nghề chế biến lương thực thực phẩm ở Việt Nam 15
2.4 Tổng quan về sự hấp phụ 16
2.4.1 Khái niệm về hấp phụ 16
2.4.2 Tổng quan về vật liệu hấp phụ 21
2.4.3 Cơ sở khoa học của sử dụng vật liệu hấp phụ 21
2.5 Khả năng hấp phụ của vỏ trấu hoạt hóa 24
Trang 22.5.1 Trữ lượng và thành phần của vỏ trấu 24
2.5.2 Tính chất hấp phụ của vỏ trấu hoạt hóa 26
2.5.3 Các ứng dụng của vỏ trấu 27
Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30
3.1 Đối tượng nghiên cứu 30
3.2 Phạm vi nghiên cứu 30
3.3 Nội dung nghiên cứu 30
3.4 Phương pháp nghiên cứu 30
3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 30
3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp 30
3.4.3 Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu: TCVN 6663-1;2011 và TCVN 6663-3;2008 30
3.4.4 Phương pháp phân tích 31
3.4.5 Phương pháp tiến hành thực nghiệm 31
3.4.6 Phương pháp xử lý số liệu 33
Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 34
4.1 Tổng quan về làng nghề bún Phú Đô 34
4.1.1 Vị trí, quy mô công nghệ sản xuất của làng nghề bún Phú Đô 34
4.1.2 Tình hình xả thải, tính chất nước thải và những vấn đề môi trường của làng nghề bún Phú Đô 36
4.2 Bộ cơ sở dữ liệu quan trắc nước thải của làng nghề bún Phú Đô–Mễ Trì – Từ Liêm - Hà Nội, so sánh với QCVN 40:2011/BTNMT để kết luận mức độ ô nhiễm 38
4.2.1 Giá trị các thông số vật lý của nước thải 38
4.2.2 Giá trị các thông số hóa học (BOD5, COD, Nito tổng số, Photpho tổng số) 40
4.3 Kết quả thực nghiệm về khả năng hấp phụ tối ưu của vỏ trấu hoạt hóa tới nước thải làng nghề bún Phú Đô 43
Trang 34.3.1 Tìm ra loại, khối lượng vỏ trấu hoạt hóa sử dụng có hiệu quả hấp phụ
tối ưu 43
4.3.2 Xác định hiệu quả hấp phụ của vỏ trấu hoạt hóa đối với nước thải làng nghề bún Phú Đô 45
4.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hấp phụ 48
4.4 Đề xuất một biện pháp xử lý nguồn nước thải của làng nghề sản xuất bún bằng vỏ trấu hoạt hóa trước khi chúng được thải ra môi trường 51
PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52
5.1 Kết luận 52
5.2 Kiến nghị 53
TÀI LIỆU THAM KHẢO 55
PHỤ LỤC 58
Trang 4DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Bộ NN&PTNT: Bộ Nông Nghiệp và Phát Triển Nông Thôn
CBLTTP: Chế biến lương thực thực phẩm
QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
về nước thải công nghiệp
Trang 5DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Chất lượng môi trường không khí các làng nghề chế biến NSTP
phía Bắc 7
Bảng 2.2: Đặc trưng nước thải các làng nghề chế biến NSTP 9
Bảng 2.3: Nhu cầu nhiên liệu và lượng xỉ than của một số ngành nghề chế biến lương thực thực phẩm 10
Bảng 2.4: Đặc trưng thành phần hoá học của nguyên liệu trấu 25
Bảng 4.1: Khối lượng nước thải từ sản xuất/1 tấn bún 37
Bảng 4.2: Kết quả phân tích các thông số vật lý 38
Bảng 4.3: Kết quả phân tích các thông số hóa học 40
Bảng 4.4: Khảo sát sự thay đổi nhiệt độ hoạt hóa vỏ trấu đến khả năng hấp phụ 43
Bảng 4.5 Khảo sát sự thay đổi khối lượng vỏ trấu hoạt hóa đến khả năng hấp phụ 43
Bảng 4.6: Hiệu quả xử lý BOD5 45
Bảng 4.7 Hiệu quả xử lý COD 46
Bảng 4.8 Hiệu quả xử lý Nito tổng số 47
Bảng 4.9 Hiệu quả xử lý P tổng số 48
Bảng 4.10 Ảnh hưởng của pH tới qua trình hấp phụ 49
Bảng 4.11 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình hấp phụ 50
Trang 6DANH MỤC HINH
Hình 2.1 Sự phân bố làng nghề trong cả nước năm 2009 4
Hình 2.2: Phân loại làng nghề Việt Nam theo loại hình sản xuất 5
Hình 2.3 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir 19
Hình 2.4 Sự phụ thuộc của vào Cf 19
Hình 2.5 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich 20
Hình 2.6 Sự phụ thuộc lgA vào lgC 20
Hình 2.7 Silica gel 22
Hình 2.8: Zeolite 23
Hình 2.9: Tro bay 24
Hình 2.10: Củi trấu 28
Hình 3.1: Vỏ trấu sau khi hoạt hóa ở nhiệt độ 3500C 32
Hình 4.1: Bản đồ làng Phú Đô 34
Hình 4.2: Quy trình sản xuất bún kèm dòng thải 35
Hình 4.3 Cống nước thải nhỏ của làng nghề đổ ra sông Nhuệ 38
Hình 4.4: Biểu đồ thể hiện sự biến động TSS qua các tháng 39
Hình 4.5 : Biểu đồ biến động COD qua các tháng 40
Hình 4.6: Biểu đồ thể hiện biến động nồng độ BOD5 qua các tháng 41
Hình 4.7: Biểu đồ thể hiện sự biến động Nito tổng qua các tháng 41
Hình 4.8: Biểu đồ thể hiện sự biến động Photpho tổng qua các tháng 42
Hình 4.9: Đồ thị biểu diễn phương trình Langmuir ở nồng độ cao 44
Hình 4.10: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý và nồng độ BOD5 sau xử lý 45
Hình 4.11: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý và nồng độ COD sau xử lý 46
Hình 4.12: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý và nồng độ Nito tổng sau xử lý 47
Hình 4.13: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý và nồng độ Photpho tổng sau xử lý .48 Hình 4.14: Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của pH tới khả năng hấp phụ H(%) 49 Hình 4.15 : Biểu đồ thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ tới khả năng hấp phụ .50
Trang 7Phần 1 ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Làng nghề là một nét đặc thù của nông thôn Việt Nam Tại các làngnghề nhiều sản phẩm được sản xuất trực tiếp và trở thành những sản phẩmtrao đổi, góp phần cải thiện đời sống gia đình và tận dụng những lao động dưthừa lúc nông nhàn Làng nghề và làng có nghề nước ta là 5.096 Số làngnghề truyền thống được công nhận theo tiêu chí làng nghề hiện nay của Chínhphủ là 1.748, thu hút khoảng 10 triệu lao động, trong đó Hà Nội có 1.350 làngnghề và làng có nghề, trong đó 286 làng nghề đã được UBND thành phố côngnhận là làng nghề truyền thống (báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triểnnông thôn, 31-12-2014) Năm 2011, riêng giá trị sản xuất của các làng nghề
Hà Nội đạt khoảng 7.000 tỷ đồng, chiếm khoảng 10% tổng giá trị sản xuấtcông nghiệp - tiểu thủ công nghiệp của toàn Thành phố Hà Nội có gần 100làng nghề đạt doanh thu 10-20 tỷ đồng/năm, 70 làng nghề đạt 20-50 tỷđồng/năm, 20 làng nghề đạt trên 50 tỷ đồng/năm
Ngoài ra, làng nghề còn là nơi lưu giữ nhiều giá trị văn hóa lâu đời.Mỗi làng đều gắn với một vùng văn hóa hay một hệ thống di tích lịch sử, lànền tảng cho hoạt động du lịch phát triển Việc duy trì và mở rộng hoạt độnglàng nghề đã đem lại nhiều lợi ích, góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xãhội các địa phương Tuy nhiên, sự phát triển này cũng mang lại nhiều bất cập,đặc biệt về vấn đề môi trường và xã hội Kết quả điều tra cho thấy hầu hết cáclàng nghề ở Việt Nam đều bị ô nhiễm môi trường trừ các làng nghề không sảnxuất hoặc dùng các nguyên liệu không gây ô nhiễm như thêu, may Chấtlượng môi trường tại hầu hết các làng nghề đều không đạt tiêu chuẩn khiếnngười lao động phải tiếp xúc với các nguy cơ gây hại cho sức khỏe, trong đó95% là từ bụi; 85,9% từ nhiệt và 59,6% từ hóa chất Kết quả khảo sát 52 làngnghề cho thấy: 46% làng nghề có môi trường bị ô nhiễm nặng ở cả 3 dạng;27% ô nhiễm vừa và 27% ô nhiễm nhẹ (Bộ Tài Nguyên Môi Trường,2008,báo cáo môi trường quốc gia 2008, môi trường làng nghề Việt Nam)
Trang 8Vì vậy, môi trường làng nghề đang bị ô nhiễm hết sức nghiêm trọng.
Và ví dụ điển hình phải kể đến làng nghề bún Phú Đô - 1 làng nghề truyềnthống nổi tiếng trên đất Thủ Đô, thuộc xã Mễ Trì – Từ Liêm và là 1 trong 30làng nghề cần được xử lý trong giai đoạn 2011-2015 Theo số liệu thống kê
2013 cả làng có 1.000 hộ dân, thì chỉ có gần 400 hộ sản xuất bún Hàng năm,Phú Đô sản xuất ra khoảng 15.000 tấn bún chiếm hơn 50% lượng bún tiêuthụ tại thị trường Hà Nội Tổng lượng nước thải cả làng khoảng 3.600
m3/ngày, nhưng hầu hết chưa xử lý mà thải trực tiếp vào hệ thống cống thoátnước chung, rồi đổ ra sông Nhuệ
Qua đây có thế thấy được hiện trạng môi trường tại làng bún Phú Đôđang bị ô nhiễm nghiêm trọng Vậy, phải tìm ra 1 cách giải quyết thiết thựccho đề bài này Và sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp là một trong nhữnghướng đi đã và đang được nghiên cứu, sử dụng rộng rãi Phương pháp này ưuviệt là nguồn nguyên liệu sẵn có, rẻ tiền, dễ kiếm và không đưa thêm vào môitrường các tác nhân độc hại, không gây hại cho người và sinh vật, đơn giản dễphổ cập, hiệu quả Các phế phụ phẩm nông nghiệp để hấp phụ các chất ônhiễm hữu cơ trong nước như: bã mía, lõi ngô, vỏ lạc, vỏ chuối… Trong đó,
vỏ trấu – nguồn nguyên liệu “vàng” Bởi lẽ vỏ trấu nhẹ, có độ xốp cao, diệntích bề mặt lớn có thể áp dụng các biện pháp như than hóa, biến tính để tạo ravật liệu hấp phụ để hấp phụ các chất hữu cơ có hiệu quả cao Mặt khác, là mộtnước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 thế giới, nên vỏ trấu được xem là vật liệu hấpphụ có nhiều triển vọng
Xuất phát từ những ý nghĩa thực tiễn trên, dưới sự hướng dẫn của TS
Vũ Thị Huyền, tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu sử dụng vỏ trấu hoạt hoá để hấp phụ các chất hữu cơ chứa trong nước thải của làng nghề bún Phú Đô – Mễ Trì – Từ Liêm – Hà Nội”.
1.2 Mục tiêu của đề tài
- Quan trắc một số thông số Vật Lý và Hóa Học của nước thải làngnghề bún Phú Đô So sánh nồng độ các thông số trên với QCVN
Trang 940:2011/BTNMT để làm cơ sở cho việc xác định hiệu quả của vật liệu hấpphụ.
- Nghiên cứu khả năng hấp phụ của vỏ trấu hoạt hóa đối với nước thảilàng nghề sản xuất bún Phú Đô Tìm ra được lượng vỏ trấu hoạt hóa cần thiết
để nước thải sau khi hấp phụ đạt hiệu quả tối ưu nhất
- Đề xuất một giải pháp để xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún
Phú Đô bằng vỏ trấu hoạt hóa
Trang 10Phần 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1 Tổng quan các làng nghề ở Việt Nam
Từ xa xưa, người nông dân Việt Nam đã biết sử dụng thời gian nôngnhàn để sản xuất những sản phẩm thủ công, phi nông nghiệp phục vụ cho nhucầu đời sống như: các công cụ lao động nông nghiệp, giấy, lụa, vải, thựcphẩm qua chế biến… Các nghề này được lưu truyền và mở rộng qua nhiều thế
hệ, dẫn đến nhiều hộ dân có thể cùng sản xuất một loại sản phẩm Bên cạnhnhững người chuyên làm nghề, đa phần lao động vừa sản xuất nông nghiệp, vừa làm nghề, hoặc làm thuê (nghề phụ) Nhưng do nhu cầu trao đổi hànghóa, các nghề mang tính chất chuyên môn sâu hơn, được cải tiến kỹ thuật hơn
và thường được giới hạn trong quy mô nhỏ (làng), dần dần tách hẳn nôngnghiệp để chuyển hẳn sang nghề thủ công Như vậy, làng nghề đã xuất hiện
và phát triển đến ngày nay
Sự phân bố và phát triển làng nghề trong cả nước không đồng đều Cáclàng nghề ở miền Bắc phát triển hơn ở miền Trung và miền Nam, chiếm gần70% số lượng các làng nghề trong cả nước (1594 làng nghề), trong đó tập trungnhiều nhất và mạnh nhất là ở vùng đồng bằng sông Hồng Miền Trung cókhoảng 111 làng nghề, còn lại ở miền Nam hơn 300 làng nghề (Hiệp Hội làngnghề Việt Nam, 2009)
79
5.5 15.5
Miền Bắc Miền Trung Miền Nam
Hình 2.1 Sự phân bố làng nghề trong cả nước năm 2009
(Nguồn: Hiệp Hội làng nghề Việt Nam, 2009)
Trang 11Không chỉ có sự khác biêt về sự phân bố làng nghề theo vùng miền màgiữa các loại hình đều cũng có sự khác biệt Chiếm tỉ lệ nhiều nhất loại hìnhsản xuất là thủ công mỹ nghệ chiếm 39%, tiếp theo là chế biến lương thựcthực phẩm, chăn nuôi, ghiết mổ là 20%, ít nhất ít nhất là loại hình sản xuất vậtliệu xây dựng, khai thác đá Được thể hiện qua biểu đồ sau.
Hình 2.2: Phân loại làng nghề Việt Nam theo loại hình sản xuất
(Nguồn: Tổng cục môi trường Việt Nam, 2008).
Nguyên vật liệu cho các làng nghề chủ yếu được khai thác ở các địaphương trong nước và hầu hết các nguồn nguyên liệu vẫn lấy trực tiếp từ tựnhiên Phần lớn công nghệ và kỹ thuật áp dụng cho sản xuất trong các làngnghề nông thôn còn lạc hậu tính cổ truyền vẫn chưa được chọn lọc và đầu tưkhoa học kỹ thuật để nâng cao chất lượng sản phẩm còn thấp, do đó chưa đápứng được nhu cầu của thị trường và giảm sức cạnh tranh Do hạn chế về côngnghệ và kỹ thuật sản xuất nên các các làng nghề vẫn sử dụng chủ yếu là laođộng thủ công ở hầu hết các công đoạn, kể cả các công đoạn nặng nhọc vàđộc hại nhất Nhiều sản phẩm đặc thù đòi hỏi trình độ kỹ thuật và tính mỹthuật cao, tay nghề khéo léo… Chủ yếu là các làng nghề truyền thống, sảnxuất các sản phẩm thủ công mỹ nghệ Riêng về thị trường tiêu thụ sản phẩmthì trước đây về cơ bản thị trường này nhỏ hẹp tiêu thụ tại chỗ do đó giá thànhcũng thấp
Trang 12Về quy mô và đóng góp về kinh tế thì theo báo cáo của Bộ Nôngnghiệp và Phát triển nông thôn ( Bộ NN&PTNT) tính đến 31-12-2014 số làngnghề và làng có nghề nước ta là 5.096 Số làng nghề truyền thống được côngnhận theo tiêu chí làng nghề hiện nay của Chính phủ là 1.748, thu hút khoảng
10 triệu lao động Trong đó, Hà Nội là một trong những thành phố có nhiềulàng nghề nhất cả nước có 1.350 làng nghề và làng có nghề, chiếm 59% tổng
số làng nghề trên toàn quốc Toàn Hà Nội có 47 nghề thủ công, trong đónhiều nghề đang có xu hướng phát triển mạnh như gốm sứ, mây tre đan, điêukhắc, sơn mài… Số làng nghề trên đã thu hút được gần 627.000 lao động với167.000 hộ sản xuất, 2.000 công ty cổ phần, 4.500 công ty TNHH… Giá trịsản xuất của làng nghề đạt trên 7.650 tỷ đồng/năm Đặc biệt, có những làngnghề đạt giá trị sản xuất khá cao như gốm sứ Bát Tràng đạt 350 tỷ đồng/năm,dệt kim La Phù đạt 810 tỷ đồng/năm, mộc Chàng Sơn (Thạch Thất) đạt 282 tỷđồng/năm, mộc Vạn Điểm (Thường Tín) đạt 240 tỷ đồng/năm…
Hầu hết hiện nay các làng nghề trên cả nước còn phát triển tự phát vàthiếu bền vững Nhiều làng nghề bị mai một do chưa được quan tâm đúngmức Tại các làng nghề, cơ sở hạ tầng còn yếu kém, mặt bằng sản xuất chậthẹp, nguồn nguyên liệu tại chỗ chưa đáp ứng được Chính vì thế đã gây ranhững hệ lụy như ô nhiễm môi trường đất, nước, không khí có chiều hướng gia tăng, làm xấu cảnh quan làng nghề và ảnh hưởng đến sức khỏe của ngườidân Thực tế này đã khiến cho nhiều sản phẩm làng nghề trong nước trướcđây đã có vị trí đáng kể trên thị trường châu Mỹ, châu Âu Nhưng nay không
đủ sức cạnh tranh với hàng Trung Quốc, Thái Lan Vì vậy cần có chiến lượctổng thể để làng nghề phát triển bền vững
2.2 Hiện trạng môi trường tại các làng nghề chế biến lương thực thực phẩm ở Việt Nam
2.2.1 Ô nhiễm môi trường làng nghề tại các làng nghề chế biến lương thực thực phẩm
Việt Nam có 197 làng nghề chế biến nông sản thực phẩm, chủ yếu tậptrung ở miền Bắc là 134 làng, miền trung 42 làng và 21 làng ở miền nam
Trang 13Các hộ gia đình thường có thói quen sản xuất trên quy mô nhỏ, khép kín, tựphát nên hạn chế đầu tư trang thiết bị, đổi mới công nghệ dẫn đến hiệu quảsản xuất không cao, tiêu tốn nguồn nhiên liệu đồng thời thải ra môi trườnglượng lớn chất thải đặc biệt là chất hữu cơ
Ô nhiễm môi trường không khí
Ô nhiễm không khí tại các làng nghề chế biến lương thực thực phẩm(CBLTTP) có nguồn gốc chủ yếu từ sự phân hủy các chất hữu cơ trong nướcthải, chất thải rắn tạo nên các chất khí ô nhiễm gây mùi tanh thối khó chịu,nhất là tại các cơ sở chăn nuôi và giết mổ gia súc gia cầm Một phần khác dođốt nhiên liệu và sử dụng các nguyên vật liệu, hóa chất sử dụng trong dâytruyền công nghệ sản xuất
Bảng 2.1: Chất lượng môi trường không khí các làng nghề chế biến
NSTP phía Bắc Làng nghề Mẫu Bụi (mg/ m 3 ) (mg/m COD 3 ) SO 2 (mg/
K1: Hộ sản xuất – Ông Bùi Huy Cúc K4: Hộ sản xuất – Ông MaiXuân Phùng
K2: Hộ sản xuất – Ông Vương Xuân Bá K5: Hộ sản xuất – Ông NguyễnVăn Minh
K3: Hộ sản xuất – Ông Nguyễn Văn Hiển K6: Hộ sản xuất – Ông Lê VănTiệp
(Nguồn: Đặng Kim Chi, 2012)
Trang 14Theo một nghiên cứu khác làng nghề lương thực thực phẩm Yên Viên
và làng nghề chế biến nông sản thực phẩm Dương Liễu tại thời điểm quantrắc có chỉ tiêu SO2 vượt 1,4 - 1,8 lần, NO2 vượt 1,3 - 1,6 lần quy chuẩn Hay
ô nhiễm tại “làng xương” ở xã Hòa Bình, Thường Tín, Hà Tây: mỗi ngàylàng nhập về khoảng 30 tấn xương các loại sau đó thải hàng tấn mẫu phế thải
ra bờ mương hoặc ngoài đồng vì chưa có bãi tập kết gây mùi hôi thối trêntoàn xã
Không những vậy, việc sử dụng các chất đốt, nhiên liệu (than củi)trong quá trình sản xuất phát sinh các khí SO2, NOx,CH4 gây ô nhiễm khôngkhí cùng mùi hôi tanh, khó chịu từ các nghề phơi cá, sản xuất nước mắm(làng mắm Diễn Vạn,Diễn Ngọc - Nghệ An)
Một nguồn gây ô nhiễm không khí đó là bụi nguyên liệu, việc phát tánbụi trong không khí gây không ít bệnh cho con người Bụi trà tại các làngnghề chế biến trà hương, bụi tinh bột sắn, củ dong riềng trong quá trình sảnxuất gây ra bệnh hô hấp, bệnh về mắt
Ô nhiễm môi trường nước
Theo kết quả phân tích của Viện Khoa Học Công Nghệ Môi Trường(Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội, 2010) thì 100% nước thải từ các làng nghềđều vượt quá tiêu chuẩn cho phép, nước mặt, nước ngầm đều có dấu hiệu ônhiễm Ở các làng nghề chế biến nông sản thực phẩm nước thải làng nghềnày có đặc tính chung là rất giàu chất hữu cơ, dễ phân hủy sinh học,ví dụnước thải của sản xuất tinh bột sắn có hàm lượng ô nhiễm rất cao, COD =13.300 - 20.000 (mg/l), BOD5 = 5.500 - 12.500 (mg/l)
Trang 15Bảng 2.2: Đặc trưng nước thải các làng nghề chế biến NSTP
Chỉ tiêu Đơn vị Phú Đô,
Hà Nội
Vũ Hội, Thái Bình
Quang Minh, Kiến Xương
Thôn Đoài, Bắc Ninh
Tân Độ,
Hà Tây cũ
Phog Lộc, Nam Định
TCVN 5945- 1995 (cột B)
SS mg/l 414,0 198,0 1434,0 2671,0 266,0 1206,0 100COD mg/l 2967,0 1880,0 1421,0 2993,0 3868,0 976,0 100BOD5 mg/l 1850,0 1040,0 1008,0 2003,0 1700,0 642,0 50
(Nguồn: Đặng Kim Chi, 2012)
Bên cạnh đó, lưu lượng nước thải các làng nghề CBLTTP khá lớn, ví
dụ làng nghề CBLTTP Yên Viên - Gia Lâm toàn thôn thải ra một lượng nướcthải là 800 m3/ngày, làng nghề bún Phú Đô là 3600 m3/ngày hay một số làngnghề lượng nước thải lên tới 7000 m3/ngày
Nước ngầm ở tầng nông tại các làng nghề CBLTTP đều có dấu hiệu ônhiễm với hàm lượng COD, TSS, NH4+ làng nghề sản xuất tinh bột DươngLiễu hàm lượng NH4+ trong nước lên tới 18,46 mg/l, làng nghề Tân Phú Đông
- Đồng Tháp hàm lượng NH4+ lên tới 28,40 mg/l
Nguồn nước mặt bị ô nhiễm trầm trọng, có hàm lượng BOD5, COD,Nito tổng số, Photpho tổng số rất cao Đặc biệt nước thải từ khâu tách bã, táchbột của quá trình sản xuất tinh bột sắn và dong có pH thấp, BOD5, COD cóthể vượt Tiêu Chuẩn TCVN 5945:2010 về nước thải công nghiệp – tiêu chuẩnthải mức B trên 200 lần (Tổng cục môi trường, 2008) Làng nghề bún PhongLộc - Nam Định, nước cống của làng nghề đều có hàm lượng colifrom lên tới370.000 MNP/100ml Nước ngâm gạo ít ô nhiễm hơn nhưng COD vẫn cao(COD = 1.000 - 2.000 mg/l) (Trần Duy Khánh, 2012)
Ô nhiễm chất thải rắn
Chất thải rắn ở hầu hết các làng nghề chưa được thu gom và xử lý triệt
để, nhiều làng nghề xả thải bừa bãi gây tác động xấu tới cảnh quan môi
Trang 16trường, gây ô nhiễm môi trường không khí, nước và đất Đối với các làngnghề chế biến lương thực thực phẩm, chất thải rắn giàu chất hữu cơ dễ bịphân hủy sinh học gây mùi xú uế Do sản xuất manh mún, hầu hết việc xử lýchất thải rắn chưa được quan tâm, phần không được tận thu được đổ tràn lantrên kênh mương, bãi đất trống, là nơi phát sinh ruồi, muỗi, bốc mùi hôithối khó chịu, môi trường sống cho các sinh vật có hại, mất cảnh quan vănhóa làng nghề Bên cạnh đó, một số làng nghề đổ thải trực tiếp chất thải rắntrên các lề đường gây ảnh hưởng tới giao thông
Các làng nghề CBLTTP có nhu cầu nhiên liệu rất cao, nên lượng xỉthan đổ ra môi trường rất lớn
Bảng 2.3: Nhu cầu nhiên liệu và lượng xỉ than của một số ngành nghề chế
biến lương thực thực phẩm
( đơn vị: tấn/năm)
Làng nghề Sản lượng sản
phẩm
Nhu cầu than
Khối lượng xỉ
(Nguồn: Tổng cục môi trường, 2008)
Sản xuất tinh bột sắn, dong riềng tạo ra khối lượng lớn chất thải, bã thải
có độ ẩm cao và chiếm tới 50% nguyên liệu, chứa chủ yếu là xơ với 10%, tinhbột khoảng 4 - 5% Với sản lượng 52.00 tấn tinh bột/năm, làng nghề DươngLiễu phát sinh tới 105.768 tấn bã thải, phần không nhỏ cuốn theo nước thải gâybồi lắng hệ thống thu gom, các ao hồ trong khu vực và gây ô nhiễm nghiêmtrọng nước mặt, nước dưới đất Ngoài ra, việc đốt than làm nhiên liệu cũng tạo
ra lượng lớn xỉ than (Bộ Tài Nguyên và Môi Trường, 2008).
2.2.2 Những tồn tại trong phát triển chế biến lương thực thực phẩm
Quy mô sản xuất nhỏ lẻ, manh mún, chủ yếu tồn tại ở quy mô hộ giađình: quy mô sản xuất hộ gia đình chủ yếu tận dụng mặt bằng tại nơi ở làm
Trang 17nơi sản xuất nên diện tích còn chật hẹp, sự xen kẽ với khu vực sinh hoạt nênhoạt động sản xuất khó phát triển.
Nếp sống của chủ sản xuất vẫn còn nét dân giã đã ảnh hưởng tới sảnxuất làng nghề, tăng mức độ ô nhiễm môi trường: nếp sống còn mang nét cổtruyền, xa xưa nên có phần bảo thủ chưa nhận thức được tác hại của ô nhiễm,chỉ quan tâm tới lợi nhuận trước mắt Bên cạnh đó, một số cơ sở sản xuấtnhằm hạ giá thành sản phẩm, tăng lợi thế cạnh tranh, tăng lợi nhuận mà sửdụng các nguyên liệu rẻ tiền, hóa chất độc hại Không có sự quan tâm đầu tưtrang bị an toàn lao động, làm việc ở môi trường bị ô nhiễm
Quan hệ gia đình mang tính truyền thống gia đình, dòng tộc, làng xã:các làng nghề chế biến truyền thống, sử dụng lao động có tính truyền thống
“cha truyền con nối”, giữ bí mật trong dòng họ để có được sản phẩm thươnghiệu mang riêng mình nên cản trợ việc áp dụng các kỹ thuật mới, khôngkhuyến khích sáng tạo mang tính bảo vệ môi trường
Công nghệ sản xuất và thiết bị mang tính cổ truyền, còn lạc hậu, chắpvá: Công nghệ sản xuất còn cũ, lạc hậu chưa có sự đổi mới, kiến thức taynghề không toàn diện Trình độ kỹ thuật ở các làng nghề còn chủ yếu là thủcông, bán cơ khí, chưa có làng nghề nào áp dụng tự động hóa
Vốn đầu tư cho các cơ sở sản xuất tại các làng nghề còn thấp, khó cóđiều kiện phát triển thay đổi công nghệ hiện đại thân thiện với môi trường:Sản xuất mang tính tự phát, không có kế hoạch lâu dài, nguồn kinh phí hộ giađình tự cung tự cấp nên còn eo hẹp, khó có điều kiện để đầu tư, đổi mới cáctrang thiết bị cho sản xuất ngày càng không thể đầu tư cho xử lý môi trường
Trình độ lao động chủ yếu là thủ công, văn hóa còn thấp, nhận thứctrong việc bảo vệ môi trường còn chưa cao: nhận thấy lao động có trình độhọc vấn không cao, chủ yếu mới tốt nghiệp cấp I và cấp II (chiếm trên 60%)mặt khác có nguồn gốc nông dân nên chỉ cần có công ăn việc làm ổn định, thunhập cao hoặc bổ sung nguồn thu nhập trong lúc nông nhàn nên ngại học hỏi,không quan tâm tới môi trường
Trang 18Giá trị kinh tế của sản phẩm còn chưa cao, sản xuất mang tính mùa vụ:CBLTTP mang tính mùa vụ chỉ sản xuất nguyên liệu theo mùa vụ nên việc ápdụng các kỹ thuật công nghệ mới không được thực hiện, việc xử lý ô nhiễmkhông được chú ý đến.
2.2.3 Những tác động của sản xuất nghề tới sức khỏe của cộng đồng làng nghề
Đặc tính chất thải của các làng nghề chế biến thực phẩm, chăn nuôi cóhàm lượng chất hữu cơ rất cao đang tiềm ẩn nguy cơ gây bệnh lớn.Tuy nhiênhiện trạng ô nhiễm môi trường làng nghề Việt Nam đang là thách thức lớn,ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của nhân dân Theo khảo sát của Tổng cụcmôi trường 52 làng nghề cho thấy có 46% làng bị ô nhiễm nặng, 27% ô nhiễmvừa và 27% bị ô nhiễm nhẹ Vấn đề môi trường tại các làng nghề vẫn đã vàđang là thách thức của nhà quản lý Do vậy tỉ lệ mắc bệnh của người dân tạicác làng nghề không ngừng tăng lên
Yếu tố ảnh hưởng đến sức khỏe phổ biến tại các làng nghề chế biếnthực phẩm là bức xạ nhiệt, vi sinh vật gây bệnh, hóa chất, hơi khí độc, nướcthải và chất hữu cơ Đặc biệt lượng lớn nước thải làng nghề này chứa hàmlượng chất hữu cơ và mật độ vi khuẩn coliform cao, gây ô nhiễm nghiêmtrọng nguồn nước, môi trường đất, chính vì vậy, các bệnh phổ biến tại nhómlàng nghề này là bệnh ngoài da và niêm mạc Các bệnh ngoài da chủ yếu baogồm bệnh quanh móng, nấm móng, dày sung gan bàn chân, viên chân tóc,viêm nang lông… Ngoài ra còn một số bệnh về tiêu hóa, hô hấp chiếm tỷ lệthấp
Theo thống kê tình hình bệnh tật tại các làng nghề chế biến lương thựcthực phẩm tính trên tổng số người khám bệnh tại địa phương (Báo cáo môitrường quốc gia, 2008):
+ Làng nghề chế biến lương thực xã Dương Liễu, Hà Tây trước đây:Bệnh hay gặp nhất là bệnh loét tay chân, chiếm 19,7% Ngoài ra, có các vấn
đề về tiêu hóa 1,62% (chủ yếu rối loạn tiêu hóa, đau bụng), hô hấp (9,43%),
Trang 19mắt (0,86%) Bệnh mãn tính thường gặp bệnh tiêu hóa chiếm tỉ lệ cao nhất4,28% (chủ yếu là loét dạ dày tá tràng, sau đó đến bệnh đại tràng).
+ Làng nghề chế biến thực phẩm Tân Hòa, Hà Tây trước đây: tỉ lệngười mắc bệnh ngoài da chiếm 30%
+ Làng nghề chế biến rượu Vân Hà, Bắc Giang: một số bệnh thườnggặp gồm có bệnh ngoài da 68,5%, bệnh đường ruột 58,8%, bệnh đường hôhấp 44,4%
+ Làng bún Phú Đô, Hà Nội: khoảng 50% mắc chứng bệnh do nghềnghiệp và chủ yếu là bỏng nước Bên cạnh đó còn có các bệnh về mắt (12%),
hô hấp (15%), tai mũi họng (45%), phụ khoa (20%), thần kinh (5%), tiêu hóa(8%)
+ Làng bún Tiền Ngoài, Bắc Ninh: tỷ lệ người dân mắc bệnh về tai mũihọng là 34,7%, mắt 13,3%, ngoài da 37,3%, cơ xương khớp 5,3%
+ Làng nước mắm Hải Thanh, Thanh Hóa: tỷ lệ người dân mắc bệnh là15%, bao gồm các loại bệnh như: tiêu hóa, bệnh phụ khoa ở phụ nữ, bệnh vềđường hô hấp, cao huyết áp
+ Làng bánh đa nem Vân Hà, Bắc Giang: Thường sau mùa lụt, thườngxuất hiện dịch sốt xuất huyết, và một số dịch sốt không rõ nguyên nhân.Ngoài ra, người dân còn nhiễm một số bệnh như: đau mắt hột, đau mắt đỏ.Bệnh về đường hô hấp ở trẻ em xảy ra thường xuyên Tỷ lệ mắc bệnh ngoài
Trang 20Thấy được vấn đề đó, Đảng và Nhà nước ta đã đề ra nhiều chủ trương, chínhsách nhằm bảo vệ môi trường đồng thời giúp làng nghề phát triển bền vững.
Hiện tại chưa có văn bản cụ thể nào đối với việc quản lý và xử lý chấtthải làng nghề CBLTTP, việc ban hành các văn bản được sử dụng chung chocác làng nghề trên cả nước hiện nay
Ở góc độ pháp luật, luật bảo về môi trường mới nhất 2014 cùng vớihàng loạt các văn bản dưới luật được ban hành từ Trung ương đã và đang làcông cụ hữu ích và quan trọng nhất hiện nay trong việc bảo vệ môi trườnglàng nghề tại Việt Nam, dưới đây là một số văn bản pháp luật mới nhất đã vàđang được áp dụng tại các làng nghề Việt Nam
Luật bảo vệ môi trường do Quốc Hội ban hành ngày 23/06/2014 là vănbản cao nhất tại Việt Nam về công tác bảo vệ môi trường Điều 70 chươngVII “bảo vệ môi trường đối với làng nghề” đã quy định rõ trách nhiệm, nghĩa
vụ của các tổ chức cá nhân trong bảo vệ môi trường làng nghề và các yêu cầubảo vệ môi trường làng nghề
Nghị định 19/2015/NĐ-CP ban hành ngày 14/02/2014 của Thủ tướngChính phủ, quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của luật bảo
vệ môi trường Một số nội dung của nghị định liên quan đến làng nghề nhưtrong chương IV về bảo vệ môi trường làng nghề nêu rõ ràng và chi tiếtnhững quy định trách nhiệm của các cấp đối vấn đề môi trường hiện nay
Thông tư 46/2011/TT-BTNMT do Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môitrường ban hành ngày 26/12/2011 “quy định về bảo vệ môi trường làngnghề” Vấn đề bảo vệ môi trường được cụ thể và chi tiết như công tác đánhgiá tác động môi trường, cam kết bảo vệ môi trường…
Ngoài một số văn bản chung trên, tùy theo từng đặc điểm làng nghềmỗi địa phương mà mỗi địa phương có làng nghề sẽ có những quy định riêng
về việc bảo vệ môi trường làng nghề, ví dụ như thủ đô Hà Nội có một sốquyết định như quyết định số 554/QĐ-UBND ngày 27 tháng 01 năm 2011 củaUBND thành phố Hà Nội phê duyệt để bảo tồn và phát triển làng nghề, làngnghề Hà Nội giai đoạn từ năm 2010 đến năm 2020, Thái Bình có “Chương
Trang 21trình hành động” thực hiện nghị quyết số 35/NQ-CP ngày 18/03/2013 củaChính phủ về một số vấn đề cấp bách trong lĩnh vực bảo vệ môi trường đượcUBND tỉnh Thái Bình ban hành ngày 10/07/2013 đã chỉ ra phương hướnggiải quyết vấn đề môi trường làng nghề tại Thái Bình Quyết định số 33/2010/QĐ-UBND của UBND tỉnh Hà Nam về việc ban hành quy định bảo vệ môitrường làng nghề trên địa bàn tỉnh Hà Nam…
2.3.2 Các cơ quan, tổ chức chịu trách nhiệm quản lý chất thải làng nghề chế biến lương thực thực phẩm ở Việt Nam
Chức năng quản lý nhà nước về phát triển làng nghề có 2 bộ phận đượcChính phủ phân công là Bộ NN&PTNT (Cục chế biến Thương mai Nông lâmthủy sản và Nghề Muối) và Bộ Công Thương (Cục công nghiệp địa phương)quản lý cụm công nghiệp ở huyện và địa phương Quản lý môi trường tổngthể có Bộ TNMT (Tổng cục môi trường)
Nghị định số 66/2006/NĐCP quy định: Bộ NN&PTNT xây dựng quyhoạch tổng thể phát triển ngành nghề nông thôn toàn quốc từ nay đến năm 2020
Nghị định số 189/2007/NĐCP ngày 27/12/2007 quy định: Bộ CôngThương “quản lý các cụm, điểm công nghiệp ở cấp huyện và các doanhnghiệp công nghiệp địa phương”
Quyết định số 132/2008/QĐ-TTG ngày 30/09/2008 quy định nhiệm vụcủa Tổng cục môi trường (thuộc BTNMT) về kiểm soát ô nhiễm “kiểm soátchất lượng môi trường tại các đô thị, nông thôn, miền núi, lưu vực sông vàvùng ven biển, khu công nghiệp, khu chế xuất, khu công nghệ cao, khu kinh
tế, cụm công nghiệp, làng nghề… theo quy định pháp luật
Tình trạng chồng chéo trong quản lý, trách nhiệm trong vấn đề BVMTlàng nghề giữa các Bộ/ngành và giữa Bộ/ngành với địa phương chưa được cụthể hóa dẫn đến việc thiếu các hướng dẫn, định hướng và hỗ trợ trong sảnxuất tại các làng nghề theo hướng thân thiện môi trường Thiếu sự phối hợpchặt chẽ từ cấp trung ương tới địa phương nên các giải pháp phòng ngừa, xử
lý ô nhiễm cũng như BVMT làng nghề khó thực thi và đạt hiểu quả mongmuốn tới cấp cơ sở
Trang 222.4 Tổng quan về sự hấp phụ
2.4.1 Khái niệm về hấp phụ
Hấp phụ là sự tích lũy chất trên bề mặt phân tách pha (khí/rắn,lỏng/rắn) Chất có bề mặt trên đó xảy ra sự hấp phụ gọi là chất hấp phụ, chấtđược tích lũy trên bề mặt gọi là chất bị hấp phụ Quá trình ngược lại khi chất
đi ra khỏi bề mặt gọi là sự giải hấp
Tùy theo bản chất của lực tương tác giữa chất hấp phụ và chất bị hấpphụ người ta phân biệt hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học:
- Hấp phụ hóa học được gây ra bởi lực tương tác hóa học, nhiệt tỏa ratrong quá trình hấp phụ thường lớn hơn 22kcal/mol Hấp phụ hóa học đòi hỏi
sự hoạt hóa phân tử nên tốc độ hấp phụ chậm hơn và phụ thuộc rất nhiều vàobản chất hóa học của bề mặt chất hấp phụ
- Hấp phụ vật lý được gây ra bởi lực Van der Waals, đây là lực tươngtác yếu, do đó nhiệt tỏa ra trong quá trình hấp phụ thường từ 2-3 kcal/mol.Tốc độ hấp phụ vật lý thường xảy ra nhanh hơn do quá trình hấp phụ khôngđòi hỏi sự hoạt hóa phân tử, hấp phụ vật lý rất ít phụ thuộc vào bản chất hóahọc bề mặt chất hấp phụ
Động học của quá trình hấp phụ: Hấp phụ là một quá trình thuận nghịch và
có thể được mô tả như một phản ứng hóa học:
k1
A + O A’
k2 Trong đó: A: Chất bị hấp phụ
O: Biểu thị chỗ trống trên bề mặt chất rắn
A’: Chất bị hấp phụ đã chiếm chỗ trên bề mặt chất hấp phụ.k1,k2: Các hằng số tốc độ phản ứng của các quá trình hấp phụ và giảihấp
Cơ sở quá trình hấp phụ: quá trình diễn ra 4 bước:
Trang 23+ Sự vận chuyển trong dung dịch, liên quan tới sự vận chuyển các chấthữu cơ thông qua quá trình đối lưu và khuếch tán.
+ Vận chuyển khuếch tán qua màng: liên quan tới việc vận chuyển cácchất hữu cơ thông qua quá trình khuếch tán qua lớp màng lỏng đến các kherỗng của chất hấp phụ
+ Vận chuyển qua các khe rỗng: liên qua đến việc vận chuyển vật chấtqua các khe rỗng thông qua sự liên kết giữa các khuếch tán phân tử và cáckhuếch tán theo bề mặt các chất hấp phụ
+ Hấp phụ: liên quan tới việc bắt giữ các vật chất bị hấp phụ lên cácchất bị hấp phụ tại tâm hấp phụ Các lực hấp phụ bao gồm: điện tích điểm vàđiện tích lưỡng cực; các tương tác lưỡng cực; lực hút phân tử; liên kết cộnghóa trị; liên kết hydro
Các phương trình cơ bản của quá trình hấp phụ:
Người ta có thể mô tả một quá trình hấp phụ dựa vào đường đẳngnhiệt hấp phụ Đường đẳng nhiệt hấp phụ mô tả sự phụ thuộc giữa tải trọnghấp phụ tại một thời điểm vào nồng độ cân bằng của chất bị hấp phụ trongdung dịch (hay áp suất riêng phần trong pha khí) tại thời điểm đó Người tathiết lập các đường hấp phụ đẳng nhiệt tại một nhiệt độ nào đó bằng cách chomột lượng xác định chất hấp phụ vào một lượng cho trước dung dịch có nồng
độ đã biết của chất bị hấp phụ Sau một thời gian đo nồng độ cân bằng củachất bị hấp phụ trong dung dịch Lượng chất bị hấp phụ được tính theo côngthức:
m = ( Ci – Cf ) VTrong đó: m - Lượng chất bị hấp phụ
Trang 24Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir được thiết lập dựa trên cácđiều kiện sau:
+ Chỉ có một chất có thể hấp phụ
+ Các phân tử hấp phụ đơn lớp lên bề mặt chất hấp phụ
+ Mỗi một phân tử chất bị hấp phụ chỉ chiếm chỗ của một trung tâmhoạt động bề mặt
+ Tất cả các trung tâm hoạt động liên kết với các phân tử cùng với một
ái lực
+ Không có tương tác qua lại giữa các phân tử chất bị hấp phụ
Phương trình đẳng nhiệt Langmuir:
G = Gmax Trong đó: G: Tải trọng hấp phụ (mg/g)
Gmax: Tải trọng cực đại tính theo lý thuyết (mg/g)
Cf: Nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt trạng thái cân bằng hấp phụ.b: Hằng số ứng với mỗi hệ hấp phụ
Trong một số trường hợp giới hạn phương trình Langmuir có dạng:
+ Khi b.Cf << 1 thì G = Gmax b Cf mô tả vùng hấp phụ tuyến tính.+ Khi b.Cf >> 1 thì G = Gmax mô tả vùng hấp phụ bão hòa
+ Khi nồng độ chất hấp phụ nằm trung gian giữa hai khoảng nồng độtrên thì đường biểu diễn phương trình Langmuir là một đường cong
Để xác định hằng số trong phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir
có thể sử dụng phương pháp đồ thị bằng cách chuyển phương trình trên thànhphương trình đường thẳng:
Trang 25Hình 2.4 Sự phụ thuộc của vào C f
- Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich
Đây là một phương trình thực nghiệm có thể sử dụng để mô tả nhiều hệhấp phụ hóa học hay vật lý Phương trình này được biểu diễn bởi một hàm mũ
C - Nồng độ chất bị hấp phụ khi đạt trạng thái cân bằng hấp phụ
Phương trình Freundlich phản ánh khá sát số liệu thực nghiệm chovùng ban đầu và vùng giữa của đường hấp phụ đẳng nhiệt tức là ở vùng nồng
độ thấp của chất bị hấp phụ
Để xác định các hằng số, ta đưa phương trình trên về dạng đườngthẳng
lg A = lg k + lg C
Trang 26Đây là phương trình đường thẳng biểu diễn sự phụ thuộc của lgq vào lgCf ,dựa vào đồ thị ta xác định được các giá trị k, n.
Hình 2.5 Đường hấp phụ đẳng
nhiệt Freundlich
Hình 2.6 Sự phụ thuộc lgA vào lgC
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ và giải hấp: Có 3 yếu tốchính ảnh hưởng đến sự hấp phụ của các chất lên bề mặt chất rắn, đó là:
+ Nồng độ của chất tan trong chất lỏng (hoặc áp suất đối với chất khí).+ Nhiệt độ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hóa học đều là hấp phụ tỏa nhiệtnhưng hấp phụ vật lý tỏa nhiều nhiệt hơn Trong hấp phụ hóa học nhiệt độthấp, quá trình hấp phụ sẽ diễn ra chậm, nhiệt độ tăng quá trình hấp phụ tăngdần Đối với hấp phụ vật lý, quá trình hấp phụ ít phụ thuộc vào nhiệt độ màphụ thuộc vào tốc độ khuyết tán Nhiệt độ ảnh hưởng tới tính linh độngnguyên tử, phần tử càng linh động càng khó để hấp phụ chúng Nhiệt độ tăngthì bề mặt chất hấp phụ cũng tăng, điều này đều có lợi cho cả hấp phụ và nhảhấp phụ
+ Quá trình hấp phụ cạnh tranh đối với các chất bị hấp phụ: Độ tan củachất bị hấp phụ tăng thì khả năng hấp phụ giảm Các chất hấp phụ hữu cơ thìkhi pH giảm hấp phụ tăng
tg β q
O
Cf
lgA
O M
lgC
tg β = ; OM = lgk
Trang 27Ngoài ra còn có một số yếu tố khác như sự thay đổi diện tích bề mặtcủa chất hấp phụ và sự thay đổi pH của dung dịch, pH ảnh hưởng đến diệntích bề mặt của vật liệu hấp phụ cũng như diện tích bề mặt của chất bị hấpphụ Với các chất bị hấp phụ hữu cơ thì khi pH giảm quá trình hấp phụ tăng.
2.4.2 Tổng quan về vật liệu hấp phụ
Vật liệu làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt trong lớn,được tạo thành do tổng hợp nhân tạo hay tự nhiên Cấu trúc bên trong của cácchất hấp phụ công nghiệp được đặc trưng bởi kích thước và hình dạng khácnhau của khoảng trống và lỗ xốp
Các chất hấp phụ thường được ở dạng: hạt hình nhỏ, thanh, bùn, hoặc
đá nguyên khối với hydrodynamic đường kính khoảng 0.5 đến 10mm Chúngphải chống mài mòn cao, ổn định với nhiệt và đường kính lỗ nhỏ, giúp tăngdiện tích bề mặt do đó tăng khả năng hấp phụ Các chất hấp phụ phải có cấutrúc lỗ xốp riêng biệt với nhau giúp cho chúng có khả năng thoát khí nhanh
- Vật liệu hấp phụ cần đáp ứng các yêu cầu:
+ Có khả năng hấp phụ cao
+ Phạm vi tác dụng rộng
+ Có độ bền cơ học cần thiết
+ Rẻ tiền
+ Có khả năng hoàn nguyên dễ dàng
2.4.3 Cơ sở khoa học của sử dụng vật liệu hấp phụ
- Các chất hấp phụ công nghiệp thường là một trong ba nhóm sau:
+ Hợp chất chứa Oxy–điển hình thân nước và phân cực, bao gồm cácvật liệu như Silicagel và Zeolites
+ Hợp chất có nguồn gốc Carbon – điển hình thân dầu và kém phâncực, bao gồm các vật liệu như than hoạt tính và graphite
+ Hợp chất có nguồn gốc polymer–phân cực hoặc không phân cựcphụ thuộc vào nhóm chức trong cấu trúc polymer
Silica gel
Trang 28Silica gel là hóa chất trơ, không độc, phân cực và được định hình ổnđịnh (< 400 °C hoặc 750 °F) từ SiO2 dạng vô định hình Được hình thành bởiphản ứng giữa sodium silicate và acetic acid, được xếp theo chuỗi sau các quátrình như là ngưng kết, tẩy trôi, kết quả là hình thành vô số các lỗ xốpnhiều kích cỡ.
Silica gel được sử dụng trong quá trình làm khô khí (ví dụ: oxy, khí thiênnhiên) và hấp phụ các hydrocarbon nặng (phân cực) từ khí gas thiên nhiên
Zeolites được sử dụng trong quá trình làm khô khí, loại CO2 khỏi khí thiênnhiên, loại khí CO khỏi gas tinh lọc, tách khí, xúc tác phản ứng cracking
Trang 29Hình 2.8: Zeolite
Tro bay
Tro bay là một loại chất thải rắn sinh ra từ quá trình đốt than từ các nhàmáy nhiệt điện Người ta thường dùng luồng khí để phân loại tro Tro bay là loạinhỏ mịn, bay lên với khói lò, loại không bay lên người ta gọi là tro cặn
Trên thế giới, có nhiều công nghệ để xử lý tro (chủ yếu là để tách thanchưa cháy ra khỏi tro): phương pháp cơ học, phương pháp tách tĩnh điện,phương pháp tuyển nổi và phân ly bằng ly tâm Công ty Cổ phần Côngnghiệp và Dịch vụ Cao Cường thị trấn Phả Lại - Chí Linh - Hải Dương đãphối hợp với Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ ViệtNam thực hiện dự án Nhà máy Chế biến Tro bay Nhiệt điện sử dụng phươngpháp tuyển nổi Công ty Cổ phần vật liệu xây dựng Sông Đáy, dự án nhiệtđiện Quảng Ninh I, II và các Nhà máy bê tông trong nước
Trang 30lượng họ mong muốn.
Than hoạt tính có thành phần chủ yếu là cacbon, cấu trúc dạng tổ ongđặc trưng Với cấu trúc này, diện tích bề mặt than hoạt tính rất lớn, đạt tới 600– 1500m2/g (phụ thuộc vào chất lượng của than)
Than hoạt tính được hoạt hóa từ nhiều nguyên liệu khác nhau như “ thanbùn, đá, vỏ trấu, gỗ, gáo dừa, tre, mùn cưa…tùy thuộc vào mục đích sử dụng Than hoạt tính được chế biến thành nhiều dạng: thanh, ống, hạt, bột…
2.5 Khả năng hấp phụ của vỏ trấu hoạt hóa
2.5.1 Trữ lượng và thành phần của vỏ trấu
Việt Nam là một nươc có nền văn minh lúa nước lâu đời, từ lâu cây lúanước đã gắn liền với đời sống nhân dân Không chỉ hạt lúa được sử dụng làmlương thực chính mà các sản phẩm còn lại sau thu hoạch lúa cũng được người
Trang 31dân tận dụng trở thành những vật liệu có ích trong cuộc sống hàng ngày Vỏtrấu có thể đốt, bón cây tăng độ xốp cho đất, làm vật liệu xây dựng.
Năm 2011, Bộ NN&PTNT thì sản lượng gạo Việt Nam là 42 triệu tấn.Trong đó, lượng vỏ trấu thu gom được khoảng 4-5 triệu tấn, phần còn lạikhông được thu gom được bị thải ra ngoài môi trường Tại đồng bằng sôngCửu Long, các nhà máy xay xát đổ vỏ trấu ra sông, rạch, vỏ trấu trôi lềnhbềnh khắp nơi,chìm xuống đáy gây ô nhiễm môi trường nước Mặt khác, vớitính chất tự nhiên là cứng, có xơ, dễ gây trầy khiến các sản phẩm làm từ trấu
có độ dinh dưỡng thấp độ ăn mòn cao, lượng tro quá nhiều Do đó, vỏ trấu có
ít giá trị kinh tế cũng như giá trị sử dụng Vì vậy, tính ứng dụng thấp cùng vớisản lượng quá nhiều hàng năm thì vỏ trấu được xem là một trong những phếphụ phẩm nông nghiệp gây ô nhiễm môi trường
Vỏ trấu được tách ra trong quá trình xay xát gạo Theo Nguyễn BáTuân(2012), trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi cháytrong quá trình đốt và còn 25% cong lại chuyển thành tro Chất hữu cơ chứachủ yếu là xellulose, ligin và Hemi-xellulose, ngoài ra có thêm các thành phầnkhác như hợp chất nito và vô cơ Ligin chiếm khoảng 25-30% và xellulosechiếm khoảng 35-40%
Thành phần hoá học của vỏ trấu biến đọng theo giống lúa, vụ mùa, đặctrưng canh tác nông nghiệp của từng vùng khác nhau
Bảng 2.4: Đặc trưng thành phần hoá học của nguyên liệu trấu.
Thành phần không tan của tro trong axit ( tính thao lượng
tro thu được)
13,7 – 20,8
(Nguồn: Lê Thị Hoài Nam và cộng sự, 2010)
Trang 322.5.2 Tính chất hấp phụ của vỏ trấu hoạt hóa
Vỏ trấu sau khi hoạt hóa có màu đen và trở thành than hoạt tính
Vỏ trấu hoạt hóa có tác dụng hút bám Hút bám là một hiện tượng bề mặt dovậy có liên quan tới vùng bề mặt, môi trường Sự hút thay thế sức hút nộiphân tử giữa bề mặt cacbon và chất bị hút
Lực hút có thể biến đổi bằng cách tăng mật độ than hay giảm khoảngcách giữa bề mặt than và chất bị hấp phụ
Ví dụ: chất lỏng (thường là nước) chảy qua suốt bề mặt than Khi đó,những hợp chất có ái lực mãnh liệt với than sẽ được hấp thụ trên bề mặt Cáchợp chất có ái lực cao nhất, tiêu biểu là: các hợp chất hữu cơ có cấu tạo mùi
vị, hình dạng; các hợp chất dễ bay hơi, hợp chất vòng và các chất thải khác.Toàn bộ than được sử dụng trong việc hút có thể tái sinh trong một số dạngkhác nhau Phổ biến là cho vào lò nung hoạt tính lại, đòi hỏi phải đốt nóngthan lên, khử các chất hữu cơ bị hấp phụ
Khả năng hấp phụ phụ thuộc vào:
Đặc trưng vật lý và hóa học của chất bị hấp phụ
Đặc trưng vật lý và hóa học của vỏ trấu
Nồng độ của chất bị hấp phụ trong dung dịch
Đặc trưng của pha lỏng
Thời gian của chất bị hấp phụ tiếp xúc với chất hấp phụ
Than là một chất trao đổi ion tự nhiên Sự trao đổi ion có thể tăng lênbởi hoạt tính hóa học Tùy thuộc vào cách xử lý, bề mặt than có cả sức hút âm
và dương để hút ion tự do trong dung dịch, huyền phù
Than hoạt tính là một loại than có cấu trúc tổ ong, xốp Cấu trúc của thanhoạt tính là sự sắp xếp vô trật tự 3 chiều của chất thơm và mảnh tinh thể 6 cạnh.Cấu trúc này tạo ra các lỗ giữa các lớp kích thước phân tử để tăng tính hút có lợicủa than hoạt tính (kích thước lỗ 1nm-1000nm) Các lỗ có diện tích rộng chịutrách nhiệm cho việc hút bám ở về ngoài vật liệu (500-1500m2/gam)
- Ứng dụng của than hoạt tính:
+ Làm mặt nạ phòng độc
