Luận văn Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài đức, Hà Nội

tăng cường nỗ lực trong nghiên cứu về công nghệ mới của việc sử dụng khí sinh học như một nhiên liệu sinh học. Nghiên cứu được thực hiện để sử dụng khí sinh học không chỉ để sản xuất năng lượng điện và nhiệt mà còn để đưa vào mạng lưới cung cấp khí đốt tự nhiên. Trong những năm gần đây đã có hàng loạt các nghiên cứu tập trung tối ưu hóa quá trình lên men kị khí (lên men mêtan) của sinh khối (chất thải nông nghiệp, các loại cây trồng cho nhiên liệu, chất thải bùn đô thị) để sản xuất khí mêtan [24]. Trong Liên minh châu Âu vào năm 2007, sản lượng khí sinh học lên tới hơn 6 triệu tấn. Kể từ đó, hàng năm lượng khí sinh học được sản xuất tăng 20% [29,30]. Sản xuất khí sinh học từ số lượng lớn các chất thải nông nghiệp , chất thải động vật , chất thải đô thị và công nghiệp (nước thải) dường như có tiềm năng là một năng lượng tái tạo thay thế đối với nhiều nước châu Phi nếu nghiên cứu có liên quan và phù hợp được tiến hành để áp dụng công nghệ khí sinh học với các điều kiện địa phương ở các nước châu Phi [39]. Lên men mêtan là một quá trình phân hủy phức tạp với một loạt các phản ứng sinh hóa học diễn ra dưới điều kiện kị khí. Dưới các tác động cộng sinh của các chủng loại vi sinh vật kị khí, các hợp chất hữu cơ cao phân tử được phân hủy thành các thành phần ổn định hóa học đơn giản- sản phẩm chính là mêtan và các-bo-nic [42]. Với những ưu thế trong xử lý như chi phí thấp do tiêu thụ ít năng lượng, không gian và tạo ra ít bùn hơn so với các công nghệ hiếu khí truyền thống, công nghệ lên men mêtan đang được ngày càng được chú ý nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi hơn. Kết quả thống kê của Tổ chức Năng lượng quốc tế (IEA) cho thấy trong các ngành công nghiệp sử dụng công nghệ lên men kị khí xử lý nước thải, công nghiệp chế biến thực phẩm chiếm thành phần lớn nhất với 40%. Đối với loại thiết bị sử dụng thì UASB phổ biến nhất, chiếm 60%, theo sau là các thiết bị CSTR và EGSB được sử dụng ở mức 10% [33]. Hình 1.6 Các ngành công nghiệp sử dụng công nghệ kị khí xử lý nước thải và các thiết bị được sử dụng Các ngành chế biến thực phẩm và đồ uống quan trọng nhất: lò giết mổ, chế biến sữa, cá, tinh luyện đường, sản xuất cà phê, nhà máy bia rượu, sản xuất tinh bột.. [41]. Nước thải nhà máy sản xuất cà phê San Juanillo ở Costa Rica được áp dụng công nghệ xử lý kị khí truyền thống, với công suất 4000 kg COD/ngày, cho hiệu quả xử lý 80% COD, thể tích khí sinh học thu được lớn nhất là 1000 m3/ngày. Lượng khí sinh ra được đốt trong lò để tạo nhiệt sấy cà phê, bên cạnh nhiên liệu truyền thống là củi đốt [27]. Một nhà máy tinh luyện đường thuộc Hiệp hội công nghiệp đường Ai Cập, với dòng thải khoảng 14 000 mg BOD/l, 25 000 mg COD/l, được cung cấp hệ thống xử lý kị khí- hiếu khí hai giai đoạn. Dòng nước thải sau khi được tách cặn, lắng cát, tách dầu mỡ và trung hòa, đưa vào bể mêtan để phân hủy các hợp chất hữu cơ tạo khí mêtan. Nước thải sau đó được tích trữ trong bể kị khí rồi hiếu khí, tiếp tục được xử lý bậc 3 bằng than hoạt tính, bể tạo bông tách bùn. Cuối cùng phần COD còn lại trong nước thải được oxy hóa bằng tác nhân oxy hóa mạnh (Cl2, hoặc H2O2). Kết quả nước đầu ra giảm COD xuống dưới 40 mg/l [21]. Các phân tích do Banks CJ và cộng sự (1996) [24] tiến hành đối với nước thải công nghiệp sản xuất kem sử dụng bể UASB cho kết quả dòng vào COD tối ưu khoảng 11 đến 23 g/l ở thời gian lưu thủy lực 5 ngày đạt được sự ổn định của hệ thống. Các nghiên cứu sơ bộ được thực hiện cho thấy nước thải và chất thải ngành sản xuất bánh quy và sô cô la giàu thành phần chất béo và hyđrat-cacbon dễ phân hủy sinh học, có thể áp dụng phân hủy kị khí, khí sinh học thu được có thể được sử dụng cho quá trình sản xuất bánh quy và sô cô la [49]. Công nghệ lên men mêtan còn thể thấy trong ngành công nghiệp sản xuất phô mai. Ở đại học Sardar Patel, Ấn Độ, công nghệ này được nghiên cứu với thiết bị bể kị khí màng sinh học cố định dòng chảy ngược (Anaerobic Upflow Fixed-film Bioreactor) để tạo ra khí mêtan sinh học. Thể tích khí tối đa đạt được là 3,3 l/ l thiết bị/ ngày với hàm lượng mêtan 69%, với thời gian lưu thủy lực là 2 ngày, ở nhiệt độ 40ºC [37]. Một nghiên cứu khác được thực hiện trong vòng 3 tháng ở quy mô pilot với nước thải công nghiệp sữa, cũng sử dụng thiết bị kị khí màng sinh học cố định dòng chảy ngược, cho kết quả loại bỏ COD 85% và BOD 90% ở tải lượng 6kg COD/m3/ngày, năng suất mêtan đạt được 0,32-0,34 m3/kgCODphân hủy. Hệ thống tạo ra khoảng 770 l khí mêtan/ngày, có thể duy trì toàn bộ năng lượng yêu cầu cho bơm và khuấy trộn [34]. Các kết quả nghiên cứu cho thấy công nghệ lên men mêtan không những có tiềm năng trong xử lý nước thải các ngành công nghiệp chế biến thực phẩm mà còn giúp thu hồi nguồn khí mêtan sinh học hữu ích. Tùy thuộc vào hàm lượng COD đầu vào và loại cơ chất cũng như thiết bị, điều kiện vận hành mà lượng khí mêtan sinh học thu hồi được khoảng 250-300 m3/tấn COD bị phân hủy. Hiệu suất loại bỏ COD thường nằm trong khoảng từ 80-95% ở Bảng 1.3 Bảng 1.3 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lên men mêtan với một số loại nước thải chế biến thực phẩm Loại nước thải Thiết bị/Nhiệt độ (ºC) Thể tích làm việc Tải lượng (kgCOD/m3.ngày) CODphânhủy (%) Năng suất mêtan (m3/kgCOD) Nguồn Lò mổ UASB 450 2,1 80 - (Del Nery và cộng sự, 2001) Lò mổ AF/- 21 2,3 85 - (Johns, 1995) Pho mát Baffled/35 0,015 - 94-99 0,31 (Antonopoulou và cộng sự, 2008) Cà phê UASB/35 0,005 10 78 0,29 (Dinsdale và cộng sự, 1997) Bia AF/34-39 5,8 8 96 0,15 (Leal và cộng sự, 1998) Đường UASB/33-36 0,05 16 >90 0,355 (Nacheva và cộng sự, 2009) Nguồn: [40] Đối với nước thải chế biến tinh bột sắn, các nghiên cứu ứng dụng công nghệ lên men mêtan đã được tiến hành nhiều năm qua ở các quốc gia có sản lượng tinh bột sắn lớn như Thái Lan, Inđônêsia, Brazin dưới nhiều quy mô, thử nghiệm với các thiết bị, điều kiện khác nhau. Nghiên cứu phòng thí nghiệm của Walairat và cộng sự thực hiện với các bình huyết thanh 110 ml ở nhiệt độ phòng (30ºC), nước thải tinh bột sắn đầu vào 3g COD/l cho hiệu suất sinh khí 330 ml mêtan/ g COD đầu vào, đạt 85% tính toán lí thuyết, tỉ lệ mêtan đạt 58% [55]. Một nghiên cứu phòng thí nghiệm khác được tiến hành với bình phản ứng dòng liên tục kị khí thể tích sử dụng là 16,2l, nhiệt độ 33±1ºC, thời gian lưu thủy lực thay đổi từ 13; 8,3 và 6 ngày cho kết quả xử lý COD từ 99,2% đến 95,3%, thể tích khí biogas đạt tối đa 0,82 l/gCOD tại tải lượng 1,59 gCOD/l thể tích thiết bị/ngày [47] Dòng nước thải chế biến tinh bột sắn của một xí nghiệp quy mô nhỏ ở Colombia được nghiên cứu với thiết bị kị khí lọc dòng chảy ngang độn các miếng tre (anaerobic horizontal flow filter packed with bamboo pieces) ở quy mô phòng thí nghiệm. Trong 6 tháng vận hành, với tải lượng cao nhất là 11,8 gCOD/l.ngày, kết quả thu được cho thấy hiệu suất xử lý COD là 87%, năng suất sinh khí sinh học trung bình 0,36 l/gCODphân hủy, hàm lượng mêtan thu được từ 69-81% [26]. Công nghệ lên men mêtan đã được áp dụng đối với nước thải nhà máy tinh bột sắn công suất 90 tấn/ ngày tại Sumatera, Indonesia. COD đầu vào khoảng 15000 mg/l, lưu lượng nước thải khoảng 1700 m3/ngày. Việc sử dụng thiết bị lên men mêtan khuấy trộn hoàn toàn kết hợp hệ thống hồ kỵ khí, tùy tiện và hiếu khí cho hiệu quả xử lý COD là 86%, thể tích khí sinh học thu hồi được là 12000 m3/ngày, tỉ lệ khí mêtan là 56% [36]. Hầu hết các nhà máy sản xuất tinh bột sắn ở Thái Lan đang xử lý nước thải bằng hệ thống ao mở. Gần đây, lựa chọn hệ thống xử lý không những xử lý nước thải mà còn tạo ra nhiệt lượng có thể sử dụng trong nhà máy đang được quan tâm. Một số nhà máy đã chuyển sang sử dụng còn một số khác đang trong giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm. Các hệ thống đang được sử dụng bao gồm UASB, thiết bị màng cố định kị khí (Anaerobic Fixed Film Reactor-AFFR), thiết bị vách ngăn kị khí cải tiến (Modified Anaerobic Baffled Reactor-MABR), mương kị khí (Anaerobic Ditch-AD) và hồ kị khí che phủ (Covered Lagoon-CL). Kết quả nghiên cứu so sánh 5 nhà máy sử dụng các hệ thống xử lý nàycho thấy hiệu quả xử lý COD cao, từ 80-90%, năng suất sinh khí đạt từ 0,4-0,5m3/kg CODphânhủy [51]. Bảng 1.4 So sánh hiệu quả xử lý nước thải của các hệ thống thiết bị kị khí được vận hành ở Thái Lan Đơn vị UASB AFFR AD MABR CL CODvào mg/l 23500 16000-23000 12000 32000 14500 HRT ngày 2 3-4 8 16 9 Tải lượng kg/m3.ngày 10 6-8 1,5 1,92 1,5 Thể tích thiết bị m3 5318 12000 13000 100000 46000 CODphânhủy % 85 80-90 85-90 80 80 Năng suất sinh khí m3/kg CODphânhủy 0,4 0,4-0,5 0,4-0,5 0,4 0,4 Thể tích khí m3 14960 16000-20000 8000 60000 22080 Các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lên men mêtan nước thải tinh bột sắn ở Việt Nam: Trong vòng hơn hai thập kỉ qua đã có nhiều nghiên cứu về xử lý nước thải tinh bột sắn ở Việt Nam. Tuy nhiên các nghiên cứu hầu hết chỉ mới tập trung ở khía cạnh hiệu quả xử lý nước thải chứ chưa quan tâm nhiều đến khả năng thu hồi khí mêtan sinh học từ quá trình vận hành. Trước đây các nhà máy sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam chủ yếu sử dụng hệ thống ao hồ sinh học mở để xử lý nước thải. Biện pháp này đơn giản, chi phí thấp, tuy nhiên hiệu quả xử lý không cao, nước thải sau xử lý vẫn còn cách tiêu chuẩn xả thải một khoảng xa, bên cạnh đó là gây mùi hôi thối, khó chịu cho khu vực xung quanh và khiến một lượng khí mêtan, cácboníc thoát vào môi trường [38]. Nghiên cứu của P.G. Hien và cộng sự [32] ở quy mô phòng thí nghiệm, sử dụng hệ thống gồm bể lắng sơ cấp, bể UASB, bể hiếu khí tăng cường và hệ thống mương ôxy hóa. Với tải lượng hữu cơ ở bể UASB lên đến 40,35 kgCOD/m3.ngày, hiệu suất xử lý đạt 90-95%, nước thải đầu ra có thể sử dụng tưới tiêu nông nghiệp hoặc tuần hoàn trong nhà máy [32]. Nghiên cứu ứng dụng bể UASB của Huỳnh Ngọc Phương Mai [38] cũng cho thấy tính khả thi đối với xử lý nước thải tinh bột sắn, tải lượng có thể lên tới 42 kgCOD/m3.ngày với hiệu quả xử lý đạt 82-93%, năng suất sinh khí 330l/kgCODphân hủy. Quan tâm đến việc tận thu khí sinh học từ xử lý nước thải tinh bột sắn có nghiên cứu của Nguyễn Thị Sơn và Nguyễn Thị Thu Hà [15], thử nghiệm với bể UASB dung tích 38l, tải trọng COD có thể lên tới 6g/l.ngày, năng suất sinh khí đạt 0,41-0,55 l/gCOD, hiệu suất xử lý đạt trên 97%, đặc biệt khi bổ sung một số nguyên tố vi lượng, năng suất sinh khí tăng 20%. Chương 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đối tượng, phạm vi nghiên cứu Trong phạm vi luận văn này sẽ tiến hành nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn làng nghề Minh Khai, Dương Liễu, Cát Quế, thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội. Vị trí địa lý: Hình 2.1. Sơ đồ vị trí 3 xã Minh Khai, Dương Liễu, Cát Quế, huyện Hoài Đức, Hà Nội Ba xã nằm ở phía Tây Bắc huyện Hoài Đức, Hà Nội, theo thứ tự từ Bắc xuống Nam là Minh Khai, Dương Liễu rồi đến Cát Quế. Với tổng cộng hơn 7000 hộ dân và diện tích tự nhiên gần 1000 ha, các xã nằm cách trung tâm Hà Nội khoảng 20 km. Giao thông ở đây chủ yếu là tuyến đê tả ngạn sông Đáy, thông với quốc lộ 32 (Hà Nội-Sơn Tây). Với vị trí là cửa ngõ thủ đô Hà Nội, đặc biệt từ khi Hà Tây sát nhập với Hà Nội, làng nghề CBNSTP có rất nhiều lợi thế về thị trường tiêu thụ sản phẩm cũng như thu hút những chính sách đầu tư của Nhà nước về vốn, công nghệ. Địa hình, khí hậu: Địa hình ở vùng làng nghề này không bằng phẳng, thấp dần từ bờ đê (đê sông Đáy) xuống cánh đồng với hướng chủ đạo là Tây Bắc - Đông Nam, chia thành miền trong đê và ngoài đê, nay được gọi là miền đồng và miền bãi. Dòng chảy kênh mương bắt đầu từ Minh Khai, đi qua Dương Liễu rồi xuống Cát Quế. Địa hình bằng phẳng là điều kiện thuận lợi cho việc xây dựng các cơ sở cho sản xuất, cư trú. Được bồi đắp bởi phù sa của lưu vực sông Đáy và sông Nhuệ nên khu vực rất thuận lợi cho trồng lúa và các hoa màu, là các nguyên liệu chính của làng nghề. Song, nền đất này lại dễ thấm nước, làm cho nguồn nước thải của làng nghề dễ thâm nhập vào nguồn nước ngầm hơn, gây khó khăn cho công tác quản lý môi trường làng nghề. Khí hậu vùng làng nghề mang đặc điểm chung của khí hậu Đồng bằng Bắc Bộ thể hiện tính chất nhiệt đới gió mùa, nắng lắm mưa nhiều. Mùa mưa trùng với thời kì gió Đông Nam kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10. Mùa khô trùng với thời kì gió Đông Bắc kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau. Nhiệt độ trung bình năm là 24°C. Các tháng có nắng, ít mưa, thuận lợi cho chế biến nông sản là tháng 5, 6, 10, 11, 12. Biên độ dao động nhiệt giữa tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất là 13°- 14°. Tổng lượng nhiệt đạt 8400- 8600°C. Lượng mưa trung bình năm là 1600- 1800mm. Hai hướng gió chủ đạo là Đông Bắc và Đông Nam, thuận lợi cho chế biến nông sản đặc biệt là công đoạn phơi và làm khô sản phẩm. Đặc điểm khí hậu này khá thuận lợi cho sản xuất chế biến nông sản và phát triển trồng lúa, cây rau màu cũng như việc phơi sấy sản phẩm. Do nằm ven sông Đáy nên ở đây rất thuận lợi cho việc tưới tiêu nông nghiệp và điều hòa khí hậu địa phương. Hệ thống ao hồ là nguồn nước cho sinh hoạt và sản xuất. Ngoài ra còn có hệ thống mương kênh trong xã làm nhiệm vụ cấp thoát nước cho nông nghiệp. Điều kiện kinh tế-xã hội: a. Dân số, Lao động và Mức sống Tính đến cuối năm 2007, dân số trong xã Minh Khai có 1277 hộ với 5376 khẩu; số người trong độ tuổi lao động là 3000 người. Trong đó số người tham gia làm nghề trong độ tuổi lao động khoảng 1000 người; số người ngoài tuổi lao động khoảng 500 người. Toàn xã có gần 700 hộ tham gia vào sản xuất kinh doanh. Về cơ cấu kinh tế, xã phát triển theo hướng công nghiệp, TTCN – Thương mại dịch vụ và nông nghiệp, tạo công ăn việc làm không chỉ cho cư dân địa phương mà cho cả lao động các tỉnh khác như Phú Thọ, Vĩnh Phúc. Thu nhập bình quân đầu người năm 2012 đạt 28,5triệu đồng/người/năm.Về địa bàn hành chính xã chia làm 02 thôn, 10 xóm chạy dọc theo tuyến đê Tả Đáy. Với dân số hơn 12 ngàn người, sống phân bố ở 14 cụm dân cư gọi là xóm, trong đó có 4 xóm vùng bãi và 10 xóm vùng đồng, trong khi diện tích đất nông nghiệp chưa đầy 300ha, Dương Liễu là xã có bình quân đất nông nghiệp vào loại thấp nhất của huyện Hoài Đức. Tháng 6/2012, trong tổng số 3036 hộ dân toàn xã, có 2700 hộ tham gia chế biến nông sản.Hàng năm ngành CN- TTCN, thương mại và dịch vụ ở địa phương đã tạo điều kiện giải quyết công ăn việc làm cho nhân dân và thu hút đáng kể lao động từ các địa phương khác tới tham gia. Nghề chế biến nông sản đã đem lại việc làm cho 8.500 lao động trong xã và 300-500 lao động từ nơi khác đến làm thuê với thu nhập bình quân đầu người đạt 15 triệu đồng/năm. Thu nhập bình quân mỗi hộ đạt 66 triệu đồng/năm. Xã Cát Quế được chia thành các khu vực làng và khu vực đồng bằng dân cư mới nằm gần với đê sông Đáy. Khu vực làng được bao gồm sáu khu dân cư, làng(1, 2,3,4,5 và 6). Trong khu vực này người dân tự nuôi mình với chế biến thực phẩm (chế biến bún, bánh , bánh kẹo , chế biến rượu ) và chăn nuôi. Khu vực đồng bằng có ba thôn Tháp Thượng, Cát Ngòi , Tam Hợp . Thôn Tam Hợp được chia thành hai khu dân cư ( 8 và 9), cư dân chủ yếu chăn nuôi lợn , chế biến rượu, bánh kẹo, hoạt động kinh doanh và nông nghiệp. Cư dân trong làng Cát Ngòi chủ yếu trồng rau, chăn nuôi lợn và chế biến rượu. Cư dân trong làng Tháp Thượng ( khu vực 7) chủ yếu có liên quan đến chăn nuôi và làm vườn và chế biếnrượu.Cát Quế có địa lý hẹp và có một dân số rất lớn, là xã có dân số lớn thứ hai trong huyện Hoài Đức với 3300 hộ gia đình. Diện tích tự nhiên của Cát Quế là 410 ha, mật độ dân số rất thấp. Tính đến cuối năm 2012, toàn xã có 28 doanh nghiệp cùng hàng trăm cơ sở sản xuất nhỏ chuyên chế biến nông sản, tạo việc làm ổn định cho trên 2.000 lao động. Nhờ phát triển nghề truyền thống, năm 2012 thu nhập bình quân đầu người đạt 24 triệu đồng/người/năm, tỷ lệ hộ nghèo chỉ còn 5%. b. Cơ cấu kinh tế Tổng giá trị sản xuất, kinh doanh xã Minh Khai năm 2007 đạt 157,5 tỷ đồng; so với năm 2006 tăng 17,5 tỷ đồng. Trong đó: + Công nghiệp – xây dựng: 126,5 tỷ đồng. + Thương mại dịch vụ: 21 tỷ đồng. + Nông nghiệp: 10 tỷ đồng. Cơ cấu kinh tế: Công nghiệp = 80,3%, thương mại dịch vụ = 13,3%, nông nghiệp = 6,4%. Tổng thu nhập kinh tế xã Dương Liễu năm 2008 đạt 120 tỷ đồng, tăng trưởng kinh tế đạt khoảng 11,7 % trong đó: + Ngành nông nghiệp đạt 19,6 tỷ đồng chiếm tỷ trọng 16,3% + Ngành Công nghiệp- Tiểu thủ công nghiệp đạt 68,4 tỷ đồng, chiếm tỷ trọng 57% + Ngành Thương mại- dịch vụ đạt 32 tỷ đồng, chiếm tỷ trọng 26,7%. Cơ cấu kinh tế: Công nghiệp = 57%, thương mại dịch vụ = 26,7%, nông nghiệp = 16,3%. Hiện trạng sản xuất Lịch sử hình thành làng nghề chế biến nông sản thực phẩm bắt đầu từ những năm 60 của thế kỷ 20. Từ việc sản xuất tinh bột sắn, tinh bột dong riềng, hình thành nghề miến, rồi bún, phở khô, bánh kẹo, mạch nha Sản phẩm của làng nghề ngày một đa dạng, phong phú: tinh bột sắn và tinh bột dong cung cấp cho các công ty dược, các nhà máy bánh kẹo; làm mạch nha, miến, bún khô không chỉ cung cấp cho các thị trường trong nước mà còn xuất khẩu sang các nước khác như Lào, Campuchia, Trung Quốc, Nga, Ba Lan Theo thống kê năm 2008, toàn xã Minh Khai có 700 hộ sản xuất kinh doanh, bao gồm: + Hộ làm miến dong: 48 hộ. + Hộ làm bún, phở khô: 205. + Hộ tách vỏ đỗ xanh: 12 + Hộ sản xuất bột sắn, dong giềng thô: 20. + Hộ sản xuất bột sắn tinh: 60. + Hộ sản xuất bánh kẹo: 35. + Hộ công nghiệp khác: 98. + Hộ thương mại dịch vụ: 147. + Còn lại là hộ nông nghiệp. Tính đến hết tháng 12/2008, xã Dương Liễu có 38 công ty hoạt động trong lĩnh vực CBNSTP hơn 20 doanh nghiệp tư nhân, khoảng 500 hộ gia đình sản xuất kinh doanh với quy mô vừa, hoạt động trong lĩnh vực sản xuất, thương mại dịch vụ. Toàn xã có có hơn 40% số hộ chuyên nghề chế biến nông sản, rải trên khắp 14 xóm toàn xã, tổng các hộ hoạt động công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp và các dịch vụ liên quan đến nghề CBNS chiếm hơn 70%. Với khoảng 300 hộ sản xuất tinh bột sắn, 50 hộ sản xuất tinh bột dong, hàng năm, tổng sản lượng tinh bột sắn sản xuất lên đến 60000-70000 tấn, tinh bột dong khoảng 20000 tấn. Xã Cát Quế, riêng chế biến tinh bột có 50 hộ sản xuất theo mùa vụ từ tháng 10 năm trước đến tháng 2 năm sau, 20 hộ làm miến, 8 hộ làm nha và 5 hộ chuyên bóc vỏ đậu với quy mô 2 tấn/ngày. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập tài liệu Tiến hành thu thập các số liệu, dữ liệu, thông tin có sẵn liên quan đến nội dung của đề tài nghiên cứu. + Số liệu về vị trí địa lý, đặc điểm dân cư, tình hình phát triển kinh tế - xã hội của làng nghề Minh Khai, Dương Liễu, Cát Quế. + Thông tin hiện trạng môi trường làng nghề. + Tài liệu khác có liên quan: sách, khóa luận, luận văn, báo cáo, bài báo khoa học + Tham khảo thông tin, tài liệu trên internet Phương pháp điều tra và khảo sát thực tế Phiếu điều tra thu được bằng cách đến và phỏng vấn trực tiếp tới các hộ sản xuất Nội dung của phiếu bao gồm: - Ngành sản xuất (sản phẩm) - Quy trình sản xuất - Lượng nguyên liệu chính sử dụng - Sản lượng - Lượng nước sử dụng Số phiếu phát ra: 93, số phiếu thu vào: 93. Đối tượng phỏng vấn: các hộ sản xuất chế biến nông sản thực phẩm trong vùng. Điều tra và khảo sát thực địa xác định nguồn thải nước thải sản xuất tinh bột sắn. Lấy mẫu nước thải: Nước thải được lấy tại các kênh mương xả chung của các làng nghề và tại các công đoạn sản xuất. Phương pháp lấy mẫu theo TCVN 5999: 1995 (ISO 5667-10: 1992). Tiến hành lấy mẫu để phân tích 3 đợt trong khoảng từ tháng 8 đến tháng 12/2012. Phương pháp thực nghiệm Tiến hành thực nghiệm với thiết bị lên men mêtan khuấy trộn liên tục với thể tích 12 m3 nằm trong hệ thống thử nghiệm xử lý nước thải tinh bột sắn đặt tại xã Cát Quế. Các công việc tiến hành: Vận hành và khảo sát quá trình khởi động của hệ; Vận hành với nước thải thực tế, theo dõi đánh giá các thông số ảnh hưởng tới quá trình sinh khí của hệ, với tải lượng từ 1,3; 2,1 và 2,8 kgCOD/m3/ngày tương ứng lần lượt với các thời gian lưu là 30; 20 và 15 ngày. Các chỉ tiêu COD, T-N, T-P, TS, VS, SS, VSS, độ kiềm tổng, VFA được phân tích dựa trên các phương pháp trong “Standard methods of examination for water and wastewater”; pH đo bằng máy đo nhanh chất lượng nước và điện cực Hanna. Thể tích ghi chép hàng ngày bằng đồng hồ đo lưu lượng và chất lượng biogas được đo bằng máy Geotech Biogas 5000. Phương pháp xử lý số liệu Tất cả dữ liệu thu thập từ phiếu điều tra và kết quả phân tích tại phòng thí nghiêm được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel. Chương 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Kết quả khảo sát hiện trạng nước thải và quản lý nước thải tại làng nghề Minh Khai, Dương Liễu, Cát Quế- Hoài Đức- Hà Nội Kết quả khảo sát hiện trạng nước thải Các hoạt động sản xuất phi nông nghiệp chủ yếu ở đây bao gồm: Sản xuất tinh bột (sắn, dong); sản xuất mạch nha; sơ chế vừng, lạc, đỗ xanh; làm miến, bún khô, làm bánh kẹo. Hiện nay có thêm một số nghề mới như thêu ren, làm gạch, tuy nhiên sản lượng chưa nhiều. Do đặc thù là làng nghề chế biến nông sản thực phẩm nên đặc điểm chung về nguyên liệu đầu là các sản phẩm từ ngành trồng trọt. Bao gồm: sắn củ, dong củ, vừng, lạc, đỗ xanh, khoai, ngô và một số các phụ phẩm khác. Mặt khác, sản xuất phi nông nghiệp ở đây vẫn mang tính chất nhỏ lẻ, phân tán. Hình thức tổ chức sản xuất chủ yếu là theo hộ gia đình, cơ sở sản xuất đặt tại khu nhà ở, chưa có hệ thống phân loại nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt. Các hoạt động CBNSTP chính bao gồm: việc rửa, bóc, tách vỏ nguyên liệu; nghiền, xay các loại củ (dong, sắn, đỗ); ngâm, ủ, lọc bột dong, sắn; phơi sấy sản phẩm; vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm Bởi vậy, nước thải đặc trưng có hàm lượng hữu cơ cao, thể hiện qua lượng BOD, COD trong nước thải lớn hơn hàng chục lần, hàng trăm lần so với TCCP. Kết quả phân tích đặc tính nước thải sản xuất tinh bột sắn tại các kênh thải của ba làng từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2012 được thể hiện trong bảng 3.1 dưới đây: Bảng 3.1 Kết quả phân tích nước thải sản xuất tinh bột sắn của 3 làng nghề Minh Khai, Dương Liễu, Cát Quế, Hà Nội Mẫu* SS (mg/l) (mg/l) COD (mg/l) (mg/l) pH ∑N(mg/l) (mg/l) ∑P(mg/l) (mg/l) MK1 1220 3362 3,0 111,3 15,4 MK2 2100 8542 5,5 278,4 17,3 MK3 2580 6593 3,7 225,6 14,8 DL1 2020 4617 4,6 124,7 20,9 DL2 3810 3636 5,8 97,8 13,7 DL3 240 9021 2,6 302,1 43,2 DL4 8350 549 2,8 102,3 12,4 CQ1 1140 5070 4,5 250,4 23,1 CQ2 3570 10056 3,2 293,6 45,5 CQ3 1240 8076 3,5 237,3 27,8 QCVN 40:2011/BTNMT (B) 100 150 5,5-9 40 6 *: nước thải hòa lẫn vào kênh chung bao gồm nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt Từ bảng Bảng 3.1 nhận thấy, nước thải sản xuất tinh bột sắn tại các làng nghề có pH rất thấp 2,6 – 4,6, chỉ có 2 mẫu có pH trên 5,5. Hàm lượng chất rắn lơ lửng và COD cao gấp hàng chục lần so với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia. Giá trị hàm lượng chất rắn lơ lửng SS cao gấp 12- 83 lần, hàm lượng COD vượt quá từ 20 – 67 lần; tổng nitơ và tổng photpho vượt lần lượt 2,5 – 7,5 lần và 2 – 7,6 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước thải công nghiệp. Các kết quả thu được cũng khá phù hợp với kết quả của các nghiên cứu trước đây về đặc tính nước thải sản xuất tinh bột sắn như nghiên cứu của Huỳnh Ngọc Phương Mai (2006), Nguyễn Thị Sơn và cộng sự (2006) Công nghệ khoa học ứng dụng trong sản xuất chủ yếu chỉ dừng lại ở việc nâng cao năng suất, giảm thiểu lao động nhưng còn mang tính chắp vá, nhỏ lẻ, theo từng công đoạn (như máy rửa, bóc vỏ nguyên liệu; máy khuấy trộn bột; máy cắt, tráng miến) mà chưa có sự đầu tư đồng bộ. Hơn nữa chủ yếu là các máy móc được mua lại, đã dùng lâu năm không cải tạo. Cả khu vực chưa có bất cứ sự đầu tư máy móc nào nhằm giảm thiểu chất thải, bảo vệ môi trường. Do đó, hiệu suất của nguyên liệu không cao, đồng nghĩa là khối lượng thải lớn, lại không được xử lý trước khi thải vào môi trường nên gây ô nhiễm là điều tất yếu. Trong các hoạt động sản xuất chế biến của làng nghề thì chế biến tinh bột sắn, dong là tạo ra lượng nước thải lớn nhất, đóng góp khoảng 70% tổng lượng nước thải phát sinh trong vùng. Với định mức thải trung bình một tấn tinh bột sắn sản phẩm phát sinh 13 m3 nước thải, còn đối với tinh bột dong là 41 m3 nước thải tạo ra sau quá trình sản xuất một tấn tinh bột. Các loại nước thải chính phát sinh trong khu vực làng nghề: - Rửa, bóc vỏ, tách bã: chứa một hàm lượng lớn cyanua, alkaloid, antoxian, xenluloza. Đây là nguồn thải lớn, thường dao động trong khoảng 4,5 -5 m3/tấn nguyên liệu, có chứa COD dao động từ 3 – 10g/lít. - Rửa bột, lắng tách bột: nước thải chứa tinh bột, xenluloza, protein thực vật, khoảng 2m3/tấn nguyên liệu có COD rất cao, trung bình 40g/l, pH dao động 3,0 -5,5. - Rửa máy móc, thiết bị, vệ sinh nhà xưởng: có chứa dầu máy, SS, BOD. - Nước thải sinh hoạt (bao gồm nước thải từ nhà bếp, nhà tắm, nhà vệ sinh) chứa các chất cặn bã, SS, BOD, COD, các chất dinh dưỡng (N, P) và vi sinh vật. Nước thải sinh hoạt hầu hết đều được thải tập trung với nước thải sản xuất. - Nước mưa chảy tràn qua khu vực sản xuất cuốn theo các chất cặn bã, rác, bụi. Tình hình quản lý nước thải tại khu vực làng nghề Do các hoạt động sản xuất chế biến tinh bột tiêu thụ nước rất nhiều do đó nhu cầu sử dụng nước tại làng nghề là rất lớn. Trung bình mỗi năm toàn bộ nhu cầu sử dụng nước của riêng xã Dư