MỞ ĐẦU Photpho là nguyên tố cơ bản của sự sống, có mặt ở tất cả các hoạt động liên quan đến sự sống và trong rất nhiều ngành nghề sản xuất công nghiệp, nông nghiệp. Hợp chất hoá học chứa photpho được gọi là thành phần dinh dưỡng trong phạm trù nước thải và là đối tượng gây ô nhiễm khá nghiêm trọng cho môi trường. Khi thải 1 kg photpho dưới dạng hợp chất hoá học vào môi trường nước sẽ tạo ra khoảng 138 kg COD dưới dạng tảo chết [6]. Trong nguồn nước tiếp nhận các dòng thải giàu chất dinh dưỡng (P) thường xảy ra hiện tượng phú dưỡng.
Nhận thấy mức độ nguy hại của thành phần dinh dưỡng trong nước thải, vào thập kỷ 90, một loạt các nước công nghiệp đề ra chiến lược và qui định kiểm soát các thành phần trên. Không chỉ các nhà nghiên cứu khoa học đã đưa ra cảnh báo về nguy cơ ô nhiễm do các chất dinh dưỡng cùng với tác hại của nó mà ngay các cơ quan lập pháp, hành pháp cũng tích cực tham gia vào các công việc trên để nhằm duy trì một môi trường sống ổn định, bền vững. Trên cơ sở định hướng “tái sử dụng và thu hồi chất dinh dưỡng” từ chất thải, các nhà khoa học đã và đang tập trung vào nghiên cứu vấn đề xác định dòng thải và tìm giải pháp thu hồi các phần có giá trị. Tại Amsterdam, tháng 10/2002, hội nghị chuyên đề “Từ tách loại đến thu hồi chất dinh dưỡng” đã được tổ chức để thảo luận về một số kết quả ban đầu theo hướng nghiên cứu này.
Thu hồi, tái sử dụng các chất dinh dưỡng vừa đáp ứng được mục tiêu bảo vệ nguồn nước, tiết kiệm năng lượng, hoá chất vừa thu nhận và tiết kiệm được nguồn tài nguyên, phù hợp với phương pháp luận “Công nghệ Xanh” (Green Engineering). Thu hồi các chất dinh dưỡng có thể thực hiện trên nhiều đối tượng từ chất thải rắn (phân, phế liệu nông nghiệp, sinh khối, tảo, bèo.) hoặc từ chất thải lỏng mà chủ yếu là nước thải. Xuất phát từ thực tiễn trên, trong Luận văn này đã thực hiện đề tài “Đánh giá nguồn thải giàu photpho và đề xuất công nghệ xử lý, thu hồi tại làng nghề Dương Liễu - Hoài Đức - Hà Nội” với mục đích đánh giá tác động môi trường của nguồn nước thải giàu dinh dưỡng từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, sinh LUAN VAN CHAT LUONG download4 : add luanvanchat@agmail.com Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp hoạt, y tế. trên địa bàn làng nghề chế biến tinh bột sắn Dương Liễu sử dụng phương pháp phân tích dòng vật chất dựa vào mức độ tiêu thụ tài nguyên.
Trên cơ sở đó, tập trung đánh giá chi tiết dòng thải giàu dinh dưỡng (chứa P) của làng nghề Dương Liễu và đề xuất công nghệ xử lý có thu hồi P. Các nội dung chính của Luận văn: 1. Nghiên cứu dòng di chuyển của photpho bao gồm định tính và định lượng dòng photpho trong nước thải làng nghề chế biến tinh bột sắn Dương Liễu. Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất làng nghề Dương Liễu.
Đề xuất giải pháp thu hồi photpho từ bùn thải. LUAN VAN CHAT LUONG download5 : add luanvanchat@agmail.com Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp CHƢƠNG I: TỔNG QUAN 1. Tổng quan về ngành sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam Sắn (hay còn gọi là khoai mì) là cây lương thực ưa ẩm, bắt nguồn từ lưu vực sông Amazon (Nam Mỹ). Sắn là loại cây lương thực quan trọng được trồng rộng rãi ở nhiều vùng nhiệt đới trên thế giới.
Là loại cây lương thực đứng thứ 16 trên thế giới và là một trong 15 cây trồng chiếm diện tích lớn nhất trong sản xuất nông nghiệp. Hiện nay sắn được trồng trên 100 nước ở vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, và là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người trên toàn thế giới. Cây sắn được du nhập vào Việt Nam vào khoảng thế kỉ 18. Việt nam đứng thứ 10 về sản lượng sắn (7,71 triệu tấn/năm).
Ở nước ta, cây sắn đóng vai trò quan trọng trong đời sống kinh tế xã hội và là loại cây lương thực đứng sau gạo. Sắn được trồng ở nhiều nơi trên cả nước, ở hầu hết các tỉnh của tám vùng sinh thái, nó phù hợp với nhiều loại đất khác nhau nhưng phổ biến là các vùng trung du miền núi. Diện tích sắn trồng nhiều nhất là ở Đông Nam Bộ và Tây Nguyên. Năm 2006, sản lượng sắn của cả nước là 7.000 tấn với tổng diện tích trồng là 474.800 ha [1] LUAN VAN CHAT LUONG download6 : add luanvanchat@agmail.com Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp Hình 1.
Bản đồ phân bố vùng trồng sắn trên cả nước Cây sắn là một loại cây có khả năng chống chịu tốt, trồng đơn giản và phù hợp với nhiều loại khí hậu khác nhau, cho năng suất cao hơn các cây khác và ổn định trên nhiều loại đất. Sắn có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc và lương thực thực phẩm. LUAN VAN CHAT LUONG download7 : add luanvanchat@agmail.com Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp Hình 1. Sơ đồ tính kinh tế sản phẩm từ sắn củ Sắn củ dùng để ăn, làm thức ăn gia súc bằng cách chế biến sắn lát khô, bột sắn nghiền, tinh bột sắn, tinh bột sắn biến tính, các sản phẩm từ tinh bột sắn như bột ngọt, cồn, maltodextrin, lysine, acid citric, xiro glucose và đường glucose tinh thể, mạch nha giàu maltose, hồ vải, hồ giấy, phủ giấy, bìa các tông, bánh kẹo, mì ăn liền, bún, miến, mì ống, mì sợi, bột khoai, bánh tráng, hạt trân châu, phụ gia thực phẩm, phụ gia dược phẩm, sản xuất màng phủ sinh học, chất giữ ẩm.
Thân sắn dùng để làm giống, làm nấm, làm củi đun, nguyên liệu cho công nghiệp xenlulô. Lá sắn ngọt là loại rau xanh giàu đạm rất bổ dưỡng để nuôi cá, nuôi tằm. Lá sắn đắng ủ chua hoặc phơi khô để làm bột lá sắn dùng chăn nuôi lợn, gà, trâu, bò, dê …v. Dưa muối làm từ ngọn và lá non của sắn rất phổ biến tại một số vùng miền trung du Bắc Bộ Việt Nam (như Phú Thọ, Hà Tây), thường được sử dụng để xào, nấu canh cá, tép… LUAN VAN CHAT LUONG download8 : add luanvanchat@agmail.com Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp Bảng 1.
Thành phần hoá học trong sắn củ STT Thành phần Hàm lƣợng % 1 Nước 64 - 74 2 Tinh bột 20 - 34 3 Protein 0,8 – 4,2 4 Lipit 0,3 – 0,4 5 Pectin, Đường 1 – 3,1 6 Xenlulo 1-3 7 Độc tố 0,001 – 0,04 8 Tro 0,54 9 Các Polyphenol 0,1 – 0,3 [6] Trong sắn củ hàm lượng các acid amin không đươc cân đối, thừa arginin nhưng lại thiếu các acid amin chứa lưu huỳnh. Thành phần dinh dưỡng khác biệt tuỳ giống, vụ trồng, số tháng thu hoạch sau khi trồng và kỹ thuật phân tích. Thành phần hóa học của lá sắn tƣơi Gluxit 12,6 Thành phần hóa học (%) Protein 7 Lipit - Ca 200 Muối khoáng (mg) P 27 Fe 1,9 B1 0,25 B2 0,66 Vitamin (mg) PP 2,4 C 295 Calo/100 g 80 [6] Chất đạm của lá sắn có khá đầy đủ các acid amin cần thiết, giàu lysin nhưng thiếu methionin. Trong lá và củ sắn ngoài các chất dinh dưỡng cũng chứa một lượng độc tố HCN.
Các giống sắn ngọt có 80-110 mg HCN/kg lá tươi và 20-30 mg/kg củ tươi. Các giống sắn đắng chứa 160-240 mg HCN/kg lá tươi và 60-150 mg/kg củ tươi. Liều gây độc cho một người lớn là 20 mg HCN, liều gây chết người là 50 mg LUAN VAN CHAT LUONG download9 : add luanvanchat@agmail.com Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp HCN cho mỗi 50 kg thể trọng. Tuỳ theo giống, vỏ củ, lõi củ, thịt củ, điều kiện đất đai, chế độ canh tác, thời gian thu hoạch mà hàm lượng HCN có khác nhau.
Khi chưa đào độc tố này nằm dưới dạng glucozite gọi là phaseolutamin (C10H17NO6), dưới tác dụng của enzim hay môi trường axit nó phân hủy thành glucoze aceton và HCN. Lớp vỏ cùi của sắn chiếm 5 – 20% trọng lượng củ, gồm các tế bào thành dày, thành tế bào chủ yếu là cellulose, bên trong là các hạt tinh bột, các chất chứa nitrogen và dịch bào, trong dịch bào có chứa tanin, sắc tố, độc tố HCN, enzim,… phần vỏ này có nhiều tinh bột, nếu tách bỏ đi thì sẽ tổn thất một lượng lớn tinh bột, nhưng nếu giữ lại thì dịch bào làm ảnh hưởng tới màu sắc của tinh bột. Quy mô sản xuất tinh bột sắn Việt Nam là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 thế giới, sau Indonesia và Thái Lan. Năm 2006, sản lượng tinh bột sắn của Việt Nam đạt 7.
Thị trường xuất khẩu chính của Việt nam là Trung Quốc và Đài Loan. Cùng với diện tích sắn được mở rộng thì năng suất sắn cũng như sản lượng tinh bột sắn cũng tăng theo. Biểu đồ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng tinh bột sắn ở Việt Nam LUAN VAN CHAT LUONG download10: add luanvanchat@agmail.com Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp Ngành công nghiệp chế biến tinh bột sắn tại Việt Nam có thể phân thành 3 qui mô, phụ thuộc về năng suất và kỹ thuật cũng như các trang thiết bị: qui mô nhỏ (qui mô hộ gia đình); qui mô vừa và qui mô lớn. Qui mô nhỏ: đây là qui mô tập trung ở vùng nông nghiệp của 13 tỉnh thành của Việt Nam, số lượng nhân công khoảng 3-7 người, làm việc theo ca, một ca 32- 40 tiếng.
Một ca tiêu thụ 2-10 tấn sắn tươi để sản xuất ra 500-2600 kg tinh bột, phụ thuộc vào chất lượng sắn và quy trình sản xuất. Với qui mô này thường sử dụng công nghệ thủ công, thiết bị tự tạo hoặc do các cơ sở cơ khí địa phương chế tạo, do vậy hiệu suất thu hồi bột không cao. Mỗi hộ đều sản xuất vài loại bột mì có chất lượng cao thấp khác nhau tùy vào giá thành của sản phẩm. Số cơ sở chế biến tinh bột sắn qui mô nhỏ chiếm khoảng 70-75%.
Qui mô vừa: qui mô này được bắt đầu từ năm 1995, cứ 3 tỉnh sản xuất tinh bột chính thì có 4-6 nhà máy sản xuất với qui mô vừa, với số lượng nhân công là 10-50 người, năng suất trong khoảng 15-100 tấn sắn tươi/ngày để chế biến được 5- 20 tấn tinh bột khô và ẩm. Với những nhà máy này có thể nâng năng suất lên cao và có thể cải tiến quy trình công nghệ, máy móc hiện đại hơn được áp dụng trong các công đoạn sản xuất. Số cơ sở chế biến tinh bột sắn qui mô vừa chiếm 16-20%. Qui mô lớn: Nhóm này gồm các doanh nghiệp có công suất trên 50 tấn tinh bột/ngày.
Số cơ sở chế biến sắn qui mô lớn chiếm khoảng 10% tổng số các cơ sở chế biến tinh bột sắn trong cả nước.