Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của ngành sản xuất tinh bột Dong riềng tại Việt Nam, đặc biệt là tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang với diện tích trồng trên 300 ha và sản lượng củ ước đạt khoảng 20.000 tấn/năm, vấn đề ô nhiễm môi trường do nước thải và bã thải từ các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng ngày càng trở nên nghiêm trọng. Mỗi ngày, hàng trăm tấn củ Dong riềng được nghiền xát, tạo ra lượng bã thải chiếm tới 34% trọng lượng nguyên liệu, cùng với hàng nghìn mét khối nước thải chưa qua xử lý đổ trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước, đất đai và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá thực trạng ô nhiễm môi trường tại các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng tại xã Xuân Vân, xây dựng quy trình kỹ thuật chế biến bã Dong riềng thành phân bón hữu cơ sinh học và ứng dụng phân bón này cho cây rau Su su nhằm cải thiện chất lượng đất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Thời gian nghiên cứu từ tháng 8/2018 đến tháng 4/2019, tập trung tại địa bàn xã Xuân Vân, nơi có mật độ các cơ sở chế biến cao nhất tỉnh. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc tổng hợp số liệu thực trạng và đề xuất giải pháp xử lý chất thải, đồng thời có ý nghĩa thực tiễn trong việc thúc đẩy sản xuất nông nghiệp bền vững, giảm thiểu ô nhiễm và nâng cao thu nhập cho người dân địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

  • Lý thuyết phân hủy sinh học chất thải hữu cơ: Tập trung vào vai trò của vi sinh vật trong quá trình phân giải xenlulo, hemi-xenlulo và lignin – các thành phần chính trong bã thải Dong riềng. Vi sinh vật như Trichoderma, Streptomyces, Bacillus đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy các hợp chất phức tạp này, giúp chuyển hóa chất thải thành phân bón hữu cơ có giá trị.
  • Mô hình ủ phân hữu cơ sinh học: Áp dụng kỹ thuật ủ hiếu khí với các yếu tố kiểm soát như độ ẩm (50-60%), nhiệt độ (khoảng 55°C), pH (5-8), tỷ lệ C/N (25:1 đến 30:1) và bổ sung chế phẩm vi sinh vật để rút ngắn thời gian ủ và nâng cao chất lượng phân bón.
  • Khái niệm ô nhiễm môi trường do chất thải nông nghiệp: Đánh giá tác động của nước thải và bã thải chưa qua xử lý đến nguồn nước, đất và sức khỏe cộng đồng, dựa trên các chỉ tiêu như BOD5, COD, TSS, NH4+, P tổng và pH theo Quy chuẩn Việt Nam QCVN 40:2011/BTNMT.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu sơ cấp qua điều tra thực địa, lấy mẫu nước thải, bã thải, phân bón và đất tại 9 điểm lấy mẫu phân bố từ đầu nguồn đến cuối nguồn thải tại xã Xuân Vân. Dữ liệu thứ cấp được thu thập từ các báo cáo ngành, tài liệu khoa học liên quan.
  • Phương pháp lấy mẫu: Lấy mẫu nước thải theo TCVN 6663-1:2011, mẫu bã thải theo TCVN 9466:2012, mẫu phân bón theo TCVN 9496:2013 và mẫu đất theo TCVN 7538-2:2005. Mỗi loại mẫu được lấy tại các vị trí đại diện nhằm phản ánh chính xác thực trạng ô nhiễm.
  • Phân tích mẫu: Sử dụng các phương pháp chuẩn quốc gia để đo các chỉ tiêu môi trường như pH, BOD5, COD, TSS, NH4+, P tổng, độ ẩm, hàm lượng N, P2O5, K2O, hữu cơ tổng số và pHKCl.
  • Phương pháp thí nghiệm: Thiết kế thí nghiệm ủ phân hữu cơ sinh học với 4 công thức khác nhau, bổ sung chế phẩm sinh học Trichoderma với các liều lượng khác nhau. Thí nghiệm ứng dụng phân bón hữu cơ cho cây rau Su su với 4 công thức bón phân, bố trí theo phương pháp ngẫu nhiên có đối chứng, theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất.
  • Xử lý số liệu: Phân tích thống kê bằng phần mềm Excel, đánh giá sự khác biệt giữa các công thức thí nghiệm và so sánh với đối chứng.
  • Timeline nghiên cứu: Từ tháng 8/2018 đến tháng 4/2019, bao gồm giai đoạn thu thập mẫu, phân tích, thí nghiệm ủ phân, ứng dụng phân bón và tổng hợp kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  • Ô nhiễm nước thải nghiêm trọng: Các chỉ tiêu BOD5, COD, TSS, NH4+ và P tổng trong nước thải tại đầu nguồn vượt tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT lần lượt 24,3; 10,8; 18,6; 2,12 và 1,8 lần. Ở vị trí cách nguồn thải 1000m, các chỉ tiêu vẫn vượt tiêu chuẩn từ 1,4 đến 4,3 lần, cho thấy ô nhiễm lan rộng và chưa được xử lý hiệu quả.
  • Ô nhiễm do bã thải: Lượng bã thải chiếm khoảng 34% trọng lượng củ Dong riềng, với độ ẩm cao (76,8-91,8%), pH dao động từ 6,8 đến 7,6, hàm lượng N, P2O5, K2O và hữu cơ tổng số đều chưa đạt tiêu chuẩn phân bón hữu cơ. Bã thải bị thải bỏ trực tiếp gây mùi hôi, ảnh hưởng đến sức khỏe người dân và làm giảm năng suất cây trồng.
  • Hiệu quả quy trình ủ phân hữu cơ: Sau ủ với chế phẩm sinh học Trichoderma, độ ẩm giảm từ 76,6% xuống 33%, hàm lượng N, P2O5, K2O tăng nhẹ, hữu cơ tổng số giảm từ 53,28% xuống 22,99%, gần đạt tiêu chuẩn phân bón hữu cơ theo TT36/2010/BNN&PTNT.
  • Ảnh hưởng tích cực đến cây rau Su su: Ứng dụng phân bón hữu cơ sinh học từ bã Dong riềng giúp tăng chiều dài ngọn, số ngọn mới và năng suất rau Su su so với đối chứng sử dụng phân chuồng và NPK, với mức tăng năng suất từ 8,5% đến 11%.

Thảo luận kết quả

Kết quả phân tích nước thải và bã thải cho thấy các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng tại xã Xuân Vân chưa có hệ thống xử lý chất thải hiệu quả, dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn nước sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp. So sánh với các làng nghề khác như Dương Liễu (Hà Nội) và Minh Hồng (Ba Vì), tình trạng ô nhiễm tương tự nhưng chưa được kiểm soát triệt để do hạn chế về vốn và công nghệ. Việc áp dụng quy trình ủ phân hữu cơ sinh học với sự hỗ trợ của vi sinh vật Trichoderma đã rút ngắn thời gian ủ từ 4-6 tháng xuống còn 2-4 tuần, đồng thời nâng cao chất lượng phân bón, phù hợp với các nghiên cứu trong nước và quốc tế về xử lý phế thải nông nghiệp. Ứng dụng phân bón hữu cơ này không chỉ cải thiện đặc tính đất, tăng năng suất cây trồng mà còn góp phần giảm lượng phân hóa học sử dụng, giảm chi phí sản xuất và hạn chế ô nhiễm môi trường. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh các chỉ tiêu ô nhiễm nước thải tại các vị trí lấy mẫu và bảng phân tích thành phần hóa học của bã thải trước và sau ủ, cũng như biểu đồ tăng trưởng và năng suất rau Su su theo từng công thức bón phân.

Đề xuất và khuyến nghị

  • Xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung: Đầu tư xây dựng bể lắng, bể sinh học phù hợp với quy mô các cơ sở chế biến tại xã Xuân Vân nhằm giảm thiểu ô nhiễm nước thải, mục tiêu giảm các chỉ tiêu BOD5, COD xuống dưới mức quy chuẩn trong vòng 12 tháng, do UBND xã phối hợp Sở Tài nguyên Môi trường thực hiện.
  • Phổ biến và nhân rộng quy trình ủ phân hữu cơ sinh học: Tổ chức tập huấn kỹ thuật ủ phân cho các hộ sản xuất, khuyến khích sử dụng vi sinh vật Trichoderma để nâng cao chất lượng phân bón, giảm thiểu lượng bã thải ra môi trường, mục tiêu áp dụng cho 80% hộ trong 2 năm tới, do Trung tâm Khuyến nông tỉnh chủ trì.
  • Tăng cường giám sát và quản lý môi trường: Thiết lập hệ thống giám sát định kỳ chất lượng nước thải và bã thải, xử lý nghiêm các trường hợp vi phạm cam kết bảo vệ môi trường, nâng cao ý thức cộng đồng, do Sở Tài nguyên Môi trường phối hợp UBND huyện thực hiện.
  • Khuyến khích phát triển sản xuất nông nghiệp sạch: Ứng dụng phân bón hữu cơ sinh học trong sản xuất rau sạch, giảm sử dụng phân hóa học, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm, mục tiêu tăng năng suất rau Su su ít nhất 10% trong 3 năm, do Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn phối hợp các hợp tác xã thực hiện.
  • Hỗ trợ tài chính và kỹ thuật: Cung cấp nguồn vốn vay ưu đãi và hỗ trợ kỹ thuật cho các cơ sở chế biến đầu tư hệ thống xử lý chất thải và cải tiến công nghệ sản xuất, nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Các nhà quản lý và hoạch định chính sách: Nhận diện thực trạng ô nhiễm và đề xuất giải pháp quản lý môi trường trong ngành chế biến tinh bột Dong riềng, hỗ trợ xây dựng chính sách phát triển bền vững.
  • Các cơ sở sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng: Áp dụng quy trình ủ phân hữu cơ sinh học để xử lý bã thải, nâng cao hiệu quả sản xuất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
  • Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Sinh thái học, Môi trường và Nông nghiệp: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kết quả phân tích và ứng dụng vi sinh vật trong xử lý chất thải hữu cơ.
  • Các tổ chức khuyến nông và phát triển nông thôn: Sử dụng kết quả nghiên cứu để triển khai các chương trình tập huấn, hỗ trợ kỹ thuật và nhân rộng mô hình sản xuất phân bón hữu cơ sinh học tại các địa phương có nghề chế biến Dong riềng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao ô nhiễm môi trường lại nghiêm trọng tại các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng?
    Do lượng nước thải và bã thải lớn, chưa được xử lý đúng quy trình, nước thải có chỉ tiêu BOD5 vượt 24 lần so với tiêu chuẩn, gây ô nhiễm nguồn nước và đất.

  2. Quy trình ủ phân hữu cơ sinh học từ bã Dong riềng có ưu điểm gì?
    Rút ngắn thời gian ủ từ 4-6 tháng xuống còn 2-4 tuần, nâng cao chất lượng phân bón với hàm lượng dinh dưỡng phù hợp, giảm mùi hôi và tận dụng nguồn phế thải hiệu quả.

  3. Phân bón hữu cơ sinh học có ảnh hưởng thế nào đến năng suất cây trồng?
    Ứng dụng phân bón này giúp tăng năng suất rau Su su từ 8,5% đến 11% so với phân chuồng truyền thống, cải thiện độ phì nhiêu và cấu trúc đất.

  4. Làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm nước thải tại các cơ sở chế biến?
    Xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung, áp dụng công nghệ sinh học và tăng cường giám sát, đồng thời nâng cao nhận thức và trách nhiệm của các hộ sản xuất.

  5. Vi sinh vật nào được sử dụng trong quá trình ủ phân hữu cơ?
    Chủ yếu là vi sinh vật Trichoderma có khả năng phân giải xenlulo, hemi-xenlulo và lignin, giúp phân hủy nhanh các chất hữu cơ phức tạp trong bã Dong riềng.

Kết luận

  • Đã xác định thực trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do nước thải và bã thải từ các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng tại xã Xuân Vân, với các chỉ tiêu ô nhiễm vượt tiêu chuẩn nhiều lần.
  • Xây dựng thành công quy trình ủ phân hữu cơ sinh học từ bã Dong riềng, rút ngắn thời gian ủ và nâng cao chất lượng phân bón.
  • Ứng dụng phân bón hữu cơ sinh học giúp cải thiện sinh trưởng và năng suất cây rau Su su, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững.
  • Đề xuất các giải pháp xử lý nước thải, quản lý chất thải và nhân rộng quy trình ủ phân hữu cơ nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
  • Khuyến nghị các bước tiếp theo bao gồm triển khai thực nghiệm quy mô lớn, hoàn thiện công nghệ xử lý nước thải và tăng cường đào tạo, tuyên truyền cho cộng đồng.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững tại các làng nghề chế biến tinh bột Dong riềng!