MỞ ĐẦU Các làng nghề thủ công truyền thống là nét đặc trưng của nhiều vùng nông thôn Việt Nam. Trong những năm qua, các làng nghề truyền thống ở Viêt Nam đã và đang có nhiều đóng góp cho sự phát triển kinh tế của đất nước nói chung và nền kinh tế nông thôn nói riêng. Nhiều làng nghề truyền thống hiện nay đã được khôi phục, đầu tư phát triển với quy mô và kỹ thuật cao hơn. Hàng hóa thủ công truyền thống không những phục vụ nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu ra thế giới với giá trị lớn.
Một trong những loại hình làng nghề phổ biến nhất ở nông thôn Việt Nam là làng nghề chế biến lương thực (làm bún, miến, bánh đa, chế biến tinh bột…). Sự ô nhiễm môi trường nước ở các làng nghề này đang ở mức báo động, gây bức xúc cho xã hội. Nước thải từ các làng nghề chế biến lương thực có chứa hàm lượng các chất hữu cơ rất cao (các loại đường đơn, axit hữu cơ, protein, xenluloza,.), đây là nguồn dinh dưỡng thích hợp cho nhiều loại vi sinh vật phát triển. Sự phát triển của các loài vi sinh vật trong môi trường nước thải giàu hữu cơ không có sự kiểm soát của con người thường tạo ra các sản phẩm có mùi hôi thối như là H2S, CH4, NH4+… tác dụng xấu đến môi trường sinh thái.
Do vậy, nước thải cần được xử lý trước khi thải ra môi trường tự nhiên. Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nước thải làng nghề như: phương pháp cơ học, hoá lý, hoá học và sinh học… đã được áp dụng và cho hiệu quả xử lý khác nhau. Trong đó, phương pháp sinh học (bể sinh học hiếu khí) cho hiệu quả xử lý tốt và thân thiện với môi trường. Hiện nay, quá trình bùn hoạt tính vẫn đang là công nghệ xử lý nước thải phổ biến đang được áp dụng trên thế giới cũng như tại Việt Nam.
Tuy nhiên, nhược điểm của quá trình bùn hoạt tính thông thường chỉ xử lý được chất thải ô nhiễm tải lượng thấp (<5kgCOD/m3.ngày) và khả năng chịu sốc tải rất kém. Các nghiên cứu về quá trình tạo bùn hạt trong điều kiện hiếu khí và ứng dụng nó chỉ mới được thực hiện trên thế giới trong vòng 10 năm trở lại đây và bước đầu đã có một số kết quả 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com khả quan. Các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra rằng, bùn hạt hiếu khí có đặc điểm nổi trội như khả năng lắng tốt, duy trì nồng độ sinh khối cao, khả năng xử lý chất hữu cơ cao lên đến 10 – 15 kg COD/m3.ngày (trong khi đó khả năng xử lý của bùn hoạt tính <5 kg COD/m3.ngày), chịu sốc tải trọng, xử lý đồng thời được nito. Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng các nghiên cứu về tạo bùn hạt hiếu khí và áp dụng trong xử lý nước thải ở nước ta còn hạn chế.
Trước thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật bổ sung vào quá trình tạo bùn hạt hiếu khí để xử lý nước thải làng nghề chế biến tinh bột” Mục tiêu của đề tài: Nghiên cứu tạo bùn hạt hiếu khí để ứng dụng trong xử lý nước thải làng nghề chế biến tinh bột từ quy mô phòng thí nghiệm. Nội dung đề tài: - Thu thập các tài liệu, dữ liệu có liên quan đến đề tài nghiên cứu. - Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật hữu ích có khả năng phân hủy tinh bột cao để bổ sung vào quá trình tạo bùn hạt hiếu khí. - Nghiên cứu các đặc điểm sinh lý hóa của các chủng vi sinh vật tuyển chọn và bổ sung vào bùn hạt hiếu khí để xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún miến - Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún miến bằng phương pháp xử lý hiếu khí theo mẻ (SBR) sử dụng bùn hạt hiếu khí ở quy mô phòng thí nghiệm.
2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Thực trạng ô nhiễm nƣớc thải từ các làng nghề chế biến tinh bột 1. Đặc điểm nước thải chế biến tinh bột Sự phát triển của ngành chế biến tinh bột đã và đang nảy sinh ra những vấn đề bất cập về môi trường, nó tác động không nhỏ đến môi trường sinh thái và sự phát triển bền vững của làng nghề.
Nước thải sinh ra từ hoạt động sản xuất, nước thải do mưa chảy tràn tạo ra và nước thải sinh hoạt của người dân. Đặc điểm chung của nước thải sinh hoạt là chứa nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học như protein (40 – 50 %), hydratcacbon (40 – 50 %), chất béo (5 – 10 %), nồng độ chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt dao động trong khoảng 150 - 450 mg/l [1]. Nước thải do hoạt động sản xuất có chứa hàm lượng tinh bột cao. Do nguyên liệu dùng cho các hoạt động sản xuất bún miến là gạo, củ dong riềng.
Trong gạo có chứa khoảng 80% tinh bột, còn trong củ dong riềng là 70,9% [28]. Các làng nghề chế biến nông sản thực phẩm tiêu thụ một khối lượng nước lớn, có nơi lên đến 7000 m3/ngày. Nước sử dụng cho sản xuất bún, miến chủ yếu ở khâu ngâm bột, tẩy màu, mùi của bột, ngâm trước khi đem chế biến. Nước thải bún, miến có COD tương đối cao 4000 – 6000 mg/l, độ đục tương đối lớn 400 – 600 NTU do trong quá trình ngâm bột một lượng nhỏ tinh bột đi theo nước vào nước thải.
Thành phần chủ yếu của gạo, bột dong riềng là tinh bột nên hàm lượng amoni không cao khoảng 40 – 80 mg/l và nitrit thấp (< 3 mg/l), pH của nước thải khá thấp (2 – 3) và có mùi chua rất khó chịu, tất cả nước thải của các công đoạn được thải chung xuống cống chung, cùng với nước thải sinh hoạt gây ô nhiễm nặng về không khí và nguồn nước [2]. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Lưu lượng nước thải sản xuất của một số làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm 1. Thực trạng ô nhiễm nước thải các làng nghề chế biến tinh bột Hiện nay tại nông thôn, tình trạng ô nhiễm nước đang ở mức báo động trầm trọng nhất là tại các làng nghề.
Theo Báo cáo môi trường quốc gia – Môi trường nông thôn năm 2014, đến hết năm 2014 số làng nghề và làng có nghề ở nước ta khoảng 5.096, trong đó số làng nghề truyền thống được công nhận theo tiêu chí làng nghề hiện nay của Chính phủ là 1. Tuy nhiên, mặt trái của các làng nghề nông thôn cũng là tình trạng gây ô nhiễm môi trường: nước thải, chất thải do các làng nghề tại các vùng quê gây ô nhiễm nguồn nước, không khí, đất đai ảnh hưởng đến cây trồng, vật nuôi và sức khỏe người dân. Bên cạnh đó, tỷ lệ làng nghề sử dụng thiết bị xử lý nước thải, chất thải độc hại chỉ đạt 4,1% và thực trạng này đang cho thấy rõ nguy cơ gây ô nhiễm môi trường từ các làng nghề ở nông thôn nước ta [1]. Đặc biệt là nước thải tại các làng nghề chế biến nông sản đang là vấn đề bức xúc gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
Nước thải của các làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm có đặc tính chung là rất giàu chất hữu cơ, dễ phân hủy sinh học. Ví dụ, nước thải của quá trình sản xuất tinh bột từ sắn có hàm lượng ô nhiễm rất cao (COD = 13. Các làng nghề chế biến tinh bột đã có truyền thống lâu đời và đến nay vẫn tiếp tục phát triển. Ví dụ làng bún Phú Đô, hàng năm sản xuất được khoảng 5000 tấn bún, cung cấp cho khoảng 50% thị trường bún ở Hà Nội.
Tuy nhiên, quá trình 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com sản xuất bún, miến lại tốn rất nhiều nước vì có rất nhiều công đoạn. Nước thải của sản xuất bún, miến chứa nhiều tạp chất hữu cơ dạng hòa tan hoặc lơ lửng, trong đó chủ yếu là các hợp chất hydro cacbon như tinh bột, đường, các loại axit hữu cơ (lactic). cùng chất tẩy màu, mùi. Theo nhiều khảo sát, nước thải sản xuất bún của làng nghề Phú Đô với giá trị COD trung bình là 3076,3 mg/l (vượt tiêu chuẩn cho phép xấp xỉ 40 lần); BOD5 là 2152 mg/l (vượt tiêu chuẩn cho phép hơn 40 lần); NH4+ là 29.
Nhưng phần lớn nước thải tại các làng nghề đều thải thẳng ra ngoài không qua bất kỳ khâu xử lý nào làm cho nguồn nước nhuốm màu đen ngòm và bốc mùi hôi thối. Nước thải này tồn đọng ở các cống rãnh thường bị phân hủy yếm khí gây ô nhiễm không khí và ngấm xuống lòng đất gây ô nhiễm môi trường đất và suy giảm chất lượng nước ngầm. Thực trạng trên không chỉ xảy ra với làng bún Phú Đô mà còn đối với hầu hết các làng nghề truyền thống trên cả nước. Tình trạng ô nhiễm môi trường đã khiến một tỷ lệ không nhỏ người dân làng nghề hoặc ở các khu vực lân cận mắc các bệnh về đường hô hấp, đau mắt, bệnh đường ruột, bệnh ngoài da.
Nguyên nhân gây bệnh chủ yếu do môi trường sinh hoạt không bảo đảm vệ sinh, nguồn nước sạch khan hiếm. Tỷ lệ mắc bệnh nghề nghiệp ở làng nghề có tỷ lệ cao hơn rất nhiều những làng thuần nông khác. Thải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải của một số làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm [2] Sản phẩm COD BOD5 SS Làng nghề Tấn/năm Tấn/năm Tấn/năm Tấn/năm Bún Phú Đô 10200 7690 5314 9.76 Bún bánh Ninh Hồng 4380 1508 10.84 Tinh bột Dương Liễu 52000 13050 934.133 Để từng bước khắc phục ô nhiễm môi trường, đã có nhiều nghiên cứu và triển khai một số mô hình thí điểm xử lý ô nhiễm làng nghề. Đó là các dự án: Thí điểm xử lý nước thải cho làng nghề chế biến tinh bột sắn xã Tân Hòa (huyện Quốc 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.
Các dự án đều thực hiện bằng chế phẩm, đã được nghiệm thu và bàn giao cho cơ sở sản xuất quản lý sử dụng; đồng thời đang được phổ biến nhân rộng mô hình xử lý nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường tại khu vực làng nghề này. Tuy vậy, quá trình triển khai vẫn còn chậm và gặp nhiều khó khăn như nguồn kinh phí đầu tư công nghệ, xây dựng công trình xử lý ô nhiễm môi trường lớn; nhận thức về trách nhiệm bảo vệ môi trường cho cộng đồng của các hộ sản xuất còn kém; lực lượng và năng lực chuyên môn của cán bộ quản lý về môi trường cũng còn hạn chế.