Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ xử lý - tái sử dụng nước thải làng nghề chế biến tinh bột Tân Hòa - Quốc Oai - Hà Tây

1
MỤC LỤC


Trang
Mục lục
1
Các chữ viết tắt, ký hiệu đƣợc sử dụng trong luận văn
3
Lời cảm ơn
4
MỞ ĐẦU
5
1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
5
2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
5
3. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu
5`
4. Kết cấu luận văn
5
CHƢƠNG1. Hiện trạng sản xuất, ô nhiễm môi trƣờng làng nghề và các nghiên
cứu xử lý nƣớc thải từ chế biến tinh bột
6
1.1 Tình hình chung
6
1.1.1 Tình hình sản xuất tinh bột trên thế giới
6
1.1.2 Tình hình sản xuất tinh bột tại Việt Nam
6

1.1.3 Công nghệ sản xuất, chế biến tinh bột sắn, bột dong
7
1.2 Hiện trạng môi trƣờng làng nghề chế biến tinh bột
10
1.2.1 Nƣớc thải chế biến
10
1.2.2 Chất thải chế biến và rác thải sinh hoạt.
10
1.2.3 Chất bài tiết của ngƣời.
10
1.2.4 Chất thải chăn nuôi
10
1.2.5 Tình hình xử lý và quản lý chất thải làng nghề chế biến tinh bột.
10
1.3. Các phƣơng pháp và nghiên cứu xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột
10
1.3.1. Các phƣơng pháp xử lý nƣớc thải chê biến tinh bột
10
1.3.2. Các nghiên cứu về công nghệ xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột
11
1.4 Kết luận.
11
CHƢƠNG 2. Kết quả nghiên cứu
12
2.1 Điều tra tình hình dân sinh – kinh tế, khảo sát hiện trạng sản xuất chế biến
tinh bột và môi trƣờng Tân Hòa
12
2.1.1 Điều kiện tự nhiên, dân sinh, kinh tế - xã hội
12

2
2.1.2 Tình hình sản xuất
12
2.1.3 Cơ sở hạ tầng tiêu thoát nƣớc thải
12
2.1.4 Điều kiện vệ sinh môi trƣờng thôn Thị Ngoại – xã Tân Hòa
12
2.1.5 Ảnh hƣởng của chất thải tới sức khỏe cộng đồng
12
2.1.6 Tái sử dụng nƣớc thải cho nông nghiệp
13
2.2 Nghiên cứu công nghệ DEWATS xử lý – tái sử dụng nƣớc thải chế biến
tinh bột sắn ở Tân Hòa, Quốc Oai
13
2.2.1. Lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột
13
2.2.2. Công nghệ xử lý nƣớc thải DEWATS của Đức
13
2.2.3. Các module của DEWATS
13
2.2.4. Ƣu điểm
14
2.2.5. Chi phí
14
2.3. Xây dựng mô hình công nghệ DEWATS cho Tân Hòa
14
2.4. Tính toán xây dựng dãy bể xử lý cho xã Tân Hòa
15
2.5. Kết luận
16

Chƣơng 3. Giải pháp tổng hợp quản lý môi trƣờng làng nghề tại Tân Hòa
16
3.1 Các giải pháp phòng ngừa, giảm thiểu ô nhiễm theo hƣớng sản xuất sạch
hơn.
16
3.2 Các giải pháp quản lý tại các làng nghề chế biến
16
3.3. Giáo dục môi trƣờng
16
Kết luận và kiến nghị
17
1. Kết luận
17
2. Kiến nghị
17
Tài liệu tham khảo
18
Phụ lục
19
Phụ lục 1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5945 - 2005
19
Phụ lục 2. Mẫu phiếu điều tra cho các đối tƣợng
21






3

CÁC CHỮ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU
ĐƢỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN
COD: Nhu cầu ôxy hóa học
BOD: Nhu cầu ôxy sinh hóa
BOD
5
: Nhu cầu ôxy sinh hóa sau 5 ngày
SS: Chất lơ lửng
XLNT: Xử lý nƣớc thải
CBTB: Chế biến tinh bột
ABR: Hệ thống xử lý kỵ khí dòng hƣớng lên
FAO: Tổ chức lƣơng thực quốc tế
CTV: Cộng tác viên
ha: hecta
ngđ: ngày đêm
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

1


MỞ ĐẦU

1. Ý nghĩa khoa học của đề tài

Môi trường nông thôn nước ta hiện nay đang ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng.
Một phần do tính chất sản xuất không còn thuần nông, thành phần chất thải không
chỉ đơn thuần là những chất hữu cơ dễ phân hủy; một phần do diện tích nông thôn
bị giảm do đô thị hóa nên không còn đất cho việc xử lý chất thải nông thôn.
Tài nguyên nước cho sản xuất nông nghiệp nói chung đang ngày càng khan
hiếm. Lượng nước thải từ các quá trình sản xuất chưa được tận dụng lại một cách
hợp lý, mà hầu hết được xả thải vào nguồn nước mặt một cách lãng phí.
Làng nghề tuy đang đem lại thu nhập cao cho người nông dân so với sản xuất
thuần nông truyền thông, nhưng lại làm nảy sinh các vấn đề môi trường. Làng nghề
chế biến tinh bột sắn Tân Hòa – Quốc Oai – Hà Tây bị ô nhiễm nguồn nước bởi
nước thải từ sản xuất chứa hàm lượng hữu cơ cao, nếu không được xử lý hợp lý sẽ
gây ra ô nhiễm nguồn nước ngầm và gây mùi khó chịu…. Đề tài này thực hiện
nhằm nghiên cứu, lựa chọn công nghệ xử lý – tái sử dụng nước thải làng nghề nhằm
làm giảm mức độ ô nhiễm do sản xuất bằng công nghệ thân thiện với môi trường,
tận dụng lại lượng nước thải để dùng cho nông nghiệp, góp phần để địa phương có
điều kiện phát triển bền vững hơn.

2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tƣợng nghiên cứu
- Nước thải từ sản xuất tinh bột gây ô nhiễm môi trường làng nghề
- Nghiên cứu mô hình công nghệ xử lý – tái sử dụng nước thải làng nghề vào các
mục đích tưới tiêu nông nghiệp

b. Phạm vi nghiên cứu.


2
- Nước thải từ sản xuất tinh bột tại làng nghề chế biến miến dong Tân Hòa –
Quốc Oai – Hà Tây (cũ).
- Nước thải tái sử dụng vào mục đích tưới cho hoa màu, đặc biệt là cây lúa nhằm
giảm khối lượng tài nguyên nước được sử dụng trong nông nghiệp.
3. Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu
a. Nội dung nghiên cứu
* Tổng quan tài liệu về tình hình tổ chức sản xuất, công nghệ xử lý chất thải
nông thôn
- Tình hình tổ chức sản xuất, công nghệ chế biến tinh bột
- Tình hình quản lý, xử lý chất thải nông thôn và làng nghề chế biến tinh bột.
- Các công nghệ xử lý chất thải đang được áp dụng ở nông thôn, đặc biệt là tại
các vùng nông thôn tại Việt Nam.
- Tình hình tái sử dụng nước thải, chất thải trong sản xuất nông nghiệp.
* Điều tra khảo sát điểm mô hình thử nghiệm công nghệ xử lý được lựa chọn tại
xã Tân Hòa - Quốc Oai – Hà Tây
- Điều kiện tự nhiên, dân sinh kinh tế,
- Hiện trạng thủy lợi khu vực nghiên cứu,
- Hiện trạng môi trường và ô nhiễm nước thải.
* Lựa chọn công nghệ xử lý – tái sử dụng nước thải phù hợp

Cơ sở để lựa chọn công nghệ xử lý – tái sử dụng nước thải:
b. Phƣơng pháp nghiên cứu
* Nghiên cứu tổng quan tài liệu
- Thu thập các nguồn tài liệu từ internet, kết quả nghiên cứu đề tài/ dự án đã được
thực hiện trong và ngoài nước, sách chuyên khảo…
- Lịch sử kinh tế, xã hội của vùng nghiên cứu.
- Các tài liệu khoa học về công nghệ xử lý nước thải cho các làng nghề chế biến
tinh bột trong và ngoài nước, đặc biệt quan tâm tới các công nghệ xử lý bằng
phương pháp sinh học.
* Phương pháp đánh giá nhanh nông thôn


3
- Điều tra theo các mẫu phiếu câu hỏi có sẵn đối với các đối tượng khác nhau.
* Điều tra, khảo sát hiện trường
- Tìm hiểu dây truyền, quy trình sản xuất,
- Nguồn thải và vùng xả thải.
- Các mô hình tái sử dụng nước thải trong sản xuất nông nghiệp.
* Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
- Phân tích các chỉ tiêu DO, BOD, COD, SS, …nước thải chế biến.
- Phân tích thành phần nước thải do sinh hoạt.
4. Kết cấu luận văn
Luận văn bao gồm 3 chương
Chương 1. Hiện trạng sản xuất và ô nhiễm môi trường làng nghề chế biến tinh bột
Chương 2. Kết quả nghiên cứu
Chương 3. Giải pháp tổng hợp quản lý môi trường làng nghề tại Tân Hòa.
Kết luận, kiến nghị.

4
CHƢƠNG 1
HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT
VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN TINH BỘT
1.1. Tình hình chung
1.1.1. Tình hình sản xuất tinh bột trên thế giới
Trên thế giới tinh bột là sản phẩm công nghiệp, được ứng dụng rất rộng rãi trong
nhiều ngành kinh tế khác nhau. Sản phẩm tinh bột được sản xuất bằng dây chuyền
công nghệ hiện đại nhờ thiết bị máy móc. Các loại tinh bột thường bán ngoài thị
trường là tinh bột ngô, bột khoai tây, lúa mỳ, lúa mạch và tinh bột dong, sắn, tinh
bột gạo, đậu,….
Trong sản xuất chế biến tinh bột thì tinh bột sắn và dong được xem như là
một sản phẩm quan trọng nhất của các loại cây thu hoạch từ củ phát triển mạnh ở
các vùng nhiệt đới. Hàng năm sản lượng tinh bột trên thế giới không ngừng tăng
lên.
Hiện nay trên thế giới sử dụng rất nhiều các loại hoá chất được tạo ra từ sản

phẩm tinh bột. Ứng dụng của các sản phẩm tinh bột rất rộng rãi trong nhiều ngành
kinh tế khác nhau - thể hiện trong sơ đồ sau











Củ dong sắn


5


Thức ăn Tinh bột Alcohol


Người Gia súc

Trực tiếp Gusi Khoanh Viên Bã

Phục vụ Tiêu thụ
công nghiệp trực tiếp

Monosodium Giấy Hồ CN dệt Polywood Cao su Dược Gluuciga

Hình 1.1. Ứng dụng của sản phẩm tinh bột.

1.1.2. Tình hình sản xuất tinh bột tại Việt Nam
Cùng với quá trình tăng trưởng trong sản xuất nông nghiệp và với cơ chế thị
trường có nhiều thuận lợi, công nghệ chế biến sản phẩm nông nghiệp sau thu hoạch
được Nhà nước khuyến khích đầu tư nên ngành công nghiệp chế biến tinh bột ở các
làng nghề nông thôn Việt Nam rất phát triển, mang lại hiệu quả kinh tế cao, góp
phần thay đổi đáng kể bộ mặt của làng nghề, đời sống của người dân được cải thiện.
Nguồn nguyên liệu chính trong quá trình chế biến là củ sắn và dong riềng, sản
phẩm chủ yếu là tinh bột và các sản phẩm từ tinh bột như miến dong, bún khô, nha,
mật,….
Nguồn nguyên liệu chính trong quá trình chế biến tinh bột là sắn củ và dong riềng
với sản lượng sắn các năm được thể hiện trong bảng sau:
Bảng 1.1. Sản lƣợng sắn ở Việt Nam (10
3
tấn)

Loại cây củ
2000
2001
2002
2003


6
Sắn
3.030
2.880
2.830
1.450

(nguồn số liệu Nhà xuất bản thống kê Hà Nội, 2004)
Hơn 10 năm qua, với những chính sách khuyến khích của Nhà nước, làng nghề
nông thôn ở nước ta đã phát triển rất nhanh và đóng góp một phần quan trọng vào
việc giải quyết công ăn việc làm, tăng thu nhập cho người lao động nông thôn, góp
phần ổn định kinh tế - xã hội ở khu vực này. Thu nhập bình quân của một lao động
nghề gấp từ ba đến bốn lần lao động thuần nông.
So với các nước ở khu vực Đông Nam Á, ngành chế biến tinh bột ở Việt Nam
phát triển với quy mô nhỏ, lẻ, hộ gia đình là chủ yếu. Tổ chức sản xuất chế biến
thường theo làng, thôn. Đa số cơ sở sản xuất trong các làng nghề là quy mô hộ gia
đình, phát triển theo hướng tự phát, công nghệ thủ công, lạc hậu, chắp vá, thiếu
đồng bộ. Theo số liệu thống kê của các sở công nghiệp các tỉnh thì tỉnh Hà Tây có
88 làng; Bắc Ninh có 58 làng/cụm xã, Vĩnh Phúc có 24 làng/cụm xã; Hưng Yên có
33 làng; Nam Định có 113 làng; Hà Nam có 10 làng; Hải Dương có 36 làng; Thái
Bình có 82 làng/xã nghề Trong vòng 10 năm qua, làng nghề nông thôn có tốc độ
tăng trưởng khá nhanh, trung bình hàng năm đạt 8% tính theo giá trị đầu ra.
Ở phía Bắc ngành chế biến tinh bột phát triển mạnh đặc biệt là sau những năm
xoá bỏ bao cấp do có nguồn nguyên liệu phong phú cung cấp từ địa bàn của các tỉnh
miền núi và Trung du phía Bắc là những tỉnh có tới 90% diện tích trồng sắn và dong
của phía Bắc, cự ly vận chuyển nguồn nguyên liệu không xa. Đây là một nghề chế
biến truyền thống có từ rất lâu đời và do đó đã tạo ra được một mạng lưới tiêu thụ
sản phẩm ở hầu hết các tỉnh thành phố, đặc bịêt có cơ sở chế biến còn xuất khẩu sản
phẩm sang các nước láng giềng, các nước Châu Âu.


1.1.3. Công nghệ sản xuất, chế biến tinh bột sắn, bột dong
1.1.3.1. Công nghệ sản xuất, chế biến
Hiện nay trên thế giới có 3 phương pháp sản xuất tinh bột sau:
- Dây chuyền công nghệ hiện đại

7
- Dây chuyền thủ công
- Dây chuyền thủ công nghiệp
Phƣơng pháp sản xuất theo dây chuyền công nghiệp hiện đại: các công đoạn được
duy trì nhờ các thiết bị máy móc cơ khí, năng lượng điện và tự động hoá từ khâu
khai thác nước sạch để cấp cho quá trình rửa củ và các giai đoạn lọc bột, cạo vỏ,
nghiền, lọc, sấy khô và đóng bao bì cho sản phẩm. Công việc chuyển tải nguyên
liệu từ công đoạn chế biến này sang công đoạn chế biến tiếp theo được thực hiện
nhờ băng chuyền tự động
Lượng nước thải của các dây chuyền chế biến tinh bột tương đối lớn,
lượng nước tiêu thụ khoảng 5 – 10 m
3
/tấn củ sắn và 8 -10 m
3
cho 01 tấn củ dong.
Dây chuyền sản xuất công nghiệp hiện đại chủ yếu áp dụng tại các nước phát
triển trong các nhà máy sản xuất lớn để tạo ra các nguồn sản phẩm tinh bột có chất
lượng cao đảm bảo tiêu chuẩn yêu cầu đối với nguồn nguyên liệu cho các ngành
công nghiệp khác

Sắn dong
Máy cạo củ
Máy rửa củ
Vỏ, cát
Nước cấp
Nước thải


8

Hình 1.2. Sơ đồ dây chuyền công nghiệp sản xuất bột dong


Phƣơng pháp sản xuất theo dây chuyền thủ công và thủ công nghiệp:
Trong phương pháp thủ công, 100% các công đoạn trong dây chuyền sản xuất
đều thực hiện thủ công. Nước sử dụng để rửa củ, lọc bột trong nhiều trường hợp
được dùng lại.
Theo phương pháp thủ công nghiệp một số công đoạn trong dây chuyền sản
xuất như: cạo vỏ, rửa củ, nghiền bột và khuấy được thực hiện nhờ các thiết bị máy
móc, còn các công đoạn khác như lắng, lọc vẫn được thực hiện thủ công.


9
Ở Việt Nam cũng như một số nước đang phát triển trong khu vực, phương
pháp thủ công và thủ công nghiệp là phổ biến hơn cả. Kết quả điều tra[8] tại 12 tỉnh
trong cả nước cho thấy 100% các vùng chế biến tinh bột được sản xuất theo dây
chuyền thủ công nghiệp.
1.1.3.2. Thành phần sắn củ, dong củ và nhu cầu dùng nƣớc cho chế biến tinh bột
Thành phần đặc trưng của sắn củ và dong củ được trình bày trong bảng 1.2 và 1.3.
Bảng 1.2. Kết quả phân tích thành phần sắn củ.
Thành phần
Tỷ lệ phần trăm theo trọng lượng
Nước
59 – 70
Tinh bột
20 – 40
Các loại men
0.7

Protein
0.9 – 2.3
Chất béo
0.1 – 0.7
Các loại Hydrat Carbon khác
0.8 – 20
Xenlulo
0.9 – 2.5
Tổng cộng
100%





Bảng 1.3. Kết quả phân tích thành phần dong củ.
Thành phần
Tỷ lệ phần trăm theo trọng lượng
Nước
80 -64
Tinh bột
12 – 15
Các loại men
1.20
Protein
0.9 – 2.3
Chất béo
0.1 – 0.7

10
Các loại Hydrat Carbon khác
0.8 – 1.0
Xenlulo
5.6 – 5.8
Tổng cộng
100%
Nguồn tham khảo: Nelson, 1984.
Nước tiêu thụ cho quá trình chế biến tinh bột chiếm một tỷ lệ tương đối lớn, chủ
yếu cho việc rửa củ và gạn lọc, lượng nước tiêu thụ khoảng từ 5 – 10m
3
cho một tấn
củ sắn và 8 – 12 m
3
cho một tấn củ dong. Theo kết quả điều tra nghiên cứu của
Dương Đức Tiến, Trần Hiếu Nhuệ và các CTV, nhu cầu dùng nước trong chế biến
tinh bột như sau:

Bảng 1.4. Nhu cầu cấp và thải nƣớc trong sản xuất tinh bột
đối với mỗi loại nguyên liệu (m
3
/tấn nguyên liệu) [6]
Stt
Loại nguyên liệu
Nước cấp
Nước thải
1
Củ sắn
12 – 16.5
10.3 – 14.5

2
Củ dong giêng
8.3 – 13.5
7.5 - 11






Bảng 1.5. Nhu cầu dùng và nƣớc thải trong quá trình chế biến tinh bột
(m
3
/tấn nguyên liệu) [6]
Các
chỉ
tiêu
Công
đoạn sản
xuất
Tinh bột dong
Tinh bột sắn
Nhu cầu nước
cấp (m
3
/tấn
nguyên củ)
Lượng nước
thải trung bình
(m

3
/tấn
nguyên củ)
Nhu cầu nước
cấp (m
3
/tấn
nguyên củ)
Lượng nước
thải trung bình
(m
3
/tấn
nguyên củ)


11
Rửa củ
1.3 – 2.0
1.2 – 1.9
4.0 – 5.0
3.8 – 4.75
Lọc thô
4.5 – 5.5
3.8 - 4.0
4.5 – 5.5
3.87 – 4.7
Lọc tinh
3.0 – 6.0
2.5 – 5.0

3.0 – 6.0
2.6 – 5.0
Tổng hợp
8.8 – 13.5
7.5 – 11
12 – 16.5
10.3 – 14.5
(Dương Đức Tiến, Trần Hiếu Nhuệ, Nguyễn Kim Thái, 1991)
Nước sau công đoạn lọc thô có thể được sử dụng lại để rửa củ.
Nước thải ra từ các công đoạn chế biến chủ yếu chứa các tạp chất hữu cơ và dao
động cả về số lượng lẫn chất lượng. Thành phần nước thải chứa nhiều chất lơ lửng,
có độ pH thấp, hàm lượng các chất hữu cơ cao và chứa một ít chất dinh dưỡng.
Nước thải trong vùng chế biến tinh bột có đặc điểm chung là [8]:
- Chỉ số pH, hàm lượng ôxy hòa tan thấp là những điều kiện bất lợi cho quá
trình xử lý bằng sinh học.
- Tỷ số BOD
5
/COD thường cao hơn 0.65 cho thấy đối với loại nước thải này
phương pháp xử lý sinh học sẽ đem lại hiệu quả cao.
- Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải rất cao, do đó lượng cặn thải này sẽ
nhanh chóng gây bồi lấp công trình xử lý.
- Trong nước thải có chứa hàm lượng Cyanua là rất độc cho động thực vật.
- Nước thải còn chứa nhiều tinh bột nên trong điều kiện yếm khí sẽ nhanh
chóng lên men gây thối rữa, bốc mùi hôi thối gây ô nhiễm môi trường.
Tinh bột sau khi phơi khô có độ ẩm 10% - 12%, độ tro 0.2%, pH 6.3 – 6.5, có
độ nhớt cao và được sử dụng để sản xuất các loại tinh bột dạng cao cấp dùng cho
công nghiệp hoặc các mục đích khác.
Sự cân bằng vật chất trong quá tình sản xuất tinh bột từ dong củ và sắn củ thể
hiện trong sơ đồ ở hình 1.3 và 1.4.

12

Hình 1.3. Sơ đồ cân bằng vật chất trong sản xuất tinh bột dong
(tính cho 100 kg nguyên liệu). [2,8]

Hình 1.4. Sơ đồ cân bằng vật chất trong sản xuất tinh bột sắn
(tính cho 100 kg nguyên liệu). [2,8]
Từ sơ đồ này có thể tính được: Chế biến 01 tấn dong củ sẽ thải ra 100kg đất cát, vỏ
khô và 300kg bã dong, chế biến 01 tấn của sắn thải ra 50kg đất cất, vỏ khô và
400kg bã sắn.
1.1.3.3. Tình hình tổ chức sản xuất
Sắn củ
(100%)
Nước chảy ra
từ củ (5%)
Bột nghiền
(95%)
Đất cát, vỏ
(5%)
Tinh bột
(50%)
Bã sắn
(40%)
Dong củ
(100%)
Nước chảy ra
từ củ (30%)
Bột nghiền

(90%)
Đất cát, vỏ
(10%)
Tinh bột
(30%)
Bã dong
(30%)


13
Do nhu cầu của thị trường về sản phẩm từ chế biến tinh bột mà nhiều làng nghề
mọc lên với loại hình sản phẩm ngày càng phong phú, đặc biệt sau khi có những
chính sách khuyến khích phát triển làng nghề của nhà nước từ giữa những năm 90
của thế kỷ trước.
Tại các làng nghề sản xuất tinh bột ở Việt Nam chủ yếu áp dụng công nghệ thủ
công để sản xuất. Gần đây, một số công đoạn được cơ giới hóa bằng các thiết bị
đơn giản, tự chế tạo như nghiền củ, rửa bã, đánh bột. Nhờ những cải tiến này mà
năng suất lao động được tăng lên, trung bình mỗi ngày 1 hộ có thể sản xuất được
1000 – 1500 kg củ dong, tương đương từ 300 đến 450 kg bột ướt.
Số lượng các làng nghề chế biến tinh bột ở miền Bắc là lớn nhất có thể kể đến
các vùng chế biến của một số địa bàn như: tỉnh Hà Tây (tại xã Cát Quế, Minh
Khai, Dương Liễu - Huyện Hoài Đức; Xã Tân Hoà, Cộng Hoà - huyện Quốc Oai;
Liên Hiệp - Huyện Phúc Thọ), tỉnh Hoà Bình, Vĩnh Phúc, Nam Định (tại thị xã,
huyện Hải Hậu).
Ở miền Trung, sản phẩm của ngành chế biến tinh bột còn đơn điệu, chủ yếu là
tinh bột sắn để phục vụ cho nhu cầu chế biến các sản phẩm truyền thống như bún,
bánh các loại. Có thể kể đến các vùng chế biến tinh bột ở tỉnh Quảng Trị tại huyện
Cam Lộ, Hướng Hoá; ở tỉnh Thừa Thiên Huế tại huyện Hương Thuỷ, Phong Điền,
Phú lộc. Tuy vậy, các vùng chế biến ở đây có quy mô nhỏ lẻ 20- 30 hộ gia đình,
không phát triển ở mức quy mô của cả xã như ở miền Bắc.

Ở phía Nam công nghiệp chế biến tinh bột mang tính đa dạng hơn. Các cơ sở
chế biến quy mô hộ gia đình chủ yếu tập trung ở Thủ Đức (tại các xã Khiết Tâm,
Tâm Bình) với nguồn nguyên liệu tươi được cung cấp từ các tỉnh Đồng Nai, Tây
Ninh và Sông Bé. Tại Tây Ninh do nguồn nguyên liệu dồi dào và chế biến tinh bột
sắn là một nghề truyền thống của nhân dân địa phương nên ngày càng được phát
triển. So với phía Bắc thì sản phẩm của ngành chế biến tinh bột ở phía Nam cũng
chủ yếu là bột sắn. Do không có nguồn nguyên liệu tại chỗ, việc vận chuyển dong
từ các tỉnh phía Bắc vào đã làm đội giá thành của sản phẩm chế biến lên rất nhiều.


14
Kết quả điều tra hiện trạng môi trường làng nghề ở một số tỉnh trọng điểm do
Viện Khoa học Thuỷ lợi thực hiện năm 2008 cho kết quả như sau







Bảng 1.6. Quy mô sản xuất và chế biến tinh bột tại một số làng nghề
TT
Địa điểm
Tổng
số hộ
số hộ chếbiến
tinh bột
Sản lượng
tấn SP/năm
1

Dương Liễu – Hoài Đức – Hà
Tây
2.857
1.800
93.668
2
Liên Hiệp – Phúc Thọ – Hà
Tây
2110
1.680
60.000
3
Tân Hoà - Quốc Oai – Hà Tây
1 527
927
15.700
4
Tứ Dân – Khoái Châu – Hưng
Yên

2.298

498

2.700
(Nguồn: Số liệu thống kê tháng 6/ 2008)
Các vùng làng nghề chế biến nông sản nói chung, chế biến tinh bột nói riêng ở
nông thôn nước ta có qui mô nhỏ, sản xuất manh mún, phân tán theo hộ gia đình
trong phạm vi một làng xã. Vấn đề thu gom và xử lý nước thải, chất thải rắn chưa
được quan tâm nên môi trường trong các vùng làng nghề chế biến nông sản ngày

càng bị ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến sức khỏe cộng đồng. Hình thức tổ chức manh
mún là điểm khác so với các cơ sở chế biến nông sản quốc doanh, đặc biệt rất khác
so với các nước công nghiệp phát triển. Do vậy, áp dụng những công nghệ xử lý
chất thải hiện đại cho các vùng này là không thích hợp.
Đi đôi với việc tăng sản lượng hàng hóa, sự phát triển làng nghề nông thôn đã tạo
ra một khối lượng lớn các chất thải. Cũng như sự đa dạng của các nguồn nguyên


15
liệu sản xuất, nguồn chất thải từ hoạt động sản xuất của các làng nghề rất đa dạng.
Thêm vào đó là nhận thức của người dân làng nghề về vấn đề bảo vệ môi trường
thấp nên môi trường ở đây đã và đang bị ô nhiễm nặng. Nhiều loại chất thải với số
lượng lớn đã gây nguy hại lớn tới môi trường xung quanh, ảnh hưởng tới sức khỏe
của người sản xuất và của cả cộng đồng. Ví dụ: Để sản xuất 1 tấn tinh bột cần sử
dụng khoảng 20m
3
nước, sản xuất 1 nghìn tấn tinh bột tạo ra 3 – 4 nghìn tấn bã
tươi ; Sản xuất 1 triệu tấn đường sẽ tạo ra 30 triệu tấn ngọn, lá, gốc mía; 1 triệu tấn
bã mía; 0,5 triệu tấn rỉ đường; 0,1 triệu tấn bã lọc. Sản xuất 100 nghìn tấn nhân điều
tạo ra 1 triệu tấn thịt quả điều và vỏ hạt điều có hàm lượng dinh dưỡng rất cao, là
môi trường rất thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, gây ô nhiễm môi trường. Xay xát
100 tấn thóc cần giải quyết 10 nghìn tấn trấu, 1 nghìn tấn cám. Nuôi 1 nghìn tấn lợn
thịt tạo ra 10-20 nghìn tấn phân, 20-30 nghìn mét khối nước tiểu, 50-200 nghìn mét
khối nước rửa chuồng trại. Nhìn chung phụ phế thải trong nghề chế biến lương thực
thực phẩm là những chất hữu cơ dễ bị phân hủy, gây ô nhiễm môi trường, tạo mùi
khó chịu, nếu không được xử lý tốt.
Đối với ngành nghề chế biến tinh bột, do việc sản xuất tự phát, sản xuất theo mùa
vụ của các hộ gia đình (từ tháng 9 năm trước đến tháng 2 âm lịch năm sau), cộng
thêm các xã chưa có hệ thống thu gom nước thải từ chế biến tinh bột một cách hoàn
chỉnh, nên khó kiểm soát được nước thải gây ra ô nhiễm nguồn nước và ô nhiễm

mùi, ảnh hưởng tới sinh hoạt của cộng đồng dân cư.
1.2. Hiện trạng môi trƣờng làng nghề chế biến tinh bột
1.2.1. Nước thải chế biến
Nước thải chế biến tinh bột gồm 2 nguồn chính:
- Nước rửa củ: Là nước thải từ công đoạn rửa, loại bỏ phần rễ, lớp vỏ gỗ và đất
cát bám trước khi đưa vào nghiền. Theo ước tính, lượng nước thải rửa củ chiếm
đến 42% tổng lượng nước thải của quá trình sản xuất. Nước này chỉ ô nhiễm bởi
đất cát tách ra từ củ, ít ô nhiễm các chất hữu cơ hòa tan, do đó, nên tách riêng
nhằm giảm lượng chất thải và sau khi xử lý đơn giản có thể tận dụng cho khâu
rửa củ.


16
- Nước thải chế biến: Chứa hàm lượng cặn lơ lửng và chất hữu cơ rất cao thải từ
công đoạn nghiền, tách bã và lọc tinh. Thành phần nước thải chế biến bao gồm:
tinh bột, đường, protein, xenlulo, các khoáng chất và độc tố CN
-
.
Thành phần của nước thải chế biến được lấy sau bể lọc cuối được trình bày trong
bảng sau


Bảng 1.7. Thành phần của nƣớc thải chế biến [6,7,8].
Chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả
Chỉ tiêu
Đơn vị
Kết quả
pH

4.2 – 5.1
N-NO
3

mg/l
0.5 – 0.8
COD
mg/l
2500 – 17000
N tổng
mg/l
250 – 450
BOD
5

mg/l
2120 – 14750
P tổng
mg/l
4 – 70
SS
mg/l
120 – 3000
CN
-

mg/l
2 – 75
N-NH

3

mg/l
136 – 300
SO
4
2-
mg/l

52 – 65
N-NO
2
mg/l
0 – 0.2




1.2.2. Chất thải chế biến và rác thải sinh hoạt
Trên cơ sở phân tích sơ đồ cân bằng vật chất được trình bày ở chương 1 thấy
rằng quá trình chế biến tinh bột dong sẽ tạo ra một nguồn bã thải khá lớn: cứ 01 tấn
dong củ sẽ thải ra 100 kg đất, cát,vỏ và 300 kg xơ bã (có mang theo một phần tinh
bột) . Như vậy với quy mô sản xuất chế biến như ở Dương Liễu, Tân Hoà, Tứ Dân
thì mỗi năm lượng bã thải lên đến hàng nghìn tấn. Thực tế qua điều tra khảo sát tại
các làng nghề này cho thấy lượng bã thải được dùng một phần làm chất đốt, làm
phân, số còn lại được đổ đống trong khu vực dân cư gây ô nhiễm môi trường, bị
nước mưa rửa trôi gây bồi lấp hệ thống rãnh têu thoát nước trong khu dân cư.
Khu vực làng nghề chế biến có mật độ dân số cao, điều kiện sống của người
dân tương đương với mức sống của các khu vực thị trấn, lượng rác thải ở các vùng
này cũng khá lớn. Việc thu gom và xử lý chất thải sinh hoạt chủ yếu mang tính tự

phát, không có vốn đầu tư cho việc xử lý chất thải sinh hoạt tại các xã. Thông


17
thường các loại chất thải sinh hoạt được đổ đống tại một điểm trong xã, khi đầy thì
dùng đất lấp và đào hố mới bên cạnh để đổ. Hình thức này là khá phổ biến và không
đảm bảo. Các đống hở như vậy vừa gây mất mỹ quan, vừa mất vệ sinh, gây mùi do
quá trình phân hủy của các chất hữu cơ có trong chất thải. Gió và mưa sẽ mang theo
mầm bệnh phát tán trong thôn, xóm.
1.2.3. Chất bài tiết của người
Hầu hết các làng nghề chưa xây dựng hệ thống bể phốt để xử lý chất thải bải tiết
[8]. Các hệ thống chứa cũ thì không đảm bảo vệ sinh, rò rỉ và thẩm thấu ra ngoài sẽ
là nguồn gây bệnh cho cộng đồng. Mới chỉ có một số làng xã được sử dụng các hệ
thống bể biogas để xử lý chất thải sinh hoạt và chăn nuôi từ chương trình “Năng
lượng xanh” của chính phủ như Hà Tây, Phú Thọ,….[9].
Bảng 1.8 . Thành phần chất bài tiết của ngƣời.
Thành phần
Đơn vị
Phân
Nƣớc tiều
Khối lượng
g/nghìn người
100 – 400
1000 – 1310
Độ ẩm
%
75- 85
93 -96
Thành phần HC
%

79 – 88
65 -85
Nitơ
%
5 – 7
15 – 19
P
2
O
5

%
3.4 -5.4
2.5- 5.0
K
2
O
%
1.0 – 2.5
3.0 – 4.5
Carbon
%
44 – 55
11 – 17
Canxi
%
4.5
4.5 -6
C/N
%

6- 10
1.0
BOD
5
g/người.ngày
15 – 20
10

1.2.4. Chất thải chăn nuôi
Mô hình sản xuất của các làng nghề chế biến tinh bột thường kết hợp với chăn
nuôi để tận dụng bã thải làm nguồn thức ăn.




18



Bảng 1.9. Thành phần chất thải gia súc
Thành phần
Đơn vị
Loại gia súc
Lợn
Trâu bò
Chất dễ bay hơi
%TS
82.4
80.3
BOD

5

%TS
31.8
20.4
COD/BOD
5


3.3
7.2
Nitơ tổng số
%TS
5.6
4.0
P
2
O
5
%TS
2.5
1.1
K
2
O
%TS
1.4
1.7
Tổng trọng lượng thải
% trọng lượng gia súc

5.1
9.4
Tổng trọng lượng tải khô (TS)
%
13.5
9.3
(Nguồn: Gotaass, 1956 và Feachem, 1983)
Chất thải chăn nuôi hầu hết không được xử lý, tập quán chăn nuôi có sử dụng
chất độn chuồng không được người dân sử dụng nên chất thải chăn nuôi thường
được xả trực tiếp vào hệ thống rãnh để thoát ra các kênh tưới, tiêu hoặc ao hồ trong
khu vực làm ô nhiễm nguồn nước, đất,… gây mất cảnh quan, mùi hôi và ảnh
hưởng trực tiếp đến vệ sinh do chúng chứa lượng lớn vi khuẩn gây bệnh.
1.2.5. Tình hình xử lý và quản lý chất thải làng nghề chế biến tinh bột
Do tính chất sản xuất manh mún, không tập chung của các làng nghề nên việc thu
gom nước thải sản xuất rất khó khăn. Hệ thống cống thu gom nước thải chung cũng
xuống cấp nghiêm trọng và ít được đầu tư sửa chữa do thiếu kinh phí. Một số công
nghệ xử lý được áp dụng ở các làng nghề nhưng hiệu quả chưa cao vì vấn đề kinh
phí, công nghệ và mô hình quản lý tại địa phương chưa phù hợp,….
Việc quản lý chất thải nông thôn chưa được quan tâm đúng mức dẫn đến sự lúng
túng của cán bộ chuyên trách do lực lượng mỏng, chuyên môn thiếu, kinh phí
không đủ nên ô nhiễm môi trường vùng làng nghề bởi các nguồn thải từ sản xuất và
sinh hoạt càng trở nên nghiêm trọng: nước thải chế biến không có hệ thống tiêu
thoát chảy tràn ra đường, do có hàm lượng chất hữu cơ và các vi trùng gây bệnh rất
cao nên ảnh hưởng tới cây trồng và môi trường xung quanh; bã thải chế biến chất


19
đống trong các gia đình và làng ngõ xóm, gây mùi thối và mất mỹ quan thôn xóm;
Chất thải chăn nuôi được xả trực tiếp ra hệ thống cống rãnh…
1.3. Các phƣơng pháp và nghiên cứu xử lý nƣớc thải chế biến tinh bột

1.3.1. Các phương pháp xử lý nước thải chế biến tinh bột
Theo quy định môi trường, nước thải sản xuất buộc phải xử lý đạt tiêu chuẩn cho
phép tái sử dụng hoặc thải ra môi trường. Hiện nay, để xử lý nước đạt tiêu chuẩn
cho phép, đặc biệt là nước thải có nồng độ ô nhiễm cao, công nghệ xử lý thường kết
hợp nhiều phương pháp như: phương pháp cơ học, hóa lý, sinh học,… và việc lựa
chọn các phương pháp xử lý phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Đặc tính của nước thải,
- Chi phí xử lý và đầu tư ban đầu,
- Điều kiện mặt bằng,
- Đặc điểm nguồn tiếp nhận,
- Trình độ vận hành.
a) Phƣơng pháp cơ học.
Quá trình xử lý cơ học hay còn được gọi là quá trình tiền xử lý, thường được áp
dụng ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý. Quá trình này được xem là bước đệm để
loại các tạp chất vô cơ và hữu cơ không tan hiện diện trong nước nhằm đảm bảo
tính an toàn cho thiết bị và các quá trình xử lý tiếp theo. Tùy vào kích thước, tính
chất hóa lý, hàm lượng cặn lơ lửng, lưu lượng nước thải và mức độ làm sạch cần
thiết mà ta sử dụng một trong các quá trình sau: lọc qua song chắn rác hoặc lưới
chắn rác, lắng dưới tác dụng của lực ly tâm, trọng trường và lọc.
b) Phƣơng pháp hóa học.
 Phƣơng pháp trung hòa
Nhằm trung hòa nước thải có pH quá cao hoặc quá thấp, tạo điều kiện cho các
quá trình xử lý hóa lý và sinh học.
H
+
+ OH
-
→ H
2
O

20
Mặc dù quá trình rất đơn giản về mặt nguyên lý, nhưng vẫn có thể gây ra một
vấn đề trong thực tế như: giải phóng các chất ô nhiễm dễ bay hơi, sinh nhiệt, làm sét
rỉ các thiết bị máy móc….
Với Ca(OH)
2
thường được sử dụng rộng rãi như một bazơ để xử lý các loại nước
thải có tính axit, trong khi axit sulfuric H
2
SO
4
là chất tương đối rẻ tiền dùng trong
xử lý nước thải có tính bazơ. Ngoài ra, trung hòa còn có thể tiến hành bằng nhiều
cách khác như: cho nước thải mang tính axit chảy qua lớp vật liệu trung hòa, hấp
thụ các khí bằng nước kiềm hoặc các khí hấp thụ amoniac bằng nước axit.
 Phƣơng pháp ôxy hóa có tác dụng.
- Khử trùng nước,
- Chuyển một số nguyên tố hòa tan sang kết tủa hoặc một nguyên tố hòa tan sang
thể khí,
- Biến đổi một chất không phân hủy sinh học thành nhiều chất đơn giản hơn, có
khả năng đồng hóa bằng vi khuẩn,
- Loại bỏ các kim loại nặng như: Cu, Pb, Zn, Ni, As,… và một số chất độc như
Cyanua.
Các chất ôxy hóa thông dụng:
- Ôzôn (O
3
),
- Chlorine (Cl

2
),
- Hydro peroxide (H
2
O
2
),
- Kali pemanganate (KMnO
4
).
Quá trình ôxy hóa thường phục thuộc vào độ pH và sự hiện diện của chất xúc
tác.
c) Phƣơng pháp hóa lý
 Keo tụ, tạo bông.
Quá trình keo tụ tạo bông được áp dụng để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và các hạt
keo tụ có kích thước rất nhỏ (10
-7
– 10
-8
cm) tồn tại ở trạng thái lơ lửng không thể
lắng được. Để loại bỏ các hạt cặn trên, ta cho vào nước cần xử lý các chất phản ứng
để tạo thành tác nhân có khả năng kết dính với các hạt cặn trong nước, tạo thành các


21
bông cặn có trọng lượng đáng kể, dễ dàng lắng nhanh dưới tác dụng của trọng lực.
Hóa chất keo thường sử dụng là Phèn Nhôm ( Al
2
(SO
4

)
3
), phèn Sắt FeSO
4
, Fe
2
SO
4.
các loại phèn này được đưa vào nước dưới dạng dung dịch hòa tan. Khi tiến hành
keo tụ, tạo bông cần lưu ý đến các yếu tố:
- pH của nước thải,
- Bản chất của hệ keo,
- Sự có mặt của các ion khác trong nước,
- Thành phần của các chất hữu cơ có trong nước,
- Nhiệt độ,
- Chế độ khuấy trộn.
Phương pháp keo tụ cũng đã được áp dụng cho xử lý nước thải tinh bột mỳ, tuy
nhiên chi phí xử lý khá cao, điều kiện vận hành nghiêm ngặt (phụ thuộc pH keo tụ
và liều lượng hóa chất).
 Tuyển nồi.
Quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục các bọt khí nhỏ vào pha lỏng.
Các bọt khí này sẽ kết dính với các hạt cặn. Khi khối lượng riêng của tập hợp bọt
khí và cặn nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, cặn sẽ theo bọt khí nổi lên bề mặt.
 Hấp phụ.
Phương pháp hấp phụ thường được áp dụng ở giai đoạn xử lý sau cùng để khử
triệt để các chất hữu cơ hòa tan sau xử lý sinh học. Phương pháp này còn được dùng
để xử lý cục bộ một lượng nhỏ các chất có tính độc cao và không thể phân hủy bằng
con đường sinh học. Ưu điểm của phương pháp là khả năng xử lý cao, có thể thu
hồi, tái sử dụng được chất thải. Chất hấp phụ có thể là than hoạt tính (là phổ biến
nhất), các hợp chất tổng hợp, một số chất thải của sản xuất như: xỉ tro, mạt sắt,

khoáng chất như đất sét, silicagen, keo nhôm.

 Các phương pháp điện hóa


22
Người ta sử dụng các quá trình ôxy hóa cực anot và khử của catot, đóng tụ điện để
làm sạch nước thải khỏi hợp chất hòa tan và phân tán. Tất cả các quá trình này đều
xảy ra trên các điện cực khi cho dòng điện 1 chiều đi qua nước thải.
 Các quá trình tách bằng màng
Màng được định nghĩa là một pha đóng vai trò ngăn cách giữa các pha. Các pha
này có thể là chất rắn, hoặc một gen trương nở do dung môi hay thậm chí là một
chất lỏng. Việc ứng dụng màng để tách chất phụ thuộc vào độ thấm của các hợp
chất đó qua màng.
d) Phƣơng pháp sinh học.
Phương pháp sinh học được ứng dụng để xử lý các chất hữu cơ hòa tan hoặc các
chất phân tán nhỏ, chất keo cũng như một số chất vô cơ như: H
2
S, sulfide,
ammonia,… dựa trên hoạt động của vi sinh vật. Trong các bể xử lý sinh học các vi
khuẩn đóng vai trò quan trọng hàng đầu vì nó chịu trách nhiệm phân hủy các thành
phần hữu cơ trong nước thải.
Vi sinh vật sử dụng chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn thức ăn và tạo
năng lượng để duy trì hoạt động sống. Sản phẩm cuối cùng của quá trình phân hủy
sinh học là khí CO
2
, nitơ, H
2
O, ion sulfate, CH
4

, sinh khối vi sinh vật.
 Xử lý sinh học trong môi trường hiếu khí.
Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp ôxy liên
tục. Trong các bể bùn hoạt tính một phần chất thải hữu cơ sẽ được các vi khuẩn hiếu
khí và hiếu khí không bắt buộc sử dụng để lấy năng lượng để tổng hợp các chất hữu
cơ còn lại thành tế bào vi khuẩn mới. Vi khuẩn trong bể bùn hoạt tính thuộc các
giống Pseudomonas, Zoogloea, Achromobacter, Flavobacterium, Nocardia,
Bdellovibrio, Mycobacterium và hai loại vi khuẩn nitrát hóa là Nitrosomonas và
Nitrobacter. Ngoài ra còn có cácloại hình sợi như Sphaerotilus, Beggiatoa,
Thiothrix, Lecicothrix và Geotrichum. Ngoài các vi khuẩn các vi sinh vật khác cũng
đóng vai trò quan trọng trong các bể bùn hoạt tính. Ví dụ như các nguyên sinh động
vật và Rotifer ăn các vi khuẩn làm cho nước thải đầu ra sạch hơn về mặt vi sinh.
Quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí gồm 3 giai đoạn sau: