Tuyển chọn và nghiên cứu đặc tính chủng vi khuẩn có khả năng phân giải tinh bột và ứng dụng để xử lý nước thải làng nghề sản xuất, chế biến tinh bột
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.99 MB, 90 trang )
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
LỜI CẢM ƠN
Trƣớc hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Liên Hà - bộ
môn Vi sinh - Hóa sinh và Sinh học Phân Tử, Viện Công nghệ Sinh học và Công
nghệ Thực phẩm, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hƣớng dẫn trong
suốt quá trình em thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn.
Em xin chân thành cảm ơn tới các thầy cô giáo và cán bộ công tác tại Viện
Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm - trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội
đã dạy dỗ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập tại
trƣờng.
Em cũng xin cảm ơn gia đình, các anh chị, bạn bè làm việc tại phòng thí
nghiệm và tập thể lớp 13BCNSH.KH đã động viên, khuyến khích, giúp đỡ em
trong thời gian thực hiện đề tài.
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài tốt nghiệp do thời gian và
kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận
đƣợc sự đóng góp ý kiến, chỉ bảo tận tình của quý thầy cô để khóa luận hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 04 năm 2015
Học viên
Đỗ Thị Thúy Hằng
Đỗ Thị Thúy Hằng_ CB130670
Lớp 13BCNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Kết quả của luận văn này là kết quả nghiên cứu nhóm
nghiên cứu chúng tôi đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của PGS.TS.
Trần Liên Hà trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, cùng sự giúp đỡ của tập thể
các cán bộ nghiên cứu, nghiên cứu sinh, học viên, sinh viên đang học tập và làm
việc tại phòng thí nghiệm Vi sinh – Hóa sinh và Sinh học Phân tử, Viện Công
nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm, trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội.
Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin đƣợc đăng
tải trên các tác phẩm, tạp chí và trang web theo danh mục tài liệu kham khảo của
luận văn.
Hà Nội, ngày 10 tháng 04 năm 2015
Tác giả
Đỗ Thị Thúy Hằng
Đỗ Thị Thúy Hằng_ CB130670
Lớp 13BCNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................................ 3
1.1. HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT TẠI CÁC LÀNG NGHỀ
SẢN XUẤT TINH BỘT ............................................................................................ 3
1.1.1. Hiện trạng về công nghệ và thiết bị sản xuất ........................................... 3
1.1.2. Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn ............................................... 4
1.1.3. Quy trình công nghệ sản xuất bún ............................................................. 6
1.1.4. Quy trình công nghệ sản xuất miến dong ................................................. 8
1.2. HIỆN TRẠNG MÔI TRƢỜNG CÁC LÀNG NGHỀ SẢN
XUẤT TINH BỘT ...................................................................................................... 8
1.2.1. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc ....................................................................... 9
1.2.2. Hiện trạng môi trƣờng không khí ............................................................ 13
1.2.3. Hiện trạng ô nhiễm chất thải rắn ............................................................. 14
1.3. Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG DO NƢỚC THẢI..................................................... 15
1.4. ẢNH HƢỞNG CỦA SẢN XUẤT, CHẾ BIẾN TINH BỘT ĐẾN SỨC
KHỎE CỘNG ĐỒNG .............................................................................................. 18
1.5. CÁC PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NƢỚC THẢI TINH BỘT ............................... 20
1.5.1. Xử lý bằng phƣơng pháp cơ học.............................................................. 20
1.5. 2. Xử lý bằng phƣơng pháp hoá lý ............................................................. 20
1.5.3. Xử lý bằng phƣơng pháp sinh học ......................................................... 21
1.6. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH
VÀO XỬ LÝ NƢỚC THẢI Ở VIỆT NAM .......................................................... 26
CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................... 30
2.1. VẬT LIỆU ................................................................................................................ 30
2.1.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ........................................................... 30
2.1.2. Dụng cụ và hóa chất .................................................................................. 30
2.1.3. Môi trƣờng .................................................................................................. 30
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................... 31
Đỗ Thị Thúy Hằng_ CB130670
Lớp 13BCNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
2.2.1. Phƣơng pháp lấy mẫu................................................................................ 31
2.2.2. Phƣơng pháp vi sinh .................................................................................. 31
2.2.3. Phƣơng pháp hóa sinh ............................................................................... 32
2.2.4. Phƣơng pháp sinh học phân tử ................................................................. 33
2.2.5. Khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến sự sinh trƣởng và phát triển của
chủng ...................................................................................................................... 35
2.2.6. Tối ƣu đa yếu tố ảnh hƣởng theo quy hoạch thực nghiệm Box –
Behnken ................................................................................................................. 37
2.2.7. Tạo chế phẩm ............................................................................................. 39
2.2.8. Thử nghiệm xử lý nƣớc thải làng Me ở phòng thí nghiệm .................. 39
2.2.9. Phƣơng pháp xác định các chỉ tiêu trong nƣớc ...................................... 40
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 44
3.1. TUYỂN CHỌN CHỦNG VI KHUẨN PHÂN GIẢI TINH BỘT. .................... 44
3.1.1. Phân lập và tuyển chọn bằng phƣơng pháp cấy chấm điểm ................ 44
3.1.2. Tuyển chọn bằng phƣơng pháp đục lỗ thạch ......................................... 47
3.2. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, SINH LÝ, SINH HÓA CỦA CHỦNG H12 ............ 48
3.2.1. Đặc điểm hình thái ................................................................................... 48
3.2.2. Hoạt tính phân giải protein ....................................................................... 48
3.2.3. Catalaza: ..................................................................................................... 49
3.2.4. Khả năng sử dụng một số loại đƣờng ..................................................... 49
3.3. ĐỊNH TÊN CHỦNG H12 BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC PHÂN TỬ .. 50
3.4. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ
SINH TRƢỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CHỦNG ........................................... 53
3.4.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ............................................................................ 53
3.4.2 Ảnh hƣởng của pH ..................................................................................... 54
3.4.3. Ảnh hƣởng của nồng độ pepton ............................................................... 55
3.4.4. Ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột tan .................................................. 56
3.4.5. Ảnh hƣởng của nồng độ cấp giống.......................................................... 57
3.5. TỐI ƢU ĐA YẾU TỐ ............................................................................................. 58
Đỗ Thị Thúy Hằng_ CB130670
Lớp 13BCNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
3.6. TẠO CHẾ PHẨM .................................................................................................... 62
3.7. KHẢO SÁT KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƢỚC THẢI CỦA CHẾ PHẨM ............. 64
3.7.1. Xử lý nƣớc thải quy mô bình tam giác ................................................... 64
3.7.2. Xử lý ở quy mô sục khí thể tích 3lit ........................................................ 66
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 69
KIẾN NGHỊ ................................................................................................................ 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 71
Tài liệu Tiếng Việt: .............................................................................................. 71
Tài liệu Tiếng Anh: .............................................................................................. 73
Tài liệu Web:......................................................................................................... 74
PHỤ LỤC .................................................................................................................... 75
Đỗ Thị Thúy Hằng_ CB130670
Lớp 13BCNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
TT
Các từ hoặc thuật
Giải thích các từ hoặc thuật ngữ viết tắt
ngữ viết tắt
Biochemical Oxygen Demand –
1
BOD
7
Bp
2
COD
8
DNA
Deoxyribonucleic acid
16
DNS
3,5-dinitrosalicylic
17
dNTP
Deoxyribonucleic triphosphate
3
DO
Dissolved Oxygen - Nồng độ oxy hòa tan
10
EDTA
Ethylen diamin tetraacetic acid
9
Kb
Kilo base
4
Nt
Hàm lƣợng nito tổng
11
OD
Optical density – Mật độ quang
12
PCR
Polymerase chain reaction
5
Pt
Hàm lƣợng photpho tổng
13
SDS
Sodium dodecyl sulfate
6
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
14
TE
Tris – EDTA
15
v/p
Vòng/phút
Đỗ Thị Thúy Hằng_ CB130670
Nhu cầu oxy hóa sinh học
Base pair – Cặp nucleotit
Chemical Oxygen Demand –
Nhu cầu oxy hóa hóa học
Lớp 13BCNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1. Đặc trƣng nƣớc thải cống chung một làng nghề sản xuất tinh bột ..........11
Bảng 1. 2.Chất lƣợng nƣớc mặt làng nghề tại xã Dƣơng Liễu ................................12
Bảng 1. 3. Lƣợng thải rắn của một số làng nghề. .....................................................13
Bảng 1. 4. Chất lƣợng môi trƣờng không khí ở một số làng nghề. ..........................13
Bảng 1. 5. Thành phần và khối lƣợng bã thải từ sản xuất tinh bột tại làng nghề
Dƣơng Liễu . ...........................................................................................14
Bảng 1. 6. Thành phần bã thải từ sản xuất tinh bột...................................................15
Bảng 1. 7. Định mức nƣớc trong sản xuất tinh bột . .................................................15
Bảng 1. 8. Đặc trƣng nƣớc thải công đoạn tách bột đen Làng nghề
Dƣơng Liễu. ............................................................................................16
Bảng 1. 9. Đặc trƣng nƣớc thải sản xuất tinh bột làng nghề Dƣơng Liễu ................17
Bảng 2. 1. Khoảng biến đổi của các yếu tố
………………………………….37
Bảng 2. 2. Bảng bố trí thí nghiệm sử dụng phần mềm Desgin Expert 7.1.5. ...........38
Bảng 3. 1. Mẫu nƣớc thải
44
Bảng 3. 2. Hình thái khuẩn lạc các chủng phân lập đƣợc .........................................45
Bảng 3. 3. Kích thƣớc vòng thủy phân dùng phƣơng pháp đục lỗ thạch..................47
Bảng 3. 4. Đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa ......................................................50
Bảng 3. 5. Bảng kết quả sau tối ƣu quy hoạch thực nghiệm. ....................................58
Bảng 3.6. Kết quả phân tích ANOVA tối ƣu quá trình tổng hợp các yếu tố ............59
Bảng 3. 7. Kết quả phân tích sự phù hợp với thực nghiệm .......................................60
Bảng 3. 8. Tính ổn định của mật độ tế bào trong chế phẩm .....................................64
Bảng 3. 9. Đặc trƣng nƣớc thải làng Me ...................................................................64
Đỗ Thị Thúy Hằng_ CB130670
Lớp 13BCNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1. 1. Làng nghề sản xuất, chế biến tinh bột...................................................... 3
Hình 1. 2. Quy trình công nghệ chế biến tinh bột sắn kèm dòng thải........................ 4
Hình 1. 3. Quy trình công nghệ sản xuất bún kèm dòng thải. ................................... 6
Hình 1. 4. Quy trình sản xuất miến dong kèm dòng thải. .......................................... 8
Hình 1. 5. Môi trƣờng làng nghề Dƣơng Liễu- Hoài Đức- Hà Nội ........................... 9
Hình 1. 6. Tình hình bệnh tật trong dân cƣ do có liên quan đến chất lƣợng
môi trƣờng .............................................................................................. 18
Hình 3. 1. Đƣờng kính vòng phân giải cấy chấm điểm .......................................... 46
Hình 3. 2. Đƣờng kính vòng phân giải đục lỗ thạch .................................................47
Hình 3. 3. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc, tế bào của chủng H12. ..............................48
Hình 3. 4. Hoạt tính phân hủy protein.......................................................................49
Hình 3. 5. Hoạt tính catalaza .....................................................................................49
Hình 3. 6. Ảnh điện di trên gel agarose DNA tổng số
và sản phẩm PCR của chủng H12 ............................................................51
Hình 3. 7.Các chủng có độ tƣơng đồng cao với chủng H12 ......................................52
Hình 3. 8. Sơ đồ cây phát sinh loài của chủng H12 ...................................................52
Hình 3. 9. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sự sinh trƣởng
và phát triển của chủng H12 .....................................................................53
Hình 3. 10. Khảo sát ảnh hƣởng của pH đến sự sinh trƣởng
và phát triển của chủng ...........................................................................54
Hình 3. 11. Khảo sát ảnh hƣởng của nồng độ pepton đến sự sinh trƣởng
và phát triển của chủng H12 .....................................................................55
Hình 3. 12. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng tinh bột đến
sự sinh trƣởng và phát triển của chủng H12 .............................................56
Hình 3. 13. Khảo sát yếu tố cơ tỉ lệ cấp giống đến sự sinh trƣởng
và phát triển của chủng H12 .....................................................................57
Hình 3. 14. Khi nhiệt độ và pH thay đổi, hàm lƣợng tinh bột ở mức trung bình .....61
Hình 3. 15. Khi pH và hàm lƣợng tinh bột thay đổi, nhiệt độ ở mức trung bình .....61
Đỗ Thị Thúy Hằng_ CB130670
Lớp 13BCNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Hình 3. 16. Khi nhiệt độ và hàm lƣợng tinh bột thay đổi, pH ở mức trung bình .....61
Hình 3. 17. Quy trình tạo chế phẩm vi sinh xử lý nƣớc thải làng nghề tinh bột.......62
Hình 3. 18. Khảo sát ảnh hƣởng của mật độ chế phẩm ............................................65
Hình 3. 19. Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ đến khả năng xử lý nƣớc thải ...........65
Hình 3. 20. Khảo sát ảnh hƣởng của pH ban đầu đến khả năng xử lý nƣớc thải ......66
Hình 3. 21. Khảo sát tỉ lệ bổ sung chế phẩm ở quy mô 3l ........................................67
Hình 3. 22. Khảo sát ảnh hƣởng của DO tới khả năng xử lý ....................................68
Hình 3. 23. Khảo sát ảnh hƣởng của hàm lƣợng oxy sau 48 giờ ..............................68
Đỗ Thị Thúy Hằng_ CB130670
Lớp 13BCNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
LỜI MỞ ĐẦU
Các làng nghề Việt Nam góp phần tạo công việc làm ổn định cho một lƣợng
lớn lực lƣợng lao động, đồng thời đóng góp một phần vào ngân sách nhà nƣớc và
giúp duy trì các truyền thống tốt đẹp tại địa phƣơng.
Theo thống kê của Hiệp hội làng nghề Việt Nam, đến nay cả nƣớc ta có
khoảng 2800 làng nghề với 11 nhóm nghành nghề khác nhau giải quyết việc làm
cho trên 11 triệu lao động nông thôn [2]. Sản phẩm của các làng nghề không chỉ đáp
ứng đƣợc nhu cầu tiêu dùng cho ngƣời dân mà còn là những mặt hàng xuất khẩu
độc đáo ra thị trƣờng nƣớc ngoài.
Các làng nghề chế biến nông sản thực phẩm là một trong những loại hình
làng nghề lâu đời nhất, thƣờng sản xuất theo quy mô hộ gia đình, phân tán và sản
xuất nhiều loại sản phẩm, phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng hàng ngày của dân cƣ
trong vùng. Hoạt động sản xuất của các làng nghề có thể diễn ra quanh năm nhƣ sản
xuất bún, bánh, rƣợu... hoặc sản xuất theo thời vụ nhƣ sản xuất tinh bột từ sắn củ,
dong củ, làm miến dong, chế biến hoa quả…
Những năm gần đây kinh tế phát triển, nhu cầu các mặt hàng lƣơng thực,
thực phẩm tăng nhanh. Mặt khác, một số vùng chuyên canh đã tạo ra một lƣợng lớn
sản phẩm cần đƣợc chế biến tại chỗ đã góp phần thúc đẩy sản xuất ở các làng nghề.
Tuy nhiên sự phát triển các làng nghề diễn ra một cách tự phát, sản xuất mở rộng
tuỳ tiện, không có quy hoạch và trình độ công nghệ thấp. Tâm lý và thói quen sản
xuất quy mô nhỏ, khép kín đã hạn chế việc đầu tƣ trang thiết bị và đổi mới công
nghệ dẫn đến hiệu quả sản xuất không cao, tiêu tốn nguyên nhiên liệu lớn, đồng thời
thải ra môi trƣờng một lƣợng lớn chất thải, đặc biệt là nƣớc thải giàu chất hữu cơ.
Thêm vào đó do sản xuất quy mô nhỏ phân bố rải rác trên khắp địa bàn làng, xã gây
phát sinh những nguồn thải phân tán, rất khó thu gom nên các chất thải hầu nhƣ
không đƣợc xử lý. Các làng nghề sản xuất và chế biến tinh bột không nằm ngoài
quy luật này. Những hạn chế trên đã tác động không chỉ tới sự phát triển sản xuất
mà còn ảnh hƣởng nghiêm trọng tới chất lƣợng môi trƣờng và sức khoẻ cộng đồng.
Nhằm góp phần bảo vệ môi trƣờng và giảm thiểu ô nhiễm do sản xuất và
chế biến tinh bột tại các làng nghề, chúng tôi thực hiện đề tài:
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
1
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
“Tuyển chọn và nghiên cứu đặc tính chủng vi khuẩn có khả năng phân giải
tinh bột và ứng dụng để xử lý nƣớc thải làng nghề sản xuất, chế biến tinh
bột”.
Với 5 nội dung nghiên cứu chính sau:
1. Tuyển chọn một số chủng vi khuẩn có khả năng phân giải tinh bột cao.
2. Định tên dựa trên đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa và bằng phƣơng pháp
sinh học phân tử.
3. Khảo sát và tối ƣu các điều kiện ảnh hƣởng tới sự sinh trƣởng và phát triển
của chủng đã lựa chọn.
4. Thu sinh khối và tạo chế phẩm.
5. Thử nghiệm xử lý nƣớc thải làng Me huyện Hƣng Hà tỉnh Thái Bình ở quy mô
phòng thí nghiệm.
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
2
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. HIỆN TRẠNG SẢN XUẤT TẠI CÁC LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT TINH
BỘT
1.1.1. Hiện trạng về công nghệ và thiết bị sản xuất
Cũng nhƣ các làng nghề chế biến nông sản thực phẩm khác, làng nghề sản
xuất và chế biến tinh bột có tỉ lệ cơ khí hóa rất thấp. Do quy mô sản xuất nhỏ, vốn
đầu tƣ hạn hẹp nên việc đầu tƣ cho thiết bị, nhất là thiết bị hiện đại hầu nhƣ không
đƣợc quan tâm và lao động chủ yếu là lao động thủ công.
Hình 1. 1. Làng nghề sản xuất, chế biến tinh bột [41].
Tại các làng nghề công nghệ sản xuất và chế biến tinh bột hầu hết đều mang
tính truyền thống, quy mô nhỏ, công cụ lao động chủ yếu là các trang thiết bị thủ
công, đơn giản và năng suất lao động thấp. Hiện nay chỉ một số hộ gia đình sản xuất
tinh bột có công nghệ đƣợc cải tiến ở một số khâu.
Đa số các cơ sở sản xuất nằm ngay trong khu dân cƣ, thậm chí chính là nhà ở
nên mặt bằng sản xuất của các làng nghề còn chật hẹp. Những hạn chế trên đã ảnh
hƣởng rất nhiều đến sự phát triển chung của làng nghề và tác động nghiêm trọng
đến chất lƣợng môi trƣờng làng nghề.
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
3
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
1.1.2. Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn
Sắn củ
Vỏ, tạp chất
Nƣớc
Rửa, bóc vỏ
Nƣớc thải
Nƣớc
Ngâm
Xay nghiền
Bã sắn
Nƣớc
Lọc, tách bã
Nƣớc thải
Xỉ khô
Tách bột
Bột đen
Làm khô
Xỉ ƣớt
Bột thành
phẩm
Hình 1. 2. Quy trình công nghệ chế biến tinh bột sắn kèm dòng thải [2].
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
4
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Sắn củ đƣợc thu mua về tập kết tại bãi nguyên liệu của làng, xã và phân phối
đến các hộ gia đình.
Rửa sắn nhằm loại bỏ đất cát bám trên bề mặt củ sắn, đồng thời tách một
phần vỏ khỏi củ, đảm bảo tinh bột sau chế biến đƣợc trắng sạch. Việc rửa sắn đƣợc
tiến hành trong khoảng 20- 30 phút. Sau khi rửa sạch, sắn đƣợc ngâm trong nƣớc 15
– 20 phút để tách bớt độc tố (CN- ) có trong củ sắn.
Sau đó đƣợc đƣa vào nghiền mịn để phá vỡ cấu trúc tinh bột. Đây là khâu hết
sức quan trọng, nếu nghiền kỹ bùn sắn sẽ mịn và hiệu suất thu hồi tinh bột sắn sẽ
cao.
Lọc tách bã nhằm tách các loại xơ, bã để thu hồi tinh bột dƣới dạng sữa tinh
bột đƣợc cho chảy vào bể lắng để tách nƣớc lấy tinh bột ƣớt.
Dịch sữa tinh bột thu đƣợc sau khi lọc đƣợc đƣa vào bể xây bằng gạch có
thể tích 2- 3m3. Để yên trong 3- 4 giờ cho toàn bộ tinh bột lắng xuống đáy bể, tháo
bỏ phần nƣớc phía trên bằng các lỗ thoát nƣớc bố trí sẵn trên thành bể, sau đó lại
cho nƣớc sạch vào lắng lại, làm nhƣ vậy 3 lần. Sau 10- 12 giờ (3 lần lắng), tinh bột
lắng chặt xuống đáy bể thành lớp 20- 30cm. Sau khi tháo lớp nƣớc sau cùng, loại bỏ
lớp bột đen trên cùng, còn lại bên dƣới là phần bột trắng. Phủ một lớp vải thấm
nƣớc lên trên bề mặt lớp bột trắng rồi đổ xỉ than khô lên trên. Nƣớc trong bột ƣớt sẽ
bị hút bớt. Sau 1- 2 giờ, bóc bỏ lớp vải và xỉ than ra, dùng dao cắt lớp bột đóng chặt
phía dƣới đáy bể theo kích thƣớc tuỳ ý, nhấc bánh tinh bột ra khỏi bể lắng, ta thu
đƣợc tinh bột ƣớt. Các bánh tinh bột ƣớt đƣợc lót vải và đặt lên trên các viên gạch
khô thành khối gồm 3- 5 lớp chồng lên nhau. Sau một ngày có thể bán ra thị trƣờng.
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
5
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
1.1.3. Quy trình công nghệ sản xuất bún
Gạo
Nƣớc
Ngâm
Nƣớc thải
Nghiền
Ủ
Nƣớc
Nhào trộn
Ép đùn
Nƣớc
Luộc
Nƣớc thải
Làm nguội
Bún tƣơi
Hình 1. 3. Quy trình công nghệ sản xuất bún kèm dòng thải [14].
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
6
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Gạo tẻ đƣợc vo, đãi sạch và đem ngâm nƣớc qua đêm. Sau đó đƣa gạo vào
máy xay nhuyễn cùng với nƣớc để tạo thành bột gạo dẻo và nhão. Bột lại đƣợc ủ và
chắt bỏ nƣớc chua, rồi đƣa lên bàn ép rồi xắt thành quả bột khoảng 1kg. Các quả bột
lại tiếp tục đƣợc nhào, trộn trong nƣớc sạch thành dung dịch lỏng rồi đƣa qua màn
lọc sạch sạn và bụi tấm để tạo thành tinh bột gạo.
Tinh bột gạo đƣợc cho vào khuôn bún. Khuôn bún thƣờng có dạng ống dài,
phía đầu khuôn có một miếng kim loại đục các lỗ tròn. Công đoạn vắt bún thƣờng
đƣợc thực hiện bằng tay hoặc dùng cánh tay đòn để nén bột trong khuôn qua các lỗ.
Bột chảy đều qua các lỗ khi khuôn bị vặn, nén, tạo thành sợi bún rồi rơi xuống nồi
nƣớc sôi đặt sẵn dƣới khuôn. Sợi bún đƣợc luộc trong nồi nƣớc sôi khoảng vài ba
phút sẽ chín, sau đó đƣợc vớt sang tráng nhanh trong nồi nƣớc sạch và nguội để sợi
bún không bị bết dính vào nhau.
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
7
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
1.1.4. Quy trình công nghệ sản xuất miến dong
Tinh bột dong
Nƣớc
Ngâm tẩy trắng
Nƣớc thải
Ngâm màu
Tráng bánh
Hơi nƣớc
Hấp chín
Phơi
Thái sợi
Phơi khô
Đóng gói
Hình 1. 4. Quy trình sản xuất miến dong kèm dòng thải [43].
Tinh bột dong đƣợc ngâm bằng hóa chất để loại bỏ tạp chất và làm trắng,
tiếp tục lại đƣợc ngâm thêm lần nữa có thể bổ sung chất tạo màu. Bột sau ngâm
đƣợc tráng thành bánh, hấp chín, đem đi phơi, sau đó sắt sợi và phơi khô đóng gói.
1.2. HIỆN TRẠNG MÔI TRƢỜNG CÁC LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT TINH
BỘT
Hầu hết các làng nghề sản xuất và chế biến tinh bột đều phát triển tự phát,
sản xuất tăng nhanh và thiếu quy hoạch. Trang thiết bị đơn giản, không đồng bộ,
chủ yếu là thủ công, công nghệ lạc hậu, tiêu tốn vật tƣ nguyên liệu cao, quy mô sản
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
8
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
xuất nhỏ và phân tán. Năng lực quản lý cũng nhƣ ý thức của ngƣời lao động trong
tiết kiệm vật tƣ, nguyên liệu và nƣớc còn thấp.
Hình 1. 5. Môi trường làng nghề Dương Liễu- Hoài Đức- Hà Nội [42].
Hình ảnh trên cho ta thấy ý thức bảo vệ môi trƣờng cho chính gia đình sản
xuất và cho cộng đồng của ngƣời dân nói chung còn kém. Vì vậy, sản xuất càng
phát triển thì tình trạng ô nhiễm môi trƣờng càng trở nên nghiêm trọng. Ô nhiễm
môi trƣờng do sản xuất ảnh hƣởng đáng kể tới chất lƣợng môi trƣờng nƣớc, môi
trƣờng không khí và sức khỏe cộng đồng trong khu vực.
1.2.1. Hiện trạng môi trƣờng nƣớc
Các làng nghề sản xuất tinh bột thƣờng kết hợp chế biến tinh bột thành các
sản phẩm nhƣ miến dong, nha…và nuôi lợn. Các loại hình sản xuất này cũng tạo ra
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
9
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
nƣớc thải có độ ô nhiễm cao. Vì vậy, nƣớc thải cống chung ở các làng nghề sản xuất
và chế biến tinh bột thƣờng có độ ô nhiễm khá cao (Bảng 1.1).
Theo thống kê của Sở Công Thƣơng năm 2008, lƣợng nƣớc thải của các làng
nghề tinh bột là rất lớn. Phú Đô là 3.600 m3/ngày, của Cát Quế là 3.500 m3/ngày,
Dƣơng Liễu là 6.800 m3/ngày, và của Minh Khai là 5.500 m3/ngày. Kết quả phân
tích cho thấy nƣớc thải cống chung của các làng nghề sản xuất tinh bột có hàm
lƣợng ô nhiễm cao đến rất cao, đặc biệt ở làng nghề Dƣơng Liễu, COD lên tới
3178mg/l, gấp 32 lần TCCP của dòng thải loại B, mặc dù đã ra đến cống thải chung
nhƣng pH vẫn còn thấp (pH = 4,9). Tổng nitơ vƣợt 9 lần và tổng phốt pho vƣợt 7
lần tiêu chuẩn dòng thải loại B. Ở Phú Đô nƣớc thải có COD = 2976 mg/l gấp gần
20 lần TCCP, BOD5 = 1850 mg/l gấp 37 lần TCCP.
Nƣớc thải cống chung của làng nghề Tân Hoà (huyện Hoài Đức – Hà Nội)
có COD = 466 mg/l gấp 3, BOD5 = 250 mg/l gấp 5 lần TCCP; các chỉ tiêu khác ở
giới hạn cho phép. Có hiện tƣợng này là do nƣớc thải ra đến cống chung đã đƣợc
pha loãng nhiều lần với nƣớc thải sinh hoạt. Nhìn chung, sản xuất tinh bột tác động
rõ rệt đến chất lƣợng nƣớc mặt và nƣớc ngầm ở các làng nghề. Các chỉ tiêu COD
đều lớn hơn TCCP. Hàm lƣợng tổng nitơ, tổng P tƣơng đối cao trong nƣớc mặt là
cơ sở gây bùng nổ tảo trong nƣớc mặt. Đáng chú ý là theo kết quả khảo sát cho thấy
nguồn nƣớc giếng ở các làng nghề này đều có chỉ tiêu coliform vƣợt mức cho phép,
có hiện tƣợng này là do nguồn nƣớc ngầm đã bị ô nhiễm.
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
10
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Bảng 1. 1. Đặc trưng nước thải cống chung một làng nghề sản xuất tinh bột
QCVN
40:2011
cột B
Làng nghề sản xuất tinh bột
Chỉ
Đơn
tiêu
vị
Tân
Hoà (2)
Bình
Minh (1)
Cát
Quế (2)
Dƣơng
Liễu (3)
Bún Phú
Đô (1)
6,1
4,6
6,8
4,9
6,1
5,5 – 9
C
28,5
29,7
26,5
27,2
-
40
Độ
màu
Co Pt
1140
407
-
-
-
150
COD
mg/l
466
1858
2630
3178
2967
150
BOD5
mg/l
250
743
1609
2200
1850
50
SS
mg/l
97
926
247
1204
414
100
Nt
mg/l
13
145,6
95,4
367
-
40
Pt
mg/l
1,6
27,5
23,8
41,8
-
6
pH
Nhiệt
độ
o
Ghi chú:
(1) Trung tâm công nghệ môi trƣờng ENTECT khảo sát tháng 12/2002.
(2) Viện khoa học và công nghệ môi trƣờng (KH&CN Môi trƣờng) - Đại học
Bách khoa Hà Nội (ĐH BKHN) khảo sát tháng 10 /2002 [19].
(3) Viện KH&CN Môi trƣờng - ĐH BKHN khảo sát tháng 3 /2003 [23].
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
11
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Bảng 1. 2. Chất lượng nước mặt làng nghề tại xã Dương Liễu [20]
M1
M2
M3
QCVN 08 – 2008
cột B1
7,5
6,75
6,9
5,5 – 9
C
27,0
28,5
30,5
-
COD
mg/l
55
36,7
59,8
30
4.
BOD5
mg/l
12
12,0
23,1
15
5.
SS
mg/l
68
52,0
47,0
80
6.
Nt
mg/l
0,6
1,46
1,12
-
7.
Pt
mg/l
0,12
0,23
0,20
-
8.
NH4+
mg/l
0,3
1,2
-
-
TT
Chỉ tiêu
1.
pH
2.
Nhiệt độ
3.
Đơn vị
o
Ghi chú: Viện KH&CN Môi trƣờng - ĐH BKHN khảo sát tháng 10/2002
M1: Nƣớc giếng làng Dƣơng Liễu
M2: Nƣớc giếng làng Tân Hòa
M3: Nƣớc ao làng Bình Minh
Kết quả ở Bảng 1.2 cho thấy tình hình ô nhiễm nƣớc mặt vƣợt quá TCVN là
rất nhiều. Cho tới nay 100% nƣớc thải sản xuất tinh bột ở làng nghề không đƣợc xử
lý đều xả thẳng cùng nƣớc thải sinh hoạt vào môi trƣờng. Do đó nƣớc thải đã gây ra
mối nguy hại nhƣ sau:
+ Làm tăng độ đục của nguồn nƣớc, ảnh hƣởng trực tiếp tới sự phát triển hệ
thủy sinh, làm giảm khả lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc.
+ Hàm lƣợng các chất hữu cơ cao trong điều kiện thiếu oxy, trong nƣớc xảy
ra các quá trình phân hủy yếm khí tạo ra các sản phẩm độc hại nhƣ: H2S, NH3...làm
cho các loài động vật dƣới nƣớc nhƣ tôm, cá cùng hệ thực vật nƣớc bị tiêu diệt.
+ Là nguồn gốc lây lan dịch bệnh theo đƣờng nƣớc.
+ Nƣớc thải thấm vào đất gây ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm.
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
12
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Bảng 1. 3. Lượng thải rắn của một số làng nghề [1].
STT
Làng nghề
Sản phẩm
COD
BOD5
SS
(tấn/năm)
(tấn/năm)
(tấn/năm)
(tấn/năm)
1
Bún Phú Đô
10.200
76,90
53,14
9,38
2
Bún Vũ Hội
3.100
22,62
15,30
2,76
3
Bún Ninh Hồng
4.380
15,08
10,42
1,84
4
Dƣơng Liễu
52.000
13.05
934,4
2.13
1.2.2. Hiện trạng môi trƣờng không khí
Nguồn gây ô nhiễm môi trƣờng không khí ở các làng nghề sản xuất chế biến
tinh bột là mùi xú uế phát sinh do phân hủy các chất hữu cơ có trong chất thải rắn
và do nƣớc thải tồn đọng trong hệ thống thu gom. Quá trình phân hủy yếm khí tạo
ra các chất khí độc hại nhƣ H2S, CH4, NH3, khí indol…Hàm lƣợng các chất khí có
trong không khí tại một số làng nghề đƣợc thể hiện ở Bảng 1.4.
Bảng 1. 4. Chất lượng môi trường không khí ở một số làng nghề [20].
TT
Chỉ tiêu
K1
K2
QCVN 05 – 2009
Đơn vị
1.
Bụi
0,28
0,11
0,2
mg/m3
2.
NO2
0,009
0,0078
0,4
mg/m3
3.
SO2
0,063
0,097
0,5
mg/m3
4.
CO
3,96
4,12
1
mg/m3
5.
NH3
0,221
0,112
0,05
mg/m3
6.
H2 S
0,32
0,26
0,0075
mg/m3
Ghi chú:
K1: Môi trƣờng nền làng nghề Dƣơng Liễu (khảo sát tháng 10/2002)
K2: Môi trƣờng nền làng nghề Tân Hòa (khảo sát tháng 10/2002)
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
13
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Hầu hết các chỉ tiêu chất lƣợng môi trƣờng không khí còn ở mức cho phép.
Tuy nhiên, ở cả 2 làng nghề, hàm lƣợng H2S vƣợt quá TCCP từ 32 – 40 lần. Nguồn
gốc của H2S chủ yếu từ nƣớc thải của chăn nuôi lợn đã không đƣợc xử lý, hơn thế
nữa các mƣơng thu gom nƣớc thải đều là mƣơng hở nên khí H2S dễ dàng khuyếch
tán vào môi trƣờng không khí làm ô nhiễm môi trƣờng không khí, ảnh hƣởng
nghiên trọng đến sức khỏe dân cƣ.
1.2.3. Hiện trạng ô nhiễm chất thải rắn
Chất thải rắn có khối lƣợng rất lớn, nếu không thu gom và xử lý trong ngày
thì quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong chất thải rắn sau 48 giờ sẽ tạo ra các
khí H2S, và NH4 gây hôi thối làm ô nhiễm môi trƣờng.
Bảng 1. 5. Thành phần và khối lượng bã thải từ sản xuất tinh bột tại làng nghề
Dương Liễu (thời gian từ tháng 10 năm trước đến hết tháng 4 năm sau ) [1].
STT
1
2
Chỉ tiêu
Định mức thải (tấn chất
thải rắn/tấn nguyên liệu)
Khối lƣợng bã (tấn/năm)
Sắn
Dong giềng
0.45
0.6
84.240
21.528
Chất thải rắn trong sản xuất tinh bột gồm:
- Vỏ và bã của sắn củ, có lẫn cả tạp cát sạn. Vỏ gỗ và vỏ củ chiếm 2 – 3%
lƣợng sắn củ tƣơi. Vỏ lụa của sắn chứa chủ yếu là pectin, tinh bột và xơ.
- Xơ và bã sắn sau khi lọc hết tinh bột, thƣờng chiếm 15 – 20% lƣợng sắn
tƣơi, rất dễ gây ô nhiễm môi trƣờng nếu không đƣợc xử lý kịp thời. Bã sắn chứa chủ
yếu là xơ (xenlulozo) và một lƣợng nhỏ tinh bột.
- Bao bì phế thải.
Nhƣ vậy, định mức thải trung bình của 1 tấn tinh bột sắn thành phẩm khoảng:
0,4 tấn bã; 0,05 tấn vỏ và đất cát cùng với khoảng 13 m3 nƣớc thải (cho rửa nguyên
liệu, ngâm ủ, lọc tách bột, rửa bột và rửa máy móc thiết bị)
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
14
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Bảng 1. 6. Thành phần bã thải từ sản xuất tinh bột [2].
TT
Thành phần
Bã sẵn
1
pH
6,67
2
Nƣớc, %
88,9
3
Chất khô, %
11,1
4
Tinh bột, %
0,62
5
Nt, %
0,013
6
Pt, %
0,026
Bã sắn đƣợc sử dụng làm thức ăn cho cá và nuôi lợn… phần còn lại đƣợc
thải xuống cống rãnh gây tắc nghẽn, khi bị phân huỷ gây mùi. Nguồn thải này là tác
nhân đáng kể làm ô nhiễm môi trƣờng đất và trực tiếp gây ô nhiễm môi trƣờng
không khí cũng nhƣ ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng nƣớc mặt, nƣớc ngầm ở làng
nghề.
1.3. Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG DO NƢỚC THẢI
Sản xuất tinh bột là ngành sản xuất có nhu cầu nƣớc lớn. Ở mỗi công đoạn
của sản xuất, nhu cầu nƣớc cũng khác nhau (Bảng 1.7).
Bảng 1. 7. Định mức nước trong sản xuất tinh bột (cho 1 tấn nguyên liệu) [23].
Lƣợng, m3 Tỷ lệ, %
Mục đích sử dụng
Rửa củ
0,75
14
Ngâm củ
0,5
9
Lọc bột
4
72,5
Rửa thiết bị bể chứa
0,25
4,5
Tổng
5,5
100
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
15
LớpCB13CNSH.KH
Luận văn tốt nghiệp
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Nƣớc sử dụng cho công đoạn tinh chế bột (tách bã và tách bột đen) chiếm
khối lƣợng lớn (60 – 75%). Nƣớc thải từ công đoạn này cũng là nƣớc thải có độ ô
nhiễm cao nhất.
Theo đặc trƣng công nghệ của mỗi công đoạn, nƣớc thải có độ ô nhiễm khác
nhau. Kết quả khảo sát nƣớc thải sản xuất tinh bột tại làng nghề Dƣơng Liễu (huyện
Hoài Đức - Hà Nội) cho thấy: nƣớc rửa sắn thƣờng có pH cao hơn nhƣng độ ô
nhiễm thấp hơn so với nƣớc tách bột đen ở sắn. Đặc biệt nƣớc tách bột đen trong
sản xuất tinh bột từ sắn củ có COD rất cao, gấp 115 lần và BOD5 gấp 180 lần TCCP
(COD = 17250 mg/l, BOD5 = 8986 mg/l).
Bảng 1. 8. Đặc trưng nước thải công đoạn tách bột đen Làng nghề Dương Liễu [5].
STT
Chỉ tiêu
Tháng
1/2002
Tháng
3/2003
Tháng
3/2005
Tháng
3/2006
1
pH
4,3
3,7
4,0
3,9
2
COD, mg/l
11 457
11 512
14 000
17 250
3
BOD5, mg/l
5 748
6 220
8 100
8 986
4
TS, mg/l
8 630
7 807
7 472
14 028
5
SS, mg/l
385
402
467
1 420
6
Nt, mg/l
145
321,87
397,84
258,34
7
Pt, mg/l
14,87
23,99
27,41
46,78
8
Xyanuahydric
(HCN), mg/l
0,062
0,06
0,125
-
Đỗ Thị Thúy Hằng_ 13B0670
16
LớpCB13CNSH.KH
