Nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh học để xử lý nước thải làng nghề sản xuất miến dong xã minh quang ba vì hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

PHẠM THỊ THÙY GIANG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT MIẾN DONG XÃ MINH
QUANG BA VÌ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Hà Nội – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

PHẠM THỊ THÙY GIANG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC ĐỂ XỬ LÝ
NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT MIẾN DONG XÃ MINH
QUANG BA VÌ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: CB150058

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. TRẦN LIÊN HÀ

Hà Nội – 2017


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn : Phạm Thị Thùy Giang
Đề tài luận văn: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh học để xử lý nước thải
làng nghề sản xuất miến dong tại xã Minh Quang Ba Vì Hà Nội.”
Chuyên ngành: Công nghệ sinh học.
Mã số SV: CB150058
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác
giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 23/10/2017
với các nội dung sau:
1. Cân đối lại tổng quan, bổ sung thêm thông tin về chế phẩm đã sử dụng.
2. Bảng biểu và số liệu phải có nguồn. Các tiêu chuẩn, qui chuẩn đã cập nhật. Vật
liệu và phương pháp đã bổ sung thêm đặc tính sinh lý, sinh hóa của chủng Ba1.
3. Giải thích rõ hiệu quả của chế phẩm. Từ kết quả nghiên cứu và thảo luận đưa
ra kết luận ngắn gọn. Sửa lỗi chính tả.
Ngày 10 tháng 11 năm 2017
Giáo viên hướng dẫn

Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Liên Hà - bộ
môn Vi sinh - Hóa sinh - Sinh học Phân Tử, Viện Công nghệ Sinh học và Công
nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình hướng dẫn trong
suốt quá trình em học tập, 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 - Trường 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
trường.
Em cũng xin cảm ơn các anh chị, bạn bè làm việc tại phòng thí nghiệm C4 đã
động viên, hướng dẫn, 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 được
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 30 tháng 09 năm 2017
Học viên
Phạm Thị Thùy Giang

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: Kết quả của luận văn này là kết quả nghiên cứu nhóm
nghiên cứu chúng tôi được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS.
Trần Liên Hà trường 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, trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng
tải trên các tác phẩm, tạp chí và trang web theo danh mục tài liệu kham khảo của
luận văn.

Hà Nội, ngày 30 tháng 9 năm 2017
Tác giả
Phạm Thị Thùy Giang

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT ...........................x
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................3
1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển cây dong riềng ................................................... 3
1.2.Hiện trạng, trồng, chế biến và tiêu thụ sản phẩm dong riềng. ..............................4
1.3.Hiện trạng làng nghề miến dong ...........................................................................6
1.3.1.Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột dong và miến dong. ..........................6
1.3.1.1.Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột dong. ...........................................6
1.3.1.2.Quy trình công nghệ sản xuất miến dong. ................................................8
1.3.2.Hiện trạng môi trường tại làng nghề. .............................................................9
1.4.2.Hiện trạng môi trường không khí. ...............................................................12

1.4.3.Hiện trạng ô nhiễm chất thải rắn..................................................................13
1.4.4.Hiện trạng ô nhiễm môi trường nước. .........................................................15
1.4.4.1.Nước thải phát sinh trong quá trình làm miến: .......................................15
1.4.4.2.Hiện trạng ô nhiễm môi trường nước ở một số làng nghề miến dong. ..19
1.5.Ảnh hưởng của làng nghề sản xuất, chế biến tinh bột và miến dong tới sức khỏe
cộng đồng. .................................................................................................................23
1.6.Làng nghề sản xuất miến dong ở xã Minh Quang Ba Vì. ...................................24
1.6.1.Vị trí và điều kiện tự nhiên. .........................................................................24
1.6.2.Nước thải làng nghề miến dong xã Minh Quang, Ba Vì, Hà Nội. ..............28
1.7.Các phương pháp xử lý nước thải. ......................................................................29
1.7.1.Xử lý bằng phương pháp cơ học. .................................................................29
1.7.2.Xử lý bằng phương pháp hoá lý ..................................................................30
1.7.3.Xử lý bằng phương pháp sinh học. ..............................................................30
1.7.3.1.Cơ sở của phương pháp. .........................................................................30
1.7.3.2.Quá trình. ................................................................................................31
1.7.3.3.Ưu điểm của VSV. .................................................................................32
1.7.3.4.Vai trò của vi sinh vật trong xử lý nước thải dong riềng........................32

iii


1.7.3.5.Phương pháp sinh học có nhiều ưu điểm: ..............................................34
1.8. Nghiên cứu ứng dụng sử dụng chế phẩm trong quá trình xử lý nước thải. .......34
1.8.1.Chế phẩm EM: .............................................................................................34
1.8.2.Chế phẩm Biomix 2: ....................................................................................35
1.8.3.Chế phẩm Bioproduct I ................................................................................35
1.8.4.Chế phẩm biowish .......................................................................................36
1.8.5.Chế phẩm RoeTech104 ................................................................................36
1.8.6.Chế phẩm Bioproduct BK-1 ........................................................................36
1.8.7.Chế phẩm MIC-CAS 02 .................................................................................36

CHƢƠNG 2 : VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. .....................38
2.1. Vật liệu. .............................................................................................................38
2.1.1.Đối tượng nghiên cứu. .................................................................................38
2.1.2.Dụng cụ và hóa chất.....................................................................................38
2.1.3.Môi trường ...................................................................................................38
2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................39
2.2.1.Phương pháp lấy mẫu ..................................................................................39
2.2.2.Định danh chủng Ba1. .................................................................................39
2.2.2.1.Đặc tính sinh lý, sinh hóa của chủng. .....................................................39
2.2.2.2.Sinh học phân tử ....................................................................................39
2.2.3.Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của
chủng .........................................................................................................................42
2.2.3.1.Ảnh hưởng của nhiệt độ. ........................................................................42
2.2.3.2.Ảnh hưởng của pH..................................................................................42
2.2.3.3.Ảnh hưởng nồng độ pepton ....................................................................42
2.2.4.Tạo chế phẩm ...............................................................................................42
2.2.5.Thử nghiệm xử lý nước thải xã Minh Quang Ba Vì Hà Nội ở phòng thí
nghiệm ..................................................................................................................43
2.2.5.1.Xử lý quy mô bình tam giác ...................................................................43
2.2.5.2.Xử lý quy mô bình sục khí 3 lít ..............................................................43
2.2.5.3.Xử lý quy mô pilot..................................................................................43
2.2.6.Phương pháp xác định các chỉ tiêu trong nước............................................44
2.2.6.1.Xác định COD. .......................................................................................44
2.2.6.2.Xác định hiệu suất xử lý (tính theo hàm lượng COD). ..........................45
CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. .......................................................46
iv


3.1.Định danh chủng Ba1. .........................................................................................46
3.1.1.Đặc tính sinh lý, sinh hóa. ...........................................................................46

3.1.2.Định danh chủng Ba1 bằng phương pháp sinh học phân tử ........................48
3.2.Khảo sát điều kiện lên men của chủng NT1 và chủng Ba1. ...............................49
3.2.1.Khảo sát điều kiện lên men của chủng NT1. ...............................................49
3.2.1.1.Khảo sát môi trường lên men chủng NT1. .............................................49
3.2.1.2.Nhiệt độ. .................................................................................................50
3.2.1.3.Tiến hành khảo sát pH chủng NT1. ........................................................51
3.2.1.4.Ảnh hưởng của nồng độ pepton với chủng NT1. ...................................52
3.2.1.5.Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cấp giống đến chủng NT1. ................53
3.2.2.Khảo sát điều kiện lên men của chủng Ba1 .................................................54
3.2.1.6.Khảo sát môi trường lên men của chủng Ba1. .......................................54
3.2.1.7.Nhiệt độ. .................................................................................................55
3.2.1.8.Tiến hành khảo sát pH chủng Ba1. .........................................................56
3.2.1.9.Khảo sát ảnh hưởng của pepton đến chủng Ba1. ...................................57
3.2.1.10.Khảo sát ảnh hưởng của gluco đến chủng Ba1. ...................................58
3.2.1.11.Ảnh hưởng của nồng độ cấp giống đến chủng Ba1..............................59
3.3. Tạo chế phẩm. ....................................................................................................60
3.3.1.Tạo chế phẩm. ..............................................................................................60
3.3.1.1.Giống gốc: ..............................................................................................61
3.3.1.2.Nhân giống. ............................................................................................61
3.3.1.3.Lên men. .................................................................................................62
3.3.1.4.Thu sinh khối. .........................................................................................62
3.3.1.5.Phối trộn. ................................................................................................62
3.4. Khảo sát khả năng xử lý nước thải của chế phẩm mô bình tam giác. ................66
3.4.1.Khảo sát ảnh hưởng của mật độ cấp chế phẩm............................................66
3.4.1.1.Chế phẩm chủng NT1. ............................................................................66
3.4.1.2.Chế phẩm chủng Ba1..............................................................................67
3.4.1.3.Chế phẩm hai chủng NT1 và Ba1...........................................................69
3.4.2. Khảo sát ảnh hưởng của nhiêt độ tới khả năng xử lý nước thải. ................70
3.4.2.1.Chế phẩm chủng NT1. ............................................................................70
3.4.2.2.Chế phẩm chủng Ba1..............................................................................72

3.4.2.3.Chế phẩm 2 chủng Ba1 +NT1. ...............................................................72
3.4.3.Khảo sát ảnh hưởng của pH tới khả năng xử lý nước thải. .........................73
v


3.4.3.1.Chế phẩm chủng NT1. ............................................................................73
3.4.3.2.Chế phẩm chủng Ba1..............................................................................74
3.4.3.3.Chế phẩm chủng Ba1+NT1. ...................................................................75
3.5.Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ bổ sung chế phẩm ở quy mô 3l. ...........................77
3.6.Xây dựng quy trình xử lý liên tục quy mô pilot ..................................................78
KẾT LUẬN ..............................................................................................................82
KIẾN NGHỊ .............................................................................................................83
PHỤ LỤC .................................................................................................................84

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Chất lượng môi trường không khí ở một số làng nghề ........................... .12
Bảng 1.2: Thành phần bã thải từ sản xuất tinh bột ...................................................13
Bảng 1.3: Lượng thải rắn của một số làng nghề .......................................................14
Bảng1.4: Lượng bã thải rắn được thải ra theo một số năm củalàng nghề Cát Quế..14
Bảng 1.5: Nhu cầu nguyên liệu và tải lượng xỉ của một số làng nghề chếbiến lương
thực và thực phẩm .....................................................................................................15
Bảng 1.6: Khối lượng nước thải trong sản xuất tinh bột tại làng nghề .....................17
Bảng 1.7: Nhu cầu sử dụng nguyênliệu một số làng và tải lượng xỉ của một số làng
nghề chế biến lương thực và thực phẩm ...................................................................17
Bảng 1.8: Tổng thải trung bình năm của làng nghề qua CBNSTP ...........................18
Bảng 1.9: Đặc trưng nước thải cống chung một làng nghề sản xuất tinh bột ...........19
Bảng 1.10: Chất lượng nước mặt làng nghề tại xã Dương Liễu .............................. .20

Bảng 1.11: Kết quả phân tích nước làng nghề xá Cát Quế ngày 8/4/2010 ...............21
Bảng 1.12: Kết quả phân tích nước làng nghề xá Minh Khai ngày 8/4/2010. ..........22
Bảng1.13:Đặc điểm của nước thải ở làng nghề chế biến tinh bột dong riềng riềng. 28
Bảng 3.1: Kết quả định danh bằng kit API 50 CHB của chủng ................................47
Bảng 3.2 : Mật độ vi sinh vật trong các công thức phối trộn ....................................63
Bảng 3.3: Mật độ vi sinh vật trong các công thức phối trộn .....................................64
Bảng 3.4: Mật độ vi sinh vật và độ ẩm của chế phẩm trong thời gian bảo quản ......65
Bảng 3.5: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đối với chế phẩm có chủng NT1 .........71

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Cây dong riềng Việt Nam.. .........................................................................3
Hình 1.2: Quy trình sản xuất tinh bột dong….............................................................6
Hình 1.3:Quy trình sản xuất miến dong. .....................................................................8
Hình1.4: Một số hình ảnh ở nơi sản xuất miến Cự Đà, Thanh Oai, Hà Nội............10
Hình 1.5: Hiện trạng ô nhiễm ở Cự Đà, Hà Nội. ......................................................10
Hình 1.6: Hiện trạng ônhiễm ở Dương Liễu, Hoài Đức, Hà Nội..............................11
Hình1.7: Hiện trạng ô nhiễm ở Đông Thọ, Thái Bình ..............................................11
Hình 1.8: Tình hình bệnh tật trong dân cư do có liên quan đến chất lượng môi
trường ........................................................................................................................23
Hình 1.9: Cây dong riềng ..........................................................................................25
Hình 1.10: Ảnh sản xuất miến dong của một số hộ gia đình ở Minh Quang Ba Vì
Hà Nội .......................................................................................................................26
Hình 1.11: Ảnh tại nơi sản xuât tinh bột và miến dong riềng xã Minh Quang Ba Vì
Hà Nội .......................................................................................................................27
Hình 2.1: Mô hình hoạt động hệ thống pilot .............................................................44
Hình 3. 1. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc, tế bào của chủng Ba1. .............................46
Hình 3.2. Ảnh điện di DNA của chủng Ba1 trên gel agarose ...................................48

Hình 3.3: Cây phát sinh chủng loại của chủng Ba1 ..................................................49
Hình 3.4: Khảo sát ảnh hưởng của môi trường đến sự sinh trưởng và phát triển của
chủng NT1 .................................................................................................................50
Hình 3.5: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng và phát triển của
chủng NT1 .................................................................................................................51
Hình 3.6: Khảo sát ảnh hưởng của độ pH đến sự sinh trưởng và phát triển của
chủng.. .......................................................................................................................52
Hình 3.7: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ pepton đến sự sinh trưởng và phát triển
của chủng NT1 ..........................................................................................................53
Hình 3.8: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cấp giống đến sự sinh trưởng và phát
triển của chủng NT1 ..................................................................................................54
Hình 3.9: Khảo sát ảnh hưởng của môi trường đến sự sinh trưởng và phát triển của
chủng Ba1 ..................................................................................................................55
Hình3.10: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng và phát triển của
chủng Ba1 ..................................................................................................................56
Hình 3.11: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và phát triển của chủng
Ba1 ............................................................................................................................57
Hình 3.12: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ pepton đến sự sinh trưởng và phát
triển của chủng Ba1 ...................................................................................................58
Hình 3.13: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ gluco đến sự sinh trưởng và phát triển
của chủng Ba1 ...........................................................................................................59
Hình 3.14: Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ cấp giống đến sự sinh trưởng và phát
triển của chủng Ba1 ...................................................................................................60
viii


Hình 3.15: Quy trình tạo chế phẩm vi sinh xử lý nước thải làng nghề miến dong ...61
Hình 3.16: Chế phẩm đóng túi bảo quản .................................................................66
Hình 3.17: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ chế phẩm chủng NT1 tới khả năng
xử lý nước thải ..........................................................................................................67

Hình 3.18: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ chế phẩm chủng Ba1 tới khả năng xử lý
nước thải ....................................................................................................................68
Hình 3.19: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ chế phẩm chủng Ba1 tới khả năng xử lý
nước thải ....................................................................................................................68
Hình 3.20: Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm hai chủng tới khả năng xử lý nước
thải .............................................................................................................................69
Hình 3.21: Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm hai chủng NT1 và Ba1 tới khả năng
xử lý nước thải ..........................................................................................................70
Hình 3.22: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng xử lý nước thải của chế
phẩm chủng NT1 .......................................................................................................71
Hình 3.23: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng xử lý nước thải của chế
phẩm chủng Ba1 ........................................................................................................72
Hình 3.24: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng xử lý nước thải của chế
phẩm 2 chủng Ba1+NT1 ...........................................................................................73
Hình 3.25: Khảo sát ảnh hưởng của pH đếnkhả năng xử lý nước thải chế phẩm
chủng NT1 .................................................................................................................74
Hình 3.26: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý nước thải của chế phẩm
chủng Ba1 ..................................................................................................................75
Hình 3.27: Khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý nước thải của chế phẩm
2 chủng Ba1 và NT1 .................................................................................................76
Hình 3.28: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ chế phẩm 2 chủng NT1 và Ba1 với bình
3l ................................................................................................................................77
Hình 3.29: Khảo sát ảnh hưởng của mật độ chế phẩm 2 chủng NT1 và Ba1 với quy
mô bình 3l..................................................................................................................78
Hình 3.30: Hệ thống xử lý pilot quy mô 35l .............................................................79
Hình 3.31: Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm hai chủng đến quá trình xử lý nước
thải trong hệ thống pilot ............................................................................................79
Hình 3.32: Nước thải sau khi xử lý ...........................................................................80

ix

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

2

Bp

3

COD

4

DNA

Deoxyribonucleic acid

5

DNS

3,5-dinitrosalicylic

6

dNTP

Deoxyribonucleic triphosphate

7

EDTA

Ethylen diamin tetraacetic acid

8

Kb

Kilo base

9

CBNSTP

Chế biến nông sản thực phẩm

10

Nt

Hàm lượng nito tổng

11

OD

Optical density – Mật độ quang

12

PCR

Polymerase chain reaction

13

Pt

Hàm lượng photpho tổng

14

SDS

Sodium dodecyl sulfate

Nhu cầu oxy hóa sinh học
Base pair – Cặp nucleotit
Chemical Oxygen Demand –
Nhu cầu oxy hóa hóa học

15

TCCP

Tiêu chuẩn cho phép

16

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

17

TE

Tris – EDTA

18

v/p

Vòng/phút

x

MỞ ĐẦU
Theo thống kê của Hiệp hội làng nghề Việt Nam, đến nay cả nước 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. Sản phẩm của các làng nghề không chỉ đáp ứng
được nhu cầu tiêu dùng cho người dân mà còn là những mặt hàng xuất khẩu độc đáo
ra thị trường nước ngoài.
Nước ta là nước nông nghiệp cho nên làng nghề chế biến nông sản thực phẩm
là một trong những làng nghề tồn tại lâu đời nhất, có số lượng lớn, chiếm 20% tổng
số làng nghề. Đây là một trong những loại làng nghề phân bố khá đều trong cả nước,
phần nhiều sử dụng lao động lúc nông nhàn, không yêu cầu trình độ cao. Hình thức
sản xuất thủ công gần như không thay đổi về quy trình sản xuất so với thời điểm khi
hành thành nghề.
Hầu hết làng nghề ở Việt Nam thường sản xuất theo quy mô hộ gia đình, nhỏ
lẻ, phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng của dân cư trong vùngsau đó phát triển mở rộng
quanh khu vực trong cả nước. Làng nghề hoạt động sản xuất theo hai loại hình chính.
Một là làng nghề có thể diễn ra quanh năm như: sản xuất bún, bánh, rượu... Hai là
làng nghề sản xuất theo thời vụ như: sản xuất tinh bột từ sắn củ, dong củ, làm miến
dong, chế biến hoa quả…
Một trong những làng nghề chế biến lương thực lâu năm đó là làng nghề chế
biến tinh bột dong và miến dong xã Minh Quang Ba Vì Hà Nội. Hiện nay, cả làng có
235 hộ với 1.245 nhân khẩu thì có tới 203 hộ làm nghề chế biến tinh bột sắn và dong
riềng.
Do điều kiện kinh tế, xã hội phát triển, nhu cầu của con người ngày càng tăng,
nhất là các sản phẩm làng nghề. Cho nên, cácmặt hàng lương thực, thực phẩm cũng
phát triển theo về số lượng cũng như chất lượng. Dựa vào nhu cầu của thị trường,
làng nghề đã mở rộng đầu tư chuyên canh, tăng năng suất lao động nhằm thúc đẩy
sản xuất. 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. Với thói quen sản

1


xuất quy mô nhỏ, khép kín trong hộ gia đình đã hạn chế phần nào đầu tư trang
thiết bị và đổi mới công nghệ dẫn đếnnăng xuất sản xuất không cao, tiêu tốn nguyên
nhiên liệu lớn. Bên cạnh đó hầu hết người dân chưa ý thức việc bảo vệ môi trường
nêntrong quá trình sản xuất đã xả thải trực tiếp ra môi trường xung quanh như: ao,
hồ, cống rãnh, ...một lượng lớn chất thải, đặc biệt là nước thải giàu chất hữu cơ. Mặt
khácdo quy mô sản xuất nhỏ, không tập trung, rải rác trên khắp địa bàn làng, xã cho
nên nguồn xả thải bị phân tán, khó thu gom. Từ đó ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất
lượng môi trường và sức khoẻ cộng đồng.
Nhằm góp phần bảo vệ môi trường và giảm thiểu ô nhiễm do sản xuất và chế
biến tinh bột tại các làng nghề, chúngtôi thực hiện đề tài:
“ Nghiên cứu sử dụng chế phẩm sinh học để xử lý nƣớc thải làng nghề sản
xuất miến dong tại xã Minh Quang Ba Vì Hà Nội.”
Với nội dung nghiên cứu chính sau:
1. Khảo sát các điều kiện ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của chủng đã
lựa chọn.
2. Thu sinh khối và tạo chế phẩm.
3. Thử nghiệm xử lý nước thải làng nghề sản xuất miến dong tại xã Minh Quang,
Ba Vì Hà Nội qui mô phòng thí nghiệm.
4. Thử nghiệm xử lý nước thải làng nghề sản xuất miến dong tại xã Minh Quang,
Ba Vì Hà Nội qui mô pilot.

2


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
Việt Nam là một nước nông nghiệp, cho nên làng nghề hầu như phân bố rộng

khắp cả nước. Sự tồn tại và phát triển của làng nghề đã ảnh hưởng một phần không
nhỏ đến nền kinh tế - văn hóa trong nước. Ngoài giải quyết nhu cầu thiết yếu của
cuộc sống, các làng nghề còn giúp cho người nông dân có thêm thu nhập phần tăng
trưởng kinh tế của các vùng nông thôn trong cả nước.
Một trong các loại hình làng nghề phổ biến nhất ở nông thôn Việt Nam là làng
nghề chế biến lương thực (bún, miến, bánh đa, chế biến tinh bột...). Trong đó, tinh
bột dong riềng và miến dong là hai loại hình sản phẩm được chế biến từ củ dong
riềng.
1.1. Nguồn gốc và lịch sử phát triển cây dong riềng.
Dong riềng có tên khoa học là Canna edulis Ker, có nguồn gốc phát sinh ở Peru
Nam Mỹ. Ngày nay dong riềng đã được trồng rộng rãi ở nhiều nước nhiệt đới và á
nhiệt đới trên thế giới [20].

Hình 1.1: Cây dong riềng Việt Nam [38].
Dong riềng (Canna edulis Ker) là cây thân thảo, họ dong riềng (Cannaceae) có
nhiều tên địa phương khác nhau như: khoai chuối, khoai lào, dong tây, củ đao, khoai
riềng, củ đót, chuối nước, …[20].

- Thành phần hóa học: Củ dong riềng đỏ có chứa nhiều tinh bột (khoảng
70%), chất khoáng 2%, chất xơ 5%, chất đạm 3%, chất béo 2% và một số hoạt chất
khác [38].

3


- Tính vị và tác dụng: Theo y học cổ truyền củ dong riềng đỏ có vị ngọt, tính
mát có tác dụng thanh nhiệt, giải độc, hạ áp, lợi huyết, bổ tim [38].

- Trong công nghiệp thực phẩm: Dong riềng là cây có giá trị cao đối với đời
sống nông dân. Củ có thể sử dụng tươi (luộc ăn) hoặc chế biến thành tinh bột. Từ

tinh bột có thế chế biến thành nhiều sản phẩm hàng hóa có giá trị: làm thức ăn cho
trẻ con và người già ốm, làm bột chân trâu, làm miến, làm bánh (bánh mì, bánh bao,
bánh đa, …) mì sợi, kẹo bánh và trong công nghiệp rượu. Bã dong riềng sau khi lây
tinh bột đem phơi khô làm thức ăn dự trữ cho gia súc [20].

- Trong y học: Dong riêng có hai loại chính là dong riềng đỏ và dong riêng
trắng. Ngoài giá trị trong thực phẩm cây dong riềng đỏ còn có tác dụng chữa bệnh
tim mạch. Tác dụng quý nhất của dong riềng đỏ là “Hỗ trợ điều trị chứng tắc nghẽn
động mạch vành”. Đây chính là kinh nghiệm chữa bệnh bằng cây thuốc nam của
đồng bào người Dao ở miền Tây Bắc. Dong riềng đỏ có tác dụng trị chứng tức ngực,
khó thở và bệnh tim mạch. Bởi vậy có lúc dong riềng đỏ còn được đặt tên là “Thần
dược cho người mắc bệnh tim mạch”[34].
1.2.

Hiện trạng, trồng, chế biến và tiêu thụ sản phẩm dong riềng.
Dong riềng được nhập vào Việt Nam thế kỷ thứ 19. Năm 1898, người Pháp đã

trồng thử dong riềng ở nước ta nhưng rồi công việc thời đó đã bị dừng lại vì thời đó
chưa biết cách chế biến tinh bột dong riềng. Từ năm 1961- 1965 một số nghiên cứu
về nông học với cây dong riềng đã được thực hiện tại Viện khoa học kỹ thuật nông
nghiệp ( INSA) nhằm mục đích mở rộng diện tích Dong Riềng. Từ năm 1986 do nhu
cầu sản xuất miến từ bột dong riềng ngày càng tăng đã đi kèm với việc mở rộng diện
tích trồng loại cây này. Năm 1993, ở nước ta ước chừng đã có khoảng 30.000ha
trồng dong riềng. Hiện nay tuy diện tích trồng có thể giảm đi chút ít nhưng có thể
khẳng định, dong riềng lấy củ và lấy cảnh vẫn được trồng phổ biến khắp cả nước, từ
đồng bằng, trung du đến các vùng núi cao như SaPa, Bắc Hà (tỉnh Lào Cao), Phó
Bảng (tỉnh Hà Giang), tỉnh Tuyên Quang, … [20].
Giống như lúa, ngô, khoai, sắn, cây dong riềng thực tế đã gắn bó với đời sống
người nông dân từ thời xa xưa. Với đặc tính dễ trồng cho năng suất cao, phù hợp

4


nhiều vùng sinh thái khác nhau trong địa hình cả nước như: đất tốt, xấu; đất pha cát,
thịt; khí hậu nóng, lạnh; ở vùng sườn núi, đồi; vùng trung du, núi, đồng bằng; nơi
hạn, úng; ở vùng chuyên canh, ở những mảnh đất đầu thừa đuôi thẹo, …Năng suất
củ dong riềng rất cao. Nếu trồng ở nơi đất tốt, một khóm có thể thu được 15-20kg củ.
Trồng trên diện tích lớn có thể cho năng suất đạt từ 45-60 tấn củ/ha nếu thâm canh
[22].
 Xã Côn Minh sản xuất dong riềng từ năm 1970 với diện tích ban đầu 50 ha,
tăng dần đỉnh điểm vào năm 1978-1980 với diện tích 100-170ha. Tuy nhiên do giống
không được tuyển chọn, phương thức canh tác không được cải tiến nên cây dong bị
thoái hóa rồi lụi tàn. Đến năm 2005 diện tích cây dong gần như không còn. Để khôi
phục lại làng nghề miến dong, phòng Nông- Lâm huyện Na Rì đã liên hệ tại tỉnh Hà
Tây cũ để mua 58.641kg giống về cung cấp cho bà con xã Côn Minh trồng được
35,77ha. Qua theo dõi giống dong mới phát triển tốt, không sâu bệnh, thời gian từ
trồng đến thu hoạch là 240 ngày, ngắn hơn giống cũ 35 ngày. Năng suất bình quân
55 tấn/ha. Sản lượng dong củ thu được 1.967 tấn trong năm 2007 [4].
 Xã Quang Phong huyện Na Rì: Từ năm 1970-1980, cây dong riềng được
trồng ở tất cả 16/16 thôn bản với diện tích khoảng 50-60ha. Đến năm 1980, ị sâu
bênh cây dong bị chết hang loạt. Đến năm 2007, xã Quang Phong được huyện cấp
giống về trồng đạt diện tích 3ha; năm 2008 là 6,72ha; năm 2009 là 9,78ha [4].
 Xã Hữu Thác: năm 2008 diện tích trồng dong riêng toàn xã là 10,16ha; so
với năm 2007 tăng 6,01ha. Năng suất đạt 4,5 tấn/ha; sản lượng đạt 457,2 tấn [4].
 Ở Bắc Cạn: tại hợp tác xã Đồng Tâm, ông Hoàng Văn Giáp, phó giám đốc
Sở kế hoạch và đầu tư cho biết trồng dong riềng và sản xuất miến đã giúp nâng cao
thu nhập cho người dân địa phương, những người mà trước đây sinh kế của họ chủ
yếu là trồng lúa, ngô và lâm nghiệp. Ông Giáp cho biết hiện nay trên địa bàn tỉnh có
khoảng 18.000ha dong riềng [14].
 Ở Cao Bằng: Theo ông Du Văn Síu, chủ tịch UBND xã Thành Công huyện

Nguyên Bình, mô hình trồng dong riềng theo nhóm đã góp phần xóa đói giảm nghèo.

5


Vì thế diện tích của xã ngày càng tăng. Năm 2008 có 49,6ha đến năng 2012 đạt gần
80ha [14].
1.3.

Hiện trạng làng nghề miến dong
1.3.1. Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột dong và miến dong.
1.3.1.1.

Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột dong.

Củ dong
riềng

Làm sạch

Nghiền
Nước thải
Nước

Lọc dịch tinh bột

Lắng, rửa tinh bột

Tinh bột ướt
Làm khô tinh bột ướt

Bảo quản
Hình 1.2: Quy trình sản xuất tinh bột dong [3].
hu ết minh qu tr nh sản uất tinh bột dong riềng
 Làm sạch củ dong: Củ dong được đưa vào hệ thống máy rửa củ. Mục đích
của công đoạn rửa củ là loại bỏ ra khỏi củ dong riềng các loại đất, đá, tạp chất bẩn và
một phần vỏ củ, rễ.

6


 Nghiền củ dong: Củ dong sau khi rửa được đưa tới hệ thống máy nghiền,
xát. Trong công đoạn này củ dong được nghiền, xát dưới tác động của mâm (hoặc lô)
nghiền, xát quay ở tốc độ cao, tạo thành hỗn hợp lỏng gồm bã, nước tinh bột.
 Lọc tinh bột dong riềng :
+ Đối với phương pháp nghiền lọc không liên hoàn Quá trình nghiền và tách
lọc tinh bột, bã được thực hiện trên 02 máy móc thiết bị khác nhau. Hỗn hợp bã, tinh
bột, nước sau nghiền được đưa tới hệ thống bể chứa, sau đó được bơm sang các máy
tách bã (hình trụ tròn, có mô tơ, cánh khuấy, màng lọc), hoà thêm nước, dưới tác
động quay của cánh khuấy tinh bột sẽ được tách ra qua màng lọc xuống bể chứa và
lắng tinh bột. Quá trình đánh lọc được tiến hành liên tục cho đến khi lượng tinh bột
được tách ra hoàn toàn, xơ bã sẽ được xả ra khu bể chứa tập trung để xử lý.
+ Đối với phương pháp nghiền lọc liên hoàn, quá trình nghiền và tách tinh bột,
bã sẽ được thực hiện đồng thời trên cùng một máy nghiền lọc liên hoàn. Trong quá
trình nghiền, hỗn hợp tinh bột, nước được tách ra khỏi xơ bã và qua màng lọc vào bể
lắng tinh bột. Lắng, rửa tinh bột dong riềng. Sau công đoạn tách bã, tinh bột được để
lắng, tách nước, tách bột non, tiếp đó sẽ được đánh, lọc, lắng, nhằm rửa sạch phần
nhựa của củ dong và loại bỏ tạp chất làm cho tinh bột trắng sạch. Công đoạn đánh
lọc, lắng tinh bột này được tiến hành cho đến khi nước không còn vẩn đục.
Kết thúc giai đoạn lắng, sau khi gạn hết nước và phần cặn bã phía trên, sẽ thu

được tinh bột ướt, có độ ẩm từ 38- 40% có thể sử dụng ngay làm nguyên liệu sản
xuất miến hoặc bảo quản tùy theo mục đích sử dụng.
 Làm khô tinh bột:
Tinh bột sạch sau khi lắng lọc, tách nước thường được làm khô theo phương
pháp phơi nắng. Dùng nong, nia hoặc bạt để phơi. Tinh bột khô được đóng trong 2
lớp bao bì: bên ngoài là bao PP, bên trong là bao PE. Bảo quản trong kho cao ráo,
thoáng mát.

7


1.3.1.2.

Quy trình công nghệ sản xuất miến dong.
Bột dong riềng

Ngâm bột
Nước

Ngâm, tẩy

Nước thải

Hồ hóa
Tráng tạo mỏng và
hấp chín
Phơi sấy sơ bộ

Ủ cân bằng ẩm

Cắt tạo sợi
Phơi khô

Miến đóng gói
Hình 1.3:Quy trình sản xuất miến dong [3].
Thuyết minh quy trình sản xuất miến dong: Củ dong riềng được sơ chế thành tinh
bột miến dong như các bước chế biến tinh bột miến dong. Tiếp theo là các công đoạn
sau:
 Ngâm bột: Tinh bột dong ban đầu còn nhiều tạp chất chưa thể dùng ngay
được. Cần phải làm sạch bằng cách rửa với nước lã sạch. Cho nên, người ta cho tinh
8


bột dong, nước sạch vào bể khấy đều, sau đó để lắng khoảng vài giờ đồng hồrồi tháo
loại bỏ nước bẩn. Ở giai đoạn này được lặp lại vài lần cho tới khi nước ngâm trong
và hết mùi chua.
 Hồ hóa: Sau đó một phần bột được ngâm với nước sôi được gọi là bột chín,
bột chín đem hòa với bột đã lọc theo tỉ lệ 1/10 tạo lên một hỗn hợp bột. Tiếp đó bột
được tráng thành bánh hấp chín rồi đem phơi. Sau khi khô, bánh được đưa qua máy cán
thành sợi, đem phơi khô rồi xuất cho khách hàng.
1.3.2. Hiện trạng môi trƣờng tại làng nghề.
Ngày nay do điều kiện kinh tế, xã hội phát triển, nhu cầu của con người ngày
càng tăng, nhất là các sản phẩm làng nghề. Cho nên, các làng nghề miến dong cũng
phát triển theo về số lượng cũng như chất lượng. Dựa vào nhu cầu của thị trường
một số làng nghề đã mở rộng đầu tư chuyên canh, tăng năng suất lao động nhằm
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. Với thói quen sản xuất quy mô nhỏ, khép kín trong hộ gia đình đã hạn chế phần
nào đầu tư trang thiết bị và đổi mới công nghệ dẫn đến năng xuất sản xuất không
cao, tiêu tốn nguyên nhiên liệu lớn. Bên cạnh đó hầu hết người dân chưa ý thức việc

bảo vệ môi trường nên trong quá trình sản xuất đã xả thải trực tiếp ra môi trường
xung quanh như: ao, hồ, cống rãnh, ...một lượng lớn chất thải, đặc biệt là nước thải
giàu chất hữu cơ.
Mặt khác với quy mô sản xuất nhỏ, không tập trung, rải rác trên khắp địa bàn
làng, xã cho nên nguồn xả thải bị phân tán, khó thu gom. Từ đó ảnh hưởng nghiêm
trọng tới chất lượng môi trường và sức khoẻ cộng đồng. Dưới đây là hình ảnh chụp
tại một số làng nghề chế biến tinh bột dong và miến dong:

9


Hình1.4: Một số hình ảnh ở nơi sản xuất miến Cự Đà, Thanh Oai, Hà Nội [41].
Hình 1.4 cho thấy trang thiết bị làng nghề ở Cự Đà còn thô sơ, lạc hậu. Miến
được phơi khắp mọi nơi như: trên sân, ngoài đường, bên bờ sông, … Ở hình 1.5 chất
thải rắn, nước thải được xả thải luôn ra cống rãnh, ao hồ,…

Hình 1.5: Hiện trạng ô nhiễm ở Cự Đà, Hà Nội [41].
Tương tự như ở Cự Đà, xã Dương Liễu, huyện Hoài Đức, Hà Nội người lao
động xả thải trực tiếp luôn ra môi trường. Trung bình mỗi ngày, các hộ làm nghề thải
10


ra từ 300- 500 tấn bã, hơn 15.000 m3 nước thải, hàng trăm tấn thải rắn, chứa các chất
tẩy rửa hóa học, mang tính axít, kiềm ra sông, hồ, …. [37].

Hình 1.6: Hiện trạng ônhiễm ở Dương Liễu, Hoài Đức, Hà Nội [44].
Hình 1.6 cho thấy chất thải rắn xả thải khắp mọi nơi ngay cả khu sinh hoạt,
đường đi, dọc hai bên bờ sông. Nước sông đục ngàu, mùi hôi thối bốc lên nồng nặc.

Hình1.7: Hiện trạng ô nhiễm ở Đông Thọ, Thái Bình [36].

Hình 1.7 chụp ở xã Đông Thọ, Thái Bình, nước cống đen ngòm. Mùa nắng,
mùi hôi thối bốc lên nồng nặc, mùa mưa nước bẩn theo các con mương tràn vào khu
dân cư, ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nước và không khí.
1.4.

Hiện trạng ô nhiễm môi trƣờng tại làng nghề.
1.4.1. Đặc trƣng chất thải của làng nghề
Hoạt động chủ yếu của làng nghề chủ yếu: bóc, rửa, tách vỏ nguyên liệu,

nghiền, xay, ngâm, ủ, lọc, phơi…. Bởi vậy, đối với chất thải rắn chủ yếu là bã dong,
vỏ dong, đất cát, than xỉ. Đối với nước thải, có hàm lượng hữu cơ cao, thể hiện qua
BOD, COD lớn hơn hàng trăm, hàng chục lần so với tiêu chuẩn cho phép. Máy móc
11


không đồng bộ, cũ, chắp vá dùng lâu năm không cải tạo nên hiệu suất nguyên liệu
không cao, dẫn đến khối lượng chất thải ra lớn. Mặt khác, chất thải rắn, nước thải
không được xử lý, trực tiếp xả thải ra môi trường nên gây ô nhiễm môi trường trầm
trọng.
1.4.2. Hiện trạng môi trƣờng không khí.
Nguồn gây ô nhiễm môi trường 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 nước thải tồn đọng trong hệ thống thu gom. Quá trình phân hủy yếm khí tạo
ra các chất khí độc hại như H2S, CH4, NH3, khí indol…
Bên cạnh bã thải trong dây truyền sản xuất. Các làng nghề có nhu cầu sử dụng
nhiên liệu rất lớn. Người dân chủ yếu dùng than trong công nghệ dây truyền sản
xuất. Than là nguyên liệu chính được sử dụng phổ biến ở các làng nghề và thưởng
là than chất lượng thấp. Đây là loại nguyên liệu gây phát sinh lượng lớn bụi, ôi
nhiễm khí thải và chất thải rắn ra môi trường. Do đó khí thải chứa nhiều thành phần
ô nhiễm không khí như: bụi, CO₂, CO, SO₂ , …

Bảng 1.1: Chất lượng môi trường không khí ở một số làng nghề [24].
TT

Chỉ tiêu

K1

K2

QCVN 05 – 2009

1.

Bụi (mg/m3 )

0,28

0,11

0,2

2.

NO2(mg/m3 )

0,009

0,0078

0,4

3.

SO2(mg/m3 )

0,063

0,097

0,5

4.

CO(mg/m3 )

3,96

4,12

1

5.

NH3(mg/m3 )

0,221

0,112

0,05

6.

H2S(mg/m3 )

0,32

0,26

0,0075

Ghi chú:

 K1: Môi trường làng nghề Dương Liễu (khảo sát tháng 10/2002)
 K2: Môi trường làng nghề Tân Hòa (khảo sát tháng 10/2002)
Bảng 1.1 cho thấy hầu hết các chỉ tiêu chất lượng môi trường không khí còn ở
mức cho phép. Tuy nhiên, ở cả 2 làng nghề, hàm lượng H2S vượt quá TCCP từ 32 –
40 lần. Nguồn gốc của H2S chủ yếu từ nước thải của chăn nuôi lợn không đượcxử
12