Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột sắn của một số làng nghề thuộc huyện hoài đức hà nội
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.92 MB, 85 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Nguyễn Thị Tƣờng Chi
NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÀ CÔNG NGHỆ LÊN MEN
MÊTAN NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN CỦA MỘT SỐ
LÀNG NGHỀ THUỘC HUYỆN HOÀI ĐỨC, HÀ NỘI
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Hà Nội – Năm 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Nguyễn Thị Tƣờng Chi
NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM VÀ CÔNG NGHỆ LÊN MEN
MÊTAN NƢỚC THẢI CHẾ BIẾN TINH BỘT SẮN CỦA MỘT SỐ
LÀNG NGHỀ THUỘC HUYỆN HOÀI ĐỨC, HÀ NỘI
Chuyên ngành: Khoa học Môi trƣờng
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGÔ KIM CHI
Hà Nội – Năm 2013
LỜI CẢM ƠN
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS. Ngơ Kim Chi – phịng Khai thác
chế biến Tài nguyên thiên nhiên– Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên đã luôn
quan tâm giúp đỡ và hướng dẫn tơi tận tình, chu đáo trong suốt q trình làm luận
văn tốt nghiệp.
Đồng thời tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Môi
trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN, đã trang bị cho tôi những
kiến thức khoa học quý báu trong suốt khóa học để tơi thêm vững tin trong q
trình thực hiện khóa luận và cơng tác sau này.
Tơi xin cảm ơn Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên, cùng tập thể cán bộ
nghiên cứu của phòng Khai thác chế biến Tài nguyên thiên nhiên đã tạo điều kiện
cho tôi làm việc trong thời gian thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin cảm ơn công ty cổ phần thực phẩm Minh Dương, chính quyền
địa phương và người dân cụm làng nghề Minh Khai, Dương Liễu, Cát Quế – huyện
Hoài Đức, Hà Nội đã nhiệt tình cộng tác và giúp đỡ tơi trong quá trình xây dựng và
thực hiện nghiên cứu tại địa phương.
Cuối cùng, tơi xin tỏ lịng biết ơn tới gia đình, bè bạn đã quan tâm, ủng hộ
tơi trong suốt quá trình học và thực hiện đề tài nghiên cứu này.
Hà Nội, tháng 12 năm 2013
Học viên
Nguyễn Thị Tường Chi
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
1
Chƣơng 1 – TỔNG QUAN ......................................................................................... 3
1.1 Khái quát về làng nghề và hiện trạng môi trƣờng làng nghề .......................................... 3
1.1.1 Khái niệm làng nghề..................................................................................................... 3
1.1.2 Phân loại làng nghề ...................................................................................................... 3
1.1.3 Hiện trạng môi trƣờng làng nghề ................................................................................. 4
1.2 Vai trò của làng nghề đối với kinh tế nông thôn ............................................................ 6
1.3 Làng nghề chế biến tinh bột sắn ..................................................................................... 7
1.4 Công nghệ xử lý nƣớc thải ô nhiễm hữu cơ cao ........................................................... 12
1.4.1 Cơ chế của q trình phân hủy hiếu khí ..................................................................... 12
1.4.2 Cơ chế của q trình phân hủy kỵ khí ........................................................................ 13
1.4.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy sinh học............................................. 19
1.5 Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lên men mêtan nƣớc thải tinh bột sắn trên thế giới
và Việt Nam: ........................................................................................................................ 23
1.5.1 Các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lên men mêtan nƣớc thải tinh bột sắn trên thế
giới: 23
1.5.2 Các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lên men mêtan nƣớc thải tinh bột sắn ở Việt
Nam: 28
2
Chƣơng 2 - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 30
2.1 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 30
2.1.1 Vị trí địa lý: ................................................................................................................ 30
2.1.2 Địa hình, khí hậu: ....................................................................................................... 31
2.1.3 Điều kiện kinh tế-xã hội: ............................................................................................ 32
2.1.4 Hiện trạng sản xuất ..................................................................................................... 34
2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................................. 35
2.2.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu ..................................................................................... 35
2.2.2 Phƣơng pháp điều tra và khảo sát thực tế ................................................................... 35
2.2.3 Phƣơng pháp thực nghiệm .......................................................................................... 36
2.2.4 Phƣơng pháp xử lý số liệu .......................................................................................... 36
3
Chƣơng 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................. 37
3.1 Kết quả khảo sát hiện trạng nƣớc thải và quản lý nƣớc thải tại làng nghề Minh Khai,
Dƣơng Liễu, Cát Quế- Hoài Đức- Hà Nội ........................................................................... 37
3.1.1 Kết quả khảo sát hiện trạng nƣớc thải ........................................................................ 37
3.1.2 Tình hình quản lý nƣớc thải tại khu vực làng nghề .................................................... 39
3.2 Kết quả theo dõi mơ hình ứng dụng cơng nghệ mêtan để xử lý nƣớc thải tinh bột
sắn 41
3.2.1 Mơ hình công nghệ xử lý nƣớc thải tinh bột sắn tại Cát Quế..................................... 41
3.2.2 Nghiên cứu lựa chọn chế độ khởi động thiết bị lên men ............................................ 42
3.2.3 Nghiên cứu chế độ vận hành thiết bị lên men ............................................................ 45
3.2.4 Kết quả xử lý sau quá trình thực nghiệm ................................................................... 50
3.3 Đề xuất các giải pháp phù hợp để áp dụng công nghệ lên men mêtan xử lý nƣớc thải
hộ sản xuất của làng nghề .................................................................................................... 52
4
Kết luận và kiến nghị ................................................................................................ 55
Kết luận ................................................................................................................................ 55
Kiến nghị.............................................................................................................................. 56
5
Tài liệu tham khảo .................................................................................................... 57
6
Phụ lục ...................................................................................................................... 63
Danh mục bảng
Bảng 1.1. Chất lƣợng nƣớc thải từ sản xuất tinh bột sắn ..................................................... 10
Bảng 1.2. Nồng độ các chất dinh dƣỡng cần thiết ............................................................... 20
Bảng 1.3 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ lên men mêtan với một số loại nƣớc thải chế
biến thực phẩm ..................................................................................................................... 26
Bảng 1.4 So sánh hiệu quả xử lý nƣớc thải của các hệ thống thiết bị kị khí đƣợc vận hành ở
Thái Lan ............................................................................................................................... 28
Bảng 3.1 Kết quả phân tích nƣớc thải sản xuất tinh bột sắn của 3 làng nghề Minh Khai,
Dƣơng Liễu, Cát Quế, Hà Nội ............................................................................................. 37
Bảng 3.2 Thông số trong quá trình làm thực nghiệm .......................................................... 45
Bảng 3.3. Thể tích khí biogas sinh ra hàng ngày và hiệu suất sinh khí mêtan qua các giai
đoạn thí nghiệm ................................................................................................................... 49
Bảng 3.4. Kết quả xử lý sau quá trình thực nghiệm ............................................................ 51
Danh mục đồ thị
Đồ thị 3.1. Ảnh hƣởng giữa pH và lƣợng biogas sinh ra với mầm bùn kị khí nhà máy bia 43
Đồ thị 3.2. Mối liên hệ giữa pH và hàm lƣợng biogas với mầm là phân bò sữa ................. 44
Đồ thị 3.3. Mối liên hệ độ kiềm và VFA ............................................................................. 44
Đồ thị 3.4. Mối liên hệ giữa pH và VFA ............................................................................. 46
Đồ thị 3.5. Mối liên hệ giữa độ kiềm tổng và VFA ............................................................. 47
Đồ thị 3.6. Hiệu suất xử lý COD sau hệ kị khí .................................................................... 48
Đồ thị 3.7. Thể tích biogas sinh ra với nồng độ % CH4 ...................................................... 50
Đồ thị 3.8. Thể tích khí sinh ra hàng ngày ........................................................................... 50
Danh mục hình vẽ
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột sắn ..................................................................... 8
Hình 1.2 Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật trong hồ hiếu khí ......................... 13
Hình 1.3 Quy trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ ................................................. 14
Hình 1.4. Bể UASB ............................................................................................................. 18
Hình 1.5. Bể CIGAR............................................................................................................ 19
Hình 1.6 Các ngành cơng nghiệp sử dụng cơng nghệ kị khí xử lý nƣớc thải và các thiết bị
đƣợc sử dụng ........................................................................................................................ 24
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí 3 xã Minh Khai, Dƣơng Liễu, Cát Quế, huyện Hồi Đức, Hà Nội .. 30
Hình 3.1. Toàn cảnh hệ thống xử lý nƣớc thải làng nghề qui mô vừa và nhỏ đặt tại Cát Quế
............................................................................................................................................. 41
Danh mục từ viết tắt
AF
Lọc sinh học kị khí
BOD
Nhu cầu oxy sinh hóa
CBNSTP
Chế biến nơng sản thực phẩm
COD
Nhu cầu oxy hóa học
CSTR
Hệ khuấy trộn liên tục
EGSB
Bể phân hủy kị khí dạng bùn hạt tăng
cƣờng
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
SS
Chất rắn lơ lửng trong nƣớc
TCCP
Tiêu chuẩn cho phép
UBND
Ủy ban nhân dân
VSV
Vi sinh vật
VFA
Axit béo dễ bay hơi
Đề tài: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan xử lý nước thải chế biến tinh
bột sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
MỞ ĐẦU
Làng nghề ở nƣớc ta đã ra đời từ rất lâu và cho đến nay làng nghề ngày càng
phát triển góp phần đáng kể vào phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc. Sự phát triển
của làng nghề đã góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế nông nghiệp nông thôn, giải
quyết công ăn việc làm lúc nông nhàn, tăng thu nhập, nâng cao đời sống vật chất
cho ngƣời dân địa phƣơng. Theo “Báo cáo thực hiện chính sách, pháp luật về mơi
trƣờng tại các khu kinh tế, làng nghề” của Sở Công thƣơng, tại Hà Nội các làng
nghề đã giải quyết việc làm cho gần 630.000 lao động bao gồm cả lao động địa
phƣơng và lao động du nhập. Tính đến nay, Hà Nội có 1.350 làng nghề và làng có
nghề, trong đó 281 làng nghề đã đƣợc UBND thành phố công nhận theo tiêu chí
mới. Năm 2012, giá trị sản xuất của làng nghề đạt khoảng 10.582 tỷ đồng, chiếm
8,3% tổng giá trị sản xuất công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp của thành phố.
Ba xã Minh Khai, Dƣơng Liễu, Cát Quế thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội là ba
làng nghề nằm trong trọng điểm chế biến nông sản thực phẩm của Hà Nội. Trong
những năm vừa qua, quy mô và sản lƣợng sản xuất của các làng nghề không ngừng
tăng, tạo ra khối lƣợng sản phẩm và lƣợng doanh thu lớn tạo công ăn việc làm cho
hàng nghìn lao động địa phƣơng, khơng những tạo công ăn việc làm cho lao động địa
phƣơng mà còn cho lao động từ các tỉnh nhƣ Phú Thọ, Vĩnh Phúc…; đời sống nhân
dân không ngừng đƣợc cải thiện, bộ mặt nông thôn ngày một đổi mới. Ở xã Minh
Khai, số hộ giàu, hộ khá có thu nhập hàng trăm triệu đồng 1 năm chiếm đến 50%, hộ
nghèo (theo tiêu chí mới) cịn 46 hộ chiếm 4,71% tổng số hộ, khơng có hộ đói.
Tuy nhiên, do đặc trƣng loại hình sản xuất chính là chế biến tinh bột sắn,
miến, bún, với hàng trăm nghìn tấn chất thải rắn và đặc biệt là hàng triệu mét khối
nƣớc thải lớn, ba làng nghề đang là “thủ phạm” chính cho vấn đề ơ nhiễm mơi
trƣờng của huyện Hồi Đức, gây nên các bức xúc không chỉ đối các dân cƣ trong
vùng mà cả trong toàn huyện Hoài Đức.
Ngành sản xuất tinh bột sắn là một trong những ngành công nghiệp tiêu thụ
nhiều nƣớc và năng lƣợng. Vì vậy, hàng năm lƣợng nƣớc xả thải ra môi trƣờng của
ngành này khá lớn, nƣớc thải chứa nhiều các chất hữu cơ nhƣ tinh bột, protein,
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
1
Đề tài: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan xử lý nước thải chế biến tinh
bột sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
xenluloza, pectin, đƣờng,...gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng nếu khơng có
biện pháp xử lý hiệu quả. Tuy nhiên trong thành phần nƣớc thải tổng hợp có chứa
hàm lƣợng lớn các chất dinh dƣỡng N, P và các chất hữu cơ có thể đƣợc tận dụng
và thu hồi thơng qua q trình xử lý bằng chuyển hóa sinh học nguồn thải hữu cơ và
tận dụng sinh khối thải chuyển thành khí nhiên liệu biogas cung cấp năng lƣợng cho
nhu cầu tiêu thụ năng lƣợng của các hộ gia đình, nƣớc thải sau xử lý các mức có thể
tận thu nhƣ nguồn dƣỡng chất để bón ruộng, hoặc xử lý các mức tiếp theo đạt tiêu
chuẩn xả thải QCVN40-2011 khi xả trực tiếp vào nguồn nƣớc tiếp nhận. Khí sinh
học thu đƣợc góp phần giảm thiểu ơ nhiễm nƣớc, hạn chế khai thác nhiên liệu
không tái tạo, và giảm phát thải các khí, chủ động trong việc ứng phó với biến đổi
khí hậu trong xu thế chung của thế giới hiện nay.
Ở Việt nam bƣớc đầu đã có một số nghiên cứu khả quan về xử lý nƣớc thải
ngành tinh bột sắn theo xu thế trên nhƣng nhìn chung mới là bƣớc đầu và chƣa đạt
hiệu quả cao.
Vì vậy, học viên đã chọn đề tài : “Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công
nghệ lên men mêtan nƣớc thải chế biến tinh bột sắn của một số làng nghề thuộc
huyện Hoài Đức, Hà Nội” với nội dung gồm:
- Đánh giá mức độ ô nhiễm nƣớc thải làng nghề Minh Khai, Dƣơng Liễu,
Cát Quế.
- Nghiên cứu một số thông số ảnh hƣởng đến q trình sinh khí trong bể
mêtan, bƣớc đầu tính tốn kiểm tra các thơng số thiết kế, vận hành.
- Bƣớc đầu đề xuất mơ hình ứng dụng cơng nghệ mêtan vào xử lí nƣớc thải
làng nghề.
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
2
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
1
1.1
Chƣơng 1 – TỔNG QUAN
Khái quát về làng nghề và hiện trạng môi trƣờng làng nghề
1.1.1 Khái niệm làng nghề
Từ xa xƣa, ngƣời nông dân Việt Nam đã biết sử dụng thời gian nông nhàn để
sản xuất những sản phẩm thủ công, phi nông nghiệp phục vụ cho nhu cầu đời sống
nhƣ: các công cụ lao động nông nghiệp, giấy, lụa, vải, thực phẩm qua chế biến…
Các nghề này đƣợc lƣu truyền và mở rộng qua nhiều thế hệ, dẫn đến nhiều hộ dân
có thể cùng sản xuất một loại sản phẩm. Bên cạnh những ngƣời chuyên làm nghề,
đa phần lao động vừa sản xuất nông nghiệp, vừa làm nghề, hoặc làm thuê (nghề
phụ). Nhƣng do nhu cầu trao đổi hàng hóa, các nghề mang tính chất chun mơn
sâu hơn, đƣợc cải tiến kỹ thuật hơn và thƣờng đƣợc giới hạn trong quy mô nhỏ
(làng), dần dần tách hẳn nông nghiệp để chuyển hẳn sang nghề thủ công. Nhƣ vậy,
làng nghề đã xuất hiện.
Có thể hiểu làng nghề “là làng nơng thơn Việt Nam có ngành nghề tiểu thủ
cơng nghiệp, phi nông nghiệp chiếm ƣu thế về số lao động và thu nhập so với nghề
nông”[6].
1.1.2 Phân loại làng nghề
Làng nghề với những hoạt động và phát triển đã có những tác động tích
cực và tiêu cực đến nền kinh tế, đời sống xã hội và môi trƣờng với những nét đặc
thù rất đa dạng. Vấn đề phát triển và mơi trƣờng của các làng nghề hiện nay đang có
nhiều bất cập và đang đƣợc chú ý nghiên cứu. Muốn có đƣợc những kết quả nghiên
cứu xác thực, đúng đắn và có thể quản lý tốt các làng nghề thì cần có sự nhìn nhận
theo nhiều khía cạnh, nhiều góc độ khác nhau đối với làng nghề. Bởi vậy, hệ thống
phân loại các làng nghề dựa trên các số liệu thông tin điều tra, khảo sát là cơ sở
khoa học cho nghiên cứu, quản lý hoạt động sản xuất cũng nhƣ việc quản lý, bảo vệ
môi trƣờng làng nghề. Cách phân loại làng nghề phổ biến nhất là phân theo loại
hình sản xuất, loại hình sản phẩm. Theo cách này có thể phân thành 6 nhóm
ngành sản xuất gồm:
+ Ƣơm tơ, dệt vải và may đồ da.
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
3
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
+ Chế biến lƣơng thực thực phẩm, dƣợc liệu.
+ Tái chế phế liệu (giấy, nhựa, kim loại…).
+ Thủ công mỹ nghệ, thêu ren.
+ Vật liệu xây dựng, khai thác và chế tác đá.
+ Nghề khác (mộc gia dụng, cơ khí nhỏ, đóng thuyền, quạt giấy, đan vó, lƣới..).
Ngồi ra cịn có thể phân loại theo quy mơ sản xuất (lớn, nhỏ, trung bình);
phân loại theo nguồn thải và mức độ ô nhiễm; theo lịch sử phát triển; theo mức độ
sử dụng nguyên liệu, theo thị trƣờng tiêu thụ sản phẩm hoặc theo tiềm năng tồn tại
và phát triển…
1.1.3 Hiện trạng môi trường làng nghề
Vấn đề môi trƣờng mà các làng nghề đang phải đối mặt không chỉ giới hạn ở
trong phạm vi các làng nghề mà còn ảnh hƣởng đến ngƣời dân ở vùng lân cận. Theo
Báo cáo môi trƣờng quốc gia năm 2008 với chủ đề "Môi trƣờng làng nghề Việt
Nam", hiện nay “hầu hết các làng nghề ở Việt Nam đều bị ô nhiễm môi trƣờng (trừ
các làng nghề không sản xuất hoặc dùng các nguyên liệu không gây ô nhiễm nhƣ
thêu, may...). Chất lƣợng môi trƣờng tại hầu hết các làng nghề đều không đạt tiêu
chuẩn khiến ngƣời lao động phải tiếp xúc với các nguy cơ gây hại cho sức khỏe,
trong đó 95% là từ bụi; 85,9% từ nhiệt và 59,6% từ hóa chất. Kết quả khảo sát 52
làng nghề cho thấy, 46% làng nghề có môi trƣờng bị ô nhiễm nặng ở cả 3 dạng;
27% ô nhiễm vừa và 27% ô nhiễm nhẹ”[5].
Tình trạng ô nhiễm môi trƣờng ở các làng nghề xảy ra ở mấy loại phổ biến sau đây:
- Ô nhiễm nƣớc: ở Việt Nam, các làng nghề chƣa có hệ thống xử lý nƣớc
thải công nghiệp, nƣớc thải đƣợc đổ trực tiếp ra hệ thống kênh rạch chung hoặc ra
sông. Nguyên nhân gây ơ nhiễm nƣớc chủ yếu là q trình xử lý công nghiệp nhƣ:
chế biến lƣơng thực thực phẩm, mây tre, dệt, in, nung nấu kim loại, tẩy giấy và
nhuộm… Thƣờng thì nƣớc thải ra bị nhiễm màu nặng và gây ra hiện tƣợng đổi màu
đối với dịng sơng nhận nƣớc thải, có mùi rất khó chịu. Hơn nữa là sự vƣợt quá
TCCP đối với các hàm lƣợng BOD, COD, SS, và coliform, các kim loại nặng… ở
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
4
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
cả nƣớc mặt và nƣớc ngầm, làm chết các sinh vật thủy sinh và chứa các mầm bệnh
nguy hại cho con ngƣời.
- Ơ nhiễm khơng khí gây bụi, ồn và nóng do sử dụng than và củi chủ yếu
trong sản xuất vật liệu xây dựng và sản xuất gốm sứ.
- Ô nhiễm chất thải rắn do tái chế nguyên liệu (giấy, nhựa, kim loại…) hoặc
do bã thải của các loại thực phẩm (sắn, dong), các loại rác thải thông thƣờng: nhựa,
túi nilon, giấy, hộp, vỏ lon, kim loại và các loại rác thải khác thƣờng đƣợc đổ ra bất
k dòng nƣớc hoặc khu đất trống nào. Làm cho nƣớc ngầm và đất bị ơ nhiễm các
chất hóa học độc hại, ảnh hƣởng tới sức khỏe của con ngƣời.
Trong Báo Nhân dân ngày 23/6/2005, GS.TS. Đặng Kim Chi đã cảnh báo
"100% mẫu nƣớc thải ở các làng nghề đƣợc khảo sát có thơng số vƣợt tiêu chuẩn
cho phép. Mơi trƣờng khơng khí bị ơ nhiễm có tính cục bộ tại nơi trực tiếp sản xuất,
nhất là ô nhiễm bụi vƣợt tiêu chuẩn cho phép (TCCP) và ô nhiễm do sử dụng nhiên
liệu than củi. Tỉ lệ ngƣời dân làng nghề mắc bệnh cao hơn các làng thuần nông,
thƣờng gặp ở các bệnh về đƣờng hô hấp, đau mắt, bệnh đƣờng ruột, bệnh ngồi da.
Nhiều dịng sơng chảy qua các làng nghề hiện nay đang bị ô nhiễm nặng; nhiều
ruộng lúa, cây trồng bị giảm năng suất do ơ nhiễm khơng khí từ làng nghề".
Hà Nội là một trong những thành phố có nhiều làng nghề nhất cả nƣớc. Sau khi
mở rộng (2008), Hà Nội có tổng cộng 1.275 làng nghề, trong đó có 226 làng nghề đƣợc
UBND thành phố cơng nhận theo các tiêu chí làng nghề, với nhiều loại hình sản xuất
khác nhau, từ chế biến lƣơng thực, thực phẩm; chăn nuôi, giết mổ; dệt nhuộm, ƣơm tơ,
thuộc da đến sản xuất vật liệu xây dựng, khai thác đá; tái chế phế liệu; thủ công mỹ
nghệ... Trong số này, làng nghề thủ công mỹ nghệ chiếm 53% với 135 làng nghề, tiếp
đó là làng nghề dệt nhuộm đồ da chiếm 23% với 59 làng nghề, làng nghề chế biến
lƣơng thực, thực phẩm chiếm 16,9% với 43 làng nghề...Hiện nay, phần lớn lƣợng nƣớc
thải từ các làng nghề này đƣợc xả thẳng ra sông Nhuệ, sông Đáy mà chƣa qua xử lí
khiến các con sơng này đang bị ơ nhiễm nghiêm trọng. Chƣa kể đến một lƣợng rác thải,
bã thải lớn từ các làng nghề không thể thu gom và xử lý kịp, nhiều làng nghề rác thải
đổ bừa bãi ven đƣờng đi và các khu đất trống [2].
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
5
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
Tình trạng ơ nhiễm mơi trƣờng nhƣ trên đã ảnh hƣởng ngày càng nghiêm
trọng đến sức khỏe của cộng đồng, nhất là những ngƣời tham gia sản xuất, sinh
sống tại các làng nghề và các vùng lân cận.
Báo cáo môi trƣờng Quốc gia năm 2008 cho thấy, tại nhiều làng nghề, tỉ lệ
ngƣời mắc bệnh (đặc biệt là nhóm ngƣời trong độ tuổi lao động) đang có xu hƣớng
gia tăng. Tuổi thọ trung bình của ngƣời dân tại các làng nghề ngày càng giảm, thấp
hơn 10 năm so với làng không làm nghề. Ở các làng tái chế kim loại, tỉ lệ ngƣời
mắc bệnh ung thƣ, thần kinh rất phổ biến, nguyên nhân gây bệnh chủ yếu là do sự
phát thải khí độc, nhiệt cao và bụi kim loại từ các cơ sở sản xuất.
Tại các làng sản xuất kim loại, tỉ lệ ngƣời mắc các bệnh liên quan đến thần
kinh, hơ hấp, ngồi da, điếc và ung thƣ chiếm tới 60% dân số. Tại các làng nghề chế
biến nông sản thực phẩm, bệnh phụ khoa chiếm chủ yếu (13 – 38%), bệnh về đƣờng
tiêu hóa (8 – 30%), bệnh viêm da (4,5 - 23%), bệnh đƣờng hô hấp (6 - 18%), bệnh
đau mắt (9 – 15%). Tỉ lệ mắc bệnh nghề nghiệp ở làng nghề Dƣơng Liễu 70%, làng
bún Phú Đô là 50% [19].
Một trong những nguyên nhân của tình trạng ơ nhiễm kể trên là do các cơ sở
sản xuất kinh doanh ở các làng nghề còn manh mún, nhỏ lẻ, phân tán, phát triển tự
phát, không đủ vốn và khơng có cơng nghệ xử lý chất thải. Bên cạnh đó, ý thức của
chính ngƣời dân làm nghề cũng chƣa tự giác trong việc thu gom, xử lý chất thải.
Nếu khơng có các giải pháp ngăn chặn kịp thời thì tổn thất đối với tồn xã hội s
ngày càng lớn, vƣợt xa giá trị kinh tế mà các làng nghề đem lại nhƣ hiện nay.
1.2
Vai trò của làng nghề đối với kinh tế nông thôn
Với hơn 2000 làng nghề trong cả nƣớc, gồm 11 nhóm ngành nghề, sử dụng
hơn 10 triệu lao động, đóng góp hơn 40 ngàn tỷ đồng cho thu nhập quốc gia… các
làng nghề truyền thống đã và đang đóng một vai trị quan trọng đối với sự phát triển
kinh tế xã hội Việt Nam, đặc biệt là khu vực kinh tế nông thôn:
- Sản xuất tiểu thủ công nghiệp tận dụng nguồn nguyên liệu phong phú với
giá thành rẻ. Các nghề truyền thống chủ yếu sử dụng các nguyên liệu sẵn có trong
nƣớc, vốn là các tài nguyên thiên nhiên điển hình của miền nhiệt đới: tre nứa, gỗ, tơ
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
6
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
tằm, các sản phẩm của nông nghiệp nhiệt đới (lúa gạo, hoa quả, ngô, khoai, sắn…),
các loại vật liệu xây dựng…
- Mặt khác, sản phẩm từ các làng nghề không chỉ đáp ứng các thị trƣờng
trong nƣớc với các mức độ nhu cầu khác nhau mà còn xuất khẩu sang các thị trƣờng
nƣớc bạn với nhiều mặt hàng phong phú, có giá trị cao. Trong đó, điển hình nhất là
các mặt hàng thủ công mỹ nghệ (hiện nay, mặt hàng này xuất khẩu đạt giá trị gần 1
tỷ USD/năm). Giá trị hàng hóa từ các làng nghề hàng năm đóng góp cho nền kinh
tế quốc dân từ 40 – 50 ngàn tỷ đồng. Góp phần chuyển dịch cơ cấu kinh tế, đẩy
nhanh q trình cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa nơng thơn.
- Đặc biệt, phát triển các nghề truyền thống đang góp phần giải quyết cơng
ăn việc làm cho hơn 11 triệu lao động chuyên và hàng ngàn lao động nơng nhàn ở
nơng thơn, góp phần nâng cao thu nhập cho ngƣời dân.
- Hơn nữa, nhiều làng nghề hiện nay có xu hƣớng phát triển theo hƣớng
phục vụ các dịch vụ du lịch. Đây là hƣớng đi mới nhƣng phù hợp với thời đại
hiện nay và mang lại hiệu quả kinh tế cao, đồng thời có thể giảm thiểu tình trạng
ơ nhiễm mơi trƣờng, nâng đời sống vật chất và tinh thần cho ngƣời dân, phục vụ
mục tiêu phát triển bền vững.
1.3
Làng nghề chế biến tinh bột sắn
Việt Nam là nƣớc xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên thế giới, sau
Indonesia và Thái Lan. Cả nƣớc có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn ở qui mô
lớn, công suất 50 - 200 tấn tinh bột sắn/ ngày và trên 4.000 cơ sở chế biến thủ công.
Tổng công suất của các nhà máy chế biến sắn quy mơ cơng nghiệp đã và đang xây
dựng có khả năng chế biến đƣợc 40% sản lƣợng sắn cả nƣớc.
Quá trình chế biến tinh bột sắn cần sử dụng một lƣợng lớn nƣớc chủ yếu
cho quá trình rửa và lọc. Lƣợng nƣớc thải ra trung bình 15 m3 khi sản xuất 1 tấn sắn
tƣơi. Sau khi lọc bột sắn đƣợc sấy khơ bằng khơng khí nóng để giảm lƣợng nƣớc từ
35 - 40% xuống 11 - 13%. Quá trình này địi hỏi nhiều năng lƣợng. Thơng thƣờng
nhu cầu năng lƣợng điện và năng lƣợng nhiệt cho 1 kg sản phẩm là 0,320 – 0,939
MJ và 1,141 - 2,749 MJ tƣơng đƣơng 25% và 75% tổng năng lƣợng [7].
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
7
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
Hình 1.1. Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột sắn
+ Rửa - bóc vỏ: là cơng đoạn làm sạch nguyên liệu, đồng thời loại bỏ lớp vỏ
Quá trình rửa nguyên liệu đƣợc thực hiện nhờ thiết bị rửa hình trống quay
hoặc máy rửa có guồng. Máy rửa hình trống quay, gồm một buồng hình trụ mở,
đƣợc bọc bằng mắt lƣới thơ, quay với tốc độ 10 ÷ 15 vịng/phút. Thiết bị làm việc
gián đoạn theo mẻ, nguyên liệu đƣợc cho vào lồng. Khi lồng quay nƣớc đƣợc tƣới
vào trong suốt quá trình nhờ bộ phận phân phối nƣớc. Khi lồng quay các củ sắn
chuyển động trong lồng va chạm vào nhau và va chạm vào thành lồng, do đó đất cát
và vỏ đƣợc tách ra [1,5,16].
Sau khi bóc vỏ, củ sắn thƣờng đƣợc ngâm trong máng nƣớc để loại bỏ các
chất hoà tan trong nguyên liệu nhƣ: độc tố, sắc tố, tanin,…
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
8
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
+ Nghiền: Sau khi ngâm, sắn đƣợc đƣa vào thiết bị nghiền thành bột nhão,
phá vỡ tế bào củ và giải phóng tinh bột. Bột nhão sau nghiền gồm tinh bột, xơ và
các chất hồ tan nhƣ đƣờng, chất khống, protein, enzym và các vitamin [1,5,16].
+ Lọc thô: là công đoạn quan trọng, phải sử dụng nhiều nƣớc có thể lọc thủ
công hoặc dùng máy lọc.
- Lọc thủ công dùng lƣới lọc, bột nhão đƣợc trộn đều trong nƣớc, đƣợc chà
và lọc trên khung lọc, dịch bột lọc chảy qua lƣới lọc vào bể còn bã sắn ở trên đƣợc
lọc lần 2 để tận thu tinh bột.
- Máy lọc: là một thùng quay trong đó có đặt lƣới lọc, làm việc gián đoạn
theo mẻ. Nƣớc và bột nhão đƣợc cấp vào thùng, khi thùng quay bột nhão đƣợc đảo
đều trong nƣớc nhờ cánh khuấy, sữa bột chảy xuống dƣới qua khung lƣới lọc trƣớc
khi vào bể lắng. Lƣới lọc ngoài thùng quay giữ lại các hạt bột có kích thƣớc lớn,
phần bột này s đƣợc đƣa trở lại thiết bị lọc cịn phần xơ bã đƣợc xả ra ngồi qua
cửa xả bã [1,5,16].
+ Lắng : Tinh bột có đặc điểm dễ lắng và dễ tách, sau 8 ÷ 15h có thể
lắng hoàn toàn. Khi bột đã lắng, từ từ tháo nƣớc tránh gây xáo trộn tạp chất
(bột đen) trên bề mặt lớp bột. Lớp bột đen s đƣợc loại bỏ để đảm bảo chất
lƣợng của bột thành phẩm.
Để thu đƣợc tinh bột có chất lƣợng cao, tinh bột sắn thơ đƣợc tinh chế một
lần nữa theo quy trình sau: Bột thơ có độ ẩm từ 55 ÷ 60% cho vào bể, bơm nƣớc
vào với tỉ lệ bột và nƣớc là 1/6. Dùng máy khuấy cho đồng nhất, để bột lắng lại sau
8 ÷ 15h tháo nƣớc trong và hớt lớp bột đen nổi lên trên. Có thể rửa 3 đến 4 lần để
loại bỏ hết tạp chất, sau khi rửa xong dùng tro thấm nƣớc và đem bột ra phơi hoặc
sấy khô [1,5,16].
Nƣớc thải ngành chế biến tinh bột sắn
Lƣợng nƣớc thải sinh ra từ trong quá trình chế biến tinh bột sắn là rất lớn,
trung bình 10 -13 m3/tấn sản phẩm.
Căn cứ vào quy trình chế biến bột sắn, có thể chia nƣớc thải thành 2 dịng:
- Dịng thải 1: là nƣớc thải ra sau khi phun vào guồng rửa sắn củ để loại bỏ
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
9
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
các chất bẩn và vỏ ngoài củ sắn. Loại nƣớc thải này có lƣu lƣợng thấp (khoảng 2 –
2,5m3 nƣớc thải /tấn sắn củ), chủ yếu chứa các chất có thể sa lắng nhanh (vỏ sắn,
đất, cát…). Do vậy với nƣớc thải loại này có thể cho qua song chắn, để lắng rồi
quay vòng nƣớc ở giai đoạn rửa. Phần bị giữ ở song chắn (vỏ sắn) sau khi phơi khơ
đƣợc làm nhiên liệu chất đốt tại các gia đình sản xuất.
- Dòng thải 2: là nƣớc thải ra trong q trình lọc sắn, loại nƣớc thải này có
lƣu lƣợng lớn (4,5 - 5m3 nƣớc thải/tấn sắn củ), có hàm lƣợng chất hữu cơ cao, hàm
lƣợng rắn lơ lửng cao, pH thấp, hàm lƣợng xianua cao, mùi chua, màu trắng đục.
Nƣớc thải chế biến tinh bột sắn bao gồm các thành phần hữu cơ nhƣ tinh bột,
protein, xenluloza, pectin, đƣờng có trong nguyên liệu củ sắn tƣơi là nguyên nhân
gây ô nhiễm cao cho các dòng nƣớc thải của nhà máy sản xuất tinh bột sắn
[1,16,44].
Nƣớc thải sinh ra từ dây chuyền sản xuất tinh bột sắn có các thơng số đặc
trƣng: pH thấp, hàm lƣợng chất hữu cơ và vô cơ cao, thể hiện qua hàm lƣợng chất
rắn lơ lửng (SS), các chất dinh dƣỡng chứa N, P, các chỉ số về nhu cầu oxy sinh học
(BOD5), nhu cầu oxy hoá học (COD), …với nồng độ rất cao [1, 5,12,15]. Nồng độ ô
nhiễm của nƣớc thải tinh bột sắn thể hiện cụ thể ở Bảng 1.1
Bảng 1.1. Chất lƣợng nƣớc thải từ sản xuất tinh bột sắn
TT
Thông số
QCVN 40:2011,
Đơn vị
Giá trị
-
3,5 -5,0
5,5-9
mức B
1
pH
2
COD
mg/l
7000 – 40000
150
3
BOD5
mg/l
6000 – 23000
50
4
TSS
mg/l
4000 – 8000
100
5
∑N
mg/l
42 - 262
40
6
∑P
mg/l
11 - 46
6
7
CN-
mg/l
10 - 40
0,1
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
10
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
Số liệu ở cho thấy khoảng cách dao động về các chỉ tiêu nƣớc thải cao hơn
nhiều lần so với QCVN 40 :2011/ BTNMT cột B. Cụ thể, COD cao hơn 200 lần;
BOD cao hơn gần 500 lần; tổng nitơ và tổng photpho cao hơn 7 lần…so với QCVN
40:2011/BTNMT.
Khi tính riêng cho 52 nhà máy qui mơ lớn, ƣớc tính lƣợng nƣớc thải sinh ra
hàng ngày khi vào mùa vụ khoảng 140000 m3/ngày với tải lƣợng SS khoảng 1000
tấn/ngày; BOD khoảng 3.000 tấn/ngày; COD khoảng 5000 tấn/ngày; CN- khoảng 5
tấn/ngày [5].
Nếu lấy nƣớc thải sinh hoạt làm cơ sở để so sánh mức độ ô nhiễm của nƣớc
thải chế biến tinh bột sắn thì tải lƣợng ơ nhiễm hữu cơ của ngành chế biến tinh bột
sắn sinh ra cũng gấp ít nhất 4 lần tải lƣợng hữu cơ của tổng lƣợng nƣớc thải sinh
hoạt trên toàn quốc. Với lƣợng nƣớc thải sinh hoạt sinh ra hàng ngày trên cả nƣớc là
khoảng 2.010.000 m3/ngày, chiếm 64% trong tổng lƣợng các loại nƣớc thải [1,6,15].
Các chất ô nhiễm trong nƣớc thải tinh bột sắn gây ra nhiều tác động tiêu cực:
● BOD liên quan tới việc xác định mức độ ô nhiễm của nƣớc cấp, nƣớc thải
công nghiệp và nƣớc thải sinh hoạt. Khi xảy ra hiện tƣợng phân hủy yếm khí với
hàm lƣợng BOD quá cao s gây thối nguồn nƣớc và làm chết hệ thủy sinh, gây ơ
nhiễm khơng khí xung quanh và phát tán trên phạm vi rộng theo chiều gió.
● COD cho biết mức độ ơ nhiễm các chất hữu cơ và vô cơ chứa trong nƣớc
thải công nghiệp.
● Chất rắn lơ lửng (SS) cũng là tác nhân gây ảnh hƣởng tiêu cực tới tài
nguyên thủy sinh đồng thời gây mất cảm quan, bồi lắng lịng hồ, sơng, suối…
● Axit HCN là độc tố có trong vỏ sắn. Khi chƣa đƣợc đào lên, trong củ sắn
khơng có HCN tự do mà ở dạng glucozit gọi là phazeolutanin có cơng thức hóa học
là C10H17NO6. Sau khi sắn đƣợc đào lên, dƣới tác dụng của enzym xianoaza hoặc
trong môi trƣờng axit thì phazeolutamin phân hủy tạo thành glucoza, axeton và axit
xianuahydric. Axit này gây độc toàn thân cho ngƣời. Xianua ở dạng lỏng trong
dung dịch là chất linh hoạt. Khi vào cơ thể, nó kết hợp với enzym xitochorom làm
men này ức chế khẳ năng cấp oxy cho hồng cầu. Do đó, các cơ quan của cơ thể bị
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
11
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
thiếu oxy. Nồng độ HCN thấp có thể gây chóng mặt, miệng đắng, buồn nôn. Nồng
độ HCN cao gây cảm giác bồng bềnh, khó thở, hoa mắt, da hồng, co giật, mê man,
bất tỉnh, đồng tử giãn, đau nhói vùng tim, tim ngừng đập và tử vong.
Do đó,nếu nƣớc thải không đƣợc xử lý triệt để, không đạt tiêu chuẩn mơi
trƣờng thì s gây ơ nhiễm nghiêm trọng cho nguồn nƣớc, đất và khơng khí.
1.4
Cơng nghệ xử lý nƣớc thải ô nhiễm hữu cơ cao
Đối với nƣớc thải có hàm lƣợng chất hữu cơ cao nhƣ nƣớc thải chế biến tinh
bột sắn, việc áp dụng phƣơng pháp xử lý sinh học là rất phù hợp. Bản chất của
phƣơng pháp này là phân hủy các chất hữu cơ nhờ vào hoạt động của các vi sinh
vật. Nghĩa là các vi sinh vật s sử dụng các chất hữu cơ và một số chất khoáng để
làm chất dinh dƣỡng xây dựng tế bào và tạo năng lƣợng, qua đó làm giảm hàm
lƣợng các chất ô nhiễm trong nƣớc thải.
1.4.1 Cơ chế của q trình phân hủy hiếu khí
+ Cơ chế: Sử dụng nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung
cấp oxy liên tục [13,22]. Quá trình phân hủy hiếu khí bao gồm 3 giai đoạn biểu thị
bằng các phản ứng:
Oxy hóa các chất hữu cơ:
CxHyOz + O2 → CO2 + H2O + ∆H
Tổng hợp tế bào mới:
CxH1yOz + CO2 + NH3 → CO2 + H2O + C5H7NO2 - ∆H
Phân hủy nội bào:
C5H7NO2 + 5 O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3 (+/-) ∆H
Trong 3 phản ứng ∆H là năng lƣợng đƣợc sinh ra hay hấp thu vào.
+ Công trình xử lý hiếu khí thơng dụng: Hồ hiếu khí
Hồ hiếu khí oxy hố các chất hợp chất nhờ VSV hiếu khí và tảo (Hình 1.2).
Có 2 loại: hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo.
- Hồ làm thoáng tự nhiên: cấp oxy chủ yếu do khuyếch tán khơng khí qua
mặt nƣớc và quang hợp của các thực vật. Diện tích hồ lớn, chiều sâu của hồ từ 30 –
50 cm. Tải trọng BOD từ 250 – 300 kg/ha.ngày. Thời gian lƣu nƣớc từ 3 – 12 ngày.
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
12
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
- Hồ làm thống nhân tạo: cấp oxy bằng khí nén và máy khuấy. Tuy nhiên,
hồ hoạt động nhƣ hồ tùy nghi. Chiều sâu từ 2 – 4,5 m, tải trọng BOD
400kg/ha.ngày. Thời gian lƣu nƣớc từ 1 – 3 ngày.
Hình 1.2 Mối quan hệ cộng sinh giữa tảo và vi sinh vật trong hồ hiếu khí
1.4.2 Cơ chế của q trình phân hủy kỵ khí
+ Cơ chế: Q trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ là một q trình
phức tạp gồm nhiêu giai đoạn có thể tóm tắt trong Hình 1.3 [23].
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
13
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
Hình 1.3 Quy trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ
Cơ chế phân hủy kỵ khí có thể biểu diễn theo phương trình tổng quát sau đây [22]:
Tuy nhiên, trong thực tế q trình phân hủy kỵ khí thƣờng xảy ra theo 4
giai đoạn
Giai đoạn 1: Giai đoạn thuỷ phân[22,43]
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
14
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
Dƣới tác dụng của các enzym hydrolaza do vi sinh vật tiết ra, các hợp chất
hữu cơ phức tạp có phân tử lƣợng lớn nhƣ protein, gluxit, lipit…đƣợc phân giải
thành các chất hữu cơ đơn giản có phân tử lƣợng nhỏ nhƣ đƣờng, peptit, glyxerin,
axít amin, axít béo…
Giai đoạn 2: Giai đoạn lên men axít hữu cơ [22,43]
Các sản phẩm thuỷ phân s đƣợc các vi sinh vật hấp thụ và chuyển hoá, các
sản phẩm thuỷ phân s đƣợc phân giải yếm khí tiếo tục tạo thành axít hữu cơ phân
tử lƣợng nhỏ nhƣ axít propionic, axít butyric, axít axetic,… các rƣợu, andehyt,
axeton và cả một số axít amin. Trong giai đoạn này BOD5 và COD giảm không
đáng kể nhƣng pH của mơi trƣờng có thể giảm mạnh.
Sự lên men axit lactic:
Sự lên men êtanol:
Giai đoạn 3: Lên men tạo axit axetic
Các sản phẩm lên men phân tử lƣợng lớn nhƣ axit béo, axit lactic s đƣợc
từng bƣớc chuyển hoá thành axit axetic:
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
15
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
Giai đoạn 4: Giai đoạn mêtan hoá [22]
Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong tồn bộ q trình xử lý yếm khí, nhất
là khi xử lý yếm khí thu biogas. Hiệu quả xử lý s cao khi các sản phẩm trung gian
đƣợc khí hố hồn tồn. Dƣới tác dụng của các vi khuẩn lên men mêtan, các axit
hữu cơ bị decacboxyl hố tạo khí mêtan. Trong xử lý yếm khí, khí mêtan đƣợc tạo
thành theo hai cơ chế chủ yếu là khử CO2 và decacboxyl hoá.
- Decacboxyl hoá:
Khoảng 70% CH4 đƣợc tạo thành do decacboxyl hoá axit hữu cơ và các chất
trung tính.
- Khử CO2
Khoảng 30% CH4 đƣợc tạo thành do khử CO2.
+ Các cơng trình xử lý nước thải bằng phương pháp kỵ khí thơng dụng:
Thiết bị phân hủy kị khí khuấy trộn liên tục
Thiết bị phân hủy kị khí khuấy trộn liên tục là hệ thống xử lý kỵ khí cơ bản
với thời gian lƣu thủy lực (HRT) và thời gian lƣu bùn (SRT) trong khoảng 15-40
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
16
Luận văn: Nghiên cứu hiện trạng ô nhiễm và công nghệ lên men mêtan nước thải chế biến tinh bột
sắn của một số làng nghề thuộc huyện Hoài Đức, Hà Nội
ngày để cung cấp đủ thời gian lƣu cho cả quá trình vận hành và sự ổn định của hệ
thống.
Thiết bị khuấy trộn hồn tồn khơng hồi lƣu bùn phù hợp hơn đối với chất thải có
nồng độ chất rắn cao [54]. Một nhƣợc điểm của hệ thống này là một tải lƣợng thể
tích cao chỉ thu đƣợc với dịng chất thải khá đặc với chỉ số nhu cầu oxy hóa học có
thể phân hủy sinh học (COD) khoảng 8000 đến 50000 mg/L. Trong khi đó, nhiều
dịng chất thải lại loãng hơn nhiều [49]. Nhƣ vậy, tải lƣợng COD trên mỗi đơn vị
thể tích có thể rất thấp với thời gian lƣu của hệ thống loại bỏ mất lợi thế chi phí của
cơng nghệ xử lý kỵ khí. Tải lƣợng hữu cơ đặc trƣng (OLR) cho thiết bị phân hủy kỵ
khí khuấy trộn hồn tồn là từ 1-5 kg COD/m3.ngày [54]
Bể UASB (Upward – flow Anaerobic Sludge Blanket)
Một trong những phát triển nổi bật của công nghệ xử lý kỵ khí là bể UASB
đƣợc phát minh bởi Lettinga và các đồng nghiệp vào năm 1980 [35]. Ứng dụng đầu
tiên là xử lý nƣớc thải sinh hoạt, sau đó đƣợc mở rộng cho xử lý nƣớc thải cơng
nghiệp [48].
Bể UASB có thể xây dựng bằng bêtông cốt thép, thƣờng xây dựng hình chữ
nhật. Để dễ tách khí ra khỏi nƣớc thải ngƣời ta lắp thêm tấm chắn khí có độ nghiêng
≥ 350 so với phƣơng ngang. Tải lƣợng COD thiết kế thƣờng trong khoảng 4 – 15
kg/m3.ngày. Nƣớc thải sau khi điều chỉnh pH và dinh dƣỡng đƣợc dẫn vào đáy bể
và nƣớc thải đi lên với vận tốc 0,6 – 0,9 m/h qua lớp bùn kỵ khí. Tại đây xảy ra q
trình phân hủy sinh học kỵ khí [35].
Khí sinh học đƣợc tạo thành s kéo theo các hạt bùn nổi lên, va vào thành
thiết bị tách 3 pha khí-lỏng-rắn(bùn) dạng hình nón lật ngƣợc khiến cho các bọt khí
đƣợc giải phóng thốt lên; các hạt bùn lại rơi trở lại lớp đệm bùn.
Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT
17
