Xử lý nước thải làng miến Việt Cường

Do đặc thù của nghề làm miến là chế biến tinh bột nên trong nước thải của hoạt động sản xuất có chứa hàm lượng chất hữu cơ lớn.. Nước thải chưa qua xử lý được thải trực tiếp ra môi trườn

MỞ ĐẦU

Ở Việt Nam, làng nghề chế biến lương thực là một trong những loại hình làng nghề phổ biến nhất ở vùng nông thôn Nó giúp họ có cuộc sống ấm no ngay trên mảnh đất quê hương mình Bên cạnh mặt đóng góp tích cực, sự ô nhiễm môi trường nước tại các làng nghề này đang ở mức báo động, gây nhiều bức xúc cho

xã hội

Một trong những làng nghề chế biến lương thực có truyền thống lâu năm là làng nghề làm miến Việt Cường, xã Hoá Thượng, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên Do đặc thù của nghề làm miến là chế biến tinh bột nên trong nước thải của hoạt động sản xuất có chứa hàm lượng chất hữu cơ lớn Ngoài ra còn do điều kiện vệ sinh và cơ sở hạ tầng yếu kém, hệ thống cấp thoát nước chưa được xây dựng đồng bộ Nước thải chưa qua xử lý được thải trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nguồn nước, vì thế việc tìm quy trình xử lý thích hợp đối với loại nước thải này có ý nghĩa rất to lớn Việc xử lý bao gồm một chuỗi các quá trình lý học, hóa học và sinh học Các quá trình này nhằm thúc đẩy việc xử lý, cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý để có thể sử dụng lại chúng hoặc thải ra môi trường với các ảnh hưởng nhỏ nhất Có nhiều biện pháp xử lý, tuy nhiên biện pháp sinh học là ưu thế hơn cả vì chúng có ưu điểm về kinh tế - kỹ thuật và thân thiện với môi trường.

Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi đã chọn đề tài: “ “Nghiên cứu xử lý nước thải của làng nghề sản xuất miến Việt Cường, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên bằng biện pháp sinh học”.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1.Vài nét về làng nghề truyền thống chế biến lương thực, thực phẩm ở Thái Nguyên.

Hiện nay, các làng nghề ở Thái Nguyên phát triển chủ yếu còn tự phát, nhỏ lẻ

tận dụng sức lao động thủ công lúc nông nhàn trong các hộ gia đình Họ tự lo từ khâu thu mua nguyên liệu, sản xuất đến tiêu thụ sản phẩm Các cơ sở sản xuất còn phân tán, thiếu mặt bằng sản xuất, hạ tầng cơ sở còn yếu, nên việc cải tiến mẫu

mã sản phẩm và nâng cao chất lượng còn hạn chế Thêm nữa, do ảnh hưởng “tai tiếng” ô nhiễm không khí và nguồn nước từ các khu công nghiệp luyện kim, nhà máy gang thép nên vấn đề xây dựng thương hiệu cho sản phẩm chế biến nông sản gặp nhiều trở ngại, vì thế mức tiêu thụ còn hạn chế, khó triển khai thành quy mô sản xuất hàng hoá lớn

Thị trường cho sản phẩm làng nghề của Tỉnh Thái Nguyên chủ yếu là thị trường trong nước Trong đó có sản phẩm chè Tân Cương là mặt hàng xuất khẩu nhưng giá trị xuất khẩu chưa xứng với tiềm năng Việc xuất hàng đi nước ngoài hầu hết đều qua trung gian chấp nhận hình thức lấy công làm lãi nên hiệu quả doanh thu không cao Bên cạnh đó còn có sản phẩm Miến Việt Cường là một trong những sản phẩm thực phẩm được ưa chuộng tại miền Bắc với thương hiệu đã được khẳng định Do một số hạn chế tại đây, các chủ cơ sở sản xuất thường bán hàng ngay tại nhà, xuất cho các mối buôn Các hộ sản xuất còn đang trong quá trình sản xuất tự phát nhỏ lẻ, các hộ sản xuất hầu như chưa tìm nguồn thị trường

để phát triển hàng hoá Mặt khác các sản phẩm này hiện đang bị thương hiệu sản phẩm cùng loại của nhiều địa phương khác cạnh tranh Vì thế hiệu quả kinh doanh sản xuất tại các làng nghề trên địa bàn Tỉnh Thái Nguyên hiện nay chưa cao, chưa tương xứng với tiềm năng của các làng nghề.

1.2.Thực trạng môi trường làng miến Việt Cường và quy trình sản xuất miến.

1.2.1 Đôi nét về làng miến Việt Cường và thực trạng môi trường hiện nay.

• Vị trí địa lý

Việt Cường là một xóm quần tụ của các tỉnh về sinh sống, nằm ở phía Nam xã Hoá Thượng, gần thị trấn Chùa Hang và thành phố Thái Nguyên.

Phía Bắc giáp xóm sông Cầu và trung đoàn 601;

Phía Đông giáp xóm làng Luông;

Phía Nam giáp xóm Gốc Vối thuộc xã Cao Ngạn;

Phía Tây giáp sông Cầu và xã Minh Lập

Việt Cường được xếp vào hình thức hoạt động là một làng nghề với hầu hết dân

số tham gia sản xuất Miến, đã hoạt động được 41 năm và tuân thủ mọi quy định của Nhà Nước về việc chế biến và kinh doanh lương thực thực phẩm.

• Nguồn nguyên liệu

Nguyên liệu hoàn toàn được lấy từ Cao Bằng, Bắc Kạn, Lạng Sơn, Yên Bái,… được vận chuyển chính bằng đường bộ Nguyên liệu chính để sản xuất miến là bột dong Nguyên liệu được thu mua vận chuyển đến từng hộ gia đình, mỗi lần nhập nguyên liệu dưới quy mô chung của cả một hợp tác rồi sau đó phân chuyển tới từng hộ gia đình trong Việt Cường Hiện nay đã có những hộ sản xuất trực tiếp đến vùng nguyên liệu để lấy hàng với số lượng lớn phục vụ cho cơ sở sản xuất lâu dài.

Bột dong – nguyên liệu được vận chuyển về không phải dạng bột mịn, khô như bột gạo mà dưới dạng ướt (đóng bánh) màu đen.

• Cơ sở vật chất

Các hộ sản xuất đều có lao động chủ lực từ gia đình và lao động phụ Mỗi hộ đều có điện, máy bơm, máy ép miến cải tiến, bể lọc và máy đánh bột, trộn bột, các thùng chứa bột cỡ lớn, phên phơi Các hộ đều có lao động có tay nghề cao trong pha chế

và chế biến miến Đóng gói và kỹ thuật thu bó nhỏ, gọn đẹp mắt với quy trình luôn cải tiến và đem lại hiệu quả cao, qua đó tạo thêm giá trị sản phẩm Hộ sản xuất nào cũng có phương tiện vận chuyển như xe máy, ôtô,… và có thị trường quen biết tiêu thụ sản phẩm hàng loạt Hiện đã có 2 hộ sản xuất có phương tiện sản xuất hiện đại như máy ép miến thuỷ lực kết hợp bôi phên nên năng suất được cải thiện

rõ rệt.

Đường giao thông đã được bê tông hoá, hệ thống giếng khoang phục vụ nước sạch cho sản xuất, điện cung cấp đều và đủ công suất Hiện cơ sở đang làm dự án nhận chương trình nước sạch do dự án ODA cung cấp để có nước ổn định sản xuất Ngoài ra còn có chương trình “hỗ trợ có đối ứng trong việc đầu tư các giàn phơi mới bằng kim loại thay thế các giàn phơi bằng tre” do Tây Ban Nha hỗ trợ thông qua các dự án đầu tư phi chính phủ dành cho các làng nghề truyền thống.

1.2.2 Quy trình sản xuất miến từ bột dong riềng

Đầu tiên bột dong được ngâm với nước khoảng vài giờ sau đó lọc bỏ nước, lấy phần tinh bột, bột này lại được tẩy bằng hóa chất để sạch màu và mùi chua sau

đó bột lại tiếp tục được ngâm một lần nữa Giai đoạn này có thể bổ xung thêm phẩm màu để tạo màu sắc cho miến nếu khách hàng có nhu cầu (ví dụ miến vàng thì cho thêm bột nghệ…) sau khi lọc bỏ nước bột được khuấy đều, 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.

Bột dong riềng Phơi Thái sợi Phơi Thành phẩm

Dưới đây là sơ đồ quy trình sản xuất miến từ bột dong riềng

Ngâm Ngâm tẩy màu,mùi Ngâm

Tráng Nước thải Nước Nước thải Nước thải Hóa chất Nước

Hình 1: Sơ đồ sản xuất miến từ bột dong riềng

1.2.3.Đặc điểm nước cấp và nước thải trong công nghệ sản xuất miến

Các làng nghề chế biến nông sản thực phẩm tiêu thụ một khối lượng nước lớn Nước phục vụ cho sản xuất chủ yếu là nước giếng khoan và một phần nhỏ là nước nhà máy Nước sử dụng cho sản xuất miến chủ yếu ở khâu ngâm bột, tẩy màu, mùi của bột, ngâm trước khi đem tráng Nước thải miến có COD tương đối cao 4000-

6000 mg/l, độ đục tương đối lớn 400-600 NTU do trong quá trình ngâm bột một lượng nhỏ tinh bột đi theo nước vào nước thải, thành phần chủ yếu của bột dong riềng là tinh bột nên hàm lượng amoni không cao khoảng 40-80 mg/l và nitrit thấp (< 3mg/l), pH của nước thải khá thấp (2-3) và có mùi chua rất khó chịu, tất

cả nước thải của các công đoạn được thải chung xuống cống cùng với nước thải sinh hoạt gây ô nhiễm nặng cho sông Nhuệ.

Hình 2: Nước thải từ quá trình ngâm và tẩy bột

CHƯƠNG II: KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG NGHỀ SẢN XUẤT MIẾN 2.1 Một số thông số quan trọng đánh giá chất lượng nước thải

a) Độ pH

Giá trị pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý Giá trị

pH cho phép ta quyết định xử lý nước theo phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý nước Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn

từ 7 - 7,6 Môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển thường có pH từ 7 - 8 Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4.8 – 8.8, còn vi khuẩn nitrat với pH từ 6.5 – 9.3 Vi khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 - 4

b) Độ đục

Nước tự nhiên sạch thường không chứa những chất rắn lơ lửng nên trong suốt và không màu Độ đục do các chất rắn lơ lửng gây ra Những hạt vật chất gây đục thường hấp phụ các kim loại nặng cùng các vi sinh vật gây bệnh Nước đục còn ngăn cản quá trình chiếu sáng của mặt trời xuống đáy làm giảm quá trình quang hợp và nồng độ oxy hòa tan trong nước.

c) Mùi

Mùi hôi thối khó ngửi của nước thải do các chất hữu cơ bị phân hủy, mùi của các hóa chất, dầu mỡ có trong nước Các chất có mùi như NH 3 , các amin, các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh

d) Hàm lượng các chất rắn

Chất rắn lơ lửng(TSS) là các hạt nhỏ (hữu cơ hoặc vô cơ) trong nước thải Khi vận tốc của dòng chảy bị giảm xuống (do nó chảy vào các hồ chứa lớn) phần lớn các chất rắn lơ lửng sẽ bị lắng xuống đáy hồ; những hạt không lắng được sẽ tạo thành

độ đục (turbidity) của nước Các chất lơ lửng hữu cơ sẽ tiêu thụ oxy để phân hủy làm giảm DO của nguồn nước.

f) Hàm lượng oxi hòa tan DO (Dissolved Oxygen)

Hàm lượng oxi hòa tan là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của nước thải

vì oxi không thể thiếu được với các quá trình sống Oxi duy trì quá trình trao đổi chất sinh ra năng lượng cho sự sinh trưởng, sinh sản và tái sản xuất Khi thải các chất thải vào các nguồn nước quá trình oxi hóa chúng sẽ làm giảm nồng độ oxi hòa tan trong các nguồn nước này thậm chí có thể đe dọa sự sống của các loại cá cũng như các sinh vật trong nước.

Việc theo dõi thường xuyên thông số về hàm lượng oxy hòa tan có ý nghĩa quan trọng trong việc duy trì điều kiện hiếu khí trong quá trình xử lý nước thải Mặt khác lượng oxy hòa tan còn là cơ sở của phép phân tích xác định nhu cầu oxy sinh hóa Có hai phương pháp xác định DO là phương pháp Winkler và phương pháp điện cực oxy.

g) Nhu cầu oxy sinh hóa BOD (Biochemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy sinh hóa BOD là lượng oxy cần thiết cho việc oxi hóa các hợp chất hữu cơ dưới tác dụng của vi sinh vật (sự phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ

có khả năng phân hủy sinh học) Đơn vị tính theo mgO 2 /l

Quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ có thể biểu diến bởi phương trình tổng quát sau:

Chất hữu cơ + O 2 Vi sinh vật CO 2 + H 2 O + Sinh khối

Chỉ số BOD là thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nước Chỉ số BOD càng cao chứng tỏ lượng chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong nước càng lớn.

Trong thực tế khó có thể xác định được toàn bộ lượng oxy cần thiết để các vi sinh vật phân hủy hoàn toàn các chất hữu cơ trong nước mà chỉ xác định được lượng oxy cần thiết trong năm ngày ở nhiệt độ 20 o C trong bóng tối Mức độ oxy hóa các chất hữu cơ không đều theo thời gian Thời gian đầu, quá trình oxy hóa xảy ra với cường độ mạnh hơn và sau đó giảm dần

h) Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygen Demand)

Nhu cầu oxy hóa học COD là lượng oxy cần thiết cho quá trình oxy hóa toàn bộ các chất hữu cơ trong mẫu nước thành CO 2 và H 2 O bằng tác nhân oxy hóa hóa học mạnh.

Trong thực tế COD được dùng rộng rãi để đánh giá mức độ ô nhiễm các chất hữu

cơ có trong nước Do việc xác định chỉ số này nhanh hơn so với việc xác định BOD Phương pháp phổ biến nhất để xác định COD là phương pháp crommat: oxi hóa các hợp chất hữu cơ bằng đicromat trong dung dịch H 2 SO 4 đặc có mặt chất xúc tác

như các chất chỉ thị tình trạng ô nhiễm của nước vì NH 3 tự do là sản phẩm phân hủy các chất chứa protein, sau đó amoni được oxi hóa tiếp thành nitrit, nitrat theo

phương pháp so màu hoặc chuẩn độ còn nitrit và nitrat được xác định bằng

phương pháp so màu.

k) Tổng hàm lượng photpho

Ngày nay người ta quan tâm đến việc kiểm soát hàm lượng các hợp chất chứa photpho trong nước bề mặt, nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp vì

nguyên tố này là một trong những nguyên nhân chính gây ra sự phát triển bùng

nổ của tảo ở một số nguồn nước mặt (hiện tượng phú dưỡng) Chỉ tiêu này có ý nghĩa quan trọng để kiểm soát sự hình thành cặn rỉ ăn mòn và xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học Vì photpho nằm ở các dạng khác nhau như photpho hữu cơ, photphat, pyrophotphat, ortho photphat nên cần chuyển tất cả các dạng này về dạng ortho photphat PO 4 3- bằng cách vô cơ hóa mẫu nước Sau đó xác định

PO 4 3- bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử là amoni molipdat trong môi trường axit mạnh

PO 4 3- + 12 (NH 4 ) 2 MoO 4 + 24 H +→ (NH 4 ) 3 PO 4 12MoO 3↓ + 21NH 4 + +12 H 2 O

m) Tiêu chuẩn vi sinh.

Trong nước thải thường có rất nhiều loại vi khuẩn có hại, chúng là các vi trùng từ nguồn nước thải sinh hoạt, đặc biệt là nước thải bệnh viện Trong đó vi khuẩn E- coli là loại vi khuẩn đặc trưng cho sự nhiễm trùng nước Chỉ số E-coli chính là số lượng vi khuẩn này có trong 100 ml nước Ước tính mỗi ngày mỗi người bài tiết khoảng 2.10 11 E-coli.

Theo tiêu chuẩn WHO nguồn nước cấp cho sinh hoạt có chỉ số coli ≤ 10

E-coli/100 ml nước, ở Việt Nam chỉ số này là 20 E-E-coli/100ml nước.

2.2 Hiện trạng nước thải tại làng nghề Việt Cường

Làng nghề Miến Việt Cường là một trong những làng nghề chế biến lương thực

thực phẩm nên trong nước thải chứa các tạp chất hữu cơ ở dạng hoà tan hoặc lơ lửng, trong đó chủ yếu là các hợp chất hydrat cacbon như tinh bột, đường, các loại axit hữu cơ (lactic)… có khả năng phân huỷ sinh học Theo kết quả phân tích của nước thải của làng nghề Miến Việt Cường (2012)

- Độ pH là độ axit hay độ chua của nước Độ pH có ảnh hưởng tới điều kiện sống

bình thường của các thuỷ sinh Nước thải khu vực có giá trị pH dao động trong khoảng 5,1 – 6,3; là loại nước mang tính chất chua nhẹ đến trung tính :

+ Nước thải công đoạn lọc và rửa bột: pH = 5,3

+ Nước thải công đoạn tẩy bột: pH = 5,1

+ Nước thải trong rãnh tiêu chính: pH = 6,3

Trong quá trình lọc và rửa bột (pH=5,3) ,do bột trong quá trình lưu giữ, kết hợp với điều kiện nhiệt độ và độ ẩm cao đã tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển, lên men tạo ra acid lactic, nhưng qua nhiều lần rửa nên lượng acid tạo ra đã trôi đi Cuối cùng là trong rãnh tiêu chính(pH=6,3) thì do đây là nơi tiếp nhận, tập trung mọi nguồn nước thải trong gia đình bao gồm sản xuất và sinh hoạt nên giá trị pH

đã tăng lên(trung hòa pH) So sánh với QCVN thì nước thải cuối cùng trong rãnh tiêu chính có giá trị pH nằm trong tiêu chuẩn cho phép.

- Độ dẫn điện (EC) có liên quan rất chặt chẽ về nồng độ các ion trong môi trường nước Theo kết quả phân tích (2012) cho thấy thì thấy trong nước thải công đoạn tẩy bột có giá trị EC cao nhất do trong công đoạn này xuất hiện muối kim loại Na + ,

PO 4 3- , NO 3 - ,… Sự gia tăng ion trong nước đã khiến cho giá trị EC tăng nhảy vọt nhưng khi chảy vào rãnh tiêu chính thì giá trị EC đã giảm xuống rõ rệt từ 1608 -

590 mS/cm, do đã được trao đổi với các nguồn nước khác.

- Trong công đoạn lọc bột, rửa bột, tẩy bột các chỉ tiêu BOD 5 , COD, TSS, Coliform trong nước thải đều vượt tiêu chuẩn 4-6 lần Hàm lượng hữu cơ trong nước thải

có thể gây ảnh hưởng tới môi trường xung quanh do có chứa chủ yếu là hydrat cacbon và protein dễ phân hủy, thối rữa, gây ra mùi hôi thối làm ô nhiễm môi

trường nước.

Kết luận: Nước thải làng nghề Miến Việt Cường chỉ có các chỉ tiêu BOD5, COD, TSS, Coliform vượt tiêu chuẩn, nguyên nhân là do lượng chất hữu cơ đặc thù của nghề làm miến gây ra nhưng vẫn còn ở mức độ thấp, không đáng kể, chưa thể gây hại đến sinh vật cũng như môi trường sống của chúng, thuỷ vực tiếp nhận có thể đồng hoá được các giá trị này Vì vậy nước thải của hộ sản xuất có thể cung cấp sử dụng cho mục đích tưới tiêu

2.3 Các phương pháp xử lý nước và nước thải

Xử lý nước thải là loại bỏ các tạp chất gây ô nhiễm ra khỏi nước, nước thải Khi đạt được những chỉ tiêu, yêu cầu cho từng loại nước thì có thể đổ vào nguồn hoặc tái sử dụng lại Để đạt được mục đích trên người ta thường dựa vào đặc điểm của các loại tạp chất để chọn phương pháp xử lý thích hợp Việc phân loại các phương pháp xử lý nước, nước thải chủ yếu dựa vào bản chất của phương pháp xử lý đó Người ta phân loại thành các phương pháp sau

2.3.1 Phương pháp hóa lý

Là phương pháp xử lý chủ yếu dựa trên các quá trình vật lý, thường dùng để loại các hợp chất không tan ra khỏi nước, nó gồm các quá trình cơ bản: lọc qua sàng, lưới chắn, khuấy trộn, lắng, tuyển nổi, đông tụ, tạo bông, ly tâm, lọc, chuyển khí Tùy thuộc vào tính chất của tạp chất và mức độ cần thiết phải làm sạch mà người

ta sử dụng một hoặc một số phương pháp kể trên.

2.3.2 Phương pháp hóa học

Là phương pháp chuyển hóa các chất bẩn có trong nước bằng cách thêm hóa chất.