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 ttt

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 Nguyễn Thị Tường Chi Trường Đại học Khoa học Tự nhiên. Đại học Quốc gia Hà Nội Luận văn Thạc sĩ ngành: Khoa học môi trường và bảo vệ môi trường; Mã số : 60 44 03 01 Người hướng dẫn: PGS.TS. Ngô Kim Chi Năm bảo vệ: 2013 Abstract. Đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải làng nghề Minh Khai, Dương Liễu, Cát Quế. Nghiên cứu một số thông số ảnh hưởng đến quá trình sinh khí trong bể mêtan, bước đầu tính toán kiểm tra các thông số thiết kế, vận hành. Đề xuất mô hình ứng dụng công nghệ mêtan vào xử lí nước thải làng nghề. Keywords. Khoa học môi trường; Ô nhiễm nước thải; Công nghệ lên men; Xử lý nước thải Content MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1 Chƣơng 1 – TỔNG QUAN 2 1.1 Khái quát về làng nghề và hiện trạng môi trƣờng làng nghề 2 1.1.1 Khái niệm làng nghề 2 1.1.2 Phân loại làng nghề 2 1.1.3 Hiện trạng môi trƣờng làng nghề 2 1.2 Vai trò của làng nghề đối với kinh tế nông thôn 2 1.3 Làng nghề chế biến tinh bột sắn 2 1.4 Công nghệ xử lý nƣớc thải ô nhiễm hữu cơ cao 3 1.4.1 Cơ chế của quá trình phân hủy kỵ khí 3 1.4.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy sinh học 4 1.5 Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lên men mêtan nƣớc thải tinh bột sắn trên thế giới và Việt Nam: 4 1.5.1 Các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lên men mêtan nƣớc thải tinh bột sắn trên thế giới: 4 1.5.2 Các nghiên cứu và ứng dụng công nghệ lên men mêtan nƣớc thải tinh bột sắn ở Việt Nam: 5 2 Chƣơng 2 - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6 2.1 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 6 2.1.1 Vị trí địa lý: 6 2.1.2 Địa hình, khí hậu: 6 2.1.3 Điều kiện kinh tế-xã hội: 6 2.1.4 Hiện trạng sản xuất 6 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 6 2.2.1 Phƣơng pháp thu thập tài liệu 6 2.2.2 Phƣơng pháp điều tra và khảo sát thực tế 6 2.2.3 Phƣơng pháp thực nghiệm 6 2.2.4 Phƣơng pháp xử lý số liệu 6 3 7 Chƣơng 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 7 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 7 3.1.1 Tình hình quản lý nƣớc thải tại khu vực làng nghề 7 3.2 Kết quả theo dõi mô hình ứng dụng công nghệ mêtan để xử lý nƣớc thải tinh bột sắn 7 3.2.1 Mô hình công nghệ xử lý nƣớc thải tinh bột sắn tại Cát Quế 7 3.2.2 Nghiên cứu lựa chọn chế độ khởi động thiết bị lên men 8 3.2.3 Nghiên cứu chế độ vận hành thiết bị lên men 9 3.2.4 Kết quả xử lý sau quá trình thực nghiệm 13 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 14 Kết luận và kiến nghị 15 Kết luận 15 Kiến nghị 16 4 Tài liệu tham khảo 17 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 Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT 17 4 Tài liệu tham khảo Tài liệu tiếng Việt 1. Hoàng Kim Anh, Ngô Kế Sƣơng, Nguyễn Xích Liên (2005), Tinh bột sắn và các sản phẩm từ tinh bột sắn, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 2. Lý Kim Bảng (1999), Nghiên cứu xử lý rác thải tạo nguồn phân bón thích hợp phục vụ nông nghiệp, Hội nghị môi trƣờng toàn quốc năm 1999, Hà Nội. 3. Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2004), Dự án tăng cường năng lực thực hiện cơ chế phát triển sạch tại Việt Nam. 4. Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2005), Báo cáo hiện trạng môi trường. 5. Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng (2008), Báo cáo môi trường quốc gia. 6. Đặng Kim Chi (2005), Làng nghề Việt Nam và môi trường, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. 7. Đặng Kim Chi (2005), Đề tài KC 08-09: Nghiên cứu cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng các chính sách và biện pháp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường ở các làng nghề Việt Nam, Đại học Bách khoa Hà Nội. 8. Dự án Chƣơng trình Khí sinh học cho ngành Chăn nuôi Việt Nam (2007), Công nghệ Khí sinh học, Hà Nội. 9. Nguyễn Quang Khải (2002), Công nghệ khí sinh học, NXB Lao động – Xã hội, Hà Nội, tr. 20-28. 10. Nguyễn Quang Khải, Nguyễn Vũ Thuận (2003), Công nghệ khí sinh học, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, Cục Nông Nghiệp, Hà Nội. 11. Trần Hiếu Nhuệ (1999), Thoát nước và xử lý nước thải công nghiệp, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội. 12. Lƣơng Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, NXB Giáo Dục, Hà Nội. 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 Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT 18 13. Lê Xuân Phƣơng (2008), Vi sinh vật học môi trường, NXB Xây dựng, Hà Nội. 14. Nguyến Thị Sơn (2001), Bài giảng môn học Hoá Sinh và Vi Sinh trong công nghệ môi trường, Viện Khoa Học và Công Nghệ Môi Trƣờng, Đại học Bách Khoa, Hà Nội. 15. Nguyễn Thị Sơn, Nguyễn Thị Thu Hà (2006), Đề tài KC 04 – 02: Nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất tinh bột sắn thu biogas bằng hệ thống UASB, Viện Khoa học và Công nghệ Môi trƣờng, Đại học Bách Khoa, Hà Nội. 16. Nguyễn Thị Sơn (2007), Hiện trạng sản xuất và môi trường làng nghề sản xuất tinh bột sắn, Hà Nội. 17. Nguyễn Xuân Thủy, Nguyễn Minh Thao và các cộng sự (2006), Nghiên cứu công nghệ và thiết bị xử lý chất thải chế biến tinh bột sắn quy mô làng nghề hoặc tập trung, Hà Nội. 18. UBND xã Dƣơng Liễu (2011), Báo cáo: Thực hiện nhiệm vụ Kinh tế - Xã hội – ANQP 6 tháng đầu năm 2011. Phương hướng nhiệm vụ Kinh tế - Xã hội – ANQP 6 tháng cuối năm 2011, Hà Nội. 19. UBND xã Dƣơng Liễu (2011), Báo cáo: Đặc điểm tình hình chung làng nghề xã Dương Liễu, Hà Nội. 20. Unicef, 2007, Tóm tắt điều tra thực trạng vệ sinh môi trường và vệ sinh cá nhân ở nông thôn Việt Nam. Tài liệu tiếng anh 21. Alllison P(1999),”Sugar refinery effluent treatment”, World Water and Environmental Engineering, 22(3), p.28. 22. S.R.P. Avancini, G.L. Faccin, M.A. Vieira, A.A. Rovaris, R. Podesta, R. Tramonte, N.M.A. de Souza and E.R. Amante (2007), “Cassava starch fermentation wastewater: Characterization and preliminary toxicological studies”, Food and Chemical Toxicology, Volume 45,Issue 11, 2273-2278. 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 Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT 19 23. Anna Schnürer and Åsa Jarvis(2010) , Microbiological Handbook for Biogas Plants, Swedish Waste Management U2009:03 ,Swedish Gas Centre Report 207. 24. Banks CJ and Borja R (1996), “Evaluation of instability and performance of an upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactor treating high strength ice- cream wastewater”, Biotechnology and applied Biochemistry, 23(1), pp.55- 61. 25. Brian K. Richards, Robert J. Cummings, Thomas E. White and William J. Jewell(1991), “Methods for kinetic analysis of methane fermentation in high solids biomass digesters”, Biomass and Bioenergy, 1(2), 65-73. 26. X. Colin, J L. Farinet, O. Rojas, D. Alazard(2007), “Anaerobic treatment of cassava starch extraction wastewater using a horizontal flow filter with bamboo as support”, Bioresource Technology, 98(8), 1602–1607. 27. Droste R.I (1997), Theory and Practice of Water and Wastewater treatment, John Wiley and Sons, Newyork 28. European Commission (EC) (2007), An Energy Policy for Europe, Belgium 29. Euro Observer Report (2008),The state of renewable energies in Europe, 47-51. 30. Fachverband Biogas (2009), Biogas dezentral erzeugen, regionalprofitieren, international gewinnen. In. Proc. Jahrestagungdes Fachverbandes Biogas, Hannover. p. 18 31. Giovanni Esposito, Luigi Frunzo, Flavia Liotta, Antonio Panico and Francesco Pirozzi(2012), “Bio-Methane Potential Tests To Measure The Biogas Production From The Digestion and Co-Digestion of Complex Organic Substrates”, The Open Environmental Engineering Journal, 5, 1-8. 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 Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT 20 32. P.G. Hien, L.T.K Oanh, N.T. Viet and G. Letitinga (1999), “Closed wastewater system in the tapioca industry in Viet Nam”, Water Science and Technology, Volume 39(5), pp.89-96 33. International Energy Agency (IEA) (2001), Biogas and More!; Systems and Markets Overview of Anaerobic digestion 34. Ince_O “Potential energy production from anaerobic digestion of dairy wastewater”, Journal of Environmental science and health, 33(6), 1219- 1228,1998.) 35. Jewell, W. J., Future trend in digester design, in Proc. 1st Int. Symp. on Anaerobic Digestion (D. A. Stafford, B. I. Wheatlv and D. E. Hughes. eds). vv. 17-21. Applied Science Publishers, London, 1979. 36. JFE Techno-Research Corporation (2008), Feasibility Study Report Methane Recovery from Tapioca Wastewater in Lampung, Indonesia. 37. Madamwar D, Patel P.C(1999), “Anaerobic upflow fixed-film bioreactor for biomethanation of salty cheese whey”, Applied biochemistry and Biotechnology, 76(3), 193-201.) 38. Huỳnh Ngọc Phƣơng Mai (2006), Integrated Treatment of Tapioca Processing Industrial Wastewater Based on Environmental Bio-Technology, Wageningen University, the Netherlands. 39. Mshandete AM, Parawira W (2009), “Biogas technology research in selected sub-Saharan African countries-A review”, African Journal of Biotechnology, 8(2), 116-125. 40. Mustafa Evren Ersahin, Hale Ozgun, Recep Kaan Dereli and Izzet Ozturk (2011), “Anaerobic Treatment of Industrial Effluents: An Overview of Applications”, Waste Water - Treatment and Reutilization, Prof. Fernando Sebastián GarcÃa Einschlag (Ed.), ISBN: 978-953-307-249-4, In Tech. 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 Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT 21 41. Lexmond, M.J. and G. Zeeman (1995), Potential of controlled anaerobic wastewater treatment in order to reduce the global emissions of the greenhouse gases methane and carbon dioxide, University of Wageningen: Wageningen, The Netherlands. 42. Naik SN, Vaibhav V, Goud Prasant KR, Ajay KD (2010), "Production of first and second generation biofuels: A comprehensive review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(2), 578-597. 43. V.Nallathambi Gunasella (1997), “Anaerobic digestion of biomass for methane production: A Review”, Biomass and Bioenergy, Vol. 13, Isues 1-2, 83- 114. 44. S.K.Nanda, A.N. Jyothi, C. Balagopalan (2000), Cassava waste treatment and residue management in Indian, Division of Crop Utilization & Biotechnology Central Tuber Crops Reasearch Institute Trivandrum, Indian. 45. L. Neves, R. Oliveira, M.M. Alves(2004), “Influence of inoculum activity on the bio-methanization of a kitchen waste under different waste/inoculum ratios”, Process Biochemistry, 39(12), 2019–2024. 46. O. Pakarinen, P. Kaparaju, J. Rintala(2011), “The effect of organic loading rate and retention time on hydrogen production from a methanogenic CSTR”, Bioresource Technology, 102, 8952–8957. 47. Osvaldo Kuczman, Maria Hermínia Ferreira Tavares , Simone Damasceno Gomes, Douglas Guedes Batista Torres and Leandro Fleck (2013), “Influence of hydraulic retention time on the anaerobic treatment of cassava starch extraction effluent using a one-phase horizontal reactor”, Journal of Food, Agriculture & Environment, Vol.11(1), 1118-1120. 48. Pornpan Panichnumsin, Annop Nopharatana , Birgitte Ahring, Pawinee Chaiprasert(2010), “Production of methane by co-digestion of cassava pulp 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 Nguyễn Thị Tường Chi – K19 KHMT 22 with various concentrations of pig manure”, Biomass and bioenergy, 34, 1117–1124. 49. D.R. Ranade, T.Y. Yeole, K.K. Meher, R.V. Gadre, S.H. Godbole (1989), “Biogas from solid waste originated during biscuit and chocolate production: A preliminary study”, Biological Wastes, 28(2), 157-161). 50. Rittmann, B. E. and McCarty, P. L. (2001), Environmental Biotechnology:Principles and Applications, McGraw-Hill, ISBN: 0072345535, New York, United States of America. 51. Rugrawee Yingyuad (2007), Selection of Biogas Production System for Tapioca Starch Wastewater by Using Analytic Hierarchy Process,Shinawatra University.) 52. Schulze, K. L.(1958), “Studies on sludge digestion and methane fermentation, Part 1. Sludge digestion at increased solids concentrations”,Sewage and Industrial Wastes, 30(1), 28-33. 53. Stafford, D.A. (1989). The anaerobic digestion of food processing waste. In: Green Shields, R. (ed.). Resources and Applications of Biotechnology- The New Wave, 305-322. 54. Tchobanoglous, G., Burton, F. L. and Stensel, H. D. (2003), Wastewater Engineering Treatment and Reuse, Metcalf and Eddy, Inc., 4th ed, Revised, Mc-Graw-Hill, ISBN: 0-07- 041878-0, New York, USA. 55. Walairat Malaihom and Saroch Boonyakitsombut, “Biogas Production from Cassava Fiber and Cassava Starch Wastewater 5 . Environmental Engineering Journal, 5, 1-8. 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. 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 Nguyễn Thị Tường Chi. 978-953-307-249-4, In Tech. 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 Nguyễn Thị Tường Chi