* Các bƣớc chính trong quy trình ủ:
- Bƣớc 1: Làm ẩm cơ chất, phối trộn phụ gia. Trải vỏ cà phê, phân chuồng thành lớp dày 30-40 cm, tƣới và đảo cho đủ ẩm. Rải lân, vôi, đảo trộn sơ và tƣới nƣớc bổ sung để đống ủ đủ ẩm (ẩm độ 55-60%).
- Bƣớc 2: Phối trộn men và lên đống ủ. Trải cơ chất ẩm từng lớp (20-25 cm), rộng 2-3 m, chiều dài tùy địa thế. Rắc men BIMA lên lớp cơ chất (theo tỷ lệ phù hợp), đảo trộn; lần lƣợt từng lớp đến xong.
Đống ủ có kích thƣớc nhƣ sau: cao 1-2 m x rộng 2-3 m, dài luống (tùy địa thế). Dùng rơm rạ, thân cây phân xanh, đậu, bắp, ... tủ lên đống ủ, tƣới nhẹ, dùng vật liệu che tủ kín đống ủ để giữ ẩm và nhiệt. Chặn kỹ, tránh bị gió tốc.
- Bƣớc 3: Đảo trộn, tƣới bổ sung và ủ lại. Sau khi ủ đƣợc 3 tuần thì tiến hành đảo trộn, và tƣới thêm nƣớc đủ ẩm (nếu cần). Gom đống ủ, tủ lá rác lên bề mặt, che đậy bạt kín trở lại và ủ tiếp đến hoai.
- Bƣớc 4: Trộn bổ sung chế phẩm sinh học BIMA và bảo quản chờ bón. Sau khi ủ 2-3 tháng, thấy nhiệt độ hạ xuống mức bình thƣờng (37-400C), đống ủ đã hoai mục, thì trộn bổ sung chế phẩm sinh học BIMA, bảo quản và đem bón.
1.3.2.2. Sản xuất ethanol từ vỏ cà phê
Chất thải chế biến cà phê có chứa một lƣợng lớn chất hữu cơ thích hợp để biến đổi sinh học thành các sản phẩm sinh học giá trị. Vỏ và thịt quả cà phê sinh ra với số lƣợng lớn trong quá trình chế biến cà phê ƣớt, loại chất thải này có chứa 23-27% đƣờng lên men theo trọng lƣợng khô. Hầu hết các chất thải vỏ cà phê vẫn chƣa đƣợc sử dụng ở nhiều nƣớc [9]. Do đó số lƣợng sinh khối chƣa sử dụng lớn cần phải đƣợc thay đổi thành các sản phẩm sinh học có giá trị nhƣ các nguồn năng lƣợng thay thế hoặc ethanol sinh học, qua đó giúp giảm các vấn đề môi trƣờng phát sinh từ việc thải bỏ chất thải.
Woldesenbet và các đồng nghiệp (năm 2013) đã tiến hành nghiên cứu “Sản xuất ethanol sinh học từ chất thải chế biến cà phê ƣớt ở Ethiopia”. Nghiên cứu này nhằm định lƣợng lƣợng chất thải chế biến cà phê ƣớt và ƣớc lƣợng sản xuất ethanol sinh học. Chất thải đƣợc thủy phân bằng H2SO4 pha loãng (0.2, 0.4, 0.6, 0.8 và 1 M) và nƣớc
Giá trị lớn nhất (90%) thu đƣợc từ sự thủy phân bằng 0.4 M H2SO4. Sản xuất ethanol đƣợc theo dõi bằng sắc ký khí. Năng suất tối ƣu của ethanol (78%) đƣợc lấy từ mẫu đƣợc thủy phân bằng 0,4 M H2SO4 trong 1 giờ ở nhiệt độ thủy phân 100°C và sau khi lên men trong 24 giờ với pH ban đầu là 4,5. Nghiên cứu này đã đề xuất sử dụng chất thải chế biến cà phê ƣớt để sản xuất etanol sinh học cung cấp nguồn năng lƣợng thay thế từ sinh khối chất thải và giải quyết vấn đề xử lý chất thải môi trƣờng cũng nhƣ vấn đề sức khoẻ con ngƣời.
1.3.2.3. Sử dụng làm vật liệu hấp phụ, xử lý nước thải
Oliveira và cộng sự đã kiểm tra việc loại bỏ chất màu xanh methylene (MB) khỏi dung dịch nƣớc bằng cách sử dụng vỏ trấu cà phê chƣa qua chế biến (CH). Các tác giả đã kiểm tra ảnh hƣởng của các điều kiện hoạt động khác nhau nhƣ liều hấp phụ (2-15 g /L), nồng độ thuốc nhuộm ban đầu (50-500 mg /L), thời gian tiếp xúc (15 phút- 12 giờ), độ pH 11), và nhiệt độ (30-50°C). Các tác giả nhận thấy rằng thời gian tiếp xúc là 12 giờ là đủ để đạt đƣợc sự cân bằng cho nồng độ MB ban đầu dƣới 400 mg /L. Họ đã ghi nhận sự hấp phụ nhanh chóng của methylene blue ở nồng độ thấp hơn cho thấy sự hấp thụ MB xảy ra chủ yếu trên bề mặt hấp phụ. Khi nồng độ MB tăng lên, quá trình hấp phụ xảy ra trong hai bƣớc, bƣớc đầu tiên ở bề mặt hấp phụ (nhanh hơn) và lần thứ hai (chậm hơn) trong các lỗ hấp phụ. Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng quá trình hấp phụ có hiệu quả trong khoảng pH 6-11. Nghiên cứu tối ƣu này cho thấy, khả năng hấp thụ tối đa thu đƣợc với mô hình Langmuir là 90,5 mg/g cao hơn các chất hấp phụ có sẵn trong tài liệu. Họ đã phát hiện ra rằng trong quá trình hấp phụ MB, bƣớc giới hạn tốc độ có thể là sự tích tụ hóa học bằng các lực lƣợng hóa trị, thông qua chia sẻ các electron giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ, hoặc các lực cộng hóa trị, qua sự trao đổi điện tử giữa các bên liên quan.
Để nâng cao khả năng hấp thu của dƣ lƣợng chế biến cà phê, một số nhà nghiên cứu đã làm carbon hóa các nguyên liệu này và sử dụng chất thu đƣợc để loại bỏ các chất gây ô nhiễm khỏi nƣớc thải.
Boonamnuayvitaya và các cộng sự đã kiểm tra ảnh hƣởng của nhiệt độ hóa thạch của cốc cà phê đối với khả năng hấp phụ của đồng ion trong dung dịch nƣớc. Nhóm nghiên cứu đã chuẩn bị các mẫu ở nhiệt độ khác nhau, dao động từ 300 đến
ppm tại 30oC trong thời gian tiếp xúc từ 1 đến 30 phút. Khả năng xử lý của nó không tăng đáng kể so với nguyên liệu. Trên thực tế, hàm lƣợng hấp thụ cao nhất là 18 mg/g đối với than đã đƣợc chuẩn bị ở 700o
C, trong khi nguyên liệu thô có công suất 16,4 mg/g. Các tác giả đề xuất hỗn hợp với đất sét để nâng cao khả năng hấp thụ của một số kim loại trong dung dịch nƣớc. Đặc biệt, các tác giả đã thực hiện một nghiên cứu tối ƣu và chọn nhiệt độ phân huỷ 500°C, tỷ lệ trọng lƣợng của cốc cà phê đã đƣợc phân huỷ thành đất sét 80:20 và đƣờng kính 4 mm đối với chất hấp phụ dạng hạt.
Nhƣ vậy, việc chất thải từ hoạt động chế biến cà phê cũng mang tiềm năng rất lớn nếu biết cách tận dụng và xử lý đúng cách.
CHƢƠNG 2: PHẠM VI, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng và phạm vi
Đối tƣợng: Các cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La; Công tác quản lý nhà nƣớc về môi trƣờng của cơ quan quản lý đối với các cơ sở chế biến cà phê tại huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La.
Phạm vi nghiên cứu: trên địa bàn huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La.
2.2. Thời gian nghiên cứu
Nghiên cứu bắt đầu từ tháng 6/2020 đến tháng 12/2020.
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp thu thập số liệu
Phƣơng pháp này đƣợc thực hiện dựa trên việc kế thừa, tổng hợp và phân tích các tài liệu, tƣ liệu, số liệu, thông tin từ kết quả của các báo cáo, các tổ chức có liên quan đến luận văn một cách có chọn lọc theo yêu cầu và mục đích nghiên cứu. Đó là các tài liệu thu thập đƣợc từ các cơ quan cấp tỉnh, cấp huyện, cấp xã nhƣ: Báo cáo tình hình ô nhiễm cà phê trên địa bàn tỉnh Sơn La của Sở Tài nguyên và Môi trƣờng, Ủy ban nhân dân huyện Mai Sơn; Kết luận kiểm tra các cơ sở chế biến cà phê năm 2019, 2020 của Sở Tài nguyên và Môi trƣờng; báo cáo phát triển kinh tế xã hội huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La của UBND huyện Mai Sơn; niêm giám thống kê năm 2018 của Cục thống kê tỉnh Sơn La.
2.3.2. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa
Phƣơng pháp nhằm thu thập các thông tin về cơ sở sản xuất chế biến cà phê, hiện trạng các đối tƣợng tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu. Địa điểm khảo sát chính là các xã Chiềng Mung, Chiềng Ban, Mƣờng Chanh của huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La. Quá trình khảo sát thực địa đƣợc tiến hành tại các cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La, các khu vực suối, nƣớc mặt là nguồn tiếp nhận nƣớc thải của các cơ sở CBCP, các khu vực vùng trồng cà phê.
Các nội dung khảo sát về hoạt động bảo vệ môi trƣờng tại các cơ sở CBCP gồm: điều tra khảo sát công nghệ chế biến cà phê, hệ thống xử lý nƣớc thải, xử lý chất thải rắn và các hoạt động bảo vệ môi trƣờng đã đƣợc áp dụng trong các cơ sở CBCP.
Khảo sát đối tƣợng chịu tác động của hoạt động chế biến cà phê: môi trƣờng không khí tại các Chiềng Mung, Chiềng Ban, Mƣờng Chanh của huyện Mai Sơn, tỉnh
Sơn La. Môi trƣờng nƣớc gồm các suối Nậm Nậm Chanh, Nậm Pàn. Khảo sát các khu vực chứa chất thải rắn, môi trƣờng đất xung quanh các cơ sở chế biến cà phê.
Thời điểm khảo sát đƣợc thực hiện bắt đầu từ tháng 10/2020 đến tháng 11/2020 (do đây là thời điểm quả cà phê chín, các cơ sở chế biến cà phê bắt đầu thực hiện sơ chế, chế biến cà phê).
2.3.3. Phương pháp phỏng vấn
Phƣơng pháp phỏng vấn đƣợc thực hiện với hai hình thức là phỏng vấn trực tiếp và phỏng vấn qua bảng hỏi đƣợc thực hiện đối với 03 đối tƣợng gồm các tổ chức, cá nhân chế biến cà phê, các hộ gia đình xung quanh và cán bộ của cơ quan quản lý nhà nƣớc, chính chuyền địa phƣơng để thu thập thông tin, số liệu, hiện trạng chế biến, công tác bảo vệ môi trƣờng.
- Đối với các cơ sở chế biến cà phê trên địa bàn huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La: Phỏng vấn bằng bảng hỏi về quy mô công xuất, hiện trạng về các biện pháp bảo vệ môi trƣờng, chất thải phát sinh.
- Đối với cơ quan quản lý (đại diện UBND xã, phòng Tài nguyên môi trường huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La; Sở Tài nguyên và Môi trường), phỏng vấn trực tiếp về tình hình quản lý các cơ sở chế biến cà phê, các thủ tục môi trƣờng đã phê duyệt, xác nhận, hiện trạng môi trƣờng, chất thải phát sinh từ các cơ sở chế biến cà phê. Số lƣợng cán bộ chuyên trách trong quản lý môi trƣờng, các biện pháp quản lý đã đƣợc áp dụng, các khó khăn vƣớng mắc đối với quản lý cơ sở chế biến cà phê.
- Đối với các hộ dân xung quanh cơ sở chế biến cà phê, điều tra phỏng vấn trực tếp về hiện trạng môi trƣờng xung quanh, ảnh hƣởng của ô nhiễm môi trƣờng do chế biến cà phê, công tác quản lý môi trƣờng của chính quyền địa phƣơng. Số lƣợng phiếu đƣợc thể hiện nhƣ sau:
Bảng 2.1. Đối tượng điều tra phỏng vấn
STT Đối tƣợng Số phiếu
1 Ngƣời dân xung quanh cơ sở CBCP 100
2 Các cơ sở chế biến cà phê 80
3 Cơ quan quản lý nhà nƣớc về môi trƣờng 5
Tổng 185
Trong quá trình phỏng vấn các cơ sở chế biến cà phê còn gặp một số khó khăn trong việc cung cấp thông tin. Một số cơ sở chế biến cà phê không đồng ý cung cấp thông tin về quy mô, công suất và các hoạt động bảo vệ môi trƣờng đƣợc thực hiện trong quá trình hoạt động. Để hoàn thành đƣợc cuộc phỏng vấn đối với các cơ sở, tác
trƣờng huyện Mai Sơn, Sở Tài nguyên và Môi trƣờng để thu thập đầy đủ thông tin và thực hiện phỏng vấn (thực hiện phỏng vấn thông qua phát phiếu tại cuộc tập huấn tuyên truyền về bảo vệ môi trường đối với các cơ sở chế biến nông sản trên địa bàn tỉnh Sơn La).
2.3.4. Phương pháp quan trắc và phân tích môi trường
Quan trắc, phân tích môi trƣờng với mục đích đánh giá hiện trạng môi trƣờng các thành phần môi trƣờng nƣớc do hoạt động chế biến cà phê có khả năng gây tác động.
Vị trí quan trắc
- Phân tích môi trƣờng nƣớc thải: 06 vị trí tại 03 cơ sở chế biến cà phê, vị trí quan trắc phân tích nƣớc thải đƣợc lấy tại 3 cơ sở chế biến cà phê. Các thông số phân tích gồm 21 thông số. Quy chuẩn so sánh: QCVN 40:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp.
Bảng 2.2. Vị trí và số lượng phân tích nước thải
STT Điểm phân tích Số điểm Số đợt lấy mẫu
1
Nƣớc thải đầu vào của HTXLNT – Nhà máy chế biến cà phê của Công ty CP Phúc Sinh Sơn La
01 01
2
Nƣớc thải đầu ra của HTXLNT – Nhà máy chế biến cà phê của Công ty CP Phúc Sinh Sơn La
01 01
3
Nƣớc thải đầu vào của HTXLNT – Hợp tác xã Xây dựng và Phát triển nông thôn Mƣờng Chanh
01 01
4
Nƣớc thải đầu ra của HTXLNT – Hợp tác xã Xây dựng và Phát triển nông thôn Mƣờng Chanh
01 01
5 Nƣớc thải đầu vào của HTXLNT – Hợp tác xã Đào Chiềng Ban
01 01
6 Nƣớc thải đầu ra của HTXLNT – Hợp tác xã Đào Chiềng Ban
01 01
- Phân tích môi trƣờng nƣớc mặt: tại 06 vị trí trên các suối khu vực xung quanh cơ sở chế biến cà phê. Quy chuẩn so sánh với QCVN 08:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt. Vị trí mẫu phân tích đƣợc lựa chọn dựa trên cơ sở trƣớc và sau các nguồn xả thải của cơ sở chế biến cà phê ra Suối Bậm Pàn, Nậm Chanh để làm cơ sở đánh giá tác động đến môi trƣờng nƣớc.
Bảng 2.3. Vị trí và số lượng mẫu phân tích nước mặt
STT Điểm quan trắc Vị trí Số lƣợng mẫu Ký hiệu
1 Trƣớc khu dân cƣ Suối Nậm Pàn đoạn 1
01 MN1
2 Sau khu dân cƣ 01 NM2
3 Trƣớc khu dân cƣ Suối Nậm Pàn đoạn 2
01 NM3
4 Sau khu dân cƣ 01 NM4
5 Trƣớc khu dân cƣ Suối Nậm Chanh
01 NM5
6 Sau khu dân cƣ 01 NM6
Các chỉ tiêu quan trắc và phƣơng pháp phân tích
Các chỉ tiêu quan trắc chất lƣợng môi trƣờng nƣớc mặt tại các suối gần khu vực các cơ sở chế biến cà phê đƣợc phân tích 17 chỉ tiêu. Các chỉ tiêu và phƣơng pháp phân tích đƣợc trình bày tại bản 2.4.
Bảng 2.4. Thông số và phương pháp phân tích chất lượng nước
STT Thông số Phƣơng pháp phân tích
I Nƣớc mặt tại các suối
1 S2- TCVN 6637:2000
2 Crom (III) SMEWW 3125:2012 + SMEWW
3500Cr.B:2012 3 pH TCVN 6492:2011 4 DO TCVN 7325:2004 5 TSS TCVN 6625:2000 6 Độ đục TCVN 6184:2008 7 BOD5 SMEWW 5210 D 8 COD SMEWW 5220 C 9 Amoni (NH4+) TCVN 6179-1:1996 10 Nitrit (NO2-) TCVN 6178:1996 11 Nitrat (NO3-) TCVN 6180:1996 12 Phosphat (PO43-) TCVN 6202:2008 13 CN- SMEWW 4500-CN-.C&E:2012 14 Đồng SMEWW 3111B:2012 15 Kẽm SMEWW 3111B:2012 16 Crom (VI) TCVN 7939:2008 17 Colifom TCVN 6187-2:1996
Các chỉ tiêu quan trắc chất lƣợng môi trƣờng nƣớc thải do hoạt động chế biến cà phê đƣợc phân tích 21 chỉ tiêu và các phƣơng pháp phân tích đƣợc trình bày theo bảng dƣới đây:
Bảng 2.5. Thông số và phương pháp phân tích chất lượng nước thải
STT Thông số Phƣơng pháp phân tích
1 pH TCVN 6492:2011 2 Độ màu SMEWW 2120C:2012 3 TSS TCVN 6625:2000 4 BOD 5 SMEWW 5210 D 5 COD SMEWW 5220 C 6 Asen SMEWW 3113:2012 7 Thủy ngân TCVN 7877-2008 8 Chì SMEWW 3113:2012 9 Cadimi SMEWW 3113:2012 10 Crom (VI) TCVN 7939:2008 11 Đồng SMEWW 3111B:2012 12 Kẽm SMEWW 3111B:2012 13 Mangan SMEWW 3111B:2012 14 Sắt SMEWW 3111B:2012 15 CN- SMEWW 4500-CN-.C&E:2012 16 Clorua TCVN 6179-1:1996 17 Florua SMEWW 4500 F- D:2012 18 Amoni (NH 4+) TCVN 6179-1:1996 19 Sunfua SMEWW 4500 S2-D:2012 20 Tổng phốt pho TCVN 6202:2008 21 Colifom QTNB-PTN-08
Công tác lấy mẫu luôn tuân thủ theo các nguyên tắc sau:
+ Toạ độ lấy mẫu hiện trƣờng đƣợc thực hiện dựa trên hệ thống thông tin định vị toàn cầu GPS (Global Positionging System).
+ Các điểm quan trắc phải đại diện cho vùng có tính đặc trƣng, chú trọng những nơi, vùng, các hoạt động sản xuất kinh doanh có nguy cơ gây ô nhiễm môi trƣờng cao.
+ Phản ánh đúng hiện trạng chất lƣợng các thành phần môi trƣờng đảm bảo tính khách quan, thƣờng xuyên, lôgic.
+ Đảm bảo tính khoa học, chính xác cho dự báo, diễn biến môi trƣờng, đề xuất các giải pháp phòng chống, khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng.
+ Việc lấy mẫu hiện trƣờng và phân tích trong phòng thí nghiệm đƣợc tuân thủ theo các quy chuẩn kỹ thuật, QCVN hiện hành, theo các yêu cầu của đảm bảo