2.2.2.2. Mơ hình thực nghiệm hệ thống đất ngập nước nhân tạo (dòng chảy bề mặt- FWS)
Sau khi đánh giá khả năng xử lý nước thải của 5 lồi TVTS nói trên, chúng tơi tiến hành mơ hình xử lý nước thải cho làng nghề bún Phú Đô sử dụng lồi TVTS thích hợp nhất trong các lồi đã nghiên cứu ở trên kết hợp với hệ thống đất ngập nước nhân tạo (dòng chảy bề mặt) theo sơ đồ như sau:
Hình 2.2. Mơ hình xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô
Nước thải Song chắn rác Bể lắng
Ao hiếu khí trồng bèo Tây
Hệ thống ĐNN nhân tạo
Mơ hình xử lý nước thải làng bún Phú Đô thực chất là việc sử dụng TVTS dạng trơi nổi tự do trong ao hiếu khí kết hợp với TVTS sống chìm trong hệ thống ĐNN, việc kết hợp tăng cường hiệu quả xử lý nước thải. Lồi TVTS trơi nổi được sử dụng là bèo Tây, do bèo Tây vừa đáp ứng về khả năng xử lý, tính kinh tế, và khả năng thu hồi sinh khối dễ dàng nhất trong 5 loài TVTS nghiên cứu ở trên.
Nguyên tắc hoạt động của mơ hình:
Nước thải lấy từ cống chung cuối làng nghề bún Phú Đô được loại bỏ rác và lắng gạn sơ bộ trước khi đưa vào mơ hình xử lý. Sau đó, nước thải được đưa vào bể bèo Tây có thể tích 20 Lít. Nước thải được xử lý trong bể bèo Tây 2 tháng (từ tháng 8 đến tháng 10/2013). Sau khi qua bể bèo Tây, nước thải được đưa sang bể tiếp theo được thiết kế theo mơ hình đất ngập nước nhân tạo- dòng chảy bề mặt. Nước thải được lưu trong hệ thống ĐNN nhân tạo-dòng chảy bề mặt khoảng 1 tháng (từ tháng 10 đến tháng 11/2013). Nước thải sau khi qua toàn bộ mơ hình được đem phân tích chất lượng nước tại phịng thí nghiệm.
c- Bể hiếu khí trồng bèo tây d- Nước thải qua Bể trồng bèo Tây
e- Nước thải qua mơ hình ĐNN
Hình 2.3.Các cơng đoạn tiến hành xử lý nước thải làng bún Phú Đô
Hệ thống đất ngập nước nhân tạo với dòng chảy bề mặt được bố trí vào thùng 20 Lít như sau:
+ Mơi trường nền: Lớp đáy thùng đặt lớp đá răm (đường kính 2-2,5 cm). Bên dưới lớp đá răm có vịi dẫn nước thải đầu ra.
+ Thực vật sử dụng trong hệ thống ĐNN dòng mặt là cây Sậy. Rễ cây ngập sâu trong nước và được giữ cân bằng nhờ lớp đá răm. Sậy được lấy từ ruộng được nuôi trong nước sạch 10 ngày để thích nghi với mơi trường mới trước khi đưa vào hệ thống.
a- Cây sậy b- Bố trí mơi trường nền
c- Bố trí mơ hình ĐNN d- Hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Hiện trạng công nghệ sản xuất và quản lý nước thải 3.1. Hiện trạng công nghệ sản xuất và quản lý nước thải 3.1.1. Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu
Làng nghề bún Phú Đô thuộc xã Mễ Trì, huyện Từ Liêm, nằm cách trung tâm thành phố Hà Nội khoảng 10 km về phía Tây Nam. Vị trí ranh giới cụ thể của làng bún Phú Đơ như sau:
- Phía Đơng giáp xã Mỹ Đình, có đường Quốc Lộ 64 dẫn vào khu liên hợp thể thao Quốc Gia Mỹ Đình.
- Phía Nam là một cánh đồng lúa ngập nước, giáp với xã Đại Mỗ và xã Trung Văn (đường Láng Hịa Lạc).
- Phía Tây giáp sơng Nhuệ.
- Phía Bắc là sân vận động thể thao Quốc Gia Mỹ Đình.
Tổng diện tích tự nhiên của làng nghề là 258,6 ha, trong đó đất nơng nghiệp là 164,6 ha [25].
Bao quanh phía Bắc của làng nghề bún Phú Đơ có một con mương tiêu nước chảy qua và chảy vào sơng Nhuệ. Tình trạng ô nhiễm môi trường xảy ra nghiêm trọng khi vào mùa mưa, lưu lượng nước lớn gây ra tình trạng ngập úng do nước thải sản xuất bún hịa trộn cùng tồn bộ nước thải sinh hoạt và chăn nuôi từ các chuồng trại của các hộ gia đình đều đổ ra kênh dẫn. Nước thải này đều chưa qua xử lý mà xả thải trực tiếp vào hệ thống cống chung cuối làng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến đời sống của người dân trong vùng.
3.1.2. Điều kiện kinh tế- xã hội vùng nghiên cứu
Dân số và lao động
Theo số liệu thống kê năm 2004, cả làng nghề bún Phú Đơ có khoảng 5.600 người, với 1.068 hộ gia đình, trung bình mỗi hộ có khoảng 4-5 người. Trong làng số hộ làm bún chiếm khoảng 50%, còn lại 10% số hộ sản xuất phục vụ làng nghề như: sản xuất công cụ làm bún (cơ khí); xay xát gạo; cung cấp than củi; 20% số hộ làm dịch vụ thương mại cho nhân dân trong thôn và các khách nơi khác đến; 20% số hộ còn lại làm các nghề khác. Hàng năm, làng
nghề bún Phú Đô sản xuất được khoảng 5.000 tấn bún, cung cấp bún cho khoảng 50% thị trường bún ở Hà Nội. Tính bình qn mỗi ngày làng Phú Đô sản xuất 50-60 tấn bún [26].
Hệ thống cấp nước sạch
Hiện nay, người dân trong thôn Phú Đô dùng cả nước máy và nước giếng khoan được xử lý bằng bể lọc cát vàng. Theo trưởng thơn thì 3/5 số hộ trong thôn đã được dùng nước máy, số còn lại đang triển khai. Nguồn nước này dùng cho sinh hoạt hằng ngày và dùng để làm bún.
Giáo dục, y tế
Do nhận thức của người dân chưa cao hơn nữa nhu cầu lao động của nghề làm bún lại lớn, do vậy đa số người dân trong làng nối tiếp nghề truyền thống, trình độ văn hóa của người dân chưa cao. Trong số lao động chuyên nghiệp làm bún ở Phú Đô hiện nay, chỉ có khoảng 30% tốt nghiệp phổ thơng trung học, cịn lại chỉ đạt trình độ văn hố phổ thơng cơ sở [9].
Tương tự như các làng nghề khác, người dân làng nghề bún Phú Đơ cũng có tỷ lệ mắc bệnh do ô nhiễm môi trường cao. Phụ nữ và trẻ em trong làng thường mắc bệnh liên quan đến nước ô nhiễm như các bệnh về da, mắt, cịn nam giới thường mắc bệnh về hơ hấp do hít khí than tổ ong trong q trình đun nấu.
3.1.3. Quy trình sản xuất bún
Nghề sản xuất bún đem lại thu nhập chính cho người dân thôn Phú Đô. Đây là nghề truyền thống của làng, hiện nay vẫn được duy trì và phát triển. Làng Phú Đô đã hơn 300 năm tuổi và nghề sản xuất bún của làng có từ cách đây khoảng gần 300 năm.
Công nghệ sản xuất bún ngày nay cũng có điểm khác ngày xưa nhưng vẫn giữ 11 công đoạn như chọn gạo, vo gạo, ngâm, xay bột cho đến làm lắng đọng, gây men, ép khô, nặn quả, lọc đến công đoạn cuối cùng là ép ra các loại bún. Trong thời đại cơng nghiệp hóa với sự phát triển mạnh mẽ của nhiều phương tiện sản xuất hiện đại, nghề làm bún ngày nay đã được cơ giới hoá với
các máy xay bột, đánh bột, góp phần nâng cao sản lượng sản xuất bún trong làng.
Quy trình sản xuất bún được mơ tả như sau:
- Nguyên liệu: gạo, lá chuối lót bún, nước.
- Nhiên liệu: than, củi, lửa.
Công đoạn đầu tiên trong quy trình sản xuất bún là gạo được sát trắng, nhặt sạch sạn. Sau đó, gạo được vo kỹ và được ngâm trong nước sạch khoảng 10 giờ. Người dân thường xây bể ngâm gạo hoặc ngâm gạo vào xơ chậu vì đây là một công đoạn không thể thiếu để làm cho sợi bún nhuyễn và ngon. Gạo được xóc sạch và đưa vào cối xay nhuyễn tạo thành bột gạo dẻo, bột này lại được ngâm tiếp một lần nữa. Thời gian ngâm lúc này lâu hơn đợt 1 khoảng 2 ngày. Tiếp theo là chắt bỏ nước chua và rót bột vào máy nén. Bột nén từ sáng đến chiều là được. Bột nén khơ cho vào nồi để luộc chín rồi lại đưa vào máy đánh bột đánh cho thật nhuyễn. Sau đó bột bún được đưa sang máy vặn bún để tạo thành khuôn và thành những sợi bún. Để tiến hành vặn bột phải chuẩn bị một nồi nước khá lớn, rộng miệng đặt trên bếp than hồng để đun sôi. Bột bún được cho vào chiếc khăn vải thơ rộng, ở giữa khăn có kht một khoảng hình trịn để khâu vào miệng khn bún có nhiều lỗ nhỏ. Khn bún được làm bằng chất liệu dạng ống dài, phía đầu khn có một miếng kim loại đục các lỗ tròn. Bột bún được vặn mạnh cho chảy thành dòng qua khuôn xuống nồi nước đang sôi tạo thành sợi bún. Sau khi luộc khoảng vài ba phút, sợi bún trong nồi sẽ được vớt ra và đem tráng qua nước lạnh cho khỏi bết dính và trở nên săn chắc.
Cơng đoạn cuối cùng là vớt bún trong nồi nước tráng. Sau khi vớt ra khỏi nồi nước tráng, bún thành phẩm được đặt trên các thúng bằng tre có lót sẵn lá chuối xanh rồi mới được đem ra chợ bán [9].
Như vậy, quy trình sản xuất bún tiêu thụ một lượng nước khá lớn. Hầu hết các công đoạn như vo gạo, ngâm gạo, vắt bột, luộc bột…đều thải ra một lượng nước thải giàu tinh bột đáng kể. Chính vì vậy, đặc thù của nước thải sản xuất bún là giàu chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học.
Hình 3.1. Quy trình sản xuất bún
3.1.4. Hiện trạng quản lý nước thải làng nghề bún Phú Đô
Bún được sản xuất chủ yếu từ gạo và nước nên chất thải trong quá trình sản xuất bún chủ yếu ở dạng nước thải với số lượng tương đối lớn (từ 1 kg gạo thải ra tương ứng 10 lít nước). Đặc trưng của nước thải sản xuất bún là hàm
lượng BOD, COD cao, chủ yếu là tinh bột, pH thấp. Như vậy, ô nhiễm nước thải sản xuất bún chủ yếu là chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học.
Hiện nay thôn Phú Đô có hơn 1000 hộ dân, trong đó có khoảng 200 hộ trực tiếp sản xuất bún, 300 hộ kinh doanh bún. Mỗi ngày Phú Đô cho xuất xưởng 50-60 tấn bún, trung bình mỗi hộ sản xuất bún sử dụng 50kg gạo/ngày, tương đương với 500 lít nước thải/ngày. Như vậy ước tính lưu lượng nước thải từ sản xuất bún của làng bún Phú Đô vào khoảng 100 m3/ngày.
Bảng 3.1. Lượng nước thải ở từng công đoạn sản xuất bún
STT
Công đoạn sản xuất 50 kg gạo/hộ dân/ngày
Lượng nước thải ra (Lít/ngày) 1 Vo gạo 80 2 Ngâm gạo 35 3 Xóc sạch 160 4 Chắt nước 35 5 Nén khô 15 6 Luộc bột 35 7 Vặn bún 50 8 Đãi bún 90 Tổng cộng 500
Nước thải sản xuất bún chưa được xử lý cùng với nước thải sinh hoạt đều được đổ thẳng vào hệ thống cống chung trong làng. Nước thải sản xuất bún (với nồng độ chất hữu cơ rất cao lại chủ yếu là tinh bột) trong quá trình đi từ các hộ gia đình đến cống chung đã bị lên men ôi chua và bốc mùi hơi thối gây ơ nhiễm mơi trường khơng khí trong thơn.
Nước thải của làng nghề bún Phú Đơ ln trong tình trạng bị ơ nhiễm hữu cơ nặng nề với nồng độ nitơ, photpho và hàm lượng BOD5, COD trong nước thải rất lớn. Trong đó, ơ nhiễm 76,9 tấn COD; 53,14 tấn BOD5; 9,38 tấn SS gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng [28].
Hiện tại, thành phố Hà Nội đang tiến hành các công việc chuẩn bị cho dự án đầu tư xây dựng nhà máy xử lý nước thải tập trung quy mô lớn là Nhà máy Xử lý nước thải Phú Đô công suất 84.000 m3/ngày xây dựng trên diện tích 6 ha, tại thơn Phú Đơ. Vị trí trạm xử lý nước thải Phú Đô đã được xác định trong điều chỉnh quy hoạch chung của thành phố Hà Nội đến năm 2020 [27].
3.2. Kết quả đánh giá hiện trạng nước thải làng Bún Phú Đô
Nước thải được lấy tại cống chung cuối làng nghề bún Phú Đơ có hàm lượng tinh bột cao nên nước thải có màu trắng, bọt tinh bột từng đám trắng xóa tại vùng cửa cống trước khi đổ vào sơng Nhuệ. Nước đục và có mùi hơi thối. Như vậy, quan sát thực tế cho thấy nước thải sản xuất bún mặc dù được pha trộn với nước thải sinh hoạt và nước thải chăn nuôi nhưng vẫn mang đặc trưng của nước thải giàu tinh bột. Nước thải dùng trong nghiên cứu được lấy ở cống xả chung của làng. Thể tích mẫu lấy mỗi lần phân tích là khoảng 2 Lít nước thải. Tần suất lấy mẫu là khoảng 10 ngày/lần. Kết quả phân tích các thơng số ơ nhiễm chung của nước thải được chỉ ra ở bảng 3.2.
Bảng 3.2. Đặc trưng nước thải sản xuất bún tại cống chung cuối làng nghề bún Phú Đô Chỉ tiêu Giá trị Khoảng QCVN 40:2011/BTNMT Loại B QCVN 14:2008/BTNMT Loại B COD (mg/L) 400- 1280 150 - TSS (mg/l) 320-712 100 100 PO43- (mg/l) 6,03-12,06 - 10 NH4+ (mg/l) 12-32 - 10 NO3- (mg/L) 14,5-26 - 50 pH 5,6-7,3 5,5-9 5 – 9 Màu Đen - - Mùi Hôi - -
Kết quả thu được chỉ ra trên bảng 3 cho thấy ngoài chỉ tiêu về pH và NO-3, các chỉ tiêu cịn lại có giá trị vượt quy chuẩn cho phép. Hàm lượng TSS cao gấp 3,2 đến 7,12 lần, hàm lượng PO43- cao gấp 1,2 lần, hàm lượng NH4+ cao gấp 1,2 đến 3,2 lần so với QCVN 14:2008/BTNMT-Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải sinh hoạt loại B. Ngoài ra ta thấy hàm lượng COD trong nước thải của làng bún Phú Đô rất cao từ 400-1280 mg/L, cao gấp 2,6-8,53 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT-Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp loại B. Như vậy, nước thải sản xuất bún tại làng nghề bún Phú Đô bị ô nhiễm hữu cơ và mang đặc trưng của nước thải giàu tinh bột.
3.3. Kết quả nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bún theo phương pháp sử dụng TVTS sử dụng TVTS
Nước thải làng nghề bún Phú Đô sau khi xử lý sơ bộ được đưa vào 5 thùng xốp lớn, thể tích mỗi thùng là 20 Lít. Sau đó, ni trồng 5 lồi TVTS là Thủy trúc, bèo Tây, bèo Cái, rau Ngổ dại, rau Má vào 5 thùng xốp đã chuẩn bị ở trên, sao cho loài TVTS chiếm 2/3 diện tích bề mặt thùng xốp. Thời gian nghiên cứu được tiến hành trong 24 ngày (từ 2/4-26/4/2013), mẫu được lấy làm 4 đợt đem đi phân tích chất lượng trong phịng thí nghiệm, mỗi đợt lấy mẫu cách nhau 6 ngày như sau:
+ Đợt 1: 6 ngày + Đợt 2: 12 ngày + Đợt 3: 18 ngày + Đợt 4: 24 ngày
3.3.1.Tốc độ và hiệu quả xử lý COD
Hiệu quả xử lý COD của 5 lồi thực vật thủy sinh được trình bày trong Bảng 3.3.
Bảng 3.3. Hiệu quả xử lý COD của nước thải sản xuất bún Loài TVTS Loài TVTS Nước thải đầu vào (mg/L) Đợt 1 6 ngày (mg/L) Đợt 2 12 ngày (mg/L) Đợt 3 18 ngày (mg/L) Đợt 4 24 ngày (mg/L) Hiệu quả xử lý COD (%) Thủy trúc 640 192 128 86 64 90,00 Bèo Tây 640 384 194 130 92 85,63 Bèo Cái 640 405 318 220 160 75,00 Rau Ngổ dại 640 420 350 289 252 60,63 Rau Má 640 304 128 96 126 80,31
Hình 3.2. Sự thay đổi nồng độ COD trong 4 đợt lấy mẫu
Nhận xét chung:
Về hiệu quả xử lý:
Các loài TVTS thể hiện khả năng xử lý COD khá tốt với các thông số như sau: Thủy trúc (90%), bèo Tây (85,63%), rau Má (80,31%), bèo Cái (75%) và rau Ngổ dại (60,63%).
Về tốc độ xử lý:
Ta thấy COD cũng vẫn được xử lý tốt nhất trong khoảng hơn chục ngày sau khi trồng TVTS. Thủy trúc có tốc độ xử lý COD cao nhất là (24 mg/L/ngày), lần lượt tiếp theo là bèo Tây (22,9 mg/L/ngày), rau Má (21,4 mg/L/ngày), bèo Cái (20 mg/L/ngày), rau Ngổ dại (16,17 mg/L/ngày).
3.3.2. Tốc độ và hiệu quả xử lý TSS
Hiệu quả xử lý tổng cặn lơ lửng của 5 loài thực vật thủy sinh được trình bày trong Bảng 3.4.
Bảng 3.4. Hiệu quả xử lý TSS của nước thải sản xuất bún
Loài TVTS Nước thải đầu vào (mg/L) Đợt 1 6 ngày (mg/L) Đợt 2 12 ngày (mg/L) Đợt 3 18 ngày (mg/L) Đợt 4