cho quá trình xử lý thuốc BVTV bằng phương pháp oxy hố hố học. Ta thấy cơng thức CT1.4 làm giảm nồng độ thuốc xuống cịn 55,45ppm và cơng thức CT1.5 làm giảm tỷ lệ thuốc xuống cịn 54,39ppm (có giảm, nhưng không đáng kể). Tuy nhiên lượng FeSO4.7H2O tăng lên lớn (bước nhảy của lượng FeSO4.7H2O lớn). Để tiết kiệm chi phí xử lý và tránh ô nhiễm thứ cấp ta chọn tỷ lệCFeSO4.7H2O :CH2O2như ở CT1.4.
b. Thí nghiệm 1.2: Xác định tỉ lệ (CFeSO4.7H2O:CH2O2) : Cthuốc BVTV
Từ kết quả của thí nghiệm (a) ta lựa chọn tỷ lệ CFeSO4.7H2O:CH2O2 là 1: 2,5 như ở cơng thức CT1.4.
Bố trí thí nghiệm như ở phần trên ta được kết quả như sau:
Bảng 3. 6 : Kết quả phân tích mẫu theo thời gian trong thí nghiệm 1.2
Cơng thức
Tổng dƣ lƣợng thuốc BVTV (ppm) Hiệu suất xử lý sau 72 giờ (%) Trƣớc phản ứng Sau phản ứng 6 giờ Sau phản ứng 24 giờ Sau phản ứng 72 giờ CT1.7 329,65 62,25 58,73 49,84 84,88
Khoa môi tr-ờng-Tr-ờng ĐHKHTN Luận văn Thạc sÜ
Công thức
Tổng dƣ lƣợng thuốc BVTV (ppm) Hiệu suất xử lý sau 72 giờ (%) Trƣớc phản
ứng Sau phản ứng 6 giờ ứng 24 giờ Sau phản ứng 72 giờ Sau phản
CT1.8 329,65 48,84 37,35 31,54 90,43
CT1.9 329,65 27,46 6,46 2,51 99,24
CT1.10 329,65 27,83 7,83 2,67 99,19
CT1.11 329,65 27,63 6,75 2,18 99,34
CT1.12 329,65 327,15 312,57 300,12 8,94
((*) Tổng cộng nồng độ các hoạt chất được thể hiện tại phụ lục 3.2;3.4; 3.5; 3.6)
0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 CT1.7 CT1.8 CT1.9 CT1.10 CT1.11 CT1.12 Nồ n g đ ộ ( p p m) Cơng thức thí nghiệm Trước phản ứng Sau phản ứng 6h Sau phản ứng 24h Sau phản ứng 72h
Đồ thị 3.2: Đồ thị miêu tả sự biến đổi nồng độ thuốc BVTV theo thời gian trong thí nghiệm 1.2
Nhận xét: Theo kết quả phân tích nồng độ thuốc BVTV giảm rất nhanh sau 6 giờ thí nghiệm, nguyên nhân là do phản ứng Fenton xảy ra rất nhanh. Theo thời gian nồng độ thuốc tiếp tục giảm xuống, có thể do tác dụng xúc tác của oxy khơng khí và phản ứng quang hóa. Nồng độ của thuốc BVTV tiếp tục giảm trong tất cả các cơng thức thí nghiệm, tuy nhiên do chất oxy hóa khơng đủ lên tại cơng thức CT1.7 nồng độ thuốc chỉ giảm tới 49,84 ppm, CT1.8 giảm xuống còn 31,54 ppm, hiệu xuất
Khoa môi tr-ờng-Tr-ờng ĐHKHTN Luận văn Th¹c sÜ
xử lý chỉ đạt 90%. Tại các công thức CT1.9, CT1.10, CT1.11 hiệu xuất của quá trình xử lý đều đạt trên 99%. Nồng độ thuốc BVTV tại các công thức này giảm đáng kể so với mẫu đối chứng (mẫu đối chứng giảm khơng đáng kể), có thể kết luận phương pháp oxy hóa Fenton rất phù hợp cho xử lý tồn dư thuốc BVTV trên bao bì thuốc. Tuy nhiên, với tỷ lệ (CFeSO4.7H2O :CH2O2) : Cthuốc BVTV là 2,5:1 và 3:1 như ở CT1.10 và CT1.11 tuy lượng Fe2+ và H2O2 tăng lên rất lớn song nồng độ thuốc BVTV giảm đi không đáng kể so với dùng tỷ lệ (CFeSO4.7H2O:CH2O2): Cthuốc BVTV tại CT1.9, do vậy lựa chọn tỷ lệ 2:1 (CT1.9) là tỷ lệ phù hợp của phản ứng Fenton trong xử lý thuốc BVTV và thời gian tốt nhất để lượng thuốc có thể phân giải là 72 giờ.
3.2.2. Kết quả thí nghiệm xử lý kiềm hóa bằng tác nhân Ca(OH)2
Bố trí thí nghiệm sử dụng chung mẫu trước xử lý vì vậy kết quả mẫu trước phân tích là đồng nhất.
Bảng 3.7: Bảng kết quả phân tích mẫu trước và sau thí nghiệm 2.1
Cơng thức Tổng dƣ lƣợng thuốc BVTV (*)(ppm) Hiệu suất xử lý sau 72 giờ (%) Trƣớc thí nghiệm Sau TN 6 giờ Sau TN 24 giờ Sau TN 72 giờ CT2.1 329,65 239,47 189,44 119,38 63,7 CT2.2 329,65 175,06 104,88 78,95 76,0 CT2.3 329,65 169,03 71,68 43,51 86,8 CT2.4 329,65 150,89 69,19 40,62 87,6 CT2.5 329,65 161,71 62,76 41,17 87,5 CT2.6 329,65 328,63 316,79 301,75 8,4
Khoa môi tr-ờng-Tr-ờng ĐHKHTN Luận văn Th¹c sÜ 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00 Trước thí
nghiệm Sau TN 6h Sau TN 24h Sau TN 72h
Nồ n g đ ộ ( pp m)
Thời gian lấy mẫu
Đồ thị nồng độ theo thời gian của các cơng thức thí nghiệm
CT2.1 CT2.2 CT2.3 CT2.4 CT2.5 CT2.6
Đồ thị 3.3: Đồ thị miêu tả biến đổi nồng độ thuốc BVTV theo thời gian của TN 2.1 Theo kết quả trên nồng độ thuốc BVTV giảm dần theo thời gian, giảm mạnh nhất trong 24 giờ thí nghiệm, quan sát thí nghiệm thấy rằng sau khi khấy đều Ca(OH)2 vào dung dịch thuốc có xuất hiện dạng kết bơng, các bơng này lắng xuống cùng Ca(OH)2. Sau 72 giờ nồng độ thuốc BVTV trong công thức CT2.4 giảm xuống thấp nhất (40,62 ppm), hiệu suất xử lý cao nhất đạt 87,68%.
Bảng 3.8: So sánh hiệu suất xử lý của thí nghiệm 1.2 và 2.1 sau 72 giờ.
Thí nghiệm 1.2 Thí nghiệm 2.1
Cơng thức Hiệu suất xử lý sau 72 giờ (%) Công thức Hiệu suất xử lý sau 72 giờ (%) CT1.7 84,8 CT2.1 63,7 CT1.8 90,4 CT2.2 76,0 CT1.9 99,2 CT2.3 86,8 CT1.10 99,1 CT2.4 87,6 CT1.11 99,3 CT2.5 87,5
Khoa m«i tr-êng-Tr-êng §HKHTN Luận văn Thạc sĩ
suất xử lý của thí nghiệm 1.2. So sánh kết quả của hai thí nghiệm trong vịng 72 giờ thấy rằng thí nghiệm 1.2 xử lý bao bì thuốc BVTV bằng phản ứng oxy hóa với xúc tác Fenton cho hiệu quả xử lý cao hơn, hiệu suất xử lý đạt hơn 99%.
So sánh hiệu quả xử lý của phương pháp nghiên cứu với các cơng trình nghiên cứu tương tự trên thế giới như nghiên cứu của CELALETTIN ƯZDEMIR, SERKAN SAHINKAYA and MUSTAFA ONÜÇYILDI năm 2008 và Joseph M. Wong năm 2004 và một số nghiên cứu khác trên thế giới, hiệu quả xử lý đạt tương tự và đạt hơn 99%.
Bảng 3.9: Dự tốn kinh phí cho xử lý 1kg bao bì thuốc BVTV sử dụng phương pháp oxy hóa hóa học tác nhân Fenton.
Dƣ tốn kinh phí cho xử lý 1kg bao bì
Sử dụng phương pháp oxy hóa tác nhân fenton
Hóa chất Đơn giá (đ) Lượng dùng Đơn vị tính Thành tiền (đ)
HNO3 100.000 0,010 Lít 1.000
FeSO4.7H2O 150.000 0,020 Kg 3000
H2O2 80.000 0,080 Lít 6.400
Tổng kinh phí/1kg bao bì thuốc BVTV 10.400
Xử lý theo phương pháp oxy hóa tác nhân fenton tiêu tốn 10.400đ/1kg bao bì thuốc BVTV, rẻ hơn rất nhiều so với một số phương pháp khác, ví dụ theo Nguyễn Trường Thành năm 2007, phương pháp thiêu đốt tiêu tốn 30.000đ/kg.
Về hiệu quả xử lý: Sử dụng phương pháp oxy hóa hóa học (tác nhân Fenton) đạt hiệu suất xử lý trên 99%.
Tiến hành theo phương pháp này có tính khả thi cao, cách tiến hành đơn giản, hóa chất dễ mua, dễ sử dụng, tương đối an tồn, ít gây độc thứ cấp, giá thành xử lý rẻ, rất phù hợp với sản xuất nông nghiệp không tập trung tại Việt Nam.
Khoa môi tr-ờng-Tr-ờng ĐHKHTN Luận văn Thạc sĩ
3.3. Đề xuất quy trình thu gom và xƣ̉ lý bao bì thuốc BVTV
Sau khi tổng hợp kết quả điều tra về những ý kiến đóng góp và kiến nghị cũng như mong muốn của người dân chúng tơi nhận thấy rằng có 55,74% ý kiến mong muốn có bể chứa hoặc thùng chứa bao bì thuốc bảo vệ thực vật; 21,11% ý kiến yêu cầu được cải tiến thùng chứa như thùng phải có nắp, sơn sửa lại, thiết kế phù hợp để tránh bị vỡ hoặc mất trộm. Bên cạnh đó cũng có rất nhiều những ý kiến đóng góp khác nhau như: tuyên truyền tập huấn nâng cao ý thức người dân (20,93%); cần kinh phí cho hoạt động thu gom (28,15%); sản xuất bao bì tự tiêu hủy (1,67%); tăng cường các đợt vệ sinh đồng ruộng (13%); sự quản lý và quy định chặt chẽ của địa phương 13,7%; phân loại rác thải sinh hoạt và vỏ bao bì thuốc bảo vệ thực vật 1,67%; có người thu gom thường xuyên (6,67%); 4,26% người được phỏng vấn khơng có ý kiến gì. Tuy nhiên phần lớn người dân mong muốn có biện pháp xử lý tốt hơn nguồn rác thải này (46,11%) (bảng 3.10).
Bảng 3.10: Kiến nghị đề xuất của người dân về hình thức tổ chức thu gom và xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật
Kiến nghị của ngƣời dân Tỷ lệ đồng ý với kiến nghị
Cần trang bị thùng chứa, bể chứa 55,74
Cần cải tiến thùng chứa 21,11
Cần có kinh phí cho thu gom 28,15
Tuyên truyền nâng cao ý thức cho người dân 20,93
Có người thu gom thường xuyên 6,67
Có sự quản lý và quy định chặt chẽ của địa phương trong
công tác thu gom 13,70
Tăng cường các đợt v sinh ng rung 13,00
Khoa môi tr-ờng-Tr-ờng ĐHKHTN Luận văn Thạc sĩ
Kiến nghị của ngƣời dân Tỷ lệ đồng ý với kiến nghị
Cần sản xuất bao bì tự tiêu huỷ 1,67
Khơng có ý kiến gì 4,26
Mong muốn có biện pháp xử lý tốt hơn là đốt hoặc chôn lấp 46,11 Xuất phát từ các ý kiến đề xuất của người dân về thu gom và xử lý bao bì thuốc BVTV đề tài đã đi tới đề xuất các bước tiến hành thu gom và xử lý bao bì thuốc BVTV.
3.3.1. Đề xuất hình thức hoạt động tổ chức thu gom, xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật
Từ những hoạt động thu gom rác thải sinh hoạt nói chung và các hoạt động thu gom bao bì thuốc bảo vệ thực vật nói riêng cho thấy, cơng tác tổ chức thu gom cần thiết phải có sự tham gia của cả cộng đồng.
Mơ hình thu gom cũng phải có quy định rõ ràng về nguồn lực, trách nhiệm các bên tham gia, nguồn kinh phí cũng như cơng nghệ xử lý.
Tổ chức thu gom và xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật: Việc thu gom và xử lý sẽ do hợp tác xã đảm nhiệm, hợp tác xã quản lý nhân công lao động, vật tư và giám sát quá trình xử lý bao bì sau thu gom.
a. Đề xuất thiết kế bể thu gom
Để có thể xây dựng được mơ hình tổ chức thu gom và xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật phát thải tại các vùng sản xuất thì điều kiện tiên quyết là chúng ta phải có trang bị bể chứa bao bì thuốc bảo vệ thực vật sau sử dụng.
Dưới đây là mô phỏng thiết kế bể lưu chứa và xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật mà chúng tôi muốn đề xuất.
Khoa môi tr-ờng-Tr-ờng ĐHKHTN Luận văn Thạc sĩ Thiết kế bể xử lý VAN CÊP n¾p 0.4 M 0.4 M 0.4 M PHêN NéN Mực n-ớc ngâm ỏy b VAN Xả 1.5 M 3 M 1 M 1 M bĨ xư lý * Đặc điểm
- Bể kín có 2 ngăn, mỗi ngăn đều có nắp và van xả, van xả ra môi trường chỉ mở khi nước ngâm đã xử lý khơng cịn dư lượng thuốc bảo vệ thực vật.
- Nắp kích thước 0,4 m x 0,4 m
* Ƣu điểm
- Do thiết kế bể có nắp nên khơng làm bốc mùi, mưa không tràn nước ra khỏi bể, giảm nguy cơ gây ô nhiễm thứ phát.
Khoa môi tr-ờng-Tr-ờng ĐHKHTN Luận văn Thạc sĩ
- Phên nén có tác dụng làm cho vỏ bao bì ngập sâu trong nước, dễ dàng hịa tan thuốc bảo vệ thực vật dính trên vỏ bao bì, vì vậy q trình xử lý cũng được dễ dàng hơn.
- Hai ngăn bể sẽ đảm nhiệm vai trò lưu chứa và xử lý, đảm bảo hiệu quả xử lý. - Vì bể có hai ngăn lên khi xử lý có thể rửa bao bì nhiều lần, bao bì sau khi rửa đảm bảo lượng thuốc bám dính cịn rất nhỏ khơng gây tác động tiêu cực tới mơi trường.
b. Đề xuất hình thức thu gom
Về hình thức thu gom tại các địa phương, chúng tôi xin được đề xuất hai hình thức thu gom phổ biến như sau:
- Thu gom cá thể có giám sát: Người dân sau khi phun thuốc xong thì để bao bì ngay vào bể chứa đối với những vùng sản xuất có đặt bể chứa, việc giám sát sẽ do cán bộ chuyên trách đảm nhiệm.
- Thu gom tập trung theo hộ sản xuất: Thu gom theo hộ gia đình, người dân sau khi phun thuốc sẽ trực tiếp thu gom bao bì từ các diện tích sản xuất về đầu bờ ruộng (Áp dụng cho các vùng sản suất khơng có bể thu gom). Cán bộ chuyên trách đảm nhiệm việc thu gom từ các diện tích sản xuất về bể chứa tập chung.
Ở khâu thu gom này, sự tham gia của người nông dân là vô cùng quan trọng. Thu gom có sự tham gia của người nơng dân sẽ giúp cho họ có ý thức đầy đủ về trách nhiệm của mình đối với loại rác thải do chính họ phát thải ra.
Hợp tác xã có trách nhiệm tiến hành xử lý bao bì sau thu gom.
c. Đề xuất xử lý bao bì sau thu gom
Khi bể thu gom đã chứa đủ lượng bao bì thuốc nhất định, lượng bao bì này sẽ được gom về bể xử lý tập trung, tại bể xử lý sẽ tiến hành xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật theo phương pháp oxy hóa sử dụng tác nhân Fenton.
Khoa mơi tr-ờng-Tr-ờng ĐHKHTN LuËn văn Thạc sĩ
Cách thức tiến hành: Cân lượng bao bì thuốc bảo vệ thực vật cho vào ngăn 1 của bể xử lý, ước lượng tới 1/2 bể, các vỏ chai nhựa và vỏ bằng túi polyethylene phải được xé nhỏ, ngâm nước bao bì với lượng 10 lít nước/1kg bao bì, ngâm trong 1 ngày, sau đó khuấy liên tục trong 1giờ đồng hồ để hịa tan tồn bộ lượng thuốc cịn tồn đọng trong bao bì vào dung dịch, xả nước vào ngăn 2. Bao bì tại ngăn 1 tiếp tục cho 10 lít nước/1kg bao bì và khuấy trong 30 phút, xả nước sang ngăn 2 để trộn đều với nước rửa lần 1. Cho HNO3 để điều chỉnh pH (sử dụng giấy quỳ để kiểm tra), thêm vào bể 0,02 kg FeSO4.7H2O/1kg bao bì và 0,08 lít H2O2/1kg bao bì vào bể xử lý, khuấy liên tục trong 30 phút, theo dõi thí nghiệm trong 72 giờ tiếp theo. Nước sau xử lý được lưu trong bể để xử lý mẻ bao bì sau (tuần hồn nước). Q trình xử lý sẽ được Hợp tác xã giám sát chặt chẽ, đảm bảo bao bì được xử lý theo đúng quy trình kỹ thuật đã được chuyển giao.
d. Tiêu huỷ bao bì sau xử lý
Bao bì thuốc BVTV sau khi được thu gom và xử lí sạch phần thuốc cịn bán dính, ta tiến hành phân loại ra làm 2 loại (vỏ chai thủy tinh; vỏ chai nhựa và vỏ bằng túi polyethylene)
- Đối với vỏ bao bì bằng túi polyethylene và chai nhựa: Do đây là dạng bao bì rất khó phân hủy nên ta tiến hành đóng rắn rồi đem chôn lấp, hoặc nghiền nhỏ phối trộn cùng với xi măng để đóng gạch, loại gạch này ta có thể sử dụng trong công việc kè hệ thống kênh mương hoặc đường xá.
- Đối với bao bì bằng thủy tinh: Bán lại cho các đơn vị sản xuất thuốc BVTV để sử dụng đóng gói cho các sản phẩm sau, hoặc chuyển đến các nhà máy chế biến thủy tinh để tái chế lại. (các sản phẩm bao bì từ nguyên liệu tái chế, chỉ nên dùng cho
Khoa môi tr-ờng-Tr-ờng ĐHKHTN Luận văn Thạc sĩ
Ưu điểm: Xử lý tập trung, có thể áp dụng cho nền sản xuất nhỏ, phân tán.
Sơ đồ 1: Sơ đồ mơ hình thu gom và xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật MƠ HÌNH THU GOM VÀ XỬ LÝ BAO BÌ THUỐC BVTV
Phân loại bao bì đã sạch thuốc BVTV Tái chế Trách nhiệm xử lý của hợp tác xã Tiêu huỷ
Tại lị tiêu huỷ tập trung Bao bì thuốc BVTV Bể thu gom Bể xử lý Tái sử dụng Đóng rắn
Trách nhiệm thu gom của người nông dân
Khoa môi tr-ờng-Tr-ờng ĐHKHTN Luận văn Thạc sĩ
3.3.2. Đề xuất cơ chế duy trì hoạt động thu gom và xử lý bao bì thuốc bảo vệ thực vật ở quy mô hợp tác xã
Đưa ra mơ hình thu gom xử lý đã khó, quản lý mơ hình lại càng khó hơn, mặc dù đã có một số ít dự án thu gom và xử lý rác thải bao bì thuốc bảo vệ thực vật được thực hiện tại một số vùng ngoại thành Hà Nội nhưng khi thực hiện thì lại khơng đảm bảo tính bền vững trong cộng đồng. Một trong những nguyên nhân chủ yếu và quan trọng là chưa có một giải pháp đồng bộ về cơ chế quản lý mơ hình thu