3.1. Kết quả điều tra hiện trạng chế biến tinh bột sắn tại làng nghề Dƣơng Liễu-Hoài Đức-Hà Nội Liễu-Hoài Đức-Hà Nội
Làng nghề Dương Liễu - Hoài Đức – Hà Nội là làng nghề chế biến nông sản chủ yếu là tinh bột sắn ngồi ra cịn có các sản phẩm phụ khác như làm miến, bún, kẹo,… Làng nghề sản xuất theo lối thủ cơng, có khoảng 50 năm nay. Làng nghề sản xuất chủ yếu theo qui mô nhỏ lẻ hộ gia đình. Quá trình sản xuất của làng nghề theo lối thủ công truyền thống. Vào những năm 1960-1970 tất cả các công đoạn đều làm bằng tay, năng suất rất thấp 30kg/hộ.ngày. Quy trình sản xuất như sau:
Hình 3.1. Quy trình sản xuất tinh bột sắn tại Dương Liễu các năm 1960-1970
Từ những năm 1970 đến nay, công nghệ sản xuất tinh bột tại làng nghề đã có nhiều cải tiến, áp dụng cơng nghệ mới như máy quay rửa cánh guồng, máy liên hợp giúp giảm sức lao động đồng thời tăng năng suất lên đến 3000-8000 tấn/hộ.ngày.
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
35
Hình 3.2. Quy trình sản xuất tinh bột sắn tại Dương Liễu hiện tại
3.2. Kết quả điều tra hiện trạng môi trƣờng và vấn đề sức khỏe tại Dƣơng Liễu
Chất thải tại Dương Liễu chủ yếu là do chế biến nông sản như sản xuất tinh bột sắn đã và đang là vấn đề bức thiết của toàn xã. Vào những tháng niên vụ sản xuất, hệ thống tiêu thoát nước đặc biệt là các kênh chính như kênh Tiêu và kênh Đan Hồi khơng đáp ứng kịp khiến cho rác thải tràn ngập các kênh, mương; ứ đọng tại các cống rãnh là mầm mống lây lan dịch bệnh; nước thải đen kịt cùng với đó là mùi hơi thối bốc lên từ các cống thải khiến cho môi trường các làng nghề ô nhiễm nghiêm trọng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của người lao động và người dân trong vùng. Theo điều tra, tỷ lệ mắc bệnh tại các làng nghề cao hơn hẳn những vùng thuần nông, tuy thu nhập tăng nhưng tại các làng nghề sức khoẻ của người dân đang giảm một cách đáng kể. Theo ơng Hồ Trung Nghĩa, Trưởng phịng Tài nguyên và Môi trường huyện: “Tổng lượng chất thải rắn do làng nghề thải ra khoảng 112.200 tấn/năm, chất thải theo nước thải đã gây ứ đọng hệ thống cống rãnh, có nơi chất thải dày 0,2 – 0,3m và kéo dài hàng cây số”. Không những vậy, đặc thù của làng nghề là chế biến tinh bột nên lượng nước thải rất lớn khoảng 1.200m3/ngày. Nguồn nước mặt có màu đen xám, cao hơn mức độ màu trung bình 2,12 lần; hàm lượng chất ơ nhiễm cao: coliform (một nhóm vi khuẩn rất phổ biến) cao hơn vài nghìn lần so với mức trung bình, coliform vào khoảng 1,4.104 MPN/100ml; lượng oxy hòa tan trong nước thấp hơn tiêu chuẩn 2mg/l, lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học trong nước cao hơn tiêu chuẩn 18,23 lần, lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
36
hóa các chất hữu cơ theo phản ứng cũng cao hơn tiêu chuẩn 12,3 lần…[2]. Đây là nguyên nhân khiến các bệnh về mắt, đường hô hấp của người dân cao gấp 3-5 lần so với các địa phương khác.
Bệnh hay gặp nhất là loét chân tay, chiếm 19,7%, các vấn đề về tiêu hóa 1,62% (chủ yếu là rối loạn tiêu hóa, đau bụng), hơ hấp 9,43%, mắt 0,86%, bệnh mãn tính thường gặp là bệnh tiêu hóa chiếm tỷ lệ cao nhất 4,28% (chủ yếu là loét dạ dày tá tràng, sau đó đến bệnh đại tràng). Tỷ lệ mắc bệnh đau mắt hột chiếm tới 70%.
Hình 3.3. Tỷ lệ mắc bệnh thường gặp tại xã Dương Liễu
(Nguồn: Trạm y tế xã Dương Liễu, 2010)
Thời gian gần đây ở làng nghề cịn có những trường hợp bị ung thư, tỷ lệ ung thư đang có chiều hướng gia tăng: năm 2006 và 2007 tỷ lệ là 20% đến năm 2008 là 25%. Nhìn chung tuổi thọ của người dân trong các làng nghề đều giảm, và tuổi thọ trung bình của những người lao động tại các làng nghề này thường thấp hơn tuổi thọ trung bình của người dân Việt Nam khoảng 5 – 10 tuổi. Trước tình hình này, nhà nước cũng như UBND huyện Hoài Đức đã đưa ra nhiều dự án cải tạo môi trường tại các làng nghề trong huyện. Trong đó có một trạm xử lý nước thải được đầu tư xây dựng từ những năm 1996-2001. Hiện nay, công ty TNHH Mặt Trời Xanh đã tiếp quản nhưng không xử lý được nước thải mà chỉ tận dụng được 30% bã thải để sản xuất phân vi sinh. Tuy nhiên bên cạnh những nỗ lực cải tạo chúng ta cần phải đề
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
37
cập đến nhận thức của người dân tại làng nghề và chính những người làm chủ các cơ sở sản xuất để đạt hiệu quả cao nhất trong công tác bảo vệ môi trường và phát triển làng nghề.
3.3. Kết quả xác định dòng photpho liên quan đến hoạt động sản xuất, sinh hoạt tại làng nghề Dƣơng Liễu hoạt tại làng nghề Dƣơng Liễu
Các hộp thể hiện các lĩnh vực liên quan và các mũi tên đại diện các dịng di chuyển của photpho. Do đặc thù loại hình sản xuất làng nghề ở Dương Liễu theo hộ gia đình nên trong phạm vi Luận văn này, đối tượng chính nghiên cứu gồm 2 dịng thải photpho từ sinh hoạt gia đình và từ quá trình sản xuất chế biến tinh bột sắn.
- Hộ gia đình: bao gồm các yếu tố chủ yếu như nước sinh hoạt, chất tẩy rửa, thực phẩm tiêu dùng và chất thải sinh hoạt (như phân, nước thải sinh hoạt).
- Quá trình chế biến tinh bột sắn: bao gồm nguyên vật liệu đầu vào là sắn củ, nước phục vụ chế biến; sản phẩm đầu ra là tinh bột sắn, bã thải, nước thải…
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
39
Hình 3.4. Sơ đồ dịng di chuyển của photpho từ hộ gia đình và quá trình sản xuất tinh bột sắn tại Dương Liễu
Hộ gia đình Chế biến tinh bột sắn
Bãi chôn lấp
Cống thải (nước thải + nước mưa) Thị trường Nước ngầm Thực phẩm Nguyên liệu Thực phẩm Nước ngầm Nước thải Chất thải rắn Chất thải rắn Nước ngầm Nước thải
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
40
Hình 3.5. Sơ đồ định tính và định lượng dịng photpho đối với hộ gia đình
Hình 3.6. Sơ đồ định tính và định lượng dịng photpho của q trình sản xuất tinh bột sắn làng nghề Dương Liễu Hộ gia đình Thị trường Thực phẩm, chất tẩy rửa Cấp nước Bể tự hoại Cống thải (sinh hoạt + nước
mưa) Bãi chôn lấp 688.706 kg/năm Nước ngầm 32707 kg/năm
Nước thải vào bể tự hoại 5084 kgnăm Nước rửa SH 804 kg/năm Chất thải rắn 1408 kg/năm Nước thải Chất thải rắn 3000 kg/năm Thực phẩm Nguyên liệu 48.000 kg/năm Sản xuất tinh bột sắn Thị trường Cấp nước Cống thải Bãi chôn lấp 47.330 kg/năm 1.248 kg/năm 546 kg /năm Nước ngầm
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
41
Hình 3.7. Sơ đồ định tính và định lượng dịng photpho của hộ gia đình và quá trình sản xuất tinh bột sắn làng nghề Dương Liễu
Hộ gia đình Chế biến tinh bột sắn
Bãi chơn lấp
Cống thải (nước thải + nước mưa) Thị trường
Nước ngầm
Thực phẩm: 688.706 kg/năm Nguyên liệu: 48.000 kg/năm Thực phẩm: 3000 kg/năm
Nước ngầm: 32.707 kg/năm
Nước thải, 47.330 kg/năm Chất thải rắn: 1.408 kg/năm
Chất thải rắn: 1.248 kg/năm
Nước ngầm 546 kg/năm
Nước thải: 5.888 kg/năm
(Các số liệu điều tra, tài liệu tham khảo, phương pháp tính tốn xem phụ lục 1)
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
42
Lượng nước thải phát sinh trong ở làng nghề Dương Liễu là rất lớn, khoảng 1.200 m3/ngày (Báo cáo mơi trường làng nghề Dương Liễu 2011). Kết quả tính tính tốn cân bằng vật chất cho thấy hàm lượng P trong nước thải khoảng 47.330 kg/năm, lớn hơn rất nhiều so với lượng P có trong chất thải rắn (1.408 kg/năm). Trong khi đó hệ thống kênh tiêu thốt chính là kênh Đan Hồi và kênh Tiêu khơng đáp ứng kịp gây nên tình trạng quá tải, tràn nước thải, Đây chính là nguyên nhân chủ yếu gây nên hiện tượng ô nhiễm mơi trường (phú dưỡng tại các kênh tiêu thốt thải trên địa bàn xã), một số kênh mương nhỏ trở thành kênh chết làm ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe của người dân trong vùng. Vì vậy việc nghiên cứu phương án xử lý nước thải làng nghề Dương Liễu, tận thu photpho phục vụ các ngành công nghiệp photpho, làm phân bón có ý nghĩa lớn về hiệu quả kinh tế - xã hội và môi trường.
3.4. Kết quả thực nghiệm xử lý nƣớc thải sản xuất theo hƣớng thu hồi photpho
3.4.1. Kết quả khảo sát đặc trưng nước thải làng nghề chế biến tinh bộ sắn
Nước thải được lấy tại mỗi công đoạn: Rửa, ngâm, nước bột đen và tại các cống thải, tổng số lượng mẫu cho mỗi loại là là 25 mẫu. Quy trình lấy mẫu và bảo quả mẫu theo đúng TCVN 4556 - 1988, Tiêu chuẩn Việt Nam - nước thải - phương pháp lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu.
Xác định đặc tính nước thải với các thông số đặc trưng được lựa chọn xử lý là pH, COD, BOD, NH4+, NO3-, NO2, Pts. Kết quả trung bình cho các chỉ tiêu như sau:
Bảng 3.1. Đặc trƣng nƣớc thải làng nghề sản xuất tinh bột sắn Dƣơng Liễu
Chỉ tiêu M1 M2 M3 M4 M5 QCVN 24:2009/BTNMT pH 5,46 6,2 3,8 6,3 6,8 5,5-9 COD(mgO2/l) 6000 8267 17280 4800 4400 100 BOD 4020 5539 11578 3216 2948 50 SS (mg/l) 4637 228 1063 815 1040 100 Pts(mg/l) 48,59 220,17 238,7 65,2 51,49 6 NH4+(mg/l) 16,03 3,65 3,4 17,4 6,29 10 NO3-(mg/l) 0,6 60,4 50,01 1,11 4,39 NO2(mg/l) 1,34 3,43 3,25 1,87 1,26
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
43
Chú thích: M là giá trị trung bình cho các loại mẫu, trong đó:
- M1: Nước thải từ công đoạn rửa - M2: Nước thải từ công đoạn ngâm - M3: Nước thải bột đen
- M4: Nước thải từ rãnh - M5: Nước thải từ cống
Kết quả phân tích mẫu cho thấy một số chỉ tiêu chính đã vượt ngưỡng cho phép của QCVN 24:2009/BTNMT nhiều lần, cụ thể:
- Chỉ tiêu Pts trong nước thải từ các quy trình rửa, ngâm, nước bột đen cũng như nước thải từ cống và rãnh đều vượt giới hạn cho phép từ 8 lần (nước rửa) đến 40 lần (nước bột đen).
- Chỉ tiêu pH hầu như đều nằm trong giới hạn cho phép chỉ có nước bột đen có pH thấp 3,8 do vậy nó sẽ làm mất khả năng tự làm sạch của nguồn nước tiếp nhận.
- Chỉ tiêu SS trong nước thải từ các quy trình rửa, ngâm, nước bột đen cũng như nước thải từ cống và rãnh đều vượt giới hạn cho phép của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 24:2009/BTNMT từ 2 lần (nước ngâm) đến 47 lần (nước rửa).
Như vậy với 2 loại nước thải chính của quá trình sản xuất tinh bột sắn là nước rửa và nước bột đen có pH thấp (5,5-3,8), hàm lượng chất hữu cơ, nitơ, photpho nhiều do vậy khi đi vào nguồn nhận sẽ gây nên hiện tượng phú dưỡng và làm cho nguồn nhận mất khả năng tự làm sạch.
3.4.2. Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý nước thải bằng phương pháp keo tụ
3.4.2.1. Ảnh hưởng của hàm lượng PAC
Đối với hàm lượng SS trong nước rửa (M1) và nước bột đen (M3)
Hàm lượng SS
Kết quả khảo sát hiệu quả xử lý SS của nước rửa và nước bột đen bằng PAC được thể hiện ở sơ đồ sau:
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp 44 4590 1050 3700 4300 4150 1150 4800 985 675 775 935 1035 684 943 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 0 30 40 50 54 62 76 78 102 106 200 206 402 PAC (mg/l) S S ( m g/ l) Nước rửa (M1) Nước bột đen (M3)
Hình 3.8. Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của PAC đến hàm lượng SS của nước rửa và nước bột đen
- Đối với nước rửa (M1): Khi tăng nồng độ PAC lên đến 30 mg/l thì hàm
lượng SS giảm đến tối đa từ 4590 mg/l xuống còn 1050 mg/l tức là đã xử lý được khoảng 77%.
- Đối với nước bột đen (M3): Khi nồng độ PAC đạt 40 mg/l thì hiệu suất xử
lý SS đạt tối ưu nhất, giảm từ 985 mg/l xuống còn 675 mg/l, đạt 68%. Nhưng khi tiếp tục tăng nồng độ PAC thì hiệu suất xử lý SS giảm. Kết quả này phù hợp với lý thuyết về cơ chế quá trình keo tụ.
Hiệu quả xử lý P
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng PAC đến khả năng xử lý P của nước rửa và nước bột đen được thể hiện ở sơ đồ hình 3.9:
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp 45 51 58 60 60,1 60,5 14 18 19 20 19 20 0 10 20 30 40 50 60 70 30 40 50 80 100 150 200 PAC (mg/l) H iệ u suấ t xử l ý P ( % ) Nước rửa M1 Nước bột đen M3
Hình 3.9. Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của PAC đến khả năng xử lý P của nước rửa và nước bột đen
- Đối với nước rửa (M1): Hiệu suất xử lý P khi thay đổi hàm lượng PAC khá
cao, đạt khoảng 51% khi hàm lượng PAC là 30 mg/l và khi tiếp tục tăng nồng độ PAC thì hiệu suất xử lý P của nước rửa tăng không đáng kể, đạt khoảng 60%.
- Đối với nước bột đen(M3): Khi thay đổi hàm lượng PAC thì hiệu suất xử lý
P của nước bột đen tại pH = 3,8 (tức là pH ban đầu của nước bột đen) không cao, chỉ đạt khoảng 20%.
3.4.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của pH (tại nồng độ PAC tối ưu)
Hàm lượng SS
Sơ đồ kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến hàm lượng SS của nước rửa và nước bột đen tại nồng độ PAC tối ưu được thể hiện ở hình 3.10:
4574 3658 2618 3857 3428 2957 956 679 418 698 764 687 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 3,96 5,38 5,76 5,97 6 6,54 7,53 7,61 7,93 8,09 8,53 8,54 pH S S ( m g/ l) Nước rửa M1 (PAC=30mg/l) Nước bột đen M3 (PAC=40mg/l)
Hình 3.10. Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đến hàm lượng SS của nước rửa và nước bột đen
Trần Bá Thạch Luận văn tốt nghiệp
46
- Đối với nước rửa (M1) với PAC(tối ưu) = 30 mg/l: Khi tăng pH của nước rửa
lên đến 6 hàm lượng SS giảm mạnh từ 4574 mg/l xuống còn 2618 mg/l tức là đã xử lý được 43% nhưng khi tiếp tục tăng pH thì hàm lượng SS tăng đến khi pH đạt 7,5 thì hàm lượng SS bắt đầu giảm.
- Đối với nước bột đen (M3) với PAC(tối ưu) = 40 mg/l: Khi tăng pH của nước
bột đen lên đến 6,5 thì hàm lượng SS giảm từ 956 mg/l xuống cịn 418mg/l tức là đã xử lý được khoảng 56%.
Hiệu suất xử lý COD
Sơ đồ kết quả khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý COD của nước rửa và nước bột đen tại nồng độ PAC tối ưu được thể hiện ở hình 3.11:
12 42,8 48,5 48,2 48 47,5 47,3 48,2 6 10,5 40 39 38,5 38,6 40 0 10 20 30 40 50 60 3,96 5,38 5,76 5,97 6 6,4 6,54 6,84 7,53 7,61 7,93 8,53 8,54 8,9 9,07 pH H iệ u suấ t xử l ý C O D ( % ) Nước rửa M1 (PAC=30mg/l) Nước bột đen M3 (PAC=40mg/l)
Hình 3.11. Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng xử lý COD của nước rửa và nước bột đen
- Đối với nước rửa (M1) với PAC(tối ưu) = 30 mg/l: Khi thay đổi pH tăng từ 5,38 đến 6 thì hiệu suất xử lý COD tăng nhanh đạt 48%, tiếp tục tăng pH thì hiệu suất xử lý COD thay đổi không đáng kể.
- Đối với nước bột đen (M3) với PAC(tối ưu) = 40 mg/l: Khi tăng pH lên đến 6,5 thì hiệu suất xử lý COD tăng nhanh đạt 40% sau đó nếu tiếp tục tăng pH thì hiệu suất xử lý COD thay đổi không đáng kể.
Hiệu quả xử lý P