Do đặc thù của nghề sản xuất chế biến nông sản là lượng bã thải, nước thải, thải ra quá nhiều vào những tháng niên vụ sản xuất, hệ thống tiêu thoát nước không đáp ứng kịp gây tình trạng ứ đọng , mặt khác lượng rác thải , trong sinh hoạt và chăn nuôi của cộng đồng dân cư ngày càng lớn, kinh phí đầu tư hạn chế ,khâu xử lý và địa điểm xử lý rác thải địa phương đang gặp phải những khó khăn, do điều kiện khách quan dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường chung trong địa phương.
Biểu thống kê tình hình rác thải, bã thải sinh hoạt và sản xuất
( Số liệu bã thải của SX tinh bột dong, sắn tính từ tháng 9 âm lịch năm trước đến tháng 1 của năm sau )
Loại rác thải, bã thải (kg/ngày) Số lƣợng Số hộ tham gia Lƣợng rác, bã thải/ ngày
- Rác thải sinh hoạt 2 3004 6 tấn
- Rác thải chăn nuôi 12 500 6 tấn
- Rác thải CN – TTCN:
+ Sản xuất TB sắn thô 2000 * 50 % 300 300 tấn + Sản xuất TB dong thô 6000 * 60 % 50 180 tấn
+ Sản xuất khác 20 500 10 tấn
Rácthải TMDV
+ Khu vực chợ nông sản 100 100 xe/ngày 10 tấn
+ Khu vực chợ tiêu dùng
2 600 hộ 1,2 tấn
Tổng cộng: 513,2 tấn
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Trường đại học Khoa học Tự nhiên
Vũ Lực,K17- KHMT 33
Hình thức xử lý các loại rác thải, bã thải
* Đối với Rác thải trong sinh hoạt: chủ yếu vẫn là hình thức thu gom rác thải của tổ VSMT và hình thức các gia đình thu gom tổ VSMT chuyển tập kết ở bãi rác diện tích 10.000 m2
.
* Đối với rác thải chăn nuôi : Một phần được các gia đình tự thu gom làm phân bón còn lại xả thẳng ra hệ thống cống rãnh.
* Đối với rác thải CN - TTCN:
- Sản xuất tinh bột sắn thô : Bã được thu gom làm thức ăn chăn nuôi – Nước thải ra hệ thống cống rãnh – Vỏ củ sắn, , một phần thải ra hệ thống cống rãnh và tập kết ở ven các trục đường làng để sử dụng làm phân bón.
- Sản xuất tinh bột dong thô: Bã được nghiền nhỏ theo hệ thống xả nước của máy liên hoàn, xả thẳng ra hệ thống cống rãnh (Đây là loại sản xuất mà bã thảichưa được tận dụng vào mục đích nào, nước thải có lưu lượng lớn, gây ách tắc hệ thống cống rãnh và là tác nhân chính gây ô nhiễm ách tắc dòng chảy )
- Sản xuất khác như : Miến dong, mạch nha, bánh kẹo, bún phở khô, lọc tinh bột, các ngành nghề khác.. một phần chất thải rắn được hộ gia đình tự thu gom còn hầu hết nước thải xả thẳng ra hệ thống cống rãnh.
* Rác thải trong thương mại dịch vụ : Được Hộ gia đình, Ban quản lý các khu vực chợ tự thu gom và tập trung tại các điểm xử lý, lượng rác thải chủ yếu tập trung ở các khu vực chợ hàng nông sản, chợ tiêu dùng, chợ hoa quả.
* Nước thải: với lưu lượng trong niên vụ sản xuất chế biến nông sản ~ 12.000 m3/ ngày đêm được tập trung đổ về 2 cống XIPHONG, chảy ngầm qua mương Đan Hoài đầu làng chảy vào xưởng xử lý chất thải (Do công ty TNHH Mặt trời xanh đảm nhận) thu gom lượng cặn, bã, xử lý sơ bộ để làm phân vi sinh, 4 xóm vùng bãi nước thải chảy ra kênh T5
* Chất thải xây dựng: Ngoài ra với tốc độ đô thị hoá nhanh như hiện nay phải tính đến lượng chất thải trong xây dựng trong cộng đồng dân cư là rất lớn, các loại chất
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Trường đại học Khoa học Tự nhiên
Vũ Lực,K17- KHMT 34
thải từ vật liệu xây dựng của các công trình thải ra hiện nay chưa có giải pháp xử lý, gây ô nhiễm, mất vệ sinh môi trường
* Mức độ xử lý các loại rác thải của địa phương và nguyên nhân:
Trong những năm qua nhận thức rõ được vấn đề bảo vệ môi trường Đảng uỷ, HĐND, UBND xã đã tập trung chỉ đạo các ngành chức năng tuyên truyền vận động sâu rộng trong nhân dân về ý thức bảo vệ môi trường. Cuối năm 2001 căn cứ Nghị quyết HĐND.UBND xã thành lập tổ vệ sinh môi trường của xã với 15 thành viên với công việc chủ yếu là khơi thông cỗng rãnh, xử lý cục bộ các điểm ùn tắc; thu gom rác thải trong nhân dân với mức phụ cấp 800.000 đồng/ tháng/ người. Hiện xã vẫn duy trì hình thức tổ VSMT nhưng giao cho Hội phụ nữ xã Đảm nhận phối hợp với HTX môi trường thành công với mức kinh phí 250 triệu đồng/ năm .Bên cạnh đó tiếp tục hoàn chỉnh và Ban hành các quy chế vệ sinh môi trường – Giao thông cống rãnh.
Tuy nhiên do lượng rác thải, bã thải quá nhiều, nguồn kinh phí đầu tư có hạn vì vậy hoạt động của tổ VSMT chỉ đáp ứng được phần nào nhu cầu trong nhân dân. ý thức của nhân dân trong vấn đề thực hiện Quy chế VSMT và bảo vệ môi trường còn hạn chế ; các điểm tập kết rác thải, bã thải ở xa khu dân cư, thuộc khu lò gạch cũ hiện tại sức chứa bị quá tải.
Việc sản xuất, chăn nuôi của các hộ dân tập trung ở trong khu dân cư ( Sản xuất lẫn với sinh hoạt ) trong khi đó diện tích bình quân hộ thấp ( Đất ở : SX , KD và chăn nuôi tập trung 1 nơi, bình quân 120 đến 144 m2/ hộ ) , mặt bằng chật hẹp không đáp ứng được nhu cầu sản xuất cũng là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường
* Giải pháp chính:
- Song song với việc triển khai đồng loạt các biện pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường, địa phương cũng tuyên truyền vận động và khuyến khích nhân dân, các doanh nghiệp trong việc mở mang ngành mới, nghề mới theo xu hướng là sản xuất ít gây ô nhiễm môi trường. Trong quy hoạch về sử dụng đất đai địa phương
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Trường đại học Khoa học Tự nhiên
Vũ Lực,K17- KHMT 35
đã dự kiến quy hoạch một số khu vực nhằm tập trung các ngành sản xuất , xa khu dân cư như : ở vùng bãi dự kiến quy hoạch khu vực mở rộng phát triển làng nghề ở miền bãi ( vùng phân lũ ) với diện tích ~ 40 Ha. ở Miền đồng quy hoạch điểm công nghiệp với diện tích ~ 12 Ha
- Tập trung chỉ đạo tổ VSMT thực hiện tốt công tác VSMT trong toàn xã, bên cạnh đó Đảng uỷ – HĐND – UBND cùng các ngành đoàn thể tiếp tục nghiên cứu hoàn chỉnh đề án và phương án VSMT có hiệu quả hơn
- Đẩy mạnh công tác tuyên truyền để cán bộ và nhân dân nâng cao ý thức BVMT
- Phối hơp với các cơ quan chức năng về môi trường, nghiên cứu tìm biện pháp khắc phục, xử lý vấn đề rác thải, bã thải trong sản xuất, chăn nuôi và sinh hoạt của cộng động dân cư.
- Chuẩn bị các điều kiện về cơ sở hạ tầng nhằm giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường phát sinh sau này, mặt khác địa phương sẽ tạo điều kiện khuyến khích các doanh nghiệp, hộ dân trong việc chuyển nghề mới, ngành mới hướng tới các sản phẩm sản xuất ít gây ô nhiễm môi trường. Cụ thể là :
- Phối hợp với các ngành chức năng tìm giải pháp xử lý rác thải, bã thải và nước thải làng nghề
- Lập kế hoạch phương án điều chỉnh mức thu phí vệ sinh môi trường theo quyết định số 16/2009/QĐ- UB ngày 9/1/2009 của UBND thành phố Hà Nội nhằm tạo nguồn kinh phí để nâng cao chất lượng hoạt động VSMT
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương phá p tổng quan tài liệu
Tổng quan tài liệu và các nghiên cứu, bài báo, công trình liên quan đến nội dung khóa luận như điều chế than hoạt tính, nguồn nguyên liệu cũng như lý thuyết hấp phụ, hoạt hóa liên quan.
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Trường đại học Khoa học Tự nhiên
Vũ Lực,K17- KHMT 36
2.3.2. Phương phá p điều tra khảo sát thực tế và lấy mẫu
Các hoạt động điều tra khảo sát thực tế và lấy mẫu được thực hiện trong 3 đợt. + Đợt 1: ngày 10 tháng 1 năm 2012
+ Đợt 2 : ngày 5 tháng 2 năm 2012 + Đợt 3 : ngày 20 tháng 3 năm 2012
- Điều tra khảo sát quy trình sản xuất và mức thải bã thải nh ằm sơ bộ đánh giá mức độ thải bã thải từ quá trình sản xuất tinh bô ̣t sắn và dong riềng.
- Lấy mẫu bã thải từ quá trình sản xuất tinh bô ̣t sắn và dong riềng tại làng nghề xã Dương Liễu, huyện Hoài Đức, thành phố Hà Nội.
2.3.3. Phương pháp chế tạo than hoạt tính từ bã sắn và bã dong riềng bằng phương pháp hóa nhiệt
Chế tạo than hoạt tính theo phương pháp hóa học(axit hóa), phương pháp vật lý(nhiệt), kết hợp giữa phương pháp vật lý và phương pháp hóa nhiệt.
Nghiên cứu hiệu suất chế tạo than phụ thuộc vào các điều kiện thí nghiệm như tỉ lệ axit /bã thải, thời gian tiến hành thí nghiệm
Vật liệu :
Bã thải từ quá trình sản xuất tinh bột s ắn, bột dong đươ ̣c tâ ̣n du ̣ng để chế ta ̣o than hoa ̣t tính
Dụng cụ thiết bị:
- Cân điện tử, cân kỹ thuật: PA213/PA213C. Ohaus – Mỹ - Máy lắc: Eđun Biiher GmbH
- Tủ sấy: UBNB42700. Memmert – Đức
- Lò nung: Lenton PO Box 2031 Hope Valley S33 6BW England - Máy trắc quang UV- VIS: DR/4000U Spectrophotometer, HACH - Mỹ.
Hóa chất:
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Trường đại học Khoa học Tự nhiên
Vũ Lực,K17- KHMT 37
- NaHCO3 2%
- Mẫu nước chứa xanh metylen (mẫu tự pha từ dung dịch xanh metylen gốc1000 mmg/l) để có nồng độ xanh metylen trong khoảng 20-100mg/l.
Phương pháp chế tạo than hoạt tính
Quy trình chế tạo than được mô tả theo sơ đồ dưới đây
Chế tạo than bằng phương pháp hoạt hoá hoá nhiệt: bã sắn củ và bã dong riềng ngâm trong axit H2SO4 đặc 98% với các tỷ lê ̣ khác nhau (theo khối lượng )
Hình 6. Quy trình chế tạo than hoạt tính từ bã thải của quá trình sản xuất tinh bột sắn và dong riềng
Bã sắn và dong riềng để khô tự nhiên
Ngâm trong axit H2SO4 đặc 98% 1 giờ
Đốt trong 3 giờ ở 250oC Trung hòa axit dư
bằng dung dịch NaHCO3 2%
Tráng rửa bằng nước máy đến pH = 7
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Trường đại học Khoa học Tự nhiên
Vũ Lực,K17- KHMT 38
trong vòng 1 giờ sau đó được đốt với axit H2SO4 đặc 98% ở 250oC trong vòng 3 giờ.
Tỷ lệ axit/ bã sắn củ (w/w) = 1: 1 (ký hiệu mẫu than là CAS100) Tỷ lệ axit/ bã sắn củ (w/w) = 1,2 : 1 (ký hiệu mẫu than là CAS120) Tỷ lệ axit/ bã sắn củ (w/w) = 1,5 : 1 (ký hiệu mẫu than là CAS150) Tỷ lệ axit/ bã dong riềng (w/w) = 1:1 ( Ký hiệu mẫu than CAD100 ) Tỷ lệ axit/ bã dong riềng (w/w) = 1,2:1 ( Ký hiệu mẫu than CAD120 ) Tỷ lệ axit/ bã dong riềng (w/w) = 1,5:1 ( Ký hiệu mẫu than CAD150 )
Sau đó các mẫu than được trung hòa axit dư bởi dung dịch NaHCO3 2% và tráng rửa bởi nước máy đến pH= 7, sau đó than được sấy khô ở nhiê ̣t đô ̣ 60 – 65o
C Hiệu suất điều chế than được xác định theo công thức:
Hct =𝑚𝑏𝑡
𝑚𝑡 . 100% (9)
trong đó:
mbt – lượng bã thải đem đi hoạt hóa mt – lượng than thu được.
2.3.4. Phương phá p khảo sát đặc tính than chế tạo
Nghiên cứu sự thay đổi cấu trúc bề mặt vật liệu sau biến tính bằng phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM: Sử dụng kính hiển vi điện tử quét tại phòng thí nghiệm khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN. Chùm điện tử sơ cấp được gia tốc bằng điện thế từ 1 – 50 kV giữa anốt và catốt rồi đi qua thấu kính hội tụ quét lên bề mặt mẫu đặt trong buồng chân không. Chùm điện tử có đường kính từ 1 – 10 nm mang dòng điện từ 10-10 – 10-12 (A) đến bề mặt mẫu. Do tương tác của chùm điện tử với các nguyên tử trên bề mặt mẫu, các điện tử thứ cấp phát ra được thu và chuyển thành ảnh biểu thị bề mặt vật liệu. Xác định diện tích bề
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Trường đại học Khoa học Tự nhiên
Vũ Lực,K17- KHMT 39
mặt riêng theo phương pháp BET tại phòng thí nghiệm hóa công nghệ trường đại học Bách khoa Hà Nội.
2.3.5. Khảo sát khả năng xử lý màu (xanh metylen) trong nước của than chế tạo
Khảo sát ảnh hưởng của lượng than
Nghiên cứu khả năng hấp phụ được tiến hành theo mẻ với 1g và 2g mẫu than CAS150 kích thước 2mm trong 200 ml dung dịch xanh metylen có nồng độ 20; 40; 80 và 100 mg/L. Hỗn hợp được cho vào bình tam giác 500 ml, lắc với tốc độ 150 vòng/phút ở nhiệt độ phòng. Sau các khoảng thời gian 0; 10; 25; 55; 70; 85 và 115 phút, lấy một phần dung dịch đem lọc qua giấy lọc, thu dịch lọc và đo quang ở 664nm để xác định hàm lượng xanh metylen còn lại sau hấp phụ
Khảo sát ảnh hưởng của kích thước than
Nghiên cứu khả năng hấp phụ được tiến hành theo mẻ với 1g mẫu than CAS150 kích thước 2mm và 1g mẫu tha n CAS150 kích thước 0,2mm trong 200 ml dung dịch xanh metylen nồng độ 20; 40; 80 và 100 mg/L. Hỗn hợp được cho vào bình tam giác 500 ml, lắc với tốc độ 150 vòng/phút ở nhiệt độ phòng. Sau các khoảng thời gian 0; 10; 25; 55; 70; 85 và 115 phút, lấy một phần dung dịch đem lọc qua giấy lọc, thu dịch lọc và đo quang ở bướ c sóng 664nm để xác định hàm lượng xanh metylen còn lại sau hấp phụ
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian
Nghiên cứu khả năng hấp phụ được tiến hành theo mẻ với 1g mẫu than CAS150 kích thước 2mm trong 200 ml dung dịch xanh metylen nồng độ 20; 40; 80 và 100 mg/L. Hỗn hợp được cho vào bình tam giác 500 ml, lắc với tốc độ 150 vòng/phút ở nhiệt độ phòng. Sau các khoảng thời gian 0; 10; 25; 55; 70; 85 và 115 phút, lấy một phần dung dịch đem lọc qua giấy lọc, thu dịch lọc và đo quang ở 664nm để xác định hàm lượng xanh metylen còn lại sau hấp phụ
Nghiên cứu khả năng hấp phụ được tiến hành theo mẻ với 2g các mẫu than CAD100; CAD120; CAD150 kích thước 2mm trong 200 ml dung dịch xanh metylen
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Trường đại học Khoa học Tự nhiên
Vũ Lực,K17- KHMT 40
nồng đô ̣ 20; 40; 80 và 100 mg/L. Hỗn hợp được cho vào bình tam giác 500ml, khuấy từ với tốc độ 150 vòng/phút ở nhiệt độ phòng. Sau các khoảng thời gian 0; 5; 15; 30; 45; 60 và 90 phút, lấy một phần dung dịch đem lọc qua giấy lọc, thu dịch lọc và đo quang ở 664nm để xác định hàm lượng xanh metylen còn lại sau hấp phụ
Giả sử thể tích dung dịch hấp phụ là không thay đổi, hiệu suất hấp phụ màu (xanh metylen) của than được tính theo công thức sau:
Hhp = 𝐶0−𝐶𝑡
𝐶0 × 100 (%)(10) trong đó:
C0 – nồng độ dung dịch chất bị hấp phụ ban đầu (mg/L)
Ct – nồng độ dung dịch chất bị hấp phụ tại thời điểm t phút sau khi hấp phụ (mg/L)
Dung lượng hấp phụ của than q (mg/g) được tính theo công thức sau: 𝑞 = (𝐶𝑜−𝐶)𝑉
𝑚𝑡 (11) trong đó:
C0 – nồng độ dung dịch chất bị hấp phụ ban đầu (mg/L) C– nồng độ dung dịch chất bị hấp phụ còn lại (mg/L) V – thể tích dung dịch hấp phụ (L)
Luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ Trường đại học Khoa học Tự nhiên
Vũ Lực,K17- KHMT 41
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả chế tạo than hoạt tính tƣ̀ bã sắn và dong riềng
3.1.1. Hiệu suất chế tạo
Tiến hành xử lý bã sắn củ và bã dong riềng sạch và khô (bã sắn củ được nghiền nhỏ để cho bẵ sắn củ được trộn đều với axit H2SO4 đặc 98%), sau tất cả các bước thực hiện quy trình chế tạo (hình 6) thu được bảng kết quả lượng than thu được và hiệu suất chế tạo tính theo công thức (9) cho dưới đây: