Thành phố Thái Nguyên có diện tích đất tự nhiện 189,7 km², dân số trên 33 vạn người, có 28 đơn vị hành chính gồm 19 phường và 9 xã, là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá, giáo dục, khoa học kỹ thuật, y tế, du lịch của tỉnh Thái Nguyên và vùng trung du miền núi Bắc Bộ, đầu mối giao thông quan trọng nối các tỉnh miền núi phía Bắc với thủ đô Hà Nội và các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ, nằm cách sân bay Nội Bài khoảng 50km, là một trong những trung tâm giáo dục đào tạo lớn của cả nước với trên 10 vạn học sinh, sinh viên. Nhiều năm quan, kinh tế thành phố luôn có bước tăng trưởng ổn định, cơ cấu kinh tế dịch chuyển theo hương tích cực; quản lý đô thị tiếp tục được thực hiện có hiệu quả; an sinh xã hội được đảm bảo; văn hoá, thông tin được triển khai rộng rãi với nhiều hình thức phong phú; an ninh chính trị được giữ vững, trật tự an toàn xã hội cơ bản được đảm bảo. Năm 2010 thành phố được Thủ tướng Chính phủ công nhận là đô thị loại I trực thuộc tỉnh Thái Nguyên.
Kinh tế - xã hội phát triển, đời sống vật chất, tinh thần của người dân thành phố ngày càng được nâng lên, cùng với yêu câu ngày càng cao về chất lượng dịch vụ hạ tầng đô thị, trong đó có dịch vụ thu gom và xử lý rác thải sinh hoạt với khối lượng ngày càng lớn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Hiện tại, toàn bộ rác sinh hoạt được xử lý bằng phương pháp chôn lấp hợp vệ sinh tại bãi số 2 và bãi số 3 (bãi số 1 đã đóng cửa), diện tích 2,8 ha thuộc Khu xử lý rác thải Khe Đá Mài, xã Tân Cương, TP Thái Nguyên. Với công nghệ xử lý hiện tại và lượng rác thải ra ngày càng tăng thì theo tính toán, hai bãi chôn lấp này sẽ bị lấp đầy và đóng cửa vào năm 2016.
Thực hiện chủ trương của UBND tỉnh, thành phố đang tiến hành công tác chuẩn bị đầu tư xây dựng nhà máy xử lý rác sinh hoạt bằng công nghệ đốt, dự kiến sẽ hoàn thành vào cuối năm 2014. Sau khi nhà máy hoàn thành đi vào hoạt động, sẽ xử lý được toàn bộ lượng rác thải phát sinh trên địa bàn thành phố (trong đó còn một số lượng rác nhỏ 4,6 tấn/ngày được đem chôn lấp).
Việc quản lý và tổ chức hoạt động thu gom của một số phường, xã còn nhiều hạn chế; khối lượng rác thu gom đạt tỷ lệ thấp (chỉ đạt khoảng 78,8%); còn một số xã đến nay chưa có lực lượng thu gom, người dân tự thu gom và xử lý rác; công nhân một số Đội VSMT thu gom rác không đúng giờ quy định; phương tiện thu gom còn thiếu, không được trang bị đầy đủ và bảo dưỡng định kỳ nên thường xuyên bị hư hỏng, nhiều xe chở quá tải trọng cho phép, gây ảnh hưởng đến vệ sinh môi trường và mỹ quan đô thị trong quá trình thu gom, vận chuyển; công tác thu phí vệ sinh phục vụ cho các hoạt động thu gom chưa đạt yêu cầu theo quy định;
Về xử lý rác, trong điều kiện hiện tại của thành phố Thái Nguyên, việc xử lý rác thải sinh hoạt bằng phương pháp chôn lấp không còn phù hợp do cần nhiều diện tích đất, trong khi bãi chôn lấp hiện tại của thành phố đã quá tải và khó có khả năng mở rộng. Hơn nữa, việc xử lý rác bằng phương pháp chôn lấp rất phức tạp khi xử lý nước rỉ rác, tốn kém chi phí hoá chất, làm tăng nguy cơ ô nhiễm không khí, ô nhiễm nguồn nước.
Rác thải sinh hoạt do chưa được phân loại, khối lượng rác thải ngày càng cao, trong khi đó phần lớn lượng rác này có thể đốt và tái chế (rác đốt được =
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
119,6 tấn/ngày = 92%, rác tái chế được = 5,8 tấn/ngày = 4,45%), chỉ còn một lượng rác không đốt được phải đem đi chôn lấp (4,6 tấn/ ngày = 3,55%).
Để xác định tỷ trọng các thành phần cơ bản trong rác sinh hoạt, làm cơ sở cho việc bố trí phương tiện, lao động phục vụ thu gom các loại rác, UBND thành phố đã tổ chức phân loại gần 30 tấn rác sinh hoạt, được thu gom tại 31 điểm tập kết, vào các thời điểm khác nhau trong ngày, kết quả như sau:
- Rác đốt được chiếm 92%;
- Rác không đốt được chiếm 3,55%; - Rác tái chế được chiếm 4,45%
Một xe thu gom đẩy tay chứa 90kg rác (theo tính toán ở điểm b) có trọng lượng các thành phần cơ bản trong rác là:
- Rác đốt được = 82,8kg; - Rác không đốt được = 3,2kg; - Rác tái chế được = 4,0kg.
Nếu tính trên tổng lượng rác thu gom được mỗi ngày (130 tấn), trọng lượng các thành phần cơ bản trong rác là:
- Rác đốt được: = 119,6 tấn - Rác không đốt được: = 4,6 tấn - Rác tái chế được: = 5,8 tấn
a. Hiện nay, thành phố có hai lực lượng chính đảm nhận việc thu gom, vận chuyển rác thải sinh hoạt trên địa bàn, đó là các Đội vệ sinh môi trường (VSMT) phường, xã và Công ty cổ phần Môi trường và Công trình đô thị Thái Nguyên:
- Các Đội VSMT phường, xã: Có 23 đội, với tổng số 292 lao động; do UBND xã, phường thành lập và quản lý; thực hiện thu gom rác thải sinh hoạt từ các hộ gia đình, các cơ quan, đơn vị, cơ sở dịch vụ quy mô nhỏ nằm trên địa bàn; vận chuyển đến điểm tập kết.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Công ty cổ phần Môi trường và Công trình đô thị Thái Nguyên: Có tổng số 202 lao động thu gom rác; thực hiện thu gom rác tại các tuyến đường đô thị, các khu vực công cộng và một số cơ quan, đơn vị, chợ, cơ sở dịch vụ có quy mô lớn (trung tâm thương mại, khách sạn, nhà hàng…); vận chuyển đến điểm tập kết, sau đó đưa toàn bộ lượng rác thu gom được trong ngày (của cả Công ty và Đội VSMT phường, xã) lên xe ô tô chuyên dụng, vận chuyển đến khu xử lý.
b. Phương tiện, dụng cụ thu gom, vận chuyển:
- Đội VSMT phường, xã: Hiện quản lý 545 xe thu gom rác đẩy tay dung tích 0,4m3 và một số dụng cụ lao động do tự mua sắm;
- Công ty cổ phần Môi trường và Công trình đô thị Thái Nguyên: Hiện quản lý 235 xe thu gom rác đẩy tay, 10 xe ô tô chuyên dụng, 45 thùng rác công cộng và các dụng cụ phục vụ việc thu gom, vận chuyển rác thải sinh hoạt.
Qua kiểm tra, trung bình một xe thu gom đẩy tay chứa được 90kg rác sinh hoạt. Như vậy, tổng số gần 800 xe thu gom rác các đơn vị đang quản lý nếu trừ đi số xe bị hỏng hóc thì không đủ đáp ứng nhu cầu thu gom rác trên địa bàn toàn thành phố.
c. Kết quả thu gom
Khối lượng rác thải sinh hoạt trung bình thu gom được trên địa bàn thành phố khoảng 130 tấn/ngày (tương đương 47.450 tấn/năm), trong đó Đội VSMT phường, xã thu gom được khoảng 85 tấn/ngày (=65% tổng lượng rác được thu gom), Công ty cổ phần Môi trường và Công trình đô thị Thái Nguyên thu gom được khoảng 45 tấn (chiếm 35%).
Bằng phương pháp tính toán tương đối (căn cứ số dân và khối lượng rác phát sinh trung bình tính theo đầu người), mỗi ngày lượng rác sinh hoạt phát sinh trên địa bàn thành phố là khoảng 165 tấn, như vậy tỷ lệ thu gom hiện tại đạt 78,8% [13].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Chƣơng 2
ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
- Nguyên liệu sử dụng tách tinh dầu trong nghiên cứu này là vỏ quả quất, quýt (Citrus) được thu mua từ khu vực thành phố Thái Nguyên và các
vùng lân cận khu vực tỉnh, thành Thái Nguyên. Nguyên liệu tươi, vỏ quả sáng bóng đặc trưng, không bị nấm mốc và sâu bệnh.
- Rác thải xốp tại các khu vực đông dân cư, các bãi rác thải trên địa bàn thành phố Thái Nguyên: hộp xốp đựng thực phẩm, các rác thải xốp khác.
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
- Phân tích, xử lý số liệu và bố trí thí nghiệm tại trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên.
- Đề xuất quy trình xử lý rác thải xốp bằng tinh dầu chiết tách từ vỏ quả: quất, quýt (Citrus) trên địa bàn Thành phố Thái Nguyên tại CTCP Môi
trường và công trình đô thị Thái Nguyên.
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
2.2.1. Địa điểm nghiên cứu
- Phòng thí nghiệm Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
- CTCP Môi trường và công trình đô thị Thái Nguyên.
2.2.2. Thời gian nghiên cứu
- Từ tháng 9/ 2013 – 9/2014.
2.3. Nội dung nghiên cứu
- Nội dung 1: Nghiên cứu chiết xuất tinh dầu từ vỏ quả thuộc họ quất, quýt (Citrus).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
- Nội dung 2: Nghiên cứu khả năng xử lý rác thải xốp bằng hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên được tách triết từ tinh dầu vỏ quả quất, quýt (Citrus)
nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
- Nội dung 3: Đề xuất quy trình xử lý rác thải xốp bằng phương pháp sinh học sử dụng tinh dầu chiết tách từ vỏ quả quất, quýt (Citrus) tại Thành phố Thái Nguyên.
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
Số liệu thứ cấp được thu thập dựa trên việc tìm kiếm các tài liệu có sẵn liên quan đến vấn đề nghiên cứu, kế thừa những thông tin, số liệu khoa học đã có phục vụ cho nội dung nghiên cứu của đề tài: các văn bản pháp luật liên quan đến xử lý rác thải xốp bằng biện pháp sinh học, trên sách báo, tạp chí, tài liệu trên mạng Internet...
2.4.2. Phương pháp lấy mẫu
- Mẫu vỏ quả được lấy là những vỏ không bị úa, hỏng. Các mẫu cây được đựng vào các túi riêng và ghi ký hiệu tương ứng với các loại quả.
2.4.3. Phương pháp tách chiết tinh dầu
Sử dụng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước không có nồi hơi riêng:
- Chuẩn bị thiết bị, nguyên vật liệu:
+ Thiết bị chiết xuất tinh dầu, thiết bị nghiền, máy ảnh, đồng hồ đo nhiệt độ và chai, lọ đựng tinh dầu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Nguyên, nhiên vật liệu:Vỏ quất và quýt, nhiên liệu dùng ga ,điện, than.
- Thiết kế nồi chưng cất
Đề tài chọn kiểu nồi chưng cất tinh dầu thân có dạng hình trụ, chóp hình chỏm cầu, ở giữa là cửa thoát hỗn hợp hơi khí, kiểu vòi voi. Nồi chưng cất được thiết kế với những thông số kỹ thuật sau:
+ Chất liệu: Nhôm.
+ Chiều cao: 55cm trong đó thân nồi cao 41cm và chóp nồi cao 14cm. + Đường kính: 40 cm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
1 mm,
bằng 2 lớp lưới inox đan xen nhau, tạo điều kiện cho hơi nước thoát nên dễ dàng. Chiều cao vỉ ngăn so với đáy nồi là 12 cm.
+ Bộ phận làm lạnh: Là thuỷ tinh trung tính, không có bọt, đường kính ngoài Φ 30mm, ống ở giữa và dẫn chất lỏng ra Φ10mm, ống dẫn khí vào Φ20mm, ống dẫn nước làm lạnh Φ5mm có độ rộng giáp ống chính Φ20mm. đảm bảo làm giảm nhiệt độ của dịch ngưng xuống khoảng 350C. Để tiết kiệm, nước làm mát được hồi lưu.
- Trình tự chưng cất:
Mục đích của thí nghiệm nhằm thu được tinh dầu quất, quýt bằng phương pháp lôi cuốn hơi nước không có nồi hơi riêng. Thí nghiệm chiết xuất tinh dầu được tiến hành với trình tự như sau:
Bước 1 : Chuẩn bị nguyên liệu vỏ quất, quýt đã được xử lý sơ bộ. Bước 2 : Nghiền nhỏ vỏ quả.
Bước 3 : Cho hỗn hợp nước và vỏ qủa vào thiết bị chưng cất. Bước 4 : Tiến hành chưng cất và thu hỗn hợp tinh dầu.
Bước 5 : Tách tinh dầu và bảo quản.
2.4.4. Phương pháp bố trí thí nghiệm
Để xác định được thời gian tối ưu khi sử dụng tinh dầu quất, quýt xử lý rác thải xốp ta tiến hành làm thí nghiệm với công thức hiệu quả nhất (10ml tinh dầu và 5g rác thải xốp).
Tổng lượng tinh dầu sử dụng cho thí nghiệm này là 50ml tinh dầu quất và 50ml tinh dầu quýt chia mỗi loại thành 5 phần, ghi lại hiệu suất xử lý tại các thời điểm khác nhau. Kết thúc các thời điểm ta vớt lượng rác xốp còn lại đem sấy khô, cân và tính được lượng rác thải xốp đã được xử lý.
2.4.5. Phương pháp phân tích thí nghiệm
Phân tích các thành phần trong tinh dầu bằng phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ để xác định các thành phần hóa học trong mẫu.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Thí nghiệm 1: Xử lý xốp bằng tinh dầu đã chưng cất
1. Chuẩn bị thiết bị, nguyên vật liệu:
Thiết bị: Gồm cân điện tử, cốc đong thể tích 500ml, pipet, đồng hồ bấm giở Nguyên vật liệu: Xốp hộp cơm, tinh dầu quất, quýt
2. Thiết kế thí nghiệm
Mục đích của thí nghiệm là xác định khả năng xử lý xốp của tinh dầu và đưa ra công thức tối ưu. Thí nghiệm được thiết kế với 3 công thức và 3 lần nhắc lại.
Bảng 2.1: Thể tích tinh dầu đƣợc chọn nghiên cứu để xử lý 5g xốp. Loại tinh dầu Thể tích tinh dầu (ml)
Tinh dầu quất 5 ml (CT1) 10 ml (CT2) 15 ml (CT3) Tinh dầu quýt 5 ml (CT1) 10 ml (CT2) 15 ml (CT3)
Thí nghiệm 2: So sánh khả năng xử lý xốp của tinh dầu với acetone 1. Chuẩn bị thiết bị, nguyên vật liệu.
- Thiết bị: Gồm cân điện tử, cốc đong thể tích 500ml, pipet, đồng hồ bấm giờ.
- Nguyên vật liệu: Xốp hộp cơm, acetone. 2. Thiết kế thí nghiệm.
Mục đích của thí nghiệm là so sánh khả năng xử lý xốp ở mức tối ưu của tinh dầu quất, quýt với acetone. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sử dụng một lượng acetone bằng với thể tích tinh dầu ở mức xử lý xốp tối ưu là 10ml để xử lý 5g xốp, thí nghiệm được tiến hành với 3 lần nhắc lại. Thời gian xử lý xốp của acetone sẽ được tổng hợp và so sánh với thời gian xử lý của tinh dầu quất, quýt.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Các số liệu được xử lý số liệu thống kê bằng phần mềm Excel 2003, SAS 9.0.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
Chƣơng 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Chiết xuất tinh dầu từ vỏ quả thuộc họ quất, quýt (Citrus)
3.1.1. Thiết kế thiết bị chưng cất tinh dầu
Về nguyên lý làm việc: Trong thực tế sản xuất tinh dầu trên thế giới
hiện đang sử dụng hai công nghệ chưng cất: Chưng cất liên tục và chưng cất gián đoạn. Thiết bị chưng cất làm việc theo nguyên lý liên tục, thường có công suất lớn, sản xuất có quy mô công nghiệp, giá thành đầu tư cao, nên chỉ được áp dụng cho những vùng nguyên liệu tập trung, sản lượng lớn. Còn để sản xuất tinh dầu từ những nguồn nguyên liệu có sản lượng vừa và nhỏ, thì người ta thường sử dụng công nghệ và thiết bị chưng cất đơn giản, nguyên lý làm việc gián đoạn, có giá thành đầu tư thấp (từ vài chục đến hàng trăm lần) so với công nghệ chưng cất liên tục. Hệ thống thiết bị chưng cất tinh dầu quy mô nhỏ của đề tài được thiết kế làm việc theo nguyên lý gián đoạn. Phương pháp chưng cất được sử dụng là phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước có vách ngăn, và không có nồi hơi riêng.
Vật liệu chế tạo: Vì tinh dầu quất, quýt, có chứa một số thành phần có tính
oxi hóa mạnh nên các loại vật liệu được sử dụng để chế tạo các bộ phận trong dây chuyền thiết bị chưng cất của đề tài đều được làm bằng các loại vật liệu bền, không han rỉ: Thép không gỉ, inox, nhôm, thủy tinh… Các khớp nối, chỗ nối được làm kín bằng các zoăng teflon, là loại vật liệu chịu dầu, chịu nhiệt.
Về công suất: Do hạn chế về nguồn kinh phí cũng như trang thiết bị kỹ