Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu giải pháp thu hồi năng lượng từ chất thải làng nghề sản xuất chế biến nông sản Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội bằng công nghệ khí sinh học

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:89

Thêm vào BST

Báo xấu

83
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường làng nghề chế biến NSTP Sen Chiểu, tận dụng chất thải để sản xuất năng lượng phục vụ nhu cầu năng lượng của làng nghề bằng công nghệ KSH tập trung; đề xuất mô hình XLNT bằng phương pháp kỵ khí thu hồi năng lượng với quy mô sản xuất tập trung của làng nghề.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu giải pháp thu hồi năng lượng từ chất thải làng nghề sản xuất chế biến nông sản Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội bằng công nghệ khí sinh học

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ Nguyễn Mạnh Tuấn NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THU HỒI NĂNG LƯỢNG TỪ CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN SEN CHIỂU, HUYỆN PHÚC THỌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ------------------------ Nguyễn Mạnh Tuấn LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THU HỒI NĂNG LƯỢNG TỪ CHẤT THẢI LÀNG NGHỀ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN SEN CHIỂU, HUYỆN PHÚC THỌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI BẰNG CÔNG NGHỆ KHÍ SINH HỌC Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60440301 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Đặng Đình Thống Hà Nội – Năm 2015
LỜI CẢM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể các thầy cô giáo khoa Môi trường, trường Đại học khoa học tự nhiên đã truyền đạt cho tôi những kiến thức cơ bản và tạo điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành chương trình học cao học trong suốt hai năm qua. Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS. Đặng Đình Thống đã dành nhiều thời gian trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cho tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới phòng Tài nguyên & Môi trường huyện Phúc Thọ, UBND xã Sen Chiểu, thành phố Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi tiếp cận và thu thập những thông tin, lấy mẫu phân tích cần thiết trong quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp là những người đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Học viên Nguyễn Mạnh Tuấn
MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................1 CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................3 1.1. Hiện trạng sản xuất làng nghề Sen Chiểu.............................................................. 3 1.1.1. Quy trình sản xuất bún ........................................................................................... 4 1.1.2. Quy trình sản xuất đậu phụ .................................................................................... 6 1.2. Hiện trạng môi trường làng nghề .......................................................................... 8 1.2.1. Hiện trạng môi trường nước .................................................................................. 8 1.2.1.1. Hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt..................................................8 1.2.1.2. Hiện trạng chất lượng môi trường nước ngầm .............................................11 1.2.1.3. Hiện trạng chất lượng môi trường nước thải................................................12 1.2.2. Hiện trạng môi trường không khí ........................................................................ 14 1.2.3. Hiện trạng thu gom chất thải rắn ........................................................................ 15 1.3. Công nghệ khí sinh học ....................................................................................... 17 1.3.1. Tổng quan về công nghệ khí sinh học ................................................................. 17 1.3.2. Đặc trưng của công nghệ khí sinh học ............................................................... 22 1.3.3. Hiện trạng ứng dụng công nghệ khí sinh học của làng nghề Sen Chiểu......... 32 1.3.4. Công nghệ khí sinh học phù hợp với đặc điểm của chất thải làng nghề Sen Chiểu ................................................................................................................................. 36 CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................38 2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ........................................................................... 38 2.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 38 2.2.1. Phương pháp thống kê .......................................................................................... 38 2.2.2. Phương pháp điều tra khảo sát hiện trường và lấy mẫu................................... 39
2.2.3. Phương pháp đánh giá, phân tích ....................................................................... 42 CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.............................47 3.1. Đặc điểm của nguồn chất thải làng nghề và hiện trạng sử dụng công nghệ khí sinh học của làng nghề ............................................................................................... 47 3.1.1. Đặc điểm của nguồn chất thải làng nghề ........................................................... 47 3.1.2. Hiện trạng sử dụng công nghệ khí sinh học của làng nghề .............................. 49 3.2. Tính toán đánh giá tiềm năng của khí sinh học từ nguồn chất thải làng nghề Sen Chiểu........................................................................................................................... 52 3.2.1. Tiềm năng khí sinh học thu được từ các dạng chất thải làng nghề Sen Chiểu52 3.2.2. Năng lượng sử dụng trong một ngày của một hộ gia đình sản xuất bún điển hình làng nghề Sen Chiểu ............................................................................................... 53 3.3. Đánh giá hiệu quả về kinh tế, xã hội và môi trường của công nghệ khí sinh học trong việc xử lý chất thải làng nghề ........................................................................... 54 3.3.1. Hiệu quả về kinh tế................................................................................................ 54 3.3.2. Hiệu quả về xã hội và môi trường ....................................................................... 55 3.4. Đề xuất, kiến nghị về mô hình khí sinh học và giải pháp triển khai thực hiện trong quá trình xử lý nước thải làng nghề .................................................................. 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................70 1.1. Đặc điểm nguồn chất thải và hiện trạng sử dụng công nghệ khí sinh học .......... 74 1.2. Đánh giá tiềm năng của khí sinh học từ nguồn chất thải làng nghề .................... 75 1.3. Hiệu quả về kinh tế, xã hội và môi trường của công nghệ khí sinh học ............. 75 1.4. Đề xuất, kiến nghị về mô hình khí sinh học và giải pháp triển khai thực hiện trong quá trình xử lý nước thải làng nghề .................................................................. 75 2.1. Đối với công tác nghiên cứu tiếp theo................................................................. 76 2.2. Đối với công tác quy hoạch vùng sản xuất tập trung .......................................... 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................78
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Số lượng hộ dân tham gia sản xuất chế biến NSTP tại làng nghề Sen Chiểu…………………………………………………………………….......................3 Bảng 1.2 : Lượng nước thải trong sản xuất bún trên 1 tấn sản phẩm…........................5 Bảng 1.3: Nhu cầu sử dụng nguyên, nhiên liệu trong sản xuất bún (trên 1 tấn sản phẩm)………………………………………………………………..............................5 Bảng 1.4: Lượng nước thải trong sản xuất đậu phụ (trên 1 tấn sản phẩm)………………………………………………………………………….............7 Bảng 1.5: Nhu cầu sử dụng nguyên, nhiên liệu trong sản xuất đậu phụ (trên 1 tấn sản phẩm)………………………………………………………………..............................7 Bảng 1.6: Chất lượng nước mặt………………………………………….....................9 Bảng 1.7: Chất lượng nước ngầm…………………………………………….............11 Bảng 1.8: Chất lượng nước thải…………………………………………....................13 Bảng 1.9: Kết quả phân tích các chỉ tiêu Không khí xung quanh…………...............15 Bảng 1.10: So sánh hai dạng công nghệ khí sinh học ứng dụng tại làng nghề…………………………………………………………………………..............35 Bảng 2.1: Các thông số nước mặt và phương pháp xác định.........................................41 Bảng 2.1: Sản lượng khí metan lý thuyết từ 1 gam gluxit, protit và lipit (theo khối lượng khô) ……………………………………………………....................................43 Bảng 2.2. Các thông số không khí xung quanh và phương pháp xác định.....................44 Bảng 2.3: Sản lượng khí metan lý thuyết từ 1 gam gluxit, protit và lipit (theo khối lượng khô).........................................................................................................................45 Bảng 2.4: Sản lượng khí metan lý thuyết từ chất thải của lợn……………...................45 Bảng 3.1: Thống kê lượng nước thải sản xuất chế biến nông sản thực phẩm của làng nghề Sen Chiểu theo ngày………………………………………………….................48
Bảng 3.2: Thống kê lượng chất thải từ chăn nuôi lợn trong làng nghề Sen Chiểu theo ngày……………………………………………………………………......................48 Bảng 3.3: Nhiên liệu than sử dụng trong sản xuất chế biến NSTP làng nghề Sen Chiểu…………………………………………………..……………….......................50 Bảng 3.4: So sánh năng lượng từ hai dạng nhiên liệu sử dụng chủ yếu trong làng nghề Sen Chiểu…………………………………………………………..............................51 Bảng 3.5: Tiềm năng KSH từ chất thải làng nghề Sen Chiểu………...……................52 Bảng 3.6: So sánh mức năng lượng KSH thu được với nhu cầu năng lượng theo ngày của hộ gia đình chế biến NSTP………………………………….................................53 Bảng 3.7: So sánh các dạng nhiên liệu thông dụng được sử dụng đối với một hộ sản xuất iển hình…………………………………….…………………............................55 Bảng 3.8: Các thông số đầu vào của nước thải …..…...................................................61 Bảng 3.9: Các thông số cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý của bể điều hòa.............................................................................................................................62 Bảng 3.10: Các thông số cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý của bể UASB........................................................................................................................63 Bảng 3.11: Các thông số cơ bản của nước thải trước và sau khi xử lý của bể Aeroten......................................................................................................................65 Bảng 3.12: Diện tích mặt bằng các công trình xử lý nước thải …..…...........................68
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Quy trình sản xuất bún trong làng nghề.........................................................4 Hình 1.2: Quy trình sản xuất đậu phụ trong làng nghề..................................................6 Hình 1.3: Ba giai đoạn chuyển hoá chất hữu cơ tạo khí sinh học………….................................................................................................................23 Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của bể phân hủy kị khí ………………………........29 Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý bể ANALIFT………………………...............................29 Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý bể ANAFIZ………………………...............................31 Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý bể ANAFLUX……………………….............................31 Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý của bể biogas composite ứng dụng cho hộ gia đình……………………………………………..........................................................34 Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý của bể UASB.....................................................................37 Hình 2.1: Vị trí địa điểm lấy mẫu phân tích chất lượng môi trường tại làng nghề Sen Chiểu…………………………………………............................................................42 Hình 3.1: Đề xuất quy trình xử lý nước thải chế biến NSTP quy mô tập trung…………………………………………………………………………............61 Hình 3.2: Mạng lưới cấp khí metan trong khu sản xuất tập trung…………...............73
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BOD Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical oxygen Demand) COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand) KSH Khí sinh học NSTP Nông sản thực phẩm QCVN Quy chuẩn Việt Nam TSS Tổng lượng chất rắn lơ lửng trong nước Phương pháp xử lý bùn kỵ khí có dòng hướng lên trên (Upflow UASB Anaerobic Sludge Blanket) UBND Ủy ban nhân dân XLNT Xử lý nước thải
PHẦN MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, sự phát triển của các làng nghề đang đóng góp phần lớn về tốc độ phát triển kinh tế đối với các làng nghề nói riêng và địa phương nơi có làng nghề nói chung. Hoạt động sản xuất của làng nghề đã tạo ra một số lượng lớn các sản phẩm hàng hóa, trực tiếp tạo công ăn việc làm tại chỗ cho người địa phương. Tuy nhiên, hiện nay, sự phát triển của làng nghề cũng mang lại những hệ quả xấu đối với môi trường của các làng nghề. Tính đến thời điểm cuối năm 2013, theo thống kê của Hiệp hội làng nghề Việt Nam có khoảng trên 1400 làng nghề trên quy mô cả nước, trong đó có trên 300 làng nghề truyền thống có lịch sử phát triển trên nửa thế kỷ, và 70% tổng số các làng nghề tập trung tại các tỉnh phía Bắc[3]. Nhìn chung quy mô sản xuất của làng nghề vẫn mang tính chất sản xuất nhỏ lẻ, phân tán, quy mô sản xuất theo hộ gia đình, với công nghệ sản xuất lạc hậu đã gây nhiều khó khăn trong quá trình quy hoạch xử lý và kiểm soát ô nhiễm môi trường làng nghề. Theo các đánh giá hiện trạng môi trường tại các làng nghề thì hầu hết đều không đạt các tiêu chuẩn về chất lượng môi trường, trong đó nhiều làng nghề có mức độ ô nhiễm rất nghiêm trọng. Nếu chúng ta không có biện pháp để cải thiện vấn đề này thì hệ quả của ô nhiễm môi trường sẽ tác động ngược trở lại sự phát triển về kinh tế của địa phương và gây ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người dân làng nghề và dân cư các vùng lân cận. Làng nghề Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội có truyền thống trên 40 năm với nghề làm bún và đậu phụ. Nghề truyền thống này đã tạo ra nhiều công ăn việc làm, tăng thêm thu nhập của người dân so với sản xuất nông nghiệp đơn thuần. Tuy nhiên, hiện nay cùng với sự phát triển về quy mô sản xuất, gia tăng về số lượng hộ gia đình tham gia sản xuất trong làng nghề kéo theo sự ô nhiễm môi trường trở nên nghiêm trọng hơn, đặc biệt là ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường nước trong khu vực làng nghề. 1
Từ thực tiễn đó đòi hỏi phải có các biện pháp thích hợp để cải thiện ô nhiễm làng nghề với chi phí chấp nhận được với đa số người dân làng nghề, và phù hợp với tập quán sản xuất của làng nghề. Một trong các giải pháp góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, tăng thêm thu nhập (thông qua việc thu thêm năng lượng) đó là việc ứng dụng công nghệ khí sinh học để xử lý nước thải và sản xuất nhiên liệu. Từ thực tiễn ứng dụng công nghệ khí sinh học tại làng nghề, cần thiết phải có một giải pháp giải quyết triệt để hơn đối với tình trạng ô nhiễm như hiện nay đó là giải pháp sản xuất tập trung trong đó áp dụng công nghệ kỵ khí trong xử lý nước thải. Vì vậy, Đề tài “Nghiên cứu giải pháp thu hồi năng lượng từ chất thải làng nghề sản xuất chế biến nông sản Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội bằng công nghệ khí sinh học” được xây dựng và thực hiện. II. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu đề xuất giải pháp xử lý ô nhiễm môi trường làng nghề chế biến NSTP Sen Chiểu, tận dụng chất thải để sản xuất năng lượng phục vụ nhu cầu năng lượng của làng nghề bằng công nghệ KSH tập trung. Đề xuất mô hình XLNT bằng phương pháp kỵ khí thu hồi năng lượng với quy mô sản xuất tập trung của làng nghề. III. Nội dung nghiên cứu Nội dung số 1: Điều tra, thống kê số hộ, quy mô sản xuất sản xuất bún và đậu phụ trong làng nghề Sen Chiểu. Nội dung số 2: Tìm hiểu mức độ áp dụng và mục đích sử dụng công nghệ KSH trong làng nghề . Nội dung số 3: Đánh giá tiềm năng KSH từ chất thải của làng nghề và so sánh với mức năng lượng từ các nguồn nhiên liệu đang được sử dụng trong làng nghề. Nội dung số 4: Đề xuất mô hình KSH tập trung. 2
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Hiện trạng sản xuất làng nghề Sen Chiểu Hiện nay, làng nghề Sen Chiểu hiện có khoảng 200 hộ chế biến bún, đậu phụ và các sản phẩm khác từ gạo. Trong đó các hộ sản xuất đã đầu tư máy móc thay thế các công đoạn làm bằng thủ công trước kia nhưng hầu hết trong số đó đều là máy móc cũ đã cũ kỹ và lạc hậu. Các sản phẩm từ chế biến nông sản thực phẩm (NSTP) đã mang lại cho các hộ gia đình nguồn thu nhập không nhỏ, theo thống kê của UBND xã Sen Chiểu tổng sản phẩm hàng năm đạt khoảng 30 nghìn tấn, tổng giá trị đạt khoảng 90 tỷ đồng, đóng góp vào ngân sách địa phương hơn 20 tỷ đồng (hơn 50%) trong cơ cấu ngân sách của xã, giải quyết việc làm cho khoảng 2000 lao động của địa phương và cả các vùng lân cận[11]. Trong quá trình sản xuất, để tận dụng bã thải từ chế biến nông sản, mỗi hộ gia đình thường nuôi kết hợp thêm từ 8-10 con lợn. Vì thế, các nguồn chất thải từ chế biến NSTP kết hợp với chăn nuôi là rất lớn và gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường của làng nghề đặc biệt là đối với môi trường nước. Bảng 1.1: Số lượng hộ dân tham gia sản xuất chế biến NSTP tại làng nghề Sen Chiểu Loại hình sản xuất Số hộ Tỷ lệ Bún 179 48,2% Đậu phụ 18 4,9% Khác 174 46,9% Tổng số 371 100% (Nguồn: UBND xã Sen Chiểu, 2014) Trong tổng số 371 hộ tham gia làm nghề có thể thấy số hộ dân sản xuất bún chiếm tỷ lệ cao nhất khoảng gần một nửa số hộ dân, ngoài ra các hộ sản xuất đậu phụ chiếm tỷ lệ nhỏ, các hộ khác tham gia vào mạng lưới phân phối sản phẩm, hoặc làm công cho các hộ sản xuất khác. 3
Nghề sản xuất chế biến các sản phẩm từ gạo này đã đem lại nguồn thu nhập ổn định và cao hơn nhiều so với sản xuất nông nghiệp thuần tuý. Vì vậy, điều cấp thiết hiện nay đó là phải có các biện pháp để làm giảm ảnh hưởng tiêu cực từ quá trình sản xuất chế biến NSTP của làng nghề đến môi trường và cân bằng với nhu cầu phát triển kinh tế, sản xuất chế biến NSTP, tạo công ăn việc làm, thúc đẩy sự phát triển của kinh tế địa phương. 1.1.1. Quy trình sản xuất bún Với nguyên liệu là 450kg gạo sẽ sản xuất được 1 tấn bún thành phẩm được mô tả theo sơ đồ sau: Gạo Nước: 3m3 Vo gạo Nước thải: 3m3 Điện: 750wh Nước: 1m3 Ngâm Nước thải: 1m3 Điện: 250wh Nước: 1m3 Điện bơm nước: 750wh Xay bột Điện chạy mô tơ: 85kwh Ủ chua, tách nước Nước thải: 2.5m3 Nước: 0,25m3 Thấu bột Nước: 0,5m3 Nước thải: 0,5m3 Than: 120kg Vắt bún, luộc chín Xỉ than: 12kg Nước: 1,5m3 Nước thải: 1,5m3 Làm nguội Điện: 375wh Bún thành phẩm (1 tấn) (Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005) Hình 1.1: Quy trình sản xuất bún trong làng nghề 4
Gạo được vo sạch sau đó ngâm trong 6 giờ đồng hồ cho nở rồi đem xay thành bột. Bôt được ngâm trong vòng 1-4 ngày tùy vào điều kiện thời tiết sau đó được đem đi thấu để tạo độ dẻo cho bột. Các công đoạn xay, vắt, làm chín có thể được thực hiện bằng thủ công hoặc sử dụng máy móc (sử dụng máy ép sợi: Bún được làm chín bằng hơi được cung cấp từ hệ thống ống dẫn đến băng chuyền) sau đó được làm lạnh để tạo thành bún thành phẩm[1]. Dòng nước thải từ quá trình sản xuất bún gồm nước vo gạo, nước ngâm gạo, từ ủ chua, làm chín và làm nguội. Thực chất nước thải từ công đoạn vo gạo ban đầu được tái sử dụng làm thức ăn cho gia súc. Vì thế, căn cứ vào bảng 1 cho thấy nước thải từ quá trình sản xuất sẽ vào khoảng 8,5m3/tấn sản phẩm. Bảng 1.2 : Lượng nước thải trong sản xuất bún trên 1 tấn sản phẩm: STT Công đoạn sản xuất Mức nước thải (m3) Tỷ lệ Phương án đề xuất xử lý 1 Vo gạo 3 35,3% Xử lý hầm biogas 2 Ngâm gạo 1 11,8% Xử lý hầm biogas 3 Ủ chua 2,5 29,4% Xử lý hầm biogas 4 Vắt bún 0,5 5,9% Xử lý hầm biogas 5 Làm nguội 1,5 17,6% Xử lý hầm biogas 6 Tổng 8,5 100% Xử lý hầm biogas Bảng 1.3: Nhu cầu sử dụng nguyên, nhiên liệu trong sản xuất bún (trên 1 tấn sản phẩm): STT Nhu cầu Khối lượng/1 tấn sản phẩm 1 Gạo tẻ (tấn) 4,5-5 2 Than (tấn) 0,12 3 Điện (kwh) 87 4 Nước (m3) 9,25 (Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005) 5
Từ sơ đồ quy trình sản xuất bún ta có thể thấy rằng: Sản xuất bún không phát sinh chất thải rắn, lượng khí thải phát sinh ít (sử dụng 120kg than/tấn sản phẩm); Nước thải từ sản xuất bún thải ra lượng nước lớn (hơn 8,5m3/tấn sản phẩm), có nồng độ chất ô nhiễm cao (COD lên đến hơn 5000mg/l nước thải) do đó dễ bị phân huỷ sinh học. Nếu lượng nước thải này không được xử lý mà thải trực tiếp ra môi trường, vượt quá khả năng phân huỷ, đồng hoá của các vi sinh vật từ đó sẽ gây ra tình trạng ô nhiễm. Trong quá trình phân huỷ các chất hữu cơ trong nước sẽ sản sinh ra mùi hôi thối nồng nặc rất khó chịu. 1.1.2. Quy trình sản xuất đậu phụ Với 1 tấn nguyên liệu sẽ sản xuất được 3,2 tấn đậu thành phẩm theo sơ đồ mô tả như sau: Đỗ tương Nước: 2m3 Nước thải: 1,85m3 Điện: 500Wh Ngâm Vỏ đỗ: 150kg Nước: 7m3 Điện chạy môtơ: 37,5kWh Xay Điện bơm nước: 1750Wh Bã đậu: 2 tấn Điện: 375kWh Lọc, tách bã (nước chiếm 89%) Than: 80kg Đun sôi Xỉ than: 8kg Nước chua: 0,3m3 Đánh giấm Lắng đậu, tách nước Nước thải: 2m3 Đóng khuôn, ép Nước thải: 1m3 Cắt Đậu thành phẩm (Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005) Hình 1.2: Quy trình sản xuất đậu phụ trong làng nghề 6
Trong thực tế, công nghệ sản xuất đậu phụ khá đơn giản, dễ thực hiện vì thế sản xuất đậu phụ rất phổ biến ở quy mô hộ gia đình và có mặt hầu khắp các địa phương trong nước. Sản phẩm làm ra tại mỗi địa phương hay mỗi hộ gia đình có chất lượng sản phẩm khá khác biệt. Hầu hết các công đoạn sản xuất đậu phụ đều được cơ giới hóa: Đỗ tương sau khi đãi sạch, ngâm cho trương lên rồi được đưa sang công đoạn xay ướt, bột lỏng sau đó xay ướt và lọc bằng túi vải để tách phần bã đậu. Nước đậu sau khi lọc được nấu chín, sản phẩm là sữa đậu nành được đưa sang công đoạn đánh giấm chua, tách phần óc đậu đưa vào ép khuôn tạo thành đậu phụ thành phẩm[1]. Bảng 1.4: Lượng nước thải trong sản xuất đậu phụ (trên 1 tấn sản phẩm) STT Công đoạn sản xuất Mức nước thải (m3) Tỷ lệ Phương án đề xuất xử lý 1 Ngâm đỗ 0,58 38,2% Xử lý hầm biogas 2 Lắng đậu 0,63 41,4% Xử lý hầm biogas 3 Đóng khuôn 0,31 20,4% Xử lý hầm biogas 4 Tổng 1,52 100% Xử lý hầm biogas Bảng 1.5: Nhu cầu sử dụng nguyên, nhiên liệu trong sản xuất đậu phụ (trên 1 tấn sản phẩm) STT Nhu cầu Khối lượng/1 tấn sản phẩm 1 Đỗ tương (tấn) 0,312 2 Than (tấn) 0,078 3 Điện (kwh) 24 4 Nước (m3) 2,91 (Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005) Từ sơ đồ quy trình sản xuất đậu phụ cho thấy, quá trình sản xuất đậu phụ thải ra lượng chất thải rắn lớn (khoảng 2 tấn bã thải/3,2 tấn sản phẩm), lượng bã thải từ sản xuất đậu phụ được các hộ gia đình tận dụng lại làm thức ăn cho chăn nuôi. Vì 7
vậy, trong thực tế không có phát sinh lượng chất thải rắn trong quá trình sản xuất chế biến đậu phụ; Lượng nước thải từ quá trình sản xuất đậu không lớn (khoảng 1,52m3/tấn sản phẩm) và chứa hàm lượng chất hữu cơ lớn và gây ô nhiễm đối với môi trường nếu không qua xử lý. 1.2. Hiện trạng môi trường làng nghề Xã Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội là xã trọng điểm chế biến bún, đậu phụ và các sản phẩm từ nông sản khác cung cấp cho vùng huyện và các huyện, thị xung quanh. Năm 2004, Sen Chiểu được công nhận là làng nghề truyền thống[11]. Làng nghề chế biến NSTP Sen Chiểu là một trong những loại hình sản xuất thực phẩm lâu đời, sản xuất theo quy mô hộ gia đình và phân tán trong khu dân cư. Sự phát triển của làng nghề chế biến NSTP theo cách tự phát, mở rộng tùy tiện, không theo quy hoạch và trình độ kỹ thuật thấp. Việc sản xuất nhỏ lẻ dẫn đến khó đổi mới về công nghệ, khó quản lý, hiệu quả kinh tế không cao và lượng chất thải lớn gây ra các vấn đề ô nhiễm môi trường. Hiện nay, theo kết quả báo cáo của UBND xã Sen Chiểu cho thấy một bộ phận người dân có mắc các bệnh về tai - mũi - họng, hô hấp và tiêu hoá (chiếm khoảng 20% số dân làng nghề đã mắc phải)[11]. Nguyên nhân của các bệnh này là do vấn đề ô nhiễm nguồn nước và ô nhiễm không khí gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của người dân. 1.2.1. Hiện trạng môi trường nước 1.2.1.1. Hiện trạng chất lượng môi trường nước mặt Xã Sen Chiểu đã có hệ thống đường cống rãnh dùng để tiêu thoát nước cho cả nước thải sản xuất thực phẩm, sinh hoạt và chất thải chăn nuôi, lượng nước thải sinh hoạt chưa được xử lý, một số hộ gia đình trong làng nghề có áp dụng biogas để xử lý nước thải và chất thải chăn nuôi nhưng chưa phổ biến. Mặc dù đã được xây dựng kết nối với hệ thống thoát nước vào các kênh dẫn tương đối hợp lý nhưng không được tu bổ, nạo vét thường xuyên nên nhiều đoạn cống rãnh bị lấp bởi rác, 8
nhiều chỗ bị ứ tắc cục bộ, hệ thống cống rãnh không có nắp đậy, một số nơi bề rộng cống rãnh nhỏ. Vì vậy vào ngày mưa có những đoạn gây úng ngập, ngày nắng thì bốc mùi hôi thối khó chịu. Vào mùa sản xuất do nhu cầu nhiều nên công suất sản xuất tăng lên có thể dẫn đến tình trạng quá tải và gây tràn nước ra lòng lề đường giao thông. Với các nguồn nước ao, hồ, sông trong xã được sử dụng làm nơi chứa các loại nước thải sản xuất, sinh hoạt, chăn nuôi chưa qua xử lý, thải trực tiếp vào nguồn tiếp nhận. Các ao hồ không có sự trao đổi nước với bên ngoài, khả năng tự làm sạch kém, hàm lượng chất ô nhiễm cao (thể hiện trong bảng kết quả phân tích) vượt ngưỡng chịu tải của ao hồ, các thông số COD, BOD, NH4+, TSS, Coliform…vượt nhiều lần cho phép theo quy chuẩn QCVN 08/2008-BTNMT. Mặt khác do hàm lượng chất ô nhiễm vượt nhiều lần đã làm nhiều loại động thực vật trong các ao hồ bị chết và suy giảm đa dạng loài. Ngoài ra, các hoạt động nông nghiệp cũng ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước mặt, việc sử dụng phân bón hóa học trong nông nghiệp, thuốc bảo vệ thực vật đã tạo nên một dư lượng lớn chất ô nhiễm thải vào môi trường nước mặt, khi hàm lượng các chất tăng cao có thể gây chết các loài động vật, sinh vật sống ở các tầng nước mặt, các loại rau, quả được trồng trọt và tưới tiêu bằng nước kênh mương, ao hồ, bị ô nhiễm và có thể là nguồn gây nhiễm độc cho người dân. Bảng 1.6: Chất lượng nước mặt QCVN So sánh mức độ ô nhiễm Kết quả phân tích 08:2008 với QCVN 08/2008 Cột B1 TT Thông số TN Đơn vị /BTNMT NM1 NM2 NM3 NM1 NM2 NM3 Cột B1 1 pH - 6,14 6,46 7,02 5,5 – 9 - - - DO (Oxy hòa 2 mg/l 7,22 6,73 11,59 ≥4 - - - tan) 3 TSS mg/l 85 76 86 50 170% 152% 172% 4 COD mg/l 357 272 285 30 1119% 907% 950% 9
5 BOD5 (200C) mg/l 187 148 158 15 1247% 987% 1053% 6 NH+4 theo N mg/l 8 11 7 0,5 1600% 2200% 1400% 7 Cl- mg/l 115 134 113 600 19,2% 22,3% 18,8% 8 NO2- theo N mg/l 0,08 0,11 1,12 0,04 200% 275% 280% 9 NO3- theo N mg/l 8 8,6 22 10 80% 86% 220% 10 PO43- theo P mg/l 0,26 0,21 6 0,3 87% 70% 2000% 11 Fe mg/l 1,13 0,85 0,79 1,5 75,3% 56,7% 52,7% 12 Coliform MPN/100ml 24250 21733 10417 7500 323% 290% 139% (Nguồn: Trung tâm tư vấn dịch vụ Tài nguyên Môi trường – Đại học TN&MT Hà Nội – Tháng 8/2015) Ký hiệu TT Vị trí lấy mẫu Tọa độ mẫu Kênh Mương Đầm dẫn nước tưới 1 NM1 21o8’58,55’’ N , 105o31’35,32’’ E tiêu 2 NM2 Kênh Mương Nội đồng 21o8’52,95’’ N , 105o31’33,99’’ E 3 NM3 Nước trong hồ tại ngã 3 cụm 6 21o8’58,66’’ N, 105o31’21,12’’E Nhận xét : Từ các kết quả phân tích trên cho ta thấy chất lượng môi trường nước mặt (ao, hồ, kênh dẫn) ở Sen Chiểu chứa hàm lượng các chất hữu cơ rất cao: Hàm lượng chất hữu cơ trong mẫu cao hơn giới hạn cho phép nhiều lần như COD cao hơn từ 9-10 lần, BOD cao hơn 10-12 lần, Coliform cao hơn 2-3 lần theo quy định tại QCVN 08/2008/BTNMT cột B1. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước mặt tại làng nghề Sen Chiểu chủ yếu đến từ các hoạt động sản xuất chế biến NSTP thải ra lượng nước thải chưa qua xử lý vào môi trường nước dẫn đến tình trạng ô nhiễm nặng nguồn nước mặt. Nước mặt bị ô nhiễm cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của nguồn nước ngầm tại khu vực này, làm ảnh hưởng đến chất lượng nước sinh hoạt của các hộ dân. Mà nguồn nước ngầm lại là nguồn nước sinh hoạt chủ yếu của các hộ dân làng nghề sử dụng. Ta có thể dự báo nếu quy mô sản xuất tăng thì lưu lượng nước xả thải trong khu vực làng nghề ngày càng nhiều dẫn đến chất lượng nước mặt 10
ngày càng bị ô nhiễm hơn, vì vậy cần có định hướng quy hoạch các hộ sản xuất, chăn nuôi ra khu vực riêng biệt đồng thời có các biện pháp thích hợp để tiến hành xử lý nước thải sản xuất CBTP trước khi xả thải ra môi trường để giảm mức độ ô nhiễm đến môi trường nước mặt như hiện nay. 1.2.1.2. Hiện trạng chất lượng môi trường nước ngầm Bảng 1.7: Chất lượng nước ngầm So sánh với Kết quả phân tích QCVN 09- QCVN TT Thông số TN Đơn vị 2008/BTNMT 09/2008/BTNMT NN1 NN2 NN1 NN2 1 pH - 7,11 6,93 5,5 – 8,5 - - Độ cứng 2 mg/l 68,3 62,2 500 13,7% 12,4% (theo CaCO3) Chất rắn tổng 3 mg/l 48 - 52 61 - 63 1500 3,5% 4,2% số NH4+ 4 mg/l 0,6 0,96 0,1 600% 960% (tính theo N) 5 Cl- mg/l 16 21 250 6,4% 8,4% NO2- 6 mg/l 0,07 0,08 1,0 7% 8% (tính theo N) NO3 7 mg/l 0,11 0,17 15 0,73% 1,13% (tính theo N) 8 Fe mg/l 2,7 2,1 5 54% 42% Không phát 9 E - Coli MPN/100ml 0 0 - - hiện (Nguồn: Trung tâm tư vấn dịch vụ Tài nguyên Môi trường – Đại học TN&MT Hà Nội, Tháng 8/2015) 11