Luận văn Thạc sĩ 2012 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Hồng Sơn NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG BÚN TIỀN NGOÀI, XÃ KHẮC NIỆM, THÀNH PHỐ BẮC NINH, TỈNH BẮC NINH PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2012 Luận văn Thạc sĩ 2012 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Lê Hồng Sơn NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG BÚN TIỀN NGOÀI, XÃ KHẮC NIỆM, THÀNH PHỐ BẮC NINH, TỈNH BẮC NINH PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số:608502 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN THỊ LOAN Hà Nội – 2012 Luận văn Thạc sĩ 2012 3 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VSV :Vi sinh vật TVTS :Thực vật thủy sinh CPSH :Chế phẩm sinh học KT – XH :Kinh tế - xã hội NXB :Nhà Xuất bản HTTV Hệ thống thực vật CT :Công thức Luận văn Thạc sĩ 2012 4 DANH MỤC HÌNH Tên hình Trang Hình 1.1: Bãi lọc ngập nước dòng chảy ngang 9 Hình1.2: Bãi lọc trồng cây dòng chảy đứng 9 Hình 1.3: Sơ đồ chuyển hóa các chất bẩn hữu cơ khi oxi hóa sinh hóa nước thải 11 Hình 1.4: Chuyển hóa các hợp chất nito trong xử lý sinh học 13 Hình 1.5: Phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện kị khí 14 Hình 2.1: Thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của chế phẩm sinh học 34 Hình 2.2: Thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của TVTS 34 Hình 2.3: Thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống 2 bậc, kết hợp chế phẩm sinh học và TVTS 35 Hình 3.1: Sơ đồ dây chuyền sản xuất bún tươi 38 Hình 3.2: Chỉ tiêu COD, BOD 5 , TSS trong nước thải sau 5 ngày xử lý chế phẩm 42 Hình 3.3 : Chỉ tiêu COD, BOD 5 , TSS trong nước thải sau 10 ngày xử lý chế phẩm 44 Hình 3.4: Diễn biến TSS, COD, BOD 5 , NH 4 + , PO 4 3- theo thời gian thí nghiệm 54 Hình 3.5: Đồ thị so sánh hiệu quả xử lý của hai công thức Bèo tây – Sậy và Bèo tây – Sậy – Chế phẩm sinh học 56 Hình 3.6: Mô hình khuyến cáo để xử lý nước thải làng bún Tiền Ngoài, Bắc Ninh 57 Luận văn Thạc sĩ 2012 5 DANH MỤC BẢNG BIỂU Tên bảng biểu Trang Bảng 1.1: Các nhóm làng nghề Việt Nam 4 Bảng 1.2: Thải lượng các chất ô nhiễm trong nước thải của một số làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm. 5 Bảng 1.3: Khối lượng nước thải từ sản xuất bún tại làng nghề (định mức cho 1 tấn sản phẩm) 6 Bảng 1.4: Vi sinh vật sinh axit hữu cơ 15 Bảng 1.5: Vi khuẩn sinh metan 15 Bảng 1.6: Sản phẩm phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải 16 Bảng 1.7: Một số loài thực vật thủy sinh phổ biến dùng xử lý nước thải 17 Bảng 2.1. Các thông số theo dõi và phương pháp xác định 32 Bảng 3.1 : Lượng nguyên, vật liệu sử dụng của các hộ trong một ngày 37 Bảng 3.2 : Mức độ ô nhiễm nguồn nước tại các vị trí lấy mẫu 39 Bảng 3.3: Khả năng xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún của chế phẩm EM và Bio - S sau 5 ngày xử lý 41 Bảng 3.4 : Khả năng xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún của chế phẩm EM và Bio - S sau 10 ngày xử lý 43 Luận văn Thạc sĩ 2012 6 Tên bảng biểu Trang Bảng 3.5: Hiệu quả xử lý nước thải bằng TVTS sau 10 ngày 45 Bảng 3.6: Hiệu quả xử lý nước thải bằng TVTS sau 15 ngày 46 Bảng 3.7: Hiệu quả xử lý pH ở các công thức thí nghiệm 47 Bảng 3.8: Hiệu quả xử lý TSS ở các công thức thí nghiệm 48 Bảng 3.9: Hiệu quả xử lý COD ở các công thức thí nghiệm 49 Bảng 3.10: Hiệu quả xử lý BOD 5 ở các công thức thí nghiệm 50 Bảng 3.11: Hiệu quả xử lý NH 4 + ở các công thức thí nghiệm 51 Bảng 3.12: Hiệu quả xử lý PO 4 3- ở các công thức thí nghiệm 52 Bảng 3.13: Hiệu quả xử lý coliform ở các công thức thí nghiệm 53 Bảng 3.14: Khả năng xử lý nước thải của hệ thống kết hợp CPSH và TVTS 55 Luận văn Thạc sĩ 2012 7 MỞ ĐẦU Bắc Ninh là một trong những tỉnh có nhiều làng nghề nhất trong cả nước. Toàn tỉnh Bắc Ninh hiện có 62 làng nghề trong đó có 30 làng nghề truyền thống, 32 làng nghề mới với những sản phẩm nổi tiếng như gỗ mỹ nghệ Đồng Kỵ, sắt thép (Đa Hội, Châu Khê), giấy (Phong Khê, Phú Lâm), rượu (Tam Đa, Đại Lâm), tái chế nhôm (Văn Môn). Trong đó, có 8 làng nghề chế biến thực phẩm như làng nấu rượu Đại Lâm (Yên Phong), làng Đông Nguyên (Từ Sơn), làng bún thôn Đoài (thành phố Bắc Ninh), mỳ sợi Lộ Bao (Tiên Du) Mức độ ô nhiễm nước thải làng nghề đang ở mức báo động: nước thải làng nghề nấu rượu Đại Lâm (Yên Phong) cao gấp 5 - 10 lần tiêu chuẩn cho phép. Nước mặt, nước ngầm đều có dấu hiệu ô nhiễm, nhất là nước tại các làng nghề chế biến nông sản thực phẩm, dệt nhuộm. Nước thải của hầu hết các nguồn khác nhau đều không được xử lý hoặc xử lý không hiệu quả, không triệt để, đổ trực tiếp vào ao hồ, kênh rạch, sông ngòi, ruộng đồng, làm ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt. Xử lý nguồn nước mặt bị ô nhiễm hiện nay là vấn đề cấp bách ở khắp các nơi trên cả nước. Nghiên cứu sử dụng các loài thực vật và VSV trong xử lý ô nhiễm nước đã được biết đến và việc ứng dụng nó đã mang lại nhiều hiệu quả tích cực, đặc biệt với nguồn nước ô nhiễm cao và chứa nhiều chất dinh dưỡng. Nhờ các quá trình tự nhiên, nước có khả năng tự làm sạch cùng với sự phối hợp trồng thực vật và bổ sung VSV có lợi để chúng hút thu các chất hữu cơ, dinh dưỡng N và P có trong nước để phát triển, nhờ đó nước được làm sạch. Chi phí áp dụng biện pháp sinh học trong xử lý nguồn nước ô nhiễm ở vùng nông thôn không lớn, cùng với việc vận hành hệ thống dễ dàng nên việc áp dụng công nghệ xử lý trong điều kiện tự nhiên hay công nghệ sinh thái đối với các vùng dân cư nông thôn được cho là một trong những giải pháp phù hợp. Để có được đầy đủ cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xây dựng các mô hình xử lý nước thải ở các làng nghề trong điều kiện tự nhiên một cách hiệu quả, Luận văn Thạc sĩ 2012 8 chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu giải pháp xử lý nước thải làng bún Tiền Ngoài, xã Khắc Niệm, thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh phục vụ cho sản xuất nông nghiệp” Mục tiêu của đề tài: - Xác định được mức độ ô nhiễm nguồn nước mặt tại làng bún Tiền Ngoài, xã Khắc Niệm, thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh. - Xác định được một số biện pháp kỹ thuật để xử lý nguồn nước thải làng nghề. - Xây dựng được mô hình xử lý nước thải cho thôn Tiền Ngoài, xã Khắc Niệm, thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh. Nội dung nghiên cứu: - Đánh giá hiện trạng sản xuất, kinh doanh và môi trường làng nghề chế biến bún Tiền Ngoài và thôn Đoài - Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải của chế phẩm sinh học với các nồng độ và liều lượng khác nhau - Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải bằng hệ thống xử lý 2 bậc khi trồng các đối tượng: Sậy và Bèo tây - Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải bằng hệ thống kết hợp sử dụng chế phẩm sinh học và trồng thực vật thủy sinh Từ các kết quả thu được, đề tài sẽ lựa chọn giải pháp hiệu quả nhất để khuyến cáo cho việc xử lý nước thải của làng nghề chế biến thực phẩm. Luận văn Thạc sĩ 2012 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1. Một số vấn đề môi trường làng nghề Việt Nam Làng nghề là một trong những đặc thù của nông thôn Việt Nam. Nhiều sản phẩm được làm ra trực tiếp từ các làng nghề đã trở thành thương phẩm trao đổi, góp phần cải thiện đời sống gia đình và tận dụng những lao động nhàn rỗi lúc nông nhàn. Đa số các làng nghề đã trãi qua lịch sử phát triển hàng trăm năm song song với quá trình phát triển KT - XH, văn hóa và nông nghiệp của đất nước. Làng đúc đồng Đại Bái – Bắc Ninh với hơn 900 năm phát triển, làng nghề gốm Bát Tràng có gần 500 năm tồn tại Trong vài năm gần đây, làng nghề đang thay đổi nhanh chóng theo nền kinh tế thị trường, các hoạt động sản xuất tiểu thủ công phục vụ tiêu dùng trong nước và xuất khẩu được tạo điều kiện phát triển. Được hỗ trợ về chính sách, các làng nghề mới và cụm làng nghề không ngừng được khuyến khích phát triển nhằm đạt được sự tăng trưởng, tạo công ăn việc làm và thu nhập ổn định ở khu vực nông thôn. Do ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau như vị trí địa lý, đặc điểm tự nhiên của vùng miền, truyền thống lịch sử, sự phân bố và phát triển của các làng nghề giữa các vùng trong cả nước là không đồng đều, đồng bằng Sông Hồng (chiếm khoảng 60% tổng số làng nghề trên cả nước), miền Trung (chiếm khoảng 30%), còn lại miền Nam (chiếm khoảng 10%) [6]. Dựa theo các yếu tố tương đồng về ngành sản xuất, sản phẩm, thị trường nguyên vật liệu và tiêu thụ sản phẩm có thể chia hoạt động làng nghề nước ta thành 6 nhóm ngành chính như bảng 1.1 sau: Luận văn Thạc sĩ 2012 10 Bảng 1.1: Các nhóm làng nghề Việt Nam STT Làng nghề Tỉ lệ (%) 1 Làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm, chăn nuôi và giết mổ 20 2 Làng nghề dệt nhuộm, ươm tơ, thuộc da 17 3 Làng nghề sản xuất vật liệu xây dựng và khai thác đá 5 4 Làng nghề tái chế phế liệu 4 5 Làng nghề thủ công mỹ nghệ 39 6 Các nhóm ngành khác (chế tạo nông cụ thơ sơ như cày, bừa, cuốc, xẻng, liềm hái, đan lát ) 15 (Nguồn: Tổng cục Môi trường Việt Nam, 2008) Khối lượng và đặc trưng nước thải sản xuất ở các làng nghề phụ thuộc chủ yếu vào công nghệ và nguyên liệu dùng trong sản xuất. Chế biến lương thực, thực phẩm, chăn nuôi, giết mổ gia súc, gia cầm, ươm tơ, dệt nhuộm là những ngành sản xuất có nhu cầu nước rất lớn và cũng xả một lượng lớn nước thải với mức ô nhiễm hữu cơ ở mức rất cao. Tái chế, chế tác kim loại, đúc đồng, nhôm nhu cầu nước không lớn nhưng nước thải nhiễm các chất rất độc hại như axit, muối kim loại, xyanua và các kim loại nặng như Hg, Cu, Pb, Zn Kết quả khảo sát chất lượng nước thải của các làng nghề những năm gần đây cho thấy mức độ ô nhiễm hầu như không giảm, thậm chí còn tăng cao hơn trước [6]. Các làng nghề chế biến lương thực, thực phẩm, chăn nuôi và giết mổ có lượng nước thải rất lớn, có nơi lên tới 7000 m 3 /ngày (Cát Quế và Dương Liễu). Thải lượng các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải sản xuất của các làng nghề thuộc nhóm này cũng khá cao. Các số liệu cho thấy, các làng nghề tinh bột có thải lượng các chất ô nhiễm lớn nhất. [...]... 106 MPN/100 mL) Phạm vi nghiên cứu: Khi nghiên cứu các giải pháp xử lý nước thải của làng bún, đề tài chọn phương pháp sinh học; sử dụng chế phẩm sinh học và thực vật thủy sinh để xử lý nước thải 2.2 Địa điểm nghiên cứu Đánh giá hiện trạng ô nhiễm nước mặt do chế biến thực phẩm tại hai làng nghề làm bún là thôn Đoài và thôn Tiền Ngoài, xã Khắc Niệm, thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh Các thí nghiệm được... với liều lượng là: 100 g/m3 và 200 g/m3 Khi đánh giá hiện trạng sản xuất bún và tình hình ô nhiễm nguồn nước mặt, chúng tôi chọn hai thôn: Đoài và Tiền Ngoài, xã Khắc Niệm, thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh Nguồn nước được sử dụng trong các thí nghiệm được lấy từ nguồn nước mặt tại thôn Tiền Ngoài, xã Khắc Niệm, thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh có các thông số cơ bản như sau: pH (4,6), TSS (284 mg/L),... Các giải pháp xử lý nước thải đã biết thường ở các làng nghề chế biến nông sản - thực phẩm hay kết hợp với chăn nuôi gia súc để tận dụng nguyên liệu và bã thải Nước thải - nguồn gây ô nhiễm chính ở các làng nghề này - bao gồm nước thải sản xuất, nước thải chăn nuôi và nước thải sinh hoạt Nếu có thể phân luồng chất thải thành 2 loại chính là nước thải sản xuất và nước thải chăn nuôi thì việc xử lý có... với sản xuất bún các hộ gia đình còn kết hợp chăn nuôi lợn để tận dụng các chất thải, nước thải từ các chuồng trại chăn nuôi đang là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng nhất đối với môi trường làng nghề Ước tính lượng nước thải khi sản xuất 1 tấn sản phẩm như bảng 1.3 sau: Bảng 1.3: Khối lượng nước thải từ sản xuất bún tại làng nghề (định mức cho 1 tấn sản phẩm) STT Lượng nước thải (m3) Loại nước thải 1 Nước. .. với nguồn nước ô nhiễm mà Sậy và Bèo tây có nhiều ưu thế trong việc xử lý nước thải 1.2.3 Một số công trình nghiên cứu trên thế giới Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều phương pháp xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ, nhưng đều thuộc các phương pháp sau đây: phương pháp hóa học, cơ – lý – hóa học, sinh học và kết hợp các phương pháp với nhau Trong các phương pháp trên, xử lý nước thải bằng phương pháp sinh... CỨU 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Để thực hiện đề tài, đối tượng nghiên cứu được chọn là nguồn nước mặt bị ô nhiễm chất hữu cơ của làng nghề chế biến bún (thôn Tiền Ngoài, xã Khắc Niệm, thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh, cùng với hai loài TVTS điển hình có khả năng xử lý nước thải là cây Sậy (Phragmites karka), cây Bèo tây (Eichhornia crassipes) và hai loại chế phẩm sinh học... sinh như là các tác nhân xử lý các hợp chất hữu cơ trong nước thải Cây Dạ hương nước là cây được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực này Vào năm 1968, một nghiên cứu cho rằng chất thải PO43 P được xử lý bằng cách trồng cây Dạ hương nước sau 5 ngày lưu nước Bên cạnh đó, cây Dạ hương nước cũng xử lý khá tốt các chất hữu cơ trong nước thải, giảm 3-5 lần so với trước khi xử lý (vào tháng 5- 7), nhưng... trường, gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng Để sản xuất được 1 tấn bún tươi cần sử dụng 10 m3 nước, tuy nhu cầu sử dụng nước không lớn nhưng với sản lượng khá lớn (hàng chục nghìn tấn/năm) thì lượng nước thải ra môi trường cũng không nhỏ Sản xuất bún không phát sinh nhiều chất thải rắn (ngoài xỉ than), rất ít khí thải mà chất thải chủ yếu là nước Nước thải từ sản xuất bún có chứa hàm 11 Luận văn... đảm nước thải sau khi xử lý có thể sử dụng cho mục đích sản xuất nông nghiệp Tại thôn Tiền Ngoài (sản xuất bún) hệ thống biogas cũng được xây dựng để xử lý nước thải của thôn Còn lại các làng nghề chế biến thực phẩm khác đều chưa có biện pháp xử lý nào Tuy nhiên, các công nghệ này chỉ hoạt động được một thời gian ngắn, sau đó thì ngừng hoạt động do chi phí vận hành lớn (công lao động) hoặc do lượng nước. .. nước thải quá lớn không xử lý kịp dẫn đến hỏng hệ thống Vì vậy, một công nghệ xử lý đơn giản, phù hợp, dễ vận hành và hiệu quả cao sẽ là giải pháp phù hợp cho các làng nghề chế biến thực phẩm nói riêng và làng nghề nói chung tại tỉnh Bắc Ninh 35 Luận văn Thạc sĩ 2012 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Để thực hiện đề tài, đối tượng nghiên . NHIÊN Lê Hồng Sơn NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG BÚN TIỀN NGOÀI, XÃ KHẮC NIỆM, THÀNH PHỐ BẮC NINH, TỈNH BẮC NINH PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ. NHIÊN Lê Hồng Sơn NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÀNG BÚN TIỀN NGOÀI, XÃ KHẮC NIỆM, THÀNH PHỐ BẮC NINH, TỈNH BẮC NINH PHỤC VỤ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Khoa học. làng bún Tiền Ngoài, xã Khắc Niệm, thành phố Bắc Ninh, tỉnh Bắc Ninh phục vụ cho sản xuất nông nghiệp Mục tiêu của đề tài: - Xác định được mức độ ô nhiễm nguồn nước mặt tại làng bún Tiền Ngoài,