Nghiên cứu đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường do nước thải sản xuất tại làng nghề Đoàn Kết xã Hùng Lô thành phố Việt Trì - Phú Thọ, đề xuất giải pháp và công nghệ xử lý nhằm bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Trung tâm Phát triển công nghệ cao
Th.S Trần Văn Cường
Trần Văn cường, Nguyễn Văn Huân, Nguyễn Quang Huy, Ninh Khắc Bẩy, Nguyễn Hồng Ngọc, Phạm Văn NGọc, Phạm Thị Hương Liên, Mai Thị Như Trang, Phan Thị Lan Anh

 - Nghiên cứu đánh giá mức độ, nguyên nhân ô nhiễm môi trường nước tại làng nghề Đoàn Kết xã Hùng Lô;

- Nghiên cứu đề xuất giải pháp khoa học, công nghệ và xây dựng quy trình xử lý nước thải đảm bảo cho phát triển bền vững của làng nghề.

 1. Điều tra, đánh giá hiện trạng ô nhiễm môi trường tại làng nghề Đoàn Kết

Theo kết quả điều tra tính đến tháng 12/2013, làng nghề có 29/200 hộ sinh sống làm nghề. Trong đó có 15 hộ sản xuất miến (mỳ) gạo chuyên nghiệp; 6 hộ chế biến gỗ; 2 hộ xay xát và 6 hộ nấu rượu kết hợp với chăn nuôi. Nghề làm miến gạo, bún, bánh với khối lượng làm ra hàng năm khoảng 3.780 tấn miến gạo, bún; nghề nấu rượu mỗi năm chế biến khoảng 25.000 lít nên khối lượng nước thải rất lớn.

Do mật độ dân cư đông, thiếu mặt bằng sản xuất, khu chăn nuôi xen lẫn khu dân cư, quy trình sản xuất còn lạc hậu, nước thải với hàm lượng tinh bột lớn không qua xử lý khiến môi trường xung quanh bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Để từng bước khắc phục tình trạng này, Hùng Lô đã có những giải pháp cụ thể như làm hầm biogas, bể lắng. Tuy nhiên, để giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đảm bảo sản xuất bền vững, làng nghề cần có những giải pháp tổng thể, đồng bộ, đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải chất lượng, mang tính lâu dài.

Ở làng nghề Đoàn Kết, việc ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật trong sản xuất chủ yếu chỉ dừng lại ở việc nâng cao năng suất, giảm thiểu lao động nhưng còn mang tính chắp vá, nhỏ lẻ mà chưa có sự đồng bộ. Hơn nữa, chủ yếu máy móc được mua lại, đã dùng lâu năm, không cải tạo. Do đó, hiệu suất của các nguyên liệu không cao, đồng nghĩa với việc khối lượng thải ra môi trường là rất lớn, lại không được xử lý trước khi thải ra môi trường nên gây ô nhiễm là điều tất yếu.

Đề tài đã tiến hành điều tra, thu các mẫu nước thải tại làng nghề Đoàn Kết, xã Hùng Lô để phân tích, đánh giá mức độ ô nhiễm của nước thải đến môi trường nông thôn của làng nghề. Kết quả đã thu được tổng số 30 mẫu tại các nơi phát thải nước thải sau sản xuất của các cơ sở sản xuất miến (mỳ) gạo. Qua phân tích cho thấy, hàm lượng hữu cơ quá cao dẫn đến sự phân hủy yếm khí trong các thủy vực, tạo ra các chất như H2S, NH3 tác động đến sự sống của các loài thủy sinh trong vùng. Đồng thời nước thải ô nhiễm sẽ ngấm xuống đất, ảnh hưởng tới nguồn nước ngầm của vùng. Ngoài ra, vào những ngày nắng, nhiệt độ cao đã làm bốc mùi các mương nước, gây mùi hôi thối khắp làng nghề. Lượng vi khuẩn trong nước rất dễ phát tán khắp không gian môi trường của xã, đó là nguyên nhân gây nên các loại dịch bệnh, nhất là vào mùa mưa.

2. Nghiên cứu đề xuất giải pháp, công nghệ và quy trình xử lý nước thải

a. Nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu hiệu để phục vụ cho xử lý nước thải làng nghề

- Phân lập, tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu hiệu: Từ kết quả tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy xenlulo, tinh bột, protein, nhóm nghiên cứu đã tiến hành phân lập được 01 chủng vi sinh vật có khả năng phân giải xenlulo mạnh, tinh bột mạnh, protein mạnh, có thể ứng dụng để sản xuất chế phẩm vi sinh xử lý nước thải làng nghề.

- Nghiên cứu quy trình nhân sinh khối các chủng vi sinh vật hữu ích: Qua kết quả nghiên cứu cho thấy, các thông số kỹ thuật đã lựa chọn được môi trường dinh dưỡng SX3, nhiệt độ từ 25 – 35⁰C, thời gian từ 36 – 48 giờ, tốc độ sục khí từ 0,70 – 0,75 lít/lít môi trường/phút, tỷ lệ men giống: 1% là phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của các chủng vi khuẩn lựa chọn và có thể sử dụng các thông số kỹ thuật trên để lên men nhân sinh khối các chủng vi khuẩn trong sản xuất chế phẩm.

- Đánh giá khả năng xử lý nước thải của các chủng vi sinh vật tuyển chọn ở điều kiện phòng thí nghiệm: Để tiến hành thí nghiệm, đề tài đã tiến hành pha loãng nước thải làng nghề rồi cho 200 ml nước thải đã pha loãng vào các bình tam giác 500ml, bổ sung 10% thể tích dịch giống vi sinh vật đã chuẩn bị ở trên, nuôi lắc 220 vòng/phút ở 30⁰C. Kết quả cho thấy, sau 24 giờ xử lý COD của nước thải đã giảm đi rất nhanh, cụ thể đã giảm đi 86,3%. Trong khi đó ở công thức đối chứng, COD chỉ giảm 37,9%. Điều này có thể là do trong quá trình sinh trưởng và phát triển các chủng vi sinh vật này đã sử dụng axit hữu cơ như xitric, malic, lactic,… của nước  thải làm nguồn cung cấp cacbon.

b. Nghiên cứu, tuyển chọn các loài thực vật thủy sinh để phục vụ cho xử lý nước thải làng nghề:

Theo các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy, thực vật thủy sinh thường có cấu tạo thân rỗng, là những loài có khả năng hấp thụ và tăng sinh khối lớn. Trong số đó có các loài như Bèo tây, Bèo cái, Ngổ trâu, Sậy, Khoai nước,… đã được đánh giá có khả năng sử dụng trong xử lý ô nhiễm môi trường nước. Vì vậy, việc xác định rõ khả năng xử lý các chất ô nhiễm của mỗi loài, thông qua đó xác định các loài có tiềm năng cao và phạm vi ứng dụng của mỗi loài. Từ đó làm cơ sở cho việc ứng dụng chúng trong xử lý môi trường nước thải.

Kết quả sau 15 ngày theo dõi trên 4 đối tượng Bèo tây, Bèo cái, Sậy, Khoai nước cho thấy, Sậy và Khoai nước cho hiệu quả xử lý các chất gây ô nhiễm đạt 80,91 đến 91,66% tốt hơn Bèo tây và Bèo cái. Do vậy, đề tài tiến hành lựa chọn 2 loài cây Sậy và Khoai nước để làm đối tượng nghiên cứu trong các thí nghiệm tiếp theo.

c. Nghiên cứu xây dựng quy trình sử dụng đồng bộ vi sinh vật và thực vật để xử lý nước thải làng nghề

Quy trình xử lý nước thải làng nghề được tiến hành tại hộ gia đình làm miến gạo, bún tại làng nghề Đoàn Kết, xã Hùng Lô. Nước thải từ sản xuất được chảy theo ống dẫn qua song chắn rác được thu gom vào bể lắng. Tại đây, phần cặn lắng được giữ trong lại trong bể.

Nước thải sau bể lắng sẽ được dẫn sang bể xử lý bằng vi sinh vật hiếu khí để xử lý các hợp chất dễ phân hủy sinh học. Các chất hữu cơ có trong nước thải được phân hủy bằng vi sinh vật hiếu khí tồn tại ở dạng lơ lửng với mật độ cao. Nước thải sau khi được xử lý bằng vi sinh vật được dẫn qua bể xử lý bằng thực vật. Tại đây diễn ra quá trình phân hủy gần như toàn bộ phần chất hữu cơ có trong nước thải nhờ quá trình hấp thụ của rễ cây và quá trình xử lý sinh học của lớp màng vi sinh vật bám quanh các giá thể. Đồng thời các chất dinh dưỡng N, P cũng được xử lý nhờ rễ cây hấp thụ để phục vụ quá trình sinh trưởng phát triển của cây.

3. Xây dựng mô hình thử nghiệm xử lý làm sạch môi trường

- Xây dựng mô hình xử lý nước thải làng nghề Đoàn Kết quy mô hộ gia đình: Đề tài đã lựa chọn xây dựng mô hình tại phần đất của gia đình ông Nguyễn Xuân Tiến ở Khu 9 xã Hùng Lô. Cơ sở sản xuất miến gạo của gia đình ông có công suất từ 400 - 500 kg/ngày, lưu lượng thải ước tính là 2 m²/ngày đêm. Qua 03 tháng mô hình xử lý nước thải làng nghề đã có những hiệu quả rõ rệt, tất cả giá trị các thông số của nước thải làng nghề đều giảm từ 92,99% - 97,76% so với trước khi xử lý và có xu hướng ổn định ở các tháng tiếp theo.

- Xây dựng mô hình xử lý nước thải làng nghề Đoàn Kết quy mô nhóm hộ gia đình: Đề tài đã lựa chọn địa điểm là phần đất của 2 hộ gia đình ông CaoVăn Lượng và bà Nguyễn Thị Hằng tại Khu 9 xã Hùng Lô thành phố Việt Trì. Cơ sở sản xuất miến gạo của 2 hộ gia đình này có công suất 600 – 700 kg/ngày/2 hộ, ước tính lượng nước thải là 3m³/ngày đêm. Đề tài đã xây dựng mô hình xử lý nước thải quy mô nhóm hộ gia đình, kết quả cho thấy mô hình xử lý nước thải đã có những hiệu quả nhất định, phần lớn giá trị các thông số của nước thải làng nghề đều giảm so với trước khi xử lý.

Mô hình xử lý nước thải làng nghề trong tháng thứ 03 đã có những hiệu quả rõ rệt, tất cả các giá trị thông số của nước thải làng nghề đều giảm từ 93,03% - 97,77% so với trước khi xử lý và có xu hướng ổn định ở các tháng tiếp theo.

24 tháng từ tháng T4/2013 đến T4/2015
516,5 triệu đồng