HỌc viện nông nghiệp việt nam

PHẦN 1. MỞ ĐẦU

1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay, ô nhiễm môi trường nước do chất hữu cơ khá nghiêm trọng. Các chất ô nhiễm này có thể xâm nhập vào cơ thể qua đường hô hấp, đường miệng, qua da …, nếu hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép sẽ gây rối loạn chức năng sinh lý của cơ thể sống, gây các bệnh ung thư, thần kinh. Do vậy, việc nghiên cứu, loại bỏ chúng ra khỏi môi trường có ý nghĩa hết sức quan trọng.

Đã có rất nhiều phương pháp xử lý ô nhiễm nước được áp dụng: Phương pháp sinh học, phương pháp hóa học, phương pháp hóa lý. Vì vậy, cũng đã có rất nhiều nguyên liệu khác nhau được sử dụng để chế tạo vật liệu hấp phụ, trong đó phế phụ phẩm nông nghiệp như: lõi ngô, vỏ lạc, vỏ trấu, xơ dừa … đang được các nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam quan tâm nghiên cứu. Những vật liệu này có một số ưu điểm nổi bật như: nguyên liệu sử dụng làm chất hấp phụ khá phong phú, dễ điều chế, thân thiện với môi trường và có độ an toàn cao.

Dương Liễu là một xã thuộc huyện Hoài Đức - thành phố Hà Nội, nổi tiếng với nghề chế biến nông sản như tinh bột sắn, miến dong, bún khô, phở khô … Sự phát triển của làng nghề nơi đây đã tạo công ăn việc làm cho hàng nghìn lao động, đưa Dương Liễu trở thành xã có thu nhập bình quân đứng thứ 3 trong toàn huyện Hoài Đức. Tuy nhiên, thời kỳ mùa vụ, trung bình mỗi ngày xã tiếp nhận khoảng 1.200 – 1.500 tấn nguyên liệu nên đã tạo ra áp lực rất lớn lên chất lượng môi trường nói chung và môi trường nước nói riêng, trong đó, chủ yếu là ô nhiễm chất hữu cơ. Vì vậy, yêu cầu cấp thiết là làm sao có thể xử lý triệt để các chất ô nhiễm này trong nước để vừa phát triển kinh tế mà vẫn đảm bảo chất lượng môi trường.

Xuất phát từ ý tưởng trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài “Chế tạo vật liệu hấp phụ từ phế phụ phẩm nông nghiệp để xử lý chất hữu cơ trong nước thải làng nghề chế biến nông sản xã Dương Liễu – huyện Hoài Đức – thành phố Hà Nội”

1.2. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

- VL chế tạo có cấu trúc tốt, có khả năng hấp phụ các chất hữu cơ trong phòng thí nghiệm.

Việc đánh giá cấu trúc VL dựa trên các tiêu chí sau:

+ Hiệu suất chế tạo về khối lượng;

+ Đánh giá cấu trúc vật liệu thông qua phân tích thành phần hóa học, xác định cấu trúc bề mặt, thành phần cấp hạt, cấu trúc tinh thể và diện tích bề mặt riêng của VL.

+ Đánh giá dung lượng hấp phụ cực đại của các vật liệu với axit axetic và xanh methylen.

- VL có khả năng hấp phụ chất hữu cơ trong nước thải làng nghề xã Dương Liễu, hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ tốt.

1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Ứng dụng để xử lý chất hữu cơ trong nước thải làng nghề CBNS xã Dương Liễu - huyện Hoài Đức - thành phố Hà Nội.

1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu biến tính vỏ trấu và bã mía để tạo ra các loại vật liệu hấp phụ khác nhau từ hai phương pháp: đốt yếm khí và hoạt hóa bằng axit sunfuric 98%;

- Nghiên cứu thành phần hóa học và cấu trúc của vật liệu;

- Khảo sát khả năng hấp phụ của vật liệu với axit axetic và xanh methylen;

- Quy mô sản xuất và xác định hàm lượng chất hữu cơ của nước thải làng nghề CBNS xã Dương Liễu;

- Xử lý thử nghiệm với mẫu nước thải tại làng nghề xã Dương Liễu có COD từ 540 mg/l đến 4.980 mg/l bằng các VL chế tạo.

1.5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

- Ý nghĩa khoa học:

+ Đã chế tạo được các vật liệu từ vỏ trấu và bã mía có khả năng hấp phụ tốt các chất hữu cơ: dung dịch axit axetic, dung dịch xanh methylen, chất hữu cơ trong nước thải làng nghề CBNS Dương Liễu.

+ Đã đưa ra được một phương pháp mới để xử lý, tái sử dụng các các phế phụ phẩm nông nghiệp, hạn chế phát thải gây ô nhiễm môi trường.

- Ý nghĩa thực tiễn:

• 
  Tìm và chế tạo được vật liệu hấp phụ từ nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp rẻ tiền, sẵn có, là đối tượng phát thải gây ô nhiễm môi trường, tái sử dụng lại để chế tạo thành vật liệu xử lý ô nhiễm môi trường;
  

• 
  Giảm bớt kinh phí xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp;
  
• 
  Nguồn nguyên liệu rẻ tiền, dễ kiếm;
  

• 
  Góp phần vào vệ sinh môi trường sống của con người;
  
• 
  Các kết quả thu được là cơ sở để hoàn thiện quy trình xử lý nước thải giúp xử lý triệt để các chất hữu cơ trong nước thải nghiên cứu.
  

PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. TỔNG QUAN VỀ PHẾ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP

2.1.1. Định nghĩa về phế phẩm nông nghiệp trồng trọt

Theo Đỗ Văn Sáng, (2008): Phế phụ phẩm nông nghiệp là những sản phẩm nông nghiệp không đạt yêu cầu về kích thước, phẩm chất, giá trị sử dụng … đã quy định, phải loại bỏ nhằm đảm bảo yêu cầu sử dụng hoặc chế biến.

Phế phụ phẩm nông nghiệp đều là những chất hữu cơ, có thể còn non, xanh, có thể đã xơ cứng vì silic hóa như trấu hay lignin hóa như gỗ. Chúng còn có thể được xem như là một dạng tích trữ năng lượng từ mặt trời nhờ quá trình quang tổng hợp và các quá trình sinh học khác trong sản xuất nông nghiệp.

2.1.2. Phân loại phế phẩm nông nghiệp

Chất thải nông nghiệp là các chất dư thừa sau các vụ thu hoạch. Chúng có thể được thu gom với các thiết bị thu hoạch thông thường cùng lúc hoặc sau khi gặt hái. Dựa vào nguồn gốc phát sinh, bã thải nông nghiệp được chia làm hai loại khác nhau:

• 
  Phế phụ phẩm trực tiếp: Đây là những chất hữu cơ trực tiếp phát sinh trên đồng ruộng như: rễ, thân, lá cây trồng già cỗi hoặc sau thu hoạch. Những phế phẩm này thường được sử dụng lại ngay trên đồng ruộng để trả lại một phần chất hữu cơ cho đất, bao gồm thân và lá bắp, rơm rạ … Tuy nhiên, đất không thể hấp thu hết tất cả các chất dinh dưỡng từ cặn bã. Các chất bã này không được tận dụng tối đa và bị mục rữa làm thất thoát năng lượng.
  
• 
  Phế phụ phẩm sau chế biến: Những phế phụ phẩm này bao gồm: Vỏ trấu, bã mía, lõi ngô, vỏ cà phê, bãi sắn, mùn cưa ... Loại phế phụ phẩm này được sử dụng chủ yếu để làm chất đốt, một phần nhỏ khác sử dụng cho các mục đích như làm vật liệu xây dựng, vật liệu xử lý môi trường … Tuy nhiên, hiện nay kinh tế phát triển mạnh, kéo theo việc sử dụng các phụ phẩm này làm chất đốt đã giảm đi rất nhiều so với trước đây. Chính vì vậy, để loại bỏ các phế phẩm không mong muốn này, người sản xuất đã vứt bừa bãi hoặc đốt bỏ, gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
  

Hình 2.1. Một số loại bã thải nông nghiệp

2.1.3. Tình hình phát sinh phế phụ phẩm nông nghiệp tại Việt Nam

Ngành nông nghiệp trồng trọt là một trong những ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam. Mặc dù diện tích đất nông nghiệp giảm nhưng sản lượng, năng suất cây trồng luôn tăng qua các năm thể hiện qua biểu đồ sau:

Hình 2.2. Biểu đồ thể hiện sản lượng một số loại cây trồng qua các năm

Nguồn: Tổng cục Thống kê và Bộ NN & PTNT (2015)

Cùng với sự tăng trưởng về sản lượng nông nghiệp là sự gia tăng về khối lượng phế phẩm nông nghiệp sau khi thu hoạch và chế biến lên đến hàng chục triệu tấn. Cụ thể, mỗi năm nguồn sinh khối trấu của nước ta khoảng 100 triệu tấn, mùn cưa 250 triệu tấn, vỏ lạc 4,5 triệu tấn, vỏ hạt điều, bã mía, gỗ vụn khoảng 400 triệu tấn (Trần Linh, 2010). Trong đó, phụ phẩm trấu tập trung chủ yếu tại Đồng bằng Sông Cửu Long, Đồng bằng Bắc Bộ và duyên hải Nam trung bộ. Phụ phẩm mùn cưa tập trung nhiều ở miền Trung, Tây Nguyên, Tây Bắc. Vỏ cà phê có nhiều ở các tỉnh Tây Nguyên.

Trong khi đó hiện nay công tác quản lý và xử lí các phế phụ phẩm này mới chủ yếu dừng lại ở một số hình thức như: sử dụng trực tiếp làm phân bón, thức ăn cho gia súc, làm giá thể trồng nấm, còn lại phần lớn là bỏ lại đồng ruộng hoặc đốt trực tiếp gây ảnh hưởng không nhỏ tới chất lượng môi trường đồng thời làm thất thoát nhiều thành phần hữu ích từ chính các phế phụ phẩm này.

Những năm gần đây, tiến bộ khoa học kỹ thuật đã giúp tận thu các phế, phụ phẩm trong quá trình sản xuất nông sản, thực phẩm để sản xuất phân hữu cơ vi sinh, vật liệu xây dựng, thức ăn chăn nuôi, khí đốt, năng lượng… Tuy nhiên việc sản xuất vẫn còn hạn chế, chưa được nhân rộng mà chỉ diễn ra trên quy mô hộ gia đình. Do đặc thù của sản xuất nông nghiệp của nước ta hiện nay vẫn còn mang tính nhỏ lẻ, phân tán nên việc thu gom, phân loại phế phụ phẩm nông nghiệp rất khó khăn. Chính vì vậy phế phẩm nông nghiệp không được tận dụng triệt để, một lượng lớn phế phẩm được thải bỏ bằng cách đốt thậm chí đổ xuống ao, hồ, sông suối… vừa gây lãng phí, vừa gây ô nhiễm môi trường.

2.1.4. Thành phần và tính chất phế phụ phẩm nông nghiệp

Hầu hết các phế phụ phẩm nông nghiệp đều có hàm lượng chất xơ rất cao ví dụ như rơm chứa 34% chất xơ, lá mía chiếm 43%...nên rất khó tiêu hoá. Mặt khác một số loại phế phụ phẩm lại khó chế biến và dự trữ khi thu hoạch đồng loạt như cây lạc, dây lang, ngọn lá sắn, lá mía…Đó cũng là lí do làm cho người nông dân chỉ sử dụng một phần các loại phế phụ phẩm này ở dạng tươi làm thức ăn cho gia súc. Trong các nghiên cứu về phế phụ phẩm nông nghiệp cho thấy thành phần chủ yếu của chúng là các nguyên tố Cacbon, Nitơ, Photpho, Oxi, Silic … Đặc biệt Silic là nguyên tố không chỉ chiếm tỷ lệ lớn trong thành phần tươi mà còn khá nhiều trong thành phần tro của các phế phụ phẩm.

Bảng 2.1. Thành phần hoá học của một số phế phụ phẩm nông nghiệp

TT	Loại tro	% tan trong nước	% tan trong HCl	SiO2	Al2O3	Fe2O3	P2O5	K2O	CaO
1	Cói	37,0	57,0	43,0	1,34	1,49	3,3	22,2	6,4
2	Rạ chiêm	3,2	13,3	86,7	2,04	3,19	0,9	2,0	2,6
3	Cây sậy	9,5	26,9	73,1	1,08	2,79	3,3	5,4	5,1
4	Thân ngô	13,7	36,2	63,8	0	2,09	9,5	8,3	5,2
5	Rạ mùa	6,8	18,2	81,8	0	3,29	1,2	4,1	3,8
6	Lá mía	8,1	19,3	80,7	0	1,49	2,3	5,0	5,5
7	Rạ nếp	5,9	11,0	89,0	0,3	1,29	0,6	3,5	1,7
8	Tầu dừa	35,0	76,2	23,8	0	1,49	6,4	21,0	11,2
9	Dâu tằm	20,4	70,1	29,9	0,4	1,59	8,8	12,2	25,1
10	Bã mía	16,5	39,1	60,9	0,2	1,29	8,4	9,9	3,8
11	Mạt cưa	6,4	54,6	45,4	2,2	3,69	2,0	3,8	20,6
12	Lá phi lao	0,8	41,5	58,5	4,3	3,09	1,0	0,5	17,5
13	Cây sú vẹt	17,0	56,1	43,9	3,6	1,19	1,6	10,2	12,2
14	Cây trinh nữ	25,2	70,8	29,2	0,6	2,19	5,8	15,7	16,6
15	Cây vừng	35,7	93,0	7,0	0	1,19	7,9	21,4	24,4
16	Cây đay	51,9	89,2	10,8	0	0,50	4,8	31,2	18,2
17	Trấu	4,2	4,6	95,4	0	2,39	0,6	2,5	0,8
18	Trấp	0,8	9,0	91,0	5,8	1,09	0,4	0,5	0,5
19	Cây sắn	32,1	98,4	1,6	0	1,49	19,0	19,2	17,7
20	Cây bông	33,8	94,8	5,2	0	1,49	16,4	20,3	23,2

Nguồn: Bùi Huy Hiền (2013)

Каталог: Portals -> 1081 -> Ban%20CN%20Khoa -> thu%20vien
thu%20vien -> Nghiên cứu xử LÝ phế phụ phẩm sau sản xuất tinh bột sắN ĐỂ TẠo cồn sinh học và phân bón hữu cơ

tải về 7.65 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: