Tài liệu Luận văn nghiên cứu thực trạng ô nhiễm môi trường và xây dựng quy trình chế biến phân bón hữu cơ sinh học từ bã dong riềng tại xã xuân vân, huyện yên sơn, tỉnh tuyên quang​

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––––– TẠ PHƯƠNG THU NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ BIẾN PHÂN BÓN HỮU CƠ SINH HỌC TỪ BÃ DONG RIỀNG TẠI XÃ XUÂN VÂN, HUYỆN YÊN SƠN, TỈNH TUYÊN QUANG LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM -–––––––––––––––––––––– TẠ PHƯƠNG THU NGHIÊN CỨU THỰC TRẠNG Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ BIẾN PHÂN BÓN HỮU CƠ SINH HỌC TỪ BÃ DONG RIỀNG TẠI XÃ XUÂN VÂN, HUYỆN YÊN SƠN, TỈNH TUYÊN QUANG NGÀNH: SINH THÁI HỌC MÃ SỐ: 8.42.01.20 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS. LƯƠNG THỊ THÚY VÂN THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Lương Thị Thúy Vân, giảng viên khoa Sinh học, trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên. Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Tác giả Tạ Phương Thu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn thạc sĩ chuyên ngành Sinh thái học, tại khoa Sinh học Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, tôi đã nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo, các đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất đến cô giáo hướng dẫn TS. Lương Thị Thúy Vân đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu để tôi có thể hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm, phòng quản lý Đào tạo Sau Đại học, tập thể các thầy cô giáo khoa Sinh học Trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi học tập và nghiên cứu tại trường. Tôi xin trân trọng cảm ơn Sở Giáo dục & Đào tạo tỉnh Tuyên Quang, BGH trường THPT Xuân Vân đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong thời gian tôi đi học. Tôi chân thành cảm ơn Sở Công thương tỉnh Tuyên Quang, các hộ sản xuất chế biến tinh bột dong riềng tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang đã tạo điều kiện giúp đỡ khi tôi thực hiện nghiên cứu đề tài tại địa phương. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới toàn thể gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt thời gian qua. Trong quá trình thực hiện luận văn, do còn hạn chế về mặt thời gian, kinh phí cũng như trình độ chuyên môn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến quý báu của thầy cô giáo, các nhà khoa học, cùng bạn bè, đồng nghiệp. Tôi xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 4 năm 2019 Tác giả Tạ Phương Thu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC Lời cam đoan ........................................................................................................ i Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii Mục lục ............................................................................................................... iii Danh mục viết tắt ................................................................................................ iv Danh mục bảng .................................................................................................... v Danh mục hình.................................................................................................... vi MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................ 2 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài............................................ 2 Chương 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................ 3 1.1. Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và tác động tới môi trường từ các cơ sở chế biến Dong riềng từ các làng nghề ở Việt Nam ............ 3 1.2. Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và tác động tới môi trường tại Tuyên Quang....................................................................................... 7 1.2.1. Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại Tuyên Quang ....... 7 1.2.2. Tác động tới môi trường của hoạt động sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại Tuyên Quang ............................................................................... 8 1.3. Vai trò của vi sinh vật chuyển hóa chất thải hữu cơ và ứng dụng để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học .......................................................................... 11 1.3.1. Vai trò chuyển hóa chất thải hữu cơ của vi sinh vật ............................... 11 1.3.2. Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học ..... 14 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 22 2.1. Đối tượng nghiên cứu và thời gian nghiên cứu .......................................... 22 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 22 2.1.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................... 23 2.2. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 23 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 2.3. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 23 2.3.1. Phương pháp điều tra, lấy mẫu và phân tích ........................................... 23 2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm ................................................................ 25 2.3.3. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển của rau Su su.... 26 2.4. Phương pháp xử lý số liệu .......................................................................... 26 Chương 3: ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN- KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................................................................................. 27 3.1. Điều kiện tự nhiên ...................................................................................... 27 3.2. Điều kiện kinh tế xã hội.............................................................................. 29 3.2.1. Diện tích, dân số ...................................................................................... 29 3.2.2. Hiện trạng phát triển kinh tế - xã hội .................................................... 29 Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .......................... 32 4.1. Nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường từ các cơ sở sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang ........... 32 4.1.1. Ô nhiễm do nước thải .............................................................................. 32 4.1.2. Ô nhiễm do bã thải................................................................................... 38 4.2. Sản suất phân bón hữu cơ từ bã thải Dong riềng........................................ 41 4.2.1. Quy trình ủ phân hữu cơ từ bã Dong riềng.............................................. 41 4.2.2. Diễn biến nhiệt độ của đống ủ theo thời gian.......................................... 42 4.2.3. Thành phần lý, hóa học của sản phẩm sau khi ủ ..................................... 44 4.2.4. Đặc điểm cảm quan của sản phẩm phân hữu cơ sau khi ủ ...................... 45 4.3. Ứng dụng phân bón hữu cơ sinh học sản xuất từ bã Dong riềng bón cho cây rau su su tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang ...... 46 4.3.1. Đặc tính hóa học đất trồng su su tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang .............................................................................................. 46 4.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ sinh học sản xuất từ bã thải Dong riềng đến sinh trưởng phát triển và năng suất rau Su su.......................... 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 50 PHỤ LỤC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC VIẾT TẮT BOD5 Biochemical oxygen Demand BTNMT Bộ Tài nguyên môi trường C/N Tỉ lệ giữa cacbon và nitơ C/P Tỉ lệ giữa cacbon và photpho COD Chemical Oxygen Demand CT Công thức DL1 Dương Liễu 1 DL2 Dương Liễu 2 DL3 Dương Liễu 3 NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn QCVN Quy chuẩn Việt Nam STT Số thứ tự TCCP Tiêu chuẩn cho phép TCN Tiêu chuẩn ngành TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TN Thí nghiệm TNHH Trách nhiệm hữu hạn UBND Ủy ban nhân dân VSV Vi sinh vật Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Chất lượng phân bón hữu cơ ủ từ bã thải Dong riềng ...................... 19 Bảng 1.2. Tính chất lý, hóa học của bã thải dong riềng sau ủ so với ban đầu .. 19 Bảng 1.3. Hiệu quả của phân hữu cơ đến năng suất lúa trên đất bạc màu ........ 20 Bảng 1.4. Định lượng bã thải ở các công đoạn sản xuất ................................... 21 Bảng 4.1. Chất lượng nước thải tại một số cơ sở sản suất tinh bột Dong riềng tại xã Xuân Vân ...................................................................................................... 33 Bảng 4.2. Thành phần lý, hóa học của mẫu bã thải tại xã Xuân Vân ............... 39 Bảng 4.3. Nhiệt độ đống ủ bã thải dong riềng tại Xuân Vân(oC)...................... 42 Bảng 4.4. Tính chất lý hóa học của sản phẩm sau ủ so với ban đầu ................. 44 Bảng 4.5. Tính chất cảm quan của sản phẩm sau ủ có chế phẩm và đối chứng ..... 45 Bảng 4.6. Đặc tính hóa học của đất trồng su su tại xã Xuân Vân ..................... 46 Bảng 4.7. Ảnh hưởng của phân hữu cơ sinh học sản xuất từ bã thải Dong riềng đến sinh trưởng, phát triển của rau Su su .......................................................... 47 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của phân hữu cơ sinh học sản xuất từ bã thải Dong riềng đến năng suất của cây Su su .............................................................................. 48 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH Hình 4.1. Nước thải và bã thải Dong riềng thải ra suối..................................... 32 Hình 4.2. Đồ thị đánh giá chất lượng nước thải tại một số cơ sở sản xuất bã thải Dong riềng tại xã Xuân Vân ..................................................... 34 Hình 4.3. Suối bị ô nhiễm do nước thải từ sản xuất tinh bột Dong riềng ......... 35 Hình 4.4. Sông Gâm bị ô nhiễm do nước thải từ sản xuất tinh bột Dong riềng. ... 36 Hình 4.5. Người dân sử dụng nước suối ô nhiễm bị bệnh ngoài da .................. 36 Hình 4.6. Gia súc uống nước, ăn cỏ nơi ô nhiễm bị bệnh răng miệng .............. 37 Hình 4.7. Cá chết hàng loạt do nước nhiễm chất thải từ sản xuất Dong riềng.. 37 Hình 4.8. Cây trồng héo úa do nước nhiễm độc ................................................ 38 Hình 4.9. Bã thải được bỏ ra vườn nhà ............................................................. 38 Hình 4.10. Bã thải được bỏ ra ruộng ................................................................. 39 Hình 4.11. Đồ thị diễn biến nhiệt độ trong đống ủ phân hữu cơ từ bã Dong riềng ....................................................................................... 43 Hình 4.12. Hình thái đặc điểm sản phẩm phân hữu cơ trước và sau ủ.............. 46 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đối với người dân miền núi nói chung và tại tỉnh Tuyên Quang nói riêng, Dong riềng là loại cây trồng hết sức gần gũi và quen thuộc. Ở một số nơi, người dân quen gọi loại cây này là “cây trời đánh không chết” bởi lẽ Dong riềng có thể trồng được trên rất nhiều loại đất và có khả năng chống chịu rất cao [5]. Dong riềng là loại cây trồng nông nghiệp có giá trị kinh tế khá cao, có thể sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nhất là trong công nghiệp thực phẩm. Trong y dược học, Dong riềng được dùng để chế huyết thanh ngọt ưu trương và đẳng trương. Củ Dong riềng có thể luộc ăn trực tiếp, tinh cất thành bột để làm miến, bánh đa, hạt chân trâu vv… Trong những năm qua, nhiều làng nghề truyền thống chế biến miến dong đã được khôi phục và phát triển mạnh mẽ. Việc sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và làm miến dong đã cải thiện đáng kể cuộc sống của người dân, tạo ra giá trị cao về mặt kinh tế, giải quyết nhu cầu việc làm cho đại bộ phận lao động nhàn rỗi và tăng thu nhập cho người dân, tác động lớn tới phát triển xã hội. Tuy nhiên, sự phát triển này cũng kéo theo các hệ lụy về môi trường tại các thôn bản có chế biến tinh bột Dong riềng. Mỗi ngày có hàng trăm tấn củ Dong riềng được nghiền xát thành bã thải xuống sông, suối; hàng nghìn mét khối nước không qua xử lý, tạo ra một dòng nước đen, bốc mùi hôi thối gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nguồn nước thải chảy qua một số thôn bản, sau đó đổ dồn về sông, đầu nguồn các con suối làm chết cá và các động vật thủy sinh khác. Nhiều đoạn kênh mương bị tắc nghẽn, nước đặc quánh, đen sì, … Một thực tế đáng báo động là trong quá trình sản xuất tinh bột Dong riềng, tỷ lệ thành phẩm sau khi chế biến chỉ được 25 - 30%, còn lại hơn 70% trọng lượng tồn tại dưới dạng chất thải rắn và lỏng như vỏ, bã Dong riềng. Do không có nơi tập kết nên các chủ hộ đành đổ ra vệ đường, ven sông, suối nên hầu hết Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn nguồn nước ở các làng nghề đều chứa các thành phần độc hại vượt mức cho phép nhiều lần. Tình trạng ô nhiễm môi trường do bã thải và nước thải chưa qua xử lý từ quá trình sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng đã và đang ảnh hưởng lớn đến môi trường, sức khỏe và đời sống của người dân địa phương [18]. Với mong muốn giảm thiểu ô nhiễm môi trường ở các làng nghề chế biến nông sản, đặc biệt là nơi chế biến tinh bột Dong riềng, tận dụng nguồn bã thải Dong riềng xử lý thành phân bón hữu cơ, chúng tôi tiến hành đề tài: “ Nghiên cứu thực trạng ô nhiễm môi trường và xây dựng quy trình chế biến phân bón hữu cơ sinh học từ bã Dong riềng tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu thực trạng ô nhiễm môi trường nước tại nơi chế biến tinh bột Dong riềng xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang. - Xây dựng quy trình kỹ thuật chế biến bã Dong riềng làm phân bón hữu cơ sinh học và ứng dụng bón cho cây rau Su su. 3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Đề tài tổng hợp được những số liệu về thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng, công tác xử lý chất thải tại nơi sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang và có thể là tài liệu tham khảo cho các địa phương, các tổ chức, cá nhân, tập thể quan tâm và muốn tham khảo các vấn đề có liên quan. - Đề tài đã đề ra kỹ thuật chế biến bã Dong riềng thành phân bón hữu cơ sinh học và áp dụng vào trong sản xuất . 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Nghiên cứu của đề tài đã sử dụng bã Dong riềng làm phân bón hữu cơ như một nguồn nguyên liệu tận thu, có ý nghĩa thúc đẩy sản xuất rau sạch tại địa phương. Kết quả nghiên cứu đã đưa ra giải pháp làm giảm mức độ ô nhiễm môi trường ở các cơ sở sản xuất, chế biến Dong riềng do tình trạng phân hủy bã thải gây ra hiện nay. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và tác động tới môi trường từ các cơ sở chế biến Dong riềng từ các làng nghề ở Việt Nam Dong riềng (Canna edulis Ker) là cây thân thảo. Họ Dong riềng (Cannaceae) có nhiều tên địa phương khác nhau tại Việt Nam như khoai chuối, khoai lào, dong tây, củ đao, khoai riềng, củ đót, chuối nước [12]. Dong riềng được nhập vào Việt Nam đầu thế kỷ 19. Năm 1898, người Pháp đã trồng thử Dong riềng ở nước ta nhưng công việc đó đã bị dừng lại vì lúc đó chưa biết cách chế biến tinh bột Dong riềng [2]. Tuy nhiên vấn đề trồng Dong riềng vẫn không được quan tâm vì nhu cầu tiêu thụ thấp và công nghệ chế biến không có. Từ năm 1986, do nhu cầu sản xuất miến từ bột Dong riềng ngày càng tăng nên loại cây trồng này đã được chú trọng, diện tích trồng tự phát ngày càng được mở rộng. Những địa phương trồng Dong riềng với diện tích lớn là Hòa Bình, ngoại thành Hà Nội, Hà Tây, Sơn La, Lai Châu, Thanh Hóa, Hưng Yên, Tuyên Quang, Hà Giang, Đồng Nai. Vào những năm 60 của thế kỷ XX, Dong riềng được trồng chủ yếu nhằm đảm bảo an ninh lương thực và có năm đạt trên 21.000 ha [12]. Hiện nay loại cây này không được đưa vào danh mục thống kê quốc gia, tuy vậy một số nhà nghiên cứu cũng đưa ra con số ước đoán về diện tích Dong riềng nước ta những năm gần đây khoảng 30 nghìn ha [37] với các giống Dong riềng lấy củ và dong riềng làm cảnh được trồng khắp cả nước, từ vùng đồng bằng trung du đến các vùng núi cao như Sapa, Bắc Hà (tỉnh Lào Cai), Đồng Văn, Hoàng Su Phì…(tỉnh Hà Giang), Na Rì, Ngân Sơn …(tỉnh Bắc Kạn), Bình Liêu (tỉnh Quảng Ninh), Nguyên Bình, Hòa An…(tỉnh Cao Bằng), Yên Sơn, Chiêm Hóa…(tỉnh Tuyên Quang) [12]. Dong riềng còn là cây trồng dễ tính, yêu cầu đất không nghiêm khắc nên có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau vẫn cho năng suất củ cao. Nếu trồng ở nơi đất tốt, một khóm có thể thu được 15-20kg. Trồng trên diện tích lớn, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Dong riềng có thể cho năng suất đạt tới 45-60 tấn củ/ha nếu thâm canh. Với những đặc điểm này, Dong riềng đã trở thành một loại mặt hàng có nhiều triển vọng phát triển ở vùng miền núi nước ta, có thể phát triển cây Dong riềng trên một phạm vi rộng lớn ở nhiều vùng để tăng nguồn vật liệu cho sản xuất miến, tinh bột và các sản phẩm khác [38]. Hiện nay, nhu cầu sử dụng miến trong nước và xuất khẩu ngày càng tăng dẫn tới việc chế biến tinh bột Dong riềng ngày càng phát triển. Các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng để làm miến chủ yếu ở một số làng nghề tại Quốc Oai, Hoài Đức, Ba Vì (Hà Nội), Trảng Bom (Đồng Nai), Yên Mỹ, Khoái Châu (Hưng Yên), Na Rì, Ba Bể (Bắc Kạn), Nguyên Bình (Cao Bằng), Bình Liêu (Quảng Ninh)… Tuy nhiên, các quy trình chế biến miến dong ở nước ta hiện nay vẫn mang tính thủ công chưa đảm bảo chất lượng, trình độ khoa học kỹ thuật trong khâu xử lý bã thải và nước thải còn kém dẫn ô nhiễm môi trường trầm trọng Xã Dương Liễu, huyện Hoài Ðức, Hà Nội (Hà Tây cũ) là xã có truyền thống chế biến tinh bột Dong riềng. Vào chính vụ sản xuất, chế biến kéo dài từ tháng mười đến tháng tư, trung bình Dương Liễu thải ra hơn 200 tấn bã thải từ quá trình chế biến tinh bột Dong riềng không được thu gom, xử lý mà xả thẳng vào hệ thống thoát nước. Mặt khác, hệ thống tiêu thoát nước thiếu đầu tư, cải tạo đồng bộ nên thường xuyên xảy ra tình trạng ứ đọng cục bộ. Bã thải chảy theo hệ thống thoát nước dân sinh, dồn vào mương Ðan Hoài rồi thải trực tiếp ra kênh T5. Một phần nhỏ bã thải Dong riềng được công ty TNHH Mặt trời xanh xử lý làm phân vi sinh, phần lớn vẫn xả trực tiếp ra môi trường. Ngoài ra, còn thêm lượng chất thải chăn nuôi, phế thải xây dựng, rác thải sinh hoạt càng khiến môi trường ô nhiễm nặng [45]. Nghề chế biến tinh bột ở Minh Hồng có từ năm 1971, do một người thợ của làng nghề Sấu Giá (Hoài Đức) về dạy nghề cho các hộ xã viên. Sau khi chế biến thành tinh bột sẽ được bán cho các làng nghề làm miến ở Hoài Đức. Đến năm 2001, Minh Hồng được công nhận là làng nghề, người dân trong làng đã Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn không ngừng đưa các thiết bị máy móc tiên tiến vào sản xuất như máy nghiền, máy xay vỏ. Hiện nay, cả làng có 235 hộ với 1.245 nhân khẩu thì có tới 203 hộ làm nghề chế biến tinh bột sắn và Dong riềng. Gia đình chị Lương Thị Mận đã có thâm niên gần 30 năm làm nghề này cho biết: “Trung bình mỗi ngày, gia đình chị chế biến được 2 - 3 tấn nguyên liệu, thu được 1,2 - 1,5 tấn tinh bột”. Vào những tháng cao điểm, trung bình mỗi hộ chế biến khoảng 4 tấn nguyên liệu/ngày thì cả làng sẽ thải ra khoảng trên 250m3 nước thải ra môi trường” [7]. Trước thực trạng trên, nhân dân trong làng đã cố gắng cải tạo hệ thống thoát nước, nhưng là một làng nằm giữa đỉnh núi Ba Vì nên việc cải tạo gặp rất nhiều khó khăn. Dòng suối Víp là nơi mà nước thải trong làng xả ra, do xả nguồn nước bẩn này ra sông Đà nên con sông này cũng chịu chung cảnh ô nhiễm. Vào vụ chế biến chính thì những con mương có màu đen kịt. Việc nước thải tồn đọng lâu ngày đã ảnh hưởng rất lớn tới nguồn nước ngầm. Toàn bộ các hộ trong làng đều sử dụng nguồn nước giếng khơi, có những giếng đào sâu tới 20m nhưng vẫn có mùi khó chịu. Trước thực trạng ô nhiễm môi trường ở Minh Hồng ngày càng nghiêm trọng, UBND xã Minh Quang cùng với Trung tâm Nước sinh hoạt - Vệ sinh môi trường nông thôn và Trung tâm Tư vấn khoa học - công nghệ và môi trường Hà Tây (cũ) đã tiến hành khảo sát thiết kế, báo cáo dự án xây dựng hệ thống hầm bioga xử lý nước thải chế biến nông sản của làng nghề Minh Hồng. Theo như dự án báo cáo sẽ xây dựng 203 hầm Bioga tại các hộ gia đình với công suất - 3m3/ngày/hộ. Nhưng khi thực hiện vấn đề khó khăn gặp phải là thiếu vốn. Chính vì vậy dự án này đã không được triển khai và đến nay cũng không còn tính khả thi. Thực trạng ô nhiễm môi trường làng nghề Minh Hồng đang ở mức báo động nghiêm trọng [7]. Từ lâu, người dân xã Tứ Dân (huyện Khoái Châu – Hưng Yên) đã phải chịu ảnh hưởng ô nhiễm nặng nề do chất thải của nghề chế biến Dong riềng. Trồng cây Dong riềng lấy củ để chế biến thành tinh bột làm miến là một nghề đã có từ lâu đời ở Tứ Dân. Xã có diện tích đất canh tác là 385.78 ha, trong đó diện tích trồng cây Dong riềng là 296ha (chiếm 77%). Toàn xã có tới 2.070 hộ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn trồng và chế biến Dong riềng. Việc chế biến Dong riềng cần dùng nhiều nước; bã và nước xả ra càng nhiều đã làm ách tắc dòng chảy và gây nên sự ô nhiễm môi trường trầm trọng ở xã và các vùng lân cận. Hàng năm mùa thu hoạch Dong riềng đến đồng thời cũng là lúc người dân ở xã và các vùng lân cận phải sống chung với ô nhiễm môi trường nặng. Nguồn nước ở mương máng, hồ ao do nước thải và bã Dong riềng xả ra không tiêu thoát được, ứ đọng lại, phân huỷ gây nên mùi hôi thối kéo dài hàng tháng. Đến khi những cơn mưa đầu mùa hạ đổ xuống, nước bị ô nhiễm theo các dòng chảy trôi đi. Biết là ô nhiễm môi trường nặng, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống sinh hoạt hàng ngày và sức khoẻ nhưng nhiều năm trôi qua người dân ở đây vẫn phải bám lấy nghề... Giá trị kinh tế của 1 sào canh tác trồng dong xen đỗ và lạc cho thu nhập trên 2 triệu. Bà con nông dân ở đây vẫn gọi cây Dong riềng là cây "lười" vì người dân chỉ việc trồng cây xuống rồi thu hoạch, không mất công chăm bón [43]. Các làng nghề chế biến tinh bột từ sắn và Dong riềng khác cũng đang chịu tình hình ô nhiễm như các làng nghề trên như thôn Mạn Đê (xã Nam Trung, Nam Sách, Hải Dương), từng là một điển hình về môi trường xanh - sạch, nay cũng đang "kêu cứu" vì rác và nước thải của làng nghề chế biến nông sản. Trong 700 hộ của thôn có tới hơn 300 hộ làm nghề, mỗi ngày thải ra 3 tấn rác, chủ yếu là phế phẩm từ Hành, Tỏi, Bí ngô, Dong riềng. Mỗi tuần, rác thải chỉ được thu gom, xử lý một lần. Ao, hồ ở đây đã cơ bản được lấp... bằng rác, cả làng đều ăn bằng nước mưa, tắm rửa bằng nước giếng khơi, một người dân trong thôn cho biết, sợ nhất vào mùa làm miến, rác như đống rơm trên đường đi, gom đốt không kịp, gặp mưa là thối um. Tại các cơ sở chế biến miến dong ở huyện Ba Bể (Bắc Kạn), chỉ cần đứng cách xa cơ sở sản xuất miến dong, có thể choáng váng khi phải hứng chịu mùi hôi từ bã thải, kênh mương, đống rác, cống rãnh... bốc ra. Do không có nơi tập kết nên các chủ hộ đành đổ xuống ao, kênh mương nên hầu hết các nguồn nước ở các làng nghề đều chứa các thành phần kim loại nặng, asen, axít... vượt mức cho phép nhiều lần [18]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Trong quá trình sản xuất chế biến tinh bột từ Dong riềng đã thải ra một lượng bã rất lớn, gây không ít khó khăn về diện tích bãi chứa nhất là sự ô nhiễm môi trường. Thành phần của chúng bao gồm phần lớn là xenlulo, lignin, ngoài ra chúng còn chứa một số độc tố; pH thấp; nhiều loại VSV gây bệnh gây ảnh hưởng đến sinh hoạt, đời sống con người. Phế thải này sau khi thải ra không thể sử dụng trực tiếp cho mục đích nông nghiệp mà chúng cần được xử lý bằng các biện pháp hóa học hoặc sinh học. Xử lý phế thải bằng phương pháp sinh học đang là một giải pháp hữu hiệu đang được nhiều nhà khoa học quan tâm. Phế thải bã Dong riềng sau khi được xử lý bằng phương pháp sinh học được bổ sung thêm một số loài VSV có ích sẽ là một nguồn nguyên liệu có giá trị phục vụ cho sản xuất nông nghiệp như phân bón hữu cơ vi sinh. 1.2. Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và tác động tới môi trường tại Tuyên Quang 1.2.1. Thực trạng sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại Tuyên Quang Tại Tuyên Quang, trong những năm gần đây, cây Dong riềng đã khẳng định ưu thế của mình trong việc giúp người dân xóa đói, giảm nghèo và làm giàu hiệu quả. Từ chỗ chỉ được canh tác và chế biến tại một số thôn thuộc xã Lực Hành (Yên Sơn), thì nay đã có rất nhiều xã và huyện đã đưa cây Dong riềng vào canh tác. Diện tích Dong riềng trên địa bàn tỉnh Tuyên Quang có trên 1800 ha, năng suất ước đạt 65 - 70 tấn/ha, sản lượng củ ước đạt trên 900.000 tấn/năm, tương đương với 18.000 tấn tinh bột ướt được chế biến/năm. Dong riềng được trồng tập trung chủ yếu tại huyện Yên Sơn và Chiêm Hóa. Diện tích trồng cây Dong riềng tập trung chủ yếu tại một số xã trên địa bàn tỉnh như: xã Lực Hành, xã Phúc Ninh, xã Trung Trực, xã Xuân Vân, xã Kiến Thiết, xã Nhữ Hán huyện Yên Sơn; xã Kim Bình, xã Vinh Quang, xã Bình Phú, xã Yên Nguyên huyện Chiêm Hoá... trong đó riêng có xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn diện tích trồng Dong riềng tập trung có khoảng 300 ha, sản lượng đạt khoảng: 20.000 tấn/năm [5]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Việc sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và làm miến dong đã cải thiện đáng kể cho cuộc sống của người dân, giải quyết nhu cầu việc làm cho đại bộ phận lao động nhàn rỗi và tăng thu nhập cho người dân. Những năm gần đây, các xã thuộc địa bàn tỉnh Tuyên Quang đã xác định cây Dong riềng là một trong những cây phát triển kinh tế chủ lực của địa phương. Nhờ trồng và chế biến Dong riềng, nhiều hộ dân trong tỉnh đã thoát nghèo và trở thành hộ khá, giàu. Từ thực tế thu nhập từ cây Dong riềng của các địa phương, việc quy hoạch, mở rộng vùng nguyên liệu đã được các địa phương hưởng ứng, cho nhân dân đăng ký diện tích. Ngành Nông nghiệp tỉnh đã ban hành quy trình canh tác cây Dong riềng đúng khoa học. Tỉnh khuyến khích các cơ sở chế biến cải tiến, nâng cao công nghệ các dây chuyền chế biến bột Dong riềng, đề ra các biện pháp nhằm giải quyết chất thải sau chế biến, đảm bảo vệ sinh môi trường; ngành điện lực đã tạo điều kiện cấp điện với công suất phù hợp để các cơ sở vận hành máy móc; tỉnh chỉ đạo các địa phương lồng ghép, đưa các nguồn vốn vay ưu đãi từ các ngân hàng, dự án… về hỗ trợ người dân mở rộng diện tích, đầu tư phân bón và thâm canh; tạo điều kiện vốn cho doanh nghiệp nâng cao quy mô sản xuất. 1.2.2. Tác động tới môi trường của hoạt động sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng tại Tuyên Quang Việc sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng và làm miến dong đã kéo theo các hệ lụy về môi trường. Hiện nay, tại tỉnh Tuyên Quang có khoảng trên 200 máy chế biến tinh bột Dong riềng, trong đó riêng xã Xuân Vân, huyện Yên Sơn có khoảng trên 70 máy; công suất máy của các cơ sở chế biến trung bình đạt khoảng 600 -1.000kg tinh bột/ngày; tương đương với 30-50 tấn tinh bột được sản xuất/ngày. Để chế biến 1 tấn dong riềng củ thành tinh bột cần sử dụng 6-10 m3 nước, như vậy mỗi năm để chế biến 20.000 tấn Dong riềng củ đã có 120.000m3 nước chưa qua xử lý, mỗi ngày có hàng trăm tấn củ Dong riềng được nghiền xát thành bã thải xuống suối hàng nghìn mét khối nước không qua Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn xử lý, tạo ra một dòng nước đen, bốc mùi thối gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng [5]. Theo một số cơ sở sản xuất tinh bột Dong riềng ở xã Lực Hành và xã Xuân Vân, để sản xuất được bột Dong riềng thành phẩm phải sử dụng một loại hóa chất để tẩy trắng và ngâm ủ bảo quản bột Dong riềng. Cứ sản xuất 1 tấn bột Dong riềng, chủ cơ sở sản xuất phải thải ra môi trường hàng trăm mét khối nước thải độc hại chưa qua bất kỳ khâu xử lý nào cả. Trong khi sản lượng củ Dong riềng toàn vùng là rất lớn, đồng nghĩa với hàng nghìn mét khối nước thải độc hại ra môi trường. Theo cán bộ môi trường xã Xuân Vân, mặc dù các hộ sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng đã giảm hơn so với hai năm trước (2016, 2017), nhưng quy mô sản xuất lớn hơn, các hộ chế biến khoảng công suất máy của các cơ sở chế biến trung bình đạt khoảng 600 - 1.000kg tinh bột/ngày. Tương đương với 3050 tấn tinh bột được sản xuất/ngày, nên lượng chất thải lớn. Vào lúc cao điểm, do mặt bằng chật hẹp, các hộ đắp đống bã Dong riềng ven đường, gây ô nhiễm môi trường. Lượng nước thải từ chế biến dong rất lớn, nhưng đều không qua xử lý mà thải trực tiếp ra sông, suối, cống rãnh chung của xã. Các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng tại Tuyên Quang được thành lập dưới hình thức hợp tác xã, hộ gia đình và vận hành theo phương pháp thủ công truyền thống chưa có sự đầu tư bể chứa bột, bể xử lý môi trường, bãi thải và lắp ráp dây chuyền chế biến tinh bột. Mặc dù các cơ sở đều có bản cam kết bảo vệ môi trường, tuy nhiên thực tế vốn đầu tư cho việc xử lý ô nhiễm môi trường ở các cơ sở không lớn và rất sơ sài. Hầu hết các cơ sở chế biến tinh bột Dong riềng đều đặt cạnh sông, suối để tiện lấy nước trong chu trình sản xuất. Vì vậy, nếu xử lý nước thải không đạt thì hậu quả ô nhiễm diện rộng là khôn lường. Phát triển trồng, chế biến Dong riềng và bảo đảm môi trường khi chế biến là nhiệm vụ song hành. Nhận thức rõ điều đó, Tỉnh ủy, UBND tỉnh Tuyên Quang đã hết sức quan tâm, chỉ đạo vấn đề này. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn UBND tỉnh đã giao cho Sở Tài nguyên Môi trường chủ trì, phối hợp với các ngành để tìm hướng giải quyết [5]. Theo ông Nguyễn Hoàng Hải, Phó Giám đốc Sở Tài nguyên Môi Trường tỉnh Tuyên Quang, đoàn công tác liên ngành của tỉnh đã kiểm tra vị trí đặt nhà máy, xử lý chất thải, xả chất thải của các doanh nghiệp, hợp tác xã, cơ sở chế biến Dong riềng trên địa bàn toàn tỉnh. Trước đó, các huyện, thị phải thống kê chi tiết về các cơ sở chế biến, trong đó đặc biệt lưu ý về hồ sơ bảo vệ môi trường. Trên cơ sở kết quả kiểm tra, Sở Tài nguyên Môi trường sẽ chủ trì cùng các ngành đưa ra được quy định cụ thể về bảo vệ môi trường chế biến Dong riềng. Ông Hải cho biết thêm, Trung tâm quan trắc môi trường của Sở cũng có thể hỗ trợ được các đơn vị chế biến trong thực hiện xây dựng cam kết bảo vệ môi trường. Cái khó nhất hiện nay là việc tìm ra được một công nghệ xử lý môi trường phù hợp cả về chất lượng và giá tiền. Xử lý triệt để bằng máy móc hiện đại thì rất tốt nhưng chi phí quá lớn nên các cơ sở không thể đáp ứng được. Tại Hợp tác xã chế biến Dong riềng Thắng Lợi ở xã Lực Hành, huyện Yên Sơn có 1 ao chứa nước thải lắng, lọc theo quy định. Tuy nhiên, ao chứa này nằm ngay gần suối, lại không đủ chứa lượng nước thải lớn từ 3 máy sản xuất, chế biến công suất 20 tấn củ Dong riềng/ngày nên nước thải chảy tràn xuống suối. Theo người dân sống gần khu vực này, cứ bắt đầu từ tháng 10 năm trước đến tháng 2 năm sau khi Hợp tác xã Thắng Lợi đi vào sản xuất thì nước sinh hoạt của một số hộ gia đình bên suối có mùi và không thể sử dụng được. Nước thải cũng như bã Dong riềng được đổ ngay bên bờ suối. Và chỉ cần một trận mưa lũ thì toàn bộ số nước, rác thải này đều theo dòng nước mà trôi đi [5]. Ông Phạm Đình Thắng, Giám đốc Hợp tác xã Thắng Lợi thừa nhận: Hợp tác xã đã phối hợp với Sở NN & PTNT tỉnh Tuyên Quang ứng dụng tiêu chuẩn Vietgap, sản xuất nông nghiệp sạch vào trong quá trình trồng cây Dong riềng và chế biến tinh bột Dong riềng không dùng hóa chất, phẩm màu. Tuy nhiên việc xử lý ô nhiễm môi trường Hợp tác xã chỉ đáp ứng được một phần việc xử lý nước thải và đã cam kết với chính quyền địa phương là xây dựng hệ thống bể Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn chứa nước thải đảm bảo chứa nước thải tạm lắng rồi mới xả ra môi trường, cam kết thu gom bã, đóng bao và chuyên chở đúng nơi quy định. Trên địa bàn xã Xuân Vân có khoảng 70 cơ sở sản xuất, chế biến tinh bột Dong riềng. Qua kiểm tra, hầu hết các cơ sở sản xuất đều chưa làm tốt công tác bảo vệ môi trường. Cụ thể là chưa tuân thủ đúng yêu cầu báo cáo đánh giá tác động môi trường và thực hiện đúng bản cam kết bảo vệ môi trường đã được phê duyệt. Việc xử lý chất thải rắn, khống chế phát sinh mùi và thu gom vận chuyển bã thải, chất thải vô cơ… không đúng nơi quy định. Một số cơ sở không đầu tư hệ thống xử lý nước thải như đã cam kết hoặc đầu tư mang tính đối phó, không vận hành đúng quy định. Công tác vệ sinh công nghiệp, vệ sinh nhà xưởng và thu gom xử lý rác thải không được thực hiện thường xuyên gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến mỹ quan .... 1.3. Vai trò của vi sinh vật chuyển hóa chất thải hữu cơ và ứng dụng để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học 1.3.1. Vai trò chuyển hóa chất thải hữu cơ của vi sinh vật Trong cấu trúc của thực vật có 3 thành phần cơ bản xenlulo, hemi xenlulo và lignin. Các thành phần này thường có tỷ lệ không giống nhau, chúng thường liên kết với nhau tạo thành một khối và quyết định tính chất hoá lý riêng cho từng loài thực vật [32]. Xenlulo là thành phần cơ bản cấu tạo nên màng tế bào thực vật và là cơ chất phổ biến nhất trong tự nhiên. Thông thường xenluloza của tế bào thực vật chiếm 50% tổng số hydrocacbon có trên trái đất. Sản lượng xenlulo được tổng hợp hàng năm lớn hơn bất kỳ chất hữu cơ nào khác, trên trái đất chúng chiếm khoảng 4.1010 tấn. Lượng xenlulo lớn này nếu không có sự phân giải, chuyển hoá của vi sinh vật thì sẽ đọng lại và tích luỹ dần tràn ngập trái đất [26]. Xenluloza rất phổ biến trong tự nhiên, hàng năm lượng xenluloza do thực vật tổng hợp nên là 1011 tấn và xenluloza thường tồn tại phân bố ở dạng sau : * Các phế thải nông nghiệp: rơm rạ, thân, lá, vỏ cây… * Các phế thải công nghiệp chế biến như: gỗ vụn, mạt cưa, bã Dong riềng… Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn