Download luận văn thạc sĩ ngành khoa học môi trường với 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, cho các bạn tham khảo

1. 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

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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

9. 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
UASB
Phương pháp xử lý bùn kỵ khí có dòng hướng lên trên (Upflow
Anaerobic Sludge Blanket)
UBND Ủy ban nhân dân
XLNT Xử lý nước thải

10. 1
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.

11. 2
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.

12. 3
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.

13. 4
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:
(Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005)
Hình 1.1: Quy trình sản xuất bún trong làng nghề
Ngâm
Gạo
Vo gạo
Xay bột
Ủ chua, tách nước
Nước: 3m3
Điện: 750wh
Làm nguội
Bún thành phẩm
(1 tấn)
Nước thải: 3m3
Nước: 1m3
Điện: 250wh
Nước thải: 1m3
Nước: 1m3
Điện bơm nước: 750wh
Điện chạy mô tơ: 85kwh
Nước thải: 2.5m3
Vắt bún, luộc chín
Thấu bộtNước: 0,25m3
Nước: 0,5m3
Than: 120kg
Nước thải: 0,5m3
Xỉ than: 12kg
Nước thải: 1,5m3Nước: 1,5m3
Điện: 375wh

14. 5
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)

15. 6
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:
(Nguồn: Đặng Kim Chi, 2005)
Hình 1.2: Quy trình sản xuất đậu phụ trong làng nghề
Đỗ tương
Ngâm
Nước: 2m3
Điện: 500Wh
Nước thải: 1,85m3
Vỏ đỗ: 150kg
Nước: 7m3
Điện chạy môtơ: 37,5kWh
Điện bơm nước: 1750Wh
Xay
Lọc, tách bã
Bã đậu: 2 tấn
(nước chiếm 89%)Điện: 375kWh
Đun sôi Xỉ than: 8kgThan: 80kg
Đánh giấmNước chua: 0,3m3
Lắng đậu, tách nước Nước thải: 2m3
Đóng khuôn, ép Nước thải: 1m3
Cắt
Đậu thành phẩm

16. 7
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

17. 8
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,

18. 9
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
TT Thông số TN Đơn vị
Kết quả phân tích
QCVN
08:2008
/BTNMT
Cột B1
So sánh mức độ ô nhiễm
với QCVN 08/2008 Cột B1
NM1 NM2 NM3 NM1 NM2 NM3
1 pH - 6,14 6,46 7,02 5,5 – 9 - - -
2
DO (Oxy hòa
tan)
mg/l 7,22 6,73 11,59 ≥ 4 - - -
3 TSS mg/l 85 76 86 50 170% 152% 172%
4 COD mg/l 357 272 285 30 1119% 907% 950%

19. 10
5 BOD5 (200
C) 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 PO4
3- 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)
TT
Ký hiệu
mẫu
Vị trí lấy mẫu Tọa độ
1 NM1
Kênh Mương Đầm dẫn nước tưới
tiêu
21o
8’58,55’’ N , 105o
31’35,32’’ E
2 NM2 Kênh Mương Nội đồng 21o
8’52,95’’ N , 105o
31’33,99’’ E
3 NM3 Nước trong hồ tại ngã 3 cụm 6 21o
8’58,66’’ N, 105o
31’21,12’’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

20. 11
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
TT Thông số TN Đơn vị
Kết quả phân tích QCVN 09-
2008/BTNMT
So sánh với
QCVN
09/2008/BTNMT
NN1 NN2 NN1 NN2
1 pH -
7,11 6,93 5,5 – 8,5 - -
2
Độ cứng
(theo CaCO3)
mg/l 68,3 62,2 500 13,7% 12,4%
3
Chất rắn tổng
số
mg/l 48 - 52 61 - 63 1500 3,5% 4,2%
4
NH4
+
(tính theo N)
mg/l 0,6 0,96 0,1 600% 960%
5 Cl- mg/l 16 21 250 6,4% 8,4%
6
NO2
-
(tính theo N)
mg/l 0,07 0,08 1,0 7% 8%
7
NO3
(tính theo N)
mg/l 0,11 0,17 15 0,73% 1,13%
8 Fe mg/l 2,7 2,1 5 54% 42%
9 E - Coli MPN/100ml 0 0
Không phát
hiện
- -
(Nguồn: Trung tâm tư vấn dịch vụ Tài nguyên Môi trường – Đại học TN&MT Hà Nội,
Tháng 8/2015)

21. 12
ttTT
Ký hiệu
mẫu
Vị trí lấy mẫu Tọa độ
1 NN1
Hộ dân Phùng Văn Sinh,
Cụm 11
21o
9’00,6’’ N, 105o
31’31,9’’ E
2 NN2
Hộ dân Bùi Đình Huy, Cụm
11
21o
9’01,5’’ N, 105o
31’27,3’’ E
Nhận xét: Kết quả phân tích cho thấy đa số các chỉ tiêu trong nước ngầm
chưa vượt quá giới hạn, riêng chỉ tiêu NH4
+
đã vượt tiêu chuẩn 6 lần theo QCVN
09:2008/BTNMT. Nguyên nhân khiến nguồn nước ngầm bị nhiễm amoni là do các
hợp chất chứa nitơ có trong chất thải trong sinh hoạt và hoạt động sản xuất, chăn
nuôi thải ra môi trường. Dưới tác động của các vi sinh vật, chúng chuyển hóa thành
amoni (NH4-). Amoni nhờ nước mưa dần thẩm thấu qua đất, ngấm vào các mạch
nước ngầm và tồn tại ở dưới cho đến khi được khai thác.
Thực tế, các hộ dân trong làng nghề sử dụng nước sinh hoạt theo cách truyền
thống bằng phương pháp bơm nước ngầm sau đó cho chảy qua bể lọc 3 lớp: Cát,
sỏi, đá(hoặc than hoạt tính). Cuối cùng nước thành phẩm mới đưa vào sử dụng và
sản xuất, tuy nhiên chất lượng nước sinh hoạt cũng chưa đạt tiêu chuẩn đối với
nước cấp.
1.2.1.3. Hiện trạng chất lượng môi trường nước thải
Làng nghề với tính chất ngành chế biến NSTP là ngành có nhu cầu dùng tới
lượng nước lớn, sử dụng nguyên liệu chủ yếu là gạo và đậu tương làm để chế biến
thành các sản phẩm: Bún, đậu phụ,… Vì vậy, nước thải chủ yếu từ công đoạn chế
biến NSTP sau đó được thải trực tiếp ra môi trường hoặc được một số hộ xử lý qua
hệ thống biogas hộ gia đình. Ngoài ra, các hộ dân thường nuôi lợn kết hợp chế biến
thực phẩm để tận dụng nguồn chất thải từ sản xuất chế biến NSTP.

22. 13
Bảng 1.8: Chất lượng nước thải
TT Thông số TN Đơn vị
Kết
quả PT
QCVN
40:2011/BTNMT
Loại B1
So sánh với
QCVN 08/2008
Loại B1
1 pH - 5,4 5,5 – 9 -
2 DO (Oxy hòa tan) mg/l 6,73 ≥ 4 -
3 TSS mg/l 301 100 301%
4 COD mg/l 5230 150 3487%
5 BOD5 (200
C) mg/l 2371 50 4742%
6 NH+
4 theo N mg/l 35 10 350%
7 Cl-
mg/l 527 1000 52,7%
8
PO4
3-
(tính theo P)
mg/l 49 6 816,7%
9 Fe mg/l 3,2 5 64%
10 Coliform MPN/100ml 35733 5000 714,7%
(Nguồn: Trung tâm tư vấn dịch vụ Tài nguyên Môi trường - Đại học TN&MT -
Tháng 8/2015)
TT
Ký hiệu
mẫu
Vị trí lấy mẫu Tọa độ
1 NT1
Nước thải sản xuất của hộ ông
Phùng Văn Sinh, Cụm 11
21o
9’00,6’’ N, 105o
31’31,9’’ E
Nhận xét: Nước thải sản xuất sau khi phân tích đã vượt quy chuẩn QCVN
08:2008/BTNMT rất nhiều lần như: COD gấp khoảng 35 lần, BOD5 gấp 47 lần,
Coliform gấp khoảng 7 lần, nồng độ pH thấp hơn tiêu chuẩn cho phép. Như vậy,
nước thải sản xuất chế biến NSTP của làng nghề rất giàu các chất hữu cơ và dễ phân
huỷ bởi các vi sinh vật. Vì vậy, nếu nước thải không được xử lý mà thải thẳng ra
môi trường sẽ gây ra tình trạng ô nhiễm nguồn nước nghiêm trọng trong làng nghề.

23. 14
Hiện nay, để xử lý nước thải chế biến NSTP, có một số hộ dân trong làng
nghề đã xây dựng thiết bị biogas để xử lý nước thải và kết hợp với xử lý chất thải
trong chăn nuôi.
1.2.2. Hiện trạng môi trường không khí
Với làng nghề sản xuất chế biến thực phẩm nói chung và làng nghề CBTP
Sen Chiểu nói riêng, nguồn gây ô nhiễm điển hình nhất là từ các chất hữu cơ dạng
rắn và chất hữu cơ tồn đọng trong nước thải bị phân hủy yếm khí tạo ra các mùi hôi
thối nồng nặc khó chịu. Các mùi hôi gây ra chủ yếu gồm các khí như: H2S, CH4,
NH3… được tạo ra trong quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Ngoài ra trong khi sản
xuất chế biến NSTP cần cung cấp một lượng nhiệt lớn để đun nấu và sản xuất, do
vậy các hộ sản xuất đã sử dụng một lượng lớn nhiên liệu chất đốt chủ yếu là than,
củi cho các công đoạn sản xuất và thải vào không khí các khí như: CO, CO2, SO2,
NO2… Do vậy đối với những hộ sản xuất chế biến NSTP có sử dụng nhiên liệu than
để sản xuất sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ của người lao động.
Việc sử dụng chất đốt trong nông nghiệp và giao thông cũng ảnh hưởng đến
môi trường không khí và tiếng ồn, tuy nhiên theo ghi nhận thì ô nhiễm tiếng ồn ở xã
Sen Chiểu chưa vượt quá giới hạn cho phép trong quy chuẩn 26:2010/BTNMT.
Việc phát sinh khói bụi trong sản xuất nông nghiệp (do tình trạng đốt rơm rạ làm
phân bón trong nông nghiệp) có xảy ra, nhưng mang tính tức thời vào các thời điểm
thu hoạch theo mùa vụ, theo ghi nhận tại thời điểm lấy mẫu thì hàm lượng bụi trong
không khí không vượt quá quy chuẩn QCVN 05:2009/BTNMT.
Các nguồn gây ô nhiễm không khí hiện tại ở làng nghề là những nguồn phát
sinh nhỏ lẻ và phân tán (các bếp lò sản xuất của các hộ dân) vì thế khu vực chịu ảnh
hưởng trực tiếp đối với người dân là tại các bếp đun này. Theo thông số quan trắc
không khí tại các điểm tại ngã tư và khu vực trung tâm làng nghề thì chất lượng
không khí đo được tại bảng 1.9 đều chưa vượt quá giới hạn trong quy chuẩn QCVN
05:2009/BTNMT.

24. 15
Bảng 1.9: Kết quả phân tích các chỉ tiêu Không khí xung quanh
TT Thông số Đơn vị
Kết quả phân
tích
QCVN
05:2009/BTNM
T
So sánh với
QCVN 05/2009
KK1 KK2 KK1 KK2
1 Nhiệt độ o
C 21,9 22,1 - -
2 Độ ẩm % 59 62,2 - -
3 Tốc độ gió m/s 0,9 1,1 - -
4 Hướng gió ĐN TB - -
5 Độ ồn dBA 48 - 52 61 - 63 70 Phù hợp
6 Bụi tổng mg/m3
0,21 0,22 0,3 70% 73,3%
7 NO2 mg/m3
0,11 0,09 0,2 55% 45%
8 CO mg/m3
24 18 30 80% 60%
9 SO2 mg/m3
0,21 0,19 0,35 60% 54,3%
(Nguồn: Trung tâm tư vấn dịch vụ Tài nguyên Môi trường - Đại học TN&MT, tháng
8/2015)
TT
Ký hiệu
mẫu
Vị trí lấy mẫu Tọa độ
1 KK1 KV cạnh hồ Linh Chiểu
21o
8’54,01’’ N, 105o
31’29,9’’
E
2 KK2 KV dân cư cụm 11
21o
8’57,76’’ N, 105o
31’25,3’’
E
Nhận xét: Hiện nay mức độ ô nhiễm không khí trong khu vực làng nghề theo
các thông số quan trắc vẫn dưới mức giới hạn cho phép. Mức độ ảnh hưởng từ việc
đốt than để chế biến NSTP ảnh hưởng trực tiếp đến người sản xuất. Do vậy, hạn chế
sử dụng than trong sản xuất bằng dạng nhiên liệu khác ít gây ô nhiễm hơn là góp

25. 16
phần giảm thải khí độc ô nhiễm khu vực sản xuất và giảm lượng chất thải rắn(xỉ
than) sau xử dụng.
1.2.3. Hiện trạng thu gom chất thải rắn
Hiện nay với tổng lượng rác thải trung bình năm khoảng 2.570 tấn, trong đó
có khoảng hơn 200 tấn là bã thải từ quá trình sản xuất đậu phụ, bã đậu được tận thu
để làm thức ăn gia súc, một lượng nhỏ do chất lượng kém được chất đống ven đường
đi, đổ ra các bãi rác công cộng, thậm chí có thể chảy theo dòng nước thải đổ ra các
kênh mương chung của xã gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng hơn, dễ gây tắc
nghẽn các cống rãnh, kênh mương vào thời gian sản xuất cao điểm.
Khối lượng rác thải sinh hoạt và từ các hoạt động khác (thương mại, sinh hoạt,
dịch vụ,…) với gần 800 tấn mỗi năm (trung bình khoảng 2,2 tấn/ngày). Lượng rác thải
sinh hoạt được chuyển phần lớn ra bãi rác chung. Song, việc thu gom rác do tổ vệ sinh
của xã tiến hành chỉ với tần suất 2 - 3 ngày 1 lần, thậm chí còn lâu hơn, cũng có thể do
việc thu gom chưa triệt để nên một lượng rác không nhỏ vận được thải bừa bãi ven đường
đi, khu tập kết rác thải… gây ùn ứ, ô nhiễm môi trường.
Chất thải chăn nuôi, một phần được gia đình thu gom làm phân bón, hoặc xử
lý biogas, số còn lại được xả trực tiếp ra hệ thống cống rãnh chung.
* Hiện trạng xử lý rác thải
- Xử lý bã thải từ chế biến nông sản: Bã thải từ quá trình sản xuất được tận
dụng làm thức ăn chăn nuôi.
- Xử lý rác thải: Hiện nay, rác thải được thu gom bởi Công ty Môi trường đô thị
Sơn Tây, song mỗi lần vận chuyển chỉ có một xe rác đi gom ở nhiều địa phương khác
nên với khối lượng rác lớn cũng không xử lý được triệt để. Bãi rác hiện nay hầu hết đã
quá tải, đồng thời việc xử lý chậm, chưa kịp thời là nguyên nhân tồn đọng rác thải gây
ô nhiễm cho môi trường làng nghề.

26. 17
1.3. Công nghệ khí sinh học
1.3.1. Tổng quan về công nghệ khí sinh học
Quá trình phân huỷ các chất hữu cơ dưới tác động của quần thể các vi sinh
vật (chủ yếu là vi khuẩn) trong môi trường không có ôxi được gọi là quá trình phân
huỷ kỵ khí (yếm khí). Sản phẩm thu được từ quá trình này là một hỗn hợp khí cháy
bao gồm khoảng: 60% khí metan (CH4), 30% khí cacbonic (CO2) và 10% hỗn hợp
các khí khác (hidro H2, nitơ N2, ôxi O2, sunfuahidro H2S, ...)[5]. Quá trình này còn
được gọi là quá trình lên men metan và quần thể vi sinh vật ở trên được gọi là các vi
sinh vật metan.
1.3.1.1. Nguồn gốc của khí sinh học
a. Khí sinh học trong thiên nhiên (Khí đầm lầy, khí thiên nhiên, khí mỏ)
Dưới sâu những lớp nước không tồn tại ôxi hoà tan, các sinh vật khi chết đi
sẽ trải qua quá trình phân huỷ kị khí và sinh ra các bọt khí. Các bọt khí sau khi sinh
ra được giữ lại dưới các lớp khoáng vật dần dần tạo thành các mỏ khí thiên nhiên.
Hiện tượng này thường xảy ra ở các hồ ao nước đọng và các đầm lầy do có đủ các
điều kiện tạo thành khí sinh học (KSH). Hàm lượng metan trong khí đầm lầy dao
động mạnh trong khoảng từ 25%-84%[5].
Khí đầm lầy trải qua nhiều thời kỳ địa chất và bị nhốt trong lòng đất từ đây
tạo thành các mỏ khí thiên nhiên có hàm lượng metan rất cao, thường cao trên
90%[5]. Qua những biến đổi địa chất, hoặc quá trình hoạt động của núi lửa tạo ra
những vết nứt địa chất, khí thiên nhiên được giải phóng ra và bốc cháy tạo thành
dòng lửa bốc cháy dữ dội.
Ngày nay, khí thiên nhiên được con người khai thác ở quy mô công nghiệp
và được sử dụng cung cấp nhiên liệu trong nhiều ngành kinh tế khác. Tại Việt Nam
đã phát hiện được nguồn khí thiên nhiên ở khu vực Đồng bằng sông Hồng, tại Thái
Bình đã đi vào khai thác phục vụ sản xuất điện năng và làm nhiên liệu đốt cho
ngành công nghiệp gốm, sứ, thuỷ tinh,...
Khí metan cũng tồn tại trong thành phần của khí dầu mỏ còn gọi là khí đồng
hành (vào khoảng 30-40%)[5]. Trong các mỏ dầu, các khí này một phần tách thành

27. 18
lớp khí phía trên lớp dầu mỏ, một phần hoà tan trong dầu. Dầu mỏ cũng là sản phẩm
của sự phân huỷ chậm xác của các loài sinh vật bị vùi sâu dưới các lớp đất, ở đây
dầu thấm vào các lớp đất xốp trong một vùng rộng lớn, tạo thành túi dầu. Túi dầu
gồm 3 lớp chính như sau: Lớp khí dầu mỏ phía trên thường có áp suất lớn; Lớp dầu
lỏng ở giữa; Và lớp nước mặn ở dưới cùng[5].
Than đá cũng là sản phẩm của quá trình phân huỷ khị khí xác động thực vật
tích tụ với khối lượng lớn bị chôn vùi dưới lòng đất, xảy ra trong nhiều thời kỳ địa
chất khác nhau. Trong các lớp than đá được hình thành cũng có hỗn hợp khí mà
thành phần chủ yếu là khí metan. Đây cũng là nguyên nhân gây ra các vụ nổ hầm
khai thác than trên thế giới.
b. Khí sinh học nhân tạo:
Để sản xuất KSH người ta xây dựng hoặc chế tạo các thiết bị sản xuất KSH
gọi tắt là thiết bị KSH. Nhiên liệu để sản xuất KSH là các chất hữu cơ như: Phân
động vật, các loại thực vật (bèo, cỏ, rơm, rạ,...), các chất hữu cơ (rác thải sinh hoạt
hữu cơ, bùn cống), nước thải công nghiệp (đường mía, đồ hộp, rau quả, thuỷ sản,
giết mổ, chế biến tinh bột, giấy, cao su, dược phẩm,...). Những nguyên liệu này
được nạp vào thiết bị KSH. Từ thiết bị KSH này tạo ra điều kiện thuận lợi để vi sinh
vật phân huỷ các chất hữu cơ có trong chất thải và sản sinh ra KSH.
Trong quá trình phân huỷ, chỉ một phần nguyên liệu được chuyển hoá thành
KSH, phần còn lại không phân huỷ hết được gọi là phụ phẩm KSH.
1.3.1.2. Tình hình phát triển công nghệ khí sinh học trên thế giới
Quá trình phân huỷ kỵ khí đã được phát triển từ một kỹ thuật biến đổi sinh
khối tương đối đơn giản với mục đích để sản xuất năng lượng đã trở thành một hệ
thống đa chức năng được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau:
- Xử lý các chất thải hữu cơ và nước thải với phạm vi tải lượng hữu cơ và
nồng độ cơ chất rộng.
- Sản xuất và sử dụng năng lượng.
- Cải thiện vệ sinh, giảm mùi hôi thối.
- Sản xuất phân bón chất lượng cao.

28. 19
KSH sản sinh ra được sử dụng vào các mục đích như:
- Sản xuất nhiệt hoặc hơi.
- Sản xuất điện hoặc điện kết hợp với nhiệt.
- Nguồn năng lượng cung cấp nhiệt, hơi, cấp điện, làm mát.
- Nhiên liệu cho các loại phương tiện giao thông.
- Sản xuất hoá chất.
- Pin nhiên liệu.
Ban đầu các hoạt động nghiên cứu là nghiên cứu cơ bản về quá trình phân
huỷ kỵ khí của các cơ chất tương đối đồng nhất với hàm lượng chất hữu cơ trong
giới hạn khoảng 5-10%, sang nghiên cứu sự phân huỷ của những nguyên liệu có
mức độ phức tạp hơn đòi hỏi phải có những kiểu bể phân huỷ cải tiến hiệu quả hơn
trong xử lý[5].
Công nghệ KSH đã phát triển rộng rãi trên thế giới từ các nước phát triển
(Đức, Đan Mạch, Pháp....) cho tới những nước đang phát triển (Trung Quốc, Ấn
Độ,...) với đa mục đích và đa chức năng tuỳ theo nhu cầu sử dụng.
Những bể xử lý nhỏ, truyền thống được áp dụng trên quy mô hộ gia đình sử
dụng nhiều ở các nước đang phát triển. Những công trình lớn hơn cỡ trung bình và
lớn được sử dụng trong các trang trại có quy mô lớn với nguồn nguyên liệu dồi dào.
Các công trình này được nâng cấp lên thành nhà máy có chức năng phân huỷ kỵ khí
các nguồn chất thải như: Chất thải của các động vật được chăn nuôi trong trang trại,
phụ phẩm cây trồng, chất thải của lò mổ, chất thải của công nghiệp chế biến lương
thực, bùn cống, rác thải hữu cơ của các hộ gia đình sau khi đã phân loại. KSH được
sản xuất từ các nhà máy ở quy mô công nghiệp này được lọc sạch (hàm lượng
metan có thể đạt đến 97%) đưa vào hệ thống cấp khí thiên nhiên cung cấp cho các
hộ gia đình sử dụng. Mạng lưới này rất phát triển ở các nước Châu Âu nhất là tại
Đan Mạch, nước có nền nông nghiệp phát triển sạch[5].
Đức là nước dẫn đầu thế giới về công nghệ KSH. Công nghệ của Đức đã
được xuất khẩu sang nhiều nước châu Âu và châu Á. KSH được sản xuất ra để
cung cấp cho các nhà máy phát điện với các công suất: 20, 150, 200 và 500kW.

29. 20
Năm 2006: Ở Đức đã có 820 công trình KSH được xây dựng mới nâng tổng số
công trình KSH nông nghiệp lên 3700 công trình và Đức là nhà sản xuất năng
lượng từ KSH số 1 thế giới. Năm 2007, sản lượng điện KSH của cả Châu Âu vào
khoảng 17.272 GWh, trong đó Đức chiếm 42,5% tương đương với 7338 GWh.
KSH tạo ra điện chiếm 1,2% sản lượng điện của Đức hàng năm, chiếm gần 10%
năng lượng tái tạo. Năm 2007, sản lượng điện KSH là 22400 GWh trong đó 49%
từ bãi rác và 51% từ các nhà máy KSH thương mại và nông nghiệp[5]. Thành tựu
này của Đức có được là nhờ chính sách phát triển và khuyến khích năng lượng tái
tạo rất hiệu quả. Luật năng lượng tái tạo của Đức tạo ra môi trường thương mại
cạnh tranh thuận lợi, trong đó ưu tiên phát triển năng lượng tái tạo. Luật quy định
giá mua điện cho các công ty phân phối trong 20 năm[8]. Giá có tính đến tính chất
sạch của điện và thưởng cho các nhà sản xuất dựa theo tiêu chuẩn về hiệu suất, đổi
mới công nghệ và hướng về nông nghiệp. Sự khuyến khích của nhà nước cộng
hưởng với nền công nghiệp hiện đại đã làm cho nước Đức là một trong số ít các
quốc gia trên thế giới có công nghệ KSH tiên tiến hàng đầu.
Đan Mạch là quốc gia đi đầu trong lĩnh vực xây dựng các nhà máy phân
huỷ kỵ khí tập trung có khả năng xử lý tổng hợp các nguồn chất thải như: Chất
thải của các động vật được chăn nuôi trong trang trại, phụ phẩm nông nghiệp, chất
thải của lò mổ, chất thải của công nghiệp chế biến lương thực, bùn cống, rác thải
hữu cơ của các hộ gia đình sau khi đã phân loại. Các nhà máy này có chức năng
rất quan trọng trong việc đảm bảo vệ sinh môi trường của các khu dân cư, các gia
đình sống phân tán, mặt khác còn cung cấp một nguồn năng lượng đáng kể đối với
những khu vực này.
Tại Thuỵ Điển đã tiến hành làm sạch KSH (lọc bỏ tạp chất và hơi nước)
dùng làm nhiên liệu cho các phương tiện giao thông từ những năm 90 của thế kỷ
XX, đặc biệt đối với phương tiện xe buýt công cộng. Năm 2007, 50% số phương
tiện giao thông chạy bằng KSH là trên đất nước Thuỵ Điển[5].
Trung Quốc là nước đi sau trong công nghệ KSH trên thế giới, vì vậy việc áp
dụng và phát triển công nghệ KSH tại đây theo chiều rộng và đại trà:

30. 21
- Phát triển theo hướng hộ gia đình: Công trình có quy mô nhỏ 6-10m3
và
phát triển theo xu hướng nông nghiệp sinh thái trong đó công nghệ KSH giữ vai trò
liên kết. Ví dụ như mô hình ba kết hợp gồm các thành phần: Đất trồng trọt, khu
chăn nuôi và nhà vệ sinh gắn với thiết bị KSH. Hoặc mô hình bốn kết hợp thêm
thành phần nhà kính so với mô hình ba kết hợp. Nhà kính là bộ khung cơ bản là cấu
trúc chính của mô hình. Thiết bị công nghệ KSH, chuồng nuôi gia súc, gia cầm, đất
trồng trọt được đặt bên trong nhà kính.
- Phát triển theo hướng các công trình trung bình và lớn: Các công trình có
chức năng xử lý chất thải trong các trang trại chăn nuôi, lò mổ tập trung, nhà máy
bia, rượu, đường, dược phẩm.
- Phát triển theo hướng xử lý nước thải sinh hoạt trong các thành phố: Là một
trong những công trình qua trọng trong việc bảo vệ môi trường sống khu dân cư.
Tại Ấn Độ, Uỷ ban công nghiệp nông thôn (KVIC) là một tổ chức được
chính phủ tài trợ đã có nhiều đóng góp cho sự phát triển của công nghệ KSH ở Ấn
Độ. Từ đầu những năm 80 của thế kỷ XX, Bộ Các nguồn năng lượng phi truyền
thống đã khuyến khích trong nước xây dựng các công trình KSH quy mô hộ gia
đình thông qua các chương trình và trợ giá xây dựng và bảo dưỡng công trình, công
tác tuyên truyền, huấn luyện, hoạt động của các trung tâm kỹ thuật và các tổ chức
triển khai tại địa phương. Việc ứng dụng toàn diện công nghệ KSH đối với đối
tượng hộ gia đình ở Ấn Độ chưa phát triển mạnh như Trung Quốc. Quá trình đưa
công nghệ KSH áp dụng vào các ngành khác cũng khá chậm chạp. Đặc biệt trong
lĩnh vực xử lý chất thải, nước thải các công trình KSH còn tương đối ít, trong khi đó
công nghệ được áp dụng tại đây được cung cấp bởi các nhà cung cấp nước ngoài.
1.3.1.2. Tình hình phát triển công nghệ khí sinh học tại Việt Nam
Công nghệ KSH ở Việt Nam đã được biết đến từ những năm 1960. Lịch sử
phát triển của công nghệ KSH có thể chia ra làm 5 thời kỳ[5]:
- Thời kỳ 1960 - 1975: Tại miền Bắc, một số cá nhân và tổ chức đã xây thử
một số công trình ở vài nơi như Hà Nội, Bắc Thái, Hà Nam Ninh, Hải Hưng (năm
1964 tại Bắc Thái, đã xây dựng Xưởng phát điện mêtan đầu tiên của Việt Nam),

31. 22
nhưng đều bị ngừng hoạt động sau một thời gian ngắn vì lý do về kỹ thuật và quản
lý.
Miền Nam: Năm 1960, Nha Khảo cứu Nông lâm súc - Chính quyền Sài Gòn
đã nghiên cứu sản xuất khí mê tan từ phân động vật, nhưng không ứng dụng triển
khai được vì khí hóa lỏng và phân bón vô cơ được nhập khẩu ồ ạt trong thời gian
đó.. Từ cuối năm 60 đến đầu những năm 70, công nghệ KSH gần như bị lãng quên.
- Thời kỳ 1976 - 1980: Nhiều viện nghiên cứu, Ban Khoa học kỹ thuật và
nhiều tổ chức, cá nhân cũng đã tiến hành thiết kế xây dựng, nhưng kết quả đạt được
rất hạn chế.
- Thời kỳ 1981 - 1990: Điển hình là việc hợp tác quốc tế về nghiên cứu, triển
khai công nghệ KSH với các tổ chức nước ngoài như: Viện Sinh lý Sinh hóa Vi sinh
vật (Liên Xô cũ), Tổ chức OXFAM (Anh quốc), UNICEF (Liên hợp
quốc), ACCT (Tổ chức các nước nói tiếng Pháp), SIDA (Thụy Điển) ...
- Thời kỳ 1991 - 2002: Trong giai đoạn này, sự phát triển của công nghệ
KSH tại Việt Nam là tự phát, và nhỏ lẻ do không có tổ chức đầu mối và quản lý
chất lượng công trình KSH.
- Thời kỳ 2003 - đến nay: Là thời kỳ công nghệ KSH được ứng dụng rộng
rãi ở Việt Nam trên nhiều lĩnh vực: Nông nghiệp, công nghiệp, chất thải đô thị,
nông thôn với nhiều quy mô từ nhỏ đến quy mô lớn và đạt được những thành công
nhất định.
1.3.2. Đặc trưng của công nghệ khí sinh học
1.3.2.1. Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ
Quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức tạp tạo
ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên, quá trình này
có thể chia làm ba giai đoạn gồm: Giai đoạn thuỷ phân và lên men, gia đoạn sinh
axit và giai đoạn sinh metan. Căn cứ vào ba giai đoạn này của quá trình phân huỷ kỵ
khí, người ta đã ứng dụng công nghệ tách pha để nâng cao hiệu suất sinh học, nhằm

32. 23
làm tăng hiệu suất sinh khí bằng phương pháp phân tách từng giai đoạn với các điều
kiện sinh học tối ưu nhất.
Hình 1.3: Ba giai đoạn chuyển hoá chất hữu cơ tạo khí sinh học[5]
a. Giai đoạn 1: Giai đoạn thuỷ phân và lên men
Là giai đoạn đầu tiên của sự chuyển hoá hợp chất cao phân tử (polymer)
thành các chất đơn phân tử (monomer). Thuỷ phân là phản ứng phân huỷ một liên
kết hoá học bằng cách thêm vào một phân tử nước. Lên men là quá trình phân huỷ
kỵ khí do các vi sinh vật thực hiện quá trình này, mà khởi đầu lá quá trình đường
phân và kết thúc là sự chuyển hoá axit piruvic thành rượu hoặc axit lactic. Hiện
tượng lên men dùng để chỉ phương thức chuyển hoá bằng thuỷ phân các chất hữu
cơ mà cơ thể sống và các tế bào sử dụng để tạo ra năng lượng hoá học dưới dạng
ATP nhưng không có mặt oxi.
Các polysacarit bị thuỷ phân thành monosacarit và tiếp tục chuyển hoá thành
axit pyruvic. Protein bị thuỷ phân thành các amino axit, và sau đó lại chuyển hoá
thành axit hữu cơ và amoniac. Tiếp theo, các axit hữu cơ này lại được phân huỷ
thành axit hữu cơ đơn giản hơn: Axit propionic, axit axetic, axit butyric, các axit
Monosacarit Peptit,
Aminoaxit,
amin
Axetat + H2 + CO2
Propionat, Butyrat
Polisacarit Protein Lipit
Este,
axit béo,
rượu
Giai đoạn 1
Giai đoạn 2
CH4 + CO2+ H2O
Giai đoạn 3

33. 24
béo mạch dài, ethanol (rượu etyl). Lipit bị thuỷ phân thành glyxerol (loại rượu đơn
giản nhất) và các axit béo.
Xenluloza có nhiều trong thân cây và phân trâu bò, lợn. Xenluloza thường
kết hợp với licnin và hemixenluloza để tạo ra cấu trúc sợi gỗ phức tạp mà vi khuẩn
cũng không dễ phân huỷ. Vì vậy, tốc độ phân huỷ xenluloza là mấu chốt để tăng tốc
độ sinh KSH. Một hệ men xenluloza phức hợp do vi khuẩn phân huỷ xenluloza
được sinh ra để phân huỷ hợp chất này.
Hemixenluloza là cơ chất quan trọng để lên men KSH, dễ được vi khuẩn sử
dụng. Để phân huỷ hợp chất này cần có một nhóm hỗn hợp hệ men phức hợp do cấu
trúc và sự hình thành phức tạp của hemixenluloza.
Tinh bột là một loại polime được hình thành bởi các đơn vị đường glucoza
với hai loại mạch thẳng và mạch vòng. Tinh bột sẽ bị thuỷ phân thành glucoza bởi
các men phân huỷ.
Protein là một hợp chất có cấu trúc phức tạp, với 20 loại axit amin khác nhau
được liên kết bằng chuỗi peptit. Có hai loại protein: Protein đơn giản chỉ gồm các
axit amin và protein tiếp hợp gồm cả axit amin và các gốc hữu cơ và vô cơ. Vi
khuẩn sử dụng protein như sau: Vi khuẩn tiết ra men proteinaza ngoại bào để phân
huỷ protein thành các peptit mạch ngắn (polipeptid và olipolipeptit). Các peptit này
tiếp tục bị phân huỷ thành axit amin bởi men peptidaza ngoại bào hoặc xâm nhập
ngay tế bào và bị phân huỷ thành axit amin. Một phần amino axit được vi khuẩn sử
dụng, một phần bị khử amin tạo thành các axit bay hơi, axit isopropionic, axit
valeric, và các axit thơm khác nhau, amoni, sunphit, cacbonic,... Polypeptit, axit
amin và amoni đều là nguồn nito tốt cho các loại vi khuẩn và chúng có thể chuyển
hoá thành protein trong quá trình lên men sinh học. Đối với bể phân huỷ bình
thường, nếu thiếu protein cũng không bị ảnh hưởng nhiều. Nếu quá trình khử amin
quá mạnh, hàm lượng amoni quá cao quá trình phân huỷ kỵ khí bị ức chế đó là hiện
tượng nhiễm độc.
Lipit tạo thành bởi glyxerol, axit béo và một số hợp chất khác và được liên
kết bằng liên kết béo hoặc ete. Lipit gồm hai loại đơn giản và phức tạp. Loại đơn

34. 25
giản bao gồm axit béo và rượu, loại phức tạp gồm phosphatit và glycolipit. Chất
béo, glyxerol bị thuỷ phân sẽ tiếp tục chuyển hoá thành phosphoglyxeraldehyt và
sau đó thành axit pyvuric và tham gia vào quá trình dị hoá pyvurat.
b. Giai đoạn 2: Giai đoạn sinh hidro và axit
Là giai đoạn trung gian của quá trình tạo KSH. Các chất được tạo ra trong
giai đoạn 1: Axit propionic, axit butyric, axit lactic, axit béo mạch dài, rượu,... sẽ
được chuyển hoá tiếp tục thành axit axetic và hidro. Trong quá trình này, cũng tạo
ra cacbonic, các sản phẩm trung gian cũng có thể trở thành cơ chất ban đầu. Các
monosacarit được chuyển hoá thành các axetat, peptit, axit béo, amino axit, amit,
este,.... sinh ra trong giai đoạn thuỷ phân và lên men được chuyển hoá thành hidro
và axit axetic.
c. Giai đoạn 3: Giai đoạn sinh metan
Các phân tử H2 và CO2 kết hợp với than tạo ra khí metan (CH4) và quá trình
lên men các axit và rượu càng tạo thêm nhiều khí metan.
4H2 + CO2 → CH4 + 2H2O
CH3CH2OH + CO2 → CH3COOH + CH4
CH3COOH → CH4 + CO2
CH3CH2CH2COOH + H2O + CO2 → CH3COOH + CH4
Trong quá trình phân huỷ kỵ khí ba giai đoạn trên đều xảy ra đồng thời. Nếu
trong quá trình phân huỷ bất cứ một giai đoạn nào vượt trội hơn các giai đoạn còn
lại đều ảnh hưởng đến quá trình sản sinh khí metan.
1.3.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản sinh khí sinh học
Quá trình phân huỷ kỵ khí hay lên men metan là quá trình diễn ra phức tạp.
Tham gia vào quá trình này, có hàng trăm loại vi khuẩn kỵ khí bắt buộc và không
bắt buộc. Chúng có thể tiến hành phân huỷ cơ chất ở ba mức nhiệt độ khác nhau:
Sinh vật ưa lạnh (từ 10-15o
C), Sinh vật ưa ấm (từ 30-45o
C), Sinh vật ưa nhiệt cao
(từ 45o
C trở lên). Thời gian lên men diễn ra khá dài cùng với các điêu kiện tối ưu và
nhiệt độ từ 45-55o
C thời gian lên men cũng diễn ra khoảng 10-15 ngày, với nhiệt độ
thấp hơn thời gian lên men có thể kéo dài hàng tháng[5].

35. 26
Các vi khuẩn tham gia vào quá trình này được chia làm hai nhóm: Nhóm vi
khuẩn sinh metan và Nhóm vi khuẩn không sinh metan.
Nhóm vi khuẩn sinh metan tham gia vào ba giai đoạn chuyển hoá sinh hoá
trong suốt quá trình tạo KSH là một quần hệ các vi khuẩn gồm hai nhóm có chức
năng khác nhau và hoạt động tương hỗ lẫn nhau chia thành: Nhóm vi khuẩn không
sinh metan (gồm: Vi khuẩn thuỷ phân, lên men và vi khuẩn sinh Hidro và axit),
nhóm vi khuẩn metan.
Nhóm vi khuẩn không sinh metan có chức năng chuyển hoá các chất hữu cơ
phức tạp thành đơn giản, gồm các vi khuẩn lên men, tạo hidro và axetat. Nhóm này
bao gồm: Vi khuẩn, nấm, protozoa trong đó nhóm vi khuẩn có vai trò quan trọng
nhất trong quá trình tạo KSH.
a. Môi trường kỵ khí
Quá trình lên men KSH tạo ra khí sinh học có thành phần chủ yếu là metan
và các chất khí khác do hoạt động phân huỷ của các vi sinh vật kỵ khí tạo ra. Trong
số những vi sinh vật này, vi khuẩn sinh metan là quan trọng nhất. Sự có mặt của oxi
sẽ ức chế hoạt động của các vi khuẩn này thậm chí có thể tiêu diệt chúng. Vì thế,
người ta phải đảm bảo môi trường kỵ khí tuyệt đối trong môi trường lên men. Sự có
mặt của oxi hoà tan trong môi trường lên men là yếu tố không có lợi trong quá trình
sinh khí metan.
b. Nhiệt độ
Có hai vùng nhiệt độ thích hợp cho sự lên men của vi khuẩn sinh khí
methane: một là messophilic (nhiệt độ trung bình) biến động từ 20 – 45o
C, và hai là
thermophilic (nhiệt độ cao) trong vùng nhiệt trên 45o
C. Nhiệt độ tối ưu là 35o
C cho
vùng thứ nhất và 55o
C cho vùng thứ hai[2].
Sự thay đổi đột ngột về nhiệt độ ảnh hưởng đến quá trình sinh khí. Vi khuẩn
sinh khí methane rất nhạy cảm với nhiệt độ, biên độ nhiệt độ thay đổi cho phép là
10o
C trong mỗi ngày. Nhiệt độ dưới 10o
C làm vi khuẩn hoạt động kém và KSH sẽ
không được sinh ra hoặc rất ít. Ở Việt Nam nhiệt độ trung bình từ 18 – 32o
là thuận
lợi cho hoạt động của vi sinh, sinh khí methane[2].

36. 27
c. Độ pH
Mỗi loại vi khuẩn đều có giới hạn pH sinh trưởng (cực tiểu, cực đại và tối
thích) vì vậy chúng được chia thành nhiều nhóm như: Ưa pH trung bình (6,5-7,5),
ưa kiềm, chịu kiềm, ưa axit, chịu axit[2].
Độ pH rất quan trọng đối với hoạt động sống của vi khuẩn sinh khí methane.
Vi khuẩn sinh khí methane thích hợp ở pH 6,5 – 7. Khi pH lớn hơn 8 hay nhỏ hơn 6
thì hoạt động của nhóm vi khuẩn giảm dần[2].
d. Độ ẩm
Các vi khuẩn tham gia vào quá trình tạo KSH đều thuộc loại ưa nước. Do
vậy, nếu thiếu nước, nước trong tế bào vi khuẩn sẽ bị loại ra, trao đổi chất bị suy
giảm và tế bào sẽ chết dẫn đến suy giảm khả năng sinh KSH.
e. Đặc tính của nguyên liệu
Hàm lượng chất khô: Quá trình phân giải chất hữu cơ sinh khí metan xảy ra
thuận lợi nhất khi nguyên liệu có hàm lượng chất khô tối ưu vào khoảng 7-9%. Đối
với bèo tây hàm lượng này là 4-5%, rơm rạ là 5-8%. Nguyên liệu ban đầu có hàm
lượng chất khô cao hơn tối ưu nên khi nạp vào thiết bị KSH cần pha thêm nước. Tỷ
lệ pha loãng thích hợp là 1-3 lít cho 1kg chất thải tươi[2].
Tỷ lệ cacbon và nitơ của nguyên liệu: Các chất hữu cơ được cấu tạo bởi
nhiều nguyên tố hoá học chủ yếu là cacbon, hidro, nitơ, phôtpho và lưu huỳnh. Tỷ
lệ giữa lượng cacbon và nitơ (C/N) là một chỉ tiêu để đánh giá khả năng phân giải
của vi khuẩn. Vi khuẩn kỵ khí tiêu thụ cacbon nhiều nitơ khoảng 30 lần[2]. Nếu tỷ
lệ này quá cao thì quá trình phân giải xảy ra chậm, nếu tỷ lệ quá thấp thì quá trình
phân giải ngừng trệ vì tích luỹ quá nhiều amoniac (NH4) là chất gây độc đối với vi
khuẩn ở nồng độ cao.
Chất thải của trâu bò và lợn có tỷ lệ C/N thích hợp với yêu cầu trên. Chất
thải của người và gia cầm có tỷ lệ C/N thấp. Các nguyên liệu nguồn gốc thực vật
thì tỷ lệ C/N cao, thực vật càng già thì tỷ lệ này càng lớn. Để đảm bảo tỷ lệ C/N

37. 28
thích hợp, người ta thường trộn hỗn hợp nhiều loại nguyên liệu để đạt được tỷ lệ
C/N tối ưu.
f. Thời gian lưu
Thời gian lưu là thời gian nguyên liệu nằm trong thiết bị KSH. Thời gian
nguyên liệu ở trong thiết bị là khoảng thời gian phân huỷ tạo ra KSH. Trong chế độ
nạp liên tục, nguyên liệu được bổ sung hàng ngày. Một lượng nguyên liệu mới được
nạp vào thay thế chỗ của nguyên liệu cũ dần đẩy nguyên liệu cũ ra ống thoát.
g. Các độc tố
Hoạt động của vi khuẩn bị hạn chế hoặc bị tiêu diệt bởi các độc tố có trong
môi trường phân huỷ kỵ khí. Khi hàm lượng các độc tố này vượt quá ngưỡng nhất
định sẽ tiêu diệt các vi khuẩn kỵ khí. Vì vậy, sự có mặt của các chất này là có hại
cho quá trình phân huỷ kỵ khí. Các độc tố đối với vi khuẩn kỵ khí phổ biến đó là:
Nước xà phòng, chất tẩy rửa, thuốc nhuộm, dầu nhờn, các loại thuốc bảo vệ thực
vật, các loại thuốc sát trùng, kháng sinh,....
1.3.2.3. Thiết bị khí sinh học tại Việt Nam
a. Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng
Phương pháp kị khí với sinh trưởng lơ lửng được sử dụng khá phổ biến tại
Việt Nam, là quá trình phân hủy kị khí xáo trộn hoàn toàn và được thực hiện trong
công trình gọi là bể metan.
Các công trình này đều dựa trên phương thức phân hủy kị khí sinh metan của
các vi sinh vật lơ lửng có trong nước thải. Thiết kế cho các công trình có sự khác
biệt nhau từ quá trình đưa nước thải vào thiết bị cho đến các phương thức gia nhiệt
và thiết kế.
Thiết bị khí sinh học đơn giản được áp dụng cho nhu cầu dân sinh tại các hộ
gia đình tại Việt Nam có thiết kế đơn giản xây bằng gạch, hoặc bằng chất liệu
composite để xử lý chất thải trong chăn nuôi và các loại phế phẩm khác. Ứng dụng
này hiện nay khá phổ biến để giảm thiểu tình trạng ô nhiễm và thu KSH để sử dụng
làm nhiên liệu đốt.

38. 29
Hình 1.2: Nguyên lý hoạt động của bể phân hủy kị khí
Trong công nghiệp, để đẩy nhanh quá trình phân hủy kị khí, người ta sẽ thiết
kế cho các thiết bị KSH có các bộ phận gia nhiệt, cánh khuấy, hoặc thiết kế dòng
nước thải hướng lên để tăng tiếp xúc của vi sinh vật với chất hữu cơ có trong nước
thải đạt hiệu suất cao hơn và giảm tải cho các bước xử lý kế tiếp. Một số thiết bị
KSH với phương pháp tiếp xúc lơ lửng được giới thiệu như sau:
- Bể lên men có thiết bị trộn và bể lắng riêng: (ANALIFT)
1.Nước thải vào; 2.Nước sau xử lý; 3.Bùn dư; 4.Tuần hoàn bùn; 5.KSH; 6.Cánh khuấy; 7.Loại khí; 8. Lắng
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý bể ANALIFT[7]

39. 30
Công trình gồm một bể phản ứng và một bể lắng riêng biệt với một thiết bị
điều chỉnh bùn tuần hoàn. Giữa 2 thiết bị chính có một thiết bị loại khí để loại bỏ
khí tắc trong các cục bùn vón. Các cục bùn vón này ảnh hưởng đến quá trình lắng
của bùn. Với hai bể phản ứng và lắng riêng biệt cho phép phản ứng ở các bể độc lập
và có thể chuyển bùn liên thông từ 2 bể và ít chịu ảnh hưởng bởi lưu lượng nước
thải do đó dễ dàng bảo trì và khởi động.
- Bể xử lý nước thải ở lớp bùn kị khí với dòng hướng lên: (UASB)
Phần này chi tiết được giới thiệu tại phần 1.3.4.1. Mục tiêu của công nghệ
khí sinh học áp dụng.
Bể UASB có sự cải tiến so với ANALIFT bởi dòng nước thải đầu vào được
bơm hướng từ dưới đáy bể tạo dòng nước hướng lên trong bể tăng tiếp xúc của vi
sinh vật với chất thải và đẩy mạnh quá trình phân hủy kị khí. Có thể xử lý bùn dư
tuần hoàn từ công trình hiếu khí phía sau. Có thiết kế và vận hành ít phức tạp hơn
so với công nghệ kỵ khí với sinh trưởng gắn kết.
b. Phương pháp kị khí với sinh trưởng gắn kết
Đây là phương pháp xử lý kị khí nước thải dựa trên sinh trưởng dính bám với
vi khuẩn kị khí trên các giá mang. Hai quá trình phổ biến của phương pháp này là
lọc kị khí và lọc với lớp vật liệu trương nở, được dùng để xử lý nước thải chứa các
chất cacbon hữu cơ. Quá trình này cũng được dùng để khử nitrat.
- Lọc kị khí với sinh trưởng gắn kết trên giá mang hữu cơ: (ANAFIZ)
Phương pháp này lớp vi sinh vật phát triển thành màng mỏng trên vật liệu
làm giá mang bằng chất dẻo, có dòng nước thải chảy qua.
Vật liệu có thể là chất dẻo ở dạng tấm sắp xếp hay là vật liệu rời hoặc hạt
như các hạt polyspiren có đường kính từ 3-5mm, chiều dày lớp vật liệu là 2m. Lọc
kị khí là một tháp chứa đầy các loại vật liệu rắn khác nhau dùng để khử các chất
hữu cơ cacbon có trong nước thải. Nước thải được đưa từ dưới và lọc hướng lên
trên để tiếp xúc với các loại vật liệu. Trên mặt các vật liệu có các loại vi sinh vật kị
khí dính bám và tùy tiện phát triển thành màng mỏng. Lớp màng này không bị rưar
trôi và có thể tồn tại lên đến 100 ngày và ngắn hơn nếu thời gian lưu nước ngắn.

40. 31
1.Nước thải vào; 2.Nước sau xử lý; 3.Tuần hoàn; 4. Đến bể chứa; 5.Tháo rửa.
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý bể ANAFIZ[7]
Lọc kị khí thích hợp với nước thải có nồng độ ô nhiễm thấp với nhiệt độ
thích hợp. Bùn cặn được giữ lại tại các khe rỗng của lớp lọc. Sau 2-3 tháng rửa bùn
1 lần, thau rửa lọc.
- Lọc kị khí với vật liệu giả lỏng trương nở: (ANAFLUX)
1.Nước thải đầu vào; 2.Nước sau xử lý; 3.Bùn lỏng; 4.Tuần hoàn của Biolife; 5.KSH
Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý bể ANAFLUX[7]

41. 32
Vi sinh vật được cố định trên lớp vật liệu hạt được giãn nở bởi dòng nước
dâng lên sao cho sự tiếp xúc của màng sinh học với các chất hữu cơ trong một đơn
vị thể tích là lớn nhất. Ví dụ: Hạt vật liệu Biolite đặc biệt có kích thước nhỏ hơn
0,5mm với những đặc tính: Cấu tạo lỗ nên diện tích riêng khá lớn, khối lượng nhỏ,
chịu được va đập.
Lọc gồm cột phản ứng làm bằng thép hoặc chất dẻo, cần chống ăn mòn bên
trong và cách nhiệt. Nước ra được quay lại để pha loãng nước thải chảy vào lọc và
giữ lưu lượng 5-10m/h để giữ cho lớp vật liệu xốp-trương nở. Do có thể giữ được
mật độ cao vi sinh vật trên bề mặt vật liệu xốp-trương nở này, nên phương pháp này
có thể dùng để xử lý nước thải sinh hoạt đô thị. Khi sử dụng vật liệu lọc này cần có
điểm lưu ý thu hồi các vật liệu lọc theo dòng chảy, nếu muốn loại huyền phù phải
đặt thiết bị lắng trong bước tiếp theo. Với lưu lượng nước thải xử lý lớn và trong
thời gian tương đối ngắn phải thực hiện axit hóa sơ bộ nước thải trước khi xử lý.
ANAFLUX thích hợp với nước thải có chỉ số COD dưới 2500mg/l và hiệu suất lọc
có thể lên tới 90%.
1.3.3. Hiện trạng ứng dụng công nghệ khí sinh học của làng nghề Sen
Chiểu
1.3.3.1. Các nguồn chất thải từ sản xuất của làng nghề
Trong các nghề chế biến NSTP ở Sen Chiểu hiện nay chiếm tỷ trọng lớn nhất
về khối lượng sản phẩm và số hộ tham gia sản xuất chủ yếu là sản xuất bún chiếm
khoảng 90% sản lượng và hơn 80% số hộ sản xuất. Ở tất cả các xóm đều có các hộ
tham gia sản xuất bún với quy mô trung bình của các hộ khoảng 300kg sản
phẩm/ngày[10]. Do tập quán sản xuất nhỏ lẻ, vốn đầu tư thấp, chưa có quy hoạch
vùng sản xuất tập trung nên nơi sản xuất chế biến thực phẩm chính là nơi ở của các
hộ gia đình. Hầu hết các hộ gia đình sản xuất thực phẩm trong làng nghề đều kết hợp
nuôi thêm từ 8-10 con lợn để tận dụng làm thức ăn chăn nuôi từ nguồn bã thải hoặc
nước thải từ quá trình sản xuất.
* Căn cứ vào nguồn chất thải sản sinh trong quá trình sản xuất của làng nghề,
ta có thể chia ra làm hai đối tượng riêng biệt như sau:

42. 33
Đối tượng 1: Sản xuất chế biến thực phẩm không kết hợp chăn nuôi
Các hộ gia đình này gồm 18 hộ gia đình chiếm trên tổng số 197 hộ (chiếm
9,14% tổng số hộ sản xuất chế biến NSTP) nằm rải rác trên địa bàn làng nghề với
quy mô sản xuất vào khoảng 200kg sản phẩm/ngày/hộ đối với sản xuất bún thải ra
một lượng nước thải vào khoảng 1,7m3
/ngày(theo bảng 1.2). Với sản xuất đậu là
50kg sản phẩm/ngày/hộ thải ra một lượng nước thải không đáng kể khoảng
0,076m3
/ngày(theo bảng 1.4). Nước thải từ sản xuất được chảy thẳng ra cống rãnh
thoát nước của địa phương hoà lẫn với nước thải sinh hoạt, nước lau rửa sàn, rửa
thiết bị trong quá trình sản xuất. Lượng nước thải này gây ô nhiễm cục bộ tại khu
vực xung quanh nơi sản xuất (đặc trưng với mùi hôi thối, ruồi nhặng xuất hiện
nhiều, ô nhiễm nguồn nước tại cống rãnh và ao hồ xung quanh). Cộng thêm hệ
thống thoát nước làng nghề chưa hoàn chỉnh, thoát nước kém gây ngập úng cục bộ,
ách tắc dòng chảy vào thời điểm mưa bão.
Đối tượng 2: Sản xuất chế biến thực phẩm kết hợp chăn nuôi
Các hộ gia đình này gồm 179 hộ gia đình chiếm trên tổng số 197 hộ (chiếm
90,86% tổng số hộ sản xuất chế biến NSTP) với quy mô sản xuất trung bình khoảng
300kg sản phẩm/ngày/hộ đối với sản xuất bún thải ra một lượng nước thải trung
bình khoảng 2,55m3
/ngày(theo bảng 1.2). Với sản xuất đậu là khoảng 100kg sản
phẩm/ngày thải ra một lượng nước thải không lớn khoảng 0,152m3
/ngày(theo bảng
1.4). Các hộ gia đình này kết hợp chăn nuôi lợn trung bình 10 con/hộ, lượng chất
thải từ chăn nuôi khoảng 2,25kg chất thải/con/ngày[10]. Các nguồn chất thải sẽ
được thải thẳng ra môi trường hoặc được các hộ đưa vào hệ thống bể biogas để xử
lý và thu khí sử dụng làm nguồn nhiên liệu đun nấu, trong quá trình sản xuất và thắp
sáng.
b. Hiện trạng ứng dụng công nghệ khí sinh học trong làng nghề hiện nay
- Giai đoạn trước năm 2012, thực hiện chương trình do chính phủ Hà Lan hỗ
trợ thực hiện mục tiêu vệ sinh môi trường nông thôn, ở địa bàn Sen Chiểu được ứng
dụng bể biogas hộ gia đình xây bằng gạch với thể tích trung bình từ 8-10m3
.

43. 34
Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lý của bể khí sinh học xây bằng gạch ứng dụng cho
hộ gia đình[2]
- Giai đoạn sau năm 2012, thiết bị sản xuất khí biogas có thay đổi, ứng dụng
hai loại bể biogas: Xây bằng gạch hoặc sử dụng bể biogas composit thể tích từ 7-
9m3
.
Hình 1.7: Sơ đồ nguyên lý của bể khí sinh học composite ứng dụng cho
hộ gia đình[30]
Từ những miêu tả trên, ta có bảng so sánh về ưu nhược điểm của hai dạng
công nghệ KSH được ứng dụng tại làng nghề Sen Chiểu hiện nay:

44. 35
Bảng 1.10: So sánh hai dạng công nghệ KSH đang ứng dụng tại làng nghề Sen Chiểu:
Hầm xây bằng gạch Hầm composite
Ưu
điểm
- Giá thành lắp đặt hợp lý với quy
mô hộ gia đình.
- Công nghệ và vận hành đơn giản.
- Có thể dùng để xử lý các dạng chất
thải có thành phần chất hữu cơ cao
và khó phân huỷ.
- Thu được KSH dùng cho các nhu
cầu về năng lượng.
- Giá thành lắp đặt hợp lý với quy
mô hộ gia đình.
- Công nghệ và vận hành đơn giản.
- Có thể dùng để xử lý các dạng
chất thải có thành phần chất hữu cơ
cao và khó phân huỷ.
- Thu được KSH dùng cho các nhu
cầu về năng lượng.
- Độ bền và tuổi thọ cao khó bị ăn
mòn bởi axit.
- Được cung cấp dịch vụ thi công,
bảo hành, bảo dưỡng do công ty
cung cấp.
Nhược
điểm
- Hầm dễ bị lún nứt do địa chất yếu
dẫn đến khả năng bị rò rỉ và mất mát
KSH.
- Dễ bị ăn mòn vật liệu do dung dịch
xử lý có tính axit cao.
- Kỹ thuật thi công cần độ khéo léo
và am hiểu kỹ thuật.
- Bảo dưỡng khó khăn do cấu tạo
nắp hầm cố định.
- Không có bộ phận tích trữ KSH. - Không có bộ phận tích trữ KSH.

45. 36
1.3.4. Công nghệ khí sinh học phù hợp với đặc điểm của chất thải làng
nghề Sen Chiểu
1.3.4.1. Mục tiêu của công nghệ khí sinh học áp dụng
- Giải quyết triệt để tình trạng ô nhiễm nguồn nước khu vực làng nghề sản
xuất chế biến NSTP.
- Sử dụng công nghệ khí sinh học tập trung để tận dụng năng lượng từ nước
thải sản xuất.
- Giải quyết được nguồn chất thải có hàm lượng chất hữu cơ đầu vào cao
(COD = 5230mg/l).
- Tận dụng nguồn nhiên liệu KSH làm nhiên liệu dùng chế biến NSTP.
1.3.4.1. Công nghệ khí sinh học đề xuất áp dụng
a. Tiêu chí lựa chọn
- Sự phù hợp với quy hoạch vùng sản xuất tập trung của xã, huyện và thành
phố.
- Giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường: Xử lý được các nguồn nước thải
CBTP có hàm lượng hữu cơ cao đặc trưng chất thải làng nghề Sen Chiểu.
- Tận thu được nguồn KSH dùng làm nguồn năng lượng để sử dụng.
b. Lựa chọn thiết bị UASB để ứng dụng
Nguyên lý hoạt động: Bể phản ứng được làm bằng bêtông, cốt thép không gỉ
được cách nhiệt với bên ngoài. Trong bể phản ứng với dòng nước dâng lên qua nền
bùn rồi tiếp tục vào bể lắng đặt cùng với bể phản ứng. Khí metan được tạo ra ở giữa
lớp bùn. Hỗn hợp khí-lỏng và bùn làm cho bùn tạo thành dạng hạt lơ lửng. Với quy
trình như vậy, bùn được tiếp xúc với nhiều chất hữu cơ có trong nước thải và quá
trình phân hủy xảy ra tích cực. Các loại khí tạo ra trong điều kiện kỵ khí sẽ tạo ra
vòng tuần hoàn cục bộ, giúp cho việc hình thành những hạt bùn hoạt tính và giữ cho
chúng ổn định. Một số bọt khí và hạt bùn có khí bám vào sẽ nổi lên trên mặt hỗn
hợp khí phía trên bể. Khi va phải lớp lưới chắn phía trên, các bọt khí bị vỡ và hạt
bùn được tách ra lại lắng xuống dưới. Để giữ cho lớp bùn ở trạng thái lơ lửng, vận
tốc dòng hướng lên phải giữ ở khoảng từ 0,6 – 0,9 m/h.

46. 37
Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý của bể UASB[7]
1. Bơm cấp nước thô; 2. Nước sau xử lý; 3. Bể phản ứng; 4. Tuần hoàn bùn;
5. Tới bể chứa; 6. Khí sinh học; 7. Bình tăng áp; 8. Bể lắng.
Bùn trong bể metan là khối vi sinh vật kị khí và tùy nghi đóng vai trò phân
hủy và chuyển hóa các chất hữu cơ. Bùn hoạt tính này hình thành hai vùng rõ rệt:
Khoảng 1/4 chiều cao từ đáy bể lên là lớp bùn do các hạt keo tụ, nồng độ khoảng 5-
7%. Phía trên là lớp bùn lơ lửng với nồng độ 1000-3000mg/l gồm các bông cặn
chuyển động giữa lớp bùn đáy và bùn tuần hoàn từ ngăn lắng rơi xuống. Bùn có
nồng độ cao đảm bảo cho phép bể hoạt động với tải trọng cao. Để đảm bảo cho bể
hoạt động với nồng độ cao, người ta phải cấy giống vi sinh vật của hai pha axit và
pha metan.

47. 38
CHƯƠNG 2 - ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ KSH để xử lý
chất thải đối với làng nghề xã Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội.
2.2.2. Đối tượng nghiên cứu: Chất thải từ quá trình sản xuất chế biến NSTP
của làng nghề xã Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, thành phố Hà Nội (gồm nước thải từ
sản xuất bún, đậu phụ và chất thải từ lợn).
2.2.3. 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.
2.2.3. 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.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp thống kê
- Thu thập các tư liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, tình hình sản
xuất, chế biến thực phẩm của làng nghề Sen Chiểu, huyện Phúc Thọ, TP Hà Nội;
Thu thập các tư liệu về hiện trạng môi trường và hiện trạng hoạt động sản xuất chế
biến thực phẩm làng nghề Sen Chiểu có ảnh hưởng tới môi trường tự nhiên bao

48. 39
gồm: Chất thải, môi trường đất, nước..., và hiện trạng áp dụng công nghệ KSH
trong xử lý môi trường làng nghề.
Do sự hạn chế về thời gian và nguồn lực để thực hiện nên việc thống kê được
kế thừa những tài liệu, số liệu nghiên cứu đã được công bố trong đó kết hợp với quá
trình khảo sát, điều tra thực tế theo hộ gia đình có tính chất đại diện nhất để thu thập
số liệu và tổng hợp nghiên cứu. Cụ thể những đối tượng đại diện được điều tra gồm:
Đối tượng 1: Hộ gia đình sản xuất chế biến thực phẩm không kết hợp chăn
nuôi.
Đối tượng 2: Hộ gia đình sản xuất chế biến thực phẩm kết hợp chăn nuôi.
2.2.2. Phương pháp điều tra khảo sát hiện trường và lấy mẫu
- Số liệu thu được qua việc xử lý kết quả phân tích các chỉ tiêu mẫu: Tại
Trung tâm tư vấn và dịch vụ Tài nguyên và Môi trường - Đại học Tài nguyên và
Môi trường Hà Nội tháng 8/2015.
- Số lượng mẫu lấy: Do hạn chế về kinh phí, số lượng mẫu lấy không nhiều;
nhưng đảm bảo đại diện để đánh giá hiện trạng môi trường cho làng nghề.
Công tác lấy mẫu luôn tuân thủ theo các nguyên tắc sau:
+ Toạ độ lấy mẫu hiện trường được thực hiện dựa trên hệ thống thông tin định
vị toàn cầu GPS (Global Positionging System).
+ Các điểm quan trắc phải đại diện cho vùng có tính đặc trưng, chú trọng
những nơi, vùng, các hoạt động sản xuất kinh doanh có nguy cơ gây ô nhiễm môi
trường cao.
+ Phản ánh đúng hiện trạng chất lượng các thành phần môi trường đảm bảo
tính khách quan, thường xuyên, lôgic.
+ Đảm bảo tính khoa học, chính xác cho dự báo, diễn biến môi trường, đề xuất
các giải pháp phòng chống, khắc phục, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
+ Việc lấy mẫu hiện trường và phân tích trong phòng thí nghiệm được tuân thủ
theo các tiêu chuẩn kỹ thuật, QCVN hiện hành, theo các yêu cầu của đảm bảo chất
lượng và kiểm soát chất lượng trong quan trắc môi trường.

49. 40
Các quy chuẩn hiện hành của Việt Nam được sử dụng trong đề tài gồm:
+ QCVN 05: 2013/BTNMT: QCKTQG về chất lượng không khí xung quanh
+ QCVN 08: 2008/BTNMT: QCKTQG về chất lượng nước mặt
+ QCVN 09: 2008/BTNMT: QCKTQG về chất lượng nước ngầm
+ QCVN 40:2011/BTNMT: QCKTQG về chất lượng nước thải
Lựa chọn vị trí lấy mẫu:
- Đối với mẫu nước mặt:
NM1: Kênh mương đầm dẫn nước tưới tiêu (21o
8’58,55’’ N , 105o
31’35,32’’ E)
NM2: Kênh mương Nội đồng (21o
8’52,95’’ N , 105o
31’33,99’’ E)
NM3: Nước trong hồ tại ngã 3 cụm 6 (21o
8’58,66’’ N, 105o
31’21,12’’E)
- Đối với mẫu nước ngầm:
-
Đối với mẫu nước thải:
NT1: Nước thải sản xuất hộ ông
Phùng Văn Sinh, Cụm 11
(21o
9’00,6’’ N, 105o
31’31,9’’ E)
- Đối với mẫu không khí:
KK1: Khu vực cạnh hồ Linh Chiểu (21o
8’54,01’’ N, 105o
31’29,9’’ E)
KK2: Khu vực dân cư cụm 11 (21o
8’57,76’’ N, 105o
31’25,3’’ E)
a. Lấy mẫu nước
* Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu nước
Lấy mẫu quan trắc chất lượng nước mặt thực hiện theo hướng dẫn của các tiêu
chuẩn quốc gia:
- TCVN 5992:1995 (ISO 5667-2: 1991) - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng
dẫn kỹ thuật lấy mẫu;
NN1: Hộ dân Phùng Văn Sinh, Cụm 11 (21o
9’00,6’’ N, 105o
31’31,9’’ E)
NN2: Hộ dân Bùi Đình Huy, Cụm 11 (21o
9’01,5’’ N, 105o
31’27,3’’ E)

50. 41
- TCVN 5993:1995 (ISO 5667-3: 1985) - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng
dẫn bảo quản và xử lý mẫu;
- TCVN 5994:1995 (ISO 5667-4: 1987) - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng
dẫn lấy mẫu ở hồ ao tự nhiên và nhân tạo;
- TCVN 5996:1995 (ISO 5667-6: 1990) - Chất lượng nước - Lấy mẫu. Hướng
dẫn lấy mẫu ở sông và suối.
* Phương pháp xác định mẫu nước
Các phương pháp phân tích mẫu được trình bày ở bảng sau:
Bảng 2.1. Các thông số nước mặt và phương pháp xác định
TT Thông số Phương pháp xác định
1 pH
Đo pH tại hiện trường bằng máy Mettler
Toledo MX 300
2 DO TCVN 7324-2004
3 TSS TCVN 6625-2000 (ISO 11923-1997)
4 BOD5 TCVN 6001-1995 (ISO 5815-1989)
5 COD TCVN 6491-1999 (ISO 6060-1989)
6 NH4
+
TCVN 5988-1995 (ISO 5664-1984)
7 Độ kiềm (CaCO3) TCVN 6636 - 1 : 2000
8 Cl-
TCVN 6194-1996 (ISO 9297-1989)
9 Nitrit (NO2
-
) TCVN 6178-1996 (ISO 6777-1984)
10 Nitrat (NO3-) tính theo N TCVN 6180-1996 (ISO 7890-3-1988)
11 Tổng P (tínhtheo P) TCVN 6494-1:2011 (ISO 10304 -1:2007)
12 Coliform TCVN 6187-1-1996 (ISO 9308-1-1990)
b. Lấy mẫu không khí xung quanh:
Phương pháp đo, phân tích và lấy mẫu không khí tại hiện trường được trình
bày tại bảng sau:

51. 42
Bảng 2.2. Các thông số không khí xung quanh và phương pháp xác định
TT Thông số Phương pháp xác định
1 Nhiệt độ Đo bằng máy Tenmars TM-404
2 Độ ẩm Đo bằng máy Tenmars TM-404
3 Tốc độ gió Đo bằng máy Tenmars TM-404
4 Hướng gió Đo bằng máy YOUNG 05103
5 Độ ồn Đo bằng máy Extech 407355-KIT-5
6 Bụi tổng TCVN 5067:1995
7 NO2 TCVN 6137:2009
8 CO TCVN 7725:2007 (ISO 4224:2000)
9 SO2 TCVN 7726:2007 (ISO 10498:2004)
Hình 2.1: Vị trí địa điểm lấy mẫu phân tích chất lượng môi trường tại làng
nghề Sen Chiểu

52. 43
2.2.3. Phương pháp đánh giá, phân tích
2.2.3.1. Phương pháp tính toán lượng khí lý thuyết
* Giá trị lý thuyết: (0,35m3
CH4/kg COD)
Chất hữu cơ có hàm lượng năng lượng cao sẽ sản sinh ra nhiều metan hơn so
với hàm lượng năng lượng thấp hơn trong môi trường yếm khí. Hàm lượng chất hữu
cơ trong nước thải được đo bằng phương pháp oxi hoá toàn bộ các chất hữu cơ có
trong nước:
OM + O2 CO2 + H2O + E (1)
Trong đó: OM: Tổng lượng các chất hữu cơ
E: Năng lượng
Lượng oxi cần thiết để oxi hoá toàn bộ các chất hữu cơ có trong nước thành
cacbonic và nước là nhu cầu oxi hoá học (COD). Từ phương trình 1 ta thấy năng
lượng sản sinh ra tỷ lệ thuận với quá trình oxi hoá[13].
Quá trình yếm khí diễn ra trong môi trường không có oxi theo phương trình
sau:
OM + nhiệt + vi sinh vật CH4 + CO2 + H2O + E (2)
Từ phương trình 2, ta thấy lượng oxi từ chất hữu cơ được chuyển hoá hết
thành cacbonic và nước. Như vậy cacbon (năng lượng) được chuyển hoá hết thành
metan. Do metan là chất dễ cháy nên ta có phương trình sau:
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O (3)
Khối lượng phân tử của các chất là: 4CHm = 16; 2Om = 32; 2COm = 44;
OHm 2
= 18, vậy ta có:
16g + 2 x 32g 44g + 2 x 18g (4)
Như vậy theo phương trình 4, thì 1mol metan (16g) tương ứng với 2 mol oxi
(64g) cần thiết để oxi hoá cacbon có trong metan. Vậy, mỗi gam metan tương ứng