CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐƯỜNG, NHÀ MÁY CỒN VÀ VIỆC SỬ DỤNG TRONG CANH TÁC NÔNG NGHIỆP Mai Văn Trịnh, Nguyễn Thị Huệ, Phạm Thanh Hà, Vũ Dương Quỳnh SUMMARY Wastewater from sugar and ethanol plants and their use for agriculture The study was carried out in some of sugar and ethanol plants in Thanh Hoa province with four wastewater treatment systems: wastewater from sugar plant with well chemical and biological treated; wastewater from sugar plant with chemical treatment and semi - biological treatment; wastewater from sugar plant without chemical treatment goes through reservoirs and to drainage systems; and wastewater from ethanol plant. Research results showed that wastewater from first system meets irrigation standard, wastewater the second and third systems needs to be treated for color, odor, suspended solids, NH 4 + , E. coli, coliform, BOD 5 , COD. Molasses from alcohol plant is very rich of nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium but violated some others items of color, odor, total sediment, suspended solids, DO, BOD 5 , COD, chloride, sulfide, and total lubricant. Wastewater from sugar plant partially met for water demand and plant nutrition for dry land nearby the factory ưhile molasses from alcohol plant can replace a lot of nutrients in fertilizer. However, its impact on soil quality and environment should be observed and asessed before making recommendation to the farmer. Keywords: Wastewater, sugar plant, ethanol plant I. §ÆT VÊN §Ò Ngành công nghip mía ưng  Vit Nam n nay ã có trên 40 nhà máy ang sn xut. Bên cnh rt nhiu li ích v mt kinh t li có nhng hn ch v mt môi trưng. T cây mía thành ưng tinh phi tri qua rt nhiu công on nên cht thi thi t quá trình sn xut tương i nhiu, bao gm: Bã mía t khâu nghin ép, các hoá cht như Ca(OH), H 3 PO 4 dư tha trong quá trình loi tp cht, cht thi, SO 2 , NaHSO 3 dư tha t kh màu nưc ưng, khói, bi, mùi trong sy và làm lnh ưng. Ngoài ra phi k n lưng nưc ưng, mt ưng rò r trong sn xut và các sn phNm ph loi trong khâu nguyên liu. N ghiên cu ca N guyn Th Sơn (2001) cho bit, tiêu tn nưc  ép 1 tn mía là 13 - 15m 3 nưc, trong ó lưng nưc thi ra cn ưc x lý là 30%. N hư vy, ch tính riêng v mía 2008 - 2009 ép ưc 9,65 triu tn mía thì lưng nưc cn dùng là 144,75 triu m 3 , và lưng nưc thi s khong gn 50 triu m 3 . S liu kho sát ca N guyn Th Sơn, 2001 ca 9 nhà máy ưng cũng cho bit, nhiu mu ô nhim màu và mùi, hàm lưng COD vưt quá tiêu chuNn nưc thi loi B 1,2 - 12 ln, BOD 5 vưt quá 1,2 - 13 ln. c bit nưc thi ti nhà máy sn xut cn, hàm lưng COD cao gp 240 n 950 ln, BOD 5 cao gp 11 - 450 ln và tng cn lơ lng (SS) cao gp 5 - 10 ln so vi TCVN 5945 - 2005 v nưc thi loi B. N hng năm gn ây, ngưi dân ã s dng nưc thi t các nhà máy này  tưi cho cây trng bi nó cha mt lưng dinh dưng m, lân, kali cao. Tuy nhiên mc  và gii hn nh hưng ca chúng n sinh trưng phát trin ca cây trng cũng như cht lưng nông sn và môi trưng t vn chưa ưc kim tra. Trong bài vit này trình bày kt qu nghiên cu v cht lưng nưc thi mt s nhà máy ưng, cn và thc trng s dng chúng trong canh tác nông nghip. II. Vật liệu và phơng pháp nghiên cứu 1. Vt liu nghiờn cu Mu nc thi c ly lm 4 t: Giai on nh mỏy ngh ộp, u v ộp, gia v ộp v cui v ộp cỏc nh mỏy mớa ng v cn thuc Cụng ty C phn mớa ng Lam Sn, N h mỏy mớa ng N ụng Cng, N h mỏy mớa ng Vit i. 2. Phng phỏp nghiờn cu Phõn tớch cỏc ch tiờu: Mu, mựi, pH H2O , EC, DO, COD, BOD 5 , N H 4 + , N O 3 - , Ca 2+ , Mg 2+ , tng cn, tng cn khụng tan (cn l lng), photpho tng s, lõn d tiờu, kali tng s, kali d tiờu, clo d, tng sulfua (S 2 ), tng du m, coliform, E.coli, Cr, Cd, Pb, Cu, Zn. Cỏc mu t c ly ti khu vc xung quanh cỏc nh mỏy mớa ng bao gm cú ti v khụng ti nc thi. Mu t c phõn tớch cỏc ch tiờu: Nm, pH KCl , OC, N , P 2 O 5 , K 2 O tng s, P 2 O 5 , K 2 O d tiờu, CEC, Ca ++ , Mg ++ . iu tra hin trng nc thi ca cỏc nh mỏy thụng qua phiu iu tra, phng vn trc tip v ỏnh giỏ nhanh hin trng cú s tham gia ca ngi dõn, cỏn b a phng v cỏc ti liu thu thp. Phng phỏp phõn tớch, x lý mu: Tựy theo c thự ca tng loi mu c x lý theo tiờu chuNn/quy chuNn phõn tớch cỏc ch tiờu theo 10 TCN 386 - 99. III. Kết quả và thảo luận 1. ỏnh giỏ cht lng nc thi ca cỏc nh mỏy mớa ng v cn theo cỏc h thng x lý nc thi khỏc nhau. Ti h thng 1: N c thi nh mỏy mớa ng c x lý bng quy trỡnh cụng ngh hin i, nc thi sau khi c x lý húa hc c vo ln lt 5 h sinh hc x lý sinh hc. Mu nc c ly ti h sinh hc 1 v h sinh hc 5. Kt qu phõn tớch cho thy, hm lng cỏc cht trong nc thi vo thi im gia mựa ộp mớa ln hn nhiu so vi ly vo cỏc thi im khỏc, c bit l hm lng Coliform, E.coli, tng cn l lng. Hm lng coliform nc h sinh hc 1 ti thi im gia v ộp mớa lờn n 1.1x10 5 MPN /100ml, E.coli l 1500 MPN /100ml, tng cn l lng l 330 mg/l. N c thi sau khi c x lý húa hc (HSH1) hu ht cỏc ch tiờu v mựi, cn l lng, COD, BOD 5 , Coliform, E.coli, tng du m, N H 4 + , pH, cỏc ch tiờu kim loi nng ó c ci thin nhiu v sau khi c x lý sinh hc n h s 5 thỡ t tiờu chuNn nc thi cụng nghip loi B. Ti h thng 2: N c thi nh mỏy mớa ng c x lý húa hc s b v vo h thng h sinh hc 1 v 2. Do h thng h sinh hc 1 v 2 mi c hon thin nờn mu nc c ly ti ngun thi trc tip (cha qua x lý húa hc) v h sinh hc 2. Ti thi im gia v ộp mớa cỏc ch s v cn l lng, Coliform, BOD 5 , COD cao hn nhiu so vi cỏc thi im cũn li. N c thi trc tip ti h thng 2 cha qua x lý sinh hc ụ nhim v cỏc ch s mu, mựi, hm lng cn l lng, Coliform, E.coli, tng du m v N H 4 + , khi c x lý hoỏ hc s b v x vo 2 h sinh hc 1 v 2 thỡ cỏc ch s trờn gim i rừ rt. Tuy nhiờn, cỏc ch s v mu, mựi, hm lng cn l lng v N H 4 + vn cũn cao. Ti h thng 3: N c thi nh mỏy mớa ng trc tip vo h sinh hc do cha cú h thng x lý húa hc. Mu nc c ly ti h sinh hc v mng dn nc thi vo rung (MVR). Ti thi im gia v ộp mớa, cỏc ch s Coliform, BOD 5 , COD cao hn cỏc thi im khỏc. Vỡ nc thi cha c x lý hoỏ hc m a luụn vo h sinh hc sau ú thi ra mụi trng nờn nc thi ti h sinh hc v nc thi ra mng u cú cỏc ch s v mu, mựi, hm lng cn l lng, Coliform, E.coli, tng du m, clorua v N H 4 + cao. Ti h thng 4: N c thi nh mỏy cn (dch hốm) c ly ti b cha dung dch trc v sau x lý biogas. Kt qu phõn tớch cho thy, dch hốm cú hm lng dinh dưng rt cao. Dch hèm trưc x lý biogas ô nhim v màu, mùi, cn tng s, cn lơ lng, DO, BOD 5 , COD, Clorua, Sunfua, pH, Zn và Cr; các ch tiêu này vưt ngưng cho phép nưc thi loi B t 2 cho n hàng nghìn ln. Tuy nhiên hàm lưng coliform, E.coli li rt ít và hu như không có. Dch hèm sau khi ưc x lý qua b Biogas ã sinh mt lưng Coliform, E.coli, pH tăng t 3,9 lên 7,6; hàm lưng các cht khác gim i rõ rt song vn b ô nhim v các ch tiêu màu, mùi, cn tng s, cn lơ lng, DO, BOD 5 , COD, clorua, sunfua, tng du m. N ưc thi ca h thng 1, 2, 3 không ô nhim v các ch tiêu kim loi nng (Cu, Pb, Zn, Cd, Cr) và các hàm lưng dinh dưng tng s (N , P 2 O 5 , K 2 O). N ưc thi ti h thng 2 và 3 b ô nhim màu, mùi, cn lơ lng và hàm lưng N H4+, c bit ti h thng 3 hàm lưng cn lơ lng, Coliform, BOD 5 , COD trong nưc thi rt cao. Bảng 1. Chất lượng nước thải tại các hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy đường và cồn Chỉ tiêu Hệ thống 1 Hệ thống 2 Hệ thống 3 Hệ thống 4 TCVN 5945 - 2005 HSH1 HSH5 TXLSH SXLSH SXLSH MVR T.Biogas S.Biogas A B Màu (mg/l Pt) Co-Pt, pH=7 15 9 56 68 64 72 10262 11638 20 50 Mùi (Cảm quan) HKC KPH HKC HKC HKC HKC KC KC KPH KPH TS (mg/l) 404 314 787 553 1446 745 319189 132574 SS (mg/l) 196 176 347 207 253 271 13833 8527 50 100 COD (mg/l) 29,2 20,7 276,7 56,7 268,7 104,7 37870,3 13270,7 50 80 BOD 5 (mg/l) 20 O C 15,8 11,3 180,0 34,7 185,0 68,7 24159,0 8468,2 30 50 Coliform (MPN/100ml) 87530 269 15493 657 701773 80080143 28 783 3000 5000 Fecal coli (MPN/100ml) 6403 28 217 81 17 1167 0 59 Tổng dầu mỡ (mg/l) 4,08 1,63 3,32 1,55 6,73 8,40 18,33 11,60 5 5 Clorua (mg/l) 182 174 485 397 2492 283 38950 47600 500 600 Sunfua (mg/l) 20,6 25,3 3,3 1,3 5,1 5,0 1235,4 564,4 0,2 0,5 pH 7,6 7,7 6,7 7,5 6,9 7,0 3,9 7,6 6,0 - 9 5,5 - 9 EC (mS/cm) 0,49 0,48 0,80 0,62 1,93 2,09 20,02 23,67 Nts (mg/lít) 10,35 10,49 14,27 11,07 17,39 10,84 1993,00 1620,50 15 30 NH 4 + 10,05 9,50 21,00 18,00 20,05 19,00 1620,00 1604,50 5 10 NO 3 - 2,50 2,00 5,00 4,00 4,60 4,00 379,50 376,00 P ts (mg/lít) 2,38 1,84 4,79 4,16 3,29 3,53 272,59 201,24 4 6 K 2 O ts (mg/lít) 12,41 4,56 16,78 10,81 25,33 13,44 3640,20 7334,10 Cu (mg/lít) 0,06 0,06 0,12 0,06 0,08 0,07 1,07 0,23 2 2 Pb (mg/lít) 0,03 0,03 0,07 0,03 0,04 0,04 0,17 0,17 0,1 0,5 Cd (mg/lít) 0,005 0,005 0,006 0,005 0,005 0,005 0,007 0,005 0,005 0,01 Zn (mg/lít) 0,20 0,09 0,50 0,40 0,35 0,30 9,10 0,36 3 3 Cr (mg/lít) 0,30 0,07 0,45 0,30 0,05 0,05 4,75 0,24 0,2 1 Chú gii: S liu tính trung bình ca 4 t (u v ép, gia v ép, cui v ép và thi gian ngh ép). HKC: Hơi khó chu, KC: Khó chu, KPH: Không phát hin. 2. Hàm lượng dinh dưỡng trong nước thải tại các nhà máy đường, cồn và thực trạng sử dụng Kt qu phân tích hàm lưng dinh dưng trong nưc thi các nhà máy ưng (bng 1) cho thy, hàm lưng m tng s dao ng t 10,35 - 17,39mg/l; hàm lưng lân tng s dao ng t 1,84 - 4,79mg/l; hàm lưng kali tng s dao ng t 4,56 - 25,33mg/l và nm trong ngưng cho phép ca nưc thi loi B. Vi nưc thi nhà máy ưng, các nhà máy không s dng nưc thi này  tưi cho cây trng mà do nưc thi chy qua rung hoc ngưi dân dn vào tưi cho rung nhà mình. Vi t i thì nưc thi va cung cp nưc tưi va b sung phn nào dinh dưng nên cây trng có tt hơn so vi xung quanh. Ti mt s rung lúa do nm cnh h thng x thi nên nưc thi i vào có làm tăng quá trình tích lũy hu cơ, trong quá trình phân gii hu cơ có th gây thi, tha m gây hin tưng  lp ca lúa và các bnh ngoài da do tip xúc ca ngưi nông dân, thm chí năng sut lúa có th gim. Kt qu phân tích dch hèm ti h thng 4 cho bit, bên cnh nhng yu t ô nhim như màu, mùi, cn lơ lng thì dch hèm li có ưu th v mt dinh dưng, hàm lưng m trưc và sau khi x lý biogas ln lưt là 1993mg/l và 1621mg/l (trung bình = 1807mg/l); hàm lưng lân trưc và sau khi x lý biogas là 273mg/l và 201mg/l (237); hàm lưng kali tng s trưc và sau x lý biogas là 3640mg/l và 7334mg/l (5487). Như vy, hàm lưng các cht m, lân, kali trong dch hèm u rt cao, cao nht là hàm lưng kali, tip n hàm lưng m và hàm lưng lân. Tính trong 1 m 3 dch hèm s cha 3,9kg N; 3,4kg P 2 O 5 kg và 9,1kg K 2 O. 3. Ảnh hưởng của nước thải nhà máy đường - cồn đến chất lượng đất nông nghiệp Kt qu phân tích cho thy, t rung mía ưc tưi dch hèm ti khu vc h thng 1 v  chua, hàm lưng cht dinh dưng N, P 2 O 5 , K 2 O, các cht trao i K + , Mg ++ , Ca ++ và dung tích hp thu CEC không thay i nhiu so vi mu i chng. t trng mía có tưi nưc thi h thng 2 ã có s bin ng tăng nh so vi không tưi nưc thi v hàm lưng cacbon, lân, kali tng s, canxi trao i, dung tích hp thu và c bit pH t tăng t 3,82 lên 4,83. t trng lúa có tưi nưc thi h thng 3  chua t ưc ci thin hơn, pH t t 5,62; hàm lưng các cht dinh dưng và các cht trao i trong t u cao hơn so vi t trng mía. So sánh vi mc ánh giá ca FAO - UNESCO thì t lúa tưi nưc thi nhà máy ưng h thng 3 hơi chua; m, lân tng s  mc giàu; cacbon hu cơ tng s, dung tích hp thu t  mc trung bình; hàm lưng kali tng s cao hơn rt nhiu so vi t trng mía h thng 2 và 4 nhưng vn  mc nghèo. Như vy bưc u nghiên cu cho thy tưi dch hèm cho cây trng chưa thy biu hin nh hưng n tính cht t nhưng tưi nưc thi nhà máy ưng cho cây trng ã có biu hin tăng nh hàm lưng các cht trong t. Bảng 2. Chất lượng đất nông nghiệp bị ảnh hưởng của nước thải nhà máy đường và cồn KHM pH KCl %N %P 2 O 5 %K 2 O %OC K + (cmol/kg) Ca ++ (cmol/kg) Mg ++ (cmol/kg) CEC (cmol/kg) Đất trồng mía không tưới nước thải HT4 3,54 0,108 0,062 0,076 0,775 0,32 1,76 0,48 14,08 Đất trồng mía có tưới nước thải HT4 3,68 0,128 0,074 0,074 0,737 0,31 1,81 0,64 13,17 Đất trồng mía không tưới nước thải HT2 3,82 0,164 0,366 0,093 1,250 0,40 1,60 1,44 12,80 Đất trồng mía có tưới nước thải HT2 4,83 0,161 0,433 0,111 1,367 0,48 5,28 1,12 16,16 Đất trồng lúa có tưới nước thải HT3 5,62 0,279 0,213 0,901 2,103 3,83 11,04 1,44 16,96 T¹p chÝ khoa häc vµ c«ng nghÖ n«ng nghiÖp ViÖt Nam 5 IV. KÕt luËn 1. Cht lưng nưc thi ph thuc cht ch vào quy mô và cht lưng h thng x lý nưc thi ca các nhà máy mía ưng. Cht lưng nưc thi ti h thng 1 hu như các ch tiêu ã t tiêu chuNn loi B. Cht lưng nưc thi ti h thng 2 và c bit là h thng 3 cn phi x lý thêm v các ch tiêu màu, mùi, cn lơ lng và hàm lưng NH 4 + , Coliform, BOD 5 , COD. Nưc thi nhà máy cn có hàm lưng m, lân, kali, canxi, magie rt cao. Các ch tiêu v màu, mùi, cn tng s, cn lơ lng, DO, BOD 5 , COD, clorua, sunfua, tng du m cn phi x lý tip vì cao hơn ngưng cho phép. 2. S dng nưc thi nhà máy ưng  tưi cho cây trng ã có biu hin tăng nh nng  các cht trong t, mt phn ã áp ng ưc nhu cu nưc và dinh dưng cây trng cho các rung cn gn nhà máy, tuy nhiên cn có theo dõi dài hn v din bin  chua và dinh dưng t. 3. S dng nưc thi nhà máy cn có th thay th ưc rt nhiu dinh dưng trong phân hóa hc. Tuy nhiên cũng cn phi tip tc có các theo dõi dài hn v các ch tiêu N - NO 3 - , N - NH 4 + , kim loi nng trong t và mc  nh hưng n sinh trưng, phát trin ca cây trng  ưa ra khuyn cáo hp lý v mt tính toán nhu cu tưi, b sung phân bón và quy trình tưi. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. MARD, 2009. Báo cáo tình hình sn xut nguyên liu mía ca v ép 2008 - 2009, chuNn b cho v ép 2009 - 2010 và trin khai d án ging mía. Cc Trng trt - B Nông nghip và Phát trin Nông thôn. 2. Nguyn Th Sơn, 2001. Kt qu bưc u trong nghiên cu x lý nưc thi bng bùn than hot tính trong sn xut mía ưng, Vin Khoa hc Công ngh và Môi trưng, i hc Bách khoa Hà ni, truy cp t trang website http://www.nea.gov.vn/tapchi/Toanvan/02 - 2k2 - 15.htm4. 3. Công ty CP mía ưng Lam Sơn, 2008. D án “Thí nghim tưi mía bng dch hèm cn sau x lý sinh hc”. 4. TCVN 5945 - 2005, Nưc thi công nghip - Tiêu chuNn thi. Người phản biện TS. Phạm Xuân Liêm . CHẤT LƯỢNG NƯỚC THẢI CỦA CÁC NHÀ MÁY ĐƯỜNG, NHÀ MÁY CỒN VÀ VIỆC SỬ DỤNG TRONG CANH TÁC NÔNG NGHIỆP Mai Văn Trịnh, Nguyễn. thi nhà máy ưng cho cây trng ã có biu hin tăng nh hàm lưng các cht trong t. Bảng 2. Chất lượng đất nông nghiệp bị ảnh hưởng của nước thải nhà