Nghiên cứu các giải pháp nhằm giảm thiểu bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn đã đƣợc hoàn thành bằng sự nghiên cứu nghiêm túc của
tôi và tôi chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình
Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Đỗ Khắc Uẩn đã quan tâm hƣớng dẫn
cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn để tôi có thể hoàn thành luận văn của
mình.
Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô ở Viện Khoa học và Công nghệ môi trƣờng
– Đại học Bách khoa Hà Nội đã đóng góp nhiều ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cám ơn Viện Khoa học và Công nghệ môi trƣờng, Ban Giám
hiệu Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về
mọi mặt để tôi hoàn thành khóa học.
Trân trọng cảm ơn.
Hà Nội, tháng 3 năm 2014
Học viên

Bùi Thái Bạch Dƣơng


MỤC LỤC
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
CÁC TỪ VIẾT TẮT
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................1
CHƢƠNG 1.TỔNG QUAN CHUNG ......................................................................4
1.1.

TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG

PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC ..................................................................................4

1.1.1. Vấn đề ô nhiễm nƣớc thải .........................................................................4
1.1.2. Công nghệ xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học ..........................4
1.2.

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC

HIẾU KHÍ ................................................................................................................9
1.2.1. Sơ đồ công nghệ .......................................................................................9
1.2.2. Động học quá trình .................................................................................10
1.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng quá trình bùn hoạt tính........................................11
1.2.4. Vi sinh vật trong bùn hoạt tính ..............................................................13
CHƢƠNG 2.TIẾP CẬN GIẢM THIỂU BÙN THẢI CHỦ ĐỘNG TRONG XỬ
LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC.....................................15
2.1.

VẤN ĐỀ BÙN THẢI TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG CÔNG

NGHỆ SINH HỌC.................................................................................................15
2.1.1. Thành phần, tính chất, hiện trạng bùn thải .............................................15
2.1.2. Xử lý bùn thải .........................................................................................18
2.2.

TIẾP CẬN GIẢM THIỂU BÙN THẢI MỘT CÁCH CHỦ ĐỘNG ...........24

2.2.1. Vai trò của việc áp dụng các biện pháp giảm thiểu bùn thải một cách chủ
động ................................................................................................................24
2.2.2. Các nhóm giải pháp giảm thiểu bùn thải trong hệ thống xử lý nƣớc thải
sinh học ..............................................................................................................25
CHƢƠNG 3.GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU BÙN THẢI ........................................26

3.1.

KIỂM SOÁT QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH ..................................................26

3.1.1. Ảnh hƣởng của thông số vận hành tới lƣợng bùn dƣ sinh ra .................26
3.1.2. Biện pháp kiểm soát bùn dƣ ...................................................................42
3.2.

QUẢN LÝ NỘI VI .....................................................................................45

3.2.1. Quan sát hiện tƣợng/ sự cố .....................................................................45
3.2.2. Kiểm tra các thông số vận hành hàng ngày ............................................47
3.3.

SẢN XUẤT SẢN PHẨM PHỤ ..................................................................50

3.3.1. Nuôi cấy vi sinh vật ................................................................................51
3.3.2. Chất keo tụ sinh học ...............................................................................51
3.3.3. Sản xuất năng lƣợng từ bùn thải (khí hóa) .............................................52
3.3.4. Sản xuất vật liệu xây dựng từ bùn thải ...................................................53
3.3.5. Vật liệu thô làm phân vi sinh cố định đạm .............................................58
3.3.6. Tận thu P từ bùn thải ..............................................................................59
3.4.

ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KHÁC ...............................................61

3.4.1. Tuần hoàn, tái sử dụng và tiền xử lý ổn định bùn ..................................61
3.4.2. Thay thế nguyên, nghiên, vật liệu, hóa chất ...........................................65
3.4.3. Cải tiến thiết bị........................................................................................68

KẾT LUẬN .............................................................................................................75
1.

KẾT LUẬN ....................................................................................................75

2.

ĐỀ XUẤT ......................................................................................................76

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................77


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Một số vi khuẩn và chức năng của chúng trong bùn hoạt tính .................14
Bảng 2.1. Thành phần và tính chất của bùn cặn nƣớc thải đô thị nhƣ sau................15
Bảng 2.3. Khối lƣợng bùn thải tại các trạm xử lý tập trung ở các khu công nghiệp 18
Bảng 2.4. Đơn giá xử lý chất thải .............................................................................18
Bảng 2.5. Khối lƣợng bùn thải tại Trạm xử lý nƣớc thải cục bộ tại một số các nhà
máy thành viên khu công nghiệp ..............................................................................19
Bảng 2.6. Kinh phí xử lý bùn thải .............................................................................19
Bảng 2.7. Tác hại của bùn thải ...............................................................................20
Bảng 3.1. Mối quan hệ tỷ lệ F/M và hiệu suất xử lý .................................................28
Bảng 3.2. Điều kiện vận hành ...................................................................................29
Bảng 3.2. Thành phần nƣớc thải sinh hoạt khu dân cƣ .............................................35
Bảng 3.4. Lƣợng bùn thải phát sinh ..........................................................................35
Bảng 3.5. Xử lý sự cố bể lắng thứ cấp ......................................................................42
Bảng 3.6. Nguyên nhân gây ra vi khuẩn dạng sợi và các bƣớc kiểm soát đƣợc đề
nghị ............................................................................................................................43
Bảng 3.7. Một số chủng loại vi sinh và nguyên nhân hình thành .............................48
Bảng 3.8. Thành phần cơ bản của nƣớc thải nghiên cứu ..........................................59

Bảng 3.9. So sánh thuộc tính bùn hạt hiếu khí và bùn hoạt tính ...............................67
Bảng 3.10. Tổng hợp các biện pháp để giảm thiểu bùn thải trong hệ thống xử lý sinh
học .............................................................................................................................69


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Công nghệ hiếu khí .....................................................................................6
Hình 1.2. Công nghệ xử lý kỵ khí ...............................................................................8
Hình 1.3. Quy trình xử lý nƣớc thải. ...........................................................................9
Hình 2.1. Công trình xử lý bùn .................................................................................22
Hình 2.2. Xử lý bùn thải............................................................................................23
Hình 2.3. Các nhóm giải pháp giảm thiểu bùn thải...................................................25
Hình 3.1. Hiện tƣợng váng bọt màu trắng do thời gian lƣu bùn ngắn ......................28
Hình 3.2. Mối quan hệ giữa thời gian lƣu bùn và sản lƣợng bùn dƣ ........................30
Hình 3.3. Sản lƣợng bùn dƣ theo thời gian lƣu bùn ..................................................30
Hình 3.4. Mối quan hệ giữa hệ số sản lƣợng sinh khối và sản lƣợng bùn dƣ (thời
gian lƣu thủy lực 6 h, lƣu bùn 40 ngày, hệ số phân hủy nội bào 0,04 ngày-1) ..........32
Hình 3.5. Sản lƣợng bùn dƣ theo hệ số sản lƣợng sinh khối ....................................32
Hình 3.6. Mối quan hệ giữa hệ số phân hủy nội bào và sản lƣợng bùn dƣ (thời gian
lƣu thủy lực 6 h, lƣu bùn 40 ngày, sản lƣợng sinh khối 0,3 mgVSS/mgCOD .........33
Hình 3.7. Sản lƣợng bùn dƣ theo hệ số phân hủy nội bào ........................................34
Hình 3.8. Hiện tƣợng bùn nổi trong bể lắng 1 ..........................................................38
Hình 3.9. Hiện tƣợng bung bùn có sợi ......................................................................46
Hình 3.10. Hiện tƣợng bọt và váng ...........................................................................46
Hình 3.11. Hiện tƣợng nổi bọt do hình thành H2S ....................................................47
Hình 3.12. Sơ đồ sản xuất năng lƣợng từ bùn thải ....................................................52
Hình 3.13. Sơ đồ công nghệ FEBUSS SMP .............................................................56
Hình 3.14. Ảnh hƣởng thời gian lƣu bùn đến tải lƣợng bùn thải, hàm lƣợng T-P
trong bùn và tải lƣợng T-P thải theo bùn ..................................................................61
Hình 3.15. Ảnh hƣởng của Ca(OH)2 đến thời gian lọc tách nƣớc ra khỏi bùn ........66

CÁC TỪ VIẾT TẮT
BTNMT

Bộ Tài nguyên môi trƣờng

QCVN

Quy chuẩn Việt Nam

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

BOD

Nhu cầu oxy hóa sinh học (mgO2/l)

COD

Nhu cầu oxy hóa hóa học (mgO2/l)

DO

Oxy hòa tan (mgO2/l)

MLSS

Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng trong bùn lỏng

MLVSS

Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng dễ bay hơi

TDS

Tổng chất rắn hòa tan

TSS

Tổng chất rắn lơ lửng

T-N

Tổng Nitơ

T-P

Tổng photpho

CST

Thời gian tách nƣớc

HTXLNTTT

Hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung

KCN

Khu công nghiệp

KCN

Khu chế xuất

PAC

Poly Aluminium Chloride

SRT

Thời gian lƣu bùn

SVI

Chỉ số thể tích bùn (Sludge Volume Index)

XLNT

Xử lý nƣớc thải


PHẦN MỞ ĐẦU
1.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Bùn thải sinh học là bùn thải phát sinh từ các hệ thống xử lý nƣớc thải theo phƣơng

pháp sinh học. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế - xã hội, bùn
thải sinh học đang trở thành một gánh nặng cho các doanh nghiệp không chỉ ở Việt
Nam mà ngay cả ở các nƣớc có nền kinh tế, khoa học kỹ thuật tiên tiến trên thế giới.
Theo cục bảo vệ môi trƣờng Mỹ (US-EPA), chi phí xử lý bùn thải chiếm tới 50%
chi phí vận hành của toàn hệ thống.
Ở Việt Nam, bùn thải chủ yếu đƣợc xử lý bằng cách ép loại nƣớc, phơi khô, đổ bỏ
hay chôn lấp, một phần nhỏ đƣợc sử dụng làm phân bón. Việc đổ bỏ, chôn lấp bùn
thải đã và đang gây ra sự ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng do bùn thải sinh học có
chứa hàm lƣợng các chất ô nhiễm nhƣ chất hữu cơ, nitơ và phốt pho cao; đặc biệt
với bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc thải sản xuất, công nghiệp còn có thể chứa hàm
lƣợng kim loại nặng hay các chất nguy hại khác. Bùn thải, do vậy có thể đƣợc coi
nhƣ một loại chất thải nguy hại cần có biện pháp giảm thiểu, quản lý một cách chặt
chẽ.
Giảm thiểu bùn thải theo hƣớng tiếp cận chủ động có thể giúp phòng ngừa ô nhiễm
từ chất thải phát sinh trong các quá trình xử lý, vận hành, sản xuất với mục đích
giảm phát thải vào môi trƣờng tại nguồn, giảm tiêu thụ nguyên liệu, năng lƣợng,
loại bỏ tối đa các vật liệu độc hại, giảm lƣợng và mức độ độc hại của tất cả các dòng
thải trƣớc khi ra khỏi quá trình xử lý. Việc nghiên cứu các biện pháp giảm thiểu bùn
thải phát sinh từ quá trình xử lý sinh học cho chúng ta một hƣớng đi hiệu quả trong
vấn đề quản lý và xử lý một nguồn chất thải có khả năng gây ra ô nhiễm môi trƣờng
cao.
2.

LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU

Chƣa có nhiều nghiên cứu về vấn đề giảm thiểu bùn thải trong các trạm xử lý nƣớc
thải. Hiện nay hƣớng tiếp cận giải quyết bùn thải phát sinh từ các hệ thống này
thƣờng chỉ tiếp cận theo hƣớng xử lý cuối đƣờng ống. Đối với các nhà máy sản
xuất, khu công nghiệp hay trạm xử lý nƣớc thải tập trung, lƣợng bùn cặn phát sinh
1

thông thƣờng chỉ đƣợc thu gom rồi thuê các đơn vị chức năng nhƣ URENCO xử lý.
Quá trình xử lý bùn nhƣ sau:
-

Điều hòa bùn: sử dụng các tác nhân đông tụ nhƣ muối sắt, nhôm, polymer,
vôi… nhằm giảm trở lực lọc riêng.

-

Quá trình nén chặt làm đặc bùn: thực hiện bằng thiết bị nén ly tâm.

-

Quá trình ổn định bùn: thực hiện bằng phƣơng pháp hóa học, nhiệt hoặc sinh
học, nhằm phân hủy các chất hữu cơ thành CO2, CH4, H2O, giảm mùi hoặc
sự thối rữa của bùn cặn. Bùn cũng có thể đƣợc sấy khô sau đó chế biến thành
phân bón NPK, thiêu đốt để lấy nhiệt hoặc chôn lấp tại vùng trũng tạo mặt
bằng xây dựng.

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, đã có một số nghiên cứu về việc tận dụng
lƣợng bùn thải này để làm một số sản phẩm phụ. Ý tƣởng tái sử dụng bùn thải làm
môi trƣờng thay thế cho môi trƣờng nhân tạo để nuôi cấy vi sinh vật nhằm nâng cao
giá trị của bùn thải lần đầu tiên đƣợc phát triển bởi giáo sƣ R.D. Tyagi thuộc Viện
Nghiên cứu khoa học quốc gia, Quebec, Canada (INRS). Ƣu điểm nổi bật của
hƣớng nghiên cứu này là tận dụng thành phần dinh dƣỡng trong bùn thải để thay thế
cho môi trƣờng nhân tạo đắt tiền thƣờng đƣợc sử dụng trong quá trình nuôi cấy vi
sinh vật để tạo ra các sản phẩm sinh học có ích nhƣ chế phẩm sinh học cho cải tạo
đất, thuốc trừ sâu sinh học, màng PE, hóa chất keo tụ,...Việc tận dùng bùn thải vừa

giúp giảm giá thành vừa góp phần bảo vệ môi trƣờng.
Nhƣ vậy, hầu nhƣ chƣa có nghiên cứu về vấn đề giảm thiểu lƣợng phát sinh bùn
thải một cách chủ động trong quá trình xử lý mà các biện pháp áp dụng thƣờng
thiên về việc tận dụng lƣợng bùn thải phát sinh để làm nguồn nguyên liệu đầu vào
để tạo ra các sản phẩm có ích khác. Đây cũng có thể coi là một phƣơng án khả dĩ và
hiệu quả để giảm thiểu lƣợng bùn thải phát sinh ra ngoài môi trƣờng.
MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN

3.
VĂN

A. Mục đích

2


Phân tích, đề xuất một số giải pháp giảm thiểu bùn thải trong quá trình xử lý nƣớc
thải theo một cách chủ động, dựa trên phân tích quá trình công nghệ xử lý nƣớc thải
bằng phƣơng pháp sinh học, tổng hợp các nguồn tài liệu nghiên cứu về xử lý bùn
thải.
B. Đối tƣợng nghiên cứu:
Bùn thải phát sinh trong hệ thống xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học hiếu
khí. Trong quá trình xử lý hiếu khí, vi sinh vật sử dụng các hợp chất hữu cơ tạo khí
CO2, nƣớc và tạo sinh khối. Do đó quá trình này tạo ra lƣợng bùn thứ cấp (các bông
bùn hoặc màng sinh vật) khá lớn, có thể lớn gấp 10-20 lần lƣợng bùn thải từ hệ thống
xử lý nƣớc thải theo phƣơng pháp yếm khí [10].
C. Phạm vi nghiên cứu:
Do lƣợng bùn thải của quá trình kỵ khí là thấp nên trong khuôn khổ đề tài nghiên
cứu sẽ tập trung tìm hiểu giải pháp để giảm thiểu lƣợng bùn phát sinh trong hệ
thống sinh học hiếu khí.

4.

PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Các giải pháp đề xuất dựa vào điều chỉnh thông số tại thiết bị nhằm giảm thiểu bùn
thải hoặc chi phí phát sinh do xử lý chất thải rắn đƣợc dựa trên sự xem xét, phân
tích các công đoạn xử lý, ảnh hƣởng của của thông số vận hành đến lƣợng bùn thải
sinh ra.
Đề tài cũng dựa trên việc tổng hợp các nghiên cứu sẵn có về xử lý bùn thải phát
sinh trong hệ thống xử lý sinh học để tìm ra các cơ hội giảm thiểu bùn thải, đánh giá
tiềm năng giảm thiểu bùn thải.

3


CHƢƠNG 1.

1.1.

TỔNG QUAN CHUNG

TỔNG QUAN CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG
PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC

1.1.1.

Vấn đề ô nhiễm nƣớc thải

Hiện nay, ô nhiễm nƣớc thải là một vấn đề nghiêm trọng, gây ảnh hƣởng lớn tới đời
sống con ngƣời và sự phát triển bền vững. Các nguồn nƣớc thải không đƣợc xử lý

triệt để gây ra những biến đổi tiêu cực về môi trƣờng nhƣ ô nhiễm nƣớc mặt (các
nguồn nƣớc đƣợc sử dụng làm nguồn nƣớc cấp cho sinh hoạt, nuôi trồng thủy sản),
phát sinh các mùi hôi thối. Các nguồn phát sinh nƣớc thải chính là từ khu dân cƣ và
các khu công nghiệp.
Nguồn nƣớc thải từ khu dân cƣ là một nhân tố không nhỏ góp phần gây ô nhiễm
nguồn nƣớc mặt. Trong khi đó một bộ phận không nhỏ cộng đồng dân cƣ không
quan tâm đến việc xử lý nƣớc thải sinh hoạt, dẫn đến chất lƣợng nƣớc kênh rạch
hay sông hồ càng ngày càng ô nhiễm. Kế t quả quan trắc các đoạn sông chính trong
cả nƣớc, nhiề u chấ t ô nhiễm trong nƣ

ớc có nồ ng đô ̣ vƣ

ợt quá QCVN

08:2008/BTNMT loại A1 từ 1,5 – 3 lầ n [2]. Còn tại các khu vực hồ , ao, kênh rạch
và các sông trong khu vực nô ̣i thành các thành phố đề u b ị ô nhiễm nghiêm tr ọng,
vƣợt quá mức QCVN 08:2008/BTNMT loại B2, vấ n đề ô nhiễm ch ủ yế u là ô nhiễm
hữu cơ và coliforms[2].
Bên cạnh đó, vấ n đề ô nhi ễm môi trƣờng nƣớc do nƣớc thải từ KCN trong những
năm gần đây là rất lớn, tốc độ gia tăng này cao hơn rất nhiều so với tổng nƣớc thải
từ các lĩnh vực khác. Nƣớc thải từ các khu công nghiệp có thành phần đa dạng, chủ
yếu là các chất lơ lửng, chất hữu cơ, dầu mỡ và một số kim loại nặng.
1.1.2.

Công nghệ xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học

Hiện nay, công nghệ xử lý nƣớc thải khá đa dạng, với nhiều các phƣơng pháp khác
nhau nhƣ xử lý bằng phƣơng pháp hóa lý, xử lý bằng phƣơng pháp sinh học, sử
dụng màng lọc...Trong đó xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học tỏ rõ sự ƣu

4


thế, vừa mang lại lợi ích kinh tế, vừa mang lại lợi ích cho xã hội lẫn môi trƣờng
nhƣ:
-

Ứng dụng sinh học nhƣ một vòng tuần hoàn tự nhiên khép kín, xử lý chất thải
hiệu quả mà không mang lại ảnh hƣởng xấu hoặc biến đổi bất lợi khác cho
môi trƣờng. Chất lƣợng nƣớc đầu ra sạch hơn và có tính chất nhƣ nƣớc tự
nhiên.

-

Công nghệ sinh học là công cụ xử lý triệt để và chủ động trên thành phần và
tính chất nƣớc thải, không cần thiết có sự can thiệp trực tiếp của con ngƣời
vào quá trình xử lý tự nhiên. Thuận tiện trong công tác vận hành và quản lý.

-

Tiết kiệm kinh phí trong việc xử lý nƣớc thải. Chi phí cho các biện pháp sinh
học thƣờng thấp hơn chi phí cho các biện pháp xử lý khác. Bên cạnh đó chi
phí quản lý cũng thấp do việc quản lý đơn giản hơn.

-

Những chất không bị phân hủy trong nƣớc thải công nghiệp trƣớc hết là trong
công nghiệp hóa học. Ngƣời ta phân lập và tạo ra những chủng có thể phân
hủy các chất đó trong điều kiện tự nhiên.

-

Các phƣơng pháp khử kim loại nặng trong bùn vừa xử lý đƣợc ô nhiễm vừa
thu lại đƣợc các kim loại quý.
Phân hủy kỵ khí xử lý đƣợc nguồn nƣớc thải nồng độ cao, đặc biệt là BOD,
COD, SS… trong đó nƣớc thải dễ xử lý sinh học có nồng độ BOD từ 4 – 5 g/l
[8].

-

Phân hủy hiếu khí sử dụng bể aerotank đƣợc ứng dụng rộng rãi để xử lý nƣớc
thải có hàm lƣợng BOD5 trung bình (khoảng 500 mg/l với bể aerotank thông
thƣờng và dƣới 1 g/l với bể aerotank thông khí và khuấy đảo tích cực) [8].
Hồ sinh học dùng xử lý các loại nƣớc thải công nghiệp, sinh hoạt và cả nƣớc
thải chăn nuôi có hàm lƣợng chất hữu cơ ô nhiễm cao ( nồng độ BOD5 từ 1-5
g/l) [8].

Cơ sở để xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học là quá trình chuyển hoá vật
chất, quá trình tạo cặn lắng và quá trình tự làm sạch nguồn nƣớc của các vi sinh vật
dị dƣỡng và tự dƣỡng có trong tự nhiên nhờ khả năng đồng hoá đƣợc rất nhiều
5


nguồn cơ chất khác nhau có trong nƣớc thải. Các cơ chất đƣợc khuếch tán, chuyển
dịch lên bề mặt tế bào vi khuẩn, nhờ xúc tác của men ngoại bào sẽ bị oxy hóa tạo
năng lƣợng. Một phần chất bẩn đƣợc vận chuyển qua màng tế bào vào bên trong sẽ
tiếp tục bị oxy hóa để tổng hợp tế bào chất và giải phóng năng lƣợng, sinh khối sẽ
tăng lên. Trong điều kiện thiếu dƣỡng chất, tế bào chất lại bị oxy hóa nội bào tạo
năng lƣợng cần thiết cho hoạt động sống.
Vi khuẩn oxy hóa các chất hữu cơ bằng cách: hô hấp và lên men. Trong quá trình hô

hấp, cơ chất đƣợc oxy hóa bằng oxy tự do nhờ các vi khuẩn hiếu khí hoặc tùy tiện để
sinh ra năng lƣợng và tạo CO2 và H2O. Khi môi trƣờng không đủ hay không có oxy
tự do, vi khuẩn kỵ khí sẽ tách oxy trong liên kết nitrat, nitrit hoặc sunfat để oxy hóa
chất hữu cơ, tạo ra H2S, CH4, hay nitơ phân tử.
Một số phƣơng pháp xử lý nƣớc thải bằng công nghệ sinh học nhƣ sau:
Công nghệ hiếu khí:
Công nghệ
hiếu khí

Sinh trƣởng
bám dính

Hồ hiếu khí
sinh học

Đĩa quay

Lọc sinh

Lọc hiếu

sinh học

học nhỏ giọt

khí

Aerotank

Sinh trƣởng

lơ lửng

Hiếu khí
tiếp xúc

Xử lý sinh
học theo mẻ

Hình 1.1. Công nghệ hiếu khí

Các vi sinh vật thƣờng tồn tại ở trạng thái huyền phù. Bể đƣợc sục khí để đảm bảo
yêu cầu oxy và duy trì bùn hoạt tính ở trạng thái lơ lửng. Huyền phù lỏng của các vi
sinh vật trong bể thông khí đƣợc gọi chung là chất lỏng hỗn hợp và sinh khối

6


(MLSS). Khi nƣớc thải đi vào bể thổi khí, các bông bùn hoạt tính đƣợc hình thành
mà hạt nhân của nó là các phần tử cặn lơ lửng.
Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cƣ trú, phát triển dần cùng với các động vật nguyên
sinh, nấm, xạ khuẩn,… tạo nên các bông bùn màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ các
chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ.
Nếu trong nƣớc thải đậm đặc chất hữu cơ khó phân hủy, cần có thời gian để chuyển
hóa thì phần bùn hoạt tính tuần hoàn phải đƣợc tách riêng và sục khí oxy cho chúng
tiêu hóa thức ăn đã hấp thụ. Quá trình này gọi là tái sinh bùn hoạt tính.
Nguyên tắc của phƣơng pháp là sử dụng các vi sinh vật hiếu khí phân hủy các chất
hữu cơ trong nƣớc thải có đầy đủ oxy hòa tan, có thể mô tả bằng sơ đồ:
(CHO)nNS + O2  CO2 + H2O + NH4+ + H2S + TB vi sinh vật
Trong điều kiện hiếu khí, NH4+, H2S cũng bị phân hủy nhờ nitrat hóa, sunfat hóa bởi
sinh vật tự dƣỡng:

NH4+ + 2O2  NO3- + 2H+ + H2O

H2S + 2O2  SO42- + 2 H+

Đối với công nghệ hiếu khí, tải trọng hữu cơ thƣờng thấp, nồng độ các chất bẩn hữu
cơ vào hệ thống xử lý hiếu khí thƣờng nhỏ hơn 1 g/l, và cần đủ các nguyên tố vi
lƣợng dinh dƣỡng cho VSV phát triển. Thông thƣờng, cần duy trì dinh dƣỡng theo tỷ
lệ BOD : N : P = 100:5:1. Do công nghệ hiếu khí cần đảm bảo lƣợng oxy hòa tan
trong nƣớc thải nên chi phí vận hành cho năng lƣợng sục khí tƣơng đối cao
Các loại vi khuẩn hiếu khí đến cƣ trú, phát triển dần cùng với các động vật nguyên
sinh, nấm, xạ khuẩn,… tạo nên các bông bùn màu nâu sẫm, có khả năng hấp thụ các
chất hữu cơ hòa tan, keo và không hòa tan phân tán nhỏ. Vi khuẩn và vi sinh vật sống
cơ chất làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành
tế bào mới, dẫn đến trong bể aeroten lƣợng bùn hoạt tính tăng dần lên, sau đó đƣợc
tách ra tại bể lắng đợt 2. Do đó công nghệ hiếu khí thƣờng phát sinh lƣợng bùn thải
khá lớn.
Bùn hoạt tính dƣ sau bể aeroten hoặc bùn màng sinh vật sau bể lọc sinh học đƣợc gọi
là bùn thứ cấp. Lƣợng bùn dƣ này có thể từ 8-32 g/ ngƣời/ngày.đêm phụ thuộc vào
dây chuyền XLNT, độ ẩm 96-99,2%, thể tích bùn có thể đạt 2,5 l/ ngƣời/ngày.đêm,
7


kích thƣớc tƣơng đối đồng nhất, thành phần hữu cơ chiếm 70-75%, có chứa nhiều
trứng giun sán, vi khuẩn gây bệnh[5].
Công nghệ kỵ khí:
Công nghệ
kỵ khí

Lọc kỵ khí

Sinh trƣởng

Sinh trƣởng

bám dính

lơ lửng

Tầng lơ

Vách ngăn

lửng

Xáo trộn

Tiếp xúc kỵ

hoàn toàn

khí

UASB

Hình 1.2. Công nghệ xử lý kỵ khí

Nguyên tắc của phƣơng pháp này là sử dụng các vi sinh vật kỵ khí và vi sinh vật tùy
nghi để phân hủy hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nƣớc thải, ở điều kiện không có
oxy hòa tan với nhiệt độ, pH…thích hợp để tạo các sản phẩm dạng khí (chủ yếu là
CO2, CH4), theo sơ đồ tổng quát nhƣ sau:

(CHO)nNS  CO2 + H2O + CH4 + H2 + H2S
Quá trình kỵ khí này sản sinh khí metan, là nguồn năng năng lƣợng dùng để đốt và
cung cấp nhiệt nên có khả năng thu hồi năng lƣợng – biogas cao. Nguồn năng lƣợng
này có thể sử dụng để cung cấp lại một phần cho vận hành hệ thống nên có thể giảm
đƣợc chi phí về năng lƣợng.
Hệ thống xử lý kỵ khí tiêu thụ rất ít năng lƣợng trong quá trình vận hành. Trong
trƣờng hợp nƣớc thải đƣợc xử lý ở nhiệt độ từ 25-35oC thì năng lƣợng yêu cầu
trong khoảng từ 0.05-0.1 kWh/m3 nƣớc thải (0.18-0.36 MJ/m3) (Lettinga và ctv.,
1998). Đó là năng lƣợng cung cấp cho máy bơm để bơm nƣớc thải từ công trình
đơn vị này đến công trình đơn vị khác hoặc để bơm tuần hoàn nƣớc thải.
8


Nhu cầu dinh dƣỡng trong nƣớc thải không cao, nồng độ tối thiểu của các chất dinh
dƣỡng (N:P:S) theo tỷ lệ N:P:S = 5:1:1. Quá trình kỵ khí tải trọng thấp thƣờng xử lý
nƣớc thải có nồng độ dao động lớn, thƣờng COD từ 10-20 g/l. Còn quá trình kỵ khí
tải trọng cao thƣờng để xử lý nƣớc thải có nồng độ ổn định hơn, thƣờng COD nhỏ
hơn 20 g/l.
Có thể thấy bùn thải trong quá trình xử lý sinh học chủ yếu là sinh khối vi sinh vật.
Trong quá trình hiếu khí, vi sinh vật sử dụng cơ chất trong nƣớc thải để tổng hợp
nên sinh khối làm lƣợng bùn thải tăng nhanh; còn trong quá trình kỵ khí, cơ chất,
chất ô nhiễm trong nƣớc thải chủ yếu tạo thành CH4, H2S, CO2…Do đó lƣợng bùn
thải trong quá trình xử lý hiếu khí lớn hơn rất nhiều lƣợng bùn thải trong quá trình
kỵ khí. Lƣợng bùn sinh ra từ hệ thống này ít hơn khoảng 10-20 lần so với phƣơng
pháp hiếu khí [10]. Do đó, trong phạm vi luận văn sẽ tập trung phân tích, đề xuất
biện pháp giảm thiểu lƣợng bùn thứ cấp tạo ra trong quá trình xử lý sinh học hiếu
khí aerotank.

1.2.

Công nghệ xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học hiếu khí

1.2.1.

Sơ đồ công nghệ

Quá trình xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sinh học nhƣ sau:
Tiền xử

Xử lý hóa

lý

lý

Cặn

Xử lý

Lắng 1

Lắng 2

sinh học

trùng

Bùn

Bùn

lắng 1

lắng 2
Bùn hỗn
hợp
Xử lý bùn

Hình 1.3. Quy trình xử lý nƣớc thải
9

Khử


Nƣớc thải qua công đoạn tiền xử lý (song chắn rác) sẽ đƣợc loại bỏ cặn thô, chủ yếu
là rác, vỏ nilong hay cành cây…Sau đó sẽ đƣợc dẫn qua bể xử lý hóa lý. Tại bể này,
bằng các tác nhân hóa học, các chất rắn lơ lửng sẽ tạo thành các bông cặn lớn theo
nƣớc thải sang bể lắng 1. Các bông cặn nhờ trọng lực sẽ lắng xuống đáy bể. Bùn
đƣợc tạo thành tại quá trình gọi là cặn sơ cấp. Sau khi loại bỏ chất lơ lửng tới giới
hạn cho phép (thƣờng là nhỏ hơn 150 mg/l), nƣớc thải sẽ đƣợc dẫn sang bể xử lý
sinh học, tại đây vi sinh vật sẽ sử dụng cơ chất đầu vào làm thức ăn, tạo sinh khối
và cặn trơ không tan, H2O, CO2. Bùn đƣợc tạo thành ở đây có thành phần hữu cơ
cao (chiếm khoảng 70-75%), gồm nhiều lớp vi sinh vật. Khi qua bể lắng 2, các bông
bùn này sẽ lắng xuống, nƣớc trong sẽ đƣợc khử trùng và thải ra môi trƣờng. Bùn ở
bể lắng 2 là bùn sinh học, một phần đƣợc tuần hoàn trở lại bể xử lý sinh học, một
phần sẽ đƣợc thải bỏ.
Đề tài nghiên cứu sẽ đề xuất các giải pháp để giảm thiểu lƣợng bùn thải bỏ này và
giảm thiểu chi phí xử lý chất thải rắn.
1.2.2.

Động học quá trình

Quá trình xử lý sinh học hiếu khí nƣớc thải gồm ba giai đoạn sau:
(i) Oxy hóa các chất hữu cơ
CxHyOz + O2

Enzyme

CO2 + H2O + H

(ii) Tổng hợp tế bào mới
CxHyOz + NH3 + O2

Enzyme

Tế bào vi khuẩn + CO2 + H2O + C5H7NO2 - H

(iii) Phân hủy nội bào
C5H7NO2 + 5O2

Enzyme

5CO2 + 2H2O + NH3  H

Động học quá trình :
 Thời gian lƣu nƣớc trung bình : t =

V
Q

(h)

Trong đó : V : Thể tích bể phản ứng (m3)
Q : Lƣu lƣợng nƣớc thải vào (m3/h)
 Thời gian lƣu bùn :

10


VX
Qw  X   Q  Qw  X e

tc 

(h)

Trong đó : Q : Lƣu lƣợng nƣớc chứa bùn hoạt tính đƣợc thải ra khỏi hệ thống (m3/h)
QW : Lƣu lƣợng nƣớc chứa bùn đƣợc thải ra (m3/h)
XW : Hàm lƣợng bùn hoạt tính trong nƣớc chứa bùn đƣợc thải ra, nếu
đƣợc thải ra từ bể phản ứng thì XW = X (mg/m3)
X : Hàm lƣợng bùn hoạt tính trong bể phản ứng (mg/m3)
Xe : Hàm lƣợng bùn hoạt tính trong nƣớc thải ra (mg/m3)
Khi đó:
V

dX
 QX 0  Qw X   Q  Qw  X e   Vrg '
dt

Trong đó :

X0 : Hàm lƣợng bùn hoạt tính nƣớc thải vào; (mg/m3)
rg’ : Tốc độ phát triển thực của vi khuẩn;
 Lƣợng bùn phát sinh:
X

tcY  S0  S 
t 1  K d tc 

Trong đó:
Y : Hệ số sản lƣợng sinh khối, mgVSS/mgCOD;
Kd : Hệ số tự phân huỷ, ngày-1;
S0: Lƣợng cơ chất đầu vào (mg).
S: Lƣợng cơ chất dòng thải ra (mg).
1.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng quá trình bùn hoạt tính
(i) Ảnh hưởng của sự tăng pH lên quá trình bùn hoạt tính
Trong quá trình bùn hoạt tính giá trị pH thông thƣờng nằm trong khoảng 6,5 ÷ 8.
Khi pH tăng lên (> 9) thì tốc độ trao đổi chất sẽ bị chậm và có thể bị ngừng hẳn.
(ii) Các hợp chất hoá học

11


Nhiều hợp chất hóa học có tác dụng gây độc đối với hệ vi sinh vật của bùn hoạt
tính, ảnh hƣởng đến hoạt động sống của chúng, thậm chí làm chúng bị chết. Với
nồng độ cao các chất phenol, formaldehyt và các chất sát khuẩn cũng nhƣ các chất
bảo vệ thực vật sẽ làm biến tính protein của tế bào chất hoặc tác dụng xấu lên thành
tế bào.
(iii) Kim loại
Các kim loại có ảnh hƣởng đến sự sống của vi khuẩn theo thứ tự sau: Sb, Ag, Cu,
Hg, Co, Ni, Pb, Cr, Zn, Fe. Các ion kim loại này thƣờng ở nồng độ vi lƣợng có tác

dụng tích cực đến sinh trƣởng vi sinh vật và các động thực vật, nếu cao hơn nữa sẽ
xuất hiện tác dụng tiêu cực, riêng Ag ở nồng độ vi lƣợng cũng có tác dụng sát
khuẩn. Tác dụng sát khuẩn còn thấy ở các hợp chất Hg, còn với chì là một chất độc
tích lũy trong cơ thể sinh vật. Các ion kim loại thƣờng ở dạng muối vô cơ. Nồng độ
muối vô cơ có trong nƣớc thải có ảnh hƣởng đến khả năng hình thành và chất lƣợng
của bùn. Ví dụ: nồng độ muối clorit tăng đến 30 g/L sẽ làm giảm chất lƣợng làm
sạch của nƣớc thải.
(iv) Nhiệt độ
Nhiệt độ tăng sẽ làm giảm lƣợng oxi hoà tan trong nƣớc và có ảnh hƣởng đến các
phản ứng sinh hóa. Cứ tăng nhiệt độ lên 100C thì tốc độ phản ứng sinh hoá tăng lên
gấp đôi.
(v) Các yếu tố khác
- Độ không ổn định của nƣớc thải vào: quá trình vận hành bị nặng nề nhất khi
lƣu lƣợng nƣớc thải và tải trọng chất bẩn hữu cơ biến động lớn.
- Nồng độ oxi hoà tan thấp làm cho nƣớc sau khi qua bể bị đục, Protozoa không
phát triển đƣợc để hoàn thành chức năng của mình, vi khuẩn dạng chỉ sẽ phát
triển, ngăn cản việc tạo bông mịn và lắng kém.
- Nồng độ muối hoặc các chất hữu cơ cao sẽ làm giảm tốc độ vận chuyển oxi.

12


- Chất dinh dƣỡng: nếu hàm lƣợng N > 30  60 mg/L, P > 4  8 mg/L sẽ xảy ra
hiện tƣợng phú dƣỡng hoá, nghĩa là N và P tạo nguồn thức ăn cho rong rêu,
tảo và vi sinh vật nƣớc phát triển làm bẩn trở lại nguồn nƣớc. Tỷ lệ BOD5 : N :
P tối ƣu là 100 : 5 :1.
- pH ảnh hƣởng đến quá trình bùn hoạt tính, pH tối ƣu trong khoảng 6,5  7,5.
- Thế oxi hoá khử (là thế năng giữa những tác nhân oxi hoá và khử, chƣa kể tới
lƣợng của từng loại chất đó hoặc tính sinh học của chúng) rất quan trọng đối
với việc vận hành hệ thống. Nó không phải là nguyên nhân mà là kết quả của

phản ứng sinh học
- Lƣợng bùn tuần hoàn.
1.2.4. Vi sinh vật trong bùn hoạt tính [10]
Các vi sinh vật hoại sinh có trong nƣớc thải hầu hết là các vi khuẩn hiếu khí, kị khí
hoặc kị khí tuỳ tiện nhƣ : Pseudomonas, Bacillus, Alcaligenes, Flavobacterium,
Cytophaga, Micrococcus, Lactobacillus, Achromobacter, Spirochaeta, Clostridium
và hai giống ô nhiễm từ phân Euterobacterium và Streptococcus. Trong số này,
giống Pseudomonas thƣờng gặp ở hầu hết nƣớc thải, sau đó là Bacillus,
Alcaligenes, Flavobacterium. Pseudomonas hầu nhƣ có thể đồng hoá đƣợc mọi chất
hữu cơ, kể cả hợp chất hữu cơ tổng hợp, nhƣ polyvinyl alcohol, và sống khá lâu
trong môi trƣờng nƣớc. Giống vi khuẩn Bacillus cũng tồn tại khá lâu trong nƣớc
thải và phân hủy đƣợc nhiều dạng các hợp chất hữu cơ, đặc biệt là protein và tinh
bột. Các giống vi khuẩn Alcaligenes, Flavobacterium cũng khá quan trọng gần
giống nhƣ hai giống trên, ở nơi nào có sự phân huỷ protein là có mặt hai giống này.
Trong khi các vi khuẩn là những vi sinh vật làm phân rã thực sự các chất thải hữu
cơ trong nƣớc thải, thì hoạt động trao đổi chất của các vi sinh vật khác cũng quan
trọng trong hệ thống bùn hoạt tính. Ví dụ : Protozoa tiêu thụ những vi khuẩn phân
tán không kết bông còn Rotifers tiêu thụ phần bông bùn sinh học nhỏ không lắng.
Ngoài ra các loài Zooglea, đặc biệt là Z. ramigoza, rất giống Pseudomonas. Chúng
có khả năng sinh ra một bao nhầy xung quanh tế bào. Bao nhầy này là một polymer

13


sinh học, thành phần là polysacarit, có tác dụng kết các tế bào vi khuẩn lại thành hạt
bông. Các chất keo dính trong khối nhầy của bùn hoạt tính hấp phụ các chất lơ lửng,
vi khuẩn, các chất màu, mùi… trong nƣớc thải. Do vậy hạt bùn sẽ lớn dần và tổng
lƣợng bùn cũng tăng dần lên.
Bảng 1.1. Một số vi khuẩn và chức năng của chúng trong bùn hoạt tính [10]

Vi khuẩn

Chức năng

Pseudomonas

Phân hủy hidratcacbon, protein, hợp chất hữu cơ khác

Arthrobacter

Phân hủy hidratcacbon

Bacillus

Phân hủy hidratcacbon, protein

Cytophaga

Phân hủy các polymer

Zooglea

Tạo thành chất nhầy, hình thành chất keo tụ

Acinetobacter

Tích luỹ polyphosphate, phản nitrat

Nitrosomonas

Nitrit hoá

Nitrobacter

Nitrat hoá

Sphaerotilus

Sinh nhiều tiên mao, phân hủy các chất hữu cơ

Alcaligenes

Phân hủy protein, phản nitrat hoá

Flavobacterium

Phân hủy protein

Nitrococcus denitrificans
Thiobacillus denirificans
Acinetobacter

Phản nitrat hoá (khử nitrat thành N2)

Hyphomicrobium
Desulfovibrio

Khử sulfat, khử nitrat

14

CHƢƠNG 2.

TIẾP CẬN GIẢM THIỂU BÙN THẢI CHỦ ĐỘNG TRONG XỬ
LÝ NƢỚC THẢI BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC

2.1.

VẤN ĐỀ BÙN THẢI TRONG XỬ LÝ NƢỚC THẢI BẰNG CÔNG
NGHỆ SINH HỌC

2.1.1. Thành phần, tính chất, hiện trạng bùn thải
Trong quá trình xử lý nƣớc thải sinh học, vi khuẩn và vi sinh vật sống dùng cơ chất
làm thức ăn để chuyển hóa chúng thành các chất trơ không hòa tan và thành tế bào
mới dẫn đến trong bể, lƣợng bùn hoạt tính tăng dần lên. Sau đó bùn đƣợc tách ra tại
bể lắng, một phần đƣợc quay trở lại đầu bể xử lý sinh học để tham gia xử lý nƣớc
thải theo chu trình mới. Bùn sinh ra từ hệ thống xử lý nƣớc thải thƣờng ở dạng lỏng
có chứa từ 0,25 - 12% chất rắn tính theo khối lƣợng tùy thuộc vào công nghệ xử lý
nƣớc thải đƣợc áp dụng. Trong quá trình xử lý sinh học, hệ số chuyển hóa bùn
thƣờng nằm trong khoảng 0,40 - 0,70 mg VSS/mgCOD .
Trong những thành phần cần xử lý, bùn chiếm thể tích lớn nhất và kỹ thuật xử lý
cũng nhƣ thải bỏ bùn là một trong những vấn đề phức tạp nhất trong quá trình xử lý
nƣớc thải. Các thiết bị xử lý bùn chiếm từ 40-60% tổng chi phí xây dựng hệ thống
xử lý nƣớc thải và chi phí xử lý chiếm khoảng 50% chi phí vận hành toàn hệ thống.
Bảng 2.1. Thành phần và tính chất của bùn cặn nƣớc thải đô thị nhƣ sau [5]

Các thông số

Loại bùn cặn

Cặn lắng 1

Bùn sau lắng 2

1,4

1,08-1,25

Tổng chất rắn khô, %

2,5-5,5

0,5-1,2

Tổng chất rắn bay hơi, % tổng chất rắn khô

60-80

60-80

Cellunose, % tổng chất rắn khô

8-15

7

Mỡ và chất béo khác, % tổng chất rắn khô

6-30

5-12

Tỷ trọng, kg/l

15


Protein, % tổng chất rắn khô

20-30

32-41

Tổng N, % tổng chất rắn khô

1,5-4,0

4,7-6,7

Tổng P, % tổng chất rắn khô

0,8-2,8

2,8-11

0-1,0

0,4

5-8

6,5-8

107 - 108

4*106 – 3*107

Kali, % tổng chất rắn khô
pH
Coliform, coli/g chất khô

(Trong đó cặn lắng 1 là cặn trong quá trình xử lý cơ học, bùn sau lắng 2 là lƣợng
bùn tạo ra sau khi qua bể xử lý sinh học).
Đối với các khu đô thị, khu dân cƣ vẫn tồn tại khá nhiều những cơ sở sản xuất, cửa
hàng sửa chữa, hay làm nghề thủ công, xả nƣớc thải trực tiếp chƣa qua xử lý hay xử
lý chƣa triệt để vào hệ thống thu gom với những thành phần phức tạp nhƣ chứa kim
loại nặng, chất hữu cơ rất khó kiểm soát. Khi qua hệ thống xử lý tập trung, các
thành phần độc hại này không thể xử lý triệt để, và tích tụ trong bùn thải của hệ
thống xử lý, do đó phát sinh loại bùn thải chứa các thành phần độc hại.
Đối với nƣớc thải tại các khu công nghiệp, làng nghề: xử lý nƣớc thải ở các khu
công nghiệp, các làng nghề, các bãi rác, các trại chăn nuôi hay từ khu dân cƣ… hết
sức khó khăn và tốn kém. Song “xử lý bùn thải” sau khi đã xử lý nƣớc thải (đƣợc
gọi là chất bùn thải nguy hại) còn khó khăn, phức tạp bội phần bởi thành phần bùn
thải có thể khá đa dạng, phức tạp. Với nƣớc thải từ khu công nghiệp có thể có kim
loại nặng lắng đọng trong bùn thải.
Các mẫu bùn thải của các doanh nghiệp, KCX-KCN, cụm công nghiệp đƣợc lấy để
phân tích thành phần chất thải cho thấy, có đến 60% lƣợng bùn thải chứa các chất
thải nguy hại. Bùn thải của KCN Lê Minh Xuân và KCX Tân Thuận đƣợc xếp vào
loại nguy hại hỗn hợp, do chứa hàm lƣợng kim loại nặng và các chất hữu cơ độc hại
vƣợt ngƣỡng tiêu chuẩn chất thải nguy hại. Còn bùn thải từ KCX-KCN Hiệp Phƣớc,

Tân Tạo, Tây Bắc-Củ Chi, Linh Trung 2, Cát Lái 2 lại nguy hại là do có hàm lƣợng
16


các chất hữu cơ độc hại vƣợt tiêu chuẩn.Riêng bùn thải tại các KCX-KCN Tân Thới
Hiệp, Tân Bình, Vĩnh Lộc, Linh Trung 1 và Bình Chiểu thì không nguy hại. Trƣớc
đây bùn thải từ khu công nghiệp này thƣờng đƣợc sử dụng để bón cây, song với
hàm lƣợng Cr, Ni vƣợt tiêu chuẩn, hiện không thể sử dụng lƣợng bùn này nhƣ phân
bón.
Theo khảo sát về chất thải toàn cầu của Tổ chức Hàng hải quốc tế: Cứ tạo ra sản
phẩm quốc nội (GDP) 1 tỷ đô la thì sẽ làm phát sinh 4.500 tấn chất thải công
nghiệp, trong đó 20% là chất thải nguy hại. Ở Tp. Hồ Chí Minh phát sinh khoảng
1,2 triệu tấn bùn thải/tháng. Dự báo đến năm 2015 số lƣợng bùn thải sẽ tăng lên
khoảng 3 triệu tấn/tháng, năm 2020 sẽ không dƣới 4 triệu tấn/tháng. Trong đó, bùn
thải nguy hại hiện nay có khoảng từ 250 – 300 tấn/ngày, chƣa kể đến bùn thải từ các
tỉnh lân cận đƣa về thành phố để xử lý từ 150 – 200 tấn/ngày.
Tổng hợp phân loại và lƣợng bùn thải phát sinh từ các trạm xử lý nƣớc thải ở các
khu công nghiệp nhƣ sau:
Bảng 2.2. Kết quả phân loại bùn và mức phát thải bùn tại các nhà máy xử lý nƣớc thải tập
trung KCN [15]
STT

1

Khu công nghiệp

Lê Minh Xuân

Công suất HTXLNT

Mức phát

Đánh giá mức

(m3/ngày)

thải (kg/m3)

độ ô nhiễm

3200

1,35

Nguy

hại

hỗn

hợp
2

Cát Lái 2

600

0,25

Nguy hại KLN

3

Bình Chiểu

1500

0,07

Không nguy hại

4

Tân Thuận

4500

0,037

Nguy hại hỗn hợp

5

Linh Trung 1

4000

0,25

Không nguy hại

6

Linh Trung 2

2500

0,27

Nguy hại KLN

7

Vĩnh Lộc

3000

0,33

Không nguy hại

8

Tân Bình

1200

0,07

Không nguy hại

9

Tây Bắc Củ Chi

2500

0,27

Nguy hại KLN

17


10

Tân Tạo

4000

0,25

Nguy hại KLN

11

Hiệp Phƣớc

1000

0,5

Nguy hại KLN

12

Tân Thới Hiệp

1200

0,06

Không nguy hại

Bảng 2.3. Khối lƣợng bùn thải tại các trạm xử lý tập trung ở các khu công nghiệp
Khối lƣợng Bùn thải không nguy hại

Khối lƣợng Bùn thải nguy hại phát sinh tại

phát sinh tại các KCN (tấn/tháng)

các KCN (tấn/tháng)

Tân
Bình

2,52

Vĩnh
Lộc

29,7

Linh

Bình

Trung 1 Chiểu

30

3,15

Tân

Lê

Thới

Minh

Hiệp

Xuân

Hiệp

Cát

Tân

Phƣớc Lái 2 Thuận

2,16 129,6

15

4,5

5

23%

Linh
Trung
2

Tây
bắc

Tân

Củ

Tạo

Chi

20,25 20,25

30

77%

2.1.2. Xử lý bùn thải
Hiện nay, đơn giá xử lý chất thải rắn nguy hại vào khoảng 10.000 - 20.000/kg, tức
vào khoảng 10 - 20 triệu/tấn. Đối với bùn thải thông thƣờng, chi phí để xử lý
khoảng 300.000 - 400.000/tấn. Có thể ƣớc chi phí để xử lý lƣợng chất thải này nhƣ
sau:
Bảng 2.4. Đơn giá xử lý chất thải
Giá xử lý Bùn thải không nguy

Giá xử lý Bùn thải nguy hại phát sinh tại các

hại phát sinh tại các KCN

KCN (triệu/tháng)

(triệu/tháng)

Tân

Vĩnh

Bình

Lộc

0,76-1

8,9111,9

Linh
Trung
1

Bình
Chiểu

Tân

Lê

Thới

Minh

Hiệp

Xuân

Hiệp Cát Lái
Phƣớc

2

Tân
Thuận

Linh

Trung
2

9-12 0,95- 0,65- 1300- 150- 45-90 50-100 2031,26

0,87

2600

18

300

406

Tây
bắc

Tân

Củ

Tạo

Chi

203-

300-

406

600


Với khối lƣợng bùn thải nguy hại từ các trạm xử lý nƣớc thải tập trung nhƣ vậy, nếu
xử lý đúng quy trình, các khu công nghiệp phải tiêu tốn từ hàng trăm triệu đến hàng
tỷ đồng/tháng. Nếu không xử lý, sẽ gây ảnh hƣởng nghiêm trọng tới môi trƣờng
Bảng 2.5. Khối lƣợng bùn thải tại Trạm xử lý nƣớc thải cục bộ tại một số các nhà máy
thành viên khu công nghiệp [15]
Khối lƣợng Bùn thải
không nguy hại

Khối lƣợng Bùn thải nguy hại phát sinh (tấn/tháng)

(tấn/tháng)
Thức ăn

Thực

gia súc

phẩm

0,3

330,62

Dệt nhuộm

Dƣợc phẩm

Sx hóa chất

Thuộc da

19,96

1,75

10,34

307,56

330,92

339,61
Bảng 2.6. Kinh phí xử lý bùn thải

Giá xử lý bùn thải
không nguy hại

Giá xử lý bùn thải nguy hại phát sinh (triệu/tháng)

(triệu/tháng)
Thức ăn

Thực

gia súc

phẩm

0,09-0,12

99,2-132,2

Dệt nhuộm

Dƣợc phẩm

Sx hóa chất

Thuộc da

199,6-399,2

17,5-35

103,4-206,8

3075,6-6051,2

99,11-132,32

3396,1-6792,2

Với khối lƣợng bùn thải từ các cơ sở thành viên trong khu công nghiệp, phải tiêu
tốn số tiền xử lý có thể lên tới 6,7 tỷ/tháng, một con số rất lớn. Trong số các loại
hình sản xuất này, lƣợng bùn thải tại phát sinh từ trạm xử lý của ngành thuộc da là

lớn nhất, số tiền để xử lý lƣợng bùn thải nguy hại này ƣớc tính lên tới 6 tỷ
đồng/tháng.
Hầu hết số lƣợng bùn thải của các hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung (HTXLNTTT)
tại các KCX-KCN chƣa đƣợc coi là chất thải nguy hại và không đƣợc xử lý đúng
cách. Bùn đã đƣợc ép hoặc phơi khô và sau đó bón trực tiếp cho cây xanh trong
phạm vi KCN (KCN Lê Minh Xuân); đƣợc ủ tại chỗ làm phân compost (KCN Vĩnh
19