Nghiên cứu đặc tính và khả năng sử dụng bùn thải đô thị Hà Nội làm phân bón (LA tiến sĩ)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

ĐẶNG THỊ HỒNG PHƢƠNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG
BÙN THẢI ĐÔ THỊ HÀ NỘI LÀM PHÂN BÓN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG

Thái Nguyên, năm 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

ĐẶNG THỊ HỒNG PHƢƠNG

NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG
BÙN THẢI ĐÔ THỊ HÀ NỘI LÀM PHÂN BÓN

Ngành: Khoa học môi trƣờng
Mã số: 62 44 03 01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Nguyễn Mạnh Khải
2. GS. TS. Nguyễn Thế Đặng

Thái Nguyên, năm 2017

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, có sự hỗ trợ từ tập
thể hƣớng dẫn khoa học là PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải và GS.TS Nguyễn Thế
Đặng. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực và chƣa
từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nghiên cứu nào trƣớc đây. Nếu phát
hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc Hội đồng,
cũng nhƣ kết quả luận án của mình.
Tác giả luận án

Đặng Thị Hồng Phương


ii

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận án này tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn Ban Giám hiệu
và các quý thầy, cô trong Khoa Môi trƣờng, Bộ phận Sau Đại học, Phòng Đào tạo Trƣờng Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã tạo nhiều điều kiện, quan tâm giúp đỡ,
chỉ bảo tận tình trong quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến PGS.TS. Nguyễn Mạnh Khải và
GS.TS Nguyễn Thế Đặng đã trực tiếp hƣớng dẫn, định hƣớng chuyên môn, truyền
thụ những kinh nghiệm quý báu trong quá trình thực hiện luận án.
Luận án đƣợc hoàn thành ƣới sự tài trợ từ một phần kinh ph của đề tài Khoa
học công nghệ cấp Đại học Quốc gia Hà Nội, mã số QG 17.21 o PGS.TS. Nguyễn
Mạnh Khải chủ trì và đề tài QMT.12.03 o PGS,TS. Trần V n Quy chủ trì thông
qua hỗ trợ thực hiện lấy mẫu, phân t ch một số chỉ tiêu trong n thải. Tác giả chân
thành cảm ơn sự tài trợ qu áu của đề tài nêu trên.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Đặng V n Thành, Phòng th nghiệm Hóa lý,

Trƣờng Đại học Y Dƣợc, Đại học Thái Nguyên đã hỗ trợ, hƣớng dẫn và cho phép
tôi thực hiện các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn TS.
Trần V n Ngọc, Trung tâm thực hành và nghiên cứu ứng dụng Trƣờng Đại học
Nông Lâm Thái Nguyên đã chia sẻ kinh nghiệm và giúp đỡ tôi các điều kiện thuận
lợi nhất khi làm thực nghiệm tại xƣởng phân hữu cơ. Đồng thời, tôi cũng xin cảm
ơn đến hộ gia đình ông Vũ V n Mạnh, xã Đông Cao, Phổ Yên, Thái Nguyên và nhà
vƣờn Tùng Mến tại trƣờng Đại học Nông Lâm đã đồng và giúp đỡ tôi trong quá
trình bố trí các thí nghiệm thực nghiệm. Tôi cũng xin cảm ơn các ạn sinh viên
khóa 44, 45 ngành khoa học môi trƣờng, Trƣờng Đại học Nông lâm Thái Nguyên
đã tham gia thực hiện một số nghiên cứu trong luận án.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, ngƣời thân, bạn è, đồng nghiệp
đã quan tâm động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận án.
Mặc
đã rất cố gắng trong quá trình thực hiện nhƣng luận án không thể tránh
khỏi những thiếu sót. Tác giả mong nhận đƣợc sự góp ý của quý thầy, cô và bạn bè.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2017
Tác giả

Đặng Thị Hồng Phương


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii
MỤC LỤC .................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ............................................................... viii
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... ix

DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... xii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. T nh cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài .................................................................................................. 2
2.1. Mục tiêu tổng quát ...............................................................................................2
2.2. Mục tiêu cụ thể .....................................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................ 3
4. Những đóng góp mới của đề tài .............................................................................. 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 4
1.1. Cơ sở l luận về

n thải đô thị ........................................................................... 4

1.1.1. Khái niệm, nguồn phát sinh
1.1.2. Đặc điểm của

n thải đô thị ......................................................4

n thải đô thị ............................................................................5

1.1.2.2. Đặc điểm của

n thải nạo vét từ mạng lƣới thoát nƣớc đô thị .....................8

1.1.2.3. Đặc điểm của

n thải từ các trạm XLNT tập trung ....................................10

1.1.3. Đặc điểm tồn tại trong

n thải đô thị và độc t nh của một số KLN ..............11

1.1.4. Khả n ng và lợi ch thu đƣợc từ tái sử dụng bùn thải đô thị ...........................13
1.1.5. Thực trạng quản l

n thải đô thị tại Hà Nội ................................................15

1.2. Tổng quan về các phƣơng pháp xử l

n thải đô thị ........................................ 20

1.2.1. Tiền xử l , tách nƣớc ......................................................................................21
1.2.2. Phƣơng pháp loại ỏ KLN trong

n thải đô thị ............................................21

1.2.2.1. Loại ỏ các kim loại ằng ung ịch axit ....................................................21
1.2.2.2. Loại ỏ kim loại ằng các tác nhân tạo phức ...............................................24
1.2.3. Phƣơng pháp chôn lấp .....................................................................................25


iv

1.2.4. Phƣơng pháp nhiệt ..........................................................................................26
1.2.5. Sử ụng trong cải tạo đất nông nghiệp ...........................................................28
1.3. Tổng quan về phƣơng pháp ủ phân compost ..................................................... 30
1.3.1. Định nghĩa .......................................................................................................30
1.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình composting ............................................31
1.3.2.1. Các yếu tố inh ƣỡng .................................................................................31
1.3.2.2. Các yếu tố môi trƣờng ..................................................................................34

1.3.2.3. Vi sinh vật trong ủ phân compost ................................................................37
1.3.3. Các phƣơng pháp ủ phân compost ..................................................................38
1.4. Một số nghiên cứu ủ phân compost từ

n thải đô thị ứng ụng trong sản

xuất nông nghiệp ....................................................................................................... 40
1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới ...........................................................................40
1.4.2. Trong nƣớc ......................................................................................................41
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ......................................................................................................... 45
2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 45
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu......................................................................................45
2.1.1.1. B n thải đô thị ..............................................................................................45
2.1.1.2. Vật liệu phối trộn ủ phân ..............................................................................45
2.1.1.3. Sản phẩm sau ủ phân ....................................................................................46
2.1.1.4. Cây trồng thử nghiệm hiệu lực phân HCBT ................................................47
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .........................................................................................48
2.2. Nội ung nghiên cứu .......................................................................................... 48
2.2.1. Nội ung 1: Đặc t nh

n thải đô thị Hà Nội ..................................................49

2.2.2. Nội ung 2: Nghiên cứu loại ỏ một số kim loại nặng (C , Cu, Zn, P , Cr)
trong

n thải ............................................................................................................49

2.2.3. Nội ung 3: Nghiên cứu tận ụng

n thải trạm XLNTSH sau xử l KLN làm

phân hữu cơ ...............................................................................................................49
2.2.4. Nội ung 4: Nghiên cứu thử nghiệm phân HCBT đối với cây trồng ..............49
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 50


v

2.3.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu .........................................................................50
2.3.2. Phƣơng pháp ự áo phát sinh lƣợng

n thải đô thị Hà Nội ........................50

2.3.3. Phƣơng pháp lấy mẫu, ảo quản và phân t ch mẫu.........................................51
2.3.3.1. Vị tr lấy mẫu

n ........................................................................................51

2.3.3.2. Phƣơng pháp lấy mẫu và ảo quản mẫu ......................................................55
2.3.3.3. Phƣơng pháp phân t ch phòng th nghiệm ...................................................56
2.3.4. Phƣơng pháp thực nghiệm ..............................................................................57
2.3.4.1. Th nghiệm chiết tách một số kim loại nặng (C , Cu, Zn, P , Cr) trong

n

thải của trạm XLNTSH Kim Liên ằng axit .............................................................57
2.3.4.2. Th nghiệm ủ phân HCBT ............................................................................58
2.3.4.3. Th nghiệm thử nghiệm hiệu lực của phân HCBT đối với cây trồng ..........62
2.3.5. Phƣơng pháp xử l số liệu ...............................................................................67

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.............................. 68
3.1. Đặc t nh

n thải đô thị Hà Nội ......................................................................... 68

3.1.1. Dự áo phát sinh số lƣợng các loại
3.1.1.1. Dự áo phát sinh số lƣợng
3.1.1.2. Dự áo phát sinh

n từ ể phốt ở đô thị Hà Nội .........................68

n thải HTTN .................................................................70

3.1.1.2. Dự áo phát sinh số lƣợng
3.1.2. Đặc t nh các loại

n thải đô thị Hà Nội ............................68

n thải từ các trạm XLNT tập trung ...............71

n thải đô thị Hà Nội .........................................................73

3.1.2.1. Một số t nh chất l học .................................................................................73
3.1.2.2. Một số t nh chất hóa học ..............................................................................76
3.1.2.3. Một số chỉ tiêu sinh học của
3.1.3. Đánh giá khả n ng tái sử ụng

n thải đô thị Hà Nội ....................................86
n thải đô thị Hà Nội cho mục đ ch nông nghiệp..87

3.2. Nghiên cứu loại ỏ một số KLN (Cu, Zn, P , Cr, C ) trong

n thải trạm

XLNTSH ằng ung ịch axit .................................................................................. 89
3.2.1. Đặc điểm các ạng KLN trong

n thải một số trạm XLNT tập trung ở Hà Nội ..89

3.2.2. Nghiên cứu loại ỏ một số KLN trong

n thải của trạm XLNTSH Kim Liên

ằng ung ịch axit ...................................................................................................93
3.2.2.1. Nghiên cứu ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất loại ỏ KLN trong

n thải 93

3.2.2.2. Ảnh hƣởng của nồng độ axit đến hiệu suất loại ỏ KLN.............................96


vi

3.2.2.3. Ảnh hƣởng của số ậc chiết đến hiệu quả loại ỏ KLN trong
3.2.3. Thành phần một số chất trong
3.3. Nghiên cứu tận ụng

n thải .......99

n thải sau quá trình chiết tách ằng axit ...101

n thải trạm XLNTSH sau xử l KLN làm phân

hữu cơ ...................................................................................................................... 102
3.3.1. Biến động các yếu tố trong quá trình ủ phân ................................................102
3.3.1.1. Nhiệt độ ......................................................................................................102
3.3.1.2. Độ ẩm .........................................................................................................104
3.3.1.3. Giá trị pH....................................................................................................105
3.3.1.4. Sự thay đổi thể t ch khối ủ .........................................................................107
3.3.1.5. Hàm lƣợng các on tổng số........................................................................109
3.3.1.6. Hàm lƣợng đạm ..........................................................................................111
3.3.1.7. Tỷ lệ C/N ....................................................................................................116
3.3.1.8. Hàm lƣợng lân ............................................................................................119
3.1.3.1.9. Hàm lƣợng kali tổng số (%) ....................................................................122
3.1.3.10. Biến động E.coli và Salmonella ...............................................................123
3.3.2. Hàm lƣợng một số kim loại nặng (As, P , Hg, C ) sau 75 ngày ủ...............125
3.3.3. Đánh giá chất lƣợng phân hữu cơ sản xuất từ
3.3.4. Quy trình sản xuất phân hữu cơ từ

n thải sau xử l KLN ........126

n thải sau xử l KLN .........................127

3.3.4.1. Quy trình sản xuất phân HCBT ..................................................................127
3.3.4.2. Chi ph sản xuất phân HCBT .....................................................................130
3.4. Thử nghiệm hiệu lực phân HCBT đối với cây trồng ....................................... 131
3.4.1. Thử nghiệm hiệu lực phân HCBT đối với cây rau cải ẹ .............................131
3.4.1.1. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến thời gian qua các thời kỳ sinh
trƣởng của cây rau cải ẹ ........................................................................................131
3.4.1.2. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến một số chỉ tiêu sinh trƣởng của

cây cải ẹ .................................................................................................................132
3.4.1.3. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến n ng suất, chất lƣợng và hiệu
quả kinh tế của cây cải ẹ .......................................................................................136
3.4.2. Thử nghiệm hiệu lực của phân HCBT trên cây hoa xác pháo ......................140


vii

3.4.2.1. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến các giai đoạn sinh trƣởng của
cây trong các công thức ...........................................................................................140
3.4.2.2. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến t ng trƣởng chiều cao cây ...141
3.4.2.3. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến động thái ra lá .....................142
3.4.2.4. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến t ng trƣởng đƣờng k nh thân ...... 144
3.4.2.5. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến khả n ng phân cành ............145
3.4.2.6. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến chất lƣợng hoa ....................146
3.4.2.7. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến tỷ lệ hoa thƣơng phẩm ........147
3.4.2.8. Hiệu quả kinh tế của việc sử ụng phân ón HCBT trên cây hoa xác pháo...... 148
3.4.3. Một số t nh chất đất trƣớc và sau khi ón phân HCBT ................................149
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 151
1. Kết luận ............................................................................................................... 151
2. Kiến nghị ............................................................................................................. 152
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN
QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ........................................................................................ 154
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 155
I. Tiếng Việt ............................................................................................................ 155
II. Tiếng Anh ........................................................................................................... 160
PHỤ LỤC


viii

DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

BTNMT

: Bộ Tài nguyên Môi trƣờng

BNN&PTNT

: Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn

BXD

: Bộ Xây dựng

CEC

: Dung t ch trao đổi cation của đất
(Cation exchange capacity)

Cs

: Cộng sự

CT

: Công thức

ĐVT

: Đơn vị tính

HCBT

: Hữu cơ

HTTN

: Hệ thống thoát nƣớc

KLN

: Kim loại nặng

LSD

: Sự sai khác nhỏ nhất có

n thải

nghĩa

(Least Significant Difference)
OM

: Chất hữu cơ của đất (Organic matter)

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

STT

: Số thứ tự

TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

TP

: Thành phố

URENCO

: Công ty Môi trƣờng Đô thị Hà Nội

VCR

: Tỷ số giữa tổng thu t ng do bón phân và chi phí phân
ón t ng thêm

XLNT

: Xử l nƣớc thải

XLNTSH

: Xử l nƣớc thải sinh hoạt

ix

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Thành phần một số chất của bùn từ các công trình vệ sinh khác nhau ......6
Bảng 1.2. Thành phần của bùn từ bể tự hoại ..............................................................7
Bảng 1.3. Thành phần cơ giới của các loại bùn cặn....................................................8
Bảng 1.4. Thành phần hữu cơ, Nts và P2O5ts của bùn từ hệ thống thoát nƣớc đô thị .......9
Bảng 1.5. Thành phần kim loại nặng trong bùn cống thoát nƣớc đô thị.....................9
Bảng 1.6. Thành phần, tính chất của bùn cặn ở một số trạm XLNT ........................10
Bảng 1.7. Dự kiến xây dựng các nhà máy XLNT tập trung cho khu vực đô thị trung
tâm Hà Nội đến n m 2030 ........................................................................19
Bảng 1.8. Hàm lƣợng N và tỷ lệ C/N trong một số chất thải ....................................33
Bảng 2.1. Vị trí lấy mẫu bùn thải đô thị trên địa bàn Hà Nội ...................................53
Bảng 2.2. Các chỉ tiêu và phƣơng pháp phân t ch phòng th nghiệm .......................56
Bảng 2.3. Các công thức thí nghiệm ủ phân bón từ bùn thải ....................................59
Bảng 2.4. Một số t nh chất của nguyên liệu trƣớc khi ủ ...........................................60
Bảng 2.5. Tỉ lệ thành phần nguyên liệu ủ của các công thức thí nghiệm .................61
Bảng 2.6. Các công thức thí nghiệm trồng cây cải bẹ ..............................................63
Bảng 2.7. Các công thức thí nghiệm trồng hoa xác pháo .........................................65
Bảng 3.1. Hiện trạng phát sinh lƣợng bùn từ bể phốt ở các quận nội thành thành phố
Hà Nội n m 2015 ......................................................................................68
Bảng 3.2. Dự báo phát sinh khối lƣợng bùn từ bể phốt ở khu vực đô thị trung tâm
Hà Nội n m 2020, 2030............................................................................69
Bảng 3.3. Dự báo phát sinh số lƣợng bùn thải từ HTTN ở khu vực đô thị trung tâm
thành phố Hà Nội n m 2020, 2030 ...........................................................71
Bảng 3.4. Lƣợng bùn phát sinh của các trạm XLNT Hà Nội ...................................72
Bảng 3.5. Dự áo lƣợng bùn phát sinh từ các trạm XLNT tập trung khu vực đô thị
trung tâm thành phố Hà Nội đến n m 2030 .............................................73

Bảng 3.6. Thành phần cấp hạt của bùn thải đô thị Hà Nội .......................................74
Bảng 3.7. Hàm lƣợng một số KLN trong bùn thải đô thị Hà Nội .............................80
Bảng 3.8. Mật độ một số vi sinh vật (VSV) trong mẫu bùn thải ..............................87


x

Bảng 3.9. Đặc điểm lý, hóa, sinh học của bùn thải tại bể chứa bùn trạm XLNTSH
Kim Liên, Hà Nội .....................................................................................88
Bảng 3.10. Hàm lƣợng các dạng KLN trong bùn thải ..............................................90
Bảng 3.11. Ảnh hƣởng của thời gian ngâm chiết đến hiệu suất chiết KLN .............94
Bảng 3.12. Hiệu suất loại bỏ KLN của các axit ở các nồng độ khác nhau ...............97
Bảng 3.13. Ảnh hƣởng của số lần chiết đến hiệu suất tách KLN .............................99
Bảng 3.14. Thành phần một số chất trong

n trƣớc và sau khi loại bỏ KLN .......101

Bảng 3.15. Diễn biến ẩm độ (%) của các công thức thí nghiệm theo thời gian .....104
Bảng 3.16. Diễn biến giá trị pH của các công thức thí nghiệm theo thời gian .......106
Bảng 3.17: Diễn biến % thể tích giữa các công thức theo thời gian .......................107
Bảng 3.18. Diễn biến tổng các bon hữu cơ của các công thức ...............................109
Bảng 3.19. Diễn biến Nts của các công thức thí nghiệm theo thời gian ..................111
Bảng 3.20: Hàm lƣợng đạm NH4+ của các công thức theo thời gian......................113
Bảng 3.21. Hàm lƣợng đạm NO3- các công thức thí nghiệm theo thời gian...........115
Bảng 3.22: Diễn biến tỉ lệ C/N các công thức thí nghiệm theo thời gian ...............117
Bảng 3.23: Diễn biến hàm lƣợng phốt pho tổng số theo thời gian .........................119
Bảng 3.24. Hàm lƣợng lân dễ tiêu ngày 1 và ngày 75 của các công thức thí nghiệm ...121
Bảng 3.25. Hàm lƣợng kali tổng số của các công thức thí nghiệm ........................122
Bảng 3.26. Mật độ E.coli và Salmonella ngày 1 và ngày 75 ..................................124
ở các công thức thí nghiệm .....................................................................................124

Bảng 3.27. Hàm lƣợng một số KLN trong hỗn hợp sau 75 ngày ủ ........................126
Bảng 3.28. Đặc tính lý hóa của phân HCBT sau 75 ngày ủ ...................................127
Bảng 3.29. Khái tính chi phí sản xuất 1 tấn phân hữu cơ

n thải .........................131

Bảng 3.30. Ảnh hƣởng của liều lƣợng phân HCBT đến các thời kỳ sinh trƣởng của
cây rau cải bẹ ..........................................................................................132
Bảng 3.31. Ảnh hƣởng của liều lƣợng phân HCBT tới động thái t ng trƣởng chiều
cao cây của cây cải bẹ ............................................................................133
Bảng 3.32. Động thái ra lá của cây cải bẹ ở các công thức ....................................134
Bảng 3.33. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến sự t ng trƣởng chiều dài và
chiều rộng lá cây cải bẹ ..........................................................................135


xi

Bảng 3.34. Ảnh hƣởng của phân ón đến n ng suất của cây cải bẹ Đông Dƣ .......136
Bảng 3.35. Hàm lƣợng nitrat và KLN trong cây cải bẹ ..........................................138
Bảng 3.36. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến hiệu quả kinh tế trồng rau
cải bẹ .......................................................................................................139
Bảng 3.37. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến các giai đoạn sinh trƣởng
của cây hoa xác pháo ..............................................................................140
Bảng 3.38. Ảnh hƣởng các công thức ón phân đến động thái t ng trƣởng
chiều cao cây ..........................................................................................141
Bảng 3.39. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến động thái ra lá ................143
Bảng 3.40. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến t ng trƣởng
đƣờng kính thân ......................................................................................144
Bảng 3.41. Ảnh hƣởng các công thức ón phân đến khả n ng phân cành .............145
Bảng 3.42. Ảnh hƣởng của các công thức ón phân đến chất lƣợng hoa ...............146

Bảng 3.43. Ảnh hƣởng của phân ón lá đến tỷ lệ hoa thƣơng phẩm
của cây hoa xác pháo ..............................................................................148
Bảng 3.44. Hiệu quả kinh tế của các công thức ón phân đối với cây xác pháo ....148
Bảng 3.45. Ảnh hƣởng của ón phân đến một số tính chất lý - hóa đất .................149


xii

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sự hình thành bùn thải trên HTTN đô thị Hà Nội ....................................16
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình tách KLN từ bùn thải.......................................................22
Hình 1.3. Ủ compost bằng luống với thổi khí ...........................................................39
Hình 1.4. Ủ compost bằng phơi khô đánh luống ......................................................39
Hình 1.5. Ủ compost trong các thiết bị chứa.............................................................39
Hình 2.1. Cây cải bẹ Đông Dƣ ..................................................................................47
Hình 2.2. Cây hoa xác pháo (Salvia splendens ker. Gawl) .......................................48
Hình 2.3. Sơ đồ nội dung nghiên cứu .......................................................................49
Hình 2.4. Vị trí lấy mẫu bùn từ trầm tích sông, hồ trên địa bàn TP Hà Nội .............54
Hình 2.5. Vị trí lấy mẫu bùn thải từ HTTN và từ nhà máy XLNT trên địa bàn thành
phố Hà Nội................................................................................................54
Hình 2.6. Các thí nghiệm ố trí ủ với nấm Trichoderma spp. ..................................59
Hình 2.7. Các thí nghiệm ố trí ủ với EMIC và nấm Trichoderma spp. ..................59
Hình 3.1. Biểu đồ t ng trƣởng công tác nạo vét bùn thải từ HTTN của Công ty
Thoát nƣớc Hà Nội ...................................................................................70
Hình 3.2. Hàm lƣợng chất hữu cơ trong

n thải đô thị Hà Nội ..............................77

Hình 3.3. Hàm lƣợng nitơ tổng số trong các mẫu bùn thải .......................................78
Hình 3.4. Hàm lƣợng phốt pho tổng số trong bùn thải đô thị Hà Nội ......................79

Hình 3.5. Hàm lƣợng Cu tổng số trong các mẫu bùn thải đô thị Hà Nội .................81
Hình 3.6. Hàm lƣợng Zn tổng số trong các mẫu bùn thải đô thị Hà Nội ..................82
Hình 3.7. Hàm lƣợng Pb tổng số trong các mẫu bùn thải đô thị Hà Nội ..................84
Hình 3.8. Hàm lƣợng Cd tổng số trong các mẫu bùn thải đô thị Hà Nội .................85
Hình 3.9. Hàm lƣợng Cr tổng số trong các mẫu bùn thải đô thị Hà Nội ..................85
Hình 3.10. Thành phần các dạng KLN trong bùn thải 3 trạm XLNT .......................91
Hình 3.11. Dạng tồn tại của từng KLN trong bùn thải 3 trạm XLNT ......................92
Hình 3.12. Hiệu suất loại bỏ KLN ở các thời gian khác nhau ..................................95
Hình 3.13. Hiệu suất loại bỏ KLN của các axit ở nồng độ khác nhau ......................98
Hình 3.14. Ảnh hƣởng của số bậc chiết tách đến hiệu suất loại bỏ KLN của các axit ..100


xiii

Hình 3.15. Diễn biến nhiệt độ theo ngày của các thí nghiệm .................................102
Hình 3.16: Phần tr m thể tích khối ủ sau 75 ngày ..................................................108
Hình 3.17: Tổng các bon của các công thức thí nghiệm sau 75 ngày ủ ..................110
Hình 3.18: Hàm lƣợng Nts của các công thức thí nghiệm sau 75 ngày ủ................112
Hình 3.19. Hàm lƣợng đạm NH4+ của các công thức sau 75 ngày ủ ......................114
Hình 3.20. Hàm lƣợng NO3- của các công thức thí nghiệm sau 75 ngày ủ ............116
Hình 3.21. Tỷ lệ C/N của các công thức sau 75 ngày ủ ..........................................118
Hình 3.22. Hàm lƣợng phốt pho tổng số của các công thức sau 75 ngày ủ ............120
Hình 3.23. Hàm lƣợng lân dễ tiêu của các công thức thí nghiệm sau 75 ngày ủ....122
Hình 3.24. Hàm lƣợng kali tổng số của các công thức thí nghiệm sau 75 ngày ủ..123
Hình 3.25. Quy trình sản xuất phân bón hữu cơ từ bùn thải đô thị.........................128


1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong các loại hình chất thải đô thị, bùn thải đô thị hiện đƣợc các nhà quản lý
môi trƣờng ngày càng quan tâm. Bùn thải đô thị phát sinh chủ yếu từ các hoạt động
xử l nƣớc thải và nạo vét hệ thống thoát nƣớc đô thị. Bùn thải đô thị có hàm lƣợng
chất inh ƣỡng nhƣ nitơ, phốt pho khá cao (Nguyễn Việt Anh, 2015) [1]. Mặt
khác, quá trình hình thành bùn thải cũng t ch lũy nhiều chất gây ô nhiễm nhƣ kim
loại nặng, vi sinh vật gây bệnh.
Khối lƣợng bùn thải đô thị phát sinh ngày càng nhiều ở tất cả các quốc gia trên
Thế giới. Đối với các nƣớc châu Âu, lƣợng bùn thải khô trên một đầu ngƣời đƣợc
thống kê từ quá trình xử l nƣớc sơ cấp và thứ cấp là khoảng 90 g/ngày/ngƣời. Ở
Anh, có khoảng 30 triệu tấn bùn thải mỗi n m tƣơng đƣơng với 1,2 triệu tấn bùn
khô mỗi n m (Ngo Dinh Binh và cs, 2007) [98]. Tại Việt Nam, cùng với tốc độ gia
t ng ân số, mở rộng quy mô các đô thị, lƣợng bùn thải phát sinh ngày càng nhiều.
Tính riêng cho thủ đô Hà Nội, lƣợng bùn từ bể phốt phát sinh hàng n m khoảng 500
- 700 tấn/ngày (Hà Nội Urenco, 2014) [13], bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc đô thị
đƣợc thu gom khoảng 120.000 - 150.000 tấn/n m (Quy hoạch chất thải rắn thủ đô
Hà Nội, 2014) [44].
Bùn thải đô thị tại mỗi quốc gia, mỗi đô thị có những đặc tính khác biệt tùy
thuộc vào trình độ phát triển đô thị cũng nhƣ sự phát triển của hệ thống hạ tầng đô
thị. Kết quả nghiên cứu của Inglezakis và cs (2014) [81] cho thấy điểm chung của
các loại bùn thải đô thị là chúng có chứa thành phần inh ƣỡng cho cây trồng nhƣ
nitơ, phốt pho khá cao. Theo tác giả Fuerhacker (2010) [72] các chất có nguồn gốc
vô cơ gây ô nhiễm bùn thải đô thị chủ yếu là kim loại nặng (KLN) nhƣ Zn, C , P ,
Cr, Cu, Ni và một số nguyên tố xạ hiếm khác. KLN đƣợc sử dụng nhiều trong các
ngành công nghiệp nhƣ mạ, dệt nhuộm, sơn, thuộc a,...v.v. KLN trong nƣớc thải
sinh hoạt thƣờng có nguồn gốc từ chất giặt tẩy, phân hay sự hòa tan từ hệ thống
đƣờng ống cấp nƣớc sinh hoạt và thoát nƣớc thải. Theo hệ thống thoát nƣớc, KLN
sẽ vận chuyển và tích tụ lại trong bùn thải tại mạng lƣới thoát nƣớc hay trong bùn
thải tại các trạm xử l nƣớc thải.

2

Theo Bala Subramanian (2010) [56] chi phí quản lý và xử l

n ao động 30

- 40% chi phí tổng và chiếm 50% chi phí vận hành của một nhà máy xử l nƣớc thải
tiêu biểu. Chi phí này sẽ là gánh nặng cho các hệ thống xử l nƣớc thải nếu không
có các biện pháp xử lý bùn thải thay thế. Các biện pháp xử lý bùn thải có chi phí
thấp, thân thiện với môi trƣờng sẽ là lời giải cho bài toán xử lý một khối lƣợng lớn
bùn thải đang hàng ngày phát sinh tại các đô thị (Chang và cs, 2002) [61]. Tại các
nƣớc thuộc Cộng đồng Chung châu Âu có trên 30% sản phẩm

n thải đƣợc sử

ụng làm nguồn phân ón cho cây trồng (Silveria, 2003) [106 . Hiện nay, có
khoảng 0,25 triệu tấn

n thải (khối lƣợng khô) đƣợc sinh ra hàng n m ở

c, trong

đó khoảng 1/3 đến 1/2 lƣợng này đƣợc sử ụng trong nông nghiệp (Molloy và cs,
2005) [97]. Theo Diaz và cs (1996) [68] việc sử dụng các loại bùn thải nhƣ một loại
phân bón hay làm nguyên liệu sản xuất phân bón ở nhiều nƣớc không còn xa lạ từ
những n m 1990.
Do vậy có thể nhận định rằng, hƣớng nghiên cứu nhằm tái sử ụng

n thải đô

thị làm phân ón cho nông nghiệp không phải vấn đề xa lạ. Tuy nhiên chất lƣợng
phân ón cũng nhƣ công nghệ tái sử ụng
nhiều vào đặc điểm, t nh chất của

n thải làm phân ón phụ thuộc rất

n thải. Để đạt mục đ ch hài hòa giữa lợi ch tái

sử ụng nguồn inh ƣỡng nhƣng lại hạn chế nguy cơ t ch lũy kim loại nặng và các
chất nguy hại trong

n thải vào môi trƣờng thì nhất thiết phải có những nghiên

cứu, đánh giá ph hợp và đề xuất các công nghệ thân thiện với môi trƣờng nhằm
khai thác tối đa tài nguyên vật chất chứa trong

n thải.

Nhằm góp phần vào việc hoàn thiện các cơ sở dữ liệu đặc tính các loại bùn
thải, phƣơng pháp, quy trình xử lý bùn thải đô thị Việt Nam nói chung và bùn thải
đô thị Hà Nội nói riêng, đề tài “Nghiên cứu đặc tính và khả năng sử dụng bùn
thải đô thị Hà Nội làm phân bón" đã đƣợc thực hiện.
2. Mục tiêu của đề tài
2.1. Mục tiêu tổng quát
Đánh giá đặc tính và khả n ng sử dụng bùn thải đô thị Hà Nội làm phân bón.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Đánh giá đặc điểm lý, hóa, sinh học và ự báo khối lƣợng bùn thải đô thị Hà Nội.

3

- Đánh giá khả n ng tách chiết một số kim loại nặng (Zn, Cu, Pb, Cr, Cd)
trong bùn thải trạm xử l nƣớc thải sinh hoạt bằng dung dịch axit.
- Đánh giá khả n ng ủ bùn thải đô thị sau xử lý kim loại nặng phối trộn với
một số chất thải nông nghiệp (rơm, phân lợn) có bổ sung chế phẩm sinh học (EMIC
và nấm Trichoderma spp.) làm phân bón hữu cơ.
- Đánh giá hiệu lực của phân hữu cơ

n thải đối với cây cải bẹ (Brassica

campestris L.) và cây xác pháo (Salvia splendens ker. Gawl).
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học
- Bổ sung thêm tƣ liệu đánh giá chi tiết đặc tính lý, hóa học và khối lƣợng phát
sinh bùn thải đô thị Hà Nội.
- Tìm đƣợc các điều kiện thích hợp (về thời gian ngâm chiết, nồng độ dung
dịch axit, số lần chiết tách) để loại bỏ một số kim loại nặng trong bùn thải trạm xử
l nƣớc thải sinh hoạt bằng dung dịch axit.
- Đánh giá đƣợc khả n ng khoáng hóa

n thải sau xử lý kim loại nặng phối

trộn với một số vật liệu hữu cơ (rơm, phân lợn) và chế phẩm sinh học (EMIC và
nấm Trichoderma spp.).
Ý nghĩa thực tiễn
- Làm cơ sở tham khảo cho các nhà quản lý lập kế hoạch quản lý và xử lý các
loại bùn thải đô thị Hà Nội.
- Có thể tái sử dụng bùn thải đô thị theo hƣớng tận thu tài nguyên phục vụ làm
phân bón nông nghiệp, giảm khối lƣợng bùn thải ra môi trƣờng bên ngoài nhằm hài

hòa giữa lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trƣờng.
4. Những đóng góp mới của đề tài
- Đã đề xuất phƣơng án chiết rút bằng dung dịch axit xitric để tiền xử lý kim
loại nặng trong bùn thải từ hệ thống xử l nƣớc thải sinh hoạt tập trung làm cơ chất
cho ủ phân compost.
- Đã đề xuất giải pháp sản xuất phân hữu cơ từ bùn thải trạm xử l nƣớc thải
sinh hoạt sau tiền xử lý kim loại nặng phối trộn với phụ phẩm nông nghiệp (rơm,
phân lợn) và chế phẩm sinh học (EMIC, Trichoderma spp.).


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Cơ sở lý luận về bùn thải đô thị
1.1.1. Khái niệm, nguồn phát sinh bùn thải đô thị
Theo Nghị định 80/2014/NĐ-CP ngày 6/8/2014 của Chính phủ về thoát nƣớc
và xử l nƣớc thải “Bùn thải là bùn hữu cơ hoặc vô cơ đƣợc nạo vét, thu gom từ các
bể tự hoại, mạng lƣới thu gom và chuyển tải, hồ điều hòa, kênh mƣơng, cửa thu,
giếng thu nƣớc mƣa, trạm ơm nƣớc mƣa, nƣớc thải, cửa xả và nhà máy xử l nƣớc
thải. Theo Fytili (2008) [73], bùn thải đô thị là sản phẩm của quá trình thoát nƣớc
đô thị. Bùn thải đô thị đƣợc sinh ra trong các công đoạn của quá trình thoát nƣớc và
xử l nƣớc thải. Do vậy, bùn thải đô thị gồm các loại sau:
- Bùn thải từ bể phốt hay chất thải dạng bùn là hỗn hợp bùn, phân và chất lỏng
hình thành từ các công trình vệ sinh tại chỗ. Bể tự hoại là công trình cơ ản trong hạ
tầng vệ sinh môi trƣờng đô thị của Việt Nam.
- Bùn nạo vét: phát sinh từ công đoạn nạo vét cống rãnh, sông hồ, ao nằm
trong hệ thống thoát nƣớc đô thị.
- Bùn từ trạm xử l nƣớc thải sinh hoạt (XLNTSH): là hỗn hợp các chất rắn,

đƣợc tách, lắng, tích tụ và thải ra từ quá trình xử l nƣớc (QCVN 50:2013/BTNMT)
[8]. Đối với loại hình bùn thải phát sinh từ công tác xử l nƣớc thải công nghiệp,
tùy vào tính chất và chất lƣợng bùn thải có quy định và quản lý riêng, không nằm
trong tập hợp bùn thải đô thị.
Thông thƣờng khối lƣợng phát sinh các loại bùn bể phốt, bùn nạo vét, bùn xử
l nƣớc thải đô thị phụ thuộc vào mô hình thoát nƣớc, trình độ phát triển hạ tầng đô
thị của mỗi quốc gia. Các quốc gia phát triển ở châu Âu thƣờng sử dụng mô hình
thoát nƣớc và xử l nƣớc thải tập trung nên thành phần bùn thải đô thị chủ yếu phát
sinh từ nguồn bùn xử l nƣớc thải. Fytili và cs (2000) [73 ƣớc tính tại châu Âu,
trung bình một ngƣời ân đô thị thải ra 90 g bùn khô/ngày, khối lƣợng bùn thải đã
t ng lên 50% và xấp xỉ 10 triệu tấn vào n m 2005 sau khi có Quy định số
91/271/EEC quy định việc xử l nƣớc thải sinh hoạt ra đời. Theo Inglezakis và cs


5

(2014) [81] lƣợng bùn thải đô thị phát sinh ở các nƣớc thành viên Liên minh Châu
Âu (EU) ngày càng t ng trong đó Đức, Anh, Pháp, Tây Ban Nha và Italy là những
nƣớc thải ra nhiều bùn thải nhất. Theo Dominica (2006) [69] tại Mỹ, mỗi n m có
khoảng 6,2 triệu tấn

n khô đƣợc thải ra từ các nhà máy XLNT đô thị.

Tại Việt Nam, các đô thị ngày càng đƣợc mở rộng về diện tích và quy mô dân
số không ngừng t ng, lƣợng bùn thải đô thị phát sinh vì thế ngày càng lớn. Theo
báo cáo của Công ty Thoát nƣớc đô thị Thành phố Hồ Chí Minh n m 2015 [14], với
chiều dài hệ thống cống trên 10.000 km, lƣợng bùn cống rãnh hàng n m đƣợc nạo
vét khoảng 400.000 m3, lƣợng bùn cặn nạo vét từ kênh rạch là 1.750 m3/ngày,
lƣợng bùn bể tự hoại thu gom khoảng 300 - 350 m3/ngày. Toàn thành phố phát sinh
khoảng 3.000 - 4.000 m3 hay 5.000 - 6.000 tấn bùn thải/ngày. Riêng nhà máy xử lý

nƣớc thải sinh hoạt (XLNTSH) Bình Hƣng (thành phố Hồ Chí Minh) phát sinh
khoảng 150 tấn

n/ngày. Trong tƣơng lai khi cả 12 nhà máy xử l nƣớc thải

(XLNT) đƣợc hoàn thành thì tổng khối lƣợng

n phát sinh là hơn 850 tấn/ngày

[14]. Trên địa bàn thành phố Hà Nội, lƣợng bùn từ bể phốt phát sinh hàng n m
khoảng 500 - 700 tấn/ngày (Hà Nội Urenco, 2014) [13], bùn thải thoát nƣớc thu
gom khoảng 120.000 - 150.000 tấn/n m trong n m 2012 (Quy hoạch chất thải rắn
thủ đô Hà Nội, 2014) [44]. Theo Nguyễn Việt Anh và cs (2014) [3] chỉ tính riêng 4
trạm XLNT hiện nay ở Hà Nội (Kim Liên, Trúc Bạch, Bắc Th ng Long và Yên Sở),
lƣợng bùn theo khối lƣợng khô thu đƣợc đã trên 10 tấn/ngày. Trong tƣơng lai gần,
khi các trạm xử l nƣớc thải theo quy hoạch thoát nƣớc ở Hà Nội đƣợc xây dựng,
hàm lƣợng bùn phát sinh cần phải xử lý sẽ lớn hơn nhiều, ƣớc tính khoảng trên 350
m3/ngày.đêm (Công ty thoát nƣớc Hà Nội, 2012) [15]. Do vậy, cần thiết phải có giải
pháp xử lý phù hợp lƣợng bùn phát sinh này trong bối cảnh thành phố ngày càng
thiếu quỹ đất để chôn lấp, thải bùn.
1.1.2. Đặc điểm của bùn thải đô thị
Bùn thải đô thị tại mỗi quốc gia, mỗi đô thị có những đặc tính khác biệt tùy
thuộc vào trình độ phát triển đô thị cũng nhƣ sự phát triển của hệ thống hạ tầng đô
thị. Đặc điểm của bùn thải từ các trạm XLNT còn phụ thuộc vào công nghệ xử lý
nƣớc thải đƣợc áp dụng và bùn phát sinh từ các công đoạn xử l nƣớc thải khác


6

nhau cũng có đặc điểm khác nhau. Các loại bùn thải có nguồn gốc phát sinh khác

nhau thì có tính chất rất khác nhau. Kết quả nghiên cứu của Inglezakis và cs (2014)
[81] cho thấy điểm chung của các loại bùn thải đô thị là chúng có chứa thành phần
inh ƣỡng cho cây trồng nhƣ nitơ, phốt pho khá cao. Bên cạnh đó, c ng với nguồn
gốc phát thải từ hoạt động của con ngƣời mà bùn thải đô thị thƣờng t ch lũy các chất
gây ô nhiễm đặc trƣng giống nhau. Theo tác giả Fuerhacker (2010) [72] các chất có
nguồn gốc vô cơ gây ô nhiễm bùn thải đô thị chủ yếu là kim loại nặng nhƣ Zn, C ,
Pb, As, Cu, Ni và một số nguyên tố xạ hiếm khác. Các chất có nguồn gốc hữu cơ
gây ô nhiễm bùn thải đô thị chủ yếu là: Polychlorinated biphenyls (PCBs),
polychlorinated dibenzodioxins/furans (PCDD/Fs), polyaromatic hydrocacbons
(PAHs) và các chất hoạt động bề mặt. Hàm lƣợng PCBs ao động trong khoảng 65157 mg/kg chất khô, PCDD/Fs trong khoảng 330 - 4245 mg/kg chất khô PAHs
trong khoảng < 0,1 - 2000 mg/kg chất khô (Cai và cs, 2007) [60]. Tác nhân gây
bệnh trong bùn thải chủ yếu là vi khuẩn, vi rút và ký sinh trùng.
1.1.2.1. Đặc điểm của bùn thải phát sinh từ bể tự hoại
Bùn thải từ các bể tự hoại có thành phần hữu cơ thay đổi theo thời gian lƣu giữ
trong bể. Thời gian lƣu giữ trong bể càng lâu thì các chất hữu cơ trong ể càng
giảm. Theo Nguyễn V n Phƣớc (2009) [40] thành phần hữu cơ, nitơ và phốt pho
của bùn từ bể phốt trong các trƣờng hợp có thời gian lƣu giữ khác nhau đƣợc thể
hiện nhƣ ở Bảng 1.1.
Bảng 1.1. Thành phần một số chất của bùn từ các công trình vệ sinh
khác nhau
ĐVT: % theo khối lượng khô
Loại bùn/cặn
B n lƣu giữ trong bể tự hoại từ 1 - 3 n m
B n lƣu giữ trong bể tự hoại với thời gian >
3n m
Phân tƣơi

Chất hữu

Ni tơ

Phốt pho

71 - 81

2,4 - 3,0

2,9 - 2,7

30,4

0,97

0,71

85 - 88

3,2 - 3,7

2,8 - 2,6

cơ

Nguồn: Nguyễn Văn Phước (2009) [40]


7

Bùn bể tự hoại loãng, thƣờng đƣợc lƣu giữ vài n m. Khi so sánh với nƣớc thải
sinh hoạt, ngƣời ta cũng thấy rằng thành phần hữu cơ và chất rắn, NH4+ và hàm

lƣợng trứng giun sán đo đƣợc trong bùn thƣờng cao hơn trong nƣớc thải trên 10 lần
(Bảng 1.2).
Bảng 1.2. Thành phần của bùn từ bể tự hoại
Nƣớc thải sinh

Bùn từ nhà vệ sinh
Đặc điểm

công cộng hoặc xí

Bùn từ bể tự hoại

hoạt

thùng
Đậm đặc, tƣơi, đƣợc
Tính chất bùn

lƣu trữ vài ngày
hoặc vài tuần

Loãng, thƣờng đƣợc
lƣu trữ vài n m

COD (mg/L)

20.000 - 50.000

< 15.000

500 - 2.500

NH4+ (mg/L)

2.000 - 5.000

< 1.000

30 - 70

> 3,5

<3

<1

> 30.000

7.000

200 - 700

20.000 - 60.000

4.000

300 - 2.000

TS (%)
SS (mg/L)

Số trứng giun sán/L

Nguồn: Ingallinella A.M. và cs (2001) [80]
Khi so sánh với nƣớc thải sinh hoạt (Bảng 1.2) thành phần chất hữu cơ và chất
rắn, NH4-N và hàm lƣợng trứng giun đo đƣợc trong bùn bể tự hoại thƣờng cao hơn
trong nƣớc thải gấp 10 lần hoặc nhiều hơn.
Nghiên cứu của Nguyễn Việt Anh và cs (2015) [4] cho thấy giá trị COD của
bùn bể tự hoại đô thị ở Việt Nam cao, từ 12.600 đến 79.500 mg/L, tỷ lệ VS/TS 63 80%. Hàm lƣợng nitơ và phốt pho trong bùn bể tự hoại cao, tƣơng ứng là 1.147
mg/L và 273 mg/L. Bùn từ bể tự hoại có khả n ng phân hủy bằng phƣơng pháp sinh
học và bùn sau phân hủy có giá trị inh ƣỡng cao. Nhƣ vậy, bùn cặn hút từ các bể
tự hoại có chứa nhiều chất hữu cơ, hàm lƣợng nitơ, hàm lƣợng cặn cao, đặc biệt
chứa nhiều mầm bệnh. Loại bùn thải này cần đƣợc thu gom và xử lý triệt để bằng
các công nghệ thích hợp, tránh làm ô nhiễm môi trƣờng, lây lan dịch bệnh. Các
nghiên cứu về thành phần của bùn bể tự hoại các đô thị khu vực phía Bắc đƣợc các
tác giả nghiên cứu nhiều nhƣ Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Thị Kim Thái, Nguyễn
Thu Huyền (Đại học Xây dựng Hà Nội),… [29] triển khai từ n m 1998 đến nay.


8

1.1.2.2. Đặc điểm của bùn thải nạo vét từ mạng lưới thoát nước đô thị
Hệ thống thoát nƣớc đô thị tại Hà Nội chủ yếu là hệ thống thoát nƣớc chung
cho cả 3 loại nƣớc thải là: nƣớc thải sinh hoạt, nƣớc thải sản xuất và nƣớc mƣa. Do
đặc thù phát triển của Hà Nội, trong cống thoát nƣớc chứa nhiều bùn thải lắng đọng,
cản trở thu gom và tiêu thoát nƣớc đô thị. B n thải phân ố không đều trên hệ thống
thoát nƣớc đô thị, từ các tuyến cống đến sông, mƣơng và hồ. Thành phần

n thải

thay đổi theo chiều ài cống, thời gian m a mƣa và cƣờng độ trận mƣa. Về m a

khô, cống thoát nƣớc tiếp nhận các loại nƣớc thải và nƣớc rửa đƣờng, tƣới cây. Do
vậy,

n thải chủ yếu tập trung vào đầu tuyến cống. Vào đầu m a mƣa, lƣợng

thải trong cống thoát nƣớc t ng lên rõ rệt. Trong m a mƣa,

n thải có hàm lƣợng

hữu cơ cao và tập trung nhiều trên kênh mƣơng, ao hồ đô thị. Trong các loại
thải đô thị,

n
n

n cặn trong mạng lƣới thoát nƣớc (cống, kênh mƣơng và hồ) không

tập trung, khó thu gom và thành phần phức tạp nhất. B n cặn hệ thống thoát nƣớc
có độ ẩm lớn, thành phần hữu cơ cao, nhiều vi khuẩn gây ệnh, trứng giun sán và có
m i hôi, khó chịu. Các loại

n cặn này ễ gây ô nhiễm sông hồ, làm giảm sút oxy

và mất cân ằng sinh thải trong nguồn nƣớc mặt. Nghiên cứu của Trần Đức Hạ
(2014) [21] cho thấy, độ ẩm của

n cặn cống thoát nƣớc và sông mƣơng khoảng

75 - 92%, khi nạo vét để vận chuyển, độ ẩm còn lại khoảng 50 - 80%. Hàm lƣợng
chất rắn trong

n cống cao hơn nhiều so với

thành phần các cấp hạt của một số loại

n kênh mƣơng. Kết quả phân t ch

n cặn hệ thống thoát nƣớc của Khoa Môi

trƣờng, Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội (tr ch ởi
Trần Đức Hạ, 2014) [21] đƣợc trình ày trong bảng 1.3 sau.
Bảng 1.3. Thành phần cơ giới của các loại bùn cặn
Thành phần các cấp hạt (%)
TT

Mẫu

< 0,002 mm

0,002 - 0,02

0,02 - 0,2

(mm)

(mm)

> 0,2 mm

1

B n cống

10

19

61

10

2

B n mƣơng

15

27

53

5

3

B n ao hồ

21

26

51

4

(Nguồn: Trần Đức Hạ, 2014)


9

Thành phần hữu cơ, nitơ tổng số (Nts) và phốt pho tổng số (P2O5ts) của các loại
n thải từ hệ thống thoát nƣớc đƣợc nêu trong ảng 1.4.
Bảng 1.4. Thành phần hữu cơ, Nts và P2O5ts của bùn từ hệ thống thoát nước đô thị

ĐVT: %
Chất hữu cơ

Nitơ tổng số

Phốt pho tổng số

Bùn cống

25 - 40

1,4 - 2,0

1,3 - 1,9

B n mƣơng

45 - 65

2,7 - 3,5

2,1 - 3,3

Bùn ao hồ

55 - 75

2,9 - 4,3

2,6 - 3,8

Loại bùn/cặn

(Nguồn: Trần Đức Hạ, 2016) [22]
Một yếu tố đặc iệt quan trọng là thành phần các kim loại nặng trong
đô thị. Các số liệu về hàm lƣợng kim loại nặng trong

n thải

n thải từ hệ thống thoát

nƣớc ở một số đô thị của Việt Nam đƣợc trình ày trong ảng 1.5.
Bảng 1.5. Thành phần kim loại nặng trong bùn cống thoát nước đô thị
ĐVT: mg/kg
Bùn

TP.

TP.

kênh

Hồ

Đà

Chí

Nẵng

TP.

Minh

[50]

Cần

TE
TT

Chỉ

trên

tiêu

sông
Tô
Lịch

Bùn
sông
Kim
Ngƣu

QCVN

Thơ

[26]

[35]

[28]

03MT:2015
(Đất
nông

QCVN

QCVN

50:2013 43:2012
[8]

[11]

nghiệp)
[9]

[21]
1

As

4,72

24,43

12

1,4

0,01

15

40

17

2

Hg

1,68

-

0,021

0,11

0,13

-

4

0,5

3

Pb

28,5

73,7

0,1

14,7

26,72

70

300

91,3

4

Cd

-

1,88

-

0,24

2,65

1,5

10

3,5

Thành phần bùn cặn tại các lƣu vực, khu vực sẽ khác nhau tùy thuộc vào đặc
điểm của từng lƣu vực, khu vực. Nhìn chung, hàm lƣợng KLN trong bùn thải từ các
hệ thống thoát nƣớc đô thị đều nằm ƣới ngƣỡng nguy hại đối với bùn từ quá trình

xử l nƣớc (QCVN 50:2013/BTNMT) [8].


10

1.1.2.3. Đặc điểm của bùn thải từ các trạm XLNT tập trung
Quá trình xử l nƣớc thải (XLNT) phát sinh các loại bùn thải tùy thuộc vào
các công đoạn xử lý khác nhau. Bảng 1.6 trình bày kết quả phân tích thành phần,
tính chất của các loại bùn thải phát sinh từ các trạm XLNT tập trung.
Bảng 1.6. Thành phần, tính chất của bùn cặn ở một số trạm XLNT

Ghi chú: *: Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Việt Anh (2015) [2]
**

: Kết quả nghiên cứu của Viện Công nghệ Môi trƣờng, (2011) [30]

Theo kết quả nghiên cứu của Fytili và Zabaniotou (2008) [73] bùn thải phát
sinh trong giai đoạn xử l sơ ộ (

n sơ cấp) của các trạm xử l nƣớc thải đô thị tập

trung tại châu Âu thƣờng có các chỉ tiêu hóa l nhƣ: pH trong khoảng 5,0 - 8, tổng
chất rắn (TS) trong khoảng 2,0 - 8%, chất rắn ay hơi (VS) trong khoảng 60 - 80%,
tổng nitơ trong khoảng 0,8 - 2,8%. Trong khi đó,

n thải phát sinh từ giai đoạn xử

lý sinh học (bùn thứ cấp) có đặc điểm hóa l nhƣ: pH trong khoảng 6,5 - 8, TS trong
khoảng 0,83 - 1,16%, VS trong khoảng 59 - 88%, tổng nitơ trong khoảng 2,4 - 5%,
tổng phốt pho trong khoảng 2,8 - 11%. Theo Nguyễn Việt Anh và cs (2015) [2] bùn