(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu khả năng sử dụng bùn thải đô thị làm phân bón
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.29 MB, 69 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------►◙◄-------
ĐỖ THỦY TIÊN
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG
BÙN THẢI ĐƠ THỊ LÀM PHÂN BĨN
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
Hà Nội – 2013
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-------►◙◄-------
ĐỖ THỦY TIÊN
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG
BÙN THẢI ĐƠ THỊ LÀM PHÂN BĨN
Chun ngành: Khoa học Mơi trƣờng
Mã số: 60 44 03 01
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS.TRẦN VĂN QUY
Hà Nội – 2013
LỜI CẢM ƠN
Qua bản luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đếnPGS.TS.
Trần Văn Quy, bộ mơn Cơng nghệ Mơi trường cùng tồn thể các thầy cô giáo
trong khoa Môi trường – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên -ĐHQGHN đã
tận tình giảng dạy, chỉbảo, truyền đạt nguồn kiến thức và kinh nghiệm làm việc
quý báu cho tơi trong suốt q trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ban giám hiệu Trường Đại
học Sư phạm Hà Nội 2 và ban chủ nhiệm khoa Hóa học Trường ĐHSPHN2 đã
tạo điều kiện cho tơi được hồn thành khóa học này.
Cảm ơn đề tài QMT.12.03 do PGS.TS. Trần Văn Quy làm chủ trì đã hỗ
trợ kinh phí để tơi hồn thành luận văn của mình.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các cô chú, anh chị cán bộ làm
việc tại phịng thí nghiệm phân tích Mơi trường; PTN bộ môn Thổ nhưỡng và
Môi trường đất– Khoa Môi truờng, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên –
ĐHQGHN đã giúp đỡ tơi trong q trình nghiên cứu.
Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè –
những người luôn động viên và ủng hộ tôi trong suốtthời gian làm luận văn
này.
Hà Nội, Ngày 20 tháng 12 năm 2013
Học viên
Đỗ Thủy Tiên
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................. ii
DANH MỤC HÌNH ..............................................................................................................iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................... iv
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................................ 3
1.1. Những vấn đề chung về bùn thải ................................................................................ 3
1.1.1. Khái niệm bùn thải và phân loại .......................................................................... 3
1.1.2. Nguồn gốc, tính chất, đặc điểm của bùn thải ...................................................... 5
1.1.3. Quy chuẩn, tiêu chuẩn về bùn thải trên thế giới .................................................. 7
1.1.4. Tác động của bùn thải tới môi trường và sức khỏe con người .......................... 11
1.2. Các phƣơng pháp xử lý bùn thải .............................................................................. 13
1.3. Các công nghệ trên thế giới về tái sử dụng bùn thải và ............................................ 18
hiện trạng quản lý, tái sử dụng bùn thải ở Việt Nam ....................................................... 18
1.3.1. Các công nghệ trên thế giới về tái sử dụng bùn thải ......................................... 18
1.3.2. Hiện trạng quản lý và tái sử dụng bùn thải tại Việt Nam .................................. 24
1.3.3. Hiện trạng bùn thải đô thị của vùng nghiên cứu. .............................................. 29
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................... 31
2.1. Đối tƣợng, phạm vi và thời gian nghiên cứu ............................................................ 31
2.1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 31
2.1.2. Thời gian nghiên cứu ......................................................................................... 33
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................................... 34
2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu ........................................................................... 34
2.2.2. Phương pháp điều tra và khảo sát thực địa ....................................................... 34
2.2.3. Phương pháp thực nghiệm ................................................................................. 34
2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu bằng Excel .............................................................. 37
2.2.5. Phương pháp so sánh......................................................................................... 37
2.3. Nguyên liệu và dụng cụ thực nghiệm ....................................................................... 37
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................................. 39
3.1. Kết quả phân tích mẫu bùn thải đơ thị tại Hà Nội .................................................... 39
3.2. Đánh giá khả năng sử dụng bùn thải đơ thị làm phân bón....................................... 42
3.3. Một số tính chất lý, hoá và sinh học của bùn thải hồ Ba Mẫu trƣớc và sau khi ủ .... 44
3.4. Kết quả phân tích hàm lƣợng chất dinh dƣỡng, KLN trong đất trồng rau ................ 46
3.5. Sự sinh trƣởng và phát triển của rau cải ngọt sau 30 ngày gieo trồng ...................... 46
3.6. Hàm lƣợng chất dinh dƣỡng và kim loại nặng trong đất trồng rau sau 30 ngày thí
nghiệm ............................................................................................................................. 50
3.6.1. Hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất trồng rau sau 30 ngày thí nghiệm........ 50
3.6.2. Hàm lượng kim loại nặng trong đất trồng rau sau 30 ngày thí nghiệm ............ 52
3.7. Hàm lƣợng kim loại nặng trong rau cải ngọt sau 30 ngày thí nghiệm ...................... 53
3.8. Đề xuất giải pháp sử dụng bùn thải đô thị ................................................................ 54
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ...................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 56
PHỤ LỤC ............................................................................................................................ 59
i
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn của EU đối với các hợp chất hữu cơ có trong bùn thải……
7
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn của EU đối với kim loại nặng có trong bùn thải…………..
8
Bảng 1.3. Giá trị giới hạn của một số kim loại trong bùn (mg/kg)……………….
9
Bảng 1.4. Giá trị giới hạn nồng độ của các vi sinh vật gây bệnh trong bùn của
một số nước……………………………………………………………………….
10
Bảng 2.1.Vị trí lấy mẫu bùn thải đơ thị trên địa bàn Hà Nội………………….......
31
Bảng 2.2. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm……....
34
Bảng 2.3. Bố trí các cơng thức thí nghiệm………………………………………..
36
Bảng 3.1. Bảng kết quả phân tích bùn thải đơ thị trên địa bàn Hà Nội …………
40
Bảng 3.2. Hàm lượng các chất dinh dưỡng, KLN, vi sinh vật trong 4 mẫu bùn thải
đô thị phù hợp để sản xuất phân bón…………………………………………
43
Bảng 3.3. Một số tính chất của bùn thải hồ Ba Mẫu trước và sau khi ủ………......
44
Bảng 3.4. Tính tốn lượng phân NPK cần bổ sung vào PB1 sau ủ ..……………..
45
Bảng 3.5. Hàm lượng kim loại nặng trong đất trồng rau thí nghiệm …………......
46
Bảng 3.6. Kết quả xác định sự sinh trưởng và phát triển của rau cải sau 30 ngày
gieo trồng………………………………………………………………………….
47
Bảng 3.7. Hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất trồng rau sau 30 ngày TN……..
51
Bảng 3.8. Hàm lượng kim loại nặng trong đất trồng rau sau 30 ngày thí nghiệm.. 53
Bảng 3.9. Hàm lượng kim loại nặng trong rau cải ngọt sau 30 ngày thí nghiệm…
ii
54
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Sơ đồ cơng nghệ xử lý bùn thải sinh hoạt của Mỹ……………………..
24
Hình 1.2. Sơ đồ cơng nghệ THS…………………………………………………..
27
Hình 1.3. Quy trình cơng nghệ sản xuất phân hữu cơ từ ngun liệu bùn thải…... 28
Hình 2.1. Vị trí lấy mẫu trầm tích sơng, hồ trên địa bàn Tp Hà Nội……………...
32
Hình 2.2. Vị trí lấy mẫu bùn thải từ hệ thống thốt nước thải sinh hoạt đơ thị và
từ nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn Tp Hà Nội………………………………
33
Hình 3.1. Sự phát triển của rau cải ngọt sau 30 ngày trồng……………………….
47
Hình 3.2. Sự sinh trưởng của rau cải ngọt về chiều cao rau……………………...
48
Hình 3.3. Sự sinh trưởng của rau cải ngọt về bề rộng lá rau……………………...
49
Hình 3.4. Hàm lượng chất dinh dưỡng trong đất sau khi trồng rau 30 ngày……..
51
iii
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Kts:
Kali tổng số
Nts:
Nitơ tổng số
Pts:
Photpho tổng số
CHC:
Chất hữu cơ
KLN:
Kim loại nặng
VSV:
Vi sinh vật
QCVN:
Quy chuẩn kỹ thuật Việt Nam
TCVN:
Tiêu chuẩn Việt Nam
BTNMT:
Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng
BNNPTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn
E.M:
Effective Microorganisms (các vi sinh vật hữu hiệu)
US-EPA:
United States Environmental Protection Agency (Cơ quan bảo vệ môi
trƣờng Hoa Kỳ)
TNHH:
Trách nhiệm hữu hạn
MTV:
Một thành viên
HTXLNT:
Hệ thống xử lý nƣớc thải
EU:
European Union (Liên minh Châu Âu)
WHO:
Tổ chức Y tế thế giới
KHTN:
Khoa học Tự nhiên
iv
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
MỞ ĐẦU
Sự nghiệp cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc đã nảy sinh nhiều vấn đề
môi trƣờng nổi cộm nhƣ: nƣớc thải, khí thải, rác thải đến bùn thải. Hiện nay, vấn đề
quản lý và xử lý bùn thải nói chung và bùn thải đơ thị nói riêng ở nƣớc ta đang đƣợc
cảnh báo và đƣợc sự quan tâm của toàn xã hội.Hàng triệu tấn bùn thải tại Hà Nội
đang đƣợc đổ thẳng ra kênh mƣơng hoặc đổ bừa bãi ở các khu đất trống mà chƣa
qua xử lý, tình trạng này tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trƣờng và đe dọa đến sức
khỏe con ngƣời. Mỗi ngày, Hà Nội cũng nhƣ Thành phố Hồ Chí Minh phát sinh
hàng trăm mét khối bùn thải, chủ yếu đƣợc đổ tạm ở những khu đất trống [24].
Thực tế cho thấy, nếu không xử lý bùn thải mà đổ trực tiếp ra môi trƣờng chỉ
là chuyển ô nhiễm từ điểm này sang điểm khác. Việc đổ trực tiếp bùn thải ra môi
trƣờng nhƣ hiện nay khơng chỉ gây ơ nhiễm mà cịn lãng phí tài ngun mơi trƣờng.
Một số nghiên cứu cho thấy: Sau khi đƣợc xử lý hết các thành phần độc hại, bùn
thải hồn tồn có thể đƣợc tận dụng làm vật liệu xây dựng (bêtông, gạch...) và san
nền hoặc tái sử dụng bùn thải để sử dụng trong lĩnh vực nơng nghiệp.
Mỗi ngày hệ thống sơng, hồ thốt nƣớc của Hà Nội phải gồng mình tiếp nhận
khoảng 1 triệu m3 nƣớc thải sinh hoạt và công nghiệp từ các làng nghề, khu công
nghiệp, bệnh viện… và tất cả hầu nhƣ chƣa qua xử lý [24]. Chính những nguồn
nƣớc thải này theo thời gian sẽ đƣợc bồi lắng và tạo ra một khối lƣợng bùn thải đô
thị khá lớn. Theo thời gian bùn thải sẽ bồi lấp những kênh mƣơng, cống rãnh, sông
hồ nếu nhƣ không đƣợc nạo vét thƣờng xuyên.
Hàng năm, theo báo cáo của công ty Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên
(TNHH MTV) Thốt nƣớc Hà Nội thì khối lƣợng bùn thải từ nạo vét cống rãnh,
sông hồ và các nhà máy xử lý nƣớc thảiƣớc tính khoảng 169.340 tấn/năm [8]. Có
thể nhận thấy rằng với khối lƣợng bùn thải đô thị hàng năm của Thành phố Hà Nội
nhƣ trên là khá lớn. Nếu chỉ thu gom, vận chuyển về các bãi đổ và xử lý đơn giản
nhƣ Cơng ty TNHH MTV Thốt nƣớc Hà Nội đang thực hiện (chơn lấp và phun
thuốc diệt muỗi)thì vấn đề ảnh hƣởng đến môi trƣờng xung quanh là khá rõ ràng. Vì
1
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
vậy bùn thải đô thị cần phải đƣợc thu gom, vận chuyển và tái chế một cách có hiệu
quả tránh lãng phí tài nguyên và gây ô nhiễm môi trƣờng.
Xuất phát từ thực tiễn đó, việc chọn vàthực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả
năng sử dụng bùn thải đô thị làm phân bón” là cần thiết.
Mục tiêu của luận văn
Có đƣợc giải pháp về khả năng sử dụng bùn thải đô thị làm phân bón.
Nội dung nghiên cứu của luận văn
- Nghiên cứu nguồn gốc, đặc điểm, tính chất các loại bùn thải đô thị trên địa
bàn Hà Nội;
- Đánh giá khả năng sử dụng bùn thải đô thị làm phân bón;
- Nghiên cứu chế tạo phân bón từ bùn thải đơ thị.
- Nghiên cứu hiệu quả của phân bón sản xuất từ bùn thải đơ thị đến một số
tính chất đất và tăng trƣởng của cây rau cải ngọt.
- Đề xuất giải pháp sử dụng bùn thải đô thị.
2
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Những vấn đề chung về bùn thải
1.1.1. Khái niệm bùn thải và phân loại
Khái niệm
Bùn là hỗn hợp chất rắn và nƣớc có thành phần đồng nhất trong tồn bộ thể
tích, có kích thƣớc hạt nhỏ hơn 2mm và có hàm lƣợng nƣớc (độ ẩm) lớn hơn 70%.
Có nhiều dạng bùn phát sinh cùng với hoạt động của các đô thị hiện nay là bùn thải
từ nhà máy xử lý nƣớc thải sinh hoạt, bùn bể tự hoại, bùn sơng hồ, cống rãnh thốt
nƣớc, bùn thải từ hoạt động công nghiệp [19].
Hiện nay khái niệm về “bùn thải” vẫn chƣa đƣợc xác định trong các văn bản
pháp luật Việt Nam.
US-EPA (Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ) định nghĩa bùn thải nhƣ sản
phẩm thải cuối cùng đƣợc tạo ra từ quá trình xử lý nƣớc thải dân dụng và nƣớc thải
công nghiệp từ nhà máy xử lý nƣớc thải ở dạng hỗn hợp bán rắn. Thuật ngữ này đôi
khi cũng đƣợc sử dụng nhƣ một thuật ngữ chung cho chất rắn đƣợc tách biệt với
huyền phù trong nƣớc, hỗn hợp vật chất này thƣờng chứa một lƣợng đáng kể nƣớc
giữa các khoảng trống của các hạt rắn. Các quá trình xử lý nƣớc thải dẫn đến việc
tách các chất gây ô nhiễm và chuyển chúng sang pha có thể tích nhỏ hơn (bùn). Nhƣ
vậy sau quá trình xử lý và làm sạch nƣớc thải, nƣớc sạch có thể đƣợc tái sử dụng lại
cịn bùn tạo thành sẽ đƣợc thải đi. Việc xử lý và thải bùn rất khó do lƣợng bùn lớn,
thành phần khác nhau, độ ẩm cao và bùn rất khó lọc. Giá thành xử lý và thải bùn
chiếm khoảng 25 - 50% tổng giá thành quản lý chất thải [18].
Bùn từ hệ thống thốt nƣớc thải sinh hoạt đơ thị là dƣ lƣợng chất lỏng, đặc
hay dạng sệt đƣợc tạo ra do q trình vận chuyển và chuyển hóa nƣớc thải trong các
cống rãnh thoát nƣớc, là hỗn hợp các chất hữu cơ và vô cơ bao gồm tất cả các loại
bùn thu nhận từ đƣờng ống thốt nƣớc đơ thị đƣợc xem nhƣ sản phẩm phụ cần xử lý
của quá trình này. Bùn bao gồm chủ yếu là nƣớc, khoáng chất và chất hữu cơ.
Bùn thải có thể chứa các chất dễ bay hơi, sinh vật gây bệnh, vi khuẩn, kim
loại nặng, các ion vơ cơ cùng với hóa chất độc hại từ chất thải cơng nghiệp, hóa
3
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
chất gia dụng và thuốc trừ sâu. Lƣợng bùn thải tăng theo mức độ tăng dân số và
tăng trƣởng sản xuất. Số lƣợng bùn thải thƣờng rất lớn và gây ô nhiễm cho môi
trƣờng nếu không đƣợc xử lý tốt [17].
Phân loại
Bùn đƣợc phân loại dựa vào nguồn gốc phát sinh và thành phần của chúng.
Thành phần bùn phụ thuộc vào bản chất ô nhiễm ban đầu của nƣớc và phƣơng pháp
làm sạch: xử lý vật lý, hoá lý, sinh học [17], cụ thể:
- Bùn hữu cơ ƣa nƣớc: Đó là loại phổ biến nhất, khó khăn của việc làm khơ
bùn là do sự có mặt của phần lớn các chất keo ƣa nƣớc. Ngƣời ta xếp trong loại này
tất cả các bùn thải xử lý sinh học nƣớc thải, mà hàm lƣợng chất bay hơi có thể đạt
đến 90% tồn bộ chất khô (nƣớc thải của công nghiệp thực phẩm, hố hữu cơ).
- Bùn vơ cơ ƣa nƣớc: Các bùn này chứa hydroxyt kim loại tạo thành của
phƣơng pháp hoá lý bằng cách làm kết tủa ion kim loại có trong nƣớc xử lý (Al, Fe,
Zn, Cr) hoặc do sử dụng kết bông vô cơ (muối ferreux hoặc ferit, muối nhơm).
- Bùn chứa dầu: Nó đặc trƣng bằng việc trong các chất thải có mặt một lƣợng
dầu nhỏ hoặc mỡ khoáng chất (hoặc động vật). Các chất này ở dạng nhũ hoặc hấp
thụ các phần tử bùn ƣa nƣớc. Một phần bùn sinh học cũng có thể có mặt trong
trƣờng hợp xử lý cuối cùng bằng bùn hoạt tính (Ví dụ: xử lý nƣớc thải của nhà máy
lọc dầu).
- Bùn vô cơ kị nƣớc: Các bùn này đƣợc đặc trƣng bằng một tỷ lệ trội hơn các
chất đặc biệt có hàm lƣợng giữ nƣớc nhỏ (cát, bùn phù sa, xỉ, vẩy rèn, muối đã kết
tinh).
- Bùn vô cơ ƣa nƣớc – kị nƣớc: Các bùn này chủ yếu bao gồm các chất kị
nƣớc chƣa vừa đủ chất ƣa nƣớc để cho ảnh hƣởng bất lợi của chất này đến việc làm
khô bùn chiếm ƣu thế hơn. Các chất ƣa nƣớc thƣờng là các hydroxyt kim loại (chất
kết tụ).
- Bùn có sợi: nói chung loại bùn này rất dễ làm khơ trừ khi việc thu hồi bùn
làm cho các sợi chuyển sang loại ƣa nƣớc do sự có mặt hydroxyt hoặc bùn sinh học.
4
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
1.1.2. Nguồn gốc, tính chất, đặc điểm của bùn thải
Nguồn gốc của bùn thải
Bùn thải đƣợc phát sinh từ nhiều nguồn [18]:
- Bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc, kênh rạch: Thành phần và đặc tính của bùn
chủ yếu là chất hữu cơ (70-82%) và một số kim loại nặng với hàm lƣợng cao.
Lƣợng bùn thải khổng lồ này đang có xu hƣớng tăng lên và hiện nay ở nƣớc ta vẫn
chƣa có nơi nào tìm cách giải quyết đƣợc;
- Bùn thải từ hệ thống xử lý nƣớc thải đô thị:Nƣớc thải đơ thịbao gồm cả
nƣớc thải hộ gia đình, nƣớc thải cơng nghiệp…Nhƣ vậy, nƣớc thải đƣợc hìnhthành
trong q trình sinh hoạt của con ngƣời.Đặc trƣng nƣớc thải đô thị là: hàm lƣợng
chất hữu cơ cao (55-65% tổng lƣợng chất bẩn), chứanhiều vi sinh vật có cả vi sinh
vật gây bệnh, vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ cần thiết cho cácq trình chuyển hóa
chất bẩn trong nƣớc thải. Nƣớc thải đô thị giàu chất hữu cơ, chất dinh dƣỡng, là
nguồn gốc để các loại vi khuẩn (cả vi khuẩn gây bệnh) phát triển là một trong
những nguồn gây ô nhiễm chính đối với mơi trƣờngnƣớc.Nƣớc thải sinh hoạt đơ thị
thơng qua các mạng lƣới cống thốt nƣớc, đƣợc chuyển tới các nhà máy xử lý nƣớc
thải sinh hoạt và các hệ thống sơng thốt nƣớc thành phố. Bùn sinh ra từ quá trình
này, là kết quả của các vật chất đƣợc nƣớc thải mang lắng đọng trong các hệ thống
cống thoát và hoạt động của các vi sinh vật sống trong các hệ thống này, biến cát
thành bùn. Bùn này thƣờng bị ô nhiễm với nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ độc hại,
tùy thuộc vào các nguồn nƣớc thải đầu vào, do nồng độ của các vật liệu trong các
chất rắn còn lại là kết quả của quá trình xử lý nƣớc thải.
- Bùn thải từ hố ga, bể phốt;
- Bùn thải nuôi trồng thủy hải sản (tôm): Là nguồn chất lắng đọng xuống
vuông nuôi tôm, một nguồn thải vô cùng nguy hiểm cho vấn đề lan truyền dịch
bệnh và ô nhiễm môi trƣờng. Sau 3-4 tháng lớp bùn lắng này trên các vng, đầm
ni tơm có thể dày đến 20-30 cm phủ khắp tầng đáy diện tích ni tơm. Một số
kết quả nghiên cứu thành phần bùn thải nuôi tôm đã cho thấy thành phần hết sức
phức tạp, các chất tồn dƣ và vật tƣ hóa chất sử dụng trong q trình ni tơm nhƣ
5
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
vơi, hóa chất, lƣu huỳnh, lắng đọng bùn phèn trong đất chứa các độc tố môi trƣờng,
những vi khuẩn gây bệnh nuôi tôm, tảo lục và nấm bệnh và đặc biệt là các sản phẩm
phân hủy của q trình yếm khí nhƣ NH3, H2S, CH4 là các tác nhân gây hại vô cùng
nguy hiểm cho con tơm.
Tính chất, đặc điểm của bùn thải
Hơn 60.000 độc chất và chất độc hóa học đã đƣợc tìm thấy trong bùn thải và
nƣớc thải. Stephen Lester (CHEJ) đã tổng hợp thông tin từ các nhà nghiên cứu Đại
học Cornell và Hiệp hội các kỹ sƣ xây dựng đã xác định rằng bùn thải có chứa các
độc tố sau đây:
- Polychlorinated biphenyls (PCBs).
- Clo thuốc trừ sâu bao gồm DDT, dieldrin, aldrin, endril, chlordane,
heptachlor, Lindan, mirex, kepone, 2,4,5-T, 2,4-D.
- Clo hóa các hợp chất nhƣ dioxin.
- Polycyclic hydrocacbon thơm.
- Kim loại nặng: asen, cadimi, crom, chì và thủy ngân.
- Vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh, giun ký sinh và nấm.
- Các độc tố khác bao gồm: amiăng, sản phẩm dầu mỏ và các dung môi công
nghiệp [21].
Năm 2009, US-EPA công bố báo cáo quốc gia về nghiên cứu bùn nƣớc thải,
mà các báo cáo về mức độ kim loại, hóa chất và các tài liệu khác có trong một mẫu
thống kê của cặn của nƣớc thải. Một số điểm nổi bật bao gồm:
- Ag: 20 mg/kg bùn, một số cặn có hàm lƣợng đặc biệt cao có đến 200 mg
Ag/kg bùn, Ba: 500 mg/kg, trong khi Mg có mặt với tỷ lệ 1 g/kg bùn.
- Mức độ cao của sterol và các kích thích tố đã đƣợc phát hiện, với mức trung
bình trong phạm vi lên đến 1.000 mg/kg bùn.
- Pb, As, Cr, và Cd với các hàm lƣợng khác nhau ƣớc tính của US-EPA có mặt
với số lƣợng phát hiện trong 100% cặn của nƣớc thải ở Mỹ.
Các loại bùn thải có tính chất rất khác nhau, điều đó phụ thuộc vào nguồn
gốc của bùn thải. Nhìn chung, bùn thải bao gồm các hợp chất hữu cơ, chất dinh
6
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
dƣỡng, một số loại các vi chất dinh dƣỡng không cần thiết, dấu vết kim loại, chất
gây ô nhiễm vi sinh hữu cơ và vi sinh vật. Nƣớc thải bùn cũng có thể chứa chất độc
hại khác nhƣ chất tẩy rửa, các muối khác nhau và thuốc trừ sâu, chất hữu cơ độc
hại… Kết quả nghiên cứu về đặc điểm bùn thải tại Bang Indiana (Mỹ) cho thấy bùn
thải có chứa khoảng 50% chất hữu cơ và 1- 4% cacbon vô cơ. Nitơ hữu cơ và
Photpho vô cơ là thành phần chủ yếu của N và P trong bùn. Cacbon hữu cơ và vô cơ
hiện diện tƣơng đối ổn định trong thời gian lấy mẫu. Tuy nhiên, sự dao động lớn
nhất đó chính là thành phần các kim loại nặng nhƣ Cd, Zn, Cu, Ni, Pb trong bùn
thải (Sommers et al. 1976) [16].
1.1.3. Quy chuẩn, tiêu chuẩn về bùn thải trên thế giới
Việc đánh giá mức độ tác động và ảnh hƣởng của bùn thải cần có một tiêu
chuẩn để tham chiếu, tuy nhiên hiện nay chúng ta chƣa có một tiêu chuẩn đánh giá
bùn thải riêng của Việt Nam, do vậy việc so sánh tính chất bùn thải đƣợc dựa theo
các tiêu chuẩn của các nƣớc phát triển [18].
Đề xuất tiêu chuẩn của EU
- Đối với các hợp chất hữu cơ
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn của EU đối với các hợp chất hữu cơ có trong bùn thải
Hợp chất hữu cơ
Hàm lƣợng trung
Đề xuất tối đa của
bình (mg/kg bùn)
EU (mg/kg bùn)
Các chất hữu cơ halogen (AOX)
200[1]
500
Liner alkylbenzen sulfonate (LAS)
6500
2600
Di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP)
20 – 60
100
Nonylphenol and ethoxylates (NPE)
26 (UK: 330 – 640)
50
Hydrocarbon thơm đa vòng (PAH)
0.5 – 27.8
6
0.09
0.8
36[2]
100[2]
Polychlorinated biphenyls (PCB)
Polychlorinated dibenzo-dioxins
and –furans (PCDD/Fs)
[1]
Chỉ đối với bùn ở Đức
[2]
Đơn vị: mg/kg TEQ (lượng độc hại tương đương)
7
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
- Đối với kim loại nặng:
Bảng 1.2.Tiêu chuẩn của EU đối với kim loại nặng có trong bùn thải
Kim
Giá trị trung bình
QC 86/278/EEC
Đề xuất tối đa của EU
loại
(mg/kg)
(khoảng giá trị)
(mg/kg)
(mg/kg)
Zn
863[2]
2500 – 4000
2500
Cu
337
1000 – 17500
1000
Ni
37
300 – 400
300
Cd
2.2[3]
20 – 40
10
Pb
124
750 – 1200
750
Cr
79[4]
_
1000
Hg
2.2
16 – 25
10
[1]
Dữ liệu được báo cáo cho 13 quốc gia: Áo, Đan Mạch, Phần Lan, Pháp, Đức,Hy
Lạp (đại diện là HTXLNT Athens), Ireland, Luxembourg, Na Uy, Ba Lan, Thụy Điển, Hà
Lan và Anh.
[2]
Không bao gồm Ba Lan và Hy Lạp (Athena WWTS). Zn trung bình trong bùn Ba
Lan và bùn từ HTXLNT Athens tương ứng là 3641 và 2752 mg/kg. Giá trịtrung bình của
châu Âu bao gồm cả Ba Lan và Hy Lạp là 1222 mg Zn/kg.
[3]
Không bao gồm Ba Lan, giá trị trung bình của Cd trong bùn Ba Lan là 9.9
mg/kg. Giá trị trung bình của châu Âu bao gồm Ba Lan là 2.8 mg Cd/kg.
[4]
Không bao gồm Hy Lạp, giá trị trung bình của Cr trong bùn từ HTXLNT Athens
là 886 mg/kg. Giá trị trung bình của châu Âu bao gồm Hy Lạp là 141 mg Cr/kg.
Giá trị giới hạn của kim loại nặng trong bùn theo quy định của một số quốc
gia đƣợc trình bày trong Bảng 1.3. Trong đó, hầu hết các giá trị giới hạn thấp hơn
nhiều so với yêu cầu của Quy chuẩn 86/278/EEC.
8
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
Quy định của một số nước trên thế giới
Bảng 1.3. Giá trị giới hạn của một số kim loại trong bùn (mg/kg)
Kim loại
Quy chuẩn
86/278/EEC
Austrilia
Bỉ (Flanders)
Bỉ (Walloon)
Đan mạch
+ Theo vật
chất khô
+ Dựa vào
phốt pho tổng
số
Phần Lan
Pháp
Đức
Hy Lạp
Ai-len
Italy
Luxembourg
Hà Lan
Bồ Đào Nha
Thụy Điển
UK
Estonia
Latvia
Ba Lan
Cd
Cr
20 – 40
_
a
2
10b
10c
4d
10e
0.7 –
2,5f
6
10
0,8
100
Cu
10000 17500
300a
500b
500c
500d
500e
70 –
300f
375f
600
Hg
16 25
2a
10b
10c
4d
10e
0.4 –
2.5f
5
10
Ni
300 400
25a
100b
100c
100d
100e
25 –
80f
100
100
Pb
750 1200
100a
400b
500c
150d
500e
45 –
150f
300
500
Zn
2500 4000
1500a
2000b
2000c
1800d
2000e
200 –
1800f
900f
2000
100
1000
0.8
200
30
2500
120g
10000g
4000
25h
1500
_
3000
2500
2500 –
4000
2500
2500
2500 –
4000
300
2500
800
_
2900
2500
2500
_
_
a
50
500b
500c
300d
500e
70 –
100f
250
500
3
1.5i
20j
10
300
600
1000
900
20 – 40
500
20
20
_
_
1000 1750
75
1000
100
_
1200
2000
500
1000
800
1000 1750
1000
1000
1000 1750
75
1000
600
_
800
1000
800
20 - 40
1.25
20
2
_
15
20
10
2
1i
10
8
16 25
16
10
16 25
0.75
16
2.5
_
16
160
5
9
100
200
200
300 400
300
300
300 400
30
300
50
_
400
300
100
150
100i
800
900
750 1200
750
750
750 1200
100
750
100
_
900
750
500
As
-
20e
150
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
a
Lower Austria (cấp II)
Upper Austria
c
Vorarlberg
d
Steiermark
e
Carinthia
f
Những giá trị này giảm xuống còn 125 (Cu) và 300 (Zn) từ ngày 31/12/2007.
g
Đối với vườn tư nhân, giá trị dẫn được giảm xuống còn 60 mg/kg hoặc 5000
mg/kg P.
h
Đối với vườn tư nhân.
i
Mục tiêu giá trị giới hạn cho năm 1998.
j
15 mg/kg chất khô từ tháng 1/2001 và 10 mg/kg từ ngày 1/1/2004.
b
Quy chuẩn 86/278/EEC không bao gồm các tiêu chuẩn cụ thể đối với vi sinh
vật trong bùn. Tuy nhiên để giảm thiểu rủi ro của vi sinh vật gây bệnh đối với sức
khỏe, của một số quốc gia đã bổ sung thêm quy định giới hạn của một số vi sinh vật
trong tiêu chuẩn về chất lƣợng bùn thải.
Các vi sinh vật gây bệnh phổ biến nhất đƣợc quy định trong điều luật là vi
khuẩn Salmonella và Enterovirus. Các giá trị giới hạn này ở mỗi quốc gia là khác
nhau và đƣợc trình bày ở bảng dƣới đây. Ngoài ra, theo quy định tại Ba Lan, bùn
không đƣợc sử dụng nếu chứa vi khuẩn Salmonella và các yếu tố gây bệnh khác.
Bảng 1.4. Giá trị giới hạn mậtđộ của các vi sinh vật gây bệnh trong bùn của một
số nước
Vi sinh vật khác
Salmonella
Pháp
8 MPN/10g
Enterovirus: 3 MPCN/10g
Trứng giun sán: 3 MPCN/10g
Italy
1000 MPN/g
Vi khuẩn đƣờng ruột: 100/g
Luxembourg
No egg of worm likely to be contagious
Ba Lan
Bùn không đƣợc sử dụng
Ký sinh trùng: 10/kg
nếu chứa Salmonella
MPN: Most Probable Number
MPCN: Most Probable Cytophatic Number
10
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
Tại Đan Mạch, bùn sau xử lý phải khơng có sự xuất hiện của vi khuẩn
Salmonella và phân liên cầu khuẩn phải dƣới 100/g (ISO/2000/49).
1.1.4. Tác động của bùn thải tới môi trường và sức khỏe con người
Bùn đƣợc xác định bởi US-EPA nhƣ một chất gây ô nhiễm. Trong năm 2011,
US-EPA đƣa một nghiên cứu tại Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ (NRC) để
xác định các nguy cơ tới sức khỏe của con ngƣời và sinh vật do bùn thải. Trong tài
liệu này, NRC đã chỉ ra rằng rất nhiều sự nguy hiểm của bùn chƣa đƣợc làm rõ hoặc
chƣa đƣợc quan tâm thỏa đáng, đặc biệt khi bùn thải đơ thị đƣợc sử dụng nhƣ một
loại phân bón hữu dụng hay nƣớc thải từ nguồn nƣớc thải đô thị bị ô nhiễm đƣợc sử
dụng nhƣ một nguồn nƣớc tƣới.
Bùn thải chứa vi khuẩn gây bệnh, vi rút và các động vật nguyên sinh cùng
với giun sán ký sinh trùng khác có thể làm tăng nguy cơ tiềm ẩn đối với sức khỏe
của con ngƣời, động vật và thực vật. Bổ sung bùn tƣơi vào đất gây ra mức độ vi
khuẩn E. coli tăng lên giá trị lớn hơn đáng kể. (Unc et al, 2006). Theo Tổ chức Y tế
thế giới -WHO (1981), báo cáo về nguy cơ đối với sức khỏe đã xác định các vi sinh
vật gây bệnh chủ yếu là Salmonella và Taenia là mối quan tâm lớn nhất.
Bùn thải từ các nhà máy xử lý nƣớc thải tuy đƣợc xử lý qua các quy trình
phức tạp về mức độ ô nhiễm giảm nhƣng không loại bỏ hết đƣợc tác nhân gây bệnh
và các chất nguy hại ở mức độ thấp của các thành phần nhƣ PAHs, PCB , dioxin,
kim loại nặng .Các nghiên cứu khác kết luận rằng thực vật hấp thu một lƣợng lớn
kim loại nặng và các chất ô nhiễm độc hại đƣợc lƣu giữ sản phẩm, sau đó đƣợc tiêu
thụ bởi con ngƣời (Turek et al, 2005).
Bùn thải tác động đến sức khỏe con ngƣời có thể đƣợc chia thành ảnh hƣởng
nhìn thấy ngay sau khi tiếp xúc (nhƣ: mùi hôi, nhiễm trùng do hít/ nuốt vi khuẩn)
hoặc phát sinh do tiếp xúc dài hạn (tiếp xúc với kim loại phát tán từ q trình xử lý
bùn), ảnh hƣởng từ từ, khơng thấy ngay đƣợc hậu quả. Những ngƣời có nguy cơ bị
ảnh hƣởng nhiều nhất là ngƣời thƣờng xuyên tiếp xúc với bùn thải nhƣ nhân viên
xử lý nƣớc thải, công nhân nạo vét bùn, công nhân tại các cơ sở ủ phân, nông dân
canh tác trên đất từ bùn thải và các hộ gia đình có sự tiếp xúc [21].
11
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
Ở Việt Nam, hiện nay chƣa có thống kê cụ thể về những tác hại của bùn thải
đối với môi trƣờng. Tuy nhiên, trên thực tế với lƣợng bùn thải lớn đƣợc nạo hút từ
hệ thống cống rãnh thoát nƣớc, bể phốt, sông hồ và bùn thải từ các nhà máy xử lý
nƣớc... thải ra môi trƣờng gây hậu quả nghiêm trọng. Bùn thải từ hệ thống thoát
nƣớc và từ các nhà máy xử lý nƣớc thải đƣợc xử lý sơ bộ hoặc không đƣợc xử lý,
vận chuyển tới các bãi chôn lấp hoặc đƣợc đổ tại các địa điểm không xác định, ảnh
hƣởng đến môi trƣờng xung quanh, gây ô nhiễm khơng khí và nhất là thẩm thấu làm
ơ nhiễm nguồn nƣớc ngầm, nƣớc mặt dẫn đến chất luợng nguồn nuớc bị suy giảm.
Thành phần và tính chất bùn thải có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên
cứu khả năng tận dụng bùn cho các mục đích khác nhau (sử dụng làm phân bón, cải
tạo đất nơng nghiệp, san lấp mặt bằng, sản xuất vật liệu xây dựng…), nó cũng cho
phép xác định các ngun nhân tích tụ các chất ơ nhiễm trong bùn của mỗi kênh
rạch cũng nhƣ thành phần ô nhiễm độc hại trong bùn. Do đó, các tác động tiềm tàng
của bùn thải đến mơi trƣờng có thể kể đến bao gồm:
- Gây ô nhiễm nƣớc ngầm: Trong thành phần bùn nạo vét có chứa một lƣợng
nƣớc khá lớn, vào mùa khô lƣợng nƣớc này không đủ để thấm đến tầng nƣớc ngầm
và dễ dàng bốc hơi. Tuy nhiên, vào mùa mƣa có thể hịa trộn các chất độc hại có
trong bùn và thấm xuống mạch nƣớc ngầm, làm ô nhiễm nƣớc ngầm.
- Gây ô nhiễm nƣớc mặt: Giữa mơi trƣờng bùn lắng và mơi trƣờng nƣớc có
một cân bằng nhất định, khi tính chất mơi trƣờng thay đổi, các chất ơ nhiễm tích trữ
trong bùn lắng có thể hịa trộn trở lại trong nƣớc gây ơ nhiễm nƣớc.
- Gây ơ nhiễm khơng khí: Q trình phân hủy kị khí của bùn sẽ tạo ra các khí
có mùi nhƣ H2S, CH4, NH3… gây hiệu ứng nhà kính và ảnh hƣởng đến con ngƣời.
- Gây ô nhiễm môi trƣờng đất: Ô nhiễm đất chủ yếu gây ra bởi các thành
phần độc hại có trong bùn với nồng độ cao, bao gồm chất hữu cơ, các kim loại nặng
và cả những chất khó phân hủy nhƣ bao nylon, lon sắt trong bùn nạo vét sẽ gây ơ
nhiễm đất và khó khắc phục.
- Tác động đến hệ sinh thái: Làm mất mỹ quan đô thị, ảnh hƣởng đến thủy
sinh sống trong nƣớc.
12
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
- Tác động đến động vật: bùn đáy cũng là môi trƣờng sống của hàng nghìn
lồi sinh vật, vi sinh vật,… và thơng qua chuỗi thức ăn mà bùn có thể tác động đến
các động vật bậc cao hơn trong đó có con ngƣời, đặc biệt là bùn chứa nhiều kim loại
nặng.
Hàm lƣợng KLN trong bùn là mối quan tâm đầu tiên khi nạo vét kênh rạch,
có liên quan chặt chẽ đến mục đích tái sử dụng bùn hoặc các tác động đổ bùn không
đúng quy định nhƣ ảnh hƣởng đến hệ sinh thái tại khu vực bãi đổ bùn. Thành phần
các kim loại nặng rất dễ hấp thụ trên bề mặt các chất lơ lửng dạng hữu cơ và vô cơ.
Khi các chất này lắng xuống tạo thành bùn lắng thì các kim loại nặng cũng sẽ bị tích
tụ trong bùn. Một số kim loại nặng là các nguyên tố vi lƣợng không thể thiếu đối
với các loại sinh vật trong quá trình trao đổi chất, tuy nhiên một số kim loại nặng
khác lại là chất độc. Có 6 nguyên tố cơ bản là (Fe, Zn, Mn, Cu, Mo, Co) đƣợc gọi là
các chất dinh dƣỡng vi lƣợng cần thiết cho cây. Các kim loại khác nhƣ Ca, Si, Ni,
Se, Al cần thiết cho q trình đồng hóa của cây nhƣng lại không cần thiết cho các
sinh vật khác. Đối với Hg và Pb là những thành phần kim loại hoàn tồn khơng cần
thiết cho thực vật, vi sinh vật và gây độc đối với con ngƣời [21].
1.2. Các phƣơng pháp xử lý bùn thải
Loại nước
Loại nƣớc là công đoạn quan trọng trong các quá trình xử lý bùn. Loại nƣớc
về đơn thuần chỉ làm giảm trọng lƣợng và độ ẩm của bùn thải, tính chất về mặt hóa
học và độ nguy hại của bùn thải hầu nhƣ ít thay đổi. Nó đơn thuần chỉ tạo điều kiện
lƣu chứa và vận chuyển tốt hơn nhƣng hầu nhƣ không hạn chế đƣợc các rủi ro về
bản chất trong quá trình tái sử dụng bùn thải. Cấu trúc và tỷ lệ độ ẩm cặn thu đƣợc
phải đáp ứng những yêu cầu của mục đích sử dụng cuối cùng đã chọn. Phần lớn bùn
hữu cơ hay vơ cơ ƣa nƣớc (Ví dụ: bùn hidroxy) cần đƣợc xử lý sơ bộ là điều hòa
phù hợp để cho phép làm việc tốt ở các thiết bị điều hịa cơ khí loại nƣớc khác nhau.
Mức độ loại nƣớc trƣớc hết phụ thuộc vào loại bùn cần xử lý, nhƣng cũng phụ
thuộc vào phƣơng pháp điều hòa phù hợp, cũng nhƣ cơ năng sử dụng. Thƣờng loại
nƣớc từ bùn thải đƣợc lựa chọn bởi công nghệ lọc băng tải hoặc ly tâm [18].
13
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
Tuần hoàn nƣớc từ dịch bùn trở lại hệ thống xử lý có thể đem lại hiệu quả
giảm đến 20% N, P cần phải xử lý trong bùn thải. Lƣợng phải xử lý N, P có thể sẽ
lớn hơn đối với những hệ thống xử lý nƣớc thải trung tâm của khu vực cần loại bỏ
N, P trong bùn thải. Đã có nhiều công nghệ phát triển hệ sinh học với mục đích
chuyển nitrogen trong nƣớc hay bùn thải thành dạng khí.
Phương pháp thiêu đốt
Phƣơng pháp thiêu đốt là phƣơng pháp khá phổ biến trên thế giới hiện nay để
xử lý chất thải rắn nói chung, đặc biệt là chất thải rắn độc hại và bùn thải công
nghiệp. Đây là phƣơng pháp xử lý triệt để nhất so với các phƣơng pháp khác. Thiêu
đốt là giai đoạn oxy hóa nhiệt độ cao với sự có mặt của oxy trong khơng khí, các
thành phần rác độc hại đƣợc chuyển hóa thành khí và các thành phần không cháy
đƣợc (tro, xỉ). Xử lý chất thải bằng phƣơng pháp thiêu đốt có ý nghĩa quan trọng
trong việc giảm tối đa chất thải cho khâu xử lý cuối cùng là đóng rắn hoặc tái sử
dụng tro xỉ.
Ƣu điểm của phƣơng pháp thiêu đốt là xử lý triệt để các chỉ tiêu ô nhiễm của
chất thải rắn, giảm tối đa thể tích của chất thải rắn, hơn nữa xử lý đƣợc toàn bộ chất
thải rắn mà khơng cần nhiều diện tích nhƣ biện pháp chơn lấp. Tuy nhiên, giá thành
đầu tƣ, chi phí tiêu hao năng lƣợng cao và chi phí xử lý lớn.
Sấy khơ- thiêu đốt và công nghệ nhiệt khác
Sấy khô là từ chung dùng cho sấy nhiệt, là việc thải bằng hơi nƣớc có trong
kẽ hở của bùn. Có thể sấy khơ từng phần (hàm lƣợng nƣớc còn lại 30 - 10%) hay
hầu nhƣ tồn bộ (hàm lƣợng nƣớc cịn lại 5 - 10%).
Thiêu đốt khơng những dẫn đến loại bỏ tồn bộ nƣớc ở các kẽ hở mà còn đốt
cháy các chất hữu cơ có trong bùn. Đó là phƣơng pháp thu đƣợc chất thải có khối
lƣợng nhỏ nhất, tro chỉ gồm các chất vô cơ của bùn. Phƣơng pháp thiêu đốt nói
chung u cầu giai đoạn sấy khơ. Sấy khơ hay thiêu đốt nói chung chỉ áp dụng cho
bùn đã loại nƣớc, vì loại bỏ nƣớc bằng cơ học rẻ hơn so với hóa hơi. Tuy vậy trong
một số trƣờng hợp, ta có thể hóa hơi trực tiếp nƣớc của bùn lỏng (bằng sấy hay đốt):
14
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
- Thể tích chất lỏng đặc nhỏ thì việc phá hủy bằng đốt rẻ hơn so với xử lý
sinh học.
- Sử dụng nhiên liệu giá thành hạ: Dung môi thải trong một số xí nghiệp hóa
hữu cơ, dầu thải.
- Nhiên liệu hỗn hợp với các chất thải khác bảo đảm bổ sung thêm nhiệt
lƣợng.
Đốt cháy đôi khi đƣợc coi nhƣ là công nghệ thu hồi năng lƣợng, tuy nhiên
điều này vẫn còn là vấn đề đang đƣợc tranh cãi bởi vì bùn thải ban đầu thƣờng chứa
một lƣợng nƣớc rất lớn, điều đó có nghĩa là để đạt đƣợc đến điều kiện bùn thải có
thể tự cháy đƣợc so với tình trạng chứa nƣớc ban đầu là một khoảng cách quá lớn.
Ví dụ nhƣ để đảm bảo đƣợc có khả năng tự cháy, không cần cung cấp thêm nhiên
liệu với độ ẩm ban đầu là hết sức khó khăn. Làm khơ bùn, làm mất nƣớc hay bay
hơi nƣớc bằng cách gia nhiệt sẽ tiêu tốn một lƣợng nhiên liệu lớn cho lò đốt. Một số
nơi khuyến khích sử dụng lị nung xi măng (nung clinker) để đốt bùn thải. Đốt bùn
thải có thể đƣợc xem là biện pháp xử lý bùn nhanh nhƣng nhƣ đã đề cập là việc tiêu
hao quá lớn, đồng thời tạo ra khí thải chứa nhiều chất gây ô nhiễm môi trƣờng, kim
loại nặng và các oxit kim loại trong thành phần tro cũng sẽ là nguồn chất thải thứ
sinh cần xử lý.
Sự khí hóa bùn thải là công nghệ cũng đƣợc áp dụng để xử lý bùn. Đó là q
trình đốt cháy trong điều kiện oxy bị hạn chế, nhƣ vậy chất hữu cơ trong bùn thải
đƣợc chuyển đổi thành chất dễ bay hơi hydrocacbon, tƣơng đƣơng với nhiệt phân.
Khí hóa là cơng nghệ xử lý bùn thải có thể đƣợc dễ dàng chấp nhận hơn tiêu hủy
hay đốt.Tuy nhiên, kinh phí đầu tƣ cho cơng nghệ khí hóa rất tốn kém và cơng nghệ
khó đƣợc phổ biến chính bởi nguyên nhân kinh tế.Mỹ là nƣớc đầu tiên áp dụng
cơng nghệ khí hóa nhƣng ở quy mơ hạn chế trong xử lý bùn thải và coi nó nhƣ biện
pháp thân thiện với môi trƣờng.
Phương pháp chôn lấp
Chôn lấp là phƣơng pháp phổ biến và đơn giản nhất trong xử lý chất thải rắn.
Chôn lấp hợp vệ sinh là một phƣơng pháp tiêu hủy sinh học có kiểm sốt các thơng
15
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
số chất lƣợng mơi trƣờng (mùi, khơng khí, nƣớc rị rỉ bãi rác) trong qua trình phân
hủy. Chi phí đầu tƣ và xử lý cho chôn lấp không lớn.Bùn thải các ngành điện tử
cũng có thể chơn lấp cùng với bùn thải các ngành khác.Tuy nhiên, những bãi chơn
lấp chiếm diện tích lớn, thời gian phân hủy chậm và gây ô nhiễm cho các vùng xung
quanh.
Hiện nay ở Việt Nam, các bãi chôn lấp bùn thải thƣờng là bãi chôn lấp hở,
gây ô nhiễm môi trƣờng và mất mỹ quan.
Ổn định bùn thải bằng vôi bội
Nâng pH của bùn thải bằng vơi bột lên pH = 12 qua đó vi khuẩn có thể ở tình
trạng bị diệt khuẩn hoặc ngƣng hoạt động. Với lƣợng vôi đủ lớn bùn thải sẽ đƣợc
giảm lƣợng nƣớc (khơ hơn) và các q trình lên men sẽ ngƣng lại trong thời gian
dài. Những vi khuẩn gây bệnh bị tiêu diệt rất hiệu quả nhờ tác dụng của vơi. Vơi
cũng có tác dụng giữ lại rất hiệu quả P và các kim loại nặng trong thành phần của
bùn.
Phương pháp Pasteur
Bùn thải đƣợc làm nóng gia nhiệt trong thời gian 30 phút. Biện pháp này
nhằm diệt một số vi khuẩn gây bệnh thông thƣờng và áp dụng để ổn định bùn thải
trƣớc khi đổ thải hoặc chôn lấp. Bùn thải sau khi áp dụng phƣơng pháp Pasteur dễ
dàng bị nhiễm khuẩn trở lại chỉ trong một khoảng thời gian ngắn.
Phương pháp ủ sinh học
Ủ sinh học là quá trình ổn định sinh học các chất hữu cơ để thành các chất
thải mùn. Quá trình ủ thực hiện theo hai phƣơng pháp: ủ yếm khí và ủ hiếu khí (thổi
khí cƣỡng bức). Việc ủ chất thải với thành phần chủ yếu là các chất hữu cơ có thể
phân hủy đƣợc. Đối với nguồn bùn chƣa tập trung thì có thể áp dụng phƣơng pháp
này, do lƣợng chất hữu cơ chứa nhiền trong bùn. Tuy nhiên đối với bùn thải cơng
nghiệp nói riêng chứa nhiều kim loại nặng là khơng phù hợp.
Phân hủy kỵ khí
Phân hủy kỵ khí là một trong những q trình đƣợc sử dụng lâu đời nhất để
ổn định bùn thải.Phân hủy yếm khí gồm sự phân hủy của vật chất hữu cơ và vật chất
16
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
vô cơ (chủ yếu là sunphat) trong sự vắng mặt của phân tử oxy.Ứng dụng chính của
phân hủy yếm khí là trong q trình ổn định bùn đƣợc cơ đặc đƣợc tạo thành từ q
trình xử lý nƣớc thải cơng nghiệp và đơ thị.Phân hủy yếm khí bùn thải đơ thị trong
nhiều trƣờng hợp có thể tạo ra khí phân hủy đủ để đáp ứng đƣợc hầu hết nhu cầu
năng lƣợng cho hoạt động của một nhà máy, cộng đồng dân cƣ tùy thuộc vào quy
mô của hệ thống phân hủy yếm khí.
Phân hủy kỵ khí bùn thải là phƣơng pháp ổn định bùn thải và nó có thể giảm
thể tích, ổn định tính chất bùn thải.Phƣơng pháp này cũng có khả năng làm giảm
lƣợng sinh vật gây bệnh trong bùn thải. Quá trình phân hủy các chất trong hệ thống
phân hủy kỵ khí có thể đƣợc chia ra làm nhiều bƣớc. Q trình phân hủy kỵ khí bùn
thải diễn ra trong thời gian dài và trong nhiệt độ tƣơng đối ổn định, thông thƣờng ở
35oC trong thời gian 20 ngày để cho kết quả về khử khuẩn và tạo ra lƣợng metan tối
ƣu. Cơng nghệ phân hủy kỵ khí có thể tận thu đƣợc lƣợng lớn khí metan, tuy nhiên
thời gian dài đòi hỏi lắp đặt, xây dựng hệ thống bể xử lý lớn, chất thải của hệ thống
này vẫn đòi hỏi công nghệ xử lý phù hợp nhƣ chôn lấp, hóa rắn hoặc tái sử dụng
làm phân bón.
Phân hủy hiếu khí
Là q trình cơng nghệ mà trong đó bùn thải đƣợc để trên thiết bị cấp khí.
Q trình phân hủy diễn ra nhờ các vi sinh vật hiếu khí tham gia phân hủy chất hữu
cơ và sinh ra nhiệt. Nhiệt độ của hệ phân hủy có thể lên đến 70oC. Thơng thƣờng
đối với xử lý hiếu khí bùn thải có thể nhiệt độ đạt đến 50- 65oC sau từ 5 - 6 ngày, do
vậy những vi khuẩn gây bệnh sẽ bị tiêu diệt. Chi phí vận hành cho xử lý hiếu khí có
thể cao gấp 5 - 10 lần so với hệ thống phân hủy kỵ khí nhƣng thời gian đƣợc rút
ngắn hơn.Cũng tƣơng tự nhƣ công nghệ phân hủy kỵ khí, chất thải sau q trình
phân hủy hiếu khí vẫn địi hỏi cơng nghệ phù hợp nhƣ chơn lấp, hóa rắn hoặc tái sử
dụng làm phân bón.
Phương pháp thu hồi tái chế
Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải các thành phần có thể sử dụng
đƣợc để biến thành các sản phẩm mới, hoặc các dạng năng lƣợng để phục vụ cho
17
Luận văn thạc sỹ khoa học
Đỗ Thủy Tiên –K19MT
các hoạt động sinh hoạt sản suất. Thu hồi và tái chế chất thải là một trong các
phƣơng pháp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trƣờng. Ở Việt Nam, các loại chất thải
nguy hại đƣợc quy định xử lý đổ thải chủ yếu theo phƣơng pháp đóng rắn, chơn lấp,
thiêu hủy (khoảng 50% trong tổng số chất thải rắn phát sinh đƣợc xử lý bằng
phƣơng pháp chơn lấp khơng kiểm sốt). Tỷ lệ chất thải rắn đƣợc thu hồi và tái sử
dụng là 17 – 25%. Tuy nhiên, ở một số quốc gia trên thế giới tỷ lệ thu hồi tái chế rất
cao, khoảng trên 40%.Hoạt động tái chế đem lại hiệu quả kinh tế lớn, tiết kiệm đƣợc
tài nguyên thiên nhiên bởi việc thay thế các nguyên liệu gốc, làm giảm lƣợng chất
thải, giảm ô nhiễm môi trƣờng, giảm chi phí xử lý, giảm diện tích cho các bãi chơn
lấp. Một số nƣớc phát triển trên thế giới đã phát triển xu thế tái chế chất thải trở
thành ngành công nghiệp môi trƣờng.
1.3. Các công nghệ trên thế giới về tái sử dụng bùn thải và hiện trạng quản
lý, tái sử dụng bùn thải ở Việt Nam
1.3.1. Các công nghệ trên thế giới về tái sử dụng bùn thải
Với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế - xã hội, bùn thải đang trở thành
một gánh nặng ngay cả ở các nƣớc có nền kinh tế, khoa học kỹ thuật tiên tiến trên
thế giới. Theo Cơ quan bảo vệ mơi trƣờng Mỹ (US-EPA), chi phí xử lý bùn thải
chiếm tới 50% chi phí vận hành của tồn hệ thống. Tại các quốc gia lớn nhƣ Mỹ,
Úc, các nƣớc Châu Âu, việc xử lý bùn thải đƣợc quy định chặt chẽ để đảm bảo đáp
ứng các chỉ tiêu nghiêm ngặt cho việc tái sử dụng vào các mục đích khác nhau.Tùy
vào cách thức quản lý khác nhau mà các nƣớc có những phƣơng pháp xử lý bùn thải
khác nhau, phổ biến nhất là ứng dụng làm phân bón, chơn lấp và đốt. Trong vài thập
kỉ gần đây đã có sự thay đổi lớn liên quan tới việc xử lý bùn thải , trƣớc năm 1998,
bùn thải chủ yếu đƣợc đổ thải vào đại dƣơng hoặc sử dụng nhƣ một loại phân bón
cho nơng nghiệp (Odegaard et al., 2002 ). Một cách khác là đốt bùn hoặc đơn giản
là chôn lấp. Trong năm 1998, bùn thải đƣợc coi nhƣ một loại chất rắn sinh học ở
châu Âu, Bắc Mỹ và nhiều nƣớc khác bao gồm ứng dụng làm đất trồng trọt, chơn
lấp (có hoặc khơng có thu hồi năng lƣợng), compost, phân hủy yếm khí, sấy khơ
thành viên nhiên liệu/ phân bón và đốt (có hoặc khơng có thu hồi năng lƣợng) [16].
18
