ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHẠM THỊ THU GIANG ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TIỀM NĂNG TÁI SỬ DỤNG BÙN THẢI ĐÔ THỊ TẠI MỘT SỐ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ MÔI TRƯỜNG Hà NỘI - 2017 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHẠM THỊ THU GIANG ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TIỀM NĂNG TÁI SỬ DỤNG BÙN THẢI ĐÔ THỊ TẠI MỘT SỐ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60520320 LUẬN VĂN THẠC SĨ MÔI TRƯỜNG CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN LỜI CẢM ƠN PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải PGS.TS Trần Văn Quy HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Đánh giá thực trạng công nghệ xử lý tiềm tái sử dụng bùn thải đô thị số khu vực thành phố Hà Nội” Trong trình thực luận văn, cố gắng nỗ lực thân, nhận giúp đỡ vô quý báu thầy cô, đồng nghiệp, gia đình bạn bè Trước hết, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Quy Cán giảng dạy Bộ môn Công nghệ mơi trường tận tình quan tâm, bảo tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành tốt luận văn Thêm nữa, xin cảm ơn đề tài Nhiệm vụ bảo vệ Môi trường QMT.12.03 PGS.TS Trần Văn Quy chủ trì hỗ trợ kinh phí để tơi thực luận văn Cảm ơn NCS Đặng Thị Hồng Phương, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên – thành viên tham gia đề tài, hướng dẫn giúp đỡ tơi q trình thực luận văn Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN bổ trợ truyền đạt cho kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt trình học tập, nghiên cứu trường Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo, anh, chị làm việc Bộ môn Thổ nhưỡng & mơi trường đất Phòng thí nghiệm Phân tích Mơi trường – Khoa Mơi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN người thân gia đình, bạn bè ln ủng hộ, góp ý giúp đỡ tơi q trình học tập thực luận văn Hà Nội, ngày… tháng… năm 2017 Phạm Thị Thu Giang MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU .1 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI 1.1 Những vấn đề chung bùn thải 1.1.1 Khái niệm bùn thải phân loại .3 1.1.2 Nguồn gốc, đặc tính bùn thải .4 1.1.3 Tác động bùn thải tới người môi trường 1.1.4 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn bùn thải .9 1.2 Tổng quan phư ng ph p n thải 14 1.2.1 Xử lý thiêu đốt 15 1.2.2 Xử lý phương pháp chôn lấp 16 1.2.3 Xử lý phương pháp ủ sinh học 16 1.2.4 Xử lý phương pháp thu hồi tái chế 18 1.2.5 Ổn định bùn thải vôi bội 21 1.2.6 Phương pháp Pasteur 21 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .23 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu .23 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 23 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 23 2.2 Phư ng ph p nghiên ứu .23 2.3.1 Phương pháp thu thập tổng hợp tài liệu .23 2.3.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa 23 2.3.3 Phương pháp đánh giá nhanh 23 2.3.4 Phương pháp lấy mẫu, bảo quản phân tích mẫu 23 2.3.5 Phương pháp thống kê xử lý số liệu .24 2.3.6 Phương pháp đánh giá, tổng hợp so sánh 25 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Nguồn gốc, khối ượng ph t sinh đặc tính bùn thải thị thành phố Hà Nội 26 3.1.1 Nguồn gốc phát sinh 26 3.1.3 Đặc tính 27 3.1.2 Khối lượng phát sinh 34 3.2 Thực trạng công nghệ xử lý bùn thải đô thị thành phố Hà Nội 35 3.2.1 Tình hình thu gom, vận chuyển bùn thải đô thị TP Hà Nội .35 3.2.2 Hiện trạng công nghệ xử lý bùn thải đô thị 38 3.3 Tiềm t i sử dụng bùn thải đô thị 44 3.3.1.Dự báo khối lượng phát sinh bùn thải đô thị thành phố Hà Nội năm 2020 44 3.3.2 Tiềm tái sử dụng bùn thải làm phân bón 50 3.3.3 Tiềm tái sử dụng bùn thải làm khí đốt .53 3.3.4 Tiềm tái sử dụng bùn thải làm chất đốt 58 3.4 Đề xuất phư ng n tận dụng bùn thải 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BTNMT Bộ Tài nguyên Môi trường CEC Uỷ ban Cộng đồng châu Âu (Commission of European Community) EU Cộng đồng chung Châu Âu (European Union) HHV Giá trị nhiệt trị cao (Higher heating value) ICP-MS Phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng (Inductively - Coupled Plasma - Mass Spectrometry) KLN Kim loại nặng MPCN Số lượng gây bệnh tế bào (Most Probable Cytopathic Number) MPN Số lượng (Most Probable Number) MTV Một thành viên NĐ-CP Nghị định Chính phủ NMXLNT Nhà máy xử lý nước thải NTSH Nước thải sinh hoạt OC Hợp chất hữu (Organic Compounds) QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia SBR Bể phản ứng dạng mẻ liên tục (Sequency Batch Reactor) TB Viên than sản xuất từ bùn thải than cám TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TNHH Trách nhiệm hữu hạn TSP Bụilở lửng tổng số (Total Suspended Solids) VSV Vi sinh vật UBND Uỷ ban nhân dân US EPA Cơ quan bảo vệ Môi trường Mỹ (United States Environmental Protection Agency) DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc điểm bùn trạm xử lý nước thải đô thị Bảng 1.2.Tiêu chuẩn EU hợp chất hữu có bùn thải 10 Bảng 1.3 Giới hạn hàm lượng kim loại nặng bùn đất giới hạn tối đa cho phép bùn theo EU [18] .10 Bảng 1.4 Giá trị giới hạn số kim loại bùn (mg/kg) 11 Bảng 1.5 Giá trị giới hạn nồng độ vi sinh vật gây bệnh [8] 13 Bảng 1.6 Hàm lượng tuyệt đối sở (H) thông số bùn thảia 14 Bảng 1.7 Phương pháp xử lý bùn thải số quốc gia 14 Bảng 2.1 Các phương pháp phân tích mẫu bùn sử dụng làm phân bón 24 thu hồi khí sinh học 24 Bảng 3.1 Diện tích dân số đơn vị hành số khu vực Hà Nội 26 Bảng 3.2 Kết phân tích số tính chất lý hóa, kim loại nặng vi sinh vật bùn trầm tích khu vực nghiên cứu 29 Bảng 3.3 Đặc tính hóa lý mẫu bùn 30 Bảng 3.4 Thành phần phân bùn bể phốt từ NVS Hà Nội 31 Bảng 3.5 Tính chất hóa lý bùn thải hệ thống nước thải thị 33 Bảng 3.6 Các loại thiết bị phục vụ công tác nạo vét giới vận chuyển bùn cơng ty nước Hà Nội 36 Bảng 3.7 Khối lượng phân bùn tính theo đầu người 44 Bảng 3.8.Tiêu chuẩn tính toán tỷ lệ thu gom phân bùn bể phốt 45 Bảng 3.9 Dự báo khối lượng phân bùn bể phốt phát sinh đến năm 2020 45 Bảng 3.10 Khối lượng bùn thải từ công tác nạo vét cống thoát nước 46 Bảng 3.11 Dự báo khối lượng bùn thải cống thoát nước năm 2020 47 Bảng 3.12 Biễn biến bùn thải nạo vét sông mương 47 Bảng 3.13 Dự báo khối lượng bùn thải sơng mương nước năm 2020 49 Bảng 3.14 Công suất thiết kế xử lý nước thải trạm XLNT 49 Bảng 3.15 Kết xác định sinh trưởng phát triển rau cải sau 30 ngày gieo trồng 50 Bảng 3.16 Bảng trọng số đánh giá tiềm tái sử dụng bùn thải làm phân bón 52 Bảng 3.17 Bảng tổng kết kết phân tích hàm lượng nguyên tố 200 mẫu bùn thải Bang (Mỹ) 54 Bảng 3.18 Một số kết nghiên cứu phân giải kỵ khí bùn thải đô thị 55 Bảng 3.19 Chất lượng viên than sản xuất từ bùn thải so với yêu cầu kỹ thuật TCVN 4600:1994 59 Bảng 3.20 Chi phí lợi ích kinh tế thu sản xuất than tổ ong sử dụng bùn thải thay cho than bùn 64 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Sự hình thành bùn thải HTTN đô thị Hà Nội 27 Hình 3.2 Chu trình thu gom phân bùn bể phốt 35 Hình 3.3.Số lượng bùn thu gom từ năm 2006-2010 URENCO 36 Hình 3.4 Chu trình thu gom bùn thải thoát nước 37 Hình 3.5 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ nhà máy xử lý rác thải sinh hoạt làm phân bón hữu Cầu Diễn .40 Hình 3.6 Các bước chôn lấp bùn thải 42 Hình 3.7 Sự sinh trưởng phát triển rau cải sau 30 ngày gieo trồng 51 Hình 3.8 Sản lượng biogas theo khối lượng bùn tươi 56 Hình 3.9 Sản lượng biogas theo lượng chất hữu 57 Hình 3.10 Mơ hình sản xuất phân bón từ bùn thải 61 Hình 3.11 Mơ hình sản xuất chất đốt từ bùn thải 63 MỞ ĐẦU SỞ ĐẦUEF _Toc472599157 \h t chất đốt từ bùn thảiơơisau 30 ngày gieo trồng làm phân bón hữu Cầu Diễnthan bùn)iên Phòng thí nghiệm Phân tích Mơi trường – Khoa Mơià xử lý bùn thải nói chung bùn thùn th2599157 \h t chất đốt từ bùn thảiơơisau 30 ngày gieo trồng làm phân bón hữu Cầu Diễnthan bùn)iên Phòng thí nghiệm Phân tích Mơi trường – Khoa Mơià xử lý bùn thải nói ọc Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN nnày tiềm ẩn nguy ô nhiễm môi trường đe dọa đến sức khỏe người Mỗi ngày, Hà Nội thành phnh ùn thùMinh phát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thảiơơisau 30 ngày gieo trồng làm phân bón hữu Thnh phát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp môi trường chuyển ô nhiễm từ điểm sang điểm khác Vinh phát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp môi trường chuyển ô nhiễm từ điểm sang Mnh phát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp mơi tđộc hại, bùn thải hồn tồn tận dụng làm vật liệu xây dựng (bêtông, gạch ) san tái sử dụng bùn thải để sử dụng lĩnh vực nông nghiệp Mnh phát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp môi tđộc hại, bùn thải hoàn t3 nưh phát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp môi tđộc hại, bùn thải hồn tồn tận dụng làm vật liệu xây dựng (bêtông, gạch theo tho thát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp môi tđộc hại, bùTheo thát sinh hàng hải bồi lấp kênh mương, cống rãnh, sông hồ không nạo vét thường xuyên Hàng năm, theo báo cáo csẽ bồi lấp kênh mương, cống rãnh, sông hồ không nạo vét thường xuyên.ụng làm vật liệu xây dựng (bêtông, gạch ) san máy xử lý nước thải ước tính khoảng 169.340 tấn/năm [8] Có thnăm, theo báo cáo csẽ bồi lấp kênh mương, cống rãnh, sông hồ không nạo vét thườ N thnăm,thu gom, v, vtheo báo cáo csẽ bồi lấp kênh mương, cống rãnh, sông hồ khô Nội thực (chôn lấp phun thuốc diệt muỗi) vấn đề ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh rõ ràng Vì bùn thải đô thị cần phải thu gom, v, vtheo báo cáo csẽ bồi lấp kênh mương, cống rãnh, sông hồ khô Nội thực ng Hình 3.9 Sản lƣợng biogas theo lƣợng chất hữu Từ thực nghiệm cho thấy, giá trị suất biogas từ bùn thải giá trị nhạy cảm dễ biến động yếu tố ảnh hưởng khác tăng, giảm đột ngột nhiệt độ; tăng giảm đột ngột pH, Nguyên nhân trình phân giải kỵ khí q trình vơ phức tạp chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố ràng buộc Điều thể rõ giá trị suất biogas theo chuyển đổi vật chất hữu cơ, ví dụ lượng chất hữu chuyển đổi (1g OM), mẫu bùn ủ điều kiện khác lại cho suất khác (0,781; 0,898; 0,81; 1; 0,67 0,94Nl) Sự sai khác tỷ lệ BYds vàBYfs nhận thấy rõ ràng, suất tính theo khối lượng bùn tươi khơng tuyến tính với suất tính theo OM chuyển đổi khối lượng bùn tươi Ví dụ, , BYds mẫu bùn ủ (0,781) lại có giá trị nhỏ BYds mẫu bùn ủ (0,81) BYfs mẫu bùn ủ có giá trị 14,92, lớn nhiều lần giá trị mẫu bùn ủ (2,59) Điều lý giải giá trị TOM mẫu bùn ủ khác lớn, lượng TOM chuyển đổi sau q trình phân giải kỵ khí khác nhau, khối lượng bùn tươi đưa vào tương đương Ở suất biogas tính theo TOM mẫu bùn nhỏ hơn, tổng lượng OM bùn đầu vào lại lớn, kéo theo lượng khí sinh lượng bùn tươi đưa vào lớn Giá trị BYds đại diện chất lượng trình phân giải kỵ khí Việc bổ sung chế phẩm sinh học giải pháp kịp thời, giúp cho trình khống hóa chất hữu cơ, sinh biogas thuận lợi Có thể nhận thấy hiệu sử dụng EM tốt mẫu bùn cống, sau bùn hồ cuối bùn nhà máy xử lý nước thải Điều lý giải bùn nhà máy xử lý nước thải bùn có TS cao TS=21%, bùn định hình dạng rắn, ẩm, hoạt động vi sinh vật chế phẩm không linh hoạt mẫu bùn dạng lỏng bùn hồ bùn cống với TS = 6% 3% Hơn nữa, bùn nhà máy xử lý nước thải có hàm lượng kim loại nặng cao, gây tác động tới trình phân giải kỵ khí tác dụng ức chế tính độc hại kim loại nặng cho q trình acid hóa phân giải kỵ khí báo cáo nghiên cứu khác (ví dụ: Demirel Yenigun, 2002) 57  Thảo luận tiềm ông nghệ biogas từ bùn thải Mơ hình thu hồi khí sinh học từ bùn thải với mơ hình phòng thí nghiệm đạt số kết sau: - Tận thu thành phần có giá trị bùn với phương thức xử lý ủ kỵ khí, quy mơ phòng thí nghiệm, cho sản phẩm khí sinh học, ứng dụng tạo lượng cho đốt, sinh nhiệt, phát điện, Khả sinh khí bùn từ 0,67 đến (Nl/g OM) tùy loại bùn - Bổ sung chế phẩm EM cho đáp ứng tốt, nâng cao hiệu ủ mơ hình kị khí, biểu suất sinh khí mơ hình ủ có bổ sung chế phẩm cao từ 1,15 đến 1,4 lần tùy loại bùn ủ, so với mơ hình ủ khơng bổ sung chế phẩm - Bùn sau ủ hàm lượng N, P cao, nghiên cứu tận dụng làm phân bón cho đất nơng lâm nghiệp với hàm lượng thích hợp Với suất khí biogas từ mơ hình thí nghiệm trên, áp dụng vào thực tế phát sinh bùn thải đô thị khu vực nghiên cứu, ta tính tốn lượng khí biogas thu từ bùn cống 11 nghìn m3 – 20 nghìn m3, lượng khí biogas từ bùn sơng hồ 355 nghìn m3– 500 nghìn m3, lượng khí biogas từ bùnnhà máy xử lý 32 nghìn m3 – 41 nghìn m3 Với tổng lượng biogas ước tính hàng năm sản xuất khu vực nghiên cứu 400 nghìn m3– 560 nghìn m3, lợi ích kinh tế thu tương đương 240 nghìn - 335 nghìn kg dầu hỏa, 320 nghìn – 450 nghìn kg than, 500 nghìn -700 nghìn kW điện, trị giá 750 tỷ - 1000 tỷ Việt Nam đồng, ngồi lợi ích mơi trường xã hội khác, cho thấy tiềm lớn ứng dụng công nghệ Việt Nam  3.3.4 Tiềm tái sử dụng bùn thải làm chất đốt Một điều kiện thuận lợi cho trình thử nghiệm tái sử dụng bùn thải thu hồi khí sinh học đề tài hầu hết mẫu bùn nghiên cứu (đặc biệt mẫu bùn có nguồn gốc từ nhà máy xử lý nước thải) có hàm lượng cacbon hữu cao so sánh kết nghiên cứu > 200 mẫu bùn thải bang Mỹ (Dowdy nnk, 1978) Sử dụng bùn thải làm chất đốt làm giảm tối đa thể tích bùn thải, mà thu hồi lượng sử dụng cho mục đích khác Hơn nguồn phát sinh 58 bùn thải ảnh hưởng đến khả cháy, nhiệt trị, độ tro thu sản phẩm Việc phối trộn mẫu bùn khu vực nghiên cứu than cám theo tỷ lệ 5%, 15% 30% (% theo khối lượng khô) phù hợp để sản xuất viên than tổ ong thực tế [15] Chất lượng viên than so sánh với chất lượng viên than tổ ong (ĐC) sản xuất thực tế sở sản xuất yêu cầu kỹ thuật viên than tổ ong quy định TCVN 4600:1994 (Bảng 3.19) Bảng 3.19 Chất lƣợng viên than đƣợc sản xuất từ bùn thải so với yêu cầu kỹ thuật TCVN 4600:1994 Tỷ ệ phối trộn STT n viên than (% khối ượng) Tiêu chí 5% 15% 30% Yêu ầu kỹ thuật (TCVN 4600:1995) Cấu tạo Hình trụ Hình trụ Hình trụ Hình trụ Lỗ hút gió 19 19 19 19 13 13 13 12-13 Đường kính lỗ hút gió (mm) Chiều cao (mm) 82,0 81,3 79,0 84,2 Khối lượng (g) 1.050 1.000 937 1.000 Độ ẩm (%) 2,20 2,71 2,92 ≤ 8,00 10 14 15 ≤ 15 137 125 119 162 4.173 3.826 3.200 ≥ 4.000 49 48 49 ≤ 42 Không Không Không Không 10 11 Thời gian bén cháy (phút) Thời gian sử dụng (phút) Nhiệt (kCal/kg) Độ tro (%) Nứt vỡ (trước sau đốt) 59 Tổng số tiêu chí đạt yêu cầu - Đ nh gi tiềm t i sử dụng bùn thải làm chất đốt + Tính khả thi mặt mơi trƣờng  Nếu mơ hình áp dụng rộng rãi, không đem lại nguồn lợi kinh tế mà xử lý lượng lớn bùn thải;  Giảm ô nhiễm môi trường giảm sử dụng nhiên liệu hoá thạch;  Tạo nguồn lượng dạng nhiệt hữu ích;  Phần tro xỉ sau đốt sử dụng để sản xuất vật liệu xây dựng gạch, gốm, xi măng  Hàm lượng bụi lơ lửng tổng số, kim loại nặng (Zn, Pb, Cd, Cr, Ni, Cu), nồng độ khí NO2, SO2 CO phát sinh đốt viên than sản xuất từ bùn thải có xu hướng giảm tăng tỷ lệ phối trộn bùn giá trị thấp đốt viên than tổ ong nằm giới hạn cho phép tương ứng so sánh với tiêu chuẩn, quy chuẩn hành môi trường 3.4 Đ ph t sinh đốt.4 Đ ph t sinả Từ kết đánh giá tiềm số bùn thải đô thị thành phố Hà Nội, thuộc khu vực nghiên cứu đề xuất phương án tái sử dụng bùn theo hướng sau đây:  Làm phân compost từ bùn thải Việc làm phân compost từ bùn thải cách phân giải, ổn định hóa phương pháp sinh học chất hữu bùn thải.Nếu mang bùn thải loại rải đồng ruộng có hiệu làm phân compost Ngoài ra, với việc phát sinh nhiệt tạo thành phân compost có khả loại bỏ vi sinh vật có hại nên phương pháp thích hợp sử dụng vùng nơng thơn xét hai mặt chất lượng vệ sinh Phân hủy kỵ khí q trình sử dụng lâu đời để ổn định bùn thải.Phân hủy yếm khí gồm phân hủy vật chất hữu vật chất vô (chủ yếu sunphat) vắng mặt phân tử oxy.Ứng dụng phân hủy yếm khí q trình ổn định bùn cô đặc tạo thành từ q trình xử lý nước thải cơng nghiệp thị Phân hủy yếm khí bùn thải thị nhiều trường hợp tạo khí phân hủy đủ để đáp ứng hầu hết nhu 60 cầu lượng cho hoạt động nhà máy, cộng đồng dân cư tùy thuộc vào quy mô hệ thống phân hủy yếm khí Phân hủy kỵ khí bùn thải phương pháp ổn định bùn thải giảm thể tích, ổn định tính chất bùn thải.Phương pháp có khả làm giảm lượng sinh vật gây bệnh bùn thải Quá trình phân hủy chất hệ thống phân hủy kỵ khí chia làm nhiều bước Q trình phân hủy kỵ khí bùn thải diễn thời gian dài nhiệt độ tương đối ổn định, thông thường 35oC thời gian 20 ngày kết khử khuẩn tạo lượng metan tối ưu Cơng nghệ phân hủy kỵ khí tận thu lượng lớn khí metan Các kết phân tích, thử nghiệm cho thấy mơ hình tái sử dụng bùn thải làm phân bón phương pháp ủ kỵ khí có nhiều thuận lợi tính khả thi thực tiễn Mơ hình làm compost từ bùn xây dựng theo mơ hình sau: Bổ sung EM Phối trộn N:P:K Trộn Bùn thải Ủ kỵ khí Bón cho trồng Hình 3.10 Mơ hình sản xuất phân bón từ bùn thải - Tính khả thi mặt cơng nghệ + Mơ hình khơng đòi hỏi thiết bị cơng nghệ, quy trình phức tạp; + Khả ứng dụng sản xuất chỗ với trang thiết bị, vật liệu sẵn có; + Hầm ủ/túi ủ PE, HDPE sử dụng có kỹ thuật lắp đặt đơn giản, thời gian lắp đặt nhanh, dễ bảo trì có tuổi thọ cao - Tính khả thi mặt kinh tế + Tận dụng thành phần dinh dưỡng sẵn có bùn thải để sản xuất phân bón; + Chi phí đầu tư trang thiết bị sản xuất, vật liệu thấp; + Tiết kiệm chi phí, giảm diện tích đất giành cho q trình xử lý, thải bỏ bùn thải - Tính khả thi mặt mơi trường + Góp phần xử lý bùn thải cách hiệu quả, đồng thời tạo sản phẩm phân bón hữu khống dùng nơng nghiệp; 61 + Sản phẩm phân bón thu đạt tiêu chuẩn dinh dưỡng phân bón hữu khống, hàm lượng kim loại nặng vi sinh vật gây bệnh nằm giới hạn cho phép  Sản xuất khí sinh học từ bùn thải Mơ hình sản xuất khí sinh học từ bùn thải có bổ sung thêm chế phẩm EM giúp thúc đẩy hiệu q trình phân huỷ kỵ khí bùn thải làm tăng suất tốc độ sinh khí Hình 3.11 Mơ hình sản xuất khí sinh học từ bùn thải Các kết phân tích, thử nghiệm cho thấy mơ hình sử dụng bùn thải sản xuất khí sinh học có số thuận lợi tính khả thi thực tiễn: + Tính khả thi mặt cơng nghệ Mơ hình khơng đòi hỏi thiết bị cơng nghệ, quy trình phức tạp; Khả ứng dụng sản xuất chỗ với trang thiết bị, vật liệu sẵn có; Hầm ủ/túi ủ PE, HDPE sử dụng có kỹ thuật lắp đặt đơn giản, thời gian lắp đặt nhanh, dễ bảo trì có tuổi thọ cao -Tính khả thi mặt kinh tế + Tận dụng thành phần sẵn có bùn thải để sản xuất khí sinh học Với tổng lượng biogas ước tính hàng năm sản xuất khu vực nghiên cứu 400 nghìn m3– 560 nghìn m3, lợi ích kinh tế thu tương đương 240 nghìn - 335 nghìn kg dầu hỏa, 320 nghìn – 450 nghìn kg than, 500 nghìn -700 nghìn kW điện, trị giá 750 tỷ - 1000 tỷ Việt Nam đồng; + Chi phí đầu tư trang thiết bị sản xuất, vật liệu thấp; 62 + Tiết kiệm chi phí, giảm diện tích đất giành cho q trình xử lý, thải bỏ bùn thải -Tính khả thi mặt mơi trƣờng + Góp phần xử lý bùn thải cách hiệu quả, đồng thời tạo sản phẩm khí sinh học, ứng dụng tạo lượng cho đốt, sinh nhiệt, phát điện ; + Bùn sau ủ hàm lượng N, P cao, nghiên cứu tận dụng làm phân bón cho đất nơng lâm nghiệp với hàm lượng thích hợp  Sản xuất làm chất đốt thay nguyên liệu than tổ ong Một số nước giới tận dụng bùn thay cho than để làm chất đốt.Trung Quốc dùng bùn thải từ 3200 – 3500 kcal để phát điện với nhà máy có cơng suất tối đa 135MW Tại Nhật Bản, thành phố Tokyo lắp đặt thiết bị thí nghiệm có khả xử lý bùn thải ngày sở xử lý thành phố Tính tốn phòng thí nghiệm cho biết, việc sử dụng bùn thu từ nước thải (khoảng 3000 tấn/ngày) từ 23 quận Tokyo cung cấp điện cho khoảng 8000 hộ gia đình Mơ hình tái sử dụng bùn làm chất đốt sau: Hình 3.12 Mơ hình sản xuất chất đốt từ bùn thải - Tính khả thi mặt cơng nghệ + Mơ hình khơng đòi hỏi phải thay thế/cải tiến công nghệ sản xuất than tổ ong có; 63 + Khả ứng dụng sản xuất chỗ với trang thiết bị nguyên liệu sẵn có; + Q trình phối trộn gặp phải khó khăn độ ẩm mẫu bùn cao đó, cần phải thực số biện pháp tiền xử lý bùn trước phối trộn cô đặc, khử nước hay làm khô Tuy vậy, nhiều trường hợp độ ẩm cao bùn lại thuận lợi không cần bổ sung thêm nước q trình phối trộn - Tính khả thi mặt kinh tế + Chi phí đầu tư trang thiết bị sản xuất thấp; + Tiết kiệm chi phí, giảm diện tích đất giành cho q trình xử lý, thải bỏ bùn thải; + Tận dụng chất thải để sản xuất nhiên liệu đem lại lợi ích lớn mặt kinh tế Chi phí lợi ích kinh tế thu sản xuất than tổ ong sử dụng bùn thải thay cho than bùn khuôn khổ đề tài thể Bảng 3.20 Bảng 3.20 Chi phí lợi ích kinh tế thu đƣợc sản xuất than tổ ong sử dụng bùn thải thay cho than bùn Tỷ lệ phối trộn bùn (% khối Khối ượng bùn (tấn) Khối ượng than cám (tấn) Chi phí mua than cám (triệu đồng) Chi phí mua than bùn (triệu đồng) ượng) Lợi nhuận Lợi ích bán kinh tế 10.000 thu viên than (triệu (triệu đồng) đồng) 1,30 11,70 16,38 1,30 30 12,32 15 1,95 11,05 15,47 1,95 30 12,58 30 3,90 9,10 12,74 3,90 30 13,30  M3,30u đồng) tử3,3 bùn thđồng) tế  Xbùn bùn thđồng) tế Phương pháp thiêu đốt phương pháp phổ biến giới để xử lý chất thải rắn nói chung, đặc biệt chất thải rắn độc hại bùn thải công nghiệp Đây phương pháp xử lý triệt để so với phương pháp khác Thiêu đốt giai đoạn oxy hóa nhiệt cao với có mặt oxy khơng khí, thành phần rác độc hại chuyển hóa thành khí thành phần không cháy 64 (tro, xỉ) Xử lý chất thải phương pháp thiêu đốt có ý nghĩa quan trọng việc giảm tối đa chất thải cho khâu xử lý cuối đóng rắn tái sử dụng tro xỉ Ưu điểm phương pháp thiêu đốt xử lý triệt để tiêu ô nhiễm chất thải rắn, giảm tối đa thể tích chất thải rắn, xử lý tồn chất thải rắn mà khơng cần nhiều diện tích biện pháp chơn lấp Tuy nhiên, giá thành đầu tư, chi phí tiêu hao lượng cao chi phí xử lý lớn Suy nhiên, giá thành đầu tư, chi phí tiêu h Sấy khơ từ chung dùng cho sấy nhiệt, việc thải nước có khe hở bùn Có thể sấy khơ phần (hàm lượng nước lại 30 - 10%) hay tồn (hàm lượng nước lại - 10%) Thiêu đốt dẫn đến loại bỏ tồn nước kẽ hở mà đốt cháy chất hữu có bùn Đó phương pháp thu chất thải có khối lượng nhỏ nhất, tro gồm chất vô bùn Phương pháp thiêu đốt nói chung yêu cầu giai đoạn sấy khơ Sấy khơ hay thiêu nói chung áp dụng cho bùn loại nước, loại bỏ nước học rẻ so với hóa Tuy số trường hợp, ta hóa trực tiếp nước bùn lỏng (bằng sấy hay đốt): - Thể tích chất lỏng đặc nhỏ việc phá hủy đốt rẻ so với xử lý sinh học - Sử dụng nhiên liệu giá thành hạ: Dung mơi thải số xí nghiệp hóa hữu cơ, dầu thải - Nhiên liệu hỗn hợp với chất thải khác bảo đảm bổ sung thêm nhiệt lượng Quy định tiêu hủy chất thải nguy hại bùn thải áp dụng phương pháp thiêu đốt để xử lý.Các quy định cần thiết phải bảo gồm chất rắn đưa vào lò đốt, thân lò đốt hoạt động lò đốt khí từ ống khói Ngun tắc hạn chế gián tiếp phát thải kim loại nặng hạn chế trực tiếp phát thải tổng lượng hydrocacbon từ ống khói lò đốt Việc hạn chế chất ô nhiễm chất rắn thu từ xử lý nước thải đốt cháy lò đốt thiết lập cho berili, thủy ngân, chì, asen, crom, cadimi niken Một số nước quy định lò đốt phải đáp ứng giới hạn trung bình hàng tháng 100ppm tổng lượng hydrocacbon (THCs), hiệu chỉnh với độ ẩm (10%) hàm lượng oxy (7%) để kiểm soát phát thải hợp chất hữu độc hại 65 Trong trình xử lý bùn thải biện pháp thiêu đốt, việc quan trắc khí thải lò đốt báo cáo kết quan trắc thường xuyên việc làm bắt buộc Đốt cháy coi công nghệ thu hồi lượng, nhiên điều vấn đề tranh cãi bùn thải ban đầu thường chứa lượng nước lớn, điều có nghĩa để đạt đến điều kiện bùn thải tự cháy so với tình trạng chứa nước ban đầu khoảng cách q lớn Ví dụ để đảm bảo có khả tự cháy, không cần cung cấp thêm nhiên liệu với độ ẩm ban đầu khó khăn Làm khô bùn, làm nước hay bay nước cách gia nhiệt tiêu tốn lượng nhiên liệu lớn cho lò đốt Một số nơi khuyến khích sử dụng lò nung xi măng (nung clinker) để đốt bùn thải Đốt bùn thải xem biện pháp xử lý bùn nhanh đề cập việc tiêu hao lớn, đồng thời tạo khí thải chứa nhiều chất gây nhiễm môi trường, kim loại nặng oxit kim loại thành phần tro nguồn chất thải thứ sinh cần xử lý Sự khí hóa bùn thải công nghệ áp dụng để xử lý bùn Đó q trình đốt cháy điều kiện oxy bị hạn chế, chất hữu bùn thải chuyển đổi thành chất dễ bay hydrocacbon, tương đương với nhiệt phân Khí hóa cơng nghệ xử lý bùn thải dễ dàng chấp nhận tiêu hủy hay đốt.Tuy nhiên, kinh phí đầu tư cho cơng nghệ khí hóa tốn cơng nghệ khó phổ biến ngun nhân kinh tế.Mỹ nước áp dụng công nghệ khí hóa quy mơ hạn chế xử lý bùn thải coi biện pháp thân thiện với môi trường  Xử lý phương pháp ủ sinh học Ủ sinh học trình ổn định sinh học chất hữu để thành chất thải mùn Quá trình ủ thực theo hai phương pháp: ủ yếm khí ủ hiếu khí (thổi khí cưỡng bức) Việc ủ chất thải với thành phần chủ yếu chất hữu phân hủy Đối với nguồn bùn chưa tập chung áp dụng phương pháp này, lượng chất hữu chứa nhiền bùn Tuy nhiên bùn thải cơng nghiệp nói riêng chứa nhiều kim loại nặng không phù hợp  Phân hủy hiếu khí Là q trình cơng nghệ mà bùn thải để thiết bị cấp khí Q trình phân hủy diễn nhờ vi sinh vật hiếu khí tham gia phân hủy chất hữu 66 sinh nhiệt Nhiệt độ hệ phân hủy lên đến 70oC Thông thường xử lý hiếu khí bùn thải nhiệt độ đạt đến 50- 65oC sau từ - ngày, vi khuẩn gây bệnh bị tiêu diệt Chi phí vận hành cho xử lý hiếu khí cao gấp - 10 lần so với hệ thống phân hủy kỵ khí thời gian rút ngắn hơn.Cũng tương tự cơng nghệ phân hủy kỵ khí, chất thải sau q trình phân hủy hiếu khí đòi hỏi cơng nghệ phù hợp chơn lấp, hóa rắn tái sử dụng làm phân bón  Xử lý phương pháp thu hồi tái chế Tái chế hoạt động thu hồi lại từ chất thải thành phần sử dụng để biến thành sản phẩm mới, dạng lượng để phục vụ cho hoạt động sinh hoạt sản suất Thu hồi tái chế chất thải phương pháp giải vấn đề ô nhiễm môi trường Ở Việt Nam, loại chất thải nguy hại quy định xử lý đổ thải chủ yếu theo phương pháp đóng rắn, chơn lấp, thiêu hủy (khoảng 50% tổng số chất thải rắn phát sinh xử lý phương pháp chơn lấp khơng kiểm sốt) Tỷ lệ chất thải rắn thu hồi tái sử dụng 17 – 25% Tuy nhiên, số quốc gia giới tỷ lệ thu hồi tái chế cao, khoảng 40% Hoạt động tái chế đem lại hiệu kinh tế lớn, tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên việc thay nguyên liệu gốc, làm giảm lượng chất thải, giảm ô nhiễm mơi trường, giảm chi phái xử lý, giảm diện tích cho bãi chôn lấp Một số nước phát triển giới phát triển xu tái chế chất thải trở thành ngành công nghiệp môi trường Điển Nhật Bản, bùn thải tài nguyên hóa việc tái sử dụng bùn thải 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Bùn thải đô thị phát sinh địa bàn thành phố Hà Nội khơng chứa thành phần nguy hại, mà chứa thành phần tận dụng nguồn nguyên, nhiên liệu hữu ích, chưa xử lý triệt để tận dụng hợp lý; Công nghệ xử lý bùn thải Hà Nội chủ yếu chôn lấp hợp vệ sinh, phần nhỏ tận dụng sản xuất phân compost nhà máy phân bùn Cầu Diễn; Bùn thải từ hệ thống kênh mương, ao hồ có hàm lượng chất hữu hàm lượng chất dinh dưỡng Nts, Pts Kts phù hợp để sản xuất phân bón theo quy định Thông tư 36/2010/BNNPTNT; Bùn từ HTXLNT có hàm lượng chất hữu cao (CHC>30,4%), Tỷ trọng nhỏ, nhiệt trị cao so với nhiệt trị than nâu nên phù hợp làm chất đốt; Bùn thải từ trạm XLNT tập trung bùn thải từ hoạt động nạo vét kênh mương, ao hồ có hàm lượng CHC cao tận khí biogas Đã dự báo khối lượng bùn thải phát sinh TP Hà Nội đến năm 2020 1.627.231 tấn/năm đề xuất quy trình cơng nghệ tận dụng hợp lý nguồn nguyên liệu từ bùn thải KIẾN NGHỊ Cần nghiên cứu biện pháp loại bỏ hàm lượng kim loại nặng dạng dễ tiêu trongbùn thải thịkhi sử dụng làm phân bón để hạn chế tác động trực tiếp đến trồng sức khỏe người Đề tài cần tiếp tục triển khai quy mô thực tế để có đánh giá xác so với thực tế, can thiệp để giúp tăng giá trị sản lượng biogas cần nghiên cứu nghiên cứu sâu Cần có quy chế quản lý hợp lý bùn thải, từ khâu thiết kế xây dựng sở hạ tầng kỹ thuật công tác thu gom, vận chuyển, xử lý triệt để loại chất thải 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Bộ Khoa học Công nghệ Chương trình BVMT phòng tránh thiên tai (2003), Kỹ thuật xử lý môi trường nông thôn Việt Nam, NXB Nông Nghiệp, Mã số: KC.08.06 Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (2013), Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia rau, quả, chè búp tươi đủ điều kiện bảo đảm an toàn thực phẩm trình sản xuất, sơ chế, Thơng tư số 07/2013/TT-BNNPTNT, ngày 22 tháng 01 năm 2013 Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn – Cục trồng trọt – Trung tâm Khuyến nông Quốc gia (2007) Các văn quản lý nhà nước phân bón, Nxb Nơng nghiệp, Hà Nội Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (2010), Quy định sản xuất, kinh doanh sử dụng phân bón, Thơng tư số 36 /2010/TT-BNNPTNT, ngày 24 tháng năm 2010 Bộ Tài nguyên môi trường (2011), Quy định quy trình kỹ thuật quan trắc môi trường đất, Thông tư số 33 /2011/TT-BTNMT, ngày 01 tháng năm 2011 Bộ Tài nguyên môi trường (2008), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia giới hạn nồng độ cho phép kim loại nặng đất, QCVN 03:2008/BTNMT Bộ Y tế (2011), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia giới hạn ô nhiễm kim loại nặng thực phẩm, QCVN 8-2:2011/BYT Công ty TNHH nhà nước MTV thoát nước Hà Nội (2012), Hồ sơ phương án đặt hàng cơng tác trì hệ thống thoát nước quản lý chất lượng nước địa bàn thành phố Hà Nội năm 2012, phần thuyết minh, Hà Nội, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Xuân Cự, Phạm Văn Khang, Nguyễn Ngọc Minh (2004), Một số phương pháp phân tích mơi trường Nxb ĐHQGHN 10 Lê Thị Ánh Hồng, Võ Thị Kiều Thanh, Phùng Huy Huấn, “Nghiên cứu sản xuất phân vi sinh cố định đạm từ bùn thải nhà máy bia Việt Nam”, Tạp chí sinh học, 2012, 34(3se),137 –144 69 11 Lê Văn Khoa, Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Cái Văn Tranh (2000),Phương pháp phân tích đất – nước – phân bón – trồng NXB Giáo dục 12 Trần Văn Quy, Trần Yêm, Nguyễn Thị Hà, Trịnh Thị Thanh, Nguyễn Mạnh Khải, Nguyễn Xuân Huân, Nguyễn Tự Nam, (2010), Xử lý tận dụng bùn cặn thải từ hệ thống xử lý nước thải mạ điện, đề tài cấp ĐHQGHN 13 Tổ chức Xúc tiến Thương mại Nhật Bản (JETRO) Hiệp hội Môi trường Đô thị Khu Công nghiệp Việt Nam (VUREIA) (2008), Khố đào tạo cơng tác quản lý chất thải công nghiệp địa bàn thành phố Hà Nội 14 Viện Môi trường Tài nguyên, đại học quốc gia Hồ Chí Minh (2010), Báo cáo tổng hợp “Nghiên cứu biện pháp bảo vệ môi trường hoạt động nạo vét, vận chuyển đổ bùn lắng kênh rạch Hồ Chí Minh” 15 Hồng Đức Thắng (2015), Nghiên cứu tận dụng bùn thải đô thị Bắc Ninh làm chất đốt, Luận văn thạc sỹ, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 16 Đỗ Thủy Tiên (2013), Nghiên cứu khả sử dụng bùn thải thị làm phân bón, Luận văn thạc sỹ, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 17 Bùi Thị Thủy(2013), Nghiên cứu khả thu hồi khí sinh học từ bùn thải đô thị, Luận văn thạc sỹ, trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Tài liệu nước ngồi 18.Díaz - Burgos, M.A.; Ceccanti, B.; Polo, A (1993), Monitoring biochemical activity during sewage sludge composting,Biology and fertility of soils 16, 2, pp 145 – 150 19 European Commission DG Environment (October 2001), Disposal and recycling routes for sewage sludge, Part – Regulatory report 20 European Commission (February, 2001), Pollutants in urban waste water and sewage sludge, pp 94 – 205 Website 21 http://www.moitruongvietnam.com/tin-tuc/9-hang-trieu-tan-bun-thai-thang-ramoi-truong.htm 70 22 http://thuvienmoitruong.vn/2011/thu-hoi-tai-nguyen-tu-rac-thai-bun-o-dothi.html 23 http://www.khoahocphothong.com.vn/news/detail/12498/tai-che-bun-thaisinh-hoc-thanh-nguyen-lieu-tao-ra-che-pham-vi-sinh-vat.html 24 http://www.hoahocngaynay.com/vi/tin-tuc-hoa-hoc/hoa-hoc-viet-nam/138san-xuat-vat-lieu-xay-dung-tu-bun-thai.html 25 http://www.royalceramic.vn/crown/NewsDetail.aspx?CategoryID=4&Conten tID=163&ContentIDExt=1 26 http://doc.edu.vn/tai-lieu/tieu-luan-xu-ly-mui-hoi-va-ket-hop-tai-che-buncong-ranh-9371/ 27 http://timtailieu.vn/tai-lieu/de-tai-tan-dung-bun-thai-tu-cong-nghe-che-biennong-san-thuc-pham-va-thuy-hai-san-de-san-xuat-phan-huu-co-sinh-hocbang-7200/ 28 http://pktomon.com/Default.aspx?tabid=78&ndid=548 29 http://www.thanhnien.com.vn/pages/20111023/hang-trieu-tan-bun-thai-dodi-dau.aspx 71 ... loại bùn thải đô thị số khu vực thành phố Hà Nội;  Thực trạng công nghệ xử lý bùn thải đô thị khu vực nghiên cứu;  Dự báo diễn biến khối lượng bùn thải đô thị thành phố Hà Nội đến năm 2020;  Đánh. .. QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - PHẠM THỊ THU GIANG ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TIỀM NĂNG TÁI SỬ DỤNG BÙN THẢI ĐÔ THỊ TẠI MỘT SỐ KHU VỰC THÀNH PHỐ HÀ NỘI Chuyên... 34 3.2 Thực trạng công nghệ xử lý bùn thải đô thị thành phố Hà Nội 35 3.2.1 Tình hình thu gom, vận chuyển bùn thải đô thị TP Hà Nội .35 3.2.2 Hiện trạng công nghệ xử lý bùn thải đô thị