Luận văn Thạc sĩ Môi trường: 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

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

114
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung nghiên cứu đề tài gồm Nguồn gốc, khối lượng phát sinh, tính chất của từng loại bùn thải đô thị tại một 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 tại thành phố Hà Nội đến năm 2020; Đánh giá tiềm năng tái sử dụng bùn thải phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội thành phố Hà Nội.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Môi trường: 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

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 một thời gian nghiên cứu, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình với đề tài: “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”. Trong quá trình thực hiện luận văn, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ vô cùng quý báu của các thầy cô, đồng nghiệp, gia đình và bạn bè. Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Quy - Cán bộ giảng dạy tại Bộ môn Công nghệ môi trường đã tận tình quan tâm, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt luận văn này. Thêm nữa, tôi xin cảm ơn đề tài Nhiệm vụ bảo vệ Môi trường QMT.12.03 do PGS.TS Trần Văn Quy chủ trì đã hỗ trợ kinh phí để tôi thực hiện luận văn này. Cảm ơn NCS. Đặng Thị Hồng Phương, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Thái Nguyên – một trong những thành viên tham gia đề tài, đã hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN đã bổ trợ và truyền đạt cho tôi kiến thức, cùng những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại trường. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các anh, chị làm việc tại Bộ môn Thổ nhưỡng & môi trường đất và Phòng thí nghiệm Phân tích Môi trường – Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN cùng những người thân trong gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, góp ý và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện 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 1. TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI ............................................................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, đặc tính của bùn thải ...............................................................4 1.1.3. Tác động của bùn thải tới con người và môi trường ..................................7 1.1.4. Các quy chuẩn, tiêu chuẩn về bùn thải .......................................................9 1.2. Tổng quan về phư ng ph p ử n thải..........................................14 1.2.1. Xử lý bằng thiêu đốt .................................................................................15 1.2.2. Xử lý bằng phương pháp chôn lấp ...........................................................16 1.2.3. Xử lý bằng phương pháp ủ sinh học ........................................................16 1.2.4. Xử lý bằng phương pháp thu hồi tái chế ..................................................18 1.2.5. Ổn định bùn thải bằng vôi bội ..................................................................21 1.2.6. Phương pháp Pasteur ................................................................................21 CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....................23 2.1. Đối tượng và 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 và 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 và phân tích mẫu ..................................23 2.3.5. Phương pháp thống kê trong xử lý số liệu ...............................................24 2.3.6. Phương pháp đánh giá, tổng hợp và so sánh ............................................25 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................26
3.1. Nguồn gốc, khối ượng ph t sinh và đặc tính bùn thải đô thị tại 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 tại 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 năng t i sử dụng bùn thải đô thị........................................................44 3.3.1.Dự báo khối lượng phát sinh bùn thải đô thị tại thành phố Hà Nội năm 2020 ....................................................................................................................44 3.3.2. Tiềm năng tái sử dụng bùn thải làm phân bón .........................................50 3.3.3. Tiềm năng tái sử dụng bùn thải làm khí đốt .............................................53 3.3.4. Tiềm năng 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 và Môi trường CEC Uỷ ban của 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 ở tế bào có thể nhất (Most Probable Cytopathic Number) MPN Số lượng có thể nhất (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 cơ (Organic Compounds) QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia SBR Bể phản ứng dạng mẻ liên tục (Sequency Batch Reactor) TB Viên than được sản xuất từ bùn thải và 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 của bùn trong trạm xử lý nước thải đô thị ................................. 5 Bảng 1.2.Tiêu chuẩn của EU đối với các hợp chất hữu cơ có trong bùn thải.......... 10 Bảng 1.3. Giới hạn hàm lượng kim loại nặng trong bùn và đất và giới hạn tối đa cho phép trong bùn theo EU [18] .............................................................................10 Bảng 1.4. Giá trị giới hạn của một số kim loại trong bùn (mg/kg) .......................... 11 Bảng 1.5. Giá trị giới hạn nồng độ của các vi sinh vật gây bệnh [8] ...................... 13 Bảng 1.6. Hàm lượng tuyệt đối cơ sở (H) của các thông số trong bùn thảia ........... 14 Bảng 1.7. Phương pháp xử lý bùn thải tại một số quốc gia...................................... 14 Bảng 2.1. Các phương pháp phân tích mẫu bùn sử dụng làm phân bón .................. 24 và thu hồi khí sinh học .............................................................................................. 24 Bảng 3.1. Diện tích dân số và đơn vị hành chính một số khu vực Hà Nội ............... 26 Bảng 3.2. Kết quả phân tích một số tính chất lý hóa, kim loại nặng và vi sinh vật của bùn trầm tích khu vực nghiên cứu ......................................................................29 Bảng 3.3. Đặc tính hóa lý cơ bản của các mẫu bùn ................................................ 30 Bảng 3.4. Thành phần phân bùn bể phốt từ NVS tại Hà Nội .................................... 31 Bảng 3.5. Tính chất hóa lý của bùn thải hệ thống thoát nước thải đô thị ................ 33 Bảng 3.6. Các loại thiết bị phục vụ công tác nạo vét bằng cơ giới và vận chuyển bùn của công ty thoát nước Hà Nội ..........................................................................36 Bảng 3.7. Khối lượng phân bùn tính theo đầu người ............................................... 44 Bảng 3.8.Tiêu chuẩn tính toán và 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 sông mương thoát nước năm 2020 ........... 49 Bảng 3.14. Công suất thiết kế và xử lý nước thải của các trạm XLNT ..................... 49 Bảng 3.15. Kết quả xác định sự sinh trưởng và phát triển của rau cải sau 30 ngày gieo trồng ..................................................................................................................50 Bảng 3.16. Bảng trọng số đánh giá tiềm năng tái sử dụng bùn thải làm phân bón . 52 Bảng 3.17. Bảng tổng kết kết quả phân tích hàm lượng các nguyên tố chính trong 200 mẫu bùn thải của 8 Bang (Mỹ)...........................................................................54
Bảng 3.18. Một số kết quả nghiên cứu phân giải kỵ khí bùn thải đô thị .................. 55 Bảng 3.19. Chất lượng của các viên than được sản xuất từ bùn thải so với yêu cầu kỹ thuật TCVN 4600:1994 .........................................................................................59 Bảng 3.20. Chi phí và lợi ích kinh tế thu được khi sản xuất than tổ ong sử dụng bùn thải thay thế cho than bùn ......................................................................................... 64 DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Sự hình thành bùn thải trên 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 của URENCO .......................... 36 Hình 3.4. Chu trình thu gom bùn thải thoát nước..................................................... 37 Hình 3.5. Sơ đồ dây chuyền công nghệ của nhà máy xử lý rác thải sinh hoạt làm phân bón hữu cơ Cầu Diễn .......................................................................................40 Hình 3.6. Các bước chôn lấp bùn thải ...................................................................... 42 Hình 3.7. Sự sinh trưởng và phát triển của 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 cơ ................................................ 57 Hình 3.10. Mô hình sản xuất phân bón từ bùn thải .................................................. 61 Hình 3.11. Mô 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 cơ Cầu Diễnthan bùn)iên cứuà Phòng thí nghiệm Phân tích Môi trường – Khoa Môià xử lý bùn thải nói chung và bùn thùn th2599157 \h t chất đốt từ bùn thảiơơisau 30 ngày gieo trồng làm phân bón hữu cơ Cầu Diễnthan bùn)iên cứuà Phòng thí nghiệm Phân tích Môi trường – Khoa Môià xử lý bùn thải nói ọc Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN cùng những nnày tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường và đe dọa đến sức khỏe con người. Mỗi ngày, Hà Nội cũng như 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 ra môi trường chỉ là chuyển ô nhiễm từ điểm này sang điểm khác. Vinh phát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp ra môi trường chỉ là chuyển ô nhiễm từ điểm này sang đi Mnh phát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp ra môi tđộc hại, bùn thải hoàn toàn có thể được tận dụng làm vật liệu xây dựng (bêtông, gạch...) và san nền hoặc tái sử dụng bùn thải để sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp. Mnh phát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp ra môi tđộc hại, bùn thải hoàn t3 nưh phát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp ra môi tđộc hại, bùn thải hoàn toàn có thể được tận dụng làm vật liệu xây dựng (bêtông, gạch..theo tho thát sinh hàng trăm mét kht đốt từ bùn thải trực tiếp ra môi tđộc hại, bùTheo thát sinh hàng hải sẽ bồi lấp những kênh mương, cống rãnh, sông hồ nếu như không được nạo vét thường xuyên. Hàng năm, theo báo cáo csẽ bồi lấp những kênh mương, cống rãnh, sông hồ nếu như không được nạo vét thường xuyên.ụng làm vật liệu xây dựng (bêtông, gạch...) và san máy xử lý nước thải ước tính khoảng 169.340 tấn/năm [8]. Có thnăm, theo báo cáo csẽ bồi lấp những kênh mương, cống rãnh, sông hồ nếu như không được nạo vét thườ N thnăm,thu gom, v, vtheo báo cáo csẽ bồi lấp những kênh mương, cống rãnh, sông hồ nếu như khô Nội đang thực hiện (chôn lấp và phun thuốc diệt muỗi) thì vấn đề ảnh hưởng đến môi trường xung quanh là khá rõ ràng. Vì vậy bùn thải đô thị cần phải được thu gom, v, vtheo báo cáo csẽ bồi lấp những kênh mương, cống rãnh, sông hồ nếu như khô Nội đang thực ng. 1
Xuất phát từ thực tiễn đó, việc chọn và thực hiện đề tài: “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” là cần thiết và có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.  Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá được thực trạng các công nghệ xử lý và tiềm năng tận dụng bùn thải đô thị tại một số khu vực thành phố Hà Nội.  Nội dung nghiên cứu:  Nguồn gốc, khối lượng phát sinh, tính chất của từng loại bùn thải đô thị tại một 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 tại thành phố Hà Nội đến năm 2020;  Đánh giá tiềm năng tái sử dụng bùn thải phù hợp với điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội thành phố Hà Nội. 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI 1.1. Những vấn đề chung về bùn thải  1.1.1. Khái niệm bùn thải và phân loại Bùn là hỗn hợp chất rắn và nước có thành phần đồng nhất trong toàn bộ thể tích, có kích thước hạt nhỏ hơn 2mm và có hàm lượng nước (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 nước thải sinh hoạt, bùn bể tự hoại, bùn sông hồ, cống rãnh thoát nước, bùn thải từ hoạt động công nghiệp [19]. Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (US-EPA) định nghĩa bùn thải như sản phẩm thải cuối cùng được tạo ra từ quá trình xử lý nước thải dân dụng và nước thải công nghiệp từ nhà máy xử lý nước thải ở dạng hỗn hợp bán rắn. Bùn từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt đô thị là dư lượng chất lỏng, đặc hay dạng sệt được tạo ra do quá trình vận chuyển và chuyển hóa nước thải trong các cống rãnh thoát nước, là hỗn hợp các chất hữu cơ và vô cơ bao gồm tất cả các loại bùn thu nhận từ đường ống thoát nước đô thị được xem như sản phẩm phụ cần xử lý của quá trình này. Bùn bao gồm chủ yếu là nước, 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 vô cơ cùng với hóa chất độc hại từ chất thải công nghiệp, hóa chất gia dụng và thuốc trừ sâu. Lượng bùn thải tăng theo mức độ tăng dân số và tăng trưởng sản xuất. Số lượng bùn thải thường rất lớn và gây ô nhiễm cho môi trường nếu không được xử lý tốt [20].  Phân loại Bùn được phân loại dựa vào nguồn gốc phát sinh và thành phần của chúng. Dựa vào nguồn gốc của bùn, có thể phân loại bùn thành các loại sau: - Bùn thải từ trạm / nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt; - Bùn từ trạm / nhà máy xử lý nước thải công nghiệp; - Bùn hệ thống thoát nước: bùn cống rãnh, kênh rạch, bùn nạo vét sông, hồ; - Bùn hố ga, bể phốt; - Bùn từ các công trường xây dựng. 3
Thành phần bùn phụ thuộc vào bản chất ô nhiễm ban đầu của nước và phương pháp làm sạch bằng xử lý vật lý, hoá lý hay sinh học, cụ thể[19]: - Bùn hữu cơ ưa nước: Đây là loại phổ biến nhất, khó khăn của việc làm khô bùn là do sự có mặt của phần lớn các chất keo ưa nước. Người ta xếp trong loại này tất cả các bùn thải xử lý sinh học nước thải, mà hàm lượng chất bay hơi có thể đạt đến 90% toàn bộ chất khô (nước thải của công nghiệp thực phẩm, hoá hữu cơ). - Bùn vô cơ ưa nước: Các bùn này chứa hyđrôxit kim loại tạo thành từ phương pháp xử lý hoá lý khi làm kết tủa ion kim loại có trong nước (Al, Fe, Zn, Cr) hoặc do sử dụng chất kết bông vô cơ (muối sắt hoặc muối nhôm). - Bùn chứa dầu: Do trong nước thải có mặt một lượng dầu nhỏ hoặc mỡ khoáng chất (hoặc động vật). Các chất này ở dạng nhũ hoặc hấp thụ các phần tử bùn ưa nước. Một phần bùn sinh học cũng có thể có mặt trong trường hợp xử lý cuối cùng bằng bùn hoạt tính (Ví dụ: xử lý nước thải của nhà máy lọc dầu). - Bùn vô cơ kị nước: Các bùn này thường chứa hàm lượng nhỏ các chất giữ nước (cát, bùn phù sa, xỉ, vẩy rèn, muối đã kết tinh). - Bùn vô cơ ưa nước – kị nước: Các bùn này chủ yếu bao gồm các chất kị nước chưa vừa đủ chất ưa nước để cho ảnh hưởng bất lợi của chất này đến việc làm khô bùn chiếm ưu thế hơn. Các chất ưa nước thường là các hyđrôxit kim loại (chất kết tụ). - Bùn có sợi: nói chung loại bùn này rất dễ làm khô trừ khi việc thu hồi bùn làm cho các sợi chuyển sang loại ưa nước do sự có mặt hyđroxit hoặc bùn sinh học.  1.1.2. Nguồn gốc, đặc tính của bùn thải Nguồn gốc Bùn thải được phát sinh từ nhiều nguồn: - Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải đô thị: Nước thải sinh hoạt đô thị được chuyển tới các nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt, qua các quy trình xử lý, các vật chất rắn được tách biệt với huyền phù trong nước, tạo thành bùn. Ở mỗi quy trình xử lý khác nhau tính chất và đặc điểm của bùn thải khác nhau. 4
Bảng 1.1. Đặc điểm của bùn trong trạm xử lý nƣớc thải đô thị Quá trình Dạng n Đặ th ủa n ông nghệ Song chắn rác Dạng rắn, kích Thành phần hữu cơ và vô cơ thay đổi theo thước thô điều kiện của đô thị. Các chất này thường được nghiền nhỏ sau đó đưa vào xử lý tiếp tục cùng nước thải Bể lắng cát Hạt cát và các hạt Thành phần vô cơ, dễ lắng vô cơ không tan Tại các bể lắng cát thường bị bỏ qua công Chất nổi trình thu chất nổi Bể lắng đợt 1 Cặn rắn Thành phần hữu cơ không tan, độ ẩm 93- Chất nổi 95%. Thành phần và tính chất phụ thuộc vào loại hệ thống mạng lưới thoát nước (riêng/chung). Mức độ tham gia của nước thải công nghiệp vào hệ thống Bể aeroten Bông bùn hoạt tính Được hình thành từ quá trình chuyển hóa dạng lơ lửng BOD khi thổi vào bể. Thành phần VSV hiếu khí, độ ẩm > 99%. Bùn được lắng lại tại bể lắng đợt 2 Bể lọc sinh Màng vi sinh vật Được hình thành từ quá trình chuyển hóa học BOD trên bề mặt vật liệu lọc. Thành phần VSV hiếu khí, độ ẩm 96%. Màng được lắng lại tại bể lắng đợt 2 Bể lắng đợt 2 Bông bùn hoạt tính Thành phần VSV hiếu khí, độ ẩm > 99% từ bể aeroten Thành phần VSV hiếu khí, độ ẩm > 96% Màng VSV từ bể Bọt khí + các chất hữu cơ lọc sinh học Chất nổi Cặn từ công Cặn rắn Chứa các thành phần hóa học như sắt, hợp trình xử lý hóa chất crom, chì, oxit nhôm học Cặn từ bể mê Cặn đã phân hủy Hàm lượng chất dinh dưỡng cao cho cây 5
tan trồng (Nguồn Nguyễn Việt Anh, 2015) - Bùn thải từ hệ thống thoát nước: các chất thải lỏng, nước thải từ nhà vệ sinh, nhà bếp, bồn rửa và cống rãnh khu vực công nghiệp, nước mưa dư thừa (có nghĩa là không hấp thụ bởi mặt đất) được thu thập, vận chuyển thông qua hệ thống thoát nước thành phố là các cống rãnh, kênh rạch, sông hồ chảy tới nơi tiếp nhận nước. Bùn sinh ra từ quá trình này, là kết quả của các vật chất được nước thải mang lắng đọng trong các hệ thống cống thoát và hoạt động của các vi sinh vật sống trong các hệ thống. - Bùn thải từ hố ga, bể phốt: là chất thải và nước thải từ con người được thải ra chứa trong các hố ga bể phốt. Ngoài ra còn một lượng bùn thải nhỏ phát sinh từ công nghiệp, xây dựng và một số nguồn khác trong hoạt động và phát triển của đô thị.  Đặc điểm và tính chất của bùn thải Hơn 60.000 độc chất và chất độc hóa học đã được tìm thấy trong bùn thải và nước thải. Stephen Lester (CHEJ) đã tổng hợp thông tin từ các nhà nghiên cứu Đại học Cornell và Hiệp hội các kỹ sư 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, Lindane, mirex, kepone, 2,4,5-T, 2,4-D; - Clo hóa các hợp chất như dioxin; - Polynuclear hydrocacbon thơm; - Kim loại nặng: arsenic, cadmium, chromium, chì và thủy ngân; - Vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh, giun ký sinh và nấm; - Các độc tố khác bao gồm: amiang, sản phẩm dầu mỏ và các dung môi công nghiệp. Năm 2009, EPA công bgồm: amiang, sản phẩm dầu mỏ và các dung môchm , … có trong bùn cn của nước thải, c n c như: - Ag: 20 mg/ kg bùn, một số cặn có hàm lượng đặc biệt cao tới 200 mg/ kg bùn; Ba: 500 mg/ kg; Mg: 1g/kg bùn; 6
- Mức độ cao của sterol và các kích thích tố đã được phát hiện, với mức trung bình lên đến 1.000.000 mg/ kg bùn; - Pb , As , Cr , và Cd với các hàm lượng khác nhau có trong tất cả các mẫu cặn bùn thải của nước 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 dưỡng, một số loại các vi chất dinh dưỡng không cần thiết, dấu vết kim loại, chất gây ô nhiễm vi sinh hữu cơ và vi sinh vật. Nước thải bùn cũng có thể chứa chất độc hại khác như chất tẩy rửa, các muối khác nhau và thuốc trừ, 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. N hữu cơ và P vô cơ là thành phần chủ yếu của N và P trong bùn. Cacbon hữu cơ và vô cơ hiện diện tương đối ổn định trong thời gian lấy mẫu. Tuy nhiên, sự dao động lớn nhất đó chính là thành phần các kim loại nặng như Cd, Zn, Cu, Ni, Pb trong bùn thải (Sommers et al, 1976). 1.1.3. Tác động của bùn thải tới con ngƣời và môi trƣờng Bùn được xác định bởi EPA như một chất gây ô nhiễm. Trong năm 2011, trong tài liệu của EPA công bố tại Hội đồng nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ (NRC) để xác định các nguy cơ tới sức khỏe của con người và sinh vật do bùn thải, đã chỉ ra rằng rất nhiều sự nguy hiểm của bùn chưa được làm rõ hoặc chưa được quan tâm thỏa đáng, đặc biệt khi bùn thải đô thị được sử dụng như một loại phân bón hữu dụng hay nước thải từ nguồn nước thải đô thị bị ô nhiễm được sử dụng như một nguồn nước tưới. 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 người, động vật và thực vật. Bổ sung bùn tươi vào đất gây ra mức độ vi khuẩn E. coli tăng lên giá trị lớn hơn đáng kể. Theo 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 nước thải tuy được xử lý qua các quy trình phức tạp về mức độ ô nhiễm giảm nhưng không loại bỏ hết được tác nhân gây bệnh 7
và các chất nguy hại ở mức độ thấp của các thành phần như PAHs, PCB, dioxin, kim loại nặng. Các nghiên cứu khác kết luận rằng thực vật hấp thu một lượng lớn kim loại nặng và các chất ô nhiễm độc hại được lưu giữ sản phẩm, sau đó được tiêu thụ bởi con người (Turek et al, 2005). Bùn thải tác động đến sức khỏe con người có thể được chia thành ảnh hưởng nhìn thấy ngay sau khi tiếp xúc (như: 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 quá trình xử lý bùn), ảnh hưởng từ từ, không thấy ngay được hậu quả. Những người có nguy cơ bị ảnh hưởng nhiều nhất là người thường xuyên tiếp xúc với bùn thải như nhân viên xử lý nước 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 [18]. Ở Việt Nam, hiện nay chưa có đánh giá đầy đủ, cụ thể về những tác hại của bùn thải đối với môi trường. Tuy nhiên, trên thực tế với lượng bùn thải lớn được nạo hút từ hệ thống cống rãnh thoát nước thải ra môi trường gây hậu quả nghiêm trọng. Bùn thải từ hệ thống thoát nước và từ các nhà máy xử lý nước thải được xử lý sơ bộ hoặc không được xử lý, vận chuyển tới các bãi chôn lấp hoặc được đổ tại các địa điểm không xác định, ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, gây ô nhiễm không khí và nhất là thẩm thấu làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt dẫn đến chất lượng 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 (cải tạo đất nông nghiệp, san lấpmặt bằng, sản xuất vật liệu xây dựng…), nó cũng cho phép xác định các nguyênnhân tích tụ các chất ô nhiễm trong bùn của mỗi kênh rạch cũng như thành phần ônhiễm độc hại trong bùn. Do đó, các tác động tiềm tàng của bùn thải đến môi trườngcó thể kể đến bao gồm:  Gây ô nhiễm nước ngầm: Trong thành phần bùn nạo vét có chứa một lượng nước khá lớn, vào mùa khô lượng nước này không đủ để thấm đến tầng nước ngầm và dễ dàng bốc hơi. Tuy nhiên, vào mùa mưa có thể hòa trộn các chất độc hại có trong bùn và thấm xuống mạch nước ngầm, làm ô nhiễm nước ngầm. 8
 Gây ô nhiễm nước mặt: Giữa môi trường bùn lắng và môi trường nước có một cân bằng nhất định, khi tính chất môi trường thay đổi, các chất ô nhiễm tích trữ trong bùn lắng có thể hòa trộn trở lại trong nước gây ô nhiễm nước.  Gây ô nhiễm không khí: Quá trình phân hủy kị khí của bùn sẽ tạo ra các khí có mùi như H2S, CH4, NH3… gây hiệu ứng nhà kính và ảnh hưởng đến con người.  Gây ô nhiễm môi trường 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 như bao nylon, lon sắt trong bùn nạo vét sẽ gây ô nhiễm đất và khó khắc phục.  Tác động đến hệ sinh thái: Làm mất mỹ quan đô thị, ảnh hưởng đến thủy sinh sống trong nước.  Tác động đến động vật: bùn đáy cũng là môi trường sống của hàng nghìn loài sinh vật, vi sinh vật… và thông qua chuỗi thức ăn mà bùn có thể tác động đến các động vật bậc cao hơn trong đó có con người, đặc biệt là bùn chứa nhiều KLN). Hàm lượng kim loại nặng 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 như ảnh hưởng 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 lượng 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) được gọi là các chất dinh dưỡng vi lượng cần thiết cho cây. Các kim loại khác như Ca, Si, Ni, Se, Al cần thiết cho quá trình đồng hóa của cây nhưng lại không cần thiết cho các sinh vật khác. Đối với Hg và Pb là những thành phần kim loại hoàn toàn không cần thiết cho thực vật, vi sinh vật và gây độc đối với con người. 1.1.4. Các quy chuẩn, tiêu chuẩn về bùn thải Việc đánh giá mức độ tác động và ảnh hưởng của bùn thải cần có một tiêu chuẩn để tham chiếu, tuy nhiên hiện nay chúng ta chưa có một tiêu chuẩn đánh giá bùn thải riêng của Việt Nam, do vậy việc so sánh tính chất bùn thải được dựa theo các tiêu chuẩn của các nước phát triển [18]. 9
 Tiêu chuẩn của EU  Đối với các hợp chất hữu cơ Bảng 1.2.Tiêu chuẩn của EU đối với các hợp chất hữu cơ có trong bùn thải Hàm ượng trung Đề xuất tối đa ủa Hợp chất hữu bình (mg/kg) EU (mg/kg) 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 Polychlorinated biphenyls (PCB) 0,09 0,8 Polychlorinated dibenzo-dioxinsand – 36[2] 100[2] furans (PCDD/Fs) [1] Chỉ đối với bùn ở Đức; [2] Đơn vị: ng/kg TEQ (lượng độc hại tương đương)  Đối với kim loại nặng Bảng 1.3. Giới hạn hàm lƣợng kim loại nặng trong bùn và đất và giới hạn tối đa cho phép trong bùn theo EU [18] KLN Đ n vị Giá trị trung 86/278/EEC Đề xuất tối đa bình của EU Zn mg/kg 863[2] 2500 – 4000 2500 Cu mg/kg 337 1000 – 17500 1000 Ni mg/kg 37 300 – 400 300 Cd mg/kg 2.2[3] 20 – 40 10 Pb mg/kg 124 750 – 1200 750 Cr mg/kg 79[4] _ 1000 [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; 10
[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 trị trung 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 được trình bày trong Bảng 1.4. Trong đó, hầu hết các giá trị giới hạn thấp hơn nhiều so với yêu cầu của Quy chuẩn 86/278/EEC.  Quy định của một số nước trên thế giới Bảng 1.4. Giá trị giới hạn của một số kim loại trong bùn (mg/kg) Nguồn Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn As Tiêu chuẩn 20 – _ 10000 - 16 - 300 - 750 - 2500 - 86/278/EEC 40 17500 25 400 1200 4000 - Austria 2a 50a 300a 2a 25a 100a 1500a 10b 500b 500b 10b 100b 400b 2000b 10c 500c 500c 10c 100c 500c 2000c 4d 300d 500d 4d 100d 150d 1800d 10e 500e 500e 10e 100e 500e 2000e 20e 0.7 – 70 – 70 – 0.4 – 25 – 45 – 200 – 2,5f 100f 300f 2.5f 80f 150f 1800f Bỉ (Flanders) 6 250 375f 5 100 300 900f 150 Bỉ (Walloon) 10 500 600 10 100 500 2000 Phần Lan 3 300 600 2 100 150 1500 _ 1.5i 1i 100i Pháp 20j 1000 1000 10 200 800 3000 _ Đức 10 900 800 8 200 900 2500 _ Hy Lạp 20 – 500 1000 - 16 - 300 - 750 - 2500 – _ 11