Đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp quản lý bùn thải từ các trạm xử lý nước và nước thải trên địa bàn tỉnh bình dương

Luận văn ngành quản lý tài nguyên và môi trường với đề tài: “Đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp quản lý bùn thải từ các trạm xử lý nước và nước thải trên địa bàn tỉnh Bình Dư

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập và nghiên cứu, đến nay học viên đã hoàn thành luận văn thạc

sĩ khoa học ngành quản lý tài nguyên và môi trường

Luận văn ngành quản lý tài nguyên và môi trường với đề tài: “Đánh giá hiện trạng

và đề xuất các giải pháp quản lý bùn thải từ các trạm xử lý nước và nước thải trên

địa bàn tỉnh Bình Dương” là do học viên cao học Ngô Công Lý thực hiện, giáo viên

hướng dẫn là GS.TS Nguyễn Văn Phước, Viện Môi trường và Tài nguyên - Đại học

Quốc gia TP Hồ Chí Minh hướng dẫn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Nguyễn Văn Phước, người đã trực tiếp tận tâm hướng dẫn tôi nghiên cứu thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trường Đại học Công nghiệp Thành phố

Hồ Chí Minh Đặc biệt là các thầy cô giáo thuộc Viện Khoa học Công nghệ và Quản lý Môi trường thuộc trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức để tôi hoàn thành khóa học và làm nền tảng cho tôi hoàn thành luận văn

Tôi cũng xin cảm ơn các cơ quan chuyên môn thuộc Ủy ban nhân dân tỉnh Bình Dương, các Sở, Ban, ngành tỉnh Bình Dương đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được khảo sát, phỏng vấn, thu thập tài liệu trong thời gian thực hiện luận văn

Bên cạnh đó tôi cũng nhận được nguồn động viên to lớn của gia đình, bạn hữu giúp tôi có điều kiện để hoàn thành luận văn

TP Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 10 năm 2017

Học viên

Ngô Công Lý

TÓM TẮT

Bình Dương là một trong những địa phương năng động trong kinh tế, thu hút mạnh đầu tư nước ngoài Tổng số khu công nghiệp (KCN) được thành lập hiện nay trên địa bàn tỉnh Bình Dương là 28 KCN với diện tích là 9.425ha, trong đó có 27 KCN

đi vào hoạt động chính thức với tổng diện tích 8.870ha

Theo báo cáo của Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Bình Dương năm 2016, hầu hết các khu công nghiệp đi vào hoạt động đều xây dựng hệ thống xử lý nước thải Trong đó có 26 KCN (chiếm 96,3% tổng số KCN) đi vào hoạt động có xây dựng trạm xử lý nước thải hoàn chỉnh với tổng công suất thiết kế là 142.820

m3/ngày.đêm, tổng lượng nước thải phát sinh tại các KCN là 62.900 m3/ngày.đêm, tổng lượng bùn thải từ các KCN là 7.606 tấn/năm Tải lượng bùn tổng cộng của các trạm xử lý nước thải tập trung và nước cấp là 8.162 tấn/năm Dự báo tổng khối lượng bùn thải của trạm xử lý nước thải tập trung và nước cấp trên địa bàn tỉnh Bình Dương đến năm 2020 là 14.260 tấn

Công tác quản lý bùn thải của tỉnh Bình Dương còn gặp nhiều khó khăn như chưa quy hoạch khu xử lý bùn thải công nghiệp riêng biệt, hiện nay có 7 đơn vị thu gom

xử lý chất thải nguy hại, chất thải công nghiệp đang hoạt động rải rác tại Bình Dương Với khối lượng bùn phát sinh như hiện nay và tính toán dự kiến trong tương lai thì các đơn vị thu gom xử lý chất thải nguy hại không thể đáp ứng được nhu cầu thu gom xử lý bùn thải tại các KCN nói chung và tại các doanh nghiệp, công ty đang hoạt động trên địa bàn Bình Dương

Học viên đề xuất đề tài “Đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp quản lý bùn thải từ các trạm xử lý nước và nước thải trên địa bàn tỉnh Bình Dương”

nhằm điều tra, tính toán và dự báo khối lượng bùn thải phát sinh trên địa bàn tỉnh Bình Dương để đưa ra giải pháp quản lý phù hợp, tận dụng nguồn tài nguyên và giảm chi phí xử lý cho doanh nghiệp

Từ khóa: Bùn thải, khu công nghiệp, xử lý nước thải, tỉnh Bình Dương

ABSTRACT

Binh Duong is one of the dynamic localities in the economy, attracting strongly

foreign investment The total number of industrial parks (IPs) established in Binh

Duong province is 28 industrial zones with an area of 9.425 ha, of which 27 have

officially come into operation with a total area of 8.870 ha

According to the report of the Department of Natural Resources and Enviroment of

Binh Duong province in 2016, most of the industrial parks in operation are building

waste water drainage system Of which, 26 IPs (accounting for 96,3% of the total

number of IPs) are in operation, with a total capacity of 142.820 cubic meters per

day, total waste water discharged at IPs is 62.900 m3/day, total sludge from

industrial zones is 7.606 tons/year Total discharge of sludge from centrialized

wastewater treatment plants and water supply is 8.162 tons per year It is estimated

that the total sludge volume of concentrated wastewater treatment plants and water

supply in Binh Duong province is 14.260 tons in 2020

The wastewater management company in Binh Duong province is facing many

difficulties, as there are no separate industrial treatment zones yet, only about 4 - 5

waste management activities are scattered in Binh Duong With the current amount

of sludge and future forecasts, hazardous waste disposal problem can not meet the

demand for sludge treatment at industrial zones in general and at business, the

company is operating in Binh Duong

The participants proposed the topic “assessing the current situation and proposing

measures to manage the sludge from wastewater and wastewater treatment systems

in Binh Duong province” to investigate, calculate and forecaste sludge volume

waste generated in the province of Binh Duong to provide appropriate management

solutions, make use of resources and reduce processing costs for enterprises

LỜI CAM ĐOAN

Học viên xin cam đoan kết quả đạt được trong luận văn “Đánh giá hiện trạng và đề

xuất các giải pháp quản lý bùn thải từ các trạm xử lý nước và nước thải trên địa bàn tỉnh Bình Dương” là sản phẩm nghiên cứu, tìm hiểu của riêng cá nhân học viên Trong

toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày hoặc là của cá nhân học viên hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Các tài liệu, số liệu trích dẫn được chú thích nguồn rõ ràng, đáng tin cậy và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực Nếu

sai học viên xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với nhà trường

TP Hồ Chí Minh, ngày 02 tháng 10 năm 2017

Học viên thực hiện

Ngô Công Lý

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

ABSTRACT iii

LỜI CAM ĐOAN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG BIỂU ix

DANH MỤC HÌNH ix

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xi

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

2.1 Mục tiêu chung 2

2.2 Mục tiêu cụ thể 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

3.1 Đối tượng nghiên cứu 3

3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn 3

4.1 Ý nghĩa khoa học 3

4.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan nghiên cứu về xử lý bùn thải 5

1.2 Nghiên cứu trên thế giới, nghiên cứu trong nước 6

1.2.1 Nghiên cứu trên thế giới 6

1.2 Nghiên cứu trong nước 17

1.3.1 Điều kiện tự nhiên tỉnh Bình Dương 22

1.3.1.1 Vị trí địa lý 22

1.3.1.2 Địa hình 23

1.3.1.3 Khí hậu 23

1.3.1.4 Thủy văn 23

1.3.1.5 Điều kiện kinh tế - xã hội tỉnh Bình Dương 24

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

2.1 Nội dung nghiên cứu 26

2.1.1 Điều tra, khảo sát và tính toán khối lượng bùn thải phát sinh trên địa bàn tỉnh Bình Dương 26

2.1.2 Đánh giá về thành phần và khả năng gây ô nhiễm do bùn thải phát sinh trên địa bàn tỉnh Bình Dương 30

2.1.3 Đánh giá về công tác quản lý bùn thải trên địa bàn tỉnh Bình Dương 30

2.1.4 Đề xuất giải pháp phân loại, xử lý sơ bộ, thu gom, vận chuyển và xử lý bùn thải 31

2.2 Phương pháp nghiên cứu 31

2.2.1 Phương pháp thu thập, tổng hợp các tài liệu có liên quan 31

2.2.2 Phương pháp điều tra, khảo sát 32

2.2.3 Phương pháp xây dựng hệ số phát thải 32

2.2.4 Phương pháp khảo sát thực tế, lấy mẫu đo đạc và phân tích 34

2.2.5 Phương pháp tổng hợp, phân tích đánh giá 35

2.2.6 Phương pháp chuyên gia 35

2.2.7 Phương pháp so sánh 35

3.1 Kết quả điều tra, khảo sát và tính toán khối lượng bùn thải phát sinh trên địa bàn tỉnh Bình Dương 363.1.1 Kết quả tính toán về khối lượng phát sinh bùn thải từ các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp 363.1.2 Kết quả tính toán về khối lượng phát sinh bùn thải từ các hệ thống xử lý

3.3.1.3 Kết quả đánh giá về thành phần và khả năng gây ô nhiễm do bùn thải

ttheo ngành nghề 56

3.3.2 Kết quả đánh giá về thành phần và khả năng gây ô nhiễm do bùn thải từ các hệ thống xử lý và thoát nước đô thị 61

3.3.3 Kết quả đánh giá về thành phần và khả năng gây ô nhiễm do bùn thải từ các hệ thống xử lý nước cấp 62

3.4 Đánh giá về công tác quản lý bùn thải trên địa bàn tỉnh Bình Dương 66

3.4.1 Đánh giá về công tác lập quy hoạch quản lý bùn thải 66

3.4.2 Đánh giá về tổ chức bộ máy, nhân lực 67

3.4.3 Đánh giá về công tác thu gom, vận chuyển và xử lý bùn thải 68

3.5 Đề xuất các giải pháp phân loại, xử lý sơ bộ, thu gom, vận chuyển và xử lý bùn thải 72

3.5.1 Giải pháp phân loại bùn thải 79

3.5.2 Giải pháp xử lý sơ bộ bùn thải 79

3.5.3 Giải pháp thu gom và vận chuyển bùn thải 79

3.5.4 Giải pháp xử lý bùn thải 80

3.5.5 Phân tích tính khả thi (kinh tế, xã hội và môi trường) của các giải pháp được đề xuất 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN 87

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Thống kê số lượng doanh nghiệp theo ngành nghề sản xuất có phát sinh

bùn thải của tỉnh Bình Dương 28

Bảng 2.2 Thống kê số lượng mẫu bùn thải 29

Bảng 2.3 Thống kê số lượng phiếu điều tra 30

Bảng 3.1 Tình hình xử lý nước thải tập trung của các KCN/CCN 36

Bảng 3.2 Khối lượng bùn thải phát sinh tại một số trạm xử lý nước thải tập trung của KCN và CCN 38

Bảng 3.3 Công suất cấp nước và lượng bùn phát sinh của các nhà máy xử lý nước cấp 40 Bảng 3.4 Khối lượng bùn thải phát sinh từ các ngành nghề trên địa bàn tỉnh 42

Bảng 3.5 Hệ số phát thải theo phương pháp cổ điển 44

Bảng 3.6 Khối lượng bùn thải phát sinh từ các ngành nghề năm 2016 45

Bảng 3.7 Dự báo khối lượng bùn thải của các ngành nghề trên địa bàn tỉnh Bình Dương đến năm 2020 (tấn/năm) 47

Bảng 3.8 Hệ số phát thải của hệ thống xử lý nước thải 48

Bảng 3.9 Khối lượng bùn thải phát sinh từ các trạm xử lý nước thải tập trung và nước cấp năm 2016 49

Bảng 3.10 Dự báo khối lượng bùn thải của trạm xử lý nước thải tập trung và nước cấp trên địa bàn tỉnh Bình Dương đến năm 2020 49

Bảng 3.11 Kết quả phân tích về chỉ tiêu Coliforms từ mẫu bùn thải tại một số công ty trên địa bàn tỉnh Bình Dương 54

Bảng 3.12 Kết quả phân tích mẫu bùn thải từ HTXLNT đô thị trên địa bàn tỉnh 62

Bảng 3.13 Danh sách các đơn vị hành nghề vận chuyển, xử lý, quản lý CTNH hoạt động trên địa bàn tỉnh 68

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Quy trình tổng thể xử lý bùn thải từ các trạm xử lý nước thải 7

Hình 1.2 Quá trình phục hồi của khu vực Blue Mountain, Palmerton 11

Hình 1.3 Quy trình công nghệ SlurrycarbTM 14

Hình 1.4 Vị trí địa lý của tỉnh Bình Dương 23

Hình 3.1 Kết quả phân tích về chỉ tiêu pH từ mẫu bùn thải tại một số công ty trên địa bàn tỉnh Bình Dương 50

Hình 3.2 Kết quả phân tích về chỉ tiêu độ ẩm từ mẫu bùn thải tại một số công ty trên địa bàn tỉnh Bình Dương (%) 51

Hình 3.3 Kết quả phân tích về chỉ tiêu N tổng từ mẫu bùn thải tại một số công ty trên địa bàn tỉnh Bình Dương (mg/L) 52

Hình 3.4 Kết quả phân tích về chỉ tiêu P tổng từ mẫu bùn thải tại một số công ty trên địa bàn tỉnh Bình Dương (mg/L) 53

Hình 3.5 Kết quả về chỉ tiêu pH khi phân tích bùn thải tại các trạm xử lý nước cấp trên địa bàn tỉnh Bình Dương 63

Hình 3.6 Kết quả về chỉ tiêu độ ẩm từ bùn thải tại các trạm xử lý nước cấp trên địa bàn tỉnh Bình Dương (%) 64

Hình 3.7 Kết quả về chỉ tiêu N tổng từ bùn thải tại các trạm xử lý nước cấp trên địa bàn tỉnh Bình Dương (%) 64

Hình 3.8 Kết quả về chỉ tiêu P2O5 từ bùn thải tại các trạm xử lý nước cấp trên địa bàn tỉnh Bình Dương (%) 65

Hình 3.11 Các giai đoạn quy hoạch quản lý bùn thải 72

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Bình Dương là một trong những địa phương năng động trong kinh tế, thu hút mạnh đầu tư nước ngoài Tổng số khu công nghiệp (KCN) được thành lập hiện nay trên địa bàn tỉnh Bình Dương là 28 KCN với diện tích là 9.425ha, trong đó có 27 KCN

đi vào hoạt động chính thức với tổng diện tích 8.870ha Ngành nghề đầu tư trong các KCN rất đa dạng, trong đó có khoảng 30% tổng số dự án đầu tư vào các ngành

sử dụng nhiều lao động như dệt may, da giày và chế biến gỗ; các ngành hóa chất, cao su chiếm 26%; luyện kim và sản phẩm kim loại chiếm 6%, cơ khí chế tạo, điện

tử chiếm 20%; chế biến thực phẩm chiếm 7%

Bên cạnh đó, trên địa bàn Tỉnh hiện có 08 cụm công nghiệp (CCN) đang triển khai với tổng diện tích quy hoạch chi tiết phê duyệt là 578,5721ha Đối với các cơ sở sản xuất ngoài KCN, trên địa bàn tỉnh Bình Dương hiện có khoảng 6.000 cơ sở sản xuất, bao gồm cả các công ty dịch vụ và cơ sở nhỏ l , trong đó có khoảng 3.000 cơ sở có quy mô trung bình trở lên (với lưu lượng nước thải phát sinh 1 - 2 m3/ngày.đêm trở lên)

Hiện nay, toàn bộ khu công nghiệp đi vào hoạt động đều xây dựng hệ thống thoát nước mưa và nước thải riêng biệt, với tổng công suất thiết kế là 142.820m3/ngày.đêm, tổng lượng nước thải phát sinh tại các KCN hiện nay là 62.900m3/ngày.đêm Về cơ bản hiện nay hầu hết các doanh nghiệp trong các khu công nghiệp đã tiến hành đấu nối nước thải vào hệ thống thoát nước thải của KCN Kết quả giám sát 26 KCN đã xây dựng trạm xử lý nước thải thì có 09 KCN (42,3%) hiện chưa có nước hoặc lưu lượng rất ít Song song đó, vấn đề xử lý nước thải cho các CCN đang hoạt động trên địa bàn tỉnh là vấn đề bức xúc trong thời gian qua

Với hiện trạng phát triển như trên, các hoạt động sản xuất của các doanh nghiệp trên địa bàn tỉnh phát sinh khoảng trên 3.000 tấn/ngày bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải

Theo quy hoạch đến năm 2020, Bình Dương sẽ có 39 KCN với tổng diện tích 19.834,5ha Trong đó, giai đoạn từ nay đến 2015, tỉnh sẽ mở rộng thêm diện tích của 03 KCN trên địa bàn (Đất Cuốc, Nam Tân Uyên và Bàu Bàng) với tổng diện tích tăng thêm so với trước là 2.087ha, đồng thời thành lập thêm 08 KCN mới với tổng diện tích 6.113ha Đến năm 2020, sẽ thành lập thêm 03 KCN tại huyện Phú Giáo và Dầu Tiếng với tổng diện tích 2.680ha Về quy hoạch CCN đến 2020, toàn tỉnh sẽ định hướng quy hoạch bổ sung thêm 04 CCN

Như vậy, với tốc độ công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngày càng cao đã giúp xã hội phát triển về kinh tế, theo đó lượng chất thải gây ô nhiễm môi trường cũng ngày càng gia tăng, trong đó có bùn thải Hiện nay, quản lý bùn thải công nghiệp trên địa bàn tỉnh Bình Dương có thể nói là một vấn đề nan giải và còn nhiều bất cập Hầu hết lượng bùn thải này đều có khả năng tái sử dụng làm phân bón, chất cải tạo đất hoặc là nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng Tuy nhiên, phương pháp xử lý hiện nay hầu hết là đốt hoặc chôn lấp, điều này làm lãng phí một nguồn tài nguyên và gây tốn k m chi phí cho các doanh nghiệp sản xuất cũng như tác động đến môi trường

Do đó, việc thực hiện đề tài “Đánh giá hiện trạng và đề xuất các giải pháp quản lý bùn thải từ các hệ thống xử lý nước và nước thải trên địa bàn tỉnh Bình Dương”

là hết sức cần thiết, có ý nghĩa thiết thực nhằm tận dụng nguồn tài nguyên và giảm chi phí xử lý cho doanh nghiệp Do đó, để giải quyết các vấn đề nêu trên, đề tài đã được chọn để thực hiện luận văn tốt nghiệp

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định thành phần và khả năng gây ô nhiễm do bùn thải phát sinh trên địa bàn tỉnh Bình Dương

- Đánh giá về công tác quản lý bùn thải trên địa bàn tỉnh Bình Dương

- Đề xuất các giải pháp phân loại, xử lý sơ bộ, thu gom, vận chuyển và xử lý bùn thải

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của luận văn tập trung vào:

- Bùn thải phát sinh từ các trạm xử lý nước thải của các khu công nghiệp, cụm công nghiệp và các cơ sở sản xuất công nghiệp

- Bùn thải phát sinh từ trạm xử lý nước thải của khu vực đô thị

- Bùn thải phát sinh từ các trạm xử lý nước cấp

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài chỉ tập trung các nguồn thải có quy mô vừa trở lên và

có lưu lượng nước thải phát sinh tương đối lớn trên địa bàn tỉnh Bình Dương

- KCN/CCN có lưu lượng nước thải phát hơn 200 m3/ngày.đêm: 19 KCN và 02 CCN

- Trạm xử lý nước cấp có công suất hơn 1.200 m3/ngày.đêm: 06 trạm

- Trạm xử lý nước thải đô thị có công suất 10.000 m3/ngày.đêm: 01 trạm

- Trạm XLNT của các doanh nghiệp theo 16 ngành nghề (dệt nhuộm, thuộc da, cơ khí và xi mạ, nước giải khát, thực phẩm và đồ uống, giấy, chế biến gỗ…): 159 công ty/doanh nghiệp

4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn

4.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài xây dựng trên cơ sở khoa học và thực tiễn đáng tin cậy làm cơ sở khoa học cho cơ quan quản lý nhà nước để hoạch định các chính sách về bảo vệ môi trường

và đưa ra các quy định, tiêu chí, biện pháp quản lý bùn thải công nghiệp phù hợp cho sự phát triển bền vững

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Quản lý bùn thải công nghiệp từ các trạm xử lý nước thải của các khu công nghiệp, cụm công nghiệp, các cơ sở sản xuất công nghiệp và trạm xử lý nước cấp là một vấn đề môi trường quan trọng do lượng bùn tăng nhanh Đề tài này được thực hiện nhằm đáp ứng yêu cầu thực tế về vấn đề quản lý chặt chẽ và xử lý triệt để bùn thải công nghiệp bảo vệ vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường

Theo dự kiến, kết quả của luận văn là sự đánh giá mức ô nhiễm và giải pháp quản lý bùn thải công nghiệp một cách hiệu quả hơn dựa trên kết quả khảo sát khối lượng, phân tích thành phần ô nhiễm và so sánh với các tiêu chuẩn bùn thải của Hoa Kỳ và Châu Âu Những giải pháp này có thể được áp dụng trong điều kiện hiện tại của tỉnh Bình Dương

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan nghiên cứu về xử lý bùn thải

Căn cứ Luật Bảo vệ môi trường ngày 23 tháng 06 năm 2014, Nghị định số 38/2015/NĐ-CP ngày 24 tháng 4 năm 2007 của Chính phủ về quản lý chất thải và phế liệu thì bùn thải chính là hỗn hợp các chất rắn, được tách, lắng, tích tụ và thải ra

từ quá trình xử lý nước

Theo Quy chuẩn QCVN 50:2013/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại đối với bùn thải từ quá trình xử lý nước và Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT ngày 30 tháng 6 năm 2015 của Bộ Tài nguyên và Môi trường

về quản lý chất thải nguy hại thì bùn sinh học là bùn phát sinh từ công đoạn xử lý sinh học trong nhà máy (trạm) xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị, trạm xử

lý nước thải khu, cụm công nghiệp, nước thải của các nhà máy sản xuất lương thực, thực phẩm nhưng không chứa các thành phần nguy hại Riêng bùn vô cơ, được định nghĩa là bùn không nguy hại, có hàm lượng hữu cơ thấp < 10%, hoặc hàm lượng vô

cơ trên 35% phát sinh từ các trạm xử lý nước thải

Bùn nước cấp phát sinh từ quá trình xử lý nước cấp nhưng không chứa các thành phần nguy hại theo Quy chuẩn QCVN 07:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại và Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT ngày 30 tháng 6 năm 2015 của Bộ Tài nguyên và Môi trường về quản lý chất thải nguy hại Các nguồn phát sinh bùn thải chủ yếu là từ các nhà máy xử lý nước cấp, nước thải

đô thị, trạm xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp (KCN), cụm công nghiệp (CCN), trạm xử lý nước thải của nhà máy sản xuất thuộc các ngành thực phẩm, dệt nhuộm, giầy da…

Tùy thuộc vào từng loại hình hoạt động của ngành nghề mà bùn thải sẽ có những thành phần, tính chất khác nhau quyết định sự nguy hại hay không nguy hại Thành phần của bùn xả ra từ các nhà máy nước cấp thường có chứa các chất hữu cơ, vô cơ,

chứa dư lượng hóa chất xử lý nước (đối với các nhà máy sử dụng dụng nguồn nước mặt), chứa sắt và mangan (đối với nhà máy sử dụng nguồn nước ngầm)

1.2 Nghiên cứu trên thế giới, nghiên cứu trong nước

1.2.1 Nghiên cứu trên thế giới

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, điều kiện kinh tế, xã hội mà ta có thể lựa chọn các phương pháp xử lý bùn khác nhau

Quy trình xử lý tổng quát bùn thải như sau:

Bùn

N n bùn (trọng lực, tuyển nổi, ly tâm, lắng)

Phân hủy kỵ khí

(Gia nhiệt, không gia nhiệt) Tách nước

(Ép dây đai, p bản, ly tâm, sân phơi)

Phân hủy hiếu khí (Gia nhiệt, không gia nhiệt)

Tách nước (Ép dây đai, p bản, ly tâm, sân phơi)

Ổn định

bằng

kiềm

Sấy khô

Sấy khô

Đốt Ủ

phân

Bánh bùn Tro Phân

Vật liệu xây dựng

Hình 1.1 Quy trình tổng thể xử lý bùn thải từ các trạm xử lý nước thải

Ứng dụng trong nông nghiệp

Lượng N, P trong bùn có thể tận dụng làm phân bón, hỗ trợ quá trình cải tạo đất, giúp giảm thể tích chôn lấp, bảo vệ nguồn nước ngầm do sử dụng nitơ hữu cơ trong bùn giúp hạn chế ô nhiễm từ phân bón hóa học

Bùn thải đã qua xử lý hoặc chưa xử lý đã được áp dụng cho các loại cây trồng lương thực ở nhiều nước Việc tái sử dụng các loại chất thải này trong đất nông nghiệp đã hoàn tất chu trình dinh dưỡng tự nhiên và cho ph p nông dân sử dụng nhằm nâng cao tính kinh tế của sản xuất cây trồng Ngoài ra, việc tái sử dụng trong đất có thể giảm phát thải khí nhà kính so với phương án chôn lấp, nên đây có thể xem là một đóng góp cho chính sách biến đổi khí hậu

 Bùn tận dụng trồng ngô tại Mont De Marsan, Pháp

Bùn thải được ứng dụng cho đất đai tại thành phố Mont De Marsan trong nhiều năm

và được xem là nguồn tài nguyên có giá trị Trước năm 1997, Pháp không có quy định kiểm soát đối với bùn thải trên đất nông nghiệp Năm 1998, Pháp thiết lập các tiêu chuẩn bùn thải đối với kim loại vi lượng và theo dõi các hợp chất hữu cơ Tại miền Nam nước Pháp, nông dân muốn ứng dụng bùn thải cho đất trồng phải tuân thủ các tiêu chuẩn này Hệ thống ủ phân từ bùn thải tại Mont de Marsan được thiết kế để

xử lý 44 tấn/ngày.đêm đối với bùn thải đã khử nước có hàm lượng chất rắn 15% và

50 tấn/ ngày đối với rác vườn Phân compost thành phẩm được sử dụng trên các cánh đồng ngô vì đây là nguồn lương thực thiết yếu của thành phố Trong tương lai, việc phát triển các chương trình nông nghiệp có thể gia tăng niềm tin của cộng đồng đối với việc tái sử dụng bùn thải, thậm chí có thể áp dụng cho các dự án công trình dân dụng

 Tận dụng photpho trong tro từ bùn xử lý nước thải để cải tạo đất tại Paolo Alto,

Bang California, Mỹ

Tại Nhà máy kiểm soát chất lượng nước khu vực (RWQCP - The Regional Water Quality Control Plant), quá trình xử lý phát sinh khoảng 23 tấn bùn khô mỗi ngày

Lò đốt rác thải của nhà máy có thể xử lý bùn khô thành khoảng 4 tấn tro bay và nhà máy có thể thu được nhiều lợi ích từ việc tái sử dụng lượng tro này Dựa vào quy trình tiền xử lý tiến bộ, tro từ RWQCP chỉ còn chứa rất ít kim loại và chứa lượng phốt phát cần cho sự tăng trưởng của thực vật Vì vậy, tro được sử dụng như vật liệu cải tạo đất đai và là nguồn cung cấp phốt pho có chi phí thấp

Cải tạo đất và trồng rừng

 Tận dụng bùn để trồng rừng Bạch Dương tại Campbell River, British Columbia, Canada

Vùng Campbell River đã sử dụng chất thải từ HTXLNT để bón cho 4.800 cây dương với diện tích bón là 10 ha, nằm liền kề với Trung tâm Môi trường Norm Ngoài ra, dự

án còn trồng thêm cỏ xung quanh khu vực để theo dõi biến thiên các chất dinh dưỡng

có trong bùn thải và ngăn tác động dòng chảy bề mặt đến khu vực nghiên cứu Các loại cây có bón bùn thải đã phát triển vượt hơn những cây trồng trong vùng đệm khoảng 300%, với mức tăng trưởng trung bình là 3 m t trong vòng 16 tháng Theo báo cáo quan trắc tại các giếng nước ngầm, không có tác động tiêu cực từ việc áp dụng bùn thải Điều này không chỉ giúp vùng Campbell River tiết kiệm chi phí vận chuyển bùn thải đi nơi khác mà còn cải thiện hàm lượng hữu cơ của đất; ngoài ra còn phục hồi được các khu vực khác bằng chi phí bán gỗ đã khai thác

 Cải tạo đất tại vùng Sierra Blanca, Hudspeth County, Texas, Mỹ

Tại thị trấn West Texas của Sierra Blanca, bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải được dùng để cải tạo đất khô hạn và bán khô hạn Kể từ tháng 6 năm 1992, mỗi ngày có khoảng 80 tấn bùn thải được vận chuyển từ HTXLNT của thành phố New York đến Sierra Blanc và sau 10 - 12 ngày sẽ chuyển đến các trang trại Bùn thải được nạp vào xe tải, giao đến trang trại và áp dụng cho đất theo tỷ lệ 3 tấn chất khô cho mỗi mẫu (đơn vị Anh) Trong 18 tháng đầu tiên của dự án, bùn thải được áp dụng cho 18.000 mẫu và đến tháng 5 năm 1995 áp dụng cho 14.000 mẫu Bùn thải được áp

muốn; đồng thời phải đảm bảo hàm lượng nitơ không gây ô nhiễm nước ngầm ở độ sâu 138 m Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng gây phát sinh mùi, đây là mối quan tâm hàng đầu của những dự án tái sử dụng chất rắn sinh học Mùi được phát hiện tại

vị trí cách dự án khoảng 2.000 m

 Tận dụng san lấp mặt bằng vùng Auckland, New Zealand

Tại Auckland, núi lửa được phủ bởi bùn thải, chủ yếu là phần đỉnh của núi lửa Dự

án này đã giải quyết được 4,5 triệu tấn bùn thải cần thải bỏ và dùng để san lấp mặt bằng xây dựng sân bay

Cải tạo mỏ

Bùn thải được ứng dụng vào cải tạo đất bị hư hỏng do khai thác mỏ Bằng cách này, đất tại khu vực khai thác bề mặt, các vùng đất mỏ bị bỏ hoang hay đất tại nhà máy luyện kim được phục hồi Cải tạo đất mỏ bằng bùn thải là làm tăng chất hữu cơ trong đất, tăng khả năng trao đổi cation và thúc đẩy phục hồi hệ sinh thái đất Tùy thuộc vào mục đích phục hồi, bùn thải được kiểm soát về pH, kim loại Với khả năng thích ứng cao, nó có thể ứng dụng phù hợp với bất kỳ đặc điểm của vùng cải tạo

 Khu vực Palmerton, Carbon County, Pennsylvania, Mỹ

Năm 1898, hai nhà máy sản xuất kẽm và các sản phẩm khác đã phát sinh 33 triệu tấn chất thải tại Palmerton thuộc bang Pennsylvania Kết quả là hơn 2.000 mẫu đất

bị ảnh hưởng và thảm thực vật bị mất đi do hàm lượng kim loại nặng gây ức chế quá trình sinh dưỡng của sinh vật, cây chết hơn 20 năm vẫn không phân hủy và khoảng 30 - 60 cm đất mặt bị xói mòn Theo kết quả lấy mẫu, nồng độ tổng kim loại và kim loại hòa tan được phát hiện trong mỗi giếng nước ngầm là tương tự, có thể kết luận các kim loại trong nước ngầm ở khu vực này chủ yếu ở dạng hòa tan Nồng độ cao nhất của kẽm và cadmium luôn bị phát hiện trong giếng nước ở phía Đông của khu vực Cinder Bank Căn cứ vào mức độ ô nhiễm của vùng, EPA đã đưa Palmerton vào danh sách ưu tiên quốc gia vào năm 1982

Giữa năm 1991 và năm 1995, bùn thải được ứng dụng để cải tạo mỏ và thực vật với diện tích khoảng 850 mẫu tại khu vực Blue Mountain Ứng dụng bùn có thể cung cấp nitơ hữu cơ khoảng 900 kg/mẫu Ngoài ra, cần bổ sung lượng tro bay theo tỷ lệ bùn: tro bay là 2:1 và các chất dinh dưỡng khác Năm 2002, EPA đã thông qua phương pháp

chưa được công bố nhưng giá trị ước tính khoảng 10 triệu đô la cho 1.000 mẫu đất.

Hình 1.2 Quá trình phục hồi của khu vực Blue Mountain, Palmerton

 Khu vực Upper Silesia, Katowice, Ba Lan

Trong năm 1994, hơn 96 triệu tấn chất thải từ hoạt động khai thác mỏ đã lắng tụ tại khu vực này trong thế kỷ 20 Trong đó có độc chất gây ảnh hưởng sinh trưởng của thực vật và hàm lượng kim loại nặng làm ảnh hưởng của sinh vật dưới nước theo dòng chảy nước mặt Trong thập kỷ qua, nhiều tiến bộ kỹ thuật được phát triển như lắp đặt hệ thống xử lý khí thải, hệ thống xử lý nước thải nhưng đây đều là những giải pháp có chi phí cao Do đó việc ứng dụng bùn thải để cải tạo khu vực mỏ bị ô nhiễm được xem là ưu tiên hàng đầu vì bùn thải không tốn k m và có sẵn tại địa phương

Bùn thải được thử nghiệm tại khu vực mỏ có diện tích 0,6 ha với tỷ lệ áp dụng là 75 tấn khô/ha và 150 tấn khô/ha, có bề dầy là 20 cm; sau đó tiến hành trồng cỏ Một lượng Calcium carbonate và canxi oxit được bổ sung thêm vào để làm giảm độc tố và kim loại hòa tan, tỷ lệ áp dụng là 5 tấn canxi cacbonat và 1,5 tấn canxi oxit cho mỗi ha

Kết quả là thực vật phát triển trên 85% diện tích bề mặt, hệ rễ phát triển ở khoảng

10 - 20 cm đất, hàm lượng kim loại giảm cụ thể là Zn giảm từ 343 mg/kg xuống còn

279 mg/kg, Pb từ 1,8 mg/kg xuống còn 1,1 mg/kg Đây được xem như là ứng dụng

hiệu quả của bùn thải vào cải tạo đất vùng mỏ, hỗ trợ tăng trưởng thực vật và giảm độc chất kim loại nặng về lâu dài

 Thu hồi năng lượng

Sử dụng năng lượng từ quá trình đốt chất thải công nghiệp là một trong những biện pháp quan trọng vừa tiết kiệm điện năng tiêu thụ vừa giảm thiểu hiện tượng nóng lên toàn cầu, đồng thời giảm lãng phí tài nguyên Nhiệt thải từ quá trình đốt bùn thải được ứng dụng để cung cấp nhiệt, sưởi ấm cho các tòa nhà Hơn nữa, nhiệt dư từ quá trình đốt bùn có thể được sử dụng để sản xuất hơi nước để phát điện

Nhiều nhà máy xử lý nước thải trên thế giới sử dụng biện pháp phân hủy bùn thải để tạo khí metan nhằm chạy tua bin phát điện

 Khu vực Philadelphia, Pennsylvania, USA

Tại Philadelphia, hệ thống khí hóa và thu nhiệt được lắp đặt trực tiếp với máy sấy bùn Hệ thống sẽ sấy bùn còn khoảng 1/10 khối lượng đầu vào Sản phẩm sấy khô được đưa vào hệ thống khí hóa, chuyển đổi bùn thải thành năng lượng nhiệt và tro thải sau cùng làm nguyên liệu tái chế Năng lượng nhiệt từ hệ thống khí hóa sẽ cung cấp trở lại cho máy sấy để làm khô bùn đầu vào

Nói cách khác, năng lượng nhiệt vốn có chứa trong bùn thải được dùng để làm khô bùn mà không cần sử dụng nguyên liệu phụ trợ khác Tro thải có đặc tính trơ, không phát sinh mùi và không chứa mầm bệnh; có thể sử dụng để cải tạo đất

 Khu vực Morioka City, Iwate, Nhật Bản

Khu vực nhà ga phía Tây của ga Morioka áp dụng biện pháp điều hòa không khí bằng cách sử dụng năng lượng nhiệt từ bùn thải Điều này làm giảm 30% năng lượng tiêu thụ, giảm phát thải khí CO2 khoảng 60% và khí NOx khoảng 50%