Nghiên cứu sản xuất phân compost từ bùn thải sinh học khu công nghiệp vĩnh lộc, thành phố hồ chí minh

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẶNG ANH TUẤN NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHÂN COMPOST TỪ BÙN THẢI SINH HỌC KHU CÔNG NGHIỆP VĨNH LỘC, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Mã

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐẶNG ANH TUẤN

NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHÂN COMPOST

TỪ BÙN THẢI SINH HỌC KHU CÔNG NGHIỆP VĨNH LỘC, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Mã chuyên ngành : 60850101

LUẬN VĂN THẠC SĨ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2018

Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Tôn Thất Lãng

Người phản biện 1: Người phản biện 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Hội đồng chấm bảo vệ Luận văn thạc sĩ Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh ngày tháng năm 2018

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: ĐẶNG ANH TUẤN MSHV: 14000611

Ngày, tháng, năm sinh: 12/10/1983 Nơi sinh: Tây Ninh

Chuyên ngành: Quản lý Tài nguyên và Môi trường Mã chuyên ngành: 60850101

I TÊN ĐỀ TÀI:

Nghiên cứu sản xuất phân compost từ bùn thải sinh học khu công nghiệp vĩnh lộc, thành phố Hồ Chí Minh

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Thu thập tài liệu về KCN Vĩnh Lộc, hệ thống XLNT và bùn thải của KCN Vĩnh Lộc

- Lấy mẫu, phân tích, đánh giá chất lượng và đặc tính bùn thải của KCN Vĩnh Lộc

- Đánh giá các biện pháp quản lý và xử lý bùn thải hiện nay tại KCN Vĩnh Lộc

- Thực hiện thí nghiệm ủ bùn thải hiếu khí với các tỷ lệ khác nhau của chất độn trơ

và vi sinh (qui mô Phòng thí nghiệm)

- Đánh giá kết quả thí nghiệm, chất lượng bùn thải sau khi ủ và đề xuất

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 22/01/2018

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 22/7/2018

IV NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Tôn Thất Lãng

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2018

VIỆN TRƯỞNG VIỆN KHCN&QLMT

LỜI CẢM ƠN

Bằng sự biết ơn và kính trọng, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới:

– Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, Viện Khoa học Công nghệ

và Quản lý Môi trường cùng các thầy, cô giảng viên đã tận tình chỉ dạy và tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đề tài luận văn thạc sĩ

– Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS.TS Tôn Thất Lãng – người trực tiếp hướng dẫn khoa học đã luôn dành nhiều thời gian, công sức hướng dẫn, động viên, hỗ trợ em trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận văn – Cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn khích lệ, động viên và giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu khoa học

Tuy có nhiều cố gắng, nhưng luận văn không tránh khỏi những thiếu sót nhất định; tác giả rất mong nhận được sự thông cảm, chỉ dẫn, giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các nhà khoa học, của quý thầy cô, và các bạn đồng nghiệp

Xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Bùn thải nói chung và bùn thải sinh học phát sinh từ các nhà máy xử lý nước thải nói riêng có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường và hệ sinh thái nghiêm trọng nếu không có biện pháp quản lý, xử lý phù hợp Một trong những biện pháp góp phần làm giảm thiểu chất thải là việc tuần hoàn và tái sử dụng hợp lý bùn thải

Phương pháp ủ hiếu khí thụ động đã được đề xuất áp dụng cho bùn sinh học của Khu công nghiệp Vĩnh Lộc không chứa các thành phần nguy hại, có hàm lượng hữu

cơ cao, pH và dinh dưỡng phù hợp để sản xuất phân hữu cơ vi sinh Nghiên cứu được thực hiện với các tỷ lệ khối lượng phối trộn bùn/ chất độn trơ và bùn/vi sinh khác nhau nhằm xác định tỷ lệ phối trộn của chế phẩm vi sinh với bùn thải cho hiệu quả

ủ tối ưu nhất

Kết quả thí nghiệm sau 50 ngày ủ, các nghiệm thức đều cho sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng phân hữu cơ vi sinh theo 10TCN 526:2002, nhận thấy các mô hình có tỷ lệ 1/0,3 bùn/ cao su và mô hình có bổ sung chế phẩm vi sinh cho hiệu quả ủ tốt hơn

so với mô hình không bổ sung chế phẩm Xác định được tỷ lệ phối trộn bùn/vi sinh bằng 1/0,05 cho hiệu quả phân hủy tốt nhất: TOC giảm 19,5-20,2%, N thất thoát không đáng kể (giảm 0,44-0,55%), nhiệt độ cao nhất của khối ủ đạt 53,5oC- 58oC và kéo dài trong 5 ngày đảm bảo tiêu diệt hoàn toàn các vi khuẩn có hại Tuy nhiên phân sau ủ có hàm lượng nitơ thấp nên cần thiết phải bổ sung hàm lượng dinh dưỡng

để đảm bảo chất lượng phân hữu cơ vi sinh khi sử dụng làm phân bón

ABSTRACT

Sludge in general and biological sludge generated from wastewater treatment plants

in particular can cause serious environmental and ecological pollution if there are no appropriate management and handling measures One of the measures that contribute

to the reduction of waste is the circulation and reuse of biological sludge

An aerobic passive composting was applied to treat biological sludge from the Vinh Loc industrial park that have no hazardous ingredients, high organic contents, pH and suitable nutrition to produce micro-organic fertilizer The study was done with the mixing ratios of sludge/inactive fillers and microbial products to determine the the best ratio for the high quality of compost product

After 50 days of composting, the products of all batches can meet the standards

of micro-organic fertilizer of 10TCN 526:2002, treatments with microorganism are more effective than compost without microorganism The study has indicated that a sludge/microbial products mixing rate of 1/0.05 provides the most efficient decompostition: TOC reduced by 19,5-20.2%, loss of Nitrogen is trivial (reduced by 0,44-0,55%), the highest temperature reaching 53.5 oC- 58.oC and lasting for 5 days which ensures elimination of pathogens However, the fertilizer after composting has low of Nitrogen and Potassium content, it is necessary to add nutrient content to ensure the quality of micro-organic fertilizer when used as fertilizer

Keywords: Biological sludge, micro-organic fertilizer, the aerobic passive composting

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận văn là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào Việc tham khảo các nguồn tài liệu (nếu có) đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định

Học viên

Đặng Anh Tuấn

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 3

2.1 Mục tiêu chung 3

2.2 Mục tiêu cụ thể 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

3.1 Đối tượng nghiên cứu 4

3.2 Phạm vi nghiên cứu 4

4 Cách tiếp cận trong nghiên cứu 4

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

5.1 Ý nghĩa khoa học 4

5.2 Ý nghĩa thực tiễn 5

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 6

1.1 Tổng quan 6

ii

1.1.1 Tổng quan về Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc 6

1.1.2 Quy trình công nghệ xử lý nước thải tại Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc 8

1.1.3 Tổng quan về quá trình sản xuất composting 15

1.2 Đánh giá tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 25

1.2.1 Ngoài nước 28

1.2.2 Trong nước 30

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 Nguyên vật liệu và dụng cụ thí nghiệm 34

2.1.1 Bùn thải sinh học 34

2.1.2 Chế phẩm vi sinh 34

2.1.3 Hóa chất 36

2.1.4 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm 36

2.2 Nội dung thí nghiệm 38

2.3 Các phương pháp nghiên cứu 39

2.3.1 Phương pháp tổng quan tài liệu 39

2.3.2 Phương pháp khảo sát, điều tra 39

2.3.3 Phương pháp xử lý số liệu 39

2.3.4 Phương pháp thu mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm 39

2.3.5 Phương pháp thực nghiệm 41

2.3.6 Phương pháp bố trí thí nghiệm phối trộn vi sinh 44

2.4 Giới hạn nghiên cứu 46

iii

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 47

3.1 Kết quả phân tích mẫu bùn thải Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc 47

3.1.1 Kết quả phân tích mẫu bùn thải trước khi ủ hiếu khí 47

3.1.2 Đánh giá các biện pháp quản lý và xử lý hiện nay tại Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc 48

3.1.3 Quá trình ủ hiếu khí với chất độn trơ 49

3.2 Đánh giá khả năng sử dụng bùn thải của Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc làm nguyên liệu sản xuất phân compost 62

3.3 Quá trình ủ bùn thải có bổ sung chế phẩm vi sinh 63

3.3.1 Nhiệt độ của bùn trong các mô hình ủ 63

3.3.2 Độ ẩm của bùn trong các mô hình ủ 64

3.3.3 pH của bùn trong các mô hình ủ 65

3.3.4 Hàm lượng cacbon của bùn trong các mô hình ủ 66

3.3.5 Hàm lượng nitơ của bùn trong các mô hình ủ 67

3.3.6 Tỷ lệ C/N của bùn trong các mô hình ủ 68

3.3.7 Màu và mùi của bùn trong các mô hình ủ 68

3.3.8 Kết quả phân tích chất lượng sản phẩm ủ 69

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

1 Kết luận 71

2 Kiến nghị 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

iv PHỤ LỤC xi

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG CỦA HỌC VIÊN xxxiv

v

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ 12

Hình 1.2 Hệ thống xử lý bùn của KCN Vĩnh Lộc: (a) Bể chứa bùn; (b) Bể nén bùn; (c) Máy ép bùn; (d) Nhà chứa bùn đặc 15

Hình 1.3 Sự biến thiên nhiệt độ trong quá trình ủ phân compost 18

Hình 2.1 Chế phẩm Microbe-Lift IND 34

Hình 2.2 Sơ đồ tổng quát nội dung thí nghiệm 38

Hình 2.3 Cao su phế thải 41

Hình 2.4 Hình ảnh bố trí ống dẫn khí ở đáy 42

Hình 2.5 Quy trình thí nghiệm phối trộn vi sinh 45

Hình 2.6 Mô hình ủ hiếu khí bùn với chế phẩm sinh học 45

Hình 3.1 Diễn biến nhiệt độ của các mô hình trong quá trình ủ 52

Hình 3.2 Diễn biến pH của các mô hình trong quá trình ủ 54

Hình 3.3 Diễn biến độ ẩm của các mô hình trong quá trình ủ 55

Hình 3.4 Hàm lượng tổng Nitơ của các mô hình trong quá trình ủ 57

Hình 3.5 Hàm lượng TOC của các mô hình trong quá trình ủ 58

Hình 3.6 Tỉ lệ C/N của các mô hình trong quá trình ủ 59

Hình 3.7 Hàm lượng P dễ tiêu của các mô hình trong quá trình ủ 61

Hình 3.8 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên nhiệt độ 63

Hình 3.9 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên độ ẩm 64

Hình 3.10 Đồ thị biểu diễn sự biến thiên pH 65

vi

Hình 3.11 Đồ thị biểu diễn hàm lượng cacbon 66Hình 3.12 Đồ thị biểu diễn hàm lượng nitơ 67Hình 3.13 Đồ thị biểu diễn tỷ lệ C/N 68

vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Danh sách thống kê ngành nghề đầu tư tại Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc 6

Bảng 1.2 Bảng tiêu chuẩn tiếp nhận nước thải của các doanh nghiệp trong Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc 8

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn nước thải đầu ra sau xử lý theo tiêu chuẩn loại A - QCVN 40:2011/BTNMT 10

Bảng 1.4 Tóm tắt cách kiểm soát một số thông số vật lý và hóa học diễn ra trong đống ủ 22

Bảng 1.5 Các bước của qui trình xử lý bùn thải 27

Bảng 2.1 Thành phần các chủng vi sinh trong Microbe-Lift IND 35

Bảng 2.2 Hóa chất phân tích và xử lý 36

Bảng 2.3 Dụng cụ lấy mẫu và xử lý 37

Bảng 2.4 Dụng cụ thử nghiệm xử lý 37

Bảng 2.5 Một số thiết bị chính sử dụng phân tích mẫu 38

Bảng 2.6 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 40

Bảng 2.7 Tần suất lấy mẫu và phân tích 44

Bảng 3.1 Kết quả phân tích bùn thải từ trạm xử lý nước thải tập trung của Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc trước khi ủ hiếu khí 47

Bảng 3.2 Kết quả đo nhiệt độ (°C) trong 50 ngày ủ 50

Bảng 3.3 Kết quả phân tích pH 53

Bảng 3.4 Kết quả phân tích độ ẩm (%) 55

viii

Bảng 3.5 Kết quả phân tích Tổng Nitơ (%) 56

Bảng 3.6 Kết quả phân tích TOC (%) 57

Bảng 3.7 Kết quả phân tích C/N 59

Bảng 3.8 Kết quả phân tích Photpho dễ tiêu 60

Bảng 3.9 So sánh chất lượng bùn thải sau khi ủ với 10TCN 526:2002 62

Bảng 3.10 Kết quả kiểm định chất lượng phân sau ủ 69

PHA : Poly-nuclear aromatic hydrocarbons

SBR : Sequenching Batch Reactor

Một thực tế mà ít người cũng nhận thấy, nền kinh tế phát triển thì các khu công nghiệp (KCN) cũng thay nhau “mọc” lên Đồng nghĩa với việc một lượng lớn lưu lượng nước thải được thải ra môi trường Tuy dưới sự quản lý nghiêm ngặt của Nhà nước, luôn có các trạm xử lý nước tập trung ở các KCN, nhưng nước ta là một nước mới biết và quản

lý về mặt môi trường nên công nghệ xử lý thì lạc hậu, chưa giải quyết dứt điểm về vấn

đề môi trường Cụ thể, ta đang ở bậc “Xử lý cuối đường ống”, điều này mang lại hạn chế rất nhiều khi một dòng nước thải bao gồm các hợp chất vô cơ và hữu cơ gây ô nhiễm thì việc ta gọi là “xử lý” chỉ đơn thuần là tách các hợp chất ô nhiễm đó từ dạng khó kiểm soát (trong nước) sang dạng dễ kiểm soát (bùn thải) Chính vì thế mà một lượng bùn thải rất lớn được sinh ra trong một ngày xử lý

Và theo thực tế, lượng bùn thải này sẽ được các công ty vệ sinh môi trường xử lý bằng phương pháp phổ biến là đốt Thế là quá trình từ chất rắn (bùn thải) chuyển sang dạng khí thoát ra ngoài qua các ống khói là đốt Các chất khí độc hại lại tồn tại trong bầu khí quyển Một thời gian sẽ hình thành quá trình sa lắng ướt (gọi là mưa) Các chất ô nhiễm lại chuyển vào dòng nước (tuy có sự pha loãng nồng độ chất ô nhiễm, nhưng không giải quyết triệt để vấn nạn môi trường) Tất cả chỉ là một cái vòng tuần hoàn “chất ô nhiễm”,

đó chính là nhược điểm lớn nhất của “Xử lý cuối đường ống” Vì không thể giải quyết triệt để vấn đề môi trường nên bùn thải vẫn là vấn đề quan tâm của nhiều cơ quan quản

lý

2

Do sự quản lý không chặt chẽ về chất lượng môi trường, nhất là lượng bùn thải từ các

hệ thống xử lý nước thải không được quan tâm nên trong thời gian qua đã ít nhiều ảnh hưởng đến môi trường Nếu không được can thiệp sớm nhất có thể thì trong tương lai gần, nguồn nước mặt, nước ngầm sẽ bị ô nhiễm do hàm lượng dinh dưỡng có trong loại bùn thải này vì các lý do sau:

- Bùn thải được xem là chất thải rắn nhưng hiện tại vẫn chưa được quan tâm theo dõi thống kê và xử lý Chi phí đầu tư xử lý là rất tốn kém nên dễ dẫn đến tình trạng né tránh, không trung thực của các doanh nghiệp trong việc xử lý bùn thải đạt tiêu chuẩn

đã có một số đề tài nghiên cứu liên quan đến vấn đề này với vật liệu như là: Phân lợn, bùn hầm cầu, vỏ cà phê, vỏ quả ca cao, rác thải hữu cơ nhưng hiện tại chưa có đề tài nào nghiên cứu chính thức được công bố về vật liệu bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải tập trung tại các KCN

KCN Vĩnh Lộc được thành lập và đi vào hoạt động sản xuất từ năm 1997 theo Quyết định số 81/TTg của Thủ tướng Chính phủ với diện tích quy hoạch 207 ha, có tổng số

117 doanh nghiệp, trong đó có 22 doanh nghiệp thuê nhà xưởng xây sẵn của KCN Vĩnh Lộc để hoạt động sản xuất

Vì các doanh nghiệp thuê nhà xưởng xây sẵn trên thuộc các ngành nghề sản xuất như: bao bì, nhãn mác, may mặc và cơ khí, đồng thời các doanh nghiệp này chủ yếu là gia công sản phẩm, phát sinh ít chất thải nên vấn đề ô nhiễm môi trường mà các doanh nghiệp này gây ra không đáng kể Thông qua khảo sát, điều tra thông tin thực tế những

3

doanh nghiệp chỉ phát sinh nước thải sinh hoạt của công nhân viên Do đó, về môi trường của những doanh nghiệp này hầu như không ô nhiễm

Căn cứ vào điều 123, chương XIII của Luật bảo vệ môi trường, ngày 12/12/2005, Công

ty TNHH MTV KCN Vĩnh Lộc đã thành lập bộ phận chuyên trách về bảo vệ môi trường, nhằm bảo vệ môi trường bên trong KCN

Để thực hiện công tác bảo vệ môi trường theo định kỳ, Công ty TNHH MTV KCN Vĩnh Lộc đã tiến hành công tác giám sát chất lượng môi trường không khí, nước, chất thải rắn

và những hoạt động môi trường khác tại KCN từ tháng 6/2009 đến tháng 10/2009 nhằm đánh giá khả năng tác động do hoạt động sản xuất của các nhà máy trong KCN tới môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, cũng như ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Từ đó đề ra các biện pháp khắc phục cũng như xử lý những tồn tại trong việc thực hiện công tác bảo vệ môi trường của các công ty hoạt động trong KCN Vĩnh Lộc hiện hữu Đề tài “Nghiên cứu sản xuất phân compost từ bùn thải sinh học Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc, thành phố Hồ Chí Minh” được thực hiện với vật liệu bùn thải cuối hệ thống xử lý được phối trộn cùng với vật liệu phù hợp, chế phẩm vi sinh nhằm xác định khả năng tái sử dụng bùn thải sinh học tại KCN Vĩnh Lộc, thành phố Hồ Chí Minh để sản xuất phân compost với chất độn trơ (cao su) kết hợp với chế phẩm vi sinh

2 Mục tiêu nghiên cứu

2.1 Mục tiêu chung

Xác định khả năng tái sử dụng bùn sinh học tại KCN Vĩnh Lộc sản xuất phân compost với chất độn trơ (cao su) kết hợp với chế phẩm vi sinh

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Đánh giá khả năng tái sử dụng bùn sinh học của KCN Vĩnh Lộc

- Tạo ra sản phẩm ủ đạt chất lượng phân hữu cơ vi sinh theo Tiêu chuẩn 10TCN 526:2002

- Xác định tỷ lệ chất độn và vi sinh phối trộn với bùn cho hiệu quả ủ compost tốt nhất

4

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Bùn thải sinh học: Đề tài tiến hành nghiên cứu trên bùn thải sinh học vì quá trình sinh học hiếu khí chuyển hóa (oxy hóa) các chất hòa tan và dễ phân hủy sinh học thành những sản phẩm cuối cùng có thể chấp nhận được như: humic, fulvic… nên bùn thải sinh học

có thành phần là các hợp chất đơn giản dễ hấp thu thích hợp tận dụng làm phân hữu cơ

và bước đầu nghiên cứu phân compost

3.2 Phạm vi nghiên cứu

Bùn thải của trạm xử lý nước thải tập trung của KCN Vĩnh Lộc, thành phố Hồ Chí Minh

4 Cách tiếp cận trong nghiên cứu

Đề tài tiếp cận các vấn đề nghiên cứu từ các góc độ sau:

- Tiếp cận từ cơ sở lý luận, tổng quan về bùn thải sinh học khu công nghiệp

- Tiếp cận từ thực tiễn, khảo sát đánh giá hiện trạng và công tác quản lý, xử lý bùn thải phát sinh từ trạm xử lý nước thải tập trung của Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc, thành phố Hồ Chí Minh

- Tiếp cận từ những quy định của QCVN 50:2013/BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường về Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng nguy hại đối với bùn thải từ quá trình xử lý nước; QCVN 40:2011/BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường về Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp

- Tiếp cận mô hình thực nghiệm ủ compost hiếu khí với chất độn trơ, bổ sung vi sinh, đánh giá chất lượng theo tiêu chuẩn 10TCN 526:2002 nhằm sản xuất phân compost

từ bùn thải sinh học của KCN Vĩnh Lộc, thành phố Hồ Chí Minh

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

5.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài nghiên cứu mở ra một hướng mới cho việc sử dụng bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải tập trung thành sản phẩm có ích cho nền kinh tế, cho ngành nông nghiệp và hạn chế gây ảnh hưởng đến môi trường

5

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Sản phẩm của quá trình sinh học hiếu khi là những chất đơn giản nên trong bùn thải

sinh học chứa các chất dễ hấp thu (humic, fulvic…) thích hợp làm phân compost cho

6

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan

1.1.1 Tổng quan về Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc

1.1.1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc

Bảng 1.1 Danh sách thống kê ngành nghề đầu tư tại Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc [1]

in, may mặc, thuốc lá, y tế, mỹ phẩm, đồ gỗ mỹ nghệ, cơ khí Danh sách thống kê cơ cấu ngành nghề đầu tư vào KCN Vĩnh Lộc hiện hữu được trình bày trong bảng 1.1

7

1.1.1.2 Địa điểm xây dựng và nguồn tiếp nhận Trung tâm XLNT KCN Vĩnh Lộc

Trung tâm XLNT tập trung của KCN Vĩnh Lộc được xây dựng từ năm 2006 và được đưa vào vận hành từ 1/9/2008 với công suất thiết kế 6000 m3/ngày đêm

Diện tích: 4000 m2

Địa điểm xây dựng: Đường số 2 – KCN Vĩnh Lộc – Bình Tân

Nguồn gốc tính chất nước thải: KCN có 2 hệ thống thoát nước mưa và nước thải riêng biệt Nước thải công nghiệp phát sinh từ các doanh nghiệp phải được xử lý cục bộ đạt tiêu chuẩn quy định của KCN và đầu nối với hệ thống thoát nước chung để đưa về trạm XLNT tập trung của KCN Nước thải của KCN bao gồm nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất:

Nước thải sinh hoạt: chứa nhiều thành phần chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài

ra còn có các thành phần vô cơ, VSV và vi trùng gây bệnh, thành phần nước thải tương đối ổn định Nước thải sinh hoạt chủ yếu phát sinh do hoạt động của cán bộ công nhân viên trong KCN, từ nhà vệ sinh, nhà ăn, bếp nấu ăn, giặt giũ, tẩy rửa,

Nước thải sản xuất: Nước thải sản xuất phát sinh do quá trình hoạt động sản xuất của nhà máy, cơ sở sản suất trong KCN

Căn cứ vào điều 123, chương XIII của Luật bảo vệ môi trường, ngày 12 tháng 12 năm

2005, Công ty TNHH một thành viên KCN Vĩnh lộc đã thành lập bộ phận chuyên trách

về bảo vệ môi trường, nhằm bảo vệ môi trường bên trong KCN

Để thực hiện công tác bảo vệ môi trường theo định kỳ, Công ty TNHH một thành viên KCN Vĩnh Lộc đã tiến hành công tác giám sát chất lượng môi trường không khí, nước, chất thải rắn và những hoạt động môi trường khác tại KCN định kỳ, nhằm đánh giá khả năng tác động do hoạt động sản xuất của các nhà máy trong KCN tới môi trường, ảnh hưởng đến sức khỏe con người, cũng như ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Từ

đó đề ra các biện pháp khắc phục cũng như xử lý những tồn tại trong việc thực hiện công tác bảo vệ môi trường của các công ty hoạt động trong KCN Vĩnh Lộc hiện hữu

8

1.1.2 Quy trình công nghệ xử lý nước thải tại Khu Công nghiệp Vĩnh Lộc

1.1.2.1 Thành phần và tính chất nước thải

Tính chất nước thải đầu vào:

 Lưu lượng nước thải trung bình: 4500 m3/ngày đêm

 Lưu lượng cao nhất: 6000 m3/ngày đêm

 Lưu lượng trung bình giờ: (4500/24) = 187.5 m3/giờ

 Lưu lượng cực đại giờ: (6000/24) = 250 m3/giờ x 1,5 = 375 m3/giờ

 Nồng độ trung bình BOD5 < 560 mg/L

 Nồng độ trung bình COD < 780 mg/L

 Chất rắn lơ lửng (SS) < 560mg/L

 Tải lượng BOD5: 2500 kg/ngày

 Tải lượng SS: 2500 kg/ngày

26 Clorua (không áp dụng khi xả

vào nguồn nước mặn, nước lợ) mg/l 1000

1.1.2.2 Quy trình công nghệ xử lý nước thải

Giới thiệu các quy trình xử lý: Với tính chất nước thải và yêu cầu xử lý đã nêu trên, công nghệ xử lý nước thải của KCN Vĩnh Lộc gồm các công đoạn:

Tiền xử lý: Bao gồm các công trình: Song chắn rác thô, bể thu gom, song chắn rác tinh,

bể vớt dầu mỡ và bể điều hòa Nhiệm vụ:

 Song chắn rác thô: loại bỏ rác, cặn thô có kích thước lớn hơn 20mm

 Bể thu gom: tập trung nước thải của khu công nghiệp

 Lược rác tinh: loại bỏ rác tinh có kích thước lớn hơn 2mm

 Bể tách dầu: tách dầu mỡ

 Bể điều hòa: điều hòa nồng độ và lưu lượng chất thải và điều chỉnh pH về khoảng tối

ưu cho quá trình xử lý sinh học

 Hệ thống SBR là hệ thống dùng để xử lý nước thải sinh học chứa chất hữu cơ và Nitơ cao Hệ thống hoạt động liên tục bao gồm quá trình làm đầy - sục khí - lắng - xả nước, xả bùn; trong đó quá trình sục khí hay còn gọi là quá trình tạo hạt (bùn hạt hiếu khí), quá trình này phụ thuộc vào khả năng cấp khí, đặc điểm chất nền trong nước thải đầu vào Nói chung, công nghệ SBR đã chứng tỏ được là một hệ thống xử lý có hiệu quả do trong quá trình sử dụng ít tốn năng lượng, dễ dàng kiểm soát các sự cổ xảy ra, xử lý với lưu lượng thấp, ít tốn diện tích rất phù hợp với những trạm có công suất nhỏ, ngoài ra công nghệ SBR có thể xử lý với hàm lượng chất ô nhiễm có nồng

độ thấp hơn

- Hệ thống có thể điều khiển hoàn toàn tự động

- TSS đầu ra thấp, hiệu quả khử Photpho, Nitrat hóa và khử Nitrat cao

- Quá trình kết bông tốt do không có hệ thống gạt bùn cơ khí

- Ít tốn diện tích do không có bể lắng 2 và quá trình tuần hoàn bùn

- Chi phí đầu tư và vận hành thấp (do hệ thống motor, cánh khuấy hoạt động gián đoạn)

- Quá trình lắng ở trạng thái tĩnh nên hiệu quả lắng cao

- Công suất xử lý thấp (do hoạt động theo mẻ)

- Người vận hành phải có kỹ thuật cao

Xử lý bậc cao: Khử trùng nước thải bằng dung dịch Javen trong bể tiếp xúc

Xử lý bùn dư: Xử lý bùn dư bằng bể chứa bùn, bể nén bùn và máy ép bùn ly tâm

12

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nước thải từ các nhà máy sản xuất trong KCN được thu gom và dẫn về bể thu gom nước thải và lược rác thô của trạm xử lý nước thải tập trung Trước khi vào bể thu gom B01, nước thải được dẫn qua lược rác thô để loại bỏ cặn rắn có kích thước lớn hơn 20mm ra khỏi dòng thải Từ bể B01, nước thải được bơm lên thiết bị lược rác tinh, lược bỏ các cặn rắn có kích thức lớn hơn 2mm, sau đó nước thải sẽ tự chảy qua bể tách dầu B02 Tại

13

đây, với cơ cấu tạo dòng chảy đặc biệt sẽ đẩy các dầu mỡ có trong nước thải lên trên, nước trong được thu từ phía dưới bể và tự chảy qua bể điều hòa B03 Tại bể B03, nước thải sẽ được trộn trực tiếp với các hóa chất acid/bazơ để trung hòa, điều chỉnh pH ở khoảng thích hợp cho các công trình xử lý tiếp theo, đồng thời một lượng chất dinh dưỡng cũng sẽ được bổ sung nếu nước thải đầu vào không đủ dinh dưỡng cho quá trình

xử lý sinh học Bể điều hòa cũng được bố trí hệ thống cấp khí nhằm tạo sự xáo trộn giữa các dòng thải với nhau (mỗi dòng thải có thành phần ô nhiễm khác nhau) nhằm tạo môi trường đồng nhất cho các dòng nước thải trước khi qua các bước xử lý tiếp theo, bể điều hòa được tính toán có thể tích lớn, đủ để chứa nước thải trong trường hợp có sự đột biến

về lưu lượng hoặc bể SBR có sự cố hay bảo trì, bảo dưỡng Từ bể điều hòa, nước thải được bơm lên các bể xử lý sinh học hiếu khí SBR B04A/B

Xử lý chất hữu cơ trong bể SBR là công nghệ xử lý bằng bùn hoạt tính hiếu khí lơ lửng, dạng mẻ Nguyên tắc hoạt động của SBR bao gồm chuỗi chu trình xử lý liên tiếp với các chu kì sau:

Bước 1: Nạp nước vào bể (fill), bước này được chia làm 2 giai đoạn:

 Bước 1a: bơm nước vào bể và khuấy trộn (Mixed)

 Bước 1b: bơm nước vào bể, khuấy trộn và sục khí (Aerotank)

Bước 1 ứng dụng quá trình sinh trưởng của vi sinh vật trong điều kiện thiếu khí (hàm lượng oxy hòa tan gần bằng không) để phân hủy chuyển hóa các liên kết nitơ trong nước thải bằng quá trình Nitrat hóa và khử Nitrat hóa Việc kiểm soát thời gian sục khí trong bước 1 để điều chỉnh hiệu suất khử Nitơ ở mức cao nhất

Bước 2: Sục khí (Aerotank): Ứng dụng quá trình sinh trưởng của vi sinh vật hiếu khí (bao gồm vi khuẩn hiếu khí, vi khuẩn hiếu khí tùy tiện, nấm, tảo, động vật nguyên sinh) dưới tác động của oxy được cung cấp từ không khí qua các máy thổi khí và được hòa tan vào trong nước thải nhờ các máy làm thoáng chìm - sẽ giúp cho vi sinh vật thực hiện quá trình phân hủy các chất hữu cơ, chuyển hóa chúng thành CO2, H2O, các sản phẩm

vô cơ khác và các tế bào sinh vật mới

14

Bước 3: Lắng (Settlement): Sau thời gian làm thoáng, nước thải trong các bể SBR sẽ được để yên và thực hiện quá trình lắng

Bước 4: Xả nước (effluent Decant) và bơm xả bùn dư (Excess Sludge discharge)

 Sau thời gian lắng, phần nước trong phía trên trong bể SBR - qua các thiết bị thu nước dạng phao nổi di động - sẽ được dẫn sang bể khử trùng B05

 Một phần bùn hoạt tính dư lắng dưới đáy bể sẽ được các bơm bùn bơm sang bể chứa bùn, đồng thời chuẩn bị bắt đầu cho mẻ xử lý kế tiếp

 Giai đoạn xả bùn hoàn tất, nước thải tiếp tục được nạp vào bể SBR để bắt đầu một chu kỳ mới Các bể SBR sẽ hoạt động nối tiếp, luân phiên để đảm bảo quá trình xử

lý bùn, qua các công đoạn xử lý trước khi trả về môi trường

 Về công tác xử lý bùn: Bùn dư từ các bể xử lý sinh học SBR sẽ được bơm vào bể chứa bùn B06 Từ bể B06, bùn được bơm với lưu lượng ổn định qua bể nén bùn B07 Cánh khuấy bùn trong bể sẽ tạo điều kiện cho bùn tách nước và lắng nén, nước dư nổi trên bề mặt chảy vào máng thu và quay trở về trạm nước thải để tiếp tục được xử

lý Bùn đặc ở đáy được bơm bùn bơm vào thiết bị ép bùn ly tâm CFF01

 Bánh bùn sau khi ép được đổ vào thiết bị thu bùn khô và chuyển đi chôn lấp theo qui

định, nước dư lại trở về trạm bơm nước thải

15

1.1.2.3 Công tác xử lý bùn

Hình 1.2 Hệ thống xử lý bùn của KCN Vĩnh Lộc: (a) Bể chứa bùn; (b) Bể nén bùn; (c)

Máy ép bùn; (d) Nhà chứa bùn đặc Bùn dư được xử lý bằng bể chứa bùn, bể nén bùn và máy ép bùn ly tâm Bùn dư từ các

bể xử lý sinh học SBR sau khi được bơm vào bể chứa bùn sẽ tiếp tục được bơm với lưu lượng ổn định sang bể nén bùn Cánh khuấy bùn trong bể sẽ tạo điều kiện cho bùn tách nước và lắng nén, nước dư nổi trên bề mặt chảy vào máng thu và quay trở về trạm nước thải để tiếp tục được xử lý Bùn đặc ở đáy được bơm vào máy ép bùn ly tâm Bánh bùn sau khi ép được đổ vào thiết bị thu bùn khô và chuyển đi chôn lấp theo qui định, nước

dư lại trở về trạm bơm nước thải

1.1.3 Tổng quan về quá trình sản xuất composting

1.1.3.1 Tổng quan về compost

Định nghĩa:

 Composting được hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí các chất thải hữu cơ đến trạng thái ổn định dưới sự tác động và kiểm soát của con người, sản phẩm giống như mùn được gọi là compost Quá trình diễn ra chủ yếu giống như phân hủy trong