Nghiên cứu tính khả thi về việc xử lí bùn thải tại trạm xử lí nước thải bằng phương pháp ủ phân compost tại thành phố đà nẵng

Hiện nay, việc thu gom, vận chuyển, xử lý, tái chế, tái xử dụng chất thải đặc biệt bùn thải từ các nhà máy xử lý nước thải và các công trình vệ sinh trong đô thị đã, đang trở thành bài t

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THỊ THU THẢO

NGHIÊN CỨU TÍNH KHẢ THI VỀ VIỆC XỬ LÍ BÙN THẢI TẠI TRẠM

XỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP Ủ PHÂN COMPOST

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÀ NẴNG - 2019

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGUYỄN THỊ THU THẢO

NGHIÊN CỨU TÍNH KHẢ THI VỀ VIỆC XỬ LÍ BÙN THẢI TẠI TRẠM

XỬ LÍ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP Ủ PHÂN COMPOST

Chuyên ngành : Quản lí tài nguyên và môi trường

Mã số: 315032151154

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS Kiều Thị Kính

ĐÀ NẴNG - 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả khóa luận

Nguyễn Thị Thu Thảo

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn cô Kiều Thị Kính

đã chỉ bảo tận tình trong suốt thời gian qua Đồng thời tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong khoa Sinh – Môi trường, trường Đại học Sư Phạm, Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận này

Đà Nẵng, tháng 4 năm 2018

Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Thảo

MỤC LỤC

Mở đầu 1

1.Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

2.1.Mục tiêu tổng quát 2

2.2.Mục tiêu cụ thể 2

3 Ý nghĩa của đề tài 2

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 3

1.1 Các khái niệm 3

1.1.1 Nước thải 3

1.1.2 Bùn thải từ trạm xử lí nước thải đô thị 3

1.2Đặc điểm bùn thải 3

1.2.1 Đặc điểm bùn thải 3

1.2.2 Nguồn gốc phát sinh bùn thải 5

1.3 Phương pháp thu gom và xử lí 5

1.3.1 Trên Thế Giới 6

1.3.2 Tại Việt Nam 8

1.4 Xử lí bùn thải bằng phương pháp Composting 9

1.4.1 Phương pháp composting 9

1.4.2 Nguyên liệu để ủ 10

1.4.3 Các thông số kiểm soát trong quá trình làm phân compost 10

1.5 Các chủng vi sinh vật có trong bùn thải 12

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

2.1 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 13

2.1.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 13

2.1.2 Nội dung nghiên cứu 13

2.1.3 Phương pháp nghiên cứu 13

CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 21

3.1 Đánh giá lưu lượng nước thải và lượng bùn thải phát sinh từ các trạm XLNT 21

3.1.1 Lưu lượng nước thải sinh hoạt TP Đà Nẵng 21

3.1.2 Phương pháp xử lí nước thải sinh hoạt 22

3.2 Đánh giá lượng bùn phát sinh 24

3.2.1 Đánh giá khối lượng bùn 24

3.2.2 Phân tích thành phần bùn thải 25

3.3 Kết quả ủ phân 28

3.3.1 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ủ phân Compost 28

3.4 Đánh giá chất lượng sản phẩm 32

3.4.1 Thành phần Compost 32

3.5 Phân tích chi phí và lợi ích 34

CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 36

4.1 Kết luận 36

4.2 Kiến nghị 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

3.2 Thành phần nước thải sinh hoạt ở các trạm XLNT 29

3.6 Kết quả đo của nhiệt độ, độ ẩm, pH trước khi ủ phân 34 3.7 Thành phần compost cuối cùng của mô hình 1 39 3.8 Thành phần compost cuối cùng của mô hình 2 39 3.9 Thành phần compost cuối cùng của mô hình 3 40

3.10 Thành phần compost cuối cùng của mô hình 4 40

3.13 Tiền mua nguyên liệu để ủ phân từ bùn thải theo mô hình

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

1.1 Sơ đồ công nghệ xử lí rác thải của Mỹ-Canada 13

3.4 Biểu đồ 1 so sánh hàm lượng Cr với QCVN 32 3.5 Biểu đồ 2 so sánh hàm lượng Cu với QCVN 33 3.6 Biểu đồ 3 so sánh hàm lượng Zn với QCVN 33 3.7 Biểu đồ 4 so sánh hàm lượng Pb với QCVN 34 3.8 Đồ thị biến thiên nhiệt độ theo thời gian của 4

3.11 Đồ thị dao động độ ẩm theo thời gian của 4 MH 38

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài

Trong xu thế phát triển kinh tế xã hội, với tốc độ đô thị hoá ngày càng tăng và

sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, dịch vụ, du lịch, kéo theo mức sống của người dân càng cao đã làm nảy sinh nhiều vấn đề mới, nan giải trong công tác bảo vệ môi trường và sức khoẻ của cộng đồng dân cư Lượng chất thải phát sinh từ các hoạt động sinh hoạt của con người ngày một nhiều hơn, đa dạng hơn về thành phần và độc hại hơn về tính chất Rác thải đã và đang gây ô nhiễm môi trường trầm trọng

Hiện nay, việc thu gom, vận chuyển, xử lý, tái chế, tái xử dụng chất thải đặc biệt bùn thải từ các nhà máy xử lý nước thải và các công trình vệ sinh trong đô thị đã, đang trở thành bài toán khó đối với các nhà quản lý hầu hết các nước trên thế giới, đặc biệt ở các nước có nền kinh tế đang phát triển trong đó có Việt Nam

Việc xử lý nước thải đang là một trong những vấn đề được quan tâm nhất và được xem là một trong những thách thức lớn đối với nhiều đô thị tại Việt Nam; đặc biệt tại Hà Nội, TPHCM… do thiếu sự đồng bộ về hạ tầng và yếu kém về công nghệ, chưa nhân được sự quan tâm đúng đắn

Tại TP Đà Nẵng đang phải đối đầu với nhiều thách thức môi trường, trong đó vấn đề nhức nhối nhất là việc xử lí nước thải đô thị Hệ thống xử lý nước thải xuống cấp trong khi tốc độ đô thị hóa quá nhanh dẫn đến tình trạng nước thải bị xả trực tiếp

ra hệ thống kênh mương, sông, biển gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe, cảnh quan môi trường sống và sự phát triển bền vững của thành phố, còn bùn thải từ các công trình vệ sinh này được thông hút, thu gom và vận chuyển chưa qua xử lý đổ thẳng ra mương, hồ hoặc bãi chôn lấp cùng với các loại rác thải đô thị Bên cạnh đó việc quản lý bùn thải từ các công trình này chưa được quan tâm đúng mức và hiện nay chưa có đô thị nào có biện pháp quản lý và xử lý phù hợp Hiện nay,

ở Đà Nẵng việc xử lí bùn thải chưa được quan tâm, chủ yếu là chôn lấp dẫn đến ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, bùn thải dễ phân hủy sinh học được tạo ra từ quá trình xử lí sinh học hay từ nước thải có hàm lượng hữu cơ cao, trong bùn thải có chứa

1 hàm lượng chất dinh dưỡng được sử dụng như nguồn nguyên liệu dể sinh tổng hợp các chất có hoạt tính sinh học và tổng hợp nguồn năng lượng mới Hiện nay bùn thải được ứng dụng nhiều không chỉ ở các nước phát triển mà cả những nước đang phát triển nhằm giảm thiểu lượng bùn thải được thải ra hàng triệu tấn /năm, góp phần bảo

vệ môi trường, nhưng bên cạnh đó hiện nay việc lạm dụng sử dụng phân bón hóa học gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường và sức khỏe con người Không chỉ làm cho cây trồng phát triển mạnh mẽ mà chúng còn để lại những tồn dư dưới các dạng muối trong đất gây ảnh hưởng xấu cho đất , và nguồn nước ngầm

Xuất phát từ cơ sở lí luận và thực tiễn tôi tiến hành chọn đề tài “ Nghiên cứu

tính khả thi về việc xử lí bùn thải tại trạm xử lí nước thải bằng phân Compost tại thành phố Đà Nẵng “ nhằm mục tiêu tiết kiệm được chi phí cho người dân và có

nguồn dinh dưỡng bón cho cây an toàn, thân thiện với môi trường

- Tìm hiểu những vấn đề tồn tại của việc xử lí bùn thải bằng phân Compost

- Đánh giá thành phần tính chất bùn thải từ các trạm XLNT tại Đà Nẵng

- Thử nghiệm ủ phân Compost tại trường

- Đánh giá tính kinh tế khi sử dụng bùn thải bằng phân Compost

3 Ý nghĩa của đề tài

- Đánh giá lượng bùn phát sinh tại 4 trạm XLNT của TP Đà Nẵng

- Phân tích thành phần và tính chất bùn thải tại các trạm xử lí nước thải

- Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả của mô hình ủ phân Compost nhằm xử lí lượng bùn thải của thành phố

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Các khái niệm

1.1.1 Nước thải

Nước thải là chất lỏng được thải ra sau quá trình sử dụng của con người và đã

bị thay đổi tính chất ban đầu của chúng.Thông thường nước thải được phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng Đó cũng là cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp hoặc công nghệ xử lý, nước thải bao gồm các loại nước thải sau đây[28]:

 Nước thải sinh hoạt: là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, công sở, trường học và các cơ sở tương tự khác

 Nước thải công nghiệp: là nước thải từ các nhà máy đang hoạt động, có cả nước thải sinh hoạt nhưng trong đó nước thải công nghiệp là chủ yếu

 Nước thấm qua: đây là nước mưa thấm vào hệ thống cống bằng nhiều cách khác nhau qua các khớp nối, các ống khuyết tật hoặc thành của hố ga hay hố người

 Nước thải tự nhiên: nước mưa được xem như nước thải tự nhiên Ở những thành phố hiện đại nước thải tự nhiên được thu gom theo một hệ thống thoát riêng

 Nước thải đô thị: là thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố Đó là hỗn hợp của các loại nước thải kể trên

1.1.2 Bùn thải từ trạm xử lí nước thải đô thị

Bùn thải là một phần sản phẩm cuối cùng của một quá trình xử lí nước thải Bùn thải bao gồm : bùn thải sinh học, bùn thải công nghiệp không độc hại, bùn thải công nghiệp nguy hại [1]

Nguồn tiếp nhận bùn thải thường là đất Bùn thải có thể được chôn dưới lòng đất trong một bãi chôn lấp hợp vệ sinh Nó cũng có thể được trải trên đất nông nghiệp

để tận dụng giá trị của nó như một chất điều hòa đất và phân bón Kể từ bùn có thể chứa hóa chất công nghiệp độc hại, nó không lây lan trên đất nơi cây được trồng cho con người tiêu thụ

Bùn thải cũng chứa vi khuẩn gây bệnh, vi rút và động vật nguyên sinh cùng với giun sán ký sinh khác có thể gây ra các mối nguy tiềm ẩn đối với sức khỏe của con người, động vật và thực vật Một báo cáo của WHO (1981) về nguy cơ đối với sức

khỏe của vi khuẩn trong bùn thải được áp dụng cho đất đã xác định Salmonellae

và Taenia là mối lo ngại lớn nhất Số lượng các sinh vật gây bệnh và ký sinh trùng

trong bùn có thể giảm đáng kể trước khi áp dụng vào đất bằng cách xử lý bùn thích hợp và nguy cơ sức khỏe tiềm ẩn sẽ giảm hơn nữa do ảnh hưởng của khí hậu, vi sinh vật đất và thời gian sau khi bùn được áp dụng cho đất Tuy nhiên, trong trường hợp của một số cây trồng nhất định, những hạn chế về trồng, chăn thả và thu hoạch là cần thiết [8]

Ngoài những thành phần đáng quan tâm, bùn thải còn chứa nồng độ nitơ, phốt pho và chất hữu cơ hữu ích Độ khả dụng của hàm lượng phốt pho trong năm áp dụng

là khoảng 50% và không phụ thuộc vào bất kỳ xử lý bùn trước đó Sự sẵn có của nitơ phụ thuộc nhiều hơn vào xử lý bùn, bùn lỏng chưa được xử lý và bùn được xử lý khử nước giải phóng nitơ chậm với những lợi ích cho cây trồng được thực hiện trong một thời gian tương đối dài Bùn lỏng tiêu hóa kỵ khí có hàm lượng nitơ amoniac cao, có sẵn cho cây trồng và có thể mang lại lợi ích đặc biệt cho đồng cỏ Các chất hữu cơ trong bùn có thể cải thiện khả năng giữ nước và cấu trúc của một số loại đất, đặc biệt

là khi áp dụng ở dạng bánh bùn khử nước

Việc áp dụng bùn thải vào đất liền tại các quốc gia thành viên của Ủy ban Kinh

tế Châu Âu (EEC) được điều chỉnh bởi Chỉ thị của Hội đồng số 86/278 / EEC (Hội đồng Cộng đồng Châu Âu 1986) Chỉ thị này cấm bùn từ các nhà máy xử lý nước thải không được sử dụng trong nông nghiệp trừ khi các yêu cầu quy định được đáp ứng, bao gồm cả việc kiểm tra bùn và đất Các thông số tuân theo các quy định của Chỉ thị bao gồm:

- Nitơ, tổng và ammoniacal (% chất rắn khô)

- Photpho, tổng ( % chất rắn khô)

Điểm đến cuối cùng của bùn thải được xử lý thường là đất Bùn thải có thể được chôn dưới lòng đất trong một bãi chôn lấp hợp vệ sinh Nó cũng có thể được trải trên đất nông nghiệp để tận dụng giá trị của nó như một chất điều hòa đất và phân bón Kể từ bùn có thể chứa hóa chất công nghiệp độc hại, nó không lây lan trên đất nơi cây được trồng cho con người tiêu thụ

1.2.2 Nguồn gốc phát sinh bùn thải

Bùn thải được hình thành sau quá trình xử lý cơ học Tổng hàm lượng cặn lơ lửng TSS trong nước thải thường 50-70gam/người/ngày.đêm Khoảng 25-50 gam cặn/người/ngày.đêm được giữ lại trong khâu xử lý bậc 1 Độ ẩm của cặn sau lắng 2h là 97.5%, sau đó chúng nén dần trong hố tập trung đến độ ẩm 92-95% Trung bình thể tích cặn lắng này là 0.6-0.8 lít/người/ngày.đêm Do đây là thành phần không hòa tan trong nước thải nên được gọi là cặn sơ cấp Trong cặn này có 65-70% là thành phần hữu cơ, nhiều vi sinh vật cả vi sinh vật gây bệnh Bùn thải được hình thành sau xử lý sinh học, bao gồm bùn hoạt tính sau bể Aerotank hoặc bùn màng sinh vật sau bể lọc sinh học, gọi chung là bùn thứ cấp Một phần lớn loại bùn này được dẫn trở lại bể Aerotank (gọi là bùn hoạt tính tuần hoàn), phần bùn còn lại được gọi là bùn hoạt tính

dư được dẫn vào bể nén bùn [7]

1.3 Phương pháp thu gom và xử lí

Đề tài đã tiến hành tìm hiểu các tài liệu liên quan trên Thế Giới gồm có nhóm các nước phát triển bao gồm: Anh, Pháp, Mĩ, Đức, Nhật, các nước thành viên liên minh Châu Âu,

1.3.1 Trên Thế Giới

 Các nước phát triển

- EU: Theo kết quả, sản lượng bùn cụ thể ở các nước Châu Âu có sự chênh lệch

cụ thể rất rõ rệt Mỗi người dân có tỉ lệ bùn thải phát sinh trung bình là 0,1 kg/ngày Các chỉ thị của Châu Âu về quy định bùn thải gồm những chỉ thị: Chỉ thị 86/278 / EC

về xử lý bùn thải trong đất, đặt giá trị giới hạn thấp hơn cho kim loại nặng cũng như giá trị giới hạn đối với mầm bệnh và vi chất hữu cơ, chỉ thị 91/271 / EC về việc tăng lượng bùn thải tạm thời được xử lý tại các bãi chôn lấp được dự kiến trong những năm tiếp theo tại các quốc gia EU-12 Bên cạnh những chỉ thị trên thì việc tái sử dụng bùn trong thiêu đốt đất và bùn dùng để ủ phân trong nông nghiệp dường như là các biện pháp chính được áp dụng nhiều hơn nữa trong EU-27 (tất cả các quốc gia thành viên) cho đến năm 2020[22]

- Mỹ và Canađa: Đã áp dụng bùn thải như một nguyên liệu để ủ phân với rác

thải, cụ thể: rác thải được tiếp nhận và tiến hành phân loại Rác thải hữu cơ được nghiền và bổ sung vi sinh vật, trộn với bùn và đánh đống ở ngoài trời Chất thải được lên men từ 8-10 tuần lễ, sau đó sàng lọc và đóng bao [29]

Hình 1.1 Sơ đồ công nghệ xử lý rác thải của Mỹ – Canada

Đóng bao phân bón

Loại bỏ tạp chất không hữu cơ

Nghiền hữu cơ

Lên men từ 8 đến

10 tuần

Sàng, xử lý chất hữu cơ

Chôn lấp chất trơ

Tiếp nhận rác thải

Bổ sung VSV

Nguồn: Vietnam ossociation for conservation ofnature and environment, 2013

- Tại Hoa Kỳ: hầu hết bùn thải được xử lý (bioolids) được áp dụng cho đất

nông nghiệp như là một cách sửa đổi đất Các nhà phê bình cho rằng các quy tắc điều chỉnh xử lý bùn thải và ứng dụng đất có thể không đủ để bảo vệ sức khỏe cộng đồng

và môi trường [6]

-Thỗ Nhĩ Kỳ: Bùn thải đã được áp dụng như một loại phân bón cho cây trồng

Thí nghiệm đã được thực hiện bằng cách trộn bùn thải và đất, sau hai năm bón phân cho cây táo thì thấy rằng việc bổ sung bùn thải vào đất đá vôi làm tăng năng suất quả đáng kể ở quả, hiệu quả năng suất tích lũy, tăng trưởng chồi và nồng độ dinh dưỡng ở

lá [4]

- Hàn Quốc: Tỷ lệ tái sử dụng bùn đã tăng dần từ 2,7% lên 7%, kể từ năm

1991 nghiên cứu mới gần đây , hiện trạng về bùn thải chủ yếu tập trung vào thu hồi tài nguyên và tái sử dụng từ bùn đô thị, như lên men axit hiệu suất cao với giảm mầm bệnh, kết tinh (struvite và hydroxyapatite) bằng cách sử dụng vôi thải, đồng hóa bùn thải thành phố chất thải, quá trình ủ hiếu khí với quá trình kết tinh P, ổn định hóa, xử

lý vôi, v.v [23]

- Nhật Bản: Tại Nhật Bản, lượng bùn tăng nhanh đáng kể từ khi hệ thống xử

lý nước thải được đưa vào sử dụng khoảng nửa cuối thập niên 80 Năm 2011, lượng bùn thải phát sinh trên 2 triệu tấn khô, trong đó gần 80% được tái chế thành vật liệu xây dựng, phân bón, năng lượng Riêng tái chế thành Compost sử dụng trong nông nghiệp chiếm tỷ lệ khoảng 10% qua nhiều năm [32]

 Các nước đang phát triển, việc xử lí bùn thải hầu hết ở các quốc gia này bùn thải không được quan tâm xử lí đúng quy định, dẫn đến ô nhiễm môi trường, cụ thể như:

- Trung Quốc: Tổng sản lượng bùn ở Trung Quốc tăng trưởng trung bình hằng

năm là 13% từ năm 2007 đến năm 2013 và 6,25 triệu tấn chất rắn khô được sản xuất ở năm 2003 Sản lượng bùn thải trên đầu người ở Trung Quốc thấp hơn so với các nước phát triển Tuy nhiên , việc quản lí bùn thải ở Trung Quốc còn kém , hơn 80% lượng bùn bán phá giá không đúng cách [20] Ở Trung Quốc ô nhiễm môi trường do bùn thải tiếp xúc với con người và vấn đề về bùn thải đang được quan tâm bởi hai nguyên nhân: bùn thải chưa được xử lí và xử lí bùn thải chưa đúng cách thì những vấn đề này

đã ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe của con người Trong những năm tới, việc

sử dụng bùn thải để ủ phân hữu cơ được sử dụng trong nông nghiệp, lâm nghiệp và làm vườn có thể đóng góp tích cực cho nông nghiệp, lâm nghiệp, làm vườn và phát triển thành phố này[21]

- Ấn Độ: Việc sử dụng bùn thải sinh hoạt trong nông nghiệp đang được coi là một trong những phương pháp tái chế các chất thải này theo cách có lợi cho môi trường Hỗn hợp với đất đã được chuẩn bị ở tỷ lệ khác nhau của tro bay và bùn, hoặc một mình hoặc kết hợp với một tốc độ ứng dụng tối đa 52 hecta Những thay đổi về

tính chất được lựa chọn và hàm lượng kim loại nặng của ba loại đất ở Ấn Độ đã được nghiên cứu sau khi ủ các hỗn hợp tương ứng trong 90 ngày ở mức độ ẩm công suất gần trường Bùn thải, do tính chất axit và mặn, chất hữu cơ cao và hàm lượng kim loại nặng, có tác động nhiều hơn đến tính chất của đất so với tro bay Ứng dụng bùn tạo ra một số thay đổi bao gồm tăng nitơ, cacbon hữu cơ, độ mặn và khả năng giữ nước của đất Nồng độ của các cation chính và kim loại nặng cũng tăng lên do ứng dụng bùn và độ pH đã giảm Tuy nhiên, mức độ nồng độ kim loại riêng lẻ trong tất

cả các loại hỗn hợp đều nằm dưới giới hạn cho phép theo quy định của một số cơ quan môi trường Sử dụng tro bay một mình hoặc với số lượng bằng nhau với bùn thải ít ảnh hưởng đến tính chất đất và hàm lượng kim loại nặng [24]

- Indonesia: Đang gặp vấn đề về áp lực bùn trong những thập kỷ tới do sự gia

tăng các hoạt động Do đó, họ cũng sẽ phải đối mặt với những thách thức về xói mòn

và quản lí bùn Ở đây, lượng bùn đến từ một số nguồn tiềm năng, như bùn hoạt tính, bùn hóa học, bùn phân và chất thải rắn Chính phủ Indonesia đã ban hành luật pháp và chính sách để tăng tốc độ thực hiện các chương trình và hoạt động liên quan đến quản

lý bùn thải và đưa ra các thảo luận về chia sẻ phương pháp quản lí và mức độ trách nhiệm trong quản lí bùn thải Việc thực hiện áp dụng bùn thải trên đất nông nghiệp và các ứng dụng khác sẽ thúc đẩy sự phát triển bền vững của quốc gia này [25]

- Thái Lan: Việc nghiên cứu bùn thải cũng đã được thí nghiệm thực địa với

hướng dương và cỏ để kiểm tra sự phù hợp của nước thải Bangkok và ứng dụng bùn thải trong nông nghiệp, ứng dụng này cũng thu được kết quả rất hứa hẹn không có nồng độ kim loại nặng nào vượt quá giới hạn Việc áp dụng bùn thải vào đất nông nghiệp thể hiện phản ứng tích cực đối với tăng trưởng và năng suất của cây trồng [26]

1.3.2 Tại Việt Nam

Quản lý phân bùn ở nước ta hiện nay chưa có một mô hình quản lý phân bùn hiệu quả nào ở Việt Nam Hoạt động hút phân bùn bể tự hoại mới chỉ được thực hiện định kỳ ở một thành phố (Hải Phòng) Tại một số thành phố, phân bùn được xử lý tại trạm xử lý nước thải hoặc tại bãi chôn lấp rác thải Bể tự hoại gia đình hầu hết đều không được thiết kế và vận hành đúng kỹ thuật Hoạt động thông hút, vận chuyển và đổ thải phân bùn hầu hết do khối tư nhân đảm nhiệm và chính quyền chưa kiểm soát được Đây là tình trạng xảy ra phổ biến và gây ra nhiều vấn đề môi trường ở các đô thị Việt Nam [33]

Theo báo cáo mới đây của Bộ Xây dựng, Việt Nam hiện có 774 đô thị, nhưng chỉ có khoảng trên 20 đô thị có trạm/nhà máy xử lý nước thải tập trung và sử dụng công nghệ xử lý nước thải khác nhau đã và đang đưa vào vận hành khai thác Cùng với

đó là hệ tầng kỹ thuật khác tại các đô thị chưa thật sự đồng bộ và phát huy hiệu quả khiến bùn thải phát thải ra môi trường dần rơi vào tình trạng thừa thu gom nhưng thiếu

xử lý với khối lượng ngày càng lớn, gây ảnh hưởng tới môi trường và đời sống của người dân

Theo thống kê từ Công ty TNHH MTV Môi trường đô thị Hà Nội mỗi ngày đơn vị này thu gom tại 4 quận nội thành và các trại giam khoảng 6.698 tấn, chưa kể lượng chất thải lỏng từ sân bay Nội Bài Trong khi đó, trạm xử lý phân bùn bể phốt mới chỉ đáp ứng công suất 50 tấn/ngày đêm Còn tại TP.HCM mỗi ngày phát sinh lượng bùn thải các loại tổng cộng khoảng 3.000 - 4.000m3/ngày (tương đương 5.000 - 6.000 tấn/ngày Nguồn bùn chủ yếu từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt đô thị, bùn thải từ hệ thống thoát nước thải công nghiệp, bùn thải từ các hoạt động nạo vét kênh rạch định kỳ, bùn hầm cầu, bùn thải từ các trạm, nhà máy xử lý nước cấp, bùn thải từ các công trường xây dựng… Có 6 loại bùn thải thường phát sinh trong quá trình xử lý nước thải là: bùn thải trong hệ thống thoát nước thải sinh hoạt đô thị, bùn thải từ hệ thống thoát nước thải công nghiệp, bùn thải từ các hoạt động nạo vét kênh rạch định

kỳ, bùn thải từ bể tự hoại (bùn hầm cầu), bùn thải từ các trạm/nhà máy xử lý nước cấp, bùn thải từ các công trình xây dựng Tuy vậy, không phải tất cả các bùn thải này đều được xử lý theo quy chuẩn kỹ thuật đã được ban hành Các nhà máy, doanh nghiệp và xưởng sản xuất hiện nay thường thu gom bùn thải và xả ra những địa điểm vô định,

nhất là các vùng hẻo lánh để giảm thiểu tối đa chi phí xử lý bùn Xử lí bùn thải hiện

nay chủ yếu là phương pháp chôn lấp, chiếm diện tích khá lớn và không đảm bảo vệ sinh [30]

Hiện nay, TP HCM cũng đã quan tâm tìm kiếm công nghệ và tập hợp các nhà khoa học tham gia nghiên cứu nhiều đề tài như: Lý Thị Phương Hồng, 2012 Nghiên cứu Xử lý bùn từ nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng, TP HCM Đại học Văn Lang,

Lê Thị Kim Oanh, Trần Thị Mỹ Diêu, 2015 Nghiên cứu sản xuất compost nhằm tái sử dụng bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải chế biến cá da trơn, Nguyễn Tấn Phát, 2015 Nghiên cứu xử lý bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt Bình Hưng đển sản xuất compost Đại Học Văn Lang

Bùn thải đã được xử lí có thể được sử dụng trong nông nghiệp, làm vườn tại nhà, lâm nghiệp, trồng cỏ, cảnh quan, công viên, sân golf, khai hoang mỏ, như một nắp đổ, hoặc để kiểm soát xói mòn Mặc dù bùn có hàm lượng dinh dưỡng thấp hơn phân bón thương mại (tương ứng với nitơ, phốt pho và kali), nhưng nó có thể thay thế chúng hoàn toàn hoặc một phần Ngoài ra, bùn được xử lý đã được tìm thấy có đặc tính vượt trội so với phân bón, chẳng hạn như tính chất giữ nước và giữ nước, và giải phóng chất dinh dưỡng chậm, ổn định [5]

1.4 Xử lí bùn thải bằng phương pháp Composting

1.4.1 Phương pháp composting

- Composting: là quá trình phân hủy sinh học và ổn định của chất hữu cơ dưới

điều kiện nhiệt độ thermorpholic Kết quả của quá trình phân hủy sinh học tạo ra

nhiệt, sản phẩm cuối cùng ổ định, không mang mầm bệnh và có ích trong việc ứng dụng cho cây trồng

1.4.2 Nguyên liệu để ủ

Nguyên liệu dùng làm phân bón compost chủ yếu từ bùn thải từ các nhà máy

xử lí nước thải với thành phần có thể làm phần compost như sau:

- Các loại men vi sinh vật

- Các chủng vi sinh vật

Trong lựa chọn nguyên liệu cần lưu ý đến các yếu tố sau:

- Tỉ lệ cơ chất C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất:

- Kích thước nguyên liệu

- Độ ẩm của hỗn hợp

1.4.3 Các thông số kiểm soát trong quá trình làm phân compost

Bảng 1.2 Các thông số quan trọng trong quá trình làm phân hữu cơ hiếu khí

Thông số Giá trị

1 Kích thướt Quá trình ủ đạt hiệu quả tối ưu khi kích thước CTR khoảng 25 – 75mm

2 Tỷ lệ C/N Tỷ lệ C/N tối ưu dao động trong khoảng 25 – 50

Ở tỷ lệ thấp hơn, dư NH3, hoạt tính sinh học giảm

Ở tỷ lệ cao hơn, chất dinh dưỡng bị hạn chế

3 Pha trộn Thời gian ủ ngắn hơn

4 Độ ẩm Nên kiểm soát trong phạm vi 50 – 60% trong suốt quá trình ủ Tối ưu

là 55%

5 Đảo trộn Nhằm ngăn ngừa hiện tượng khô, đóng bánh và sự tạo thành các rảnh khí,

trong quá trình làm phân hữu cơ, CTR phải được xáo trộn định kỳ

Tần suất đảo trộn phụ thuộc vào quá trình thực hiện

6 Nhiệt độ Nhiệt độ phải được duy trì trong khoảng 50 - 55𝑜C đối với một vài

ngày đầu và 55 - 60𝑜C trong những ngày sau đó Trên 66𝑜C, hoạt tính vi sinh vật giảm đáng kể

9 pH Tối ưu 7 - 7,5 Để hạn chế sự bay hơi Nitơ dưới dạng NH3, pH

không vượt quá 8,5

10 Mức độ

phân hủy

Đánh giá sự giảm nhiệt độ vào thời gian cuối

11 Diện tích

đất yêu cầu Công suất 50 tấn/ ngày cần khoảng 0,6 – 0,8 hecta đất

Nguồn: Tchobanoglous và cộng sự, 1993

Kích thước hạt: Kích thước hạt ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân hủy Quá trình

phân hủy hiếu khí xảy ra trên bề mặt hạt, hạt có kích thước nhỏ sẽ có tổng diện tích bề mặt lớn nên sẽ tăng diện tích tiếp xúc với oxy, gia tăng vận tốc phân hủy Tuy nhiên, nếu kích thước hạt quá nhỏ sẽ và chặt làm hạn chế sự lưu thông khí tỏng đống ủ, điều này sẽ làm giảm oxy cần thiết cho các vi sinh vật trong đống ủ và làm giảm mức độ hoạt động của vi sinh vật Ngược lại, hạt có kích thước quá lớn sẽ có độ xốp cao và tạo

ra các rãnh khí làm cho sự phân bố khí không đều, không có lợi cho quá trình chế biến phân hữu cơ

Tỷ lệ C/N: Có rất nhiều nguyên tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy do vi sinh

vật, trong đó cacbon và nitơ là cần thiết nhất, tỷ lệ C/N là thông số dinh dưỡng quan trọng nhất; quan trọng kế tiếp là nguyên tố photpho (P); lưu huỳnh (S);canxi (Ca) Khoảng 20 % - 40% của chất thải hữu cơ cần thiết cho quá trình đồng hóa thành tế bào mới, phần còn lại chuyển hóa thành 𝐶𝑂2 Cacbon cung cấp năng lượng và sinh khối cơ bản để tạo ra khoảng 50% khối lượng tế bào vi sinh vật Nitơ là thành phần chủ yếu cuae protein, axit amin, enzym, co-enzym cần thiết cho sự phát triển và hoạt động của

tế bào

Tỷ lệ C/N dao động tốt nhất từ 20 - 50 Ở mức tỷ lệ thấp hơn, nitơ sẽ thừa và sinh ra khí 𝑁𝐻3, gây mùi khai Ở mức tỷ lệ cao hơn hạn chế sự phát triển vi sinh vật

do thiếu N

Độ ẩm: Là một yếu tố cần thiết cho hoạt động của vi sinh vật trong quá trình

chế biến phân hữu cơ Vì nước cần thiết cho quá trình hòa tan chất dinh dưỡng vào nguyên sinh chất của tế bào

Nhiệt độ: Nhiệt độ trong khối ủ là sản phẩm phụ của sự phân hủy các hợp chất

hữu cơ bởi vii sinh vật, phụ thuộc vào kích thước của đống ủ, độ ẩm, không khí và tỷ

lệ C/N, mức độ xáo trộn và nhiệt độ môi trường xung quanh

Trong quá trình ủ nhiệt độ cần duy trì từ 45-60 trong vòng một tuần, vì ở nhiệt

độ này, quá trình chế biến phân vẫn hiệu quả và mầm bệnh bị tiêu diệt

Nhiệt độ trong đống ủ có thể điều khiển bằng nhiều cách như hiệu chỉnh tốc độ thổi khí và độ ẩm, cô lập khối ủ vơi môi trường bên ngoài bằng cách che phủ hợp lý

Nhu cầu về không khí: Khối ủ được cung cấp không khí từ môi trường xung

quanh để vi sinh vật sử dung cho sự phân hủy chất hữu cơ, cũng như làm bay hơi nước

và giải phóng nhiệt Nếu khí không được cung cấp đầy đủ thì trong khối ủ có thể có những vùng kị khí, gây mùi hôi

Lượng không khí cung cấp cho khối phân hữu cơ có thể thực hiện bằng cách: Đảo trộn, sử dụng ống thông khí, thổi khí

pH: Giá trị pH nằm trong khoảng 5,5 – 8,5 là tối ưu cho các vi sinh vật tỏng

quá trình ủ phân rác Các vi sinh vật, nấm, tiru thụ các hợp chất hữu cơ và thải ra các axit hữu cơ Trong giai đoạn đầu của quá trình phân hủy rác, các axit này bị tích tụ và kết quả làm giảm pH, kìm hãm sự phát triển của nấm và vi sinh vật, kìm hãm sự phân

hủy lignin và xenlulo Các axit hữu cơ sẽ tiếp tục bị phân hủy trong quá trình ủ phân rác Nếu hệ thống trở nên yếm khí, việc tích tụ các axit có thể làm giảm pH xuông 4,5

và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động của vi sinh vật

1.5 Các chủng vi sinh vật có trong bùn thải

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

2.1.1.1 Đối tượng

Nghiên cứu phương pháp xử lí bùn thải tại các nước trên Thế Giới , dựa vào cơ

sở đó nghiên cứu để xử lí bùn từ hệ thống xử lí nước thải sinh hoạt tập trung của thành phố

2.1.1.2 Phạm vi nghiên cứu

Không gian: Các trạm XLNT sinh hoạt của TP Đà Nẵng

Hình 2.1 Vị trí lấy mẫu bùn thải ở TP Đà Nẵng

Thời gian: 9/2017 đến 5/2018

2.1.2 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá lượng bùn phát sinh tại 4 trạm XLNT của TP Đà Nẵng

- Phân tích thành phần và tính chất bùn thải tại các trạm xử lí nước thải

- Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả của mô hình ủ phân Compost nhằm xử lí bùn

2.1.3 Phương pháp nghiên cứu

2.1.3.1 Phương pháp thu thập số liệu

Tìm tài liệu về bùn thải của nhà máy xử lí nước thải để hiểu được đặc tính, thành phần của bùn thải

Thu thập số liệu về các trạm XLNT về lượng nước thải, lượng bùn phát sinh

2.1.3.2 Phương pháp khảo sát thực địa

-Tìm hiểu hiện trạng của bùn thải

2.1.3.3 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm

Lấy mẫu theo tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663-13:2015 (ISO 5667-13:2011) về Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 13: Hướng dẫn lấy mẫu bùn

Đo và phân tích các chỉ tiêu của bùn thải

Bảng 2.1 Phân tích các chỉ tiêu của bùn thải trước khi ủ

Đo sụt giảm thể tích Đo sụt giảm thể tích được xác định theo TCVN

3106:1993

Hàm lượng C Đo hàm lượng C được xác định theo

TCVN8941:2011 Hàm lượng N Phương pháp Kjedahl theo TC TCVN 9936:2013 Hàm lượng P Đo hàm lượng C được xác định theo TCVN

8940:2011 Hàm lượng K Đo hàm lượng C được xác định theo TCVN

8562:2010 Hàm lượng kim loại nặng Phương pháp phân tích đo quang phổ hấp thụ nguyên

tử AAS không ngọn lửa theo TCVN 6663-15:2004

2.1.3.4.Phương pháp thực nghiệm ủ phân

Mặc dù theo QCVN 50:2013/BTNMT, bùn thải từ trạm xử lí nước thải sinh hoạt không thuộc danh mục chất thải nguy hại nhưng do phát sinh với khối lượng lớn , thành phần hữu cơ lại gây mùi nên rất cần phải có biện pháp kịp thời Các công nghệ

xử lí bùn hiện nay tren thị trường vẫn chưa chứng minh được hiệu quả, do vậy giải pháp chính thống hiện nay vẫn là đem chôn lấp Bùn thải từ hệ thống xử lí nước thải sinh hoạt có tỷ lệ thành phần hữu cơ cao và đặc tính chứa ít các thành phần nguy hại nên xử lí bằng phương pháp sinh học là một lựa chọn hợp lí Đặc biệt, ở Việt Nam, nhu cầu phân bón ngày càng cao, nên việc chọn bùn thải để ủ phân hữu cơ là hợp lí

Tuy nhiên, nhược điểm của bùn thải từ các trạm XLNT khi ứng dụng công nghệ

ủ hiếu khí là có độ ẩm cao (75-85%) vượt ngưỡng tối ưu của quá trình ủ hiếu khí 60%) Điều này có thể khắc phục bằng việc phối trộn với các phụ gia có sẵn như mạt cưa hay rác thải hữu cơ, vừa giảm ẩm cho hỗn hợp , vừa tăng tỉ lệ C/N đến khoảng tối ưu

(50-Trên Thế Giới, hiện đang phân loại công nghệ ủ compost dựa vào việc so sánh điều kiện ủ hở và ủ kín , thổi khí cưỡng bức và tự nhiên (Tchbanohglous,1993) [11] Với điều kiện khí hậu ôn hòa của Việt Nam, việc áp dụng công nghệ ủ hở là khá hợp lí