Đặt vấn đề Bùn là hỗn hợp chất rắn với nƣớc có thành phần đồng nhất trong toàn bộ thể tích, có kích thƣớc hạt thƣờng nhỏ hơn 2mm và có hàm lƣợng nƣớc (độ ẩm) lớn hơn 70%. Bùn thải là các thành phần đƣợc loại bỏ trong các nhà máy xử lý nƣớc thải bao gồm dị vật, sạn, bọt, chất rắn và chất rắn sinh học, các thành phần đƣợc thu hồi từ các hố ga của hệ thống thoát nƣớc, chất thải do nạo vét kênh, mƣơng, ao hồ đô thị…. 6 loại bùn thải thƣờng phát sinh trong quá trình xử lý nƣớc thải là: bùn thải trong hệ thống thoát nƣớc thải sinh hoạt đô thị, bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc thải công nghiệp, bùn thải từ các hoạt động nạo vét kênh rạch định kỳ, bùn thải từ bể tự hoại, bùn thải từ các nhà máy xử lý nƣớc cấp, bùn thải từ các công trình xây dựng. Ngày nay, trên thế giới bùn thải đƣợc tái sử dụng rất phổ biến.
Ở một số quốc gia nhƣ Nhật Bản,Trung Quốc đã sử dụng bùn thải giàu chất hữu cơ thay cho than để làm nguyên liệu sản xuất điện năng. Các loại bùn thải giàu kim loại nặng đƣợc tận dụng để sản xuất gạch nung, gạch block, vật liệu xây dựng, hoặc thu hồi các kim loại nặng vật liệu quý trong bùn. Tuy nhiên, trƣớc khi tái sử dụng bùn thải, hoặc đổ thải bùn thải cần thiết phải áp dụng các công nghệ phù hợp để xử lý chúng Ở Châu Âu, Bắc Mỹ và nhiều nƣớc khác, bùn thải đã đƣợc sử dụng làm đất trồng trọt, phân bón compost, phân hủy yếm khí, sấy khô thành viên, nhiên liệu, phân bón và chất đốt. Sử dụng bùn thải làm phân bón cho nông nghiệp nhƣ là một trong những biện pháp xử lý, đổ thải, đƣợc áp dụng ở nhiều quốc gia.
Sử dụng các dạng bùn thải trong cống rãnh từ hệ thống thoát nƣớc đô thị cho đất nông nghiệp từ những năm 20 của thế kỉ trƣớc, sau đó, sau đó đƣợc nhân rộng ra nhiều nơi trên thế giới. Gần nhƣ 1/2 lƣợng bùn thải n 2 sinh ra ở Mỹ đƣợc quay lại đất nông nghiệp. Tại các nƣớc thuộc cộng đồng chung Châu Âu có trên 30% sản phẩm bùn thải đƣợc sủ dụng làm nguồn phân bón cho cây trồng. Hiện nay, có khoảng 0,25 triệu tấn bùn thải đƣợc sinh ra hàng năm ở Úc, trong khoảng 1/3 đến 1/2 lƣợng này đƣợc sử dụng trong nông nghiệp.
Theo Diaz-Burgos và cộng sự 1993, việc sử dụng bùn thải nhƣ một loại phân bón hay làm nguyên liệu sản xuất phân bón ở nhiều nƣớc không còn xa lạ từ những năm 1990. Hiện nay quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở Việt Nam đang diễn ra ở tốc độ cao cùng với việc hình thành một hệ thống đô thị từng bƣớc hiện đại, các khu công nghiệp, khu kinh tế đƣợc xây dựng và phát triển. Việc mở rộng sản xuất, sự gia tăng nhu cầu tiêu dùng hàng hóa, nguyên vật liệu, năng lƣợng đã, đang là những động lực thức đẩy sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế, xã hội nhanh chóng và đi kèm với đó là nỗi lo lắng về môi trƣờng đặc biệt là quản lý chất thải nói chung và chất thải từ hệ thống thoát nƣớc và các công trình vệ sinh nói riêng. Việc thu gom, vận chuyển, xử lý, tái chế, tái sử dụng chất thải đặc biệt bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc 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 nƣớc trên thế giới, đặc biệt ở các nƣớc có nền kinh tế đang phát triển trong đó có Việt Nam.
Mỗi ngày hệ thống sông, hồ thoát nƣớc ở Hà Nội phải tiếp nhận khoảng 1 triệu m3 nƣớc thải sinh hoạt và công nghiệp từ các làng nghề, khu công nghiệp, bệnh viện,…. Và hầu nhƣ chƣa đƣợc xử lí triệt để. Hàng năm, khối lƣợng bùn thải từ nạo vét cống rãnh, sông hồ và các nhà máy xử lý nƣớc thải ƣớc tính khoảng 169.340 m3 tấn/ năm Thực tế cho thấy, nếu không xử lý bùn thải mà đổ trực tiếp ra môi trƣờng chỉ là chuyển ô nhiễm từ điểm này sang điểm khác. Việc đổ trực tiếp ra môi trƣờng nhƣ hiện nay không chỉ gây ô nhiễm môi trƣờng mà còn lãng n 3 phí tài nguyên môi trƣờng.
Vì vậy bùn thải cần đƣợc thu gom, vận chuyển và tái chế một cách có hiệu quả để tránh lãng phí tài nguyên và gây ô nhiễm môi trƣờng. Xuất phát từ thực tiễn đó, với sự tận tình của thầy cô hƣớng dẫn em đã tiến hành nghiên cứu đề tài:” Nghiên cứu đặc tính bùn thải phát sinh từ hệ thống sông, hồ trên địa bàn thành phố Hà Nội”. Mục tiêu của đề tài Mục tiêu tổng quát : Nghiên cứu đặc tính bùn thải phát sinh từ hệ thống sông, hồ trên địa bàn thành phố Hà Nội. Mục tiêu cụ thể : - Nghiên cứu nguồn gốc, đặc điểm, tính chất bùn thải.
- Nghiên cứu đặc tính bùn thải từ trầm tích sông, hồ Hà Nội. - Đề xuất giải pháp sử dụng. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa khoa học - Củng cố kiến thức và kỹ năng nghề, đặc biệt là trong nghiên cứu, bổ sung, tích lũy những kinh nghiệm và kiến thức thực tế cho sinh viên.
- Góp thêm tƣ liệu đánh giá đặc điểm bùn thải, làm cở sở khoa học cho các nhà quản lý môi trƣờng trong việc xử lý, sử dụng bùn thải. Ý nghĩa thực tiễn Thành công của đề tài sẽ góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trƣờng do bùn thải, đề xuất giải pháp xử lý và hƣớng sử dụng bùn thải. n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Những vấn đề chung về bùn thải 2.
Khái niệm bùn thải và phân loại 2. Khái niệm Bùn thải là hỗn hợp nhớt, bám rắn bao gồm chất hữu có chứa vi sinh vật độc hại, hóa chất hữu cơ tổng hợp. Bùn có thể ở dạng rắn, hỗn hợp bán rắn, lỏng tùy theo công nghệ quy trình xử lý. Hỗn hợp vật chất này thƣờng chứa một lƣợng đáng kể nƣớc giữa các khoáng trống của các hạt rắn, có thành phần đồng nhất trong toàn bộ thể tích, có kích thƣớc hạt nhỏ hơn 2mm và có độ ẩm lớn hơn 70%.
US-EPA (Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ) định nghĩa bùn thải nhƣ sản phẩm cuối cùng đƣợc tạo ra từ quá trình xử lý nƣớc thải dân dụng và nƣớc thải công nghiệp, từ nhà máy xử lý nƣớc thải ở dạng hỗn hợp bán rắn. Thuật ngữ này đôi khi cũng đƣợc sử dụng nhƣ một thuật ngữ chung cho chất rắn đƣợc tách biệt với huyền phù trong nƣớc, hỗn hợp vật chất này thƣờng chứa một lƣợng đáng kể nƣớc giữa các khoảng trống của các hạt rắn. Các quá trình xử lý nƣớc thải dẫn đến việc tách các chất gây ô nhiễm và chuyển chúng sang pha có thể tích nhỏ hơn (bùn). Nhƣ vậy, sau quá trình xử lý và làm sạch nƣớc thải, nƣớc sạch có thể đƣợc tái sử dụng lại còn bùn tạo thành sẽ đƣợc thải đi.
Việc xử lý và thải bùn rất khó do lƣợng bùn lớn, thành phần khác nhau, độ ẩm cao và bùn rất khó lọc. Giá thành xử lý bùn thải chiếm khoảng 25-50% tổng giá thành quản lý chất thải. Khái niệm bùn thải cũng đã đƣợc xác định trong các văn bản pháp luật Việt Nam theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngƣỡng nguy hại đối với bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc (QCVN 50:2013/BTNMT). n 5 Bùn từ hệ thống thoát nƣớc thải sinh hoạt đô thị là dƣ lƣợng chất lỏng, đặc hay dạng sệt đƣợc tạo ra do quá trình vận chuyển và chuyển hóa nƣớc thải trong các cống rãnh thoát nƣớc, là hỗn hợp các chất hữu cơ và vô cơ bao gồm tất cả các loại bùn thu nhận từ đƣờng ống thoát nƣớc đô thị, đƣợc xem nhƣ sản phẩm phụ cần xử lý của quá trình.
Bùn bao gồm chủ yếu là nƣớc, 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. Lƣợng bùn thải tăng theo mức độ tăng dân số và tăng trƣởng theo sản xuất. Số lƣợng bùn thải thƣờng rất lớn và gây ô nhiễm môi trƣờng nếu không đƣợc xử lý tốt 2.
Phân loại Bùn đƣợc phân loại dựa vào nguồn gốc phát sinh và thành phần bùn. - Phân loại theo nguồn gốc, gồm có + Bùn thải từ trạm/ nhà máy xử lý nƣớc thải sinh hoạt + Bùn thải từ trạm/ nhà máy xử lý nƣớc thải công nghiêp + Bùn từ hệ thống thoát nƣớc: bùn cống rãnh, kênh rạch, nạo vét sông hồ + Bùn hố ga, bể phốt + Bùn từ các công trƣờng xây dựng. - Phân loại theo thành phần: Thành phần bùn phụ thuộc vào bản chất ô nhiễm ban đầu của nƣớc và phƣơng pháp làm sạch: xử lý vật lý, hóa lý, sinh học [14]. Cụ thể: + Bùn hữu cơ ƣa nƣớc: Đó là loại phổ biến nhất, khó khăn của việc làm khô bùn là do sự có mặt của phần lớn các chất keo ƣa nƣớc.
Ngƣời ta xếp trong loại này tất cả các bùn thải xử lý sinh học nƣớc thải, mà hàm lƣợng chất n 6 bay hơi có thể đạt đến 90% toàn bộ chất khô (nƣớc thải của công nghiệp thực phẩm, hóa hữu cơ). + Bùn vô cơ ƣa nƣớc: Các bùn này chứa hydroxyt kim loại tạo thành từ phƣơng pháp hóa lý bằng cách làm kết tủa ion kim loại có trong nƣớc xử lý (Al, Fe, Zn, Cr) hoặc do sử dụng kết bông vô cơ (muối sắt, muối nhôm). + Bùn chứa dầu: Trong bùn có một lƣợng dầu nhỏ hoặc mỡ khoáng chất (hoặc động vật). Các chất này ở dạng nhũ hoặc hấp thụ các phần tử bùn ƣa nƣớc.
Một phần bùn sinh học cũng có thể có mặt trong trƣờng hợp xử lý cuối cùng bằng bùn hoạt tính, ví dụ nhƣ nƣớc thải của nhà máy lọc dầu). + Bùn vô cơ kị nƣớc: Các bùn này đƣợc đặc trƣng bằng một tỷ lệ trội hơn các chất đặc biệt có hàm lƣợng giữ nƣớc nhỏ (cát, bùn phù sa, xỉ, vẩy rèn, muối đã kết tinh). + Bùn vô cơ ƣa nƣớc - kị nƣớc: Các bùn này chủ yếu bao gồm các chất kị nƣớc chứa vừa đủ chất ƣa nƣớc gây ảnh hƣởng bất lợi đến việc làm khô bùn. Các chất ƣa nƣớc thƣờng là các hydroxyt kim loại (chất kết tụ).
+ Bùn có sợi: Loại bùn này thƣờng rất dễ làm khô trừ khi việc thu hồi bùn làm cho các sợi chuyển sang loại ƣa nƣớc do sự có mặt hydroxyt hoặc bùn sinh học.