Luận văn thạc sĩ nghiên cứu đặc tính bùn thải phát sinh từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt đô thị đô thị và nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố hà nội

Luận văn thạc sĩ phân tích nghiên cứu đặc tính bùn thải phát sinh từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt đô thị đô thị và nhà, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Mai Quốc Huy
• Người hướng dẫn: Đặng Thị Hồng Phương
• Trường học: Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu đặc tính bùn thải phát sinh từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt đô thị, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp đại học
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu của khóa luận
• 1.3. Ý nghĩa của khóa luận
• 1.4. Yêu cầu của khóa luận
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tổng quan chung về bùn thải đô thị
• 2.2. Khái niệm và nguồn phát sinh bùn thải đô thị
• 2.3. Phân loại, đặc điểm và tính chất của bùn thải
• 2.4. Tác động của bùn thải đến môi trường và sức khỏe con người
• 2.5. Quản lý bùn thải
• 2.5.1. Quản lý bùn thải trên Thế giới
• 2.5.2. Các công nghệ trên thế giới về tái sử dụng bùn thải
• 2.5.3. Hiện trạng, quy chuẩn - tiêu chuẩn quản lý bùn thải ở Việt Nam
• 2.5.4. Hiện trạng bùn thải Hà Nội
• 2.6. Các phương pháp xử lý và tận dụng bùn thải
• 2.6.1. Các phương pháp xử lý bùn thải
• 2.6.2. Khả năng và lợi ích thu được từ tái sử dụng bùn thải
• 2.6.3. Nghiên cứu sử dụng bùn thải đô thị làm phân bón hữu cơ
• 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng, phạm vi và thời gian nghiên cứu
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu và chỉ tiêu theo dõi
• 3.4. Phương pháp thu thập tài liệu
• 3.5. Phương pháp điều tra khảo sát thực địa
• 3.6. Phương thực nghiệm. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Đánh giá lượng bùn thải đô thị phát sinh từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• 4.2. Đánh giá đặc tính bùn thải đô thị phát sinh từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• 4.3. Đặc điểm lý hóa học từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• 4.4. Hàm lượng hữu cơ tổng số từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• 4.5. Hàm lượng nito tổng số (T-N) trong bùn thải
• 4.6. Hàm lượng photpho tổng số (% P2O5)
• 4.7. Hàm lượng kali tổng số (% K2O)
• 4.8. Hàm lượng kim loại nặng trong bùn thải hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• 4.9. Mật độ vi sinh vật gây hại trong bùn thải từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• 4.10. Đánh giá khả năng tái sử dụng bùn thải từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• 4.11. Đề xuất giải pháp sử dụng bùn từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• 5. KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ
• 5.1. Bùn thải đô thị Hà Nội phát sinh chủ yếu từ các nguồn
• 5.2. Đặc tính của bùn thải từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• 5.3. Đánh giá khả năng tái sử dụng bùn thải từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt, nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về bùn thải đô thị

Bùn thải đô thị là một vấn đề môi trường nghiêm trọng tại Hà Nội. Bùn thải phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm hệ thống thoát nước, nhà máy xử lý nước thải và các hoạt động sinh hoạt hàng ngày. Theo nghiên cứu, bùn thải chứa nhiều thành phần ô nhiễm như chất hữu cơ, kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh. Việc quản lý và xử lý bùn thải hiện nay còn nhiều bất cập, do thiếu các quy định pháp lý rõ ràng. Điều này dẫn đến tình trạng bùn thải không được xử lý đúng cách, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Theo thống kê, mỗi ngày Hà Nội phát sinh hàng trăm tấn bùn thải chưa qua xử lý, đổ trực tiếp ra các kênh mương và sông ngòi. Điều này không chỉ làm giảm chất lượng nước mà còn gây ra mùi hôi thối và các vấn đề về vệ sinh môi trường.

1.1 Khái niệm và nguồn phát sinh bùn thải

Bùn thải là hỗn hợp các chất rắn được tách ra từ quá trình xử lý nước thải. Nguồn phát sinh bùn thải chủ yếu từ hệ thống thoát nước đô thị, nhà máy xử lý nước thải và các hoạt động sinh hoạt. Bùn thải chứa nhiều chất hữu cơ và vô cơ, trong đó có các kim loại nặng và vi sinh vật gây bệnh. Theo US-EPA, bùn thải là sản phẩm cuối cùng từ quá trình xử lý nước thải, và việc xử lý bùn thải rất khó khăn do khối lượng lớn và thành phần đa dạng. Việc quản lý bùn thải hiệu quả là cần thiết để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khỏe con người.

II. Đặc điểm và tính chất của bùn thải

Bùn thải có nhiều đặc điểm và tính chất khác nhau tùy thuộc vào nguồn gốc phát sinh. Tổng hàm lượng chất rắn (TS) trong bùn thải thường dao động từ 2% đến 12% cho bùn dạng lỏng, và từ 12% đến 40% cho bùn khô. Hàm lượng chất hữu cơ (OM) trong bùn thải rất cao, có thể lên đến 90% trong một số trường hợp. pH của bùn thải cũng rất quan trọng, ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ kim loại nặng và sự phát triển của vi sinh vật. Bùn thải chứa nhiều chất dinh dưỡng như nitơ, photpho và kali, rất cần thiết cho sự phát triển của thực vật. Tuy nhiên, hàm lượng dinh dưỡng cao cũng có thể dẫn đến ô nhiễm môi trường nước. Các kim loại nặng như asen, cadimi, và chì thường có mặt trong bùn thải, gây ra nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng.

2.1 Phân loại bùn thải

Bùn thải có thể được phân loại dựa trên nguồn gốc và thành phần. Các loại bùn thải chính bao gồm bùn từ hệ thống thoát nước, bùn từ nhà máy xử lý nước thải, bùn từ hố ga và bể phốt, và bùn từ nuôi trồng thủy sản. Mỗi loại bùn thải có thành phần và đặc tính riêng, ảnh hưởng đến khả năng xử lý và tái sử dụng. Bùn hữu cơ ưu nước là loại phổ biến nhất, trong khi bùn vô cơ kị nước thường khó xử lý hơn. Việc phân loại bùn thải giúp xác định phương pháp xử lý phù hợp và tối ưu hóa việc tái sử dụng bùn thải trong nông nghiệp và xây dựng.

III. Tác động của bùn thải đến môi trường và sức khỏe con người

Bùn thải chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh và các chất độc hại, có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe cho con người và động vật. Việc bổ sung bùn tươi vào đất có thể làm gia tăng số lượng vi khuẩn gây bệnh, dẫn đến nguy cơ lây lan dịch bệnh. Theo WHO, các vi sinh vật như Salmonella và Taenia là mối quan tâm lớn nhất đối với sức khỏe cộng đồng. Mặc dù bùn thải từ các nhà máy xử lý nước thải đã được xử lý, nhưng vẫn còn tồn tại nhiều tác nhân gây bệnh và chất ô nhiễm. Việc tiêu thụ thực phẩm từ đất trồng có sử dụng bùn thải có thể dẫn đến tích tụ các chất độc hại trong cơ thể con người, gây ra các bệnh lý nghiêm trọng.

3.1 Giải pháp quản lý bùn thải

Để giảm thiểu tác động tiêu cực của bùn thải đến môi trường và sức khỏe con người, cần có các giải pháp quản lý hiệu quả. Việc xây dựng các quy định pháp lý rõ ràng về quản lý bùn thải là rất cần thiết. Các phương pháp xử lý bùn thải như thiêu đốt, tái sử dụng làm phân bón hữu cơ, hoặc làm vật liệu xây dựng cần được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi. Ngoài ra, việc nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của bùn thải và các biện pháp xử lý cũng rất quan trọng. Các giải pháp này không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn góp phần cải thiện chất lượng cuộc sống cho người dân.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Tốc độ đô thị hóa diễn ra nhanh chóng đã trở thành nhân tố tích cực đối với phát triển kinh tế và xã hội của đất nƣớc. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích về kinh tế và xã hội, đô thị hóa nhanh đã tạo ra sức ép về nhiều mặt, dẫn đến suy giảm chất lƣợng môi trƣờng và nảy sinh nhiều vấn đề nhƣ: nƣớc thải, khí thải, rác thải và đặc biệt là vấn đề bùn thải đô thị. Cho đến nay, chƣa có văn bản pháp lý nào quy định về việc quản lý bùn thải ở Việt Nam, nên bùn thải vẫn đang là vấn đề bất cập và khó khăn trong công tác quản lý cũng nhƣ xử lý. Khi một lƣợng rác thải hay nƣớc thải tồn đọng một thời gian dài thì sẽ phát sinh mùi và nƣớc rỉ rác, một phần sẽ bị phân hủy tạo nên bùn, mặt khác trong rác thải tồn tại những loại chất thải có kích thƣớc nhỏ, khi có nƣớc chúng sẽ tạo thành những loại bùn rất ô nhiễm.

Trong thực tế bùn thải có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau: từ các trầm tích sông hồ, từ bùn đáy trong hệ thống kênh rạch-cống rãnh, từ các nhà máy xử lý nƣớc, bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nƣớc thải của các nhà máy, các cơ sở công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp có chứa nhiều thành phần ô nhiễm, bùn thải từ hoạt động xây dựng… thải vào môi trƣờng ngày càng nhiều cả về lƣợng và thành phần. Tại các thành phố lớn của nƣớc ta hiện nay, ƣớc tính mỗi ngày có hàng trăm tấn bùn thải chƣa qua xử lý đổ trực tiếp ra kênh mƣơng, sông ngòi hay các bãi đổ tạm gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời. Mỗi ngày hệ thống sông, hồ thoát nƣớc của Hà Nội phải gồng mình tiếp nhận khoảng 1 triệu m3 nƣớc thải sinh hoạt và công nghiệp từ các làng nghề, khu công nghiệp, bệnh viện… và tất cả hầu nhƣ chƣa qua xử lý hoặc xử lý chƣa triệt để. Chính những nguồn nƣớc thải này theo thời gian sẽ đƣợc bồi n 2 lắng và tạo ra một khối lƣợng bùn thải đô thị khá lớn.

Theo thời gian bùn thải sẽ bồi lấp những kênh mƣơng, cống rãnh, sông hồ nếu nhƣ không đƣợc nạo vét hay xử lý thƣờng xuyên, gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng cũng nhƣ sức khỏe con ngƣời. Vì vậy, bùn thải đô thị cần phải đƣợc thu gom, vận chuyển và tái chế một cách hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng cũng nhƣ tránh lãng phí tài nguyên. Hiện nay, có nhiều hƣớng nghiên cứu đặc tính của bùn thải có thể xử lý tận dụng các phƣơng pháp khác nhau: thiêu đốt, đồng thiêu đốt, tận dụng chất dinh dƣỡng cho mục đích nông nghiệp. Ngoài ra, bùn thải còn có thể làm vật liệu xây dựng, san nền… nhờ đó giúp giảm chi phí xử lý, tận dụng hiệu quả các thành phần có giá trị trong bùn.

Vì vậy, việc lựa chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các đặc tính của bùn phát sinh từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt đô thị và nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn thành phố Hà Nội” nhằm điều tra,đánh giá ƣớc tính hiện trạng phát sinh và nghiên cứu các đặc tính của các loại bùn thải phát sinh trên địa bàn thành phố Hà Nội. Mục tiêu của khóa luận: - Nghiên cứu đƣợc đặc tính của bùn thải từ quá trình xử lý nƣớc thải, từ đó đề xuất giải pháp sử dụng bùn thải. - Điều tra đánh giá hiện trạng phát sinh các loại bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc thải sinh hoạt đô thị và nhà máy xử lý nƣớc thải trên địa bàn thành phố Hà Nội. - Nghiên cứu các đặc tính của bùn thải phát sinh từ hệ thống thoát nƣớc thải sinh hoạt đô thị và nhà máy xử lý nƣớc thải trên địa bàn thành phố Hà Nội.

- Có đƣợc giải pháp về khả năng sử dụng bùn thải đô thị làm phân bón hữu cơ. Ý nghĩa của khóa luận Yêu cầu của khóa luận: Góp thêm tƣ liêu đánh giá đặc tính, đặc điểm các loại bùn thải đô thị, làm cơ sơ khoa học cho các nhà quan lý môi trƣờng trong việc xử lý, sử dụng bùn thải,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. Giúp cho sinh viên vận dụng kiến thức đã đƣợc học vào trong thực tiẽn - Nâng cao khả năng giao tiếp và làm việc độc lập cho sinh viên - Giúp nâng cao kiến thức, kĩ năng và rút ra những kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công tác sau này - Bổ xung tƣ liệu cho học tập - Đề tài giúp cho có cái nhìn tổng quát về quy trình xử lý cũng nhƣ ảnh hƣởng của bùn thải tác động đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời. - Phù hợp với khả năng trình độ năng lực - Có mục tiêu rõ ràng - Đảm bảo tính khoa học - Đảm bảo tính khả thi - Sát với thực tiễn nghề nghiệp - Có phát hiện, khám phá mới n 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.

Tổng quan chung về bùn thải đô thị 2. Khái niệm và nguồn phát sinh bùn thải đô thị  Khái niệm bùn thải Bùn thải là hỗn hợp các chất rắn, đƣợc tách, lắng, tích tụ và thải ra từ quá trình xử lý nƣớc. Bùn từ hệ thống thoát nƣớc thải sinh hoạt đô thị là hỗn hợp các chất hữu cơ và vô cơ từ đƣờng ống thoát nƣớc đô thị. Ngoài ra, 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.

Theo cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ (US-EPA) bùn thải là sản phẩm thải 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. 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 và thải bùn chiếm khoảng 25 – 50 % tổng giá thành quản lý chất thải [19].  Nguồn phát sinh bùn thải đô thị Bùn thải đƣợc phát sinh từ một số nguồn sau : - Bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc, kênh rạch: Thành phần và đặc tính của bùn chủ yếu là chất hữu cơ (70 – 82 %) và một số kim loại nặng với hàm lƣợng cao.

- Bùn thải từ hệ thống xử lý nƣớc thải đô thị : Nƣớc thải đô thị bao gồm cả nƣớc thải hộ gia đình, nƣớc thải công nghiêp,. Nhƣ vậy, nƣớc thải đƣợc hình thành trong quá trình sinh hoạt của con ngƣời. Đặc trƣng nƣớc n 5 thải đô thị là: hàm lƣợng chất hữu cơ cao (55-65% tổng lƣợng chất bẩn), chứa nhiều vi sinh vật trong đó có các vi sinh vật gây bênh, vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ cần thiết cho các quá trình chuyển hóa chất bẩn trong nƣớc thải. Nƣớc thải đô thị giàu chất hữu cơ, chất dinh dƣỡng, là nguồn gốc để các loại vi khuẩn (bao gồm ca vi khuẩn gây bênh) phát triển, là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đôi với môi trƣờng nƣớc.

Nƣớc thải sinh hoạt đô thị thông qua các mạng lƣới công thoát nƣớc, đƣợc chuyển tới các nhà máy xử lý nƣớc thải sinh hoạt và các hệ thống thoát nƣớc cuả thành phố. Bùn sinh ra tƣ quá trình này là kết qủa của các vật chất đƣợc nƣớc thải mang lắng đọng trong các hệ thống cống thoát và hoạt động của các vi sinh vật trong các hệ thống này, biến cát thành bùn. Bùn này thƣờng bị ô nhiễm với nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ độc hại, tùy thuộc vào các nguồn thải đẩy vào, do nồng độ của các vật liệu trong các chất rắn còn lại là kết qủa của quá trình xử lý nƣớc thải. - Bùn thải từ hố ga, bể phốt: Là phần rắn đƣợc tạo thành do sự lắng bề mặt nƣớc đen, nƣớc xám từ các hộ gia đình, nƣớc mƣa chảy tràn.

Bùn này giàu chất hữu cơ, vô cơ (chủ yếu là cát). Bùn thải từ các hệ thống này chiếm khối lƣợng lớn bùn thải đô thị. - Bùn thải nuôi trồng thủy hải sản: Là nguồn chất lắng đọng vô cùng nguy hiểm cho vấn đề lan truyền dịch bệnh và ô nhiễm môi trƣờng. Thành phần bùn thải thủy sản rất phức tạp, bao gồm: vôi, hóa chất, lƣu huỳnh, lắng đọng bùn phèn trong đất chứa các độc tố môi trƣờng, những vi khuẩn gây bệnh, nấm bệnh, tảo lục và đặc biệt là các sản phẩm phân hủy của quá trình yếm khí: NH3, H2S, CH4… Ngoài ra còn một lƣợng nhỏ bùn thải từ công nghiệp, xây dựng và một số nguồn khác trong hoạt động và phát triển đô thị.

Phân loại, đặc điểm và tính chất của bùn thải  Phân loại bùn thải Bùn đƣợc phân loại dựa vào nguồn gốc phát sinh và thành phần của chúng. - Dựa vào nguồn gốc của bùn có thể phân loại thành các loại sau: + Bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc: bùn cống rãnh, bùn kênh rạch, bùn nạo vét sông hồ. + Bùn thải từ hệ thống xử lý nƣớc đô thị. + Bùn thải từ hố ga, bể phốt.

+ Bùn thải nuôi trồng thủy sản. + Bùn thải từ các công nghiệp và các nhà máy xử lý nƣớc thải. - Dựa vào thành phần bùn có thể phân loại thành một số loại bùn chính nhƣ sau: + Bùn hữu cơ ưu nước: 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 loại bùn thải xử lý sinh học nƣớc thải, mà hàm lƣợng chất bay hơi có thể đến 90% toàn bộ chất khô (nƣớc thải công nghệ thực phẩm, hóa hữu cơ).

+ Bùn vô cơ ưa nước: Các bùn này chứa hydroxyt kim loại tạo thành của 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 ferreux hoặc ferit, muối nhôm). + Bùn chứa dầu: Nó đặc trƣng bằng việc trong các chất thải có mặt 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: xử lý nƣớc thải của nhà máy lọc dầu).