I. Đặc tính bùn thải đô thị Hà Nội
Bùn thải đô thị Hà Nội có nguồn gốc chủ yếu từ hệ thống thoát nước và các trạm xử lý nước thải. Nghiên cứu chỉ ra rằng bùn thải Hà Nội chứa hàm lượng dinh dưỡng cao như nitơ và phốt pho, phù hợp để tái chế làm phân bón hữu cơ. Tuy nhiên, bùn thải đô thị cũng tích tụ các chất ô nhiễm như kim loại nặng (KLN) và vi sinh vật gây bệnh. Đặc biệt, bùn thải từ các trạm xử lý nước thải tập trung có hàm lượng KLN cao, đòi hỏi xử lý trước khi tái sử dụng. Nghiên cứu cũng dự báo khối lượng bùn thải đô thị Hà Nội sẽ tăng đáng kể trong tương lai, đặt ra thách thức lớn cho công tác quản lý bùn thải.
1.1. Nguồn gốc và thành phần bùn thải
Bùn thải đô thị phát sinh từ hai nguồn chính: hệ thống thoát nước và các trạm xử lý nước thải. Bùn thải Hà Nội có thành phần hữu cơ cao, chiếm khoảng 40-60%, cùng với các chất dinh dưỡng như nitơ (1,5-3%) và phốt pho (0,5-1,5%). Tuy nhiên, bùn thải cũng chứa các chất độc hại như kim loại nặng (Zn, Cu, Pb, Cr, Cd) và vi sinh vật gây bệnh. Điều này đòi hỏi các biện pháp xử lý bùn thải hiệu quả trước khi tái sử dụng.
1.2. Dự báo khối lượng bùn thải
Theo nghiên cứu, khối lượng bùn thải đô thị Hà Nội dự kiến tăng mạnh trong những năm tới. Ước tính đến năm 2030, lượng bùn thải từ bể phốt sẽ đạt khoảng 700 tấn/ngày, trong khi bùn thải từ hệ thống thoát nước và các trạm xử lý nước thải cũng tăng đáng kể. Điều này đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc tìm kiếm các giải pháp tái chế bùn thải hiệu quả và bền vững.
II. Xử lý kim loại nặng trong bùn thải
Một trong những thách thức lớn khi tái sử dụng bùn thải làm phân bón là hàm lượng kim loại nặng (KLN) cao. Nghiên cứu đã thử nghiệm phương pháp chiết tách KLN bằng dung dịch axit, đạt hiệu suất loại bỏ cao đối với các kim loại như Zn, Cu, Pb, Cr và Cd. Kết quả cho thấy, nồng độ axit và thời gian ngâm chiết là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình. Phương pháp này không chỉ giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường mà còn tạo điều kiện thuận lợi để bùn thải được sử dụng làm phân bón hữu cơ.
2.1. Phương pháp chiết tách KLN
Nghiên cứu sử dụng dung dịch axit để chiết tách kim loại nặng từ bùn thải. Kết quả cho thấy, hiệu suất loại bỏ KLN đạt cao nhất khi sử dụng axit HCl với nồng độ 1M và thời gian ngâm chiết 24 giờ. Phương pháp này đặc biệt hiệu quả với các kim loại như Zn, Cu và Pb, với hiệu suất loại bỏ lên đến 80-90%.
2.2. Ảnh hưởng của nồng độ axit
Nồng độ axit là yếu tố quyết định hiệu quả của quá trình chiết tách KLN. Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, nồng độ axit càng cao, hiệu suất loại bỏ KLN càng lớn. Tuy nhiên, việc sử dụng axit nồng độ cao cũng làm tăng chi phí và nguy cơ ô nhiễm thứ cấp. Do đó, cần cân nhắc kỹ lưỡng khi lựa chọn nồng độ axit phù hợp.
III. Ứng dụng bùn thải làm phân bón
Sau khi xử lý kim loại nặng, bùn thải đô thị Hà Nội được phối trộn với các chất thải nông nghiệp như rơm và phân lợn để tạo thành phân bón hữu cơ. Quá trình ủ phân compost được thực hiện với sự hỗ trợ của chế phẩm sinh học EMIC và nấm Trichoderma spp., giúp tăng tốc độ phân hủy và cải thiện chất lượng phân bón. Kết quả thử nghiệm trên cây cải bẹ và hoa xác pháo cho thấy, phân bón từ bùn thải có hiệu quả tương đương với các loại phân bón thương mại, đồng thời giúp cải thiện chất lượng đất trồng.
3.1. Quy trình ủ phân compost
Quy trình ủ phân compost từ bùn thải bao gồm các bước: phối trộn bùn thải với rơm và phân lợn, bổ sung chế phẩm sinh học EMIC và nấm Trichoderma spp., sau đó ủ trong điều kiện thoáng khí. Quá trình này giúp phân hủy nhanh các chất hữu cơ, tạo thành phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng.
3.2. Hiệu quả trên cây trồng
Thử nghiệm trên cây cải bẹ và hoa xác pháo cho thấy, phân bón từ bùn thải giúp cải thiện đáng kể năng suất và chất lượng cây trồng. Cụ thể, cây cải bẹ được bón phân bón hữu cơ từ bùn thải có năng suất tăng 20-30% so với đối chứng. Đồng thời, phân bón cũng giúp cải thiện độ phì nhiêu của đất, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng.
