ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong xu thế phát triển kinh tế xã hội, với tốc độ đô thi hóa ngày càng cao và sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp, dịch vụ, du lịch… kéo theo mức sống của ngƣời dân ngày một cải thiện đã làm nảy sinh nhiều vấn đề mới, nan giải trong công tác bảo vệ môi trƣờng và sức khỏe của cộng đồng dân cƣ nhƣ: nƣớc thải, khí thải, rác thải đến bùn thải. Hiện nay, vấn đề quản lý và xử lý bùn thải nói chung và bùn thải đô thị nói riêng đang trở thành một gánh nặng cho các doanh nghiệp không chỉ ở Việt Nam mà ngay cả ở các nƣớc có nền kinh tế, khoa học kỹ thuật tiên tiến trên thế giới và đƣợc sự quan tâm của toàn xã hội. Theo cục bảo vệ môi trƣờng Mỹ (US-EPA), chi phí xử lý bùn thải chiếm tới 50% chi phí vận hành của toàn hệ thống.
Ở Việt Nam, bùn thải chủ yếu đƣợc xử lý bằng cách ép loại nƣớc, phơi khô, đổ bỏ hay chôn lấp, chỉ một phần rất nhỏ đƣợc sử dụng làm phân bón. Việc đổ bỏ, chôn lấp bùn thải đã và đang gây ra sự ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng. Mỗi ngày, Hà Nội cũng nhƣ Thành phố Hồ Chí Minh phát sinh hàng trăm mét khối bùn thải, chủ yếu đƣợc đổ tạm ở những khu đất trống. 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 phí tài nguyên môi trƣờng. Một số nghiên cứu cho thấy: sau khi đƣợc xử lý hết các thành phần độc hại, bùn thải hoàn toàn có thể tận dụng làm vật liệu xây dựng ( bêtông, gạch, ngói…) và sàn nền hoặc tái sử dụng bùn thải để sử dụng trong lĩnh vực nông nghiệp bởi vì các thành phần chủ yếu của bùn thải là các vi sinh vật có lợi, các hàm lƣợng chất hữu cơ, nitơ và phốt pho cao. 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 hữu cơ thay cho than để làm nguyên liệu sản xuất điện năng.
Các loại bùn thải giàu kim loại đƣợc tận dụng để sản xuất gạch nung, gạch block, vật liệu xây dựng, hoặc thu hồi các kim n 2 loại, vật liệu quý trong bùn. Tuy nhiên, trƣớc khi tái sƣ̉ du ̣ng bùn thải , hoă ̣c 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, làm phân bón compost, phân hủy yếm khí, sấy khô thành viên, nhiên liệu, phân bón và chất đốt. Sƣ̉ du ̣ng bùn thải làm phân bón cho nông nghiê ̣p nhƣ là mô ̣t trong nhƣ̃ng biê ̣n pháp xƣ̉ lý , đổ thải , đƣơ ̣c áp du ̣ng ở nhiề u quố c gia.
Sƣ̉ du ̣ng các dạng bùn thải trong cống rãnh từ hệ thống thoát nƣớc đô thị cho đất nông nghiệp từ nhƣ̃ng năm 20 của thế kỷ trƣớc , sau đó đƣợc nhân rộng ra nhiều nơi trên thế giới [15] Gầ n nhƣ khoảng 1/2 lƣơ ̣ng bùn thải sinh ra ở Mỹ đƣơ ̣c quay la ̣i đấ t nông nghiê ̣p. Tại các nƣớc thuô ̣c cô ̣ng đồ ng chung châu Âu có trên 30% sản phẩm bùn thải đƣợc sử dụng làm nguồn phân bón cho cây trồng [21]. Hiê ̣n nay , có khoảng 0,25 triê ̣u tấ n bùn thải (trọng lƣợng khô) đƣơ ̣c sinh ra hàng năm ở Ú c, trong đó khoảng 1/3 đến 1/2 lƣơ ̣ng này đƣơ ̣c sƣ̉ du ̣ng trong nông nghiê ̣p [16]. Theo Diaz-Burgos và cô ̣ng sƣ̣, 1993, việc sử dụng các loại bùn thải nhƣ một loại phân bón hay làm nguyên liệu sản xuất phân bón ở nhiều nƣớc không còn xa lạ tƣ̀ nhƣ̃ng năm 1990.
Nghiên cứu ủ phân bùn cống thải với các phế phẩm nông nghiệp nhƣ rơm, bã bùn mía, lục bình, phân gia súc, gia cầm để sản xuất phân hữu cơ nhằm hạn chế ô nhiễm môi trƣờng, mang giá trị sử dụng là rất cần thiết. Hiện nay, việc xử lý bùn cống thải bằng các tác nhân sinh học đã đƣợc chứng minh là một trong những biện pháp mang lại hiệu quả tốt nhất. Xuất phát từ thực tế trên, đồng thời đƣợc sự đồng ý của Ban giám hiệu trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa Môi trƣờng và dƣới sự hƣớng dẫn của Th.S Đặng Thị Hồng Phƣơng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phân hủy bùn thải nhà máy xử lý nước thải Kim Liên làm phân bón hữu cơ bằng chế phẩm sinh học Emic”.2 Mục tiêu của đề tài 1.1 Mục tiêu tổng quát - Có đƣợc giải pháp về khả năng sử dụng bùn thải đô thị làm phân bón n 3 1.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá khả năng sử dụng bùn thải đô thị làm phân bón. - Nghiên cứu sản xuất phân bón từ bùn thải đô thị.
Yêu cầu của đề tài - Thông tin thu thập đƣợc phải chính xác, khách quan, trung thực - Những kiến nghị đƣa ra có phải tính khả thi, phù hợp với điều kiện của cơ sở. - Kết quả phân tích các thông số phải minh bạch, chính xác, so sánh với các tiêu chuẩn đánh giá cụ thể. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Củng cố kiến thức cơ sở cũng nhƣ kiến thức chuyên ngành, tạo điều kiện tốt hơn để phục vụ cho công tác BVMT sau này.
- Rèn luyện kỹ năng thực tế, rút kinh nghiệm, làm quen với môi trƣờng làm việc sau này. - Kết quả của đề tài là nền móng cho các nghiên cứu tiếp theo về việc nghiên cứu sản xuất phân hữu cơ từ bùn thải đô thị. Ý nghĩa trong thực tiễn - Khái quát đƣợc lợi ích của việc sản xuất phân hữu cơ từ bùn thải đô thị. - Thành công của đề tài sẽ góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trƣờng do bùn thải ở đô thị, giải pháp sử dụng bùn thải làm phân bón cho nông nghiệp.
n 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan chung về bùn thải đô thị 2.1 Khái niệm bùn thải, nguồn phát sinh bùn thải đô thị 2.1 Khái niệm bùn thải Bùn thải phát sinh từ quá trình xử lý nƣớc là hỗn hợp các chất rắn, đƣợc tách, lắng, tích tụ và thải ra từ quá trình xử lý nƣớc [3]. 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 [22]. 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 [29].2 Nguồn phát sinh bùn thải đô thị Bùn thải đƣợc phát sinh từ một số nguồn sau [3,23]: - 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 giàu hàm lƣợng chất hữu cơ, chất dinh dƣỡng và là nơi cƣ trú của các loại vi khuẩn (cả vi khuẩn gây bệnh) gây ô nhiễm môi trƣờng nƣớc, đƣợc chuyển tới các nhà máy xử lý nƣớc thải sinh hoạt và các hệ thống sông thoát nƣớc thành phố. - 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 n 5 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.2 Phân loại, đặc điểm và tính chất của bùn thải 2.1 Phân loại bùn thải Bùn đƣợc phân loại dựa vào nguồn gốc phát sinh và thành phần của chúng [14].
Dựa vào nguồn gốc của bùn, có thể phân loại bùn thành các loại sau: - Bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc: bùn cống rãnh, 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 xây dựng. 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, cụ thể: [23] - Bùn hữu cơ ƣu 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 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 ƣa nƣớc: 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). n 6 - 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.