Tài liệu Nghiên cứu đặc tính bùn thải phát sinh từ hệ thống sông, hồ trên địa bàn thành phố hà nội.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN QUANG TUYỆT Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH BÙN THẢI PHÁT SINH TỪ HỆ THỐNG SÔNG, HỒ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa Học Môi trƣờng Lớp : K44 – KHMT- N02 Khoa : Môi Trƣờng Khóa học : 2012 – 2016 Thái Nguyên, năm 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN QUANG TUYỆT Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH BÙN THẢI PHÁT SINH TỪ HỆ THỐNG SÔNG, HỒ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HÀ NỘI KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa Học Môi trƣờng Lớp : K44 – KHMT- N02 Khoa : Môi Trƣờng Khóa học : 2012 – 2016 Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S Đặng Thị Hồng Phƣơng Thái Nguyên, năm 2016 i LỜI CẢM ƠN Đƣợc sự nhất trí của Nhà trƣờng, BCN khoa Môi Trƣờng và sự đồng ý của Cô giáo hƣởng dẫn Th.s Đặng Thị Hồng Ph ƣơng tôi đã tiến hành thực tập tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu đặc tính bùn thải phát sinh từ hệ thống sông, hồ trên địa bàn thành phố Hà Nội”. Để hoàn thành khóa luận này. Tôi xin chân trọng cảm ơn Ban giám hiệu Trƣờng Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên, BCN khoa Môi Trƣờng đã tạo điều kiện để tôi thực hiện đề tài. Đặc biệt tôi xin trân trọng cảm ơn Th.s Đặng Thị Hồng Ph ƣơng đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt quá trình tôi thực hiện đề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn các cán bộ trong Phòng thí nghiệm, các thầy cô công tác trong khoa cùng toàn thể gia đình, bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài. Do thời gian thực tập có hạn và trình độ kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế, bƣớc đầu làm quen với công tác nghiên cứu mặc dù đã rất cố gắng song bài khóa luận của tôi không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong đƣợc các thầy cô giáo và bạn bè đóng góp ý kiến để khoá luận đ ƣợc hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Nguyễn Quang Tuyệt ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Hàm lƣợng chất dinh dƣỡng trong bùn thải...................................8 Bảng 2.2 Quy định US – EPA đối với các khim loại nặng có trong bùn thải theo mục đích sử dụng.................................................................................... 10 Bảng 2.3. Hàm lƣợng các hợp chất hữu cơ đối với bùn thải áp dụng cho nông nghiệp của một số quốc gia.............................................................................11 Bảng 2.4. Hàm lƣợng KLN đối với bùn thải áp dụng trong nông nghiệp tại một số quốc gia...............................................................................................11 Bảng 2.5. Giá trị giới hạn của một số vi sinh vật trong bùn thải theo tiêu chuẩn một số nƣớc trên thế giới.....................................................................12 Bảng 2.6. Hàm lƣợng tuyệt đối cơ sở (H) và ngƣỡng nguy hại tính theo nồng độ ngâm chiết(Ctc) của các thông số trong bùn thải.......................................13 Bảng 3.1 Vị trí lấy mẫu bùn thải từ trầm tích sông, hồ trên địa bàn tp.Hà Nội 32 Thành phố Hà Nội...........................................................................................33 Bảng 3.2. Các chỉ tiêu và phƣơng pháp phân tích trong phòng thí nghiệm [9] 34 Bảng 4.1. Đặc tính lý hóa của bùn từ trầm tích trên địa bàn tp.Hà Nội..............36 Bảng 4.2. Hàm lƣợng một số kim loại nặng trong thải từ trầm tích sông hồ Hà Nội...................................................................................................................41 Bảng 4.3. Mật độ một số vi sinh vật gây hại trong bùn thải từ trầm tích sông hồ Hà Nội........................................................................................................45 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1. Vị trí lấy mẫu trầm tích sông, hồ trên địa bàn.................................33 Hình 4.1. Hàm lƣợng chất hữu cơ (%) trong các mẫu bùn thải từ trầm tích sông hồ............................................................................................................37 Hình 4.2. Hàm lƣợng Nito tổng số trong các mẫu bùn thải từ trầm tích sông hồ.....................................................................................................................38 Hình 4.3. Hàm lƣợng Photpho tổng số trong các mẫu bùn thải từ trầm tích sông hồ............................................................................................................39 Hình 4.4. Hàm lƣợng Kali tổng số trong các mẫu bùn thải từ trầm tích sông hồ.....................................................................................................................40 Hình 4.5. Hàm lƣợng Cu trong các mẫu bùn thải từ trầm tích sông hồ.........42 Hình 4.6. Hàm lƣợng Zn trong các mẫu bùn thải thải từ trầm tích sông hồ. .43 Hình 4.7 Hàm lƣợng Cd trong các mẫu bùn thải từ trầm tích sông hồ..........44 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT KLN Kim loại nặng CHC Chất hữu cơ CTNH Chất thải nguy hại TS Tổng hàm lƣợng chất rắn WHO Tổ chức Y tế thế giới TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam ĐHNL Đại học Nông Lâm ĐHQGHN Đại học quốc gia Hà Nội QCVN Quy chuẩn Việt Nam EU Cộng đồng liên minh Châu Âu BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng US-EPA Cơ quan bảo vệ môi trƣờng Hoa Kỳ NRC Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kỳ INRS Viện Nghiên cứu khoa học quốc gia, Quebec, Canada v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN...........................................................................................................................................i DANH MỤC CÁC BẢNG..............................................................................................................ii DANH MỤC CÁC HÌNH...............................................................................................................iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT...........................................................................................iv PHẦN 1. MỞ ĐẦU..........................................................................................1 1.1 Đặt vấn đề................................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu của đề tài......................................................................................3 1.3 Ý nghĩa của đề tài........................................................................................3 1.3.1 Ý nghĩa khoa học..................................................................................... 3 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn......................................................................................3 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...............................................................4 2.1. Những vấn đề chung về bùn thải............................................................... 4 2.1.1. Khái niệm bùn thải và phân loại............................................................. 4 2.1.2. Nguồn gốc, tính chất và đặc điểm của bùn thải...................................... 6 2.1.3. Quy chuẩn, tiêu chuẩn về bùn thải........................................................10 2.1.4. Tác động của bùn thải tác động tới môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời 14 2.2. Các Phƣơng pháp xử lí bùn thải..............................................................17 2.2.1. Loại nƣớc............................................................................................. 17 2.2.2. Phƣơng pháp thiêu đốt......................................................................... 17 2.2.3.Phƣơng pháp chôn lấp...........................................................................19 2.2.4. Phƣơng pháp thu hồi tái chế................................................................ 20 2.2.5. Phƣơng pháp ủ sinh học.......................................................................20 2.3. Các công nghệ trên thế giới về tái sử dụng bùn thải................................21 2.4. Hiện trạng quản lý và tái sử dụng bùn thải tại Việt Nam.........................27 2.4.1. Quản lý bùn thải tại Việt Nam...............................................................27 vi 2.4.2 Tình hình nghiên cứu và tái sử dụng bùn thải tại Việt Nam..................27 PHẦN 3. ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................................................................31 3.1 Đối tƣợng, địa điểm và thời gian nghiên cứu.......................................... 31 3.1.1 Đối tƣợng nghiên cứu...........................................................................31 3.1.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu..........................................................31 3.2 Nội dung nghiên cứu.................................................................................31 3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu......................................................................... 31 3.3.1. Phƣơng pháp thu thập tài liệu thứ cấp................................................. 31 3.3.2. Phƣơng pháp điều tra và khảo sát thực địa.......................................... 31 3.3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm................................................................... 33 3.3.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu................................................................... 34 PHẦN 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................... 35 4.1 Đánh giá thực trạng phát sinh bùn thải sông, hồ trên địa bàn thành phố Hà Nội...................................................................................................................35 4.2. Đánh giá đặc tính bùn thải từ trầm tích sông, hồ trên địa bàn thành phố Hà Nội.............................................................................................................35 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................47 5.1 Kết luận.....................................................................................................47 5.2 Kiến nghị...................................................................................................47 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. 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 đ ƣợc 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 n ƣớc, chất thải do nạo vét kênh, mƣơng, ao hồ đô thị…. 6 loại bùn thải th ƣờng phát sinh trong quá trình xử lý nƣớc thải là: bùn thải trong hệ thống thoát n ƣớc 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, đ ƣợc 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 tr ƣớc, sau đó, sau đó đƣợc nhân rộng ra nhiều nơi trên thế giới. Gần nhƣ 1/2 l ƣợng bùn thải 2 sinh ra ở Mỹ đƣợc quay lại đất nông nghiệp. Tại các n ƣớc thuộc cộng đồng chung Châu Âu có trên 30% sản phẩm bùn thải đ ƣợc sủ dụng làm nguồn phân bón cho cây trồng. Hiện nay, có khoảng 0,25 triệu tấn bùn thải đ ƣợc sinh ra hàng năm ở Úc, trong khoảng 1/3 đến 1/2 l ƣợng này đ ƣợc 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 n ƣớc 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 b ƣớc 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 n ƣớc có nền kinh tế đang phát triển trong đó có Việt Nam. Mỗi ngày hệ thống sông, hồ thoát n ƣớc ở Hà Nội phải tiếp nhận khoảng 1 3 triệu m 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 l ƣợng bùn thải từ nạo vét cống rãnh, sông hồ và các nhà máy xử lý n ƣớc 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 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 h ƣớng 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”. 1.2. 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. 1.3. Ý nghĩa của đề tài 1.3.1. 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. 1.3.2. 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. 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Những vấn đề chung về bùn thải 2.1.1. Khái niệm bùn thải và phân loại 2.1.1.1. 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 th ƣờng 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 th ƣớc 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 nh ƣ sản phẩm cuối cùng đƣợc tạo ra từ quá trình xử lý n ƣớc thải dân dụng và n ƣớc 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). 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 n ƣớc 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 đ ƣờng ống thoát n ƣớc đô thị, đ ƣợc xem nhƣ sản phẩm phụ cần xử lý của quá trình. Bùn bao gồm chủ yếu là n ƣớc, 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. L ƣợng bùn thải tăng theo mức độ tăng dân số và tăng trƣởng theo sản xuất. Số lƣợng bùn thải th ƣờng rất lớn và gây ô nhiễm môi trƣờng nếu không đƣợc xử lý tốt 2.1.1.2. 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 n ƣớc. Ng ƣời ta xếp trong loại này tất cả các bùn thải xử lý sinh học n ƣớc thải, mà hàm l ƣợng chất 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 n ƣớc 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. 2.1.2. Nguồn gốc, tính chất và đặc điểm của bùn thải 2.1.2.1. Nguồn gốc của bùn thải - 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. Lƣợng bùn thải khổng lồ này đang có xu h ƣớng tăng lên và hiện nay ở nƣớc ta vẫn chƣa có nơi nào tìm cách giải quyết đƣợc. - Bùn thải từ hệ thống xử lý nƣớc thải đô thị: N ƣớc thải đô thị bao gồm cả nƣớc thải hộ gia đình, nƣớc thải công nghiệp,... Nh ƣ vậy, n ƣớc thải đ ƣợc hình thành trong quá trình sinh hoạt của con ngƣời. Đặc tr ƣng n ƣớc thải đô thị là: hàm lƣợng chất hữu cơ cao (55-65% tổng lƣợng chất bẩn), chứa nhiều vi 7 sinh vật trong đó có cả vi sinh vật gây bệnh, 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 cả vi khuẩn gây bệnh) phát triển, là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính đối với môi trƣờng nƣớc. Nƣớc thải sinh hoạt đô thị thông qua các mạng lƣới cống thoát nƣớc, đƣợc chuyển tới các nhà máy xử lý n ƣớc thải sinh hoạt và các hệ thống sông thoát nƣớc của thành phố. Bùn sinh ra t ƣ quá trình này là kết quả của các vật chất đ ƣợc n ƣớc 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 đầy vào, do nồng độ của các vật liệu trong các chất rắn còn lại là kết quả của quá trình xử lý n ƣớc thải. - Bùn thải từ hố ga, bể phốt; - Bùn thải nuôi trồng thủy hải sản (tôm): Là nguồn chất lắng đọng xuống ao nuôi tôm, là nguồn thải rất nguy hiểm cho vấn đề làn truyền dịch bệnh và ô nhiễm môi trƣờng. Sau 3-4 tháng nuôi, lớp bùn lắng này trên các ao, đầm nuôi tôm có thể dày đến 20-30 cm phủ khắp tầng đáy diện tích nuôi tôm. Một số kết quả nghiên cứu thành phần bùn thải nuôi tôm đã cho thấy thành phần bùn hết sức phức tạp, các chất tồn dƣ và vật tƣ hóa chất sử dụng trong quá trình nuôi tôm nhƣ vôi, hóa chất, lƣu huỳnh, lắng đọng bùn phèn trong đất chứa các độc tố môi trƣờng, những vi khuẩn gây bệnh trong nuôi tôm, tảo lục và nấm bệnh và đặc biệt là sản phẩm phân hủy của quá trình yếm khí nhƣ NH3, H2S, CH4... là các tác nhân vô cùng nguy hiểm cho con tôm. 2.1.2.2. Tính chất, đặc điểm của bùn thải Theo nghiên cứu có ít nhất 60.000 độc chất và chất hóa học đã đ ƣợc tìm thấy trong bùn thải và nƣớc thải. Các nhà nghiên cứu của Hiêp hội kỹ s ƣ dân dụng Mỹ đã xác định rằng bùn thải có chứa các độc tố sau đây: 8 - Polychlorinated biphenyls (PCBs ); - Thuốc trừ sâu chứa clo bao gồm: DDT, dieldrin, aldril, endril, chlordane, heptachlor, lindane, mirex, kepne, 2,4,5-T, 2,4-D. - Các hợp chất clo hóa nhƣ dioxin - Các hợp chất vòng thơm; - Kim loại nặng: As, Cd, Cr, Pb, Hg; - Vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh, giun ký sinh và nấm; - Các độc tố khác nhƣ: amiang, sản phẩm dầu mỏ và các dung môi công nghiệp. Năm 2009, US-EPA công bố báo cáo quốc gia về nghiên cứu bùn n ƣớc thải một số đặc điểm nổi bật của bùn thải nhƣ sau: - Chất dinh dƣỡng: Chất dinh dƣỡng có trong bùn nhƣ nito, photpho và Kali là rất cần thiết cho sự tăng tr ƣởng của thực vật. Hàm l ƣợng dinh dƣỡng cao có thể dẫn đến ô nhiễm môi trƣờng nƣớc ngầm và nƣớc mặt. Hàm lƣợng chất dinh dƣỡng thƣờng có trong bùn thải tại một số nƣớc trên thế giới đƣợc đƣa ra trong bảng 2.1. Bảng 2.1. Hàm lượng chất dinh dưỡng trong bùn thải [24] Nguồn bùn thải Tổng chất dinh dƣỡng WWPT Michigan (USA) WWPT New York (USA) WWPT Hawaii’s (USA) WWPT Sant-Peteresburg (Nga) WWPT Matxcova (Nga) WWPT Vladimir (Nga) WWPT Kazan (Nga) WWPT Sochi (Nga) WWPT Sipraya (Thái Lan) WWPT Triunfo (Brazil) WWPT Laissa (Hy Lạp) N 3,5 2,9 3,8 4,3 2,1-2,8 1,57-1,95 1,7-2,6 3,4 3,43 2,3 1,8-2,8 P 2,2 1,2 0,6 2,4 1,6-2,9 1,35-2,25 0,12-1,2 1,9 0,11 0,69 1,2-1,65 K 0,5 0,19 0,06 0,4 0,3-0,5 0,2-0,45 0,14-0,36 0,3 0,08 0,11 Không xác định (Nguồn Báo cáo : Effects of using wastewater as nutrient sources on soil chemical properties in peri‐urban agricultural system). 9 Thông thƣờng hàm lƣợng dinh dƣỡng trong bùn thấp hơn so với phân bón bán trên thị trƣờng đặc biệt là K thƣờng ít hơn 0,5%. - Tổng hàm lƣợng chất rắn (TS): bao gồm chất rắn lơ lửng và chất rắn hòa tan, thƣờng đƣợc biểu diễn theo phần trăm của tổng số chất rắn có trong bùn thải. Hàm lƣợng TS phụ thuộc vào loại bùn thải. Thông thƣờng, bùn thải dạng lỏng có hàm lƣợng chất rắn từ 2-12% chất rắn, trong khi bùn khử dạng nƣớc có hàm lƣợng chất rắn từ 12-40% chất rắn (bao gồm cả các chất phụ gia hóa học). Bùn thải khô hoặc ủ th ƣờng có hàm lƣợng chất rắn trên 50%. - Hàm lƣợng chất rắn dễ bay hơi: Đây là các hợp chất hữu cơ bị bay hơi khi bùn bị nung nóng đến 5500C trong điều kiện oxy hóa, thƣờng đƣợc thể hiện theo phần trăm của chất rắn dễ bay hơi có trong bùn thải. Hầu hết các loại bùn thải không ổn định chứa 75-85% chất rắn dễ bay hơi trên một trọng lƣợng khô. - pH: pH ảnh hƣởng đến sự hấp thụ của kim loại nặng trong đất và cây trồng. Bùn có pH thấp (<6,5) thúc đẩy sự hấp thụ các kim loại nặng, trong khi pH cao (>11) lại giết chết vi khuẩn, kết hợp các loại đất có pH trung tính hoặc cao có thể ức chế sự hấp thụ của kim loại nặng qua đất. - Chất hữu cơ (OM): Hàm lƣợng các chất hữu cơ trong bùn thải khá cao cho nên có thể sử dụng để cải thiện tính chất vật lý của đất (ví dụ tăng khả năng giữ nƣớc). Hàm lƣợng chất hữu cơ tăng làm giảm dung trọng, tăng cƣờng khả năng cầm giữ nƣớc và thúc đẩy sự thấm nƣớc lớn hơn. - Kim loại: Thành phần các kim loại nặng rất dễ hấp thụ trên bề mặt các chất lơ lửng dạng hữu cơ và vô cơ. Khi các chất này lắng xuống tạo thành bùn thì các kim loại nặng cũng sẽ bị tích tụ trong bùn. Một số kim loại nặng (Fe, Zn, Mn, Cu, Mo, Co,...) là các nguyên tố vi lƣợng không thể thiếu đối với các loại sinh vật trong quá trình trao đổi chất, tuy nhiên một số kim loại khác (Hg, 10 Pb) lại là chất độc. Các kim loại khác nhƣ Ca, Si, Ni, Se, Al cần thiết cho quá trình đồng hóa của cây nhƣng lại không cần thiết cho các sinh vật khác. 2.1.3. Quy chuẩn, tiêu chuẩn về bùn thải. 2.1.3.1. Trên thế giới.  Quy định của US-EPA Quy định của US EPA mục 40 của Bộ luật Liên Bang(CFR, phần 503) đối với bùn thải sử dụng cho các mục đích nhƣ áp dụng nông nghiệp, chôn lấp hay thiêu đốt đƣợc quy định chi tiết trong bảng 2.2 Bảng 2.2 Quy định US – EPA đối với các kim loại nặng có trong bùn thải theo mục đích sử dụng lƣợng cho chôn lấp(mg/kg) As Giới hạn hàm lƣợng áp dụng trong nông nghiệp (mg/kg) 75 73 Giới hạn hàm lƣợng cho thiêu đốt (µg/m3) 0,023 Cd 85 - 0,057 Cu 4300 Pb 840 - - Ag 57 - - Ni 420 420 2,0 Se 100 - - Zn 7500 - - Cr - 600 - KLN Giới hạn hàm -  Quy định của EU - Đối với các hợp chất hữu cơ: Hàm lƣợng chất hữu cơ áp dụng cho đất nông nghiệp đối với các bùn thải tại mỗi quốc gia đƣợc quy định khác nhau trong bảng 2.3 11 Bảng 2.3. Hàm lượng các hợp chất hữu cơ đối với bùn thải áp dụng cho nông nghiệp của một số quốc gia [24]. Đơn vị: mg/kg Hợp chất hữu cơ EU Các hợp chất hữu cơ halogen(AOX) Liner alkybenzen sulfonate(LAS) Di(2-ethylhexyl)phthaletes(DEHP) Nonylphenol and ethoxylates(NPE) Hydrocarbon thơm đa vòng (PAH) Polychlorinated biphenyls(PCB) Polychlorinated dibenzo-dioxins and furans(PCDD/Fs) 500 2600 100 50 6 0,8 100* Đan Mạch 50 1300 10 3 - Thụy Điển 50 3 0,4 - Đức 500 0,2 100 (Nguồn Báo cáo : Effects of using wastewater as nutrient sources on soil chemical properties in peri‐urban agricultural system.) * Đơn vị: ng/kg TED(lƣợng độc hại tƣơng đƣơng) - Đối với kim loại nặng: Tại một số quốc gia ngăn cấm việc tái sử dụng bùn cho mục đích nông nghiệp nếu hàm lƣợng kim loại nặng vƣợt quá quy định đƣợc cho phép đƣợc đƣa ra trong bảng 2.4 Bảng 2.4. Hàm lượng KLN đối với bùn thải áp dụng trong nông nghiệp tại một số quốc gia[24] Đơn vị: mg/kg KLN Khoảng giá trị Thụy Điển Hà Lan Pháp Zn 2500-4000 800 300 3000 Cu 1000-1750 6000 75 1000 Ni 300-400 50 30 200 Cd 20-40 2 1,75 20 Pb 750-1200 100 100 800 100 75 1000 2,5 0,75 10 Cr Hg 16-25 (Nguồn Báo cáo : Effects of using wastewater as nutrient sources on soil chemical properties in peri‐urban agricultural system.) 12 Ngoài ra để giảm thiểu rủi ro của vi sinh vật gây bệnh đối với sức khỏe, một số quốc gia đã bổ sung thêm quy định giới hạn của một số vi sinh vật trong tiêu chuẩn về chất lƣợng bùn thải. Các giới hạn này ở các quốc gia khác nhau là khác nhau, đƣợc quy định trong bảng 2.5 Bảng 2.5. Giá trị giới hạn của một số vi sinh vật trong bùn thải theo tiêu chuẩn một số nước trên thế giới [24]. Quốc gia Pháp Italy Salmonella 8MPN/10g 1000MNP/10g Luxembourg Ba Lan Bùn không đƣợc sử dụng nếu chứa salmonella Bùn không đƣợc sử dụng nếu chứa salmonella Đan Mạch Vi sinh vật khác Enterovirus: 3 MPCN/10g Trứng giun sán: : 3 MNCN/10g Vi khuẩn đƣờng ruột: 100/g Ký sinh trùng: 10/kg Liên cầu khuẩn<100/g (Nguồn Báo cáo : Effects of using wastewater as nutrient sources on soil chemical properties in peri‐urban agricultural system.) 2.1.3.2. Tại Việt Nam Việt Nam ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngƣỡng chất thải nguy hại QCVN 07:2009/BTNMT, trong đó có những quy định đƣợc áp dụng với bùn thải. Hiện nay, quy chuẩn riêng QCVN 50:2013/BTNMT đã đ ƣợc ban hành theo thông tƣ 32/2013/TT-BTNMT, ngày 25/10/2013 của Bộ trƣởng Bộ Tài Nguyên và Môi Trƣờng, xây dựng dựa trên QCVN 07:2009/BTNMT, quy định ngƣỡng nguy hại của các thông số (trừ các thông số phóng xạ) trong bùn thải phát sinh từ quá trình xử lý n ƣớc thải, n ƣớc cấp, làm cơ sơ sở phân loại và quản lí bùn thải. Theo QCVN50:2013/BTNMT, bùn thải từ quá trình xử lý n ƣớc thải đƣợc xác định là chất thải nguy hại nếu thuộc một trong những trong tr ƣờng hợp sau: - pH ≥ 12,5 hoặc pH ≤ 2,0 - Trong mẫu bùn thải phân tích có ít nhất 01 thông số quy định tại bảng 2.6 có giá trị đồng thời vƣợt cả hàm lƣợng tuyệt đối(Htc) và ngƣỡng nguy hại (Ctc)