Nghiên cứu thu gom và xử lý bùn thải đô thị Thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN THỊ THANH NGHIÊN CỨU THU GOM VÀ XỬ LÝ BÙN THẢI ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ BÀ RỊA, TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI, NĂM 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI TRẦN THỊ THANH NGHIÊN CỨU THU GOM VÀ XỬ LÝ BÙN THẢI ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ BÀ RỊA, TỈNH BÀ RỊA – VŨNG TÀU Chuyên ngành: Kỹ thuật Môi trường Mã số: 60-52-03-20 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: HÀ NỘI, NĂM 2018 T.S ĐỖ THUẬN AN LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan phần luận văn tốt nghiệp Các kết thể luận văn trung thực từ trình làm nghiên cứu, khơng chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Tác giả luận văn Trần Thị Thanh i LỜI CẢM ƠN Sau tháng nghiên cứu, tìm hiểu đến luận văn tốt nghiệp em với đề tài “Nghiên cứu thu gom xử lý bùn thải đô thị thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu” hoàn thành Thời gian làm luận văn hội để em hệ thống lại kiến thức lý thuyết học 1.5 năm trường đồng thời giúp em có hội áp dụng lý thuyết hoc vào thực tế, rút kinh nghiệm quý báu Những điều giúp em củng cố thêm hành trang kiến thức để chuẩn bị cho tương lai bước vào công việc thực tế sau Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS Đỗ Thuận An thuộc môn Kỹ thuật Môi trường trực tiếp hướng dẫn, bảo, chỉnh sửa giúp em Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Môi trường, môn Kỹ thuật Môi trường trang bị cho em tảng sở vững suốt trình học tập Mặc dù thân cố gắng điều kiện thời gian kiến thức hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy cô để luận văn em hồn chỉnh hơn, áp dụng vào thực tế Một lần em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Học viên Trần Thị Thanh ii MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI ĐÔ THỊ 1.1 Khái niệm 1.2 Nguồn gốc bùn thải đô thị 1.2.1 Nguồn gốc bùn cặn từ hệ thống thoát nước 1.2.2 Nguồn gốc bùn cặn từ nhà máy xử lý nước thải đô thị 1.2.3 Nguồn gốc bùn cặn từ bể tự hoại 1.3 Thành phần bùn thải đô thị 1.3.1 Bùn thải từ hệ thống cống thoát nước 1.3.2 Bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải đô thị 1.3.3 Bùn thải từ bể tự hoại 10 1.4 Các văn pháp lý liên quan đến quản lý bùn thải 12 1.5 Hiện trạng thu gom xử lý bùn thải đô thị nước ta 12 1.5.1 Hiện trạng thu gom, xử lý bùn thải hệ thống thoát nước 13 1.5.2 Hiện trạng thu gom, xử lý bùn thải nhà máy xử lý nước thải 16 1.5.3 Hiện trạng thu gom, xử lý bùn thải từ bể tự hoại 18 1.6 Các phương pháp thu gom, xử lý bùn thải 20 1.6.1 Các phương pháp thu gom 20 1.6.2 Các phương pháp xử lý 22 1.7 Các nghiên cứu bùn thải 27 1.7.1 Nước 27 1.7.2 Việt Nam 27 1.8 Tác hại bùn thải đến môi trường xung quanh cảnh quan đô thị 29 1.8.1 Ảnh hưởng đến môi trường đất 29 1.8.2 Ảnh hưởng đến môi trường nước 29 CHƢƠNG GIỚI THIỆU VỀ THÀNH PHỐ BÀ RỊA 31 2.1 Khái quát thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu 31 2.1.1 Điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội thành phố Bà Rịa 31 2.1.2 Dân số dự báo dân số 36 2.1.3 Định hướng quy hoạch chung thành phố 38 2.2 Quy hoạch xây dựng nhà máy XLNT đến năm 2020 41 iii 2.2.1 Vị trí nhà máy xử lý nước thải 41 2.2.2 Phương án thiết kế 42 2.3 Hiện trạng bãi chôn lấp chất thải thành phố Bà Rịa 44 2.3.1 Vị trí khu xử lý chất thải tập trung xã Tóc Tiên, huyện Tân Thành 44 2.3.2 Khái quát Khu xử lý chất thải tập trung 45 2.4 Hiện trạng thu gom xử lý bùn từ hệ thống cống thoát nước 46 2.4.1 Hiện trạng mạng lưới thoát nước thành phố 46 Khối lượng cống trạng 47 2.4.2 Hiện trạng thu gom xử lý bùn thải từ hệ thống cống thoát nước 47 2.5 Hiện trạng thu gom xử lý bùn từ hệ thống kênh mương hồ điều hòa 49 2.5.1 Hiện trạng thu gom 49 2.5.2 Tỷ lệ thu gom 49 2.6 Hiện trạng thu gom xử lý bùn từ bể tự hoại 50 2.6.1 Hiện trạng thu gom, xử lý 50 2.6.2 Tỷ lệ thu gom 50 2.7 Những bất cập thu gom xử lý bùn thải thành phố 51 2.7.1 Bùn thải từ hệ thống thoát nước 51 2.7.2 Bùn thải từ bể tự hoại 51 2.8 Thực trạng đấu nối hộ gia đình 51 CHƢƠNG TỔ CHỨC, LẬP KẾ HOẠCH VÀ ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN XỬ LÝ BÙN THẢI ĐÔ THỊ THÀNH PHỐ BÀ RỊA 54 3.1 Tính tốn đánh giá khối lượng bùn thải cần thu gom 54 3.1.1 Tính toán khối lượng bùn thải cống thoát nước thải 54 3.1.2 Tính tốn khối lượng bùn thải nhà máy xử lý nước thải 71 3.1.3 Tính khối lượng bùn thải từ bể tự hoại 74 3.1.4 Tổng hợp kết tính tốn bùn thải 82 3.2 Tổ chức lập kế hoạch thu gom 84 3.2.1 Kế hoạch thu gom bùn thải từ hệ thống cống thoát nước 84 3.2.2 Kế hoạch thu gom bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải tập trung 86 3.2.3 Kế hoạch thu gom bùn thải từ hệ thống bể tự hoại 87 3.3 Phương pháp xử lý bùn thải từ hệ thống thoát nước 88 iv 3.3.1 Bùn thải từ hệ thống cống thoát nước 88 3.3.2 Tính tốn quy mơ chơn lấp bùn thải từ hệ thống thoát nước quy hoạch đến năm 2025 89 3.4 Phương pháp xử lý bùn thải bể tự hoại kết hợp với bùn thải nhà máy xử lý nước thải 90 3.4.1 Bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải 90 3.4.2 Bùn thải từ bể tự hoại 92 3.4.3 Quy trình xử lý bùn thải bể tự hoại kết hợp với bùn thải nhà máy xử lý nước thải 92 3.4.4 Tính cơng suất bể metan 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hiện trạng quản lý nước thải bùn thải đô thị Việt Nam [4] 13 Hình 1.2 Cơng nhận nạo vét bùn Hồ Gươm 14 Hình 1.3 Cống nước chứa nhiều loại rác thải sinh hoạt khác 15 Hình 1.4 Bùn đổ sai quy định Đội Phòng Cảnh sát môi trường, Công an TP.HCM phát địa bàn quận Bình Tân [17] 16 Hình 1.5 Thu gom bùn thải NMXLNT 16 Hình 1.6 Bãi đổ bùn tạm Nhà máy Bình Hưng xã Đa Phước, huyện Bình Chánh, TP HCM [19] 17 Hình 1.7 Trạm xử lý phân bùn bể phốt Cầu Diễn xả nước thải phân bùn chưa qua xử lý sông Nhuệ [21] 19 Hình 1.8 Một số phương pháp sử dụng bùn từ bể tự hoại làm phân bón [4] .20 Hình 1.9 Quy trình thu gom bùn thải từ bể tự hoại 21 Hình 1.10 Quy trình nạo vét bùn xe hút bùn chuyên dụng 21 Hình 1.11 Quy trình thu gom bùn thải phương pháp thủ cơng 21 Hình 1.12 Quy trình thu gom bùn thải nhà máy xử lý nước thải 22 Hình 1.13 Bãi chơn lấp bùn thải [22] 23 Hình 1.14 Sơ đồ xử lý bùn cặn công nghệ túi lọc vải địa kỹ thuật Geotube® [23] .23 Hình 1.15 Cấu tạo bãi bố trí túi vải địa kỹ thuật Geotube [24] .24 Hình 1.16 Sơ đồ cơng nghệ trạm xử lý bùn bể tự hoại Cầu Diễn thành phố Hà Nội [23] .25 Hình 1.17 Trạm xử lý phân bùn bể tự hoại Cầu Diễn [23] 26 Hình 1.18 Sơ đồ công nghệ THS [ [23] 28 Hình 1.19 Bản đồ thành phố Bà Rịa, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu .31 Hình 1.20 Vị trí nhà máy xử lý nước thải [31] 42 Hình 1.21 Dây chuyền xử lý nước thải thành phố Bà Rịa công suất 12.500 m3/ngày.đêm [31] 43 Hình 2.5 Vị trí khu xử lý chất thải Tóc Tiên 45 Hình 2.1 Cụm tời máy nạo vét cống ngầm nước thị [33] 48 Hình 2.2 Sơ đồ đấu nối hộ gia đình [4] 52 Hình 3.1 Xử lý bùn thải bể tự hoại kết hợp với bùn NHXLNT 93 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thành phần chất dinh dưỡng kim loại nặng bùn cặn Bảng 1.2 Thành phần hữu bùn thải thoát nước [3] Bảng 1.3 Thành phần hóa học BTSH khơng xử lý sơ cấp xử lý sơ cấp [13] Bảng 1.4 Thành phần kim loại nặng bùn thải sinh học [14] 10 Bảng 1.5 Thành phần hữu phân bùn từ cơng trình vệ sinh khác [15] 11 Bảng 1.6 Thành phần phân bùn bể phốt nhà vệ sinh công cộng Hà Nội [16] 11 Bảng 1.7 Điều kiện sử dụng bùn thải sau xử lý vào mục đích làm phân bón [23] 24 Bảng 1.8 Nhiệt độ trung bình thành phố Bà Rịa năm 2016 [29] 32 Bảng 1.9 Lượng mưa trung bình thành phố Bà Rịa năm 2016 [29] 33 Bảng 1.10 Dân số tỷ lệ gia tăng dân số tự nhiên năm 2013 – 2016 [29] 37 Bảng 1.11 Thống kê dân số số hộ gia đình thành phố Bà Rịa (2016-2035) 38 Bảng 1.12 Nhu cầu dùng nước Thành phố [ [31] 38 Bảng 1.13 Bảng tính tốn dự báo lưu lượng nước thải từ năm 2016 – 2025 [31] 39 Bảng 1.14 Dự báo chất lượng nước thải Thành phố Bà Rịa năm 2020 [31] 42 Bảng 2.1 Bảng thống kê cống thoát nước trạng 47 Bảng 3.1 Khối lượng bùn thải hệ thống thoát nước trạng (2016) 55 Bảng 3.2 Kết tính toán khối lượng bùn thải hệ thống cống thoát nước thải xây 61 Bảng 3.3 Kết tính tốn khối lượng bùn thải quy hoạch đến năm 2025 67 Bảng 3.4 Khối lượng bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải 72 Bảng 3.5 Khối lượng bùn thải từ bể tự hoại tính dựa dung tích bể tự hoại 77 Bảng 3.6 Khối lượng bùn thải tính dựa sở tham khảo tài liệu Oxfam .79 Bảng 3.7 Lượng bùn thải phát sinh đầu người từ nguồn phát sinh khác 84 Bảng 3.8 So sánh trình phân hủy kị khí bể phản ứng q trình chôn lấp [23] .91 Bảng 3.9 Khối lượng bùn thải đưa vào bể Metan tính đến năm 2025 94 vii DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1 Khối lượng bùn thải phát sinh theo lưu vực thoát nước thải 60 Biểu đồ 3.2 Khối lượng bùn thải từ hệ thống thoát nước thải quy hoạch đến năm 2025 .66 Biểu đồ 3.3 Khối lượng bùn thải phát sinh theo lưu vực thoát nước trạng 70 Biểu đồ 3.4 Khối lượng bùn thải nhà máy xử lý nước thải 73 Biểu đồ 3.5 Khối lượng bùn thải bể tự hoại tính dựa dung tích bể 79 Biểu đồ 3.6 Khối lượng bùn thải bể tự hoại tính sở tài liệu Oxfam 81 Biểu đồ 3.7 Tỷ lệ phần trăm bùn thải đô thị phát sinh từ nguồn khác hệ thống cống trạng (2016) 82 Biểu đồ 3.8 Tỷ lệ phần trăm bùn thải đô thị phát sinh từ nguồn khác quy hoạch đến năm 2025 83 viii Bùn thải phát sinh chủ yếu từ trình xử lý sinh học Bùn bơm nhờ hệ thống bơm hút bùn để đưa để tách nước Bùn sau xử lý dùng cho mục đích nơng nghiệp + Đối vời bùn thải vô (bể lắng 1): Bùn cặn hút khỏi bể lắng sơ cấp bơm chuyên dụng Bùn đưa vào bể nén bùn Sau vận chuyển để đem xử lý công đoạn a Đơn vị thực hiện: Nhà máy xử lý nước thải trực tiếp thực b Phương tiện: Bơm chuyên dụng, máy ép bùn trục vít, xe thùng… c Định kỳ thu gom: 2h tiến hành xả bùn lần 3.2.3 Kế hoạch thu gom bùn thải từ hệ thống bể tự hoại 3.2.3.1 Vạch tuyến thu gom a Kế hoạch thu gom + Kế hoạch thu gom phụ thuộc vào số hộ gia đình có dịch vụ hút bùn kế hoạch theo dõi b Định kỳ: tùy hộ gia đình 2-3 năm/lần Theo kết tính tốn trung bình năm hút khoảng 21,000 hộ/năm tương đương với 58 hộ/ngày Và việc thu gom xí nghiệp Xí nghiệp Thốt nước Thành phố Bà Rịa đảm nhiệm Đây doanh nghiệp cấp giấy phép hành nghề lĩnh vực thu gom bùn thải bể tự hoại Giữa doanh nghiệp khách hàng phải có hợp đồng thu gom Tuy nhiên, quy trình thực cịn phụ thuộc lớn vào người dân, nhiều hộ gia đình thuê đơn vị tư nhân bên ngồi mà khơng cấp chứng hành nghề để thực công việc thu gom Và doanh nghiệp khơng kiểm sốt vấn đề thu gom xử lý bùn c Đơn vị thực hiện: Xí nghiệp Thốt nước Thành phố Bà Rịa thuộc Cơng ty TNHH MTV Thốt nước phát triển đô thị tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu d Phương tiện: xe hút bể phốt chuyên dụng e Phương pháp quản lý - Lập hồ sơ quản lý khách hàng 87 - Bùn thải bể tự hoại phải vấn chuyển đến khu xử lý tập trung nơi mà quan có thẩm quyền cấp phép - Lập nhật ký công tác, hồ sơ quản lý việc thu gom, vận chuyển bùn thải bể tự hoại báo cáo định kỳ với quan quản lý nhà nước địa phương - Bùn thải bể tự hoại vận chuyển phương tiện chuyên dụng phương tiện đảm bảo yêu cầu an toàn kỹ thuật - Xử lý bùn thải bể tự hoại phải đảm bảo quy định mơi trường; loại khí thải, nước thải, bùn, tro, xỉ phải phân tích, quan trắc nhằm đánh giá, theo dõi đảm bảo xử lý đạt tiêu chuẩn quy định 3.2.3.2 Phương pháp thu gom - Khi hộ gia đình có nhu cầu Xí nghiệp nước thị thực hút xe hút bùn chuyên dụng 3.3 Phƣơng pháp xử lý bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc 3.3.1 Bùn thải từ hệ thống cống thoát nước Mỗi loại bùn có phương pháp xử lý khác Cụ thể: Loại bùn cặn từ hệ thống thoát nước thải: Bùn thải HTTN thải thị có thành phần hữu không cao, hàm lượng cát tạp chất vô lớn, phần lớn thành phần kim loại nặng nằm phạm vi cho phép QCVN 03:2008/BTNMT Mặt khác, độ ẩm bùn thải lớn làm cho khối lượng vận chuyển lớn, lượng nước bùn tạo thành khu bãi lưu trữ nhiều Sau nạo vét bùn thải cần phải tách nước sơ Bùn thải sau đưa bãi chôn lấp làm khơ tới độ ẩm khoảng 60% tiến hành ủ làm phân Compost với chất thải hữu bãi Sau ủ xong, bùn nước thải đưa lên hệ thống máy sàng phân loại Nguyên liệu qua sàng phối trộn số chất phụ gia để làm phân Compost Các phế thải, chất vô xử lý cách đưa chôn lấp Bùn khơ đem sử dụng làm phân bón nước thải đem xử lý trước xả môi trường + Khối lượng bùn thải HTTN cần xử lý theo phương pháp ủ phân Compost tính đến năm: 14 tấn/ngày 88 Bùn cặn HTTN mưa: Loại bùn cặn sau tách nước sơ điểm thu gom, nạo vét đưa phơi chôn lấp chất thải tập trung xã Tóc Tiên, huyện Tân Thành + Khối lượng bùn HTTN cần chơn lấp tính đến năm 2025: 78 tấn/ngày 3.3.2 Tính tốn quy mơ chơn lấp bùn thải từ hệ thống thoát nước quy hoạch đến năm 2025 Theo mục 5.2.1.1 TCXDXV 261: 2001- Bãi chôn lấp chất thải rắn – Tiêu chuẩn thiết kế thời gian vận hành ô chôn lấp từ – năm Chọn thời gian vận hành ô chôn lấp bùn thải từ hệ thống thoát nước năm Vì vậy, số chơn lấp (tính đến năm 2025) - Khối lượng bùn thải HTTN cần chôn lấp năm M = 78* 360*3= 84240 (tấn) 86767 m3 Thể tích chơn lấp Vđn = V1 + V2 V1 = 1/3.h.((a1.b1+ a.b + (a1.b1.a.b)1/2) V1 = 1/3.h2.((a2.b2+ a.b + (a2.b2.a.b)1/2) Trong đó: V1: Thể tích phần chìm chơn lấp V2: Thể tích phần chơn lấp h1: Chiều cao phần chìm hố chơn lấp h2: Chiều cao phần hố chôn lấp a,b: Cạnh đáy lớn hố chôn lấp a1, b1: Cạnh đáy ô chôn lấp a2, b2: Cạnh đáy ô chơn lấp Ta có: a1 = a – 2.h1 = a-6 a2 = a -2.h2.tg600 = a – 24,248 b1 = b – 2.h1 = b-6 b2 = b -2.h2.tg600 = b – 24,248 Vdn = Vrác + Vvật liệu phủ Theo tính tốn: VVật liệu phủ = 28% Vrác Vdn = 128% Vrác 89  Vđn = 128% 86767 = 111062 (m3) Chọn chiều cao ô chôn lấp h = 10 m => a = 160 m, b = 70 m Độ dài cạnh đáy ô chôn lấp a1 = 154 m Độ dài cạnh đáy ô chôn lấp a2 = 136 m Độ dài cạnh đáy ô chôn lấp b1 = 64 m Độ dài cạnh đáy ô chôn lấp b1 = 46m Vậy: Chiều dài mặt hố 160 m Chiều dài đáy hố 154 m Chiều rộng mặt hố 70 m Chiều rộng đáy hố 64 m Chiều cao hố 10 m 3.4 Phƣơng pháp xử lý bùn thải bể tự hoại kết hợp với bùn thải nhà máy xử lý nƣớc thải 3.4.1 Bùn thải từ nhà máy xử lý nước thải Do đặc điểm bùn thải nhà máy xử lý nước thải thị có hàm lượng chất hữu cao đồng thời nguồn phát sinh chủ yếu từ nước thải sinh hoạt khu dân cư khơng có nước thải sản xuất nên hàm lượng kim loại nặng thành phần chất ô nhiễm nguy hại mức cho phép Vì vậy, tái sử dụng bùn thải vào nhiều mục đích có ích khác Bảng: Kết thử nghiệm hàm lượng kim loại nặng bùn nhà máy xử lý nước thải Rạch Bà Tên tiêu Đơn vị Chất khô hàm lượng nước Crom (Cr) Cadimi (Cd) Chì (Pb) Kẽm (Zn) Asen (As) Thủy ngân % QCVN 43:2012/BTNMT - Kết thử nghiệm 33.5 mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg mg/kg 90 3.5 91.3 315 17.0 0.5 14.5