Tại phịng thí nghiệm, các khối bê tông đƣợc đúc từ nhiều loại bùn cống rãnh, bùn thải nguy hại đã đạt đƣợc các yêu cầu về môi trƣờng và chỉ số kỹ thuật về cƣờng độ bê tông. Các chất nguy hại trong bùn cống rãnh, bùn thải sau khi xử lý bằng công nghệ THS đã triệt tiêu hoặc giảm xuống dƣới ngƣỡng cho phép và điều đặc biệt và đƣợc quan tâm chú ý đến là không những xử lý đƣợc mùi hôi thối nồng nặc từ bùn cống rãnh mà cịn có thể tái sử dụng lại bùn cống rãnh cho nhiều mục đích khác nhƣ trong xây dựng… Kết quả phân tích sắc ký cho thấy thành phần và tỉ lệ các kim loại nặng khơng cịn hoặc khơng vƣợt ngƣỡng cho phép của tiêu chuẩn an tồn mơi trƣờng TCVN 7629 – 2007.
Bùn cống rãnh, bùn thải nguy hại
Khử mùi hôi bằng cách trộn với BOF1, BOF2(Beton odour fetid)
Khử các chất độc hại bằng phụ gia HSOB(Hazardous sludge of beton)
Hỗn hợp vữa bê tông rắn chắc từ bùn cống rãnh, bùn thải
+ Sản xuất phân hữu cơ sinh học
- Tận dụng bùn thải từ công nghệ chế biến nông sản thực phẩm và thuỷ hải sản để sản xuất phân hữu cơ sinh học bằng phƣơng pháp ủ men vi sinh của Viện Ứng dụng Cơng nghệ tại Tp. Hồ Chí Minh [30]
Quy trình cơng nghệ sản xuất phân hữu cơ từ nguyên liệu bùn thải bao gồm 4 bƣớc, thể hiện trong Hình 1.3
Hình 1.3. Quy trình cơng nghệ sản xuất phân hữu cơ từ nguyên liệu bùn thải
Phân hữu cơ sinh học đƣợc sản xuất từ bùn thải bằng công nghệ ủ men vi sinh và bổ sung khoáng chất đạt tiêu chuẩn chất lƣợng quy định đối với phân hữu cơ sinh học của Bộ Nông nghiệp và PTNT (theo Quyết định 100/2008/QĐ-BNN 15/10/2008).
- Sản xuất phân hữu cơ vi sinh từ bùn đáy ao cá tra nuôi thâm canh (công nghiệp) của nhóm tác giả trƣờng Đại học Cần Thơ [31]
Trong nghiên cứu các tác giả đã sử dụng chất thải ao nuôi cá cá tra lấy từ trại cá tra bằng cách bơm từ đáy ao cá lên (xi phông). Và các vật liệu khác nhƣ nấm Trichoderma, vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn hòa tan lân đã đƣợc sử dụng trong thí
Làm giảm độ ẩm nguyên liệu bùn thải
Làm tăng sinh khối men vi sinh
Phối trộn dịch men vi sinh, ủ hoại
Nghiền mịn, phối trộn khoáng theo thành phần đăng ký
nghiệm. Thí nghiệm đƣợc thực hiện tại 3 địa điểm với 3 loại xác thực vật khác nhau.
Kết quả nghiên cứu cho thấy:Sử dụng bùn đáy ao cá tra nuôi thâm canh cùng với xác bã thực vật có sẵn nhƣ rơm rạ, bèo lục bình, bổ sung nấm Trichoderma sp. và khống apatit để sản xuất phân hữu cơ vi sinh đạt tiêu chuẩn của Bộ NN&PTNT (TCVN 6169:1996) về pH, độ ẩm, tỉ lệ C/N, hàm lƣợng P dễ tiêu và mật số tế bào
vi sinh vật có ích (>106
tế bào/g phân).
1.3.3. Hiện trạng bùn thải đô thị của vùng nghiên cứu.
Do q trình đơ thị hóa mạnh mẽ từ năm 1990 đến nay, phần lớn các sơng hồ Hà Nội đều rơi vào tình trạng ơ nhiễm nghiêm trọng. Sơng Tơ Lịch, trục tiêu thốt nƣớc thải chính của thành phố, hàng ngày phải tiếp nhận khoảng 150.000 m³. Tƣơng tự, sông Kim Ngƣu nhận khoảng 125.000 m³ nƣớc thải sinh hoạt mỗi ngày. Sông Lừ và sông Sét trung bình mỗi ngày cũng đổ vào sông Kim Ngƣu khoảng 110.000 m³ [24]. Lƣợng nƣớc thải sinh hoạt và cơng nghiệp này đều có hàm lƣợng hóa chất độc hại cao. Các sơng mƣơng nội và ngoại thành, ngồi vai trị tiêu thốt nƣớc cịn phải nhận thêm một phần rác thải của ngƣời dân và chất thải cơng nghiệp. Những làng nghề thủ cơng cũng góp phần vào gây nên tình trạng ơ nhiễm này.
Hà Nội mỗi ngày có tới khoảng 500.000m3
nƣớc thải, trong đó 400.000m3 là
nƣớc thải sinh hoạt. Hà Nội có tổng cộng 4 trạm xử lý nƣớc thải là trạm xử lý Trúc
Bạch, công suất 2300 m3/ngđ, trạm xử lý Kim Liên công suất 3.700 m3/ngđ, nhà
máy xử lý nƣớc thải Bắc Thăng Long – Vân Trì, cơng suất 42.000 m3
/ngđ, nhà máy
xử lý nƣớc thải Yên Sở, công suất 200.000m3/ngđ, mới đi vào hoạt động từ tháng
5/2013. Tuy nhiên các nhà máy này mới tham gia xử lý đƣợc 5-7% lƣợng nƣớc thải ra một ngày đêm của cả thành phố, khối lƣợng nƣớc thải còn lại đƣợc xả thẳng ra nguồn tiếp nhận. Lƣợng bùn thải trung bình của các trạm xử lý hiện nay vào khoảng 20 tấn/ ngày đêm [8, 32].
Hiện tại, Cty TNHH MTV Thoát nƣớc Hà Nội đảm nhiệm công tác thu gom, và quản lý, xử lý khối lƣợng bùn thải đô thị Hà Nội nhƣng đơn vị mới chỉ dừng lại
ở mức độ thu gom bùn thải trong quá trình nạo vét hệ thống mƣơng thoát nƣớc, sông hồ. Khối lƣợng nạo vét hàng năm là khá lớn [8], cụ thể:
- Tổng khối lƣợng bùn nạo vét thủ công từ hệ thống cống rãnh và bằng cơ giới thông qua trạm cân điện tử đƣợc thực hiện tại bãi đổ bùn Yên Sở và Kiêu Kỵ vào khoảng167.200 tấn.
- Khối lƣợng bùn vận chuyển từ các nhà máy xử lý nƣớc thải hàng năm là: 2.140 tấn, cụ thể: Nhà máy xử lý nƣớc thải Kim Liênlà 600 tấn/năm;Nhà máy xử lý nƣớc thải Trúc Bạch là 700 tấn/năm và Nhà máy xử lý nƣớc thải Bắc Thăng Long – Vân Trì là 840 tấn/năm.
Với khối lƣợng bùn thải đô thị hàng năm của Tp Hà Nội nhƣ trên là khá lớn. Nếu chỉ thu gom, vận chuyển về các bãi đổ và xử lý đơn giản là chôn lấp và phun thuốc diệt muỗi nhƣ công ty TNHH MTV thốt nƣớc Hà Nội đang thực hiện thì vấn đề ảnh hƣởng đến mơi trƣờng xung quanh là khá rõ ràng. Vì vậy bùn thải đơ thị cần phải đƣợc thu gom, vận chuyển và tái chế một cách có hiệu quả tránh lãng phí tài ngun và gây ô nhiễm môi trƣờng.
CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tƣợng, phạm vi và thời gian nghiên cứu 2.1. Đối tƣợng, phạm vi và thời gian nghiên cứu
2.1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu: bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc, bùn từ các nhà máy xử lý nƣớc thải,trầm tích sơng hồ; trầm tích Hồ Ba Mẫu và cây rau cải ngọt (Brassica integrifolia).
Phạm vi nghiên cứu: Trên địa bàn thành phố Hà Nội. Các vị trí lấy mẫu nghiên cứu
- Trầm tích đƣợc lấy tại 10 địa điểm: sông Tô Lịch (khu vực cầu Khƣơng Đình (B1), đập Thịnh Liệt (B2), cầu Nguyễn Khánh Toàn (B3), cầu Trung Hồ (B4), khu đơ thị Bắc Linh Đàm (B5) và cầu Lủ (B6)); sông Nhuệ (khu vực cầu Trắng (B7) và cầu Mậu Lƣơng (B8)); hồ Ba Mẫu (B9) và hồ Văn Quán (B10).
- Bùn thải từ hệ thống thoát nƣớc thải sinh hoạt đô thị đƣợc lấy tại 10 điểm trên các trục đƣờng: Lê Văn Lƣơng kéo dài (B11), Trần Duy Hƣng (B12), Trƣờng Chinh (B13), 264 Láng (B14), Nguyễn Tuân – Nguyễn Trãi (B15), KĐT Yên Hoà (B16), Võ Thị Sáu (B17), Kim Mã (B18), Trƣơng Định (B19), Đỗ Đức Dục (B20).
- Bùn thải từ nhà máy xử lý nƣớc thải(XLNT) của Tp Hà Nội đƣợc lấy tại 2 nhà máy: Nhà máy XLNT Yên Sở (B21)và Nhà máy XLNT Kim Liên (B22).
Các vị trí lấy mẫu nghiên cứu đƣợc thể hiện trong Bảng 2.1 và Hình 2.1; Hình 2.2 nhƣ sau:
Bảng 2.1. Vị trí lấy mẫu bùn thải đơ thị trên địa bàn Hà Nội
STT Mẫu bùn Vị trí lấy mẫu
1 B1 N: 21° 0'0,90 E: 105°49'6,80 2 B2 N: 20°57'40,21 E: 105°48'51,81 3 B3 N: 21° 2'3,12 E: 105°48'16,52 4 B4 N: 21° 1'13,61 E: 105°48'4,20 5 B5 N: 20°58'10,35 E: 105°49'28,92 6 B6 N: 20°58'46,27 E: 105°49'13,96 7 B7 N: 20°58'37,09 E: 105°46'47,47
8 B8 N: 20°57'33,94 E: 105°47'27,55 9 B9 N: 21° 0'42,86 E: 105°50'26,66 10 B10 N: 20°58'28,32 E: 105°47'30,89 11 B11 N: 20°59'26,03 E: 105°46'41,34 12 B12 N: 21° 0'50,43 E: 105°47'53,61 13 B13 N: 21° 0'4,03 E: 105°49'48,02 14 B14 N: 21° 0'33,87 E: 105°48'49,21 15 B15 N: 20°59'41,22 E: 105°48'24,53 16 B16 N: 21° 1'25,58 E: 105°47'15,63 17 B17 N: 21° 0'30,76 E: 105°51'4,96 18 B18 N: 21° 1'53,63 E: 105°49'9,76 19 B19 N: 20°59'19,01 E: 105°50'50,16 20 B20 N: 21° 0'26,37 E: 105°46'53,32 21 B21 N: 20°53'12,02 E: 105°40'32,13 22 B22 N: 21° 0'53,72 E: 105°55'3,57
Hình 2.2. Vị trí lấy mẫu bùn thải từ hệ thống thốt nước thải sinh hoạt đơ thịvà từ nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn Tp Hà Nội
2.1.2. Thời gian nghiên cứu
Thời gian tiến hành thí nghiệm trồng rau trong chậu vại
Thí nghiệm trồng rau đƣợc tiến hành từ tháng 6 năm 2013 đến tháng 10 năm 2013.
- Tháng 6: Lấy bùn về ủ kỵ khí và phân tích các chỉ tiêu hóa lý, KLN, VSV - Tháng 7: Mua sắm các vật dụng, chuẩn bị đất trồng (phơi khô, tán nhỏ); mua hạt giống và bố trí nơi trồng rau thí nghiệm.
- Tháng 8 + 9: Tiến hành trồng rau trong chậu vại tại nhà riêng thuộc phƣờng Đồng Tâm, thành phố Vĩnh Yên, tỉnh Vĩnh Phúc.
- Tháng 10: Đánh giásự sinh trƣởng, phát triển của rau cải ngọt (số lá,chiều rộng lá, chiều cao thân); xác định các tính chất hóa lý của đất trong các chậu thí nghiệm (pH; độ ẩm; %C; hàm lƣợng N, P, K tổng số, KLN) và xác định hàm lƣợng KLN trong rau cải ngọt.
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu
Tiến hành thu thập các số liệu, dữ liệu, thông tin liên quan đến nội dung nghiên cứu. Các nguồn tài liệu, dữ liệu đƣợc thu thập từ: các văn bản của các bộ ngành liên quan, thƣ viện trƣờng Đại học KHTN, các bài báo trên các tạp chí khoa học, các trang web về môi trƣờng...
2.2.2. Phương pháp điều tra và khảo sát thực địa
- Điều tra và khảo sát thực địa xác định nguồn bùn thải đơ thị. - Xác định vị trí lấy mẫu bùn thải.
2.2.3. Phương pháp thực nghiệm
Lấy và xử lý mẫu bùn
Mẫu bùn đƣợc lấy trong ngày và đánh kí hiệu mẫu theo ngày, địa điểm và đối tƣợng phân tích. Mẫu đƣợc lấy và bảo quản theo TCVN 6663-15: 2004, (ISO 566715:1999), Nghị định số 154/2003/NĐ-CP. Sau khi lấy mẫu về lấy một lƣợng thích hợp đựng vào túi nylon sạch mang đi phân tích các chỉ tiêu hóa lý, KLN và VSV.
Phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm
- Các tính chất lý – hóa cơ bản của bùn đƣợc phân tích tại phịng thí nghiệm Phân tích mơi trƣờng;phịng thí nghiệm Bộ môn Thổ nhƣỡng & Môi trƣờng đất, Khoa môi trƣờng, trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐH Quốc Gia Hà Nộivà VSV đƣợc gửi đi phân tích tại Khoa Sinh học, Đại học KHTN.
Bảng 2.2. Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích trong phịng thí nghiệm
Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Phƣơng pháp phân tích
pHH2O và pHKCl - Đo bằng pH meter STARTER 3000
Hàm lƣợng cacbon (C) % Phƣơng pháp Walkley-Black
Xác định độ ẩm % Phƣơng pháp trọng lƣợng
Pts % Phƣơng pháp so màu xanh Molipden
Kts % Xác định bằng phƣơng pháp quang phổ phát
xạ trên máy AAS-6800, Shimazdu, Nhật Bản KLN (Cu, Zn, Pb, Cd,
Hg) mg/kg
Xác định bằng phƣơng pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS-6800, Shimazdu, Nhật)
Xác định vi sinh vật CFU/g PP đếm số khuẩn lạcphát triển trên môi
trƣờng thạch Phương pháp ủ bùn thải làm phân bón
+ Phân bùn 1 (PB1)
Bùn tƣơi đƣợc lựa chọn từ mẫu bùn phù hợp nhất để sản xuất phân bónđem về phịng thí nghiệm và tiến hành ủ kỵ khí (ủ nóng) 10 kg bùn thải. Trong q trình ủ có sử dụng thêm chế phẩm EM (Tỷ lệ phối trộn với bùn thải là 100g/10kg bùn thải).
- Quy trình ủ PB1 nhƣ sau: Cho một lớp bùn dày 5cm vào trong túi nylon dày rồi rắc một ít chế phẩm EM,tiếp tục phủ tiếp một lớp bùn lên trên, các bƣớc tiếp theo đƣợc tiến hành tƣơng tự cho đến khi hết 100g chế phẩm EM và 10 kg bùn thải. Cột miệng túi nylon lại rồi cho vào thùng xốp có nắp đậy.
- Thời gian ủ kỵ khí là 30 ngày.
- Nhiệt độ túi ủ: 45 – 55oC
+ Phân bùn 2 (PB2)
- Cho10 kg bùn tƣơi vào túi nylonrồi ủ kỵ khí(khơng sử dụng thêm chế phẩm EM).Cột miệng túi nylon lại rồi cho vào thùng xốp có nắp đậy
- Thời gian ủ kỵ khí là 30 ngày.
- Nhiệt độ túi ủ: 30 – 40oC
+ Phân bùn 3 (PB3)
Bùn thải đƣợc lựa chọn từ mẫu bùn phù hợp nhất để sản xuất phân bón đem phơi khơ tự nhiên và dã nhỏ sau đó đƣợc sử dụng làm phân bón.
Phương pháp bón phân cho rau cải ngọt
Bùn thải đƣợc chọn lựa (PB1)sau khi ủ đƣợc phối trộn với phân bón hóa học để chế tạo thành phân bón hữu cơ khống đạt tỷ lệ N:P:K = 3:5:2. Sau đó đem bón lót cho rau cải ngọt. Quy trình bón phân đƣợc thực hiện nhƣ sau: Mỗi chậu thí nghiệm cân 1,5 kg đất và trộn đều với các tỷ lệ phân bón khác nhau (nhƣ các cơng thức thí nghiệm đã bố trí ởBảng 2.3), sau đó cho vào chậu vại và tiến hành tƣới ẩm cho đất. Gieo đều vào mỗi chậu thí nghiệm 25 hạt cải ngọt rồi phủ một lớp đất ẩm mỏng (khoảng 0,2 cm) lên trên.
Phương pháp bố trí thí nghiệm trồng rau trong chậu vại
Cho 1,5 kg đất (đã đƣợc giã nhỏ, phơi khô và loại bỏ xác thực vật, các chất lẫn khác) vào mỗi chậu thí nghiệm và sau đó trộn đều phân bùn với các tỉ lệ khác nhau theo 9 công thức ở bảng 2.3 (mỗi công thức đƣợc nhắc lại 3 lần). Gieo vào mỗi chậu 25 hạt cải ngọt và tiến hành quan sát sự nảy mầm, đếm số lá, đo chiều cao thân từ mặt đất và chiều rộng lá của mỗi công thức theo từng giai đoạn sinh trƣởng.
Bảng 2.3. Bố trí các cơng thức thí nghiệm
STT Cơng thức Nội dung Tỷ lệ bón phân
1 CT1 Đối chứng (ĐC gồm 1,5 kg đất) 0g/1kg đất 2 CT2 ĐC + 7,5g PB1 5g/1kg đất 3 CT3 ĐC + 15 g PB1 10g/1kg đất 4 CT4 ĐC + 22,5 g PB1 15g/1kg đất 5 CT5 ĐC + 30 g PB1 20g/1kg đất 6 CT6 ĐC + 37,5 g PB1 25g/1kg đất 7 CT9 ĐC + 45g PB1 30g/1kg đất 8 CT7 ĐC + 22,5 g PB2 15g/1kg đất 9 CT8 ĐC + 22,5g PB3 15g/1kg đất Ghi chú:
+ PB1: Bùn sau khi ủ kỵ khí với chế phẩm EM được phối trộn thêm phân N,P, K + PB2: Bùn sau khi ủ kỵ khí (khơng có chế phẩm EM) và khơng phối trộn thêm phân N,P, K.
Theo dõi sinh trưởng của rau cải ngọt theo thời gian
- Sau 10 ngày theo dõi sự nảy mầm của hạt, đếm số lá và đo chiều cao thân rau từ mặt đất.
- Sau 20 ngày tiến hành đo đạc các chỉ tiêu sinh trƣởng, phát triển của cây:số lá, chiều cao thân,chiều rộng lá.
- Sau 30 ngày tiến hành đo đạc các chỉ tiêu sinh trƣởng, phát triển của cây cải ngọt (chiều cao thân, chiều rộng lá, tổng sinh khối) và xác định các tính chất hóa lý của đất trong các chậu thí nghiệm (pH; độ ẩm; %C; hàm lƣợng N, P, K tổng số và hàm lƣợng các kim loại nặng).Xác định hàm lƣợng KLN trong rau cải ngọt. Kết quả phân tích lấy giá trị trung bình của 3 lần lặp lại.
2.2.4. Phương pháp xử lý số liệu bằng Excel
Sử dụng phần mềm Excel để xử lý thống kê và mơ tả số liệu. Trên cơ sở đó phục vụ cho so sánh, phân tích và đánh giá kết quả nghiên cứu..
2.2.5. Phương pháp so sánh
Các kết quả có đƣợc đối chiếu với các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hànhliên quan của Việt Nam.
2.3. Nguyên liệu và dụng cụ thực nghiệm
Bùn thải
Bùn thải đƣợc lựa chọn từ mẫu bùn phù hợp nhất để sản xuất phân bón rồi chế tạo thành 3 loại phân bùn khác nhau: PB1, PB2 và PB3.
Chế phẩm EM
+ Nơi sản xuất: Viện vi sinh vật và Công nghệ sinh học – Đại học Quốc gia Hà Nội.
+ Thành phần: Trong chế phẩm có nhiều VSV nhƣ: Bacillus thuringiensis;
Bacillus lichenìormis;Bacillus subtilis;Lactobaccillus sp với số lƣợng từng VSV là
≥ 1010
mg/1g.
+ Vai trò: Chế phẩm EM có vai trị khử mùi, diệt trứng giun sán ký sinh, trứng ruồi, muỗi và các vi khuẩn, vi sinh vật gây bệnh. Có khả năng phân hủy nhanh các chất hữu cơ thành chất mùn.
+ Tỷ lệ phối trộn với bùn thải: 100g/10kg bùn thải(theo hướng dẫn của Viện
vi sinh vật và Công nghệ sinh học – Đại học Quốc gia Hà Nội).
Đất
Đất dùng trong thí nghiệm đƣợc lấy từ ruộng trồng màu tại xã Phù Đổng, huyện Gia Lâm. Vị trí (N: 2103’6,84” E: 105056’55,01”).
Hạt giống rau
Thí nghiệm đƣợc tiến hành với rau cải ngọt Quảng Phủ (Trung Quốc): Là