Nguyên liệu đầu vào cho sản xuất xi măng
Công nghệ này đƣợc ứng dụng nhờ hỗ trợ bởi các khoản tín dụng tăng trƣởng xanh hơn là mang lại lợi ích về tài chính.
15
Khu vực Copenhagen, Đan Mạch
Dự án Bio-crete đƣợc triển khai dƣới sự hỗ trợ của chƣơng trình EU-LIFE Environment. Mục tiêu của dự án là loại bỏ những rào cản kỹ thuật trong việc sử dụng tro từ bùn làm bê tông, đồng thời làm giảm lƣợng chất thải xử lý. Tro bùn đƣợc thêm vào bê tơng thậm chí thay thế cho xi măng Portland. Nghiên cứu chỉ ra rằng, bê tơng làm từ tro bùn có độ n n chấp nhận đƣợc, các kim loại nặng trong tro đƣợc cố định và khơng trích ly ra môi trƣờng khi sử dụng bê tông làm vật liệu. Thiết bị tro sinh học đã đƣợc sử dụng tại 03 nhà máy sản xuất bê tông trộn sẵn, 1.100 tấn tro sinh học đƣợc tái sử dụng sản xuất năm 2006 với tỷ lệ 50% tro thay thế cho bê tông đƣợc xem là tối đa.
Kyoto, Nhật Bản
Hội đồng chính quyền thành phố Kyoto sử dụng khoảng 32% bùn thải từ hệ thống XLNT làm nguyên liệu đầu vào để sản xuất xi măng. Nhà máy Kawasaki của công ty cổ phần DC, một trong những công ty hàng đầu trong sản xuất xi măng của Nhật Bản nhận tất cả tro và bùn từ nhà máy xử lý nƣớc cấp.
Xi măng sinh thái tại Chiba, Nhật Bản
Xi măng sinh thái là một loại mới của xi măng Portland. Nó khơng chỉ giải quyết vấn đề xử lý bùn thải công nghiệp và đơ thị mà cịn là phƣơng án khả thi nhằm hạn chế chôn lấp. Công nghệ sử dụng 50% tro là nguyên vật liệu đầu vào làm xi măng. Nhà máy đƣợc xây dựng tại Ichihara (Nhật), sử dụng tro của 26 khu đô thị, thành phố với công suất là 350 tấn sản phẩm/ngày.đêm. Chi phí xây dựng nhà máy khoảng 12,6 tỷ yên (tƣơng đƣơng 10 triệu đơ la) và chi phí quản lý khoảng 40 ngàn yên (tƣơng đƣơng 325 đơ la) cho 1 tấn tro. Chi phí quản lý do chính quyền địa phƣơng chi trả.
16
Ứng dụng làm vật liệu xây dựng
Khu vực Winneconne, Wisconsin, USA
Tập đoàn Minergy đã thƣơng mại hóa thành cơng công nghệ tái chế chất thải với khối lƣợng lớn vào tái sử dụng sản xuất thủy tinh, bao gồm bùn thải đô thị, bùn thải của nhà máy giấy và trầm tích bị ô nhiễm. Dƣới tác dụng của nhiệt độ cao, chất ô nhiễm hữu cơ bị phân hủy thành chất trơ sau đó thủy tinh hóa tro. Hiện nay, các nhà máy thƣơng mại đã có thể sản xuất ra sản phẩm đá từ bùn thải với công suất của 150 tấn bùn /ngày.đêm.
Khu vực Osaka, Nhật Bản
Tại Osaka, gạch thấm nƣớc đƣợc sản xuất từ tro lò đốt. Khi một số nơi hạn chế cải tạo đất bằng bùn thải, một công nghệ đƣợc phát triển để tái chế tro lò đốt thành sản phẩm gạch thấm nƣớc. Gạch đƣợc sử dụng để lát đƣờng và tăng khả năng thấm nƣớc mƣa bề mặt. Do đó, ứng dụng của nó cịn có thể kiểm sốt lƣợng nƣớc mƣa chảy tràn. Việc sản xuất đƣợc phổ biến rộng vào năm 1998.
Một ứng dụng khác trong sản xuất vật liệu xây dựng là bùn thải đƣợc trộn với các thành phần khác để tạo bê tông đƣờng, bê tông nhựa và vật liệu đắp khác. Nhiệt lƣợng từ quá trình sản xuất đƣợc sử dụng để chạy tua bin máy phát điện.
Khu vực Fukuoka, Nhật Bản
Trong phân hủy kỵ khí, một lƣợng lớn phốt pho và nitơ sẽ tuần hồn lại quy trình xử lý nƣớc thải và gây nên hiện tƣợng phú dƣỡng. Do đó, việc tận thu phốt pho trong quá trình xử lý nƣớc thải là góp phần giảm thiểu hiện tƣợng phú dƣỡng và tận dụng nguồn phốt pho sẵn có.
Ở Nhật Bản, kết tinh của Magnesium Ammonium Phosphate (MAP) đã đƣợc phát triển nhƣ là một phƣơng pháp tận thu phốt pho có hiệu quả. Quá trình này đƣợc thực hiện tại 04 nhà máy xử lý nƣớc thải ở thành phố Fukuoka. Kết quả là thành
17
phố Fukuoka đã tái chế khoảng 96,7% bùn thải và tro đốt rác đƣợc tạo ra từ các nhà máy xử lý nƣớc thải.
Khu vực Selangor, Malaysia
Tại khu vực này, bùn thải phát sinh từ nhà máy XLNT đô thị đƣợc tận dụng phối trộn với đất s t để sản xuất gạch. Lƣợng bùn thải phối trộn khoảng từ 10 - 40% trọng lƣợng khô và gạch sản xuất ra có trọng lƣợng tăng 30%. Tuy nhiên, gạch có trộn thêm bùn có tính dễ vỡ và giòn nên cần xem x t và cải tiến tỷ lệ phối trộn bùn với đất.
1.2. Nghiên cứu trong nƣớc
Một số cơng trình nghiên cứu về bùn thải trong nƣớc:
- Cơng trình “Nghiên cứu đề xuất cơng nghệ xử lý, tận dụng bùn thải và nƣớc tách bùn từ các nhà máy cấp nƣớc của Tp. HCM” của nhóm tác giả Lâm Minh Triết và Nguyễn Ngọc Thiệp (2010) chỉ ra rằng, trong bùn thải của hệ thống xử lý nƣớc cấp không chứa các kim loại nặng nên hồn tồn có thể sử dụng cho san lấp mặt bằng. riêng việc tận thu làm vật liệu xây dựng cần phối trộn với tỷ lệ bùn/đất s t là 2/8 sẽ cho ra sản phẩm có độ n n và tính thấm tƣơng tự nhƣ vật liệu xây dựng thông thƣờng. Tuy nhiên, khi tỷ lệ pha trộn thấp thì bùn thải sẽ mang tính đệm nhiều hơn làm cho chất lƣợng sản phẩm giảm. [1]
- Cơng trình “Cơng nghệ sử dụng bùn thải nguy hại để sản xuất vữa bê tơng cơng nghiệp” của Nhóm nghiên cứu và phát triển cơng nghệ mới thuộc Hội Khoa học và Kỹ thuật xây dựng Tp.HCM do tác giả Nguyễn Hồng Bỉnh chủ trì (2010) có nội dung nhƣ sau: Bùn thải đƣợc khử mùi bằng chất phụ gia trƣớc khi đƣợc đƣa vào hỗn hợp với đá, xi măng và nƣớc. Vữa bê tông đƣợc tạo thành nhờ phản ứng oxy hóa - khử của các hợp chất trong phụ gia đƣợc sử dụng. Các tấm bê tông từ bùn thải đã đạt đƣợc yêu cầu về môi trƣờng và chỉ số kỹ thuật về cƣờng độ bê tơng. Nhóm nghiên cứu đã triển khai thử nghiệm cơng nghệ này để xây dựng một số cơ sở hạ tầng tại Khu Liên hợp Xử lý chất thải tỉnh Bình Dƣơng. Qua phân tích của Cơng ty CP DV sắc ký Hải Đăng, trƣớc khi xử lý, hàm lƣợng crôm (Cr) từ 2,571 mg/l đến
18
3,76mg/l. Sau khi xử lý thì khơng phát hiện hàm lƣợng Cr, hoặc phát hiện Cr ở mức thấp hơn ngƣỡng giới hạn của TCVN 7269-2007. Tƣơng tự, kết quả thực nghiệm tại KCN Lê Minh Xuân cho thấy, hàm lƣợng Cr, Ni từ gấp 1,8 lần tiêu chuẩn, sau xử lý thì hàm lƣợng kim loại nằm trong ngƣỡng tiêu chuẩn cho ph p. [4]
- Cơng trình “Nghiên cứu cơng nghệ tái chế bùn thải để sản xuất công nghiệp và cải tạo đất nông nghiệp” của Trung tâm công nghệ và quản lý môi trƣờng (2005) chỉ ra rằng bùn từ nhà máy xử lý nƣớc thải ở các KCN, nhà máy luyện kim chủ yếu là các chất vơ cơ nên rất thích hợp cho việc sản xuất vật liệu xây dựng (VLXD) và thu hồi kim loại. Để có thể sử dụng bùn vào những mục đích nói trên, trƣớc tiên phải phân tích, xác định liên kết của kim loại trong bùn (xem kim loại liên kết chủ yếu với thành phần hữu cơ hay vô cơ). Sau đó, tùy thuộc vào các loại bùn mà sử dụng phƣơng pháp xử lý khác nhau hoặc kết hợp các phƣơng pháp. Bùn từ các nhà máy xử lý nƣớc thải tập trung của KCN, nhà máy luyện kim, cơ khí, xử lý nƣớc lại chứa nhiều kim loại nặng nhƣ chì, thủy ngân, niken, crôm, đồng, sắt... Trung tâm dùng phƣơng pháp sinh học để tách kim loại. Phần vô cơ chiếm 59 - 67 % đƣợc sử dụng làm VLXD. Bùn từ nhà máy nƣớc hoặc nhà máy xi mạ chứa nhiều sắt (hàm lƣợng sắt là 1.778 - 5.334mg/kg) nên đƣợc tận dụng làm bột màu hoặc sản xuất đinh. Loại bùn khó xử lý nhất là bùn chứa nhiều chất hữu cơ độc hại, chẳng hạn nhƣ chất hữu cơ bền POBs từ nhà máy sản xuất hóa chất, nhựa. Đối với loại bùn này phải dùng tới phƣơng pháp trích ly hóa học: dùng dung mơi để tách chất ơ nhiễm, sau đó thu hồi dung mơi cùng chất bẩn để xử lý tiếp. Tuy nhiên, quy trình này khá phức tạp và không khả thi. [5]
Một số ứng dụng về bùn thải ở nƣớc ta có thể kể đến nhƣ sau:
Ứng dụng làm vật liệu xây dựng
Trung tâm công nghệ và quản lý môi trường, Nghiên cứu công nghệ tái chế bùn thải để sản xuất công nghiệp và cải tạo đất nông nghiệp (2005)[11]
Theo kết quả nghiên cứu, bùn từ nhà máy xử lý nƣớc thải ở các KCN, nhà máy luyện kim chủ yếu là các chất vơ cơ nên rất thích hợp cho việc sản xuất vật liệu xây dựng (VLXD) và thu hồi kim loại. Để có thể sử dụng bùn vào những mục đích nói trên, trƣớc tiên phải phân tích, xác định liên kết của kim loại trong bùn (xem kim
19
loại liên kết chủ yếu với thành phần hữu cơ hay vơ cơ). Sau đó, tùy thuộc vào các loại bùn mà sử dụng phƣơng pháp xử lý khác nhau hoặc kết hợp các phƣơng pháp. Bùn từ các nhà máy xử lý nƣớc thải tập trung của KCN, nhà máy luyện kim, cơ khí, xử lý nƣớc lại chứa nhiều kim loại nặng nhƣ chì, thủy ngân, niken, crơm, đồng, sắt... Trung tâm dùng phƣơng pháp sinh học để tách kim loại. Phần vô cơ chiếm 59 – 67 % đƣợc sử dụng làm VLXD. Bùn từ nhà máy nƣớc hoặc nhà máy xi mạ chứa nhiều sắt (hàm lƣợng sắt là 1.778 – 5.334mg/kg) nên đƣợc tận dụng làm bột màu hoặc sản xuất đinh. Loại bùn khó xử lý nhất là bùn chứa nhiều chất hữu cơ độc hại, chẳng hạn nhƣ chất hữu cơ bền POBs từ nhà máy sản xuất hóa chất, nhựa. Đối với loại bùn này phải dùng tới phƣơng pháp trích ly hóa học: dùng dung môi để tách chất ơ nhiễm, sau đó thu hồi dung mơi cùng chất bẩn để xử lý tiếp. Tuy nhiên, quy trình này khá phức tạp và không khả thi.
GS. TS. Lâm Minh Triết và ThS. Nguyễn Ngọc Thiệp, đề tài “Nghiên cứu đề xuất công nghệ xử lý, tận dụng bùn thải và nước tách bùn từ các nhà máy cấp nước của Tp. HCM” (2010)[12]
Kết quả đã nghiên cứu số lƣợng và thành bùn trong hỗn hợp nƣớc - bùn và nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng bùn làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng: gạch xây dựng, chậu gốm... với tỉ lệ pha trộn bùn : đất s t = 2 : 8 Kg. Chất lƣợng sản phẩm (độ n n và tính thấm) tƣơng tự nhƣ vật liệu xây dựng thông thƣờng, tuy nhiên tỷ lệ pha trộn thấp nên bùn mang tính chất đệm nhiều hơn. Trong thành phần bùn khơng chứa các kim loại nặng nên hồn tồn có thể sử dụng cho san lấp mặt bằng.
Nhóm nghiên cứu và phát triển cơng nghệ mới thuộc Hội Khoa học và Kỹ thuật xây dựng Tp.HCM do TS Nguyễn Hồng Bỉnh chủ trì (2010)[13]
Nhóm đã hồn thiện cơng nghệ sử dụng bùn thải nguy hại để sản xuất vữa bê tông công nghiệp. Trong công nghệ sản xuất này, bùn thải đƣợc khử mùi bằng chất phụ gia trƣớc khi đƣợc đƣa vào hỗn hợp với đá, xi măng và nƣớc. Vữa bê tông đƣợc tạo thành nhờ phản ứng oxy hóa – khử của các hợp chất trong phụ gia đƣợc sử dụng. Các tấm bê tông từ bùn thải đã đạt đƣợc yêu cầu về môi trƣờng và chỉ số kỹ thuật về cƣờng độ bê tông. Nhóm nghiên cứu đã triển khai thử nghiệm cơng nghệ này để xây dựng một số cơ sở hạ tầng tại Khu Liên hợp Xử lý chất thải tỉnh Bình Dƣơng. Qua phân tích của Cơng ty CP DV sắc ký Hải Đăng, trƣớc khi xử lý, hàm lƣợng crôm (Cr) từ 2,571 mg/l đến 3,76mg/l. Sau khi xử lý thì khơng phát hiện hàm lƣợng Cr, hoặc phát hiện Cr ở mức thấp hơn ngƣỡng giới hạn của TCVN 7269- 2007. Tƣơng tự, kết quả thực nghiệm tại KCN Lê Minh Xuân cho thấy, hàm lƣợng Cr, Ni từ gấp 1,8 lần tiêu chuẩn, sau xử lý thì hàm lƣợng kim loại nằm trong ngƣỡng tiêu chuẩn cho ph p.
20
Ứng dụng vào nơng nghiệp
Ngồi những phát minh mới về tận dụng bùn thải làm VLXD, thì các cơng nghệ tận dụng bùn thải tạo các sản phẩm có giá trị khác cũng đã đƣợc nghiên cứu, trong đó hiệu quả nhất là thu hồi khí sinh học (biogas) từ chất thải hữu cơ và sản xuất phân bón.
Nguyễn ăn Phước, đề tài NCKH “Nghiên cứu quản lý và xử lý bùn thải công nghiệp TP.HCM” (200 ) [6]
Đề tài đã đề xuất và định hƣớng các phƣơng án xử lý đối với từng loại bùn thải, đặc biệt là việc tận dụng bùn thải khơng nguy hại tạo ra sản phẩm có giá trị sử dụng nhƣ làm phân bón, thu khí biogas,…
g n n hư c đ t i ử lý bùn thải và các giải pháp sinh lời từ bùn thải” (2012)
Trong nghiên cứu này, bùn thải đƣợc tận dụng làm phân compost. Kết quả cho thấy, tỷ lệ phối trộn là 70% bùn : 30% vật liệu phối trộn chƣa phải là tối ƣu nhƣng cũng là tỷ lệ thích hợp, chấp nhận đƣợc cho quá trình ủ phân hữu cơ. Đồng thời khi thay đổi tỷ lệ phối trộn giữa bùn : cỏ : rơm vẫn đảm bảo đƣợc các điều kiện của quá trình về nhiệt độ, độ ẩm, VS và tỉ lệ C : N thích hợp cho quá trình ủ. Đề tài cũng tiến hành thử nghiệm khả năng sản xuất phân bón từ bùn thải cho KCN Trà Nóc cũng nhƣ đánh giá khả năng áp dụng cho một số KCN khác.
Nguyễn ăn Phước và Lê Hoàng Nghiêm, đề tài: “Nghiên cứu các giải pháp công nghệ và quản lý bùn thải từ các trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung trên địa bàn Tp. HCM” (2011) [7]
Kết quả nghiên cứu đạt đƣợc các nội dung sau:
- Hiện trạng phát sinh, xử lý, thải bỏ và tính tốn khối lƣợng bùn của các trạm xử lý nƣớc thải sinh hoạt tập trung và phân tán trên địa bàn TP. HCM.
- Đánh giá thành phần, tính chất và khả năng ơ nhiễm của bùn XLNTSH trên địa bàn TP. HCM.
21
- Đề xuất giải pháp công nghệ xử lý và giảm thiểu khả năng ảnh hƣởng đến môi trƣờng và sức khỏe cộng đồng của bùn XLNTSH trên địa bàn TP. HCM.
- Nghiên cứu đánh giá thành phần, khả năng ô nhiễm và giải pháp xử lý và quản lý bùn XLNT của trạm xử lý nƣớc thải Bình Hƣng Hịa, TP. HCM.
- Đề xuất phƣơng pháp xử lý và qui định thích hợp phục vụ cho việc quản lý thải bỏ bùn an toàn từ các trạm xử lý nƣớc thải sinh hoạt tập trung và phân tán trên địa bàn TP. và Tính tốn ƣớc lƣợng và dự báo khối lƣợng bùn thải từ các trạm xử lý nƣớc thải trên địa bàn Tp. HCM
Tại Bình Dương
Đề tài: “Điều tra, khảo sát, thống kê, đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp quản lý CTRCN & CTNH của các cơ sở sản xuất công nghiệp trên địa bàn tỉnh Bình Dƣơng” chủ trì GS.TS Nguyễn Văn Phƣớc, nghiệm thu năm 2015. Trên cơ sở căn cứ trên hiện trạng và các vấn đề bức xúc hiện nay của Tỉnh Bình Dƣơng, đề tài đề xuất một số giải pháp nhƣ: Đề xuất quy trình quản lý CTRCN & CTNH bao gồm quản lý hành chính và quản lý kỹ thuật; Các biện pháp hỗ trợ nhằm nâng cao hiệu quả quản lý bao gồm các thể chế chính sách và các công cụ hỗ trợ liên quan.
Đề tài: “Nghiên cứu phƣơng án tái sử dụng bùn thải từ hệ thống xử lý nƣớc, nƣớc thải và xỉ thải trên địa bàn tỉnh Bình Dƣơng” chủ trì GS.TS Nguyễn Văn Phƣớc, nghiệm thu năm 2015. Từ kết quả nghiên cứu cho thấy việc xử lý bùn sinh học thành phân hữu cơ vi sinh tại khu vực xử lý nƣớc thải giúp giảm lƣợng bùn phát sinh vừa tận dụng trồng cây xanh trong khuôn viên. Kiến nghị UBND ban hành qui định cho ph p xử lý bùn sinh học không nguy hại đƣợc xử lý tại chỗ, cho