2.1.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu trong khuôn khổ của luận văn đƣợc thực hiện trên 03 loại chất thải:
- Bùn bể phốt (bùn bể tự hoại)
- Bùn hoạt tính dƣ (bùn hoạt tính thải)
- Chất thải giàu hữu cơ (chất thải rắn sinh hoạt)
Hiện nay, các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt trên địa bàn thành phố Hà Nội đã và đang được Xí nghiệp Quản lý các nhà máy xử lý nước thải xây dựng và cho đi vào hoạt động. Đi cùng với một lượng lớn nước thải sẽ được xử lý , lượng bùn hoạt tính phát sinh từ quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học hiếu khí cũng sẽ ngày một tăng lên, bao gồm lƣợng dƣ sinh khối, thành phần chính là các vi sinh vật cùng hàm lƣợng chất hữu cơ cao nhƣ: protein, lipit, cacbohydrat..., các thành phần dinh dƣỡng nhƣ nito, photpho, kali... ở mức cao, nhƣng đồng thời cũng tồn tại các yếu tố độc hại như các kim loại nặng, mầm bệnh, dư lượng kháng sinh... Phương pháp chính để xử lý bùn hoạt tính thải đƣợc áp dụng hiện nay là thêm vào các hóa chất chuyên dụng, ép tách nước cơ học, trộn cùng với polyme rồi đem chôn lấp trực tiếp. Nếu chỉ thu gom, vận chuyển về các bãi đổ với cách xử lý đơn giản nhƣ đang thực hiện sẽ gây ảnh hưởng đến môi trường , tốn diện tích chôn lấp , hơn nữa là gây lãng phí nguồn dinh dưỡng có ích trong bùn hoạt tính thải. Mục tiêu đặt ra là cần nghiên cứu một phương pháp xử lý thích hợp, tích hợp đƣợc các tiêu chí: giảm thiểu ô nhiễm; tiết kiệm chi phí;
có thể tận dụng đƣợc sản phẩm sau xử lý vào mục đích khác; và quan trọng là có thể sử dụng các kết quả nghiên cứu thu đƣợc để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo.
Tại Hà Nội, cùng với các vấn đề xung quanh việc xử lý nước thải, vấn đề môi trường được quan tâm chú ý là quản lý phân bùn bể tự hoại. Hiện nay Hà Nội đã có một số đơn vị thu gom phân bùn bể tự hoại, một lƣợng nhỏ đƣợc thu gom và xử lý tại Công ty môi trường đô thị URENCO 7 - Cầu Diễn. Với đặc điểm là một nước nông nghiệp, việc tái sử dụng phân bùn bể tự hoại là rất phổ biến ở Việt Nam, nhƣng phần
32
lớn phân bùn không đƣợc sử dụng đúng cách, không đảm bảo an toàn vệ sinh môi trường. Tuy rằng trong phân có chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học, thành phần dinh dƣỡng nito, photpho ở mức cao, nhƣng nó cũng một lƣợng đáng kể các mầm bệnh nhƣ: vi khuẩn, virus, động vật nguyên sinh, giun sán... là nguyên nhân gây bệnh ở người. Do đó việc sử dụng phân trong nông nghiệp hoặc nuôi trồng thuỷ sản có thể gây nguy hại thực sự đến sức khoẻ cộng đồng. Vì vậy cần phải có một hệ thống thu gom và công nghệ xử lý phù hợp hơn với điều kiện của Hà Nội.
Bên cạnh các vấn đề liên quan đến xử lý các loại bùn thải thì lƣợng chất thải rắn sinh hoạt cũng là một vấn đề hết sức cấp thiết. Khối lƣợng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh ở các đô thị chiếm tỷ lệ đến 60-70% lƣợng CTR, chất thải rắn sinh hoạt này có tỷ lệ hữu cơ cao (khoảng 54-77%) có tiềm năng phân hủy sinh học [1].
Từ những lý do kể trên, chúng tôi quyết định tiến hành nghiên cứu đồng phân hủy sinh học kỵ khí hỗn hợp hai loại bùn thải kể trên và chất thải giàu hữu cơ. Đƣợc biết đến là phương pháp xử lý sinh học có khả năng làm giảm hàm lượng các chất hữu cơ và các tác nhân độc hại có trong bùn nguyên liệu, đồng thời sản sinh khí metan có giá trị nhƣ một nguồn năng lƣợng tái tạo; phân hủy kỵ khí hỗn hợp hai loại bùn thải và chất thải giàu hữu cơ kể trên hứa hẹn sẽ là một bước đi đúng đắn.
Trong phạm vi của luận văn, việc nghiên cứu đồng phân hủy kỵ khí đƣợc thực hiện trên quy mô thí điểm pilot, với việc sử dụng bùn hoạt tính dư từ trạm xử lý nước thải Kim Liên; phân bùn bể phốt từ Công ty Môi trường đô thị Hà Nội URENCO 7 - Cầu Diễn và chất thải giàu hữu cơ đƣợc thu gom là chất thải rắn sinh hoạt từ khu vực chợ Mễ Trì Hạ - Nam Từ Liêm – Hà Nội đƣợc tập trung nghiên cứu.
Chuẫn bị nguyên liệu:
a/ Bùn bể phốt
Bùn bể phốt hay còn đƣợc gọi là bùn bể tự hoại, bùn bể phốt sử dụng trong nghiên cứu đƣợc lấy tại bể điều hòa của hệ thống 3 bể lắng tách cặn trong quy trình công nghệ tại trạm xử lý phân bùn bể phốt Cầu Diễn – công ty môi trường đô thị Hà Nội – URENCO 7.
33
Hình 2.1. Phân bùn bể phốt tại trạm xử lý phân bùn bể phốt Cầu Diễn
Bùn bể phốt đƣợc múc tại bể lắng tách cặn bằng gàu thép không gỉ. Tiến hành đồng thời lọc thô bằng rổ nhựa có kích thước lỗ khoảng 0,5cm để loại bỏ các loại rác có kích thước lớn và đã có sự pha loãng bớt để thuận lợi cho việc lọc thô. Sau đó chuyển vào thùng dung tích 20 lít, đậy nắp và vận chuyển về phòng thí nghiệm đặt trong khuôn viên của trạm xử lý phân bùn bể phốt Cầu Diễn trước ngày dự kiến thực hiện 1-2 ngày.
b/ Bùn hoạt tính dƣ
Bùn hoạt tính dƣ hay còn có thể gọi là bùn hoạt tính thải đƣợc sử dụng trong nghiên cứu là bùn dư thừa từ quá trình xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí. BHTD được lấy từ bể chứa bùn của Trạm xử lý nước thải Kim Liên.
Hình 2.2. Bùn hoạt tính dư từ Trạm xử lý nước thải Kim Liên
34
Bùn đƣợc lấy bằng gàu múc thép không gỉ sau đó đƣợc chuyển vào can nhựa, thùng nhựa 30 lít, sau khi loại bỏ hết rác có kích thước lớn nổi trên bề mặt, bùn đồng thời được lọc thô quá giá có kích thước lỗ khoảng 0,5cm, đổ vào can nhựa có dung tích 20 lít và vận chuyển về phòng thí nghiệm.
c/ Chất thải giàu hữu cơ
Chất thải giàu hữu cơ đƣợc sử dụng trong nghiên cứu ở đây là Chất thải rắn sinh hoạt đƣợc thu gom tại khu vực chợ Mễ Trì Hạ và một số hộ dân cửa hàng ăn uống ở Phường Mễ Trì – Quận Nam từ Liêm – Hà Nội.
Sau quá trình phân loại, tách sơ bộ và loại bỏ các thành phần nhƣ gạch đá, túi ni lông, dây nhựa… xác định đƣợc các thành phần chính của CTR sinh hoạt đƣa vào thí nghiệm nhƣ sau: cuống các loại rau khoảng 75%, cơm thừa, bún dƣ thừa từ các của hàng ăn uống khoảng 15%, số còn lại là tổng hợp của các loại nhƣ vỏ trái cây, ..v.v…
khoảng 10%. Để thuận lợi cho việc trộn đều nguyên liệu cũng nhƣ tính toán lƣợng CTR sinh hoạt đƣa vào thí nghiệm thì chất thải này đƣợc xay nhỏ bằng máy xay sinh tố.
Hình 2.3. Rác thải sinh hoạt khu vực chợ Mễ trì hạ- Nam từ liêm 2.1.2. Nội dung nghiên cứu
Từ các cơ sở khoa học về đặc điểm đặc trƣng của các loại bùn thải và chất thải giàu hữu cơ đã nêu tại phần tổng quan và tiềm năng phân hủy sinh học kỵ khí của các loại chất thải, luận văn tập trung vào một số nội dung nghiên cứu nhƣ sau:
a/ Thí nghiệm 1: Tiến hành bố trí thí nghiệm đồng phân hủy sinh học kỵ khí giữa BBP và BHTD để xác định khả năng sinh khí khí metan.
35
b/ Thí Nghiệm 2: Tiến hành thí nghiệm đồng phân hủy sinh học kỵ khí giữa BBP, BHTD và chất thải giàu hữu cơ để xác định khả năng sinh khí metan.