Đồ án Tốt nghiệp: Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải khu công nghiệp Vĩnh Lộc TP.HCM để phục vụ mục đích năng lượng

Chia sẻ: Diệp Nhất Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:121

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu này sẽ giúp xử lý lượng bùn thải công nghiệp phát sinh, làm giảm việc chôn lấp bùn thải vào đất, từ đó sẽ làm giảm tác động đến môi trường. Hơn nữa, đề tài còn có thể giải quyết được nhu cầu về năng lượng nhiệt cho các cơ sở sản xuất. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án Tốt nghiệp: Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải khu công nghiệp Vĩnh Lộc TP.HCM để phục vụ mục đích năng lượng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG BÙN THẢI KHU CÔNG NGHIỆP VĨNH LỘC TP.HCM ĐỂ PHỤC VỤ MỤC ĐÍCH NĂNG LƯỢNG. Ngành: MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Giảng viên hướng dẫn : PGS. TS TRƯƠNG THANH CẢNH Sinh viên thực hiện : NGUYỄN DUY TÀI MSSV: 1151080279 Lớp: 11DMT03 TP. Hồ Chí Minh, năm 2015
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng: số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực. Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong khóa luận này ghi rõ nguồn gốc. Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2015. Sinh viên Nguyễn Duy Tài i
LỜI CẢM ƠN Trước tiên, con xin được gửi lời đến ba mẹ yêu thương với lòng biết ơn vô bờ bến. Ba mẹ đã nuôi dưỡng con không quản ngại bao gian khổ từ lúc còn bé thơ cho đến ngày hôm nay. Không những thế, ba mẹ còn là chỗ dựa vững chắc nhất trong cuộc sống của con, luôn dõi theo từng bước chân con đi để ủng hộ, động viên và nâng đỡ cho con mỗi khi vấp ngã. Chính ba mẹ là niềm tin để con có được sức mạnh để vững vàng hơn trên đường đời còn nhiều gian khó. Thời gian bốn năm được học tập tại trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM dù không phải là quá dài song em vô cùng biết ơn quý Thầy Cô khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn cho em những kiến thức vô cùng quý báu để làm hành trang bước vào đời. Thầy Cô đã luôn nâng đỡ cho em vượt qua những khó khăn trong suốt quá trình học tập và làm đồ án tại nhà trường. Một lần nữa em xin được gửi lời biết ơn sâu sắc đến quý Thầy Cô. Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Trương Thanh Cảnh Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM, người đã tận tình nâng đỡ, hướng dẫn, giúp đỡ em trong việc định hướng đề tài, hỗ trợ các kiến thức, nguồn tài liệu cần thiết, tạo điều kiện tốt nhất cho em tiến hành đề tài và giúp em làm việc nhóm hiệu quả. Em xin cảm ơn các thầy cô trong Phòng thí nghiệm phân tích Môi trường Trường ĐH Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện môi trường thuận lợi, giúp em nghiêm túc trong việc phân tích và tạo ra nguồn số liệu đáng tin cậy. Em xin cảm ơn anh Trần Trọng Khải đã giúp đỡ, chỉ bảo em trong quá trình thực nghiệm, hướng dẫn và cung cấp cho em các kiến thức quan trọng liên quan đến đề tài. Giúp em cải thiện và hoàn thành khóa luận. Xin cảm ơn các bạn trong nhóm Nghiên cứu, đã tận tình cùng thực hiện đề tài một cách nghiêm túc và nhiệt huyết, giải quyết khó khăn khi gặp phải. ii
Xin cảm ơn chú Nguyễn Văn Ba, quản lý cơ sở than tổ ong ở số 144 Ung Văn Khiêm đã tạo điều kiện cho sinh viên thực hiện đề tài, chỉ bảo và truyền đạt các kiến thức thực tế quan trọng, hỗ trợ cho việc hoàn thành đề tài một cách tốt nhất. Em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè luôn là những người động viên giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đồ án. Em xin cảm ơn ! iii
TÓM TẮT Nghiên cứu này nhằm đề xuất xử lý tái chế bùn thải công nghiệp cho mục đích thu hồi năng lượng. Bùn thải được lấy ở nhà máy xử lý nước thải (XLNT) tập trung Khu công nghiệp (KCN) Vĩnh Lộc. Qua kết quả phân tích bùn thải đầu ra do KCN Vĩnh Lộc cung cấp, các thành phần nguy hại đều nằm dưới ngưỡng quy định cho phép theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại đối với bùn thải từ quá trình xử lý nước (QCVN 50:2013/BTNMT), tuy nhiên trong kết quả cho thấy bùn thải đầu ra có chứa nhiều kim loại nặng (Ba: 190 ppm; Pb: 6.54 ppm,...), nếu không có biện pháp xử lý kịp thời sẽ gây ra tồn đọng kim loại nặng gây ảnh hướng xấu đến sức khỏe và môi trường. Đề tài tiến hành nhằm sử dụng bùn thải công nghiệp (CN) cho mục đích tận thu năng lượng (NL), bùn thải được phối trộn với các nhiên liệu khác như: đất sét, than bùn, than cám theo các tỷ lệ khác nhau. Trong đó đất sét là 10%, bùn thải lần lượt là 0%, 5%, 10%, 15% và 20%, tỷ lệ than thay đổi theo hàm lượng bùn (than bùn: than cám) tất cả các tỷ lệ được tính theo vật chất khô để sản xuất ra viên than đốt, viên than sản xuất từ bùn thải được đánh giá khả năng đốt cháy và nhiệt trị, chọn tỷ lệ bùn phối trộn có khả năng cung cấp nhiệt cao và xử lý tối đa hóa lượng bùn. Kết quả nghiên cứu cho thấy để giải thích sự khác nhau này cần tiến hành xác định mối liên hệ của tỷ lệ bùn với các tính chất có trong than (độ ẩm, chất bốc, tro, carbon cố định) và đặc biệt là thông số nhiệt trị dựa vào xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính đơn. Qua kết quả phân tích hồi quy cho thấy bùn tỷ lệ thuận với chất bốc, độ ẩm và nhiệt trị tỷ lệ nghịch với carbon cố định và tro, trong đó bùn ít ảnh hưởng đến sự thay đổi của tro (bùn tăng lên 1% làm hàm lượng tro trong than giảm 0.062%). Kết luận, tỷ lệ bùn phối trộn càng nhiều thì làm cho than có khả năng bén cháy cao và cung cấp được nhiệt lượng lớn. Việc chọn ra tỷ lệ bùn phối trộn nào có đặc tính của nhiên liệu đốt tốt, xác định dựa trên các thông số: thời gian bén cháy, thời gian đun sôi 2 lít nước, thời gian cháy hữu ích và lượng nước đun sôi. Kết quả thực nghiệm cho thấy tỷ lệ bùn iv
10% là thích hợp nhất, đáp ứng được các thông số đốt và lượng bùn xử lý là tương đối 10%. Kết quả nghiên cứu là thông tin hữu ích cho những nhà chính sách đưa ra các quyết định xử lý bùn thải theo hướng tái chế và là một giải pháp xử lý bùn hiệu quả. Từ khóa: Bùn Thải KCN, Năng lượng, Nhiệt trị, KCN Vĩnh Lộc. v
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii TÓM TẮT ................................................................................................................. iv MỤC LỤC ................................................................................................................. vi DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ ix DANH MỤC HÌNH ẢNH .......................................................................................... xi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................... xii MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Lý do tiến hành đề tài .........................................................................................1 2. Tính cấp thiết đề tài ............................................................................................3 3. Mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................................3 4. Đối tượng nghiên cứu .........................................................................................3 5. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................3 6. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.....................................................................................5 1.1. Vấn đề bùn thải CN .........................................................................................5 1.2. Bùn thải ............................................................................................................6 1.2.1. Khái niệm .................................................................................................6 1.2.2. Nguồn gốc bùn thải ..................................................................................7 1.2.3. Đặc tính của bùn .....................................................................................11 1.2.4. Các phương pháp xử lý và tái chế bùn ...................................................12 1.2.5. Các nghiên cứu trong và ngoài nước ....................................................14 1.2.6. Sử dụng bùn thải CN cho mục đích tận thu năng lượng ......................16 1.2.6.1 Cacbon cố định (Fixed carbon) ........................................................19 1.2.6.2 Các chất bốc (Volatile matter) .........................................................19 1.2.6.3 Hàm lương tro sỉ (Ash) ....................................................................20 1.2.6.4 Hàm ẩm (Moisture) .........................................................................20 vi
1.2.6.5 Nhiệt trị (Heating value) ..................................................................20 1.3. Giới thiệu KCN Vĩnh Lộc .............................................................................26 1.3.1 Lịch sử hình thành và phát triển ..............................................................26 1.3.2 Các loại hình sản xuất trong KCN...........................................................27 1.3.3 Nhà máy XLXN tập trung .......................................................................31 1.3.3.1 Địa điểm xây dựng nhà máy nước thải và nguồn tiếp nhận ........31 1.3.3.2 Lĩnh vực hoạt động ........................................................................31 1.3.3.3 Nguồn gốc nước thải nhà máy.......................................................32 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................36 2.1 Nội dung nghiên cứu.......................................................................................36 2.2 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................36 2.2.1. Phương pháp kế thừa ..............................................................................36 2.2.2. Phương pháp lấy mẫu .............................................................................36 2.2.3. Phương pháp phân tích mẫu ...................................................................37 2.2.3.1. Phân tích độ ẩm ...............................................................................37 2.2.3.2. Xác định tro .....................................................................................38 2.2.3.3. Xác định ham lượng chất bốc .........................................................39 2.2.4. Phương pháp thực nghiệm ......................................................................40 2.2.5. Phương pháp thống kê và xử lý xử lý số liệu .........................................43 2.2.5.1. Chương trình Microsoft Exce .........................................................43 2.2.5.2. Phần mềm SPSS ..............................................................................43 2.2.6. Phương pháp phân tích SAW (Simple additive weighting) ...................44 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .........................................................45 3.1 Tính chất, thành phần bùn KCN Vĩnh Lộc .....................................................45 3.1.1 Thành phần của bùn thải .........................................................................45 3.1.2 Đặc tính hóa lý của bùn ...........................................................................48 3.2 Tính chất nhiên liệu phối trộn (than bùn, than cám, đất sét) ..........................51 3.3 Tiến hành phối trộn .........................................................................................56 3.3.1 Quá trình phối trộn đợt 1 .........................................................................57 vii
3.3.2. Tỷ lệ phối trộn đợt 2 ...............................................................................57 3.3.3 Tỷ lệ phối trộn đợt 3 ................................................................................58 3.4 Kết quả phối trộn ............................................................................................59 3.4.1 Phối trộn Đợt 1 ........................................................................................59 3.4.2 Phối trộn đợt 2 .........................................................................................59 3.4.3.Phối trộn đợt 3 .........................................................................................60 3.5 Ảnh hưởng của tỷ lệ bùn lên đặc tính lý hóa của viên đốt .............................64 3.6 Nhiệt trị và yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt trị .....................................................72 3.6.1 Nhiệt trị ....................................................................................................72 3.6.2 Yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt trị ................................................................75 3.7 Lựa chọn tỷ lệ phối trộn ..................................................................................78 3.8 So sánh than thị trường ...................................................................................82 3.8.1. Đặc tính lý hóa .......................................................................................82 3.8.2. Giá thị trường. ........................................................................................85 3.9 Nhận xét chung ...............................................................................................86 KẾT LUẬN ..............................................................................................................87 TÀI LIỆU THAM KHẢO viii
DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1 Thành phần của bùn qua các công đoạn xử lý (OTV, 1997) ....................11 Bảng 1. 2 Đặc tính của bùn thải (Mark Girovich, 1992) ..........................................18 Bảng 1. 3 Phân tích tương đối các loại than khác nhau (%) (Chương trình Liên Hợp Quốc, 2006). ..............................................................................................................19 Bảng 1. 4 Nhiệt trị cao (HHV) của vật liệu (Kiser, JVL và Burton, BK.1992) ........ 21 Bảng 1. 5 Phân tích tương đối các thành phần dễ cháy của chất thải rắn đô thị ở Mỹ(Niessen, W.R. 1977) ..........................................................................................22 Bảng 1. 6 Phân tích nguyên tố chính của các thành phần dễ cháy của chất thải rắn đô thị (khô) (Niessen, W.R. 1977) ............................................................................23 Bảng 1. 7 Nhiệt trị cao của CTR đô thị (MSW) tai các quốc gia (Khan, M.Z.A. and Abu- Ghararah, Z.H., 1991) ......................................................................................25 Bảng 1. 8 Cơ cấu phân bố đất đai xây dựng KCN Vĩnh Lộc (Tài liệu tham khảo từ Nhà Máy XLNT tập trung KCN) ............................................................................26 Bảng 1. 9 Cơ cấu ngành nghề trong KCN Vĩnh Lộc (Tài liệu tham khảo từ Nhà Máy XLNT tập trung KCN) ....................................................................................27 Bảng 1. 10 Tính chất nước đầu vào (tài liệu tham khảo từ nhà máy xlnt tập trung KCN Vĩnh Lộc) .........................................................................................................32 Bảng 2. 1 Các tý lệ phối trộn của các nhiên liệu theo vật chất khô ..........................40 Bảng 3. 1 Kết quả thẩm định bùn thải đầu ra của Trạm XLNT tập trung của KCN Vĩnh Lộc ....................................................................................................................45 Bảng 3. 2 Hàm lượng các thàn phần nguy hại vô cơ và hữu cơ trong mẫu bùn thải. ......46 Bảng 3. 3 Kết quả phân tích phòng thí nghiệm .........................................................49 Bảng 3. 4 Tính chất của bùn thải...............................................................................49 Bảng 3. 5 Tính chất hóa của đất sét ..........................................................................52 Bảng 3.6. Tính chất than cám....................................................................................52 Bảng 3. 7 Tính chất của than bùn ..............................................................................53 Bảng 3. 8 khối lượng của các nhiên liệu tương ứng với các tỷ lệ phối trộn Đợt 2 ...58 ix
Bảng 3. 9 Khối lượng của các nhiên liệu tương ứng với các tỷ lệ phối trộn Đợt 3 ..59 Bảng 3.10. Tính chất của viên đốt theo các công thức khác nhau ............................61 Bảng 3. 11 Kết quả phân tích hồi quy của Độ ẩm ....................................................65 Bảng 3. 12 Kết quả phân tích hồi quy của Chất bốc .................................................66 Bảng 3. 13 Kết quả phân tích hồi quy của Tro .........................................................67 Bảng 3. 14: Kết quả phân tích hồi quy của Carbon cố định .....................................68 Bảng 3. 15: Thống kê về Nhiệt trị .............................................................................73 Bảng 3. 16 Kết quả Kiểm định One-Sample Kolmogorov-Smirnov ........................73 Bảng 3. 17 Kết quả phân tích hồi quy tuyến tính Nhiệt trị ......................................76 Bảng 3. 18 Kết quả đốt than ......................................................................................79 Bảng 3. 19 Điểm đánh giá của viên đốt theo các tỷ lệ ..............................................79 Bảng 3. 20 Xác định trọng số cho các tiêu chí ..........................................................81 Bảng 3. 21 Tính điểm kết luận cho viên đốt than theo các tỷ lệ khác nhau..............82 Bảng 3. 22 Kết quả đốt than thị trường và than thành phẩm ....................................84 x
DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 2 Hệ thống XLNT nhà máy nước tập trung KCN Vĩnh Lộc .......................34 Hình 2. 1 Máy ép than ...............................................................................................41 Hình 2. 2 Viên đốt .....................................................................................................42 Hình 2. 3 Mô hình đốt than .......................................................................................43 Hình 3. 1 Đặc tính lý hóa của bùn thải......................................................................51 Hình 3. 2 Tính chất của các nhiên liệu phối trộn. .....................................................54 Hình 3. 3 So sánh tính chất của các nhiên liệu phối trộn ..........................................55 Hình 3.4. Sân phơi bùn thải.......................................................................................57 Hình 3. 5 Tính chất của Viên đốt theo các công thức khác nhau..............................63 Hình 3. 7: Đồ thị phân phối chuẩn của Nhiệt trị .......................................................74 Hình 3. 8 Quan hệ tuyến tính giữa Chất bốc và Nhiệt trị .........................................75 Hình 3. 9 Mối quan hệ tuyến tính giữa Tỷ lệ bùn và Nhiệt trị ..................................78 Hình 3. 10 Đặc tính lý hóa Than thành phẩm và Than thị trường ............................83 xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT A: Ash (tro). ASTM: Hiệp hội kiểm nghiệm và Vật liệu. CN: Công nghiệp. NL: Năng lượng. CTNH: Chất thải nguy hại. F/M :tỷ số lượng thức ăn (BOD) MLSS: chỉ số chất rắn lơ lững có trong bùn. FC :Fixed carbon (Carbon cố định). HV :Heat value (Nhiệt trị). KCN: Khu công nghiệp. KCX: Khu chế xuất. M : Moisture (Độ ẩm). MSW: Chất thải rắn đô thị. PAH : Polynuclear aromatic hydrocarbons. QCVN 50:2013/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại đối với bùn thải từ quá trình xử lý nước. RFD: Nhiên liệu từ phế phẩm. SV/SVI : chỉ tiêu đánh giá khả năng lắng và chất lượng của bùn hoạt tính. TP. HCM: Thành Phố Hồ Chí Minh. V :Volatile matter (Chất bốc). XLNT: Xử lý nước thải. US-EPA: Tiêu chuẩn của Cơ quan bảo vệ Môi trường Mỹ xii
Đồ án tốt nghiệp MỞ ĐẦU 1. Lý do tiến hành đề tài Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) được xem là một trung tâm kinh tế, tài chính lớn nhất cả nước, có điều kiện phát triển nền kinh tế và được xem là “nơi sinh sống và phát triển” chính điều đó làm TP. Hồ Chí Minh có lượng dân số tập trung cao và xây dựng nhiều khu công nghiệp mới theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. TP.HCM hiện có 11 KCN, 3 KCX hoạt động với tổng diện tích đất quy hoạch KCN-KCX hơn 2.354 ha, hầu hết các KCN này đều có tỷ lệ đất cho thuê từ đất 60% - 100% trên tổng diện tích đất cho thuê. Ngoài ra, có 7 KCN dự kiến thành lập mới, được quy hoạch 1.422 ha. Mục tiêu của các KCN mới là mở rộng thu hút các ngành mũi nhọn theo định hướng phát triển của Thành phố và bảo vệ môi trường như: điện-điện tử, hóa chất, cơ khí và chế biến lương thực-thực phẩm nhằm tạo động lực vững chắc cho Thành phố phát triển. Với số lượng KCN, KCX ở thành phố Hồ Chí Minh, đã thu hút vốn đầu tư trong và ngoài nước, tạo việc làm cho nhiều người lao động, tổng số lao động làm việc tại các KCX, KCN là 255.855 người. Tuy nhiên vấn đề việc hình thành và tập trung các KCN, KCX làm nảy sinh ra nhiều vấn đề môi trường, theo thống kê và dự báo được lượng bùn thải công nghệp phát sinh từ các KCN –KCX, CCN tại TP.HCM: 36,912 tấn/năm 2015 và dự báo đến năm 2020 bùn phát thải lên đến 53,754 tấn/năm và 2025 là 67,641 tấn /năm, trong đó bùn nguy hại chiếm 60% (Nguyễn Văn Phước, 2009). Với số lượng lớn lượng bụn thải phát sinh nhưng hiện nay vẫn chưa có bãi chôn lấp bùn hay nhà máy xử lý bùn thải từ các trạm XLNT tập trung. Bùn thải CN (Công nghiệp) từ các đơn vị thành viên KCN hợp đồng vói các công ty có chức năng xử lý, có thể được xử lý theo nhiều phương pháp khác nhau như: làm phân compost, chôn lấp, thiêu đốt, làm các sản phẩm sinh học (chế phẩm sinh học cho việc cải tạo đất, thuốc trừ sâu sinh học, màng PE, hóa chất keo tụ...), 1
Đồ án tốt nghiệp làm xi măng,.... .Tuy nhiên, hiện nay phần lớn số lượng bùn thải ở TP.HCM được xử lý theo phương pháp chôn lấp, phương pháp truyền thống này lại có một số nhược điểm cho thấy không phù hợp so với tình hình hiện nay của TP như: diện tích bãi chôn lấp lớn, bùn thải chứa nhiều kim loại nặng chưa được xử lý, nước rỉ rác từ bãi chôn lấp. Việc xử lý bùn không hiệu quả không những gây ô nhiễm môi trường mà còn lãng phí tài nguyên môi trường. Bởi thực tế, sau khi được xử lý hết các thành phần độc hại, bùn thải hoàn toàn có thể được tận dụng làm vật liệu xây dựng (gạch, bê tông) và san nền, làm phân compost, chất hấp phụ. Thành phần nhiệt của các chất rắn có trong nước thải khi sấy khô nằm trong khoảng nhiên liệu chứa cacbon thấp như than bùn hoặc than non. Bùn thải có chứa tỷ lệ phần trăm chất dễ bay hơi và hàm lượng carbon cố định thấp hơn so với than đá, đốt bùn sẽ tạo ra nhiều sự bốc cháy của chất dễ bay hơi bị oxy hóa (European Commission DG Enviroment.2001). Mặc khác viện đốt bùn đảm bảo độ ổn định cao của kim loại nặng trong tro so với trong bùn thải ban đầu. Nên việc tận dụng bùn thải CN cho mục đích tái sinh năng lượng (NL) vừa giải quyết vấn đề môi trường, kinh tế, và phát triển năng lượng bền vững. Khu công nghiệp Vĩnh Lộc được xếp vào loại công nghiệp không gây ô nhiễm (ô nhiễm cấp độ III và IV) như công nghiệp cơ khí, lắp ráp điện tử, may mặc, dệt.... với lượng bùn thải phát sinh với khối lượng 30 tấn/tháng, ở mức trung bình. Bùn thải CN thường được xử lý chôn lấp, tuy nhiên bùn thải đẩu ra của KCN Vĩnh Lộc có chứa nhiều kim loại nặng ( dưới ngưỡng QCVN 50:2013/BTNMT), vì thế việc sử dụng bùn bón phân cho cây có nguy cơ gây rò rỉ hóa chất từ bùn thải, nếu không xử lý triệt để ô nhiễm bùn thải sẽ dẫn đến ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt, không khí và chuỗi thực. Đồng thời, vấn đề ô nhiễm bùn thải vẫn còn đang là vấn đề mới đối với các cơ quan chức năng thành phố, chưa có cơ sở pháp lý, công tác quản lý và sự quan tâm đúng mức cả về quy định thải bỏ cũng như hướng dẫn xử lý và tận dùng nguồn bùn thải này. Từ thực trạng trên, để giải quyết vấn đề cũng như đáp ứng yêu cầu 2
Đồ án tốt nghiệp thực tiễn, sinh viên tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải khu công nghiệp Vĩnh Lộc thành phố Hồ Chí Minh để phục vụ mục đích năng lượng ”. 2. Tính cấp thiết đề tài  Ý nghĩa khoa học Đề tài giúp bổ sung thêm nguồn tài liệu về việc xử lý bùn thải công nghiệp phát sinh tại các nhà máy xử lý nước thải tập trung của KCN cũng như việc giảm tác động của việc chôn lắp chất thải đến môi trường đất.  Ý nghĩa thực tiễn Đề tài nghiên cứu này sẽ giúp xử lý lượng bùn thải công nghiệp phát sinh, làm giảm việc chôn lấp bùn thải vào đất, từ đó sẽ làm giảm tác động đến môi trường. Hơn nữa, đề tài còn có thể giải quyết được nhu cầu về năng lượng nhiệt cho các cơ sở sản xuất. 3. Mục tiêu nghiên cứu  Khảo sát thành phần bùn thải CN nhằm đánh giá khả năng đôt cháy và sinh NL của bùn thải CN sau xử lý của nhà máy XLNT tập trung của KCN Vĩnh Lộc.  Phối trộn bùn thải CN với các nhiên liệu khác như than bùn, than cám và đất sét để sản xuất các viên than đốt.  Khảo sát khả năng đốt cháy và nhiệt trị của viên đốt.  Đánh giá khả năng tái chế và sử dụng bùn thải khu công nghiệp cho mục đích thu hồi năng lượng. 4. Đối tượng nghiên cứu Bùn thải khu công nghiệp Vĩnh Lộc TP.HCM. 5. Phạm vi nghiên cứu  Phạm vi về nội dung: thu thập các thông số đầu ra của bùn thải KCN Vĩnh Lộc, kết quả phân tích dữ liệu các chỉ tiêu (đặc tính lý hóa) của nhiên liệu đốt để xét khả năng đốt của nhiên liệu, đánh giá được mức độ ảnh hưởng của bùn thải dựa vào việc xây dựng mô hình hồi quy tuyến tính để xác định mối liên hệ giữa bùn thải và các chỉ tiêu của nhiên liệu đốt, sẽ được trình bày rõ trong phần kết quả và thảo luận. Xác định được tỷ lệ bùn nào thích hợp để phối trộn. 3
Đồ án tốt nghiệp  Phạm vi về không gian: bùn thải được lấy từ Nhà máy XLNT tập trung của KCN Vĩnh Lộc, và mẫu được tiến hành phân tích ở PTN ĐH QG Khoa Học Tự Nhiên. Giai đoạn phối trộn và đốt được tiến hành ở trong khu vực nội thành.  Phạm vi về thời gian: Tiến hành lấy mẫu và phân tích mẫu trong 5 tháng, từ tháng 3 đến tháng 7/2015. 6. Phương pháp nghiên cứu  Phương pháp kế thừa.  Phương pháp lấy mẫu.  Phương pháp phân tích mẫu .  Phương pháp thực nghiệm.  Phương Pháp thống kê và xử lý số liệu.  Phương pháp phân tích SAW (Simplie additive weighting). 4
Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Vấn đề bùn thải CN Về công nghệ xử lý bùn thải, hiện nay trên thế giới đang sử dụng nhiều công nghệ để xử lý bùn thải. Việc xử lý kết hợp bùn thải từ bể tự hoại với bùn thải từ hệ thống thoát nước cũng đã và đang thực hiện ở một số nước châu Á, châu Phi hoặc tại một số nước phát triển toàn bộ chất thải bỏ từ hệ thống thoát nước và các công trình vệ sinh được tập trung về nhà máy xử lý nước thải để xử lý. Tuy nhiên việc xây dựng và vận hành hệ thống xử lý này tốn kém và yêu cầu trình độ quản lý cao. Ở Việt nam bước đầu đã áp dụng một số công nghệ xử lý bùn thải chi phí thấp. Nhiều sản phẩm được sản xuất ra từ bùn thải ví dụ sử dụng làm vật liệu xây dựng, sử dụng trong nông nghiệp và trồng trọt (phân bón), ngoài ra việc tái sử dụng bùn thải nhằm tiết kiệm năng lượng được tận thu từ quá trình xử lý bùn thải cũng đang được quan tâm…. tuy nhiên việc lựa chọn công nghệ nào cho phù hợp, các sản phẩm sản xuất từ bùn thải phải đáp ứng các yêu cầu gì, tuân thủ theo tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật nào và chi phí xử lý là bao nhiêu hiện đang còn để ngỏ ? TPHCM hiện nay vẫn chưa có bãi chôn bùn hay nhà máy xử lý bùn thải từ Trạm XLNT tập trung hay từ các trạm XLNT cục bộ của mỗi doanh nghiệp, bùn thải được đổ khắp nơi có thể, chủ yếu tập trung ở ngoại thành như huyện Bình Chánh, Hóc Môn, Cần Giờ, Củ Chi, quận 9, Thủ Đức… Vừa qua, bổ sung thêm bãi đổ ở Q.Bình Tân song vị trí này cũng sẽ sớm quá tải trong thời gian tới. Theo kết quả khảo sát cho thấy, hầu hết bùn thải của các Trạm XLNT tập trung không được coi là CTNH và không được xử lý đúng cách. Hiện nay, không có tiêu chuẩn để phân loại bùn thải (ví dụ như bùn sinh hoạt hay bùn công nghiệp và bùn nguy hại) cũng như chưa có những quy định cụ thể về việc thải bỏ bùn. Quản lý bùn tại các nhà máy xử lý nước thải tập trung. Hầu hết bùn được ép hoặc phơi khô và sau đó bón trực tiếp cho cây xanh trong phạm vi KCN (Lê Minh Xuân), ủ tại chổ làm phân compost (Vĩnh Lộc), bán cho cơ sở làm phân vi sinh (Tân Tạo) hoặc giao cho một số đơn vị xử lý (Bình Chiểu, Tân Bình, Tân Thuận). Trong thời gian qua, 5
Đồ án tốt nghiệp bùn cũng chưa được giám sát chất lượng theo qui định. Vì thế, nguy cơ rò rỉ các chất độc hại trong bùn thải đến nước ngầm, nước mặt và lan truyền vào môi trường có thể xảy ra. Việc xác định bùn thải từ quá trình xử lý nước có phải là bùn thải nguy hại hay không rất quan trọng. Để nâng cao ý thức bảo vệ môi trường vì một môi trường xanh-sạch-đẹp, Bộ Tài nguyên Môi trường đã ban hành QCVN 50:2013/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về bùn thải từ quá trình xử lý nước, được xây dựng dựa trên QCVN 07:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại; Tổng cục Môi trường, Vụ Khoa học và Công nghệ, Vụ Pháp chế trình duyệt và được ban hành theo Thông tư số 32/2013/TT-BTNMT ngày 25 tháng 10 năm 2013 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường. Đặc biệt trong Nghị định số 80/2014/NĐ-CP ngày 6/8/2014 của Chính phủ về Thoát nước và xử lý nước thải đã có một số điều quy định chi tiết về quản lý bùn thải từ hệ thống thoát nước; quản lý bùn thải từ bể tự hoại cũng như các quy định về tái sử dụng bùn thải. Tuy nhiên nhiều vấn đề còn thiếu cần phải được tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện đó là: Cụ thể hóa các tiêu chí lựa chọn công nghệ xử lý bùn thải; Các quy chuẩn ký thuật liên quan trực tiếp đến bùn thải (kể cả sản phẩm được sản xuất, tái sử dụng bùn thải…); Các cơ chế, chính sách ưu đãi, hỗ trợ....; Các chỉ tiêu và các định mức kinh tế, kỹ thuật cho thu gom, vận chuyển, xử lý bùn thải; Các vấn đề liên quan đến đầu tư, tài chính (giá xử lý, chi phí quản lý, khai thác, vận hành…). 1.2. Bùn thải 1.2.1. Khái niệm Ngoài nước sau xử lý, các sản phẩm phụ chủ yếu của cơ sở xử lý nước ( nước sinh hoạt, nước sử dụng cho sinh hoạt, nước thải công nghiệp) là chất rắn còn lại gọi là bùn thải công nghiệp. Chúng còn được gọi là chất rắn sinh học, là dạng lơ lững của chất rắn lắng ở dưới cùng của bể và hồ chứa trong quá trình xử lý nước (Halcyon Technologies, Llc 2002). 6
Đồ án tốt nghiệp Bùn thải CN là một lượng rắn dư có nguồn gốc chủ yếu từ các nhà máy XLNT KCN tập trung và chúng là một phụ phẩm không thể tránh khỏi (Oleszkiewicz, JA and DS Mavinic. 2001). Do các quá trình vật lý-hóa học diễn ra trong quy trình xử lý, nên bùn có khuynh hướng tập trung các kim loại nặng và các hợp chất hữu cơ phân hủy sinh học có vi lượng kém và VSV gây bệnh như: virut, vi khuẩn,... trong bùn CN chứa nhiều chất dinh dưỡng như nito, phospho và các chất hữu cơ khác. 1.2.2. Nguồn gốc bùn thải  Bùn có nguồn gốc từ việc xử lý nước thải đô thị, bao gồm nước thải sinh hoạt hoặc trong hỗn hợp nước thải sinh hoạt hoặc nước mưa chảy tràn.  Bùn thải từ xử lý nước dùng cho sinh hoạt (nước được sử dụng trước khi dùng), lượng bùn tạo ra thấp hơn so với xử lý nước thải.  Bùn có nguồn gốc từ việc xử lý nước thải công nghiệp. Các đặc tính của bùn phụ thuộc vào chất lượng nước đầu vào cần xử lý và cũng dựa vào kỹ thuật xử lý. Tuy nhiên việc xử lý nước thải ô nhiễm tập trung (nước thải CN) làm cho bùn có chứa các chất khác nhau. Một số hợp chất có thể được tái sử dụng một cách hữu ích (vật chất hữu cơ, nito, photpho, kali, canxi,vv) trong khi các hợp chất khác là chất gây ô nhiễm (như kim loại nặng, các chất ô nhiễm hữu cơ và các mầm bệnh). 7