Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tận dụng bùn thải đô thị tại Bắc Ninh làm chất đốt

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

----------

Hoàng Đức Thắng NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG BÙN THẢI ĐÔ THỊ

TẠI BẮC NINH LÀM CHẤT ĐỐT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- Hoàng Đức Thắng

NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG BÙN THẢI ĐÔ THỊ

TẠI BẮC NINH LÀM CHẤT ĐỐT

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

Mã số: 60520320

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. Trần Văn Quy

PGS. TS. Nguyễn Mạnh Khải

Hà Nội - 2015

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp của

mình với đề tài: “Nghiên cứu tận dụng bùn thải đô thị tại Bắc Ninh làm chất đốt”.

Trong quá trình thực hiện luận văn, ngoài sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi đã

nhận được sự giúp đỡ vô cùng quý báu của các thầy cô, gia đình và bạn bè.

Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Văn Quy và

PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải – Cán bộ giảng dạy tại Bộ môn Công nghệ môi trường

đã tận tình quan tâm, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt

luận văn này.

Thêm nữa, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong Khoa

Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN đã bổ trợ và truyền đạt

cho tôi kiến thức, cùng những kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình học tập,

nghiên cứu tại trường.

Tôi xin cảm ơn đề tài Nhiệm vụ bảo vệ Môi trường QMT.12.03 do PGS.TS

Trần Văn Quy chủ trì đã hỗ trợ kinh phí để tôi thực hiện luận văn này.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo, các anh, chị làm việc

tại Bộ môn Thổ nhưỡng & môi trường đất và Phòng thí nghiệm Phân tích Môi

trường – Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN cùng

những người thân trong gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, góp ý và giúp đỡ tôi trong

quá trình học tập và thực hiện luận văn.

Hà Nội, ngày…..tháng…..năm 2015

Hoàng Đức Thắng

MỤC LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................................. i

DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... ii

DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... iii

MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 3

1.1 . Những vấn đề chung về bùn thải ................................................................... 3

1.1.1. Khái niệm, phân loại bùn thải ........................................................................ 3

1.1.2. Nguồn gốc, đặc điểm và tính chất của bùn thải ............................................. 4

1.1.3. Tác động của bùn thải đến con người và môi trường ..................................... 6

1.2. Quy chuẩn, tiêu chuẩn về bùn thải ................................................................. 8

1.2.1. Trên thế giới .................................................................................................... 8

1.2.2. Tại Việt Nam ................................................................................................. 10

1.3. Các phƣơng pháp xử lý và tận dụng bùn thải ............................................. 11

1.3.1. Phương pháp ổn định .................................................................................... 12

1.3.2. Phương pháp ủ phân (Compost) ................................................................... 13

1.3.3. Phương pháp Pasteur.................................................................................... 14

1.3.4. Cô đặc ........................................................................................................... 14

1.3.5. Khử nước ....................................................................................................... 14

1.3.6. Làm khô ......................................................................................................... 15

1.3.7. Thiêu đốt và các công nghệ nhiệt khác ......................................................... 15

1.3.8. Phương pháp thu hồi tái chế ......................................................................... 16

1.3.9. Phương pháp chôn lấp .................................................................................. 17

1.4. Tiềm năng tái sử dụng và thu hồi năng lƣợng từ bùn thải ......................... 17

1.4.1. Phân huỷ kỵ khí bùn thải ............................................................................... 18

1.4.2. Sản xuất nhiên liệu sinh học từ bùn thải ....................................................... 19

1.4.3. Sản xuất điện trực tiếp từ bùn thải trong các tế bào nhiên liệu vi khuẩn ..... 20

1.4.4. Đốt bùn thải thu hồi năng lượng ................................................................... 22

1.4.5. Đốt bùn thải cùng với than trong các nhà máy nhiệt điện ............................ 23

1.4.6. Nhiệt phân và khí hoá bùn thải ..................................................................... 23

1.4.7. Sử dụng tích hợp bùn thải như một nguồn năng lượng và vật liệu để sản xuất

vật liệu xây dựng ..................................................................................................... 25

1.4.8. Oxy hoá ướt siêu tới hạn ............................................................................... 25

1.4.9. Xử lý thuỷ nhiệt bùn thải ............................................................................... 27

CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................. 30

2.1. Đối tƣợng nghiên cứu .................................................................................... 30

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................... 32

2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu ..................................................................... 32

2.2.2. Phương pháp điều tra và khảo sát thực tế .................................................... 32

2.2.3. Phương pháp lấy, bảo quản và xử lý mẫu bùn ............................................. 32

2.2.4. Phương pháp thực nghiệm ............................................................................ 32

2.2.5. Phương pháp phân tích ................................................................................. 34

2.2.6. Phương pháp thu mẫu khí thải phát sinh trong quá trình đốt các viên than -

bùn ........................................................................................................................... 35

2.2.7. Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu ........................................................ 36

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................... 37

3.1. Đặc điểm hệ thống thoát nƣớc Thành phố Bắc Ninh.................................. 37

3.2. Đặc tính của các mẫu bùn thải nghiên cứu liên quan đến khả năng tận dụng làm chất đốt .................................................................................................. 40

3.2.1. Một số tính chất lý - hoá cơ bản của các mẫu bùn ....................................... 40

3.2.2. Nhiệt trị của các mẫu bùn được lựa chọn ..................................................... 42

3.2.3. Độ tro và hàm lượng chất bốc ...................................................................... 43

3.2.4. Hàm lượng kim loại nặng.............................................................................. 44

3.3. Đặc tính của các viên than-bùn ở các tỷ lệ phối trộn khác nhau ................. 46

3.3.1. Độ ẩm của các viên than-bùn ....................................................................... 46

3.3.2. Độ hụt khối của các viên than-bùn ............................................................... 47

3.3.3. Độ tro và hàm lượng chất bốc của các viên than-bùn .................................. 49

3.3.4. Nhiệt trị của các viên than-bùn ..................................................................... 50

3.3.5. Hàm lượng kim loại nặng trong tro của các viên than-bùn .......................... 51

3.4. Thử nghiệm chế tạo và đốt viên than ngoài thực tế theo các tỷ lệ phối trộn

đã lựa chọn ............................................................................................................. 52

3.4.1. Đánh giá chất lượng các viên than ............................................................... 53

3.4.2. Khí thải phát sinh trong quá trình đốt các viên than .................................... 60

3.4.3. Đặc điểm tro xỉ của các viên than ................................................................. 66

3.5. Đánh giá giải pháp công nghệ tận dụng bùn thải làm chất đốt ................ 68

3.5.1. Ước tính sơ bộ hiệu quả kinh tế .................................................................... 68

3.5.2. Tính khả thi về mặt kỹ thuật .......................................................................... 69

3.5.3. Tính khả thi về mặt môi trường ..................................................................... 71

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ....................................................................... 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 75

PHỤ LỤC ............................................................................................................... 81

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường

CEC Uỷ ban của Cộng đồng châu Âu (Commission of European

Community)

EU Cộng đồng chung Châu Âu (European Union)

HHV Giá trị nhiệt trị cao (Higher heating value)

ICP-MS Phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng (Inductively

- Coupled Plasma - Mass Spectrometry)

KLN Kim loại nặng

MPCN Số lượng gây bệnh ở tế bào có thể nhất (Most Probable

Cytopathic Number)

MPN Số lượng có thể nhất (Most Probable Number)

MTV Một thành viên

NĐ-CP Nghị định Chính phủ

NMXLNT Nhà máy xử lý nước thải

OC Hợp chất hữu cơ (Organic Compounds)

QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia

SBR Bể phản ứng dạng mẻ liên tục (Sequency Batch Reactor)

TB Viên than được sản xuất từ bùn thải và than cám

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

TNHH Trách nhiệm hữu hạn

TSP Bụi lở lửng tổng số (Total Suspended Solids)

UBND Uỷ ban nhân dân

US EPA trường Mỹ (United States

Cơ quan bảo vệ Môi Environmental Protection Agency)

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Đặc tính lý – hoá học của một số loại bùn thải .......................................... 5

Bảng 1.2. Giá trị trung bình các thành phần trong bùn tại 7 Bang (Mỹ) .................... 6

Bảng 1.3. Giới hạn cho phép của một số kim loại trong bùn thải theo mục đích sử

dụng ............................................................................................................................. 8

Bảng 1.4. Giới hạn hàm lượng kim loại nặng trong bùn thải ở các nước Châu Âu ... 9

Bảng 1.5. Đề xuất tiêu chuẩn của EU về hàm lượng các hợp chất hữu cơ đối với bùn

thải .............................................................................................................................. 9

Bảng 1.6. Giá trị giới hạn của một số vi sinh vật gây bệnh trong bùn ...................... 10

Bảng 1.7. Phương pháp xử lý bùn thải tại một số quốc gia ...................................... 12

Bảng 2.1. Các vị trí lấy mẫu bùn ............................................................................... 31

Bảng 2.2. Tỷ lệ phối trộn bùn thải và than cám 6bHG ............................................. 33

Bảng 2.3. Các phương pháp phân tích mẫu .............................................................. 34

Bảng 3.1. Tính chất lý - hoá cơ bản của các mẫu bùn .............................................. 41

Bảng 3.2. Hàm lượng KLN tổng số trong các mẫu bùn được lựa chọn ................... 45

Bảng 3.3. Ký hiệu các viên than-bùn theo các tỷ lệ phối trộn với than cám ............ 46

Bảng 3.4. Hàm lượng KLN tổng số trong tro của các viên TB ................................ 51

Bảng 3.5. Hàm lượng các KLN trong khí thải khi đốt các viên than ....................... 65

Bảng 3.6. Hàm lượng các KLN linh động trong xỉ của các viên than ...................... 67

Bảng 3.7. Chi phí và lợi ích kinh tế thu được khi sản xuất than tổ ong sử dụng bùn

thải thay thế cho than bùn ......................................................................................... 68

Bảng 3.8. Chất lượng của các viên than so với yêu cầu kỹ thuật của TCVN

4600:1994 .................................................................................................................. 70

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Tế bào nhiên liệu vi sinh vật ...................................................................... 21

Hình 1.2. Oxy hoá siêu tới hạn bùn thải ................................................................... 26

Hình 2.1. Sơ đồ các vị trí lấy mẫu bùn ..................................................................... 30

Hình 2.2. Thiết kế chụp lò được sử dụng trong nghiên cứu ..................................... 35

Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại Nhà máy xử lý nước thải Bắc Ninh 38

Hình 3.2. Sơ đồ dây chuyền trạm xử lý nước thải phi tập trung Viêm Xá ............... 39

Hình 3.3. Lượng bùn phát sinh biến động theo năm từ 2000 – 2013 ....................... 40

Hình 3.4. Giá trị nhiệt trị của các mẫu bùn được lựa chọn ....................................... 43

Hình 3.5. Độ tro và hàm lượng chất bốc của các mẫu bùn được lựa chọn ............... 44

Hình 3.6. Độ ẩm của các viên TB sau khi phối trộn ................................................. 47

Hình 3.7. Độ hụt khối của các viên TB ..................................................................... 48

Hình 3.8. Độ tro và hàm lượng chất bốc của các viên TB ........................................ 49

Hình 3.9. Giá trị nhiệt trị của các viên TB ................................................................ 50

Hình 3.10. Khối lượng trung bình của các viên than ................................................ 53

Hình 3.11. Chiều cao trung bình của các viên than .................................................. 54

Hình 3.12. Độ ẩm của các viên than ......................................................................... 55

Hình 3.13. Nhiệt trị của các viên than ....................................................................... 56

Hình 3.14. Độ tro và hàm lượng chất bốc của các viên than .................................... 57

Hình 3.15. Thời gian bén cháy trung bình của các viên than.................................... 58

Hình 3.16. Thời gian sử dụng trung bình của các viên than ..................................... 59

Hình 3.17. Hàm lượng bụi khi đốt các viên than ...................................................... 61

Hình 3.18. Nồng độ trung bình khí NO2 phát thải khi đốt các viên than .................. 62

iii

Hình 3.19. Nồng độ trung bình khí SO2 phát thải khi đốt các viên than .................. 63

Hình 3.20. Nồng độ khí Co trung bình phát thải khi đốt các viên than .................... 64

Hình 3.21. Giá trị pH của tro các viên than .............................................................. 66

MỞ ĐẦU

Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ở nước ta đang diễn ra ở tốc độ cao.

Việc mở rộng sản xuất, sự gia tăng nhu cầu tiêu dùng hàng hóa, nguyên vật liệu,

năng lượng đã, đang là những động lực thức đẩy sự phát triển mạnh mẽ về kinh tế,

xã hội. Đi kèm với đó là vấn đề ô nhiễm môi trường đặc biệt là quản lý chất thải nói

chung và bùn thải đô thị nói riêng. Việc thu gom, vận chuyển, xử lý, tái chế, tái sử

dụng chất thải đặc biệt bùn thải từ hệ thống thoát nước và các công trình vệ sinh

trong đô thị đang trở thành bài toán khó đối với các nhà quản lý ở hầu hết các nước

trên thế giới [51].

Nước ta hiện có 774 đô thị, nhưng chỉ có khoảng trên 20 đô thị có trạm/nhà

máy xử lý nước thải tập trung với công nghệ xử lý nước thải khác nhau đã và đang

đưa vào vận hành khai thác. Cùng với đó là hệ tầng kỹ thuật khác tại các đô thị chưa

thật sự đồng bộ và phát huy hiệu quả khiến bùn thải phát thải ra môi trường dần rơi

vào tình trạng thừa thu gom nhưng thiếu xử lý với khối lượng ngày càng lớn, gây

ảnh hưởng tới môi trường và đời sống của người dân [50].

Việc đổ thải bùn trực tiếp ra môi trường không chỉ gây ô nhiễm mà còn lãng

phí đi một nguồn tài nguyên quý báu. Lựa chọn sử dụng hiệu quả bùn thải đang

nhận được sự quan tâm nhiều hơn do giảm quỹ đất dùng làm bãi rác và sự chú ý tới

việc tận dụng các chất dinh dưỡng, cũng như các vật liệu khác có thể thu hồi từ bùn.

Hiện tại, có nhiều phương pháp khác nhau được áp dụng rộng rãi trên thế giới để xử

lý hay tận dụng bùn thải như: phối trộn làm vật liệu xây dựng, chôn lấp, gia công

mặt đường, ủ phân, đồng thiêu đốt, … [25,27,35,37,46].

Bắc Ninh là tỉnh có diện tích nhỏ nhất nước ta và nằm trên vùng kinh tế trọng

điểm Bắc Bộ. Quy mô công nghiệp của tỉnh lớn thứ 5 cả nước, thứ 2 miền Bắc.

Cùng với sự phát triển, mở rộng các khu, cụm công nghiệp và các làng nghề, đời

sống của người dân ngày càng được nâng cao rõ rệt kéo theo đó là các vấn đề về

môi trường như: lượng nước thải và bùn thải phát sinh ngày càng lớn. Lượng bùn

thải phát sinh tại thành phố Bắc Ninh kể từ năm 2000 – 2013 đã tăng từ 2.554 lên

11.813 m3/năm [4]. Trước đây, bùn thải được thu gom và chuyển về bãi rác của

thành phố, nhưng kể từ năm 2014 thành phố chưa có hướng thu gom bùn cụ thể.

Hiện tại, lượng bùn thải thu gom được chứa tạm tại khu đất trống trong khuôn viên

của nhà máy xử lý nước thải Bắc Ninh chờ phương án xử lý.

Xuất phát từ vấn đề trên, việc lựa chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu tận

dụng bùn thải đô thị tại Bắc Ninh làm chất đốt” là cần thiết và có ý nghĩa thực

tiễn.

Mục tiêu nghiên cứu: Có được giải pháp khả thi nhằm tận dụng bùn thải đô

thị tại thành phố Bắc Ninh làm chất đốt.

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

 Khảo sát công tác quản lý, hiện trạng phát sinh, công nghệ thu gom và xử lý

bùn thải của khu vực thành phố Bắc Ninh;

 Khảo sát đặc tính lý – hóa của các mẫu bùn thải khu vực nghiên cứu theo

hướng tận dụng chúng làm chất đốt;

 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn bùn với than cám đến đặc tính của

viên nhiên liệu;

 Khảo sát, đánh giá các đặc tính của viên nhiên liệu được chế tạo về khả năng

sử dụng trong thực tế;

 Đánh giá giải pháp công nghệ tận dụng bùn thải làm chất đốt.

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Những vấn đề chung về bùn thải

1.1.1. Khái niệm, phân loại bùn thải

1.1.1.1. Khái niệm

Có rất nhiều định nghĩa về bùn thải được đưa ra [9,15,33,58], tuy nhiên có

thể định nghĩa một cách khái quát về bùn thải như sau:

Bùn thải là hỗn hợp dạng rắn, bán rắn, chất lỏng hay bùn cặn sinh ra sau quá

trình xử lý nước thải công nghiệp hay đô thị.

Bùn thải đô thị là bùn được tạo ra từ các quá trình xử lý nước thải đô thị, chủ

yếu là nước thải sinh hoạt, kết hợp với một số loại nước thải khác. Có nhiều dạng

bùn phát sinh cùng với hoạt động của các đô thị hiện nay là bùn thải từ nhà máy xử

lý nước thải sinh hoạt, bùn bể tự hoại, bùn sông hồ, cống rãnh thoát nước, có thể

bao gồm cả bùn thải từ hoạt động công nghiệp trong khu vực đô thị.

1.1.1.2. Phân loại [20,26]

Bùn thải có thể được phân loại dựa vào nguồn gốc hoặc thành phần của

chúng. Theo thành phần (phụ thuộc bản chất ô nhiễm ban đầu của nước thải, bùn

thải, các quá trình xử lý bùn), bùn thải được chia thành 6 loại sau:

- Bùn hữu cơ ưa nước: Là loại bùn phổ biến nhất, có hàm lượng chất hữu cơ

cao, thành phần dễ bay hơi có thể đạt 90% toàn bộ chất khô. Tính ưa nước của bùn

là do sự có mặt của lượng lớn các chất keo ưa nước;

- Bùn vô cơ ưa nước: Bùn này có hàm lượng chất hữu cơ thấp, chứa hydroxyt

kim loại do quá trình xử lý sử dụng phương pháp hoá lý làm kết tủa ion kim loại có

trong nước thải hoặc do sử dụng kết bông vô cơ (phèn sắt, phèn nhôm);

- Bùn vô cơ kị nước: đặc trưng bởi các chất vô cơ có khả năng giữ nước thấp

như cát, bùn phù sa, xỉ, muối đã kết tinh...;

- Bùn vô cơ ưa nước – kị nước;

- Bùn chứa dầu: Trong bùn có một lượng dầu nhỏ hoặc mỡ khoáng chất (hoặc

động vật). Các chất này ở dạng nhũ tương hoặc hấp thụ các phần tử bùn ưa nước;

- Bùn có sợi.

1.1.2. Nguồn gốc, đặc điểm và tính chất của bùn thải

1.1.2.1. Nguồn gốc [19,26]

Bùn thải phát sinh từ rất nhiều nguồn như:

Bùn thải từ các nhà máy, trạm, hệ thống xử lý nước thải đô thị và công

nghiệp: Bùn sinh ra là sản phẩm phụ của quá trình xử lý nước thải gồm nhiều bậc

(giai đoạn). Bùn này thường bị ô nhiễm bởi nhiều hợp chất hữu cơ, vô cơ độc hại, vi

sinh vật gây bệnh tùy thuộc vào các nguồn nước thải đầu vào.

Bùn thải từ hệ thống thoát nước, nạo vét ao, hồ, kênh, rạch: bùn sinh ra là kết

quả của các vật chất được nước thải mang lắng đọng trong các hệ thống cống thoát

và hoạt động của các vi sinh vật sống trong các hệ thống này. Thành phần của loại

bùn này chủ yếu là chất hữu cơ (70 – 82%) và một số kim loại nặng với hàm lượng

cao.

Bùn thải từ hố ga, bể phốt: Nước thải, chất thải từ các hộ gia đình cùng với

nước mưa chảy tràn đem theo lượng lớn các vật chất trên bề mặt xuống, tạo ra bùn

thải ở các hố ga, bể phốt. Đặc điểm bùn bể phốt là giàu chất hữu cơ, nhiều vi sinh

vật gây bệnh còn bùn từ hố ga chứa nhiều các chất vô cơ, chủ yếu là cát.

Bùn thải từ hoạt động nuôi trồng thuỷ hải sản: Là nguồn chất thải (thức ăn

thừa, xác động thực vật chết, các chất tồn dư và vật chất sử dụng trong quá trình

nuôi trồng) lắng đọng xuống đáy đầm (vuông). Bùn loại này chứa nhiều vi sinh vật,

nấm, tảo gây bệnh, ngoài ra còn chứa các hóa chất tồn dư như vôi, lưu huỳnh,…

1.1.2.2. Đặc điểm và tính chất

Thành phần và tính chất bùn thải có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên

cứu khả năng tận dụng bùn cho các mục đích khác nhau (cải tạo đất nông nghiệp,

san lấp mặt bằng, sản xuất vật liệu xây dựng…).

Theo đó, các loại bùn thải có tính chất rất khác nhau phụ thuộc chủ yếu vào

nguồn gốc phát sinh của chúng. Nhìn chung, bùn thải bao gồm các hợp chất hữu cơ,

chất dinh dưỡng, một số loại vi chất dinh dưỡng không cần thiết, dấu vết kim loại,

chất gây ô nhiễm vi sinh hữu cơ và vi sinh vật.… Kết quả nghiên cứu về đặc điểm

bùn thải tại bang Indiana (Mỹ) cho thấy bùn thải có chứa khoảng 50% chất hữu cơ

và 1 – 4% cacbon vô cơ. N hữu cơ và P vô cơ là dạng chủ yếu của N và P trong

bùn. Cacbon hữu cơ và vô cơ hiện diện tương đối ổn định trong thời gian lấy mẫu.

Tuy nhiên, sự dao động lớn nhất chính là thành phần các kim loại nặng như Cd, Zn,

Cu, Ni, Pb trong bùn thải [45].

Đặc tính lý-hoá học của các loại bùn thải trong một số tài liệu khoa học

được tổng hợp trong Bảng 1.1 [17,23,31,32,34,38].

Bảng 1.1. Đặc tính lý – hoá học của một số loại bùn thải

Giá trị Nhỏ nhất Lớn nhất Trung Bình

% khối lượng khô Phân tích tương đối

Độ ẩm - - 80

Chất bốc 73,70 38,30 56,63

Độ tro 52,00 24,08 35,91

Cacbon cố định 9,41 0,30 7,47

% khối lượng khô Phân tích tuyệt đối

C 42,30 23,10 32,51

H 6,00 3,10 4,49

N 8,30 3,20 4,85

O 17,70 34,00 22,53

S 0,44 19,10 0,87

HHV (kJ/kg) 8.900,00 21.100,00 13.292,86

Kết quả nghiên cứu về đặc điểm, thành phần bùn thải được tiến hành tại 7

bang lớn của Mỹ được chỉ ra trong Bảng 1.2 [24].

Bảng 1.2. Giá trị trung bình các thành phần trong bùn tại 7 Bang (Mỹ)

Thông số Thông số Hàm lƣợng (%) Hàm lƣợng (mg/kg)

4.000 OC 30,4 Al

+ - N

Tổng N 2,5 Cu 850

0,13 Ni 190 NH4

0,019 Mn 200 NO3 – N

Tổng P 1,8 Zn 1.800

Tổng S 1,1 Pb 650

K 0,24 Cr 910

Na 0,12 Cd 20

Ca 3,8 Hg 6

Mg 0,46 Fe 8.000

1.1.3. Tác động của bùn thải đến con người và môi trường [30, 29]

Cùng với những lợi ích của bùn, một số vấn đề cần phải được quản lý một

cách cẩn thận để bảo vệ sức khoẻ cộng đồng và tính toàn vẹn của môi trường.

Những vấn đề nghiêm trọng nhất là các thành phần có hại trong bùn như: các KLN,

các chất hữu cơ độc hại và các sinh vật có hại (vi khuẩn gây bệnh và vi rút, động vật

nguyên sinh và các ký sinh trùng hay giun). Ngay cả nitơ trong bùn cũng có thể trở

thành vấn đề nếu không được quản lý và nó có thể gây ra ô nhiễm nước ngầm hoặc

nước mặt nếu quá dư thừa (điều này cũng đúng với phân bón thương mại và phân

súc vật). Trong một số trường hợp cũng có thể có các yếu tố gây khó chịu như mùi.

Các tác động tiềm tàng của bùn thải tới môi trường cũng đã được nhận định

như:

- Gây ô nhiễm nước ngầm: Trong thành phần bùn nạo vét có chứa một lượng

nước khá lớn, vào mùa khô lượng nước này không đủ để thấm đến tầng nước ngầm

và dễ dàng bốc hơi. Tuy nhiên, vào mùa mưa nó có thể hòa trộn các chất độc hại có

trong bùn và thấm xuống mạch nước ngầm và gây ô nhiễm nước ngầm.

- Gây ô nhiễm nước mặt: Giữa môi trường bùn lắng và môi trường nước có

một cân bằng nhất định, khi tính chất môi trường thay đổi, các chất ô nhiễm tích trữ

trong bùn lắng có thể hòa trộn trở lại trong nước gây ô nhiễm nước mặt.

- Gây ô nhiễm không khí: Quá trình phân hủy kỵ khí của bùn sẽ tạo ra các khí

có mùi như H2S, CH4, NH3… gây hiệu ứng nhà kính và ảnh hưởng đến con người.

- Gây ô nhiễm đất: Ô nhiễm đất chủ yếu do các thành phần độc hại có trong

bùn với nồng độ cao, bao gồm chất hữu cơ, các KLN và cả những thành phần khó

phân hủy như bao nylon, lon sắt trong bùn nạo vét sẽ gây ô nhiễm đất và khó khắc

phục.

- Tác động xấu đến hệ sinh thái: Làm mất mỹ quan đô thị, ảnh hưởng đến đời

sống thủy sinh trong nước.

- Tác động đến động vật: bùn đáy cũng là môi trường sống của hàng nghìn

loài sinh vật, vi sinh vật,… Thông qua chuỗi thức ăn, bùn có thể tác động đến các

động vật bậc cao hơn trong đó có con người, đặc biệt là bùn chứa nhiều kim loại

nặng.

1.2. Quy chuẩn, tiêu chuẩn về bùn thải

1.2.1. Trên thế giới

Việc đánh giá mức độ tác động và ảnh hưởng của bùn thải đến một đối tượng

xác định cần có một tiêu chuẩn để so sánh, đối chiếu. Cộng đồng chung Châu Âu đã

đưa ra một số tiêu chuẩn chung có đề cập tới quản lý, xử lý đối với bùn thải như:

việc sử dụng trong nông nghiệp (CEC, 1986), đổ thải, chôn lấp (CEC,1999), tiêu

hủy, đốt (CEC, 2000). Hầu hết các quốc gia thuộc EU cấm hình thức xử lý chôn lấp

và bơm bùn vào đất mà chưa qua xử lý [13].

Tại Mỹ, US-EPA đã xây dựng quy chế đầu tiên quản lý bùn thải năm 1972,

theo yêu cầu của Đạo luật nước sạch sửa đổi năm 1987, US-EPA phát triển các quy

định, các tiêu chuẩn cho việc sử dụng hoặc xử lý bùn thải và cho tới nay thường

xuyên có sự bổ sung, cải tiến theo từng năm, chất lượng bùn thải sau xử lý được

quản lý nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn đề ra, phù hợp với từng mục đích sử dụng bùn

thải (Bảng 1.3) [14].

Bảng 1.3. Giới hạn cho phép của một số kim loại

trong bùn thải theo mục đích sử dụng (Quy định của US – EPA)

Giới hạn Giới hạn nồng độ tối đa nồng độ Kim áp dụng cho nông nghiệp loại Giới hạn nồng độ cho thiêu đốt (µg/m3) (mg/kg) cho chôn lấp (mg/kg)

As 0,023 75 73

Cd 0,057 85 -

Cu - 4.300 -

Pb - 840 -

Ag - 57 -

Mo - 75 -

Ni 420 2,0 420

Se 100 - -

Zn 7.500 - -

Cr - 600 -

Giới hạn cho phép đối với hàm lượng các KLN trong bùn thải tại châu Âu

được thể hiện trong Bảng 1.4.

Bảng 1.4. Giới hạn hàm lượng KLN trong bùn thải ở các nước Châu Âu [42]

Giới hạn hàm lƣợng trong Giới hạn hàm lƣợng trong bùn KLN đất (mg/kg) (mg/kg)

Cd 1 – 3 20 – 40

Cu 50 – 140 1.000 – 1.750

Ni 30 – 75 300 – 400

Pb 50 – 300 750 – 1.200

Zn 150 – 300 2.500 – 4.000

Hg 1 – 1,5 16 – 25

Ngoài tiêu chuẩn về KLN, EU cũng đề xuất tiêu chuẩn về hàm lượng trung

bình và tối đa đối với các hợp chất hữu cơ độc hại trong bùn (Bảng 1.5) [16].

Bảng 1.5. Đề xuất tiêu chuẩn của EU về hàm lượng các hợp chất hữu cơ

đối với bùn thải

Hàm lƣợng Đề xuất tối đa Hợp chất hữu cơ (mg/kg) trung bình (mg/kg)

Các chất hữu cơ halogen (AOX) 200[1] 500

Liner alkylbenzen sulfonate (LAS) 6500 2600

Di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP) 20 – 60 100

Nonylphenol and ethoxylates (NPE) 26 (UK: 330 – 640) 50

Hydrocarbon thơm đa vòng (PAH) 0,5 – 27,8 6

Polychlorinated biphenyls (PCB) 0,09 0,8

[1] Chỉ đối với bùn ở Đức

[2] Đơn vị: ng/kg TEQ (lượng độc hại tương đương)

Polychlorinateddibenzo-dioxins 36[2] 100[2] and furans (PCDD/Fs)

Bên cạnh đó, để giảm thiểu rủi ro của vi sinh vật gây bệnh đối với sức khỏe,

một số quốc gia đã bổ sung thêm quy định giới hạn của một số vi sinh vật gây bệnh

trong tiêu chuẩn về chất lượng bùn thải. Các vi sinh vật gây bệnh phổ biến nhất

được quy định trong luật là vi khuẩn Salmonella và Enterovirus. Các giá trị giới hạn

này ở mỗi quốc gia là khác nhau và được trình bày trong Bảng 1.6.

Bảng 1.1. Giá trị giới hạn của một số vi sinh vật gây bệnh trong bùn [22]

Quốc gia Salmonella Vi sinh vật khác

Enterovirus: 3 MPCN/10g Pháp 8 MPN/10g Trứng giun sán: 3 MPCN/10g

Ý 1.000 MPN/g -

Vi khuẩn đường ruột: 100/g Luxembourg - Không có trứng giun

Ba Lan 0 Ký sinh trùng: 10/g

Đan Mạch 0 Liên cầu khuẩn < 100/g

1.2.2. Tại Việt Nam

Trong thời gian qua, Nhà nước ta đã ban hành một số văn bản quy phạm

pháp luật làm cơ sở để quản lý và phân loại bùn thải như:

- Luật Bảo vệ môi trường 2014 có hiệu lực từ 1/1/2015:

Theo đó, Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải được quản lý theo quy định

về quản lý chất thải rắn (từ điều 95 đến điều 98, Mục 3, Chương IX, Luật Bảo vệ

môi trường năm 2014). Bùn thải có yếu tố nguy hại phải được quản lý theo quy

định về chất thải nguy hại (từ điều 90 đến điều 94, Mục 2, Chương IX, Luật Bảo vệ

môi trường năm 2014).

- Các tiêu chuẩn, quy chuẩn môi trường và quy chuẩn xây dựng có liên quan

đến việc phân loại và quản lý bùn thải:

+ QCVN 07:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng chất

thải nguy hại, trong đó có những quy định được áp dụng với bùn thải;

+ QCVN 43:2012/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng trầm

tích;

+ QCVN 50:2013/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng nguy

hại đối với bùn thải từ quá trình xử lý nước;

+ TCVN 5298 – 1995: Các yêu cầu chung đối với việc sử dụng nước thải và

bùn lắng để tưới và làm phân bón.....

Ngoài ra, 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.

1.3. Các phƣơng pháp xử lý và tận dụng bùn thải

Tại các quốc gia lớn như Mỹ, Úc, các nước Châu Âu, việc xử lý bùn thải

được quy định chặt chẽ để đảm bảo đáp ứng các chỉ tiêu nghiêm ngặt cho việc tái sử

dụng cho các mục đích khác nhau. Tùy vào cách thức quản lý khác nhau mà các

nước có nhưng phương pháp xử lý bùn thải khác nhau, phổ biến nhất là ứng dụng

làm phân bón, chôn lấp và đốt. Tỷ lệ áp dụng các phương pháp khác nhau để xử lý

bùn thải tại một số quốc gia được trình bày trong Bảng 1.7.

Bảng 1.7. Phương pháp xử lý bùn thải tại một số quốc gia

Phƣơng pháp xử lý Sản xuất

(tỷ lệ %) Quốc gia hàng năm

Nông nghiê ̣p Bãi rác Thiêu Khác (1.000 tấn khô)

Áo 320 56 31 0 13

Bỉ 75 56 9 4 31

Đan Mạch 130 33 28 2 37

Pháp 700 50 0 0 50

Đức 2.500 63 12 0 25

Hy Lạp 15 97 0 0 3

Ai-len 24 18 0 54 28

Ý 800 55 11 0 34

Luxembourg 15 18 0 1 81

Hà Lan 282 53 3 0 44

Bồ Đào Nha 200 13 0 7 80

Tây ban nha 280 50 10 30 10

Thụy Sĩ 50 20 0 50 30

Anh 1.075 16 5 28 51

Mỹ 5.357 38 16 10 36

Tổng số/Avg 11.988 43 10 9 38

Nguồn: Chang, Page và Asano, 1996 [56].

1.3.1. Phương pháp ổn định [43]

Mục tiêu chính của quá trình ổn định là giảm mùi, sự thối rữa và giảm các vi

sinh vật gây bệnh trong bùn. Các quá trình ổn định quan trọng nhất là quá trình

phân huỷ hiếu khí, kỵ khí, xử lý nhiệt hoá học (rất hạn chế) và xử lý bằng hoá chất.

Oxy hoá ướt cũng là một trong các quá trình phân huỷ hiếu khí bùn, bùn sẽ bị

oxy hoá trong một thiết bị phản ứng trục lò sâu. Trong quá trình này, các hợp chất

hữu cơ và thành phần vô cơ bị oxy hoá trong một thiết bị phản ứng dạng ống sâu 1.250 cm ở nhiệt độ 280oC với một áp suất 8,5 – 11 MPa, dưới sự phun oxy tinh

khiết.

Các sản phẩm còn lại sau quá trình oxy hoá là khí, huyền phù chứa nước và

các chất rắn. Khí được tiền oxy hoá với xúc tác để xử lý CO và các hyđrocacbon.

Quá trình ổn định bùn bằng phương pháp phân huỷ kỵ khí được áp dụng

nhiều nhất. Trong quá trình này, bùn được ổn định bằng sự phân huỷ sinh học của

các chất hữu cơ phức tạp trong điều kiện thiếu vắng oxy tự do. Thông thường, 25 -

45% thành phần chất rắn của bùn thô bị phân huỷ trong quá trình phân huỷ yếm khí

thông qua sự chuyển hoá tạo thành khí CH4, CO2, nước và các chất hữu cơ hoà tan.

Các bể phân huỷ kỵ khí hoạt động trong phạm vi nhiệt độ từ 32 – 35oC (ưa nhiệt trung bình). Quá trình phân huỷ ưa nhiệt hoạt động trong khoảng 50 – 60oC

cho hiệu quả cao, nhưng đòi hỏi phải có đầu vào năng lượng lớn.

Thời gian lưu trung bình được khuyến cáo cho các bể phân huỷ kỵ khí ưa

nhiệt trung bình thông thường là từ 20 - 30 ngày và đối với các bể phân huỷ tốc độ

cao là từ 15 - 20 ngày. Thời gian lưu đối với các bể phân huỷ ưa nhiệt là từ 3 - 5

ngày. Các lợi thế chủ yếu của quá trình phân huỷ kỵ khí bao gồm: giảm 25 - 45%

khối lượng bùn; tạo thành khí sinh học được sử dụng làm nhiên liệu; bất hoạt các

tác nhân gây bệnh.

1.3.2. Phương pháp ủ phân (Compost) [28]

Ủ compost là một phương pháp ổn định bùn trong đó các chất hữu cơ trong

bùn bị phân huỷ bởi các vi sinh vật trong điều kiện có mặt khí oxy. Trong suốt quá

trình ủ, oxy sẽ được tiêu thụ dần đến hết và điều kiện chuyển từ hiếu khí sang kỵ khí, nhiệt độ có thể tăng từ 60 - 70oC sẽ tiêu diệt hầu hết các vi sinh vật gây bệnh.

Kết quả của quá trình ủ bùn là sản phẩm dạng mùn có thể được sử dụng để cải tạo

đất (làm tăng độ ẩm, độ phì nhiêu), kiểm soát xói mòn, lớp phủ. Quá trình ủ có thể

được tiến hành chỉ với bùn hoặc hỗn hợp bùn với chất thải rắn đô thị, phế thải nông

nghiệp và chăn nuôi. Ủ hiếu khí phụ thuộc vào nhiều thông số hoạt động, trong đó

bao gồm oxy sẵn có trong đống ủ, độ ẩm, nhiệt độ và hàm lượng chất rắn bay hơi dễ

phân huỷ sinh học.

1.3.3. Phương pháp Pasteur [40]

Đây là một kỹ thuật khử trùng dùng để tiêu diệt các mầm bệnh (vi sinh vật gây bệnh) trong bùn lỏng. Bùn lỏng sẽ được làm nóng đến 700C trong khoảng thời

gian tối thiểu là 30 phút, tiếp sau đó bùn được làm nguội.

1.3.4. Cô đặc [18]

Mục đích của quá trình làm đặc bùn là giảm khối lượng bùn bằng cách loại

bỏ càng nhiều nước trong bùn càng tốt. Trong các thiết bị cô đặc (tương tự các bể

lắng cả về thiết kế và các quá trình), các hạt bùn chìm xuống và lắng đọng ở dưới

đáy. Ngoài ra, máy khuấy sẽ xúc tiến quá trình kết tụ các hạt làm cho chúng lắng

xuống nhanh hơn. Kết thúc quá trình, bùn sẽ được lấy ra từ đáy của thiết bị cô đặc.

1.3.5. Khử nước [18]

Khử nước trong bùn bằng các thiết bị cơ khí làm giảm khối lượng của hỗn

hợp bùn bằng cách giảm hàm lượng nước của nó, điều này đặc biệt quan trọng với

những nơi bùn thải được vận chuyển tới một vị trí khác để xử lý hoặc thải bỏ (bùn

đặc dễ dàng để xử lý hơn bùn lỏng). Quá trình loại nước làm giảm khối lượng bùn

thải cần được vận chuyển. Loại nước cũng làm tăng hiệu quả kinh tế khi đốt bùn

thông qua việc làm tăng giá trị nhiệt trị của bùn.

Quá trình loại nước trong bùn thải có thể được thực hiện bằng các thiết bị cơ

khí như: thiết bị gạn (tách ly), các máy ly tâm, ép băng tải hay các máy ép lọc cho

kết quả nồng độ chất rắn đạt tới 20 - 45% (cặn khô). Sự thành công của quá trình

loại nước (sử dụng các thiết bị cơ khí) chủ yếu xoanh quanh các máy móc sử dụng,

bản chất và các tính chất của bùn.

1.3.6. Làm khô [18]

Bùn thải được loại nước và làm khô trong bước tiếp theo có một số lợi thế

hơn bùn tươi bởi các lý do sau:

- Giảm khối lượng bùn thải;

- Thuận lợi cho việc lưu trữ và vận chuyển;

- Ổn định vi sinh vật và an toàn cho sức khoẻ;

- Tăng giá trị nhiệt trị.

Hạn chế chính của quá trình làm khô bùn là cần bổ sung năng lượng cho quá

trình. Loại nước bằng các thiết bị cơ khí chỉ là bước đầu tiên trong quá trình làm

khô, sau đó các phương pháp khác nhau sẽ được sử dụng để làm tăng hàm lượng

chất rắn trong bùn > 50%. Về cơ bản có 2 kiểu làm khô bùn: sấy khô một phần đạt

85% và sấy khô hoàn toàn đạt 95% (khối lượng bùn cặn khô).

Một số thiết bị làm khô thường được sử dụng như: thiết bị sấy kiểu quay,

thiết bị sấy kiểu trống, thiết bị sấy kiểu băng tải, thiết bị sấy dùng năng lượng mặt

trời, …

1.3.7. Thiêu đốt và các công nghệ nhiệt khác [28]

Đốt bùn được coi là phương pháp cuối cùng được sử dụng để xử lý bùn thải,

quá trình đốt có thể là đốt trực tiếp, đốt kết hợp trong một quá trình công nghiệp

hoặc đốt cùng với các loại chất thải khác (đồng thiêu đốt).

Việc sử dụng trực tiếp bùn thải trong nông nghiệp, cũng như việc chôn lấp

bùn thải phụ thuộc rất nhiều vào luật pháp và các cơ quan quản lý. Vì lý do này,

phương pháp đốt bùn dự kiến sẽ tăng lên, mặc dù nó cũng phụ thuộc vào các quy

định nghiêm ngặt liên quan đến tiêu chuẩn đốt, dư lượng khí thải và phương pháp

xử lý tro bay và tro đáy.

Quá trình đốt bùn có thể được thực hiện trong các lò đốt được chỉ định hoặc

trong các lò đốt chất thải rắn của thành phố. Một số dạng lò đốt được sử dụng để đốt

bùn như: lò đốt tầng sôi, lò đốt nhiều tầng, lò đốt tầng sôi nhiều tầng và lò đốt

Xycloit. Sau quá trình làm khô, bùn cũng có thể được đốt trong lò nung xi măng,

khi đó các chất ô nhiễm có trong bùn sẽ được ổn định trong clinker.

Ngoài phương pháp đốt được nêu trên, một số nước trên thế giới đã bắt đầu

nghiên cứu và áp dụng một số phương pháp mới trong xử lý bùn thải như: nhiệt

phân, khí hoá, oxy hoá ướt, thuỷ nhiệt, thuỷ tinh hoá, nhiệt phân plasma [21,39,40,

41,44].

1.3.8. Phương pháp thu hồi tái chế

Phương pháp thu hồi, tái chế và tận dụng đem lại hiệu quả kinh tế lớn, tiết

kiệm được tài nguyên thiên nhiên bởi việc thay thế các nguyên liệu gốc, làm giảm

lượng chất thải, giảm ô nhiễm môi trường, giảm chi phí xử lý, giảm diện tích giành

cho các bãi chôn lấp. Một số nước phát triển trên thế giới đã phát triển xu thế tái chế

chất thải trở thành ngành công nghiệp môi trường.

Ứng dụng của cặn thải từ nước thải đô thị tới đất trồng trọt quy mô lớn lần

đầu tiên được thực hiện khoảng 150 năm trước tại các thành phố ở Tây Âu và Bắc

Mỹ. Tại Trung Quốc, bùn thải đã được tận dụng để chạy máy phát điện với nhà máy

có công suất tối đa là 135MW. Một ví dụ khác, tại Nhật Bản đã áp dụng trong quy

trình đóng rắn bùn bằng nhiệt để tạo ra các sản phẩm nhẹ, gạch, ngói và xỉ. Theo

kinh nghiệm của các nhà sản xuất Nhật Bản thì đây là công nghệ có tính khả thi

nhưng hiệu quả kinh tế không cao, giá sản xuất cao hơn giá cả thị trường, nhu cầu

năng lượng lớn. Tuy nhiên, đây là công nghệ phù hợp với các thành phố lớn để xử

lý bùn thải, sản phẩm có thể tái sử dụng ngay trong thành phố.

Ở nước ta cũng đã có nhiều hướng nghiên cứu được phát triển nhằm mục

đích tận thu, sử dụng hiệu quả và quản lý bùn thải tốt hơn. Một số nghiên cứu,

hướng phát triển cụ thể đã được công bố như: Nghiên cứu quy trình công nghệ thu

hồi niken của TS. Nguyễn Văn Chiến - Phó Viện trưởng Viện nghiên cứu Mô và

Luyện kim; Tái chế bùn thải sinh học thành nguyên liệu tạo ra chế phẩm vi sinh vật

của nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Viện Công nghệ môi trường; Sản xuất vật liệu

xây dựng từ bùn thải của nhóm nghiên cứu và phát triển công nghệ mới thuộc Hội

Khoa học và Kỹ thuật xây dựng Tp. Hồ Chí Minh; Sản xuất vật liệu xây dựng nhà ở

và đường giao thông nông thôn từ bùn đỏ và tro bay – công nghệ Geoplymer được

thực hiện bởi PGS. TS Nguyễn Văn Chánh cùng nhóm cộng sự Trường Đại học

Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh; 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 phương pháp ủ

men vi sinh của Viện Ứng dụng Công nghệ tại Tp. Hồ Chí Minh [49,52,53,55]…

1.3.9. Phương pháp chôn lấp

Đây là phương pháp phổ biến và đơn giản nhất trong xử lý bùn thải, chất thải

rắn. Khoảng 40% các nước trong Cộng đồng Châu Âu EU xử lý bùn bằng phương

pháp chôn lấp. Ở Mỹ, năm 1998 có 48% khối lượng bùn được chôn lấp, Hy Lạp

90%, Luxembourg 88%, Ý 85% [15,36].

Chôn lấp hợp vệ sinh là một phương pháp tiêu hủy sinh học có kiểm soát các

thông số chất lượng môi trường (mùi, không khí, nước rò rỉ bãi rác) trong quá trình

phân hủy. Chi phí đầu tư và xử lý cho chôn lấp không lớn, tuy nhiên, những bãi

chôn lấp chiếm diện tích lớn, thời gian phân hủy chậm và gây ô nhiễm cho các vùng

xung quanh.

1.4. Tiềm năng tái sử dụng và thu hồi năng lƣợng từ bùn thải [47]

Hiện nay, các lựa chọn thu hồi năng lượng từ bùn thải có thể được chia thành

9 nhóm sau: (1) phân huỷ kỵ khí bùn thải, (2) sản xuất nhiên liệu sinh học từ bùn

thải, (3) sản xuất điện trực tiếp từ bùn thải trong các tế bào nhiên liệu vi khuẩn, (4)

đốt bùn thải thu hồi năng lượng, (5) đốt bùn thải cùng với than trong các nhà máy

nhiệt điện, (6) khí hoá và nhiệt phân bùn thải, (7) sử dụng bùn thải như một nguồn

năng lượng và vật liệu thô trong quá trình sản xuất xi măng Portland và các vật liệu

xây dựng, (8) oxy hoá ướt siêu tới hạn bùn thải và (9) xử lý thuỷ nhiệt bùn thải.

Một vài lựa chọn trên đã được ứng dụng vào thực tiễn, các lựa chọn khác vẫn

còn trong giai đoạn nghiên cứu.

1.4.1. Phân huỷ kỵ khí bùn thải

Quá trình phân huỷ kỵ khí bao gồm ba bước: thuỷ phân trong đó các thành

phần hữu cơ, như polysaccarit, protein và chất béo bị thuỷ phân bởi các enzym

ngoại bào; tiếp theo là quá trình axit hoá trong đó các sản phẩm từ quá trình thuỷ

phân sẽ được chuyển hoá thành hydro, focmat, axetat và các axit béo dễ bay hơi có

khối lượng phân tử cao hơn và cuối cùng là quá trình metan hoá tạo ra một hỗn hợp

khí (chủ yếu là metan và cacbon đioxit (được tạo ra từ H2, fomat và axetat).

Quá trình phân huỷ kỵ khí được sử dụng để ổn định bùn thải và chuyển hoá

các thành phần bay hơi thành khí sinh học. Khí sinh học có thể được áp dụng như

một nguồn năng lượng (sản xuất điện hoặc nhiệt) sử dụng cho các nhà máy xử lý

nước thải hoặc ở nơi khác. Hiện nay, quá trình phân huỷ yếm khí bùn thải được áp

dụng chủ yếu tại các nhà máy xử lý nước thải cỡ vừa và lớn. Tuy nhiên, quá trình

này cũng được quan tâm phát triển tại các nhà máy xử lý kỵ khí cỡ nhỏ.

Đại đa số các quá trình yếm khí ứng dụng trong thực tiễn là quá trình ưa

nhiệt trung bình. Thời gian lưu bùn trong các bể phân huỷ yếm khí xấp xỉ khoảng

20 ngày. Sản lượng khí sinh học phụ thuộc mạnh vào loại bùn và các điều kiện hoạt động của bể. Sản xuất khí từ một hỗn hợp bùn thải (sinh học) khoảng 1m3 khí/kg

chất rắn hữu cơ bị phân huỷ sinh học. Cũng có thể phân huỷ bùn ưa nhiệt ở nhiệt độ khoảng 550C.

So sánh với quá trình phân huỷ ưa nhiệt trung bình, xử lý ưa nhiệt có một số

thuận lợi như có mức độ sản sinh khí cao hơn, mức độ loại bỏ các tác nhân gây

bệnh và giảm được lượng chất rắn hữu cơ nhiều hơn. Ngoài ra, thời gian lưu bùn

trong bể phản ứng cũng giảm xuống. Với các công nghệ phân huỷ tiêu chuẩn, chỉ

20-30% chất hữu cơ được khoáng hoá. Sản lượng khí có thể tăng đáng kể bằng cách

ứng dụng các bậc xử lý vật lý, hoá học, nhiệt, cơ học hoặc tiền xử lý sinh học, như

đốt nóng thuỷ nhiệt, đốt nóng bằng lò vi sóng, xử lý siêu âm, sử dụng ozôn, sử dụng

các enzym, sử dụng các vòi phun chất lỏng, xử lý với NaOH, áp dụng các công

nghệ tạo xung hiệu năng cao hoặc oxy hoá ướt.

Cũng có một lượng nhỏ bùn loại nước còn lại phải được xử lý trong một bãi

rác được kiểm soát hoặc được xử lý bổ sung. Chỉ một phần các hợp chất hữu cơ độc

hại trong bùn được loại bỏ trong quá trình phân huỷ kỵ khí. Bên cạnh các chất hữu

cơ độc hại còn sót lại, bùn vẫn còn chứa các kim loại nặng, phốt phát hoà tan và các

chất vô cơ. Để có được một giải pháp hoàn chỉnh, xử lý bổ sung sẽ là cần thiết, ví

dụ, bằng việc loại nước trong bùn, đốt bánh bùn và xử lý bề mặt.

1.4.2. Sản xuất nhiên liệu sinh học từ bùn thải

Nhiều tài liệu sẵn có liên quan đến quá trình chuyển hoá sinh học có thể

được sử dụng để sản xuất chất lỏng hoặc năng lượng khí từ sinh khối. Sơ đồ tổng

thể của một quá trình chuyển hoá vi sinh vật, thông thường tập trung vào sản xuất

các chất mang năng lượng bao gồm 3 bước chính. Bước đầu tiên là bước tiền xử lý

làm cho bề mặt tiếp cận dễ dàng với bước chuyển hoá sinh học (bước lên men).

Nhìn chung, các thành phần sinh khối như đường và tinh bột rất dễ bị phân huỷ sinh

học. Tuy nhiên, các vật chất của cây, đặc biệt là các thành phần thành tế bào của cây

thường chứa một lượng lớn lignocellulose. Thành phần lignocellulose này bao gồm

3 polyme phức tạp là: xenlulozơ, hemixenlulozơ và lignin. Để các polysaccarit

trong lignocellulose dễ phân huỷ bởi vi sinh vật thì quá trình tiền xử lý là cần thiết.

Các hệ thống tiền xử lý có thể là xử lý bằng hơi, axit hoặc thuỷ phân kiềm,

xử lý với sự có mặt của các enzym, xử lý siêu âm, oxy hoá ướt, xử lý ở nhiệt độ

cao, chiết rút bằng dung môi, giảm kích thước hạt, ép khuôn, xử lý bằng ozôn hoặc

kết hợp một số phương pháp trên. Trong bước lên men, quá trình chuyển hoá sinh

học xảy ra. Kiểu chất mang năng lượng (như: metan, etanol, axeton, butanol hay

hiđro) được sản sinh phụ thuộc mạnh vào các loại vi sinh vật và các điều kiện quá

trình áp dụng.

Hầu như không có bất kì nghiên cứu nào về quá trình sản xuất etanol,

butanol hay axeton từ bùn thải. Một lý do được đưa ra là sản xuất etanol, butanol

hay axeton từ bùn thải kém hấp dẫn vì sự phức tạp của hệ thống tách (cần phải tách

các thành phần này một cách có chọn lọc). Một vài nghiên cứu đã tập trung vào sản

xuất hiđrô từ bùn thải. Tuy nhiên, các kết quả thu được không như mong đợi và do

vậy sản xuất metan là cách đơn giản, cùng với đó cũng có rất nhiều kinh nghiệm sẵn

có cho quá trình này.

Nhìn chung, có thể kết luận rằng từ trước tới nay việc nghiên cứu sản xuất

các nhiêu liệu lỏng hoặc khí từ chất thải so với sản xuất metan không thu được

nhiều thành quả. Cơ hội sản xuất các nhiên liệu khí và lỏng khác từ bùn thải sẽ phù

hợp trong tương lai và là một sự thay thế quan trọng cho việc sản xuất khí sinh học.

Một sự thay thế khác là sản xuất các nhiên liệu sinh học này từ hỗn hợp của bùn thải

và các tàn dư có nguồn gốc sinh học, như các chất thải từ thực phẩm hoặc sinh khối.

Tuy nhiên, sự kết hợp này cần tính đến sự có mặt của các thành phần độc hại và các

hợp chất vô cơ trong bùn thải (có thể ảnh hưởng tiêu cực tới chất lượng cũng như

quá trình xử lý bổ sung cho các tàn dư này).

Trên thế giới, rất nhiều nỗ lực nghiên cứu nhằm phát triển các quá trình

chuyển hoá sinh học mới của sinh khối và cải tiến các quá trình chuyển hoá sinh

học hiện tại. Trọng tâm của các nghiên cứu này là để cải thiện hiệu suất kỹ thuật và

giảm tổng chi phí của các quá trình chuyển hoá sinh học, cũng như chi phí trước và

sau xử lý. Hiệu suất tổng thể của quá trình có thể đạt được tốt hơn bằng cách cải

thiện quá trình tiền xử lý, tập trung vào khả năng tiếp cận thành phần chất nền cho

sự chuyển hoá của vi sinh vật, ứng dụng các chủng vi sinh vật mới, chẳng hạn như

các vi sinh vật ưa nhiệt cao hoặc các vi sinh vật biến đổi gen, nâng cao hiểu biết về

thiết bị phản ứng và kiểm soát quá trình tốt hơn.

1.4.3. Sản xuất điện trực tiếp từ bùn thải trong các tế bào nhiên liệu vi khuẩn

Các tế bào nhiên liệu vi khuẩn có thể được sử dụng để sản xuất điện trực tiếp

từ một dòng nước thải, như nước thải thành phố có chứa các hợp chất hữu cơ dễ

phân huỷ sinh học. Về cơ bản, một tế bào nhiên liệu vi khuẩn bao gồm một ngăn

anốt và một ngăn catốt tách rời nhau bởi một màng trao đổi cation. Trong ngăn

anốt, hợp chất hữu cơ như cacbonhyđrat có mặt trong nước thải bị oxy hoá bởi các

vi sinh vật đặc trưng.

Các điện tử được tạo ra trong quá trình oxy hoá này được chuyển tới cực

anốt và sau đó dịch chuyển trong một dây điện vào trong ngăn catốt. Trong ngăn

catốt, oxy giảm. Proton sinh ra trong khu vực cực anốt có thể phản ứng với các ion

hiđroxyt được sinh ra từ quá trình giảm oxy trong khu vực cực catốt. Điện tử

chuyển từ vi khuẩn tới cực anốt hoặc có thể diễn ra trực tiếp nhờ vi khuẩn gắn vào

bề mặt anốt (ví dụ, vi khuẩn của họ Geobacteraceae có tính chất này) hoặc gián tiếp

bằng việc sử dụng điện tử trung gian.

Hình 1.1. Tế bào nhiên liệu vi sinh vật

Bên cạnh các tế bào nhiên liệu vi khuẩn 2 ngăn, cũng tồn tại các tế bào tại

các ngăn đơn. Điện áp của một tế bào nhiên liệu sinh học thường ở mức vài trăm mV. Mật độ năng lượng khoảng chừng 50 - 100 W/m3 thiết bị phản ứng. Hiệu năng

của một tế bào nhiên liệu vi khuẩn phụ thuộc vào nhiều quá trình và các thông số hệ

thống chẳng hạn như: pH, nhiệt độ, kiểu bề mặt, loại vi khuẩn, loại điện cực, điện

trở trong, …

Nghiên cứu các tế bào nhiên liệu vi khuẩn đang gia tăng và được quảng bá

rộng rãi. Tập trung chủ yếu vào loại tế bào, cách giải quyết những vướng mắc cụ thể

làm giảm sút hiệu quả quá trình và tiềm năng các dòng thải khác nhau có thể được

sử dụng làm nguyên liệu cho các tế bào nhiên liệu.

Khả năng áp dụng tế bào nhiên liệu vi khuẩn trên bùn thải đã được nghiên

cứu bởi Dentel và nnk, 2004. Trong nghiên cứu, họ đã sử dụng thiết bị phản ứng

một ngăn đơn với thể tích vài lít chứa đầy bùn thải. Thiết bị phản ứng được cung

cấp với các lá điện cực graphít (được đặt trong một vùng ưa khí ở phía trên) và

trong vùng bùn kỵ khí ở phía dưới. Qua quan sát thấy rằng, xuất hiện một dòng điện

tối đa khoảng 60 μA và một điện thế vài trăm mV. Mặc dù, các kết quả đầu tiên đầy

hứa hẹn, song vẫn còn một khoảng cách dài để làm cho quá trình này phù hợp với

quá trình xử lý bùn ở quy mô lớn. Một số lý do được chỉ ra như: không phải tất cả

các vật liệu hữu cơ trong bùn thải đều bị phân huỷ sinh học và tồn tại ở một dạng,

bùn chứa rất nhiều các hạt keo và các chất polymer có xu hướng hấp phụ tất cả các

loại bề mặt và có thể lấp cấu trúc bên trong của tế bào nhiên liệu vi khuẩn.

Hơn nữa, đây cũng là một hạn chế đáng kể đối với các quá trình oxy hoá của vi

sinh vật với bùn thải trong thiết bị phản ứng. Có thể nhận thấy rằng bùn thải có

chứa các chất hữu cơ độc hại và các hợp chất vô cơ, cũng như một lượng đáng kể

các chất vô cơ không độc hại khác. Những gì xảy ra với các chất hữu cơ độc hại còn

chưa rõ ràng. Điều này có nghĩa là vấn đề bùn thải có thể không được giải quyết

triệt để nên chỉ sử dụng các tế bào nhiên liệu vi khuẩn và do vậy quá trình xử lý bổ

sung đối với dòng thải sẽ là cần thiết.

1.4.4. Đốt bùn thải thu hồi năng lượng

Đốt bùn thải nhằm mục đích oxy hoá hoàn toàn các hợp chất hữu cơ (kể cả

hợp chất hữu cơ độc hại) trong bùn ở nhiệt độ cao. Quá trình này có thể được áp

dụng cho bùn đã được loại nước hoặc bùn đã làm khô.

Các vấn đề môi trường tiềm ẩn liên quan đến quá trình đốt bùn thải là sự

phóng thích các chất ô nhiễm cùng với khí thải vào khí quyển và đặc tính của phần

tro sau khi đốt. Tuy nhiên, có rất nhiều công nghệ tiêu chuẩn sẵn có để giảm phát

thải khí thải hiệu quả, đáp ứng được các tiêu chuẩn chất lượng không khí nghiêm

ngặt. Ngoài ra, đặc tính của tro, đặc biệt là lượng KLN có trong tro không phải là

một vấn đề môi trường thực sự. Vì quá trình đốt cháy ở nhiệt độ cao làm cho các

hợp chất vô cơ trong bùn, các KLN kém linh động kháng lại được sự rò rỉ. Phần tro

này phải được xử lý hoặc có thể được sử dụng như một nguồn tài nguyên để sản

xuất các vật liệu xây dựng. Nhìn chung, quá trình đốt phải xử lý một lượng lớn khí

thải ô nhiễm và chi phí cho một hệ thống xử lý khí hiệu quả và tương xứng rất cao.

Đây là lý do chính làm cho quá trình đốt bùn thải trở nên khá đắt tiền. Năng lượng

sinh ra từ quá trình đốt có thể được sử dụng để làm khô bánh bùn đã được loại nước

trước khi tiến hành quá trình đốt hay được sử dụng để sản xuất điện năng.

Hiện tại, các quá trình đốt bùn ngày càng tập trung vào việc thu hồi năng

lượng từ bùn ở dạng nhiệt (hơi) hoặc điện. Lượng năng lượng thu được phụ thuộc

vào hàm lượng nước và sự điều chỉnh, hiệu suất quá trình đốt, các quá trình loại

nước, làm khô bùn. Hiện nay, quá trình thiêu huỷ bùn được áp dụng trên toàn thế

giới và ngày càng kết hợp với việc thu hồi năng lượng.

1.4.5. Đốt bùn thải cùng với than trong các nhà máy nhiệt điện

Để tránh chi phí cao cho một nhà máy đốt bùn thải độc lập và nhằm cải thiện

hiệu quả thu hồi năng lượng, bùn đã được nghiên cứu (đã được làm khô) trong các

nhà máy nhiệt điện. Trong trường hợp này, có thể sử dụng các thiết bị đốt than và

các hệ thống xử lý khí thải hiện có. Do lượng bùn đem đốt nhỏ so với lượng than

nên ảnh hưởng từ quá trình đốt bùn thải tới chất lượng không khí và các đặc tính

của phần tro có thể được bỏ qua.

Việc thu hồi năng lượng từ quá trình đốt bùn có thể được cải thiện bằng các

quá trình loại nước, làm khô bùn và cũng có thể bằng cách sử dụng nhiệt thải từ khí

thải của các nhà máy điện. Ngoài ra, việc sử dụng khí thải trong quá trình đốt có thể

làm cho tổng hiệu suất quá trình tốt hơn. Đốt bùn thải trong các nhà máy nhiệt điện

hiện đã được áp dụng trong thực tiễn. Ngoài ra, các quá trình đốt bùn cùng với rác

thải đô thị cũng đã được áp dụng.

1.4.6. Nhiệt phân và khí hoá bùn thải

Nhiệt phân là một quá trình xử lý nhiệt trong đó bùn (hoặc sinh khối) được đốt nóng dưới áp suất, ở nhiệt độ 350 - 5000C trong điều kiện không có oxy. Trong

quá trình này, bùn được chuyển hoá thành than, tro, dầu nhiệt phân, hơi nước và các

loại khí dễ cháy. Một phần của sản phẩm rắn và/hoặc khí của quá trình nhiệt phân

được thiêu huỷ và sử dụng như năng lượng nhiệt trong quá trình nhiệt phân.

Phụ thuộc vào trang thiết bị được sử dụng và các điều kiện hoạt động được

áp dụng, có một vài sự điều chỉnh cho quá trình này. Khí hoá liên quan đến sự phân

huỷ của bùn khô (hoặc sinh khối) ở dạng tro và các khí dễ cháy thường ở nhiệt độ khoảng 10000C trong môi trường ít khí oxy. Ngoài ra, các công nghệ xử lý nhiệt

hiện tại kết hợp các khía cạnh cụ thể của cả hai quá trình nhiệt phân và khí hoá. Rất

nhiều nghiên cứu được triển khai liên quan đến việc nhiệt phân và khí hoá sinh

khối. Tuy nhiên, các nghiên cứu về quá trình nhiệt phân và khí hoá đối với bùn thải

lại rất hạn chế.

Nhiệt phân và khí hoá bùn thải có một số lợi thế tiềm năng so với quá trình

đốt. Lợi thế thứ nhất là sự chuyển hoá các loại khí dễ cháy của cả hai hệ thống

thành năng lượng điện có thể đạt hiệu quả hơn. Hơn nữa, các khí có giá trị có thể

được dùng để sản xuất các hoá chất cơ bản hoặc nhiên liệu. Ngoài ra, cũng không

cần thiết phải xử lý một lượng lớn các khí thải. Tuy nhiên, do sự có mặt của các

chất ô nhiễm hữu cơ độc hại trong bùn thải, quá trình xử lý khí có thể phức tạp hơn.

Nhìn chung, việc thực hiện quá trình nhiệt phân và khí hoá là phức tạp hơn nhiều so

với quá trình đốt.

Một ứng dụng thành công quá trình nhiệt phân/khí hoá được áp dụng trong

thực tiễn là sản xuất dầu từ bùn thải và sử dụng nó như một loại nhiên liệu. Trong

quá trình này (bao gồm một số lượng lớn các đơn vị hoạt động), các viên bùn khô được đốt nóng trong một lò hơi ở nhiệt độ khoảng 4500C. Các hợp chất hữu cơ được

chuyển hoá thành than, dầu và các khí không ngưng tụ. Các khí này có cơ hội tiếp

xúc với than và chuyển hoá thành các hydrocacbon mạch thẳng, sau đó được ngưng

tụ lại thành dầu. Than được sử dụng như một nguồn năng lượng cung cấp cho lò hơi

hoặc có thể được sử dụng như một loại phân bón.

1.4.7. Sử dụng tích hợp bùn thải như một nguồn năng lượng và vật liệu để sản

xuất vật liệu xây dựng

Trong bùn thải, cả hợp chất chứa cacbon hữu cơ và hợp chất vô cơ điển hình

cho các vật liệu có giá trị. Có nhiều tiềm năng để sử dụng đồng thời các hợp chất

này một cách có lợi. Rất nhiều nỗ lực tập trung vào việc sản xuất các sản phẩm có

giá trị bằng quá trình hoá rắn (bằng nhiệt) các hợp chất vô cơ trong bùn, đặc biệt là

ở Nhật Bản. Điểm khởi đầu trong quá trình sản xuất này hoặc là tro lò đốt thu được

sau khi đốt bùn hoặc bùn đã được làm khô. Quá trình hoá rắn xảy ra ở các nhiệt độ cao, lên đến 10000C - nhiệt độ này đủ lớn để phá huỷ các chất hữu cơ độc hại.

Phụ thuộc vào các thay đổi quá trình cụ thể và các điều kiện hoạt động áp

dụng, các loại sản phẩm khác nhau có thể được tạo thành, chẳng hạn như các cốt

liệu trọng lượng nhẹ, xỉ và gạch. Nhìn chung, hiệu suất năng lượng trong quá trình

sản xuất là không cao, cùng với chi phí sản xuất khá lớn dẫn tới sự áp dụng vào

thực tiễn vẫn còn rất hạn chế.

Một cách khác để sử dụng hiệu quả các hợp chất vô cơ và hữu cơ của bùn

thải là sử dụng chúng để sản xuất xi măng Portland. Trong quá trình này, tro hoặc

bùn được làm khô có thể được sử dụng. Các chất ô nhiễm hữu cơ độc hại trong bùn

bị oxy hoá hoàn toàn bởi nhiệt độ cao của quá trình, các kim loại nặng được cố định

trong xi măng. Nhìn chung, lượng tro hay bùn khô được sử dụng như các vật liệu

thô và với một tỷ lệ nhỏ so với tổng lượng các vật liệu thô được sử dụng. Các yêu

cầu cụ thể về chất lượng bùn sử dụng cho quá trình sản xuất xi măng Portland là

nồng độ của phốt phát và thuỷ ngân trong bùn phải đủ thấp.

1.4.8. Oxy hoá ướt siêu tới hạn

Quá trình oxy hoá ướt siêu tới hạn xảy ra ở các nhiệt độ và áp suất trên điểm siêu tới hạn của nước (374,20C và 22,1 MPa). Nước siêu tới hạn có các đặc tính

riêng biệt, chẳng hạn như lượng oxy hoà tan và các hợp chất hữu cơ cao hơn. Tuy

nhiên, nó có các hợp chất khoáng hoà tan (chẳng hạn như natri clorua) thấp. Trong

quá trình oxy hoá siêu tới hạn, các hợp chất hữu cơ bị oxy hoá hoàn toàn. Nitơ trong

các hợp chất chứa nitơ, như amoniac và các axit amin được chuyển hoá thành khí

nitơ. Các hợp chất hữu cơ độc hại cũng bị oxy hoá triệt để.

Tốc độ oxy hoá tại các điều kiện siêu tới hạn là cao hơn nhiều so với các điều

kiện dưới tới hạn. Thời gian lưu cần thiết cho quá trình oxy hoá của bùn thải trong

một thiết bị phản ứng siêu tới hạn trong khoảng từ vài giây tới 1 phút. Điều này có

nghĩa là kích thước thiết bị phản ứng yêu cầu là tương đối nhỏ. Thu hồi năng lượng

từ quá trình oxy hoá này có thể tiến hành trực tiếp bằng cách trao đổi nhiệt trong

thiết bị phản ứng hoặc từ các dòng ra của thiết bị phản ứng. So sánh với quá trình

đốt bùn thải, quá trình oxy hoá siêu tới hạn có ưu điểm là xử lý khí ra rất đơn giản,

do vậy, chi phí xử lý khí có thể bỏ qua.

Bùn thải không cần thiết phải loại nước trước quá trình oxy hoá. Các chất vô

cơ (như tro) trong bùn thải sau xử lý có thể dễ dàng được loại bỏ khỏi pha nước.

Một nghiên cứu áp dụng quá trình oxy hoá ướt siêu tới hạn bùn thải đã được tiến

hành bởi Svanström và nnk, 2004. Sơ đồ thể hiện toàn bộ quá trình dựa trên nghiên

cứu này được đưa ra trong Hình 1.2. Từ nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm, thiết

kế hệ thống và mô phỏng của họ có thể kết luận rằng quá trình oxy hoá ướt siêu tới

hạn có tiềm năng lớn đề giải quyết vấn đề bùn một cách bền vững và cạnh tranh về

kinh tế với các hệ thống xử lý bùn nhiệt độ cao hiện tại.

Hình 1.2. Oxy hoá siêu tới hạn bùn thải

Tuy nhiên, kinh nghiệm thực tế cho quy mô lớn chưa có. Việc sử dụng oxy

trong quá trình, sử dụng các đường ống áp lực cao, các thiết bị phản ứng áp suất lớn

và các vấn đề ăn mòn (nếu clorua có mặt trong bùn) có thể là trở ngại trong việc

chấp nhận và phát triển hơn nữa công nghệ này. Một nghiên cứu khác chỉ rõ, phốt

phát có thể dễ dàng được phục hồi và các kim loại nặng cũng dễ bị loại bỏ khỏi

phần tro từ quá trình oxy hoá ướt siêu tới hạn.

1.4.9. Xử lý thuỷ nhiệt bùn thải

Xử lý thuỷ nhiệt (hay thuỷ phân nhiệt) là một quá trình trong đó bùn được đốt nóng như pha nước đến nhiệt độ từ 120 tới 4000C. Quá trình xử lý thuỷ nhiệt

nhằm mục đích phân huỷ bùn và hình thành, tích tụ các sản phẩm hoà tan. Điều này

cho phép thu hồi và tái chế các nguồn tài nguyên hữu ích có trong bùn thải, chẳng

hạn: các axit béo dễ bay hơi, các hợp chất phốt pho, các hợp chất hữu cơ và các chất

đông tụ. Kết quả thu được từ các thí nghiệm (quy mô phòng thí nghiệm) cho thấy

hàm lượng đáng kể nhu cầu oxy hoá học (COD) và các axit béo dễ bay hơi có thể

thu được. Bùn có COD đầu vào khoảng 20g/L, nồng độ tối đa của các axit béo dễ bay hơi trong khoảng 4g/L thu được ở các nhiệt độ xử lý vừa phải (dưới 2000C).

Quan sát thấy rằng việc bổ sung thêm chất oxy hoá (chẳng hạn H2O2) có thể tác

động tích cực đến quá trình sản sinh các axit béo dễ bay hơi, phụ thuộc vào nhiệt độ

xử lý, thời gian xử lý, loại bùn và lượng chất oxi hoá.

Tiềm năng xử lý thuỷ nhiệt nhằm thu hồi năng lượng từ bùn thải phụ thuộc

mạnh vào hiệu suất của quá trình. Các axit béo dễ bay hơi và các hợp chất hữu cơ

dễ bị phân huỷ sinh học hoà tan khác có thể được sử dụng hiệu quả như một nguồn

năng lượng hay nguồn cacbon hữu cơ trong bước khử nitơ trong quá trình xử lý

nước thải. Nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ của bùn có thể dễ dàng được thu hồi và

tái sử dụng bằng cách sử dụng các bộ trao đổi nhiệt. Tuy nhiên, những gì xảy ra với

các chất độc hại, đặc biệt các chất hữu cơ độc hại là chưa rõ ràng. Để giải quyết

hoàn toàn vấn đề bùn thải, các quá trình xử lý chuyên sâu tiếp theo là cần thiết.

Về cơ bản, có thể đánh giá và so sánh các phương pháp thu hồi năng lượng

khác nhau đã được đề cập ở trên liên quan đến giai đoạn phát triển, kỹ thuật và tính

khả thi kinh tế, tính bền vững đối với môi trường và sự chấp nhận của xã hội. Tuy

nhiên, điều kiện của khu vực và địa phương cũng có thể ảnh hưởng đến tính khả thi

của một phương pháp xử lý. Mặt khác, một phương pháp mới được mong đợi cũng

cần được nghiên cứu thêm để phát triển tới một quy mô thực tế và sự cạnh tranh

giữa các phương pháp sẽ chỉ dừng lại khi có một trong số các phương pháp được

lựa chọn để áp dụng vào thực tiễn.

Đã có nhiều lựa chọn cho quá trình sản xuất năng lượng từ các hợp chất hữu

cơ có mặt trong bùn thải trước đó, đôi khi cũng kết hợp với việc sản xuất các vật

liệu có giá trị từ các hợp chất vô cơ có trong bùn. Do trọng tâm của quá trình xử lý

bùn thải phải là một quá trình hoàn toàn, bởi vậy dạng tồn tại của những chất độc

trong bùn cũng phải được xem xét trong việc đánh giá một quá trình thu hồi năng

lượng. Hơn nữa, cần chú ý tới lượng nước lớn và các thành phần phốt pho trong

bùn. Trong trường hợp sản xuất xi măng từ bùn thải, hàm lượng phốt pho quá cao

có thể là một vấn đề.

Trong thực tế, hai nhóm quá trình thu hồi năng lượng có thể được phân biệt:

các quá trình hoá học/nhiệt và các quá trình sinh học. Nếu nhiệt độ đủ cao, các quá

trình hoá học/nhiệt cho kết quả oxy hoá hoàn toàn các chất hữu cơ, cũng như các

chất hữu cơ độc hại. Các kim loại nặng thường được cố định trong thành phần vô

cơ. Các phần vô cơ có thể được dùng cho quá trình sản xuất các vật liệu xây dựng.

Về nguyên tắc, cũng có thể sản xuất các chất mang năng lượng khí hay lỏng

nhờ con đường sinh học hoặc sản xuất điện trực tiếp từ bùn thải. Tuy nhiên, trong

các quá trình này, một phần các chất hữu cơ sẽ không được chuyển hoá thành chất

mang năng lượng. Ngoài ra, các hợp chất hữu cơ độc hại hầu như không bị phân

huỷ sinh học. Hiện nay, chỉ có quá trình sản xuất khí sinh học bằng con đường phân

huỷ kỵ khí được quan tâm. Quá trình này đã được áp dụng trên toàn thế giới từ

nhiều thập kỷ trước và được mong đợi sẽ phát triển mạnh trong một thời gian ngắn.

Tuy nhiên, trong quá trình này cũng chỉ có một phần tương đối nhỏ các chất hữu cơ

được chuyển hoá thành khí sinh học. Hơn nữa, trong phần thải ngoài các chất cặn bã

hữu cơ còn chứa cả các hợp chất vô cơ độc hại.

Trên toàn thế giới, chúng ta thấy một nỗ lực to lớn để sản xuất năng lượng,

các chất mang năng lượng hay điện sinh học từ sinh khối và các chất thải có nguồn

gốc sinh học. Nghiên cứu các quá trình với mục đích sản xuất năng lượng hoặc các

sản phẩm có giá trị khác từ bùn thải bằng các phương pháp nhiệt được kỳ vọng

quan tâm nhiều hơn (khí hoá, nhiệt phân và oxi hoá ướt siêu tới hạn).

Bên cạnh việc tập trung trực tiếp vào quá trình sản xuất và hiệu suất thiết bị

phản ứng, quá trình tiền xử lý bùn thải cũng nhận được sự quan tâm đáng kể. Đây

là một yếu tố quan trọng trong việc chuyển đổi các chất rắn hoặc nửa rắn có nguồn

gốc sinh học thành chất mang năng lượng hoặc trực tiếp thành dòng điện. Mục đích

của quá trình tiền xử lý là làm cho sinh khối và các thành phần hữu cơ trở nên dễ

phân huỷ sinh học bởi các vi sinh vật. Kinh nghiệm và kiến thức thu được của việc

nghiên cứu sản xuất năng lượng từ sinh khối có thể hữu ích cho sự phát triển hơn

nữa các chất mang năng lượng và điện từ các sinh khối thải, chẳng hạn bùn thải.

CHƢƠNG 2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tƣợng nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện trên đối tượng là 10 mẫu bùn thải đô thị được lấy

từ hệ thống thoát nước, ao hồ điều hoà và từ nhà máy xử lý nước thải trên địa bàn

thành phố Bắc Ninh. Đây là những nguồn phát sinh bùn thải lớn điển hình tại thành

phố Bắc Ninh.

Vị trí các điểm lấy mẫu bùn được trình bày chi tiết trên Hình 2.1 và trong

Bảng 2.1.

Hình 2.1. Sơ đồ các vị trí lấy mẫu bùn

Bảng 2.1. Các vị trí lấy mẫu bùn

STT Ký hiệu Vị trí lấy mẫu Tọa độ

Bùn thải từ các hố ga tập trung tại 1 B1 NMXLNT Bắc Ninh N 21o11’15,2’’ E 106o06’02,5’’

tại khu chứa bùn của 2 B2 Bùn NMXLNT Bắc Ninh N 21o11’15,3’’ E 106o06’02,6’’

3 B3 Trạm XLNT Viêm Xá N 21o12’57,3’’ E 106o03’20,3’’

4 B4 Hồ Đồng Trầm N 21o11’45,6’’ E 106o05’41,7’’

Hố ga trước số nhà 150, đường 5 B5 Nguyễn Trãi N 21o10’31,1’’ E 106o03’38’’

Hố ga trước số nhà 109, đường 6 B6 Nguyễn Trãi N 21o10’32,0’’ E 106o03’38,1’’

Hố ga trước số nhà 2, đường Kinh 7 B7 Dương Vương N 21o11’17,5’’ E 106o04’33,5’’

Hồ Điều Sơn, sau Trung tâm văn 8 B8 hóa Kinh Bắc N 21o11’24,4’’ E 106o04’44,7’’

9 B9 Hồ khu Yên Mẫn, phường Kinh Bắc N 21o11’18,4’’ E 106o03’31,8’’

10 B10 Đầm sau khu tập thể sinh viên, phường Kinh Bắc N 21o11’28,6’’ E 106o03’31,8’’

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 tài liệu liên quan đến nội dung nghiên cứu được thu thập từ một số

cơ quan quản lý như: Sở Xây dựng Bắc Ninh, Sở Tài nguyên và Môi trường Bắc

Ninh; Công ty Thoát nước Bắc Ninh, Công ty Môi trường đô thị Bắc Ninh và từ các

sách, báo, tạp chí trong và ngoài nước.

2.2.2. Phương pháp điều tra và khảo sát thực tế

Điều tra lượng bùn phát sinh hàng năm, công tác quản lý, xử lý, khảo sát thực

tế và lấy mẫu bùn tại các vị trí (hố ga; ao, hồ điều hoà và từ 2 nhà máy xử lý nước

thải) trong thành phố Bắc Ninh thông qua quá trình làm việc với Sở Xây dựng Bắc

Ninh và Công ty Cấp thoát nước Bắc Ninh.

2.2.3. Phương pháp lấy, bảo quản và xử lý mẫu bùn

Mẫu bùn được lấy và bảo quản theo TCVN 6663-13:2000 (ISO 5667-

13:1993): “Hướng dẫn lấy mẫu bùn nước thải và bùn liên quan” và TCVN 6663-

15: 2004 (ISO 5667-15: 1999): “Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu bùn, trầm tích”

do Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường ban hành.

2.2.4. Phương pháp thực nghiệm

 Khảo sát đặc tính lý – hoá của bùn thải

Phân tích một số chỉ tiêu: độ ẩm, độ tro, hàm lượng chất bốc, nhiệt trị, pH,

hàm lượng chất hữu cơ, tỷ trọng, KLN của các mẫu bùn được nghiên cứu. Trên cơ

sở số liệu phân tích sẽ đánh giá và lựa chọn mẫu bùn có đặc tính phù hợp để phối

trộn với than cám làm chất đốt. Sử dụng loại than cám 6bHG, đây là loại than đang

được sử dụng trong thực tế để sản xuất than tổ ong phục vụ sinh hoạt do giá thành

hợp lý và có một số tính chất phù hợp [10].

 Khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn bùn với than cám đến đặc tính của

viên TB

Các mẫu bùn thải (đã lựa chọn) được phối trộn với than cám trong phòng thí

nghiệm làm chất đốt theo 5 tỷ lệ (từ 5 đến 45% về khối lượng) khác nhau. Mẫu bùn

trước khi phối trộn được tiền xử lý bằng cách phơi khô, loại bỏ tạp chất (sỏi, đá, túi

nilon…) nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc khảo sát đặc tính (nhiệt trị, độ ẩm,

độ hụt khối, độ tro, chất bốc và KLN trong xỉ) của các viên TB được phối trộn. Kết

quả khảo sát này làm căn cứ để lựa chọn tỷ lệ phối trộn cũng như mẫu bùn phù hợp

nhất để chế tạo thành viên nhiên liệu (quy cách như viên than tổ ong) sử dụng trong

thực tế.

 Khảo sát, đánh giá đặc tính của viên nhiên liệu (viên than) được chế tạo

trong thực tế

Các viên nhiên liệu được chế tạo theo kích thước và hình dáng như viên than

tổ ong thông thường từ mẫu bùn được chọn, theo 5 tỷ lệ phối trộn đã đề xuất. Mẫu

bùn tươi đã lựa chọn được phối trộn trực tiếp với than cám, khối lượng bùn tươi

đem phối trộn được quy đổi theo bùn khô trên cơ sở tính toán hệ số khô kiệt của

mẫu bùn. Việc phối trộn trực tiếp bùn tươi với than cám có nhiều thuận lợi do

không cần làm khô bùn, tiết kiệm được lượng nước thêm vào trong khi phối trộn.

Xác định độ ẩm, kích thước, khối lượng, độ tro, nhiệt trị, thời gian bén cháy

và thời gian sử dụng; đồng thời phân tích thành phần cơ bản của khí thải: tổng bụi,

CO, SO2, NO2, KLN dễ hoá hơi (Cu, Cr, Cd, Pb, Zn, Ni) và đặc điểm của xỉ (pH,

KLN trong xỉ như: Cu, Zn, Pb, Cd, Cr, Ni) của các viên than này. Trên cơ sở các số

liệu khảo sát, sẽ đánh giá khả năng tận dụng bùn thải khu vực nghiên cứu để làm

chất đốt. Các tỷ lệ phối trộn bùn thải và than cám được trình bày trong Bảng 2.2.

Bảng 2.2. Tỷ lệ phối trộn bùn thải và than cám 6bHG

Tỷ lệ phối trộn bùn thải/than cám (% khối lượng)

Viên TB 5 15 30 40 45

2.2.5. Phương pháp phân tích

Hầu hết quá trình xử lý và phân tích mẫu được thực hiện tại PTN Phân tích

Môi trường và PTN Thổ nhưỡng & Môi trường đất - Khoa Môi trường, Trường Đại

học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.

Bảng 2.3. Các phương pháp phân tích mẫu

Thông số Đơn vị Phƣơng pháp

TCVN 4048:2011 Độ ẩm % TCVN 172 : 2011

TCVN 5979:2007 (ISO 10390:2005) - pH

Hàm lượng chất hữu cơ TCVN 8941:2011 %

Tỷ trọng hạt Phương pháp Picnomet -

TCVN 6496:2009 Kim loại nặng mg/kg TCVN 7557-3:2005

Độ tro % TCVN 173 : 2011

TCVN 200 : 2011

Nhiệt trị kCal/kg Đo trên máy Calorimeter C 2000 của

hãng KiKA-Đức

Chất bốc % TCVN 174 : 2011

Độ hụt khối % -

Máy lấy mẫu bụi SIBATA-SIP 32L, Bụi (TSP) mg/m3 Nhật Bản

TCVN 5972 - 1995

CO mg/Nm3 Sử dụng máy lấy mẫu khí

TUFF – Anh

TCVN 5972 - 1995 mg/Nm3 SO2 Sử dụng máy lấy mẫu khí

TUFF – Anh

TCVN 5972 - 1995

mg/Nm3 Sử dụng máy lấy mẫu khí NO2

TUFF – Anh

2.2.6. Phương pháp thu mẫu khí thải phát sinh trong quá trình đốt các viên than

Phương pháp thu mẫu khí thải sử dụng trong nghiên cứu là kiểu lấy mẫu đẳng

động lực (isokinetic) [3]. Các viên than sau khi phối trộn ngoài thực tế sẽ được đốt

trong lò đốt than tổ ong (loại 1 viên), khí thải phát sinh được thu qua một cửa thu

khí trên chụp lò khi viên than đã bén cháy. Chụp lò được thiết kế theo các kích

thước như trên Hình 2.2.

Hình 2.2. Thiết kế chụp lò được sử dụng trong nghiên cứu

2.2.7. Phương pháp tổng hợp và xử lý số liệu

Các số liệu được trình bày trong phần kết quả nghiên cứu là kết quả trung

bình của các lần thí nghiệm lặp lại sau khi được xử lý thống kê, tính toán giá trị

trung bình. Sử dụng phần mềm Excel để xử lý thống kê và mô tả số liệu, trên cơ sở

đó phục vụ cho so sánh, phân tích, tổng hợp và đánh giá kết quả nghiên cứu.

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Đặc điểm hệ thống thoát nƣớc Thành phố Bắc Ninh [2,5]

Trước năm 2005, hệ thống thoát nước thành phố Bắc Ninh do Công ty Môi

trường và Công trình đô thị quản lý, kể từ năm 2006 đến nay do Công ty Cấp thoát

nước quản lý (Quyết định số 179/QĐ-CT ngày 31/12/2005 của UBND tỉnh Bắc

Ninh). Tuy nhiên, Công ty chỉ được giao quản lý các tuyến cống chính, các tuyến

cống tiểu khu (cấp 1, cấp 2); mạng cấp 3 do phường, xã và nhân dân tự vận hành,

duy tu, sửa chữa; hệ thống hồ điều hòa do địa phương quản lý còn mương nông

nghiệp, bơm tiêu do ngành Nông nghiệp quản lý.

Hiện nay, hệ thống thoát nước do Công ty cấp thoát nước Bắc Ninh quản lý là

khu vực thoát nước chung và nửa riêng, trong đó cống thoát nước chung dài 37,26

km (chiếm 29%), cống thoát nước nửa riêng có độ dài 92,53 km (chiếm 71%).

Chiều dài tuyến cống (năm 1999 đến năm 2013) đã tăng từ 5,62 km lên 126,92 km.

Hệ thống trạm bơm trên địa bàn gồm: 02 trạm bơm tiêu nước mưa và 04 trạm bơm

nước thải.

Trong những năm qua, tình trạng ngập úng và ô nhiễm nước thải trên địa bàn

thành phố vẫn còn xảy ra do hệ thống thoát nước của thành phố chưa hoàn chỉnh và

đã xuống cấp. Một số nguyên nhân được chỉ ra như:

- Các tuyến mương tiêu nông nghiệp ít được nạo vét, phát quang làm chậm

khả năng tiêu thoát nước;

- Tiết diện thoát nước và cao độ của một số hạng mục chưa đảm bảo;

- Các trạm bơm có công suất nhỏ chưa đảm bảo việc tiêu thoát nước tức thời;

- Các hồ điều hoà không được nạo vét thường xuyên, sử dụng sai mục đích;

- Các tuyến cống, hố ga thường xuyên bị xâm lấn, nhiều tuyến đường trong

thành phố đã xong nhưng chưa bàn giao hệ thống thoát nước (An Huy,

Kinh Bắc, Bình Than…);

- Rác thải, phế liệu xây dựng được đổ tuỳ tiện.

Mới đây, nhằm khắc phục tình trạng ngập úng, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm

môi trường do nước thải gây ra Thành phố Bắc Ninh đã không ngừng đầu tư, cải tạo

và xây dựng mới nhiều hạng mục công trình của hệ thống thoát nước đô thị. Đặc

biệt, để giải quyết vấn đề nước thải Thành phố Bắc Ninh đã cho đầu tư xây mới 01

nhà máy xử lý nước thải tập trung và 01 trạm xử lý nước thải phi tập trung.

 Nhà máy xử lý nước thải tập trung

Nhà máy được đặt tại xã Kim Chân, Thành phố Bắc Ninh với công suất trung bình 17.500 m3/ngày.đêm, công suất tối đa: 28.000 m3/ngày.đêm (tính đến

năm 2020), vận hành từ 1/7/2013. Công nghệ xử lý nước thải được áp dụng tại nhà

máy là công nghệ SBR, phát triển bởi Công ty SFC (Cộng hoà Áo).

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy được thể hiện trên Hình 3.1.

Nước

thải

Hồ lưu Chắn rác Lắng cát Bể Sector Bể C-Teck

nước

Phân hủy Kênh Bãi rác

bùn

Cô đặc

Ép bùn, phơi bùn

Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại Nhà máy xử lý nước thải Bắc Ninh

 Trạm xử lý nước thải phi tập trung Viêm Xá

Trạm được đầu tư xây dựng tại làng Viêm Xá, xã Hoà Long, Thành phố Bắc

Ninh với kinh phí từ Dự án Quản lý nước thải và chất thải rắn các tỉnh lỵ Việt Nam

(GIZ). Trạm đi vào vận hành từ tháng 4/2011 với công suất xử lý nước thải sinh hoạt đạt 40m3/ngày.đêm.

Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải tại trạm xử lý nước thải Viêm Xá được thể

hiện trên Hình 3.2.

Nước thải Đất nông nghiệp

Giếng tách Trạm bơm Bể yếm khí Hồ hiếu khí

Hình 3.2. Sơ đồ dây chuyền trạm xử lý nước thải phi tập trung Viêm Xá

Hoạt động cải tạo, nạo vét và xây dựng bổ sung hệ thống thoát nước đô thị, hệ

thống xử lý nước thải trên địa bàn Thành phố Bắc Ninh đã góp phần giải quyết vấn

đề ngập úng; giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước ngầm, các hồ điều hoà nội thành, các

kênh mương ngoại thị; giảm thiểu ảnh hưởng tiêu cực của nước thải, đồng thời cải

thiện chất lượng môi trường và chất lượng cuộc sống của người dân. Tuy nhiên,

một vấn đề môi trường mới đặt ra là cần phải thu gom, quản lý lượng lớn bùn thải

phát sinh từ các hoạt động nêu trên. Khối lượng bùn phát sinh và cơ quan quản lý

tính từ năm 2000 đến năm 2013 được thể hiện trên Hình 3.3.

Nguồn:Xí nghiệp Quản lý nước thải Thành phố Bắc Ninh [4]

Hình 3.3. Lượng bùn phát sinh biến động theo năm từ 2000 – 2013

Lượng bùn thải trên được thu gom và chuyển về bãi rác của thành phố (từ năm

2013 về trước), nhưng kể từ năm 2014 thành phố chưa có hướng thu gom bùn cụ

thể. Hiện tại, lượng bùn thải thu gom được chứa tạm tại khu đất trống trong khuôn

viên của nhà máy xử lý nước thải Bắc Ninh chờ phương án xử lý.

3.2. Đặc tính của các mẫu bùn thải nghiên cứu liên quan đến khả năng tận

dụng làm chất đốt

3.2.1. Một số tính chất lý – hoá cơ bản của các mẫu bùn

Thành phần và tính chất của bùn thải có ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên

cứu khả năng tận dụng bùn cho các mục đích khác nhau. Do đó, để lựa chọn các

mẫu bùn thích hợp có thể tận dụng làm chất đốt, trước tiên cần dựa vào các tính

chất lý – hóa học của chúng. Kết quả xác định các tính chất lý - hoá cơ bản của các

mẫu bùn nghiên cứu được trình bày trong Bảng 3.1.

Bảng 3.1. Tính chất lý - hoá cơ bản của các mẫu bùn

Tính chất Độ ẩm Chất hữu cơ Tỷ trọng pHKCl (%) (%) Mẫu

B1 21,19 4,52 2,56 8,19

B2 40,61 14,82 2,04 8,16

B3 85,09 19,13 1,82 7,64

B4 37,01 2,07 2,69 8,2

B5 65,29 14,51 2,08 8,05

B6 58,34 9,05 2,34 7,91

B7 38,70 5,34 2,53 8,02

B8 50,69 5,77 2,50 8,09

B9 45,58 5,30 2,52 7,9

B10 44,69 3,04 2,65 8,06

Kết quả phân tích tại Bảng 3.1 cho thấy, độ ẩm của các mẫu bùn được nghiên

cứu có sự biến động khá lớn và dao động trong khoảng từ 21,19% đến 85,09%,

tương ứng với độ ẩm nhỏ nhất và lớn nhất tại mẫu bùn B1 và B3. Có 7/10 mẫu bùn

(chiếm 70%) có độ ẩm > 40%, các mẫu bùn có độ ẩm cao sẽ gây khó khăn cho việc

thu gom, cũng như sử dụng trực tiếp để phối trộn làm chất đốt do cần phải tiêu tốn

chi phí (loại nước, sấy…) hoặc thời gian cho quá trình giảm độ ẩm của bùn xuống

mức thích hợp.

Tất cả các mẫu bùn đều thể hiện tính kiềm nhẹ tới kiềm, theo đó giá trị pH

của các mẫu bùn được phân tích nằm trong khoảng từ 7,64 đến 8,20, tương ứng với

giá trị pH thấp nhất tại mẫu bùn B3 và cao nhất tại mẫu bùn B4. Hàm lượng chất

hữu cơ dễ phân huỷ trong các mẫu bùn dao động trong khoảng từ 2,07% đến

19,13% và có sự khác biệt khá lớn giữa các mẫu, chỉ có 03 mẫu bùn (B2, B3 và B5)

trong tổng số 10 mẫu có hàm lượng chất hữu cơ >10%. Các mẫu bùn có hàm lượng

chất hữu cơ cao sẽ rất thuận lợi trong việc sử dụng (phối trộn) làm chất đốt do tính

dễ bị phân huỷ nhiệt (khả năng cháy cao).

Cùng với chỉ tiêu về hàm lượng chất hữu cơ, giá trị tỷ trọng (hữu ích trong các

tính toán định lượng và đánh giá khả năng bắt lửa của nhiên liệu) của các mẫu bùn

trong nghiên cứu này cũng được đánh giá (trong mối liên hệ với chất hữu cơ), từ đó

lựa chọn được các mẫu bùn thích hợp cho việc tận dụng làm chất đốt. Theo đó, các

mẫu bùn có giá trị tỷ trọng trung bình khoảng 2,37, mẫu bùn B3 có tỷ trọng thấp

nhất (1,82) và mẫu bùn B4 có tỷ trọng cao nhất(2,69)

Như vậy, để chọn lựa được mẫu bùn phù hợp cho mục đích tận dụng làm chất

đốt cần dựa trên các tiêu chí như: độ ẩm thấp, pH ở mức trung tính, hàm lượng chất

hữu cơ cao và tỷ trọng thấp. Từ kết quả phân tích 10 mẫu bùn và các nhận xét, đánh

giá ở trên, nghiên cứu đã chọn ra 3 mẫu bùn B2, B5 và B9 (đại diện tương ứng cho

3 nhóm đối tượng là bùn được lấy tại nhà máy xử lý nước thải, bùn được lấy từ hố

ga và bùn lấy từ ao hồ, đầm) để nghiên cứu khả năng tận dụng làm chất đốt khi phối

trộn với than cám 6bHG.

3.2.2. Nhiệt trị của các mẫu bùn được lựa chọn

Nhiệt trị là lượng nhiệt toả ra khi đã đốt cháy hoàn toàn một khối lượng hay thể tích (kg hoặc m3) nhiên liệu trong oxy. Nhiệt trị của nhiên liệu tính trên một đơn

vị khối lượng nhiên liệu được gọi là nhiệt trị riêng của nhiên liệu. Giá trị nhiệt trị

của mỗi loại nhiên liệu thay đổi đáng kể tuỳ theo hàm lượng ẩm, tro và loại nhiên

liệu sử dụng.

Ngoài việc phân tích các đặc tính lý – hoá học cơ bản, các mẫu bùn được lựa

chọn phối trộn cùng than cám tiếp tục được phân tích bổ sung nhằm xác định giá trị

nhiệt trị của chúng (đại lượng đặc trưng cho mỗi loại nhiên liệu). Nhiệt trị của các

mẫu bùn được xác định bằng máy Calorimeter C 2000 tại Viện Chăn nuôi – phường

Thuỵ Phương, quận Bắc Từ Liêm, Tp. Hà Nội. Kết quả nhiệt trị của các mẫu bùn

được thể hiện trên Hình 3.4.

4000

3381

2801

) g k

3000

2000

1210

/ l a C k ( ị r t t ệ i

1000

h N

Mẫu bùn

Hình 3.4. Giá trị nhiệt trị của các mẫu bùn được lựa chọn

Kết quả trên Hình 3.4 cho thấy, giá trị nhiệt trị của 3 mẫu bùn được lựa chọn

có sự chênh lệch khá lớn và đều thấp hơn giá trị nhiệt trị của than bùn (4.500

kCal/kg). Cụ thể, mẫu bùn B9 có nhiệt trị thấp nhất (1.210 kCal/kg), tiếp đến là mẫu

bùn B5 có nhiệt trị 2.801 kCal/kg – tương đương với giá trị nhiệt trị của củi ép trấu

(2.800 kCal/kg) [48] và than nâu (2.392 – 4.785 kCal/kg) [57], mẫu bùn B2 có nhiệt

trị cao nhất đạt 3.381 kCal/kg – tương đương với nhiệt trị của than bitum loại F của

Ấn Độ (2.400 – 3.360 kCal/kg) [1] và gần với nhiệt trị của than non loại B (3.510

kCal/kg) [48]. Như vậy, cả ba mẫu bùn đã lựa chọn đều có thể tận dụng để phối trộn

với than cám làm chất đốt, tuy nhiên, mẫu bùn B2 là thích hợp nhất do có giá trị

nhiệt trị cao nhất.

3.2.3. Độ tro và hàm lượng chất bốc

Hàm lượng tro xỉ thể hiện phần tạp chất không bị cháy của nhiên liệu, hàm

lượng tro xỉ của nhiên liệu cao sẽ làm giảm hiệu suất cháy, tăng chi phí xử lý. Trái

ngược với độ tro, hàm lượng chất bốc trong nhiên liệu càng cao đồng nghĩa nhiên

liệu càng dễ bắt lửa. Các chất bốc trong nhiên liệu rắn thường là các khí như: CH4,

hydrocacbon, H2, CO và các khí không cháy như CO2, N2.

Kết quả xác định độ tro và hàm lượng chất bốc của các mẫu bùn đã chọn được

7,5

5,41

5,24

thể hiện trên Hình 3.5.

)

4,49

%

6,5

7,31

( o r t ộ Đ

( c ố b t ấ h C

6,69

6,16

5,5

Mẫu bùn

Độ tro

Chất bốc

Hình 3.5. Độ tro và hàm lượng chất bốc của các mẫu bùn được lựa chọn

Từ kết quả Hình 3.5 thấy rằng, giá trị độ tro và hàm lượng chất bốc của 3 mẫu

bùn có xu hướng trái ngược nhau. Cụ thể, độ tro của 3 mẫu bùn có xu hướng tăng

trong khoảng từ 6,16% đến 7,31%, tương ứng với giá trị độ tro thấp nhất và cao

nhất tại mẫu bùn B2 và B9. Hàm lượng chất bốc của 3 mẫu bùn có xu hướng giảm

dần từ 5,41% xuống 4,49%, tương ứng với hàm lượng chất bốc cao nhất tại mẫu

bùn B2 và thấp nhất tại mẫu bùn B9. Cùng với kết quả về nhiệt trị, kết quả phân tích

độ tro và hàm lượng chất bốc của 3 mẫu bùn một lần nữa cho thấy mẫu bùn B2 rất

thích hợp để phối trộn cùng than cám làm chất đốt.

3.2.4. Hàm lượng kim loại nặng

Hàm lượng các KLN (dạng tổng số) trong các mẫu bùn được phân tích bằng

phương pháp ICP-MS tại Viện nghiên cứu và phát triển vùng – Số 70, đường Trần

Hưng Đạo, Hà Nội. Kết quả phân tích được đưa ra trong Bảng 3.2.

Bảng 3.2. Hàm lượng kim loại nặng (tổng số) trong các mẫu bùn được lựa chọn

Đơn vị: mg/kg

KLN

Fe

Cu

Zn

Cd

Cr

Ni

Mẫu

45.656,50

62,75

845,96

0,56

29,79

25,37

20.602,75

123,14

613,22

0,70

97,60

19,29

10.720,03

27,10

76,30

0,12

15,70

8,06

Than cám 6bHG

0,82

12,05

0,28

0,20

1,20

QCVN

03:2008/BTNMT

200

[6]

Đề xuất của EU

1.000

2.500

1.000

300

[16]

Kết quả trong Bảng 3.2 cho thấy, các KLN (Fe, Cu, Zn, Cr và Ni) có mặt trong

3 mẫu bùn được lựa chọn (B2, B5 và B9) với hàm lượng tương đối lớn, đặc biệt là

Fe, Zn và cao gấp nhiều lần hàm lượng các KLN có trong than cám 6bHG. Cụ thể,

hàm lượng Fe và Cu trong mẫu bùn B5 là cao nhất và cao hơn than cám tương ứng

25.205,224 lần và 10,22 lần; hàm lượng Zn lớn nhất tại mẫu bùn B2 đạt 845,96

mg/kg, cao hơn than cám 2.999,85 lần; hàm lượng Cr và Ni lớn nhất tương ứng tại

mẫu bùn B5 (97,6 mg/kg) và B2 (25,37 mg/kg).

So sánh với QCVN 03:2008/BTNMT về giới hạn hàm lượng một số KLN

trong đất dân sinh cho thấy, hàm lượng Cd trong 3 mẫu bùn đều nằm trong giới hạn

cho phép (5 mg/kg), hàm lượng Cu trong mẫu bùn B5 (123,14 mg/kg) cao hơn giới

hạn cho phép 1,76 lần, hàm lượng Zn trong 2 mẫu bùn B2 (845,96 mg/kg) và B5

(613,22 mg/kg) cao hơn giới hạn cho phép tương ứng 4,23 lần và 3,07 lần, các KLN

khác đều có hàm lượng nằm trong giới hạn cho phép hoặc chưa được quy định

trong quy chuẩn. Mặt khác, khi so sánh với đề xuất của EU về hàm lượng các KLN

trong bùn thải áp dụng cho nông nghiệp thì cả 3 mẫu bùn đều có hàm lượng các

KLN nằm trong giới hạn đề xuất.

3.3. Đặc tính của các viên than - bùn ở các tỷ lệ phối trộn khác nhau

3 mẫu bùn (B2, B5 và B9) được lựa chọn phối trộn thử nghiệm cùng với than

cám theo 5 tỷ lệ khác nhau (Bảng 9). Ký hiệu các viên TB tương ứng với các tỷ lệ

phối trộn được trình bày tại Bảng 3.3.

Bảng 3.3. Ký hiệu các viên TB theo các tỷ lệ phối trộn với than cám

Tỷ lệ phối trộn Ký hiệu các viên TB

STT bùn thải/than cám B2 B5 B9 (% khối lƣợng)

1 5 21 51 91

2 15 22 52 92

3 30 23 53 93

4 40 24 54 94

5 45 25 55 95

Các viên TB được phối trộn và ép khuôn bằng tay trong phòng thí nghiệm,

khuôn được sử dụng để ép là khuôn gỗ có hình dạng khối hộp vuông với các kích

thước 5 x 5 x 1 cm (dài x rộng x cao).

3.3.1. Độ ẩm của các viên than - bùn

Kết quả xác định độ ẩm của các viên TB sau khi phối trộn được thể hiện trên

Hình 3.6.

)

%

(

m ẩ ộ Đ

Tỷ lệ phối trộn bùn thải (% khối lƣợng)

Hình 3.6. Độ ẩm của các viên TB sau khi phối trộn

Kết quả thể hiện trên Hình 3.6 cho thấy, độ ẩm của các viên TB dao động

trong khoảng từ 17,56% đến 36,61% (tương ứng với giá trị độ ẩm thấp nhất và cao

nhất của viên TB 91 và 55). Đa phần các viên TB có độ ẩm tăng tương ứng theo sự

tăng tỷ lệ bùn thải được phối trộn, xu hướng này là do khi tăng lượng bùn thải (đã

phơi khô) phối trộn sẽ cần bổ sung thêm lượng nước tương ứng để tạo sự kết dính

cơ học giữa bùn thải và than cám. Trên thực tế, độ ẩm của các viên than tổ ong

thông thường dao động từ 10 – 15%. Do vậy, các viên TB cần phải có biện pháp

giảm ẩm (phơi khô) trước khi đưa vào sử dụng.

3.3.2. Độ hụt khối của các viên than - bùn

Độ hụt khối của các viên TB là sự chênh lệch hay mức hao hụt khối lượng

(tính theo % khối lượng) của các viên TB trước và sau quá trình đốt cháy. Xác định

độ hụt khối của các viên TB phần nào phản ánh khả năng cháy (thời gian sử dụng)

của chúng trong thực tế. Theo đó, các viên TB trong nghiên cứu này được nung trong lò nung ở nhiệt độ 600oC trong khoảng thời gian 3 giờ để xem xét sự thay đổi

về khối lượng. Kết quả xác định độ hụt khối của các viên TB được thể hiện trên

Hình 3.7.

)

%

( i ố h k t ụ h ộ Đ

Tỷ lệ phối trộn bùn thải (% khối lƣợng)

Hình 3.7. Độ hụt khối của các viên TB

Kết quả trên Hình 3.7 cho thấy, sau khi nung 3 giờ ở nhiệt độ 600oC độ hụt

khối của các viên TB có xu hướng giảm khi tăng tỷ lệ bùn phối trộn và dao động

trong khoảng từ 6,78% đến 19,85%. Cũng trong khoảng thời gian này, độ hụt khối

của các viên TB được phối trộn từ mẫu bùn B2 (viên TB 21-25) có sự giảm mạnh

tương ứng (giảm từ 19,85% xuống còn 7,2%) khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% lên

45%, điều này chứng tỏ khả năng cháy cao của các viên TB được phối trộn từ mẫu

bùn B2.

Ngược lại, kết quả trên Hình 3.7 cũng cho thấy, độ hụt khối của các viên TB

được phối trộn từ mẫu bùn B5 (51-55) và B9 (91-95) giảm nhẹ khi tăng tỷ lệ bùn

phối trộn, điều này cho thấy khả năng cháy của các viên TB này kém hơn các viên

TB được phối trộn từ mẫu bùn B2. Theo đó, độ hụt khối của các viên TB được phối

trộn từ mẫu bùn B5 giảm từ 12,06% xuống còn 6,78%, các viên TB được phối trộn

từ mẫu bùn B9 có độ hụt khối giảm từ 11,16% xuống còn 9,1% khi tăng lượng bùn phối trộn từ 5% lên 45%, trong cùng điều kiện nung 3 giờ tại nhiệt độ 600oC.

3.3.3. Độ tro và hàm lượng chất bốc của các viên than -bùn

Kết quả phân tích độ tro và hàm lượng chất bốc của các viên TB được thể hiện

11,03

11,01

10,96

7,67

trên Hình 3.8.

)

7,37

)

7,34

7,16

%

5,83

5,35

5,3

( o r t ộ Đ

5,22

( c ố b t ấ h C

5,1

4,99

4,93

4,32

Tỷ lệ phối trộn bùn thải (% khối lƣợng)

Hình 3.8. Độ tro và hàm lượng chất bốc của các viên TB

Kết quả trên Hình 3.8 cho thấy, độ tro của các viên TB dao động trong khoảng

từ 37,57% (viên 51) đến 52,91% (viên 95), trong đó các viên 22 đến 25, 51 và 52 có

độ tro thấp hơn than cám (42%) [10] và cao hơn than bùn (>10%) [54], các viên còn

lại đều có độ tro cao hơn than cám và than bùn.

Độ tro của các viên TB (ngoại trừ các viên TB được phối trộn từ mẫu bùn B2

– từ viên 21 đến 25) có xu hướng tăng theo chiều tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% lên

45%. Theo đó, các viên TB được phối trộn từ mẫu bùn B5 và B9 có độ tro tăng

tương ứng từ 37,57% (51) lên 45,72% (55) và từ 42,82% (91) lên 52,91% (95). Trái

ngược với xu hướng trên, độ tro của các viên TB được phối trộn từ mẫu bùn B2

(21-25) có sự giảm nhẹ (từ 40,43% xuống 38,57%) khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn,

điều này là do khả năng cháy của mẫu bùn B2 cao hơn mẫu bùn B5 và B9.

Hàm lượng chất bốc của các viên TB đều thấp hơn than bùn (56,6%) và dao

động trong khoảng từ 4,32% (viên 51) đến 11,03% (viên 24), trong đó có 7 viên TB

(22 đến 25, 53, 54 và 55) có hàm lượng chất bốc lớn hơn than cám (6,5%) [10], các

viên còn lại đều có chất bốc thấp hơn than cám. Giống với độ tro, hàm lượng chất

bốc của các viên TB (ngoại trừ các viên TB được phối trộn từ mẫu bùn B9 – từ viên

91 đến 95) cũng có xu hướng tăng khi tăng tỷ lệ bùn phối trộn. Theo đó, hàm lượng

chất bốc tăng từ 5,83% (21) lên 11,01% (25) đối với các viên TB được phối trộn từ

mẫu bùn B2, các viên TB được phối trộn từ mẫu bùn B5 hàm lượng chất bốc tăng

từ 4,32% (51) lên 7,37% (55).

Hàm lượng chất bốc của các viên TB được phối trộn từ mẫu bùn B2 và B5

tăng khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn, đồng nghĩa với việc các viên TB này càng dễ bắt

lửa và dễ cháy kiệt, trong khi đó các viên TB được phối trộn từ mẫu bùn B9 lại có

xu hướng hoàn toàn trái ngược khi hàm lượng chất bốc có sự giảm nhẹ từ 5,3% (91)

xuống còn 4,93% (95) khi tăng tỷ lệ phối trộn loại bùn này.

3.3.4. Nhiệt trị của các viên than - bùn

Kết quả phân tích nhiệt trị của các viên TB sau phối trộn được thể hiện trên

5000

4349

4500

4247

4094

Hình 3.9.

) g k

4320

3992

3942

4160

4240

4000

3920

3922

3760

3680

3500

B2 B5 B9

/ l a C k ( ị r t t ệ i

3443

h N

3000

3124

2965

2500

Tỷ lệ phối trộn bùn thải (% khối lƣợng)

Hình 3.9. Giá trị nhiệt trị của các viên TB

Kết quả phân tích trên Hình 3.9 cho thấy, giá trị nhiệt trị của các viên TB dao

động trong khoảng từ 2.965 kCal/kg (viên 95) đến 4.349 kCal/kg (viên 21) và có xu

hướng giảm tương ứng khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% lên 45%. Xu hướng này

được giải thích là do giá trị nhiệt trị của các mẫu bùn đều thấp hơn nhiệt trị của than

cám (4.400 kCal/kg) [10], do vậy khi phối trộn bùn càng nhiều thì nhiệt trị của các

viên TB càng giảm. Các viên TB (21-25) được phối trộn từ mẫu bùn B2 có nhiệt trị

cao nhất (dao động trong khoảng từ 3.942 đến 4.349 kCal/kg) và các viên TB (91-

95) được phối trộn từ mẫu bùn B9 có nhiệt trị thấp nhất (dao động trong khoảng từ

2.965 đến 4.240 kCal/kg). Trong tổng số 15 viên TB được phối trộn thì có 8 viên

TB (viên 21-25, 51, 52 và 91) có giá trị nhiệt trị gần và đạt mức nhiệt trị yêu cầu đối

với viên than tổ ong trong thực tế (≥ 4.000 kCal/kg) [11].

3.3.5. Hàm lượng kim loại nặng trong tro của các viên than - bùn

Tro xỉ của các viên TB sau khi đốt cũng là một nguồn chất thải nguy hại có thể

gây ô nhiễm môi trường, do vậy, phân tích hàm lượng một số KLN trong các viên

TB là cần thiết để có hướng xử lý tro xỉ phù hợp (tận dụng cho mục đích san nền,

nông nghiệp, chôn lấp…). Kết quả phân tích hàm lượng KLN (tổng số) trong tro

của các viên TB được trình bày trong Bảng 3.4.

Bảng 3.4. Hàm lượng KLN (tổng số) trong tro của các viên TB

(Đơn vị: mg/kg)

Viên TB Cu Zn Cd Cr Ni

4,67 100,56 1,97 21 4,19 6,43

5,457 108,80 3,83 22 8,48 9,21

7,63 112,79 7,01 23 8,38 10,41

6,20 113,41 7,85 24 10,56 8,83

8,05 219,00 8,54 25 17,31 11,54

2,90 51 11,94 94,36 7,71 5,80

11,46 100,30 3,64 17,50 7,03 52

9,41 102,48 4,34 19,42 6,23 53

3,19 84,38 2,34 7,68 3,48 54

6,34 101,37 3,80 10,87 4,49 55

3,95 97,83 2,29 6,83 5,75 91

4,57 80,18 2,04 5,16 5,22 92

4,47 84,59 3,01 19,73 4,81 93

3,03 78,95 2,64 5,40 3,90 94

6,96 101,92 5,06 16,11 8,20 95

0,28 0,20 1,20 Than cám 6bHG 0,82 12,05

QCVN

03:2008/BTNMT 70 200 5 - -

[6]

EU [16] 1.000 2.500 10 1.000 300

Kết quả trong Bảng 3.4 cho thấy, hàm lượng một số KLN (dạng tổng số) trong

tro của các viên TB có xu hướng tăng khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn thải từ 5% lên

45%. Tuy nhiên, hầu hết tro của các viên TB đều có hàm lượng các KLN nằm trong

giới hạn tối đa cho phép khi so sánh với QCVN 03:2008/BTNMT về giới hạn cho

phép các KLN trong đất dân sinh, duy chỉ có tro của 4 viên TB 23, 24, 25 và 95 có

hàm lượng Cd vượt giới hạn cho phép tương ứng là 1,4; 1,57; 1,71 và 1,01 lần.

Ngoài ra, khi so sánh với đề xuất tối đa của EU về hàm lượng tổng sốs các kim loại

nặng đối với bùn thải áp dụng cho nông nghiệp thì tất cả tro của các viên TB đều có

hàm lượng các kim loại nặng nằm trong giới hạn quy định.

3.4. Thử nghiệm chế tạo và đốt các viên than ngoài thực tế theo các tỷ lệ phối

trộn đã lựa chọn

Từ các kết quả nghiên cứu các tính chất lý - hoá cơ bản của các mẫu (10 mẫu)

bùn thải tại khu vực Thành phố Bắc Ninh và đặc tính của các viên TB được phối

trộn từ 3 mẫu bùn B2, B5, B9 với than cám 6bHG trong phòng thí nghiệm, nhận

thấy mẫu bùn B2 (lấy tại khu chứa bùn của Nhà máy XLNT Bắc Ninh) rất phù hợp

với mục đích tận dụng làm chất đốt. Do vậy, nghiên cứu đã lựa chọn mẫu bùn B2

cho quá trình sản xuất thử nghiệm ngoài thực tế theo quy cách như viên than tổ ong.

Theo đó, mẫu bùn B2 sẽ được phối trộn với than cám 6bHG theo 5 tỷ lệ phối

trộn (5%, 15%, 30%, 40% và 45% khối lượng bùn) và được đóng thành các viên

than tổ ong tại cơ sở sản xuất than tổ ong số 95, ngõ 467, đường Lĩnh Nam, quận

Hoàng Mai, Hà Nội.

3.4.1. Đánh giá chất lượng các viên than

3.4.1.1. Khối lượng các viên than

Các viên than được sản xuất bằng máy đóng than tổ ong sử dụng loại khuôn 1

kg. Kết quả xác định khối lượng trung bình của các viên than sau khi đóng, ứng với

1100

1200

1050

1000

937

908

883

1000

800

5 tỷ lệ phối trộn khác nhau được thể hiện trên Hình 3.10.

) g ( g n ợ ƣ

600

400

l i ố h K

200

ĐC

Tỷ lệ phối trộn bùn (%khối lƣợng)

Hình 3.10. Khối lượng trung bình của các viên than

Kết quả trên Hình 3.10 cho thấy, khối lượng trung bình của các viên than dao

động trong khoảng từ 883g đến 1.050g tương ứng với khối lượng thấp nhất tại viên

than chứa 5% bùn và cao nhất tại viên than chứa 45% bùn. Tất cả các viên than đều

có khối lượng thấp hơn viên than ĐC (1.100g) được đóng tại cơ sở sản xuất. Viên

than ĐC này sử dụng than bùn để phối trộn cùng than cám (tỷ lệ than bùn:than cám

là 1:2).

Mặt khác, khối lượng các viên than thể hiện xu hướng giảm dần khi tăng tỷ lệ

phối trộn mẫu bùn B2 từ 5% lên 45%. Xu hướng giảm này được giải thích là do khi

bùn được phối trộn càng nhiều thì lực kết dính cơ học giữa bùn và than cám giảm

dẫn tới viên than dễ bị bở vụn làm hao hụt về khối lượng trong quá trình lưu trữ và

vận chuyển các viên than. Cũng theo kết quả trên Hình 3.10 thì chỉ có các viên than

được phối trộn bùn theo mức 5% và 15% là vẫn giữ nguyên được khối lượng cần

thiết (theo như tính toán ban đầu để sản xuất ra viên than có khối lượng 1.000g) sau

quá trình sản xuất.

3.4.1.2. Kích thước của các viên than

Tất cả các viên than được sản xuất đều có dạng hình trụ, đường kính 110 mm,

có 19 lỗ hút gió (lỗ gia nhiệt), đường kính lỗ hút gió 13 mm. Kết quả xác định chiều

cao trung bình của từng viên than tương ứng với 5 tỷ lệ phối trộn bùn khác nhau

được thể hiện trên Hình 3.11.

)

81,3

m m

( o a c u ề i

74,3

h C

ĐC

Tỷ lệ phối trộn bùn (% khối lƣợng)

Hình 3.11. Chiều cao trung bình của các viên than

Kết quả trên Hình 3.11 cho thấy, chiều cao trung bình của các viên than dao

động trong khoảng từ 74,3 mm đến 82 mm tương ứng với chiều cao trung bình thấp

nhất tại viên than chứa 45% bùn và cao nhất ở viên than chứa 5% bùn. Giống với xu

hướng giảm về khối lượng, chiều cao trung bình của các viên than cũng giảm khi

tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% lên 45%.

Tất cả các viên than đều có chiều cao trung bình thấp hơn chiều cao của viên

than ĐC và chiều cao yêu cầu đối với viên than tổ ong được quy định tại TCVN

4600:1994 [11]. Cụ thể, chiều cao trung bình của 5 viên than thấp hơn chiều cao của

viên than tổ ong được quy định tại TCVN 4600:1994 (84,21 mm) tương ứng lần

lượt là: 2,21; 2,91; 5,21; 4,21 và 9,91 mm. Như vậy, chỉ có 2 viên than được phối

trộn bùn ở mức 5% và 15% có chiều cao gần tương đương với chiều cao của viên

than tổ ong theo tiêu chuẩn.

3.4.1.3. Độ ẩm của các viên than

Độ ẩm liên quan trực tiếp đến khả năng cháy (độ ẩm lớn sẽ làm mất khả năng

dễ cháy, giảm nhiệt lượng của than). Sau quá trình phối trộn và đóng viên, các viên

than sẽ được xác định độ ẩm. Kết quả xác định độ ẩm của các viên than được thể

3,63

3,13

2,92

2,71

hiện trên Hình 3.12.

)

2,2

%

(

2,01

m ẩ ộ Đ

ĐC

Tỷ lệ phối trộn bùn (% khối lƣợng)

Hình 3.12. Độ ẩm của các viên than

Kết quả trên Hình 3.12 cho thấy, độ ẩm của các viên than sau khi đóng viên

dao động trong khoảng từ 2,2% đến 3,63%, tương ứng với độ ẩm thấp nhất và cao

nhất của viên than chứa 5% và 45% bùn. Độ ẩm của các viên than có xu hướng tăng

khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn, điều này là do độ ẩm ban đầu của mẫu bùn cao, do vậy

khi tăng lượng bùn phối trộn sẽ làm tăng độ ẩm của các viên than. Tất cả các viên

than đều có độ ẩm lớn hơn độ ẩm của viên than ĐC (2,01%), tuy nhiên, khi so sánh

với TCVN 4600:1994 (giá trị độ ẩm ≤ 8%) thì tất cả các viên than này đều có giá trị

độ ẩm nằm trong giới hạn yêu cầu.

3.4.1.4. Nhiệt trị của các viên than

5000

4350

4173

3826

4000

Kết quả phân tích nhiệt trị của các viên than được thể hiện trên Hình 3.13.

) g k

3200

2850

2775

3000

2000

/ l a C k ( ị r t t ệ i

h N

1000

ĐC

Tỷ lệ phối trộn bùn (% khối lƣợng)

Hình 3.13. Nhiệt trị của các viên than

Kết quả trên Hình 3.13 cho thấy, nhiệt trị của các viên than dao động trong

khoảng từ 2.775 kCal/kg đến 4.173 kCal/kg, tương ứng với giá trị nhiệt trị thấp nhất

và cao nhất của viên than chứa 45% và 5% bùn. Nhiệt trị của viên than có xu hướng

giảm dần khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% lên 45%, xu hướng này là do nhiệt trị

của mẫu bùn thấp hơn than cám 6bHG (4.400 kCal/kg) nên khi tăng lượng bùn phối

trộn sẽ làm nhiệt trị của viên than giảm. Nhiệt trị của tất cả các viên than đều thấp

hơn nhiệt trị của viên than ĐC (4.350 kCal/kg). Khi so sánh với TCVN 4600:1994,

duy chỉ có viên than chứa 5% bùn là có giá trị nhiệt trị đạt mức yêu cầu (≥ 4.000

kCal/kg), nhiệt trị của các viên than còn lại đều thấp hơn giá trị nhiệt trị được quy

định tương ứng: 174; 800; 1.150 và 1.225 kCal/kg.

3.4.1.5. Độ tro và hàm lượng chất bốc của các viên than

Kết quả phân tích độ tro và hàm lượng chất bốc của các viên than được thể

hiện trên Hình 3.14.

)

%

)

%

( o r t ộ Đ

( c ố b t ấ h c g n ợ ƣ

l

m à H

ĐC

Tỷ lệ phối trộn bùn (% khối lƣợng)

Độ tro

Hàm lượng chất bốc

Hình 3.14. Độ tro và hàm lượng chất bốc của các viên than

Kết quả trên Hình 3.14 cho thấy, độ tro của các viên than dao động trong

khoảng từ 47,61% đến 51,19%, tương ứng với độ tro thấp nhất và cao nhất tại viên

than chứa 15% và 45% bùn. Tất cả các viên than đều có độ trọ lớn hơn độ tro của

viên than ĐC (41,19%). Cụ thể, độ tro của các viên than (chứa 5%, 15%, 30%, 40%

và 45% bùn) lớn hơn độ tro của viên than ĐC tương ứng lần lượt là: 1,19; 1,16;

1,19; 1,24 và 1,24 lần. Nhìn chung, khi tăng tỷ lệ bùn phối trộn thì độ tro của các

viên than tăng, tuy vậy, xu hướng tăng này chưa thể hiện rõ khi ít có sự chênh lệch

về độ tro giữa các viên than. So sánh với yêu cầu về độ tro của viên than tổ ong

được quy định tại TCVN 4600:1994 (độ tro ≤ 42%) [11] thì tất cả các viên than (trừ

viên than ĐC) chưa đạt yêu cầu về độ tro.

Hàm lượng chất bốc của các viên than dao động trong khoảng từ 29,42% đến

35,94%, tương ứng với hàm lượng chất bốc thấp nhất tại viên than chứa 5% bùn và

cao nhất với viên than chứa 40% bùn. Hàm lượng chất bốc của các viên than (trừ

viên chứa 45% bùn) có xu hướng tăng (từ 29,42% lên 35,94%) khi tăng tỷ lệ bùn

phối trộn từ 5% lên 40%. Xu hướng này trùng với xu hướng hàm lượng chất bốc

của các viên TB được phối trộn trong phòng thí nghiệm. Hầu hết các viên than (trừ

viên than chứa 40% bùn) đều có hàm lượng chất bốc nhỏ hơn hàm lượng chất bốc

của viên than ĐC (33,58%).

3.4.1.6. Thời gian bén cháy của các viên than

Thời gian bén cháy là thời gian từ lúc bắt đầu châm lửa nhóm viên than đến

khi bắt cháy được ít nhất 3/4 số lỗ hút gió (lỗ gia nhiệt), thời gian bén cháy được

tính bằng phút. Các viên than được mồi lửa bằng việc sử dụng loại bếp điện dây mai

so. Kết quả xác định thời gian bén cháy trung bình của các viên than được thể hiện

ĐC

trên Hình 3.15.

) g n ợ ƣ

l i ố h k %

( n ù b n ộ r t i ố h p ệ l ỷ T

Phút

Hình 3.15. Thời gian bén cháy trung bình của các viên than

Kết quả trên Hình 3.15 cho thấy, thời gian bén cháy trung bình của các viên

than dao động trong khoảng từ 10 đến 20 phút, tương ứng với thời gian bén cháy

thấp nhất của viên than chứa 5% bùn và cao nhất của viên than chứa 45% bùn. Khi

tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% lên 45% thì thời gian bén cháy của các viên than tăng

tương ứng, điều này có nghĩa là lượng bùn được phối trộn càng nhiều thì càng cần

thêm thời gian mồi lửa để viên than có thể tự duy trì sự cháy.

Hầu hết các viên than (trừ viên chứa 5% bùn) có thời gian bén cháy lớn hơn

thời gian bén cháy của viên than ĐC (13 phút), điều này chứng tỏ rằng viên than

ĐC (do được phối trộn từ than bùn và than cám) dễ bắt lửa, có khả năng bén cháy

tốt hơn (do hàm lượng chất bốc trong than bùn cao hơn than cám) các viên than

được phối trộn từ bùn và than cám. Mặt khác, khi so sánh với thời gian bén cháy

của viên than tổ ong được quy định theo TCVN 4600:1994 (≤ 15 phút) thì chỉ có

các viên than chứa 5%, 15%, 30% và 40% bùn đạt yêu cầu.

3.4.1.7. Thời gian sử dụng của các viên than

Thời gian sử dụng của viên than (hay thời gian cháy hữu ích) là thời gian từ

lúc viên than bén cháy đến lúc viên than tàn (viên than không còn cấp nhiệt được đến 100oC), thời gian sử dụng được tính bằng phút. Các viên than sau khi được mồi

lửa sẽ được đặt vào trong bếp (lò) đơn (loại bếp 1 viên) để xác định thời gian cháy

hữu ích. Kết quả xác định thời gian sử dụng trung bình của các viên than được thể

ĐC

156

hiện trên Hình 3.16.

) g n ợ ƣ

101

l i ố h k %

119

125

137

150

100

200

( n ù b n ộ r t i ố h p ệ l ỷ T

Phút

Hình 3.16. Thời gian sử dụng trung bình của các viên than

Kết quả trên Hình 3.16 cho thấy, thời gian sử dụng trung bình của các viên

than dao động trong khoảng từ 98 phút đến 137 phút, tương ứng với thời gian sử

dụng trung bình thấp nhất của viên than chứa 45% bùn và cao nhất tại viên than

chứa 5% bùn. Thời gian sử dụng trung bình của các viên than có xu hướng giảm (từ

137 phút xuống còn 98 phút) khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% lên 45%, điều này

có thể giải thích là do nhiệt trị của mẫu bùn B2 thấp hơn than cám nên khi tăng

lượng bùn phối trộn sẽ làm nhiệt trị của viên than giảm dẫn tới thời gian sử dụng

viên than giảm.

Thời gian sử dụng trung bình của tất cả các viên than đều thấp hơn thời gian

sử dụng trung bình của viên than ĐC (156 phút), hơn nữa, khi so sánh với thời gian

sử dụng của viên than tổ ong được quy định tại TCVN 4600:1994 (162 phút) thì tất

cả các viên than đều không đạt yêu cầu về thời gian sử dụng. Theo đó, các viên than

chứa 5%, 15%, 30%, 40% và 45% bùn có thời gian sử dụng thấp hơn thời gian sử

dụng của viên than tổ ong (theo TCVN 4600:1994) tương ứng lần lượt là: 1,18;

1,30; 1,36; 1,60 và 1,65 lần.

3.4.2. Khí thải phát sinh trong quá trình đốt các viên than

Các viên than sau khi được mồi lửa và bén cháy sẽ được đưa vào trong một

thiết kế dạng ống khói – chụp lò (Hình 2.2). Bụi, một số khí thải vô cơ, hơi kim loại

phát sinh trong quá trình cháy của các viên than được thu và phân tích.

3.4.2.1. Bụi

Kết quả xác định hàm lượng bụi lơ lửng tổng số (TSP) phát sinh trong quá

trình đốt cháy các viên than được thể hiện trên Hình 3.17.

600

500

400

) 3 m / g µ ( g n ử

300

l ơ l i

200

84,5

73,2

100

51,3

50,6

58,3

57,8

ụ b g n ổ T

ĐC

Tỷ lệ phối trộn bùn (% khối lƣợng)

TSP

QCVN 05:2013/BTNMT

TCVN 4600:1994

Hình 3.17. Hàm lượng TSP phát thải khi đốt các viên than

Kết quả trên Hình 3.17 cho thấy, hàm lượng TSP phát sinh khi đốt cháy các viên than rất thấp, dao động trong khoảng từ 51,3 µg/m3 đến 84,5 µg/m3. Hàm

lượng TSP giữa các viên than (tỷ lệ phối trộn bùn là 5%, 15% và 30%) có sự chênh

lệch không lớn và chỉ thể hiện rõ xu hướng tăng tại các viên than có tỷ lệ phối trộn

bùn ở mức cao hơn (tỷ lệ phối trộn 40% và 45% bùn). Tất cả các viên than đều có

hàm lượng TSP lớn hơn hàm lượng TSP của viên than ĐC, tuy nhiên, khi so sánh

với giới hạn hàm lượng TSP được quy định tại QCVN 05:2013/BTNMT [7] và

TCVN 4600:1994 thì tất cả các viên than đều có hàm lượng TSP nằm trong giới hạn

cho phép.

3.4.2.2. Một số khí thải vô cơ

Kết quả phân tích nồng độ của một số khí thải vô cơ như NO2, SO2 và CO

phát sinh trong quá trình đốt cháy các viên than được thể hiện tương ứng trên các

Hình 3.18, 3.19 và 3.20.

0,909

0,866

0,767

0,675

) 3 m N / g m

0,549

0,508

( 2 O N ộ đ g n ồ N

1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

ĐC

Tỷ lệ phối trộn bùn (% khối lƣợng)

Nồng độ NO2 (mg/Nm3)

Nồng độ NO2 tại khu vực lấy mẫu (mg/Nm3)

Hình 3.18. Nồng độ trung bình khí NO2 phát thải khi đốt các viên than

Kết quả trên Hình 3.18 cho thấy, nồng độ trung bình khí NO2 trong các mẫu khí thu được khi đốt các viên than dao động trong khoảng từ 0,508 mg/Nm3 đến 0,909 mg/Nm3, tương ứng với nồng độ NO2 thấp nhất của viên than chứa 45% bùn và cao nhất tại viên than chứa 5% bùn. Nồng độ NO2 trung bình trong khí thải khi đốt các viên than có xu hướng giảm (từ 0,909 mg/Nm3 xuống 0,508 mg/Nm3) khi

tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% lên 45%, xu hướng này cho thấy nồng độ NO2 trong

khí thải nhiều hay ít phụ thuộc chủ yếu vào lượng than cám đem phối trộn, lượng

than cám được sử dụng càng nhiều thì nồng độ khí NO2 phát sinh khi đốt các viên

than càng lớn và ngược lại.

Từ kết quả trên Hình 3.18 có thể dễ dàng nhận thấy, nồng độ NO2 trung bình

phát thải khi đốt các viên than (ngoại trừ viên than chứa 5% bùn) đều thấp hơn nồng

độ NO2 khi đốt viên than ĐC và cao hơn nồng độ NO2 trong không khí xung quanh tại khu vực lấy mẫu (0,011 mg/Nm3).

33,312

27,762

25,397

) 3 m N / g m

12,783

12,749

12,588

( 2 O S ộ đ g n ồ N

ĐC

Tỷ lệ phối trộn bùn (% khối lƣợng)

Nồng độ SO2 (mg/Nm3)

Nồng độ SO2 tại khu vực lấy mẫu (mg/Nm3)

Hình 3.19. Nồng độ trung bình khí SO2 phát thải khi đốt các viên than

Kết quả phân tích nồng độ khí SO2 phát thải khi đốt các viên than trên Hình

3.19 cho thấy, các viên than khi đốt phát thải khí SO2 với nồng độ dao động trong khoảng từ 12,588 mg/Nm3 đến 27,762 mg/Nm3, tương ứng với nồng độ SO2 trong pha khí thấp nhất và cao nhất của viên than chứa 45% bùn và 5% bùn. Nhìn chung,

sự phát thải khí SO2 khi đốt các viên than vẫn có xu hướng giống với xu hướng phát thải khí NO2, là nồng độ khí phát thải giảm (từ 27,762 giảm xuống 12,588 mg/Nm3)

khi tăng tỷ lệ bùn phối trộn (từ 5% lên 45%). Ban đầu, khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ mức 5% lên 15% nồng độ khí SO2 phát thải đã giảm còn 2,365 mg/Nm3 (từ 27,762 giảm xuống 25,397 mg/Nm3), khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn lên mức 30% thì nồng độ khí SO2 giảm mạnh (giảm tiếp 12,648 mg/Nm3), tuy vậy khi tăng tỷ lệ bùn phối trộn ở mức 40 và 45% thì nồng độ khí SO2 hầu như không thay đổi.

Ngoài ra, kết quả trên Hình 3.19 cũng cho thấy một xu hướng có lợi là nồng

độ khí SO2 phát thải khi đốt các viên than ứng với tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% đến 45% đều thấp hơn nồng độ khí SO2 khi đốt viên than ĐC (33,312 mg/Nm3).

Hình 3.20 dưới đây chỉ ra kết quả xác định nồng độ khí CO trung bình phát

thải khi đốt các viên than.

450

402,579

400,185

386,622

400

331,572

350

299,906

288,338

300

) 3 m N / g m

(

250

200

150

100

O C ộ đ g n ồ N

ĐC

Tỷ lệ phối trộn bùn (% khối lƣợng)

Hình 3.20. Nồng độ trung bình khí CO phát thải khi đốt các viên than

Kết quả phân tích trên Hình 3.20 cho thấy, các viên than được đốt cháy phát

thải một lượng khí CO khá cao, theo đó nồng độ khí CO trung bình phát thải khi đốt các viên than dao động trong khoảng từ 288,338 mg/Nm3 đến 402,579 mg/Nm3,

tương ứng với nồng độ khí CO thấp nhất và cao nhất phân tách được khi đốt các

viên than chứa 45% và 5% bùn. Giống với xu hướng của NO2 và SO2, nồng độ khí

CO phân tích được khi phát thải các viên than thể hiện xu hướng giảm tương ứng (giảm từ 402,579 mg/Nm3 xuống 288,338 mg/Nm3) khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ

5% lên 45%. Xu hướng giảm càng thể hiện rõ khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn lên các

mức 30%, 40% và 45%. Ngoại trừ hai viên than chứa 5% và 15% bùn thì các viên

còn lại (chứa 30, 40 và 45% bùn) khi đốt đều có nồng độ khí CO phát thải ở mức

thấp hơn khi đốt viên than ĐC tương ứng lần lượt là: 1,166; 1,289 và 1,341 lần.

3.4.2.3. Một số KLN dễ hoá hơi

Cùng với việc xác định khí thải vô cơ, hàm lượng của một số KLN dễ bay hơi

như Cu, Cr, Cd, Pb, Zn và Ni phát sinh trong quá trình cháy của các viên than cũng

được xem xét. Theo đó, các KLN dễ bay hơi kể trên được thu (sử dụng dung dịch

hấp thụ HNO3 5%/H2O2 10%) và xác định hàm lượng theo TCVN 7557-

1,3:2005/BKHCN [12]. Kết quả phân tích hàm lượng một số KLN phát sinh trong

khí thải khi đốt các viên than được thể hiện trong Bảng 3.5.

Bảng 3.5. Hàm lượng các KLN có trong khí thải khi đốt các viên than

Viên than có tỷ lệ

Hàm lƣợng các KLN trong khí thải (µg/m3)

Zn

Pb

Cd

Cr

Ni

Cu

phối trộn bùn tƣơng ứng (% khối lƣợng)

6,643

0,338

0,007

0,091

KPH

6,020

0,069

0,008

0,198

0,023

KPH

2,051

0,148

0,008

0,103

0,011

KPH

2,925

0,097

0,012

0,309

0,023

KPH

2,351

0,004

0,010

0,061

0,045

KPH

ĐC

9,402

0,022

0,010

0,055

0,060

KPH

Khí xung quanh

0,150

KPH

0,008

KPH

QCVN 06:2009/BTNMT

0,4

[8]

Kết quả trong Bảng 3.5 cho thấy, hàm lượng một số KLN có mặt trong khí

thải khi đốt các viên than đều rất thấp. Kim loại Zn hiện diện trong thành phần khí

thải khi đốt các viên than với hàm lượng đáng kể nhất (dao động trong khoảng từ 2,051 µg/m3 đến 6,643 µg/m3), trong khi đó, chưa ghi nhận bất kì viên than nào khi

đốt có Cu trong thành phần khí thải. Tuy có mặt với hàm lượng đáng kể nhất trong

khí thải nhưng hàm lượng Zn lại có xu hướng giảm khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ

5% lên 45%, điều này chứng tỏ Zn được ổn định trong thành phần tro nhiều hơn.

Mặt khác, khi so sánh với QCVN 06:2009/BTNMT thì tất cả các viên than khi đốt

đều có hàm lượng các kim loại Cd và Ni trong khí thải nằm dưới ngưỡng cho phép

nhiều lần.

3.4.3. Đặc điểm tro xỉ của các viên than

3.4.3.1. pH

Giá trị pH của xỉ các viên than được xác định sẽ góp phần cung cấp thêm

thông tin về đặc điểm của chúng (tính axit, trung tính hay kiềm) để từ đó có biện

pháp lưu trữ, vận chuyển và xử lý phù hợp. Kết quả xác định giá trị pH của xỉ các

8,5

8,11

7,9

7,71

7,68

7,5

7,23

7,18

viên than được thể hiện trên Hình 3.21.

H p

6,5

ĐC

Tỷ lệ phối trộn bùn (% khối lƣợng)

Hình 3.21. Giá trị pH của tro các viên than

Kết quả trên Hình 3.21 cho thấy, giá trị pH của xỉ các viên than dao động

trong khoảng từ trung tính đến kiềm, từ 7,23 đến 8,11 (không bao gồm viên ĐC).

Giá trị pH của tất cả tro các viên than (chứa 15% đến 45% bùn) cao hơn giá trị pH

của tro viên than ĐC (7,18). Giá trị pH của tro các viên than có sự tăng tương ứng

(tăng từ 7,23 lên 8,11) khi tăng tỷ lệ bùn phối trộn từ 5% lên 45%, điều này được

nhận định là do tính kiềm của mẫu bùn B2 dùng để phối trộn.

3.4.3.2. Hàm lượng các KLN linh động trong xỉ của các viên than

Kết quả xác định hàm lượng các KLN linh động có trong xỉ của các viên than

sau khi đốt được thể hiện trong Bảng 3.6.

Bảng 3.6. Hàm lượng các KLN linh động trong xỉ của các viên than

Viên than có tỷ lệ Hàm lƣợng các KLN linh động trong xỉ (mg/kg)

phối trộn bùn tƣơng

Zn Pb Cd Cr Ni Cu ứng (% khối lƣợng)

5 0,020 0,059 0,004 0,026 0,130 2,639

15 0,005 0,080 0,010 0,126 0,112 2,050

30 0,014 0,145 0,017 0,029 0,175 5,241

40 0,016 0,178 0,512 0,081 0,210 6,249

45 3,412 0,281 0,561 0,910 0,614 8,272

ĐC 0,005 0,033 0,010 0,012 0,059 1,560

Kết quả trong Bảng 3.6 cho thấy, hầu hết xỉ của các viên than đều có hàm

lượng các KLN linh động lớn hơn viên than ĐC. Hàm lượng các KLN linh động

trong xỉ của các viên than rất biến động, tuy vậy, hàm lượng các KLN linh động này

vẫn thể hiện xu hướng tăng khi tăng tỷ lệ bùn phối trộn từ 5% lên 45%. Cụ thể, hàm

lượng các KLN có sự tăng tương ứng (khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% lên 45%):

Zn tăng từ 0,020 lên 3,412 mg/kg; Pb tăng từ 0,059 lên 0,281 mg/kg; Cd tăng từ

0,004 lên 0,561 mg/kg; Cr tăng từ 0,026 lên 0,910 mg/kg: Ni tăng từ 0,130 lên

0,614 mg/kg và Cu tăng từ 2,639 lên 8,272 mg/kg. Xu hướng tăng của hàm lượng

các KLN trong xỉ của các viên than cho thấy các KLN có xu hướng ổn định trong

thành phần xỉ nhiều hơn là phát thải vào không khí.

Từ kết quả trong Bảng 3.6 có thể dễ dàng nhận thấy, hàm lượng Cu linh động

chiếm ưu thế ổn định hơn hàm lượng các KLN khác trong xỉ của các viên than, mặc

dù hàm lượng tổng số của kim loại này so với các KLN khác trong mẫu bùn B2

dùng để phối trộn không phải là cao nhất.

3.5. Đánh giá giải pháp công nghệ tận dụng bùn thải làm chất đốt

3.5.1. Ước tính sơ bộ hiệu quả kinh tế

Quá trình khảo sát thực tế tại cơ sở sản xuất than tổ ong tại số 95, ngõ 467,

đường Lĩnh Nam, quận Hoàng Mai, Hà Nội cho thấy:

 Nguyên liệu chính để sản xuất than tổ ong là: Than cám, than bùn và nước

(được sử dụng khi độ ẩm của than bùn thấp). Hiện nay, 1 tấn than cám có giá

1,4 triệu đồng; 1 tấn than bùn có giá 1 triệu đồng.

 Viên than tổ ong được sản xuất ra có khối lượng trung bình 1,3 kg. Tỷ lệ

than bùn:than cám (theo khối lượng) là 1:2. Giá than tổ ong trên thị trường

hiện nay là 3.000 đồng/viên.

 Trong một ngày, cơ sở sản xuất được 10.000 viên than tổ ong, bán được giá

30 triệu đồng, trong đó cần phải chi 4,33 triệu mua than bùn và 12,14 triệu

mua than cám.

Như vậy, chi phí sơ bộ để sản xuất than tổ ong và lợi ích kinh tế thu được

tương ứng được trình bày trong Bảng 3.7.

Bảng 3.7. Chi phí và lợi ích kinh tế thu được khi sản xuất than tổ ong

sử dụng bùn thải thay thế cho than bùn

Tỷ lệ

Chi phí

Lợi nhuận

Lợi ích kinh tế

mua

phối trộn

Khối lƣợng

Chi phí mua

Khối lƣợng

thu

bùn

khi bán 10.000 viên

đƣợc

(%

than cám

than cám (triệu đồng)

bùn (tấn)

(triệu

than (triệu đồng)

(tấn)

than bùn (triệu đồng)

đồng)

khối lƣợng)

1,30

11,70

16,38

12,32

1,95

11,05

15,47

12,58

1,30

3,90

9,10

12,74

13,30

1,95

3,90

5,20

7,80

10,92

13,88

5,85

7,15

10,01

14,14

5,20

5,85

Dựa vào số liệu phân tích trong Bảng 3.7 nhận thấy, lượng bùn thải được sử

dụng càng nhiều nhằm thay thế cho than bùn trong quá trình sản xuất than tổ ong thì

lợi ích kinh tế thu được càng lớn. Theo đó, lợi ích kinh tế thu được tăng tương ứng

khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn thải ở các mức 5%, 15%, 30%, 40% và 45% là 12,32;

12,58; 13,3; 13,88 và 14,14 triệu đồng. Tuy vậy, lợi ích kinh tế này cũng cần được

đánh giá và cân nhắc trong mối tương quan với các lợi ích về mặt kĩ thuật và môi

trường, để từ đó lựa chọn được giải pháp tận dụng bùn thải một cách tối ưu nhất.

3.5.2. Tính khả thi về mặt kỹ thuật

Mẫu bùn B2 (lấy tại Nhà máy XLNT Bắc Ninh) được lựa chọn trong nghiên

cứu này có thể tận dụng trực tiếp làm chất đốt thông qua việc phối trộn cùng với

than cám và đóng thành các viên than tổ ong thường dùng trong thực tế. Quá trình

phối trộn trên có thể gặp phải khó khăn khi độ ẩm của mẫu bùn cao và khi đó, cần

phải thực hiện một số biện pháp tiền xử lý bùn trước khi phối trộn như cô đặc, khử

nước hay làm khô. Tuy vậy, trong nhiều trường hợp độ ẩm cao của bùn lại là một

thuận lợi do không cần bổ sung thêm nước trong quá trình phối trộn.

Tính khả thi về mặt kỹ thuật khi sản xuất các viên than được đánh giá thông

qua việc so sánh chất lượng của các viên than được sản xuất ngoài thực tế, theo 5 tỷ

lệ phối trộn 5%, 15%, 30%, 40% và 45% bùn với chất lượng của viên than ĐC và

yêu cầu kỹ thuật của viên than tổ ong được quy định tại TCVN 4600:1994. Theo đó,

kết quả đánh giá tổng hợp các tiêu chí kỹ thuật (chất lượng) của các viên than theo

TCVN 4600:1994 được thể hiện trong Bảng 3.8.

Bảng 3.8. Chất lượng của các viên than so với yêu cầu kỹ thuật

của TCVN 4600:1994

Yêu cầu Các viên than

STT Tiêu chí kỹ thuật (TCVN 5% 15% 30% 40% 45%

4600:1995)

Hình Hình Hình Hình Hình Hình trụ 1 Cấu tạo trụ trụ trụ trụ trụ

19 19 19 19 19 19 2 Lỗ hút gió

13 13 13 13 13 12-13 3 Đường kính lỗ hút gió

(mm)

Chiều cao 82,0 81,3 79,0 80,0 74,3 84,2 4 (mm)

1.050 1.000 937 908 883 1.000 5 Khối lượng (g)

Độ ẩm (%) 2,20 2,71 2,92 3,13 3,63 ≤ 8,00 6

10 14 15 15 20 ≤ 15 7 Thời gian bén cháy (phút)

Thời gian sử 137 125 119 101 98 162 8 dụng (phút)

Nhiệt năng 4.173 3.826 3.200 2.850 2.775 ≥ 4.000 9 (kCal/kg)

10 Độ tro (%) 49 48 49 51 51 ≤ 42

11 Không Không Không Có Có Không

Nứt vỡ (trước và sau khi đốt)

8 7 6 5 4 - Tổng số tiêu chí đạt yêu cầu

Kết quả đánh giá trong Bảng 3.8 cho thấy, khi so sánh với yêu cầu kỹ thuật

của viên than tổ ong được quy định tại TCVN 4600:1994 thì chỉ có các viên than

ứng với tỷ lệ phối trộn bùn theo mức 5% và 15% đạt phần lớn yêu cầu kỹ thuật theo

quy định. Theo đó, viên than chứa 5% và 15% bùn có số chỉ tiêu đạt yêu cầu tương

ứng lần lượt là 8/11 và 7/11 tiêu chí. Do vậy, khi xem xét các tiêu chí về mặt kỹ

thuật thì chỉ có hai viên than chứa 5% và 15% bùn là khả thi để triển khai sản xuất

làm chất đốt ngoài thực tế.

3.5.3. Tính khả thi về mặt môi trường

Các yếu tố tác động, ảnh hưởng xấu đến môi trường thường rất được quan tâm

do các yếu tố này giữ vai trò quyết định liệu một giải pháp hay dự án đưa ra có được

nhà quản lý và xã hội chấp thuận hay không. Giải pháp tận dụng bùn thải như một

nguồn năng lượng sẽ đem lại nhiều lợi ích cho cộng đồng và môi trường so với các

phương pháp khác như:

- Xử lý được một lượng lớn bùn thải;

- Giảm ô nhiễm môi trường do giảm sử dụng nhiên liệu hoá thạch;

- Tạo ra nguồn năng lượng dạng nhiệt, điện hữu ích;

- Tiết kiệm được diện tích đất dùng cho chôn lấp;

- Tránh được các rủi ro nguy hại liên quan tới việc bổ sung bùn vào đất nông

nghiệp;

- Phần tro của bùn có thể được sử dụng để sản xuất các vật liệu xây dựng như

gạch, gốm, xi măng...

Mặt khác, tính khả thi về mặt môi trường khi tận dụng bùn thải làm chất đốt

còn được đánh giá thông qua kết quả được nghiên cứu tại mục 3.4.2 và 3.4.3. Theo

đó, kết quả nghiên cứu sự phát thải bụi, một số khí vô cơ như NO2, SO2, CO và đặc

tính tro sau khi đốt các viên than cho thấy:

- Hàm lượng bụi lơ lửng tổng số phát sinh khi đốt các viên than (có tỷ lệ phối

trộn bùn từ 5% đến 45%) cao hơn khi đốt viên than ĐC nhưng vẫn thấp hơn giới

hạn cho phép về hàm lượng bụi lơ lửng tổng số được quy định tại QCVN 05:2013/BTNMT (300 µg/m3) và TCVN 4600:1994 (500 µg/m3).

- Nồng độ các khí NO2, SO2 và CO phát thải khi đốt các viên than có xu

hướng giảm khi tăng tỷ lệ bùn phối trộn và thấp hơn nồng độ khí thải phát sinh khi

đốt viên than ĐC, xu thế này thể hiện rõ tại các viên than chứa 15%, 30%, 40% và

45% bùn.

- Hàm lượng các KLN (Zn, Pb, Cd, Cr, Ni, Cu) trong khí thải phát sinh khi đốt

các viên than đều thấp hơn giá trị giới hạn cho phép tương ứng được quy định tại

QCVN 06:2009/BTNMT.

- Tro của các viên than có giá trị pH từ trung tính đến kiềm khi tăng tỷ lệ phối

trộn bùn từ 5% lên 45% (giá trị pH tăng tương ứng từ 7,23 đến 8,11) và đều cao hơn

giá trị pH tro của viên than ĐC.

- Hầu hết hàm lượng một số KLN linh động (Zn, Pb, Cd, Cr, Ni và Cu) trong

tro của các viên than đều cao hơn viên than ĐC và có xu hướng tăng khi tăng tỷ lệ

bùn phối trộn từ 5% lên 45%.

Như vậy, bằng việc phân tích, đánh giá tổng hợp dựa trên 3 tiêu chí - tính khả

thi về mặt kinh tế, kỹ thuật và môi trường có thể kết luận rằng: việc nghiên cứu lựa

chọn và tận dụng bùn thải đô thị nói chung và tận dụng bùn thải đô thị tại Bắc Ninh

nói riêng làm chất đốt với mục đích thu hồi năng lượng là có giá trị thực tiễn cao

trong công tác quản lý, xử lý cũng như giảm thiểu tác động xấu đến môi trường do ô

nhiễm bùn thải gây ra. Nghiên cứu cũng cho thấy việc phối trộn mẫu bùn thải B2

cùng với than cám theo các tỷ lệ 5%, 15% và <30% (theo % khối lượng) là phù hợp

để sản xuất các viên than tổ ong ngoài thực tế, đảm bảo được 3 tiêu chí đặt ra (trong

đó, tiêu chí về môi trường được xem xét ưu tiên hơn 2 tiêu chí còn lại).

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ

Kết luận

1. Đã lựa chọn được 03/10 mẫu bùn thải đô thị tại thành phố Bắc Ninh đại diện

tương ứng cho 3 nhóm đối tượng là bùn lấy tại nhà máy xử lý nước thải (B2), từ hố

ga (B5) và từ ao hồ điều hoà (B9) phù hợp để tận dụng làm chất đốt;

2. Mẫu bùn B2 là phù hợp nhất để phối trộn với than cám 6bHG theo 5 tỷ lệ

khác nhau (từ 5 đến 45% - theo khối lượng bùn khô) để chế tạo viên nhiên liệu dạng

than tổ ong trong thực tế;

3. Hàm lượng bụi lơ lửng tổng số khi đốt các viên than nằm trong giới hạn cho phép được quy định tại QCVN 05:2013/BTNMT (300 µg/m3) và TCVN 4600:1994 (500 µg/m3); Nồng độ các khí thải NO2, SO2 và CO phát sinh khi đốt các viên than

có xu hướng giảm khi tăng tỷ lệ bùn phối trộn và thấp hơn nồng độ khí thải phát

sinh khi đốt viên than ĐC; Hàm lượng các KLN (Zn, Pb, Cd, Cr, Ni và Cu) trong

khí thải phát sinh khi đốt các viên than đều thấp hơn giá trị giới hạn cho phép tương

ứng được quy định tại QCVN 06:2009/BTNMT; Tro của các viên than có giá trị pH

từ trung tính đến kiềm khi tăng tỷ lệ phối trộn bùn từ 5% lên 45% và đều cao hơn

giá trị pH của tro viên than ĐC; Hầu hết hàm lượng một số KLN linh động (Zn, Pb,

Cd, Cr, Ni và Cu) trong tro của các viên than đều cao hơn viên than ĐC và có xu

hướng tăng khi tăng tỷ lệ bùn phối trộn từ 5% lên 45%;

4. Nghiên cứu đã cho thấy việc phối trộn mẫu bùn thải B2 cùng với than cám ở

mức 5%, 15% và dưới 30% là phù hợp để sản xuất các viên than tổ ong ngoài thực

tế, đảm bảo được 3 tiêu chí đưa ra về kinh tế, kĩ thuật và môi trường (trong đó, tiêu

chí về môi trường được đặt ưu tiên hơn 2 tiêu chí còn lại).

Khuyến nghị

- Cần phân tích thêm các thành phần hữu cơ nguy hại (PAHs, PCBs, Dioxin

và Furan) cũng như vi sinh vật gây bệnh có mặt trong các mẫu bùn được lựa chọn

(B2, B5, B9) để có được thông tin chi tiết hơn về đặc tính của các mẫu bùn này;

- Cần nghiên cứu, đánh giá bổ sung sự phát thải của các hợp chất hữu cơ dễ

bay hơi (VOCs) khi đốt các viên than ngoài thực tế;

- Cần đầu tư nghiên cứu phối trộn thêm các loại nguyên liệu khác cùng với

bùn thải và than cám (chẳng hạn bổ sung thêm than bùn) để góp phần làm giảm thời

gian bén cháy, tăng nhiệt trị và thời gian sử dụng cho viên than.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Chương trình môi trường Liên hợp quốc (2006), Hướng dẫn sử dụng năng

lượng hiệu quả trong ngành công nghiệp Châu Á –

www.energyefficiencyasia.org.

2. Đinh Quang Hiệp (2012), Hiện trạng thoát nước Thành phố Bắc Ninh (Khu

vực nội đô), Báo cáo trình bày của Công ty TNHH MTV Cấp thoát nước Bắc

Ninh.

3. Phạm Thị Vương Linh (2014), Quan trắc khí thải theo phương pháp đẳng

động lực (isokinetic), Trung tâm quan trắc môi trường – Tổng cục Môi

trường.

4. Nguyễn Xuân Quyết (2014), Giới thiệu Xí nghiệp quản lý nước thải thành

phố Bắc Ninh, Công ty TNHH MTV cấp thoát nước Bắc Ninh, tỉnh Bắc

Ninh.

5. Nguyễn Quang Tiến (2014), Nghiên cứu xác định chi phí vận hành và bảo

dưỡng cho các nhà máy XLNT đô thị. Nghiên cứu điển hình tại NMXLNT

Bắc Ninh, Luận văn Thạc sĩ ngành Kỹ thuật xây dựng cơ sở hạ tầng, Đại học

Xây Dựng.

6. QCVN 03:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép

của kim loại nặng trong đất.

7. QCVN 05:2013/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không

khí xung quanh.

8. QCVN 06:2009/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về một số chất độc

hại trong không khí xung quanh.

9. QCVN 50:2013/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về ngưỡng nguy hại

đối với bùn thải từ quá trình xử lý nước.

10. TCVN 1790:1999: Than Hòn Gai – Cẩm Phả - Yêu cầu kỹ thuật.

11. TCVN 4600:1994: Viên than tổ ong – Yêu cầu kỹ thuật và vệ sinh môi

trường.

12. TCVN 7557-3:2005: Lò đốt chất thải rắn y tế - Xác định kim loại nặng trong khí thải – Phần 3: Phương pháp xác định nồng độ Cadimi và chì bằng quang

phổ hấp thụ nguyên từ ngọn lửa và không ngọn lửa.

Tiếng Anh

13. Alexandros Kelessidis, Athanasios S.Stasinakis (2012), Review:

Comparative study of the methods used for treatment and final disposal of

sewage sludge in European countries, University of the Aegean, University Hill, Waste Management.

14. Babel S. , Sae-Tang J., Pecharaply A. (2009), “Anaerobic co-digestion of sewage and brewery sludge for biogas production and land application”,

International Journal of Environmental Science & Technology, 6(1), pp.131-

140.

15. Benjamin Wiechmann, Claudia Dienemann, Christian Kabbe, Simone Brandt, Ines Vogel, Andrea Roskosch (2015), Sewage sludge management in

Germany, Umweltbundesamt, Germany.

16. CEC-Council of the European Communities (1986): Council Directive of 12 June 1986 on the protection of the environment, and in particular of the soil,

when sewage sludge is used in agriculture(86/278/EEC), Official J. of the

European Communities, 4 July 1986, No. L 181/6-No. L 181/12.

17. Chen Y., Guo L., Jin H., Yin J., Lu Y., Zhang X. (2013), “An experimental investigation of sewage sludge gasification in near and super-critical water using a batch reactor”, International journal of hydrogen energy, 38,

pp.12912-12920.

18. David Butler, Paul Docx, Martin Hession (2001), Pollutants in Urban Waste Water and Sewage Sludge, Final report by I C Consultants Ltd London, United Kingdom.

19. Davis and Hall J.E (1997), “Production, treatment, and disposal of wastewater sludge in Europe from a UK perspective”, European Water

Pollution Control, Volume 7, Issue 2, pp. 9-17.

20. Department for Environment Food and Rural Affair (2012), Implementation treatment Direction – the European Union urban waste water of

91/271/EEC, Waste water treatment in the United Kingdom.

21. EC - European Commission (2006), Report from the Commission to the Council and the European Parliament on the implementation of community waste legislation for the period 2001–2003, COM 406 final, European

Commission, Brussels.

22. Ellilot, L.F and Stevenson F.J. (1977), “Soils for management of organic wastes and wastewaters”, Soils Science Society of America, Madison, Wisconsin.

23. Fonts I., Gea G., Azuara M., et al. (2012), “Sewage sludge pyrolysis for liquid production: A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, pp.2781– 2805.

24. Goldsteim N. (1985), “Biocycle survey sewage sludge composting as a medium amendment for chrysanthemum culture”, J. Am. Soc. Hort. Sci, 100,

pp.213–216.

25. Gosset J, Belser R. (1982), “Anaerobic digestion of waste activated sludge.”,

J Env Eng, 108, pp.1101–20.

26. Hu W.F. (1997), “Synthesis of poly(3-hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate)

from activated sludge”, Biotechnol. Lett, 19, pp.695–698.

27. ISWA’s Working Group on Sewage & Waterworks Sludge, European Environment Agency (1997), Sludge Treatment and Disposal- Management

Approaches and Experiences, Environmental Issues Series, no.7.

28. Jane Hope (1986), Sewage Sludge Disposal and Utilization Study,

Washington State Institute for Public Policy, Washington.

29. Jenifer M.J Mathney, Features (2011), Acrtical review of the USEPA’s Risk assessment for the land application of sewage sludge, New solution, vol.21.

30. Josephine Treacy (2006), Present and Future Technology For The Treatment of Sewage Sludge in Ireland, Limerick Institute of Technology, Ireland.

31. Kanchanapiya P., Sakano T., Kanaoka C., et al. (2006), “Characteristics of slag, fly ash and deposited particles during melting of dewatered sewage

sludge in a pilot plant”, Journal of Environmental Management, 79, pp.163– 172.

32. Magdziarz A. , Werle S. (2014), “Analysis of the combustion and pyrolysis of dried sewage sludge by TGA and MS”, Waste Management, 34, pp.174–

179.

33. Malerius O., Werther J. (2003), “Modeling the adsorption of mercury in the flue gas of sewage sludge incineration”, J. Chem. Eng., 96, pp.197–205.

34. Manara, P., Zabaniotou, A. (2012), “Renewable and Sustainable Energy”,

Reviews, 16, pp.2566–2582.

35. McGhee TJ. (1991), Water supply and sewerage, NewYork: MC Graw –

Hill.

36. Nasrin R.K., Marta C., Giselle (2000), “Production of micro-and mesoporous

activated carbon from paper mill sludge”, Carbon, 38, pp.1905–1915.

37. Paul D. Fericelli (2011), Comparison of Sludge Treatment by Gasification vs.

Incineration, University of Central Florida, United States.

38. Samolada M.C. , Zabaniotou A.A. (2014), “Comparative assessment of municipal sewage sludge incineration, gasification and pyrolysis for a

sustainable sludge-to-energy management in Greece”, Waste Management,

34, pp.411–420.

39. Sebastian Werle, Ryszard K. Wilk (2010), “A review of methods for the thermal utilization of sewage sludge:The Polish perspective”, Renewable Energy, 35, pp.1914–1919.

40. Tim Evans (2011), Sewage sludge: Operational and Environmental Issues,

Foundation for Water Research, UK.

41. Vigneswaran S. and Kandasamy J., Sludge treatment technologies, Faculty of Engineering and Information Technology, University of Technology, Sydney.

42. Weather J. , Ogada T. (1997), Sewage sludge combustion, progress in energy and combustion, Deparment of Production Engineering, Progress in Energy

and Combustion Science 25.

43. Werther J. , Ogada T. (1999), “Sewage sludge combustion”, Progress in

Energy and Combustion Science, 25, pp.55–116.

44. Whitacre David M. (2011), Reviews of Environmental Contamination and

Toxicology, North Carolina, USA.

45. Willson G.B., Dalmat D. (1983), “Sewage sludge composting in the USA”,

Biocycle , 24, pp.20–23.

46. Wim Rulkens (2008), “Sewage Sludge as a Biomass Resource for the Production of Energy: Overview and Assessment of the Various Options”,

Energy & Fuels, 22, pp.9–15.

Websites:

47. http://cuiep.divivu.com/Tin-tuc/234991/8093/Nhiet-tri-cua-mot-so-nguyen-

lieu-dot-thong-dung.html

48. http://timtailieu.vn/tai-lieu/de-tai-tan-dung-bun-thai-tu-cong-nghe-che-bien- nong-san-thuc-pham-va-thuy-hai-san-de-san-xuat-phan-huu-co-sinh-hoc-

bang-7200/

49. http://www.donre.hochiminhcity.gov.vn/tintuc/Lists/Posts/Post.aspx?List=f7

3cebc3-9669-400e-b5fd-9e63a89949f0&ID=4952

50. http://www.epe.edu.vn/quan-ly-bun-thai-o-viet-nam-nhung-thach-thuc-va-

de-xuat-cac-giai-phap-64.html

51. http://www.hoahocngaynay.com/vi/tin-tuc-hoa-hoc/hoa-hoc-viet-nam/138-

san-xuat-vat-lieu-xay-dung-tu-bun-thai.html

52. http://www.khoahocphothong.com.vn/news/detail/12498/tai-che-bun-thai-

sinh-hoc-thanh-nguyen-lieu-tao-ra-che-pham-vi-sinh-vat.html

53. http://www.netd.vn/newscontent.aspx?cateid=16&contentid=44

54. http://www.royalceramic.vn/crown/NewsDetail.aspx?CategoryID=4&Conten

tID=163&ContentIDExt=1

55. http://www.unep.or.jp/ietc/Publications/Freshwater/FMS1/3.asp

56. https://vi.wikipedia.org/wiki/Than_n%C3%A2u

57. https://www.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/fil

e/69592/pb13811-waste-water-2012.pdf

PHỤ LỤC

MỘT SỐ HÌNH ẢNH LIÊN QUAN KHẢO SÁT THỰC ĐỊA VÀ THỰC NGHIỆM

Hình PL1. Buổi làm việc với Công ty TNHH MTV cấp thoát nước Bắc Ninh

Hình PL2. Tham quan hệ thống XLNT tại nhà máy XLNT Bắc Ninh

Hình PL3. Lấy mẫu bùn tại nhà máy XLNT Bắc Ninh

Hình PL4. Khảo sát và lấy mẫu bùn tại trạm XLNT Viêm Xá, Bắc Ninh

Hình PL5. Các viên TB được chế tạo trong phòng thí nghiệm

Hình PL6. Xỉ thu được sau khi đốt các viên TB trong phòng thí nghiệm

Hình PL7. Các viên TB dạng than tổ ong được chế tạo ngoài thực tế từ mẫu bùn B2

phối trộn với than cám 6bHG

Hình PL8. Đốt các viên than ngoài thực tế

Hình PL9. Quá trình thu mẫu bụi phát sinh khi đốt các viên than trong thực tế

Hình PL10. Quá trình thu mẫu khí thải phát sinh khi đốt các viên than trong thực tế