Tóm tắt dự thảo Luận án Tiến sỹ Hóa học: Nghiên cứu sự chuyển hóa một số yếu tố gây ô nhiễm trong quá trình ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men nóng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN<br /> <br /> Cao Vũ Hƣng<br /> <br /> NGHIÊN CỨU SỰ CHUYỂN HÓA MỘT SỐ YẾU TỐ GÂY<br /> Ô NHIỄM TRONG QUÁ TRÌNH ỔN ĐỊNH BÙN THẢI KẾT<br /> HỢP RÁC HỮU CƠ BẰNG PHƢƠNG PHÁP LÊN MEN NÓNG<br /> Chuyên ngành : Hóa môi trƣờng<br /> Mã số<br /> <br /> : 62440120<br /> <br /> TÓM TẮT DỰ THẢO LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÓA HỌC<br /> <br /> Hà Nội - 2014<br /> <br /> Công trình này đƣợc hoàn thành tại: Phòng thí nghiệm hóa môi trường - Khoa Hóa<br /> học - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội.<br /> <br /> Giáo viên hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Bùi Duy Cam<br /> <br /> Phản biện 1:<br /> Phản biện 2:<br /> Phản biện 3:<br /> <br /> Luận án này sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sỹ cấp Đại học Quốc gia<br /> họp tại: Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên.<br /> vào hồi<br /> <br /> ngày<br /> <br /> tháng<br /> <br /> năm 2014.<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại:<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam.<br /> - Trung tâm Thông tin - Thư viện, Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> 1. Tính cấp thiết của đề tài<br /> Trong các loại hình chất thải đô thị, bùn thải đô thị là một loại hình chất thải<br /> đặc thù phát sinh chủ yếu từ các hoạt động xử lý nước thải và nạo vét hệ thống thoát<br /> nước đô thị. Bùn thải đô thị có hàm lượng chất dinh dưỡng như Nitơ, Phốt pho khá<br /> cao. Mặt khác, quá trình hình thành bùn thải cũng tích lũy nhiều chất gây ô nhiễm<br /> nguy hiểm.<br /> Bùn thải đô thị có thể chứa tới hơn 300 các hợp chất hữu cơ khác nhau. Các<br /> hợp chất vô cơ và các vi sinh vật gây bệnh cũng tồn tại với thành phần đa dạng trong<br /> bùn thải đô thị. Các chất hữu cơ ô nhiễm chủ yếu phát hiện được trong bùn thải bao<br /> gồm các hợp chất hydrocacbon đơn vòng thơm (MAHs), các hợp chất hydrocacbon<br /> đa vòng thơm (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs), phthalic acid esters<br /> (PAEs), polychlorinated dibenzo-p-dioxins/furans (PCDD/Fs), chlorobenzens (CBs),<br /> amins, nitrosamins, phenols. Chính sự tồn tại của kim loại nặng cũng như các chất ô<br /> nhiễm hữu cơ nêu trên trong bùn thải đã làm hạn chế khả năng tái chế bùn thải và sử<br /> dụng sản phẩm tái chế cho mục đích nông nghiệp.<br /> Báo cáo của Công ty TNHH MTV Thoát nước Hà Nội, trong năm 2012 lượng<br /> bùn thải đô thị thu gom trên toàn thành phố đạt 167.200 tấn trong đó chỉ có 2.140 tấn<br /> phát sinh từ trạm xử lý nước thải sinh hoạt. Trước thực trạng này, đã có một số<br /> nghiên cứu được triển khai nhằm tìm ra lời giải cho bài toán quản lý bùn thải đô thị.<br /> Do năng lượng ngày một khan hiếm cộng với sức ép phải xử lý bùn thải đô thị<br /> mà việc phát triển phương pháp phân hủy yếm khí ổn định bùn thải, thu hồi biogas<br /> như nguồn năng lượng tái tạo là xu hướng tất yếu. Tại châu Âu hiện nay, lượng<br /> biogas thu được trong xử lý bùn thải bằng phương pháp lên men yếm khí đã vượt 200<br /> tỷ m3 khí mỗi năm. Hơn nữa, ổn định bùn thải đô thị bằng phương pháp lên men yếm<br /> khí là giải pháp phù hợp để sử dụng sản phẩm sau xử lý cho mục đích nông nghiệp.<br /> Phương pháp phân hủy yếm khí ổn định bùn thải đô thị đã và đang trở thành một<br /> phương án tối ưu trong tổng thể hệ thống quản lý nước thải đô thị.<br /> Thời gian gần đây, ổn định bùn thải kết hợp với rác hữu cơ bằng phương pháp<br /> lên men yếm khí nóng với ưu thế như: thời gian ổn định ngắn, hiệu suất sinh CH4 cao<br /> và tiêu diệt triệt để mầm bệnh đang rất được quan tâm nghiên cứu ứng dụng. Tuy<br /> nhiên, để có thể áp dụng phương pháp xử lý nêu trên một cách hiệu quả đối với bùn<br /> thải đô thị tại Việt Nam cần thiết phải triển khai những nghiên cứu cụ thể.<br /> Nhằm góp phần vào việc hoàn thiện các phương pháp, quy trình xử bùn thải đô<br /> thị Việt Nam nói chung và bùn thải của thành phố Hà Nội nói riêng, chúng tôi đã<br /> <br /> chọn đề tài là “Nghiên cứu sự chuyển hóa của một số yếu tố gây ô nhiễm trong quá<br /> trình ổn định bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men nóng”.<br /> 2. Mục tiêu của đề tài<br /> - Đánh giá nguồn phát sinh và mức độ ô nhiễm một số kim loại nặng và PAHs<br /> trong bùn thải sông Kim Ngưu, thành phố Hà Nội.<br /> - Nghiên cứu ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ bằng<br /> phương pháp lên men yếm khí nóng.<br /> - Nghiên cứu sự chuyển hóa của kim loại nặng và PAHs trong quá trình ổn<br /> định kết hợp bùn thải và rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng.<br /> - Đề xuất quy trình xử lý và đánh giá khả năng áp dụng xử lý bùn thải sông<br /> Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ theo hướng giảm thiểu tối đa kim loại nặng và PAHs<br /> trong sản phẩm. Hướng tới sử dụng sản phẩm sau xử lý cho mục đích nông nghiệp.<br /> 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài<br /> - Góp phần đánh giá nguồn phát sinh và mức độ ô nhiễm kim loại nặng, PAHs<br /> trong bùn thải sông Kim Ngưu (một trong những con sông tiếp nhận nước thải điển<br /> hình của Hà Nội).<br /> - Tìm được điều kiện tối ưu để ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác<br /> hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng.<br /> - Đánh giá được khả năng tích tụ và vận chuyển của kim loại nặng cũng như sự<br /> phân hủy của các hợp chất PAHs trong quá trình ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết<br /> hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng.<br /> - Xây dựng được quy trình hiệu quả xử lý bùn thải sông Kim Ngưu nhằm thu<br /> hồi biogas và sử dụng bùn thải sau xử lý vào mục đích nông nghiệp.<br /> - Cung cấp thông tin cần thiết về mức độ ô nhiễm của bùn thải đô thị Hà Nội<br /> cho các nhà quản lý và cộng đồng xã hội làm cơ sở để hoạch định chính sách về công<br /> tác quản lý bùn thải cũng như nâng cao nhận thức của xã hội nhằm giảm thiểu khả<br /> năng gây ô nhiễm bùn thải.<br /> - Bước đầu đề xuất quy trình xử lý bùn thải đô thị của Hà Nội phù hợp với mục<br /> đích sử dụng (thu hồi biogas trong quá trình xử lý và sử dụng sản phẩm sau xử lý vào<br /> mục đích nông nghiệp).<br /> 4. Những đóng góp mới của đề tài<br /> - Lần đầu tiên đánh giá tổng quát nguồn phát sinh và mức độ ô nhiễm PAHs<br /> trong bùn thải của sông Kim Ngưu.<br /> <br /> - Đánh giá được khả năng tích tụ và vận chuyển của một số kim loại nặng<br /> trong quá trình ổn định bùn thải sông Kim Ngưu kết hợp rác hữu cơ bằng phương<br /> pháp lên men yếm khí nóng.<br /> - Xác định được khả năng phân hủy các hợp chất PAHs trong bùn thải ở điều<br /> kiện lên men yếm khí nóng và ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt Tween 80 đối<br /> với sự phân hủy PAHs trong điều kiện trên.<br /> - Đề xuất được quy trình xử lý bùn thải tại sông Kim Ngưu kết hợp với rác hữu<br /> cơ theo hướng giảm thiểu kim loại nặng và PAHs nhằm sử dụng sản phẩm sau xử lý<br /> cho mục đích nông nghiệp.<br /> Chƣơng 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU<br /> 1.1. Khái quát về bùn thải đô thị và thực trạng quản lý bùn thải đô thị tại Hà<br /> Nội<br /> 1.1.1. Nguồn phát sinh bùn thải đô thị<br /> Bùn thải đô thị là sản phẩm của quá trình thoát nước đô thị. Nguồn phát sinh<br /> chủ yếu bao gồm: bùn phát sinh từ hệ thống bể phốt (septick tank), bùn từ các trạm<br /> xử lý nước thải trong thành phố và bùn nạo vét hệ thống thoát nước. Tỷ trong của các<br /> loại bùn nêu trên phụ thuộc vào đặc điểm riêng của hệ thống thoát nước đô thị.<br /> 1.1.2. Đặc điểm của bùn thải đô thị<br /> Bùn thải thoát nước đô thị có thành phần phức tạp. Ngoài việc có chứa hàm<br /> lượng chất dinh dưỡng, bùn thải đô thị còn chứa nhiều chất gây ô nhiễm nguy hiểm<br /> như: kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ khó phân hủy và mầm gây bệnh.<br /> 1.1.3. Các phƣơng pháp xử lý bùn thải đô thị<br /> Tổng hợp được một số phương pháp xử lý đang được áp dụng phổ biến hiện<br /> nay cũng như sơ bộ đánh giá ưu nhược điểm của mỗi phương pháp. Các phương pháp<br /> xử lý phổ biến hiện nay bao gồm: Chôn lấp tại bãi chôn lấp chất thải, xử lý bằng<br /> phương pháp nhiệt (đốt triệt để), Sử dụng cải tạo đất nông nghiệp.<br /> 1.1.4. Thực trạng quản lý bùn thải đô thị tại Hà Nội<br /> Khái quát được thực trạng quản lý bùn thải đô thị tại Hà Nội. Suy rộng ra thực<br /> trạng quản lý loại hình chất thải này trên cả nước.<br /> 1.2. Kim loại nặng và PAHs trong bùn thải đô thị<br /> 1.2.1. Kim loại nặng<br /> Phần tổng quan này đã giới thiệu rõ được nguồn phát sinh kim loại nặng trong<br /> bùn thải đô thị, đặc điểm tồn tại của một số kim loại nặng trong bùn thải đô thị và độc<br /> tính của một số kim loại nặng.<br /> <br />