TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC
===£0 CQ G3===

NGUYỄN THỊ TOAN

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÙN THẢI TỪ
NẠO VÉT HỒ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH
PHỐ HÀ NỘI LÀM PHÂN BÓN HỮU Cơ
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI
HỌC
Chuyên ngành: Hóa Công nghệ - Môi trưòng

Người hướng dẫn khoa học ThS. ĐỎ THỦY TIÊN

HÀ NỘI - 2015


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

Bài khóa luận này được hoàn thành tại Khoa Hóa học- Trường đại học sư
phạm Hà Nội 2 và tại Viện Hóa học các họp chất thiên nhiên- viện Hàn lâm
Khoa học Việt Nam.
Sau một thời gian nghiên cứu, em đã hoàn thành khóa luận của mình với
đề tài:“Nghiên cứu sử dụng bùn thải từ nạo vét hồ trên địa bàn thành phố Hà
Nội làm phân bón hữu cơ ” .Trong quá trình thực hiện khóa luận, em đã nhận
được rất nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô, bạn bè và người thân.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.s Đỗ Thủy Tiên, người hướng
dẫn khoa học đã tận tình chỉ bảo và tạo điều kiện cho em hoàn thành khóa luận
này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các anh chị trong Viện Hóa học

EPA :

Environmental Protection Agency - Cơ quan bảo vệ môi trường

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

ISO:

Tố chức tiêu chuấn hóa Quốc tế

EEC:

Cộng đông kinh tế Châu âu

BTNMT:

Bộ tài nguyên môi trường

VSV:

Vi sinh vật

VLXD:

Vật liệu xây dựng


MỞ ĐÀU


trên bao gồm cả các nhà máy xử lý, tái chế và tái sử dụng bùn là vấn đề cấp
thiết và cấp bách trước mắt, trước khi vấn đề ô nhiễm bùn tại thành phố ngày
càng nghiêm trọng hơn.số lượng bùn thải nói chung chỉ được xử lý sơ bộ hoặc
không được xử lý mà đem thẳng tới các bãi chôn lấp hoặc được đổ tại các địa
điểm không xác định. Chính điều này đã gây ô nhiễm môi trường cực kỳ
nghiêm trọng do bùn thải khi phân hủy sẽ sinh ra các chất khí như CH 4, CO,
C02, NH3, N2...
Dựa vào đặc tính của từng loại bùn có thể xử lý và tận dụng với các
phương pháp khác nhau: phần chất hữu cơ cao trong bùn là nguồn cải tạo đất
rất tốt, trong khi hàm lượng chất vô cơ trong bùn hoàn toàn có thể sử dụng
cho mục đích san lấp mặt bằng hoặc làm vật liệu xây dựng. Nhờ đó, giảm chi
phí xử lý, tận dụng hiệu quả các thành phần có giá trị trong bùn, giảm lượng
bùn thải chôn lấp và tiết kiệm nguồn tài nguyên thiên nhiên. [9]
Xuất phát từ những thực trạng trên,tôi chọn đề tài “Nghiên cứu sử dụng
bùn thải từ nạo vét hồ trên địa bàn thành phố Hà Nội làm phân bón hữu cơ.”
Mục đích của đề tài: Nghiên cứu cáctính chất của bùn thải từ nạo vét hồ
Thành phố Hà Nội để định hướng sử dụng làm phân bón hữu cơ.
Nội dung đề tài:
-

Nghiên cứu một số tính chất hóa lý của trầm tích đáy hồ: Hàm lượng
CHC, pH, độ ẩm

-

Nghiên cứu một số đặc điểm, tính chất dinh dưỡng của trầm tích đáy
như: Hàm lượng nitơ tổng số, hàm lượng photpho tổng số, hàm lượng
kali tổng số;


nước thải ở dạng hỗn hợp bán rắn. Thuật ngữ này đôi khi cũng được sử dụng
như một thuật ngữ chung cho chất rắn được tách biệt với huyền phù trong
nước, hỗn họp vật chất này thường chứa một lượng đáng kể nước giữa các
khoảng trống của các hạt rắn. Các quá trình xử lý nước thải dẫn đến việc tách
các chất gây ô nhiễm và chuyển chúng sang pha có thể tích nhỏ hơn (bùn).
Như vậy sau quá trình xử lý và làm sạch nước thải, nước sạch có thể được tái
sử dụng lại còn bùn tạo thành sẽ được thải đi. Việc xử lý và thải bùn rất khó
do lượng bùn lớn, thành phần khác nhau, độ ẩm cao và bùn rất khó lọc. Giá
thành xử lý và thải bùn chiếm khoảng 25 - 50% tổng giá thành quản lý chất
thải.
Bùn bao gồm chủ yếu là nước, khoáng chất và chất hữu cơ.
Bùn thải có thể chứa các chất dễ bay hơi, sinh vật gây bệnh, vi khuẩn,
kim loại nặng, các ion vô cơ cùng với hóa chất độc hại từ chất thải công
nghiệp, hóa chất gia dụng và thuốc trừ sâu. Lượng bùn thải tăng theo mức độ
tăng dân số và tăng trưởng sản xuất, số lượng bùn thải thường rất lớn và gây ô
nhiễm cho môi trường nếu không được xử lý tốt. [9]

7


> Phân loại:
Người ta phân loại bùn dựa vào nguồn gốc và thành phần của chúng.
Thành phần này cũng đồng thời phụ thuộc vào bản chất ô nhiễm ban đầu của
nước và phương pháp làm sạch: xử lý vật lý, hoá lý, sinh học.
• Bùn hữu cơ ưa nước: Đó là loại phổ biến nhất, khó khăn của việc làm
khô bùn là do sự có mặt của phần lớn các chất keo ưa nước. Người ta
xếp trong loại này tất cả các bùn thải xử lý sinh học nước thải, mà hàm
lượng chất bay hơi có thể đạt đến 90% toàn bộ chất khô (nước thải của
công nghiệp thực phẩm, hoá hữu cơ).
• Bùn vô cơ ưa nước: Các bùn này chứa hydroxyt kim loại tạo thành của

heptachlor, Lindane, mirex, kepone, 2,4,5-T, 2,4-D.
3. Clo hóa các hợp chất như dioxin.
4. Polynuclear hydrocacbon thơm.
5. Kim loại nặng: arsenic, cadmium, chromium, chì và thủy ngân.
6. Vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh, giun ký sinh và nấm.
7. Các độc tố khác bao gồm: amiang, sản phấm dầu mỏ và các dung môi
công nghiệp.
Năm 2009, EPA công bố báo cáo quốc gia về nghiên cún bùn nước thải,
mà các báo cáo về mức độ kim loại, hóa chất và các tài liệu khác có trong một
mẫu thống kê của cặn của nước thải. Một số điểm nổi bật bao gồm:
•

Ag: 20 mg / kg bùn, một số cặn có hàm lượng đặc biệt cao có đến 200
mg Ag / kg bùn, Ba: 500 mg / kg, trong khi Mg có mặt với tỷ lệ 1 g / kg
bùn.

•

Mức độ cao của sterol và các kích thích tố đã được phát hiện, với mức
trung bình trong phạm vi lên đến 1.000.000 mg / kg bùn.

•

Pb , As , Cr , và Cd với các hàm lượng khác nhau ước tính của EPA có
mặt với số lượng phát hiện trong 100% cặn của nước thải ở Mỹ.

9


Các loại bùn thải có tính chất rất khác nhau, điều đó phụ thuộc vào

1
0


nhân gây bệnh và các chất nguy hại ở mức độ thấp của các thành phần như
PAHs, PCB , dioxin, kim loại nặng [6] .Các nghiên cứu khác kết luận rằng
thực vật hấp thu một lượng lớn kim loại nặng và các chất ô nhiễm độc hại
được lưu giữ sản phẩm, sau đó được tiêu thụ bởi con người (Turek et al,
2005).
Bùn thải tác động đến sức khỏe con người có thể được chia thành ảnh
hưởng nhìn thấy ngay sau khi tiếp xúc (như: mùi hôi, nhiễm trùng do híư nuốt
vi khuẩn) hoặc phát sinh do tiếp xúc dài hạn (tiếp xúc với kim loại phát tán từ
quá trình xử lý bùn), ảnh hưởng từ từ, không thấy ngay được hậu quả. Những
người có nguy cơ bị ảnh hưởng nhiều nhất là người thường xuyên tiếp xúc với
bùn thải như nhân viên xử lý nước thải, công nhân nạo vét bùn, công nhân tại
các cơ sở ủ phân, nông dân canh tác trên đất từ bùn thải và các hộ gia đình có
sự tiếp xúc.
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...), nó cũng cho
phép xác định các nguyên nhân tích tụ các chất ô nhiễm trong bùn của mỗi
kênh rạch cũng như thành phần ônhiễm độc hại trong bùn. Do đó, các tác
động tiềm tàng của bùn thải đến môi trườngcó thể kể đến bao gồm:
+ Gây ô nhiễm không khí: Bùn thải với hàm lượng hữu cơ và đạm cao
sau khi phân hủy đều gây các chất độc và ô nhiềm không khí ( CH 4 H2S,
C02.. .)*Hiện tượng ô nhiễm không khí ở các đô thị và khu công nghiệp đang
là vấn đề trầm trọng và cấp bách, tác động xấu tới sinh hoạt, sản xuất và làm
giảm chất lượng sống của con người đặc biệt là chịu ảnh hưởng của hiệu ứng
nhà kính.
+ Gây ô nhiễm nước ngầm:Trong thành phần bùn nạo vét có chứa một

trao đổi chất, tuy nhiên một số kim loại nặng khác lại là chất độc. Có 6
nguyên tố cơ bản là (Fe, Zn, Mn, Cu, Mo, Co) được gọi là các chất dinh
dưỡng vi lượng cần thiết cho cây. Các kim loại khác như Ca, Si, Ni, Se, AI

1
2


cần thiết cho quá trình đồng hóa của cây nhưng lại không cần thiết cho các
sinh vật khác. Đồi với Hg và Pb là những thành phần kim loại hoàn toàn
không cần thiết cho thực vật, vi sinh vật và gây độc đối với con người, sức
khỏe cộng đồng.
+ Tác động tới sức khỏe cộng đồng:Ô nhiễm môi trường do bùn thải
gây ra ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe cộng đồng, khí thải từ bùn thải theo
con đường hô hấp vào cơ thế , một phần khác như chất hữu cơ,kim loại nặng
thâm nhập vào nguồn nước vào cơ thể thông qua đồ ăn,nước uống làm ảnh
hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người,là nguyên nhân của khoảng 22
bệnh của con người trong đó có bệnh ung thư và các loại bệnh về tai, mũi,
họng, sốt rét, viêm phổi, đường ruột, ...
+ Ảnh hưởng của bùn thải đến cảnh quan đô thị.
Tinh trạng ứ đọng bùn thải ở sông, nơi sinh hoạt, làm việc nơi công
cộng là biểu hiện hết sức thấp kém về lối sống văn minh.Các loại chất thải
phát sinh làm biến đổi nguồn nước ngầm ,nước mặt và địa tầng trong khu vực
và vùng lân cận, phá vỡ cân bằng sinh thái , làm chất lượng cuộc sống giảm
sút, gây ảnh hưởng nghiêm trọng tói mĩ quan đô thị.[10]
1.1.4.

Quy chuẩn

, tiêu chuẩn về bùn thải

2600

20-60

100

26 (UK: 330 - 640)

50

0.5 - 27.8

6

0.09

0.8

36[2]

100[2)

Hydrocarbon thơm đa vòng (PAH)
Polychlorinated biphenyls (PCB)
Polychlorinated dibenzo-dioxins and
-furans (PCDD/Fs)
11J
Chỉ đối với bùn ở Đức
[2]



Cd

2.2L3J

20-40

10

Pb

124

750- 1200

750

-

1000

16-25

10

Cr
Hg

[1]



[4]

Không bao gồm Hy Lạp, giá trị trung bình của Cr trong bùn từ
HTXLNT Athens là 886 mg/kg. Giá trị trung bình của châu Âu bao
gồm Hy Lạp là 141 mg Cr/kg.
Giá trị giới hạn của kim loại nặng trong bùn theo quy định của một số

quốc gia được trình bày trong bảng dưới đây. Trong đó, hầu hết các giá trị
giới hạn thấp hơn nhiều so với yêu cầu của Quy chuấn 86/278/EEC.

Tiêu chuân
86/278/EEC

2040

7501200

25004000

Austria

T
10b

50a
500b

300a
500b


500d

4d

150d

1800d

10e

500e

500e

10e

100e

500e

2000e

0.7-

70-

70-

25-


Bỉ (Walloon)

10

500

600

10

100

500

2000

1
5

T3

300400

o
o

16 25

—

+

0,8

100

1000

100

0.8

30

20
0

2500 1000
0g

2

100

120g

4000

25h



10

800

8

200

900

2500

-

20-

500

1000
-

16-

300-

750-

2500-


100
0-

1000
-

16-

300-

750-

2500-

25

1750
75

1750
75

400

4000

0.75 30

120
0

800

-

2Ơ

Đức
Hy Lạp

40
Ai-len

20

-

Italy

20

-

Luxembourg

20-

40
Hà Lan

1.25

Pháp

UK

150

-

120
0
200
0
500

1750
1000

-

-

-

—

—

-

-


100

500

2500

Lower Austria (cấp II) b Upper Austria c Vorarlberg d Steiermark e

Carinthia

1
6


f

Những giá trị này giảm xuống còn 125 (Cu) và 300 (Zn) từ ngày

31/12/2007.
g

Đối với vườn tư nhân, giá trị dẫn được giảm xuống còn 60 mg/kg hoặc

5000 mg/kg p.
h

Đối với vườn tư nhân.

1

Luxembourg
Ba Lan

Vi khuân đường ruột: 100/g No egg of
Bùn không được sử dụng
nếu chứa Salmonella

MPN: Most Probable Number
MPCN: Most Probable Cytophatic Number

1
7

worm likely to be contagious
Ký sinh trùng: 10/ kg


Tại Đan Mạch, bùn sau xử lý phải không có sự xuất hiện của vi
khuẩn
Salmonella và phân liên cầu khuẩn phải dưới 100/g (SO/2000/49) [10]
❖ Tại Việt Nam
> Quy đỉnh, phân loai CỊuản lý bùn thải.
•

Bùn thải từ hệ thắng xử lý nước thải được quản lý theo quy định về
quản lý chất thải rắn (từ điều 77 đến điều 80, Mục 3, Chương VIII,
Luật Bảo vệ môi trường năm 2005).

•


1.3.

Các phương pháp xử lý bùn thải

1.3.1.

Xử lý bằng thiêu đốt

Phương pháp thiêu đốt là phương pháp khá phổ biến trên thế giới hiện
nay để xử lý chất thải rắn nói chung, đặc biệt là chất thải rắn độc hại và bùn
thải công nghiệp. Đây là phương pháp xử lý triệt để nhất so với các phương
pháp khác. Thiêu đốt là giai đoạn oxy hóa nhiệt đô cao với sự có mặt của oxy
trong không khí, các thành phần rác độc hại được chuyển hóa thành khí và các
thành phần không cháy được (tro, xỉ). Xử lý chất thải bằng phương pháp thiêu
đốt có ý nghĩa quan trọng trong việc giảm tối đa chất thải cho khâu xử lý cuối
cùng là đóng rắn hoặc tái sử dụng tro xỉ.
Ưu điếm của phương pháp thiêu đốt là xử lý triệt đế các chỉ tiêu ô
nhiễm của chất thải rắn, giảm tối đa thể tích của chất thải rắn, hơn nữa xử lý
được toàn bộ chất thải rắn mà không cần nhiều diện tích như biện pháp chôn
lấp. Tuy nhiên, giá thành đầu tư, chi phí tiêu hao năng lượng cao và chi phí xử
lý lớn.
1.3.2.

Xử lý bằng phương pháp chôn lấp

Chôn lấp là phương pháp phổ biến và đơn giản nhất trong xử lý chất
thải rắn. Chôn lấp họp 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 qua trình phân hủy. Chi phí đầu tư và xử lý cho chôn lấp không lớn.
Bùn thải các ngành điện tử cũng có thể chôn lấp cùng với bùn thải các ngành

thải rắn phát sinh được xử lý bằng phương pháp chôn lấp không kiểm soát).
Tỷ lệ chất thải rắn được thu hồi và tái sử dụng là 17 - 25%. Tuy nhiên, ở một
số quốc gia trên thế giới tỷ lệ thu hồi tái chế rất cao, khoảng trên 40%.
Hoạt động tái chế 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 phái xử lý, giảm diện tích 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.
Điển hình như ở Nhật Bản, bùn thải được tài nguyên hóa và việc tái sử
dụng bùn thải.

2
0


> Làm phân compost từ bùn
Sử dụng bùn thải bón cho đất nông nghiệp có nhiều lợi ích liên quan
đến tận dụng nguồn dinh dưỡng trong bùn, trừ khi bùn thải chứa nhiều chất
nguy hại cần phải loại bỏ. Do tính chất không đồng nhất về thành phần các
chất trong bùn thải do công nghệ, thời gian lưu, thời gian sử dụng của bể phốt
cũng như tập tính sinh hoạt theo mùa của người dân đô thị nên tính chất bùn
thải có thể cũng sẽ thay đổi. Vì vậy để sử dụng bùn thải có hiệu quả, giảm
những rủi ro tích lũy các chất độc hại trong đất thì cần thiết phải đánh giá tính
chất của nó trước khi sử dụng.
Việc làm phân compost từ bùn thải bằng cách phân giải, ổn định hóa
phương pháp sinh học đối với các chất hữu cơ trong bùn thải. Neu mang bùn
thải loại này rải trên đồng ruộng thì cũng có hiệu quả như làm phân compost.
Ngoài ra, với việc phát sinh nhiệt khi tạo thành phân compost thì có khả năng
loại bỏ các vi sinh vật có hại nên đây là phương pháp rất thích hợp sử dụng ở
vùng nông thôn xét ở cả hai mặt là chất lượng và vệ sinh.

hộ gia đình.
> Đóng rắn làm vật liệu xây dựng
Quy trình đóng rắn bùn bằng nhiệt là công nghệ phát triến chính ở Nhật
Bản. Sản phẩm là các hỗn hợp nhẹ, gạch, ngói, đốt thành than và xỉ. Sản phẩm
cuối cùng có chất lượng tốt hơn sản phấm truyền thống. 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 loại bỏ bùn
thải, sản phẩm được tái sử dụng ngay ở thành phố.[10]
CHƯƠNG 2:ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu
2.1.

Đối tương và phạm yị nghiên cửu

2.1.1.

Đối tượng nghiên cứu

Trong khuôn khổ giới hạn của khóa luận tốt nghiệp, đề tài chọn đối tượng
nghiên cứu là bùn thải là các trầm tích đáy hồ trên địa bàn TP Hà Nội: hồ Ba
Mầu (Bl) và hồ Văn Quán (B2), hồ Thanh Nhàn (B3), hồ Võ (B4) và hồ Đen
Lừ (B5)
2.1.2.

Phạm vi nghiên

cửu Trên địa bàn TP

Hà Nội.


2.2.3.

ì. Lấy và xử lý mâu bùn
Các mẫu trầm tích được lấy trong vòng 2 tuần liên tiếp với khối lượng

khoảng 1 - l,5kg. Đánh kí hiệu mẫu theo ngày, địa điểm và đối tượng phân
tích. Sau khi lấy mẫu về được trộn đều phơi khô không khí trên túi nilong
sạch. Sau đó được nghiền nhỏ và cho qua rây lmm, đựng vào túi nilong sạch
mang đi phân tích. Mau được lấy và bảo quản theo TCVN 6663-15: 2004,
(ISO 566715:1999), Nghị định số 154/2003/NĐ-CP. [6]
2.2.3.2.

Xác định độ chua của bùn (xác định

độ pH) d) Cách tiến hành.
Xác định pH bằng phương pháp bằng phương pháp cực chọn lọc hidro.
- Trình tự phân tích: Lắc 5 g mẫu bùn (đã qua rây lmm) 15 phút trên

máy lắc với 12,5 ml KC1 IN (với pHKci) hoặc nước cất (pHH2o)- Sau đó để
yên 2 giờ (không quá 3 giờ), lắc 2 - 3 lần, rồi đo pH ngay trong dung dịch
huyền phù.
- Đo mẫu: Giữ cho điện cực cách mặt mẫu là lcm và ngập nước khoảng

2cm. Chờ 30 giây rồi đọc giá trị pH trên máy. [6]

2
3


Hình 2.1.Máy đo điện thế pH met điện cực chọn lọc hiđro


Kiêm nhiêu

2.2.3.3. Xác định nỉtơtông
Xác định N tống số theo phương pháp Kenđan.
Trình tự phân tích
-

Chuẩn bị dung dịch hấp thụ NH3: Lấy 25 ml dung dịch axit boric 3%
(đã cho chỉ thị màu tasiro) cho vào bình tam giác 250 ml, lúc này dung
dịch hấp thụ sẽ có màu tím đỏ. Đặt vào máy cất sao cho đầu ống sinh
hàn phải ngập xuống dung dịch hấp thụ. Cho 10 ml dịch mẫu và 20 ml
NaOH 40% vào bình Kenđan. Sau đó tiến hành cất. Khi có NH 3 giải

2
4


phóng ra, dung dịch axit boric chuyển dần sang màu xanh. Het thời
gian cất 4 phút, lấy bình hấp thụ ra.
-

Chuẩn độ: Sử dụng dung dịch HC1 0,0IN để chuẩn cho đến khi vừa
xuất hiện màu tím đỏ thì ngừng. Ghi lại thể tích dung dịch HC1 chuẩn.

Đồng thời cũng tiến hành làm thí nghiệm với mẫu trắng.
(Vl-V2).N.0,014.100
Tính kêt quảN(%) = ---------—--------T ' u 1 "V

a


>0,2

Giàu

2.2.3.4. Xác định photpho tổng
Xác định photpho bằng phương pháp so màu quang điện trên máy trắc quang
ƯV, lập đường chuẩn để xác định nồng độ.
-Nguyên tắc của phương pháp:
Photphat kết họp với ion Mo4+ và ion Mo6+ tành một phức màu xanh
lơ.ĐỘ đậm của màu sắc tỉ lệ với hàm lượng photpho có trong mẫu.
2( Moơ2. 4Mo3) + H3PO4 +H20^(Mo02.4Mo03)2.H3P04.4H20.

Dựa vào phương trình đường chuẩn, ta đánh giá X theo bảng sau:
Bảng 2.3 Thang dảnh giả hàm lượng P2O5 tống số trong đất.[4]
P2O5
Đât

2
5