Đề tài Hiện trạng quản lý bùn cống rãnh, kênh rạch nội thành thành phố Hồ Chí Minh và đề xuất một số giải pháp công nghệ tái chế xử lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP. HCM KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ BÙN CỐNG RÃNH, KÊNH RẠCH NỘI THÀNH TP.HCM VÀ ĐỀ XUẤT MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ TÁI CHẾ XỬ LÝ Ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Sinh viên thực hiện : HOÀNG TRUNG HIẾU MSSV: 0811110028 Lớp: 08CSH2 TP. Hồ Chí Minh, 2011 i LỜI CAM ĐOAN Là sinh viên năm cuối của trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ, nay được vinh dự làm bài khóa luận tốt nghiệp để hoàn tất chương trình học của mình và ra trường. Em rất tự hào khi mình là người được thực hiện bài khóa luận này, do đó em thấy mình phải có trách nhiệm thực hiện tốt bài khóa luận này, em xin cam đoan không sao chép nội dung bài khóa luận của người khác dưới bất kỳ hình thức nào. Những số liệu và nội dung trong bai làm này đều được cho phép thu thập một cách trung thực. Vì những lý do trên, em thấy mình phải có trách nhiệm thực hiện đúng với những gì đã cam đoan như trên, thực hiện đúng và không có bất cứ sai phạm gì. Sinh viên thực hiện : Hoàng Trung Hiếu i LỜI CẢM ƠN Trải qua ba năm học dưới mái trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ, được sự giúp đỡ tận tình của các Thầy Cô, em đã trang bị cho mình các kiến thức về chuyên môn để có thể áp dụng vào trong thực tiễn. Từ những kiến thức đã học được nay em đã hoàn thành bài khóa luận tốt nghiệp. Qua đó em cũng học được nhiều kiến thức bổ ích mà trước đó em chưa biết. Em xin chân thành cám ơn các Thầy Cô khoa Môi trường và Công nghệ Sinh học, đã giúp đỡ em tận tình trong ba năm học vừa qua để hoàn thành khóa học. Em xin cám ơn Thầy TS. Thái Văn Nam đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm bài khóa luận tốt nghiệp. Một điều không thể thiếu, đó chính là gia đình, cha mẹ đã động viên em, giúp em có thêm tinh thần, vượt qua được khó khăn về tinh thần, cũng như về vật chất. Nhờ vậy, mà em có thể hoàn thành khóa học và hoàn thành bài khóa luận tốt nghiệp này. Ngoài Thầy Cô và gia đình ra, một điều quan trọng không thể thiếu, đó chính là tập thể các bạn lớp 08CSH trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ. Chính nhờ các bạn, giúp đỡ động viên rất nhiều trong quá trình học tập, cũng như trong đời sống. Em xin chân thành cám ơn!!! HCM ngày 1 tháng 7 năm 2011 Hoàng Trung Hiếu ii MỤC LỤC Nhận xét của giáo viên hướng dẩn Lời cam đoan ....................................................................................................................i Mục lục ........................................................................................................................... ii Danh sách bảng .............................................................................................................. iii Danh mục hình ................................................................................................................vi Danh mục các từ viết tắt .................................................................................................vii Tài liệu tham khảo........................................................................................................ viii CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung về Tp.hcm .....................................................................................1 1.2 Lý do chọn đề tài ......................................................................................................2 1.3 Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................5 1.4 Nội dung nghiên cứu ................................................................................................5 1.5 Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................6 CHƯƠNG 2 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG CỐNG RÃNH - KÊNH RẠCH VÀ NGUỒN PHÁT SINH BÙN THẢI TRÊN ĐỊA BÀN TỔNG QUAN HỆ THỐNG CỐNG RÃNH – KÊNH NỘI THÀNH TP HCM 2.1 Tổng quan hệ thống cống rãnh – kênh rạch nội thành Tp.HCM............................. 7 2.1.1 Hệ thống kênh rạch nội thành Tp.HCM ................................................................. 7 2.1.2 Hệ thống phân bố cống rãnh thoát nước nội thành Tp.HCM.................................. 11 2.2 Hiện trạng quản lý hệ thống thoát nước nội thành TPHCM ................................... 15 2.3 Hiện trạng môi trường khu vực nội thành TPHCM ................................................. 16 ii 2.4 Các dự án cải tạo và nâng cấp chất lượng mội trường tại Tp.HCM....................18 2.4.1 Mục tiêu của các dự án ......................................................................................18 2.4.2 Giải pháp cho các dự án ......................................................................................19 2.4.3 Một số dự án thành phần của dự án nâng cấp đô thị Tp.HCM ...........................20 CHƯƠNG 3 : TỔNG QUAN HIỆN TRẠNG QUẢN LÝ QUI TRÌNH NẠO VÉT VÀ THẢI BỎ BÙN TẠI TP.HCM 3.1 Hiện trạng nạo vét bùn cống rãnh – kênh rạch.....................................................22 3.1.1 Quy trình nạo vét bùn kênh rạch..........................................................................23 3.1.2 Quy trình nạo vét bùn cống rãnh .........................................................................25 3.1.2.1 Quy trình công nghệ nạo vét hầm ga bằng thủ công ban đêm .............................25 3.1.2.2 Quy trình công nghệ nạo vét lòng, hầm, máng bằng thủ công ban đêm...............27 3.1.2.3 Quy trình công nghệ nạo vét hầm ga bằng xe hút bùn ban đêm...........................33 3.1.2.4 Quy trình công nghệ nạo vét lòng, hầm, máng bằng xe phun rửa cống và xe hút bùn ban đêm ........................................................................................................34 3.1.2.5 Quy trình công nghệ bơm nước trong lòng cống phục vụ thi công ban đêm ........38 3.2 Hiện trạng vận chuyển và thải bỏ bùn cống rãnh – kênh rạch tại Tp.HCM .......42 3.2.1 Ước tính khối lượng bùn cống rãnh.....................................................................43 3.2.2 Thành phần bùn cống rãnh - kênh rạch ..............................................................47 3.3 Ảnh hưởng của bùn thải với môi trường...............................................................61 CHƯƠNG 4. MỘT SỐ GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ XỬ LÝ VÀ TÁI CHẾ BÙN CỐNG RÃNH – KÊNH RẠCH CÓ HIỆU QUẢ 4.1 Các phương pháp xử lý bùn cống rãnh – kênh rạch.............................................68 4.1.1 Phương pháp thuỷ lực ..........................................................................................68 4.1.2 Phương pháp rây ..................................................................................................73 ii 4.2 Một số giải pháp tái chế bùn cống rãnh kênh rạch có hiệu quả ...........................75 4.2.1 Phương pháp tái sử dụng bùn và cát thu được sau quá trình sử lý bùn cống rãnh – kênh rạch và bùn công nghiệp sau xử lý làm gạch Block và gạch thẻ ..............................................................................................................75 4.2.1.1 Tái sử dụng làm gạch Block................................................................................75 4.2.1.2 Tái sử dụng bùn làm gạch thẻ .............................................................................77 4.2.2 Tái chế làm Compost ............................................................................................78 4.2.3 Tái sử dụng thành phần hửu cơ của bùn sau xử lý cho mục đích nông nghiệp và cải tạo đất......................................................................................................83 4.2.3.1 Tiêu chuẩn đánh giá thành phần dinh dưỡng của bùn sau tách...........................83 4.2.3.2 Thành phần dinh dưỡng và chất hữu cơ co trong bùn công rãnh kênh rạch sau tách thủy lực.............................................................................................85 4.2.3.3 Đánh giá khả năng phát triển cây trồng trong môi trường có sử dụng bùn .........87 CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận...................................................................................................................90 5.2 Kiến nghị.................................................................................................................92 5.2 Phương hướng phát triển của đề tài ......................................................................92 TÀI LIỆU THAM KHẢO iii DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Số lượng bùn nạo bùn kênh rạch từ 2008 – 2012 ......................................... 2-10 Bảng 2.2 Phân bố hệ thống thoát nước đường phố theo các Quận và quy mô phục vụ ................................................................................................................................... 2-14 Bảng 3.1 Ước tính khối lượng bùn cống rãnh cần nạo vét........................................... 3-44 Bảng 3.2 Ước tính khối lượng bùn năm 2005 đến năm 2010 theo phương án 1 .......... 3-47 Bảng 3.3 Qui định hàm lượng kim loại nặng trong đất của các nước phát triển.......... 3-48 Bảng 3.4 Qui định hàm lượng kim loại nặng khi sử dụng bùn cống ............................ 3-49 Bảng 3.5 Giá trị TEL và PEL của các chất ô nhiểm vi lượng trong bùn thải ............... 3-49 Bảng 3.6 Tiêu chuẩn về hàm lượng kim loại nặng trong bùn thải của một số nước phát triển ............................................................................................................ 3-50 Bảng 3.7 Giới hạn tối đa cho phép hàm lượng As,Cd,Cu,Pb,Zn trong đất................... 3-51 Bảng 3.8 Thành phần bùn cống rãnh.......................................................................... 3-55 Bảng 3.9 Thành phần bùn kênh rạch........................................................................... 3-57 Bảng 4.1 Thành phần dinh dưỡng đối với cây trồng xét theo tiêu chuẩn ..................... 4-83 Bảng 4.2 Tiêu chuẩn ngành 10 TCN 526 – 2002 phân hữu cơ vi sinh từ rác thải sinh hoạt………………………………………................................................... 4-84 Bảng 4.3 Tính chất mẫu bùn sau tách ......................................................................... 4-84 iv DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Bản đồ thành phố Hồ Chí Minh ..................................................................... 1-1 Hình 2.1 Nước thải ra hệ thống kênh rạch................................................................... 2-16 Hình 2.2 Đoạn kênh ô nhiễm đang trong quá trình nạo vét ......................................... 2-17 Hình 2.3 Bãi đổ bùn tràn lan………. .......................................................................... 2-17 Hình 2.4 Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng Hoà. ................................................... 2-21 Hình 2.5 Cầu Nguyễn Văn Cừ với Đại lộ Đông Tây. .................................................. 2-21 Hình 3.1 Công nhân nạo vét rác thải tại kênh Nhiêu Lộc ............................................ 3-22 Hình 3.2 Nạo vét bùn trên kênh Nhiêu Lộc................................................................. 3-23 Hình 3.3 Nạo vét bùn trên kênh Nhiêu Lộc................................................................. 3-24 Hình 3.4 Máy quây bùn……………........................................................................... 3-40 Hình 3.5 Quá trình nạo vét vận chuyển và thải bỏ bùn................................................ 3-41 Hình 3.6 Bãi đổ bùn nông trường Phạm Văn Hai huyện Bình Chánh.......................... 3-42 Hình 3.7 Bãi đổ bùn tràn lan ...................................................................................... 3-43 Hình 3.8 Đồ thị gia tăng khối lượng bùn thải ước tính đến năm 2010 ........................ 3-47 Hình 3.9 Đồ thị biến thiên nồng độ trung bình của Zn, Pb, Cr trong bùn kênh rạch TP. ................................................................................................................................... 3-53 Hình 3.10 Đồ thị biến thiên nồng độ trung bình của As, Hg trong bùn kênh rạch TP………………………………………………………………………………………3-54 Hình 3.11 Nồng độ As trong bùn kênh rạch ................................................................ 3-58 Hình 3.12 Nồng độ Hg trong bùn kênh rạch .............................................................. 3-58 Hình 3.13 Nồng độ Cr trong bùn cống rãnh ................................................................ 3-58 Hình 3.14 Nồng độ Zn trong bùn kênh rạch……………………………………...........3-59 Hình 3.15 Nồng độ Pb trong bùn kênh rạch……………………………………...........3-59 Hình 3.16 Một đoạn kênh Tân Hoá Lò Gốm………………………………………......3-62 Hình 3.17 Kênh Nhiêu Lộc Thị Nghè ô nhiễm……………………………………......3-62 Hình 3.18 Ô nhiễm nguồn nước làm ảnh hưởng thuỷ sinh……………………............3-63 Hình 4.1 Mô hình thí nghiệm tách thủy lực…………………………………………...4-68 iv Hình 4.2 Thiết bị chứa bùn và tách rác đất đá có kích thước lớn hơn 5mm……………………………………………………………………………….....4-69 Hình 4.3 Pilot xử lý bùn cống rãnh…………………………………………………..4-71 Hình4.4Mô hình thí nghiệm tách bùn bằng phương pháp rây……………………….4-72 Hình4.5Quytrìnhthí nghiệm tách bùn bằng phương pháp rây ướt…………………...4-73 Hình 4.6 Quy trình thí nghiệm làm gạch…………………………………………….4-74 Hình 4.7 Máy ép gạch và khuôn gạch……………………………………………….4-76 Hình4.8 Quy trình sản xuất gạch thẻ………………………………………………...4-76 Hình4.9 sản phẩm gạch sau nung……………………………………………………4-77 Hình 4.10 Dây chuyền tái chế bùn thành compost…………………………………..4-79 Hình 4.11 Mô hình thể hiện quá trình làm compost…………………………………4-11 Hình4.12 Sơ đồ nghiên cứu tái sử dụng thành phần hữu cơ từ bùn…………………………………………………………………………………..4-86 Hình 4.13 Mô trình nhỏ trồng rau muống…………………………………………..4-86 Hình 4.14 Mô hình trồng cải………………………………………………………..4-88 Hình 4.15 Cải trồng trong mô hình lớn……………………………………………..4-89 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT  KCN : Khu công nghiệp KCX : Khu chế xuất  KLN : Kim loại nặng  ODA : (Official Development Assistance)  UBND : Uỷ Ban Nhân Dân  TEL : (Threshold Efect Level)  PEL : ( Probable Efect Level)  PAHs : (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon) Khoá Luận Tốt Nghiệp SVTH: Hoàng Trung Hiếu 1 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) với diện tích 2.098,7 km2 dân số là 6,347 triệu người (2007) là một trong những thành phố lớn nhất của Việt Nam, là trung tâm công nghiệp, dịch vụ, khoa học - công nghệ của cả nước.(1) Tp.HCM nằm trong tọa độ địa lý từ 10010’ đến 10038’ vĩ độ Bắc và từ 106022’ đến 106054’ kinh độ Đông. Phía Bắc giáp tỉnh Bình Dương; phía Tây Bắc giáp tỉnh Tây Ninh; phía Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai và biển Đông; phía Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa -Vũng Tàu; phía Tây và Tây Nam giáp tỉnh Long An và Tiền Giang. Tp.HCM có hệ thống kênh rạch chằng chịt dài trên 1000 km2 thuộc các lưu vực chính là: Tân Hóa - Lò Gốm, Tham lương - Vàm Thuật, Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Kinh Đôi - Kinh Tẻ. Nhiều năm qua Thành Phố đã giải tỏa trên 15.000 hộ dân sống 1 Download 30/04/2011 2 Download 30/04/2011 Hình 1.1 Bản đồ thành phố Hồ Chí Minh. Khoá Luận Tốt Nghiệp SVTH: Hoàng Trung Hiếu 2 trên các kênh rạch nội thành và gần 2000 cơ sở sản xuất gây ô nhiễm môi trường (trong đó nhiều cơ sở xả chất thải xuống kênh rạch)(2). Hiện nay (2011) mỗi ngày Tp.HCM vẫn phải tiếp nhận khoảng 1 triệu m3 nuớc thải sinh họat, gần 400.000 m3 nước thải công nghiệp, 4000-5000 tấn rác thải sinh hoạt,...thải trực tiếp xuống kênh rạch. Do vậy phần lớn các kênh rạch của thành phố đều bị bùn lắng rất nhanh và ô nhiễm nghiêm trọng, hầu hết đều có màu đen và hôi thối, gây ảnh hưởng đến cuộc sống và môi trường. Thành phố cũng đã tiến hành nạo vét nhiều kênh rạch như: nạo vét trên 10km kênh Tham Lương, nạo vét kênh Lò Gốm, kênh Tẻ,...và Công Ty Thoát Nước Đô Thị Tp.HCM cũng đã huy động lực lượng công nhân thường xuyên tiến hành nạo vét bùn ở các hệ thống tiêu thoát nước của thành phố với khối luợng bùn thải lên đến hàng trăm tấn/ngày. Thành phố hiện chỉ có 2 bãi đổ bùn thải tạm thời là Vườn Lan (quận Tân Bình) và Phạm Văn Hai (huyện Bình Chánh) và 1 nhà máy xử lý bùn thải là nhà máy xử lý bùn Đa Phước đang trong thời gian xây dựng nên chưa thể đáp ứng nhu cầu. Hầu như tất cả bùn thải hiện chỉ được thu gom một phần nhưng cũng chưa hề được xử lý, tái chế, gây ô nhiễm môi trường và lãng phí tài nguyên do trong bùn thải có hàm lượng dinh dưỡng cao có thể tận dụng cho mục đích nông nghiệp. 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đã có nhiều chuyển biến đáng kể, đặc biệt là quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa, dẫn đến sự hình thành nhiều khu công nghiệp, thu hút nhiều dự án đầu tư trong nước và nước ngoài. Đi kèm với quá trình công nghiệp hóa và đô thị là sự ô nhiễm, đặc biệt là sự gia tăng của các loại chất thải, một trong số đó bùn thải là vấn đề được chú ý nhiều nhất hiện nay. Bùn được sinh ra từ quá trình nạo vét cống rãnh, kênh rạch, từ hoạt động sản xuất và từ các nhà máy xử lý nước thải. Khoá Luận Tốt Nghiệp SVTH: Hoàng Trung Hiếu 3 Bên cạnh những thành quả đạt được từ phát triển kinh tế, cũng cần nhìn nhận một cách thực tế là thành phố đang đứng trước mối nguy cơ rất lớn do sự suy giảm nhanh chống chất lượng môi trường sống. Nếu như trong những năm trước đây, giải quyết ô nhiễm do nước thải và khí thải là mối quan tâm hàng đầu thì hiện nay, ô nhiễm môi trường do chất thải rắn, chất thải nguy hại và đặc biệt là bùn thải đang là thách thức lớn đối với xã hội, đặc biệt là nhà nước và các cơ quan có chức năng cần đề ra nhưng biện pháp quản lý chặt chẻ hơn về việc thu gom xử lý, cung như có phương an xây dựng hợp lý các bãi đỗ tập trung cho bùn thải. Sự lắng động và trầm tích lâu đời các vật chất ô nhiễm có trong nước thải đô thị của hệ thống kênh rạch – cống rãnh, sự vứt rác bừa bãi xuống dòng kênh, sự lôi cuốn đất, cát,… trên đường phố theo nước mưa xuống các kênh rạch kèm theo ảnh hưởng của triều cường đã dẫn đến sự bồi lắng các kênh rạch và các vật chất trầm tích dưới đáy kênh. Để xử lý lượng bùn kênh rạch – cống rãnh mỗi năm Nhà Nước đã phải chi ra hàng chục tỷ đồng để thu gom, vận chuyển và đổ bỏ. Tuy nhiên, với các biện pháp xử lý bùn thải như hiện nay là chôn lấp tại các bãi chôn lấp (đa phần là đổ bỏ bừa bãi), một phần nhỏ dùng san lấp mặt bằng sẽ gây ảnh hưởng đến nước ngầm, nước mặt và các phương pháp trên không đảm bảo kỹ thuật, không phù hợp với xu hướng phát triển bền vững. Với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa ngày càng cao, quỹ đất ngày càng thu hẹp, chúng ta cần phương án hữu hiệu để xử lý thu hồi và tái sử dụng bùn thải. Như thành phần chất hữu cơ cao trong bùn là nguồn cải tạo đất rất tốt và hàm lượng chất vô cơ trong bùn hoàn toàn có thể xử dụng cho mục đích san lấp mặt bằng hoặc làm vật liệu xây dựng. Từ 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. Khoá Luận Tốt Nghiệp SVTH: Hoàng Trung Hiếu 4 Ngoài bùn kênh rạch và cống rãnh, bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải của các nhà máy, các cơ sở công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp có chứa nhiều thành phần ô nhiễm và được xả thải vào môi trường ngày càng nhiều cả về lượng và thành phần. Trong các thành phần gây ô nhiễm, kim loại nặng (KLN) là thành phần cần được quan tâm đặc biệt do khả năng tồn tại bền vững trong môi trường và khả năng tích tụ sinh học cao. Tại Tp.HCM có rất nhiều loại hình công nghiệp phát sinh bùn thải chứa kim loại nặng (crom, niken, chì, kẽm,…) như công nghiệp xi mạ, điện tử, công nghiệp thuộc da, công nghiệp sản xuất mực in, công nghiệp hóa chất,… và thực tế cho thấy việc xử lý bùn thải hiện này hầu như không được thực hiện do chi phí xử lý bùn thải rất cao. Do đó, việc thải bỏ chất thải một cách bừa bãi vào môi trường làm gia tăng hàm lượng kim loại nặn