Nghiên cứu xử lý kết hợp bùn bể tự hoại với bùn của trạm xử lý nước thải đô thị bằng phương pháp sinh học kị khí (lên men ấm)

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu xử lý kết hợp bùn bể tự hoại với bùn của trạm xử lý nước thải đô thị bằng phương pháp sinh học kị khí (lên men ấm)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG Vũ Thị Hoài Ân NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KẾT HỢP BÙN BỂ TỰ HOẠI VỚI BÙN CỦA TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ BẰNG PHƯƠNG PHÁP SINH HỌC KỊ KHÍ (LÊN MEN ẤM) Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nước thải Mã số: 9520320-2 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ Hà Nội – Năm 2021
2. Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Xây dựng Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Nguyễn Việt Anh Phản biện 1: PGS. TS. Nguyễn Ngọc Dung Phản biện 2: PGS. TS. Hoàng Thị Thu Hương Phản biện 3: TS. Nguyễn Thu Huyền Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp trường họp tại Trường Đại học Xây dựng Vào hồi giờ ngày . tháng năm Có thể tìm hiểu thêm luận án tại Thư viện Quốc gia và Thư viện Trường Đại học Xây dựng
3. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Hệ thống thoát nước (HTTN) và trạm xử lý nước thải (XLNT) đang được xây dựng ngày càng nhiều ở các đô thị Việt Nam từ 17 trạm XLNT tập trung vận hành với tổng công suất 540.000 m3/ngày năm 2012 tăng lên 46 trạm XLNT tập trung năm 2019 với tổng công suất khoảng 980.000 m3/ngày, xử lý tương đương 14% lượng nước thải đô thị phát sinh, và hơn 50 trạm XLNT tập trung đang ở giai đoạn thiết kế, xây dựng và chuẩn bị chuyển giao để vận hành. Bùn phát sinh từ các trạm XLNT đô thị sẽ trở thành mối quan tâm lớn. Lượng bùn trạm XLNT đô thị đã tách nước dự tính đến năm 2050 khoảng 14.473 m3/ngày. Nước thải đầu vào các nhà máy XLNT tập trung có hàm lượng giá trị các thông số ô nhiễm như BOD, COD, TSS thấp và lượng bùn phát sinh tại các nhà máy XLNT này cũng nghèo về BOD, COD, TSS. Hiện tại cũng như trong tương lai gần, bể tự hoại vẫn sẽ đóng vai trò quan trọng trong thoát nước đô thị, xử lý sơ bộ nước thải từ các hộ gia đình, trường học, cơ quan, . Theo báo cáo của Cục Hạ tầng kỹ thuật (2017), lượng bùn bể tự hoại phát sinh cũng khá nhiều, từ 50.000 m3 tới 218.490 m3. Tuy nhiên, tại các đô thị lượng bùn này thu gom cũng rất hạn chế, tỷ lệ thu gom trung bình đạt 32% và khoảng 4% lượng bùn bể tự hoại được xử lý. Bùn bể tự hoại có độ ẩm lớn, thành phần dinh dưỡng như chất hữu cơ, ni tơ, phot pho, kali, cao, có mùi khó chịu và còn nhiều vi khuẩn gây bệnh và trứng giun sán. Do đó bùn bể tự hoại cần được thu gom, vận chuyển và xử lý để tránh ô nhiễm môi trường và lây lan mầm bệnh. Phương pháp phân hủy kị khí đã được sử dụng rộng rãi để ổn định chất hữu cơ trong bùn thải và sản xuất khí sinh học mang lại hiệu quả giảm thể tích bùn thải và thu hồi năng lượng cao ở nhiều trạm XLNT trên thế giới. Phân hủy kị khí lên men ấm được coi là ổn định hơn và yêu cầu đầu vào năng lượng ít hơn ở chế độ lên men nóng. Điều kiện khí hậu ở Việt Nam rất thuận lợi cho xử lý bùn các trạm XLNT đô thị và bùn bể tự hoại trong điều kiện lên men ấm. Để góp phần cùng giải quyết những khó khăn, tồn tại trong xử lý bùn thải phù hợp với điều kiện thực tế ở nước ta, đề tài luận án “Nghiên cứu xử lý kết hợp bùn bể tự hoại với bùn của trạm XLNT đô thị bằng phương pháp sinh học kị khí (lên men ấm)” đã được nghiên cứu, thực hiện để đánh giá khả năng sinh khí mê tan khi xử lý kết hợp bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT đô thị bằng phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm từ đó đề xuất công nghệ xử lý bùn cho các trạm XLNT đô thị của một khu vực kết hợp thu hồi năng lượng. 2. Mục đích nghiên cứu - Xác định được tỷ lệ phối trộn hợp lý giữa bùn bể tự hoại với bùn của trạm XLNT đô thị khi xử lý bằng phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm (350C), để loại bỏ chất hữu cơ (theo COD, VS) và thu được lượng khí mê tan (CH4) cao nhất. - Đề xuất được công nghệ xử lý bùn của các trạm XLNT đô thị cho khu vực trung tâm Hà Nội cũ phía Nam sông Hồng (thuộc lưu vực Tô Lịch và một phần lưu vực Tả Nhuệ), kết hợp thu hồi năng lượng và giảm thiểu bùn chôn lấp. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4. 2 - Đối tượng nghiên cứu: Bùn của trạm XLNT đô thị (bùn sơ cấp, bùn thứ cấp và bùn nén) và bùn bể tự hoại từ hộ gia đình. - Phạm vi nghiên cứu: Công nghệ xử lý kết hợp bùn bể tự hoại và bùn của các trạm XLNT đô thị trong HTTN chung có sử dụng công nghệ bùn hoạt tính cho khu vực trung tâm Hà Nội cũ phía Nam sông Hồng (thuộc lưu vực Tô Lịch và một phần lưu vực Tả Nhuệ) bằng phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm (350C), có thu hồi năng lượng. 4. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu, số liệu: thu thập thông tin, dữ liệu phục vụ nghiên cứu. Kế thừa các thành quả nghiên cứu trước đây có liên quan. - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu cơ sở lý thuyết về các quá trình phân hủy kỵ khí các chất hữu cơ và các yếu tố ảnh hưởng; và thí nghiệm BMP để đánh giá tiềm năng sinh khí mê tan của các nguồn bùn. - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: các thí nghiệm về phân hủy kỵ khí theo mẻ thực hiện trong phòng thí nghiệm ở chế độ lên men ấm (350C), để đánh giá tiềm năng sinh khí mê tan và khả năng phân hủy chất hữu cơ của bùn bể tự hoại và bùn từ trạm XLNT đô thị khi xử lý riêng rẽ, và khi xử lý kết hợp với các tỉ lệ phối trộn khác nhau giữa bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT đô thị. - Phương pháp so sánh, phân tích: phân tích, nhận xét kết quả thí nghiệm thu được, và so sánh với các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước ở cùng lĩnh vực nghiên cứu về phân hủy kị khí ở chế độ lên men ấm. - Phương pháp tính toán, phân tích để so sánh các giải pháp xử lý bùn đề xuất. - Phương pháp chuyên gia: lấy ý kiến chuyên gia thông qua trao đổi trực tiếp, tổ chức hội thảo khoa học lấy ý kiến, nhận xét phản biện của các chuyên gia. 5. Cơ sở khoa học Bùn bể tự hoại và bùn trạm XLNT đô thị còn chứa hàm lượng chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng cao, có khả năng phân hủy được bằng phương pháp sinh học kị khí. Bùn bể tự hoại có hàm lượng VS từ 3,3 g/L đến 31,6 g/L, hàm lượng COD từ 8,0g/L đến 42,85 g/L, hàm lượng TN từ 0,10 g/L đến 0,34 g/L, hàm lượng TP từ 0,16g/L đến 1,20 g/L. Bùn của trạm XLNT đô thị có hàm lượng VS từ 1,79 g/L đến 17,47 g/L, hàm lượng COD từ 2,22g/L đến 24,97g/L, hàm lượng TN từ 0,16 g/L đến 1,24 g/L, hàm lượng TP từ 0,06 g/L đến 0,72 g/L. Phương pháp phân hủy kị khí kết hợp đã được áp dụng ở nhiều nhà máy XLNT trên thế giới để ổn định chất hữu cơ trong bùn thải và sản xuất khí sinh học khi kết hợp xử lý hai hay nhiều loại bùn khác nhau. Kết quả một số nghiên cứu quá trình ổn định bùn bằng phân hủy kị khí đã sản xuất biogas, làm nguồn nhiên liệu để sản sinh ra năng lượng điện và nhiệt. Phân hủy kị khí bùn ở các trạm XLNT và thu khí CH4 thường được thực hiện trong phạm vi nhiệt độ lên men ấm, với nhiệt độ tối ưu 350C. Vì vậy, luận án nghiên cứu xử lý kết hợp bùn bể tự hoại với bùn của trạm xử lý nước thải đô thị bằng phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm để xử lý ổn định bùn, giảm lượng bùn thải chôn lấp và thu hồi năng lượng. 6. Nội dung nghiên cứu của luận án
5. 3 - Tổng quan về lượng bùn, thành phần tính chất và các phương pháp xử lý bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT đô thị. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết phương pháp phân hủy kị khí, thu khí sinh học. - Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình phòng thí nghiệm: thí nghiệm theo mẻ về 0 phân hủy kị khí lên men ấm (35 C) để đánh giá khả năng sinh khí CH4 khi xử lý riêng bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT đô thị; thí nghiệm theo mẻ về phân 0 hủy kị khí ở chế lên men ấm (35 C) để đánh giá khả năng sinh khí CH4 khi xử lý kết hợp bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT đô thị theo các tỷ lệ phối trộn khác nhau. - Tính toán và đề xuất lựa chọn công nghệ xử lý bùn bể tự hoại và bùn của các trạm XLNT đô thị trung tâm Hà Nội cũ phía Nam sông Hồng dựa trên kết quả nghiên cứu thực nghiệm. 7. Những đóng góp mới của luận án - Xác định được tỷ lệ phối trộn hợp lý FS:WAS để cho phép đạt hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ (theo COD và VS) và thu được lượng khí mê tan cao nhất. Cụ thể FS:WAS=1:1 (theo khối lượng VS) cho phép đạt hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ tính theo COD và VS tương ứng là 43,40% và 42,55%, hiệu suất sinh khí CH4 đạt 294,8 NmL/gVSbùn vào. - Đề xuất công nghệ xử lý kị khí kết hợp FS với WAS của các trạm XLNT đô thị trong điều kiện lên men ấm (350C) có thu hồi khí sinh học sản xuất năng lượng cho khu vực đô thị trung tâm Hà Nội cũ phía Nam sông Hồng, cũng như phương án sử dụng bùn sau xử lý đạt hiệu quả kinh tế, xã hội và môi trường. 8. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án - Ý nghĩa khoa học: + Luận án đã tổng quan được các thông tin có giá trị về số lượng, thành phần, tính chất và các công nghệ xử lý bùn của trạm XLNT đô thị, bùn bể tự hoại, cũng như tiềm năng thu hồi tài nguyên từ các loại bùn này. + Luận án đã xác định được tỷ lệ phối trộn hợp lý cho quá trình phân hủy kị 0 khí lên men ấm (35 C) thu khí CH4 khi xử lý kết hợp bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT đô thị. + Luận án đã tính toán công nghệ xử lý bùn bằng phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm, góp phần bổ sung vào kiến thức tham khảo, làm cơ sở cho việc tìm kiếm, lựa chọn các giải pháp xử lý bùn phù hợp với các điều kiện ở Việt Nam. - Ý nghĩa thực tiễn: + Góp phần bảo vệ môi trường, giảm thiểu ô nhiễm do bùn thải gây ra như ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm môi trường đất và không khí. + Tiết kiệm tài nguyên đất do giảm được diện tích đất bãi chôn lấp bùn. + Thu hồi khí sinh học làm nguồn năng lượng sử dụng cho phát điện, nhiệt. Bùn sau phân hủy kị khí được xử lý, tái sử dụng làm phân bón hay chất cải tạo đất, làm vật liệu trong xây dựng, v.v + Luận án đã chỉ ra được, có thể áp dụng cho các trạm XLNT tại các đô thị trong điều kiện Việt Nam: xử lý cùng lúc hai loại bùn thải, tận dụng các công
6. 4 trình của trạm XLNT đô thị, nhất là khi trạm hoạt động chưa đủ công suất thiết kế. 9. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, danh mục các công trình đã công bố, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung luận án gồm 4 chương: Chương 1: Tổng quan về lượng bùn, thành phần, tính chất và các phương pháp xử lý bùn bể tự hoại, bùn của trạm XLNT đô thị (25 trang) Chương 2: Cơ sở lý thuyết phương pháp phân hủy kị khí, thu khí sinh học (20 trang) Chương 3: Nghiên cứu thực nghiệm phân hủy kị khí bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT đô thị (26 trang) Chương 4: Đề xuất công nghệ xử lý bùn bể tự hoại và bùn của các trạm xử lý nước thải khu vực đô thị trung tâm Hà Nội cũ phía Nam sông Hồng (34 trang) CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LƯỢNG BÙN, THÀNH PHẦN, TÍNH CHẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN BỂ TỰ HOẠI, BÙN CỦA TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ 1.1. Tổng quan về lượng bùn, thành phần, tính chất và các phương pháp xử lý bùn của trạm XLNT đô thị 1.1.1. Lượng bùn của trạm xử lý nước thải đô thị Trong quá trình thu gom, vận chuyển và xử lý nước thải đều phát sinh bùn. Sơ đồ nguồn phát sinh bùn từ HTTN đô thị được trình bày ở hình 1.1. Tổng lượng bùn sinh ra từ các công đoạn xử lý nước thải ước tính bằng 5% đến 25% tổng thể tích nước thải xử lý, nhưng quản lý bùn rất phức tạp, chi phí thường từ 20% đến 60% tổng chi phí vận hành cho toàn trạm XLNT. Khi tỷ
7. 5 lệ đấu nối nước thải từ các hộ dân vào HTTN tăng lên thì khối lượng bùn phát sinh từ xử lý nước thải cũng tăng theo. 1.1.2. Thành phần, tính chất bùn của trạm XLNT đô thị Tại các trạm XLNT với công nghệ bùn hoạt tính, bùn sơ cấp có độ ẩm dao động lớn từ 91% - 99,7%, bùn thứ cấp có độ ẩm 98,8% - 99,6%. Hàm lượng chất hữu cơ trong bùn sơ cấp và thứ cấp tương ứng là 56,3 - 80,0% TS và 53,5 - 88,0% TS. Các chỉ tiêu kim loại nặng như Ni, Pb, Cu, Zn trong bùn của các trạm XLNT so sánh với giới hạn quy định đối với đất nông nghiệp nằm trong ngưỡng cho phép. Bùn có thành phần hữu cơ phân hủy được bằng phương pháp sinh học tương đối cao (thông qua giá trị COD, tỷ lệ VS/TS là 53,5% – 69,5%, thành phần hydrocarbon, đạm và chất béo), tỷ lệ C/N/P phù hợp cho quá trình ổn định kị khí. 1.1.3. Các phương pháp xử lý bùn của trạm XLNT đô thị trên thế giới và ở Việt Nam Tùy thuộc vào đặc tính và số lượng bùn cặn, trong các trạm XLNT thường áp dụng một hoặc nhiều công đoạn xử lý nối tiếp nhau trình bày trên hình 1.2. Những năm gần đây để giảm thiểu diện tích bãi chôn lấp thì phương pháp phân hủy kị khí tạo sinh khối bùn ít và việc sử dụng lại bùn thải đang tăng dần. Hiện nay, HTTN ở các đô thị Việt Nam chủ yếu là hệ thống thoát nước chung với công nghệ XLNT chủ yếu bằng bùn hoạt tính và phương pháp xử lý bùn chủ yếu áp dụng tại các trạm XLNT đô thị vẫn là khử nước và chở đi chôn lấp (hình 1.3).
8. 6 1.2. Tổng quan về lượng bùn, thành phần, tính chất và các phương pháp xử lý bùn bể tự hoại 1.2.1. Lượng bùn bể tự hoại Bể tự hoại là một trong những công trình XLNT tới nay vẫn còn được dùng phổ biến ở hầu hết các đô thị Việt Nam. Theo báo cáo của Cục Hạ tầng kỹ thuật (2017), lượng bùn bể tự hoại phát sinh từ 50.000 m3/năm tới 218.490 m3/năm. Lượng bùn bể tự hoại thu gom ở các đô thị cũng rất hạn chế, tỷ lệ thu gom trung bình chỉ đạt 32% và khoảng 4% lượng bùn bể tự hoại được xử lý. Theo báo cáo của Hà Nội Urenco (2014), tổng lượng phân bùn phát sinh từ bể tự hoại 500-700 tấn/ngày, trong đó khu vực nội thành khoảng 300 tấn/ngày, thu gom xử lý khoảng 10%. Theo nghiên cứu của Nguyễn Việt Anh (2014), lượng bùn bể tự hoại tại các thành phố lớn như thành phố Hà Nội, Hồ Chí Minh và Hải Phòng cho thấy: lượng bùn bể tự hoại được hút tại các hộ gia đình chiếm 38% - 67% tổng lượng bùn cần hút và tần suất hút bùn bể tự hoại quá lâu, trung bình các hộ gia đình từ 4 - 6 năm. 1.2.2. Thành phần, tính chất bùn bể tự hoại Nhiều tài liệu, nghiên cứu đã thu thập và công bố các kết quả nghiên cứu về các chỉ tiêu đặc trưng của bùn bể tự hoại. Đặc điểm chính của bùn bể tự hoại là độ ẩm lớn, thành phần chất hữu cơ cao, và thành phần chất dinh dưỡng ni tơ, phot pho, cao, có mùi khó chịu và còn nhiều vi sinh vật gây bệnh. 1.2.3. Các phương pháp xử lý bùn bể tự hoại trên thế giới và ở Việt Nam Trên thế giới việc xử lý bùn bể tự hoại có thể thực hiện theo các phương thức: Sân phơi bùn không trồng cây; Bãi lọc có trồng cây; Ao phơi bùn; Bể lắng/ nén bùn; Hồ sinh học ổn định bùn; Phân hủy kỵ khí; Xử lý chung với nước thải tại trạm XLNT; Ủ kết hợp với rác thải hữu cơ; Đốt; Ổn định bằng hóa chất (vôi); Xử lý chung với bùn từ trạm XLNT. Ở Việt Nam, tại các đô thị, 94% dân số có công trình vệ sinh hộ gia đình. Khoảng 90% hộ gia đình sử dụng bể tự hoại và chỉ 4% lượng phân bùn bể tự hoại được xử lý và chôn lấp hợp vệ sinh. Công ty Urenco có thu gom và xử lý kết hợp một phần phân bùn bể phốt và rác hữu cơ (ủ phân compost) để sản xuất phân vi sinh. Phân bùn bể tự hoại được đưa về xử lý cùng rác thải hữu cơ để làm phân compost (nhà máy chế biến phân hữu cơ Cầu Diễn, Hà Nội, nhà máy Thụy Phương, thành phố Huế, ), xử lý cùng bùn trạm XLNT (trạm XLNT Bình Hưng, thành phố Hồ Chí Minh; trạm XLNT Bãi Cháy, Quảng Ninh; ) hoặc cùng bùn thải HTTN đô thị (khu xử lý bùn thải Tràng Cát, Hải Phòng), tuy nhiên số lượng này không nhiều. Phương pháp xử lý bùn bằng chôn lấp không tận dụng được các nguồn tài nguyên trong bùn mà còn gây quá tải các bãi chôn lấp và gây ô nhiễm môi trường. Phương pháp xử lý kị khí, là giải pháp đầy hứa hẹn, không chỉ cho phép xử lý bùn mà còn tạo ra sản phẩm là biogas, phục vụ cho sản xuất điện năng hoặc nhiệt năng. Đồng thời, phương pháp này không tốn diện tích, cho phép giảm thiểu thể tích bùn và tiêu diệt các mầm bệnh.
9. 7 1.3. Tổng quan các nghiên cứu xử lý kị khí kết hợp bùn của trạm XLNT và bùn bể tự hoại Trên thế giới đã có rất nhiều các nghiên cứu nhưng phần lớn là nghiên cứu xử lý kị khí các loại bùn của trạm XLNT, xử lý kị khí kết hợp bùn của trạm XLNT với rác hữu cơ, phân gia súc, chất thải nông nghiệp, ; nghiên cứu xử lý kị khí kết hợp bùn bể tự hoại với rác hữu cơ ở cả chế độ lên men ấm và lên nóng. Các báo cáo kết quả nghiên cứu về phân hủy kị khí kết hợp bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT để thu hồi năng lượng khí sinh học còn hạn chế. Ở Việt Nam, phương pháp phân hủy kị khí được nghiên cứu và thực hiện trong khoảng 50 năm qua để xử lý chất thải, thu hồi biogas được thực hiện chủ yếu với quy mô hộ gia đình và hiện nay đã được triển khai ở quy mô lớn hơn tại một số địa phương, sử dụng nguồn thải từ các nhà máy chế biến thực phẩm: hệ thống XLNT sử dụng phương pháp phân hủy kị khí được áp dụng tại nhà máy sản xuất tinh bột mỳ Sơn Hải, tỉnh Quảng Ngãi để thu biogas phục vụ để đốt lò cấp nhiệt cho sấy sản phẩm; xử lý nước thải thủy sản thu hồi biogas tại nhà máy sản xuất thủy sản Thuận An tại An Giang tạo năng lượng từ biogas; xử lý rác bằng công nghệ kị khí tại An Giang để thu hồi biogas phát điện 1,551 MWh/năm và sản xuất phân bón. Bên cạnh đó cũng đã có một số tác giả, nhóm nghiên cứu thực hiện các nghiên cứu về lượng bùn phát sinh, thành phần, tính chất của bùn cặn từ HTTN đô thị và bùn bể tự hoại; các nghiên cứu về đề xuất những giải pháp quản lý và xử lý bùn cặn HTTN, phân bùn bể tự hoại. Các nghiên cứu đã chỉ rõ lượng bùn phát sinh từ XLNT và từ bể tự hoại ngày càng gia tăng với thành phần chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, trong bùn còn khá cao nên bùn cặn từ XLNT và từ bể tự hoại cần được thu gom, xử lý trước khi đưa ra môi trường. Một số nghiên cứu cũng đã chỉ ra hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp sinh học kị khí lên men ấm để xử lý bùn của trạm XLNT cũng như xử lý bùn bể tự hoại phù hợp hơn so với lên men nóng do hệ phân hủy kị khí lên men ấm hoạt động ổn định hơn và yêu cầu đầu vào năng lượng ít hơn so với hệ phân hủy kị khí lên men nóng mặc dù phân hủy kị khí ở nhiệt độ cao hơn tạo điều kiện cho tốc độ phản ứng nhanh hơn và sinh khí nhanh hơn hệ ưa ấm, nhưng việc duy trì nhiệt độ hoạt động ổn định cho lên men nóng rất phức tạp. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu cụ thể về xử lý kết hợp bùn của trạm XLNT đô thị với bùn bể tự hoại bằng phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm để đánh giá hiệu quả sinh khí mê tan, thu hồi năng lượng. Do đó luận án sẽ tập trung nghiên cứu xử lý phân hủy kị khí lên men ấm kết hợp bùn bể tự hoại với bùn của trạm XLNT đô thị để đánh giá khả năng sinh khí mê tan từ đó áp dụng tính toán, lựa chọn công nghệ xử lý bùn cho các trạm XLNT đô thị của một khu vực kết hợp thu hồi năng lượng. Nhận xét chương 1 Bùn trạm XLNT đô thị và bùn bể tự hoại với khối lượng phát sinh lớn, độ ẩm cao, chứa nhiều chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng cao, và các vi sinh vật gây bệnh. Bùn bể tự hoại có hàm lượng chất hữu cơ, ni tơ cao hơn bùn của trạm XLNT đô thị. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp phân hủy kị khí để xử lý bùn của trạm XLNT đô thị và bùn bể tự hoại. Tuy nhiên
10. 8 hiện nay bùn trạm XLNT đô thị vẫn chủ yếu là tách nước và chở đi chôn lấp. Bùn bể tự hoại vẫn đang bị buông lỏng trong quản lý và xử lý, phần lớn sau khi hút được đổ thẳng ra sông hồ, kênh mương thoát nước hoặc ra bãi chôn lấp. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm khi xử lý kết hợp với nhiều loại chất thải khác nhau đã mang lại hiệu quả giảm thể tích bùn và thu hồi năng lượng cao. Do đó, cần nghiên cứu về phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm xử lý kết hợp bùn của các trạm XLNT đô thị và bùn bể tự hoại để thu hồi khí sinh học, giảm lượng bùn thải, và với chi phí xử lý chấp nhận được mà luận án sẽ tập trung vào những nghiên cứu này. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHƯƠNG PHÁP PHÂN HỦY KỊ KHÍ, THU KHÍ SINH HỌC 2.1. Các quá trình chuyển hóa chất hữu cơ bằng phương pháp sinh học trong điều kiện kị khí Quá trình chuyển hóa chất hữu cơ nhờ vi sinh vật kị khí diễn ra qua các bước: thủy phân, axit hóa, axetat hóa và mê tan hóa như hình 2.1. Hình 2.1. Các quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong điều kiện kị khí. 2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân hủy kị khí Quá trình phân hủy kị khí trong bể phân hủy bị tác động bởi nhiều yếu tố như nhiệt độ, pH, thành phần của nguyên liệu nạp, thời gian lưu thủy lực và thời gian lưu bùn, khuấy trộn, vv . 2.2.1. Nhiệt độ Nhiệt độ cho điều kiện phân hủy tối ưu đối với việc sinh khí CH4 trong các bể phân hủy kị khí là các khoảng lên men ấm (hệ ưa ấm) ở nhiệt độ từ 200C đến 450C (tối ưu ở 350C) và lên men nóng (hệ ưa nóng) khoảng 450C - 650C (tối ưu ở 550C). Phạm vi dưới 20°C được gọi là ưa lạnh và không thích hợp cho phân hủy kị khí, tốc độ phản ứng là rất chậm. Các trạm XLNT đô thị, phân hủy kị khí bùn và sinh khí CH4 thường được thực hiện trong phạm vi nhiệt độ lên men ấm, với nhiệt độ tối ưu 350C. Việt Nam có điều kiện khí hậu với nhiệt độ trung bình từ 250C – 320C phù hợp cho quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong điều kiện kị khí ở chế độ lên men ấm. 2.2.2. Thời gian lưu thủy lực và thời gian lưu bùn
11. 9 Thời gian lưu thủy lực thường được thực hiện trong khoảng 10 – 30 ngày, HRT tối thiểu khi vận hành ở 350C là 10 ngày. Để cổ khuẩn sinh mê tan lớn nhanh cần tối thiểu SRT = 3 - 5 ngày trong điều kiện lên men ấm. Ở nhiệt độ phân hủy 350C thì giá trị SRT tối thiểu là 10 ngày để tránh hiện tượng rửa trôi các vi sinh vật, và HRT vượt quá 12 ngày thì sự phân hủy các chất rắn bay hơi là không đáng kể. 2.2.3. pH Giá trị pH của môi trường có ảnh hưởng lớn đến tốc độ phân huỷ các chất hữu cơ, quá trình phân hủy kị khí đạt hiệu quả cao ở giá trị pH là 6,5 ÷ 7,5. Theo Bitton (2005), giá trị pH thích hợp cho cổ khuẩn sinh mê tan hoạt động dao động từ 6,7 đến 7,4 và giá trị pH tối ưu khoảng 7,0 ÷ 7,2. Trong quá trình phân hủy, các quá trình thủy phân và quá trình sinh axit xảy ra ở mức pH có tính axit (pH 5,5 ÷ 6,5) so với giai đoạn sinh mê tan (pH 6,5 ÷ 8,5). Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra khi pH ở giá trị thấp hơn 6,5 hoặc lớn hơn 8,5 sẽ gây cản trở cho sự hoạt động của các cổ khuẩn sinh mê tan và làm giảm lượng khí tạo thành. 2.2.4. Thành phần của nguyên liệu nạp vào bể phản ứng Quá trình phân hủy kị khí xảy ra thuận lợi khi nguyên liệu nạp (hay cơ chất) có đầy đủ nguồn cacbon, nitơ, photpho và một số nguyên tố vi lượng với tỷ lệ thích hợp. Mỗi chủng loại vi sinh vật đều có những nhu cầu về hàm lượng các bon, ni tơ và phốt pho. Quá trình phân hủy kị khí có hiệu quả khi tỷ lệ COD:N trong khoảng 350:7 – 1000:7. Nếu tỷ lệ COD:N lớn hơn hoặc nhỏ hơn phạm vi này, sự phát triển của vi sinh vật của bể phân hủy sẽ bị cản trở. Tỷ lệ ni tơ và phốt pho thích hợp cho quá trình tạo khí trong khoảng 5:1 đến 7:1. 2.2.5. Khuấy trộn Mục đích của việc khuấy trộn bên trong bể phân huỷ là để trộn đều nguyên liệu tươi với bùn đã phân hủy và do đó các nguyên liệu vào được tiếp xúc với các vi sinh vật. Khuấy trộn sẽ tránh được sự biến thiên nhiệt độ trong bể phân huỷ và cũng ngăn ngừa sự lắng đọng bùn cặn, tạo váng trong bể phản ứng. 2.2.6. Một số các yếu tố khác Một lượng lớn các chất thải vô cơ và hữu cơ có thể gây độc, ức chế ở các bể phân hủy kị khí. Các chất gây ức chế điển hình như oxy, hydro sunfua, axit hữu cơ, ammonia, kim loại nặng, tannin, saponin, mimosine và các chất độc hại khác như thuốc khử trùng (từ bệnh viện, công nghiệp), thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu (từ nông nghiệp, vườn hoa, các hộ gia đình, ) và thuốc kháng sinh. Oxy được coi là độc tố của quá trình này. Một số dẫn xuất của mê tan như CHCl3, CHCl2 và một số kim loại nặng (Cu, Ni, Zn, ), các chất như HCHO, SO2, H2S cũng gây độc cho vi sinh vật kị khí, sulfid được coi là chất gây ức chế cho quá trình metan hóa ở nồng độ > 200 mg/L. Các ion amôni được sử dụng như một nguồn dinh dưỡng ni tơ cho vi sinh vật trong bể phân hủy kị khí. Nồng độ amoniac (NH3) > 50mg/L gây độc tố cho cổ khuẩn sinh khí CH4, và có thể được cổ khuẩn sinh khí CH4 dung nạp nếu cổ khuẩn đã được thích nghi. Nếu cổ khuẩn sinh khí CH4 không thể thích nghi được với amoniac, có thể giảm pH của bể hoặc pha loãng thức ăn để có thể ngăn ngừa độc tính của amoniac.
12. 10 2.3. Các bể phân hủy kị khí bùn - Bể phân hủy kị khí khô và ướt: Phân hủy kị khí khô có nguyên liệu đầu vào với độ ẩm dưới 80 – 85% (chất rắn TS trên 15 – 20%); phân hủy kị khí ướt có nguyên liệu đầu vào với độ ẩm > 80 – 85%, TS < 15 – 20%. - Bể phân hủy kị khí hoạt động theo mẻ, liên tục và bán liên tục: Bể hoạt động theo mẻ, chất thải chỉ được nạp vào 1 lần duy nhất và quá trình phân hủy kị khí diễn ra đến ngừng sinh khí. Bể phân hủy hoạt động liên tục, nguyên liệu được nạp vào liên tục và bùn cũng được lấy ra liên tục trong suốt quá trình xử lý. - Bể phân hủy kị khí trong điều kiện lên men ấm và lên men nóng: Bể phân hủy kị khí trong điều kiện lên men ấm thường được vận hành ở nhiệt độ trong khoảng 30 – 380C, bể phân hủy kị khí lên men nóng vận hành ở nhiệt độ ưa nhiệt trong khoảng 50 – 570C. 2.4. Phương pháp đánh giá tiềm năng sinh khí (BMP) cho công nghệ phân hủy kị khí Phương pháp BMP (Biochemical Methane Potential) được sử dụng để đánh giá khả năng phân hủy kị khí và tiềm năng sinh khí mê tan giữa các cơ chất khác nhau. Nguyên tắc cơ bản trong các thí nghiệm BMP là lấy cơ chất trộn với chất cấy phân hủy kị khí trong một bình kín ở nhiệt độ xác định, đo sản lượng khí và thành phần khí sinh ra. Các bình phản ứng nên được lặp lại 2-3 lần trong cùng thí nghiệm. Các thí nghiệm BMP gồm có mẫu trắng, mẫu đối chứng và mẫu cơ chất thí nghiệm. Tỷ lệ giữa chất cấy (vi sinh vật, M) và cơ chất (thức ăn, F) được sử dụng trong các thí nghiệm là F/M=0,5 (tính theo khối lượng VS). Để đạt được hiệu suất sinh khí tối ưu của thí nghiệm BMP cần duy trì điều kiện môi trường phù hợp cho vi sinh vật và các điều kiện hóa sinh trong quá trình phân hủy kị khí. Các thí nghiệm BMP cần phải có (1) môi trường được kiểm soát nhiệt độ, (2) khuấy trộn thích hợp và (3) thời gian phân hủy đủ để phân hủy sinh học các chất. Sản lượng khí sinh học là yếu tố chính để xác định tiềm năng sinh khí CH4 và khả năng phân hủy sinh học của cơ chất. Sản lượng khí sinh học được đo bằng phương pháp đo thể tích. Thể tích khí CH4 được biểu diễn ở điều kiện nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn tính cho 1 gVS của cơ chất vào (NmL CH4/gVScơ chất). 2.5. Nhu cầu năng lượng cho xử lý bùn Năng lượng cho xử lý bùn được dùng cho các mục đích chính như điện năng sử dụng cho các quá trình vận chuyển bùn bằng bơm, tuần hoàn, trộn bùn với hóa chất, các thiết bị cơ khí trong hệ thống xử lý bùn (để đảo trộn bể phản ứng cơ khí cần 0,005 – 0,008 kW/m3 dung tích bể); nhiệt năng để ổn nhiệt bể mêtan, gia nhiệt cho bùn thô (4.200 J/kg bùn để tăng 10C), sấy bùn đã phân hủy, ủ bùn, v.v . Trong hệ phân hủy kị khí bùn, lượng nhiệt dùng trong quá trình phân hủy được sử dụng cho các quá trình (1) tăng nhiệt độ của bùn đến mức nhiệt độ của bể phân hủy, (2) bù lại lượng nhiệt bị thất thoát qua thành, nền và mái bể, và (3) lượng nhiệt bị mất đi trên hệ thống đường ống. 2.6. Cân bằng năng lượng cho hệ phân hủy kị khí xử lý bùn thải từ trạm XLNT
13. 11 Năng lượng sinh ra từ hệ phân hủy kị khí bùn thải hữu cơ là năng lượng thu được từ hệ đốt biogas dưới dạng tận thu kết hợp nhiệt và điện năng (CHP). Năng lượng (điện năng và nhiệt năng) sinh ra từ CHP của trạm xử lý bùn còn cung cấp điện năng sử dụng cho các quá trình tuần hoàn nước tách từ cô đặc bùn bằng bơm, tuần hoàn hơi nước từ quá trình sấy bùn, các thiết bị cơ khí trong hệ thống xử lý bùn, ; nhiệt năng còn sử dụng trong quá trình sấy bùn, ủ bùn. Nhận xét chương 2 Bản chất của phương pháp sinh học trong điều kiện kị khí là quá trình phân hủy sinh hóa các chất hữu cơ của bùn diễn ra trong điều kiện không có ôxi, sản phẩm cuối cùng của quá trình là khí sinh học và sinh khối của vi sinh vật. Phương pháp này thích hợp với các loại bùn có độ ẩm cao như bùn bể tự hoại, bùn của trạm XLNT. Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào nồng độ các chất hữu cơ, pH, tỷ lệ dinh dưỡng C/N, sự có mặt các chất ức chế, loại bể phản ứng, thông số thiết kế và ứng dụng của các thiết bị, v.v Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, các kết quả nghiên cứu đã có và điều kiện thực tế của Việt Nam, để nghiên cứu thực nghiệm xử lý kết hợp bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT đô thị trong quy mô phòng thí nghiệm, luận án chọn nghiên cứu xử lý sinh học kị khí trong điều kiện lên men ấm (350C), phân hủy một bậc (một giai đoạn) và chế độ hoạt động theo mẻ để đánh giá khả năng sinh khí CH4 của bùn xử lý theo phương pháp BMP. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM PHÂN HỦY KỊ KHÍ BÙN BỂ TỰ HOẠI VÀ BÙN CỦA TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ 3.1. Mục đích thí nghiệm Thí nghiệm phân hủy kị khí ở chế độ lên men ấm 350C đánh giá khả năng sinh khí mê tan (BMP) của bùn bể tự hoại và bùn của trạm XLNT đô thị trong HTTN chung. Các thí nghiệm được thực hiện gồm có: - Thí nghiệm BMP1: thí nghiệm đánh giá khả năng sinh khí CH4 khi xử lý riêng các loại bùn của trạm XLNT đô thị gồm bùn sơ cấp (PS), bùn thứ cấp trong trạm XLNT đô thị có bể lắng sơ cấp (WAS1), bùn thứ cấp trong trạm XLNT đô thị không có bể lắng sơ cấp (WAS2), bùn sau bể nén bùn (WAS) và bùn bể tự hoại (FS) để lựa chọn bùn của trạm XLNT đô thị kết hợp với bùn bể tự hoại làm bùn cơ chất cho thí nghiệm BMP2. - Thí nghiệm BMP2: thí nghiệm đánh giá khả năng sinh khí CH4 khi xử lý phân hủy kị khí kết hợp bùn của trạm XLNT đô thị với bùn bể tự hoại để xác định các thông số đặc trưng cho quá trình xử lý: thể tích khí CH4 sinh ra NmL/gVSbùn vào, hiệu suất xử lý chất hữu cơ theo VS và COD, tỷ lệ phối trộn hợp lý của bùn bể tự hoại với bùn trạm XLNT đô thị cho hiệu suất sinh khí CH4 cao nhất. 3.2. Mô tả thí nghiệm 3.2.1 Dụng cụ, thiết bị lắp đặt thí nghiệm BMP Hệ Water Bath được sử dụng làm thí nghiệm BMP cho nghiên cứu này, bao gồm 12 bình phản ứng là các bình tam giác dung tích 500mL đặt ngập trong bồn nước có đế từ duy trì ở nhiệt độ 350C (±0,50C) và một bộ thu, đo thể tích khí mê
14. 12 tan gồm có 6 chai đựng dung dịch NaOH 3M và 6 bình hình trụ dung tích 200 mL đo thể tích khí CH4 được đặt trong 1 hộp nước bên ngoài (hình 3.1 và hình 3.2). Bình phản ứng + Bồn nước giữ nhiệ t Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm Hình 3.2. Thí nghiệm BMP. BMP hệ Water Bath. 3.2.2. Nguyên liệu thí nghiệm ➢ Bùn nuôi cấy (nguồn vi sinh, M): sử dụng trong các thí nghiệm là bùn kị khí lấy từ hệ phân hủy kị khí dung tích 40L được vận hành duy trì từ trước, ở 350C±0,50C, khuấy trộn liên tục (hình 3.3). Hình 3.3. Thùng Inox 40 lít nuôi bùn kị khí (chất cấy). Ghi chú: 1. Thùng inox phía ngoài; 2. Thùng inox phía trong; 3. Động cơ quay; 4. Phễu nạp thức ăn; 5. Ống thu khí D21; 6. Tấm chắn nước; 7. Nắp chắn khí; 8. Nhiệt kế; 9. Cánh khuấy chân vịt; 10. Khớp nối; 11. Bộ phận gia nhiệt; 12. Van xả thùng Inox trong; 13. Van xả thùng inox ngoài. ➢ Bùn cơ chất (nguồn thức ăn, F): gồm bùn bể tự hoại và bùn từ trạm XLNT đô thị. Bùn bể tự hoại (FS): mẫu bùn được lấy trực tiếp từ mở nắp trên thùng chứa xe hút và sử dụng ống lấy mẫu (loại ống nhựa trong có đường kính 5cm, chiều dài ống 2m, nắp bịt đáy ống có bề dày 4 cm (hình 3.4). Bùn từ trạm XLNT đô thị: Bùn lắng sơ cấp (PS), bùn lắng thứ cấp (WAS1) của trạm XLNT Kim Liên công suất 4800 m3/ngày, được lấy từ van lắp trên ống xả bùn của các bể lắng này; Bùn nén (WAS) của trạm XLNT Trúc Bạch công suất 3000 m3/ngày được lấy tại bể chứa bùn nén; Bùn lắng từ bể SBR (WAS2) của trạm XLNT Yên Sở công suất 200.000 m3/ngày được lấy tại bể chứa bùn sau bể SBR. Các mẫu sau khi lấy được bảo quản ở 40C trước khi làm thí nghiệm.
15. 13 Hình 3.4. Dụng cụ ống lấy mẫu bùn bể tự hoại. ➢ Tỷ lệ trộn bùn cơ chất và bùn nuôi cấy Để quá trình phân hủy trong các thí nghiệm BMP hạn chế các tác động gây ức chế do thành phần của bùn thải, như sự ức chế liên quan đến sự tích tụ amôniac, và dòng ra vẫn còn chất hữu cơ khi lượng thức ăn nhiều. Tỷ lệ bùn cơ chất (nguồn thức ăn - F) và bùn nuôi cấy (nguồn vi sinh vật – M) trong nguyên liệu nạp vào các thí nghiệm BMP được chọn bằng F/M=1/2 tính theo khối lượng chất rắn bay hơi (gVS). 3.2.3. Các chỉ tiêu, phương pháp phân tích và đánh giá trong thí nghiệm Nguyên liệu để thực hiện các thí nghiệm BMP đều được phân tích các chỉ tiêu hóa lý trước khi nạp vào bình phản ứng và sau khi kết thúc thí nghiệm. ➢ Các chỉ tiêu phân tích: Các thông số nguyên liệu quan trọng bao gồm hàm lượng chất rắn dễ bay hơi (VS), nhu cầu oxy hóa học (COD), tỷ lệ cacbon so với nitơ (hoặc COD/TN) và sự hiện diện của các chất ức chế. Các mẫu bùn được phân tích các chỉ tiêu pH, TS, VS, COD, TN và TP theo phương pháp của APHA-AWWA- WEF, TCVN. ➢ Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả thí nghiệm: Sự phân hủy chất hữu cơ ở mỗi bình phản ứng được thể hiện qua hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ theo VS và COD; và thể tích khí CH4 sinh ra (ở đktc) do bùn cơ chất cho vào mỗi bình phản ứng được tính theo công thức sau: VCH4 bùn cơ chất V1− V2 Thể tích khí CH4 NmL/gVSbùn cơ chất vào = = MVS MVS Trong đó: VCH4 bùn cơ chất = V1 – V2 là thể tích khí CH4 của bùn cơ chất sinh ra ở đktc (NmL); với V1 là thể tích khí CH4 tích lũy ở mỗi bình phản ứng ở đktc có chứa bùn cơ chất và bùn nuôi cấy trộn với nhau (NmL) và V2 là thể tích khí CH4 tích lũy ở bình phản ứng chỉ chứa bùn nuôi cấy ở đktc (NmL); MVS là khối lượng VS của bùn cơ chất cho vào mỗi bình phản ứng (g). 3.2.4. Thực hiện thí nghiệm Các thí nghiệm BMP được vận hành theo mẻ trong điều kiện kị khí lên men ấm ở nhiệt độ 350C (±0,50C), đặt tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Cấp thoát nước, Trường Đại học Xây dựng. Nguyên liệu để thí nghiệm được nạp vào 1 lần khi bắt đầu thí nghiệm, và lấy ra khi thí nghiệm ngừng sinh khí. ➢ Thí nghiệm BMP1 để đánh giá tiềm năng sinh khí mê tan của các bùn cơ chất riêng: FS, PS, WAS1, WAS2 và WAS.
16. 14 Bảng 3.1. Các chỉ tiêu của nguyên liệu cơ bản ban đầu cho thí nghiệm BMP1 Độ ẩm TS VS COD TN TP COD/ Nguyên liệu nạp pH (%) (g/L) (g/L) (g/L) (g/L) (g/L) TN Bùn nuôi cấy 7,40 97,92 20,76 12,56 18,56 1,09 0,19 120:7 (M1) FS 7,60 97,34 26,54 19,04 24,55 0,91 0,21 189:7 Bùn PS 6,90 98,23 17,61 11,47 17,65 0,75 0,34 164:7 cơ WAS1 7,05 99,49 5,07 3,12 5,09 0,25 0,12 143:7 chất WAS2 7,12 98,28 17,13 9,27 10,93 0,75 0,30 102:7 WAS 7,23 98,94 11,58 7,54 11,47 0,54 0,29 147:7 Thí nghiệm BMP1 gồm các bình phản ứng chứa các nguyên liệu: - Bùn nuôi cấy làm mẫu trắng: bình phản ứng M1. - Bùn nuôi cấy kết hợp với từng bùn cơ chất FS, PS, WAS1, WAS2 và WAS tương ứng có các bình phản ứng: S1=M1+FS, S2=M1+PS, S3=M1+WAS1, S4=M1+WAS2 và S5=M1+WAS. ➢ Thí nghiệm BMP2 để đánh giá tiềm năng sinh khí mê tan của hỗn hợp FS và WAS theo các tỷ lệ phối trộn khác nhau. Bảng 3.2. Các chỉ tiêu của nguyên liệu cơ bản ban đầu cho thí nghiệm BMP2 Nguyên liệu thí Độ ẩm TS VS COD TN TP COD/ pH nạp (%) (g/L) (g/L) (g/L) (g/L) (g/L) TN Bùn nuôi cấy 0,19 7,41 97,88 21,16 13,23 21,24 1,09 137:7 (M2) Bùn cơ FS 7,70 97,50 25,03 18,62 44,17 2,80 0,38 111:7 chất WAS 7,31 98,60 14,04 9,59 14,65 0,72 0,29 143:7 Bảng 3.3. Tỷ lệ phối trộn của các bùn cơ chất trong thí nghiệm BMP2 Tỷ lệ phối trộn Bùn bể tự hoại : Bùn trạm XLNT (FS:WAS) Theo tỷ lệ % khối lượng VS 0:100 14:86 25:75 33:67 50:50 Theo tỷ lệ khối lượng VS 0:1 1:6 1:3 1:2 1:1 Thí nghiệm BMP2 gồm các bình phản ứng chứa các nguyên liệu: - Bùn nuôi cấy làm mẫu trắng: bình phản ứng M2. - Bùn nuôi cấy và bùn cơ chất là FS phối trộn với WAS theo tỷ lệ % khối lượng của VS có trong bùn cơ chất. Các bình phản ứng: T1 = M2 + 100%WAS, T2 = M2 + 14%FS + 86%WAS, T3= M2 + 25%FS + 75%WAS, T4 = M2 + 33%FS + 67%WAS và T5 = M2 + 50%FS + 50%WAS hay tương ứng tính theo khối lượng VS của bùn cơ chất là FS:WAS = 0:1, 1:6, 1:3, 1:2 và 1:1. Để loại bỏ ôxi trong bình phản ứng trước khi thí nghiệm BMP, tất cả các bình phản ứng được làm sạch bằng khí N2 trong 2 phút (hình 3.5). Biogas sinh ra được dẫn đến các chai đựng dung dịch NaOH 3M, khí CO2 được loại bỏ bởi các phản ứng hóa học, khí CH4 không bị hấp thụ bởi dung dịch NaOH được dẫn đến các ống đo thể tích đặt trong khay chứa nước bên ngoài với mực nước trong ống đo nhất định. Khí CH4 sinh ra sẽ đẩy nước trong ống đo ra ngoài, mực nước trong ống đo hạ xuống. Chiều cao cột nước trong ống đo bị hạ chính là thể tích khí CH4 sinh ra hình 3.6).
17. 15 Hình 3.5. Sục khí N2 các bình Hình 3.6. Bộ hấp thụ biogas và đo khí mê tan. phản ứng thí nghiệm BMP. 3.3. Kết quả thí nghiệm và thảo luận 3.3.1. Thí nghiệm BMP1 Thể tích khí CH4 tích lũy theo từng ngày của các bùn cơ chất được thể hiện trên hình 3.7 Hình 3.7. Thể tích khí CH4 tích lũy theo ngày do bùn cơ chất sinh ra trong thí nghiệm BMP1. Thể tích khí CH4 sinh ra khi phân hủy 1 g VS của bùn cơ chất được thể hiện trên hình 3.8. Hình 3.8. Thể tích khí CH4 (NmL/gVSbùn cơ chất vào) và tổng thể tích khí CH4 (NmL) do bùn cơ chất sinh ra trong thí nghiệm BMP1. Như vậy, FS và WAS khi phân hủy kị khí lên men ấm sinh ra khí CH4 cao hơn WAS2. Do đó, kết hợp xử lý phân hủy kị khí bùn nén của trạm XLNT đô thị với bùn bể tự hoại sẽ tăng lượng bùn xử lý dẫn đến lượng khí CH4 sinh ra tăng và sẽ tận dụng được thiết bị, công trình xử lý bùn đã xây dựng trong trạm XLNT. 3.3.2. Thí nghiệm BMP2 Thể tích khí CH4 tích lũy theo ngày do bùn cơ chất sinh ra trong thí nghiệm BMP2 được thể hiện trên hình 3.9.
18. 16 Hình 3.9. Thể tích khí CH4 tích lũy theo ngày do bùn cơ chất sinh ra trong thí nghiệm BMP2. Hình 3.10. Thể tích khí CH4 (NmL/gVSbùn cơ chất vào) và tổng thể tích khí CH4 (NmL) do bùn cơ chất sinh ra trong thí nghiệm BMP2. Nhận xét chương 3 Phân hủy kị khí lên men ấm (350C) kết hợp FS với WAS của trạm XLNT đô thị theo các tỷ lệ phối trộn FS:WAS = 1:6, 1:3, 1:2, 1:1 (theo g VS) thì thể tích khí CH4 tăng từ 2,5% đến 9,5%, hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ tính theo COD tăng từ 3,5% đến 13,5% và hiệu suất loại bỏ VS tăng từ 3,6% đến 11,6% so với khi chỉ xử lý WAS. Tỷ lệ phối trộn FS:WAS=1:1 cho hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ tính theo COD và VS cao nhất tương ứng là 43,40±0,09% và 42,55±0,78%, thể tích khí CH4 thu được cao nhất là 294,8±5,2 NmL/gVSbùn cơ chất vào. Bùn của các trạm XLNT đô thị chủ yếu được tách nước bằng cơ học và chở đi chôn lấp. Do đó, phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm (350C) để xử lý kết hợp bùn bể tự hoại với bùn của trạm XLNT đô thị cho một khu vực có thu hồi khí sinh học, được coi là phương án khả thi trong điều kiện Việt Nam: cùng lúc hai loại bùn thải được xử lý trong cùng một công trình, tận dụng các điều kiện của trạm XLNT, nhất là khi trạm hoạt động chưa đủ công suất thiết kế, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường do bùn bể tự hoại gây ra và tận dụng khí sinh học thu được vào sản xuất năng lượng (điện năng, nhiệt năng). Các đô thị mới tăng lên, tỷ lệ phục vụ của MLTN tăng, HTTN riêng được sử dụng nên nước thải từ bệ xí, nước thải sinh hoạt được thu gom, đấu nối trực tiếp vào HTTN bên ngoài, sẽ không còn công trình xử lý cục bộ (bể tự hoại) do đó mà tỷ lệ thu gom nước thải từ các hộ gia đình tăng nhưng lượng bùn bể tự hoại sẽ giảm. Theo kết quả tính toán lượng FS và bùn trạm XLNT đô thị phát sinh cho khu vực đô thị trung tâm của Hà Nội giai đoạn năm 2019 – 2044 cho thấy tỷ lệ giữa lượng bùn trạm XLNT và FS: năm 2019 xấp xỉ bằng 1,0, năm 2029 là 2,1, năm 2034 là 3,1 và năm 2044 là 6,2
19. 17 thì các tỷ lệ phối trộn FS:WAS = 1:6, 1:3, 1:2, 1:1 (theo khối lượng VS) đều cho sinh khí CH4 sẽ được nghiên cứu tính toán, đề xuất ở chương 4 của luận án. CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN BỂ TỰ HOẠI VÀ BÙN CỦA CÁC TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI KHU VỰC ĐÔ THỊ TRUNG TÂM HÀ NỘI CŨ PHÍA NAM SÔNG HỒNG 4.1. Xác định nội dung tính toán, lựa chọn và đề xuất công nghệ xử lý bùn khu vực đô thị trung tâm Hà Nội Khu vực lựa chọn nghiên cứu là khu vực thu gom nước thải để xử lý của các trạm XLNT đô thị trung tâm Hà Nội cũ phía Nam sông Hồng (thuộc lưu vực Tô Lịch và một phần lưu vực Tả Nhuệ). Hiện nay trong khu vực này có 05 trạm XLNT đang vận hành là trạm XLNT Kim Liên, Trúc Bạch, Yên Sở, Hồ Tây và Bảy Mẫu; trạm XLNT Yên Xá đang xây dựng và trạm XLNT Phú Đô đang thiết kế (hình 4.1). Công nghệ xử lý bùn của các trạm XLNT đô thị trên chủ yếu là tách nước bằng cơ học và chở đi chôn lấp. Trong khi đó, bùn bể tự hoại được hút lên còn chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, nhiều vi sinh vật gây bệnh, không qua xử lý chở đi chôn lấp hoặc xả ra môi trường. Thành phố rất quan tâm đến việc giảm thiểu diện tích đất dành cho chôn lấp bùn thải vì quỹ đất ngày càng hạn hẹp. Ở chương này, nghiên cứu sinh sẽ tính toán, lựa chọn công nghệ xử lý kết hợp bùn trạm XLNT đô thị và bùn bể tự hoại cho khu vực nghiên cứu để thu hồi khí sinh học sản xuất năng lượng, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường do bùn trạm XLNT đô thị và bùn bể tự hoại gây ra. 4.2. Các trạm XLNT đô thị trong khu vực tính toán Bùn của các trạm XLNT đô thị này chủ yếu sử dụng công nghệ làm khô cơ học và chở đi chôn lấp, duy chỉ có trạm XLNT Yên Sở, đang áp dụng công nghệ phân hủy kị khí để ổn định bùn.
20. 18 Các trạm XLNT đô thị trong khu vực tính toán tổng hợp trong bảng 4.1. Bảng 4.1. Các trạm XLNT đô thị thuộc khu vực tính toán đến năm 2030 Diện tích lưu Dân số phục Công suất trạm Tên nhà máy/ TT vực thu gom vụ đến 2030 XLNT đến 2030 trạm XLNT (ha) (người) (m3/ngđ) 1 Yên Sở 3.006,4 474.000 200.000 2 Bảy Mẫu 217,5 41.200 13.300 3 Trúc Bạch 38,6 9.541 3.000 4 Hồ Tây 180,0 301.000 15.000 5 Yên Xá 4.902,1 1.080.000 270.000 6 Kim Liên 33,9 15.696 4.800 7 Phú Đô 2.485,0 224.000 84.000 Tổng cộng 10.863,5 2.145.437 590.100 4.3. Lượng bùn thải của các trạm XLNT đô thị và bùn bể tự hoại trong khu vực tính toán 4.3.1. Lượng bùn thải phát sinh tại các trạm XLNT đô thị Bảng 4.2. Tổng lượng bùn nén và bùn tách nước của các trạm XLNT đô thị trong khu vực tính toán Lượng bùn Lượng bùn Trạm XLNT Đơn vị tính sau nén sau tách nước 7 trạm XLNT: Kim tấn TS/ngày 179,3 169,8 Liên, Trúc Bạch, Hồ tấn/ngày 3.757,4 896,5 Tây, Bảy Mẫu, Yên Sở, m3/ngày 3.731,1 855,2 Yên Xá và Phú Đô Độ ẩm trung bình, % 95,2 80,0 6 trạm XLNT không tấn TS/ngày 176,5 168,3 tính Yên Sở: Kim Liên, tấn/ngày 3.698,4 888,4 Trúc Bạch, Hồ Tây, 3 Bảy Mẫu, Yên Xá và m /ngày 3.672,5 847,3 Phú Đô Độ ẩm trung bình, % 95,2 80,0 4.3.2. Lượng bùn bể tự hoại phát sinh trong khu vực tính toán Bảng 4.3. Lượng bùn bể tự hoại trong khu vực tính toán đến năm 2030 Thông số tính toán Đơn vị Giá trị Dân số tính toán khu vực trung tâm Hà Nội người 2.145.437 cũ phía Nam sông Hồng đến năm 2030 Thể tích bùn hút trong 1 ngày m3/ngày 683,5 Khối lượng phân bùn tấn/ngày 697,1 Độ ẩm phân bùn % 97,0 4.4. Các giải pháp xử lý bùn cho khu vực tính toán
21. 19 ➢ Tại trạm XLNT Yên Sở đã có bể mê tan: bùn xử lý theo phương án YS1a hoặc YS1b (hình 4.2) Phương án YS1a: bùn sau phân hủy kị khí được tách nước và vận chuyển đi ủ compost. Phương án YS1b: bùn sau phân hủy kị khí được tách nước và chở đến trạm xử lý bùn tập trung đặt tại Yên Mỹ (giả thiết) để sấy và đốt cùng với bùn của các trạm XLNT khác trong khu vực tính toán. ➢ Tại trạm xử lý bùn tập trung Yên Mỹ (giả thiết): bùn xử lý theo phương án TT1a (hình 4.3) hoặc TT1b (hình 4.4) Đối với các trạm còn lại trong khu vực tính toán, WAS của các trạm XLNT Kim Liên, Trúc Bạch, Hồ Tây, Bảy Mẫu, Yên Xá và Phú Đô được chở đến trạm xử lý bùn tập trung đặt tại Yên Mỹ kết hợp với FS xử lý bằng phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm. Phương án TT1a và phương án TT1b nghiên cứu đề xuất được so sánh với phương án xử lý bùn mà các trạm XLNT đang áp dụng: bùn tách nước tại các trạm XLNT và chở đi chôn lấp (phương án HT) và phương án theo quy hoạch thoát nước thủ đô Hà Nội đến năm 2030: bùn thải sau tách nước tại các trạm XLNT được chở đến trạm xử lý bùn tập trung để sấy và đốt, có thu hồi năng lượng (phương án TT2)
22. 20 Phương án HT: Bùn thải tách nước tại các trạm XLNT, chở đi chôn lấp Phương án TT2: Bùn thải tách nước – sấy và đốt tại trạm xử lý bùn tập trung Xử lý bùn ở phương án TT2 (hình 4.6) cần xây thêm khu sấy + đốt bùn tập trung so với phương án HT. 4.5. Tính toán các phương án xử lý bùn trạm XLNT cho khu vực tính toán Tính toán khối lượng bùn xử lý, năng lượng tiêu thụ cho xử lý bùn được thực hiện cho từng công trình trong dây chuyền công nghệ theo từng phương án; lưu lượng và tải lượng đầu ra của công trình trước sẽ là đầu vào của công trình sau. Năng lượng (điện năng và nhiệt năng) sinh ra từ CHP của trạm xử lý bùn ngoài cung cấp cho hệ phân hủy kị khí: còn cung cấp điện năng sử dụng cho các quá trình tuần hoàn nước tách từ cô đặc bùn bằng bơm, tuần hoàn hơi nước từ quá trình sấy bùn, trộn bùn với hóa chất, các thiết bị cơ khí trong hệ thống xử lý bùn; nhiệt năng còn sử dụng trong quá trình sấy bùn, ủ bùn. 4.6. Nhận xét kết quả tính toán và đề xuất công nghệ xử lý bùn
23. 21 ❖ Đối với trạm XLNT Yên Sở đã xây dựng bể mê tan Bảng 4.4. Thể tích biogas sinh ra khi WAS của trạm XLNT Yên Sở xử lý và không xử lý kết hợp với FS. Như vậy, YS1a hoặc YS1b là các giải pháp để tăng sản lượng biogas của trạm XLNT Yên Sở khi tăng thêm các chất hữu cơ cho dòng bùn đầu vào bể mê tan như phân hủy kị khí lên men ấm kết hợp WAS với FS, do đó vừa tăng sản lượng biogas sinh ra khi khối lượng bùn xử lý tăng, vừa không ảnh hưởng đến chế độ thủy lực của các công trình XNLT và chất lượng nước thải đầu ra của trạm XLNT, vừa mang lại lợi ích kinh tế của việc chia sẻ thiết bị như tận dụng các công trình xử lý bùn có sẵn như bể mê tan, bể chứa bùn, bể chứa biogas, thiết bị tách nước bùn, của trạm XLNT Yên Sở. ❖ Đối với các trạm XLNT không có bể mê tan như Kim Liên, Trúc Bạch, Hồ Tây, Bảy Mẫu đang vận hành, Yên Xá đang xây dựng và Phú Đô dự kiến thiết kế. Kết quả tính toán, so sánh các phương án xử lý bùn được tổng hợp ở bảng 4.5. Bảng 4.5. Tổng hợp so sánh các phương án xử lý bùn ➢ Về khối lượng bùn sau xử lý (hình 4.7)
24. 22 Hình 4.7. Lượng bùn trạm XLNT đô thị và FS sau xử lý của các phương án. ➢ Về mặt năng lượng (hình 4.8) Nếu dùng năng lượng thu hồi của trạm xử lý bùn tập trung để cung cấp năng lượng cho các quá trình xử lý nước thải tại các trạm XLNT trong khu vực tính toán với tổng công suất 590.100 m3/ngày và cung cấp năng lượng cho việc vận chuyển FS về trạm xử lý bùn tập trung của phương án TT1a và TT1b, thì phần năng lượng này tương ứng có tỷ lệ thu hồi cho phương án TT1a là 79,2%, phương án TT1b là 45,0% và phương án TT2 là 21,3%. và phương án HT không cho thu hồi năng lượng. Hình 4.8. Năng lượng tiêu thụ, sinh ra và thu hồi khi xử lý bùn theo các phương án. ➢ Về giá thành xử lý và chi phí đầu tư xây dựng tính cho 1m3 bùn (hình 4.9) Phương án TT1a có chi phí xử lý bùn là 215.911 VNĐ/tấn (qui đổi bằng 9,3 USD/tấn) thấp hơn phương án TT1b (15,5 USD/tấn); thấp hơn phương án HT (13,2 USD/tấn); và thấp hơn phương án TT2 (36,1 USD/tấn). Phương án TT1a và TT1b có chi phí xử lý bùn thấp hơn chi phí xử lý và thải bỏ ở Hàn Quốc (31,5 – 48,1 USD/tấn); và giá thành này phù hợp với chi phí xử lý ở Thái Lan với chi phí
25. 23 xử lý chất thải có thu hồi năng lượng từ 4,3 USD/tấn đến 28,6 USD/tấn. Như vậy, chi phí xử lý bùn và suất vốn đầu tư xây dựng thay đổi phụ thuộc vào từng công nghệ xử lý bùn, công suất xử lý và từng địa phương. Hình 4.9. Giá thành xử lý và suất vốn đầu tư xây dựng theo các phương án. Phương án TT1a hoặc TT1b được đề xuất sử dụng. Trong tương lai, khi những quy định về kiểm soát bùn thải tái sử dụng trong nông nghiệp và phí bảo vệ môi trường do ô nhiễm từ bùn thải đưa ra bãi chôn lấp ngày càng thắt chặt, thì phần lợi ích thu được từ xử lý bùn, thu hồi năng lượng sẽ càng tăng lên. Nhận xét chương 4 ➢ Tại trạm XNLT Yên Sở đã có bể mê tan: áp dụng phương án YS1a hoặc áp dụng phương án YS1b nếu trong khu vực sử dụng công nghệ sấy và đốt bùn. Xử lý kết hợp WAS với FS theo tỷ lệ phối trộn FS:WAS=1:1 (theo khối lượng VS) thì vẫn tận dụng được các thiết bị, công trình có sẵn của trạm; đồng thời thể tích biogas sinh ra tăng lên gấp 3,79 lần, 3,84 lần và 1,43 lần tương ứng lần lượt so với thể tích biogas thu được ở nồng độ chất bẩn trong nước thải thực tế, thấp nhất và cao nhất khi WAS của trạm XLNT Yên Sở không xử lý cùng với FS. ➢ Tại trạm xử lý bùn tập trung Yên Mỹ: WAS của các trạm XLNT đô thị Kim Liên, Trúc Bạch, Hồ Tây, Bảy Mẫu, Yên Xá và Phú Đô (dự kiến) xử lý kết hợp với FS theo phương án TT1a hoặc TT1b với tỷ lệ phối trộn FS:WAS=1:3 (theo khối lượng VS) tạo ra được 302.412,2 kWh/ngày điện năng và nhiệt năng từ thu hồi khí sinh học. Năng lượng này đảm bảo hoàn toàn nhu cầu năng lượng cho trạm xử lý bùn tập trung của khu vực Hà Nội nghiên cứu, và còn cung cấp năng lượng cho xử lý nước thải của các trạm XLNT đô thị với tổng công suất 590.100m3/ngày, tỷ lệ thu hồi năng lượng là 79,2% đối với phương án TT1a và 45,0% đối với phương án TT1b. - Phương án TT1a và TT1b áp dụng với những khu vực nội thành, diện tích đất cho hạ tầng kỹ thuật ít, mật độ dân cư lớn để giảm diện tích bãi chôn lấp, bùn sau phân hủy kị khí tiếp tục được xử lý để tái chế, tái sử dụng. - Phương án TT1a áp dụng với những khu vực ngoại thành, những nơi vẫn còn canh tác đất nông nghiệp có nhu cầu về phân bón, đồng thời có thêm nguồn năng lượng thu hồi từ biogas.
26. 24 KẾT LUẬN Qua kết quả nghiên cứu trên cho phép rút ra một số kết luận: 1 - Xử lý kết hợp bùn của trạm XLNT đô thị với bùn bể tự hoại bằng phương pháp 0 phân hủy kị khí lên men ấm (35 C) có khả năng sinh khí CH4, hiệu suất loại bỏ VS và COD cao hơn so với khi chỉ xử lý riêng biệt bùn của trạm XLNT đô thị. Với tỷ lệ phối trộn FS:WAS từ 0:1 đến 1:1 (theo khối lượng VS), thể tích khí CH4 thu được dao động từ 269,3 NmL/gVSbùn vào đến 294,8 NmL/gVSbùn vào; hiệu suất loại bỏ COD tăng từ 38,23% đến 43,40% và VS loại bỏ từ 38,12% đến 42,55%. Tỷ lệ phối trộn FS:WAS=1:1 (theo khối lượng VS) cho hiệu suất loại bỏ COD và VS cao nhất tương ứng là 43,40% và 42,55%, thể tích khí CH4 cao nhất là 294,8 NmL/gVSbùn vào. 2 - Xử lý kết hợp FS với WAS của trạm XLNT đô thị cho khu vực đô thị trung tâm Hà Nội cũ phía Nam sông Hồng bằng phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm (350C) tạo ra được 302.412,2 kWh/ngày điện năng và nhiệt năng từ thu hồi khí sinh học. Năng lượng này đảm bảo hoàn toàn nhu cầu năng lượng cho trạm xử lý bùn tập trung và còn cung cấp năng lượng đủ cho xử lý nước thải tại các trạm XLNT đô thị trong khu vực nghiên cứu với tổng công suất 590.100 m3/ngày, tỷ lệ thu hồi năng lượng là 45,0% - 79,2%. 3 - Xử lý phân hủy kị khí lên men ấm (350C) kết hợp bùn bể tự hoại với bùn của trạm XNLT đô thị tại trạm XLNT là có thể hiện thực hóa, cho phép xử lý được các loại chất thải này, thu hồi tài nguyên. Đặc biệt, trong điều kiện các đô thị Việt Nam, xử lý kết hợp cho phép tận dụng các công trình của trạm XLNT, nhất là khi trạm hoạt động chưa đủ công suất thiết kế. Kiến nghị 1 - Tiếp tục nghiên cứu về sự ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu quả sinh khí mê tan đối với các loại chất thải giàu hữu cơ khác. 2 - Thành phố tăng cường giải pháp quản lý bùn bể tự hoại: định kỳ hút bùn bể tự hoại và xử lý bùn bể tự hoại để không gây ô nhiễm môi trường, đồng thời thu hồi tài nguyên từ bùn. 3 - Nghiên cứu này sẽ là cơ sở để cho các nghiên cứu tiếp theo về bùn trong tương lai cho thành phố Hà Nội và các đô thị khác trên toàn quốc. Trên cơ sở kết quả đã thu được, nghiên cứu thành lập tổ hợp xử lý kết hợp bùn trạm XLNT đô thị với bùn bể tự hoại bằng phương pháp phân hủy kị khí lên men ấm, thu hồi năng lượng và bùn sau xử lý được tái chế, tái sử dụng.
27. 25 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 1. L. Shoebitz, M. Bassan, A. Ferr, T.H.A. Vu, V.A. Nguyen, L. Strande (2014), “FAQ: Faecal Sludge Quantification and Characterization – field trial of methodology in Hanoi, Vietnam”, 37th WEDC Intermational Conference: Sustainable Water and Sanitation Services for All in a Fast Changing World, Hanoi, Vietnam, pp. 787-793, ISBN: 978-604-82-1337-4. 2. Nguyễn Việt Anh, Vũ Thị Hoài Ân (2014), “Xử lý, ổn định bùn cặn từ các trạm xử lý nước thải theo hướng tái tạo năng lượng, thu hồi tài nguyên”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, Số 20, 9/2014, tr. 5-12, ISBN 1859 – 2996. 3. Nguyen Viet Anh, Vu Thi Hoai An (2016), “Characteristics of septic tank sludge and influencing factors”, Journal of Science and Technology, Vol. 54 (2A) (2016), pp. 141-148, ISSN 0866-708X. 4. Nguyễn Việt Anh, Đào Minh Nguyệt, Vũ Thị Hoài Ân, Magalie Bassan và Linda Strande (2016), “Quản lý phân bùn bể tự hoại – nhìn từ góc độ kiểm soát ô nhiễm và thu hồi tài nguyên”, Tạp chí Cấp thoát nước Việt Nam, Số 6 (110)-2016, tr.49- 53, ISSN 1859-3623. 5. Vu Thi Hoai An, Vu Thi Minh Thanh, Nguyen Viet Anh (2017), “Bio – methane potential test for anaerobic co-digestion of feacal sludge and sewage sludge”, Viet Nam Journal of Science and Technology, Vol. 55 (4C) (2017), pp. 27-32, ISSN 2525-2518. 6. Miriam Englund, Juan Pablo Carbajal, Amede Ferre, Magalie Bassan, An Thi Hoai Vu, Viet-Anh Nguyen, Linda Strande (2020), “Modelling quantities and qualities (Q&Q) of faecal sludge in Hanoi, Vietnam and Kampala, Uganda for improved management solutions”, Journal of Environmental Management, Published by Elsevier Ltd., Vol. 261 (2020), pp. 110-202. 7. Vu Thi Hoai An, Nguyen Viet Anh, Vu Thi Minh Thanh (2020), “Scenarios for treatment of sewage sludge from municipal wastewater treatment plants in Hanoi towards energy efficiency and resource recovery”, Journal IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (MSE) 869 (2020) 042026, doi:10.1088/1757-899X/869/4/042026.