Evaluation of the quality of drainage sludge in to lich river basin and the proposal of suitable management solutions

Journal of Science and Technology in Civil Engineering NUCE 2018. 12 (3): 113–122

EVALUATION OF THE QUALITY OF DRAINAGE SLUDGE

IN TO LICH RIVER BASIN AND THE PROPOSAL

OF SUITABLE MANAGEMENT SOLUTIONS

Tran Duc Ha

a,∗

, Tran Thuy Anh

a

, Tran Duc Minh Hai

a

a

Faculty of Environmental Engineering, National University of Civil Engineering,

55 Giai Phong road, Hai Ba Trung district, Hanoi, Vietnam

Article history:

Received 20 March 2018, Revised 05 April 2018, Accepted 27 April 2018

Abstract

This study aims to examine the characteristics and to assess the hazardous level as well as the reusability of

sewage sludge and river sediment from To Lich River (TLR) basin, which is the largest wastewater catch-

ment in Hanoi. Sludge samples were collected from six manholes along Tran Binh Trong (TBT) and Thai

Ha (TH) sewers in rainy and dry seasons. Sediment samples were collected from seven sites near principal

wastewater and storm water discharging points along TLR upstream in dry season. Parameters, such as pH,

humidity, total ash, zinc (Zn), copper (Cu), lead (Pb), and cadmium (Cd) in sewage sludge were examined.

Trace metals in TLR sediment, e.g. arsenic (As), mercury (Hg), lead (Pb), zinc (Zn), chromium (Cr), and

cadmium (Cd) were analyzed. The results of sludge and sediment analysis were then compared with national

environmental regulations for hazards and aquatic life preservation, and land use purposes, including QCVN

43:2012

/BTNMT, QCVN 50:2013/BTNMT, QCVN 03-MT: 2015/BTNMT. The majority of examined parame-

ters of sewage sludge, except ash content, are higher in dry seasons than in rainy seasons. Regarding hazardous

level, all the investigated heavy metals in sewage sludge in dry and rainy seasons, respectively, as followings:

644 and 598 mg·kg

−1

Zn, 146.5 and 127.3 mg·kg

−1

Cu, 71.2 and 69.5 mg·kg

−1

Pb, and 1.51 and 1.46 mg·kg

−1

Cd, are below the legislated thresholds, thus, can be considered as nontoxic. Reusability of sewage sludge,

however, should be considered since Zn exceeded permissible values for all of land use purposes. The con-

centration of As (0.659 mg·kg

−1

), Hg (0.03 mg·kg

−1

), Pb (4.07 mg·kg

−1

), Zn (81.3 mg·kg

−1

), and Cd (0.078

mg·kg

−1

) meets national standards on hazardous waste, and sludge from water treatment process, as well as to

protect aquatic life and to be reused in anthropogenic activities. However, Cr concentration (157 mg·kg

−1

) is

above those legislated thresholds, thus, unsuitable to be reused as land or fertilizer. With high concentration of

several trace metals and humidity, drainage sludge from TLR basins should be treated to improve its reusability.

Keywords:

sewage sludge; river sediment; sludge management; To Lich River; heavy metal; national technical

regulation.

c

 2018 National University of Civil Engineering

1. Introduction

Yen So landfill, with the area of 14.1 hectare, is currently receiving all of the dredged sludge

generated from sewers, canals, rivers, lakes, and wastewater treatment plants in the inner city of

∗

Corresponding author. E-mail address:

hatd@nuce.edu.vn

(Ha, T. D.)

113

Ha, T. D. et al.

/ Journal of Science and Technology in Civil Engineering

Hanoi [

1

]. Sewage sludge, with the large amount of approximately 160,000 to 200,000 tons per year,

is the dominant component of Hanoi drainage system. In addition to the above sludge, approximate

1.4 milions tons of dredged sediment from the West Lake will be transported to Yen So landfill site

in 2018 [

2

]. Due to the large amount of the dredged sludge, that site may face to the risk of being

overloaded. On the other hand, when being disposed or reused for agricultural purposes, pollutant-

containing sludge and sediment may cause the contamination of the surrounding environment of the

landfills [

3

,

4

]. Therefore, it is necessary to assess the level of hazards and the reusability of Hanoi

drainage sludge before it is transported to Yen So landfill.

To Lich River (TLR) is the main wastewater- receiving river in the inner city of Hanoi. Before

discharged into the river, wastewater and storm water in the basin of TLR flow through the combined

drainage network consisting of sewers, canals, and regulating ponds. Sludge generated in the basin

is composed of two types including sewage sludge from the network and sediment from the river

bed. Those types are usually dredged with di

fferent frequency and at different time. Sediment in the

TLR is dredged every 2 years [

1

,

5

]. Although many previous studies [

6

–

12

] focused on the quality

of TLR sediment, as far as our knowledge, few researches have evaluated sludge characteristics of

sewage sludge from that basin.

Previous studies showed the contamination of TLR sediment with high concentration of trace met-

als [

6

–

9

]. These concentrations exceeded acceptable values for sediment and were considered toxic

for aquatic life in the river [

10

–

12

]. TLR sediment was also considered to be unsuitable for land use

purposes in agriculture, forestry, industry, commerce and service, or for crop fertilizers [

13

]. Heavy

metals in TLR sediment were mostly generated from anthropogenic activities, such as the discharge of

untreated domestic and industrial wastewater from residence and industrial clusters upstream [

9

,

11

].

However, those conclusions based on the analysis of sediment samples collected before recent ac-

tivities to improve the quality of sediment and river water are being implemented. Since 2012, the

new system of environmental protection regulations has been tightened together with the relocation

of industrial facilities out of the river basin and embankment of the river banks. Therefore, the current

quality of TLR sediment may be di

fferent from previous studies.

This study focuses on the characteristics of the dredged sewage sludge and river sediment from

TLR basin recently. Analysis results of sludge quality will clarify the possible toxicants and the

reusability of the sludge and sediment for various purposes. Understanding the characteristics of

drainage sludge provides the basis for the proper sludge management and reduces the risk of overload

and pollution for Yen So landfill site.

2. Materials and methods

2.1. Study area and sample collection

TLR originates from the West Lake and runs through Hanoi inner city before merging with Kim

Nguu River downstream and flowing into Nhue River. It has a length of 14 km and covers the basin

of 77.5 square kilometers, which is the largest drainage catchment in Hanoi. The total amount of

wastewater discharged into TLR is approximately 290,000 m

3

per day [

9

]. The drainage network

in the TLR basin was built to collect wastewater both from the ancient city, where there are no new

construction activities and in the new urban areas, where the infrastructure is still being completed.

Sampling locations of sediment and sludge were illustrated in Fig.

1

. Sediment samples were col-

lected from seven points near the crossing bridges along 7-km TLR upstream which receives wastew-

ater and storm water from the main sewers. Two targeted sewers in this study were Tran Binh Trong

114

Ha, T. D. et al.

/ Journal of Science and Technology in Civil Engineering

 

Ha, T. D. et al./ Journal of Science and Technology in Civil Engineering 

 

 

untreated  domestic  and  industrial  wastewater  from  residence  and  industrial  clusters  upstream  [9,  11].  However,  those  conclusions 

based on the analysis of sediment samples collected before recent activities to improve the quality of sediment and river water are 

being  implemented.  Since  2012,  the  new  system  of  environmental  protection  regulations  has  been  tightened  together  with  the 

relocation  of  industrial  facilities  out  of  the  river  basin  and  embankment  of  the  river  banks.  Therefore,  the  current  quality  of  TLR 

sediment may be different from previous studies. 

This study focuses on the characteristics of the dredged sewage sludge and river sediment from TLR basin recently. Analysis 

results  of  sludge  quality  will  clarify  the  possible  toxicants  and  the  reusability  of  the  sludge  and  sediment  for  various  purposes. 

Understanding  the  characteristics  of  drainage  sludge  provides  the  basis  for  the  proper  sludge  management  and  reduces  the  risk  of 

overload and pollution for Yen So landfill site.