QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNGCHUYÊN ĐỀ: XỬ LÝ BÙN THẢI TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG - MÔN: QUÁ TRÌNH CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG CHUN ĐỀ: XỬ LÝ BÙN THẢI TỪ Q TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI Mã mơn học: 902052 Giảng viên hướng dẫn: PHẠM ANH ĐỨC Người thực hiện: Nguyễn Thị Liên Tp Hồ Chí Minh, 28 tháng năm 2018 MỤC LỤC I.ĐẶT VẤN ĐỀ 1.Bùn thải gì? 2.Bùn thải từ trình xử lý nước thải 3.Tính chất, phân loại bùn thải 4.Hiện trạng bùn thải từ trình xử lý nước thải Việt Nam 5.Mục đích xử lý bùn thải từ trình xử lý nước thải II.Quy trình xử lý bùn thải 1.Cô đặc bùn 2.Ổn định bùn 3.Loại bỏ nước 4.Xử lý bùn khử nước III.Kết luận I.Đặt vấn đề 1.Bùn thải gì? Bùn thải chất thải, bán rắn sản xuất sản phẩm phụ trình xử lý nước thải nước thải công nghiệp đô thị 2.Bùn thải từ trình xử lý nước thải : Khi xử lý nước thải khoảng 50% chất rắn lơ lửng lắng xuống sau rưỡi Tập hợp chất rắn gọi bùn thô Bùn trở nên trầm tích thời gian ngắn vi khuẩn yểm khí qua, phải lấy khỏi bể trầm tích trước điều xảy Thành phần bùn thải gồm:  Cặn tươi từ bể lắng đợt I  Màng vi sinh vật/ bùn dư bể lắng đợt II  Rác nghiền nhỏ: lượng rác nghiền nhỏ xử lý với cặn trở lại song chắn rác  Các lắng trình keo tụ- khử màn…  Các chất cặn hữu xơ chiếm từ 60-80% chất hữu cặn tổng cộng o Bảng thành phần hóa học cặn nước thải(%) Loại cặn Chất N P2O5 K2O Chất HC E.coli 20-30 107- béo Không tro Cặn tươi 72-79 2-3 0.7- 0.2 14-17 108 1.7 Bùn hoạt tính 65-75 3.4 2.3 0.4 2.6 4-7 4.1063.107 Màng vi sinh 65-75 3.Tính chất, phân loại bùn thải Tính chất: 5.5 3.1 - - - + Hỗn hợp huyền phù khó lọc + Chứa nhiều chất hữu chưa phân hủy hoàn tồn , chứa nhiều vi sinh vật yểm khí Phân loại bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải  Bùn thải sinh học: có mùi thối song không độc hại  Bùn thải công nghiệp không độc hại: khơng cần xử lý, sử dụng nhiều vào mục đích khác  Bùn thải cơng nghiệp nguy hại: có chứa kim loại nặng như: Cu, Mn, Ni, Hg, As… thiết phải xử lý trước thải mơi trường bên ngồi, để khơng gây hậu cho môi trường hệ tương lai 4.Hiện trạng bùn thải từ trình xử lý nước thải Việt Nam Thu gom nhiều xử lý hạn chế, đa phần doanh nghiệp, sở sản xuất thường thu gom lại sau xả bỏ nơi vơ định, thường khu vực hẻo lánh để nhằm giảm bớt chi phí xử lý bùn thải, mặc hậu nghiêm trọng xảy cho môi trường sức khỏe người Do hệ thống xử lý nhiều hạn chế nên thực trạng bùn thải chứa nhiều chất đe dọa nghiêm trọng đến môi sinh thách thức lớn với vấn đề xử lý nước thải đô thị Đặc biệt tác động tiêu cực tới hệ sinh thái , ví dụ điển hình Thành phố Hồ Chí Minh phát sinh khoảng triệu bùn thải/ tháng , năm 2020 không triệu tháng 5.Mục đích xử lý bùn thải từ trình xử lý nước thải: + Giảm khối lượng hỗn hợp bùn cặn từ giảm kích thước thiết bị xử lý giảm trọng lượng vận chuyển đến nơi cần tiếp nhận, + Phân hủy chất hữu thối rữa, có hại cho hệ sinh thái thành hợp chất vô cơ, hữu ổn định để dễ tách nước khỏi cặn bùn , không gaay ảnh hưởn xấu đến môi trường + Tận dụng chất thải để làm loại đất trồng hay phân bón II.Quy trình xử lý bùn thải Quy trình xử lý bùn tóm tắt sau: Đầu tiên phải cô đặc bùn -> Ổn định bùn -> Loại bỏ nước thành cặn tương đối khơ -> Sau phải kiểm tra hàm lượng kim loại nặng, chất độc-> Nếu xử lý tinh để sử dụng bùn ứng dụng vào đời sống, nâng cao giá trị kinh tế, khơng đem đến nơi chon lấp Trong báo cáo tìm hiểu để xử lý tinh để nâng cao giá trị sử dụng bùn thải Có thể tóm tắt theo sơ đồ sau: Bùn Làm đặc bùn( Cô đặc bùn) 1.Cô đặc bùn : Ổn định bùn Loại nước Xử lý bùn sau xử lý tinh  Mục đích: đặc bước để làm giảm lượng bùn thải cách loại bỏ bùn nước  Các phương pháp đặc bùn: 1.1)Cơ đặc trọng lực : trình lắng tương tự diễn tất bể lắng Mục tiêu làm đặc trọng lực để sản xuất bùn dày đặc với chi phí tối thiểu,tăng đặc chất giảm khối lượng chất rắn Cơ chế : Các dòng chảy bề mặt thường trở lại hai trình xử lý sơ cấp xử lý thứ cấp thiết bị cô đặc trọng lực nhận bùn, lớp chặn bùn phát triển Các hoạt động lớp chăn để nén chất rắn (tức là, để "ép" nước ngồi) Nồng độ bùn kiểm sốt cách điều chỉnh chặn Bùn trả lại để xử lý Hoạt động sinh học bùn gây mùi-thường cho clo vào để giảm mùi hôi 1.2)Cơ đặc tuyển nổi:Bùn dày lên q trình tuyển khí hịa tan làm cho bùn lên bề mặt, nơi bùn tách từ chất làm đặc Bùn dày tuyển đặc biệt hiệu cho bùn nhẹ, chẳng hạn bùn hoạt tính, khó để làm đặc trọng lực Cơ chế: Trong hoạt động làm đặc tuyển chất khí hịa tan, nước thải thứ cấp nén (40-80 psi) có khí Áp suất làm tăng khí hịa tan Nước nén trộn với bùn (bùn hoạt tính) trước thải vào chất làm đặc Thời điểm thêm hóa chất (polymer) vào Áp suất gây hình thành bong bóng khí nhỏ, bám vào chất rắn nâng chúng lên bề mặt Hình thành bánh bề mặt, nâng chất rắn dòng nước 2.Ổn định bùn Đây q trình phân hủy sinh hóa chất hữu bùn cặn diễn điều kiện yếm khí hiếu khí Mục đích : + Làm giảm tác hại gây bệnh, mùi hôi loại bỏ khả thối rữa + Làm bùn dễ khô Ổn định bùn chia làm cách : 2.1 Bằng phương pháp hóa học : Có thể dung vơi Clo 2.2.Bằng phương pháp sinh học : a)Phân giải hiếu khí -Là việc sục khơng khí hay oxy vào bể chứa bùn có độ sâu khoảng 3-6m,để tránh tạo mùi người ta phải trì nồng độ oxy hòa tan bể cao 1mg/l Thời gian lưu tồn vi khuẩn bể 12-16 ngày -Để trình phân hủy hiếu khí bùn đạt hiệu cao, người ta cung cấp nhiệt tự động Qúa trình giải phóng nhiệt lượng tự phóng thích  Ưu điểm : tạo bùn khơng có mùi hơi,giá đầu tư thấp, vận hành dễ dàng  Nhược điểm: chi phí vận hành cao b)Phân hủy kỵ khí Thực bẻ phản ứng bịt kín, cách ly với khí Bể hình trụ, hệ thống hai bậc có đáy hình côn bao phủ bê tông Bùn thải bơm vào bể bậc , xảy phân hủy Sau bùn dịch chuyển vào bể tràn thứ hai nơi bùn nén bể lắng sau lấy để thải bỏ Sản phẩm cuối CO2 CH4 c)Ngoài cịn ổn định bùn cách ủ phân compost nhiên phương pháp áp dụng nhiều phân giải kỵ khí 2.3)Ổn định xử lý nhiệt : Quy trình thực cách gia nhiệt cho bùn nhiệt độ khoảng 260oC 30 phút Ưu điểm : giúp ổn định bùn loại bỏ bớt nước bùn, loại bỏ vi sinh vật gây bệnh kể ký sinh trùng 3.Loại bỏ nước  Mục đích : Quá trình loại bỏ từ bùn lỏng để thay đổi tính quán chất rắn ẩm gọi trình tách nước bùn Một số phương pháp có sẵn để khử nước bùn bao gồm:  Sấy khô- Thiêu đốt  Máy ép bùn ly tâm  Luống phơi bùn  Lọc chân không  Ép lọc 3.1 Luống phơi bùn -Luống bùn bao gồm hệ thống đục lỗ để số mơi trường hỗ trợ (ví dụ, sỏi), bao phủ bể lọc (cát, lưới thép, nhựa ép đùn) Luống phơi bùn tách thành phần bê tông, gỗ, vật liệu khác Luống làm khô dựa hồn tồn vào q trình nước bốc tự nhiên sử dụng chân khơng để hỗ trợ q trình -Bùn phân hủy cho lên luống lại khô; Sự khô diễn kết hợp bốc thoát nước trọng lực Khi bùn đạt phần trăm chất rắn mong muốn, bùn lấy khỏi luống vận chuyển đến nơi dừng lại -Các yếu tố ảnh hưởng: + Độ sâu bùn cho vào - Chiều sâu bùn cho vào luống có ảnh hưởng lớn đến thời gian sấy cần thiết Lớp bùn sâu địi hỏi thời gian khơ lâu + Loại bùn cho vào - Nồng độ chất lượng chất rắn môi trường phơi khô ảnh hưởng đến thời gian yêu cầu + Lớp phủ bên luống - Lớp phủ luống phơi bùn ngăn ngừa độ ẩm bùn bão Các hạn chế cách khắc phục:  Hệ thống cung cấp bùn thường bị tắc Nguyên nhân: Chất rắn và/hoặc hạt tích lũy hệ thống Khắc phục: +Mở hệ thống hoàn toàn vào lúc bắt đầu chu kỳ thu hồi + Có dịng xả vào cuối chu kỳ thu hồi  Côn trùng sinh q trình phơi khơ bùn Ngun nhân: + Bùn phân hủy không đầy đủ +Sinh sản côn trùng tự nhiên Khắc phục: + Phá vỡ lớp vỏ bùn, cho vào thuốc diệt côn trùng (borax) + Sử dụng thuốc trừ sâu (nếu chấp thuận) để loại bỏ côn trùng trưởng thành  Mùi hôi bùn cho vào luống Nguyên nhân: Bùn thô phần phân hủy áp dụng cho luống Khắc phục: + Thêm vơi với bùn để kiểm sốt mùi hôi vấn đề côn trùng động vật gặm nhấm + Loại bỏ bùn nhanh tốt +Xác định khắc phục cố bể 3.2.Ly Tâm Máy ly tâm thường sử dụng, tách rắn/lỏng xảy kết chất lỏng quay tốc độ cao để gây tách trọng lực Ước tính % chất rắn cho máy ly tâm bùn tách nước khoảng 10-50% Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động: + Thiết kế gầu: tỷ lệ chiều dài / đường kính; góc bát; mơ hình dịng chảy +Tốc độ gầu +Khối lượng bể + Thiết kế băng tải +Tốc độ băng tải tương đối + Loại / điều kiện bùn + Loại số lượng hóa chất + Độ sâu hồ vận hành + Tốc độ băng tải tương đối (nếu điều chỉnh) Tuy nhiên hoạt động máy ly tâm đơn giản, sẽ, hiệu Các hạn chế cách khắc phục: o Nước thải quay lại hệ thống xử lý không Nguyên nhân: + Tỷ lệ cung cấp cao +Đặt sai Vị trí đập + Băng chuyền bị hỏng + Tốc độ cao + Nồng độ chất rắn bùn cung cấp cao Khắc phục (nếu có):  Điều chỉnh tỷ lệ bùn cung cấp  Tăng độ sâu bể  Sửa chữa/thay băng chuyền  Thay đổi cài đặt rịng rọc để có tốc độ thấp  Pha loãng bùn cho vào  Điều chỉnh liều lượng hóa chất o Tăng đột ngột cơng suất tiêu thụ Nguyên nhân:  Tiếp xúc bên gầu tích lũy chất rắn trường hợp  Ớng nước thải bị bịt Khắc phục (nếu có):  Áp dụng chất phủ bề mặt khu vực có vật liệu mang  Làm chất rắn xả 3.3.Máy Lọc bùn chân khơng -Ba loại lọc chân không quay thùng quay, cuộn dây, vành đai -Trong hoạt động, bùn xử lý hoá học chọn thùng quay Một chân không áp dụng cho bên thùng để đem bùn lên mặt thùng trải Ngoài cho phép lọc chất lỏng qua thành thùng bánh lọc để vào môi trường Trong chế độ xả cặn bùn, áp suất khơng khí áp dụng cho bên thùng Chất rắn khử nước nâng lên lấy lưỡi dao Chất rắn thả vào băng tải để vận chuyển đến nơi xử lý loại bỏ Nước lọc trả lại cho nhà máy để xử lý -Các hạn chế cách khắc phục:  Chất rắn cao lọc Nguyên nhân:  Lọc với liều lượng không  Môi trường lọc bị che lấp Khắc phục (nếu có):  Điều chỉnh liều lượng chất kết tủa  Xác định lại chất kết tủa cung cấp  Làm vải tổng hợp với nước chất tẩy rửa  Làm cuộn dây thép với dung dịch axit  Làm vải nước thay vải  Cặn bùn lọc mỏng nước khử Nguyên nhân:  Môi trường lọc bị che lấp  Liều lượng hóa chất khơng  Hệ thống chân không không đủ  Tốc độ thùng cao  Ngập nước thùng thấp Khắc phục (nếu có):  Làm vải tổng hợp với nước chất tẩy rửa  Làm cuộn dây thép với dung dịch axit  Làm vải nước thay vải  Điều chỉnh liều lượng chất kết tủa  Xác định lại chất kết tủa cung cấp  Sửa chữa hệ thống chân không  Giảm tốc độ thùng  Máy thu gom bị rung lên Nguyên nhân:  Máy bơm lọc bị tắc  Bu lông miếng đệm xung quanh bị lỏng  Van kiểm tra bóng bơm lọc  Rị rỉ khơng khí đường hút  Bẩn bề mặt thùng Khắc phục (nếu có):  Làm bơm  Thắt chặt bu lông miếng đệm  Thay kiểm tra bóng  Rị rỉ mối kín  Mặt bề mặt ống áp lực 3.4.Lọc áp lực - Lọc áp lực khác lọc chân khơng chất lỏng buộc phải thông qua môi trường lọc áp lực định thay chân khơng Một số loại máy ép có sẵn, loại thông dụng khung ép đai ép -Bùn làm đặc trọng lực, điều kiện hóa học với polymer, sau khử nước lọc áp lực để làm tăng hàm lượng chất rắn bùn phân hủy không phân hủy Hỗn hợp bùn cho vào polymer đưa vào vành đai xốp di chuyển ép lọc Khử nước xảy bùn di chuyển thông qua loạt lăn để nén bùn đến vành đai hay ép bùn hai đai Cặn bùn thải từ vành đai chế gạt nước trả lại cho nhà máy để xử lý  Các hạn chế cách khắc phục:  Cặn bùn xả khó khăn (tấm ép) Nguyên nhân:  Lớp phủ bề mặt không tương xứng  Điều hịa khơng cách Khắc phục (nếu có):  Tăng lớp phủ bề mặt, cung cấp 26-40 psig  Thay đổi loại điều hòa liều lượng  Thay đổi loại điều hòa liều lượng (kiểm tra lọc sử dụng để xác định)  Lọc bùn xả khó khăn (đai ép) Nguyên nhân:  Chọn sai điều kiện hóa học  Liều lượng hóa chất khơng  Thay đổi đặc tính bùn  Áp dụng thời điểm không tốt Khắc phục:  Thay đổi điều kiện hóa học  Điều chỉnh liều lượng hóa học  Thay đổi hóa học/liều  Điều chỉnh điểm áp dụng 3.5.Sấy khơ bùn Có nhiều loại thiết bị để làm khô nhiều loại nguyên liệu sản phẩm có bùn thiết bị làm khơ Flash (FD), thiết bị làm khô tầng sôi (FBD),… Các thiết bị dùng khơng khí khơ để làm bay hơi ẩm bùn thải 4.Xử lý bùn khử nước - Bùn sau khử nước : 4.1.Ủ phân compost  Để ủ compost, bùn thải trộn với chất chứa cacbon Hàm lượng nước từ 4060% hỗn hợp compost cần tạo Chất chứa cacbon là, ví dụ lá, rác vườn nghiền nhỏ, vỏ cây, đất có cỏ, mạt cưa rơm  Hai quy trình quan trọng ủ compost theo đống hay bể phản ứng  Ủ compost theo đống  Đống hỗn hợp compost có dạng dài với chiều cao khoảng m, đa số thấp Chúng phải đảo trộn đến nhiều lần hàng tuần, có nghĩa lật xẻng chừng khơng sử dụng máy móc  Trong trình phân hủy, nhiệt độ đống lên tới 70°C, nhiệt độ giảm dần từ Sau ba đến sáu tuần, compost chín  Quy trình tốn cơng cần nhiều diện tích Để tiết kiệm công đảo trộn, đống ủ thổi khí cưỡng  Ủ compost bể phản ứng  Ở hỗn hợp compost xoay tròn chậm cách liên tục bể có cấp khí nhân tạo Đôi bể xoay ngang dọc Ở quy trình khác, bể đứng n có hỗn hợp bên chuyển động  Nhờ cấp khí dồn dập, hỗn hợp bên khô đi; xoay khơng đủ, q trình ủ kỵ khí xuất có khơng gian chết Do đó, quy trình phân hủy nhanh với kỹ thuật lên men phát triển, loại bỏ điểm hạn chế Với buồng phân hủy đó, compost tạo ngày, nhiệt độ dừng lại 60 °C Để giúp compost chin hoàn toàn 4.2 Làm tăng giá trị bùn nhờ giun Một loài giun đặc biệt, gọi Eisenia foetida, phát triển xác thực vật phân Loài trồng thương mại để làm phân ủ khả chúng việc chuyển đổi chất thải hữu thành phân giàu Cách thực hiện: Nuôi giun bùn trộn với phân bị phân ngựa khơng có nước tiểu Q trình ủ phân trộn làm thay đổi đáng kể đặc tính vật lý hóa học hỗn hợp khảo nghiệm Phân giun sậm màu nhiều so với nguyên liệu ban đầu tạo thành hỗn hợp đồng giống hệt phân bón sau 180 ngày,giun phát triển tốt bùn thải phân bón Chúng làm giảm pH bùn kiềm, giải phóng ion khoáng, bao gồm kali, giảm tỷ lệ cacbon/nitơ hỗn hợp, tăng lượng nitơ photpho cho phát triển vòng vài tuần 4.3.Nén bùn thành gạch Weng Huanxin, giáo sư Đại học Chiết Giang, Trung Quốc phát triển thành công phương pháp biến bùn thành vật liệu không độc để làm gạch xi măng với giá rẻ Theo công nghệ Gs.Weng, bùn làm khô nhiệt độ thấp, điều kiện thành phần độc hại bị cố định vĩnh viễn không bay Sau bùn nén thành hạt rắn có kích cỡ hạt đậu Các hạt trộn với sét nung thành viên gạch nhẹ Vì hạt bùn chứa khoảng 1.500 Kcal nhiệt, nên thân chúng góp phần vào việc trì cháy giúp tiết kiệm nhiên liệu nung gạch Trong đó, lỗ hổng nhỏ bên hạt bùn sau cháy giúp làm giảm trọng lượng gạch tăng khả chịu nén Một dây chuyền sản xuất theo công nghệ để xử lý 100 bùn ngày giúp tiết kiệm khoảng 125.000 đơla Mỹ chi phí chơn lấp 4.4 Làm chất độn nhẹ Với phương pháp ủ hiếu khí thụ động với chất độn cao su phế thải Ưu điểm có quy trình đơn giản, chi phí đầu tư vận hành thấp, cho phép xử lý tái sử dụng chỗ tiết kiệm chi phí vận chuyển xử lý Kết sản xuất thử nghiệm với tỷ lệ cao su/bùn = 1/16 bổ sung chế phẩm vi sinh BIOF cho hiệu phân hủy bùn tốt nhất: Với thời gian ủ 20 ngày, nhiệt độ khối ủ tăng lên 550C đảm bảo tiêu diệt mầm bệnh III.KẾT LUẬN Với tình trạng bùn thải từ nước thải thu gom nhiều xử lý hạn chế, áp dụng quy trình xử lý bùn thải khơng cách, để mặc số lượng bùn thải chưa qua xử lý, chứa chất độc hại,kim loại nặng làm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến mơi trường sống lồi người, đến hệ sinh thái Để giải thực trạng nêu trên, thiết quy trình xử lý bùn hợp lý để loại bỏ chất độc hại, kim loại nặng… cần áp dụng xử lý bùn Và làm tăng giá trị bùn thải, mang lại hiệu kinh tế… áp dụng phương pháp TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Tài liệu Xử lý bùn thải – Trên diễn đàn Tốn – Lí – Hóa- Trường ĐH QUY NHƠN Bài giảng “Qúa trình xử lý bùn thải”- thư viện 123.doc Các báo khoa học : + Tạp chí Quốc tế môi trường :” Xử lý chất thải công nghiệp nhờ giun” +” Nén bùn thành gach” – trang “ Kho tin tổng hợp” + Các số liệu thống kê lấy từ báo cáo Viện Tài Nguyên Môi Trường “ Dientu.net”