Báo cáo xử lý nước thải đô thị các phương pháp xử lý bùn

Khái niệm Bùn cặn trong nước thải là hỗn hợp của nước và cặn lắng có chứa các chất hữu cơ có khả năng phân hủy, dễ bị thối rửa và có các vi khuẩn có thể gây hại cho môi trường. I.2. Nguồn sinh ra bùn trong quá trình xử lí.  Rác, bông gạc, giẻ rách, vật cứng có kích thước > 10mm được giữ lại ở song chắn rác và lưới chắn rác.  Cát, bùn nặng, các hợp chất hữu cơ dính bám vào bùn cát được giữ kaij trong bể lắng cát.  Dầu mỡ và bọt nổi thu gom từ bể lắng cát, bể lắng đợt 1, bể Aerotank, bể lắng đợt 2, bể điều hòa …  Một phần cặn lo lửng lắng được ở bể lắng đợt 1( còn gọi là cặn tươi) có chứa nhiều cặn vô cơ và cặn hữu cơ chưa bị phân hủy.  Cặn lắng ở bể lắng đợt 2 chue yếu là bùn hoạt tính do công đoạn xử lý sinh học tạo ra khi nước thải qua bể Aerotank, bể lọc sinh học, bể UASB …

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN  BÁO CÁO XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ CHUYÊN ĐỀ: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN GVHD: Th.s NGUYỄN TRUNG KIÊN NHÓM 14: BIỆN BÁ TỈNH NGUYỄN HÙNG ĐỨC Tháng , Năm 2012 Báo cáo xử lý nước thải thị - nhóm 14 Các phương pháp xử lý bùn Mục lụcc lục lụcc I GIỚI THIỆU CHUNG .3 I.1 Khái niệm I.2 Nguồn sinh bùn q trình xử lí I.3 Các loại bùn cặn I.4 Thành phần bùn cặn I.5 Mục đích I.6 Nồng độ thể tích hỗn hợp cặn lắng II CÁC DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN CẶN II.1 Xử lí rác lưới chắn, bùn cát bể lắng cát bọt .6 II.1.1 Rác lưới chắn .6 II.1.2 Bùn cát bể lắng cát II.1.3 Bọt II.2 Các dây chuyền xử lý cặn bể lắng đợt bể lắng đợt II.2.1 Hồ chứa, xử lí ổn định làm khơ cặn II.2.2 Sân phơi bùn II.2.3 Làm khô bùn máy lọc chân không II.2.4 Làm khô bùn máy lọc ly tâm .9 II.2.5 Làm khô cặn máy lọc ép băng tải II.2.6 Đốt cặn để giảm thể tích trọng lượng III CƠNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ CẶN III.1 Hồ chứa ổn định cặn yếm khí nén cặn, làm khô cặn 10 III.2 Cô đặc cặn .11 III.2.1 Bể cô đặc cặn trọng lực .11 III.2.2 Bể cô đặc bùn tuyển 12 IV ỔN ĐỊNH CẶN 14 IV.1 Dùng clo để ổn định cặn 14 IV.2 Ốn định cặn hiếu khí 15 IV.3 Thiết bị làm khô cặn .17 IV.3.1 Sân phơi bùn 17 IV.3.2 Máy lọc ép băng tải 18 Báo cáo xử lý nước thải đô thị - nhóm 14 Các phương pháp xử lý bùn IV.3.3 Máy ép cặn ly tâm .19 V TÍNH TỐN THIẾT KẾ 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 Báo cáo xử lý nước thải thị - nhóm 14 I I.1 Các phương pháp xử lý bùn GIỚI THIỆU CHUNG Khái niệm Bùn cặn nước thải hỗn hợp nước cặn lắng có chứa chất hữu có khả phân hủy, dễ bị thối rửa có vi khuẩn gây hại cho mơi trường I.2      I.3 Nguồn sinh bùn q trình xử lí Rác, bơng gạc, giẻ rách, vật cứng có kích thước > 10mm giữ lại song chắn rác lưới chắn rác Cát, bùn nặng, hợp chất hữu dính bám vào bùn cát giữ kaij bể lắng cát Dầu mỡ bọt thu gom từ bể lắng cát, bể lắng đợt 1, bể Aerotank, bể lắng đợt 2, bể điều hòa … Một phần cặn lo lửng lắng bể lắng đợt 1( gọi cặn tươi) có chứa nhiều cặn vơ cặn hữu chưa bị phân hủy Cặn lắng bể lắng đợt chue yếu bùn hoạt tính cơng đoạn xử lý sinh học tạo nước thải qua bể Aerotank, bể lọc sinh học, bể UASB … Các loại bùn cặn Cặn rác có kích thước lớn thu SCR, lưới rác:cặn rác có độ ẩm từ 8595% chứa từ 50-80% chất hữu có mùi thối, có khả phân hủy Cát cặn nặng có kích thước > 0.2mm lắng bể lắng cát, tỷ trọng cặn khô 2.65 Khi lấy khỏi bể lắng, rót cặn có độ ẩm 14-35% chuaaws 30-50% cặn hữu Khối lượng thu khoảng 30 lít 1000m3 nước thải Bọt váng có độ ẩm 90-98%, hàm lượng chất hữu > 95% tỷ trọng xấp xỉ bằng1 Khối lượng dao động 0.75 đến 50 lít 1000m3 nước thải Cặn thu từ bể lắng đợt bể lắng đợt Cặn bể lắng đợt gọi cặn tươi hợp chất chưa bị phân hủy cặn bể lắng đợt gọi bùn hoạt tính có cấu tạo dạng bơng cặn, qua xử lý sinh học, nên chất hữu cặn phân hủy phần I.4 Thành phần bùn cặn  Màng VSV  Rác nghiền nhỏ: lượng rác nghiền nhỏ xử lý với cặn trở lại song chắn rác  Các loại cặn bể tiếp xúc, cặn không xử lý chung mà đem sân phơi bùn, nén cặn, …  Các chất hữu cặn chiếm 60-80% chất hữu tổng cộng  Thành phần hoá học cặn nước thải Báo cáo xử lý nước thải đô thị - nhóm 14 Các phương pháp xử lý bùn Bảng Thành phần hóa học cặn nước thải I.5 Mục đích Mục đích q trình xử lí bùn cặn là:    I.6 Giảm khối lượng hỗn hợp bùn cặn để giảm kích thước thiết bị xử lý giảm trọng lượng vận chuyển tiếp nhận Phân hủy chất hữu dễ bị thối rửa, ổn định bùn cặn Khử trùng sử dụng bùn cho mục đích khác Nồng độ thể tích hỗn hợp cặn lắng Khi xử lý thải cặn phải biết nồng độ (độ ẩm) thể tích cặn để tính tốn chọn máy bơm, đường dẫn, thiết bị xử lý vận chuyển cặn Báo cáo xử lý nước thải thị - nhóm 14 Các phương pháp xử lý bùn Bảng 2: Nồng độ cặn lắng quy trình cơng trình xử lý khác Nồng độ cặn%( tính theo cặn khơ) Các quy trình cơng trình xử lý Bể lắng đợt 1(BL1) Cặn tươi Cặn từ bể lắng đưa bề lắng cặn tươi Cặn từ bể sinh học nhỏ giọt đưa bể lắng Cặn tươi cộng với phèn sắt khử Photpho Cặn tươi cộng với vôi liều thấp khử Photpho Cặn tươi cộng với vôi liều cao khử Photpho Bọt váng Bể lắng 2(BL2):đặt sau bể Aerotank BL1 bể Aerotank BL2 Bể Aerotank BL2 Bể lọc sinh học nhỏ giọt BL2 Bể cô đặc cặn trọng lực Chỉ riêng cặn tươi Hỗn hợp cặn tươi cặn BL2 Hỗn hợp cặn tươi cặn sau bể lọc sinh học Bể cô đặc cặn tuyển Chỉ riêng cặn BL2 Cặn lắng BL2 có pha hóa chất keo tụ Khoảng dao động Tiêu biểu 4-10 3-8 4-10 0.5-3 2-8 4-16 5 10 3-10 0.5-1.5 0.8-2.5 1-3 0.8 1.3 1.5 5-10 2-8 4-9 3-5 4-6 Thể tích hỗn hợp cặn phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng nước có hỗn hợp phụ thuộc vào đặc tính cặn  II CÁC DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN CẶN Tùy thuộc vào đặc tính, số lượng cặn, nhà máy xử lý nước thải thường áp dụng nhiều loại thiết bị công đoạn nối tiếp nhau, bảng 1: Báo cáo xử lý nước thải thị - nhóm 14 Làm tăng mật độ cặn Các phương pháp xử lý bùn Khử nước khỏi cặn Cô đặc cặn Trọng lực Yếm khí Tuyển Hiếu khí Ly tâm Nhiệt Lọc nén ép Lọc qua băng tải Hóa chất Lọc ly tâm Cải tạo đất Sân phơi bùn Phân bón Hóa chất Lọc chân khơng Nhiệt Giảm thể tích cặn Thải nguồn tiếp nhận Ổn định cặn Đốt Chơn lấp Oxi hóa dạng lỏng Thải vào vực nước Hồ lắng cô đặc bùn Bảng 1: Các công đoạn thiết bị áp dụng dây chuyền xử lý cặn II.1 Xử lí rác lưới chắn, bùn cát bể lắng cát bọt II.1.1 Rác lưới chắn Rác vớt từ song chắn, lưới chắn mảnh vỡ thủy tinh, gỗ, nhựa, gạc bong, giấy, giẻ rách…dính bùn ngậm nhiều nước, độ ẩm 85 - 95%, hàm lượng hữu 50 - 80% Hướng thực hiện: - Đựng thùng, ngày đưa xe thu gom để chuyển đến bãi chôn Đem đến hố chôn đặt nhà máy, chôn với bùn cát bể lắng cát váng II.1.2 Bùn cát bể lắng cát Ở nhà máy công suất nhỏ, thường từ – 30 lít/1000m3, 2-3 ngày vớt cát lần thủ công bơm phun tia, đựng thùng cho róc bớt nước đem chon với rác (mỗi lần chôn nên rắc vôi bột lớp đất mỏng 10-20cm để côn trùng không phát triển phun chế phẩm EM - effective microorganic) Ở nhà máy lớn dùng bơm phun tia đưa cát từ bể lắng cát vào xi-clôn thủy lực để tách riêng cát cặn hữu cơ, cát tương đối sạch, để nước đem rải đường, nước quay bể lắng đợi II.1.3 Bọt Khối lượng ít, vớt đựng vào thùng, cho róc bớt nước đem chôn với rác; đưa vào bể làm ổn định cặn đem đốt lò đốt thủ công cạnh hố chôn rác Báo cáo xử lý nước thải thị - nhóm 14 Các phương pháp xử lý bùn II.2 Các dây chuyền xử lý cặn bể lắng đợt bể lắng đợt Việc chọn mức độ cần xử lý công đoạn xử lí cặn phụ thuộc vào: - Tính chất số lượng cặn Yêu cầu môi trường nơi tiếp nhận cặn luật môi trường quan quản lý môi trường quy định Mặt đất đai nhà máy xử lý Điều kiện khí hậu Vốn đầu tư chi phí quản lý Vị trí tương quan nhà máy xử lý nước thải khu dân cư, công nghiệp bãi đất quanh đô thị Việc tận dụng cặn nhà máy xử lý nước thải làm phân bón cho trồng phải trải qua nhiều công đoạn xử lý tinh luyện, sản phẩm làm đắt nên thường không áp dụng Các quy trình xử lí cặn áp dụng phổ biến cô đặc cặn, ổn định cặn, giảm độ ẩm từ 99% xuống 80-75% thành cặn tương đối đặc khô, kiểm tra hàm lượng chất dinh dưỡng chất độc hại (kim loại nặng) cho phép vận chuyển đến nơi cần cải tạo đất trồng đưa đến nơi cần san lấp Việc ép nén cặn xử lý nhiệt cho cặn khô để giảm khối lượng vận chuyển giảm thể tích nơi san lấp khơng kinh tế phải đầu tư thêm thiết bị tiêu hao lượng mà lợi ích đem lại từ việc giảm khối lượng không đáng kể, nơi tiếp nhận cặn thải, độ ẩm đất khoảng 75 – 80% phổ biến Một số quy trình thiết bị tương đối đơn giản phù hợp với điều kiện nước ta II.2.1 Hồ chứa, xử lí ổn định làm khơ cặn Báo cáo xử lý nước thải thị - nhóm 14 Bùn ướt khô đưa bãi thải Các phương pháp xử lý bùn Cặn từ bể lắng Hồ chứa phân hủy cặn yếm khí Và từ bể lắng Nén bùn II.2.2 Nước lắng cặn đưa đầu bể lắng Sân phơi bùn Bể ồn định cặn hiếu khí đặc bùn Cặn từ bể lắng Và bể lắng tới Sân phơi bùn Cặn khô đưa bãi thải Nước lọc cuống đáy, bơm lại khu xử lý Cặn từ bể lắng đợt sau bể aerotank làm thoáng kéo dài sau mương xi hóa Bể đặc cặn trọng lực hay tuyển Cặn khô đưa bãi thải Sân phơi bùn Nước lọc cuống đáy, bơm lại khu xử lý II.2.3 Làm khô bùn máy lọc chân khơng Hóa chất keo tụ Cặn từ bể lắng Và bể lắng tới Bể xử lý ổn định cặn hiếu yếm khí đặc cặn Bể bùn lọc chân không Cặn khô đưa bãi thải Báo cáo xử lý nước thải thị - nhóm 14 Các phương pháp xử lý bùn Nước bơm trở lại khu xử lý II.2.4 Làm khơ bùn máy lọc ly tâm Hóa chất keo tụ Cặn từ bể lắng Và bể lắng tới Bể xử lý ổn định cặn cô đặc cặn Máy lọc ly tâm Cặn khô đưa bãi thải Nước bơm trở lại khu xử lý II.2.5 Làm khơ cặn máy lọc ép băng tải Hóa chất keo tụ Cặn từ bể lắng Và bể lắng tới Bể xử lý ổn định cô đặc cặn Máy lọc ép băng tải Cặn khô đưa bãi thải Nước bơm trở lại khu xử lý II.2.6 Đốt cặn để giảm thể tích trọng lượng Cặn từ bể lắng bể lắng III Bể đặc cặn Trộn hóa chất keo tụ Lọc ly tâm Xyclon tách tro cặn Lị đốt CƠNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ CẶN Tro cặn III.1 Hồ chứa ổn định cặn yếm khí nén cặn, làm khơ cặn Hồ chứa gồm ngăn, ngăn có dung tích đủ chứa lượng cặn thời gian tháng đến năm đủ để phân hủy yếm khí nén cặn đến nồng độ ≥ 15% Ở nơi có điều kiện đất đai địa hình cho phép, đào hố đất để chứa, làm ổn định cặn phương pháp đơn giản rẻ tiền Các yếu cầu sử dụng hố chứa cặn: 10 Báo cáo xử lý nước thải thị - nhóm 14 Các phương pháp xử lý bùn - Thời gian lưu nước dung dịch bùn thải bể lắng phải đủ lớn, thường ≥1 ngày để bùn lắng xuống đáy, nước phía thu lại đưa đầu khu xử lý, phải có hệ thống phân phối thu nước hợp lý - Dung tích chứa bùn phải đủ để chứa lượng bùn thải ≥18 tháng, đảm bảo đủ thời gian cho việc ổn định bùn q trình yếm khí tự nhiên Chiều cao tính tốn từ 0.75m đến 1.5m - Hồ chứa bùn phải có ngăn, sau 18 tháng, tháo khô ngăn để phơi bùn tháng lấy bùn ra, ngăn cịn lại tích bùn tiếp - Đáy thành hồ phải trải lớp lót chống thấm chống xói lở, bê tong hay đá hộc miết mạch để ngăn nước thải hồ thấm ngồi hịa vào nước ngầm xung quanh loại trừ đến tối đa phát triển rong, rêu, tảo - Phải có đường cho xe lấy bùn có đường lên xuống hồ để đưa bùn vào xe, chung quanh có xanh cách ly để giảm mùi khó chịu q trình phân hủy yếm khí gây ra, phải có biện pháp trừ ruồi muỗi phát sinh quanh hồ - Tải trọng bùn hồ từ 100 – 177 kg/m3 dung tích hồ năm - Khi hồ tích đầy cặn, có hệ thống rút nước bề mặt để tháo khô, phơi bùn tháng, sau lấy bùn khơ khỏi hồ - Khả giảm thể tích bùn phân hủy yếm khí chất hữu có cặn tích theo cơng thức Adam C.E.Jt W t =W e−k d t Trong đó: Wt : W0 : kd : khối lượng cặn hữu (cặn bay hơi) không bị phân hủy sau thời gian t (kg) khối lượng cặn hữu ban đầu (kg) hệ số phân hủy yếm khí Kd (ngày)-1 (năm)-1, giá trị Kd lấy (0.0011−0.00137) t: 1 hay (o 4−0.5) ngày năm thời gian (ngày) (năm) Ở nhà máy có cơng suất nhỏ 1m, có sẵn lao động thủ cơng để xúc bùn khơ từ sân phơi lên xe tải Sân phơi bùn chia thành ơ, kích thước phụ thuộc vào cách bố trí đường xe vận chuyển bùn khỏi sân phơi độ xa xúc bùn từ ô phơi lên xe (nếu xúc xẻng) thuận tiện nhất, số ô làm việc đồng thời phụ thuộc vào lưu lượng bùn xả ngày, độ dày bùn cần làm khơ, thời gian chu kì phơi Đáy thành ô phơi bùn thường làm bể bê tong cốt thép hay xây gạch đảm bảo cách ly hồn tồn dung dịch bùn với mơi trường đất xung quanh Trên đáy ô phơi đổ lớp sỏi cỡ hạt: – 10 mm dày 200mm, lớp sỏi đăt hệ thống ống khoan lỗ D8 – D10 mm hình xương cá để rút nước hố thu, đáy ô phơi bùn phải cao mục nước ngầm để dễ thu nước Trên lớp sỏi lớp cát lọc cỡ hạt 0.5 – 2mm, dày 150 – 200mm Làm khô bùn sân phơi diễn giai đoạn, giai đoạn 1, lọc qua lớp cát, sỏi, giai đoạn làm 18 Báo cáo xử lý nước thải thị - nhóm 14 Các phương pháp xử lý bùn khô bốc nước tự nhiên bề mặt rộng Cặn xử lý ổn định có chu kỳ phơi khơ ngắn cặn chưa xử lý ổn định Sân phơi bùn có mái che hay khơng có mái che khơng có mái che mùa mưa sân phơi khơng làm việc Chỉ tiêu thiết kế: để đạt nồng độ 25% (độ ẩm 75%) + + + Chiều dày bùn cm, thời gian phơi tuần (21 ngày) Chiều dày bùn 10 cm, thời gian phơi tuần (28 ngày) Chiều dày bùn 12cm, thời gian phơi tuần (42 ngày) IV.3.2 Máy lọc ép băng tải Hình III.2 Sơ đồ nguyên lý làm việc máy làm khô cặn máy lọc ép băng tải Nguyên tắc làm việc: Hệ thống lọc ép cặn băng tải gịm máy bơm bùn từ bể đặc đến thùng hịa trộn hóa chất keo tụ (nếu cần) ổn định cặn (1) Thùng đặt đầu vào băng tải Đầu tiên cặn từ thùng định lượng phân phối vào đoạn đấu băng tải (2) đoạn nước lọc qua băng tải theo nguyên tắc lọc trọng lực, qua cần gạt (3) để san cặn toàn chiều rộng băng, qua trục ép (4 , 5) có lực ép tăng dần Hiệu suất làm khô cặn phụ thuộc vào nhiều thơng số như: đặc tính cặn, cặn có trộn với hóa chất keo tụ hay khơng, độ rỗng băng lọc, tốc độ di chuyển lực nén 19 Báo cáo xử lý nước thải đô thị - nhóm 14 Các phương pháp xử lý bùn băng tải Nồng độ cặn sau làm khô máy lọc ép băng tải đạt từ 15 – 25% Chỉ tiêu thiết kế: Máy ép bùn băng tải có thị trường có chiều rộng từ 0.5 – 3.5m, phổ biến loại máy có chiều rộng 1m, 1.2m, 1.5m 2m Tải trọng cặn 1m rộng băng tải khoảng 90 – 680 kg/m chiều rộng băng.h, tùy thuộc vào loại cặn loại máy Lượng nước lọc qua băng từ 1,6 – 6,3 l/mrộng.s Máy lọc ép băng tải nên đặt nơi rộng, thống gió để phịng nồng độ H2S q mức cho phép IV.3.3 Máy ép cặn ly tâm Làm khô cặn theo nguyên tắc lắng ép cặn lực ly tâm Dung dịch cặn bơm vào máy theo ống cố định đặt dọc tâm máy, nằm lõi trục bánh vít chuyển động chậm ngược chiều với thùng quay để dồn cặn cửa xả cặn Cặn khỏi đầu ống đặt cuối thùng quay, cặn chịu tác động lực ly tâm dính vào mặt thùng, nước trào thoát qua lỗ đặt cuối thùng quay Các thông số thiết kế: Lưu lượng cấp vào q, đặc tính nồng độ cặn P, nhiệt độ to, vận tốc quay cua thùng ly tâm vận tốc quay ngược chiều trục vít dồn cặn ω 20