Các công nghệ xử lý bùn thải

Một trong nhiệm vụ của quá trình xử lý nước thải là chuyển các chất ô nhiễm từ dạng hòa tan sang dạng rắn và tách các chất rắn ra khỏi pha lỏng. Các chất rắn sau khi khử nước (làm đậm đặc) được gọi chung là bùn, chứa nhiều thành phần khác nhau và phải được thải bỏ hợp lý. Bùn sinh ra từ hệ thống xử lý nước thải thường ở dạng lỏng có chứa từ 0,25 12% chất rắn tính theo khối lượng tùy thuộc vào công nghệ xử lý nước thải được áp dụng. Trong những thành phần cần xử lý, bùn chiếm thể tích lớn nhất và kỹ thuật xử lý cũng như thải bỏ bùn là một trong những vấn đề phức tạp nhất trong quá trình xử lý nước thải. Các thiết bị xử lý bùn chiếm từ 4060% tổng chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải và chi phí xử lý chiếm khoảng 50% chi phí vận hành toàn hệ thống

CÁC CƠNG TRÌNH XỬ LÝ BÙN TỔNG QUAN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN Một nhiệm vụ trình xử lý nước thải chuyển chất nhiễm từ dạng hòa tan sang dạng rắn tách chất rắn khỏi pha lỏng Các chất rắn sau khử nước (làm đậm đặc) gọi chung bùn, chứa nhiều thành phần khác phải thải bỏ hợp lý Bùn sinh từ hệ thống xử lý nước thải thường dạng lỏng có chứa từ 0,25 -12% chất rắn tính theo khối lượng tùy thuộc vào công nghệ xử lý nước thải áp dụng Trong thành phần cần xử lý, bùn chiếm thể tích lớn kỹ thuật xử lý thải bỏ bùn vấn đề phức tạp trình xử lý nước thải Các thiết bị xử lý bùn chiếm từ 40-60% tổng chi phí xây dựng hệ thống xử lý nước thải chi phí xử lý chiếm khoảng 50% chi phí vận hành tồn hệ thống 1.1 Thành Phần Bùn Bảng 1.1 Thành phần hóa học bùn hoạt tính Thành phần hóa học bùn hoạt tính trình bày Bảng 1.1 Nhiều thành phần hóa học đóng vai trò quan trọng việc lựa chọn giải pháp thải bỏ bùn sau xử lý nước thải sinh từ trình xử lý bùn Số liệu lượng bùn phát sinh từ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí cổ điển cải tiến trình bày Bảng 1.2 Bảng 1.2 Lượng bùn sinh từ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí cổ điển cải tiến 1.2 Sơ Đồ Dây Chuyền Xử Lý Bùn Tổng Qt Trong thực tế, quy trình cơng nghệ xử lý bùn thường chia làm dạng tùy theo phương pháp xử lý sinh học có áp dụng hệ thống khơng Quy trình cơng nghệ xử lý bùn có sử dụng phương pháp sinh học trình bày tóm tắt Hình 1.1 Hình 1.1 Các quy trình cơng nghệ xử lý bùn hoạt tính 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỂ NÉN BÙN 2.1 Bể Nén Bùn Trọng Lực Gravity Thickening Nén bùn trọng lực (Gravity thickening) thiết kế tương tự bể lắng cổ điển, thường sử dụng bể dạng hình tròn Bùn lỏng đưa vào ống lắng trung tâm (center feed well) Bùn lắng, nén lại đáy bể tháo định kỳ Phần nước tách bề mặt đưa trở lại bể lắng đợt Bùn từ bể nén bùn bơm đến bể phân hủy thiết bị tách nước Nén bùn trọng lực áp dụng hiệu bùn từ bể lắng đợt Việc thiết kế bể nén bùn trọng lực dựa tải trọng bùn Để trì điều kiện hiếu khí bể, lưu lượng bùn cung cấp vào thiết bị cần trì mức 24-30 m3/m2.ngđ Nồng độ bùn trước sau nén bùn tải trọng chất rắn bể nén bùn trọng lực trình bày Bảng 2.1 Bảng 2.1 Tải trọng chất rắn bể nén bùn trọng lực Một số thông số vận hành áp dụng cho bể nén bùn trọng lực sau: - Thời gian lưu bùn thường dao động khoảng 0,5-20 ngày; Chiều dày lớp bùn bể dao động khoảng 0,6-2,4 m, tùy theo nhiệt độ môi trường 2.2 Tuyển Nổi Tách Bùn Flotation Thickening Theo nguyên lý vận hành thiết bị, q trình tuyển tách bùn phân loại thành dạng sau đây: (1) tuyển khí hòa tan (DAF), (2) tuyển chân khơng (3) tuyển khí phân tán Trong đó, tuyển khí hòa tan thường sử dụng để xử lý bùn hoạt tính Sơ đồ nguyên lý tuyển tách bùn DAF biểu diễn Hình 2.1 Tải trọng bùn bể tuyển tách bùn DAF cao bể nén bùn trọng lực tốc độ tách pha rắn bể DAF lớn Tải trọng chất rắn đặc trưng bể DAF trình bày Bảng 2.2 Hình 2.1 Sơ đồ tuyển tách bùn DAF Bảng 2.2 Tải trọng bùn bể DAF TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỂ PHÂN HỦY KỴ KHÍ Việc thiết kế hệ thống phân hủy bùn kỵ khí dựa thơng số sau đây: (1) thời gian lưu bùn, (2) tải trọng thể tích (3) độ giảm thể tích bùn theo thời gian 3.1 Thời Gian Lưu Bùn Sản phẩm trình phân hủy kỵ khí bùn thải khí CH4 CO2 Lượng khí CH4 sinh ước tính theo cơng thức sau: Đối với thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, có khuấy trộn hồn tồn khơng tuần hồn bùn, sinh khối bùn sinh hàng ngày ước tính theo công thức sau đây: Thông số thiết kế cho thời gian lưu bùn thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, có khuấy trộn hồn tồn trình bày Bảng 3.1 Bảng 3.1 Thời gian lưu bùn thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, có khuấy trộn hồn tồn 3.2 Hệ Số Tải Trọng Hai dạng hệ số tải trọng thông dụng là: (1) kg chất rắn bay đưa vào bể ngày đơn vị dung tích bể (kg/m3.ngđ) (2) kg chất rắn bay đưa vào thiết bị tính kg chất rắn bay có bể (kg/kg) Tải trọng đặc trưng thiết bị phân hủy tải trọng tiêu chuẩn thường dao động khoảng 0,5-1,6 kg/m3.ngđ (tính theo chất rắn bay hơi) Đối với thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, giá trị tải trọng đặc trưng dao động khoảng 1,6-4,8 kg/m3.ngđ (tính theo chất rắn bay hơi) thời gian lưu nước dao động khoảng 10-20 ngày Ở tải trọng cao 4,0 kg/m3.ngđ, trình khuấy trộn gặp trục trặc Ảnh hưởng nồng độ bùn, thời gian lưu nước hệ số tải trọng chất rắn bay trình bày Bảng 3.2 Bảng 3.2 Mối quan hệ tải trọng chất rắn bay nồng độ bùn 3.3 Độ Giảm Thể Tích Nếu phần nước bề mặt tách riêng dẫn trở lại cơng trình xử lý nước thải, thể tích bùn lại giảm tương ứng ước tính sau: 3.4 Thơng Số Thiết Kế Thông số thiết kế bể phân hủy kỵ khí vận hành điều kiện mesophilic trình bày tóm tắt Bảng 3.3 Bảng 3.3 Thơng số thiết kế bể phân hủy kỵ khí vận hành điều kiện mesophilic Các bể phân hủy kỵ khí có dạng tròn, hình chữ nhật hay dạng hình trứng Trong đó, thơng dụng dạng hình trụ tròn dạng hình trứng Bể có dạng hình trụ tròn có đường kính nhỏ m lớn 40 m Chiều dày lớp nước bể lớn m độ sau bể từ 15 m Việc sử dụng bể có dạng hình trứng chủ yếu để hạn chế công tác vệ sinh bể, tạo điều kiện khuấy trộn tốt hơn, dễ dàng khống chế lớp cặn bề mặt giảm diện tích cần thiết TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN HỦY HIẾU KHÍ Phân hủy bùn hiếu khí sử dụng để xử lý bùn từ cơng trình xử lý sinh học hiếu khí có cơng suất nhỏ 0,2 m3/s So với q trình phân hủy bùn kỵ khí, q trình phân hủy hiếu khí có ưu điểm sau: - Mức độ phân hủy chất rắn bay hệ thống phân hủy hiếu khí tương đương với phân hủy kỵ khí; - Nồng độ BOD nước bề mặt thấp hơn; - Q trình phân hủy hay khơng gây mùi hơi, tạo sản phẩm ổn định dạng mùn; - Thu hồi nguyên liệu có giá trị để sản xuất phân bón từ bùn; - Vận hành đơn giản; - Chi phí đầu tư thấp Những nhược điểm q trình phân hủy hiếu khí bao gồm: - Chi phí vận hành cao phải trì hệ thống cấp oxy; Bùn sau xử lý khó tách nước phương pháp học; Quá trình bị ảnh hưởng đáng kể nhiệt độ, vị trí vật liệu chế tạo bể; Không thể thu hồi khí CH4 Hai q trình thường áp dụng gồm: (1) phân hủy hiếu khí cổ điển (2) phân hủy hiếu khí với lượng oxy tinh khiết cao Các thông số thiết kế thiết bị phân hủy bùn hiếu khí trình bày Bảng 4.1 Bảng 4.1 Thơng số thiết kế thiết bị phân hủy bùn hiếu khí HỆ THỐNG KHỬ NƯỚC Quá trình khử nước bùn nhằm: (1) giảm chi phí vận chuyển bùn đến nơi thải bỏ, (2) dễ xử lý vận chuyển, (3) tăng nhiệt bùn nhờ giảm hàm lượng nước bùn, (4) giảm lượng vật liệu tạo độ rỗng trình ủ compost, (5) giảm phát sinh mùi, (6) giảm hình thành nước rò rỉ Thiết Bị Lọc Chân Không Ưu điểm thiết bị lọc chân khơng khơng đòi hỏi cơng nhân vận hành có kỹ thuật cao, bảo trì bảo dưỡng thiết bị vận hành liên tục Nhược điểm tiêu tốn lượng gây ồn Nước sau lọc có hàm lượng cặn lơ lửng cao Thiết Bị Ly Tâm Ưu điểm thiết bị ly tâm hạn chế mùi hôi, dễ khởi động, dễ lắp ráp Bùn sau ly tâm có hàm lượng ẩm thấp Chi phí đầu tư thấp Nhược điểm thiết bị ly tâm phải tách cát nghiền hỗn hợp nhập liệu trước ly tâm, yêu cầu công nhân vận hành kỹ thuật cao nước sau ly tâm có hàm lượng cặn lơ lửng cao Thiết Bị Lọc Băng Tải Ưu điểm thiết bị lọc băng tải tốn lượng, chi phí đầu tư vận hành thấp, dễ bảo trì vận hành Bùn sau lọc có hàm lượng ẩm thấp Nhược điểm thiết bị bị hạn chế trở lực thủy lực, cần phải nghiền hỗn hợp nhập liệu, nhạy đặc tính bùn đưa vào thiết bị, thời gian sử dụng vật liệu ngắn, không nên vận hành tự động Thiết bị lọc băng tải thiết bị tách nước bùn, sử dụng áp lực học để xử lý bùn qua xử lý sơ hóa chất Hỗn hợp bùn lỏng ép hai lớp băng tải chạy qua trục ép có đường kính giảm dần Thiết bị gồm có vùng: - Vùng nén trọng lực, đây, nước thấm qua lỗ rỗng băng tải nhờ trọng lực; Vùng nén ép, đây, chất rắn loại bỏ phần lớn nước tự trước qua vùng nén áp lực cao; Vùng nén áp lực cao, tác dụng áp lực sử dụng, hầu tách khỏi bùn Thông thường, bùn đưa vào thiết bị ép băng tải có hàm lượng chất rắn dao động khoảng 14% sau ép thành bánh, hàm lượng chất rắn đạt 12-35% Hiệu tách nước phụ thuộc vào chất bùn xử lý Thiết Bị Lọc Khung Bản Ưu điểm thiết bị lọc khung bùn sau xử lý có hàm lượng ẩm thấp nước sau lọc có hàm lượng cặn lơ lửng thấp Nhược điểm thiết bị phải vận hành theo mẻ, chi phí thiết bị nhân cơng vận hành cao, chiếm diện tích lớn, đòi hỏi cơng nhân vận hành bảo trì kỹ thuật cao, tiêu tốn hóa chất Các thông số vận hành thiết bị tách nước trình bày tóm tắt Bảng 9.8 9.9 Bảng 5.1 Nồng độ bùn sau qua thiết bị tách nước Bảng 5.2 Đặc tính nước thải từ thiết bị tách nước ... Lượng bùn sinh từ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí cổ điển cải tiến 1.2 Sơ Đồ Dây Chuyền Xử Lý Bùn Tổng Quát Trong thực tế, quy trình cơng nghệ xử lý bùn thường chia làm dạng tùy theo phương pháp xử. .. phương pháp xử lý sinh học có áp dụng hệ thống khơng Quy trình cơng nghệ xử lý bùn có sử dụng phương pháp sinh học trình bày tóm tắt Hình 1.1 Hình 1.1 Các quy trình cơng nghệ xử lý bùn hoạt tính... tuyển khí hòa tan thường sử dụng để xử lý bùn hoạt tính Sơ đồ nguyên lý tuyển tách bùn DAF biểu diễn Hình 2.1 Tải trọng bùn bể tuyển tách bùn DAF cao bể nén bùn trọng lực tốc độ tách pha rắn bể