TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Hầu hết các nhà máy xử lý nước thải sử dụng bể lắng sơ cấp để loại bỏ các chất rắn có thể lắng được khỏi nước thải thô. Trong một nhà máy với bể lắng sơ cấp và xử lý thứ cấp bằng quá trình bùn hoạt tính thông thường, khối lượng khô của bùn sơ cấp chiếm khoảng 50% của lượng bùn tổng cộng. Bùn sơ cấp thường dễ quản lý hơn bùn và hóa học. Bùn sơ cấp thường chứa 3 – 7% TS, trong đó 60 – 80% là chất hữu cơ (khối lượng khô). Chất thải rắn sơ cấp được tạo thành với tốc độ khoảng 2500 – 3500 lít mỗi triệu lít nước thải được xử lý. 1.1.2. Thành phần và tính chất của bùn Những ảnh hưởng đến nồng độ bùn bao gồm: Nước thải không được loại bỏ cát trước khi vào bể lắng sơ cấp Nếu bùn chứa lượng lớn chất rắn không bay hơi, có thể đạt được nồng độ lớn hơn 6% Tải lượng công nghiệp có thể ảnh hưởng lớn đến nồng độ bùn Bùn có thể nổi khi có bọt khí được tạo ra dưới điều kiện kỵ khí. Để ngăn ngừa tình trạng thối rữa tạo thành khí, cần hạn chế thời gian lưu bùn trong bể lắng Nếu bùn sinh học được trộn với nước thải, thông thường, sẽ dẫn đến nồng độ bùn sơ cấp thấp hơn 1.2. Bùn thứ cấp Bùn từ các quá trình xử lý như bùn hoạt tính, bể lọc nhỏ giọt và tiếp xúc sinh học quay. Lượng và tính chất của bùn sinh học thay đổi theo tốc độ trao đổi chất và tăng trưởng của vi sinh vật có trong bùn. Ở những nhà máy không có xử lý bậc 1, bùn sinh học chứa rác như cát, nhựa, giấy và vải. Nồng độ và thể tích của bùn sinh học phụ thuộc rất lớn vào phương pháp vận hành của bể lắng. Nói chung, bùn sinh học khó nén và tách nước hơn bùn sơ cấp và hầu hết bùn hóa học. 1.2.1. Thành phần của bùn thứ cấp 1.2.2.1. Thành phần hóa học Thành phần hóa học của bùn đô thị thay đổi tùy theo nguồn gốc và phương pháp xử lý. Bùn chứa các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng vi lượng và nước quan trọng cho thực vật phát triển. Mười sáu (16) nguyên tố ngoài 90 nguyên tố được tìm thấy trong thực vật cần cho sự phát triển của thực vật và hầu hết những nguyên tố này có trong bùn. Những nguyên tố như C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mb và Cl. Ngoài ra trong bùn còn chứa các chất hữu cơ phần lớn là C và lượng ít hơn H, O và các nguyên tố khác như N, S, P. Tuy nhiên, bùn thường chứa các chất vô cơ hay hữu cơ có thể gây ảnh hưởng đến thực vật, động vật cũng như sức khỏe con người nếu có với nồng độ cao. Các chất ô nhiễm vô cơ bao gồm 10 kim loại nặng hiện đang đựơc qui định bởi US EPA: As, Cd, Cr, Cu,Hầu hết các nhà máy xử lý nước thải sử dụng bể lắng sơ cấp để loại bỏ các chất rắn có thể lắng được khỏi nước thải thô. Trong một nhà máy với bể lắng sơ cấp và xử lý thứ cấp bằng quá trình bùn hoạt tính thông thường, khối lượng khô của bùn sơ cấp chiếm khoảng 50% của lượng bùn tổng cộng. Bùn sơ cấp thường dễ quản lý hơn bùn và hóa học. Bùn sơ cấp thường chứa 3 – 7% TS, trong đó 60 – 80% là chất hữu cơ (khối lượng khô). Chất thải rắn sơ cấp được tạo thành với tốc độ khoảng 2500 – 3500 lít mỗi triệu lít nước thải được xử lý. 1.1.2. Thành phần và tính chất của bùn Những ảnh hưởng đến nồng độ bùn bao gồm: Nước thải không được loại bỏ cát trước khi vào bể lắng sơ cấp Nếu bùn chứa lượng lớn chất rắn không bay hơi, có thể đạt được nồng độ lớn hơn 6% Tải lượng công nghiệp có thể ảnh hưởng lớn đến nồng độ bùn Bùn có thể nổi khi có bọt khí được tạo ra dưới điều kiện kỵ khí. Để ngăn ngừa tình trạng thối rữa tạo thành khí, cần hạn chế thời gian lưu bùn trong bể lắng Nếu bùn sinh học được trộn với nước thải, thông thường, sẽ dẫn đến nồng độ bùn sơ cấp thấp hơn 1.2. Bùn thứ cấp Bùn từ các quá trình xử lý như bùn hoạt tính, bể lọc nhỏ giọt và tiếp xúc sinh học quay. Lượng và tính chất của bùn sinh học thay đổi theo tốc độ trao đổi chất và tăng trưởng của vi sinh vật có trong bùn. Ở những nhà máy không có xử lý bậc 1, bùn sinh học chứa rác như cát, nhựa, giấy và vải. Nồng độ và thể tích của bùn sinh học phụ thuộc rất lớn vào phương pháp vận hành của bể lắng. Nói chung, bùn sinh học khó nén và tách nước hơn bùn sơ cấp và hầu hết bùn hóa học. 1.2.1. Thành phần của bùn thứ cấp 1.2.2.1. Thành phần hóa học Thành phần hóa học của bùn đô thị thay đổi tùy theo nguồn gốc và phương pháp xử lý. Bùn chứa các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng vi lượng và nước quan trọng cho thực vật phát triển. Mười sáu (16) nguyên tố ngoài 90 nguyên tố được tìm thấy trong thực vật cần cho sự phát triển của thực vật và hầu hết những nguyên tố này có trong bùn. Những nguyên tố như C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mb và Cl. Ngoài ra trong bùn còn chứa các chất hữu cơ phần lớn là C và lượng ít hơn H, O và các nguyên tố khác như N, S, P. Tuy nhiên, bùn thường chứa các chất vô cơ hay hữu cơ có thể gây ảnh hưởng đến thực vật, động vật cũng như sức khỏe con người nếu có với nồng độ cao. Các chất ô nhiễm vô cơ bao gồm 10 kim loại nặng hiện đang đựơc qui định bởi US EPA: As, Cd, Cr, Cu,

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI NƯỚC THẢI SINH HOẠT 1.1 Bùn sơ cấp

1.1.1. Nguồn phát sinh bùn sơ cấp

Hầu hết các nhà máy xử lý nước thải sử dụng bể lắng sơ cấp để loại bỏ các chất rắn có thể lắng được khỏi nước thải thô Trong một nhà máy với bể lắng sơ cấp và xử lý thứ cấp bằng quá trình bùn hoạt tính thông thường, khối lượng khô của bùn sơ cấp chiếm khoảng 50% của lượng bùn tổng cộng Bùn sơ cấp thường dễ quản lý hơn bùn và hóa học Bùn sơ cấp thường chứa 3 – 7%

TS, trong đó 60 – 80% là chất hữu cơ (khối lượng khô) Chất thải rắn sơ cấp được tạo thành với tốc độ khoảng 2500 – 3500 lít / mỗi triệu lít nước thải được xử lý

1.1.2. Thành phần và tính chất của bùn

Những ảnh hưởng đến nồng độ bùn bao gồm:

- Nước thải không được loại bỏ cát trước khi vào bể lắng sơ cấp

- Nếu bùn chứa lượng lớn chất rắn không bay hơi, có thể đạt được nồng độ lớn hơn 6%

- Tải lượng công nghiệp có thể ảnh hưởng lớn đến nồng độ bùn

- Bùn có thể nổi khi có bọt khí được tạo ra dưới điều kiện kỵ khí Để ngăn ngừa tình trạng thối rữa tạo thành khí, cần hạn chế thời gian lưu bùn trong bể lắng

- Nếu bùn sinh học được trộn với nước thải, thông thường, sẽ dẫn đến nồng độ bùn sơ cấp thấp hơn

1.2 Bùn thứ cấp

Bùn từ các quá trình xử lý như bùn hoạt tính, bể lọc nhỏ giọt và tiếp xúc sinh học quay Lượng

và tính chất của bùn sinh học thay đổi theo tốc độ trao đổi chất và tăng trưởng của vi sinh vật có trong bùn Ở những nhà máy không có xử lý bậc 1, bùn sinh học chứa rác như cát, nhựa, giấy và vải Nồng độ và thể tích của bùn sinh học phụ thuộc rất lớn vào phương pháp vận hành của bể lắng Nói chung, bùn sinh học khó nén và tách nước hơn bùn sơ cấp và hầu hết bùn hóa học

1.2.1 Thành phần của bùn thứ cấp

1.2.2.1 Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của bùn đô thị thay đổi tùy theo nguồn gốc và phương pháp xử lý Bùn chứa các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng vi lượng và nước quan trọng cho thực vật phát triển Mười sáu (16) nguyên tố ngoài 90 nguyên tố được tìm thấy trong thực vật cần cho sự phát triển của thực vật và hầu hết những nguyên tố này có trong bùn Những nguyên tố như C, H, O, N, P, K, S, Ca,

Mg, Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mb và Cl Ngoài ra trong bùn còn chứa các chất hữu cơ phần lớn là C và lượng ít hơn H, O và các nguyên tố khác như N, S, P

Tuy nhiên, bùn thường chứa các chất vô cơ hay hữu cơ có thể gây ảnh hưởng đến thực vật, động vật cũng như sức khỏe con người nếu có với nồng độ cao Các chất ô nhiễm vô cơ bao gồm 10 kim loại nặng hiện đang đựơc qui định bởi US EPA: As, Cd, Cr, Cu, Pb, Mb, Hg, Ni, Se và Zn Ngoài ra còn nhiều nguyên tố khác như Cr, Cu, Pb, Hg, Mb, Ni, Se, Zn, và các chất ô nhiễm hữu cơ

Bảng 1.1 - Thành phần và tính chất của bùn XLNTSH

2 Tổng chất rắn (TS), % 3,0 – 7,0 0,5 – 2,0

5 Photpho (P2O5, %TS) 0,8 – 2,8 0,5 – 0,7

7 Độ kiềm (mgCaCO3/L) 500 – 1500 580 – 1100

8 As (mg/ kg khối lượng khô) 1,1 – 230 10

10 Cr (mg/ kg khối lượng khô) 10 – 99000 500

11 Cu (mg/ kg khối lượng khô) 84 – 17000 800

12 Pb (mg/ kg khối lượng khô) 13 – 26000 500

14 Mo (mg/ kg khối lượng khô) 0,1 – 214 4

15 Ni (mg/ kg khối lượng khô) 2 – 5300 80

16 Se (mg/ kg khối lượng khô) 1,7 – 17,2 5

17 Zn (mg/ kg khối lượng khô) 101 – 49000 1700

18 Fe (mg/ kg khối lượng khô) 1000 – 154000 17000

19 Sn (mg/ kg khối lượng khô) 2,6 – 329 14

20 Mn (mg/ kg khối lượng khô) 32 – 9870 260

Nguồn: Girovich, 1996

1.2.2.2 Tính chất của bùn

• Trọng lượng riêng và tính bay hơi

Bảng 1.2 - Khối lượng riêng của bùn thải

RPS 75 – 80 1 + 0,010 (TSS%) – 1 + 0,012 (TSS%) WAS 80 – 85 1 + 0,007 (TSS%) – 1 + 0,012 (TSS%)

TF và RBC 75 – 80 1 + 0,015 (TSS%) – 1 + 0,025 (TSS%) RPS + WAS 75 – 85 1 + 0,004 (TSS%) – 1 + 0,006 (TSS%)

Nguồn US EPA

RPS: bùn thô sơ cấp WAS: Bùn hoạt tính

TF: Bể lọc RBC: bể tiếp xúc sinh học quay

• Khả năng tách nước của bùn

Bảng 1.3 - Tính nén của bùn thải

Nồng độ TSS Loại bùn Bể lắng 1 Bể tuyển nổi Bể nén trọng lực Ép dây đai Ly tâm

WAS - 3 – 5 2 – 2,5 4 – 6 4 – 6

Nguồn US EPA

• Kích thước hạt

Bảng 1.4 - Khả năng tách nước phụ thuộc vào kích thước hạt

Mẫu ban đầu, không phân loại 10,4 × 109

Nguồn US EPA

• pH bùn

Giá trị pH bùn ảnh hưởng điện tích bề mặt trên hạt bùn Do đó, pH sẽ ảnh hưởng loại polymer

được dùng để tạo điều kiện cho bùn

• Nguyên tố vi lượng và kim loại nặng

Các nguyên tố vi lượng có trong chất thải công nghiệp, cấp nước sinh hoạt, phân và nước tiểu

và chất tẩy rửa Nguyên tố vi lượng còn từ các nguồn:

- Chất hóa học trong dung dịch nhuộm ảnh, sơn, xi mạ, thuốc nhuộm và thuốc trừ sâu được sử dụng trong nhà và thương mại

- Nước mưa, ăn mòn ống nước tạo ra Zn, Cd, Cu và Pb

- Hóa chất trong nhà máy xử lý nước thải, tạo điều kiện cho bùn…

1.1

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN

Bùn XLNT đô thị được quản lý bởi luật 40 CFR phần 503 cho bùn sơ cấp và thứ cấp của nhà máy XLNTSH Tùy vào mục đích sử dụng bùn và vấn đề vận chuyển, bùn được xử lý qua nhiều bước khác nhau nhằm đáp ứng qui định đề ra Có năm quá trình chính được dùng trong các nhà máy XLNT bao gồm:

• Phương pháp nén bùn

• Phương pháp ổn định bùn

• Phương pháp tách nước

• Phương pháp tạo điều kiện

• Phương pháp xử lý bùn bằng nhiệt

2.1 Phương pháp nén bùn

2.1.1 Phương pháp nén bùn trọng lực

Nén bùn trọng lực diễn ra tương tự như quá trình lắng trong các bể lắng Nén trọng lực được phân loại thành lắng tự nhiên và nén bùn cơ khí Lắng tự nhiên sẽ gây ra bọt trên bề mặt và phân tầng ở gần đáy bể nên bùn từ bể lắng II không xử lý được ở bể nén bùn tự nhiên Bể nén bùn cơ khí là bể tròn có gắn thanh gạt quay với tốc độ chậm Bùn sơ cấp và thứ cấp thường được trộn trước khi nén Tỷ số giữa bùn thứ cấp và bùn sơ cấp ≥ 8:1 để đảm bảo điều kiện hiếu khí trong bể nén bùn Chlorine thường được thêm vào để ngăn cản bùn tự hoại và khí hóa Các polymer hữu

cơ cũng được dùng tăng tốc độ lắng và tải trọng cho phép của bể

2.1.2 Phương pháp nén bùn tuyển nổi

Tuyển nổi là quá trình phân tách pha rắn - lỏng nhân tạo bằng cách sục bọt khí mịn vào nước Bọt khí gắn với hạt rắn hình thành tổ hợp khí – rắn với khối lượng riêng đổ đống tổng cộng nhỏ hơn khối lượng riêng của nước, vì vậy tổ hợp này nổi lên trên bề mặt nước và được thu gom bằng cơ cấu vớt váng nổi

2.1.3 Phương pháp nén bùn ly tâm

Nguyên lý: Tốc độ lắng của chất rắn trong chất lỏng được tăng cường nếu thay trọng lực bằng một lực ly tâm mạnh, dựa trên trọng lượng riêng khác nhau của hai pha này Chất lỏng nhẹ hơn

sẽ phân bố ở tâm vòng xoay còn chất rắn nặng hơn sẽ di chuyển ra vùng ngoại biên của vòng xoay, và được lấy ra liên tục hoặc không liên tục

Các phương pháp nén bùn ly tâm

 Ly tâm giỏ

 Thiết bị ly tâm có rôto

 Thiết bị ly tâm đĩa

2.2 Phương pháp tạo điều kiện

Các đặc tính của bùn ảnh hưởng đến hiệu quả tách nước là kích thước hạt, sự phân bố hạt bùn, điện tích bề mặt, mức độ hydrate hóa, tương tác giữa các hạt Ngoài ra sự sản sinh polymer sinh

học, mức độ phát triển của vi sinh vật sợi, tỷ lệ giữa bùn sơ cấp và bùn thứ cấp, hàm lượng chất

vô cơ cũng đóng vai trò quan trọng Kích thước hạt được xem là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng tách nước của bùn Khi kích thước trung bình của hạt giảm do trộn bùn hay bùn bị vỡ, tỷ số diện tích bề mặt/thể tích tăng, dẫn đến tăng sự hydrate hóa, nhu cầu hóa chất tăng và tăng trở ngại cho quá trình tách nước

Thông thường có ba phương pháp tạo điều kiện cho bùn:

• Tạo điều kiện bằng nhiệt

• Tạo điều kiện bằng hóa chất

• Tạo điều kiện bằng polyme

2.2.1 Phương pháp tạo điều kiện bằng nhiệt

Tạo điều kiện bùn bằng nhiệt là quá trình làm nóng bùn đến nhiệt độ 140 – 2400C trong 15 – 60 phút dưới áp suất 1720 – 2760 kN/m2 Nhiệt sẽ cô đặc bùn lại, phá vỡ cấu trúc tế bào của bùn, giảm ái lực của bùn với nước Bùn sẽ đi qua bộ phận trao đổi nhiệt đi vào thùng phản ứng, tại đây dòng hơi sẽ được phun trực tiếp vào bùn để đưa nhiệt độ và áp suất lên đến mức cần thiết Thời gian lưu trong thùng phản ứng khoảng 30 phút Sau đó, bùn được quay trở lại bộ phận trao đổi nhiệt để thu hồi nhiệt rồi đi đến bể lắng cô đặc bùn Bùn sau nén có thể tách nước bằng cách lọc hay ly tâm để đạt được TS từ 30 – 50% Bùn cũng có thể nghiền trước khi tạo điều kiện Dòng lỏng thu lại được tuần hoàn về đầu hệ thống và đóng góp từ 30 – 50% vào tải trọng ban đầu của hệ thống XLNT

2.2.2 Phương pháp tạo điều kiện bằng hóa chất

Tạo điều kiện bằng hóa chất chủ yếu kết hợp với quá trình tách nước nhờ lọc áp lực và lọc chân không Các hóa chất thường dùng là vôi, FeCl3, ngoài ra có FeSO4, FeCl2, Al2(SO4)3…

2.2.3 Phương pháp tạo điều kiện bằng polymer

- Giải hấp nước ở bề mặt biên

- Kết hợp các hạt bùn nhỏ bằng cách tạo liên kết bắc cầu giữa các hạt bùn

2.3 Phương pháp ổn định

2.3.1 Phương pháp ổn định bùn bằng kiềm

Có hai hình thức ổn định bùn bằng vôi:

• Ổn định vôi trước khi tách nước gọi là pre-lime stabilization

• Ổn định vôi sau khi tách nước gọi là post-lime stabilization

Bùn sau ổn định bằng kiềm có hàm lượng nitơ thấp hơn các loại bùn khác vì nitơ đã chuyển thành ammonia trong suốt quá trình Bùn gồm 1 – 2% nitơ, 1% phốtpho, một lượng nhỏ kali và những chất vi lượng cần thiết cho thực vật phát triển Bón loại bùn này sẽ tạo điều kiện cải tạo những đặc tính của đất như pH, kết cấu đất, khả năng giữ nước Bùn loại B thích hợp cho đất nông nghiệp bị acid hóa, khôi phục mỏ, lớp phủ bãi chôn lấp…những nơi hạn chế tiếp cận với cộng đồng Bùn loại A được trộn với đất trồng cây ở vườn nhà

2.3.2 Phương pháp ổn định bùn hiếu khí

Phân hủy hiếu khí là sự ổn định bùn nước thải bằng cách oxy hóa sinh học trong bể hở hay kín Phương pháp phân hủy này có thể kiểm soát bùn hoạt tính, bể lọc nhỏ giọt hay bùn sơ cấp cũng như hỗn hợp của chúng Phân hủy hiếu khí là sự oxy hóa trực tiếp chất có thể phân hủy sinh học

và sự oxy hóa tế bào vi khuẩn nhờ vi sinh vật

Các dạng khác nhau của quá trình phân hủy hiếu khí

- Vận hành mẻ thông thường

- Vận hành liên tục thông thường

- Phân hủy hiếu khí hiếu nhiệt tự động

2.3.3 Phương pháp ổn định bùn kỵ khí

Phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy chất hữu cơ, kết quả tạo thành một phần chất khí, phần hóa lỏng và chất khoáng Nói chung, quá trình được xem là quá trình sinh học hai giai đoạn gồm chuyển đổi chất thải và ổn định chất thải Sản phẩm cuối cùng là khí methane, CO2 và chất hữu

cơ còn lại đã ổn định

Quá trình phân hủy kỵ khí bùn nước thải sinh hoạt đã được sử dụng để ổn định chất thải hữu cơ trước khi thải bỏ cuối cùng Việc kiểm tra chất thải hữu cơ với các thành phần khác như kim loại nặng để bảo đảm các chất này không gây ảnh hưởng quá trình phân hủy kỵ khí chất thải Quá trình phân hủy kỵ khí chất thải được quan tâm không chỉ là do khả năng xử lý chất thải của nó

mà còn do khả năng tạo thành khí methane là sản phẩm có giá trị năng lượng

2.3.4 Phương pháp làm compost cho bùn

Biến bùn thành compost là quá trình phân hủy nhiệt hiếu khí các thành phần hữu cơ trong bùn thành dạng mùn ổn định Tốc độ bay hơi, loại bùn, độ ẩm, nồng độ oxy, tỷ lệ C/N, nhiệt độ, pH

là các yếu tố quyết định quá trình Quá trình compost được xem như hoàn thành nếu bùn có thể

dự trữ mà không gây mùi và lượng vi sinh gây bệnh giảm xuống đến mức tối thiểu rủi ro khi sử dụng

2.4 Phương pháp tách nước

2.4.1 Máy lọc ép băng tải

Máy lọc ép băng tải dùng băng tải di động đơn hay kép để tách nước ra khỏi bùn tạo thành bánh bùn Máy hoạt động theo nguyên tắc: bùn đi qua giữa hai đai có lỗ rỗng được kéo căng dưới các trục cán có đường kính khác nhau, tạo áp lực ép nước thoát ra Quá trình lọc ép chia thành các giai đoạn: giai đoạn tạo điều kiện, giai đoạn thoát nước trọng lực, giai đoạn nén tách nước (vùng nén áp lực thấp và vùng nén áp lực cao)

Sự thoát nước tự do ở vùng thoát nước trọng lực phụ thuộc vào loại bùn, hóa chất tạo điều kiện, kích thước lỗ rỗng trên băng tải và thiết kế thiết bị Vùng chịu áp lực thấp (còn gọi là vùng nêm)

là vùng mà bùn bị kẹp giữa hai băng tải trên và dưới Vùng này hình thành bánh bùn tương đối chắc để có thể chịu được áp lực từ vùng áp lực cao

2.4.2 Máy lọc áp lực

Lọc áp lực dùng để tách nước ra khỏi bùn để tạo thành những bánh bùn có độ ẩm từ 12 – 15% Thiết bị này gồm những đĩa lọc và khung lọc Thiết bị có một đầu cố định và một đầu di động tạo

áp lực trong chu trình lọc Hiện nay, có hai loại máy lọc áp lực dùng tách nước cho bùn: máy lọc

có đĩa khoét rãnh thể tích không đổi và máy lọc có thể tích màng lọc thay đổi Thể tích máy lọc được xác định bằng số lượng, kích thước đĩa lọc và ngăn lọc trong thiết bị Theo áp lực lọc có thể phân thành hai loại: lọc áp lực cao (1040 – 1730 kPa), lọc áp lực thấp (350 – 864 kPa) Cần dùng hóa chất để tạo điều kiện cho bùn trước khi lọc đặc biệt là bùn hoạt tính và bùn đã phân hủy hiếu khí Nhiệt độ trong quá trình vận hành máy lọc áp lực cao hơn các thiết bị tách nước khác và có khả năng tạo ra bánh bùn rất khô đến 30 – 50%

2.4.3 Máy lọc chân không

Phương pháp lọc được định nghĩa là loại bỏ chất rắn khỏi dòng chất lỏng bằng cách cho dòng lỏng đi qua lớp vật liệu có lỗ rỗng để giữ lại chất rắn Cần có sự giảm áp suất để chất lỏng đi qua lớp vật liệu Sự giảm áp suất này là nhờ:

- Tạo ra chân không ở một bên của lớp vật liệu

- Tăng áp suất lớn hơn áp suất khí quyển ở một bên của lớp vật liệu

- Tạo lực ly tâm trên một diện tích của lớp vật liệu

- Thiết kế để tạo ra trọng lực lên lớp vật liệu

Trong lọc chân không, áp suất chân không do chân không phía dưới lớp vật liệu tạo lực đẩy pha lỏng đi qua lớp vật liệu rỗng Tuy nhiên, bùn với hạt rất mịn và không tạo bông rất khó tách nước bằng máy lọc này

2.4.4 Sân phơi bùn

Sân phơi bùn được dùng để khử nước bùn bằng cách nước tách ra khỏi bùn và bay hơi bề mặt Thông thường, phần nước lọc ra được tuần hoàn lại trong các nhà máy xử lý Sân phơi bùn gồm

4 – 6 inch cát được đặt trên lớp sỏi dày 8 – 18 inch Cát có kích thước hiệu quả là 0.3 – 1.2 mm

và hệ số đồng đều ít hơn 5, sỏi được chọn từ 1/8 – 1 inch Hệ thống ống thoát thường gồm ống 4 inch được tráng lớp men và được đặt độ dốc tối thiểu là 1%

Bùn được đưa vào sân phơi với bề dày 8 – 12 inch Quá trình tách nước xảy ra nhờ tháo nước qua lớp cát và bay bay hơi nước Khi bùn khô, những vất nứt trên bề mặt giúp quá trình bay hơi tốt hơn và sấy khô những lớp thấp hơn Phần nước lọc qua lớp cát được thu bằng hệ thống ống đục lỗ bên dưới sân phơi Bánh bùn được loại khỏi sân phơi bằng băng tải hay thủ công, sau đó được chở đi bón cho đất hoặc đến nơi thải bỏ cuối cùng

2.5 Phương pháp xử lý bùn bằng nhiệt

2.5.1 Xử lý bùn ở nhiệt độ thấp

Quá trình này thường đứng sau quá trình tách nước cơ khí, và theo sau là cơ cấu kiểm soát ô nhiễm không khí Trong lò sấy, nước bay hơi và không có sự phân hủy các chất hữu cơ trong bùn, nhiệt độ của bùn phải giữ ở mức từ 60 – 930C Một phần bùn khô được trộn với bùn ban đầu cho vào lò sấy để giảm sự kết cụm của bùn, tạo diện tích bề mặt riêng lớn nên quá trình sấy vận hành hiệu quả hơn Bùn khô và hơi nước được phân tách ngay trong lò sấy hay trong cyclone

Dòng khí có thể đi qua bộ phận kiểm soát ô nhiễm để loại bỏ bụi và mùi hôi Các thông số cần xác định trong quá trình sấy là nhiệt độ, độ ẩm, thời gian lưu, tốc độ và hướng dòng hơi qua bề mặt sấy

Sấy khô bùn bằng nhiệt sẽ tạo ra bùn có độ ẩm dưới 10%, dòng hơi ẩm đi vào khí quyển và đôi khi có dòng chất lỏng phụ Phương pháp này cần nguồn nhiên liệu bổ sung và chi phí đắt Nhiệt cung cấp cho lò sấy chủ yếu là khí thiên nhiên và nhiên liệu dầu, bộ phận trao đổi nhiệt có thể tận dụng lại nhiệt của dòng hơi thoát ra từ lò sấy

2.6.2 Phương pháp thiêu đốt

Đốt là quá trình oxy hóa tỏa nhiệt nhanh của các chất dễ cháy trong nhiên liệu Nung là quá trình đốt hoàn toàn Nhiệt phân là quá trình chưng cất khô, nứt do nhiệt và cô đặc các chất hữu cơ dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất với sự có mặt của oxy

Có 3 kỹ thuật chủ yếu xử lý bùn ở nhiệt độ cao:

- Nung bùn trong lò nung tầng sôi (FBF);

- Nung bùn trong lò nung nhiều ngăn (MHF);

Đốt cháy bùn thiếu khí (SAC)

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN THẢI

3.1 Nguyên tắc để căn cứ lựa chọn phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt:

- Căn cứ vào thành phần và tính chất của nước thải

- Căn cứ vào lưu lượng và chế độ xả thải

- Mức độ cần thiết của việc xử lý nước thải

- Đặc điểm của nguồn tiếp nhận nước thải

- Điều kiện vị trí địa lý và tính chất thổ nhưỡng, khí hậu của địa điểm dự kiến xây dựng nhà máy xử lý nước thải

- Điều kiện vận hành và quản lý hệ thống xử lý

- Căn cứ vào điều kiện cơ sở hạ tầng của đơn vị

3.2 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt:

- Phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt bằng lý học : sử dụng song chắn rác, lắng cát, tuyển nổi,…

- Phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt bằng hóa học và hóa lý: Trung hòa, keo tụ - tạo bông,…

- Phương pháp xử lý sinh hoạt nước thải bằng sinh học: Hiếu khí, kị khí,…

3.3 Chọn công nghệ xử lý nước thải công suất 100.000 m 3 / ngày.đêm

Hình 1 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Thuyết minh công nghệ xử lý nước thải:

Nước thải được bơm qua ống có áp vào ngăn tiếp nhận Ngăn tiếp nhận được xây dựng

ở vị trí cao để đảm bảo thế năng cho nước có thể tự chảy qua các công trình xử lý khác Sau đó nước thải qua song chắn rác Tại đây, các rác lớn sẽ được song chắn rác giữ lại Nước thải tiếp tục đưa vào bể lắng cát ngang, tại đây dưới tác dụng của trọng lực, cát nặng

sẽ lắng xuống đáy bể, các loại hạt khoáng, cát, và kim loại sẽ được giữ lại và đưa sang sân phơi cát để làm khô rồi dùng xe vận chuyển đi nơi khác Tại bể điều hòa, nước thải được điều hòa lưu lượng và nồng độ Sau đó dẫn qua bể lắng 1 để loại

bỏ 1 phần cặn hữu cơ Cặn tươi từ bể lắng 1 được dẫn đến bể mê tan để xử lý Nước thải sau đó tự chảy sang bể aerotank để oxy hóa các chất bẩn hữu cơ có mặt trong nước thải Bể lắng đợt II làm nhiệm vụ lắng hỗn hợp nước – bùn từ bể aerotank dẫn đến Nước thải qua bể lắng ly tâm đợt hai: nhằm lắng các bông cặn tạo thành sau bể aeroten, làm sạch hơn cho nước thải

Để ổn định nồng độ bùn hoạt tính trong bể aerotank giúp tăng hiệu quả xử lý, một phần bùn hoạt tính từ bể lắng 2 được tuần hoàn trở lại bể aerotank để tiếp tục tham gia quá trình

xử lý (bùn hoạt tính tuần hoàn), phần còn lại được đưa qua bể nén bùn để làm giảm độ ẩm

và thể tích, sau đó được đưa đến bể mêtan để tiếp tục xử lý Sau đó nước thải được khử trùng, qua bể tiếp xúc làm tăng quá trình khử trùng của chất hoá học và sự khuếch tán trong nước

Nước thải sẽ theo mương thoát nước chảy ra nguồn tiếp nhận là sông Các chất bã sau khi phân huỷ ở bể mê tan thi được đưa tới nhà ép bùn Tại đây bùn cặn sẽ đươc làm khô và đưa bùn đi sử dụng Cặn sau khi lên men ở bể mê tan có độ ẩm cao Để thuận lợi cho việc vận chuyển và xử lý, cặn được đưa tới sân phơi bùn để làm ráo nước Sân phơi bùn có thể làm giảm độ ẩm của bùn xuống còn 75 – 80% Nước thải thu được ở sân phơi cát cũng như

ở bể nén bùn, bể mê tan và sân phơi bùn được thu gom lại và được bơm lên ngăn tiếp nhận

để xử lý