CÔNG NGHỆ xử lý bùn THẢI SINH HOẠT

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI SINH THOẠT1.1. Định nghĩa, nguồn gốc phát sinh, thành phần và tính chất1.1.1. Định nghĩa1.1.2. Nguồn gốc phát sinh1.1.3. Thành phần và tính chất bùn thải sinh hoạt1.1.3.1.Hàm lượng nước1.1.3.2.Kim loại1.1.3.3.Chất hữu cơ1.1.3.4.Chất dinh dưỡng1.1.3.5.Vi sinh vật1.2.Hiện trạng bùn thải từ hệ thống XLNTSH hiện nay tại TPHCM1.2.1.Các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt tại TPHCM1.2.2.Hiện trạng phát sinh và xử lý bùn thải1.2.3.Hiện trạng quản lý bùn thảiCHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN2.1.Mục đích xử lý bùn2.2.Các phương pháp xử lý bùn2.2.1.Phương pháp nén bùn:2.2.1.1.Phương pháp nén bùn trọng lực2.2.1.2.Phương pháp nén bùn tuyển nổi2.2.1.3.Phương pháp nén bùn ly tâm2.2.2.Phương pháp tách nước2.2.2.1.Sân phơi bùn (drying bed)2.2.2.2.Máy lọc áp lực2.2.2.3.Máy lọc chân không2.2.2.4.Máy lọc cặn ly tâm: (centrifuge filter)2.2.2.5.Máy lọc ép bùn dây đai (belt press filter)2.2.3.Phương pháp ổn định2.2.3.1.Phương pháp ổn định bùn bằng clo2.2.3.2.Phương pháp ổn định bùn bằng vôi2.2.3.3.Phương pháp phân hủy hiếu khí2.2.3.4.Phương pháp phân hủy kỵ khí2.2.3.5.Phương pháp ủ compostCHƯƠNG 3: MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM3.1.Qui trình xử lý bùn ở Al Gabel Asfer3.2.Mô hình xử lý bùn làm phân compost ở nhà máy xử lý nước thải Al Berka (Cairo) và khu vực 9N ở Alexandia.3.3.1.Mô hình ở nhà máy xử lý nước thải Al Berka:3.3.2.Mô hình ở khu vực 9N, Alexandria:3.4.Hệ thống xử lý bùn ở nhà máy Gaobeidian (Bắc Kinh – Trung Quốc).3.5.Quy trình xử lý bùn ở nhà máy XLNTSH tập trung Bình HưngTÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐH BÁCH KHOA TPHCM KHOA MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN THẢI SINH HOẠT MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI SINH THOẠT 1.1 Định nghĩa, nguồn gốc phát sinh, thành phần tính chất 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh 1.1.3 Thành phần tính chất bùn thải sinh hoạt 1.1.3.1.Hàm lượng nước 1.1.3.2.Kim loại 1.1.3.3.Chất hữu 1.1.3.4.Chất dinh dưỡng 1.1.3.5.Vi sinh vật 1.2.Hiện trạng bùn thải từ hệ thống XLNTSH TPHCM 1.2.1.Các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt TPHCM 1.2.2.Hiện trạng phát sinh xử lý bùn thải 1.2.3.Hiện trạng quản lý bùn thải CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN 2.1.Mục đích xử lý bùn 2.2.Các phương pháp xử lý bùn 10 2.2.1.Phương pháp nén bùn: 10 2.2.1.1.Phương pháp nén bùn trọng lực 10 2.2.1.2.Phương pháp nén bùn tuyển 12 2.2.1.3.Phương pháp nén bùn ly tâm 13 2.2.2.Phương pháp tách nước 14 2.2.2.1.Sân phơi bùn (drying bed) 14 2.2.2.2.Máy lọc áp lực 16 2.2.2.3.Máy lọc chân không 17 2.2.2.4.Máy lọc cặn ly tâm: (centrifuge filter) 19 2.2.2.5.Máy lọc ép bùn dây đai (belt press filter) 20 2.2.3.Phương pháp ổn định 22 2.2.3.1.Phương pháp ổn định bùn clo 22 2.2.3.2.Phương pháp ổn định bùn vôi 23 2.2.3.3.Phương pháp phân hủy hiếu khí 24 2.2.3.4.Phương pháp phân hủy kỵ khí 25 2.2.3.5.Phương pháp ủ compost 31 CHƯƠNG 3: MỘT SỐ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 34 3.1.Qui trình xử lý bùn Al Gabel Asfer 34 3.2.Mô hình xử lý bùn làm phân compost nhà máy xử lý nước thải Al Berka (Cairo) khu vực 9N Alexandia 35 3.3.1.Mơ hình nhà máy xử lý nước thải Al Berka: 35 3.3.2.Mơ hình khu vực 9N, Alexandria: 36 3.4.Hệ thống xử lý bùn nhà máy Gaobeidian (Bắc Kinh – Trung Quốc) 36 3.5.Quy trình xử lý bùn nhà máy XLNTSH tập trung Bình Hưng 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI SINH THOẠT 1.1 Định nghĩa, nguồn gốc phát sinh, thành phần tính chất 1.1.1 Định nghĩa Bùn thải sinh hoạt bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt 1.1.2 Nguồn gốc phát sinh Bùn thải phát sinh loại bỏ giai đoạn khác trình xử lý nước thải bao gồm: bùn sơ cấp phát sinh từ giai đoạn xử lý học, bùn thứ cấp hay bùn sinh học dư từ giai đoạn xử lý sinh học, bùn xử ký bậc cao hay bùn hóa học từ giai đoạn xử lý bậc cao, ngồi có lượng nhỏ từ bể tiếp xúc Hình 1.1: Sơ đồ nguồn gốc phát sinh bùn thải Hình 1.2: Bùn phát sinh từ thiết bị lọc rác tinh (bùn vật lý) Hình 1.3: Bùn phát sinh từ trình xử lý sinh học (bùn sinh học) 1.1.3 Thành phần tính chất bùn thải sinh hoạt - Rác giữ lại song chắn rác, lưới chắn rác có kích thước lớn 10 mm, nghiền nhỏ có độ ẩm ban đầu rác P1 = 80% đến độ ẩm sau nghiền P2 = 94 – 95 % - Sau bể lắng 1: Là lượng cặn lơ lửng giữ lại bể lắng Độ ẩm cặn sau lắng 97,5% sau chúng nén dần hố tập trung đến độ ẩm 92-95% Do thành phần khơng hồ tan có sẵn nước thải nên chúng gọi bùn sơ cấp (cặn tươi) Trong hệ thống xử lý nước thải với bể lắng sơ cấp xử lý thứ cấp bùn hoạt tính thơng thường, khối lượng khô bùn sơ cấp chiếm khoảng 50% lượng bùn tổng cộng Trong bùn sơ cấp thường có 65-70% thành phần hữu cơ, nhiều vi sinh vật vi sinh vật gây bệnh - Sau xử lý sinh học: gồm bùn hoạt tính dư sau bể aeroten bùn màng sinh vật sau bể lọc sinh học gọi chung bùn thứ cấp Đặc điểm: có độ ẩm cao từ 99,4 - 99,7%, kích thước tương đối đồng nhất, thành phần hữu chiếm 70-75%, có chứa nhiều trứng giun sán, vi khuẩn gây bệnh Lượng tính chất bùn thứ cấp thay đổi theo tốc độ trao đổi chất tăng trưởng vi sinh vật có bùn Nói chung, bùn thứ cấp khó nén tách nước so với bùn thứ cấp Thành phần tính chất bùn thải sinh hoạt cho bảng sau: Bảng 1: Thành phần tính chất bùn nước thải sinh STT Thành phần Bùn lắng Bùn lắng pH 5,0 – 8,0 6,5 – 8,0 Tổng chất rắn (TS), % 3,0 – 7,0 0,5 – 2,0 Chất rắn bay (TVS)% 60 – 80 50 – 60 Nitơ (N, %TS) 1,5 – 4,0 2,4 – 5,0 Photpho (P2O5, %TS) 0,8 – 2,8 0,5 – 0,7 Kali (K2O, %TS) – 1,0 0,5 – 0,7 Độ kiềm (mg CaCO3/L) 500 – 1500 580 – 1100 As (mg/ kg khối lượng khô) 1,1 – 230 10 Cd (mg/ kg khối lượng khô) – 3410 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 13 Hg (mg/ kg khối lượng khô) 0,6 – 56 14 Mo (mg/ kg khối lượng khô) 0,1 – 214 15 Ni (mg/ kg khối lượng khô) – 5300 80 16 Se (mg/ kg khối lượng khô) 1,7 – 17,2 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 1.1.3.1.Hàm lượng nước Hàm lượng nước bùn tồn nhiều hình thức khác Tính chất vật lý hóa học nước bùn khơng giống với nước thông thường việc tách nước khỏi bùn không dễ dàng Hàm lượng nước chia thành hai dạng: bên hạt bùn bên hạt bùn Có thể dùng phương pháp học nén bùn để tách nước khỏi bùn 1.1.3.2.Kim loại Kim loại độc hại chứa bùn thường là: Zn, Cu, Pb, Cr, Ni, Hg, Cd, Ag, Au, Sn Ngoài có kim loại khác Fe Al Chúng tồn nước thải có nguồn gốc từ nguồn nước cung cấp cho mục đích như: ăn uống, sinh hoạt, nước mưa, công nghiệp Tuy nhiên, số kim loại có giá trị chất dinh dưỡng cho trồng bổ sung cho đất bùn chế biến thành phân bón 1.1.3.3.Chất hữu Chất hữu thướng chiếm 50% chất rắn khô bùn Hầu hết chất hữu hợp chất hòa tan như: amino acid, lipid, hydrocarbon hay protein Chất hữu thường gồm hai dạng sau: - Dễ phân hủy sinh học, khơng tích lũy sinh học, dạng có nồng độ cao bùn - Bền, tích lũy sinh học, có nồng độ thấp bùn 1.1.3.4.Chất dinh dưỡng Bùn chứa lượng chất dinh dưỡng khác nhau, có khoảng 3% photpho khoảng 4% nitơ 1.1.3.5.Vi sinh vật Bùn chứa số loại vi sinh vật khác nhau, số chúng vi sinh vật gây bệnh Các mầm bệnh phát sinh từ phân người động vật Chúng phân chia thành nhóm khác như: vi khuẩn, protozoa, giun virus 1.2.Hiện trạng bùn thải từ hệ thống XLNTSH TPHCM 1.2.1.Các hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt TPHCM Hiện TPHCM có hệ thống XLNTSH gồm: nhà máy khu dân cư Tân Quy Đông (công suất 500 m3/ngày đêm), nhà máy khu đô thị Phú Mỹ Hưng (10.000 m3/ngày đêm), nhà máy Bình Hưng Hịa (26.500 m3/ngày đêm) nhà máy Bình Hưng (141.000 m3/ngày đêm) Như tổng công suất xử lý khoảng 180.000 m3/ngđ, chiếm 1/10 tổng lượng NTSH phát sinh thành phố 1.2.2.Hiện trạng phát sinh xử lý bùn thải - Lượng bùn thải từ hệ thống thoát nước thải sinh hoạt (mạng lưới thoát nước nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt) khoảng 300 – 500 m3/ngày - Chỉ bùn thải từ nhà máy Bình Hưng xử lý làm phân bón, chưa tìm nguồn tiêu thụ - Đa số trạm XLNTSH phân tán hoạt động không ổn định - Các trạm phân tán hợp đồng với đơn vị chức thu gom, vận chuyển, xử lý bùn thải phát sinh - Hầu hết bùn thải từ HTXLNTSH kết thúc BCL CTR đổ bỏ tràn lan kênh rạch 1.2.3.Hiện trạng quản lý bùn thải - Ít quan tâm đầu tư - Chưa có quy định, hướng dẫn quản lý an tòan bùn thải từ HT XLNTSH - Chưa có biện pháp kiểm sốt nhiễm bùn thải BCL bãi đổ bùn tạm kênh rạch, khu đất trống - Ơ nhiễm mơi trường từ việc chôn lấp bùn bãi chôn lấp tạm CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN 2.1.Mục đích xử lý bùn - Giảm khối lượng hỗn hợp bùn cặn cách tách nước có hỗn hợp bùn cặn để giảm kích thước cơng trình xử lý giảm thể tích cặn phải vận chuyển tới nơi tiếp nhận - Phân hủy chất hữu dễ bị thối rữa, chuyển chúng thành chất hữu ổn định hợp chất vô dễ dàng tách nước không gây tác động xấu đến môi trường nơi tiếp nhận - Bùn tách thành phần hữu vô phương pháp thủy lực: chất vô nặng lắng xuống, chất hữu nhẹ lên Các chất vô tận dụng để sản xuất vật liệu xây dựng, chất hữu xử lý phương pháp sinh học tận dụng cho việc làm phân bón Hình 2.1 Sơ đồ phương pháp xử lý bùn 2.2.Các phương pháp xử lý bùn 2.2.1.Phương pháp nén bùn: Mục đích: Giảm sơ độ ẩm bùn hoạt tính dư từ bể lắng cách lắng (nén) học để đạt độ ẩm thích hợp (94 – 96%), tạo điều kiện thuận lợi cho q trình xử lý bùn phía sau, giảm chi phí khâu xử lý bùn Phương pháp: - Phương pháp nén bùn trọng lực: bể nén bùn trọng lực - Phương pháp nén bùn tuyển nổi: bể nén bùn tuyển - Phương pháp nén bùn ly tâm: máy nén bùn ly tâm 2.2.1.1.Phương pháp nén bùn trọng lực  Cấu tạo 10 Bể tự hoại có ngăn hay nhiều ngăn Loại ngăn áp dụng cho lưu lượng đến 1m3/ngày đêm; loại hai ngăn lưu lượng đến 10 m3/ ngày đêm; loại ngăn lưu lượng lớn 10 m3/ngày đêm Việc dẫn nước vào khỏi bể dùng ống chữ T, đầu cắm sâu xuống lớp váng, phần ống chữ T phải để lộ thiên để thuận tiên thông ống Nước từ ngăn sang ngăn khác chảy qua khe hở tường ngăn cách Ở ngăn có nắp đậy để kiểm tra Phía tường ngăn cách mặt nước khoảng làm lỗ thơng với kích thước 0.2 x 0.2m Bể tự hoại cơng trình làm đồng thời hai chức năng: lắng phân hủy cặn Cặn lắng giữ bể từ – tháng.Bùn hút khỏi bề khoảng sáu tháng lần để lại 20% để giúp cho việc lên men cặn  Bể lắng hai vỏ (Two compartment Imhoff tank) Bể lắng hai vỏ thiết kế nhằm hoàn thành hai nhiệm vụ sau đây: - Lắng tạp chất lơ lửng (chức bể lắng ngang); - Chế biến cặn lắng q trình lên men kỵ khí 26 Hình 2.11: Bể lắng hai vỏ 1-Máng lắng; 2-Khe hở máng lắng; 3-Ngăn lên men cặn lắng; 4- Ống xả bùn (áp lực thủy tĩnh 1.5m) đến sân phơi bùn; 5-Dẫn nước thải vào máng lắng; 6Máng phân phối đầu bể; 7-Máng thu nước tập trung cuối bể; 8-Dẫn nước thải đến cơng trình xử lý  Cấu tạo Bể lắng vỏ bể chứa, mặt dạng hình trịn hay hình chữ nhật, đáy hình nón hình chóp đa giác Phần bể có máng lắng, cịn phần buồng tự hoại Bể lắng vỏ hình trịn phổ biến bể hình chữ nhật tốn nhiêu vật liệu 27 Bể lắng vỏ có loại máng lắngvà loại hai máng lắng Loại máng lắng áp dụng cho bể có đường kính nhỏ – m Bể lắng vỏ làm gạch, đá, bê tông cốt thép đổ chỗ ghép Dùng vật liệu gạch đá áp dụng cho bể lắng nhỏ, hay bể làm việc tạm thời, mặt có dạng hình chữ nhật Bể lắng vỏ chủ yếu làm bê tông cốt thép  Nguyên lý hoạt động Nước chuyển động qua máng lắng theo nguyên tắc bể lắng ngang Với tốc độ chảy chậm tác động trọng lượng thân, hạt cặn rơi lắng xuống dọc theo đáy máng Đáy máng làm dốc, hạt cặn theo chui qua khe hở xuống phần chứa cặn Khe hở có chiều rộng 0,12 – 0,15m Để hạt cặn lơ lửng bong bóng nước từ phần tự hoại không xâm thực phần lắng, đáy máng nơi có khe hở làm thành dốc che lấy dốc khoảng 0,1 – 0,35m Do có cấu trúc đặc biệt mà q trình lắng khơng bị ảnh hưởng q trình lên men Việc dẫn nước vào khỏi bể làm bể lắng ngang: theo dạng thành tràn hay tường mỏng đục lỗ dọc suốt chiều rộng máng lắng Ở đầu máng có chắn ngập để phân phối nước toàn tiết diện cuối máng có chắn để ngăn chất lên không chảy vào nước lắng Chiều sâu máng thường từ 1,2 – 2,5m, chiều sâu lớn q khơng có khả phân phối nước toàn tiết diện Việc tháo cặn bể lắng vỏ tiến hành bể lắng đứng đợt Ống dẫn bùn thường lấy đường kính nhỏ 200mm, áp lực yêu cầu 1,5 – 1,8m Vì lớp váng phát triển nhanh nên để có lớp diện tích dự trữ mặt thống tự (khơng kể phần máng lắng) khơng nhỏ 20% tổng diện tích bề mặt bể Khoảng cách tường máng lắng không nhỏ 0,5m Bể lắng vỏ giải lúc nhiệm vụ: lắng cặn lên men cặn lắng Quá trình lên men bể lắng hai vỏ tách khí có mùi atphan Cặn lắng giữ bể từ 60 – 120 ngày Các chất hữu phân hủy tới 40% Cặn có độ ẩm 85 – 95%  Điều kiện vận hành: Để trình lên men tốt, bể phải đổ vào bùn cũ Nếu khơng làm vậy, q trình lên men chua – loại lên men bốc mùi khó chịu, cặn có độ ẩm cao Nhiệt độ yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến q trình phân hủy chất Ví dụ, nhiệt độ 8,50C thể tích buồng tự hoại cho đầu người sử dụng hệ thống 80 lít, 120C 50 lít Tuy nhiên, sấy nóng nhân tạo phần tự hoại bể 28 lắng vỏ khơng kinh tế, phải sấy nóng lượng lớn nước thải chảy qua bể Thông thường người ta chơn sâu bể xuống đất, phần cịn lại ốp dày chung quanh, bề mặt có nắp đậy để giữ nhiệt cho thân bể Nhưng nước xứ lạnh, nước ta khơng cần thiết Nhiệt độ tối ưu 10 – 150C  Phạm vi sử dụng: Bể lắng hai vỏ sử dụng để xử lý bùn cặn nước thải sinh hoạt quy mô nhỏ cụm dân cư (công suất trạm XLNT nhỏ 10.000m3/ngày)  Bể metan Bể metan cơng trình xây dựng để lên men (ổn định kỵ khí) loại bùn cặn nước thải quy mô lớn khu thị Hình 2.12: Bể metan Bùn dẫn vào bể qua đường ống Bùn bể khuấy trộn nhờ thiết bị khuấy trộn, trình khuấy trộn tạo điều khiện cho vi sinh vật tiếp xúc với chất hữu cơ, đồng thời giúp giải phóng chất khí nhanh Vi sinh vật phân giải bùn tạo khí metan, CO2 số loại khí khác, khí bay lên thu hồi qua thiết bị thu hồi khí Thiết bị hâm nóng cặn dẫn nóng cung cấp nhiệt, tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật phát triển Cần lưu ý khí tạo q trình chuyển hóa nhiều giai đoạn Trong bể methane, lớp váng tập trung pha lỏng pha khí thường ngăn cản khí từ pha lỏng sang pha khí Do đó, vận hành bể methane cần 29 phải giảm lượng váng nhiều tốt, dùng biện pháp học để phá vỡ lớp váng Đối với bể methane có dung tích đến 1000m3 việc khuấy bùn bể thực máy bơm cặn,bể có dung tích 1000 – 4000 m3 dùng máy thủy lực, bể 4000m3 dùng thiết bị khuấy chân vịt Khi vận hành người ta thường lấy nước liên tục bổ sung nước thải vào Do đó, lượng cặn tạo liên tục Có lớp bùn cặn: lớp bùn cặn lơ lửng phía lớp bùn cặn lắng xuống đáy bể Người ta lấy lượng cặn bể liên tục theo chu kì để tăng khả phân hủy chất hữu tăng thể tích hữu ích bể Khi xả cặn lên men, mực bùn bể methan hạ xuống, áp suất mặt thống giảm tạo nên chân khơng Do gây nên tượng hút khơng khí vào tạo với khí CH4 thành hỗn hợp dễ gây nổ Vì vậy, cần thiết phải điều chỉnh áp lực cột khí đốt mức 0.1 – 0.2 m cột nước Bùn cặn sau trình lên men (bùn cặn chín) có màu đen sunfua sắt, chất hữu dễ gây thối rửa bị phân hủy, vi khuẩn gây bệnh khơng cịn, trứng giun sán bị tiêu diệt điều kiện lên men nóng Nhiệt độ yếu tố quan trọng trình lên men bể metan Nhiệt độ cao, thời gian lên men giảm Lưu ý: loại vi khuẩn kỵ khí lên men mêtan có nhóm: nhóm ưa ấm với nhiệt độ tối ưu 30350C, nhóm ưa nóng với nhiệt độ tối ưu 50-550C Trong bể metan chế độ lên men ấm, thời gian lên men 20-45 ngày, chế độ lên men nóng 10-20 ngày Lên men nóng có ưu điểm: cặn chín đều, dung tích bể bé, hầu hết trứng giun sán bùn cặn bị tiêu diệt, để đảm bảo nhiệt độ cần thiết , bùn cặn sấy nóng hệ thống cấp nhiệt, bể lắp đặt đất để ổn định nhiệt độ cân áp suất Các yếu tố kìm hãm trình lên men bể metan chất hoạt tính bề mặt, kim loại nặng, thay đổi pH, oxi chất độc cho trình lên men metan  Ưu điểm nhược điểm phương pháp phân hủy kỵ khí  Ưu điểm - Giảm lượng bùn tổng cộng nhờ chuyển đổi chất hữu ban đầu thành CH4, CO2 nước Nói chung, 30 – 65% bùn bị phân hủy giúp giảm bớt chi phí thải bỏ; - Cải thiện khả khử nước bùn; - Phân hủy hầu hết vi sinh đặc biệt trình phân hủy hiếu nhiệt Bùn phân hủy khơng cịn chất độc; 30 - Khí methane sinh nguồn lượng có giá trị Trong hầu hết trường hợp, lượng vượt lượng cần thiết trì giữ nhiệt độ cho trình phân hủy bùn; - Bùn phân hủy chứa chất dinh dưỡng N P chất hữu dùng để cải thiện độ phì nhiêu kết cấu đất  Nhược điểm - Chi phí đầu tư cao bể phân hủy kín kích thước lớn với hệ thống nhập liệu, gia nhiệt khuấy trộn bùn; - Những bể phản ứng lớn yêu cầu thời gian lưu thủy lực dài 10 ngày để ổn định bùn hiệu quả; - Vi khuẩn trình phân hủy kỵ khí nhạy cảm với thay đổi điều kiện mơi trường dù nhỏ Vì thế, trình dễ bị rối loạn cần theo dõi hiệu suất kiểm soát trình cẩn thận; - Lớp nước mặt thường có COD cao nồng độ SS, N, P cao Những dòng chất lỏng đòi hỏi xử lý trước tuần hoàn trở lại hệ thống xử lý nước thải 2.2.3.5.Phương pháp ủ compost  Giới thiệu Compost q trình phân hủy sinh hoc hiếu khí, ổn định chất hữu điều kiện thích hợp Kết trình phân hủy sinh học nhiệt độ, sản phẩm cuối ổn định, không mang mầm bệnh, sử dụng cho nông nghiệp Bùn trước đem làm phân compost phải làm đặc, tách nước để đạt độ ẩm thích hợp  Mơ tả trình Quá trình tạo compost gồm bước sau: - Bùn làm compost phải xốp, cấu trúc ổn định, có khả tự trì phản ứng phân hủy Nếu cần thiết, cho thêm phân compost, cành vụn… để tăng độ rỗng kiểm soát độ ẩm cho bùn, thêm chất giới hạn dinh dưỡng nhưcarbon từ mạt cưa, vỏ trấu… - Nhiệt độ khoảng 55 – 650 C để đảm bảo tiêu diệt sinh vật gây bệnh tạo điều kiện cho nước bay làm giảm độ ẩm bùn - Phân compost dự trữ thời gian sau hệ thống compost hoạt động để ổn định bùn nhiệt độ thấp - Nếu compost tạo thành ẩm ướt, cần thổi khơng khí khơ để sấy phân - Q trình ủ compost cho bùn diễn 30 ngày  Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật 31 - Độ ẩm: Độ ẩm thấp vi khuẩn hoạt động 12 – 15%, độ ẩm 40%, tốc độ phân hủy bị giới hạn Độ ẩm tối ưu cho bùn compost khoảng 50 – 60% Nếu độ ẩm lớn 60% không tạo độ liền khối kết cấu phân compost Bùn sau tách nước ẩm nên cần trộn thêm số chất độn như: phân xác chết động vật, nông sản hỏng, cỏ dại, cây, cành cây… - Nhiệt độ: Nhiệt độ thích hợp từ 35 – 65oC, Nhiệt độ bị ảnh hưởng từ yếu tố như: độ ẩm, tốc độ thổi khí, kích thước đống compost, điều kiện khí quyển, dinh dưỡng Ví dụ, độ ẩm cao, nhiệt độ tăng nhiệt bị thất theo nước bay Mặt khác, độ ẩm thấp làm giảm độ hoạt động vi sinh nên phát sinh nhiệt giảm Trong giai đoạn đầu trình ủ, nhiệt độ tăng lên cao, có đạt tới 70oC, cần phải tiến hành thơng gió để giảm nhiệt cho khối ủ - pH: Giá trị pH tối ưu cho vi khuẩn phát triển nằm khoảng – 7,5, cho nấm phát triển khoảng 5,5 – 8,0 - Các chất dinh dưỡng: tất sinh vật sống điều cần chất dinh dưỡng như: Cacbon, Nitơ, Photpho, Lưu huỳnh chất vi lượng khác Vì cần phải cung cấp đủ chất dinh dưỡng cho vi sinh vật sinh trưởng phát triển Tỷ lệ C/N số quan trọng trng trình compost, số nên giử từ 20 – 40 - Nguồn oxy cung cấp: Nồng độ oxy tối ưu lượng bùn compost – 15% theo thể tích Nếu thổi khí làm nồng độ oxy tăng 15%, nhiệt độ khối bùn giảm Để đảm bảo lượng oxi đống ủ ta phải tiếng hành thổi khí cưởng đảo trộn đống ủ thường xuyên  Phân loại hệ thống ủ compost Quá trình ủ phân compost thường sử dụng hệ thống: - Hệ thống ủ đống trời: hệ thống đơn giản, khó kiểm sốt điều kiện tối ưu, bị ảnh hưởng điều kiện thời tiết - Hệ thống phản ứng kín: Hệ thống bể phản ứng kín bể cố định di động mà thơng gió nhiệt độ điều chỉnh thiết bị học yêu cầu cấp lượng bên Các hệ thống thường tốn vận hành bảo dưỡng  Ưu điểm nhược điểm phương pháp làm compost  Ưu điểm - Cung cấp nitơ hữu cơ, K, P vi lượng cần thiết cho cây; - Tăng khả giữ nước đất; - Tăng độ thấm, thơng khí thoát nước cho đất sét; - Tăng số lượng vi sinh cho đất 32  Nhược điểm - Phát sinh mùi q trình làm compost; - Có nhiều sinh vật gây bệnh sống sót sản phẩm; - Sự phân tán sinh vật gây bệnh thứ cấp Aspergillus fumigatus, hạt bùn, chất gây dị ứng bay khơng khí 33 CHƯƠNG 3: MỘT SỐ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM 3.1.Qui trình xử lý bùn Al Gabel Asfer Quy trình áp dụng nhà máy xử lý nước thải Al Gabel Asfer, nhà máy xử lý nước thải lớn Ai cập Lượng nước thải sinh hoạt xử lý khoảng 1800 x 103 m3/ngày tăng lên khoảng 3000 x 103 m3/ngày vào năm 2020 Công nghệ ổn định bùn phương pháp kỵ khí sinh lượng nhà máy đạt kết tốt Hình 3.1: Sơ đồ quy trình xử lý bùn cơng nghệ phân hủy kỵ khí Trong quy trình cơng nghệ hỗn hợp bùn thải (sơ cấp thứ cấp) bơm vào thiết bị nén bùn (16 thiết bị nén bùn trọng lực với V = 3.200 m3 thiết bị nén bùn với V = 2.500 m3) Sau trình nén bùn trọng lực bùn nén (khoảng 12.500 m3/ngày với 4% DS) bơm vào thiết bị phân hủy sơ cấp (20 thiết bị có V = 11.000 m3 thiết bị có V = 9.750 m3) với thời gian lưu 20 ngày Sau bùn đưa qua thiết bị phân hủy thứ cấp (10 thiết bị có V = 7.550 m3 thiết bị có V = 8.752 m3 ) lưu vòng ngày Bùn phân hủy đưa qua thiết bị tách nước khí, sử dụng 30 thiết bị lọc ép dây đai với công suất 23 m3/h 12 thiết bị với công suất 21 m3/ngày Tổng hàm lượng chất rắn bánh bùn sau tách nước khoảng 23 - 30% Bùn sau tách nước xe tải chở đến khu vực phơi bùn để đạt đến 40% DS trước đưa sử dụng cho mục đích nơng nghiệp Lượng khí biogas sinh q trình phân hủy kỵ khí sử dụng cho q trình đun nóng bùn thải trước đưa vào hệ thống phân hủy hiếu khí sơ cấp Ngồi lượng khí gas cịn sử dụng để phát điện, cung cấp khoảng 37 – 68% điện tiêu thụ nhà máy xử lý nước thải 34 3.2.Mơ hình xử lý bùn làm phân compost nhà máy xử lý nước thải Al Berka (Cairo) khu vực 9N Alexandia Việc tiến hành ủ composting phải đạt tỷ lệ C:N thích hợp, phải có độ ẩm độ rỗng thích hợp Thơng thường bùn thải sinh hoạt dung làm nguyên liệu trực tiếp cho trình compost bổ sung chất tão điều kiện thích hợp cho q trình ủ compost Với khí hậu nóng khơ Ai cập thích hợp cho vi sinh vật có lợi cho q trình compost hoạt động Hình 3.2: Sơ đồ quy trình xử lý bùn cơng nghệ ủ compost 3.3.1.Mơ hình nhà máy xử lý nước thải Al Berka: Mơ hình thí nghiệm Al Berka tiến hành từ năm 2007, xử lý khoảng 140 m3/ngày bùn khơ tạo từ q trình tách nước sân phơi bùn, sau đưa ủ compost Hỗn hợp bùn từ sân phơi bùn trộn lẫn với rơm rạ đem ủ luống dài ủ theo đống Mơ hình có 12 luống ủ tỷ lệ pha trộn bùn thải, compost ủ rơm thay đổi để chọn tỷ lệ phối trộn thích hợp Thời gian ủ khoảng tháng Một số luống ủ mầm bệnh nhiên hầu hết mầm bệnh bị tiêu diệt Mơ hình thực tế thiết kế luống ủ lớn hơn, thời gian ủ từ 4-8 tuần kết hợp 30-60 ngày ủ chín Tỷ lệ phối trộn thích hợp phần bùn thải (25% DS) : phần compost ủ (60% DS) : phần rơm rạ (85% DS) Hệ thống đưa vào hoạt động với khả cung cấp 70 compost ngày, giải khoảng 66% lượng bùn thải từ sân phơi bùn Al Berka Trong tương lai, sau có đánh giá từ mơ hình pilot, phủ Ai Cập có kế hoạch tăng quy mô sản xuất compost lên 720 tấn/ngày, giải 35 lượng bùn thải từ sân phơi bùn nhà máy xử lý nước thải Al Berka, Shobera Al Gabel Asfer 3.3.2.Mơ hình khu vực 9N, Alexandria: Các nhà máy xử lý nước thải Alexandria nhà máy xử lý nước thải phía Đơng với cơng suất nước thải sinh hoạt 490 x 103 m3/ngày nhà máy xử lý nước thải phía Tây với cơng suất 360 x 103 m3/ngày Lượng bùn sơ cấp tạo khu xử lý nước thải sinh hoạt phía Đơng Tây Alexandria khoảng 3.000 m3/ngày với 3,8 – 5,25% DS tách nước học thiết bị ép dây đai tương tự quy trình Al Gabel Asfer Lượng polymer cho vào khoảng – kg/tấn DS nhằm tạo bánh bùn có hàm lượng rắn khoảng 25 - 30%, ngày tạo khoảng 580 bánh bùn Xe tải chuyển lượng bùn quãng đường khoảng 45 km đến khu vực 9N để hoàn tất trình xử lý bùn phương pháp ủ compost theo luống Khu vực 9N nơi tập trung xử lý bùn từ nhà máy xử lý nước thải Alexandria, nơi đưa vào hoạt động năm 1997 với diện tích khoảng 1,51 km2 nằm phía Tây Nam thành phố Alexandria Các luống ủ phân bố thành khu vực, khu vực 0,29 km2 Bùn khơ hịa trộn với phân compost ủ tỷ lệ 5:1 ủ luống dài 250 m Chiều rộng luống ủ khoảng – 4,5 m, chiều dày – m Thời gian ủ - tháng luống ủ xáo trộn ngày lần máy móc chuyên dụng Nhiệt độ trung tâm luống ủ từ 55 - 70oC Mỗi năm có khoảng 112.000 compost tạo 3.4.Hệ thống xử lý bùn nhà máy Gaobeidian (Bắc Kinh – Trung Quốc) Nhà máy Gaobeidian xử lý khoảng 80% nước thải sinh hoạt 20% nước thải công nghiệp với công suất khoảng 740.000 m3/ngày Bùn sơ cấp thứ cấp từ nhà máy xử lý nước thải xử lý riêng lẻ Lượng bùn sinh có khoảng 50% bùn sơ cấp 50% bùn thứ cấp 36 Hình 3.3: Sơ đồ công nghệ xử lý bùn nhà máy xử lý nước thải đô thị Gaobeidian Bùn sơ cấp nén trọng lực, sau bùn đưa phân hủy kỵ khí sau tách nước đưa tách nước trực tiếp hệ thống lọc dây đai Lượng bùn đưa phân hủy phụ thuộc vào thể tích buồng phân hủy, hệ thống thiết kế 16 buồng phân hủy với thể tích bể V = 7.848 m3 Bùn phân hủy qua giai đoạn, giai đoạn 21 ngày giai đoạn ngày nhiệt độ mesophilic (40oC theo Mr Chang Jiang, 2004), khí biogas sinh sử dụng để tạo lượng dùng cho q trình hiếu khí hệ thống xử lý nước thải Thiết bị lọc dây đai tách nước bùn sau bị phân hủy Hình 3.4: Buồng phân hủy bùn Bùn thứ cấp nén tách nước theo quy trình kết hợp Bùn nén trọng lực tách nước thiết bị lọc dây đai Polymer sử dụng để tăng hiệu trình tách nước trình xử lý bùn sơ cấp lẫn thứ cấp Bùn sơ cấp thứ cấp sau tách nước đưa đến nơi chứa làm bê tơng có mái che xe tải vận chuyển đến nhà máy thải bỏ bùn Daxing để làm compost bán dạng phân bón cải tạo đất Lượng bùn tạo Gaobeidian sau xử lý khoảng 110 m3 bùn khô ngày với độ ẩm