2.3.1 Nội dung 1: Xác định lượng cặn, bùn tách nhờ các song chắn rác
- Mục đích
Song chắn rác: Nước thải đầu vào hệ thống sẽ đi qua 3 song chắn rác với kích thước khe lần lượt là ∆i = 40 mm, ∆i = 20 mm, ∆i = 5 mm. Xác định khối lượng và thành phần rác tách tại mỗi song chắn rác.
- Phương pháp thực hiện
Chuẩn bị các thiết bị, dụng cụđể xác định lượng cặn, bùn tách ra tại các song chắn rác gồm: máng đo lưu lượng để xác định lưu lượng nước thải qua mỗi song chắn; dụng cụ thu gom, cân rác.
+ Xác định lưu lượng nước thải
Thiết kế máng đo lưu lượng. Lưu lượng nước thải dự kiến qua mương: 7500- 12500 m3/ngđ. Cấu tạo mương dẫn nước thải: Mương dẫn tiết diện chữ nhật, vật liệu bê tông, kích thước các mương : B=0,8m, H=1 m.
Thiết kế máng đo lưu lượng dạng đập tràn thành mỏng, cửa tam giác với các thông số như sau: Chiều cao H = 1m, chiều rộng B = 0,77 m, độ dày δ = 3 mm, chiều
cao phần cửa tam giác: h= 0,385 m, góc mở cửa tam giác θ= 900. Ngoài ra hai mép máng sẽ có đệm cao su để đảm bảo độ khít của máng với mương dẫn nước thải
Bản vẽ chi tiết và hình ảnh máng đo lưu lượng được thể hiện tại hình 2.5 và hình 2.6
Hình 2.6: Chi tiết máng đo lưu lượng
Hình 2.7: Máng đo lưu lượng
Công thức xác định lưu lượng:
Tiến hành đo lưu lượng: Đặt máng đo lưu lượng vào mương dẫn nước thải. Sau đó kiểm tra độ khít giữa đệm cao su và mương dẫn nước. Xác định chiều cao phần nước tràn qua cửa tam giác khi mực nước ổn định. Hình ảnh đo lưu lượng nước thải được thể hiện tại hình 2.8 và 2.9
Hình 2.8: Đặt máng đo lưu lượng vào mương
Hình 2.9: Xác định chiều cao mực nước tràn qua cửa tam giác
Thời gian thực hiện: đo lưu lượng nước thải liên tiếp 48 h. + Xác định khối lượng rác tại mỗi song chắn.
Tiến hành thu gom rác tại các song chắn rác, cân để xác định khối lượng rác tách ra hàng ngày. Cụ thể công việc được thể hiện tại hình 2.10
Hình 2.10: Thu gom và xác định khối lượng rác tại các song chắn
Hình 2.11: Phân loại, xác định thành phần rác
- Kết quả
+ Lưu lượng nước thải xác định nhờ máng đo lưu lượng
Qua thời gian đo lưu lượng liên tiếp 24h ta thu thập được số liệu về lưu lượng nước thải theo giờ như hình 2.12
Hình 2.12: Lưu lượng nước thải theo giờ
Tổng lưu lượng nước thải qua song chắn giác trong 24h là 9000,5 m3.
+ Lượng cặn, bùn tách ra tại các song chắn rác
Qua quá trình thu gom rác, xác định khối lượng rác tách tại mỗi song chắn rác tathu được kết quả như hình 2.13
Hình 2.13: Lượng rác tách ra tại mỗi song chắn ráctheo ngày
Từ biểu đồ trên ta tính được lượng cặn, bùn trung bình tách ra tại mối song chắn như bảng 2.2
Bảng 2.2: Lượng cặn, bùn trung bình tách ra tại mỗi song chắn rác Song chắn rác ∆i= 40mm (Kg/1000m3) Song chắn rác ∆i= 20mm (Kg/1000m3) Song chắnrác ∆i= 5mm (Kg/1000m3) Tổng (Kg/1000m3) Khối lượng rác (Kg/1000m3) 0,042 0,007 0,011 0,06
Rác sau khi thu gom được phân loại, thành phần rác như bảng 2. 3 và bảng 2.4
Bảng 2.3: Thành phần rác tại song chắn rác ∆i = 40 mm
Thành phần Khối lượng (Kg) Phần trăm (%)
Vô cơ Túi ni lon 3,9 78
Nhựa 0,3 6
Hữu cơ Cỏ cây, bùn cặn 0,8 16
Bảng 2.4: Thành phần rác tại song chắn rác ∆i = 20 mm và ∆i = 5 mm
Thành phần Khối lượng (Kg) Phần trăm (%)
Vô cơ (Túi ni lon, nhựa..) 0,6 43
Hữu cơ (Bùn cặn, mỡ vụn…) 0,8 57
Nhận xét:
+ Tại song chắn rác ∆i= 40 mm, khối lượng cặn, bùn tách ra từ song chắn lớn và không ổn định, dao động từ 0,022 - 0,056 (Kg/1000 m3)
+ Tại song chắn rác ∆i= 20 mm và ∆i= 5 mm, khối lượng cặn, bùn tách ra từ song chắn nhỏ, tương đối ổn định. Song chắn rác ∆i= 20 mm lượng cặn, bùn dao động từ 0,002-0,011(Kg/1000 m3), Song chắn rác ∆i= 5 mm lượng cặn, bùn dao động từ 0.006-0,017 (Kg/1000 m3).
+ Thành phần cặn, bùn tách ra tại song chắn rác thô ∆i = 40 mm chủ yếu là túi ni lon hoặc cỏ cây kích thước lớn.
+ Thành phần cặn, bùn tách ra tại song chắn rác ∆i=20 mm và ∆i= 5 mm bao gồm cả các chất hữu cơ như bùn cặn, mỡ vụn và các chất vô cơ như túi nilon với lượng xấp xỉ bằng nhau.
2.3.2 Nội dung 2: Xác định lượng cặn, bùn tách tại bể lọc xốp nổi và bể lắng
- Mục đích
+ Bể lọc xốp nổi: Sau khi qua song chắn rác, nước thải được đưa tới bể lọc xốp nổi nhằm loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Xác định lượng cặn, bùn được giữ lại tại bể lọc xốp nổi.
+ Bể lắng: Nước thải sau khi được xử lý tại bể lọc sinh học sẽ được đưa qua bể lắng để loại bỏ màng vi sinh vật. Xác định lượng bùn lắng thu được tại bể lắng.
- Phương pháp thực hiện
Chuẩn bị các thiết bị, dụng cụ lấy mẫu và phân tích mẫu nước vào và ra mỗi công trình bể lọc xốp nổi và bể lắng . Thông số phân tích ở đây là SS (mg/l), từ đó xác định lượng bùn giữ lại tại mỗi bể. Hình các thiết bị, dụng cụ được thể hiện tại mục lục.
+ Xác định lượng cặn, bùn tách tại bể lọc xốp nổi
+ Tiến hành lấy mẫu hàng ngày, xác định SS đầu vào và đầu ra công trình. Tính toán lượng bùn cặn được giữ lại bởi bể lọc xốp nổi.
Công thức xác định lượng bùn cặn được giữ lại bởi bể lọc xốp nổi
m = n SS SS đr n i đv ).1000 ( 1 − ∑ = (kg/1000m3 nước thải) (2.2) Trong đó:
m: Lượng bùn cặn tách ra trên 1000 m3 nước thải đầu vào (kg/1000m3 nước thải)
SSđv: Kết quả phân tích SS đầu vào bể lọc xốp nổi FSF (mg/l) SSđr: Kết quả phân tích SS đầu ra bể lọc xốp nổi FSF (mg/l) n: Số ngày lấy mẫu và phân tích SS.
Hình 2.14: Lấy mẫu và phân tích xác định SS nước đầu ra và đầu vào bể lọc xốp nổi
+ Xác định lượng cặn, bùn tách tại bể lắng
Tiến hành lấy mẫu hàng ngày, xác định SS đầu vào ( nước sau bể lọc sinh học HTF) và đầu ra công trình. Tính toán lượng bùn cặn lắng được giữ lại trong bể lắng.
Công thức xác định lượng bùn cặn được giữ lại bởi bể lắng ngang.
m = n SS SS đr n i đv ).1000 ( 1 − ∑= ( kg/1000m 3) (2.3) Trong đó:
m: Lượng bùn cặn lắng tách ra tại bể lắng trên 1000m3 nước thải đầu vào(kg/1000m3)
SSđv: Kết quả phân tích SS đầu vào bể lắng (mg/l) SSđr: Kết quả phân tích SS đầu ra bể lắng (mg/l) n: Số ngày lấy mẫu và phân tích SS.
Hình 2.15: Tiến hành lấy mẫu và phân tích xác định SS nước đầu ra và đầu vào bể lắng
- Kết quả
Lượng bùn cặn tách ra tại các công trình được thể hiện tại hình 2.16
Hình 2.16: Lượng bùn cặn trung bình tách ra tại mỗi công trình
Từ biểu đồ trên ta tính được lượng cặn, bùn trung bình tách ra tại mỗi song chắn như bảng 4
Bảng 2.5: Lượng bùn trung bình tách ra tại mỗi công trình
Bể FSF (Kg/1000 m3 ) Bể lắng II (Kg/1000 m3 ) Tổng lượng bùn (Kg/1000 m3 ) Lượng bùn trung bình tách ra 27,95 10,4 38,35
+ Tại bể lọc xốp nổi, khối lượng bùn tách ra lớn và không ổn định, dao động từ 19-53 (Kg/1000 m3).
+ Tại bể lắng, khối lượng bùn tách ra nhỏ và ổn định hơn so với bể lọc xốp nổi, dao động từ 5,5-22,5 (Kg/1000 m3).
+ Tổng lượng bùn trung bình tách ra tại các bể là 38,35 (Kg/1000 m3).
2.4 Kết luận
- Rác qua hệ thống được tách ra chủ yếu bởi song chắn rác thô ∆i= 40 mm , trung bình 0,042 (Kg/1000 m3) và song chắn rác ∆i= 5 mm , trung bình 0,011 (Kg/1000 m3).
- Tại bể lọc xốp nổi, khối lượng bùn cặn tách trung bình là 27,95 (Kg/1000 m3).Tại bể lắng, khối lượng bùn tách trung bình 10,4 (Kg/1000 m3).
CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ BÙN CẶN TRONG HỆ THỐNG VÀ ĐỀ SUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ BÙN CẶN 3.1 Đánh giá hiệu quả các công trình xử lý bùn cặn trong hệ thống
3.1.1 Mục đích
- Đánh giá hiệu quả xử của các công trình xử lý bùn cặn đang có trong hệ thống thực nghiệm ( bể nén và máy ép bùn ) với bùn cặn rửa lọc bể lọc xốp nổi và bùn cặn bể lắng.
- Đánh giá khả năng áp dụng các công trình xử lý bùn cặn này với bùn cặn thu được từ hệ thống xử lý nước thải đô thị TP Đà Nẵng.
3.1.2 Đối tượng
Đối tượng bao gồm:
- Bùn cặn thu được từ hệ thống xử lý nước thải thực nghiệm Phú Lộc- TP Đà Nẵng. Bùn cặn ở đây gồm bùn cặn bể lọc xốp nổi và bùn cặn bể lắng như hình 3.1và 3.2
Hình 3.1: Bùn cặn bể lọc xốp nổi Hình 3.2: Bùn cặn bể lắng
- Công trình xử lý bùn cặn trong hệ thống xử lý nước thải thực nghiệm là bể nén bùn đứng và máy ép bùn khung bản như hình 3.3 và 3.4
Hình 3.3: Bể nén bùn Hình 3.4: Máy ép bùn
3.1.3 Nội dung, trình tự tiến hành và kết quả
- Mục đích
Các công trình xử lý bùn cặn hệ thống xử lý nước thải thực nghiệm được xem xét, đánh giá bao gồm:
+ Bể nén bùn: Bùn cặn bể lọc xốp nổi và bùn cặn bể lắng được đưa đến bể nén bùn để giảm độ ẩm bùn cặn trước khi vào máy ép bùn. Xác định độ ẩm bùn cặn trước và sau khi qua bể nén.
+ Máy ép bùn: Bùn cặn sau khi qua bể nén sẽ được đưa đên máy ép bùn để tách nước, giảm độ ẩm bùn cặn xuống còn 70-75 %, dễ dàng vận chuyển đi xử lý.
- Phương pháp thực hiện
Chuẩn bị các thiết bị, dụng cụ lấy mẫu và phân tích mẫu bùn cặn đầu vào và ra mỗi công trình bể nén bùn và máy ép bùn. Thông số phân tích ở đây là độ ẩm, từ đó nhận xét hiệu quả của bể nén bùn và máy ép bùn.
+ Vận hành bể nén bùn với bùn cặn bể lọc xốp nổi và bùn thu được từ bể lắng Đối với bùn cặn rửa lọc bể lọc xốp nổi: cài đặt hệ thống tiến hành rửa lọc vào 7h hàng ngày, sau đó bùn cặn rửa lọc sẽ được bơm đưa đến bể nén bùn. Thể tích bùn cặn rửa lọc được bơm lên bể nén là 2 m3 . Thời gian nén bùn tại bể nén là 3 giờ.
Đối với bùn cặn bể lắng: hàng ngày tiến hành bơm bùn lắng từ bể lắng tới bể nén
bùn, thể tích bùn lắng bơm lên bể nén là 1 m3. Thời gian nén bùn là 3 giờ. + Vận hành máy ép bùn
Bùn sau khi nén được đưa vào máy ép bùn nhờ bơm. Dưới áp lực của bơm và áp lực khí nén. Nước sẽ thẩm thấu qua màng lọc đi ra ngoài, bùn cặn được giữ lại trên màng lọc. Thời gian hoàn thành ép bùn khoảng 8 tiếng.
+ Xác định hiệu quả bể nén và máy ép bùn
Lấy mẫu bùn cặn trước, sau khi nén và ép để xác định độ ẩm của bùn cặn. Tính toán được hiệu quả của bể nén bùn và máy ép bùn như sau:
G = n DA DA đr n i đv ) ( 1 − ∑= (%) (3.1) Trong đó:
G: độ giảm độ ẩm của bùn cặn sau công trình (%) DAđv : Độ ẩm của bùn cặn trước khi vào công trình ( %) DAđv : Độ ẩm của bùn cặn sau khi ra công trình ( %) n: Số ngày thực hiện nén bùn
+ Thời gian thực hiện: Từ 10/3 đến 1/5/2014.
- Kết quả
Qua quá trình thực hiện nén và ép bùn với mỗi loại bùn cặn. Ta có bảng số liệu thể hiện hiệu quả của bể nén và máy ép bùn đối với bùn cặn rửa lọc và bùn cặn bể lắng của hệ thống như hình 3.5
Hình 3.5: Hiệu quả bể nén bùn và máy ép bùn với bùn cặn rửa lọc
Hình 3.6: Hiệu quả bể nén bùn và máy ép bùn với bùn bể lắng
Nhận xét:
+ Hiệu quả bể nén và máy ép bùn với bùn cặn bể lọc xốp nổi
Độ ẩm của bùn cặn rửa lọc bể lọc xốp nổi nằm trong khoảng 98-99 %. Sau khi qua bể nén bùn, độ ẩm bùn cặn giảm xuống còn 95-96.8 %.
Sau khi qua máy ép bùn khung bản, độ ẩm bùn cặn chỉ còn khoảng 65.5-75 %, bùn cặn ở dạng rắn, dễ vận chuyển đi xử lý, hiệu quả máy ép bùn cao.
+ Hiệu quả bể nén và máy ép bùn với bùn cặn bể lọc xốp nổi
Sau khi qua bể nén bùn, độ ẩm bùn cặn giảm xuống còn 96-97.5 %.
Sau khi qua máy ép bùn khung bản, độ ẩm bùn cặn chỉ còn khoảng 71,1-77,4 %.
3.2 Áp dụng phương pháp kỵ khí xử lý bùn cặn thu được từ hệ thống xử lý nước thải thực nghiệm Phú Lộc, kết hợp thu hồi Biogas.
3.2.1 Mục đích
- Xác định khả năng phân hủy kỵ khí bùn cặn thu được từ hệ thống xử lý nước thải thực nghiệm;
- Xác định khả năng thu hồi biogas từ quá trình phân hủy kỵ khí bùn cặn của hệ thống thực nghiệm thông qua việc xác định lượng khí, thành phần khí và sản lượng khí có thể thu hồi đối với các loại bùn cặn trên;
3.2.2 Đối tượng
Đối tượng bao gồm:
- Bùn cặn thu được từ hệ thống xử lý nước thải thực nghiệm: bùn cặn bể lọc xốp nổi và bùn cặn bể lắng;
Hình 3.7: Bùn cặn bể lọc xốp nổi và bùn cặn bể lắng
Hình 3.8: Mô hình kỵ khí phân hủy bùn cặn thu được từ hệ thống
3.2.3 Nội dung, phương pháp thực hiện và kết quả
- Nội dung
+ Thiết lập mô hình phân huỷ kỵ khí, chế độ hoạt động gián đoạn. Cấu tạo mô hình như hình 3.9 gồm: Bể phân huỷ kỵ khí hình trụ, vật liệu nhựa, có dung tích 20 lít; Hệ thống đường ống thu khí, van và bóng thu khí;
+ Bùn cặn nạp vào mô hình gồm bùn cặn bể lọc xốp nổi và bùn cặn bể lắng. Xác định hiệu quả xử lý bùn cặn, khả năng thu hồi biogas của mô hình.
Hình 3.9: Mô hình kỵ khí gián đoạn 20 lít
- Phương pháp thực hiện
+ Chuẩn bị các dụng cụ lấy mẫu và phân tích thành phần các chất khí (CH4, H2S, CO2, O2....); Hình ảnh thiết bị đo thành phần khí như hình 3.1
Hình 3.10: Thiết bị đo thành phần khí
+Chuẩn bị các thiết bị liên quan đến việc phân tích xác định các thông số thành phần bùn kỵ khí và nước sau phân huỷ kỵ khí: Độ ẩm, độ tro; Chất hữu cơ (BOD5;
+ Chuẩn bị bùn kỵ khí: Tiến hành lấy 60 lít bùn kỵ khí từ từ bể phân huỷ kỵ khí của
bãi rác Khánh Sơn, loại bỏ rác bằng lưới lọc với mắt lưới kích thước 3mm x 3mm. Lưu bùn kỵ khí trong điều kiện kỵ khí để phục vụ cho các nghiên cứu thực nghiệm;
+ Chuẩn bị bùn cặn nạp vào mô hình:
Tiến hành vận hành hệ thống, thu bùn cặn bể lọc xốp nổi và bùn bể lắng. Bùn trước khi đưa vào mô hình sẽ đưa thực hiện quá trình nén, giảm độ ẩm bùn cặn, tăng hiệu quả mô hình kỵ khí. Tiến hành xác định các thông số bùn đầu vào mô hình gồm: pH; độ kiềm; độ ẩm, độ tro;COD, NH4+, PO43-;
Tiến hành nạp bùn cặn thu được từ hệ thống và bùn cặn kỵ khí với các tỷ lệ bùn cặn kỵ khí: bùn cặn hệ thống là 1:2, 1:3 và 1:4 ( kí hiệu lần lượt là M1, M2, M3 với mô hình có chứa bùn cặn bể lọc xốp nổi và M4, M5, M6 với mô hình có chứa bùn cặn bể lắng);
+ Vận hành mô hình:
Hàng ngày, tiến hành quan trắc các thông tin bao gồm: lượng khí, thành phần biogas, nhiệt độ không khí của các mô hình;