Xử lý bùn thả

GVHD: PGS. TS Nguyễn Thị LoanSVTH: Hoàng Thị Lan Anh Nguyễn Thu Hiền Nguyễn Văn Trung1XỬ LÝ BÙN THẢINội dung2Giới thiệuNguồn phát sinh và tính chất của bùn thảiCác phương pháp xử lý bùn thảiTính toán thiết kế công trình xử lý bùn thảiKết luậnGiới thiệu3 Bùn thải của nhà máy xử lý nước và nước thải là hỗn hợp của nước và cặn lắng có chứa nhiều chất hữu cơ có khả năng phân hủy, dễ bị thối rữa và có các vi khuẩn có thể gây độc hại cho môi trường vì thế cần có biện pháp xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận [1].Mục đích của quá trình xử lý bùn cặn [1]4Giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn để giảm kích thước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng phải vận chuyển đến nơi tiếp nhận.Phân hủy các chất hữu cơ dễ bị thối rữa, chuyển chúng thành các hợp chất vô cơ, hữu cơ ổn định để dễ dàng tách nước ra khỏi bùn cặn và không gây tác động xấu đến môi trường nơi tiếp nhận.Nguồn phát sinh ra bùn thải [2] gắn với phân loại5Tính chất bùn thải [4] 6Bùn thải thường là hỗn hợp huyền phù khó lọc.Bùn thải từ bể lắng 1 của hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ chưa được phân hủy hoàn toàn. Còn bùn thải thu được từ bể lắng 2 là bùn hoạt tính có dạng bông, các chất hữu cơ đã được phân hủy 1 phần. Trong các loại thải này chứa rất nhiều VSV.Tính chất bùn thải [7] 7Những loại bùn thải có chứa các kim loại nặng như: Cu, Mn, Ni, Pb, Al, As nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra môi trường.Các phương pháp xử lý BT nguy hại như: ứng dụng CN sinh học (trồng các loại cỏ có khả năng hấp thụ KLN như Vetiver,), ổn định hóa rắn bùn thải kết hợp với phụ gia HSOB hóa bùn thải thành bê tông xây dựng, đốt thành troTrong bài thảo luận này sẽ tập trung nghiên cứu những đặc tính và phương pháp xử lý bùn thải từ quá trình xử lý nước thải sinh hoạt:Quy trình xử lý bùn thải [1]8Làm đặc →Xử lý ổn định bùn →Loại nước giảm độ ẩm từ 99% xuống 80 – 75% thành cặn tương đối đặc và khô →Kiểm tra hàm lượng các chất dinh dưỡng và các chất độc hại (kim loại nặng) →Nếu cho phép thì xử lý tinh để làm phân bón hay cải tạo đất hoặc không được thì đưa đến nơi chôn lấp.Các phương pháp xử lý bùn cặn [1]9Làm đặc bùn 10Là quá trình làm tăng nồng độ bùn bằng cách loại bỏ một phần nước ra khỏi hỗn hợp, làm cho khối lượng vận chuyển và thể tích các công trình ở giai đoạn sau giảm đi.Để làm đặc bùn thường dùng một số công trình như bể làm đặc bằng lắng trọng lực, bể tuyển nổi, lọc ly tâm, lọc qua băng tải Bể làm đặc bùn bằng trọng lực11Làm đặc bùn bằng tuyển nổi12Nguyên tắc: Khi ta thổi khí vào hỗn hợp bùn cặn với một áp suất cao và sau đó giảm áp suất này xuống đến áp suất bình thường của không khí, khí sẽ tạo ra những bọng nhỏ li ti, dính bám vào các hạt bông cặn, làm cho tỷ trọng của chúng nhỏ đi và chuyển động lên phía trên, nổi trên mặt nước [4]. Làm đặc bùn bằng tuyển nổi13Đặc điểm quan trọng của phương pháp này là tải trọng của chúng trên m2 diện tích bể lớn hơn ở phương pháp trọng lực và thu được các lớp bùn dày đặc hơn. Kết hợp với chi phí xây dựng không quá cao và quá trình điều hành đơn giản nên phương pháp này được ứng dụng nhiều trong các công trình xử lý nước [4].Bể làm đặc bùn bằng tuyển nổi14Ổn định bùn [6] 15Mục đích của việc ổn định bùn:Giảm tác hại gây bệnh, giảm mùi hôi, loại trừ khả năng thối rữa.Dễ làm khô bùn.Phân loại:Ổn định sinh học [6]16Ổn định sinh học bao gồm hai phương pháp:Phân giải yếm khíPhân giải hiếu khíPhân giải yếm khí ưa nhiệt là phương pháp được sử dụng rộng rãi trên thế giới.Phân hủy hiếu khí thường dùng trong ổn định bùn dư sinh học loại bỏ các chất dinh dưỡng sinh học trong bùn.Phân giải yếm khí17Quá trình phân giải yếm khí là quá trình lên men không có mặt oxy, sản phẩm cuối cùng của quá trình phân giải là CO2 và CH4. Quá trình này thường được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ 30-37oC và thời gian kéo dài khoảng 30 ngày. pH trong lên men yếm khí gần pH trung tính. Bể lắng kết hợp lên men phân hủy bùn Imhoff18Thông thường có dạng hình trụ trònNgăn trên là ngăn lắng và ngăn phân hủy bùn phía dưới.Chủ yếu ứng dụng cho các công trình nhỏ.Phân giải hiếu khí [4]19Thực chất là quá trình làm thoáng bằng cách sục khí vào hỗn hợp bùn cặn trong một thời gian dài, vi khuẩn hoạt động ở giai đoạn hô hấp nội bào để oxy hóa các chất hữu cơ chứa trong tế bào. Các chất hữu cơ này sẽ bị oxy hóa thành CO2, H2O, NH4+, NH4+ lại tiếp tục bị oxy hóa thành NO3-. Lượng chất hữu cơ giảm, cặn trở nên ổn định. Bể ổn định bùn hiếu khí làm việc theo mẻ 20Bể ổn định bùn hiếu khí làm việc liên tục 21Ổn định hóa học 22Dùng Clo:Sử dụng các sản phẩm chứa Clo như Hypo clorit Canxi Ca(HClO)2, Clo hơi cho vào dung dịch bùn đã cô đặc để khử mùi, oxy hóa cặn hữu cơ, ngăn cản quá trình thối rữa và diệt trùng.Liều lượng Clo từ 600 – 4800 mg/l tùy thuộc vào nồng độ và tính chất của bùn.Phương pháp này không làm giảm thể tích bùn, bùn có mùi Clo.Ổn định hóa học 23Dùng vôiCho lượng vôi đủ để nâng pH ≥ 12, ở môi trường này vi khuẩn không sống được do đó bùn không bị phân hủy, không có mùi và không gây độc hại.Người ta thường dùng vôi bột chưa tôi để đạt kết quả khả quan nhất. Ta có thể cho vôi vào trước hoặc sau quá trình ép khô.Nếu cho vôi trước, lượng vôi sẽ tiêu tốn nhiều, đòi hỏi phải có một máy khuấy trộn. Người ta trộng đều vôi và bùn trong 30 phút rồi bơm chúng lên máy làm khô.Nếu cho vôi vào sau khi ép khô sẽ tiết kiệm được lượng vôi nhưng bùn khó làm khô và không ổn định.Loại nước ra khỏi bùn thải 24Loại bỏ nước để giảm độ ẩm xuống 70 – 80% tức tăng nồng độ cặn khô từ 20 – 30% với mục đích:Giảm khối lượng vận chuyển ra bãi thảiBùn khô dễ đưa đi chôn lấp hay cải tạo đất hơn bùn nước.Giảm lượng nước bẩn có thể thấm vào nước ngầm ở bãi thải.Ít gây mùi khó chịu và ít độc tính.Loại nước ra khỏi bùn thải 25Có nhiều loại thiết bị loại nước khỏi bùn, một số loại thông dụng phù hợp với điều kiện nước ta hiện nay:Sân phơi bùnMáy lọc bùn chân khôngMáy lọc ép băng tảiMáy ép cặn ly tâmSân phơi bùn26Sân phơi bùn được thiết kế thành từng ô rồi đổ một lớp sỏi trên bề mặt đáy của các ô phơi bùn. Đáy ô phơi bùn phải thiết kế cao hơn mực nước ngầm để dễ thoát nước và thu nước.Quá trình làm khô bùn xảy ra qua hai gai đoạn:Ở giai đoạn 1: Nước được lọc qua lớp cát và sỏiỞ giai đoạn 2: Nước được bốc hơi thông qua bề mặt rộng của ô phơi bùn do nhiệt ánh sáng mặt trời.Máy lọc bùn chân không 27Phương pháp làm khô bùn này khá tốn kém. Thiết bị lọc gồm vỏ trống lọc hình trụ nằm ngang, bên trong trống lọc được máy bơm chân không từ 300 – 650 mm Hg. Bên ngoài mặt trống là áp lực khí trời, bên trong là chân không nên nước đi qua vải lọc vào trong còn cặn được giữ lại trên mặt trống, cặn được làm khô đến 70 – 80%.Máy lọc bùn chân không 28Máy lọc ép băng tải29 Hệ thống bao gồm máy bơm bùn từ bể cô đặc đến thùng hòa trộn hóa chất keo tụ và định lượng bùn. Ở đây, nước được lọc theo nguyên tắc trọng lực. Sau đó bùn đi qua một cần gạt để bùn được phân phối đều trên băng tải, từ đó bùn qua trục ép bằng áp lực tăng dần.Máy lọc ép băng tải30Máy ép bùn ly tâm31 Làm khô bùn theo nguyên tắc lắng và ép bùn bằng lực ly tâm. Máy ép ly tâm đang được dùng phổ biến ở các nhà máy xử lý nước thải vì:Vốn đầu tư ít, chi phí quản lý thấpHệ thống kín mùi, chiếm ít diện tích, không phải thường xuyên theo dõi.Máy ép bùn ly tâm32Sấy khô – Thiêu đốt [3]33 Sấy khô: là việc cho bốc hơi lượng nước có trong khe hở của bùn. Có thể sấy khô từng phần hay hầu như toàn bộ bùn. Thiêu đốt: không những loại bỏ toàn bộ nước ở các kẽ hở mà còn đốt cháy các chất hữu cơ có trong bùn. Đây là phương pháp thu được chất thải có khối lượng nhỏ nhất: tro chỉ gồm các chất vô cơ của bùn.Các phương pháp khác để xử lý bùn đã khử nước [3]34Ủ đất mùn làm phân compostCác quá trình xử lý khác:Làm tăng giá trị bùn bằng nuôi giunTạo chất độn nhẹLàm phân bón cho đấtỦ đất mùn làm phân compost35Là phân hủy và ổn định bùn bằng vi khuẩn hiếu khí ưa nhiệt các chất hữu cơ chứa trong các chất thải rắn.Phương pháp này áp dụng ủ cho bùn tươi (nhiều chất hữu cơ và nitơ) nhưng cũng dùng cho bùn đã phân hóa hay ổn định bằng vi khuẩn hiếu khí.Các phương pháp chính ủ phân bùn:Ủ bằng khí trờiỦ bằng khí có áp lực (thổi hoặc hút).Làm tăng giá trị bùn bằng nuôi giun36Là việc nuôi giun đất trên bánh bùn có thể được trộn với chất thải có mỡ của trạm lọc. Lượng giun sinh trưởng tùy thuộc vào chất hữu cơ ổn định ở mức độ sản phẩm gọi là “phân giun”.Cần chú ý bảo đảm các yếu tố oxy, độ ẩm, nhiệt độ vì giun đất rất nhạy cảm với những điều này.Tạo chất độn nhẹ37Các chất độn nhẹ nói chung là các sản phẩm tự nhiên (nham thạch núi lửa, puzôlan) hay các sản phẩm sản xuất từ đất sét đặc biệt đã sấy nóng hay còn gọi là tro bay của các nhà máy luyện kim. Quy trình:Khử nước và sấy khô từng phần →Thêm tro →Vo viên các khối kết tụ → Sấy khô → Thiêu kết các khối kết tụ → Làm lạnh → Nghiền vụn và ổn định chất độn →SàngLàm phân bón cho đất38 Bùn cặn thu được sau khi xử lý ổn định và tách nước còn chứa một số chất dinh dưỡng có lợi cho cây trồng, có thể dùng làm chất cải tạo đất, tuy vậy chất dinh dưỡng trong cặn có hàm lượng thấp lại không đủ thành phần nên không thể thay phân bón Để có thể thu được phân bón từ bùn cặn của nước thải phải qua các giai đoạn xử lý, loại bỏ các kim loại nặng, thành phần gây độc (nếu có) và chế biến tinh nên chi phí cao, không có hiệu quả cao.Tính toán thiết kế công trình xử lý bùn thải – Bể ổn định cặn hiếu khí [1]39STTTênthôngsốGiá trịĐơn vị đo1 10 – 1512 – 1515 – 20 ngàyngàyngày2Tải trọng cặn trên đơn vị thể tích bể tính theo cặn hữu cơ1,6 – 4,8kg/m3.ngày3Lượng oxy cầncấpKhiổnđịnhbùnhoạttính Khiổnđịnhhỗnhợpcặntươivàbùnhoạttính 2,3 1,6 – 1,9 kg/kg cặnhữucơbịphânhủykg/kg chấthữucơbịphânhủy4NănglượngkhuấytrộnThiếtbịcơkhílàmthoángbềmặtBơm air lift 19,7 – 39,420 – 40 kw/1000 m3m3 khí/ 1000 m3 dung dịch cặn trong 1 phút5Lượng oxy hòa tan cần duy trì trong hỗn hợp 1 - 2mg/l6Lượngcặnhữucơbịphânhủytrongbể40 – 50%Bể ổn định cặn hiếu khí40Thể tích bể xác định theo thời gian và tải trọng hữu vơ trên một đơn vị thể tích hoặc theo công thức sau:Trong đó: V: Thể tích bể (m3)Q: Lưu lượng trung bình của hỗn hợp cặn đi vào bể(m3/ ngày)Xc: Nồng độ cặn trong hỗn hợp đi vào bể(mg/L)Y: Số phần trăm cặn tươi trong hỗn hợp cặn(theo số thập phân)Sc: Nồng độ BOD5 trong dung dịch cặn tươi(mg/L)X: Nồng độ cặn trong bể ổn định hiếu khí(mg/L)Kd: Hằng số phân hủy(L/ngày) thường từ 0,05- 0,07P: Tỷ lệ cặn hữu cơ trong cặn ở bể ổn định(theo số thập phân): Tuổi của cặn hay thời gian lưu cặn trong bể(ngày) phụ thuộc vào nhiệt độ nước và số phần trăm lương cặn hữu cơ sẽ bị phân hủyKết luận41Bùn thải cần phải được xử lý trước khi thải ra môi trường tự nhiên, chôn lấp hay tái sử dụng lại. Xử lý bùn cần đáp ứng được các mục tiêu: làm giảm khối lượng vận chuyển và dễ dàng tách nước ra khỏi bùn.Quy trình và các phương xử lý bùn bao gồm: Làm đặc bùn, Ổn định bùn, Loại nước và Xử lý bùn sau khi đã khử nước.Kết luận42Ngoài việc mang đi chôn lấp hay thải bỏ có thể ứng dụng những phương pháp ủ phân compost, nuôi giun, làm chất độn hay làm phân bón cho bùn đã khử nước.Liệt kê các công nghệ xl bùn, công nghệ nào phổ biến nhâtTài liệu tham khảo43Trịnh Xuân Lai (2013), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, NXB Xây Dựng.Trần Văn Nhân, Ngô Thị Nga (2006), Giáo trình Công nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học và Kỹ thuật.Trung tâm đào tạo ngành nước và môi trường (2009), Sổ tay xử lý nước tập 2, NXB Xây Dựng.Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương (2003), Công nghệ sinh học môi trường, Tập 1: Công nghệ xử lý nước thải, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.Tài liệu tham khảo445. Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương (2003), Công nghệ sinh học môi trường, Tập 2: Xử lý chất thải rắn hữu cơ, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.6. Clever Vitorio Andreoli, Marcos von Sperling, Fernando Fernanders (2007), Sludge Treatment and Disposal, Caxton Street, London.7.