Mỗi mét khối nước thải mang theo hai thứ mà cơ sở không thể bỏ qua: chất ô nhiễm phải được loại bỏ và nước có thể tái sử dụng. Trên khắp các lĩnh vực công nghiệp và đô thị, việc xử lý và tái chế nước thải đang chuyển từ chiến lược tuân thủ sang chiến lược cấp nước cốt lõi. EPA Hoa Kỳ định nghĩa việc tái sử dụng nước, còn gọi là tái chế nước hoặc cải tạo nước, là xử lý và tái sử dụng nước đã qua sử dụng từ các nguồn như nước thải đô thị, nước mưa và các dòng quy trình công nghiệp. Nguyên tắc nhất quán: thay vì xả nước thải đã qua xử lý, bạn tân trang lại nó và đưa nó trở lại hoạt động để tưới tiêu, làm mát, xử lý công nghiệp hoặc thậm chí bổ sung nước ngầm.
Cách thức hoạt động của việc xử lý và tái chế nước thải
Chuỗi xử lý giúp tái chế có thể tuân theo logic tương tự cho dù nhà máy ở thành phố hay nhà máy công nghiệp. Sự khác biệt về trọng lực và mật độ thực hiện vòng công việc đầu tiên: dòng chảy chậm lại để chất rắn lắng xuống và các vật liệu nhẹ hơn nổi lên bề mặt.
Điều trị ban đầu
Xử lý sơ bộ bắt đầu bằng việc sàng lọc để loại bỏ vải vụn, nhựa và mảnh vụn thô, sau đó là loại bỏ sạn cát và sỏi. Sau đó, dòng chảy đi vào bể lắng sơ cấp, nơi các chất rắn lơ lửng tích tụ ở đáy và các chất nổi được vớt lên trên. Ở giai đoạn này, khoảng 30 đến 45 phần trăm chất rắn lơ lửng được giữ lại, trong khi hầu hết các chất ô nhiễm hòa tan vẫn còn trong nước.
Điều trị thứ cấp
Xử lý thứ cấp chuyển công việc sang sinh học. Vi sinh vật trong bể sục khí tiêu thụ chất hữu cơ hòa tan, chuyển hóa thành sinh khối và carbon dioxide. Chất lỏng hỗn hợp sau đó chảy vào thiết bị làm sạch thứ cấp, nơi sinh khối lắng xuống, một phần được trả lại để duy trì quá trình và phần dư sẽ chuyển sang xử lý bùn. Giai đoạn này loại bỏ 60 đến 75 phần trăm chất rắn lơ lửng và hầu hết nhu cầu oxy sinh học có thể làm cạn kiệt oxy ở vùng nước tiếp nhận.
Điều trị bậc ba và nâng cao
Xử lý bậc ba là nơi quá trình tái chế thực sự bắt đầu. Lọc, loại bỏ chất dinh dưỡng và khử trùng tạo ra nước đủ sạch để tưới tiêu, làm mát công nghiệp và nhiều ứng dụng quy trình. Xử lý nâng cao bằng lò phản ứng sinh học màng, thẩm thấu ngược hoặc oxy hóa tia cực tím có thể nâng chất lượng lên tiêu chuẩn có thể uống được, cho phép tái sử dụng có thể uống được trực tiếp và gián tiếp trong các khu vực pháp lý được quản lý.
Hệ thống tái chế có thể phục hồi bao nhiêu nước?
Tỷ lệ phục hồi được quyết định bởi khoảng cách bạn kéo dài quá trình điều trị. Riêng việc xử lý sơ cấp chỉ trả lại một phần ba dòng tiền vào phục vụ; việc bổ sung thêm các giai đoạn sinh học, cấp ba và màng sẽ đẩy con số đó lên tới 90% hoặc hơn.
Phạm vi thu hồi nước điển hình theo giai đoạn xử lý
Sự khác biệt giữa 45% và 92% không phải là tiếp thị. Nó là kết quả trực tiếp của các giai đoạn được lắp đặt, chất lượng nước đầu vào và kỷ luật vận hành. Mỗi bước quy trình bổ sung cũng làm tăng thêm chi phí năng lượng và bảo trì, đó là lý do tại sao mục tiêu thu hồi phải luôn phù hợp với mục đích sử dụng thực tế cuối cùng của nước tái chế.
Thiết bị chính cho đoàn tàu tái chế đáng tin cậy
Các hệ thống tái chế kiếm được tiền nhờ thời gian hoạt động và thời gian hoạt động phụ thuộc vào hệ thống cơ khí. Ở đầu vào, màn chắn và bộ tách cát bảo vệ máy bơm và các thiết bị hạ lưu khỏi chất rắn thô. Trong dây chuyền bùn, thiết bị khử nước có nhiệm vụ quan trọng không kém: nước bị giữ lại trong bùn phải được đưa trở lại đầu máy để xử lý lại, nếu không sẽ bị thất thoát khỏi vòng tuần hoàn.
Đối với bùn có đặc tính nhờn, dạng sợi hoặc độ nhớt cao, máy khử nước bùn ép trục vít thường là lựa chọn đáng tin cậy nhất. Trục quay chậm của nó nén bùn vào lưới hình trụ, ép dịch lọc ra ngoài đồng thời tạo ra bánh khô với mức tiêu thụ năng lượng thấp và độ ồn thấp. Dịch lọc chảy trở lại quá trình xử lý, đóng vòng lặp.
Máy ép bùn trục vít cho bùn có độ nhớt cao Máy ép trục vít này phù hợp với bùn có dầu, dạng sợi hoặc có độ nhớt cao. Trục quay chậm của nó ép bùn vào lưới lọc, tạo ra bánh khô với mức tiêu thụ năng lượng thấp và tiếng ồn tối thiểu. Nó xử lý cả nguồn cấp dữ liệu có nồng độ cao và thấp. Xem sản phẩm → Khi lưu lượng lớn và hoạt động liên tục, máy ép lọc đai là lựa chọn phù hợp. Bùn được trải giữa hai tấm vải lọc và đi qua một loạt con lăn với áp suất tăng dần. Dịch lọc đã ép quay trở lại quy trình và bánh thải ra liên tục mà không cần sự chú ý của người vận hành. Nhiều nhà máy đô thị có tải thủy lực cao dựa vào thiết kế này.
Máy ép lọc đai cho bùn lưu lượng cao của thành phố Máy ép lọc đai này trải bùn giữa hai miếng vải lọc và đưa qua các con lăn với áp suất tăng cao, xả bánh liên tục mà không cần can thiệp thủ công. Thiết kế nhỏ gọn, hoàn toàn tự động của nó phù hợp với các nhà máy đô thị có tải trọng thủy lực cao. Xem sản phẩm → Khi chi phí xử lý bùn chiếm ưu thế trong ngân sách vận hành, máy sấy bùn dạng đai nhiệt độ thấp có thể cắt giảm đáng kể trọng lượng cuối cùng. Bánh đã khử nước được đưa vào máy sấy và thoát ra với độ ẩm giảm xuống dưới 30%, giúp vận chuyển rẻ hơn và thích hợp cho việc thu hồi năng lượng. Nước bay hơi được ngưng tụ và quay trở lại hệ thống xử lý, một bước nữa hướng tới tái chế hoàn toàn.
Máy sấy bùn loại đai nhiệt độ thấp Máy sấy đai nhiệt độ thấp này làm giảm độ ẩm của bánh đã khử nước xuống dưới 30%, cắt giảm chi phí vận chuyển và cho phép thu hồi năng lượng. Nước bay hơi được ngưng tụ và quay trở lại hệ thống xử lý, hỗ trợ hoàn toàn các mục tiêu tái chế. Xem sản phẩm → Không có thiết bị nào trong số này hoạt động độc lập. Các nhà máy đô thị xử lý dòng chảy kết hợp thường kết hợp sàng lọc, lắng và khử nước cơ học để đạt được mục tiêu xả thải và tái sử dụng, một trình tự được xem xét trên trang web của chúng tôi. xử lý nước thải đô thị trang ứng dụng. Các nhà sản xuất công nghiệp, từ thực phẩm, đồ uống đến nhà máy dược phẩm, có thể điều chỉnh logic tương tự cho phù hợp với cấu hình tải của họ, với các cấu hình được điều chỉnh theo yêu cầu của chúng tôi. xử lý nước thải công nghiệp các trang ứng dụng.
Một cái nhìn đẳng cự về một hệ thống tái chế
Sơ đồ bên dưới nén toàn bộ ý tưởng vào một bản vẽ. Nước thải đi qua màn chắn cơ học, đi vào buồng chứa sạn, sau đó chảy qua các giai đoạn sơ cấp, sinh học và thứ cấp. Bùn lắng xuống đáy của mỗi bể lắng và di chuyển đến dây chuyền khử nước, nơi máy ép trục vít và máy sấy đai biến nó thành bánh có thể vận chuyển được. Nước sau lọc tiếp tục được đánh bóng màng và cuối cùng đến bể tái sử dụng. Các đường đứt nét đánh dấu sự quay trở lại của dịch lọc và nước ngưng tụ ở phần đầu của cây.
Dây chuyền xử lý chính với khử nước bùn và lọc lại
Những cân nhắc về thiết kế quyết định thành công
Ba quyết định có tác động lớn đến tốc độ phục hồi và chi phí trọn đời của hệ thống.
- Sự biến đổi chất lượng nước. Tàu tái chế phải xử lý tải trọng cao điểm, sự thay đổi nhiệt độ và các cú sốc độc hại không thường xuyên. Các quy trình thiết kế phải bao gồm giới hạn an toàn trên mức tải trung bình hàng ngày.
- Sự dư thừa của thiết bị. Sàng lọc và khử nước là những điểm thất bại duy nhất. Một thiết bị dự phòng, hoặc ít nhất là một khoảng thời gian bảo trì theo kế hoạch, có thể ngăn toàn bộ nhà máy mất chế độ tái chế.
- Cân bằng bùn. Tái chế chất lỏng chỉ là một nửa công việc. Thiết bị khử nước phải có kích thước phù hợp với lượng chất rắn thực tế nạp vào, nếu không hệ thống sẽ tích tụ bùn và mất khả năng thu hồi nước.
So sánh công nghệ trong nháy mắt
| Công nghệ | Sử dụng năng lượng | Dấu chân | Thu giữ chất rắn | Phù hợp nhất cho |
|---|---|---|---|---|
| Sàng lọc cơ học | Thấp | nhỏ | Vai trò bảo vệ | Loại bỏ giẻ rách và chất rắn thô ở thượng nguồn |
| Chính settling | Rất thấp | lớn | 40–60% | Dòng chảy công nghiệp và đô thị chất rắn nặng |
| Bùn hoạt tính (thứ cấp) | Trung bình | Trung bình to large | 60–75% | Loại bỏ chất hữu cơ hòa tan |
| Lò phản ứng sinh học màng | Trung bình to high | nhỏ | 90–95% | Nâng cấp không gian hạn chế và chất lượng tái sử dụng |
| Máy ép trục vít dewatering | Thấp | nhỏ | 75–85% | Bùn nhiều dầu, xơ, khó xử lý |
| Máy ép lọc đai | Trung bình | Trung bình | 80–90% | Khử nước công suất cao liên tục |
| Thấp-temperature belt drying | Trung bình to high | Trung bình | Độ ẩm dưới 30% | Giảm khối lượng bùn và chi phí xử lý |
Biểu đồ dạng đường bên dưới minh họa mức độ phục hồi tích lũy tăng dần theo từng giai đoạn được thêm vào. Đây là hướng dẫn minh họa, không phải là sự đảm bảo: kết quả thực tế phụ thuộc vào chất lượng, hoạt động và bảo trì đầu vào.
Thu hồi nước tích lũy qua các giai đoạn xử lý kế tiếp
Cân nhắc về chi phí, hoàn vốn và mua sắm
Tính kinh tế của việc xử lý và tái chế nước thải phụ thuộc vào bốn biến số: chi phí nước ngọt, phí xả thải, chi phí xử lý bùn và giá năng lượng. Các cơ sở trả thuế nước công nghiệp cao và phải đối mặt với giới hạn xả thải nghiêm ngặt có xu hướng nhận được thời gian hoàn vốn ngắn nhất, thường được báo cáo trong khoảng từ ba đến năm năm đối với các hệ thống được thiết kế tốt.
Người mua nên chỉ định các tiêu chí hiệu suất có thể đo lường được trước khi đặt mua thiết bị: nồng độ chất rắn dạng bánh, tốc độ thu hồi, mức tiêu thụ năng lượng trên mỗi mét khối và khoảng thời gian bảo dưỡng được khuyến nghị. Giá mua thấp hiếm khi là món hời nếu thiết bị không thể hoạt động liên tục trong điều kiện bùn thực tế. Ba quy tắc mua sắm giúp dự án đi đúng hướng:
- Kiểm tra thiết bị bằng bùn hoặc nước thải thực tế chứ không chỉ bằng nước sạch.
- So sánh tổng chi phí sở hữu, bao gồm năng lượng, hóa chất, bảo trì và thải bỏ, thay vì chỉ riêng chi phí vốn.
- Kiểm tra các quy định xả thải và tái sử dụng của địa phương trước khi ấn định chất lượng nước mục tiêu.
Câu hỏi thường gặp về xử lý và tái chế nước thải
Q1. Xử lý và tái chế nước thải là gì?
Xử lý và tái chế nước thải là quá trình loại bỏ các chất gây ô nhiễm khỏi nước đã qua sử dụng và trả lại nước đã sạch để phục vụ cho tưới tiêu, quy trình công nghiệp hoặc nạp lại nước ngầm, thay vì thải ra môi trường.
Q2. Bao nhiêu nước có thể được tái chế?
Tùy thuộc vào các giai đoạn xử lý được lắp đặt, tỷ lệ thu hồi nước thường dao động từ 60% đến 95%. Các hệ thống tiên tiến sử dụng màng phản ứng sinh học và thẩm thấu ngược đạt được chất lượng và khả năng phục hồi cao nhất.
Q3. Các giai đoạn chính của xử lý nước thải là gì?
Ba giai đoạn chính là xử lý sơ cấp (sàng lọc, loại bỏ sạn và lắng), xử lý thứ cấp (oxy hóa và làm trong sinh học) và xử lý bậc ba hoặc nâng cao (lọc, loại bỏ chất dinh dưỡng, khử trùng và các quy trình màng).
Q4. Nước thải tái chế có thể uống được không?
Đúng. Xử lý tiên tiến bằng vi lọc, thẩm thấu ngược và khử trùng bằng tia cực tím có thể tạo ra nước đáp ứng tiêu chuẩn nước uống, một phương pháp được gọi là tái sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp để uống được ở những vùng có quy định phù hợp.
Q5. Hệ thống tái chế nước thải cần những thiết bị gì?
Một hệ thống điển hình bao gồm màn hình cơ học, máy tách cát, bể lắng, bể sinh học, bộ lọc và thiết bị khử nước bùn như máy ép trục vít và máy ép lọc đai.
Q6. Hệ thống tái chế nước thải công nghiệp có giá bao nhiêu?
Chi phí phụ thuộc vào tốc độ dòng chảy và chất lượng nước mục tiêu. Hầu hết các dự án công nghiệp đều được đánh giá dựa trên tổng chi phí sở hữu, với các thử nghiệm khả thi trên các mẫu nước thực được sử dụng để xây dựng ngân sách.
