Bùn trong xử lý nước thải là gì?
Mỗi nhà máy xử lý nước thải đều tạo ra một dòng cặn không thể bỏ qua: bùn. Từ bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp và bể keo tụ hóa học, các chất ô nhiễm đã lắng sẽ thu thập dưới dạng bùn sẫm màu, nhớt và vẫn còn 95–99% nước theo trọng lượng . Nói cách khác, "chất thải" để lại trong công trình xử lý chủ yếu là nước mà nó được dùng để loại bỏ khỏi dòng chảy vào.
EPA Hoa Kỳ định nghĩa bùn thải là cặn rắn, bán rắn hoặc lỏng được tạo ra trong quá trình xử lý nước thải đô thị. Encyclopaedia Britannica sử dụng một định nghĩa tương tự: vật liệu còn sót lại ở dạng rắn, nửa rắn hoặc dạng bùn được tạo ra như một sản phẩm phụ của quá trình xử lý nước thải. Khi bùn đã được ổn định để đáp ứng các tiêu chuẩn quy định để tái sử dụng có lợi, nó được gọi là chất rắn sinh học.
Thành phần bùn thay đổi theo nguồn. trong một nhà máy xử lý nước thải đô thị , bùn rất giàu chất hữu cơ sinh hoạt, nitơ và phốt pho; tại khu công nghiệp nó có thể chứa kết tủa hóa học, kim loại nặng hoặc dầu. Nhiệm vụ không đổi là: cô đặc chất rắn, giảm hàm lượng nước và ổn định vật liệu còn lại trước khi thải bỏ hoặc tái sử dụng.
Bảng dưới đây tóm tắt các phân số quan trọng nhất đối với quyết định điều trị.
| thành phần | Tỷ lệ tổng khối lượng | Tác dụng điều trị |
|---|---|---|
| Nước | 95–99% | Đặt âm lượng để bơm, lưu trữ và vận chuyển |
| Chất hữu cơ | 50–70% chất rắn khô | Nguyên nhân chính gây ra mùi hôi và phân hủy; mục tiêu tiêu hóa |
| Chất dinh dưỡng (đạm, phốt pho) | 1–5% chất rắn khô | Cho giá trị phân bón; tạo ra nguy cơ nạp chất dinh dưỡng |
| Chất rắn vô cơ | 20–40% chất rắn khô | Cát và muối kim loại làm mòn máy bơm và bề mặt lưới lọc |
| Dấu vết chất gây ô nhiễm | Biến | Vi nhựa, kim loại nặng và mầm bệnh hình thành các quy tắc xử lý |
Bùn được tạo ra trong quá trình xử lý như thế nào?
Bùn không phải là một vật liệu duy nhất. Nó hình thành ở các điểm khác nhau trong quy trình và điểm xuất phát kiểm soát cách thức hoạt động của bùn trong thiết bị khử nước.
Bùn sơ cấp
Sau khi sàng lọc và loại bỏ sạn, thiết bị làm sạch sơ cấp sẽ loại bỏ các chất rắn hữu cơ nặng nhất. Bùn sơ cấp mang khoảng 50–60% chất rắn lơ lửng trong dòng chảy đô thị thông thường. Nó có dạng sợi, sạn và có mùi mạnh, nhưng nó giải phóng nước tương đối dễ dàng, khiến nó trở thành loại bùn dễ cô đặc và tách nước nhất.
Bùn thứ cấp (sinh học)
Lò phản ứng sinh học chuyển đổi chất hữu cơ hòa tan thành sinh khối vi khuẩn. Khi sinh khối đó lắng xuống bể lắng thứ cấp, nó sẽ được loại bỏ dưới dạng bùn hoạt tính thải (WAS). WAS chỉ còn lại 0,5–1,5% chất rắn khô trong bể và các tế bào vi khuẩn của nó liên kết với nước chặt đến mức cần nhiều polyme hơn và thời gian lưu giữ lâu hơn trong quá trình khử nước. Bởi vì các loại bùn khác nhau phản ứng khác nhau với quá trình khử nước , một chiếc máy có kích thước chỉ dành cho bùn sơ cấp thường sẽ gặp khó khăn trên dòng chảy bị chiếm ưu thế bởi WAS. Do đó, hầu hết các nhà máy đều trộn lẫn hai dòng này để tạo ra nguồn thức ăn ổn định hơn.
Bùn hóa chất
Liều lượng hóa chất để loại bỏ phốt pho hoặc đông tụ tạo ra các khối hydroxit kim loại. Bùn hóa học đặc, hạt mịn, dễ mài mòn; nó làm tăng nhu cầu polyme và có thể rút ngắn tuổi thọ của phốt bơm và màn ép. Một bể đệm giúp đồng nhất bùn sơ cấp, thứ cấp và bùn hóa học trước khi khử nước là một khoản đầu tư đơn giản mang lại lợi ích lớn cho hạ nguồn.
Hình 1. Sơ đồ bể lắng: thức ăn đi vào gần trung tâm, nước thải trong suốt tràn ra vành và lớp bùn được hút ra dưới dạng dòng chảy bên dưới để làm đặc.
Độ ẩm là vấn đề thực sự
Độ ẩm là con số quan trọng nhất trong quản lý bùn. Bùn thô đô thị thường có 97-99% nước. Quá trình làm đặc sẽ loại bỏ nước tự do giữa các hạt, khử nước sẽ loại bỏ nước liên kết và sấy khô sẽ làm bay hơi phần còn lại. Hiệu quả của từng giai đoạn được hiển thị dưới đây.
Giảm độ ẩm qua các giai đoạn xử lý điển hình. Giá trị giai đoạn đại diện cho phạm vi thường đạt được đối với bùn thải đô thị; số liệu thực tế phụ thuộc vào nguồn bùn, liều lượng polyme và hiệu suất thiết bị.
Số học thật ấn tượng. Một tấn bùn ở độ ẩm 99% chỉ giữ được 10 kg chất rắn khô. Khử nước cùng khối lượng chất rắn đó xuống còn 25% chất rắn khô sẽ tạo ra khoảng 40 kg bánh, giảm 25 lần trọng lượng để lưu trữ, bơm và vận chuyển. Đây là lý do tại sao các khoản đầu tư vào thiết bị khử nước thường được hoàn trả thông qua việc tiết kiệm chi phí vận chuyển trong thời gian vận hành ngắn.
Tại sao bùn chưa được xử lý không thể xử lý trực tiếp
Bùn không được xử lý sẽ không ổn định về mặt sinh học. Chất hữu cơ tiếp tục phân hủy, giải phóng hydro sunfua và amoniac; vật liệu có mùi, thu hút các vectơ và tiêu thụ oxy nếu thải ra môi trường. Các mầm bệnh như Salmonella và vi rút đường ruột tồn tại hàng tuần trong bùn thô, do đó việc xử lý trực tiếp vào đất mang lại nguy cơ thực sự cho sức khỏe cộng đồng.
Cơ quan quản lý đã phản ứng với các quy tắc nghiêm ngặt. Tại Hoa Kỳ, quy tắc 40 CFR Phần 503 của EPA yêu cầu chất rắn sinh học phải đáp ứng các giới hạn về chỉ số mầm bệnh và kim loại nặng trước khi bón vào đất. Ở Châu Âu, Chỉ thị Xử lý Nước thải Đô thị và các luật tiếp theo của quốc gia đã thúc đẩy ngành công nghiệp ổn định bùn và thu hồi chất dinh dưỡng. Do đó, xử lý bùn là một yêu cầu phải có giấy phép chứ không phải là một sự lựa chọn.
Chi phí củng cố trường hợp. Các ước tính của ngành thường quy 20–50% ngân sách vận hành của nhà máy xử lý nước thải để xử lý và tiêu hủy bùn. Vì phí vận chuyển và phí lật bánh được tính theo trọng lượng nên nước để trong bánh sẽ chuyển trực tiếp thành tiền.
Tàu xử lý bùn
Bất kể loại bùn nào, trình tự xử lý đều tuân theo logic bốn giai đoạn giống nhau: làm đặc, ổn định, khử nước và làm khô nếu cần. Mỗi giai đoạn nhắm tới một phần nước khác nhau và chuẩn bị nguyên liệu cho bước tiếp theo.
dày lên
dày lên concentrates sludge from about 1% to 4–6% dry solids by removing free water. Gravity belt thickeners, drum thickeners and flotation units are common choices. The water removed is returned to the plant inlet, and the smaller sludge volume allows downstream digesters or dewatering machines to be sized smaller.
Khử nước
Khử nước cơ học sẽ loại bỏ lượng nước còn sót lại sau khi cô đặc. Máy ép lọc đai và máy ly tâm là thiết bị phù hợp cho dòng chảy lớn, trong khi máy ép lọc buồng cho độ khô cao khi vận hành theo mẻ. A máy ép bùn ép trục vít là lựa chọn phổ biến cho bùn sinh học và công nghiệp vì trục vít quay chậm của nó nén bùn vào màn hình dây nêm mà không cần tốc độ cao và nhu cầu nước rửa như máy ly tâm.
Máy ép bùn trục vít, nhà sản xuất máy tách chất lỏng rắn Bảo vệ Môi trường Qingben là một nhà sản xuất máy khử nước bùn ép trục vít và nhà máy phân tách chất lỏng rắn của Trung Quốc, Prof... Xem sản phẩm → Trường hợp tuyến xử lý yêu cầu bánh khô hơn, máy khử nước sâu bùn liên tục đai áp suất cao áp dụng áp suất cao hơn dần dần để đẩy chất rắn dạng bánh từ khoảng 25% lên đến 35–60%, cắt giảm trọng tải đưa đến bãi chôn lấp hoặc đốt bằng một biên độ rộng khác.
Các nhà sản xuất máy khử nước sâu bùn liên tục đai áp suất cao Bảo vệ môi trường Qingben là nhà sản xuất và nhà máy sản xuất máy khử nước sâu bùn liên tục vành đai áp suất cao của Trung Quốc, Prof... Xem sản phẩm → Các loại chất rắn khô dạng bánh điển hình dành cho công nghệ khử nước và sấy khô thông thường. Các thanh trải dài từ giá trị tối thiểu đến tối đa được báo cáo trong bảng dữ liệu thiết bị và tài liệu ngành.
| Công nghệ | Chất rắn bánh điển hình | Phù hợp nhất cho | Sự đánh đổi chính |
|---|---|---|---|
| Máy ép trục vít | 20–35% | Bùn sinh học, dầu và thức ăn thay đổi | Giảm năng lượng và nước rửa; khô vừa phải |
| Máy ép lọc đai | 18–25% | Dòng chảy đô thị lớn | Hoạt động liên tục; bánh phụ thuộc vào chất lượng polymer |
| Máy ly tâm | 20–28% | Nhà máy có năng suất cao với nguồn thức ăn ổn định | Tiêu thụ điện năng cao, tiếng ồn và hao mòn cuộn |
| Máy ép buồng lọc | 30–45% | Đánh bóng hàng loạt và dòng chảy nhỏ | Vận hành hàng loạt và đầu vào lao động cao hơn |
| Đai áp suất cao press | 35–60% | Các tuyến đường chôn lấp và đốt | Tiêu thụ vốn và hóa chất cao hơn |
Sấy khô
Sấy bằng nhiệt dành riêng cho các nhà máy cần sản phẩm có 60–85% chất rắn khô: hạt ổn định có thể được bảo quản không có mùi, đốt với khả năng thu hồi năng lượng cao hơn hoặc được bán làm nhiên liệu thay thế. Máy sấy nhiệt độ thấp hoạt động ở nhiệt độ 40–75°C sử dụng bơm nhiệt hoặc nhiệt thải, giúp chúng an toàn hơn và tiết kiệm năng lượng hơn so với hệ thống nhiệt độ cao. A máy sấy bùn dạng đai nhiệt độ thấp rất phù hợp ở những nơi có nhiệt dư hoặc nơi nhà máy cần giảm mạnh khối lượng cuối cùng. Toán tử so sánh sấy nhiệt độ thấp và nhiệt độ cao nên tính toán toàn bộ năng lượng đầu vào cho mỗi kg nước được loại bỏ, không chỉ độ khô thoát ra.
Nhà sản xuất máy sấy bùn dạng đai nhiệt độ thấp, Nhà máy tùy chỉnh - Bảo vệ môi trường Qingben là nhà sản xuất và nhà máy sản xuất máy sấy bùn loại vành đai nhiệt độ thấp của Trung Quốc, Dịch vụ bảo trì chuyên nghiệp... Xem sản phẩm → Nơi bùn được xử lý kết thúc
Điểm cuối xác định mức độ điều trị là hợp lý. Ứng dụng chất rắn sinh học ổn định vào đất là con đường chủ đạo ở nhiều vùng; EPA Hoa Kỳ báo cáo rằng hơn một nửa số chất rắn sinh học được sản xuất trong nước được sử dụng trên đất và số liệu của Eurostat cho thấy khoảng một nửa lượng bùn thải của EU được sử dụng trên đất nông nghiệp. Ở những nơi không có đất nông nghiệp, bánh đã khử nước sẽ được chôn lấp hoặc đốt để thu hồi năng lượng.
Hướng thay đổi quy định ở Châu Âu và Trung Quốc là hướng tới việc thu hồi phốt pho, vận hành trung hòa lượng carbon và giảm số lượng bãi chôn lấp. Đối với người vận hành, bài học thực tế rất đơn giản: bùn khô hơn, ổn định hơn giúp mở tất cả các lựa chọn này, trong khi bánh ướt, không ổn định sẽ hạn chế chúng.
Câu hỏi thường gặp
Q1. Bùn có giống như chất rắn sinh học không?
Không. Bùn là sản phẩm phụ chưa được xử lý từ bể lắng. Chất rắn sinh học là bùn đã được ổn định bằng quá trình phân hủy, xử lý vôi hoặc sấy khô để đáp ứng các tiêu chuẩn áp dụng cho đất an toàn.
Q2. Bùn chứa bao nhiêu nước?
Bùn thô is 95–99% water. Thickening lowers it to about 94–96% moisture, mechanical dewatering to 60–85%, and thermal drying can bring it down to 10–40%.
Q3. Phương pháp khử nước nào cho bánh khô nhất?
Trong số các lựa chọn cơ học, máy ép lọc buồng và máy ép đai áp suất cao đạt tới 30–60% chất rắn khô. Máy ép trục vít cho độ khô vừa phải nhưng khả năng chịu đựng tốt hơn nhiều đối với thức ăn có dầu và biến đổi.
Q4. Tại sao bùn có mùi nồng nặc?
Mùi hôi xuất phát từ sự phân hủy vi sinh vật của chất hữu cơ, giải phóng hydro sunfua và axit béo dễ bay hơi. Quá trình tiêu hóa, ổn định vôi và sấy khô sẽ ngăn chặn hoạt động sinh học này.
Q5. Bùn thải có thể được sử dụng làm phân bón?
Có, nếu được điều trị trước. Chất rắn sinh học ổn định có chứa nitơ và phốt pho và được sử dụng rộng rãi làm chất điều hòa đất, nhưng hàm lượng kim loại nặng và mức độ mầm bệnh phải đáp ứng các quy định của địa phương.
Q6. Bao lâu nên vệ sinh thiết bị khử nước?
Hầu hết các nhà máy xả sạch màn hình máy ép và băng tải hàng ngày và thực hiện vệ sinh kỹ hơn hàng tuần. Các chuyến bay trục vít, màn hình và vòng bi cần được kiểm tra hàng tháng để tránh thời gian ngừng hoạt động đột xuất.
