QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNGCHUYÊN ĐỀ: XỬ LÝ BÙN THẢI TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

2.Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải 3.Tính chất, phân loại bùn thải 4.Hiện trạng bùn thải từ quá trình xử lý nước thải ở Việt Nam hiện nay 5.Mục đích xử lý bùn thải từ quá trình xử

T NG LIÊN ĐOÀN LAO Đ NG VI T NAM ỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM ỘNG VIỆT NAM ỆT NAM

TR ƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG NG Đ I H C TÔN Đ C TH NG ẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG ỌC TÔN ĐỨC THẮNG ỨC THẮNG ẮNG KHOA MÔI TR ƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG NG VÀ B O H LAO ẢO HỘ LAO ỘNG VIỆT NAM Đ NG ỘNG VIỆT NAM

-MÔN: QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

CHUYÊN ĐỀ: XỬ LÝ BÙN THẢI TỪ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Mã môn học: 902052

Người thực hiện: Nguyễn Thị Liên

Tp Hồ Chí Minh, 28 tháng 2 năm 2018

MỤC LỤC

I.ĐẶT VẤN ĐỀ

1.Bùn thải là gì?

2.Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải

3.Tính chất, phân loại bùn thải

4.Hiện trạng bùn thải từ quá trình xử lý nước thải ở Việt Nam hiện nay 5.Mục đích xử lý bùn thải từ quá trình xử lý nước thải

II.Quy trình xử lý bùn thải

1.Cô đặc bùn

2.Ổn định bùn

3.Loại bỏ nước

4.Xử lý bùn đã khử nước

III.Kết luận

I.Đặt vấn đề

1.Bùn thải là gì?

Bùn thải là chất thải, bán rắn được sản xuất như một sản phẩm phụ trong quá trình xử lý nước thải của nước thải công nghiệp hoặc đô thị

2.Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải :

Khi xử lý nước thải khoảng 50% chất rắn lơ lửng sẽ lắng xuống sau một giờ rưỡi Tập hợp chất rắn này được gọi là bùn thô Bùn sẽ trở nên trầm tích trong một thời gian ngắn khi vi khuẩn yểm khí đi qua, và phải được lấy ra khỏi bể trầm tích trước khi điều này xảy ra

Thành phần bùn thải gồm:

 Cặn tươi từ bể lắng đợt I

 Màng vi sinh vật/ bùn dư ở bể lắng đợt II

 Rác nghiền nhỏ: lượng rác được nghiền nhỏ hoặc xử lý với cặn hoặc trở lại song chắn rác

 Các lắng quá trình keo tụ- khử màn…

 Các chất cặn hữu xơ chiếm từ 60-80% chất hữu cơ cặn tổng cộng

o Bảng thành phần hóa học của cặn trong nước thải(%)

3.Tính chất, phân loại bùn thải

Tính chất:

+ Hỗn hợp huyền phù khó lọc.

Loại cặn Chất

Không tro

N P2O5 K2O Chất

béo

HC E.coli

1. Cặn tươi 72-79 2-3

0.7-1.7

0.2 14-17 20-30 107

-108

2. Bùn hoạt tính 65-75 3.4 2.3 0.4 2.6 4-7 4.106

-3.107

3. Màng vi sinh 65-75 5.5 3.1 - 6 -

-+ Chứa nhiều chất hữu cơ chưa được phân hủy hoàn toàn , chứa nhiều vi sinh vật yểm khí

P h â n l o ạ i b ù n t h ả i t ừ h ệ t h ố n g x ử l ý n ư ớ c t h ả i

 Bùn thải sinh học: có mùi hôi thối song không độc hại

 Bùn thải công nghiệp không độc hại: không cần xử lý, có thể sử dụng nhiều vào mục đích khác nhau

 Bùn thải công nghiệp nguy hại: có chứa các kim loại nặng như: Cu,

Mn, Ni, Hg, As… nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra môi trường bên ngoài, để không gây hậu quả cho môi trường và thế hệ tương lai

4.Hiện trạng bùn thải từ quá trình xử lý nước thải ở Việt Nam hiện nay

Thu gom nhiều nhưng xử lý còn hạn chế, đa phần các doanh nghiệp, cơ sở sản xuất thường thu gom lại sau đó xả bỏ tại một nơi vô định, thường

là những khu vực hẻo lánh để nhằm giảm bớt chi phí xử lý bùn thải, mặc những hậu quả nghiêm trọng xảy ra cho môi trường cũng như sức khỏe con người

Do hệ thống xử lý còn nhiều hạn chế nên thực trạng bùn thải chứa nhiều chất đe dọa nghiêm trọng đến môi sinh đang là thách thức lớn với vấn đề xử lý nước thải

đô thị hiện nay

Đặc biệt tác động tiêu cực tới hệ sinh thái , ví dụ điển hình ở Thành phố Hồ Chí Minh phát sinh khoảng hơn 3 triệu tấn bùn thải/ tháng , năm 2020 sẽ không dưới 4 triệu tấn trên tháng

5.Mục đích xử lý bùn thải từ quá trình xử lý nước thải:

+ Giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn từ đó sẽ giảm được kích thước thiết bị xử lý và giảm trọng lượng vận chuyển đến nơi cần tiếp nhận,

+ Phân hủy chất hữu cơ thối rữa, có hại cho hệ sinh thái thành hợp chất vô cơ, hữu cơ ổn

định để dễ tách nước ra khỏi cặn bùn , không gaay ảnh hưởn xấu đến môi trường

+ Tận dụng các chất thải để làm ra các loại đất trồng hay phân bón

II.Quy trình xử lý bùn thải

Quy trình xử lý bùn có thể tóm tắt như sau: Đầu tiên phải cô đặc bùn -> Ổn định bùn ->

Loại bỏ nước thành cặn tương đối khô -> Sau đó phải kiểm tra hàm lượng các kim loại

nặng, chất độc-> Nếu được thì xử lý tinh để sử dụng bùn ứng dụng vào đời sống, nâng

cao giá trị kinh tế, không được thì đem đến nơi chon lấp

Trong bài báo cáo tìm hiểu để xử lý tinh để nâng cao giá trị sử dụng của bùn thải

Có thể tóm tắt theo sơ đồ sau:

1.Cô đặc bùn :

 Mục đích: cô đặc là bước đầu tiên để làm giảm lượng bùn thải bằng cách loại bỏ

bùn trong nước

Bùn

Xử lý bùn sau khi xử

lý tinh Loại nước

Ổn định bùn Làm đặc bùn( Cô đặc

bùn)

 Các phương pháp có thể cô đặc bùn:

1.1)Cô đặc trọng lực : là một quá trình lắng tương tự diễn ra ở tất cả các bể lắng Mục tiêu của làm đặc trọng lực là để sản xuất bùn dày đặc với chi phí tối thiểu,tăng sự cô đặc chất và giảm khối lượng chất rắn

Cơ chế : Các dòng chảy trên bề mặt thường trở lại một trong hai quá trình xử lý sơ cấp

hoặc xử lý thứ cấp thiết bị cô đặc trọng lực nhận bùn, và lớp chặn bùn phát triển Các hoạt động của lớp chăn để nén chất rắn (tức là, để "ép" nước ra ngoài) Nồng độ bùn được kiểm soát bằng cách điều chỉnh chặn Bùn ở trên được trả lại để xử lý Hoạt động sinh học trong bùn có thể gây mùi-thường cho clo vào để giảm mùi hôi

1.2)Cô đặc tuyển nổi:Bùn dày lên do quá trình tuyển nổi khí hòa tan làm cho bùn nổi lên

bề mặt, nơi bùn được tách từ chất làm đặc Bùn dày bằng tuyển nổi là đặc biệt hiệu quả cho bùn nhẹ, chẳng hạn như bùn hoạt tính, rất khó để làm đặc bằng trọng lực

Cơ chế: Trong hoạt động của sự làm đặc bằng tuyển nổi các chất khí hòa tan, nước thải

thứ cấp được nén (40-80 psi) và có khí Áp suất làm tăng khí hòa tan Nước được nén thì trộn với bùn (bùn hoạt tính) trước khi thải vào các chất làm đặc Thời điểm này có thể thêm hóa chất (polymer) vào Áp suất gây ra sự hình thành của bong bóng khí nhỏ, bám được vào các chất rắn và nâng chúng lên bề mặt Hình thành bánh nổi trên bề mặt, nâng chất rắn trên dòng nước

2.Ổn định bùn

Đây là quá trình phân hủy sinh hóa các chất hữu cơ của bùn cặn diễn ra trong điều kiện yếm khí hoặc hiếu khí

Mục đích :

+ Làm giảm tác hại gây bệnh, mùi hôi cũng như loại bỏ khả năng thối rữa

+ Làm bùn dễ khô

Ổn định bùn chia làm các cách :

2.1 Bằng phương pháp hóa học : Có thể dung vôi hoặc Clo

2.2.Bằng phương pháp sinh học :

a)Phân giải hiếu khí

-Là việc sục không khí hay oxy vào trong các bể chứa bùn có độ sâu khoảng 3-6m,để tránh tạo mùi hôi người ta phải duy trì nồng độ oxy hòa tan trong bể cao hơn 1mg/l Thời gian lưu tồn vi khuẩn trong bể là 12-16 ngày

-Để quá trình phân hủy hiếu khí bùn đạt hiệu quả cao, người ta sẽ cung cấp nhiệt tự động Qúa trình này sẽ giải phóng nhiệt do các năng lượng tự do được phóng thích

 Ưu điểm : tạo ra bùn không có mùi hôi,giá đầu tư thấp, vận hành dễ dàng

 Nhược điểm: chi phí vận hành cao

b)Phân hủy kỵ khí

Thực hiện trong bẻ phản ứng được bịt kín, cách ly với khí quyển Bể hình trụ, hệ thống hai bậc có đáy hình côn được bao phủ bởi bê tông Bùn thải được bơm vào bể bậc đầu tiên , hầu như đã xảy ra sự phân hủy Sau đó bùn dịch chuyển vào bể tràn thứ hai nơi bùn được nén bởi bể lắng và sau đó được lấy ra để thải bỏ Sản phẩm cuối cùng là CO2 và CH4

c)Ngoài ra còn có thể ổn định bùn bằng các cách như ủ phân compost tuy nhiên phương pháp được áp dụng nhiều đó là phân giải kỵ khí

2.3)Ổn định bằng xử lý nhiệt : Quy trình này được thực hiện bằng cách gia nhiệt cho bùn

ở nhiệt độ khoảng 260oC trong 30 phút

Ưu điểm : giúp ổn định bùn và loại bỏ bớt nước trong bùn, loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh kể cả ký sinh trùng

3.Loại bỏ nước

 Mục đích : Quá trình loại bỏ hết nước từ bùn lỏng để thay đổi tính nhất quán của

một chất rắn ẩm được gọi là quá trình tách nước trong bùn

Một số phương pháp có sẵn để khử nước trong bùn bao gồm:

 Sấy khô- Thiêu đốt.

 Máy ép bùn ly tâm

 Luống phơi bùn

 Lọc chân không

 Ép lọc

3.1 Luống phơi bùn

-Luống bùn bao gồm hệ thống đục lỗ để thoát một số môi trường hỗ trợ (ví dụ, sỏi), được bao phủ bởi một bể lọc (cát, lưới thép, nhựa ép đùn) Luống phơi bùn được tách ra thành các phần bằng bê tông, gỗ, hoặc các vật liệu khác Luống làm khô có thể dựa hoàn toàn vào quá trình thoát nước và bốc hơi tự nhiên hoặc có thể sử dụng chân không để hỗ trợ quá trình này

-Bùn phân hủy được cho lên trên luống và ở lại đó cho đến khi khô; Sự khô diễn ra bởi

sự kết hợp của sự bốc hơi và thoát nước trọng lực Khi bùn đạt phần trăm chất rắn mong muốn, bùn được lấy ra khỏi luống và vận chuyển đến các nơi tiếp theo hoặc dừng lại -Các yếu tố ảnh hưởng:

+ Độ sâu của bùn cho vào - Chiều sâu của bùn cho vào luống có ảnh hưởng lớn đến thời gian sấy cần thiết Lớp bùn sâu hơn đòi hỏi thời gian khô lâu hơn

+ Loại bùn cho vào - Nồng độ và chất lượng chất rắn của các môi trường phơi khô

sẽ ảnh hưởng đến thời gian yêu cầu

+ Lớp phủ bên ngoài luống - Lớp phủ trên luống phơi bùn ngăn ngừa độ ẩm của bùn trong các cơn bão

Các hạn chế và cách khắc phục:

 Hệ thống cung cấp bùn thường bị tắc

Nguyên nhân:

Chất rắn và/hoặc hạt tích lũy trong các hệ thống

Khắc phục:

+Mở hệ thống hoàn toàn vào lúc bắt đầu của mỗi chu kỳ thu hồi.

+ Có các dòng xả vào cuối mỗi chu kỳ thu hồi

 Côn trùng sinh ra trong quá trình phơi khô bùn

Nguyên nhân:

+ Bùn phân hủy không đầy đủ

+Sinh sản của côn trùng trong tự nhiên

Khắc phục:

+ Phá vỡ lớp vỏ bùn, và cho vào thuốc diệt côn trùng (borax)

+ Sử dụng thuốc trừ sâu (nếu được chấp thuận) để loại bỏ côn trùng trưởng thành

 Mùi hôi khi bùn cho vào luống

Nguyên nhân: Bùn thô hoặc một phần phân hủy đang được áp dụng cho các luống.

Khắc phục:

+ Thêm vôi với bùn để kiểm soát mùi hôi và các vấn đề của côn trùng và động vật gặm nhấm

+ Loại bỏ bùn càng nhanh càng tốt

+Xác định và khắc phục sự cố bể

3.2.Ly Tâm

Máy ly tâm thường được sử dụng, tách rắn/lỏng xảy ra như là kết quả của chất lỏng quay

ở tốc độ cao để gây ra tách bằng trọng lực Ước tính % chất rắn cho máy ly tâm bùn tách nước là trong khoảng 10-50%

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động:

+ Thiết kế gầu: tỷ lệ chiều dài / đường kính; góc bát; mô hình dòng chảy

+Tốc độ gầu

+Khối lượng bể.

+ Thiết kế băng tải

+Tốc độ băng tải tương đối

+ Loại / điều kiện bùn

+ Loại và số lượng hóa chất

+ Độ sâu hồ vận hành

+ Tốc độ băng tải tương đối (nếu có thể điều chỉnh)

Tuy nhiên hoạt động của máy ly tâm có thể được đơn giản, sạch sẽ, và hiệu quả Các hạn chế và cách khắc phục:

o Nước thải quay lại hệ thống xử lý không được trong

Nguyên nhân:

+ Tỷ lệ cung cấp quá cao

+Đặt sai Vị trí tấm đập

+ Băng chuyền bị hỏng

+ Tốc độ quá cao

+ Nồng độ chất rắn bùn cung cấp cao

Khắc phục (nếu có):

 Điều chỉnh tỷ lệ bùn cung cấp

 Tăng độ sâu bể

 Sửa chữa/thay thế băng chuyền

 Thay đổi cài đặt ròng rọc để có được tốc độ thấp hơn

 Pha loãng bùn cho vào

 Điều chỉnh liều lượng hóa chất

o Tăng đột ngột công suất tiêu thụ

Nguyên nhân:

 Tiếp xúc giữa bên ngoài gầu và tích lũy các chất rắn trong các trường hợp

 Ống nước thải bị bịt

Khắc phục (nếu có):

 Áp dụng chất phủ bề mặt tại các khu vực có vật liệu mang

 Làm sạch chất rắn xả

3.3.Máy Lọc bùn chân không

-Ba loại chính của các bộ lọc chân không quay là thùng quay, cuộn dây, và vành đai -Trong hoạt động, bùn xử lý hoá học là được chọn của các thùng quay Một chân không được áp dụng cho bên trong của thùng để đem bùn lên mặt ngoài của thùng trải Ngoài ra còn cho phép lọc chất lỏng đi qua thành thùng và bánh lọc để vào môi trường Trong chế

độ xả cặn bùn, áp suất không khí được áp dụng cho bên trong thùng Chất rắn khử nước được nâng lên và lấy ra bằng một lưỡi dao Chất rắn thả vào một băng tải để vận chuyển đến nơi xử lý hoặc loại bỏ Nước lọc được trả lại cho nhà máy để xử lý

-Các hạn chế và cách khắc phục:

 Chất rắn cao trong khi lọc

Nguyên nhân:

 Lọc với liều lượng không đúng

 Môi trường lọc bị che lấp

Khắc phục (nếu có):

 Điều chỉnh liều lượng chất kết tủa

 Xác định lại chất kết tủa cung cấp

 Làm sạch vải tổng hợp với hơi nước và chất tẩy rửa

 Làm sạch cuộn dây thép với dung dịch axit.

 Làm sạch vải bằng nước hoặc thay thế vải

 Cặn bùn lọc mỏng và nước khử ít

Nguyên nhân:

 Môi trường lọc bị che lấp

 Liều lượng hóa chất không đúng

 Hệ thống chân không không đủ

 Tốc độ thùng quá cao

 Ngập nước thùng quá thấp

Khắc phục (nếu có):

 Làm sạch vải tổng hợp với hơi nước và chất tẩy rửa

 Làm sạch cuộn dây thép với dung dịch axit

 Làm sạch vải sạch bằng nước hoặc thay thế vải

 Điều chỉnh liều lượng chất kết tủa

 Xác định lại chất kết tủa cung cấp

 Sửa chữa hệ thống chân không

 Giảm tốc độ thùng

 Máy thu gom bị rung lên

Nguyên nhân:

 Máy bơm lọc bị tắc

 Bu lông và miếng đệm xung quanh tấm bị lỏng

 Van kiểm tra bóng trong bơm lọc

 Rò rỉ không khí ở đường hút

 Bẩn bề mặt thùng

Khắc phục (nếu có):

 Làm sạch bơm.

 Thắt chặt bu lông và các miếng đệm

 Thay thế kiểm tra bóng

 Rò rỉ mối kín

 Mặt sạch bề mặt ống áp lực

3.4.Lọc áp lực

- Lọc áp lực khác lọc chân không trong đó chất lỏng được buộc phải thông qua các môi trường lọc bởi một áp lực nhất định thay vì một chân không Một số loại máy ép có sẵn, nhưng các loại thông dụng nhất là tấm và khung ép và đai ép

-Bùn được làm đặc trọng lực, trong điều kiện hóa học với polymer, sau đó khử nước bằng

bộ lọc áp lực để làm tăng hàm lượng chất rắn của bùn hoặc phân hủy hoặc không phân hủy được Hỗn hợp bùn cho vào và polymer được đưa vào vành đai xốp di chuyển trên tấm ép lọc Khử nước xảy ra khi bùn di chuyển thông qua một loạt các con lăn để nén bùn đến vành đai hay ép bùn giữa hai đai Cặn bùn được thải ra từ các vành đai của một

cơ chế gạt và các nước được trả lại cho nhà máy để xử lý

 Các hạn chế và cách khắc phục:

 Cặn bùn xả khó khăn (tấm ép)

Nguyên nhân:

 Lớp phủ bề mặt không tương xứng

 Điều hòa không đúng cách

Khắc phục (nếu có):

 Tăng lớp phủ bề mặt, cung cấp 26-40 psig

 Thay đổi loại điều hòa hoặc liều lượng

 Thay đổi loại điều hòa hoặc liều lượng (kiểm tra tấm lọc sử dụng để xác định)

 Lọc bùn xả khó khăn (đai ép)

Nguyên nhân:

 Chọn sai điều kiện hóa học

 Liều lượng hóa chất không đúng

 Thay đổi đặc tính của bùn

 Áp dụng tại thời điểm không tốt

Khắc phục:

 Thay đổi điều kiện hóa học

 Điều chỉnh liều lượng hóa học

 Thay đổi hóa học/liều

 Điều chỉnh điểm áp dụng

3.5.Sấy khô bùn

Có rất nhiều loại thiết bị để làm khô nhiều loại nguyên liệu sản phẩm trong đó có cả bùn như thiết bị làm khô Flash (FD), thiết bị làm khô tầng sôi (FBD),… Các thiết bị này đều dùng không khí khô để làm bay hơi hơi ẩm trong bùn thải

4.Xử lý bùn đã khử nước

- Bùn sau khi đã được khử nước có thể :

4.1.Ủ phân compost

 Để ủ compost, bùn thải được trộn với chất chứa cacbon Hàm lượng nước từ 40-60% trong hỗn hợp compost cần được tạo ra Chất chứa cacbon là, ví dụ lá, rác vườn được nghiền nhỏ, vỏ cây, đất có cỏ, mạt cưa hoặc rơm

 Hai quy trình quan trọng là ủ compost theo đống hay trong bể phản ứng

 Ủ compost theo đống

 Đống hỗn hợp compost có dạng dài với chiều cao khoảng 3 m, nhưng đa số là thấp hơn Chúng phải được đảo trộn một đến nhiều lần hàng tuần, có nghĩa là lật bằng xẻng chừng nào không sử dụng máy móc

 Trong quá trình phân hủy, nhiệt độ ở giữa đống lên tới 70°C, nhiệt độ giảm dần từ trong ra ngoài Sau ba đến sáu tuần, compost chín

 Quy trình này rất tốn công và cần nhiều diện tích Để tiết kiệm công đảo trộn, đôi khi đống ủ được thổi khí cưỡng bức

 Ủ compost trong bể phản ứng

 Ở đây hỗn hợp compost được xoay tròn chậm một cách liên tục trong bể có cấp khí nhân tạo Đôi khi bể được xoay ngang hoặc dọc Ở quy trình khác, bể đứng yên và chỉ có hỗn hợp bên trong chuyển động

 Nhờ cấp khí dồn dập, hỗn hợp bên trong sẽ khô đi; nếu xoay không đủ, quá trình ủ

kỵ khí sẽ xuất hiện do có không gian chết Do đó, quy trình phân hủy nhanh với kỹ thuật lên men được phát triển, nó sẽ loại bỏ điểm hạn chế này Với buồng phân hủy đó, compost có thể được tạo ra trong ít ngày, nhiệt độ dừng lại ở trên 60 °C

Để giúp compost chin hoàn toàn

4.2 Làm tăng giá trị bùn nhờ giun

Một loài giun đặc biệt, được gọi là Eisenia foetida, phát triển trong xác thực vật và phân Loài này được trồng thương mại để làm phân ủ bởi khả năng của chúng trong việc chuyển đổi chất thải hữu cơ thành phân giàu

Cách thực hiện: Nuôi giun bằng bùn đã được trộn với phân bò và phân ngựa không có nước tiểu

Quá trình ủ phân trộn làm thay đổi đáng kể các đặc tính vật lý và hóa học của hỗn hợp khảo nghiệm Phân giun sậm màu hơn nhiều so với các nguyên liệu ban đầu và tạo thành hỗn hợp đồng nhất giống hệt phân bón chỉ sau 180 ngày,giun phát triển rất tốt trong bùn thải phân bón này Chúng làm giảm pH của bùn kiềm, giải phóng các ion khoáng, bao gồm kali, giảm tỷ lệ cacbon/nitơ của hỗn hợp, tăng lượng nitơ và photpho cho sự phát triển của cây chỉ trong vòng vài tuần