Nghiên cứu xử lý bùn từ nhà máy xử lý nước thải bình hưng, quận bình chánh

Tuy nhiên một trong các vấn đề nhức nhối của các nhà máy xử lý nước thải trên địabàn TP.HCM hiện nay là lượng bùn thải phát sinh.. Hàm lượng chất hữu cơ VS của bùn chiếm 55 - 80

KHOA CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

  

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ BÙN TỪ NHÀ MÁY XỬ

LÝ NƯỚC THẢI BÌNH HƯNG, QUẬN BÌNH

CHÁNH

TRƯƠNG THỊ TÚ TRANG

LỚP: K15M

GVHD: TS PHẠM THỊ ANH

Thành phố Hồ chí Minh Tháng 12 năm 2012

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG1.1 SỰ CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Thành phố Hồ Chí Minh được mệnh danh là hòn ngọc biển đông của cả nước; nókhông chỉ là một trung tâm kinh tế, văn hóa, khoa học công nghệ, mà còn là đầu mốigiao lưu quốc tế, có vị trí quan trong của cả nước Diện tích ở TP HCM là 2.095 km².Số quận/thị xã/huyện: 24 (19 quận nội thành và 5 huyện ngoại thành) Số dân:8.500.000 (2007), nông thôn 14,2%, thành thị 85,8% , mật độ: 3.067 người/km² Trên

30 năm qua nhân dân thành phố đã không ngừng phát huy truyền thống năng động,sáng tạo, vượt qua nhiều khó khăn, thử thách, đạt được nhiều thành tựu vượt bậc trêntất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội Với vị thế quan trọng ấy, vấn đề vệ sinh môitrường luôn là mục tiêu hàng đầu của các cấp lãnh đạo thành phố Đặc biệt hệthống xử lý nước thải luôn là một trong những yếu tố quan trọng nhất tác động đếnchất lượng đô thị và môi trường sinh thái Theo quy hoạch của thành phố Hồ ChíMinh (TP.HCM), đến năm 2025 toàn thành phố sẽ có 12 nhà máy xử lý nước thải tậptrung

Tuy nhiên một trong các vấn đề nhức nhối của các nhà máy xử lý nước thải trên địabàn TP.HCM hiện nay là lượng bùn thải phát sinh Theo thống kê sơ bộ của Sở Tàinguyên và Môi trường (TN-MT), toàn TP phát sinh khoảng 2.800-3.600 m3 bùnthải/ngày, được chia theo 6 loại cơ bản: bùn nạo vét hệ thống thoát nước, bùn từ hệthống xử lý nước thải sinh hoạt tập trung, bùn bể tự hoại, bùn từ hệ thống xử lý nướcthải tập trung các KCN, bùn từ hệ thống xử lý nước thải các cơ sở sản xuất ngoàiKCN, bùn từ các công trường xây dựng

Ngoài ra còn có một lượng bùn không thường xuyên xuất phát từ các dự án: nạo vét hệthống kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè, Tân Hóa - Lò Gốm… khoảng 900 m3/ngày Thếnhưng hiện nay, chỉ có bùn nạo vét kênh rạch và hệ thống thoát nước được Công tyTNHH MTV Thoát nước đô thị TP (gọi tắt là Công ty Thoát nước) và các công tycông ích quận, huyện thu gom, vận chuyển về các bãi đổ tập trung

Bùn hầm cầu được đưa về Công ty Xử lý chất thải rắn Hòa Bình (huyện Bình Chánh)

để xử lý Ông Lê Tiến Dũng, Giám đốc Công ty Xử lý chất thải rắn Hòa Bình, cho biếtlượng bùn về công ty đã “khởi sắc” sau khi có sự chỉ đạo của TP cũng như những biệnpháp quyết liệt của các địa phương trong việc bắt quả tang, xử phạt các trường hợp đổlén bùn hầm cầu ra môi trường Tuy nhiên, so với khối lượng phát sinh toàn TPkhoảng 250-300 m3/ngày đêm, con số này còn rất khiêm tốn

Hiện nay TP mới chỉ có 2 nhà máy xử lý nước thải đô thị (hỗn hợp của các loại nướcthải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải nhà hàng khách sạn, nước thải các cơ

sở y tế,… kể cả nước mưa giai đoạn đầu) tập trung (Bình Hưng Hòa công suất

30.000m³/ngày đêm và Bình Hưng công suất 141.000m³/ngày đêm) Theo quy hoạch,trong tương lai gần, TP sẽ có thêm 7 - 9 nhà máy xử lý nước thải tập trung cho các lưuvực khác nhau với công suất mỗi nhà máy xử lý dao động từ 100.000m³/ngày đêm đến500.000m³/ngày đêm Hai nhà máy xử lý trên đều áp dụng quá trình sinh học bùn hoạttính hiếu khí (Bình Hưng Hòa - hệ thống hồ sinh học hiếu khí; Bình Hưng - bùn hoạttính hiếu khí tăng trưởng lơ lửng) nên lượng bùn sinh ra khá lớn (Bình Hưng 30 - 40tấn (trọng lượng ướt)/ngày) Hai nhà máy có lắp đặt các thiết bị làm khô bùn (giảm độ

ẩm đến 30 - 40%) Hàm lượng chất hữu cơ (VS) của bùn chiếm 55 - 80% trọng lượngkhô và thường có nồng độ các chất độc hại thấp hơn nhiều ngưỡng cho phép.PHCMcòn có hàng ngàn trạm xử lý nước thải sinh hoạt cho các khu dân cư mới, chung cư cácloại, khách sạn, nhà hàng, siêu thị, các cơ sở y tế (bệnh viện, trạm y tế, phòng khám…)với công suất từ vài m³/ngđ đến vài trăm (ngàn) m3/ngày đêm Tuy nhiên hầu hết cáctrạm xử lý đều không có thiết bị làm khô bùn (bùn nguyên thủy có độ ẩm từ 96 - 98%).Theo ông Nguyễn Văn Phước, Phó Giám đốc Sở TN-MT, về lý thuyết, các loại bùnthải hiện nay là các dạng chất thải thông thường, không nhiễm kim loại nặng nên rấtthích hợp để tái chế Ví dụ, các loại bùn thải có chất hữu cơ cao, như bùn nạo vét cốngrãnh, bùn hệ thống xử lý nước thải các nhà máy sữa, nhà máy chế biến thực phẩm…

có thể tái chế làm phân compost, các loại bùn có tỉ lệ hữu cơ thấp có thể giảm lượngnước, ép thành bánh làm vật liệu xây dựng hoặc dùng để san lấp Vừa qua, một số sở,ngành, doanh nghiệp đã nghiên cứu nhiều biện pháp tái chế bùn thải, thế nhưng, việc

xử lý bùn thải ở TP mới dừng lại ở việc thu gom, lưu chứa chứ chưa thể tái chế nhưmong muốn

Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng là nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt tập trungđầu tiên của thành phố Bình Hưng là một trong 5 gói thầu trong dự án cải thiện môitrường nước thành phố giai đoạn 1 có giá trị đầu tư là hơn 1.400 tỷ đồng trên lưu vựckênh Tàu Hũ - Bến Nghé - Đôi - Tẻ, sử dụng nguồn vốn viện trợ phát triển (ODA) củaChính phủ Nhật Bản Đây là dự án do Ban quản lý Dự án Đông - Tây và môi trườngnước TP.HCM là chủ đầu tư, với tổng mức đầu tư hơn hơn 4.163 tỷ đồng, trong đóvốn ODA là hơn 3.213 tỷ đồng; vốn đối ứng là 950 tỷ đồng Nhà máy được xây dựngtại xã Bình Hưng, huyện Bình Chánh, Tp Hồ Chí Minh với diện tích xây dựng khoảng

14 ha (diện tích toàn thể là 47 ha) Quá trình xây dựng kéo dài 4 năm từ 11/2004 đến12/2008 và đi vào hoạt động cho đến nay Nhà máy sử dụng công nghệ bùn hoạt tínhcải tiến với công suất giai đoạn 1 là 141.000 m3/ngày và giai đoạn 2 là 469.000

m3/ngđ đến giai đoạn 3 là 512.000 m3/ngđ (thực tế là bỏ qua giai đoạn 2 và nâng cấpthẳng lên giai đoạn 3) Quy mô công trình là 10 đơn nguyên Chức năng của nhà máy

xử lý nước thải Bình Hưng: (1)Bảo đảm vệ sinh môi trường nước của thành phố;(2)Nhà máy thu gom và xử lý nước thải của thành phố trước khi thải ra môi trườngnhằm bảo vệ môi trường nước tự nhiên không bị ô nhiễm;(3)Thoát nước mưa: chốngtình trạng ngập lụt cho thành phố;(4)Sử dụng hiệu quả tài nguyên: bùn thải chế biếnthành phân compost Hệ thống xử lý nước thải cũng được hình thành bởi 3 công trìnhchính như sau: (1)Hệ thống cống: dùng để thu gom nước thải cần xử lí về trạm bơmchuyển tiếp;(2)Trạm bơm chuyển tiếp: dùng để bơm nước thải từ hệ thống cống

chuyển tải đến nhà máy xử lý;(3)Nhà máy xử lý: xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn quốcgia để xả vào nguồn

Công suất lớn cộng với việc áp dụng phương pháp xử lý sinh học (bùn hoạt tính hiếukhí dạng lơ lửng) kéo theo lượng bùn sinh ra hằng ngày tại nhà máy Bình Hưng rất lớn(khoảng 35tấn/ngày) Lượng bùn này có hàm lượng chất hữu cơ cao (55-80% trọnglượng khô), rất thích hợp cho việc làm phân bón (compost) và sản xuất khí sinh học(biogas) Tuy nhiên, công nghệ chế biến phân hữu cơ của Nhật Bản áp dụng tại Nhàmáy Bình Hưng (bùn phối trộn với trấu và ủ hiếu khí bằng quá trình đảo trộn) chưahoàn thiện Hiện nay, lượng bùn tồn đọng tại nhà máy đã lên đến hơn 4000 tấn, gâymùi hôi thối ảnh hưởng nặng nề đến môi trường xung quanh Đây chính là vấn đề môitrường quan trọng do nhà máy gây ra

Vì vậy, việc nghiên cứu phương pháp xử lý lượng bùn của nhà máy xử lý nước thảisinh hoạt Bình Hưng theo phương án sản xuất compost đạt tiêu chuẩn chất lượng sẽ rất

có lợi cho kinh tế của nhà máy và môi trường xung quanh

1.2 MỤC ĐÍCH CỦA NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu tìm được phương pháp xử lý bùn từ nhà máy xử lý nước thải sinh hoạtBình Hưng

1.3 MỤC TIÊU CỤ THỂ

 Tổng quan về bùn từ trạm xử lý nước thải và các công nghệ xử lý bùn;

 Khảo sát thực tế tại nhà máy;

 Trình bày mô hình thí nghiệm và phương pháp nghiên cứu;

 Thiết lập mô hình thí nghiệm và thực hiện nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đếnchất lượng phân compost

1.4 CẤU TRÚC BÁO CÁO

Thuyết minh gồm 6 chương Trong chương 1 này trình bày về sự cần thiết của đề tài,mục tiêu, vấn đề nghiên cứu và cấu trúc thuyết minh Chương này dùng để phác thảocho người đọc hiểu một cách khái quát về cấu trúc của bài báo cáo, các vấn đề đặt ravà cần thực hiện

Chương 2 trình bày các sơ đồ hệ thống thông tin theo đề tài nghiên cứu

Phần đầu của chương 3 trình bày về hiện trạng nhà máy Bình Hưng, tổng quan về bùnvà các công nghệ xử lý bùn trong thực tế Một trong những nội dung cũng được tậptrung trình bày trong chương này là công nghệ sản xuất compost và ứng dụng Cuốicùng chương 3 trình bày về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất compost

Chương 4 trình bày về phương pháp luận và phương pháp nghiên cứu Trong chươngnày phương pháp lấy mẫu và phân tích, phương pháp xử lý số liệu được trình bày chitiết

Chương 5 đưa ra kế hoạch nghiên cứu cụ thể

Chương 6 trình bày các kết quả đạt được, phân tích các số liệu và đưa ra những phântích nhận định đối với kết quả đó

Chương 2

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG2.1 SƠ ĐỒ CẤP 1

2.2 SƠ ĐỒ CẤP 2

Kết quả Các vấn đề môi trường

Tổng quan về công nghệ xử lý bùn

2.3 SƠ ĐỒ CẤP 3

7

Phương pháp sinh học phân

hủy hiếu khí

Phương pháp sinh học phân

hủy hiếu khí

Phương phân hủy hiếu khí

Kết quả

Quá trình hình thành

H th ng thông tin môi tr ệ thống thông tin môi trường ống thông tin môi trường ường ng

Chương 3 TỔNG QUAN TÀI LIỆU3.1 HIỆN TRẠNG NHÀ MÁY BÌNH HƯNG

Theo quy hoạch của TPHCM, đến năm 2025 toàn thành phố sẽ có 12 nhà máy xử lý nước

thải tập trung Trong đó, nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng là nhà máy xử lý nước thải sinh

hoạt tập trung đầu tiên của thành phố Bình Hưng là một trong 5 gói thầu trong dự án cải thiện

môi trường nước thành phố giai đoạn 1 có giá trị đầu tư là hơn 1.400 tỷ đồng trên lưu vực

kênh Tàu Hũ - Bến Nghé - Đôi - Tẻ, sử dụng nguồn vốn viện trợ phát triển (ODA) của Chính

phủ Nhật Bản

Đây là dự án do Ban quản lý Dự án Đông - Tây và môi trường nước TP.HCM là chủ đầu tư,

với tổng mức đầu tư hơn hơn 4.163 tỷ đồng, trong đó vốn ODA là hơn 3.213 tỷ đồng; vốn đối

ứng là 950 tỷ đồng

Chức năng của hệ thống xử lý nước thải

- Bảo đảm vệ sinh môi trường nước của thành phố

- Nhà máy thu gom và xử lý nước thải của thành phố trước khi thải ra môi trường nhằm bảo

vệ môi trường nước tự nhiên không bị ô nhiễm

- Thoát nước mưa: chống tình trạng ngập lụt cho thành phố

- Sử dụng hiệu quả tài nguyên: bùn thải chế biến thành phân compost

Hệ thống xử lý nước thải cũng được hình thành bởi 3 công trình chính như sau:

- Hệ thống cống: dùng để thu gom nước thải cần xử lí về trạm bơm chuyển tiếp

- Trạm bơm chuyển tiếp: dùng để bơm nước thải từ hệ thống cống chuyển tải đến nhà

máy xử lý

- Nhà máy xử lý: xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn quốc gia để xả vào nguồn

HỆ THỐNG CỐNG

Tuyến ống góp chính nằm trên đường Trần Hưng Đạo là nơi tiếp nhận của các tuyến

ống nhánh đổ về Nước thải được vận chuyển về theo hướng kênh Tàu Hủ, Kênh đôi đến

trạm bơm Đồng Diều quận 8 (trạm bơm chuyển tiếp)

Tại trạm bơm Đồng Diều có trạm bơm bơm nước về thẳng nhà máy để xử lý

Xử lý bằng phân hủy kỵ khí

Phân tích chỉ tiêu

TRẠM BƠM ĐỒNG DIỀU

Là trạm bơm trung chuyển nước thải từ tuyến cống bao trong lưu vực kênh Tàu Hủ - BếnNghé - Kênh Đôi - Kênh Tẻ về nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng Việc xây dựng trạmbơm trung chuyển này sẽ giúp tiết kiệm chi phí chôn ống cho hệ thống ống

Vị trí xây dựng tại khu Đồng Diều, phường 4, quận 8 Tp HCM với diện tích 0,6 ha

Công suất hoạt động chia làm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: 133,3 m3/phút (192.000 m3/ngày) gồm 3 bơm chìm, công suất 1 bơm 66,7

m3/phút

Giai đoạn 2: 400 m3/phút (576.000 m3/ngày) lắp đặt thêm 3 bơm chìm công suất 1 bơm 133

m3/phút

NHÀ MÁY BÌNH HƯNG

Nhà máy được xây dựng tại xã Bình Hưng, huyện Bình Chánh, Tp Hồ Chí Minh vớidiện tích xây dựng khoảng 14 ha (diện tích toàn thể là 47 ha) Tống vốn đầu tư giaiđoạn 1 từ ODA chiếm 100 triệu USD Quá trình xây dựng kéo dài 4 năm từ 11/2004đến 12/2008 và đi vào hoạt động cho đến nay

Nhà máy sử dụng công nghệ bùn hoạt tính cải tiến với công suất giai đoạn 1 là141.000 m3/ngày và giai đoạn 2 là 469.000 m3/ngđ đến giai đoạn 3 là 512.000 m3/ngđ(thực tế là bỏ qua giai đoạn 2 và nâng cấp thẳng lên giai đoạn 3) Quy mô công trình là

10 đơn nguyên

Giai đoạn 1: nhà máy thu gom và xử lý nước thải cho lưu vực kênh Đôi – Tẻ diện tích

915 ha nội đô, phục vụ dân số 426.000 người, bao gồm các quận 1, 3, 5 và một phầnquận 10

Giai đoạn 2:nhà máy được mở rộng lưu vực xử lý 2.150 ha gồm các quận 4,5, và mộtphần của quận 6, 8, 11, Tân Bình, hục vụ dân số khoảng 1.390.000 người

Bảng 3.1: Ba giai đoạn vận hành nhà máy Bình Hưng.

Chất lượng nước thải sau xử lý

SS ≤ 50 mg/L

Tiêu chuẩn xả thải của nhà máy: TCVN 5945 : 2005

Nguồn tiếp nhận nước sau xử lý là kênh Rạch Tắc – Bến Rô

Bảng3.2: Thành phần nước thải nhà máy Bình Hưng

Nguồn: nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng

Hệ thống nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng bao gồm: trạm bơm nâng, nhà điều hànhchính, nhà xử lý bùn, nhà ủ phân, nhà kho, khu xử lý, nhà thổi khí, nhà khử trùng, cửaxả

Sơ đồ dây chuyền công nghệ

Theo bảng 2, thành phần nước thải cần xử lý là SS và BOD5 do đó nhà máy đưa ra sơđồ dây chuyền công nghệ như sau:

Mô tả công nghệ xử lý

Nước thải sinh hoạt của thành phố được thu gom tập trung theo cống về trạm ĐồngDiều Tại đây nước thải được đưa qua công trình song chắn rác và bể lắng cát Sau đótrạm bơm chuyển tiếp sẽ bơm lượng nước thải này đến nhà máy xử lý nước thải BìnhHưng với đường ống Ø2200mm, sau đó nước thải được bơm nâng bơm vào ngăn tiếpnhận tại nhà máy

Sau đó, nước thải từ kênh phân phối được phân phối đều vào 10 bể lắng sơ cấp (bểlắng đợt 1)

Theo thiết kế tự chảy, nước thải qua bể lắng sơ cấp tiếp tục đến quy trình xử lý sinhhọc kế tiếp Quá trình xử lý sinh học được áp dụng là bể sục khí xử lý nước thải nhờbùn hoạt tính cải tiến với hệ thống cấp khí liên tục

Nước thải sau xử lý tại bể sục khí sẽ được dẫn qua bể lắng thứ cấp nhằm tách phầnnước và phần bùn

Nước ra khỏi bể lắng thứ cấp được khử trùng bằng Javen tại bể tiếp xúc, cuối cùngnước sau xử lý được xả ra nguồn tiếp nhận.

Ngoài ra, một phần nước sau xử lý được tái sử dụng làm nước tưới cây; rửa máy móc,thiết bị; rửa lọc, rửa bể

CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ

NGĂN TIẾP NHẬN VÀ KÊNH PHÂN PHỐI NƯỚC

- Tiếp nhận nước thải từ trạm bơm Đồng Diều Trong ngăn có sử dụng song chắn

rác thô để lấy rác bằng cách lược rác tự động nhằm giảm tải trọng cho các côngtrình phía sau

- Ngoài ra có đường ống thu váng bọt từ các công trình phía sau đổ vào ngăn tiếp

nhận để giảm lượng bọt sinh ra làm ảnh hưởng đến chất lượng nước thải đã xửlý

Ngăn tiếp nhận Ngăn tiếp nhận có ống thu váng

BỂ LẮNG SƠ CẤP

- Nước thải sau khi qua song chắn rác được phân phối đều theo kênh phân phối

tự chảy đến các cửa của 10 bể lắng sơ cấp

- Lắng rác nhỏ, các hạt cặn lơ lửng có sẵn trong nước thải, giảm tải trọng BOD5,

SS cho các công trình tiếp theo

- Chia làm 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên gồm 5 bể, mỗi bể gồm 2 phần Các bểnày hoạt động song song với nhau

- Nước sau lắng thu bằng máng chữ V

- Phía trên của bể có thiết kế ống thu váng nổi (dầu, cặn nổi ) Phía dưới có máycào bùn tự động để thu bùn lắng vào hố thu bùn Bể lắng sơ cấp cũng đượctrang bị hệ thống phá bọt để giúp cho lượng rác nổi trên mặt nước dễ dàng đi

vào máng thu, nếu có váng dầu cũng bị đánh tan không làm ảnh hưởng côngtrình phía sau Sau đó lượng bùn tươi được bơm đến bể cô đặc trọng lực

- Thời gian lưu nước trong bể là 0,9h = 54 phút

Bể lắng sơ cấp Hệ thống phá bọt

BỂ SỤC KHÍ

- Gồm có 10 bể, mỗi bể có 4 ngăn

- 4 ngăn bể sục khí có 2 cách vận hành là song song (nước vào cùng lúc 4 ngăn)và nối tiếp (nước dẫn lần lượt qua từng ngăn) nhưng sau quá trình vận hànhnhận thấy cách vận hành nối tiếp mang lại hiệu quả xử lý cao hơn (thời gianVSV tiếp xúc nước thải dài hơn) Tại mỗi ngăn có đường đưa nước vào, đườngtuần hoàn bùn từ bể lắng thứ cấp và đường thu nước đưa sang bể lắng thứ cấp

- Hệ thống cấp khí sử dụng là dàn ống thổi khí đặt tại một góc bể (< 1cm) đượcdùng để cung cấp khí cho việc sinh trưởng và phát triển của bùn hoạt tính, khíthổi với một lực đủ lớn để tại vòng xoáy khí trong toàn bể Trong bể xảy ra quátrình phân hủy các chất hữu cơ nhờ hoạt động của các vi sinh vật để oxi hóa cácchất hữu cơ có trong nước thải Lượng bùn sinh ra là do vi sinh vật tăng trưởngtạo tế bào mới, lượng VSV chết đi do phân huỷ nội bào cùng với hàm lượng cặn

có sẵn trong nước

- Nhà máy sử dụng công nghệ xử lý nước thải bùn hoạt tính cải tiến có hàmlượng MLSS = 1400 – 1500 g/m3 có thể tăng khả năng và hiệu quả xử lý nướcthải Qua đó, làm giảm đáng kể hàm lượng BOD, SS của nước thải đầu ra vàgiảm thời gian lưu nước, tiết kiệm diện tích mặt bằng lớn

- Kích thước mỗi bể

- Thiết kế nhiều ngăn nhằm giúp cho sự tiếp xúc giữa các vi sinh vật với nướcthải được tốt hơn tránh các bông bùn có kích thước quá lớn hoặc quá nhỏ chưa

xử lý trôi theo nước thải ra ngoài

- Ngoài ra trong bể có lắp đặt hệ thống phá bọt để bỏ lớp bọt trên mặt nước, giúpcho khí thoát ra dễ dàng hơn, ổn định pH trong bể để vi sinh vật phát triển tốt

Cửa đưa nước vào Hệ thống cấp khí

BỂ LẮNG THỨ CẤP

- Nước sau khi qua bể sục khí được đưa vào bể lắng thứ cấp trước khi qua bể tiếpxúc

- Nhiệm vụ của bể là lắng bông bùn hoạt tính

- Gồm có 2 đơn nguyên, mỗi đơn nguyên gồm 5 bể, mổi bể chia làm 2 phần

- Mỗi bể thiết kế theo dạng bể lắng ngang hình chữ nhật, có kích thước:

 Dài 28 m

 Rộng 10,5 m

 Cao 5,5 m

 Thời gian lưu nước 2,2h

- Phía dưới bể lắng có hệ thống thu bùn, 25% lượng bùn sẽ được tuần hoàn lạivào bể sục khí, 75% lượng bùn còn lại được đưa đến bể bùn dư, tiếp đến bể côđặc ly tâm

Máng thu nước răng cưa Bể lắng thứ cấp

BỂ TIẾP XÚC

- Bể tiếp xúc nhận nước từ bể lắng thứ cấp

- Khử trùng bằng javen để xử lý vi sinh gây bệnh trước khi ra ngoài

- Gồm 3 ngăn, nước chảy theo hệ thống ziczac để tăng quá trình tiếp xúc giữanước sau xử lý và hóa chất để đạt tiêu chuẩn rồi xả ra nguồn tiếp nhận

- Một phần nước sau xử lý sẽ được giữ lại trong bồn lọc cát để tái sử dụng nướccho các nhu cầu sử dụng trong khuôn viên nhà máy: tưới cây; rửa máy móc,thiết bị; rửa lọc, bể… trong khuôn viên

- Phần còn lại nước sau xử lý được xả vào kênh Rạch Tắc - Bến Rô

Cống xả nước vào nguồn Bể khử trùng

XỬ LÝ BÙN VÀ LÀM PHÂN COMPOST

- Bùn tươi (gồm 99% nước, 1% bùn) từ bể lắng sơ cấp được thu về bể cô đặctrọng lực (do bùn sinh ra tại đây là bùn vô cơ có khả năng tự lắng bằng trọnglực nên không cần tác dụng thêm lực) Sau đó bùn đã cô đặc (gồm 97% nước,3% bùn) lại tiếp tục được bơm lên máy tách nước ly tâm Bùn sau tách nước(gồm 80% nước, 20% bùn) được lấy đi làm phân compost Nước tách từ hỗnhợp bùn nước được tuần hoàn trở lại bể lắng 1 tiếp tục xử lý

- Một phần bùn trong bể lắng thứ cấp sẽ được bơm tuần hoàn trở lại bể sục khí,một phần bùn dư (gồm 99% nước, 1% bùn) được đưa sang máy cô đặc ly tâm(do bùn sinh ra tại bể lắng 2 là bùn sinh học khó có khả năng tự lắng nên ta phảitác động thêm lực đê bùn lắng) Bùn sau khi ra khỏi máy cô đặc ly tâm (gồm96% nước, 44% bùn) kết hợp với lượng bùn sau cô đặc trọng lực từ bể lắng sơcấp tập trung về bể bùn hỗn hợp

- Tiếp đó, để giảm thể tích của bùn, cho bùn hỗn hợp đi qua máy tách nước lytâm và cho tiếp polymer tác dụng làm bùn keo lại thành những bánh bùn, sau đóđưa đến nhà lên men sơ cấp (lưu 15-20 ngày) Tại đây bùn được trộn với trấu

tăng độ ẩm, diệt vi khuẩn gây bệnh, phân giá hợp chất phức tạp còn lại trongbùn Khí sinh ra (CH4, H2S…) được đưa đến bể khử mùi Sau thời gian này bùnđược chuyển sang nhà lên men thứ cấp ủ kín trong khoảng 30 ngày, cuối cùngđưa sang chứa trong kho chứa (nhà chứa chính) chờ đem chôn lấp

Nhà lên men sơ cấp Nhà ủ phân compost

Bảng 3.3: Thống kê lưu lượng nước xử lý

lý (m 3 )

Lưu lượng trung bình/ngày (m 3 )

Ngày thấp nhất (m 3 )

Ngày cao nhất (m 3 )

Tổng cộng 84,125,001

Bảng 3.4 Thành phần bùn sau tách nước

Tên chỉ tiêu Đơn vị Khoảng dao động

3.2 TỔNG QUAN VỀ BÙN

Các chất rắn sau khi khử nước (làm đậm đặc) được gọi chung là bùn, chứa nhiều thànhphần khác nhau và phải được thải bỏ hợp lý Bùn sinh ra từ hệ thống xử lý nước thảithường ở dạng lỏng có chứa từ 0,25 – 12% chất rắn tính theo khối lượng khô tùy thuộcvào công nghệ xử lý nước thải được áp dụng Trong những thành phần cần xử lý, bùnchiếm thể tích lớn nhất và kỹ thuật xử lý cũng như thải bỏ bùn là một trong những vấn

đề phức tạp nhất trong quá trình xử lý nước thải Các thiết bị xử lý bùn chiếm từ 40 –60% tổng chi phí đầu tư xây dựng hệ thống xử lý nước thải và khoảng 50% chi phí vậnhành toàn hệ thống TP Hồ Chí Minh phát sinh khoảng 1,2 triệu tấn bùn thải từ cáckhu công nghiệp/tháng Dự báo đến năm 2015 số lượng bùn thải sẽ tăng lên khoảng 3triệu tấn/tháng, năm 2020 sẽ không dưới 4 triệu tấn/tháng (Cao Cường, 2012) Theo sốliệu này, việc xử lý lượng bùn thải để không làm ảnh hưởng đến môi trường là một vấn

đề nan giải

Bùn từ bể lắng đợt 1 thường có màu xám, trong một số trường hợp có mùi rất khóchịu Bùn từ bể lắng đợt 1 có thể bị phân hủy một phần trong điều kiện thích hợp Bùnsinh ra từ các quá trình hóa học hoặc hóa lý sẽ có màu sắc khác nhau tùy theo loại hóachất sử dụng Loại bùn này do chứa hóa chất nên không thích hợp để xử lý bằngphương pháp sinh học

Bùn sinh ra từ hệ thống xử lý sinh học ví dụ từ hệ thống bùn hoạt tính hiếu khí thường

có dạng màu nâu và mịn Nếu màu sắc của bùn tối có nghĩa bùn đang tiến gần đến giaiđoạn tự hoại, ngược lại bùn có màu sáng hơn Bùn ở điều kiện phát triển tốt sẽ không

có mùi hôi Thành phần hóa học của bùn hoạt tính được trình bày trong bảng 2.5.Nhiều thành phần hóa học đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn giải pháp thải

bỏ bùn sau xử lý và nước thải sinh ra từ quá trình xử lý bùn

Bảng 3.5 Thành phần hóa học của bùn hoạt tính

Tổng chất rắn khô % khối lượng

ướt

0,83 – 1,16

Chất rắn bay hơi

% khối lượngướt

0,49 – 1,02

% khối lượngkhô

Acid hữu cơ mg/L 1.100 – 1.700

Năng lượng thu được kJ/kg 18.560 –

23.200Nguồn: Trần Thị Mỹ Diệu, 2005

Bùn thải sinh học là bùn thải phát sinh từ các hệ thống xử lý nước thải theo phươngpháp sinh học Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế - xã hội, bùn thảisinh học đang trở thành một gánh nặng cho các doanh nghiệp không chỉ ở Việt Nammà ngay cả ở các nước có nền kinh tế, khoa học kỹ thuật tiên tiến trên thế giới Theocục bảo vệ môi trường Mỹ (US-EPA), chi phí xử lý bùn thải chiếm tới 50% chi phívận hành của toàn hệ thống Ở Việt Nam, bùn thải chủ yếu được xử lý bằng cách éploại nước, phơi khô, đổ bỏ hay chôn lấp, chỉ một phần rất nhỏ được sử dụng làm phânbón Việc đổ bỏ, chôn lấp bùn thải đã và đang gây ra sự ô nhiễm môi trường nghiêmtrọng

Theo các nghiên cứu trong những năm gần đây, bùn thải sinh học có tiềm năng để tái

sử dụng cho các mục đích khác nhau bởi thành phần chủ yếu của bùn thải là các visinh vật dư thừa của công đoạn xử lý sinh học với hàm lượng chất hữu cơ, nitơ và phốtpho cao Ý tưởng tái sử dụng bùn thải làm môi trường thay thế cho môi trường nhântạo để nuôi cấy vi sinh vật nhằm nâng cao giá trị của bùn thải lần đầu tiên được pháttriển bởi giáo sư R.D Tyagi thuộc Viện Nghiên cứu khoa học quốc gia, Quebec,Canada (INRS) Ưu điểm nổi bật của hướng nghiên cứu này là tận dụng thành phầndinh dưỡng trong bùn thải để thay thế cho môi trường nhân tạo đắt tiền thường được

sử dụng trong quá trình nuôi cấy vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm sinh học có ích nhưchế phẩm sinh học cho cải tạo đất, thuốc trừ sâu sinh học, màng PE, hóa chất keo tụ, Việc tận dùng bùn thải vừa giúp giảm giá thành vừa góp phần bảo vệ môi trường

3.3 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN

20

H th ng thông tin môi tr ệ thống thông tin môi trường ống thông tin môi trường ường ng

Hình 3.1 Quy trình công nghệ xử lý bùn.

CÔNG NGHỆ KHỬ NƯỚC

Bùn trước hết sẽ được xử lý sơ bộ nhằm mục đích cho các tạp chất và chất có kíchthước và khối lượng riêng lớn được tách riêng, dung dịch chất lỏng sẽ giữ lại các chấthữu cơ, trở thành bùn nhão và có nồng độ chất hữu cơ rất cao, kích thước nhỏ hơn vàtiếp xúc được vi sinh vật dễ dàng hơn Sau khi xử lý sơ bộ, bùn được tiếp tục qua cáccông đoạn khác như nén bùn, ổn định bùn, tạo điều kiện nhằm cải thiện tính chất vậtlý, giảm khả năng phát tán vào môi trường, giảm độ hòa tan của chất ô nhiễm và giảmtính nguy hại của bùn trước khi đem đi tách nước Hệ thống tách nước sẽ giúp giảmchi phí vận chuyển bùn đến nơi thải bỏ, dễ xử lý và vận chuyển, tăng nhiệt năng củabùn nhờ giảm hàm lượng nước trong bùn, giảm lượng vật liệu tạo độ rỗng trong quátrình ủ compost, giảm sự phát sinh mùi và giảm sự hình thành nước rò rỉ Cuối cùngbùn sẽ được làm khô bằng nhiệt hoặc bằng các quá trình khác như làm compost, sấytrực tiếp hay gián tiếp trước khi đem khử bằng nhiệt như đốt, khi bị phân hủy nhiệt,các chất hữu cơ sẽ được khử độc tính và phá vỡ cấu trúc, thời gian xử lý nhanh, diệntích công trình nhỏ gọn

Bảng 3.6 Ưu điểm và nhược điểm cúa các thiết bị tách nước

Tiêu tốn năng lượng vàgây ồn Nước sau lọc cóhàm lượng cặn lơ lửng cao

Thiết bị ly tâm Hạn chế mùi hôi, dễ khởi

Thiết bị lọc băng tải Ít tốn năng lượng, chi phí

đầu tư và vận hành thấp, dễbảo trì và vận hành Bùn

Hạn chế bởi trở lực thủylực, cần phải nghiền hỗnhợp nhập liệu, rất nhạy đối

sau khi lọc có hàm lượng

ẩm thấp

với đặc tính bùn đưa vàothiết bị, thời gian sử dụngvật liệu ngắn, không nênvận hành tự động

Phải vận hành theo từng

mẻ, chi phí thiết bị và nhâncông vận hành cao, chiếmdiện tích lớn, đòi hỏi côngnhân vận hành và bảo trì

kỹ thuật cao, tiêu tốn hóachất

Nguồn Trần Thị Mỹ Diệu, 2005

Bùn chứa kim loại nặng có thể xử lý bằng phương pháp ổn định - hóa rắn Nhóm nghiêncứu do TS Nguyễn Hồng Bỉnh, phó chủ tịch Hội Khoa học - Kỹ thuật Xây dựngTP.HCM, chủ trì đã nghiên cứu tổng hợp ra các hợp chất BOF1, BOF2 và HSOB đểkhử mùi và kết dính bùn thải công nghiệp tạo thành chất có thể thay thế cát dùng trongsản xuất bê tông Bùn thải sau khi lấy lên sẽ được xử lý khử mùi bằng chất BOF1,BOF2 trong khoảng 15 phút Tùy theo loại bùn thải thu về từ nhà máy nước thải tậptrung, cống hay từ nhà máy dệt nhuộm, chế biến thủy sản, hóa chất xử lý sẽ đượcpha trộn với tỉ lệ khác nhau Hỗn hợp bùn thải đã qua xử lý này sẽ tiếp tục được trộnvới hợp chất HSOB để tạo ra bê tông Phụ gia HSOB có tác dụng tạo phản ứng oxyhóa khử, biến các kim loại nặng thành chất trơ với nước, giảm bớt độc hại (NguyễnHồng Bình và Phan Phùng Sanh, 2009)

Trên cơ sở phân tích liên kết của kim loại với các thành phần hữu cơ và vô cơ trongbùn, TS Nguyễn Phương Loan, Giám đốc Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môitrường (CENTEMA), cùng các cộng sự đã đưa ra các phương pháp xử lý đối với từngloại bùn Theo quy trình này, bùn sẽ được tách các thành phần hữu cơ và vô cơ bằngphương pháp thủy lực Chất vô cơ nặng sẽ lắng xuống đáy bồn trong khi chất hữu cơnhẹ hơn sẽ nổi lên trên Các chất vô cơ được tách ra sẽ được tận dụng để sản xuất vậtliệu xây dựng, trong khi các chất hữu cơ được xử lý tiếp bằng phương pháp sinh học

để tách riêng các kim loại nặng với phần bùn hữu cơ sạch Phần bùn hữu cơ sạch sẽđược tận dụng để trồng cây và cải tạo đất nông nghiệp Còn lại các kim loại nặng sẽđược xử lý theo phương pháp hóa học để tách riêng từng kim loại hoặc hóa rắn toàn bộ

để chôn lấp an toàn (Minh Sơn, 2005)

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ HIẾU KHÍ

Phân hủy bùn hiếu khí được sử dụng để xử lý bùn từ các công trình xử lý sinh học hiếu khí cócông suất nhỏ hơn 0,2 m3/s So với quá trình phân hủy bùn kỵ khí, quá trình phân hủy hiếu khí

có những ưu điểm sau:

- Mức độ phân hủy chất rắn bay hơi trong hệ thống phân hủy hiếu khí tương đương với phânhủy kỵ khí;

- Nồng độ BOD trong nước bề mặt thấp hơn;

- Quá trình phân hủy ít hay không gây mùi hôi, tạo ra sản phẩm ổn định và dạng mùn;

- Thu hồi được nguyên liệu có giá trị để sản xuất phân bón từ bùn;

- Vận hành đơn giản;

- Chi phí đầu tư thấp hơn

Những nhược điểm chính của quá trình phân hủy hiếu khí bao gồm:

- Chi phí vận hành cao hơn do phải duy trì hệ thống cấp oxy;

- Bùn sau xử lý khó tách nước bằng phương pháp cơ học;

- Quá trình bị ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ, vị trí và vật liệu chế tạo bể;

- Không thể thu hồi được khí CH4

Hai quá trình thường được áp dụng gồm: (1) phân hủy hiếu khí cổ điển và (2) phân hủy hiếukhí với lượng oxy tinh khiết cao

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KỊ KHÍ

Việc thiết kế hệ thống phân hủy bùn kỵ khí dựa trên các thông số chính sau đây: (1) thời gianlưu bùn, (2) tải trọng thể tích và (3) độ giảm thể tích bùn theo thời gian

Các bể phân hủy kỵ khí có thể có dạng tròn, hình chữ nhật hay dạng hình trứng Trong đó,thông dụng nhất vẫn là dạng hình trụ tròn và dạng hình trứng Bể có dạng hình trụ tròn ít khi

có đường kính nhỏ hơn 6 m và lớn hơn 40 m Chiều dày của lớp nước trong bể lớn hơn 8 mvà độ sau của bể từ 15 m hoặc hơn Việc sử dụng bể có dạng hình trứng chủ yếu để hạn chếcông tác vệ sinh bể, tạo điều kiện khuấy trộn tốt hơn, dễ dàng khống chế lớp cặn bề mặt vàgiảm diện tích cần thiết

Thời Gian Lưu Bùn

Sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí bùn thải là khí CH4 và CO2 Lượng khí CH4 sinh ra

có thể được ước tính theo công thức sau:

Đối với thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, có khuấy trộn hoàn toàn và không tuần hoànbùn, sinh khối bùn sinh ra hàng ngày có thể được ước tính theo công thức sau đây:

Thông số thiết kế cho thời gian lưu bùn trong thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, có khuấytrộn hoàn toàn được trình bày trong Bảng 3.7

Bảng 3.7 Thời gian lưu bùn trong thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, có khuấy trộn hoàn

toàn

Hệ Số Tải Trọng

Hai dạng hệ số tải trọng thông dụng nhất là: (1) kg chất rắn bay hơi đưa vào bể mỗi ngày trênmột đơn vị dung tích bể (kg/m3.ngđ) và (2) kg chất rắn bay hơi đưa vào thiết bị tính trên kgchất rắn bay hơi có trong bể (kg/kg) Tải trọng đặc trưng đối với thiết bị phân hủy tải trọngtiêu chuẩn thường dao động trong khoảng 0,5-1,6 kg/m3.ngđ (tính theo chất rắn bay hơi) Đốivới thiết bị phân hủy kỵ khí tải trọng cao, giá trị tải trọng đặc trưng dao động trong khoảng1,6-4,8 kg/m3.ngđ (tính theo chất rắn bay hơi) và thời gian lưu nước dao động trong khoảng10-20 ngày Ở tải trọng cao hơn 4,0 kg/m3.ngđ, quá trình khuấy trộn sẽ gặp trục trặc Ảnhhưởng của nồng độ bùn, thời gian lưu nước đối với hệ số tải trọng chất rắn bay hơi được trìnhbày trong Bảng 3.8

Bảng 3.8 Mối quan hệ giữa tải trọng chất rắn bay hơi và nồng độ bùn