Nước thải sau quá trình xử lý sẽ cho chúng ta thành quả là nước đầu ra đạt chuẩn xả thải. Ngoài ra còn 1 sản phẩm phụ khác mà chúng ta tách được sau quá trình xử lý là bùn cặn. Bùn này tùy vào đặc tính nước thải đầu vào mà có biện pháp xử lý khác nhau. Hôm nay, chúng ta cùng tìm hiểu xem đặc tính & cách xử lý bùn cặn sau quá trình lắng này như thế nào nhé.
Đặc tính bùn cặn
Nguồn gốc
Trong nước thải đưa vào quá trình xử lý, có những cặn lơ lửng trong dung dịch với kích thước hạt quá bé không thể lắng bằng trọng lực được. Do đó ta phải thêm vào hóa chất trợ lằng như keo tụ – đông keo tụ (PAC hay polytetsu). Để liên kết các hạt rắn này lại với nhau thành bông cặn lớn hơn có khả năng lắng bằng trọng lực.
Ngoài ra, bùn cặn còn được phát sinh trong quá trình xử lý vi sinh trong bể Aerotank. Quá trình sống và phân hủy các hữu cơ trong nước vi sinh vật đồng thời cũng tăng sinh hình thành tế bào. Các tế bào ấy liên kết với nhau cho đến mật độ đủ để thấy bằng mắt thường và người ta gọi đó là bùn hoạt tính. Chung quy lại bùn cặn hình thành từ 2 quá trình là xử lý hợp chất lơ lững trong nước và xử lý chất hữu cơ của vi sinh.
Phân loại
Bùn cặn được chia thành 3 nhóm: bùn cặn vô cơ, bùn cặn hữu cơ, bùn cặn hỗn hợp (chứa cả các hợp chất vô cơ và hữu cơ).
Việc tận dụng bùn cũng là một cách xử lý được ưu tiên hiện nay. Nhưng không phải bùn nào cũng được tái sử dụng. Với bùn hoạt tính thì bản chất trong bùn là các vi sinh vật có lợi và không chứa các độc tố như muối kim loại hóa chất dư thừa,…Bùn này ta có thể tái sử dụng làm phân compost hay bổ sung cho các công trình xử lý nước thải mới ở giai đoạn khởi động hệ thống. Ngoài ra bùn hoạt tính trong 1 vài nhà máy có chứa nhiều các hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Thì hoàn toàn có thể được đưa đi xử lý yếm khí tiếp để thu hồi khí CH4 là nhiên liệu.
Đặc điểm
Bùn cặn được đặc trưng bởi hàm lượng chất khô tính theo g/l hoặc %. Hàm lượng chất hữu cơ hoặc chất tro tính theo % khối lượng chất khô. Thành phần các nguyên tố, độ nhớt, thành phần kích thước hạt…
Bùn cặn thường là hỗn hợp huyền phù khó lọc
Trở lực lọc riêng của bùn cặn nước thải biến động trong giới hạn rất rộng. Bùn hoạt tính tươi có trở lực lọc riêng nằm trong khoảng 72.10^10 đến 7860.10^10 cm/g. Đây là một chỉ số quyết định cho việc lựa chọn phương pháp xử lý bùn.
Trong bùn cặn, nước tự do chiếm tới 60 – 65%, còn nước liên kết nằm trong khoảng 30 -35%. Trong đó nước tự do có thể được tách ra khỏi bùn cặn một cách dễ dàng. Còn nước liên kết – ẩm, nước liên kết keo và hút nước, khó tách hơn nhiều.
Thành phần của bùn cặn rất phức tạp
Bùn cặn chứa nhiều chất hữu cơ và các nguyên tố dinh dưỡng dùng làm phân bón rất tốt. Nhưng lại chứa nhiều chất hữu cơ dễ gây hôi thối làm ô nhiễm môi trường không khí. Chứa nhiều vi khuẩn cả vi khuẩn gây bệnh, độ ẩm lớn. Sử dụng bùn cặn tươi làm phân bón không có lợi và khó vận chuyển.
Các phương pháp xử lý bùn cặn nước thải
Mục đích:
- Ổn định bùn cặn, khử các chất hữu cơ dễ gây thối rửa.
- Làm khô bùn cặn để dễ vận chuyển và sử dụng
- Khử độc bùn cặn hoặc thu hồi chất quý
a) Tách nước sơ bộ
Quá trình tách nước nhằm giảm độ ẩm của bùn cặn và thường sử dụng phương pháp lọc chân không, sân phơi bằng cát. Để chuẩn bị cho quá trình này thường người ta tiến hành điều hòa bùn trước khi lọc.
Làm giảm độ ẩm bùn cặn để các khâu xử lý tiếp theo diễn ra được ổn định và giảm được khối lượng xây dựng các công trình. Cũng như tiết kiệm được hóa chất sử dụng trong quá trình xử lý. Tuy nhiên, nếu giảm quá mức độ ẩm sẽ tạo nên bùn cặn khô, các điều kiện công nghệ của các công trình ổn định bùn sẽ khó khăn.
b) Quá trình ổn định bùn cặn
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.
Quá trình ổn định bùn nhằm phân hủy phần các chất hữu cơ có thể phân hủy bằng con đường sinh học thành CO2, CH4, H2O. Giảm vấn đề mùi hoặc loại trừ sự thối rữa của bùn . Quá trình này cũng có tác dụng giảm số lượng vi khuẩn gây bệnh và giảm thể tích bùn . Quá trình ổn định bùn có thể thực hiện bằng phương pháp hóa học , nhiệt hoặc sinh học.
c) Quá trình xử lý sơ bộ bùn cặn
Hai phương pháp xử lý sơ bộ bùn cặn như sau:
- Xử lý sơ bộ bùn cặn bằng hóa chất:là quá trình đông kết các hạt phân tán tinh và keo. Để tạo thành bông cặn lớn, phá hủy và thay đổi các dạng liên kết của nước. Thay đổi cấu trúc
30 cặn và khả năng nhả nước của nó. Hóa chất thường dùng là: vôi, phèn sắt FeCl3, phèn nhôm, các loại polimer khác. - Xử lý sơ bộ bùn cặn không dùng hóa chất: sử dụng các biện pháp nhiệt, lắng, keo tụ điện hóa, phơi nắng,…
Các công trình lắng đợt 1 kết hợp lên men bùn cặn lắng
Bể tự hoại – bể lắng sơ bộ
Đây là công trình XLNT bậc 1 (xử lý sơ bộ) đồng thời thực hiện 2 chức năng: lắng nước thải và len men cặn lắng.
Bể tự hoại có dạng hình chữ nhật hoặc hình tròn xây dựng bằng gạch, bê tông cốt thép, vât liệu composite.
Bể được chia thành 2, 3 ngăn
Cặn lắng tập trung chủ yếu ở ngăn thứ nhất nên dung tích ngăn này chiếm khoảng 50-75% dung tích toàn bể. Còn lại là ngăn thứ 2 (cũng có thể
thêm ngăn thứ 3). Bể thường sâu 1,5-3,0 m. Chiều sâu lớp nước trong bể: 0,75 – 1,8 m, chiều rộng nhỏ nhất: 0,9; chiều dài nhỏ nhất: 1,5 m. Các ngăn bể tự hoại được chia làm 2 phần: phần lắng nước thải (phía trên) và phần lên men cặn lắng (phía dưới). Thể tích bể nhỏ nhất: 2,8 m3, trong đó thể tích phần lắng không nhỏ hơn 2,0 m3.
Nước thải lưu lại trong bể từ 1-3 ngày
Qua thời gian 3-6 tháng, cặn lắng lên men yếm khí. Quá trình lên men chủ yếu diễn ra trong giai đoạn đầu là lên men axit, các chất khí tạo ra trong quá trình phân giải CH4,CO2, H2S,…Cặn trong bể tự hoại được lấy ra định kỳ. Mỗi lần lấy phải để lại khoảng 20% lượng cặn đã lên men lại trong bể để làm giống men cho bùn cặn
tươi mới lắng, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân hủy cặn.
Áp dụng
Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành và quản lý, xử lý nước thải tại chỗ cho các khu tập thể, cụm dân cư dưới 500 người hoặc lưu lượng nước thải dưới 30 m3/ngày. Có khi công trình này còn
kết hợp với các công trình khác như: ngăn lọc sinh học, giếng thấm,…
Bể lắng 2 vỏ
Bể lắng 2 vỏ được thiết kế 2 phần: Phần trên của bể là máng lắng, phần dưới là ngăn len men bùn cặn.
Máng lắng
Nước chuyển động qua máng lắng theo nguyên tắc giếng bể lắng ngang. Với vận tốc nhỏ ( 5 đến 10 mm/s) các hạt cặn lắng xuống, qua các khe rộng 0,12 ÷0,15m rơi vào ngăn lên men. Để tránh cho nước đã lắng không bẩn lại bởi váng bọt nổi lên. Các gờ dưới của máng lắng được đặt chênh lệch một khoảng 0,15m. Thời gian nước lưu lại trong máng lắng thường là 1,5h. Hiệu quả lắng trong máng lắng thường là 55÷60%.
Trong ngăn lên men
Bùn cặn được giữ lại từ 2 đến 6 tháng, phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ nước thải và nhiệt độ môi trường. Tuy nhiên quá trình lên men bùn cũng chỉ dừng lại ở mức độ len men axit các chỉ hữu cơ phân huỷ được khoảng 40%. Độ ẩm của bùn cặn thay đổi từ 95% lớp trên cho đến 85% lớp dưới ( độ ẩm trung bình của bùn chọn là 90% ), bùn lên men thường được xả 10 ngày/lần. Bể lắng hai vỏ được sử dụng rộng rãi nhiều nơi trên thế giới. Với công suất xử lý từ hàng chục đến hàng nghìn mét khối nước thải trong ngày.
Bể metan
Bể metan là công trình được xây dựng để lên men (ổn định yếm khí) các loại bùn cặn trong nước thải. Vật liệu: thép, bê tông cốt thép, dạng hình tròn trên mặt bằng. Có sơ đồ :
31 Sản phẩm của quá trình lên men chủ yếu là CH4 ( chiếm khoảng 60% lượng khí tạo thành, ngoài ra còn có: CO2, NH3,…) vì vậy được gọi là bể metan. Khí này có thể tận dụng làm
nhiên liệu.
Màu
Bùn cặn sau quá trình lên men (bùn cặn chín) có màu đen của sunfua sắt. Các chất hữu cơ dễ gây thối rửa đã bị phân hủy, vi khuẩn gây bệnh hầu như không còn, trứng giun sán bị
tiêu diệt trong điều kiện lên men nóng.
Nhiệt độ
Nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng đối với quá trình lên men trong bể metan. Nhiệt độ càng cao, thời gian lên men càng giảm. Lưu ý: các loại vi khuẩn kỵ khí lên men mêtan có 2 nhóm. Nhóm ưa ấm với nhiệt độ tối ưu 30-35OC, nhóm ưa nóng với nhiệt độ tối ưu 50-55OC.
Thời gian lên men
Trong bể metan chế độ lên men ấm, thời gian lên men 20-45 ngày, đối với chế độ lên men nóng thì 10-20 ngày. Lên men nóng có ưu điểm: cặn chín đều, dung tích bể bé, hầu hết trứng giun sán trong bùn cặn bị tiêu diệt. Để đảm bảo nhiệt độ cần thiết , bùn được sấy nóng bằng hệ thống cấp nhiệt, bể được lắp đặt dưới đất để ổn định nhiệt độ và cân bằng áp suất. Các yếu tố kìm hãm quá trình lên men trong bể metan là các chất hoạt tính bề mặt, kim loại nặng, sự thay đổi pH.
Nén bùn cặn
Nguyên tắc hoạt động: Bùn sau bể lắng đợt 2 thông thường có độ ẩm 96-99,2%. Nếu đưa về bể metan thì độ ẩm lớn, dung tích bể tăng, ảnh hưởng đến hiệu quả lên men cũng như không
kinh tế.
Để tăng cường qúa trình nén bùn , người ta bổ sung thêm hóa chất đông tụ. Khi đó thời gian nén sẽ giảm khoảng 2-3 lần và lượng cặn lơ lửng trong nước bùn giảm theo.
Làm khô bùn cặn
Sân phơi bùn
Mục đích: có chức năng làm mất nước bùn cặn (độ ẩm còn khoảng 80%) trong điều kiện tự nhiên. Sau quá trình phơi, do tác động của tia tử ngoại, vi khuẩn gây bệnh còn lại trong
bùn cũng như mùi hôi thối giảm đi.
Làm khô bùn cặn bằng phương pháp cơ học
Đối với các trạm xử lý có công suất lớn không đủ diện tích làm sân phơi bùn, những vùng khí hậu mưa nhiều. Người ta thường làm khô bùn bằng các thiết bị cơ khí: máy lọc
32 chân không giảm độ ẩm đến 75-80%. Máy ép lọc băng tải giảm độ ẩm đến 70-75%, ly tâm làm giảm độ ẩm đến 65-75%, máy xung lọc giảm độ ẩm đến 82-94%.
THAM KHẢO : ĐẶC ĐIỂM CÁC LOẠI MÁY ÉP BÙN CƠ HỌC
Các bước, phương pháp xử lý bùn cặn trong nước thải đô thị
Hệ thống xử lý nước thải thường bao gồm tổng hợp các phương pháp cơ học, hóa học và hóa lý, sinh học. Việc áp dụng các phương pháp trên phụ thuộc vào: tính chất nước thải, lưu lượng nước thải, kinh phí, diện tích, địa hình. Mục đích sử dụng của nguồn nước tiếp nhận. Dụng các biện pháp như diệt khuẩn, khử tiếp các chất bẩn còn lại trong nước thải như:
Xử lý bùn cặn trong nước thải
Bùn cặn được phơi khô và đổ san nền, rác được nghiền nhỏ hoặc vận chuyển bùn thải về bãi chôn lấp. Bùn cặn hữu cơ không độc hại có thể được dùng để làm phân bón. Vì quá trình xử lý bùn cặn cần có hệ thống xử lý. Cũng như người vận hành phải có kỹ thuật. Vì vậy, để nhanh chóng & tiết kiệm chi phí. Thì hầu hết việc thu gom, vận chuyển & xử lý bùn cặn đều được thực hiện bởi các đơn vị có chuyên môn.
Giai đoạn khử trùng
Sau khi làm sạch nước thải thì đây là giai đoạn bắt buộc. Đối với một số loại nước thải hoặc một số dây chuyền công nghệ xử lý trong điều kiện nhân tạo. Ngoài ra khi trạm xử lý nước thải bố trí gần khu dân cư và các công trình công cộng. Ở một khoảng cách nào đó chưa đảm bảo thì cần lưu ý thêm các biện pháp, công trình khử mùi hôi từ nước thải.