Báo cáo xử lý nước thải đô thị các phương pháp xử lý bùn

TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


BÁO CÁO XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

CHUYÊN ĐỀ: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BÙN

GVHD: Th.s NGUYỄN TRUNG KIÊN
NHÓM 14: BIỆN BÁ TỈNH
NGUYỄN HÙNG ĐỨC

Tháng 3 , Năm 2012


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

Mục lụcc lục lụcc
I.

GIỚI THIỆU CHUNG...............................................................................................................3

I.1.

Khái niệm..................................................................................................................................3

I.2.

Nguồn sinh ra bùn trong q trình xử lí................................................................................3

I.3.

Các loại bùn cặn........................................................................................................................3

I.4.

Thành phần của bùn cặn...........................................................................................................3

I.5.

Mục đích....................................................................................................................................4

I.6.

Nồng độ và thể tích hỗn hợp cặn lắng....................................................................................4

II.

CÁC DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN CẶN..............................................5

II.1.

Xử lí rác ở lưới chắn, bùn cát ở bể lắng cát và bọt nổi.........................................................6

II.1.1.

Rác ở lưới chắn.........................................................................................................................6

II.1.2.

Bùn cát ở bể lắng cát................................................................................................................6

II.1.3.

Bọt nổi........................................................................................................................................7

II.2.

Các dây chuyền xử lý cặn của bể lắng đợt 1 và bể lắng đợt 2.............................................7

II.2.1.

Hồ chứa, xử lí ổn định và làm khơ cặn...................................................................................8

II.2.2.

Sân phơi bùn..............................................................................................................................8

II.2.3.

Làm khô bùn bằng máy lọc chân không................................................................................9

II.2.4.

Làm khô bùn bằng máy lọc ly tâm.........................................................................................9

II.2.5.

Làm khô cặn bằng máy lọc ép băng tải..................................................................................9

II.2.6.

Đốt cặn để giảm thể tích và trọng lượng................................................................................9

III. CƠNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ CẶN.....................................................................9
III.1.

Hồ chứa ổn định cặn yếm khí và nén cặn, làm khô cặn.....................................................10

III.2.

Cô đặc cặn...............................................................................................................................11

III.2.1.

Bể cô đặc cặn bằng trọng lực.................................................................................................11

III.2.2.

Bể cô đặc bùn bằng tuyển nổi................................................................................................12

IV. ỔN ĐỊNH CẶN...........................................................................................................................14
IV.1.

Dùng clo để ổn định cặn........................................................................................................14

IV.2.

Ốn định cặn hiếu khí..............................................................................................................15

IV.3.

Thiết bị làm khô cặn...............................................................................................................17

IV.3.1. Sân phơi bùn................................................................................................................................17
IV.3.2. Máy lọc ép băng tải....................................................................................................................18
2


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

IV.3.3. Máy ép cặn ly tâm.......................................................................................................................19
V.

TÍNH TỐN THIẾT KẾ........................................................................................................20

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 25

3


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

I.
I.1.

Các phương pháp xử lý bùn

GIỚI THIỆU CHUNG.
Khái niệm

Bùn cặn trong nước thải là hỗn hợp của nước và cặn lắng có chứa các chất hữu cơ
có khả năng phân hủy, dễ bị thối rửa và có các vi khuẩn có thể gây hại cho mơi trường.
I.2.





I.3.

Nguồn sinh ra bùn trong q trình xử lí.
Rác, bơng gạc, giẻ rách, vật cứng có kích thước > 10mm được giữ lại ở song chắn
rác và lưới chắn rác.
Cát, bùn nặng, các hợp chất hữu cơ dính bám vào bùn cát được giữ kaij trong bể
lắng cát.
Dầu mỡ và bọt nổi thu gom từ bể lắng cát, bể lắng đợt 1, bể Aerotank, bể lắng đợt
2, bể điều hòa …
Một phần cặn lo lửng lắng được ở bể lắng đợt 1( còn gọi là cặn tươi) có chứa
nhiều cặn vơ cơ và cặn hữu cơ chưa bị phân hủy.
Cặn lắng ở bể lắng đợt 2 chue yếu là bùn hoạt tính do cơng đoạn xử lý sinh học tạo
ra khi nước thải qua bể Aerotank, bể lọc sinh học, bể UASB …
Các loại bùn cặn
Cặn và rác có kích thước lớn thu được tại SCR, lưới rác:cặn rác có độ ẩm từ 8595% chứa từ 50-80% là chất hữu cơ có mùi hơi thối, có khả năng phân hủy.
Cát và cặn nặng có kích thước > 0.2mm lắng ở bể lắng cát, tỷ trọng cặn khơ 2.65.
Khi lấy ra khỏi bể lắng, rót hết nước thì cặn có độ ẩm 14-35% chuaaws 30-50%
cặn hữu cơ. Khối lượng thu được khoảng 30 lít trong 1000m3 nước thải.

Bọt váng có độ ẩm 90-98%, hàm lượng chất hữu cơ > 95% tỷ trọng xấp xỉ bằng1.
Khối lượng dao động 0.75 đến 50 lít trong 1000m3 nước thải.
Cặn thu được từ bể lắng đợt 1 và bể lắng đợt 2. Cặn của bể lắng đợt 1 gọi là cặn
tươi vì các hợp chất chưa bị phân hủy còn cặn ở bể lắng đợt 2 gọi là bùn hoạt tính
có cấu tạo dạng bơng cặn, vì đã qua xử lý sinh học, nên chất hữu cơ trong cặn đã
phân hủy 1 phần

I.4.

Thành phần của bùn cặn

 Màng VSV.
 Rác nghiền nhỏ: lượng rác được nghiền nhỏ hoặc xử lý với cặn hoặc trở lại song
chắn rác.
 Các loại cặn ở bể tiếp xúc, cặn này không xử lý chung mà đem ra sân phơi bùn,
nén cặn, ….
 Các chất hữu cơ cặn chiếm 60-80% chất hữu cơ tổng cộng.
 Thành phần hoá học của cặn trong nước thải

4


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

Bảng 1. Thành phần hóa học trong cặn nước thải

I.5.

Mục đích

Mục đích của q trình xử lí bùn cặn là:



I.6.

Giảm khối lượng của hỗn hợp bùn cặn để giảm kích thước thiết bị xử lý và giảm
trọng lượng vận chuyển tiếp nhận
Phân hủy các chất hữu cơ dễ bị thối rửa, ổn định bùn cặn.
Khử trùng và sử dụng bùn cho các mục đích khác nhau.
Nồng độ và thể tích hỗn hợp cặn lắng

Khi xử lý và thải cặn phải biết nồng độ (độ ẩm) và thể tích của cặn để tính tốn
chọn máy bơm, đường dẫn, thiết bị xử lý và vận chuyển cặn.

5


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

Bảng 2: Nồng độ cặn lắng các quy trình và cơng trình xử lý khác nhau
Nồng độ cặn%( tính theo cặn khơ)
Các quy trình và cơng trình xử lý
Bể lắng đợt 1(BL1)
Cặn tươi
Cặn từ bể lắng 2 đưa về bề lắng 1 cùng cặn tươi

Cặn từ bể sinh học nhỏ giọt đưa về bể lắng 1
Cặn tươi cộng với phèn sắt khử Photpho
Cặn tươi cộng với vôi liều thấp khử Photpho
Cặn tươi cộng với vôi liều cao khử Photpho
Bọt váng
Bể lắng 2(BL2):đặt sau bể Aerotank
BL1
bể Aerotank
BL2
Bể Aerotank
BL2
Bể lọc sinh học nhỏ giọt
BL2
Bể cô đặc cặn bằng trọng lực
Chỉ riêng cặn tươi
Hỗn hợp cặn tươi và cặn BL2
Hỗn hợp cặn tươi và cặn sau bể lọc sinh học
Bể cô đặc cặn bằng tuyển nổi
Chỉ riêng cặn BL2
Cặn lắng BL2 có pha hóa chất keo tụ

Khoảng dao
động

Tiêu biểu

4-10
3-8
4-10
0.5-3

2-8
4-16

5
4
5
2
4
10

3-10

5

0.5-1.5
0.8-2.5
1-3

0.8
1.3
1.5

5-10
2-8
4-9

8
4
5

3-5
4-6

4
5

Thể tích của hỗn hợp cặn phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng nước có trong hỗn
hợp và chỉ phụ thuộc vào rất ít đặc tính của cặn.



II.

CÁC DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN CẶN

Tùy thuộc vào đặc tính, và số lượng cặn, trong các nhà máy xử lý nước thải thường áp
dụng một hoặc nhiều loại thiết bị và công đoạn nối tiếp nhau, bảng 1:
6


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Làm tăng
mật độ
cặn

Các phương pháp xử lý bùn

Khử nước ra
khỏi cặn

Cơ đặc cặn
1. Trọng lực

1. Yếm khí

2. Tuyển nổi

2. Hiếu khí

3. Ly tâm

3. Nhiệt

2. Lọc nén ép

4. Lọc qua
băng tải

4. Hóa chất

3. Lọc ly tâm

3. Cải tạo đất

4. Sân phơi
bùn

4. Phân bón

1. Hóa chất 1. Lọc chân
khơng
2. Nhiệt

Giảm thể
tích cặn

Thải ra
nguồn tiếp
nhận

Ổn định
cặn

1. Đốt

1. Chơn lấp

2. Oxi hóa ở
dạng lỏng

2. Thải vào
vực nước

5. Hồ lắng và
cô đặc bùn
Bảng 1: Các công đoạn và thiết bị áp dụng trong dây chuyền xử lý cặn.
II.1. Xử lí rác ở lưới chắn, bùn cát ở bể lắng cát và bọt nổi
II.1.1.
Rác ở lưới chắn

Rác vớt được từ song chắn, lưới chắn là các mảnh vỡ thủy tinh, gỗ, nhựa, gạc bong, giấy,
giẻ rách…dính bùn và ngậm nhiều nước, độ ẩm 85 - 95%, hàm lượng hữu cơ 50 - 80%.
Hướng thực hiện:
-

Đựng trong thùng, hằng ngày đưa ra xe thu gom để chuyển đến bãi chôn.
Đem đến hố chôn đặt trong nhà máy, chôn cùng với bùn cát của bể lắng cát và
váng nổi.

II.1.2.
Bùn cát ở bể lắng cát
Ở các nhà máy công suất nhỏ, thường từ 1 – 30 lít/1000m3, 2-3 ngày vớt cát 1 lần bằng
thủ công hoặc bơm phun tia, đựng trong thùng cho róc bớt nước rồi đem chon cùng với
rác (mỗi lần chôn nên rắc vôi bột hoặc 1 lớp đất mỏng 10-20cm để côn trùng không phát
triển hoặc phun chế phẩm EM - effective microorganic)
Ở các nhà máy lớn dùng bơm phun tia đưa cát từ bể lắng cát vào xi-clôn thủy lực để tách
riêng cát và cặn hữu cơ, cát tương đối sạch, để ráo nước có thể đem rải đường, nước quay
về bể lắng đợi 1.
II.1.3.
Bọt nổi
Khối lượng ít, vớt đựng vào thùng, cho róc bớt nước rồi đem chôn cùng với rác; đưa vào
bể làm ổn định cặn hoặc đem đốt trong lò đốt thủ công cạnh hố chôn rác.
7


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

II.2. Các dây chuyền xử lý cặn của bể lắng đợt 1 và bể lắng đợt 2

Việc chọn mức độ cần xử lý và các cơng đoạn xử lí cặn phụ thuộc vào:
-

Tính chất và số lượng cặn.
Yêu cầu về môi trường ở nơi tiếp nhận cặn do luật môi trường và cơ quan quản lý
môi trường quy định.
Mặt bằng đất đai ở nhà máy xử lý.
Điều kiện khí hậu.
Vốn đầu tư và chi phí quản lý.
Vị trí tương quan của các nhà máy xử lý nước thải và các khu dân cư, công nghiệp
và các bãi đất quanh đô thị.

Việc tận dụng cặn ở nhà máy xử lý nước thải làm phân bón cho cây trồng phải trải qua
nhiều công đoạn xử lý tinh luyện, sản phẩm làm ra quá đắt nên thường không được áp
dụng.
Các quy trình xử lí cặn áp dụng phổ biến hiện nay là cô đặc cặn, ổn định cặn, giảm độ ẩm
từ 99% xuống 80-75% thành cặn tương đối đặc và khô, kiểm tra hàm lượng các chất dinh
dưỡng và các chất độc hại (kim loại nặng) nếu cho phép thì vận chuyển đến nơi cần cải
tạo đất trồng hoặc đưa đến nơi cần san lấp. Việc ép nén cặn hoặc xử lý nhiệt cho cặn khô
hơn nữa để giảm khối lượng vận chuyển và giảm thể tích nơi san lấp là khơng kinh tế vì
phải đầu tư thêm thiết bị và tiêu hao năng lượng mà lợi ích đem lại từ việc giảm khối
lượng không đáng kể, hơn nữa những nơi tiếp nhận cặn thải, độ ẩm của đất cũng khoảng
75 – 80% là phổ biến. Một số quy trình và thiết bị tương đối đơn giản và phù hợp với
điều kiện nước ta hiện nay.

II.2.1.

Hồ chứa, xử lí ổn định và làm khơ cặn

8

Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Bùn ướt hoặc khô đưa ra bãi thải

Các phương pháp xử lý bùn

Cặn từ bể lắng 1

Hồ chứa và phân hủy
cặn yếm khí

Và từ bể lắng 2

Nén bùn

II.2.2.

Nước đã lắng cặn đưa
về đầu bể lắng 1

Sân phơi bùn

Bể ồn định cặn
hiếu khí và cơ
đặc bùn

Cặn từ bể lắng 1
Và bể lắng 2 tới

Sân phơi bùn

Cặn khô đưa ra bãi thải

Nước lọc cuống đáy,
bơm lại khu xử lý

Cặn từ bể lắng đợt 2
sau bể aerotank
làm thống kéo dài
hoặc sau mương ơ xi hóa

Bể cơ đặc cặn
bằng trọng lực
hay tuyển nổi

Cặn khơ đưa ra bãi thải
Sân phơi bùn

Nước lọc cuống đáy,
bơm lại khu xử lý

II.2.3.

Làm khơ bùn bằng máy lọc chân khơng
Hóa chất keo tụ

Cặn từ bể lắng 1
Và bể lắng 2 tới

Bể xử lý ổn định
cặn hiếu khi
hoặc yếm khí
và cơ đặc cặn

Bể bùn lọc
chân không

Cặn khô đưa
ra bãi thải
9


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

Nước bơm trở
lại khu xử lý

II.2.4.

Làm khơ bùn bằng máy lọc ly tâm
Hóa chất keo tụ

Cặn từ bể lắng 1
Và bể lắng 2 tới

Bể xử lý

ổn định cặn
và cô đặc cặn

Máy lọc ly tâm

Cặn khô đưa
ra bãi thải

Nước bơm trở
lại khu xử lý

II.2.5.

Làm khô cặn bằng máy lọc ép băng tải

Hóa chất keo tụ
Cặn từ bể lắng 1
Và bể lắng 2 tới

Bể xử lý ổn định
và cô đặc cặn

Máy lọc ép
băng tải

Cặn khô đưa
ra bãi thải

Nước bơm trở
lại khu xử lý

II.2.6.

Đốt cặn để giảm thể tích và trọng lượng

Cặn từ bể lắng 1
và bể lắng 2

III.

Bể cơ
đặc cặn

Trộn hóa
chất keo tụ

Lọc
ly tâm

Xyclon
tách tro
cặn

Lị đốt

CƠNG TRÌNH VÀ THIẾT BỊ XỬ LÝ CẶN
Tro cặn

III.1. Hồ chứa ổn định cặn yếm khí và nén cặn, làm khơ cặn
Hồ chứa gồm 2 ngăn, mỗi ngăn có dung tích đủ chứa lượng cặn trong thời gian 6 tháng

đến 3 năm đủ để phân hủy yếm khí và nén cặn đến nồng độ ≥ 15%.
Ở những nơi có điều kiện đất đai và địa hình cho phép, đào các hố đất để chứa, làm ổn
định cặn là phương pháp đơn giản và rẻ tiền nhất. Các yếu cầu khi sử dụng hố chứa cặn:
10


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

- Thời gian lưu nước của dung dịch bùn thải trong bể lắng 1 và 2 phải đủ lớn,
thường ≥1 ngày để bùn có thể lắng xuống đáy, nước trong phía trên được thu lại đưa về
đầu khu xử lý, phải có hệ thống phân phối và thu nước hợp lý.
- Dung tích chứa bùn phải đủ để chứa lượng bùn thải ra ≥18 tháng, đảm bảo đủ thời
gian cho việc ổn định bùn bằng q trình yếm khí tự nhiên. Chiều cao tính tốn từ 0.75m
đến 1.5m.
- Hồ chứa bùn phải có 2 ngăn, sau 18 tháng, tháo khô một ngăn để phơi bùn trong 6
tháng rồi lấy bùn ra, ngăn cịn lại tích bùn tiếp.
- Đáy và thành hồ phải trải lớp lót chống thấm và chống xói lở, bằng bê tong tấm
hay đá hộc miết mạch để ngăn nước thải trong hồ thấm ra ngồi hịa vào nước ngầm xung
quanh và loại trừ đến tối đa sự phát triển của rong, rêu, tảo.
- Phải có đường đi cho xe lấy bùn và có đường lên xuống hồ để đưa bùn vào xe,
chung quanh có cây xanh cách ly để giảm mùi khó chịu do q trình phân hủy yếm khí
gây ra, phải có biện pháp trừ ruồi muỗi phát sinh quanh hồ.
- Tải trọng bùn của hồ từ 100 – 177 kg/m3 dung tích hồ 1 năm.
- Khi hồ đã tích đầy cặn, có hệ thống rút nước bề mặt để tháo khơ, phơi bùn trong 6
tháng, sau đó lấy bùn khơ ra khỏi hồ.
- Khả năng giảm thể tích bùn do phân hủy yếm khí các chất hữu cơ có trong cặn có
thể tích theo cơng thức của Adam C.E.Jt
W t =W 0 . e−k

d

.t

Trong đó:
Wt :
W0 :
kd :

khối lượng cặn hữu cơ (cặn bay hơi) không bị phân hủy sau thời gian t (kg)
khối lượng cặn hữu cơ ban đầu (kg)
hệ số phân hủy yếm khí Kd (ngày)-1 hoặc (năm)-1, giá trị của Kd có thể lấy

(0.0011−0.00137)

t:

1
1
hay (o .4−0.5)
ngày
năm

thời gian (ngày) hoặc (năm)

Ở các nhà máy có cơng suất nhỏ <500 m3/ngày, có thể chứa và lắng bùn trong các bể bê
tong theo nguyên tắc lắng và phân hủy cặn như bể tự hoại, và cứ sau 1 năm hút bùn cặn
đem đi chôn lấp 1 lần.
III.2. Cô đặc cặn

Cô đặc cặn là quá trình làm tăng nồng độ cặn bằng cách loại bỏ một phần nước ra khỏi
hỗn hợp, làm cho khối lượng vận chuyển và thể tích các cơng trình ở giai đoạn sau giảm
đi.

11


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

Để cô đặc cặn thường dùng: bể cô đặc cặn bằng lắng trọng lực, bể tuyển nổi, lọc ly tâm,
lọc qua băng tải.
III.2.1. Bể cô đặc cặn bằng trọng lực
Bể cô đặc cặn trọng lực làm việc như bể lằng đứng hình trịn.
Dung dịch cặn loãng đi vào buồng phân phối đặt ở tâm bể, cặn lằng xuống và được lấy ra
từ đáy bể, nước được thu bằng máng vòng quanh chu vi bể đưa trở lại khu xử lý. Trong
bể đặt máy gạt cặn để gặt cặn ở đáy bể về hố thu trung tâm. Để tạo các khe hở cho nước
chuyển động lên trên bề mặt, trên tay đòn của máy cào cặn gắn các thanh dọc (bằng gỗ
hay thép), khi máy cào chuyển động quanh trục, hệ thanh dọc này khuấy nhẹ khối cặn,
nước trào lên trên làm cho cặn đặc hơn.

Hình III-1: Sơ đồ bể cô đặc cặn trọng lực.
-

-

Chiều cao bể thường chọn là 3 – 3,7m.
Ngăn phân phối trung tâm có đường kính bằng 20% đường kính bể và có chiều
cao từ 1 – 1,25m.

Diện tích bể xác định theo tải trọng cặn (kg/m2.ng) phụ thuộc vào từng loại cặn
cần cơ đặc xem bản (I.1) sau đó kiểm tra theo tải trọng dung dịch cặn đưa vào bể
nằm trong khoảng 24 – 30 m3/m2.ng là được.
Thể tích bể kiểm tra theo thời gian lưu cặn trong bể từ 0.5 – 20 ngày, ở những nơi
nóng ẩm lấy trị số nhỏ. Thời gian lưu cặn bằng thể tích vùng chứa cặn (thường từ
1.7 – 2.4 m) chia cho lưu lượng cặn rút ra khỏi bể hàng giờ trong ngày.
Bảng III.1. Trị số nồng độ cặn trước và sau bể cô đặc
Tải trọng bùn trên 1m2 diện tích bề mặt cơ đặc trọng lực
12


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

ST
T
1
2
3
4
5
6
7

Các phương pháp xử lý bùn

Nồng độ cặn (%)
Các loại cặn cần cô đặc
Cặn của bể lắng 1
Cặn của bể lắng 2 sau bể
aerotank

Cặn của bể lắng 2 sau bể
aerotank làm thoáng kéo
dài
HH cặn của bể lắng 1 và
bể lắng 2 sau bể aerotank
HH cặn của bể lắng 1 và
bể lắng 2 sau bể làm
thoáng kéo dài
HH cặn của bể lắng 1 và
bể lắng 2 sau bể sinh học
nhỏ giọt
HH cặn của bể lắng 1 và
bể lọc sinh học cao tải

Trước

Sau

2–7

5 – 10

Tải trọng cặn
trên bề mặt (kg/
m2.ng)
88 – 136

0,5 – 1,5

2–3

12,5 – 34

0,2 – 1

2–3

25 – 34

2–5

3–8

39 – 78

3–4

5 – 10

58 – 97

2–6

4–9

58 – 97

2–6

4–8

50 – 78

III.2.2. Bể cô đặc bùn bằng tuyển nổi
Lợi dụng khả năng hòa tan của khơng khí vào nước khi nén hỗn hợp khí nước ở áp lực
cao, sau đó giảm áp lực củ hỗn hợp xuống bằng áp lực khí quyển, khí hịa tan lại tách ra
khỏi nước dưới dạng các bọt nhỏ li ti, dính bám vào hạt bơng cặn làm cho tỷ trọng hạt
bông cặn nhẹ hơn nước, nổi lên trên bề mặt nước.
Bể cô đặc cặn bằng tuyển nổi đang được áp dụng ở rất nhiều nhà máy xử lí nước thải vì
có tải trọng cặn trên 1m2 diện tích bể (lớn hơn bể trọng lực), nồng độ cặn cô đặc cao hơn
bể trọng lực giá thành xây dựng và quản lý rẻ hơn.

13


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

Hình III.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc bể tuyển nổi – cô đặc cặn
Khi thiết kế bể tuyển nổi để cô đặc cặn cần xem xét và tính tốn các thong số sau:
1. Áp lực nén cần thiết để hòa tan khí vào lượng nước tuần hồn.
2. Tỷ số giữa lưu lượng nước tuần hoàn và lưu lượng dung dịch cặn cần cơ đặc do
lượng khí hịa tan và số lượng cặn cần cô đặc xác định.
3. Nồng độ và lưu lượng cặn cần cô đặc.
4. Thời gian lưu nước trong bể thường chọn từ 20 – 40 phút.
5. Tỷ số lượng khơng khí hịa tan và trọng lượng cặn cơ đặc lấy từ 0.006 – 0.06 m3
khơng khí cho 1 kg cặn.
6. Diện tích mặt cắt ngang của bể xác định theo vận tốc đi lên của cặn từ 8 – 160 lít/
m2.phút, tùy thuộc vào nồng độ và tính chất của cặn hoặc xác định theo tải trọng

cặn trên một đơn vị diện tích bể kg/m2.ng (xem bảng I.2).
7. Nước tuần hồn để hịa tan khí nên lấy sau bể lắng đợt 2.

14


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

Bảng III.2. Tải trọng bùn trên 1m2 diện tích bể cơ đặc cặn bằng tuyển nổi
Loại cặn cần cơ đặc
Bùn hoạt tính
Cặn tươi + bùn hoạt tính của bể aerotank
Cặn tươi + bùn bể lọc sinh học
Cặn tươi
IV.

Tải trọng cặn trên bề mặt bể cô đặc cặn
bằng tuyển nổi (kg/m2.ng)
49
68 – 146
68 – 96
96 – 146

Ổn định cặn

Ổn định cặn nhằm mục đích: Giảm tác hại gây bệnh, giảm mùi hôi giảm hoặc loại trừ khả
năng thối rửa, dễ làm khô cặn.
Các pp ổn định cặn gồm:

-

Ổn định bằng vi sinh trong môi trường hiếu khí hay trong mơi trường yếm khí (bể
metan) để giảm lượng cặn hữu cơ.

-

Dùng hóa chất để oxi hóa các chất hữu cơ.

-

Dùng vôi nâng pH của cặn ≥ 12 để vi khuẩn khơng sống được, cặn khơng cịn khả
năng phân hủy.

-

Nung nóng cặn để tiệt trùng.

IV.1. Dùng clo để ổn định cặn
Dùng sản phẩm chứa clo như Ca(HCLO)2, clo hơi cho vào dung dịch cặn đã cô đặc để
khử mùi, oxy hóa cặn hữu cơ, ngăn cản q trình thối rửa và diệt trùng. Liue62 lượng clo
từ 600 – 4800 mg/l tùy thuộc vào nồng độ và tính chất của cặn, sau khi trộn cặn với clo,
pH của dung dịch cặn giảm xuống 2,5 – 4,5, sau 30 phút tiếp xúc, lượng clo dư còn
200mg/l, sau 2 giờ lượng clo giảm xuống còn 2 – 5 mg/l, pH tăng lên 5,5 – 6.
Ồn định cặn bằng clo không làm giảm thể tích cặn, cặn có mùi clo. Phương pháp này tốn
nhiều clo và tạo ra các sản phẩm phụ của clo với hydrocacbon có thể gây hại, nên pp này
chỉ được áp dụng ở nhà máy có cơng suất ≤ 100 m3/ng.

15

Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

IV.2. Ốn định cặn hiếu khí
Ổn định cặn hiếu khí thực chất là q trình làm thống bằng sục khí vào hỗn hợp bùn cặn
trong một thời gian dài, vi khuẩn hoạt động ở giai đoạn hơ hấp nội bào để oxi hóa các
chất hữu cơ chứa trong tế bào. Các chất hữu cơ này sẽ bị oxi hóa thành CO 2 và nước,
NH4+, NH4+ lại tiếp tục oxi hóa thành NO-3. Lượng chất hữu cơ giảm, cặn trở nên ổn định.
Ưu điểm của bể ổn định hiếu khí so với bể metan ổn định yếm khí:
-

Cặn ổn định khơng mùi nên có thể thải ra hồ để san lấp hoặc đưa đến vùng đất bạc
màu.

-

Vốn đầu tư và chi phí quản lý rẻ.

-

Cặn dễ ráo nước ở công đoạn làm khô, đặc biệt trong sân phơi bùn. Ngay cả khi
mưa nước cũng dễ lọc, thấm qua lớp cặn.

-

Lượng cặn hữu cơ giảm tương đương với bể metan, nước gạn ra từ cặn có hàm
lượng BOD và SS ít hơn bể metan.

Nhược điểm:
-

Tốn năng lượng để chạy máy thổi khí nên chỉ thích hợp với cơng suất nhỏ và vừa.
Khơng thu được khí metan làm chất đốt.

-

Bể ổn định cặn hiếu khí có cấu tạo giống như bể aerotank hình vng hoặc trịn.
Thiết bị sục khí và khuấy trộn cặn dùng thiết bị kiểu bơm airlift đặt ở tâm bể, có
thể dùng thiết bị cơ khí làm thống bề mặt. Có thể dùng thiết bị cơ khí làm thống
bề mặt. Bể có thiết kế để làm việc lien tục hoặc làm việc theo mẻ kế tiếp. Bể làm
việc liên tục bên trong phải có ngăn lắng và bơm tuần hoàn. Bể làm việc theo mẻ
phải có ít nhất là 2 ngăn để có thời gian lắng và tháo nước ở 1 ngăn, ngăn còn lại
vẫn làm việc bình thường. Hệ thống tháo nước bề mặt thiết kế như ở bể aerotank
làm việc theo mẻ kế tiếp.

16


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

Hình IV.1. Sơ đồ ổn định cặn hiếu khí
a. Làm việc theo mẻ
b. Làm việc liên tục
Bảng IV.1. Thông số thiết kế bể ổn định cặn hiếu khí
ST
Tên thong số

Giá trị
T
1
Thời gian lưu nước trong bể ở 20oC
+ Bùn hoạt tính của bể aerotank
10 – 15
+ Bùn của bể làm thoáng kéo dài
12 – 15
+ Bùn bể lắng 1+ bùn bể lắng 2
15 – 20
2
Tải trọng cặn trên đơn vị thể tích bể
1,6 – 4,8
tính trong cặn hưu cơ
3
Lượng oxi cần cấp
+ Khí ổn định bùn hoạt tính
2,3
+ Khí ổn định hỗn hợp cặn tươi và
bùn hoạt tính

1,6 – 1,9

Đơn vị đo
Ngày
Ngày
Ngày
Kg/m3.ng
Kg/kg cặn hữu cơ bị
phân hủy

Kg/kg chất hữu cơ
bị phân hủy
17


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

4

5
6

Các phương pháp xử lý bùn

Năng lượng khuấy trộn
+ Thiết bị cơ khí làm thống bề mặt
+ Bơm air lift

19,7 – 39,4
20 – 40

Lượng oxi hịa tan cần duy trì trong
hỗn hợp
Lượng cặn hữu cơ bị phân hủy trong
bể

1–2
40 - 50

Kw/1000m3

m3 khí /1000m3
dung dịch cặn trong
1 phút
Mg/l
%

IV.3. Thiết bị làm khô cặn
Cặn của nhà máy xử lý nước thải, sau khi xử lý ổn định và cô đặc đến nồng độ 5 – 8%
đưa tiếp sang công đoạn làm khô để giảm độ ẩm xuống 70 – 80% tức tăng nồng độ cặn
khơ từ 20 – 30% mục đích:
-

Giảm khối lượng vận chuyển ra bãi thải.
Cặn khô dễ đưa đi chôn lấp hay tải tạo hơn cặn ướt.
Giảm lượng nước thải có thể ngấm vào nước ngầm ở bãi thải.
Ít gây mùi khó chịu và ít độc tính.

IV.3.1. Sân phơi bùn
Điều kiện áp dụng: nơi có đất rộng, cách xa khu dân cư, mực nước ngầm thấp dưới mặt
đất > 1m, có sẵn lao động thủ cơng để xúc bùn khô từ sân phơi lên xe tải.
Sân phơi bùn chia thành từng ơ, kích thước mỗi ơ phụ thuộc vào cách bố trí đường xe vận
chuyển bùn ra khỏi sân phơi và độ xa khi xúc bùn từ ô phơi lên xe (nếu xúc bằng xẻng) là
thuận tiện nhất, số ô làm việc đồng thời phụ thuộc vào lưu lượng bùn xả ra hằng ngày, độ
dày bùn cần làm khô, thời gian của một chu kì phơi.
Đáy và thành ơ phơi bùn thường làm bằng bể bê tong cốt thép hay xây gạch đảm bảo
cách ly hoàn toàn dung dịch bùn với môi trường đất xung quanh.
Trên đáy ô phơi đổ 1 lớp sỏi cỡ hạt: 8 – 10 mm dày 200mm, trong lớp sỏi đăt hệ thống
ống khoan lỗ D8 – D10 mm hình xương cá để rút nước về hố thu, đáy ô phơi bùn phải
cao hơn mục nước ngầm để dễ thu nước.
Trên lớp sỏi là lớp cát lọc cỡ hạt 0.5 – 2mm, dày 150 – 200mm. Làm khô bùn trên sân

phơi diễn ra trong 2 giai đoạn, giai đoạn 1, lọc hết nước qua lớp cát, sỏi, giai đoạn 2 làm
18


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

khô bằng bốc hơi nước tự nhiên trên bề mặt rộng. Cặn đã xử lý ổn định có chu kỳ phơi
khơ ngắn hơn cặn chưa xử lý ổn định.
Sân phơi bùn có thể có mái che hay khơng có mái che nếu khơng có mái che thì về mùa
mưa sân phơi khơng làm việc được.
Chỉ tiêu thiết kế: để đạt nồng độ 25% (độ ẩm 75%).
+
+
+

Chiều dày bùn 8 cm, thời gian phơi 3 tuần (21 ngày)
Chiều dày bùn 10 cm, thời gian phơi 4 tuần (28 ngày)
Chiều dày bùn 12cm, thời gian phơi 6 tuần (42 ngày)

IV.3.2. Máy lọc ép băng tải

Hình III.2. Sơ đồ và nguyên lý làm việc
của máy làm khô cặn bằng máy lọc ép trên băng tải
Nguyên tắc làm việc: Hệ thống lọc ép cặn trên băng tải gòm máy bơm bùn từ bể cơ đặc
đến thùng hịa trộn hóa chất keo tụ (nếu cần) và ổn định cặn (1). Thùng này đặt trên đầu
vào của băng tải. Đầu tiên cặn từ thùng định lượng và phân phối đi vào đoạn đấu của
băng tải (2) ở đoạn này nước được lọc qua băng tải theo nguyên tắc lọc trọng lực, đi qua
cần gạt (3) để san đều cặn trên toàn bộ chiều rộng băng, rồi đi qua trục ép (4 , 5) có lực ép

tăng dần. Hiệu suất làm khơ cặn phụ thuộc vào nhiều thơng số như: đặc tính của cặn, cặn
có trộn với hóa chất keo tụ hay không, độ rỗng của băng lọc, tốc độ di chuyển và lực nén
19


Báo cáo xử lý nước thải đơ thị - nhóm 14

Các phương pháp xử lý bùn

của băng tải. Nồng độ cặn sau khi làm khô trên máy lọc ép băng tải đạt được từ 15 –
25%.
Chỉ tiêu thiết kế: Máy ép bùn băng tải có trên thị trường có chiều rộng từ 0.5 – 3.5m, phổ
biến là loại máy có chiều rộng 1m, 1.2m, 1.5m và 2m.
Tải trọng cặn trên 1m rộng của băng tải khoảng 90 – 680 kg/m chiều rộng băng.h, tùy
thuộc vào loại cặn và loại máy. Lượng nước lọc qua băng từ 1,6 – 6,3 l/mrộng.s. Máy lọc
ép băng tải nên đặt ở nơi rộng, thoáng gió để phịng nồng độ H2S q mức cho phép.
IV.3.3. Máy ép cặn ly tâm
Làm khô cặn theo nguyên tắc lắng và ép cặn bằng lực ly tâm.
Dung dịch cặn được bơm vào máy theo ống cố định đặt ở dọc tâm máy, nằm trong lõi của
trục bánh vít chuyển động chậm và ngược chiều với thùng quay để dồn cặn về cửa xả
cặn.
Cặn đi ra khỏi đầu ống đặt ở cuối thùng quay, cặn chịu tác động của lực ly tâm dính vào
mặt trong thùng, nước trào ra được thốt qua lỗ đặt ở cuối thùng quay.
Các thơng số thiết kế: Lưu lượng cấp vào q, đặc tính và nồng độ cặn P, nhiệt độ to, vận
tốc quay cua thùng ly tâm và vận tốc quay ngược chiều của trục vít dồn cặn ω.

20