HIỆU QUẢ CỦA MÔ HÌNH XỬ LÝ BÙN HOẠT TÍNH BẰNG KIỀM

TOPIC 4

HIỆU QUẢ CỦA MÔ HÌNH XỬ LÝ BÙN HOẠT TÍNH
BẰNG KIỀM
NHÓM 18


NỘI DUNG

HIỆU QUẢ CỦA MÔ HÌNH XỬ LÝ BÙN HOẠT TÍNH BẰNG KIỀM

1.

TÓM TẮT

2.

GIỚI THIỆU

3.

PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH

4.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

5.

KẾT LUẬN

6.

VIỆT NAM


THUẬT NGỮ



WAS: Waste Activated Sludge



EPS: Extracellular Polymer Substances



SCOD: Soluble Chemical Oxygen Demand



DDCOD : Disintegration Degree



TCOD: Total Chemical Oxygen Demand



CST: Capillary Suction Time



V5 min: Sludge Viltration Ability


1. TÓM TẮT

 Nghiên cứu này nghiên cứu về khả năng xử lý của NaOH và Ca(OH) 2 ở các
nồng độ khác nhau, 0 – 0.5 mol/L của NaOH và Ca(OH) 2 trong khoảng
0
nhiệt độ 0 – 40 C




NaOH phân hủy bùn tốt hơn Ca(OH) 2.
Xử lý bằng NaOH, nồng độ hiệu quả nhất là khoảng 0.05 mol/L. Xử lý bằng NaOH ở liều lượng thấp (<0.2
mol/L) thì khả năng tách nước giảm.



Xử lý bằng Ca(OH)2, các mảng bông bùn và polymer hữu cơ hòa tan có thể được tái tạo lại.

Do đó, ảnh hưởng của phân hủy bùn là chống lại hoặc cải thiện khả năng tách nước của bùn.

www.themegallery.com


2. GIỚI THIỆU



Bùn thải (WAS) là sản phẩm chính của quá trình xử lý chất thải và nó khoảng 0.5 – 1% tổng lượng dòng
nước thải.




Ở Trung Quốc, 20– 50% vốn và chi phí vận hành của nhà máy xử lý nước thải chi cho xử lý bùn thải.
So sánh với các phương pháp khác thì phương pháp xử lý bằng kiềm có một vài lợi thế: cần các thiết bị
đơn giản, dễ vận hành, và hiệu quả cao.



Xử lý bùn bằng kiềm có thể phá vỡ bông bùn và tế bào, giải phóng ra chất hữu cơ bên trong và thúc
đẩy quá trình thủy phân bùn và cải thiện hiệu suất phân hủy kỵ khí.



Xử lý bùn bằng kiềm có thể giải phóng nước trong bông bùn và cấu trúc tế bào, mà không thể thực
hiện với quá trình tách nước thông thường.


2. GiỚI THIỆU

 Xử lý bùn bằng kiềm phụ thuộc vào sự hòa tan hoặc cấu trúc của bông bùn và thành
tế bào bởi gốc hydroxy.

 EPS gồm protein, humic, polysaccharid, lipid and acid nucleic.

 Xử lý bùn bằng kiềm có thể hòa tan được bùn và phóng thích nước bên trong.


3. PHƯƠNG PHÁP



Mẫu bùn có hàm lượng nước là 98%, pH= 6.9, SCOD= 275 mg/L, SS=12.788 mg/L và VSS=
9630 mg/L.

 Xử lý bùn bằng kiềm được thực hiện trong hàng loạt trong lò phản ứng hỗn hợp theo
mẻ có thể tích 2.0L, tất cả được đặt cách thủy để điều chỉnh nhiệt độ phản ứng trong
0
0
khoảng 0 C – 40 C. Nồng độ NaOH được thêm vào từ 0.05 mol/L đến 1.0 mol/L và
Ca(OH)2 từ 0.02 mol/L đến 0.5 mol/L.


3. PHƯƠNG PHÁP



Chất hữu cơ hòa tan của bùn được đo bởi hai thông số SCOD và VSS.

Mức độ phân hủy bùn

DDCOD

SCOD − SCOD0
=

TCOD − SCOD0

-

SCOD0 là SCOD của bùn chưa được xử lý

-

TCOD tổng nhu cầu oxy hóa hóa học của mẫu bùn


3. PHƯƠNG PHÁP



Khả năng tách nước được đo bằng 3 phương pháp: thời gian hút mao dẫn (CST), lọc và ly tâm.



Các mẫu được ly tâm với 5000g cho 10 phút, và khi đó các chất nổi bề mặt được lọc thông qua màn với kích
thước lổ là 0.45µm.

•
•
•
•
•

Dịch lọc được dùng để đo SCOD.
pH đo bằng máy đo pH.

Phân bố kích thước hạt bùn được kiểm tra bằng phép đo mật độ hạt sự nhiễu xạ tia laser malvern Mastersizer.
CST được đo bằng thiết bị CST sản xuất bởi Boshitong Ltd. China.
Khả năng lọc bùn (V5 min) được đo bằng mẫu dịch lọc của 100mL mẫu bùn thông qua định lượng bằng giấy lọc với
vận tốc lọc trung bình sau 5 phút lọc chân không tại 0.09 Mpa.

•
•

Khả năng ly tâm của bùn được đo bởi độ ẩm (5000g, 10min) bánh bùn và độ đục của gạn ly tâm.
Độ đục được đo bằng Nephelometer.


4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. HÒA TAN CHẤT HỮU CƠ

Hình 4.1.

Biến thiên của SCOD trong thời

gian xử lý bằng NaOH


4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. HÒA TAN CHẤT HỮU CƠ



Ca(OH)2 cũng có thể phân hủy bùn, nhưng hiệu quả thì thấp hơn so với NaOH.



Sau 30 phút xử lý bằng Ca(OH)2, SCOD tăng từ 275 mg/L đến 1375 mg/L, 1365 mg/L, 984
mg/L, và 821 mg/L với nồng độ 0.02, 0.05, 0.3 mol/L.

 Chất hữu cơ

hòa tan giảm dần khi nồng độ quá 0.02 mol/L.

Dựa trên sự so sánh phân tích của NaOH và Ca(OH) 2, có thể kết luận NaOH hiệu quả hơn Ca(OH) 2 trong
hòa tan bùn.


4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.2. THAY ĐỔI KHẢ NĂNG TÁCH NƯỚC CỦA BÙN

Hình 4.2.

Ảnh hưởng của loại kiềm và nồng độ

đến CST và khả năng lọc


4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.2. THAY ĐỔI KHẢ NĂNG TÁCH NƯỚC CỦA BÙN

Hình 4.3.

Ảnh hưởng loại kiềm và nồng

độ khả năng ly tâm của bùn

4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.3. MÔ HÌNH PHÂN HỦY BÙN BẰNG NaOH



Mô hình biến đổi năng lượng được thiết kế như phương trình (1) để miêu tả quá trình của xử lý
bùn:

DDCOD

1
= 1−
1 + k × C αA × t β

(1)

CA : Nồng độ của dung dịch NaOH, g/L
α, β : Các chỉ số tương ứng của liều lượng NaOH và thời gian
k:

Hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường xung quanh, được miêu tả trong phương trình

Arrhenius.

k = A × exp ( − Ea / RT )
A là hệ số nhân
Ea là năng lượng hoạt hóa J/mol
R là hằng số khí, 8.31 J/(K mol)

T là nhiệt độ tuyệt đối, K

(2)


4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.3. MÔ HÌNH PHÂN HỦY BÙN BẰNG NaOH



Để thuận tiện cho tính toán phương trình 1 có thể thay vào phương trình 3:

DDCOD

1
= 1−
1 + k × C αA × t β

k = A × exp ( − Ea / RT )
DDCOD
ln
= ln k + α ln C A + β ln t
1 − DDCOD

(1)

(2)

(3)

4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.3. MÔ HÌNH PHÂN HỦY BÙN BẰNG NaOH



Kết quả trình bày trong phương trình (4) và hệ số tương quan là 0.98, trong đó

là 0.42.

k9.80 C

DDCOD


1
= 1−
1 + k × C A0.22 × t 0.15

(4)

Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường xung quanh lên xử lý bùn bằng kiềm cũng được đo. Kết
quả chỉ ra rằng sự tăng lên của nhiệt độ là hữu ích để tăng tốc độ hòa tan các chất hữu cơ
0
trong bùn trong khoảng 0 - 40 C. Hệ số tương quan là 0.96.

−12030
k = 72.12 × exp(
)
8.31× T

(5)


4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.3. MÔ HÌNH PHÂN HỦY BÙN BẰNG NaOH

Hình 4.4.

So sánh số liệu thực nghiệm và mô phỏng cho bùn DDCOD

quả tính

toán, những con số là nồng độ NaOH, g/L)

(các điểm là số liệu thực nghiệm, dòng là kết


4.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.3. MÔ HÌNH PHÂN HỦY BÙN BẰNG NaOH

Hình 4.5.

Mối tương quan giữa dữ liệu mô phỏng và dữ liệu thực

nghiệm cho DDCOD


5. KẾT LUẬN



NaOH là hiệu quả hơn cho sự phân hủy bùn. Quá trình bao gồm 2 bước: giai đoạn đầu diễn ra nhanh
chóng trong 0.5h và giai đoạn sau chậm hơn. Nồng độ NaOH thấp, khả năng tách nước giảm xuống,
trong khi khả năng tách nước có thể được phục hồi tại mức độ nào đó bởi quá trình xử lý ở nồng độ
cao.



Ca(OH)2 thì thích hợp cho việc cải thiện khả năng tách nước của bùn. Ca(OH) 2 không thể thay đổi CST
và khả năng lọc, trong khi đó có thể cải thiện khả năng ly tâm bùn.

Trong bài nghiên cứu này, quá trình xử lý NaOH có thể được miêu tả với mô hình năng lượng và mối quan hệ giữa
hằng số tỉ lệ phản ứng và nhiệt độ môi trường xung quanh có sự phù hợp tốt với phương trình Arrhenius.


6. VIỆT NAM
Bùn nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt



Bùn thải từ các trạm/nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt/đô thị tập trung sau khi tách nước (làm khô)
được vận chuyển đến các bãi chôn lấp vệ sinh/các địa điểm “không xác định” hoặc được xử lý bằng
phương pháp sinh học hiếu khí, sản phẩm được sử dụng để chế biến phân hữu cơ.


6. VIỆT NAM

Bùn nhà máy xử lý nước thải công nghiệp



Thực tế tại Việt Nam dùng phương pháp phổ biến là đốt thành tro rồi chôn lấp, tuy nhiên quá trình đốt này cũng chỉ
xử lý được 70%.



Nhóm nghiên cứu và phát triển công nghệ mới thuộc Hội Khoa học và Kỹ thuật xây dựng TPHCM do TS Nguyễn
Hồng Bỉnh chủ trì đã đưa ra giải pháp ổn định – hóa rắn bùn thải nguy hại và hoàn thiện công nghệ sử dụng bùn thải
nguy hại làm phối liệu cho vữa bê tông xi măng trong xây dựng hạ tầng kỹ thuật.


Thank You!