Khi xử lý nước thải sẽ tạo ra nhiều bùn cặn, chúng cần được giảm khối lượng để giảm sự ô nhiễm môi trường, số lượng, thành phần, tính chất hóa lý của cặn bùn phụ thuộc vào loại nước thải ban đầu và phương pháp xử lý.

I. XỬ LÝ BÙN CẶN

Khi xử lý nước thải sẽ tạo ra nhiều bùn cặn, chúng cần được giảm khối lượng để giảm sự ô nhiễm môi trường, số lượng, thành phần, tính chất hóa lý của cặn bùn phụ thuộc vào loại nước thải ban đầu và phương pháp xử lý. Nguồn phát sinh ra bùn cặn trong xử lý nước thải ở các công đoạn sau:

– Lọc qua lưới làm cho các chất rắn có kích thước lớn bị giữ lại;

– Lắng thô (lắng cát) để tách các hạt rắn khô (cát, gạch, đá…) và váng bọt;

– Lắng sơ cấp (Ll) để tách cặn hữu cơ và váng bọt;

– Aeroten tạo ra chất rắn huyền phù – sản phẩm của quá trình chuyển hóa chất hữu cơ của vi sinh vật.

– Lắng thứ cấp (L2) để tách bùn hoạt tính.

Các bùn cặn trên được chia thành ba nhóm: bùn cặn vô cơ, bùn cặn hữu cơ, bùn cặn hỗn hợp chứa cả các chất vô cơ và hữu cơ.

Bùn cặn được đặc trưng bởi hàm lượng chất khô tính theo g/1 hoặc % hàm lượng chất hữu cơ hoặc chất tro tính theo % khối lượng chất khô, thành phần các nguyên tổ, 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 đến 76,80 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 60% đến 65%, còn nước liên kết nằm trong khoảng 30% đến 35%, trong đó nước tự do có thể được tách ra khỏi bùn cặn một cách dễ dàng, có nước liên kết – ấm, nước liên kết keo vào hút nước khó tách hơn nhiều.

Để xử lý và khử độ bùn cặn có thể sử dụng các quá trình công nghệ khác nhau như trình bày trên hình1.

Quá trình nén chặt làm đặc bùn có thể thực hiện bằng lắng trọng lực, thiết bị có tên là thiết bị nén đặc bùn (thickener), tuyển nổi hoặc ly tâm.

Quá trình ổn định bùn nhằm phân hủy các chất hữu cơ có thể phân hủy bằng con đường sinh học thành CO2, CH4 và H2O, giảm vấn đề mùi hoặc loại trừ sự thối rữa của bùn cặn. Quá trình ổn định bùn có thể thực hiện bằng phương pháp hóa học, nhiệt hoặc sinh học.

Quá trình tách nước nhằm giảm độ ẩm của bùn cặn thường sử dụng phương pháp lọc chân không, sân phơi bằng cát. Để chuẩn bị cho 01 quá trình này thường người ta tiến hành điều hòa bùn trước khi lọc.

Quá trình điều hòa nhằm giảm trở lực lọc riêng, cải thiện tính chất của mối liên kết nước (dạng cấu trúc liên kết của nước với bùn). Thường bùn được xử lý bằng các tác nhân đông tụ như các muối sắt, nhôm (FeSO4, F2(SO4)3, FeCL3, AL2(SO4)3, PAC (Polyme Aluminium Chlorid) và vôi. Các chất đông tụ này được đưa vào bùn ở dạng dung dịch 10%. Trong thực tế, dùng FeCL3 cùng với vôi cho hiệu quả cao nhất. Liều lượng FeCL3 vào khoảng 8%, vôi vào khoảng 15 đến 30% tuy theo độ rắn khô của bùn cặn.

Nhược điểm của phương pháp dùng tác nhân hóa học là chi phí cao, khả năng ăn mòn vật liệu tăng, thiết bị vận hành phức tạp, thêm phần lưu giữ và thiết bị định lượng.

Người ta cũng có thể dùng các chất keo tụ thay cho các chất đông tụ như polycarylamit.

Cuối cùng là công việc xử lý và thải bã cặn bùn. Công việc này có thể được thực hiện bằng cách xử lý nhiệt: sấy khô, sau đó bùn được chế biến thành phân bón NPK, đốt để lấy nhiệt, hoặc chôn lấp ở các vùng trũng tạo mặt bàng xây dựng các công trình mới…

II. CENTRIACE (MÁY KHỬ LI TÂM HIỆU SUẤT CAO)

1. Khái quát công nghệ

Những năm gần đây, việc xử lý bùn đã đạt được những bước tiến lớn so với các phương pháp xử lý truyền thống, không những giúp tiết kiệm năng lượng mà còn đang hướng tới tạo ra những tài nguyên mới. Trong bối cảnh đó, công nghệ khử nước vốn là công nghệ cốt lõi của xử lý bùn đòi hỏi năng lực xử lý phải lớn hơn hàm lượng nước phải thấp hơn các phương pháp truyền thống.

Ngoài các lợi thế vượt trội về năng lực xử lý, môi trường tác nghiệp có những máy phân ly li tâm truyền thống. Centriace còn là thiết bị đầu tiên được áp dụng lý thuyết kín khí như chân không, tăng áp, ép băng tải do nhà thầu xây lắp tổng họp Tsukushima Kikai phát triển qua nhiều năm cho mục đích phân ly li tâm, giúp giảm đáng kể hàm lượng nước trong bánh bùn.

Hình 5.2 thế hiện hình dạng của máy. Bùn được đưa vào trống quay chịu một lực li tâm lớn, chất lỏng và chất rắn sẽ phân ly, chất lỏng sau khi phân ly sẽ tràn ra cửa phải ra ngoài. Khi đưa chất rắn phân ly về phía chóp nón của trống quay, trục vít có thể chỉ làm di chuyển lớp có hàm lượng nước thấp (lớp nặng) của lớp bánh bùn trong lòng trống quay nhờ một bộ phận hình chóp nón đặc biệt, đồng thời trục vít sẽ tạo ra hiệu quả kín khí đối với chất rắn khi đi qua hình chóp nón nói trên và tiếp tục đẩy ra nhũng bánh bùn đã khử nước có hàm lượng nước thấp.

2. Đặc trưng (Tính năng)

1. Do cấu tạo kín khí, nên hàm lượng nước có thể thấp hơn từ 3 – 7% so với nước khử li tâm truyền thống.

2. Duy trì khả năng xử lý cao và ổn định, năng lực xử lý tính trên diện tích lắp đặt ưu việt hơn các máy khử nước khác.

3. Vận hành, quản lý, thao tác vượt trội nhờ điều khiển tự động.

3. Khả năng ứng dụng tại Việt Nam

Trường hợp ứng dụng công nghệ này tại Việt Nam thì cần phải thay đổi thông số kỹ thuật để hạ giá thành.

III. XE KHỬ NƯỚC DI ĐỘNG

1. Khái quát công nghệ

Xe trang bị gọn nhẹ với máy khử nước trong bùn và các thiết bị phụ trợ được lắp đặt trên khung xe có đóng thùng.

Máy khử nước được lắp đặt trên xe là kiểu đa đĩa, được sử dụng phổ biến đế khử nước bùn dư trong các trạm xử lý nước thải sinh hoạt quy mô tương đối nhỏ và các trạm nước thải làng nông nghiệp v.v…

Nguyên lý của cơ cấu này là người ta lắp 2 đĩa mỏng có tác dụng như thân lọc bằng thép không gỉ, thành 2 tầng vào một trục bên trong máy, nhờ hình dạng của đĩa mà phía nạp bùn trở thành thân lọc của bộ lọc, phía thải bùn trở thành thân lọc của bộ khử nước.

Bùn sau khi được làm lắng bên trong xe sẽ được đưa vào máy khử nước, thành phần nước sẽ đi qua khe (0,2 mm) thân lọc, đi qua lỗ lọc nằm dọc theo hướng trục và thoát ra ngoài theo cửa lọc dung dịch bố trí trên sườn máy.

Bùn vừa được cô đặc vừa được đẩy đi bởi chuyển động quay của thân lọc, do càng đi ra phía cửa thải khoảng cách giữa hai thân lọc trên- dưới càng thu hẹp nên bùn dẩn dần bị ép lại và gây nên quá trình khử nước. Tốc độ quay của thân lọc rất thấp (0,2 phút-1) nên bùn không chịu ảnh hưởng của tốc độ cao quá cao hay áp lực quá lớn như ở các loại máy khử nước khác, hơn nữa với nguyên lý “khử nước bằng trọng lực” và “hiện tượng mao dẫn” liên tục hình thành do việc di chuyển tiếp điểm giữa các hạt bùn nên bánh bùn đã khử nước được thải ra dày và có dạng bọt biển, đạt được trạng thái đồng nhất từ trong ra ngoài.

Bảng 1. Các trang bị trên xe

2. Đặc trưng (Tính năng)

1. Tính kinh tế vượt trội

Do tính cơ động cao nên có thể xử lý khử nước ở nhiều trạm chỉ với một xe, theo đó tiết kiệm được diện tích lắp đặt thiết bị ở các trạm xử lý, đem lại hiệu quả kinh tế.

2. Sử dụng loại xe 4 tấn nhỏ gọn

Xe 4 tấn có thể di chuyển vào đường nội đồng và có người lái thông thường cũng có thể điều khiển được.

3. Phạm vi ứng dụng đối với các loại bùn rộng

Có thể xử lý bùn từ nồng độ thấp đến nồng độ cao, tối ưu cho việc xử lý các loại bùn có lẫn dầu mỡ khó xử lý bằng các loại máy khử nước khác.

4. Không phát sinh ô nhiễm lần hai

Cấu tạo của máy khử không làm cho văng bùn, tiếng ồn cũng rất ít.

5. Có thể vận hành liên tục

Sau khi bấm một nút, máy có thể vận hành tự động liên tục, nếu cần thiết, máy có thể vận hành liên tục mà không cần người điều khiển.

Bảng 2. Thông số máy khử nước trên kiểu đa đĩa

3. Điều kiện, lĩnh vực ứng dụng

– Bùn dư (nước thải sinh hoạt, nước thải làng nông nghiệp, phân nước giải, nước thải chăn nuôi, các loại nước thải công nghiệp như nước thải nhà máy chế biến thực phẩm v.v…).

– Cặn nổi (các loại nước thải công nghiệp như nước thải nhà máy chế biến thực phẩm v.v…).

– Bùn kết tủa (các loại nước thải công nghiệp như nước thải trạm xử lý chất thải công nghiệp).

4. Vận hành, duy tu, quản lý

– Do máy khử nước quay với vận tốc thấp nên ít tiếng ồn, ít rung chấn và hầu như không cần đến việc bảo dưỡng hằng ngày.

– Có thể đáp ứng được việc xử lý khử nước cơ động ở nhiều nơi với “xe khử nước cơ động” bốn tấn có lắp đặt máy khử nước, các thiết bị phụ trợ, máy phát điện.

5. Khả năng ứng dụng tại Việt Nam

Để ứng dụng công nghệ này tại các doanh nghiệp Việt Nam cần nội địa hóa việc chế tạo để hạ giá thành và đào tạo nguồn nhân lực vận hành, quản lý.

IV. MÁY KHỬ NƯỚC THEO NGUYÊN LÝ ÉP TRỤC VÍT KIỂU ĐA BÀN (MÁY KHỬ NƯỚC TEA BORG)

1. Khái quát công nghệ

Máy khử nước bao gồm có một kết cấu đa đĩa, bao gồm các “đĩa cố định” và “các đĩa không cố định” được bố trí đan xen nhau theo một khoảng cách nhất định xung quanh “trục vít”; một “khung đỡ” có nhiệm vụ nâng đỡ kết cấu đa đĩa và “đĩa ép ngược” ở đầu mút của trục vít, do khe hở giữa các đĩa cố định và đĩa không cố định được làm sạch nhờ chuyển động quay của trục vít nên máy không bị tắc.

Ngoài ra máy khử nước này còn tích hợp các thiết bị phụ trợ khác như một bể trữ trộn, bế lắng trộn, bảng điều khiển vào chung một module.

2. Đặc trưng (Tính năng)

1. Do cấu tạo chỉ với một module nên việc lắp đặt rất dễ dàng, công suất thấp.

2. Không tốn nhiều nước dùng cho mục đích vệ sinh vì cấu tạo này không gây tắc, có thể sử dụng cho xử lý bùn có chứa chất dầu mỡ thải ra từ các nhà máy thực phẩm.

3. Có thể khử nước với cả những loại bùn có nồng độ thấp (khoảng 0,3%).

3. Điều kiện, lĩnh vực ứng dụng

Xử lý các loại nước thải công nghiệp (lượng xử lý 3 ~ 90 kg/h).

4. Vận hành, duy tu, quản lý

Do vận tốc day của máy khử nước thấp nên ít ồn, ít rung và gần như không cần bảo dưỡng hàng ngày.

Có thể xử lý khử nước cơ động ở nhiều nơi bằng cách lắp đặt máy khử nước, các thiết bị phụ trợ, máy phát điện lên một xe tải 4 tấn để làm thành “xe hút nước di động”.

5. Khả năng ứng dụng tại Việt Nam

Để ứng dụng công nghệ này tại các doanh nghiệp Việt Nam cần nội địa hóa việc chế tạo để hạ giá thành và đào tạo nguồn nhân lực vận hành, quản lý.

V. MÁY ÉP TRỤC VÍT KIỀU TRỐNG QUAY NGOÀI GIA ÁP ISGK 

1. Khái quát công nghệ

Máy khử nước gia áp liên tục làm giảm khối lượng bùn, thân thiện với môi trường. Máy ép trục vít kiếu trống quay ngoài có gia áp ISGK là máy khử nước gia áp liên tục có tác dụng làm giảm khối lượng bùn một cách hiệu quả bằng trục vít mà không sử dụng “túi lọc”.

ISGK có model tiêu chuẩn và model hiệu suất cao với máy cô đặc ở giai đoạn tiền khử nước.

2. Đặc trưng (Tính năng)

– Duy tu quản lý đơn giản

Số lượng vật tư tiêu hao, khối lượng nước rửa túi lọc ít hơn so với máy khử nước sử dụng túi lọc thông thường nên rất dễ dàng trong việc duy tu quản lý.

– Máy khử nước thân thiện với môi trường

So với máy khử nước li tâm khử nước bằng chuyển động quay cao tốc, chi phí điện năng chỉ bằng 1/15 lần, tiếng ồn và độ rung ít, rất thân thiện với môi trường.

– Bề dày thành tích ở trong và ngoài nước

Cung cấp khối lượng lớn cho các trạm xử lý nước thải trong nước và ngoài nước như Malaysia, Trung Quốc, Hàn Quốc, Úc.

3. Điều kiện, lĩnh vực ứng dụng

Thích hợp cho xử lý mọi nước thải (bùn hữu cơ):

– Xử lý bùn dư hoạt tính (bùn nước thải).

– Xử lý bùn nước thải công nghiệp.

– Nước thải nhà máy thông thường.

– Bùn nước thải có chứa dầu.

– Bùn nước thải nhà máy thực phẩm.

4. Khả năng ứng dụng tại Việt Nam

Cần thay đổi một số thông số kỹ thuật để hạ giá thành nếu muốn ứng dụng công nghệ này ở các doanh nghiệp Việt Nam.

VI. THIẾT BỊ LỌC LASTA (LASTA FILTER) ISD

1. Khái quát công nghệ

Thiết bị lọc hàng đầu, xử lý cả những loại bùn khó lọc, khó tách ly.

Thiết bị lọc LASTA ISD là thiết bị ép lọc hàng đầu sử dụng phương pháp đóng mở đồng thời toàn bộ buồng công tác – túi lọc đơn chuyển động nên có thế vận hành liên tục và tự động đối với các loại bùn khó lọc, khó tách ly.

2. Đặc trưng (Tính năng)

-Tự động hóa hoàn toàn, tiết kiệm năng lượng:

Điểm mấu chốt nhất trong tự động hóa ép lọc là bánh bùn đã khử nước phải tách li hoàn toàn. Thiết bị lọc LASTA model ISD sử dụng kiểu túi lọc đơn chuyển động và cơ cấu ép áp suất cao nên ngay cả một bánh bùn đã khử nước chỉ mỏng khoảng 3 mm cũng có thể tách li hoàn toàn, khiến cho việc tự động hóa hoàn toàn trở nên khả thi. Nhờ đó, thiết bị có thể vận hành tối ưu ngay cả khi có những biến động về nồng độ và tính chất của bùn.

– Xử lý khối lượng lớn:

Nhờ sử dụng tấm đóng mở đồng thời toàn bộ buồng công tác và cơ cấu túi lọc đơn chuyển động nên rút ngắn đáng kể thời gian ở các công đoạn như tách li bánh bùn đã được khử nước, rửa túi lọc. Năng lực xử lý được nâng cao vượt bậc.

– Tính năng khử nước cao:

Nhờ sử dụng kiểu nạp trên và cơ cẩu ép áp suất cao (0,7 ~ 2,9 MPa) nên bánh bùn có hàm lượng nước thấp và đồng nhất.

– Bề dày thành tích trong và ngoài nước:

Cung cấp khối lượng lớn cho các nhà máy nước sạch, xử lý nước thải công nghiệp, phân ly chất rắn trong các công đoạn sản xuất ở trong nước và nước ngoài như Bắc Mỹ, Nam Mỹ, châu Á, châu Phi, châu Âu, châu Úc.

1. Điều kiện, lĩnh vực ứng dụng

– Xử lý bùn từ sản xuất nước sạch.

– Sản xuất bùn từ phân và nước giải.

– Xử lý bùn nước thải công nghiệp.

– Phân ly chất rắn trong các công đoạn sản xuất công nghiệp (thực phẩm, hợp kim, hợp chất vô cơ, ngành gang thép).

2. Khả năng ứng dụng tại Việt Nam

Cần thay đổi một số thông số để hạ giá thành nếu muốn ứng dụng công nghệ này tại các doanh nghiệp Việt Nam.

VII. ÉP LỌC KÈM THEO CƠ CẤU ÉP ÁP SUẤT TỰ ĐỘNG HOÀN TOÀN: KUBOTA DYNAMIC FILTER 

1. Khái quát công nghệ

Một túi lọc không đầu khép kín tạo thành nhiều buồng lọc và phân ly chất rắn trong dung dịch bùn được đưa vào bằng áp suất. Chuyển động ngoằn nghèo xảy ra trong quá trình túi lọc chạy có thể được phát hiện và chỉnh thẳng nhờ thiết bị điều chỉnh chuyển động không thẳng.

2. Đặc trưng (Tính năng)

– Hàm lượng nước bánh bùn thấp nhờ cơ cấu ép áp suất. Hàm lượng nước trong bánh bùn được hạ thấp nhờ làm giãn nở màng chắn bên trong tấm lọc với nước cao áp lên tới 1,5 MPa. Đồng thời nâng cao khả năng phân tích tách bùn khỏi túi lọc

– Hiệu suất công tác cao nhờ rút ngắn thời gian chu trình.

Rút ngắn thời gian chu trình nhờ cơ chế đóng mở đồng thời tất cả các buồng lọc và thời gian rửa ngắn nhờ chuyển động của túi lọc. Gọn nhẹ hóa thiết bị nhờ nâng cao hiệu suất công tác.

– Vận hành hoàn toàn tự động nhờ xả bánh bùn hiệu quả.

Bánh bùn được xả xuống nhanh nhờ con lăn bên dưới tấm lọc nhờ chuyển động của túi lọc. Thiết bị hoạt động hoàn toàn tự động và không cần phải cào bánh bùn thủ công.

3. Điều kiện, lĩnh vực ứng dụng 

– Khử nước trong bùn từ xử lý nước thải công nghiệp

– Phân ly chất rắn trong chế phẩm bột như bột màu, hợp chất kim loại v.v…

– Thu hồi từ máy gom bụi kiểu ướt

– Xử lý bùn ở mỏ than, mỏ quặng.

4. Vận hành, duy tu, quản lý

– Vận hành dễ dàng:

Vận hành quản lý dễ dàng nhờ tự động hóa hoàn toàn và giảm thiểu trục trặc trong quá trình xả bánh bùn.

– Thay thế túi lọc dễ dàng:

Thu hồi túi lọc cũ nhờ một thiết bị quấn túi lọc bằng cách cố định một đầu túi lọc mới vào một đầu túi lọc cũ. Cố định hai đầu túi lọc mới bằng một khớp nối để tạo thành túi lọc không đầu khép kín.

– Chống văng nước rửa túi lọc:

Chống văng nước rửa túi lọc ra ngoài thiết bị rửa bằng cách rửa túi lọc đang chuyển động nhờ các đầu phun cao áp bên trong thiết bị rửa.

5. Khả năng ứng dụng tại Việt Nam

Cần thay đổi một vài thông số để hạ giá thành trong trường hợp muốn ứng dụng công nghệ này tại các doanh nghiệp Việt Nam.

VIII. MÁY CÔ ĐẶC LY TÂM

1. Khái quát công nghệ

Phân ly và cô đặc bủn một cách hiệu quả bùn phát sinh trong nước sạch, nước thải sinh hoạt, trạm xử lý cộng đồng, phân nước giải nhờ lực ly tâm lớn gấp 2.000 lần trọng lực, hướng tới hợp lý hóa và nâng cao hiệu suất xử lý bùn.

Bùn được nạp vào trống quay cao tốc sẽ phân ly dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng phân ly sẽ chảy tràn qua cửa tai, lắp đặt tại phía có đường kính lớn của trống quay. Chất rắn phân ly vừa được đưa ra ngoài theo phía có đường kính nhỏ vừa được ép cô đặc nhờ chuyển động không đồng tốc của trục vít. Chất lỏng cô đặc được tự động thiết lập ở một nồng độ nhất định nhờ điều chỉnh vận tốc không đồng tốc.

2. Đặc trưng (Tính năng)

– Dễ dàng thích ứng với những biến động về tính chất và nồng độ bùn, tính năng cô đặc ổn định.

– Có thể điều chỉnh tùy ý nồng độ cô đặc nhờ kết hợp với phương pháp kết hợp hậu xử lý.

– Gọn nhẹ, tiết kiệm diện tích.

– Vận hành tự động dễ dàng, duy tu, quản lý đơn giản.

– Vệ sinh, ít mùi hôi do cấu tạo kín.

Tính năng

3. Điều kiện, lĩnh vực ứng dụng

– Nước thải sinh hoạt và trạm xử lý cộng đồng:

Bùn bể sơ lắng, bùn hỗn hợp, bùn hỗn hợp sau khi cô đặc bùn dư hoạt tính, các loại bùn xử lý 3 giai đoạn khác v.v…

– Xử lý phân và nưởc giải:

Bùn dư hoạt tính, bùn phân hủy, bùn hỗn hợp (bùn phân hủy + bùn dư hoạt tính), bùn bể tự hoại, các loại bùn xử lý 3 giai đoạn khác v.v…

– Loại khác:

Các loại bùn xử lý nước thải công nghiệp, bùn xử lý nước sạch, các chất lỏng hỗn hợp từ quá trình sản xuất.

4. Vận hành, duy tu, quản lý

Không tốn nhiều công sức vận hành do có tính năng xử lý tối ưu với mỗi đối tượng xử lý. Đồng thời, do công đoạn từ xử lý bùn đến rửa sạch thực hiện 24/24 và tự động hoàn toàn nên hiệu suất hoạt động cao. Thao tác cũng cực kỳ đơn giản.

Bộ hãm dùng để thay đổi tốc độc quay không đồng tốc có tính năng phát điện. Năng lượng điện này được dùng để truyền động cho máy phân ly ly tâm, giúp tiết kiệm điện năng.

Khuyến khích kiểm tra định kỳ 1 năm 1 lần.

5. Khả năng ứng dụng tại Việt Nam 

Khi ứng dụng công nghệ này tại các doanh Việt Nam, tùy trường hợp mà thay đổi thông số kỹ thuật để hạ giá thành.

Tài liệu tham khảo:

PGS.TS. Nguyễn Đức Khiển chủ biên và các cộng  sự “Xử lý nước thải công nghiệp”, NXB Khoa học và Kỹ thuật 2014.

PGS.TS Nguyễn Đức Khiển
Nguyên Giám đốc Sở KH-CN-MT Hà Nội