Tài liệu Đề tài Ứng dụng quá trình hóa lý vào xử lý bùn: TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG – LỚP 09 CMT
CÁC QUÁ TRÌNH HÓA LÝ TRONG XỬ LÝ NƯỚC
Đề tài:
ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH HÓA LÝ VÀO XỬ LÝ BÙN
@ Trường: ĐH KHTN
@ Lớp: 09CMT
@ GVHD: Dương Hữu Huy
@ Nhóm thực hiện: Nhóm 1
Danh sách thành viên nhóm:
STT
Họ và tên
MSSV
1
Lưu Thị Thanh Phượng
0922199
2
Đinh Thị Kim Ngân
0922161
3
Phạm Thị Liên
0922122
4
Đắc Thị Mai
0922143
5
Phạm Thị Vân
0922297
6
Thân Thị Minh Sương
0922217
7
Lê Hiếu Thùy Anh
0922003
Bảng phân chia công việc
STT
Tên thành viên
MSSV
Nội dung thực hiện
Tự đánh giá
Nhóm Đánh giá
Giáo viên đánh giá
1
Lưu Thị Thanh Phượng
0922199
Sau xử lý: Ổn Định bùn
10
10
2
Thân Thị Minh Sương
0922217
10
10
3
Đinh Thị Kim Ngân
0922161
Tách nước
10
10
4
Đắc Thị Mai
0922143
10
10
5
Phạm Thị Vân
0922297
Loại bỏ sau cùng
10
10
6
Phạm Thị Liên
0922122
Tiền xử lý: Điều hòa bùn
10
10
7
Lê Hiếu Thùy Anh
0922003
10
10
Mục Lục:
Đặt Vấn Đề
Tóm Tắt
Tiền Xử Lý ...
25 trang |
Chia sẻ: hunglv | Lượt xem: 1299 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Đề tài Ứng dụng quá trình hóa lý vào xử lý bùn, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG – LỚP 09 CMT
CÁC QUÁ TRÌNH HÓA LÝ TRONG XỬ LÝ NƯỚC
Đề tài:
ỨNG DỤNG QUÁ TRÌNH HÓA LÝ VÀO XỬ LÝ BÙN
@ Trường: ĐH KHTN
@ Lớp: 09CMT
@ GVHD: Dương Hữu Huy
@ Nhóm thực hiện: Nhóm 1
Danh sách thành viên nhóm:
STT
Họ và tên
MSSV
1
Lưu Thị Thanh Phượng
0922199
2
Đinh Thị Kim Ngân
0922161
3
Phạm Thị Liên
0922122
4
Đắc Thị Mai
0922143
5
Phạm Thị Vân
0922297
6
Thân Thị Minh Sương
0922217
7
Lê Hiếu Thùy Anh
0922003
Bảng phân chia công việc
STT
Tên thành viên
MSSV
Nội dung thực hiện
Tự đánh giá
Nhóm Đánh giá
Giáo viên đánh giá
1
Lưu Thị Thanh Phượng
0922199
Sau xử lý: Ổn Định bùn
10
10
2
Thân Thị Minh Sương
0922217
10
10
3
Đinh Thị Kim Ngân
0922161
Tách nước
10
10
4
Đắc Thị Mai
0922143
10
10
5
Phạm Thị Vân
0922297
Loại bỏ sau cùng
10
10
6
Phạm Thị Liên
0922122
Tiền xử lý: Điều hòa bùn
10
10
7
Lê Hiếu Thùy Anh
0922003
10
10
Mục Lục:
Đặt Vấn Đề
Tóm Tắt
Tiền Xử Lý (Điều Hòa Bùn)
Sự Đông Tụ
Sự Keo Tụ
Lựa chọn chất điều hòa
Lượng tối ưu chất điều hòa
Tách Nước (Dewatering processes)
Cô Đặc
Loại bỏ hơi ẩm
Phương pháp không cơ học
Phương pháp cơ học
Máy lọc băng tải (Bộ lọc truyền động nén)
Máy lọc khung bản
Máy lọc ly tâm
Sau xử lý (Ổn định bùn)
Giai đoạnthủy phân
Thay đổi pH (Dùng hóa chất)
Xử lý nhiệt
Sóng siêu âm (Năng lượng cơ học)
Đông tụ và rã đông
Quá trình phân hủy
Ổn định vôi
Phân hủy hiếu khí
Phân hủy kị khí
Ủ phân
Loại bỏ sau cùng
Đốt bùn
Quá trình đốt bùn
Thiết bị
Tái sinh bùn hoạt tính
Chôn lấp bùn
ĐẶT VẤN ĐỀ
Quá trình đô thị hóa và sự tăng trưởng của các nhà máy xử lý nước thải, dẫn đến sự tăng đáng kể lượng bùn thải. Việc loại bỏ bùn trong quá trình xử lý nước thải là 1 trong những vấn đề thách thức nhất về môi trường. Vì thế bùn cần phải được xử lý trước khi loại thải ra môi trường để giảm ô nhiễm môi trường hoặc tái chế/phục hồi bùn cho các ứng dụng khác.
TÓM TẮT
Quá trình xử lý nước thải hình thành một khối lượng lớn bùn. Bùn gồm chất rắn và chất keo tách từ nước thải, bao gồm bùn sơ cấp (bùn bậc 1) gồm các chất rắn lắng được, loại bỏ khỏi vùng lắng chính; và bùn thứ cấp (bùn bậc 2), gồm các chất rắn sinh học sinh ra từ quá trình xử lý nước bậc 2.
Một hệ thống xử lý/loại bỏ bùn điển hình gồm 4 giai đoạn: (1) Tiền xử lý, trong giai đoạn này, đặc tính bùn được thay đổi để làm tăng hiệu suất cho các quá trình sau; (2) Tách nước (loại bỏ nước), để tách hơi ẩm từ bùn; (3) Sau xử lý, để ổn định hoặc khử độc bùn, và (4) loại bỏ sau cùng, mục đích để loại bỏ an toàn và khả thi về kinh tế. Hệ thống quản lý bùn xử lý tối ưu theo cách tối đa hóa lợi ích về tái chế/phục hồi và phù hợp với hoàn cảnh địa phương, gồm có kinh tế, địa lý, khí hậu…nối kết dịch vụ quản lý nước thải với các dịch vụ quản lý chất thải khác thông qua quy hoạch tổng hợp, và đảm bảo 1 dịch vụ lâu dài.
Nội dung đề tài giới thiệu quá trình hóa lý xử lý bùn điển hình trong thực hiện quản lý bùn. Điểm thuận lợi và bất lợi trong các quá trình này cũng được giải quyết. Ba quá trình xử lý sinh học (phân hủy hiếu khí, phân hủy kỵ khí, ủ phân) cũng được đề cập trong chương này để so sánh.
Hình 1: Mạng lưới xử lý bùn
ĐIỀU HÒA BÙN (TIỀN XỬ LÝ )
Mục đích: Làm thay đổi đặc tính bùn, để làm tăng hiệu suất cho các quá trình sau.
Các hạt keo trong bùn được giữ ổn định do trở lực hoặc do lực đẩy tĩnh điện. Việc bổ sung các chất hóa học hoặc các chất phân tán thích hợp trong quá trình trộn có thể làm giảm trở lực hoặc lực đẩy tĩnh điện giữa các hạt keo, hình thành sự va chạm và sự kết hợp thành các hạt lớn hơn, tạo điều kiện cho quá trình tách rắn-lỏng.
Sự đông tụ
Sự đông tụ là quá trình kết tụ các hạt phân tán, làm thay đổi/phá vỡ tính chất của hệ keo trong bùn. Quá trình diễn ra dưới ảnh hưởng của chất bổ sung, gọi là chất đông tụ. Các chất đông tụ (thường là muối sắt hoặc muối nhôm) thủy phân trong nước tạo thành các ion hydroxit phức tạp (Al(OH)2+,Al(OH)2+,Al(OH)4-, Fe(OH)2+,Fe(OH)2+, Fe(OH)4-, Fe2(OH)24+ ), các ion tích điện dương có thể hấp thụ lên các hạt tích điện âm để trung hòa điện tích bề mặt, tạo thuận lợi để kết hợp các hạt.
Các chất đông tụ thường dùng: các muối nhôm, sắt hoặc hỗn hợp của chúng. Việc lựa chọn phụ thuộc vào: tính chất hóa lý, chi phí, nồng độ tạp chất trong nước, pH, thành phần muối trong nước. Hay dùng: Al2(SO4)3.18H2O, NaAlO2, NH4Al(SO4)2.12H2O, KAl(SO4)2.12H2O, FeCl3, Fe2(SO4)3.2H2O. Trong đó Al2(SO4)3 được dùng nhiều hơn vì dễ hòa tan trong nước.
Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 àAl(OH)3 + 3CaSO4 + 6CO2
Đối với các muối sắt cũng hay dùng:
FeCl3 + 3 H2Oà Fe(OH)3 + HCl
Muối sắt có nhiều ưu điểm hơn so với các muối nhôm do: tác dụng tốt hơn ở nhiệt độ thấp, có khoảng pH tối ưu của môi trường rộng hơn, độ bền lớn và kích thước bông keo có khoảng giới hạn rộng của thành phần muối, có thể khử được mùi vị khi có H2S. Nhược điểm: có tính axit mạnh làm ăn mòn thiết bị, tạo các phức nhuộm tan mạnh
Sự keo tụ
Keo tụ là quá trình kết hợp các hạt lơ lửng khi bổ sung thêm các chất cao phân tử. Sự keo tụ được tiến hành để thúc đẩy quá trình tạo bông hydroxit nhôm và sắt với mục đích tăng vận tốc lắng của chúng. Việc sử dụng chất keo tụ cho phép giảm chất đông tụ, giảm thời gian đông tụ và tăng vận tốc lắng.
Chất keo tụ có thể là hợp chất tự nhiên và tổng hợp. Chất keo tụ tự nhiên là tinh bột, este, cellulose… Chất keo tụ vô cơ là SiO2 đã hoạt hóa (xSiO2.yH2O ). Các chất keo tụ hữu cơ tổng hợp bao gồm:
+ Anion polyelectrolytes có nhóm chức năng mang điện tích âm, gồm acid carboxylic và các dẫn xuất của nó (như hydrolyzed polyacrylicesters, amides, và nitriles), muối sulfonic (như polystyrenesulfonate và polyethylene-sulfonate), và anipon polyacrylamide.
+ Cation Polyelectrolytes có các nhóm chức năng mang điện tích dương, ammonium bậc 1, 2, 3 (như polyethylenimine hydrochloride), ammonium bậc 4 (poly-2-methacryloyloxythrimethylammonium chlo-ride), sulfonium (poly-2-acryloxyethyldimethsulfonium chloride), và cation polyacry-lamide.
+ Nonionic Polyelectrolyte có các nhóm chức năng không mang điện tử (nhưng thường có điện tích không đáng kể trong dung dịch nước), chất keo tụ thường là polyester [poly(ethyleneoxide)], polyols [poly(vinyl alcohol)], và polyacrylamides.
Cơ chế trung hòa điện tích và cơ chế tạo cầu nối, phù hợp để tiến hành keo tụ giữa polyelectrolyte và các hạt lơ lửng. Trung hòa điện tích là sự hấp phụ các chất mang điện tích trái dấu với các hạt keo, làm giảm điện thế bề mặt và làm mất ổn định hạt keo. Nồng độ hạt keo tăng khi hàm lượng chất keo tụ tăng, nhưng nếu có quá nhiều chất keo tụ sẽ tái ổn định hệ keo. Cơ chế tạo cầu nối là hiện tượng phân tử polymer kết dính với hạt keo và có thể đồng thời tương tác với các phân tử keo tụ và các hạt keo khác, tạo thành 1 cầu nối để kết nối hai hạt, tạo thành các hạt lớn hơn.
Nhưng cần chú ý, nếu quá thừa polymer làm các hạt keo trở nên bền vững
hoặc nếu khuấy trộn quá mạnh hoặc quá lâu, liên kết giũa các hạt keo và polymer sẽ bị phá vỡ
Đối với Nonionic Polyelectrolyte hoặc các anion polyelectrolyte, cầu nối trở thành cơ chế ưu thế hơn. Thông thường, các hạt bong keo được tạo thành nhờ trung hòa điện tích thì tương đối nhỏ và yếu, trong khi được tạo thành nhờ cầu nối thì mạnh và rộng hơn.
Lựa chọn chất điều hòa:
Bảng 1: So sánh giữa quá trình đông tụ và keo tụ sử dụng muối vô cơ hoặc chất hữu cơ polyelectrolyte
Muối vô cơ
Chất hữu cơ polyelectrolyte
Hiệu quả đông tụ
Fair
Tốt
Liều lượng
Nhiều
Ít
Kích thước hạt
Nhỏ
Lớn
Hệ số nén (tính nén được)
Thấp
Cao
Độ bền hạt keo
Yếu
Mạnh
Khả năng ăn mòn
Cao
Thấp
pH thể vẩn
Giảm
Không đổi
Chi phí
Thấp
Cao
Khối lượng bánh bùn
Tăng
Không đổi
Tính phân hủy bùn
Giảm
Không đổi
Giá trị nhiệt
Giảm
Không đổi
Tính nhạy cảm t0,pH
Nhạy cảm
Ít nhạy cảm
Phạm vi liều dùng
Rộng
Hẹp
Khả năng mùi
Giảm
Không đổi
Bảng 1 đã so sánh việc thực hiện điều hòa bùn khi sử dụng muối kim loại hoặc chất hữu cơ polyelectrolyte. Bề ngoài thì việc sử dụng muối kim loại đòi hỏi lượng nhiều hơn so với dùng các hợp chất polymer. Vì vậy việc keo tụ bằng muối kim loại làm tăng đáng kể khối lượng bùn. Cộng với việc giá tri nhiệt tương ứng và sự phân hủy của bùn keo tụ sẽ bị giảm. Tuy nhiên thì giá của hợp chất polymer cao hơn so với chất keo tụ vô cơ. Ngoài ra không giống như muối vô cơ, các hợp chất polymer không thể khử mùi sau điều hòa.
Hình 5 thể hiện hình ảnh phóng to của bùn kết bông, có nghĩa là kích thước của chúng sẽ tăng từ gần 5µm của bùn gốc lên hơn 200µm sau sự kết bong
Hình 5
Bảng 2: Các đặc tính tốt nhất của hạt keo cho quá trình tách rắn -lỏng
Sự tách rắn lỏng
Đặc tính tốt nhất của hạt keo
Lọc tinh
Hạt keo lớn, cấu trúc hạt không chặt, tính thấm cao, hạt keo điện tích đảo ngược
Lắng
Hạt keo lớn, cấu trúc dày đặc,hình dạng hạt keo đều, nén được, không có điện tích bề mặt
Lọc
Hạt keo lớn, cấu trúc hạt không chặt, độ bền cao, tính thấm cao, không nén được, điện tích bề mặt
Ly tâm
Hạt keo lớn, cấu trúc dày đặc, không nén được bánh bùn, độ bền cao
Tuyển nổi
Mật độ hạt thấp, độ bền cao, kích thước hạt đồng đều, bề mặt kỵ nước
Hợp nhất
Tính đàn hồi cao, cấu trúc dày đặc, liên kết nước thấp, không điện tích bề mặt
Điện thẩm thấu
Điện thế bù thấp, điện tích bề mặt, kích thước hạt lớn, cấu trúc không chặt, tính thấm cao
Việc lựa chọn chất keo tụ phụ thuộc vào đặc tính của bùn và quá trình xử lý. Bảng 2 cho thấy yêu cầu các đặc tính của hạt keo cho quá trình tách rắn-lỏng. Kích thước hạt keo lớn là yếu tố cần thiết cho sự tinh lọc và thực hiện quá trình lọc. Nhưng Nó thì tương đối không quan trọng cho việc thực hiện quá trình tuyển nổi. Các chất đông tụ vô cơ thường được sản xuất có tính chất xốp và hạt keo yếu, làm việc hiệu quả trong suốt quá trình tinh lọc hoặc là trong giai đoạn lọc chậm-chặt (như trong lọc áp lực). Trong khi đó hạt keo (floc) bền thì ứng dụng vào giai đoạn lọc nhanh-chặt như trong bộ truyền động nén hoặc máy li tâm. Hợp chất hưu cơ cao phân tử polyelectrolyte được sử dụng để ngăn việc vỡ hạt keo trong suốt quá trình khử nước (loại bỏ nước).
Bảng 3: Một vài nguyên tắc chung trong việc lựa chọn chất đông tụ.
Quá trình tách rắn-lỏng
Chất điều hòa được giới thiệu
Cô đặc
Muối vô cơ hoặc cation polyelectrolyte khối lượng phân tử lớn
Tinh lọc
Muối vô cơ hoặc polyelectrolyte khối lượng phân tử nhỏ
Lọc
Cation polyelectrolyte khối lượng phân tử lớn, hoặc điều hòa kép với Cation polyelectrolyte khối lượng phân tử nhỏ theo sau anion polyelectrolyte khối lượng phân tử lớn
Ly tâm
Polyelectrolyte khối lượng phân tử rất lớn
Các chất keo tụ thường có giá cao, trong điều hòa kép,cụ thể là một chất keo tụ kết hợp với 1 chất điều hòa (chất keo tụ vô cơ hoặc chất keo tụ khác khác nhau về khối lượng phân tử hoặc mật độ điện tích), có thể giúp cải thiện sự khử nước. Ngoài ra trình tự có thể ảnh hưởng đến sự hình thành hạt bông keo.
Lượng tối ưu chất điều hòa
Lượng tối ưu của chất điều hòa mà tại đó tạo ra dòng thải với hàm lượng chất rắn thấp nhất, hoạt động lọc nhanh hoặc khử nước bành bùn với độ ẩm dung tích thấp nhất. Lượng tối ưu là 1 giá trị được xác định dựa trên các mục đích ứng dụng. Liều lượng tạo thành bánh bùn được khử nước khô nhất không cần tỉ lệ dòng chảy cao nhất tại quá trình lọc. 1 bảng chú dẫn thích hợp nên được chọn để mô tả đặc điểm của hạt keo để xác định lượng tối ưu tương ứng.
Ví dụ, biểu đồ 6 minh họa thế zeta của bùn sinh học tại 1 nơi sản xuất thức ăn thực vật, quá trình keo tụ sử dụng cation polyelectrolyte. Theo hình này, điện tích bề mặt của các hạt keo được trung hòa tại 1 lượng chất keo tụ 30g/kg chất rắn khô(DS). Ở liều lượng cao, điện tích bề mặt hạt keo bị đảo ngược, trở nên dương, ảnh hưởng đến quá trình khử nước bùn.
Quan sát này cho biết hệ thống hạt bông-bùn được kiểm soát điện tích bề mặt và thế zeta, đưa ra bảng chỉ dẫn thích hợp để giám sát thực hiện quá trình keo tụ.
Hình 6 cũng thể hiện thế zeta cho việc kết bông các hạt keo phục vụ cho kĩ thuật sóng siêu âm. Gần đây phát hiện ra bề mặt sóng siêu âm nghĩa là bề mặt điện tích âm yêu cầu nhiều chất keo tụ hơn để tạo ra sự trung hòa điện tích.
HÌnh 6
Kiểm tra trong phòng thí nghiệm có thể xác định được lượng tối ưu sử dụng trong toàn bộ quy mô nhà máy. Như chú ý ở trên , kiểm tra trong phòng thí nghiệm nên được chọn 1 cách đúng đắn tương ứng với các đặc tính của bùn để kiểm soát thực hiện quá trình.
Trong bùn lượng chất điều hòa phải có sự chính xác. Ảnh hưởng của chất keo tụ polyelectrolyte có vẫn còn trong bánh bùn đã loại nước vẫn chưa được làm sạch. Đặc biệt cation polyelectrolyte được ứng dụng rộng rãi trong điều hòa bùn thông thường thể hiện lượng chất độc cao đến các động vật dưới nước.
TÁCH NƯỚC (DEWATERING PROCESSES)
Là quá trình tách hỗn hợp rắn-lỏng
Tách nước làm giảm khối lượng bùn sẽ làm giảm chi phí vận chuyển và xử lý phía sau. Quá trình này gồm 2 giai đoạn là cô đặc và loại bỏ hơi ẩm ra khỏi bùn.
Cô đặc
Cô đặc thường sử dụng các phương pháp:
Lắng trọng lực
Thiết bị là các bể lắng làm việc theo nguyên tắc lắng trọng lực.
Lắng ly tâm
Bể lắng ly tâm là một loại biến dạng của bể lắng ngang, nước chuyển động từ tâm ra chung quanh theo phương gần như bể lắng ngang.
Tuyển nổi
Tuyển nổi là quá trình làm đặc bùn do sục vào bùn một dòng khí phân tán ở dạng bọt rất nhỏ. Các hạt bùn không thấm ướt sẽ dính vào bọt và cùng với bọt nổi lên trên bề mặt chất lỏng và được hớt ra ngoài. Để thay đổi tính thấm ướt của hạt và giữ cho các hạt nhỏ bền không dính vào với nhau thành bọt lớn làm giảm năng suất quá trình, người ta cho thêm tác nhân trợ nổi: Polyme.
Hình dưới chỉ ra tỉ lệ loại bỏ hơi nước trong những giai đoạn loại nước khác nhau. Hơn 75-80% hơi nước được loại bỏ trong giai đoạn cô đặc.
Loại bỏ hơi ẩm
Liên quan đến việc tách ẩm tự do của bùn và là giai đoạn cần thiết cho tất cả các sơ đồ công nghệ xử lý bùn. Quá trình này tách được khoảng 60% ẩm và giảm khối lượng bùn 2,5 lần. Các hạt bùn lơ lửng có kích thước nhỏ và có đám mây hydrat dày đặc làm cản trở quá trình tách nước.
Để tách nước ra khỏi bùn, có thể dùng phương pháp cơ học hay không cơ học.
Phương pháp không cơ học: sân phơi bùn
Bùn được trải ra trên một sân phơi độ dày từ 20-30 cm trên một nền đất tự nhiên nếu đất có khả năng lọc nước tốt và nước ngầm ở độ sâu đủ lớn. Nếu nước ngầm ở độ sâu dưới 1,5m thì nước sau lọc phải dẫn ra bằng các ống dẫn hoặc phải làm nền nhân tạo.
Các sân phơi bùn được xây dựng đến độ sâu 2m với đáy và thành không thấm nước. Diện tích sân phơi phụ thuộc vào khối lượng, tính chất bùn đặc tính tự nhiên của đất và các điều kiện khí hậu.
Nước sau lọc bùn được lấy ra theo chu kì và được đưa trở lại xử lý.
Sơ đồ cấu tạo của một sân phơi bùn nhân tạo với những ống thoát ngầm
…………………………
Nguyên lý hoạt động:
Trên bề mặt khô ráo, bùn tách nước thông qua sự thoát nước dưới tác dụng của trọng lực và sự bốc hơi của không khí.
Trong 1 ngày, phần bùn rắn có thể đạt 12-15%, thường bằng quá trình thoát nước (trọng lực tác dụng). Không khí khô sau đó tiếp tục loại nước, có thể cho phần bùn rắn lên đến 20 - 25% trong vòng vài ngày. Nếu quá trình bốc hơi diễn ra nhanh chóng, nhiệt độ khắc nghiệt (thermal stress) có thể hình thành trên bề mặt bánh bùn và gây ra những vết nứt. Do 1 lớp vỏ phát triển phủ bên ngoài bánh khô làm độ thấm của hơi ẩm giảm. Cuối quá trình, bùn rắn có thể đạt 60-70% trong 6-12 tháng. Bùn khô sau đó có thể mang đi loại bỏ hay được tái sử dụng.
Thuận lợi và hạn chế của quá trình:
Thời gian làm khô tương đối dài ,điều đó có nghĩa là cần phải có một diện tích bề mặt lớn. Mùi là một vấn đề thiết yếu trong tiến trình. Tuy nhiên, việc vận hành không yêu cầu những công nhân lành nghề. Không có ngoại lực tác động, chi phí tiêu tốn cũng sẽ thấp hơn so với việc tách nước bằng các quá trình cơ học.
Phương pháp cơ học:
Máy lọc băng tải (bộ lọc truyền động nén):
Máy lọc băng tải là một thiết bị loại nước trên diện rộng , nó bao gồm vô số dây đai lọc và 1 hệ thống truyền động (dây đai) nén. Những dây đai này có rất nhiều chỗ uốn cong để tăng diện tích tiếp xúc của thiết bị. Bùn sẽ được chuyển đến khu vực thoát nước trọng lực để loại 60-70% hơi nước (độ ẩm). Sau đó bùn sẽ được ép chặt giữa 2 dây đai tiếp tục loại bỏ lượng nước, sử dụng rollers với bán kính giảm dần để tăng việc cắt xén bùn.
sơ đồ của thiết bị.
…………………
Quá trình tiếp diễn và đạt 1 bề mặt tải lượng 45-550 kg/h.m trên chiều rộng dây đai. Bùn có thể loại được nước đến 10-20% chất rắn đối với bùn hoạt tính, 25-30% cho bùn thô và 24-30% với bùn tự hủy.
Thuận lợi và hạn chế của quá trình:
Advantages
Disadvantages
Hoạt động liên tục
Tiêu tốn năng lượng thấp
Tạo âm thanh và rung động
Diện tích tiếp xúc nhỏ
Hầu như không có bánh nào có vấn đề
Tạo mùi hôi
Áp lực tổng hợp thấp (bánh bùn không chặt)
Dễ ảnh hưởng bởi điều kiện đầu vào, thích hợp với các flocs có độ bền cao.
Hàm lượng chất keo tụ cao
Cần người có tay nghề cao
Máy lọc khung bản:
Gồm những bản đặt thẳng đứng bao bọc bởi 1 lớp lọc trung gian được đặt cạnh nhau trong 1 khung.
Hình minh họa:
……………………
Phần còn lại của dòng lọc, bánh khử nước được thải ra từ các đơn vị và được mang đi bằng một hệ thống chuyên chở. Xen kẽ quá trình lọc là rửa lọc và tiếp theo là lọc, chu kì tiếp tục. Bùn có thể tách nước đạt đến 15-20% hàm lượng rắn đối với bùn hoạt tính, 20-35% đối với bùn thô và lên đến 35% cho bùn tự hoại. Lắp đặt màng ngăn cho phép bùn hoạt tính loại nước để đạt hàm lượng rắn trên 30%.
Ưu và nhược điểm:
Advantages
Disadvantages
Hàm lượng chất rắn đạt được cao
Có khả năng ứng dụng áp lực cao
Không cần độ xốp cao
Quá trình hàng loạt
Cần vật liệu phủ ngoài để ngăn chặn tắt nghẽn
Dễ bị ảnh hưởng bởi điều kiện vận hành
Bánh gặp vấn đề
Quá trình cần nhiều nhân công
Máy lọc ly tâm:
Máy ly tâm sử dụng lực ly tâm để làm tăng hàm lượng rắn trong bùn,
Hình minh họa :
……………….
Bùn được đưa vào hệ thống ly tâm với chất keo tụ tạo bông. Phễu quay ly tâm, chuyển phần rắn ra ngoài thành phễu và hình thành bánh bùn. Bánh bùn được đẩy bằng băng tải tới phần hẹp ở cuối phễu, nơi mà việc loại nước có thể được tăng cường.
Tốc độ quay, tỉ lệ bùn, tốc độ tải tương đối là những thông số điều kiện sơ cấp. Độ ẩm còn lại trong bánh khử nước dao động từ 8-10% đối với bùn hoạt tính, 25-35% đối với bùn sơ cấp và 15-30% cho bùn tự hủy. Máy ly tâm cao rắn có thể đạt một hàm lượng rắn cao trong bánh được khử nước.
Ưu, nhược điểm:
Advantages
Disadvantages
Quá trình liên tục
Đạt hàm lượng rắn cao
Không có vấn đề về mùi
Thích hợp cho giai đoạn trước khi đốt
Dễ điều khiển
Cần người có chuyên môn
Cần chất đa điện phân (polyelectrolyte) làm chất tạo bông để tạo cụm xốp mạnh.
Tiêu tốn nhiều năng lượng
Tạo tiếng ồn và rung
Gặp vấn đề mài mòn phễu và cuộn băng tải
Dùng hệ thống ly tâm liên quan đến sự mài mòn của cuộn băng tải và phễu. Một vấn đề chính khác của việc sử dụng ly tâm là lớp gỉ (cáu cặn vôi) bắt nguồn từ ly tâm trong điều kiện vô cơ hoặc chất vôi (keo) rắn sinh học. Tuy nhiên, với sự phát triển của hệ thống ly tâm kiểu mới có thể giảm thiểu sự ăn mòn nhờ việc sử dụng những vật liệu có độ bền cao.
Lưu ý, năng lượng và chi phí bảo trì của hệ thống ly tâm thường cao hơn những tiến trình tách nước cơ học khác. Thông thường, bùn được loại nước tốt nhất nếu có độ xốp, cụm xốp mạnh (strong flocs) và độ nhớt của pha lỏng thấp.
Sau xử lý( ổn định bùn)
Bùn được tạo ra từ xử lý nước thải gia đình và công nghiệp đòi hỏi sự ổn định trước khi xử lý rác thải hoặc sử dụng. Quy trình xử lý đã được đề xuất hoặc để nâng cao hiệu quả của quá trình ổn định sau hoặc để tăng các thuộc tính vệ sinh của nó.
Giai đoạn thủy phân
Các quá trình này bao gồm việc sử dụng năng lượng nhiệt, đông lạnh và rã đông, hóa chất (chẳng hạn như ozone, axit, kiềm, enzyme), năng lượng cơ học (ví dụ, áp lực cao, máy khuấy, và sóng siêu âm), và chiếu xạ. Quy trình xử lý pha lỏng có những ưu điểm là loại bỏ nước cần thiết phải tách và sản xuất ít hoặc không có khí tạo ra. Thủy phân có thể làm tăng hiệu quả xử lý kỵ khí hoặc hiếu khí tiếp theo.
a. Thay đổi pH( dùng hóa chất)
Thay đổi giá trị pH làm giảm đáng kể số lượng vi sinh vật và COD từ bùn, đặc biệt là ở pH > 10. Ví dụ, xử lý ở pH 11 làm giảm 99% tổng số vi khuẩn coliform so với bùn ban đầu. Tuy nhiên, ở pH 3 tỷ lệ giảm tương ứng cho vi khuẩn coliform tổng số là 87%. Axit hóa tạo ra floc kích thước lớn, do đó cải thiện khả năng lọc (bảng 10).
b.Xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt đã được khuyến cáo như là thích hợp nhất cho bất hoạt vi sinh vật trong nước thải và bùn. Như minh họa trong bảng 10, tổng số coliform phân rã đến mức rất thấp (<104 MPN hoặc CFU / ml). SCOD cũng tăng đáng kể sau khi nóng lên.Tuy nhiên, bởi vì toàn bộ cấu trúc floc là không bị phá vỡ, xử lý bùn vẫn còn hiển thị khả năng khử nước tốt (Hình 11C). Thời gian làm nóng là rất quan trọng cho hiệu quả thủy phân.
Xử lý nhiệt đòi hỏi nhiều năng lượng hơn so với quá trình cơ khí khác,nhưng năng lượng nhiệt rẻ hơn (chẳng hạn như chất thải hơi nước, nếu có sẵn) có thể được sử dụng nhiều hơn năng lượng điện là cần thiết cho quá trình cơ học.
Sự chênh lệch nhiệt độ tạo ra khó khăn để phân huỷ chất hữu cơ và các mùi nặng. Nhiệt độ xử lý hơn 2000C có thể làm giảm chất hữu cơ trong melanaoidines, và hơn nữa, có năng suất sinh học thấp.
c. Sóng siêu âm( năng lượng cơ học)
Sóng siêu âm là sóng áp lực gây ra hiện tượng sủi bọt, làm cho nhiệt độ vượt trên 10000C và áp suất vượt quá 500 Bar. Sủi bọt như vậy làm phá vỡ thành tế bào. Trong các thử nghiệm hiện tại, ở một cường độ là 0,1 W / mL, CST, kích thước hạt, và mức coliform tổng thay đổi ít sau khi dùng sóng, COD thải ra cũng hạn chế. Tuy nhiên, tại cường độ 0,3 W / mL, kích thước hạt và mức mật độ vi sinh vật giảm đáng kể. SCOD tăng lên đến 10 lần sau khi dùng sóng, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xử lý tiếp theo.Trong khi đó, khả năng khử nước của bùn giảm đáng kể bởi sự tan rã của các cơ cấu floc.
d. Đông tụ và rã đông
Xử lý đông lạnh và rã đông tăng cường đáng kể khả năng lọc (CST thấp và df lớn) bằng cách điều chỉnh cấu trúc floc (Hình 11D) và giảm mức độ mật độ vi sinh vật. Xử lý đóng băng / tan băng để giảm tình trạng lượng bùn gia tăng. Đông lạnh chậm là cần thiết để đủ điều kiện bùn. Ở các vùng đóng băng tự nhiên áp dụng phương pháp này là khả thi, chẳng hạn như ở Bắc Mỹ, chi phí vận hành có thể sẽ rất thấp.
Chi phí vốn và O&M khác nhau đáng kể giữa các quá trình xử lý. Sự tan rã cơ học tốt cho việc nâng cao hiệu quả xử lý, bởi vì chi phí đầu tư tương đối thấp và tiêu thụ năng lượng, và phát thải khí không có hại. So sánh các phương pháp tiền xử lý khác có thể cung cấp cùng mức độ của hiệu quả phát thải COD, sóng siêu âm và tiền xử lý nhiệt thải nhiều năng lượng hơn các quá trình khác.
Quá trình phân hủy
Các quá trình phân hủy thảo luận ở đây bao gồm:
Ổn định vôi
Phân hủy hiếu khí
Phân hủy kỵ khí
Ủ phân
Ổn định vôi:
Ổn định vôi bùn đạt được bằng cách thêm đủ vôi vào bùn để nâng cao độ pH 12 hoặc nhiều hơn để khử trùng vi sinh vật. Cả vôi tôi và vôi có thể được sử dụng, nhưng vôi thường được ưa thích do tỏa nhiệt cao khi phản ứng với nước. Bảng 12 là danh sách các lợi thế và bất lợi của quá trình ổn định vôi. Bùn đã ổn định có thể phục vụ như là bùn lớp B dựa trên các tiêu chuẩn Mỹ.
Bảng 12: Các lợi thế và bất lợi của quá trình ổn định vôi
Ưu điểm
Nhược điểm
Không yêu cầu khử nước tiếp theo
Có thể dùng vôi khô
Tỷ lệ giảm tác nhân gây bệnh cao
Chi phí thấp
Tăng khối lượng xử lý bùn
Khả năng phục hồi tác nhân gây bệnh trong quá trình lưu trữ
Vôi sẽ không phá hủy các chất hữu cơ trong bùn, và do đó cho quá lượng vôi cần thiết để ngăn ngừa, giảm độ pH trong suốt quá trình lưu trữ.
Phân hủy hiếu khí
Phân hủy hiếu khí chỉ đơn giản là thông khí bùn trong một lưu vực mở, vi khuẩn nhanh chóng tiêu thụ chất hữu cơ và chuyển đổi nó thành carbon dioxide và nước. Quá trình này có thể được sử dụng để xử lý bùn sơ cấp, chất thải bùn hoạt tính, và bùn hỗn hợp.
Một quá trình phân hủy hiếu khí điển hình bao gồm ba giai đoạn: (1) giai đoạn mesophilic (ở nhiệt độ khoảng 360C), bị chi phối bởi các loại nấm và vi khuẩn sản xuất axit; (2) giai đoạn ưa nhiệt, trong đó nhiệt độ tăng lên đến 700C với các vi khuẩn ưa nhiệt và nấm, trong đó sự phá hủy tối đa và ổn định xảy ra; (3) giai đoạn làm mát. Hầu hết nước có thể được thoát ra từ bùn ổn định trong quá trình phân hủy hiếu khí, và, hơn thế nữa, giá trị pH được ổn định. Phản ứng dưới chiếm ưu thế khi phân hủy bùn sơ cấp:
Organic matters + O2 ® cellular cells + CO2 + H2O
Cells + O2 ® digesting sludge +CO2 + H2O
Bảng 13: Các lợi thế và bất lợi của quá trình phân hủy bùn hiếu khí
Ưu điểm
Nhược điểm
Giảm tỷ lệ cao dễ bay hơi
BOD bề mặt thấp
Không mùi, ổn định sản phẩm cuối cùng
Dễ dàng hoạt động
Vốn thấp
Sản phẩm cuối cùng có giá trị làm phân bón
Chi phí công suất cao
Khả năng khử nước kém để phân hủy bùn
Không có vật chất có giá trị phục hồi
pH sẽ giảm trong quá trình tiêu hóa
Nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ, vật liệu bể
Trong quá trình phân hủy bùn hoạt tính, phản ứng sau cũng xảy ra:
NH4++ 2O2 → NO3-+ 2H++ 2 H2O
Do đó, độ pH và độ kiềm bùn đều được giảm khi quá trình nitrat hóa xảy ra. Những phát triển gần đây trong quá trình phân hủy hiếu khí đã tập trung vào việc thu hồi nhiệt từ hệ thống phân hủy bằng cách sử dụng nhiệt độ phân hủy cao hơn và ống dẫn bùn dày hơn.
Phân hủy kỵ khí
Phân hủy kỵ khí là một trong các quá trình lâu đời nhất, hòa tan bùn và lên men chất hữu cơ phức tạp bằng cách sử dụng vi sinh vật trong sự vắng mặt của oxy. Các sản phẩm của sự phân hủy kỵ khí bao gồm methane, carbon dioxide, khí vi lượng khác, và bùn ổn định. Quá trình phân hủy hiệu quả có thể làm bất hoạt các mầm bệnh trong bùn.
Trong phân hủy, các chất hữu cơ chuỗi dài bị suy thoái thành hạt nhỏ hơn thông qua thủy phân,điều này thực hiện bình thường tại một tốc độ phản ứng thấp. Do đó, tỷ lệ phân hủy có thể được tăng lên đáng kể nếu các quy trình thủy phân trong phần 3.1 đã được thông qua. Sau bước này, con đường vi sinh vật được biểu diễn ở dưới:
C6H12O6 →3CH3COOH
3CH3COOH+ 3NH4HCO3 → 3CH3COOHNH4+ 3H2O+ 3CO2
3CH3COOHNH4+ 3H2O →3CH4+3NH4HCO3
Phương trình đầu tiên sản xuất axit, do đó làm giảm giá trị pH. Phương trình thứ hai sau đó trung hòa acid và hệ đệm làm ổn định pH. Trong khi đó, nếu methanogenesis xảy ra phương trình thứ ba, hệ đệm bị thu hồi và mê-tan được tạo thành. Nếu không đủ hệ đệm tồn tại, độ pH giảm được xác định bởi phương trình đầu tiên,và việc chuyển đổi khí mê-tan bị ức chế như được chỉ ra bởi phương trình thứ ba.
Phân hủy mesophilic có nhiệt độ tiêu hóa khoảng từ 30 đến 38 º C, và phân hủy ưa nhiệt có nhiệt độ khoảng 50 đến 60 º C , sau khi cung cấp một tốc độ phản ứng cao hơn và tăng tỷ lệ phá hủy mầm bệnh. Bảng 14 liệt kê những ưu điểm và nhược điểmcủa việc sử dụng phân hủy kỵ khí để xử lý bùn.
Bảng 14: Ưu điểm và nhược điểm của tiêu hóa kỵ khí bùn.
Ưu điểm
Nhược điểm
Tạo ra năng lượng dư thừa so với yêu cầu của quá trình sản xuất
Khí metan có thể được sử dụng để làm nóng hoặc pha trộn Giảm số lượng chất rắn phái xử lí cuối cùng
30 – 40% tổng chất rắn (40 – 60% VS) có thể bị tiêu hóa
Khả năng tiêu hủy các tác nhân gây bệnh cao
Tiêu hóa ưu nhiệt giúp tăng cường mức độ hủy diệt mầm bệnh
Hầu hết các chất hữu cơ trong bùn dễ bị phân hủy, trừ ligin, tannin, cao su và nhựa.
Không dễ dàng và phục hồi rất chậm
Yêu cầu một khối lượng lớn lò phản ứng
Một dòng chất thải mạnh với các chất thải trên bề mặt là kết quả thêm vào để trong các lò phản ứng xử lí nước thải
Khó khăn khi làm sạch
Khả năng xảy ra nổ lớn
Gas gây tắc nghẽn dòng ngưng tụ
Do quá trình yếm khí có tốc độ phản ứng thấp, bể có thể tích lớn, và trong quá trình có thể dễ dàng bù đắp được năng lượng đã mất. Tuy nhiên, phân hủy kỵ khí là quá trình thiết thưc trong quản lý bùn, bên cạnh đó có thể sản xuất năng lượng từ những sản phẩm phụ của quá trình xử lý bùn. Mỗi kg vật chất hữu cơ bị phá hủy trong quá trình tiêu hóa có thể sản xuất ra 1m3 khí sinh học có chứa 60% khí mê tan.
Hình 12 hiển thị một quá trình tiêu hóa kỵ khí điển hình của bùn thải, mà không cần polyelectrolyte flocculated. Rõ ràng, khi phân hủy bùn trong 30-40 ngày thì sản lượng cuối cùng là khoảng 140 g-CH4/kg-DS bùn gốc hoặc 85 g-CH4/kg-DS bùn flocculated. Sự keo tụ có thể cải thiện sự dày lên của bùn thải, nhưng hiệu suất phân hủy không thay đổi. Mặt khác, như đã đề cập trước đóquá trình thủy phân (trong trường hợp này là sóng siêu âm) không chỉ làm tăng tỷ lệ phân hủy, mà còn cải thiện năng suất cuối cùng, tăng đến 310 g-CH4/kg-DS.
Ủ phân
Ủ bùn làm phân bón là một quá trình phân hủy, trong đó vật liệu hữu cơ rắn trải qua sự phân hủy sinh học để sản xuất ra một sản phẩm cuối cùng ổn định, với 20-30% các chất rắn dễ bay hơi chuyển đổi thành đổi CO2 + H2O. Quá trình này đòi hỏi nồng độ oxy cao trên tất cả các đống ủ để tránh việc tạo ra một môi trường kỵ khí.
Bùn thải đòi hỏi một nhiệt độ đủ cao trong thời gian đủ dài để ngưng hoạt động của các tác nhân gây bệnh. Dựa trên các tiêu chuẩn EPA của Mỹ, toàn bộ các đống ủ nên được duy trì ở nhiệt độ trên 55 º C trong ít nhất 3 ngày để phân loại như là bùn lớp A. Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao trong giai đoạn III sẽ ngăn chặn sự hoạt động của các vi khuẩn, gây ra sự giảm nhiệt độ đột ngột. Hơn nữa, nếu độ ẩm quá cao (> 70%) sẽ bịt kín khe rỗng và do đó ngăn ngừa khả năng thông khí, và độ ẩm quá thấp ( 50% là cần thiết để cung cấp đủ nhiệt cho quá trình ủ phân. Kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và lượng bùn là điều cần thiết cho sự thành công của quá trình này.
Fig. 13. Nhiệt độ lý tưởng của quá trình nạp ga ủ phân
Hình 13 cho thấy nhiệt độ "lý tưởng" cho quá trình ủ phân, với nhiệt độcấp trong chế độ III từ 55 đến 65 º C trong ít nhất 3 ngày. Chất độn thường xuyên được sử dụng để điều chỉnh độ ẩm của bùn đã khử nước. Sự thông khí và thành phần hữu cơ của bùn điều chỉnh nhiệt độ phân trộn. Bảng 15 liệt kê những ưu điểm và nhược điểm của quá trình bùn làm phân bón khác nhau.
Bảng 15: Ưu điểm và nhược điểm của ủ phân bùn
Ưu điểm
Nhược điểm
Sản phẩm thỏa mãn các điều kiện xử lí khi kết thúc
Sản phẩm cuối có thể bán được
Chi phí thấp so với đốt
Yêu cầu DS 18 – 30%
Yêu cầu sửa đổi cao
Yêu cầu diện tích đất lớn
Chi phí cao so với sử dụng đất trực tiếp
Có thể tạo ra số lượng lớn sản phẩm cuối cùng
Không có thị trường cho sản phẩm cuối cùng
Tiềm năng tạo ra các sol khí
Tiềm năng tạo ra mùi
Loại bỏ sau cùng.
Đốt bùn.
Được thực hiện trong trường hợp bùn không thể tận dụng và không có điều kiện lưu trữ.
Khi đốt, thể tích bùn giảm 80 – 100 lần
Trước khi đốt cần phải giảm độ ẩm của bùn
Bùn hoạt tính có nhiệt lượng khoăng 15- 90 MJ/1kg chất khô.
Sản phẩm sau cùng là CO2, hơi nước, và các cấu tử khác.
Trong quá trình đốt cần quan tâm đến tính độc hại của bùn
Quá trình đốt bùn.
Gồm có 2 giai đoạn như sau:
+ Đun nóng, sấy, đốt phần hữu cơ cháy được
+ Nung ủ để đốt carbon còn sót lại
Bùn được đốt trong các lò tầng sôi, nhiều đáy, thùng quay, xiclon và phun bụi.
Sản phẩm cuối cùng gồm: khí sạch thải vào khí quyển, nước bẩn được đưa đi tách cặn, bùn được dùng làm phân vô cơ hay vật liệu xây dựng.
Các thiết bị đốt bùn.
Lò tầng sôi: là ống trụ có lớp vỏ bọc và lưới phân phối không khí. Trên lưới người ta đổ lớp cát dày 0.8 – 1 m ( kích thước hạt 0,6 – 2,5 mm). tầng sôi được tạo thành khi thổi khí qua lưới phân phối. Bùn được cho vào lò, được hòa trộn mãnh liệt với cát nóng đổ và cháy. Quá trình cháy kéo dài không quá 1 – 2 phút.
Lò nhiều đáy có hình trụ, vỏ bọc đường kính 6- 8 m. Không gian cháy của lò được chia thành 7 – 9 tầng. Ở tâm lò có trục quay được gắn cơ cấu cào. Bùn cho vào buồng ở phía trên lò, chuyển động xuống dưới qua các tầng xuyên lỗ. Ở buồng trên, bùn được sấy khô và bị đốt cháy ở ngăn giữa. Lò này có đặc điểm là vận hành đơn giản, bền với sự thay đổi khối lượng và chất lượng của bùn xử lí, ít lôi cuốn bụi.
Lò thùng quay là tổ hợp của trống quay nghiêng với lò đốt ở phia ngoài, ở đó chứa nhiên liệu lỏng hoặc khi cháy. Bùn đã khử nước được nhập từ đầu trống, đưa vào lò đốt và bị đốt cháy. Ưu điểm của lò là ít bụi, có khả năng đốt bùn với độ tro và độ ẩm lớn.
Lò xiclon và phun bụi được ứng dụng để đốt bùn lỏng hoặc rắn phân tán cao trong trạng thái phun bụi.
Tái sinh bùn hoạt tính.
Sản xuất protit vitamin
Bùn hoạt tính được tách ra khỏi huyền phù bằng phương pháp tuyển nổi, sấy khô đê thu thành phẩm
Sản xuất vitamin kĩ thuật B12
Bùn hoạt tính được ép dếnđộ ẩm 95- 96 %, sau đó acid hóa bằng H2SO4 đến pH = 3 và cho vào bình phản ứng đun nóng bằng hơi nước đến 110oC.
Sau khi làm nguội, bùn được cho vào máy li tâm để tách các hạt rắn, rồi sấy khô, đập nhỏ và được dùng làm phân bón
Phần nước được cho vào thiết bị đông tụ, xử lí bằng kiềm đến pH = 5.
Trong máy đông tụ, nươc được lắng từ 1 – 6h, sau đò bùn được tách bằng tách bằng máy li tâm và dùng làm phân bón.
Nước còn lại được cô đặc,xử lí bằng kiềm, sấy khô và nghiền mịn, đóng gói đó chinh là thành phẩm B12
Sản xuất nấm, men
Để tăng cường chất lượng men, tăng cường vitamin B12 của men, người ta tiến hành sản xuất hỗn hợp men kết hợp với bùn hoạt tính.
Chuẩn bị hỗn hợp bằng cáh trộn men vào bùn khô theo tỉ lệ 10:1. Khi đó đẩm bảo lượng vitamin B12 cần thiết cho hỗn hợp.
Sản xuất protit
Để sản xuất protit, người ta xử lí bùn hoạt tính bằng HCl.
Hỗn hợp được trộn trong 24h. sau khi tchs nươc bùn được xử lí bằng dung dịch 0,1N NaOH và để lắng trong vòng 24h.
Phần nước sau lắng được tách ra khỏi bùn, gia nhiệt đến 80 – 90oC, rồi làm nguội đến 25oC.
Protit lắng, cho thêm 10% HCl đến pH = 4.6 – 4.7, sấy và đóng gói.
Sản xuất than hoạt tính
Bùn hoạt tính dư sáy khô được acid hóa và trộn với HCHO, nhiệt phân ở 700 - 800 oC.
Nhiệt độ Càng cao thì vật liệu thu được càng chặt, làm giảm khả năng phản ứng
+ Qúa trình nhiệt phân sinh ra các hợp chất dễ bay hơi. Ở 600 oC, chất bay hơi gồm 70% chất ban đầu.
Cacbon phải được kích hoạt bằng hơi nước và oxi hoặc CO2.
+ Hoạt hóa bằng oxi của không khí sẽ cho kết quả tốt ở nhiệt độ 350 – 450 oC.
+ Khi hoạt hóa bằng hơi nước và CO2, cần cho thêm xúc tác nhựa, CaCO3, K2CO3.
+ Nhiệt độ tối ưu của quá trình hoạt hóa là 750 – 1000 oC.
+ Sau khi hoạt hóa, vật liệu được nghiền nhuyễn và phân loại
+ Để thu được than dạng hạt, vật liệu sau khi nhiệt phân được trộn với vật liệu kết dính, tạo hạt rồi mới đem đi hoạt hóa.
Chất hấp phụ có thể điều chế không cần tác chất
+ Bùn được khử nước trên máy li tâm, sấy trong 16h ở 105 oC, sau đó cacbon hóa 4h ở 700oC trong môi trường trơ.
+ Hoạt hóa được thực hiện bằng hơi nước ở 800 oC đến khi thiêu kết 30%.
+ Than thu được có tổng diện tích bề mặt xốp 200m2/g và thể tích xốp 0,31 cm3/g.
+ Than có khả năng chứa 150 mg/g, có độ bền kém
Chôn lấp bùn
Chôn lắp là phương pháp phổ biến nhất để loại bỏ chất thải. Chất thải đổ tại các địa điểm hoang không sử dụng như mỏ đá bỏ hoang. Nếu các địa điểm này hoạt động tốt, nó có thể là một phương pháp an toàn và chi phí tương đối thấp. Các bãi chôn lấp được thay thế các bãi truyền thống do chúng hợp vệ sinh hơn (các chất thải được lắng đọng, sau đó được nén chặt và phủ đất). Bãi truyền thống làm mất cảnh quan, tạo mùi, các loài gây hại và bệnh tật.
Có 3 loại chôn lấp, phụ thuộc vào từng loại chất thải
+ Khu vực loại bỏ-Đơn: Chỉ có 1 loại chất thải cụ thể, thường là các ngành công nghiệp với số lượng lớn 1 loại chất thải
+ Khu vực loại bỏ-Đa: Nhiều loại chất thải được loại bỏ ở khu vực này,thường từ hộ gia đình, công ty thương mại, công nghiệp.
+ Khu vực loại bỏ-kết hợp: khu vực này sử dụng các quá trình hóa học, sinh học, vật lý để phá vỡ chất thải xuống khu vực chôn lấp được kiểm soát. Thường được xử lý để loại bỏ các chất thải không có khả năng phân hủy sinh học-có thể gây hại cho môi trường
Mặc dù chôn lấp là phương pháp được sử dục phổ biến nhất trong loại bỏ chất thải, nhưng nó cũng gây tranh cãi trong việc loại bỏ. Nếu các bãi chôn lấp không được quản lý đúng,nó có thể tạo ra các chất gây ô nhiễm, nước rác-vào nguồn nước ngầm, cũng như phát thải khí.
Khi chôn lấp bùn, cần giảm khối lượng của bùn càng nhiều càng tốt. Để thực hiện điều này, bùn cần được khử nước, làm khô, đốt. Khử nước tránh bổ sung 1 khối lượng lớn nước vào các bãi chôn lấp.
Chôn lấp kết hợp bùn thải làm tăng tính ổn định của chất thải. Và việc khử các hợp chất hữu cơ có khả năng phân hủy ngấm từ chất thải nhanh chóng hơn và cuối cùng chất lượng nước rỉ rác được cải thiện. Tính trung bình, ta thấy nồng độ các kim loại nặng trong nước rỉ rác từ bãi chôn lấp không bùn thì cao hơn ở bải chôn lấp sử dụng loại bỏ kết hợp.
Một bãi chôn lấp hiện đại, rác thải được trải mỏng, các lớp bị nén chặt và được bao phủ bởi 1 lớp đất sạch. Giảm sự ô nhiễm nước mặt và nước ngầm bằng cách lớp lót, nén và trồng các lớp che phủ trên cùng,chuyển hướng thoát nước,và lựa chọn đất thích hợp ở khu vực không thuộc diện lũ lụt hoặc mức nước ngầm cao. Đất tốt nhất cho các bãi chôn lấp là đất sét vì đất sét ít thấm hơn so với các loại đất khác.
Việc lựa chọn xây dựng 1 bãi chôn lấp chất thải phụ thuộc vào 1 loạt các tiêu chuẩn bao gồm mức độ gần nhau của các nguồn phát sinh chất thải, tác động đến môi trường của địa điểm, địa chất và thủy địa ổn định của địa điểm.
Loại bỏ bằng chôn lấp được thấy trong nhiều khía cạnh như bậc dưới cùng của các hệ thống cấp bậc xử lý chất thải khi xem xét các khái niệm về quả lý chất thải bền vững. Tuy nhiên các bãi chôn lấp hiện đại được phát triển từ 1 địa điểm chỉ đơn thuần đổ chất thải không suy nghĩ, đến 1 địa điểm xử lý tiến bộ, lựa chọn loại bỏ được thiết kế và quản lý như 1 dự án kỹ thuật.
Tài liệu tham khảo: + Physicochemical Treatment Technologies vol3, Chapter 17 Sludge Treatment.
+ Kĩ thuật xử lý chất thải công nghiệp-Nguyễn Văn Phước (Chủ biên), Dương Thị Thành, Nguyễn Thị Thanh Phượng
+ Multicriteria Assessment of Alternative Sludge Disposal Methods, Neeraj Kumar Gard
+ Bài giảng môn xử lý nước thải, Nguyễn Thị Hường
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- nhom 1 qua trinh hoa ly trong xu ly bun.docx