Lọc ép và làm khô bùn là một phần của hệ thống xử lý nước thải và được tích hợp vào qui trình xử lý nước thải tổng thể. Mục đích của quá trình này nhằm loại bỏ nước và giảm thể tích bùn để giảm chi phí xử lý của các công đoạn xử lý và tiêu hủy tiếp theo. Bùn sinh học được tạo ra từ các quá trình xử lý nước thải thứ cấp, thường có hàm lượng chất rắn lơ lửng thấp. Bùn sơ cấp thường đặc hơn, tuy nhiên không đáng kể. Hỗn hợp bùn sơ cấp và thứ cấp điển hình có thể chứa khoảng 3% chất rắn theo khối lượng.
Do đặc trưng khối lượng bùn lớn, việc giảm thiểu thể tích bùn tạo ra từ các hệ thống xử lý là cần thiết. Các quy trình cô đặc bùn, khử nước, điều hòa và làm khô bùn được áp dụng phổ biến trong các công nghệ xử lý và quản lý bùn. Quá trình làm đặc bùn nhằm tạo ra một sản phẩm về cơ bản vẫn giữ được các đặc tính của nó. Lắng bùn bằng trọng lực hoặc bằng phương pháp lắng bùn thông thường, thường được áp dụng cho các loại bùn thải của thành phố. Sản phẩm của quá trình làm đặc bùn bằng trọng lực thường chứa 5% đến 6% vật liệu rắn.
Các phương pháp làm đặc bùn bao gồm: tuyển nổi, ép băng tải, lọc ép bùn băng tải, ép bùn ly tâm, ép bùn khung bản, trống quay đục lỗ, làm khô bùn bằng phương pháp keo tụ và trợ keo tụ, làm khô bùn bằng nhiệt.
Ép bùn bằng tải
Ép bùn băng tải sử dụng để loại nước khỏi bùn thải lỏng nhằm tạo ra vật liệu có dạng sệt hoặc mùn ẩm phục vụ mục đích giảm thể tích, theo đó giảm chi phí lưu trữ và vận chuyển; loại bỏ chất lỏng tự do trước khi xử lý bãi chôn lấp; giảm nhu cầu nhiên liệu nếu bùn ép được đốt hoặc sấy khô; tạo ra vật liệu có đủ độ xốp và chất rắn dễ bay hơi để làm phân compost khi trộn với chất độn; tránh khả năng tích tụ và chảy tràn bùn khi sử dụng; tối ưu hóa các quá trình tiếp theo như sấy nhiệt. Hệ ép bùn băng tải hoạt động theo nguyên tắc tạo áp lực lên bùn lỏng để tách nước. Bùn lỏng sẽ được kẹp giữa hai băng tải trên các trục lăn có đường kính khác nhau. Áp suất lên băng tải tăng khi đường kính trục lăn giảm dần.
Ưu điểm
Ưu điểm: tiết kiệm nhân lực vận hành; dễ dàng bảo trì, bảo dưỡng; thời gian khởi động và tắt nhanh; tạo ít tiếng ồn và độ rung.
Nhược điểm
Nhược điểm: khó kiểm soát mùi thoát ra từ hệ thống; trong quá trình vận hành có sự thay đổi về thành phần và nồng độ bùn đầu vào; bùn ép có hàm lượng chất rắn thấp khi bùn đầu vào có nồng độ dầu/mỡ cao; kiểm soát bùn đầu vào để không làm hỏng băng tải do vật sắc nhọn; tốn thời gian và cần lượng nước lớn để làm sạch băng tải.
Ép bùn bằng ly tâm
Ép bùn bằng ly tâm là quá trình sử dụng lực ly tâm tốc độ cao để tách nước ra khỏi hỗn hợp bùn lỏng.
Ưu điểm
Ưu điểm: chi phí vận hành và bảo trì tổng thể thấp hơn so với máy ép lọc băng tải thông thường; không yêu cầu mặt bằng lớn; tiết kiệm nhân công vận hành; dễ vệ sinh; an toàn cho người vận hành; các hạng mục bảo trì dễ dàng tháo rời và thay thế.
Nhược điểm
Nhược điểm: mức tiêu thụ điện năng cao và ồn; cần tối ưu hóa hiệu suất hoạt động; khó theo dõi quá trình vận hành; thiết bị quay với tốc độ cao; phụ tùng thay thế đắt; khởi động và tắt máy có thể mất một giờ để máy tăng, giảm tốc độ.
Lắng bùn trọng lực
Lắng bùn trọng lực là phương pháp lắng tự nhiên của chất rắn có tỷ trọng cao hơn ra khỏi chất lỏng nhằm cô đặc chất rắn. Bùn lắng ở đáy bể có thể lên tới 15% tổng chất rắn.
Ưu điểm
Ưu điểm: vận hành và bảo trì đơn giản; chi phí vận hành thấp hơn so với các phương pháp ép bùn khác.
Nhược điểm
Nhược điểm: khó kiểm soát mùi; tắc nghẽn đường ống do tích tụ dầu mỡ; diện tích mặt bằng lớn; nồng độ chất rắn trong bùn ép thường thấp hơn so với ép bùn bằng ly tâm hoặc băng tải.
Công nghệ làm khô bùn bằng nhiệt
Công nghệ làm khô bùn bằng nhiệt sử dụng nhiệt trực tiếp hoặc gián tiếp. Công nghệ này được sử dụng nhằm giảm thể tích và tạo ra bùn sinh học với chất lượng cao, đáp ứng các yêu cầu về giảm thiểu tác nhân gây bệnh. Sản phẩm bùn ép có thể bán được trên thị trường. Công nghệ này có thể áp dụng ở khu vực ngoại thành và nông thôn do đáp ứng về diện tích mặt bằng và ít ảnh hưởng do phát sinh mùi đối với môi trường xung quanh. Hầu hết các loại bùn thải đều có thể áp dụng công nghệ làm khô bằng nhiệt, tuy nhiên làm khô bùn bằng nhiệt thường phù hợp với các cơ sở xử lý nước thải sản xuất lớn hơn 10 tấn bùn khô/ngày, tạo ra sản phẩm có khả năng bán ra thị trường, nằm trong khu vực không khả thi cho việc chôn lấp, đốt hoặc đổ thải.
Công nghệ sấy bùn trực tiếp
Công nghệ sấy bùn trực tiếp: luồng không khí nóng tiếp xúc trực tiếp với bùn ướt để tạo ra bùn sấy ít hơn 10% độ ẩm. Công nghệ sấy bùn gián tiếp: bùn được làm khô nhờ dẫn nhiệt qua bề mặt truyền nhiệt.
Ưu điểm
Ưu điểm: phù hợp với nhiều loại bùn thải có đặc tính khác nhau; bùn sấy chứa ít nhất 90% chất rắn; sản phẩm có thể bán được trên thị trường.
Nhược điểm
Nhược điểm: vốn đầu tư lớn; tiêu tốn năng lượng lớn; tạo ra bụi và nguy cơ cháy nổ.
Tài liệu tham khảo
- National Research Council, Use of Reclaimed Water and Sludge in Food Crop Production. Washington, DC: The National Academies Press, 1996.
- United States Environmental Protection Agency, Biosolids Technology Fact Sheet, Belt Filter Press. EPA 832-F-00-057, 2000.
- United States Environmental Protection Agency, Biosolids Technology Fact Sheet, Centrifuge Thickening and Dewatering. EPA 832-F-00-053, 2000.
- United States Environmental Protection Agency, Biosolids Technology Fact Sheet, Gravity Thickening. EPA 832-F-03-022, 2003.
- United States Environmental Protection Agency, Biosolids Technology Fact Sheet, Heat Drying, EPA 832-F-06-029, 2006.
- United States Environmental Protection Agency, EPA STRIVE Programme 2007-2013: Management Options for the Collection, Treatment and Disposal of Sludge Derived from Domestic Wastewater Treatment Systems (2012-W-DS-9), STRIVE Report Series No.123, 2014.
