xử lý bùn thải

Phần dư tích lũy trong các nhà máy xử lý nước thải được gọi là bùn (hoặc sinh học). Bùn nước thải là vật liệu dư rắn, bán semisolid hoặc bùn được sản xuất dưới dạng sản phẩm phụ của các quá trình xử lý nước thải. Phần dư này thường được phân loại là bùn chính và thứ cấp. Bùn chính được tạo ra từ kết tủa hóa học , lắng đọng và các quá trình chính khác, trong khi bùn thứ cấp là sinh khối chất thải được kích hoạt do các phương pháp điều trị sinh học. Một số nhà máy nước thải cũng nhận được chất rắn vách ngăn hoặc bể tự hoại từ các hệ thống xử lý nước thải tại chỗ. Khá thường thì bùn được kết hợp với nhau để điều trị và xử lý thêm.

Điều trị và xử lý bùn thải là những yếu tố chính trong thiết kế và vận hành của tất cả các nhà máy xử lý nước thải. Hai mục tiêu cơ bản của việc xử lý bùn trước khi xử lý cuối cùng là giảm khối lượng của nó và ổn định các vật liệu hữu cơ. Bùn ổn định không có mùi khó chịu và có thể được xử lý mà không gây phiền toái hoặc nguy hiểm sức khỏe. Khối lượng bùn nhỏ hơn làm giảm chi phí bơm và lưu trữ.

Phương pháp điều trị

Điều trị bùn thải có thể bao gồm sự kết hợp của các quá trình dày lên , tiêu hóa và khử nước.

Dày lên

Sự dày lên thường là bước đầu tiên trong xử lý bùn vì không thực tế khi xử lý bùn mỏng, một bùn của chất rắn lơ lửng trong nước . Sự dày lên thường được thực hiện trong một bể gọi là chất làm đặc trọng lực. Một chất làm đặc có thể giảm tổng thể tích bùn xuống dưới một nửa khối lượng ban đầu. Một thay thế cho sự dày lên trọng lực là tuyển nổi không khí hòa tan. Trong phương pháp này, các bong bóng không khí mang các chất rắn lên bề mặt, nơi một lớp bùn dày.

Tiêu hóa

Tiêu hóa bùn là một quá trình sinh học trong đó chất rắn hữu cơ được phân hủy thành các chất ổn định. Quá trình tiêu hóa làm giảm tổng khối lượng chất rắn, phá hủy mầm bệnh và giúp dễ dàng khử nước hoặc làm khô bùn. Bùn tiêu hóa là không gây khó chịu, có ngoại hình và đặc điểm của một loại đất trồng trong bầu phong phú.

Hầu hết các nhà máy xử lý nước thải lớn sử dụng hệ thống tiêu hóa hai giai đoạn trong đó các chất hữu cơ được chuyển hóa bởi vi khuẩn kỵ khí (trong trường hợp không có oxy). Trong giai đoạn đầu tiên, bùn, dày thành hàm lượng rắn khô (DS) khoảng 5 phần trăm, được làm nóng và trộn trong bể kín trong vài ngày. Các vi khuẩn hình thành axit thủy phân các phân tử lớn như protein và lipid , phá vỡ chúng thành các phân tử hòa tan trong nước nhỏ hơn, sau đó lên men các phân tử nhỏ hơn vào các axit béo khác nhau. Bùn sau đó chảy vào bể thứ hai, trong đó vật chất hòa tan được chuyển đổi bởi các vi khuẩn khác thành khí sinh học , hỗn hợp carbon dioxide và metan . Khí mê -tan là dễ cháy và được sử dụng làm nhiên liệu để làm nóng bể tiêu hóa đầu tiên cũng như để tạo ra điện cho nhà máy.

Tiêu hóa kỵ khí rất nhạy cảm với nhiệt độ , độ axit và các yếu tố khác. Nó đòi hỏi phải giám sát và kiểm soát cẩn thận. Trong một số trường hợp, bùn được cấy với các enzyme thủy phân thêm ở đầu giai đoạn tiêu hóa đầu tiên để bổ sung hành động của vi khuẩn. Người ta đã phát hiện ra rằng điều trị enzyme này có thể phá hủy các mầm bệnh không mong muốn hơn trong bùn và cũng có thể dẫn đến việc tạo ra nhiều khí sinh học hơn trong giai đoạn thứ hai của tiêu hóa.

Một sự tăng cường khác của quá trình tiêu hóa kỵ khí hai giai đoạn truyền thống là quá trình thủy phân nhiệt , hoặc phá vỡ các phân tử lớn bằng nhiệt. Điều này được thực hiện trong một bước riêng biệt trước khi tiêu hóa. Trong một trường hợp điển hình, quá trình bắt đầu bằng một bùn đã bị khử nước thành hàm lượng DS khoảng 15 phần trăm. Bùn được trộn với hơi nước trong một pulper, và hỗn hợp đồng nhất nóng này được đưa vào lò phản ứng, trong đó nó được giữ dưới áp suất ở khoảng 165 ° C (khoảng 330 ° F) trong khoảng 30 phút. Tại thời điểm đó, với các phản ứng thủy phân hoàn chỉnh, một số hơi nước được giảm (để được đưa vào pulper) và bùn, vẫn còn dưới áp suất, đột nhiên được giải phóng vào [bể flash ", trong đó sudded thả vào Áp lực làm vỡ các thành tế bào của phần lớn vật chất rắn. Bùn thủy phân được làm mát, pha loãng một chút với nước, và sau đó được gửi trực tiếp đến giai đoạn thứ hai của quá trình tiêu hóa kỵ khí.

Quá trình tiêu hóa bùn cũng có thể diễn ra trên không-đó là, với sự hiện diện của oxy. Bùn được sục khí mạnh mẽ trong một bể mở trong khoảng 20 ngày. Khí metan không được hình thành trong quá trình này. Mặc dù các hệ thống hiếu khí dễ vận hành hơn các hệ thống kỵ khí, nhưng chúng thường có giá cao hơn để vận hành vì sức mạnh cần thiết cho sục khí. Tiêu hóa hiếu khí thường được kết hợp với hệ thống sục khí kéo dài hoặc ổn định tiếp xúc nhỏ.

Quá trình tiêu hóa kỵ khí và kỵ khí thông thường chuyển đổi khoảng một nửa chất rắn bùn hữu cơ thành chất lỏng và khí. Sự thủy phân nhiệt, sau đó là tiêu hóa kỵ khí có thể chuyển đổi khoảng 60 đến 70 phần trăm chất rắn thành chất lỏng và khí. Không chỉ thể tích của chất rắn được sản xuất nhỏ hơn so với tiêu hóa thông thường, mà việc sản xuất khí sinh học lớn hơn có thể làm cho một số nhà máy xử lý nước thải tự cung cấp năng lượng .

Khử nước

Bùn nước thải tiêu hóa thường bị khử nước trước khi xử lý. Bùn khử nước vẫn chứa một lượng đáng kể nước thường tới 70 %-nhưng với độ ẩm đó, bùn không còn hoạt động như một chất lỏng và có thể được xử lý như một vật liệu rắn. Giường khô bùn cung cấp phương pháp khử nước đơn giản nhất. Một bùn bùn được tiêu hóa được trải trên một lớp cát mở và được phép duy trì cho đến khi khô. Việc sấy khô diễn ra bằng sự kết hợp của sự bay hơi và thoát nước trọng lực qua cát. Một mạng lưới đường ống được xây dựng dưới cát thu thập nước , được bơm trở lại đầu cây. Sau khoảng sáu tuần sấy khô, bánh bùn, như được gọi, có thể có hàm lượng rắn khoảng 40 phần trăm. Sau đó, nó có thể được loại bỏ khỏi cát bằng một cây chĩa hoặc bộ tải phía trước. Để giảm thời gian sấy khô trong thời tiết ẩm ướt hoặc lạnh, bao vây thủy tinh có thể được xây dựng trên các lớp cát. Vì cần có rất nhiều diện tích đất để làm khô giường, phương pháp khử nước này thường được sử dụng ở các thị trấn nông thôn hoặc ngoại ô chứ không phải ở các thành phố đông dân.

Các lựa chọn thay thế cho các giường sấy bùn bao gồm bộ lọc chân không trống, máy ly tâm và máy ép bộ lọc đai. Các hệ thống cơ học này đòi hỏi ít không gian hơn so với các giường sấy bùn, và chúng cung cấp một mức độ kiểm soát hoạt động lớn hơn. Tuy nhiên, chúng thường phải đi trước một bước gọi là điều hòa bùn, trong đó các hóa chất được thêm vào bùn lỏng để đông lại chất rắn và cải thiện khả năng thoát nước.

Xử lý

Điểm đến cuối cùng của bùn thải được xử lý thường là đất. Bùn khử nước có thể được chôn dưới lòng đất trong một bãi rác vệ sinh . Nó cũng có thể được lan truyền trên đất nông nghiệp để sử dụng giá trị của nó như một chất điều hòa đất và phân bón . Vì bùn có thể chứa các hóa chất công nghiệp độc hại, nên nó không lan rộng trên đất mà cây trồng được trồng để tiêu thụ của con người.

Trường hợp một địa điểm phù hợp để xử lý đất không có sẵn, vì ở khu vực thành thị, bùn có thể được đốt . Việc đốt hoàn toàn làm bay hơi độ ẩm và chuyển đổi các chất rắn hữu cơ thành tro trơ. Tro phải được xử lý, nhưng khối lượng giảm làm cho việc xử lý trở nên kinh tế hơn. Kiểm soát ô nhiễm không khí là một cân nhắc rất quan trọng khi bùn thải được thiêu hủy. Các thiết bị làm sạch không khí thích hợp như máy lọc và bộ lọc phải được sử dụng.

Việc đổ bùn vào đại dương, từng là một phương pháp xử lý kinh tế cho nhiều cộng đồng ven biển, không còn được coi là một lựa chọn khả thi. Bây giờ nó bị cấm ở Trung Quốc và nhiều nước ven biển khác.