Phân tích toàn diện về loại bỏ bùn trong xử lý nước thải

I. Định nghĩa và thế hệ bùn

1. Sự định nghĩa
   Bùn đề cập đến dư lượng bán rắn hoặc rắn được tạo ra trong quá trình xử lý nước thải. Nó bao gồm các mảnh vụn hữu cơ, sinh khối vi khuẩn, các hạt vô cơ, chất keo và các chất khác, được đặc trưng bởi độ ẩm cao (ban đầu ≥99%), hàm lượng hữu cơ cao và khả năng phân hủy sinh học. Theo Phòng chống ô nhiễm và kiểm soát ô nhiễm nước , bùn được phân loại là sản phẩm phụ của xử lý nước thải, không bao gồm sàng lọc, cặn bã và grit.

2. Nguồn

   • Giai đoạn điều trị :

• Tiền xử lý (ví dụ: màn hình, buồng grit) tạo ra các buổi chiếu và grit.
• Điều trị chính (bể trầm tích chính) tạo ra bùn chính.
• Điều trị thứ cấp (Lò phản ứng sinh học, chất làm rõ thứ cấp) Sản lượng bùn hoạt tính.
• Điều trị đại học (đông máu hóa học, lọc) tạo ra bùn hóa học.
  • Các loại nước thải : Bao gồm bùn cấp thành phố, công nghiệp và nước.
  • Năng suất : 5 Tắt10 tấn bùn trên 10.000 tấn nước thải (với độ ẩm 80%), tùy thuộc vào chất lượng ảnh hưởng và quá trình xử lý.

3. Thành phần và rủi ro
   Bùn chứa mầm bệnh, kim loại nặng (ví dụ: chì, cadmium), các chất ô nhiễm hữu cơ dai dẳng và các chất gây ô nhiễm khác. Xử lý không đúng cách có thể dẫn đến ô nhiễm thứ cấp (sự phú dưỡng, lọc kim loại nặng).

Ii. Các phương pháp và quy trình loại bỏ bùn chính

Các mục tiêu cốt lõi là Giảm âm lượng, ổn định, vô hại và phục hồi tài nguyên . Các giai đoạn chính bao gồm Làm dày, khử nước, ổn định, sấy khô và xử lý cuối cùng .

1. Dày lên
   • Mục đích : Loại bỏ nước kẽ để giảm thể tích (độ ẩm từ 99% xuống 94, 97%).
   • Công nghệ :

     Phương pháp	Thuận lợi	Giới hạn
     Trọng lực dày lên	Năng lượng thấp, hoạt động đơn giản	Dấu chân lớn, giải phóng phốt pho
     Tuyển nổi	Thích hợp cho bùn loãng	Tiêu thụ năng lượng cao
     Ly tâm	Hiệu quả cao, nhỏ gọn	Vốn cao và chi phí bảo trì

2. Khử nước
   • Mục đích : Giảm độ ẩm xuống còn 65 Hàng80% để vận chuyển dễ dàng hơn.
   • Công nghệ :

• Phương pháp cơ học : Nhấn bộ lọc vành đai (cho bùn hoạt tính), nhấn bộ lọc tấm và khung (độ ẩm ≤60%), ly tâm (hoạt động liên tục).
• Sấy khô tự nhiên : Phụ thuộc vào khí hậu, chi phí thấp cho các nhà máy nhỏ.
  • Trường hợp nghiên cứu : Dự án bùn Bailonggang Thượng Hải sử dụng các máy ép bộ lọc cơ hoành áp suất cao, xử lý 1.500 tấn/ngày; Bùn khử nước được chôn lấp hoặc thiêu hủy.

3. Ổn định
   • Mục đích : Suy giảm chất hữu cơ, giảm mùi và mầm bệnh.
   • Phương pháp :

• Tiêu hóa kỵ khí : Sản xuất khí sinh học (50 Hàng70% metan) nhưng yêu cầu hệ thống kín khí.
• Phân bón hiếu khí : Chuyển đổi bùn thành mùn cho nông nghiệp.
• Ổn định vôi : Nhiệm vụ bất hoạt mầm bệnh nhanh nhưng tăng trọng lượng bùn.

4. Sấy khô
   • Mục đích : Đạt được 10 độ ẩm 40% để phục hồi tài nguyên.
   • Công nghệ :

     Phương pháp	Thuận lợi	Giới hạn
     Làm khô nhiệt	Giảm khối lượng lớn (90%)	Năng lượng cao, khí thải mùi
     Làm khô năng lượng mặt trời	Carbon thấp, chi phí thấp	Phụ thuộc vào khí hậu, chậm
     Lò vi sóng	Sấy khô nhanh và đồng đều	Chi phí thiết bị cao

5. Xử lý cuối cùng
   • Bãi rác : Đơn giản nhưng đòi hỏi các tiêu chuẩn nghiêm ngặt (độ ẩm ≤60%, hữu cơ ≤5%) và rủi ro tạo ra nước rỉ rác.
   • Thiêu hủy : Giảm hoàn toàn khối lượng (dư lượng tro 10%) nhưng cần điều trị bằng ống xả.
   • Ứng dụng đất : Bùn phân hủy để cải thiện đất, phải chịu các giới hạn kim loại nặng.
   • Tái sử dụng vật chất : Gạch bùn (ví dụ: Dự án Quảng Đông Heyuan sản xuất 36.000 viên gạch/năm)

Iii. So sánh công nghệ

Iv. Ứng dụng trong thế giới thực

1. Trung tâm xử lý bùn Jinjiang (Trung Quốc) :
   • Sử dụng "Sấy khô tuabin hơi nước áp suất ngược", xử lý 180.000 tấn/năm và sản xuất 36.000 viên gạch/ngày.
2. Dự án Thượng Hải Bailonggang :
   • Cơ sở bùn lớn nhất châu Á; Độ ẩm áp suất cao đến 40% độ ẩm, với bùn được sử dụng để bãi rác/thiêu hủy.
3. Dự án khí hóa Trùng Khánh :
   • Sử dụng khí hóa giường lỏng để chuyển đổi 100 tấn/ngày bùn thành hơi nước và điện.

V. Công nghệ mới nổi

1. Phân vùng/cacbon hóa : Chuyển đổi bùn thành than sinh học để khắc phục đất hoặc nhiên liệu (tốn nhiều năng lượng).
2. Điều trị siêu âm : Tăng cường khử nước thông qua xâm thực (thường được kết hợp với các phương pháp khác).
3. Công nghệ plasma : Sự phân hủy nhiệt độ cao (ô nhiễm thứ cấp không; được sử dụng ở Thụy Điển/Nhật Bản).
4. Hệ thống điện hóa sinh học : Suy thoái vi sinh vật với phát điện (quy mô phòng thí nghiệm).

Vi. Thách thức và khuyến nghị

• Rào cản kỹ thuật : Sử dụng hóa chất cao (ví dụ: polyacrylamide), sấy khô nhiều năng lượng.
• Nhu cầu chính sách : Tăng cường tiêu chuẩn tái chế bùn (ví dụ: Hướng dẫn kỹ thuật để xử lý bùn ) và thúc đẩy tái sử dụng tro trong xây dựng.
• Tối ưu hóa chi phí : Khuyến khích đồng xử lý với các nhà máy điện/xi măng để giảm chi phí.