Trả lời nhanh: Liều polymer cho máy ép bùn được xác định bằng thí nghiệm jar test, không phải bằng kinh nghiệm phỏng đoán, sau đó được tinh chỉnh trên máy ép. Bắt đầu từ khoảng điển hình cho loại bùn (bùn sinh học 3–8 kg polymer hoạt tính mỗi tấn khô, bùn đô thị hỗn hợp 2–5, bùn hóa học và khoáng 0,5–2 hoặc không dùng), tìm liều cho tốc độ thoát nước tự do nhanh nhất và dịch lọc trong nhất trong jar test, sau đó vận hành máy ép ở liều đó và giảm dần cho đến khi thời gian chu kỳ hoặc độ trong của dịch lọc bắt đầu giảm. Quá liều là lỗi phổ biến hơn: tốn kém, làm bít vải lọc bằng polymer chưa phản ứng và tạo bánh bùn nhầy. Chất keo tụ vô cơ (ferric chloride, phèn, vôi) được định liều trước ở nơi bùn có dầu, mịn hoặc có độ bền bông cặn kém, và có thể giảm một nửa nhu cầu polymer.
Quá trình điều hòa trong máy ép bùn có tác dụng gì
Máy ép bùn tách nước khỏi chất rắn bằng cách đẩy nước qua chính lớp bánh bùn của chất rắn. Cách này chỉ hiệu quả nếu chất rắn tạo thành một lớp bánh bùn xốp. Các chất rắn mịn, dạng keo hoặc dạng keo tụ, vốn mô tả hầu hết các loại bùn sinh học và nhiều loại bùn hóa học, sẽ nén lại thành một lớp không thấm nước và chặn dòng chảy trong vòng vài phút. Hóa chất điều hòa liên kết các hạt mịn đó thành các bông lớn hơn, tạo ra các kênh để nước thoát ra, đồng thời loại bỏ một phần nước đang bám trên bề mặt hạt.
Hai gia đình được sử dụng. Chất keo tụ vô cơ (ferric chloride, ferric sulphate, alum, polyaluminium chloride, vôi) trung hòa điện tích bề mặt và thêm khung khoáng vào bánh bùn. Polyme hữu cơ (polyacrylamides, chủ yếu là cation dùng cho bùn) liên kết các hạt thành những bông bùn lớn, chắc với liều lượng nhỏ hơn hàng trăm lần theo khối lượng. Máy ép lọc trước đây thường dùng vôi và sắt; ngày nay hầu hết các máy ép bùn chỉ dùng polymer hoặc dùng liều chất keo tụ thấp rồi sau đó dùng polymer. Việc lựa chọn ảnh hưởng đến bánh bùn: vôi và sắt làm tăng thêm 15–30% chất rắn khô được đưa đi xử lý, còn polymer hầu như không thêm gì. Bài viết của chúng tôi về Vải lọc cho chất rắn sinh học được điều hòa bằng polymer bao phủ mặt vải.
Phạm vi liều thông thường
| Bùn | Polymer cation, kg hoạt chất trên tấn khô | Chất keo tụ (nếu sử dụng) | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Bùn hoạt tính dư (WAS) chỉ | 5–10 | Ferric 3–6% của DS hoặc PAC khi floc yếu | Trường hợp khó nhất; nhu cầu điện tích cao; máy ép màng hỗ trợ |
| Hỗn hợp nguyên phát + WAS, chưa tiêu hóa | 3–6 | Thường thì không có | Chất xơ chính giúp |
| Bùn sinh học đã được phân hủy kỵ khí | 6–12 | Sắt hoặc vôi để kiểm soát struvite và mùi | Nhu cầu sạc cao hơn sau khi phân hủy |
| Phân hủy hiếu khí | 5–9 | Hiếm khi | Bông cặn mịn, thoát nước chậm |
| Công nghiệp sinh học (thực phẩm, nhà máy bia, giấy) | 3–8 | PAC 100–300 mg/L khi có dầu hoặc hạt mịn | Phạm vi rộng; thử nghiệm jar là thiết yếu |
| Bùn hóa lý (keo tụ/tạo tủa) | 0.5–2 | Đã đông tụ ở phía thượng nguồn | Thường chỉ cần một lượng nhỏ polymer anion hoặc không ion |
| Bùn hydroxit kim loại | 0.5–1.5 | Không có | Polymer anion phổ biến |
| Khoáng sản, quặng đuôi, rửa cát, gốm sứ | 0–1 | Không có hoặc vôi cho pH | Thường được lọc mà không dùng hóa chất; có tính anion nếu được sử dụng |
| Bùn dầu (nhà máy lọc dầu, đáy bồn, bùn nổi DAF) | 2–5 | Ferric hoặc PAC trước, 5–15% của DS | Chất keo tụ phá vỡ nhũ tương; polymer một mình không làm được gì nhiều |
Đây là những điểm khởi đầu cho thí nghiệm jar test, không phải là cài đặt cố định. Hai loại bùn có cùng tên có thể khác nhau gấp ba lần về nhu cầu polymer tùy thuộc vào tuổi bùn, nhiệt độ, sự hiện diện của vi khuẩn dạng sợi và những gì nhà máy xả ra ở thượng nguồn.
Thử nghiệm jar: cách thực hiện đối với máy ép bùn khung bản
Thử nghiệm keo tụ cho máy ép khác với thử nghiệm cho bể lắng vì vấn đề là thoát nước, không phải lắng. Phương pháp mà hầu hết các nhà máy sử dụng:
- Pha chế polymer ở nồng độ hoạt chất 0,1–0,2% trong nước sạch, để yên 30–60 phút, và xác nhận nồng độ theo dữ liệu của nhà cung cấp.
- Lấy 500 mL bùn ở nồng độ sẽ cấp cho máy ép. Thử nghiệm mẫu cấp thực tế, không phải mẫu đã pha loãng hoặc làm đặc.
- Thêm polymer ở năm liều lượng trải dài trong khoảng dự kiến (ví dụ 3, 4, 5, 6, 8 kg/t), trộn mỗi liều trong 10–20 giây ở tốc độ vừa phải ổn định. Trộn quá kỹ sẽ làm đứt floc; trộn không đủ sẽ khiến polymer không phản ứng.
- Đổ từng mẫu lên một miếng vải lọc của chính máy ép được căng trên phễu và đo thời gian cần để thu được 200 mL dịch lọc (thử nghiệm thoát nước tự do hay “thời gian lọc”). Ghi nhận độ trong của dịch lọc và liệu chất rắn còn lại trên vải có chắc và bong ra sạch hay không.
- Liều tối ưu là liều thấp nhất mang lại tốc độ thoát nước gần tối đa và dịch lọc trong. Vượt quá liều đó, tốc độ thoát nước không còn cải thiện và bông keo trở nên nhớt và dính vào vải.
Thời gian hút mao quản (CST) và điện trở riêng đối với lọc (SRF) là các phiên bản phòng thí nghiệm của cùng một phép thử với các con số đi kèm; CST dưới khoảng 20 giây thường cho thấy bùn sẽ ép tốt. Phép thử phễu Buchner dưới chân không cho ra SRF và, với một số phép tính, ước tính thời gian chu kỳ. Senjie thực hiện các phép thử này trên mẫu của khách hàng như một phần của việc định cỡ máy ép; xem máy ép lọc phòng thí nghiệm và mở rộng quy mô bài viết.
Cắt giảm liều lượng trên máy ép
Thử nghiệm bằng lọ rơi vào khoảng 20% so với liều đúng. Máy ép sẽ tìm ra phần còn lại. Chạy ba hoặc bốn chu kỳ ở liều thử nghiệm bằng lọ và ghi lại thời gian chu kỳ để đạt áp suất mục tiêu, độ trong của dịch lọc trong mười phút đầu tiên, hàm lượng chất rắn trong bánh và mức độ bánh rơi xuống sạch sẽ như thế nào. Sau đó giảm liều theo từng bước 10%. Các dấu hiệu cho thấy bạn đã giảm quá thấp, theo thứ tự: dịch lọc trở nên đục vào đầu chu kỳ, thời gian chu kỳ kéo dài, bánh trở nên mềm và ướt ở giữa. Các dấu hiệu của việc dùng quá nhiều là bánh nhớt, vải vẫn trơn sau khi giặt, và dịch lọc bị sủi bọt. Liều đúng là một bước cao hơn điểm mà dấu hiệu đầu tiên của việc dùng thiếu liều xuất hiện.
Lặp lại bài kiểm tra này mỗi khi bùn thay đổi: theo mùa, khi có thay đổi trong quá trình sinh học, khi có nguồn xả thải mới từ thượng nguồn, hoặc khi có lô polymer mới. Các nhà máy chỉ định liều một lần rồi để nguyên thường định liều quá cao từ 30–50% trong nhiều năm.
Lựa chọn polymer: điện tích, khối lượng phân tử và dạng
Polyacrylamit cation được bán theo mật độ điện tích (thấp, trung bình, cao) và trọng lượng phân tử (trung bình đến rất cao), ở dạng bột khô, nhũ tương hoặc hạt. Đối với máy ép lọc, mô hình chung là:
- Sạc: bùn sinh học cần điện tích cation từ trung bình đến cao; bùn đã phân hủy thường rất cao; bùn hóa học và khoáng thường là anion hoặc không ion. Điện tích là biến số đầu tiên để sàng lọc.
- Trọng lượng phân tử: Máy ép ưa thích trọng lượng phân tử từ trung bình đến cao, không phải cao nhất. Trọng lượng phân tử rất cao tạo ra bông kết lớn, mềm, lý tưởng cho máy ép băng tải hoặc máy ly tâm nhưng bị nén thành một lớp nhầy dưới áp lực máy ép lọc.
- MẫuDạng bột là rẻ nhất tính theo kilôgam hoạt chất và bảo quản tốt nhưng cần một bộ pha chế phù hợp có thời gian lưu hóa; dạng nhũ tương dễ định lượng hơn tại các nhà máy nhỏ nhưng chứa 50–60% dầu và nước mà bạn phải trả tiền vận chuyển.
Sàng lọc ba hoặc bốn sản phẩm từ danh mục của nhà cung cấp bằng thử nghiệm jar trước khi lắng; sự khác biệt giữa sản phẩm tốt nhất và kém nhất trên một loại bùn nhất định thường là hai đối một về liều lượng.
Thiết bị trang điểm và định lượng
Hầu hết các vấn đề về polymer trên máy ép là vấn đề pha chế. Bột không tan hoàn toàn tạo thành “mắt cá” làm bít vải và lãng phí sản phẩm; dung dịch được định lượng quá đậm đặc không hòa trộn vào bùn. Các quy tắc: pha chế ở 0,1–0,5% và pha loãng thêm đến 0,05–0,1% tại điểm phun; ủ dung dịch bột 30–60 phút; phun qua máy trộn hoặc máy trộn tĩnh vào đường bùn với 10–30 giây tiếp xúc trước bơm cấp liệu; và tuyệt đối không định lượng polymer vào đầu hút của bơm cấp liệu ly tâm, vì sẽ làm cắt floc. Bơm cấp liệu trục vít tiến hoặc màng mềm mại hơn. Trang của chúng tôi về bơm màng vận hành bằng khí và của chúng tôi thiết bị xử lý nước thải Bao gồm các bộ phận chuẩn bị polymer và máy bơm định lượng được thiết kế phù hợp với máy ép.
Khi nào nên sử dụng chất keo tụ
Thêm clorua sắt, PAC hoặc vôi trước polymer khi thử nghiệm jar test cho thấy bông cặn yếu, dễ vỡ dưới áp lực, khi bùn có dầu, khi dịch lọc mang theo các hạt keo mịn mà chỉ polymer không thể giữ được, hoặc khi liều polymer tăng trên 10 kg/t. Clorua sắt ở mức 3–8% chất rắn khô thường giảm liều polymer xuống một phần ba đến một nửa và làm bánh bùn rắn chắc hơn, đổi lại là nhiều chất rắn khô hơn để xử lý và cần bảo vệ chống ăn mòn cho thiết bị định lượng. Vôi ở mức 10–20% chất rắn khô từng là chất điều hòa máy ép lọc cổ điển và vẫn được dùng ở nơi bánh bùn được đưa đi chôn lấp và việc tăng pH có ích cho kiểm soát mầm bệnh. Của chúng tôi kết tủa kim loại nặng Bài viết đề cập đến hóa học chất keo tụ trong bối cảnh đó.
Câu hỏi thường gặp
Một máy ép lọc cần bao nhiêu polymer?
Thông thường 3–8 kg polymer cation hoạt tính trên mỗi tấn khô đối với bùn sinh học, 6–12 đối với bùn sinh học đã phân hủy, 0,5–2 đối với bùn hóa học và hydroxit kim loại, và thường không cần đối với bùn khoáng. Đặt liều thực tế bằng thí nghiệm jar test và điều chỉnh trên máy ép.
Làm sao để biết tôi có đang dùng quá liều polymer không?
Bánh nhớt, dính; vải vẫn trơn sau khi giặt; dịch lọc có bọt; và không cải thiện thời gian chu kỳ khi tăng liều lượng. Giảm theo từng bước 10% cho đến khi dịch lọc bắt đầu đục, sau đó tăng lại một bước.
Polyme nào là tốt nhất cho máy ép lọc?
Thông thường, dùng polyacrylamide cation có điện tích trung bình đến cao với trọng lượng phân tử trung bình đến cao (không quá cao) cho bùn sinh học, và sản phẩm anion hoặc không ion cho bùn hóa học và khoáng. Sàng lọc ba hoặc bốn sản phẩm bằng thí nghiệm jar test; sự khác biệt về liều lượng giữa các sản phẩm có thể là hai trên một.
Tôi nên sử dụng clorua sắt hay vôi thay vì polymer không?
Dùng chúng kết hợp với polymer khi độ bền bông cặn kém, bùn có dầu, hoặc liều lượng polymer tăng lên trên khoảng 10 kg/t. Chúng làm bánh bùn rắn chắc hơn và giảm nhu cầu polymer, nhưng lại thêm chất rắn khô vào khâu xử lý thải bỏ.
Polyme nên được tiêm vào đâu?
Vào tuyến bùn qua thiết bị trộn tĩnh hoặc thiết bị trộn trực tuyến trước bơm cấp liệu 10–30 giây, ở nồng độ dung dịch 0,05–0,1%. Không bao giờ đưa vào đầu hút của bơm ly tâm, vì sẽ làm đứt vỡ bông keo.
Tại sao liều lượng đúng lại liên tục thay đổi?
Bùn thay đổi theo mùa, tuổi bùn, lưu lượng xả thượng nguồn và quá trình sinh học. Hãy chạy lại thử nghiệm jar test và điều chỉnh trên máy ép bất cứ khi nào nhà máy có thay đổi hoặc có lô polymer mới về; những nhà máy chỉ cài đặt liều một lần thường định liều vượt 30–50%.
Hãy gửi cho chúng tôi một mẫu bùn và chúng tôi sẽ chạy các thử nghiệm thoát nước và CST, đề xuất loại polymer và liều khởi đầu, đồng thời tính toán kích thước máy ép: yêu cầu kiểm tra điều hòa và định cỡ.
Tài liệu tham khảo: US EPA — Bảng thông tin công nghệ về chất rắn sinh học: Máy ép lọc bản khía (dữ liệu về điều hòa và hiệu suất), US EPA — Bảng thông tin công nghệ về bùn sinh học: Máy ép băng tải (phạm vi liều polymer theo loại bùn).