Trả lời nhanh: Bùn được làm đặc trước khi khử nước vì thiết bị khử nước được định cỡ dựa trên thể tích bùn mà nó phải xử lý, chứ không dựa trên chất rắn khô trong đó. Nâng bùn từ 1% lên 4% chất rắn loại bỏ ba phần tư lượng nước và giảm thể tích đi 75%, do đó máy ép khung bản, bơm cấp liệu, liều lượng polymer và thời gian chu kỳ đều giảm tương ứng. Bể lắng trọng lực, tuyển nổi không khí hòa tan, máy làm đặc tang quay và máy làm đặc băng trọng lực là những lựa chọn phổ biến; chọn loại nào phụ thuộc vào việc bùn là bùn sơ cấp, bùn sinh học, bùn hóa học hay bùn khoáng. Một máy ép khung bản được cấp liệu ở 3–6% chất rắn chạy số chu kỳ mỗi ngày nhiều gấp hai đến bốn lần so với máy được cấp liệu ở 1%.
Độ đặc có tác dụng gì và tại sao nó lại được ưu tiên hàng đầu
Làm đặc và khử nước là cùng một thao tác ở các quy mô khác nhau. Cả hai đều loại bỏ nước khỏi bùn; làm đặc đưa nó từ dưới 1% lên 3–8% chất rắn, và khử nước đưa nó từ đó lên 20–40% chất rắn hoặc hơn. Lý do chúng là các bước riêng biệt là thiết bị làm công việc đầu tiên một cách rẻ tiền không thể làm công việc thứ hai, và thiết bị làm công việc thứ hai không đủ khả năng làm công việc thứ nhất.
Hãy xem xét một nhà máy sản xuất một tấn chất rắn khô mỗi ngày dưới dạng bùn hoạt tính thải với hàm lượng chất rắn 0,8%. Đó là 125 m³ bùn. Khi được làm đặc đến 4%, thể tích còn 25 m³. Một máy ép khung bản xử lý bùn chưa làm đặc sẽ dành phần lớn mỗi chu kỳ chỉ để nạp nước, và máy bơm sẽ phải đẩy 100 m³ nước mỗi ngày qua vải lọc mà không mang lại lợi ích gì. Khi đã làm đặc, cùng khối lượng đó vừa vặn trong một máy ép chỉ bằng một phần ba kích thước, vận hành theo chu kỳ bình thường. Phép tính tương tự cũng áp dụng cho máy ép băng tải, máy ly tâm và máy ép trục vít.
Việc làm đặc cũng giúp ổn định dòng liệu. Thiết bị khử nước hoạt động hiệu quả nhất khi nồng độ dòng liệu ổn định; bể làm đặc giúp san phẳng các dao động phát sinh từ việc xả bùn của bể lắng và các sự cố trong quá trình, đồng thời cung cấp một thể tích đệm để máy ép có thể vận hành theo lịch ca trong khi nhà máy xử lý chạy suốt ngày đêm. Bài viết của chúng tôi về một nhà máy xử lý nước thải tạo ra bao nhiêu bùn đưa ra phương pháp ước tính phụ tải hàng ngày.
Các phương pháp làm đặc
| Phương pháp | Thức ăn điển hình | Chất rắn đặc điển hình | Tốt nhất trên | Yếu ở |
|---|---|---|---|---|
| Bể lắng trọng lực (bể tròn có cào răng lược) | 0.5–2% | 3–8% (chính), 2–3% (sinh học) | Bùn sơ cấp, bùn hóa học và bùn khoáng lắng đọng | Bùn hoạt tính thải (bị phân hủy kỵ khí, nổi lên, chỉ đạt 2–3%) |
| Tuyển nổi khí hòa tan (DAF) | 0.3–1% | 3–5% | Bùn hoạt tính thải, bùn dầu và bùn nhẹ | Chất rắn khoáng nặng; năng lượng để bão hòa không khí |
| Băng tải làm đặc trọng lực | 0.5–1.5% | 4–7% | Bùn sinh học có polymer; đơn giản và nhỏ gọn | Cần polymer; mở với mùi; nước rửa băng tải |
| Máy làm đặc dạng trống quay | 0.5–1.5% | 5–9% | Bùn sinh học có polymer; kín, diện tích nhỏ | Cần polymer; màn hình bị bít do xơ hoặc dầu mỡ |
| Máy ly tâm (chế độ làm đặc) | 0.5–1.5% | 4–8% | Khi không gian rất chật hẹp và mùi phải được ngăn chặn | Điện năng, bảo trì, polymer |
| Bể chứa bùn tĩnh (lắng và gạn) | 1–3% | 2–5% | Các nhà máy nhỏ, bùn hóa chất và khoáng sản | Chậm; bùn sinh học bị thối rữa |
Quy luật là các loại bùn tự lắng, nghĩa là bùn sơ cấp, bùn lý hóa và bùn khoáng, được làm đặc bằng trọng lực, trong khi bùn sinh học lắng kém được làm đặc bằng tuyển nổi hoặc bằng thiết bị làm đặc cơ học có hỗ trợ polymer. Hướng dẫn của chúng tôi về khi cần DAF trình bày chi tiết hơn về trường hợp nổi.
Độ đặc thay đổi máy ép lọc như thế nào
Máy ép bùn khung bản là một máy hoạt động theo mẻ với thể tích buồng cố định. Mỗi chu kỳ làm đầy các buồng bằng bánh bùn, và thời gian chu kỳ là thời gian cần để tạo thành bánh bùn đó từ dòng cấp liệu. Chất rắn trong dòng cấp liệu ảnh hưởng đến nó theo ba cách:
- Điền vào thời gian. Ở nồng độ chất rắn 1%, một buồng phải nhận lượng bùn gấp khoảng 30 lần thể tích của chính nó để lấp đầy bằng bánh bùn; ở 4%, khoảng 8 lần. Giai đoạn làm đầy giảm từ hàng giờ xuống còn dưới một giờ.
- Mài mòn và bít vải. Mỗi mét khối nước đẩy qua vải mang theo các hạt mịn vào trong vải. Nguyên liệu nạp được làm đặc hơn nghĩa là ít nước hơn trên mỗi kilôgam bánh và vải sạch hơn.
- Polyme. Polymer được định lượng theo kilogam chất rắn khô, nhưng việc trộn sẽ tốt hơn và liều lượng thấp hơn khi bùn được cô đặc trước khi xử lý điều hòa thay vì sau đó.
Kết quả thực tế là một máy ép được nạp ở nồng độ chất rắn 3–6% hoàn thành số chu kỳ mỗi ngày nhiều gấp hai đến bốn lần so với cùng máy ép đó được nạp ở 1%, do đó máy ép xử lý tải trọng sẽ nhỏ hơn và rẻ hơn. Về mặt định cỡ, con số nồng độ chất rắn đầu vào là thông số đầu tiên chúng tôi hỏi, vì nó làm thay đổi số lượng bản ép nhiều hơn bất kỳ thông số đơn lẻ nào khác. Xem Làm thế nào để tính toán công suất máy ép bùn khung bản và Tôi cần bao nhiêu tấm lọc.
Khi bạn có thể bỏ qua chất làm đặc
Không phải mọi nhà máy đều cần một giai đoạn làm đặc riêng biệt:
- Bùn hóa chất và khoáng chất Từ dòng dưới của bể lắng thường đã có nồng độ chất rắn từ 3–10% và được đưa thẳng đến máy ép. Bùn từ mạ điện, thuộc da, dệt may và khai khoáng thường thuộc nhóm này.
- STP và ETP nhỏ Dưới khoảng 500 m³/ngày thường được làm đặc trong bể chứa bùn bằng cách lắng và gạn nước qua đêm, đủ để cấp cho một máy ép nhỏ ở nồng độ 2–3%.
- Các nhà máy MBR Giữ hỗn hợp dịch của chúng ở mức 8–12 g/L, do đó bùn thải của chúng đã gần đạt 1% và thường cần một máy làm đặc dạng trống quay hoặc DAF trước khi ép; không có bùn sơ cấp để hỗ trợ.
Quy tắc chung: nếu bùn đến máy ép có hàm lượng chất rắn dưới 2%, việc làm đặc sẽ tự bù đắp chi phí thông qua kích thước máy ép; nếu trên 3%, máy làm đặc ít mang lại lợi ích. Từ 2% đến 3% phụ thuộc vào số giờ máy ép có thể chạy mỗi ngày.
Làm đặc trong chuỗi xử lý
Trong một STP điển hình, dòng chảy là bể lắng sơ cấp và bể lắng thứ cấp → trộn bùn → bể làm đặc → (bể phân hủy, nếu có) → điều hòa → khử nước. Trong một ETP, thông thường là bể lắng hoặc DAF → bể chứa bùn → điều hòa → khử nước, với bể chứa thực hiện việc làm đặc. Trong khai thác mỏ và chế biến khoáng sản, bể làm đặc là một thiết bị tốc độ cao đường kính lớn cấp liệu cho máy ép ở nồng độ chất rắn 30–60%, và vai trò của “bể làm đặc” và “khử nước” giống như trên ở nồng độ cao hơn nhiều. Của chúng tôi ETP so với STP và khử nước đuôi quặng khai thác Các bài báo cho thấy vị trí của báo chí trong mỗi trường hợp.
Chọn chất làm đặc với máy ép trong tâm trí
Hai điểm quan trọng đối với máy ép ở hạ nguồn. Thứ nhất, polymer được thêm vào trong thiết bị làm đặc cơ học sẽ điều hòa bùn một lần; việc thêm nhiều hơn tại máy ép để điều hòa lần thứ hai là bình thường, nhưng hai sản phẩm phải tương thích và tổng liều lượng nên được kiểm tra bằng thí nghiệm jar test thay vì giả định. Thứ hai, bùn đã làm đặc phải có thể bơm được đến máy ép: trên 6–8% chất rắn, bùn sinh học trở nên khó bơm bằng bơm ly tâm và cần bơm trục vít hoặc bơm piston, và bể chứa bùn cần có máy khuấy để ngăn bùn phân tầng. Trang của chúng tôi về thiết bị xử lý nước thải liệt kê các tùy chọn làm đặc và bơm đi kèm với máy ép của chúng tôi, và xử lý polymer cho vải lọc máy ép bùn bao gồm phần định liều.
Câu hỏi thường gặp
Tại sao bùn lại được làm đặc trước khi khử nước?
Vì thiết bị khử nước được định cỡ dựa trên thể tích bùn. Việc làm đặc từ 1% lên 4% chất rắn loại bỏ ba phần tư lượng nước, do đó máy ép lọc, bơm cấp liệu, polymer và thời gian chu kỳ đều nhỏ hơn. Nó cũng giúp ổn định nồng độ cấp liệu và cung cấp dung lượng đệm lưu trữ.
Nồng độ chất rắn tôi nên cấp cho máy ép bùn là bao nhiêu?
Đối với bùn sinh học và bùn hỗn hợp, hàm lượng chất rắn 3–6% là mục tiêu tốt; đối với bùn hóa học và bùn khoáng từ bể lắng, 3–10% là điển hình và không cần bể làm đặc riêng. Dưới 2%, bể làm đặc tự hoàn vốn nhờ giảm kích thước máy ép.
Chất làm đặc nào là tốt nhất cho bùn hoạt tính dư?
Tuyển nổi không khí hòa tan, máy làm đặc băng trọng lực hoặc máy làm đặc trống quay, tất cả đều đạt 4–7% chất rắn. Chỉ làm đặc trọng lực đạt chỉ 2–3% trên bùn hoạt tính thải và bùn có xu hướng bị thối.
Tôi có thể bỏ qua chất làm đặc không?
Thông thường, đối với bùn hóa học và khoáng chất đã rời khỏi bể lắng ở nồng độ 3% hoặc cao hơn, và đối với các nhà máy nhỏ lắng và gạn trong bể chứa bùn. Bùn sinh học loãng dưới 2% hầu như luôn được hưởng lợi từ bể làm đặc.
Làm đặc có làm giảm tiêu thụ polymer không?
Polymer được định lượng theo tấn khô, vì vậy tổng lượng không tự động giảm, nhưng việc trộn và hình thành bông cặn tốt hơn trong bùn đặc, và trên thực tế, liều lượng kết hợp của cả máy làm đặc lẫn máy ép thường thấp hơn so với việc định lượng bùn loãng trực tiếp vào máy ép.
Chất rắn trong nguyên liệu ảnh hưởng như thế nào đến thời gian chu kỳ của máy ép bùn?
Rất rõ. Ở 1% chất rắn, một khoang cần khoảng 30 thể tích khoang bùn để lấp đầy bằng bánh bùn; ở 4% khoảng 8. Máy ép hoàn thành số chu kỳ mỗi ngày nhiều gấp hai đến bốn lần trên bùn đã làm đặc, vì vậy một máy ép nhỏ hơn xử lý cùng khối lượng.
Hãy cho chúng tôi biết loại bùn của bạn, lượng chất khô hàng ngày và nồng độ cấp liệu hiện tại, và chúng tôi sẽ cho bạn biết liệu có đáng để thêm máy làm đặc hay không và dù thế nào cũng sẽ tính toán kích thước máy ép: yêu cầu đề xuất làm đặc và khử nước.
Tài liệu tham khảo: US EPA — Tờ thông tin công nghệ về bùn sinh học: Làm đặc bằng trọng lực, US EPA — Bảng thông tin công nghệ về biosolids: Làm đặc và khử nước bằng máy ly tâm, US EPA — Bảng thông tin công nghệ bùn sinh học: Máy ép lọc bản khía.