Bể nén bùn trong xử lý nước thải và biện pháp giảm bùn

Trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp hay sinh hoạt, việc xử lý bùn thải là một trong những khâu rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí vận hành và hiệu quả hệ thống. Bài viết dưới đây Thiết bị ngành nước Song Phụng sẽ cung cấp thông tin chi tiết về bể nén bùn trong xử lý nước thải, đồng thời đề xuất các giải pháp giảm lượng bùn phát sinh trong hệ thống xử lý nước thải công nghiệp.

Tình trạng bùn thải tại các khu công nghiệp

Tình trạng bùn thải tại các khu công nghiệp (KCN) ở Việt Nam hiện đang là vấn đề nghiêm trọng và ngày càng gia tăng theo sự phát triển của công nghiệp. Dưới đây là tổng quan chi tiết về hiện trạng và các thách thức liên quan:

• Theo một số nghiên cứu thì dự báo đến năm 2025, tổng lượng bùn thải sinh học ở các KCN miền Đông Nam Bộ sẽ đạt khoảng 2.086,1 tấn/năm, trong khi bùn hỗn hợp lên tới 9.149,5 tấn/năm. Ở các tỉnh như Bình Dương, Đồng Nai, Bà Rịa – Vũng Tàu, Bình Phước, Tây Ninh, lượng bùn thải phát sinh từ hệ thống xử lý nước thải tập trung rất lớn, có nơi lên đến hàng trăm tấn mỗi tháng, với mức phát thải dao động từ 0,005 đến 2 kg/m3 tùy KCN.
• Bên cạnh đó, hệ thống xử lý bùn thải hiện tại ở Việt Nam còn thiếu đồng bộ, bể nén bùn trong xử lý nước thải có công suất xử lý thấp, chỉ đáp ứng khoảng 50% lượng bùn thải phát sinh. Công nghệ xử lý còn lạc hậu, tốn nhiều năng lượng và chi phí cao. Ngoài ra, nhận thức của doanh nghiệp và người dân về xử lý bùn thải đúng cách còn hạn chế, dẫn đến tình trạng xả thải bùn chưa qua xử lý gây ô nhiễm môi trường

Bể nén bùn là gì? 

Bể nén bùn (Sludge Thickener) là công trình trong hệ thống xử lý nước thải có chức năng tách bớt nước tự do ra khỏi bùn bằng trọng lực hoặc các cơ chế cơ học, nhằm làm tăng nồng độ chất rắn trong bùn, giảm thể tích bùn trước khi đưa sang các giai đoạn xử lý bùn tiếp theo như ổn định, ép bùn hay tiêu hủy.

Khác với bể nén bùn thì bể chứa bùn là công trình chuyên dụng trong hệ thống xử lý nước thải, dùng để lưu trữ tạm thời lượng bùn (chất rắn lơ lửng và các hợp chất hữu cơ) phát sinh từ các quá trình xử lý cơ học, hóa học và sinh học, trước khi bùn được đưa vào các công đoạn xử lý tiếp theo như nén bùn, ép bùn, ổn định hoặc tiêu hủy. Thời gian lưu trữ thường dao động từ vài ngày đến vài tuần, tùy thuộc vào quy mô và công nghệ của hệ thống xử lý.

Nguyên tắc hoạt động của bể nén bùn

Nguyên lý hoạt động của bể nén bùn trong xử lý nước thải dựa trên quá trình lắng trọng lực tương tự như bể lắng tròn hoặc bể lắng đứng. Cụ thể:

• Dung dịch nước thải chứa bùn loãng được dẫn vào khu vực ống phân phối đặt ở tâm bể nén bùn trong xử lý nước thải.
• Dưới tác dụng của trọng lực trong môi trường tĩnh, các hạt bùn có khối lượng riêng lớn hơn nước sẽ lắng xuống đáy bể, tạo thành lớp bùn đặc.
• Phần nước sạch, nhẹ hơn sẽ nổi lên trên bề mặt và được thu gom qua máng xung quanh bể để đưa tiếp vào hệ thống xử lý nước thải.
• Ở đáy bể, bùn đặc được thu gom và thường được bơm sang máy ép bùn để giảm tiếp thể tích và độ ẩm của bùn.
• Một số bể nén bùn trong xử lý nước thải có thêm bộ phận gạt bùn cơ học ở đáy bể, giúp đẩy bùn lắng xuống nhanh hơn và làm tăng hiệu quả cô đặc.
• Đòn tay gắn các thanh gỗ hoặc thép quay quanh trục có tác dụng khuấy nhẹ lớp bùn để tăng sự trào lên của nước, giúp bùn đặc hơn.

Ngoài ra, có loại bể nén bùn sử dụng phương pháp phân hủy sinh học hiếu khí, trong đó oxy được bổ sung vào bùn để vi sinh vật phân hủy nội bào, làm giảm thể tích bùn bằng cách tiêu hao chất hữu cơ bên trong tế bào vi sinh vật.

>>> Đọc thêm: Tìm hiểu các loại bể lắng trong hệ thống xử lý nước thải 

Phân loại bể nén bùn 

Bể nén bùn trong xử lý nước thải được phân loại chính thành hai loại phổ biến trong hệ thống xử lý nước thải:

• Bể nén bùn trọng lực: Bể nén bùn trọng lực hoạt động dựa trên nguyên lý trọng lực, tách nước tự do ra khỏi bùn để làm tăng nồng độ chất rắn, giảm thể tích bùn. Bùn loãng được đưa vào ống phân phối trung tâm, hạt bùn lắng xuống đáy, còn nước tách ra tràn qua máng thu nước phía trên. Bể thường có thêm cánh gạt bùn cơ học để gom bùn về đáy nhanh chóng. Bùn đặc sau đó được chuyển sang các thiết bị ép bùn để tiếp tục giảm thể tích và độ ẩm. Phương pháp này có cấu tạo đơn giản, chi phí vận hành thấp, phù hợp với các hệ thống có quy mô vừa và nhỏ.
• Bể phân hủy bùn sinh học (bể phân hủy bùn hiếu khí): Bể phân hủy bùn sinh học áp dụng quá trình phân hủy nội bào của vi sinh vật trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí nhằm làm giảm thể tích bùn. Trong môi trường này, vi sinh vật không được cung cấp thêm dinh dưỡng, buộc chúng tự phân hủy tế bào để duy trì sự sống. Quá trình này giúp giảm đáng kể lượng bùn sinh học phát sinh, đồng thời ổn định thành phần bùn trước khi xử lý tiếp theo. Đây là phương pháp sinh học hiệu quả, làm giảm áp lực cho các công đoạn xử lý bùn phía sau.

Ngoài ra, trong thực tế còn có các loại bể nén bùn trong xử lý nước thải cơ học sử dụng máy ép bùn, máy ly tâm hoặc băng tải ép để tăng hiệu quả nén bùn, phù hợp với quy mô lớn và yêu cầu xử lý cao hơn.

Tính toán bể nén bùn trong hệ thống xử lý nước

Tính toán bể nén bùn trong hệ thống xử lý nước thải là bước quan trọng để đảm bảo bể hoạt động hiệu quả, giảm thể tích bùn thải và tối ưu chi phí xử lý. Dưới đây là các thông số cơ bản trong tính toán bể nén bùn:

Chiều cao bể

Đối với bể nén bùn trọng lực trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp thông thường, chiều cao bể thường được chọn từ 3 mét đến 3,7 mét. Chiều cao này đảm bảo đủ không gian để bùn lắng xuống đáy, nước trong nổi lên trên và duy trì hiệu quả làm đặc.

Ống phân phối trung tâm

Bùn loãng được đưa vào bể nén bùn trong xử lý nước thải thông qua ống phân phối trung tâm đặt ở giữa bể. Kích thước của ống này được xác định như sau:

• Đường kính ống: Bằng 10% đến 20% đường kính tổng thể của bể nén bùn.
• Chiều cao ống: Thường chọn trong khoảng từ 1 mét đến 1,25 mét.

Cấu tạo này giúp phân phối đều bùn lỏng vào bể, hạn chế tạo dòng chảy rối, tăng hiệu quả lắng và cô đặc bùn.

>>> Tham khảo thêm: Bể lắng Lamen là gì? Nguyên lý hoạt động và so sánh với bể lắng thường

Diện tích mặt bể theo tải trọng bề mặt

Diện tích bể nén bùn trong xử lý nước thải được tính dựa trên tải trọng bề mặt, là tỷ lệ giữa lưu lượng bùn đi vào và diện tích mặt bể. Tải trọng bề mặt được khuyến nghị nằm trong khoảng từ 24 đến 30 m³/m².ngày.

Công thức xác định:
Tải trọng bề mặt = Lưu lượng bùn (m³/ngày) chia cho diện tích mặt bể (m²)

Từ đó, có thể tính ngược lại diện tích bể theo lưu lượng bùn cần xử lý.

Thể tích bể theo thời gian lưu cặn

Sau khi xác định được diện tích mặt bể, cần kiểm tra thể tích bể theo thời gian lưu giữ cặn nhằm đảm bảo bể có đủ sức chứa khi bùn lắng xuống đáy. Thời gian lưu cặn trong bể thường dao động từ 0,5 ngày đến 20 ngày, tùy theo điều kiện khí hậu:

• Thời tiết nóng ẩm: chọn thời gian lưu thấp hơn.
• Thời tiết lạnh: chọn thời gian lưu cao hơn để đảm bảo bùn có đủ thời gian phân hủy tự nhiên, hạn chế mùi hôi.

Chiều cao vùng chứa cặn thường chọn từ 1,7 mét đến 2,4 mét, tùy theo khả năng gom bùn, tần suất rút bùn và nhu cầu vận hành của nhà máy.

Lưu ý khi tính toán thực tế:

• Cần xác định chính xác lưu lượng bùn phát sinh hàng ngày để thiết kế phù hợp.
• Đặc tính bùn (bùn sinh học, bùn hóa lý, bùn công nghiệp) ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả làm đặc của hệ thống bể nén bùn trong xử lý nước thải.
• Khi vận hành thực tế, nên theo dõi định kỳ nồng độ bùn, mức bùn để điều chỉnh tần suất hút bùn kịp thời.

Biện pháp để giảm bùn trong hệ thống xử lý nước

Dưới đây là các biện pháp hiệu quả thường được áp dụng để giảm bùn trong hệ thống xử lý nước thải.

Tối ưu hóa quá trình sinh học

Việc vận hành hợp lý các bể sinh học đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát lượng bùn sinh ra. Một số cách thực hiện gồm:

• Điều chỉnh tải trọng hữu cơ đầu vào ở mức phù hợp, tránh nạp quá tải vào bể nén bùn trong xử lý nước thải.
• Kiểm soát tốt nồng độ bùn hoạt tính (MLSS) trong bể sinh học.
• Duy trì nồng độ oxy hòa tan (DO) ở mức ổn định, tạo điều kiện thuận lợi cho hệ vi sinh vật hoạt động hiệu quả.
• Ứng dụng các công nghệ sinh học tiên tiến như MBR (màng lọc sinh học), SBR (bể phản ứng theo mẻ), MBBR (sinh học màng dính di động) giúp giảm sinh lượng bùn phát sinh.

Ứng dụng men vi sinh hỗ trợ

Sử dụng chế phẩm vi sinh giúp tăng cường khả năng phân hủy các chất hữu cơ khó phân hủy trong nước thải. Từ đó:

• Tăng hiệu quả xử lý sinh học trong bể nén bùn trong xử lý nước thải.
• Làm giảm lượng bùn sinh ra nhờ quá trình phân hủy nội bào của vi sinh vật.
• Ổn định hệ vi sinh, hạn chế hiện tượng bùn nổi, bùn bulking.

Hiện nay có nhiều loại men vi sinh chuyên dụng cho xử lý bùn, phù hợp với cả bùn hiếu khí lẫn bùn kỵ khí.

Tối ưu hóa quá trình keo tụ và tạo bông

Trong các hệ xử lý nước thải công nghiệp hoặc nước thải có nhiều chất keo khó lắng, việc sử dụng hóa chất keo tụ – tạo bông cần được tính toán kỹ lưỡng. Việc sử dụng đúng liều lượng và loại hóa chất phù hợp giúp:

• Hình thành bông cặn lớn, dễ lắng.
• Giảm lượng hóa chất dư thừa, từ đó giảm bùn hóa lý phát sinh.
• Tăng hiệu quả làm đặc và ép bùn về sau.

>>> Xem ngay: Hóa chất keo tụ PAC giúp lắng các hạt lơ lửng trong quá trình xử lý nước thải

Ứng dụng công nghệ tiên tiến xử lý bùn

Ngoài kiểm soát quá trình sinh bùn, một số công nghệ xử lý bùn hiện đại cũng có thể giúp giảm thể tích bùn cần xử lý:

• Phương pháp thủy phân – phân hủy nội bào làm phá vỡ cấu trúc tế bào vi sinh.
• Ổn định bùn bằng quá trình yếm khí (anaerobic digestion), vừa giảm bùn, vừa tạo khí sinh học.
• Sấy bùn hoặc đốt bùn giúp giảm tối đa khối lượng và thể tích trước khi chôn lấp.

Quản lý tốt khâu tiền xử lý

Một số nguồn thải đầu vào có thể chứa lượng chất rắn lớn, dầu mỡ hoặc rác thải không cần thiết, gây tăng lượng bùn khi đi vào hệ thống sinh học. Do đó, cần:

• Trang bị song chắn rác hiệu quả để loại bỏ rác thô ngay từ đầu.
• Bố trí bể tách dầu mỡ trước khi đưa nước thải vào hệ xử lý.
• Giảm thiểu các hợp chất hữu cơ khó phân hủy ngay tại nguồn phát thải.

Xử lý bùn thải luôn là thách thức lớn trong vận hành hệ thống xử lý nước thải. Việc hiểu rõ vai trò, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể nén bùn trong xử lý nước thải, cũng như áp dụng đồng bộ các biện pháp giảm phát sinh bùn ngay từ giai đoạn thiết kế và vận hành sẽ giúp các nhà máy tối ưu hiệu quả xử lý, tiết kiệm chi phí và giảm thiểu tác động môi trường lâu dài. Thiết bị ngành nước Song Phụng với kinh nghiệm thực tế và đa dạng giải pháp thiết bị chuyên ngành luôn sẵn sàng tư vấn, cung cấp các giải pháp phù hợp, hiệu quả và tối ưu chi phí cho từng hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt.

Tham khảo dịch vụ:

• Tư vấn và thực hiện lắp đặt hệ thống xử lý nước công nghiệp
• Dịch vụ rửa màng RO lưu động cho hệ thống lọc nước