Làm đặc bùn bằng phương pháp tuyển nổi khí hòa tan (DAF)

1. Giới thiệu về quá trình làm đặc bùn

Trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp, một lượng lớn chất thải tồn dư dưới dạng bùn (sludge) được tạo ra. Lượng bùn này có thể chứa nhiều hay ít nước, tùy thuộc vào nguồn phát sinh và phương pháp xử lý.

Các quá trình xử lý nước thải được chia thành ba nhóm chính: vật lý, hóa học và sinh học.

• Bùn từ xử lý lý hóa học (bùn sơ cấp) thường chứa các chất rắn lơ lửng trong nước (TSS), có khối lượng riêng lớn.
• Bùn từ xử lý sinh học (bùn thứ cấp) chứa chất hữu cơ, vô cơ và xác vi sinh vật (bùn hoạt tính), có mật độ thấp và khó tách nước hơn.

Tại các nhà máy xử lý nước thải (WWTP), hệ thống được chia thành hai tuyến:

• Tuyến xử lý nước sạch.
• Tuyến xử lý bùn thải.

Mục tiêu chính là thu được nước đạt tiêu chuẩn xả thải và giảm thiểu khối lượng bùn trước khi đem chôn lấp, ủ phân hoặc tái sử dụng.
Hầu hết các bãi chôn lấp yêu cầu bùn có hàm lượng chất khô (DM) ≥ 30%, điều này chỉ đạt được bằng phương pháp cơ học (như máy ép băng tải, máy ly tâm) hoặc sấy nhiệt.

Do đó, quá trình làm đặc bùn là bước trung gian quan trọng để giảm kích thước và chi phí hệ thống xử lý tiếp theo.

2. Làm đặc bùn nước thải

Làm đặc bùn là quá trình giảm thể tích bùn trước khi tách nước bằng phương pháp khác. Hai nguồn phát sinh bùn chính là từ xử lý sơ cấp và thứ cấp.

Đặc điểm của bùn sơ cấp và thứ cấp:

• Hàm lượng nước cao (95–99%) gây khó khăn trong xử lý.
• Chứa nhiều chất hữu cơ, dễ phân hủy sinh học, gây mùi hôi.
• Mang mầm bệnh, cần xử lý nghiêm ngặt.

Ba mục tiêu chính của xử lý bùn là:

1. Giảm lượng nước → giảm thể tích.
2. Ổn định chất hữu cơ → ngăn ngừa phân hủy và sinh mùi.
3. Tăng độ đặc, dễ vận chuyển.

Các loại bùn phổ biến:

• Bùn sơ cấp: Từ bể lắng sơ cấp, màu xám, nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy, dễ làm đặc (95–99% ẩm).
• Bùn sinh học: Từ bùn hoạt tính dư, màu nâu, khó cô đặc (98–99.5% ẩm), thường trộn với bùn sơ cấp.
• Bùn hiếu khí: Đã ổn định một phần, màu nâu đậm, ít mùi.
• Bùn kết tủa hóa học: Màu tối hoặc đỏ nếu chứa sắt, ít phân hủy hơn nhưng vẫn có mùi.

3. Làm đặc bùn bằng lắng cơ học

Lắng cơ học là phương pháp làm đặc bùn trong các bể lắng tròn, có cầu quay chậm với cào bùn đáy. Các cào giúp thu gom bùn đặc về hố thu để xả định kỳ.

• Bể cao ~3,5m, đáy dốc 15%.
• Dựa trên đường cong lắng theo lý thuyết Kynch, vùng từ t2–t3 là vùng nén bùn, thích hợp để làm đặc.
• Tải trọng đặc trưng: 25–70 kg chất khô/m².ngày.
• SVR (Sludge Volume Ratio): 0.5–2 ngày (thời gian lưu bùn trong bể).

4. Làm đặc bùn bằng phương pháp tuyển nổi khí hòa tan (DAF)

DAF là công nghệ tách/làm đặc bùn dựa trên nguyên lý: hòa tan không khí vào nước dưới áp suất cao, sau đó giải phóng tại bể tuyển nổi, tạo ra các bọt khí nhỏ bám vào hạt rắn, kéo chúng nổi lên bề mặt.

Ưu điểm của DAF:

• Tốc độ tách cao hơn lắng trọng lực → tăng hiệu suất và tiết kiệm diện tích.
• Tách tốt hạt mịn và keo → hiệu quả cao trong xử lý nước công nghiệp và đô thị.
• Tải trọng bùn cao, tăng nồng độ bùn lên 8–10% chất khô (tùy loại).
• Chiếm diện tích nhỏ hơn gấp 5 lần so với bể lắng tĩnh cùng lưu lượng.

Ứng dụng:

• Làm đặc bùn sinh học và hỗn hợp bùn sơ cấp.
• Tách TSS sau keo tụ-tạo bông.
• Phục hồi sợi cellulose, xử lý nước thải giàu chất rắn.

Thông số thiết kế DAF:

Thiết bị tiêu biểu của SIGMADAF:

• FPAC Compact: 3–200 m³/h (bồn kim loại).
• FPAC-CW: 1000–4000 m³/h (bể bê tông).
• FPHF Compact: 100–1000 m³/h (kim loại/nhựa).
  → Tất cả đều chịu được nước thải có độ mặn cao.

5. So sánh DAF và làm đặc bằng lắng trọng lực

6. Kết luận

Bùn từ quá trình xử lý nước thải cần được làm đặc để giảm khối lượng, dễ vận chuyển và xử lý tiếp theo. Tùy điều kiện cụ thể của từng nhà máy (diện tích, kinh phí, công nghệ hiện có), có thể lựa chọn:

• DAF: Ưu tiên cho nơi yêu cầu hiệu suất cao, mặt bằng nhỏ.
• Lắng trọng lực hoặc cơ học: Kinh tế hơn, phù hợp nơi có nhiều diện tích.

Để đạt được bùn có nồng độ khô cao hơn (>30% DM), cần kết hợp các công nghệ như ép băng tải, máy ép khung bản, ly tâm sau bước làm đặc.