CHƯƠNG 0. GIỚI THIỆU CHUNG

1. Nguồn gốc bùn thải
Bùn thải là một sản phẩm phụ của quá trình xử lý nước thải ở bất kỳ nhà máy xử lý nước
thải kiểu truyền thống nào và trong khi bùn thải xả ra các nguồn tiếp nhận thì cơng tác xử
lý bùn phức tạp hơn nhiều.

2. Bùn phát sinh từ các trạm xử lý nước đô thị
Một hoặc nhiều mức độ xử lý (sơ cấp, bậc hai, bậc ba) được sử dụng để làm sạch chất
thải. Mỗi mức độ xử lý cung cấp cả việc làm sạch chất thải tốt hơn và làm tăng một lượng
chất thải rắn đô thị:

● Chất rắn sơ cấp: loại bỏ bởi lắng trọng lực ở giai đoạn bắt đầu của quá trình xử lý
nước thải. Chúng luôn chứa 3-7% tổng chất rắn (%TS), 60-80% chất hữu cơ (cơ
bản khơ). Chất rắn sơ cấp nhìn chung có tỉ lệ khoảng 2.500 đến 3.000 lít trên mỗi
triệu lít nước thải được xử lý.

● Chất rắn thứ cấp: thường sinh ra bởi quá trình xử lý sinh học gọi là xử lý bậc hai
(hệ thống bùn hoạt tính,lọc nhỏ giọt và những hệ thống bám dính khác sử dụng vi
khuẩn để loại bỏ các chất hữu cơ từ nước thải). Chúng luôn chứa từ 0,5-2,0%
thành phần hữu cơ của chất rắn thứ cấp nằm trong khoảng từ 50% đến 60%.
Khoảng 15.000-20.000 lít chất rắn được sinh ra trên mỗi triệu lít nước thải được
xử lý.

● Chất rắn bậc cao (bậc ba): thường sinh ra bởi các q trình như kết tủa hóa học và
lọc. Lượng chất rắn thay đổi từ 0,2% đến 1,5% với thành phần hữu cơ của chất rắn
trong khoảng từ 35% đến 50%/. Khoảng 10.000 lít chất rắn được sinh ra trên mỗi
triệu lít nước thải được xử lý.

Nước Tuần hoàn bùn
thải

Lưới lọc rác

Lọc cát Lắng Bể sinh học Lắng thứ cấp
sơ cấp hiếu khí

Xử lý bùn Hồ sinh học
thải

Bể chứa Sông
nước mưa ngòi

Hình 1: Sơ đồ xử lý nước thải đô thị

Nguồn: sách Xử lý nước thải đô thị và cơng nghiệp, tính tốn thiết kế cơng
trình- Lâm Minh Triết, NXB Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh

3. Bùn cống rãnh
Lượng bùn nạo vét từ hệ thống cống rãnh và hệ thống thống thoát nước của thành phố,…

Ngoài ra, bùn từ các hoạt động xây dựng, các khu công nghiệp (KCN), cơ sở sản xuất,…

4. Phân loại bùn thải
● Bùn thải sinh học: Có mùi hơi thối song khơng độc hại. Có thể dùng để sản xuất
phân hữu cơ bằng cách cho thêm vôi bột để khử chua; than bùn; cấy vi sinh, dùng
chế phẩm EM… để khử mùi sẽ thành phân hữu cơ tổng hợp. Trong đó, bùn thải

chiếm 70%. Giá thành rẻ, chất lượng không thua kém các loại phân hữu cơ bán
trên thị trường. Hoặc tiến hành ủ kỵ khí, thu khí biogas.
● Bùn thải cơng nghiệp khơng độc hại: xử lý sơ bộ, có thể sử dụng vào nhiều mục

đích khác nhau.
● Bùn thải cơng nghiệp nguy hại: Có chứa các kim loại nặng như: Cu, Mn, Zn, Ni,
Cd, Pb, Hg, Se, Al, As…bắt buộc phải được xử lý trước khi thải ra mơi trường.

5. Đặc tính của bùn thải
Đặc tính của bùn thải sinh ra từ các nguồn (sơ cấp, thứ cấp, …) cung cấp thông tin cơ
bản về tính chất của chúng. Có nhiều thơng số vật lý, hóa học và sinh học khác quan
trọng đối với việc xử lý và quản lý bùn thải.

Bùn cống rãnh là một hỗn hợp tạp chất, thành phần biến đổi khác nhau giữa các thành
phố, ngay cả ở một thành phố trong cùng một ngày. Thành phần bùn cống rãnh phụ thuộc
vào mật độ dân số và tập quán của họ. Các thành phần cơ bản, ảnh hưởng đến môi trường
cần quan tâm:

● Thành phần dinh dưỡng,
● Kim loại nặng,
● Chất ô nhiễm hữu cơ,
● Tác nhân gây bệnh.

6. Thành phần tính chất

Bảng 1. Thành phần và tính chất hóa học điển hình của bùn và bùn chưa qua xử lý

Bùn sơ cấp chưa qua Bùn sơ cấp được phân Bùn đã qua

Thành phần xử lý Trung hủy Trung xử lý
Khoảng bình Khoảng bình Khoảng
5.0 10.0 0.83÷1.16
Tổng lượng chất 2.0÷8.0 6.÷12 59 ÷88
60÷80 40

rắn khô (TS), % 65 30÷60
Chất rắn dễ bay

hơi (% of TS)

Dầu mỡ 6 ÷ 30 - 5÷20 18 -
(% của TS) 7 ÷ 35 - 5÷12
Ether hịa tan - -
Ether chiết suất 25 32÷41
2.5 2.4÷5.0
Protein (% của 20 ÷ 30 1.6 15÷20 18 2.8÷11.0
1.5 ÷ 4 0.4 0.5÷0.7
TS) 0.8 ÷2.8 10.0 1.6÷6.0 3.0 -
Nitơ (N % của 0 ÷ 1
8.0÷ 15.0 2.5 1.5÷4.0 2.5 -
TS)
Photpho - 0.0÷3.0 1.0 -
6.0 6.5÷8.0
(P2O5, % của TS) 600 8.0÷15.0 10.0 580÷1100
Potash 500 1,100÷1,700
11000 8,000÷10,00
(K2O, % của TS) 0
Cellulose

(% của TS)
Kim loại

(Khơng tính 2.0÷4.0 3.0÷8.0 4.0

Sunphat) 15.0÷20.0 10.0÷20.0 -

Silica 5.0÷8.0 6.5÷7.5 7.0
500÷1500 2,500÷3500 3,000
(SiO2,% của TS)
pH 200÷2000 100÷600 200
Độ kiềm 10,000÷12,50 4,000÷6,00 5,000
0
(mg/l CaCO3)
Acid hữu cơ (mg/

l as HAc)
Năng lượng, Btu/

lb 0

(Btu/lb x 2.3241 = kJ/kg)

Nguồn: City and county of san francisco 2030 sewer system master plan, TASK 600

6.1 Nồng độ chất rắn

- Nồng độ chất rắn được đo lường và xác định theo mg/l hoặc theo phần trăm (%)
chất rắn.

- Phần rắn tổng cộng là tỉ lệ trọng lượng /trọng lượng trong khi nồng độ chất
rắn(mg/l) theo tỷ lệ trọng lượng/thể tích.

- Chất rắn bay hơi tổng cộng (% TVS): được xác định bởi sự bay hơi chất rắn khơ ở
550°C÷50°C trong một lò nung với oxi dư. Phần còn lại được cho là không bay
hơi hoặc như chất rắn cố định(tro) và lượng mất đi là chất rắn bay hơi tổng cộng.
Cả % TS và %TVS được sử dụng rộng rãi trong công tác quản lý và xử lý bùn thải

như đo lường vật chất khô (hoặc độ ẩm) và vật chất hữu cơ (có thể đốt cháy trong
bùn thải).

- Chất rắn lơ lửng tổng cộng (TSS):là phần cịn lại khơng thể lọc được, bị giữ lại
sau khi lọc một mẫu bùn thải lỏng và sau đó sấy khơ ở 103-105°C để loại bỏ nước.

- Việc xác định chất rắn lơ lửng bay hơi giống như chất rắn bay hơi tổng cộng với
cách sử dụng phương pháp đốt.Chất rắn tổng cộng là tổng chất rắn hòa tan và lơ
lửng

6.2 Nước:

- Nước trong bùn thải luôn được xác định như sau:
● Nước tự do khơng bám dính vào hạt bùn thải và nó được phân tách bởi lắng trọng

lực.
● Nước bông được giữ lại bên trong khối và chỉ có thể loại bỏ bởi lực cơ học, lực

này luôn tốt hơn trọng lực.
● Nước mao dẫn bám chặt vào những hạt riêng lẻ và có thể được phân tách bởi lực

cơ học.
● Nước nội bào và liên kết hóa học là thành phần của vật chất tế bào và có liên kết

sinh học,hóa học với vật chất hữu cơ và vô cơ trong bùn thải.

6.3 Thành phần hóa học:

- Thành phần hóa học của chất rắn đơ thị thay đổi tùy theo nguồn gốc và phương
pháp xử lý.


- Bùn chứa các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng vi lượng và nước quan trọng đối với
sự phát triển của cây trồng. 16 nguyên tố trong số 90 nguyên tố được tìm thấy
trong thực vật được biết như là chất tiềm tàng cho sự phát triển của thực vật và hầu
hết những nguyên tố này có trong bùn.

- Những nguyên tố như C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, B, Mn, Cu, Zn, Mb và Cl.
Những kim loại và chất hữu cơ tổng hợp có thể gây bất lợi và thậm chí độc đối với
con người, động vật và thực vật ở một mức độ nhất định và được quy định bởi luật
lệ riêng biệt. Những nghiên cứu rộng rãi được thực hiện vào những năm 1980 bởi
US.EPA và phân tích nồng độ các chất gây ơ nhiễm, độ độc và ảnh hưởng bất lợi
lên con người và môi trường đưa ra qui định về nồng độ của 10 kim loại nặng (As,
Cd, Cr, Cu, Pb, Mb, Ni, Se và Zn) trong bùn được sử dụng cho đất hoặc thải bỏ
theo các điều kiện khác nhau.

- Các chất dinh dưỡng có trong bùn được thực vật hấp thụ dưới dạng các ion hòa tan
hầu hết qua rễ. Các chất khống hịa tan trong bùn và trong đất có dưới dạng các
cation (H+, Ca2+, Mg2+, K+, Na+ và mức thấp( Fe2+, Mn2+, Cu2+, Al3+, Zn2+) và anion
(HCO3,CO32-, HSO4-, SO42-, Cl-, F-, HPO4-, H2PO4-)

6.4 Chất dinh dưỡng đa lượng

- C, H, N, P, K, Ca, Mg và S. N, P, K thường bị thiếu và được thêm vào đất thông
qua phân bón.

- Mặc dù bùn thải chứa tương đối thấp những chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng
khi áp dụng vào cho đất, nhưng chúng có thể cung cấp tất cả nitơ cần thiết,
phospho cũng như canxi, magie, và nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu.
Bảng 2. Các chất dinh dưỡng trong bùn thải


Nguyên tố Ký hiệu Ion hoặc phân tử
Nitơ N NO3+, NH4+

Kali K K+

Photpho P HPO42-,H2PO4-

Lưu huỳnh S SO42-

Canxi Ca Ca2+

Sắt Fe Fe2+, Fe3+

Magie Mg Mg2+

Mangan Mn Mn2+

Đồng Cu Cu2+

Kẽm Zn Zn2+

Molipđen Mo MoO4-

Bo B H3BO3,H2BO3-, B(OH)4-

Nguồn: City and county of san francisco 2030 sewer system master plan, TASK

600

- Nito: Nito hữu cơ ln là hình thức chiếm ưu thế của nito trong đất (90%) và trong

bùn thải, nó khơng có giá trị cho đất. Bùn thải này phải được phân hủy để được
chuyển hóa thành amonium (NH+4) và cuối cùng bị oxi hóa thành nitrat (NO3-) để
trở thành chất có giá trị sinh học. Thành phần Nito của bùn thải sơ cấp trong
khoảng 2-4%,trong bùn thải sơ cấp và bùn thải phân hủy sơ cấp và bùn thải phân
hủy kỵ khí nó nằm ở mức 2%-6% (cơ bản khơ). Nito trong bùn thải luôn được
quyết định bởi Nito hữu cơ, nito amonia hòa tan(N-NH3), nito-nitrat(N-NO3) hòa
tan và tổng nito Kejldahl.

- Phospho: hình thức thơng thường nhất của phospho là phospho hữu cơ và những
hình thái biến đổi của ortho photpho photpho(H2PO4-, HPO-4, PO43-) và poli
photphat như là: Na3(PO3)6, Na5P3O4, Na4P2O7. Ortho photphat ổn định là hình thức
chiếm ưu thế được hấp thu bởi thực vật.

- Bùn thải sơ cấp chứa đựng một lượng nhỏ photpho. Bùn thải thứ cấp chứa một
lượng lớn photpho từ việc loại bỏ bùn từ xử lý nước thải bởi quá trình sinh học.

- Lượng photpho trong bùn thải phụ thuộc vào nồng độ photpho trong dòng vào và
phương pháp loại photpho từ hệ thống xử lý nước thải.Quá trình sơ cấp truyền
thống và q trình hoạt tính chất thải chỉ loại bỏ 20-30% dịng vào.Bên cạnh đó,

bùn thải phát sinh từ những quá trình này chứa đựng một lượng nhỏ phospho
(0.1÷2%).
- Kali: Bùn thải ln chứa một lượng nhỏ kali (0,02-2,5%,cơ bản khô)
- Canxi: Bùn thải chứa một lượng nhỏ canxi nếu chúng là kết quả của những quá
trình có sử dụng vơi.
- Magie: Bùn thải luôn chứa một lượng nhỏ magie(0,3-2% khối lượng khô).
- Lưu huỳnh: Lưu huỳnh, những thành phần hữu cơ chứa nó, hiện diện trong bùn
thải và sunfat (SO4-) có giá trị sinh học được tạo ra như là kết quả của quá trình xử
lý sinh học. Bùn thải chứa từ 0,6%-1,5% lưu huỳnh.


6.5 Chất hữu cơ

- Vật chất hữu cơ thụ động hoặc hoạt động,chứa lượng cacbon lớn (xấp xỉ 58%
trọng lượng), với một lượng ít hơn của hydro, oxi và những nguyên tố khác như
nito, lưu huỳnh phot pho.

- Vật chất hữu cơ trong bùn thải chứa protein, cacbonhydrat, chất béo-những thành
phần phân hủy từ những chuỗi dài của phân tử với trọng lượng phân tử từ hàng
trăm đến hàng triệu.

- Vật chất hữu cơ là một nguồn dinh dưỡng cho thực vật và vi sinh vật ; trong đất nó
nâng cao tính thấm nước, trao đổi khí và tính liên kết của những hạt đất.

6.6 Vi lượng

- Vi lượng như sắt, kẽm, đồng, mangan, boran, molipden (có gốc N-liên kết chặt),
natri, vanadi, clo cần thiết cho thực vật với số lượng nhỏ nhưng chúng khá quan
trọng như là chất xúc tác trong nhiều q trình sinh học. Vai trị của clo, ngoại trừ
một phần của nó trong sự phát triển của bộ rễ, không được biết nhiều. Lượng dư
thừa của một số vi lượng có thể làm cho bùn thải trở nên nguy hiểm với sức khỏe
con người,sự sống của pH của đất và bùn thải ảnh hưởng đến hoạt tính của vi
lượng. Tất cả các kim loại, ngoại trừ molipđen,đều có giá trị sinh học ở pH thấp. Ở
gần môi trường trung tính và kiềm,những kim loại tồn tại dưới dạng oxit hoặc

hydroxit khơng hịa tan và trở nên khơng có giá trị sinh học. Do vậy, tính độc gây
ra bởi mức độ thừa vi lượng có thể xảy ra.

6.7 Chất ơ nhiễm

- Bùn thải luôn chứa những thành phần vơ cơ và hữu cơ có thể gây ảnh hưởng bất

lợi cho sự sống thực vât và động vật cũng như sức khỏe con người nếu chúng hiện
diện ở mức độ dư thừa..

- Những chất ô nhiễm vô cơ gồm 10 kim loại nặng hoặc vết hiện tại được quy định
bởi U.S EPA :arsen,cadmium,Crom,đồng chì, thủy ngân, molipđen, niken, selen
và kẽm.
Bảng 3. Hàm lượng kim loại đặc trưng trong nước thải bùn thải.

Kim loại Bùn khơ (mg/kg) Trung bình
Phạm vi 10
Asen 1.1÷230 10
Cadmium 1 ÷3,410 500
Crom 10÷99,000 30
Cô-ban 11.3÷2,490 800
Đồng 84÷17000
Fe 1,000÷154,000 17,000
Lead 13÷26,000 500
Mangan 32÷9,870 260
Thủy ngân 0,6÷56 6
Mơ-líp-đen 0,1÷214 4
Niken 2-5,300 80
Selen 1.7÷17.2 5
Thiếc 2.6÷329 14
Zn 101÷49,000 1700
Nguồn: Egg-shaped Digester Facility
Overview,DCWASA

7. Đặc tính vi sinh vật học của bùn thải
- Hầu hết những quá trình xử lý nước thải loại bỏ những mầm bệnh từ nước thải và
chuyển chúng vào bùn thải. Trong khi nước thải được làm sạch, bùn thải sinh ra

bởi quá trình xử lý nước chứa một lượng lớn vi sinh vật gây bệnh. Bùn thải sơ cấp
chứa một lượng lớn bào xác protozoa, trứng giun sán và giun tròn hoạt động

(chết). Bùn thải thứ cấp chứa lượng đáng kể vi khuẩn và vi rút. Cho ví dụ,
Salmonella được loại bỏ hiệu quả từ 90% đến 99% từ nước và tích lũy vào bùn.
- Bùn thải chứa những hình thức sống khác nhau. Những sinh vật sống cực nhỏ này
có cả vai trị có lợi và bất lợi trong cách thức xử lý và sử dụng bùn thải.
- Vi sinh vật trong bùn thải có thể được phân loại vào nhóm vi khuẩn, bao gồm
khuẩn tia, virut, giun sán (động vật ký sinh), động vật nguyên sinh (protozoa),
rotifer và nấm. Một số lượng giới hạn vi sinh vật này là mầm bệnh. Mục tiêu chính
của xử lý bùn thải là giới hạn hoặc giảm thiểu mầm bệnh đến mức độ cho phép.
Quy định hiện tại không đưa động vật nguyên sinh, rotifer và nấm như đối tượng
vi sinh vật vào nhóm mầm bệnh bởi vì thiếu những phương pháp phân tích và vì
EPA kết luận rằng những vi sinh vật này khơng chắc tồn tại trong q trình xử lý
nước thải và bùn thải, do đó chúng khơng gây ra một tác động bất lợi nào trong sử
dụng bùn thải.
- Việc ứng dụng bùn thải chưa xử lý vào đất nông nghiệp sẽ dẫn đến sự ô nhiễm bởi
vi khuẩn và vi rút làm ảnh hưởng đến mùa màng, nước mặt và nước ngầm. Những
công trình xử lý nước thải, những nhà máy xử lý và kinh doanh bùn thải, những
hoạt động ủ phân compost, bãi chôn lấp bùn thải, những hoạt động áp dụng bùn
thải trong đất, nếu khơng được quản lý thích hợp có khả năng tiềm ẩn những mầm
bệnh đi vào khơng khí và đi kèm với sản phẩm.
- Xử lý bùn thải thích hợp, ưu tiên cho việc sử dụng lợi ích của chúng, hoặc thải bỏ
là điều vô cùng quan trọng trong việc ngăn ngừa những bệnh tật từ vi sinh vật gây
bệnh.

8. Mùi và những đặc tính khác

8.1. Mùi


- Về nguồn gốc, thành phần hóa học bùn thải có nhiều loại khác nhau. Đa số những
mùi quá mạnh là sản phẩm phụ của sự phân hủy và sự thối rửa vật chất hữu cơ.
Cho nên việc đo lường để kiểm soát mùi hiệu quả nhất là dựa vào sự ngăn ngừa
hoặc quản lý chu kỳ phân hủy của chất rắn.

- Chất rắn sơ cấp, là chất rắn không được xử lý từ những nguồn dân cư và công
nghiệp, có tiềm năng sinh mùi nhiều nhất. Bùn thải thứ cấp là những sản phẩm thứ
cấp của hoạt động vi sinh hiếu khí. Những vi sinh vật phân hủy và chuyển hóa vật
chất hữu cơ, làm giảm một lượng chất hữu cơ thô.

- Sự phân hủy sinh học những vật liệu hữu cơ thô là kết quả của việc sử dụng một
số nguyên tố (C, H,N…) bởi vi khuẩn và tạo thành những hình thức mới, đồng
thời giải phóng những sản phẩm như cacbondioxit, nước, H2S, amoni, metan và
một lượng lớn thành phần hữu cơ khác bị phân hủy. Một lượng đáng kể thành
phần hữu cơ này là những chất gây ô nhiễm mùi mạnh.

- Sự phân loại các chất gây mùi này gặp khó khăn do nồng độ của chúng thấp, sự
phức tạp của cấu trúc phân tử, vịng đời trong khơng khí thường ngắn sự biến đổi
về nguồn gốc và điều kiện phát sinh,… Tuy nhiên, hai nhóm lớn có thể được xác
định: (1) thành phần hữu cơ chứa lưu huỳnh và (2) những thành phần chứa Nito.
Mcaptan (công thức thơng thường CxHySH) bao gồm một nhóm lớn của những
chất ô nhiễm mùi mạnh trong nhóm chứa lưu huỳnh cùng với Sunfit hữu cơ khác
nhau (CxHyS) và H2S.

- Trong nhóm chứa Nito, những amin phức tạp khác chứa những gốc N, NH2. Với
một vài sự ngoại lệ (đáng chú ý nhất là amoni và một số amin), ngưỡng nồng độ
gây mùi của chúng là rất thấp (phần nhỏ theo ppm).

- Hai phương pháp kiểm soát mùi chủ yếu là: kiểm soát tại nguồn và loại bỏ mùi.
- Kiểm sốt tại nguồn có thể bao gồm việc tham vào những hóa chất để ngăn cản sự


phát sinh mùi (điều chỉnh pH bằng vơi, phun hóa chất ngăn mùi,…), thơng khí,
khép kín q trình và xử lý bằng thiết bị. Những cơng nghệ kiểm sốt và giảm
thiểu mùi bao gồm: hấp thụ (rửa khí bằng dung dịch nước), phá hủy ở nhiệt độ
cao, pha loãng vào khí quyển, che chắn,..

8.2. Những đặc tính khác

- Những đặc tính khác của bùn thải có ảnh hưởng đáng kể lên sự lựa chọn quá trình
và thiết bị xử lý bao gồm: mật độ, kích thước hạt, tính chuyên chở được (tính lưu

biến học), tính ăn mịn, tính bám dính, hệ số nén, đặc tính ẩm, sự hiện diện của vật
chất bên ngoài, vật liệu cát và xơ,…
🖎Tính chuyên chở được

- Bùn thải dạng lỏng, có tính chất vật lý khá giống với nước, có thể bơm tương đối
dễ dàng với việc sử dụng bơm li tâm, bơm màng, bơm pitong hoặc những loại
bơm khác.

- Bùn thải dạng lỏng (xấp xỉ gần 6 % TS) theo lý thuyết chất lưu của Issac Newton.
Sự mất áp suất tương ứng với vận tốc và tính nhớt dưới những điều kiện dòng
chảy thành lớp. Dòng chảy rối ở vận tốc tới hạn xác định (luôn luôn là 1,2-2 m/s).

- Sự giảm áp suất trong quá trình bơm chất thải rắn dạng lỏng có thể lên đến hơn
25% so với nước. Trong chế độ chảy rối, sự mất áp có thể đạt từ hai đến bốn lần so
với sự mất áp của nước.

- Sự chuyển tiếp từ chế độ dòng chảy tầng sang chế độ dòng chảy rối phụ thuộc vào
số Reynolds tỷ lệ với độ nhớt của chất lỏng. Chỉ số Reynolds thay đổi theo sự thay
đổi chế độ dòng chảy của bùn thải.


- Bùn đã nén và tách nước dễ vận chuyển, đo lường, lưu trữ. Cần chú ý khi lựa chọn
bơm, vận chuyển, sắp xếp và lưu trữ.

- Thiết kế hệ thống ống dẫn cũng là một nhân tố quan trọng. Ống dẫn bùn thải ít khi
có đường kính nhỏ hơn 150 mm. Chất rắn thường lắng đọng bên trong đường ống
dẫn, làm gia tăng sự mất áp. Vì vậy, những biện pháp làm sạch nên được thực hiện
đầy đủ.

- Những máy móc vận chuyển (chủ yếu là loại đinh ốc và dây đai), gần đây là máy
chuyển trục đinh ốc, bơm pitong đơn và đôi được dùng để vận chuyển bùn sinh
học đã tách nước. Vận chuyển và bơm khép kín có lợi thế đặc biệt trong việc xử lý
mùi.

🖎Lưu trữ

- Sự lưu trữ bùn thải thường được yêu cầu để xem xét mức độ thay đổi trong tỷ lệ
của sản phẩm bùn thải có tính đến những điều kiện khơng thuận lợi của q trình

vận hành (ngày cuối cùng, thời gian chất của máy móc,…). Lưu trữ bùn thải cũng
quan trọng nhằm cung cấp cho những quá trình xử lý khác nhau như: tách nước,
làm khơ, đốt, ổn định hóa học,…
- Lưu bùn thải lỏng trong thời gian ngắn có thể được thực hiện trong bể lắng và nén
bùn. Lưu trữ bùn trong thời gian dài có thể được thực hiện trong những bể phân
hủy hiếu khí hoặc kỵ khí, những bể phân tách được thiết kế đặc biệt hoặc bể ngầm
trong đất.
- Bùn thải sẽ trở nên xấu hơn nếu lưu trữ trong thời gian dài. Những hóa chất bảo
quản đặc biệt như clo, vôi, natri hydroxitn và hydro peoxit, … Những chất này đã
từng được sử dụng trong xử lý bùn thải và chỉ có tác dụng giới hạn.


9. Xử lý và đổ bỏ bùn thải
- Việc xử lý bùn thải nhằm đạt được một hay nhiều mục đích sau:
● Giảm thể tích (trọng lượng)
● Giảm sự thu hút mầm bệnh sinh vật truyền bệnh.
● Loại bỏ những chất ô nhiễm và mùi.
● Phát sinh hoặc tái tạo năng lượng.
- Một số phương pháp xử lý bùn thải được trình bày trong bảng 5.
Bảng 4. Các phương pháp xử lý và thải bỏ bùn

Phương pháp/ đơn vị xử lý Mục đích
Xử lý sơ bộ Xử lý sơ bộ bùn ban đầu
Bể chứa. Giảm thể tích (trọng lượng)
Tách cát.
Bể trộn(Sludge bending)
Nghiền bùn
Nén bùn(cơ đặc bùn).
Nén trống quay.
Ly tâm.
Nén trọng lực.

Nén bùn tuyển nổi. Ổn định bùn
Nén dây đai trọng lực Ổn định bùn để dễ tách nước
Ổn định bùn. Khử trùng,
Oxi hóa bằng Clorin. Ổn định bùn, giảm sinh khối, thu hồi năng lượng
Ổn định bằng kiềm. Ổn định bùn
Gia nhiệt. Phân compost
Phân hủy kỵ khí. Phá vỡ nước liên kết với hạt bùn
Phân hủy hiếu khí. Tạo bông bùn
Composting
Khử vi sinh vật gây hại

Tạo điều kiện bùn
Xử lý nhiệt Giảm thể tích
Tạo điều kiện hóa học Giảm thể tích
Giảm thể tích
Diệt mầm bệnh Giảm thể tích
Tuyệt trùng Giảm thể tích
Lưu trữ trong thời gian dài Chứa bùn và giảm thể tích bùn
Tách nước
Lọc ép chân không Giảm trọng lượng và thể tích
Lọc ép dây đai
Lọc áp lực Giảm thể tích, thu hồi năng lượng
Ly tâm Giảm thể tích, thu hồi năng lượng
Sân phơi bùn
Sấy bùn
Thiết bị bay hơi hỗn hợp
Sấy quay
Sấy nhanh
Sấy nhiều lị sưởi
Phun khơ
Phương pháp đốt
Lị đốt nhiều tầng
Flash combustion

Lị đốt tầng sơi Giảm thể tích
Lị đốt một buồng đứng Giảm thể tích
Thải bỏ cuối cùng
Chơn lấp Cung cấp mùn hữu cơ, NPK cho đất,..
Ứng dụng vào đất
Tái sử dụng


- Tùy vào đặc tính bùn và mục đích thải bỏ cuối cùng mà quy trình xử lý khác
nhau , được trình bày trong các hình …

Hình 2. Sơ đồ quy trình SEWPCP
Nguồn:Egg-shaped Digester Facility Overview,DCWASA

Hình 3. Sơ đồ quy trình OSWPCP
Nguồn: City and county of san francisco 2030 sewer system master plan, TASK 600

CHƯƠNG 1. CÔNG NGHỆ BIOGAS TRONG XỬ LÝ BÙN

1.1 Khái niệm và nguyên lí hoạt động
- Bản chất của cơng nghệ biogas là q trình phân hủy kỵ khí. Phân hủy kỵ khí là
quá trình dùng để ổn định bùn, đó là q trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong
điều kiện khơng có oxi.
- Bùn từ bể lắng 1 và bùn sinh học được trộn lại, cho vào bể ủ kín theo từng mẻ
hoặc liên tục. Sau một khoảng thời gian ủ nhất định, hỗn hợp khí mà thành phần
chủ yếu gồm có CO2 và CH4 được hình thành gọi là biogas. Phần chất hữu cơ ổn
định sẽ được rút ra khỏi bể, giảm đáng kể hàm lượng chất hữu cơ và vi sinh gây
bệnh.
Bảng 5. Thành phần của khí sinh học (Nguồn: FAO)

Chất Phần trăm
CH4 50 – 70
CO2 30 – 40
H2 5 – 10
N2 1 – 2
Hơi nước 0,3

1.2 Nguyên lý công nghệ

Gồm 3 giai đoạn chính:

🖎Giai đoạn 1: Sự hóa lỏng hay bẻ gãy các liên kết polimer (hydrolytic bacteria)

- Nhiều chất hữu cơ trong thành phần có chứa các phức chất polymer hữu cơ như là
protein, chất béo,cacbohydrat,cenllulose, lignin, một số tồn tại dạng khơng hịa
tan. Trong giai đoạn này các polymer hữu cơ bị bẽ gãy các liên kết do các enzym
đặc biệt hình thành. Do các vi khuẩn thủy phân và hòa tan trong nước,các chất hữu
cơ đơn giản hịa tan được hình thành, thích hợp cho các vi khuẩn hình thành acid
trong giai đoạn 2.

- Tốc độ thủy phân tùy thuộc vào chất dinh dưỡng và nồng độ vi khuẩn, pH và nhiệt
độ.

🖎Giai đoạn 2: Hình thành acid(acetogenic bacteria).

Các monomer hình thành trong quá trình thủy phân sẽ được chuyển hóa thành
acid hữu cơ như acetic, propionic, fomic, lactic, butyric, succinic, các alcol và
keton như ethanol, methanol, glycerol, aceton, acetat, CO2 và H2. Acetat là sản
phẩm chính. Các sản phẩm được tạo thành rất khác nhau tùy loại vi khuẩn và các
điều kiện ni cấy.
- Nhóm vi khuẩn acetic địi hỏi thế hidro thấp để chuyển hóa các acid béo, do đó
cần giám sát nồng độ hydro.Dưới áp suất riêng phần của hydro khá cao,sự tạo
thành acetat sẽ bị giảm và cơ chất sẽ bị chuyển hóa thành acid propionic,butyric và
ethanol hơn là metan. Do vậy có một mối quan hệ cộng sinh giữa vi khuẩn
acetogenic và vi khuẩn metan. Vi khuẩn metan sẽ giúp đạt được thế hydro thấp mà
vi khuẩn acetogenic cần.
- Ethanol,acid propionic và butyric được chuyển hóa thành acid acetic bởi nhóm vi
khuẩn acetogenic theo phương trình sau:


CH3CH2OH + CO2 → CH3COOH+2H2.
CH3CH2COOH + 2H2O → CH3COOH+CO2+2H2.
CH3CH2CH2COOH + 2H2O → 2CH3COOH+2H2.

Vi khuẩn acetogenic tăng trưởng nhanh hơn nhiều so hơn với vi khuẩn
metan với μmax lần lượt là 1 hr-1 và 0,04 hr-1(Hammer,1986).
🖎Giai đoạn 3: Hình thành metan CH4
● Nhóm vi khuẩn methanogens chuyển hóa các sản phẩm trong giai đoạn 2 thành CH4.
● Vi khuẩn methanogenic phát triển trong điều kiện yếm khí, tốc độ tăng trưởng chậm
hơn trong giai đoạn 1 và 2. Loại vi khuẩn này phụ thuộc vào vi khuẩn giai đoạn 1 và
2 để cung cấp chất dinh dưỡng ở dạng thích hợp.Ví dụ,hợp chất N hữu cơ phải được
chuyển hóa thành NH3 và thích hợp cho việc sử dụng một cách hữu dụng.
● Vi khuẩn metan chia làm 2 nhóm phụ:
Nhóm vi khuẩn metan hydrogenotrophic, nghĩa là sử dụng hydrogen hóa tự dưỡng:
chuyển hóa hydro và CO2 thành metan.

CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O.
Nhóm này giúp duy trì áp suất riêng phần hydro thấp cần thiết để chuyển hóa acid
bay hơi và alcol thành acid acetic và trung hòa pH trong bùn.
Nhóm vi khuẩn metan acetotrophic, cịn gọi là vi khuẩn phân giải acetat, chúng chuyển
hóa acetat thành metan và CO2.

CH3COOH → CH4 + CO2.

Acid acetic đóng vai trị rất quan trọng như là chất dinh dưỡng để hình thành

metan, khoảng 70% CH4 sản xuất từ CH3COOH.

Hình 4. Các giai đoạn trong phân hủy kỵ khí


1.3 Các kiểu bể phân hủy

1.3.1 Bể phân hủy chậm (low-rate Digestion)
- Hình thức phân hủy bùn kỵ khí lâu đời nhất và đơn giản nhất. Về bản chất nó là
một bể hình trụ với đáy nghiêng và một mái vòm hoặc mái bằng. Nguồn nhiệt bên
ngoài cung cấp cho bể có thể có hoặc khơng. Khơng cung cấp thiết bị xáo trộn, khí
sinh ra đi lên trên bề mặt gây ra sự xáo trộn bên trong bể. Quá trình ổn định bùn
diễn ra trong bể có sự phân tầng như hình vẽ sau:

Hình 5. Bể phân hủy chậm

- Tầng bùn nổi trên mặt sẽ được rút ra và quay trở lại cơng trình xử lý bậc hai. Lớp
bùn cặn ổn định tích lũy xuống đáy cuả bể và được rút ra khỏi bể theo định kỳ.
Khí metan ra bay lên trên lớp chất lỏng và sẽ được dẫn qua nắp.

- Bể này có đặc điểm là thời gian lưu bùn dài từ 30÷60 ngày.

1.3.2 Bể phân hủy nhanh (High- rate Digestion)
- Vào những năm 1950, bể phân hủy tải trọng thấp đã được cải tiến thành bể tải
trọng cao ở một số điểm như sau: cung cấp nhiệt cho bể, có thiết bị xáo trộn phụ
trợ, nén bùn dòng vào, đưa bùn vào bể ổn định. Những cải tiến này đã tạo ra một