Giảm 5% độ ẩm bánh bùn không phải giảm 5% khối lượng: phép tính nhiều người bỏ qua

Câu này mình nghe không dưới chục lần: “Máy này ra bánh bùn 80%, máy kia 85%, chênh có 5% thôi, không đáng kể.” Nghe hợp lý, nhưng sai về cách tính. Bài này mình đi qua một phép tính rất đơn giản, để thấy 5 điểm độ ẩm thật ra là bao nhiêu khối lượng phải chở đi.

Vì sao nhiều người làm nghề vẫn tính sai?

Độ ẩm là tỷ lệ phần trăm, còn thứ ta phải trả tiền vận chuyển và xử lý là khối lượng tuyệt đối. Hai thứ này không tỷ lệ tuyến tính với nhau. Nguyên lý cốt lõi chỉ có một: máy ép không làm chất khô biến mất, nó chỉ tách nước. Chất khô (TS) trước và sau ép là như nhau, nên:

Khối lượng bánh bùn = Khối lượng chất khô ÷ (1 − độ ẩm)

Bước 1: từ bùn lỏng TS 1% xuống bánh bùn 85%

Lấy 1 tấn bùn lỏng TS 1%. Bùn này ẩm 99%, chứa 10 kg chất khô và 990 kg nước.

10 kg chất khô ÷ 0,15 = 66,7 kg. Từ 1.000 kg còn 66,7 kg, tức giảm 93,3%. Đây là phần giảm lớn nhất, và phần lớn nước bị tách ở giai đoạn này.

Bước 2: từ 85% xuống 80% — tưởng ít mà không ít

Vẫn 10 kg chất khô đó, ở độ ẩm 80%: 10 kg ÷ 0,20 = 50 kg. So với bánh bùn 85% (66,7 kg), đó là giảm thêm 25% khối lượng bánh bùn. Bảng đối chiếu, mỗi dòng là cùng 1 tấn bùn lỏng TS 1%:

Càng khô, mỗi điểm độ ẩm càng đắt giá

Cùng là 5 điểm phần trăm, nhưng hiệu quả thay đổi: 90% xuống 85% giảm 33%, 85% xuống 80% giảm 25%, 80% xuống 75% giảm 20%. Bánh bùn càng khô thì nước còn lại càng ít và càng khó tách, nhưng tính theo tỷ lệ khối lượng thì mỗi bước vẫn đáng kể. Sai lầm phổ biến là nhìn “85 so với 80” như hai con số sát nhau, trong khi đó là một phần tư khối lượng phải chở đi.

Khi độ ẩm xuống rất thấp: 80% → 60% là giảm một nửa

Bước 85% → 80% chỉ là chặng đầu. Nếu kéo độ ẩm xuống 60%, khối lượng bánh bùn giảm thêm 50%, từ 50 kg còn 25 kg trên mỗi tấn bùn lỏng TS 1%. So với bánh bùn 85% ban đầu (66,7 kg), đó là giảm 62,5%. Máy ép cơ học thông thường khó vượt qua vùng 80% vì phần nước còn lại nằm ở kẽ hở, bề mặt hạt và dạng liên kết, không thể ép ra chỉ bằng lực nén.

Đây là vùng mà công nghệ khử nước bằng điện thẩm thấu hướng tới. Trong bài về máy ELO, một lần thử nghiệm tại Nhật trên bùn dư của nhà máy thực phẩm đưa độ ẩm từ 79% xuống 59%, khối lượng giảm khoảng một nửa — khớp đúng với phép tính ở trên. Đây là một lần thử nghiệm ở quy mô nhỏ, trên một loại bùn cụ thể, chưa phải cam kết cho mọi loại bùn.

Ví dụ cho một nhà máy

Giả sử nhà máy thải ra 10 tấn chất khô mỗi ngày (con số minh hoạ, không phải dữ liệu dự án cụ thể):

Hơn 6.000 tấn bánh bùn mỗi năm là số chuyến xe và phí xử lý bạn không phải trả. Nếu biết đơn giá xử lý bánh bùn (đồng/tấn) của mình, chỉ cần nhân với con số này là ra hiệu quả kinh tế thật.

Lưu ý khi áp dụng vào thực tế

• Phép tính coi chất khô không đổi. Thực tế, polymer hoặc hoá chất keo tụ thêm vào có thể làm tăng nhẹ lượng chất khô. Con số vẫn đủ sát để so sánh giữa các phương án.
• Độ ẩm 80% hay 85% đạt được hay không còn phụ thuộc loại bùn: bùn hữu cơ, bùn hydroxit hay bùn thực phẩm cho kết quả rất khác nhau. Đừng lấy một con số “đẹp” từ ngành này áp sang ngành khác.
• Trước khi so sánh hai thiết bị, hãy hỏi độ ẩm bánh bùn đo ở điều kiện nào (loại bùn, TS đầu vào, lượng polymer), rồi mới tính khối lượng.

Câu hỏi thường gặp

Bùn lỏng TS 1% tương ứng độ ẩm bao nhiêu?

Độ ẩm = 100% − TS, nên TS 1% là ẩm 99%. Trong 1 tấn bùn có 10 kg chất khô và 990 kg nước.

Giảm độ ẩm từ 85% xuống 80% thì giảm bao nhiêu khối lượng?

Giảm 25% khối lượng bánh bùn, từ 66,7 kg xuống 50 kg trên mỗi tấn bùn lỏng TS 1%.

Giảm độ ẩm từ 80% xuống 60% thì giảm bao nhiêu khối lượng?

Giảm 50% khối lượng bánh bùn, từ 50 kg xuống 25 kg trên mỗi tấn bùn lỏng TS 1%.

Vì sao giảm 5% độ ẩm không giảm 5% khối lượng?

Khối lượng bánh bùn tỷ lệ với 1/(1 − độ ẩm), không phải với độ ẩm. Chất khô không đổi, nên chỉ cần độ ẩm giảm ít là phần nước còn lại đã giảm rất nhiều theo tỷ lệ.

— Thợ Ép Bùn