Máy ép bùn băng tải (Belt Filter Press): nước rửa, vải lọc và cuộc chiến chống tắc

Máy ép bùn băng tải là một trong những thiết bị tách nước bùn lâu đời và được dùng phổ biến nhất. Bùn được kẹp giữa hai lớp vải lọc chạy qua hệ thống trục lăn, nên máy có cấu tạo hở, dễ quan sát và dễ sửa. Đổi lại, vải lọc là “trái tim” đồng thời là điểm yếu: tắc, lệch, mòn, đứt, và cần nước rửa rất nhiều để giữ máy sống. Bài này phân tích từng nỗi đau.

Nguyên lý

Bùn sau khi trộn polymer được đưa lên vùng lọc trọng lực: phần nước tự do thoát qua vải, bông bùn đặc dần. Sau đó bùn đi vào vùng áp suất trung bình, nơi vải lọc trên ép xuống vải lọc dưới, rồi qua các trục lăn xen kẽ tạo lực ép và lực cắt tăng dần để vắt nước ra. Bánh bùn được gạt khỏi băng ở cuối máy, còn băng lọc được rửa bằng vòi phun cao áp trước khi bắt đầu chu kỳ mới.

Sơ đồ máy ép bùn băng tải — Hình 1. Sơ đồ máy băng tải: bể điều hòa polymer, vùng lọc trọng lực, các trục lăn ép và cơ cấu rửa băng.

Khu vực xả bánh bùn của thiết bị ép bùn tại nhà máy xử lý nước thải — Hình 2. Khu vực xả bánh bùn của một thiết bị ép bùn tại nhà máy xử lý nước thải. Ảnh: Moreau1, Public domain, qua Wikimedia Commons.

Theo tài liệu EPA, hiệu quả tách nước của loại máy này phụ thuộc rất nhiều vào loại bùn: bùn sơ cấp thô có thể đạt độ khô bánh bùn 28 đến 44%, trong khi bùn dư hoạt tính chỉ khoảng 20 đến 35% và bùn dư sau phân hủy hiếu khí thấp hơn nữa, khoảng 12 đến 20%. Một số tài liệu kỹ thuật khác ghi độ ẩm bánh bùn tham khảo khoảng 70 đến 83% (tức độ khô 17 đến 30%).

Ưu điểm

Cấu tạo hở, dễ quan sát vận hành và xử lý sự cố ngay tại chỗ.
Bảo trì tương đối đơn giản, thường do đội bảo trì của nhà máy tự làm được; khoản chính là thay băng lọc.
Vải lọc là hàng tiêu chuẩn thị trường, dễ mua thay thế, không phụ thuộc hãng máy.
Khởi động và dừng nhanh, khác với các thiết bị quay tốc độ cao cần cả giờ để tăng tốc.
Ồn thấp hơn thiết bị quay tốc độ cao; mắt lưới nhỏ nên ít rò bùn, có thể dùng ít polymer hơn.
Nhân sự vận hành ít nếu máy đủ lớn để xử lý hết bùn trong một ca.

Nhược điểm và giới hạn

Nước rửa rất lớn, áp cao, rửa thường xuyên. Băng lọc phải rửa sau khi xả bánh bùn và cuối mỗi ca. Nếu dùng nước tuần hoàn thì phải bổ sung nước sạch khoảng 20 đến 30% để tránh tắc đầu phun.
Nước rửa quay lại hệ thống xử lý, làm tăng lượng nước phải xử lý thứ cấp.
Khó tự động hóa hoàn toàn; máy cần người giám sát, nhất là khi bùn đầu vào thay đổi.
Có mùi vì bùn lộ thiên trên băng; cần thông gió, dùng hóa chất khử mùi hoặc chọn loại kín.
Nhạy với dầu mỡ. Bùn nhiều dầu mỡ làm bít vải lọc và cho bánh bùn ẩm hơn.
Nhạy với vật cứng. Bùn phải qua sàng hoặc nghiền để tránh vật sắc làm hỏng băng.
Tuổi thọ băng lọc biến động lớn: trung bình khoảng 2.700 giờ chạy, dao động từ 400 đến 12.000 giờ tùy loại bùn và cách vận hành.

Các sự cố thường gặp

Tắc băng lọc (blinding)

Biểu hiện: Nước rót lên băng không thoát; công suất giảm; bùn tràn mép
Nguyên nhân thường gặp: Dư polymer; bùn nhiều mỡ; vòi rửa tắc hoặc áp nước thấp; nước rửa bẩn
Hướng xử lý: Kiểm tra áp và đầu phun; giảm liều polymer; đổi loại vải; tăng thời gian và tần suất rửa; ngâm rửa hóa chất khi cần

Băng chạy lệch

Biểu hiện: Băng lệch về một phía, mài mép, gấp nếp
Nguyên nhân thường gặp: Căng không đều; trục lăn mòn hoặc lệch; cảm biến hoặc cơ cấu dò biên kém nhạy
Hướng xử lý: Điều chỉnh cơ cấu dò biên; căn chỉnh trục lăn; thay ổ trục hoặc con lăn mòn

Trượt dây đai / motor không kéo nổi băng

Biểu hiện: Băng đứng hoặc chạy chậm dù motor chạy
Nguyên nhân thường gặp: Lực căng thấp hoặc quá lớn; băng dính cặn; bôi trơn kém; quá tải
Hướng xử lý: Kiểm tra lực căng, làm sạch băng, giảm tải cấp, kiểm tra dây đai truyền động

Tràn vật liệu / chảy bùn ra mép

Biểu hiện: Bùn trào hai bên băng hoặc rơi xuống khu lọc
Nguyên nhân thường gặp: Cấp bùn vượt công suất; bông vỡ do rối dòng ở đường ống; gạt bùn mòn không đều; băng tắc
Hướng xử lý: Giảm lưu lượng; kiểm tra chỗ dòng bùn gấp khúc; thay lưỡi gạt; vệ sinh khay hứng nước lọc

Bông bùn vỡ ở lưu lượng cao

Biểu hiện: Băng ngập đột ngột khi tăng lưu lượng
Nguyên nhân thường gặp: Tăng tải thủy lực gây rối dòng làm vỡ bông; đổi tính chất bùn nên bông mỏng manh hơn
Hướng xử lý: Chỉnh lại cách hòa trộn polymer; giảm rối ở đường ống cấp; chạy lại jar test

Bánh bùn ướt

Biểu hiện: Bánh nhão, ép không đạt độ khô
Nguyên nhân thường gặp: Lực căng băng chưa phù hợp; lớp bùn dày mỏng không đều; polymer không đúng liều
Hướng xử lý: Chỉnh lực căng và độ dày lớp bùn; hiệu chuẩn định lượng polymer

Đứt dây đai / rách băng

Biểu hiện: Máy dừng đột ngột, băng bị xé
Nguyên nhân thường gặp: Vật cứng lẫn trong bùn; băng đã quá tuổi thọ; lệch băng kéo dài
Hướng xử lý: Lắp sàng và nghiền ở phía trước; thay băng theo số giờ; xử lý lệch băng sớm

Ồn bất thường

Biểu hiện: Kêu rít, va chạm
Nguyên nhân thường gặp: Con lăn hoặc ổ trục khô, mòn; băng va vào khung
Hướng xử lý: Bôi trơn con lăn và ổ trục; kiểm tra căn chỉnh

Mùi hôi và điều kiện làm việc

Biểu hiện: Khiếu nại mùi, khí H2S ở nhà xưởng
Nguyên nhân thường gặp: Bùn lộ thiên; thông gió kém; bùn để lâu
Hướng xử lý: Che kín hoặc hút khí; dùng chất oxy hóa như kali permanganat; tăng tần suất rửa sàn

Chi phí ẩn cần tính:

1. Nước rửa. Trong các bảng tính chi phí vận hành, lượng nước rửa ngược có thể xấp xỉ bằng lượng bùn lỏng cần xử lý (tỷ lệ 1:1) và trở thành khoản lớn nhất trong nhóm chi phí nước.

2. Người trực. Một nhà máy chỉ có một máy băng tải vẫn cần khoảng 4 đến 8 giờ công mỗi ngày (bao gồm cả thí nghiệm) theo ước tính của EPA.

3. Băng lọc. Thay băng là khoản bảo trì chính và khó dự đoán vì tuổi thọ dao động từ vài trăm đến hàng chục nghìn giờ.

Khi nào phù hợp, khi nào nên cân nhắc lại

Thường phù hợp

Bùn hữu cơ ổn định, có bể điều hòa đồng đều phía trước
Cơ sở có nước rửa sạch và hệ thống xử lý nước rửa
Có đội bảo trì tự thay băng và người giám sát ca

Nên cân nhắc kỹ

Bùn nhiều dầu mỡ, dễ bít vải
Cơ sở thiếu nước hoặc không muốn tăng lượng nước phải xử lý
Muốn vận hành gần như không người trực

Danh mục kiểm tra vận hành

Hằng ca: xem băng có lệch hay không, kiểm tra vòi rửa, rửa băng sau ca bằng nước áp cao, lấy mẫu bùn cấp, bánh bùn và nước lọc để đo chất rắn.
Hằng tuần: bôi trơn con lăn và ổ trục, kiểm tra lưỡi gạt, khay hứng nước lọc.
Ghi lại lưu lượng bùn, liều polymer, hóa chất khử mùi; theo dõi số giờ chạy của băng để dự báo thay.
Đảm bảo có sàng và nghiền phía trước để tránh vật cứng làm rách băng.

Nếu bạn muốn giảm nước rửa và giảm người trực ca, xem thêm cách Slit Saver tự làm sạch mặt lọc mà không cần rửa ngược.

Câu hỏi thường gặp

Băng lọc bị tắc thì kiểm tra thế nào?

Rót nước sạch lên băng: nếu không thoát thì băng đã bị tắc. Nguyên nhân thường là dư polymer, bùn nhiều mỡ hoặc vòi rửa tắc, áp nước thấp. Cần kiểm tra áp và đầu phun, giảm liều polymer rồi tăng tần suất rửa.

Băng lọc dùng được bao lâu?

Theo tài liệu của EPA Hoa Kỳ, tuổi thọ trung bình khoảng 2.700 giờ chạy, dao động từ 400 đến 12.000 giờ tùy loại bùn và cách vận hành, nên rất khó dự báo chính xác chi phí thay thế.

Nguồn tham khảo

US EPA – Biosolids Technology Fact Sheet: Belt Filter Press (EPA 832-F-00-057): https://19january2021snapshot.epa.gov/sites/static/files/documents/BiosolidsTechSheetBeltFilterPress.pdf
Micronics – Belt Filter Press Throughput Troubleshooting: https://www.micronicsinc.com/filtration-news/belt-filter-press-throughput-troubleshooting/
WEF – What every operator should know about belt filter presses: https://www.wef.org/globalassets/assets-wef/2-pubs–news/magazines/wet/wet-november-2018/wet_p38_p40_operator_essentials.pdf
Ảnh Hình 2: File:Belt filter press – Blue Plains WWTP – 2016.jpg, Wikimedia Commons, Moreau1, Public domain.

Bài viết tổng hợp từ các tài liệu kỹ thuật của EPA Hoa Kỳ và các nguồn công khai. Số liệu mang tính tham khảo.

— Thợ Ép Bùn