Khi lượng bùn nhảy gấp đôi mỗi ngày: vì sao mình tính máy ép bùn theo chất khô, không theo m³

Nhật ký hiện trường: những lần mình đi khảo sát, chạy thử trên bùn thật, và điều mình học được.

Chuyện này bắt đầu ở một gian triển lãm ngành nước, chứ không phải ở trạm xử lý. Người phụ trách trạm xử lý nước thải của một nhà máy chế biến thực phẩm – đồ uống ghé qua và kể: máy tách nước bùn của nhà máy đã nhiều năm tuổi, ngày càng tốn nước rửa, bánh bùn ra vẫn ướt. Nghe tới đó, mình xin hẹn tới tận nơi để tìm hiểu thêm, vì chuyện bùn thì phải nhìn bùn thật mới nói được.

Nói trước cho khỏi hồi hộp: mẫu bùn lần này không khó. Bông lên đẹp, máy thử ép ra bánh bùn cầm lên được. Cái làm mình phải ngồi tính lâu nhất lại nằm ở chỗ khác: các con số hiện trạng không đứng yên.

Bài toán mình gặp

Bùn của trạm là bùn hỗn hợp vi sinh và hoá lý, khá loãng. Quy trình đơn giản: bùn từ hệ thống về bể chứa, rồi bơm lên máy tách nước. Máy hiện hữu đã có tuổi, phải phun nước rửa liên tục để mặt lọc không bị bít, và toàn bộ nước rửa đó chảy ngược về hệ thống xử lý nước thải.

Lúc hỏi số liệu để tính máy, mình nhận được hai con số dạng khoảng: lượng bùn cần xử lý mỗi ngày dao động khoảng gấp đôi, và nồng độ bùn vào máy cũng dao động khoảng gấp đôi. Lý do rất thật: máy cũ đã yếu, nên bên vận hành phải điều chỉnh quy trình liên tục cho kịp, và các thông số bùn vì thế không ổn định.

Mình đã làm gì

Sau buổi khảo sát, mình mang mẫu bùn về văn phòng. Mẫu để khoảng hai tiếng thì tự tách lớp rõ ràng: nước trong ở trên, bùn lắng xuống đáy. Mình gạn bớt lớp nước mặt, lấy phần bùn đáy để đo nồng độ và làm thí nghiệm.

Tiếp theo là jar test: so sánh vài loại polymer cation, trong đó có cả loại trạm đang dùng làm mốc, để chọn loại cho bông chắc và nước trong ở liều thấp (cách làm ở chương Polymer trong tách nước bùn và jar test). Có polymer rồi thì chạy máy thử Slit Saver (máy ép bùn dạng con lăn đa đĩa elip) cỡ nhỏ với chính mẫu bùn đó. Các đĩa elip quay lệch pha tự gạt sạch khe lọc, nên máy chạy liên tục mà không cần nước rửa ngược. Với trạm đang khổ vì nước rửa, chi tiết này đáng để ý.

Số liệu nói gì

Độ ẩm bánh bùn máy thử thấp hơn bánh bùn hiện trạng vài điểm phần trăm. Nghe thì nhỏ, nhưng vài điểm ẩm là một khoảng khối lượng đáng kể. Lấy số minh hoạ: giả sử bánh bùn đang khoảng 88% ẩm, xuống còn khoảng 84%, thì khối lượng bánh bùn phải chở đi giảm khoảng một phần tư, vì lượng chất khô không đổi, chỉ có nước bớt đi (phép tính ở bài Giảm 5% độ ẩm không phải giảm 5% khối lượng).

Phần đáng kể hơn là chuyện chọn công suất máy. Lượng bùn dao động khoảng gấp đôi, nồng độ cũng dao động khoảng gấp đôi, mà lượng chất khô bằng tích của hai thứ đó. Nếu hôm lưu lượng cao trùng hôm bùn đặc, lượng chất khô có thể gấp tới bốn lần hôm thấp nhất. Chọn máy theo “m³ bùn mỗi ngày” trong bối cảnh này gần như là đoán.

Vì vậy mình tính ngược từ thứ ổn định nhất mà trạm có: lượng bánh bùn thực sự đang chở đi và độ ẩm của nó. Số minh hoạ:

Cách quy đổi đầy đủ nằm ở chương Tính công suất máy ép bùn theo kgDS/h.

Bài học 1: tính máy ép bùn theo chất khô, không theo m³

Máy ép bùn “ăn” chất rắn, không “ăn” nước. Hai trạm cùng 100 m³ bùn/ngày, một trạm bùn 1%, một trạm bùn 2%, thì trạm sau cần máy xử lý gấp đôi lượng chất khô. Khi nồng độ và lưu lượng đều dao động, hãy chọn máy theo lượng chất khô (kgDS/h), rồi kiểm tra thêm hai đầu: ngày loãng nhất thì máy có nhận đủ lưu lượng không, ngày đặc nhất thì có đủ tải không. Nếu trạm đang có máy chạy, lượng bánh bùn chở đi mỗi tháng (có phiếu cân, có hoá đơn) thường là con số đáng tin nhất để kiểm lại.

Bài học 2: số liệu của máy cũ không phải số liệu của bùn

Khi máy tách nước đã xuống cấp, anh em vận hành phải xoay xở: tăng giảm lượng xả bùn, để bể đặc hơn hay loãng hơn, chạy thêm giờ. Mọi con số hiện trạng lúc đó đều đã bị “nắn” theo giới hạn của máy cũ. Nếu lấy nguyên các con số đó làm đầu bài cho máy mới, ta vô tình thiết kế máy mới theo cái bóng của máy cũ. Một câu nên hỏi thêm: “Nếu máy không phải là vấn đề, thì mỗi ngày anh muốn lấy bao nhiêu bùn ra khỏi hệ thống?”. Câu trả lời thường gần với lượng bùn thật của hệ thống sinh học hơn.

Chuyện mẫu bùn tự lắng cũng nói lên điều tương tự. Bùn loãng lắng nhanh thì nồng độ bơm lên máy phụ thuộc rất nhiều vào vị trí hút và việc bể chứa có được khuấy hay không. Một bể chứa có khuấy trộn, hoặc một bước cô đặc đơn giản trước máy ép, giúp đầu vào ổn định hơn nhiều so với việc để máy tự chịu. Khi báo kết quả thử nghiệm, mình cũng ghi rõ mẫu đã được gạn trước khi thử, để người đọc biết con số đó ứng với bùn đã cô đặc, không phải bùn lấy thẳng từ bể.

Bài học 3: nước rửa là chi phí ẩn chạy vòng tròn

Nước rửa mặt lọc không biến mất. Nó mang theo cặn mịn bị rửa trôi và chảy ngược về đầu hệ thống xử lý nước thải. Nghĩa là trạm phải xử lý lại chính lượng nước đó, tốn thêm điện bơm, thêm hoá chất, thêm tải cho bể sinh học. Mà cặn mịn bị rửa trôi lại chính là phần khó bắt nhất, nên nó quay vòng rồi lại tới máy ép. Khi so sánh các phương án tách nước bùn, hãy cộng nước rửa vào tổng chi phí: không chỉ tiền nước sạch, mà cả phần tải quay vòng về hệ thống (xem Chi phí tách ép bùn: tính tổng chi phí sở hữu).

Nếu bạn là chủ đầu tư, hãy hỏi nhà cung cấp

• Công suất máy được tính theo kg chất khô/giờ hay chỉ theo m³/h? Ở nồng độ thấp nhất và cao nhất của trạm tôi, máy có đáp ứng không?
• Số liệu đầu vào anh dùng để tính lấy từ đâu? Có kiểm lại bằng lượng bánh bùn thực tế đang chở đi không?
• Máy đã chạy thử trên chính bùn của nhà máy tôi chưa? Mẫu thử có được gạn, cô đặc trước không?
• Máy có cần nước rửa không? Bao nhiêu m³ mỗi ngày, và lượng đó quay về hệ thống của tôi ra sao?
• Độ ẩm bánh bùn và tỷ lệ thu hồi chất rắn có được cam kết trong hợp đồng không, ở liều polymer bao nhiêu kg trên mỗi tấn chất khô?
• Bể chứa bùn hiện tại có cần khuấy trộn hoặc cô đặc thêm để máy chạy ổn định không?

Việc của người tư vấn là đưa đủ số liệu, nói rõ giả định nào đứng sau con số nào. Chọn phương án nào, lúc nào đầu tư, là quyết định của chủ đầu tư, và còn tuỳ vào vốn, thời điểm, máy cũ còn chạy được bao lâu.

Câu hỏi thường gặp

Nếu trạm của bạn cũng đang loay hoay với lưu lượng bùn “lúc lên lúc xuống”, mang mẫu bùn tới, mình chạy thử và tính cùng bạn trên chính bùn đó: liên hệ Thợ Ép Bùn.

— Thợ Ép Bùn