1. Tính theo tải trọng chất rắn
Bể nén bùn trọng lực (gravity thickener) để bùn lắng và nén dưới trọng lượng bản thân, nước trong tràn ra phía trên. Diện tích bể quyết định bởi lượng chất rắn khô mà mỗi m² mặt bể nhận được mỗi ngày:
F (m²) = M ÷ tải trọng bề mặt (kg/m²·ngày)
TCVN 7957:2023 (Thoát nước — mạng lưới và công trình bên ngoài — yêu cầu thiết kế), Điều 13.1.5, quy định tải trọng bề mặt 96–120 kg/m²·ngày với bùn sơ cấp và 12–36 kg/m²·ngày với bùn hoạt tính dư; hỗn hợp hai loại lấy trung bình nội suy theo tỷ lệ. Khi có bổ sung muối sắt hoặc muối nhôm vào bể lắng để khử phốt pho, tải trọng thiết kế được lấy tăng lên. Vận tốc dòng chảy hướng lên trong vùng công tác từ 0,1 đến 0,2 mm/s.
Chênh lệch gần 10 lần giữa hai loại bùn là lý do bùn hoạt tính dư thường cần bể lớn — hoặc chuyển sang cô đặc cơ học.
2. Số liệu thiết kế theo loại bùn
| Loại bùn | Độ ẩm bùn tươi | Độ ẩm sau nén |
|---|---|---|
| Bùn sơ cấp | 94–99,4% | 90–95% |
| Bùn hoạt tính dư | 99–99,8% | 97–98% |
| Hỗn hợp sơ cấp + hoạt tính dư | 94–97% | 85–92% |
| Bùn thứ cấp sau bể lọc sinh học | 96–99% | 94–97% |
| Bùn sơ cấp ổn định bằng vôi | 95,5–97% | 85–90% |
| Hỗn hợp sơ cấp + hoạt tính dư đã lên men yếm khí | 96% | 92% |
Trích Bảng 35, TCVN 7957:2023.
| Loại bùn | Nồng độ vào | Nồng độ ra | Tải trọng (quy đổi, cấp 24 giờ) |
|---|---|---|---|
| Bùn sơ cấp | 2–7% | 5–10% | ≈ 94–141 kg/m²·ngày |
| Bùn hoạt tính dư | 0,5–1,5% | 2–3% | ≈ 12–35 kg/m²·ngày |
| Sơ cấp + hoạt tính dư | 0,5–1,5% / 2,5–4% | 4–6% / 4–7% | ≈ 24–71 / 35–82 kg/m²·ngày |
| Sơ cấp + hoạt tính dư đã phân hủy yếm khí | 4% | 8% | ≈ 71 kg/m²·ngày |
US EPA, Process Design Manual — Sludge Treatment and Disposal (EPA 625/1-79-011), Bảng 5-2; số gốc lb/ft²·h, quy đổi 1 lb/ft²·h ≈ 4,9 kg/m²·h.
Về hình học, TCVN 7957:2023 nêu bể nén đứng có chiều sâu công tác 3,0–4,0 m, đáy dốc 50–60°; bể nén ly tâm (bể tròn có thiết bị gạt) sâu 3–3,7 m, tối thiểu 2 bể làm việc đồng thời. Fact sheet bể nén trọng lực của US EPA (2003) cho thời gian lưu bùn 24–48 giờ với bùn sơ cấp, 18–30 giờ với hỗn hợp sơ cấp và thứ cấp.
3. Công cụ tính nhanh
Bùn cấp vào bể
Điều kiện thiết kế
4. Khi bể nén quá lớn: cô đặc bằng máy
Với bùn hoạt tính dư, tải trọng chỉ 12–36 kg/m²·ngày nên bể nén trọng lực thường chiếm nhiều mặt bằng, lưu bùn lâu dễ lên men và nổi bùn. Hướng thay thế là cô đặc cơ học ngay trước máy tách nước — ví dụ máy tách rắn – lỏng, cô đặc Slit Saver dòng SN dùng cơ cấu con lăn đa đĩa elip không tấm ép:
- Tải lượng theo model khoảng 30–300 kgDS/giờ; bùn ra ở độ ẩm khoảng 90% (khoảng 10% chất rắn) * — đặc hơn bùn sau bể nén trọng lực hoạt tính dư trong Bảng 35 (97–98%).
- Không cần rửa ngược *, thời gian lưu bùn tính bằng phút thay vì hàng chục giờ — ít nguy cơ lên men, nổi bùn và mùi.
- Đặt nối tiếp máy tách nước thành cấu hình hai cấp; xem các hồ sơ thực tế: bùn tiêu hóa nhà máy đồ uống (máy cô đặc + máy tách nước, khoảng 129,5 kgDS/giờ), bùn hóa lý dệt nhuộm hai cấp, cô đặc trước máy ép trục vít.
* Công bố của nhà sản xuất; nồng độ sau cô đặc thực tế phụ thuộc bùn và polymer, cần thử nghiệm. Cô đặc cơ học cần polymer, còn bể nén trọng lực thường không.
5. Lưu ý khi dùng kết quả
- Bùn hoạt tính dư nén kém và dễ lên men yếm khí, nổi bùn khi lưu lâu — nếu diện tích tính ra quá lớn, so sánh với cô đặc cơ học hoặc máy tách ép nhận trực tiếp bùn loãng.
- Nồng độ sau nén trong bảng là dải tham khảo; bùn thực tế cần thử lắng (cột lắng) để chọn con số thiết kế.
- Nước tràn từ bể nén quay về đầu hệ thống xử lý — tính thêm tải lượng này cho công trình sinh học.
- Bùn sau nén là đầu vào của máy tách nước: tính tải lượng kgDS/h cho máy ép theo bài tính công suất.
Câu hỏi thường gặp
Nên cô đặc bùn tới bao nhiêu phần trăm trước khi ép?
Đến mức bùn vẫn còn chảy được. Theo sổ tay LFPI, với bùn thải thường cô đặc bằng bể hoặc máy cô đặc tới khoảng 4–5% chất rắn trước khi ép; mức phù hợp khác nhau theo loại bùn.
Tải trọng bể nén bùn hoạt tính dư là bao nhiêu?
Theo TCVN 7957:2023, tải trọng bề mặt với bùn hoạt tính dư là 12–36 kg chất rắn khô trên mỗi m² mặt bể mỗi ngày; với bùn sơ cấp là 96–120 kg/m²·ngày.
Bể nén bùn làm giảm bao nhiêu thể tích bùn?
Tùy nồng độ trước và sau nén. Ví dụ bùn hoạt tính dư từ 0,8% lên 2,5% chất rắn thì thể tích bùn giảm khoảng 68%.
Có thể thay bể nén bằng máy cô đặc không?
Có. Với bùn hoạt tính dư, máy cô đặc cơ học như Slit Saver dòng SN (tải lượng khoảng 30–300 kgDS/giờ theo model, bùn ra khoảng 90% ẩm theo nhà sản xuất) chiếm ít mặt bằng hơn nhiều và không lưu bùn lâu; đổi lại cần polymer và điện.
Có cần tối thiểu 2 bể nén không?
TCVN 7957:2023 yêu cầu bể nén bùn ly tâm có tối thiểu 2 bể làm việc đồng thời, để hệ thống vẫn chạy được khi một bể dừng bảo trì.
Số liệu có dấu * là công bố của nhà sản xuất, không thay thế thử nghiệm với bùn thực tế.