BÀI GIẢNG: QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƯỚC VÀ NƯỚC THẢI pot

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG
#"
MÔN HỌC
QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƯỚC
VÀ NƯỚC THẢI
GIẢNG VIÊN: ThS. PHẠM ANH ĐỨC
4/17/2010
1
QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC
VÀ NƢỚC THẢI
Phạm Anh Đức
Khoa Môi trƣờng và BJLĐ
Đại học Tôn Đức Thắng
QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC
VÀ NƢỚC THẢI
Lê Văn Cát. 2002. Hấp phụ và Trao đổi Ion trong Kỹ
thuật Xử lý nước và Nước thải. NXB Thống kê. Hà
Nội.
Nguyễn Văn Lua. 2005. Quá trình và Thiết bị Công
nghệ Hóa học và Thực phẩm – Tập 1: Khuấy và Lắng
lọc. NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM. Tp.HCM.
QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC
VÀ NƢỚC THẢI
Phạm Anh Đức. 2008. Bài giảng Quá trình Công nghệ
nước và Nước thải. Đại học Tôn Đức Thắng. Tp.HCM
T. H. Dũng, N. V. Lục, V. B. Minh, H. M. Nam. 2005.
Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa học và Thực
phẩm – Tập 2: Phân riêng bằng Khí động, Lực ly tâm,
Bơm quạt, Máy nén, Tính hệ thống Đường ống. NXB
Đại học Quốc gia Tp.HCM. Tp.HCM.

QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ NƢỚC
VÀ NƢỚC THẢI
Trung tâm Đào tạo Ngành nƣớc và Môi trƣờng. 1999.
Sổ tay Xử lý nước – Tập 1. NXB Xây dựng. Hà Nội.
Trung tâm Đào tạo Ngành nƣớc và Môi trƣờng. 2008.
Sổ tay Xử lý nước – Tập 2. NXB Xây dựng. Hà Nội.
4/17/2010
2
Chƣơng 1. QUÁ TRÌNH KEO TỤ - TẠO
BÔNG
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG
1.2. CÁC CHẤT PHẢN ỨNG
1.3. KẾT BÔNG TIẾP XÚC VỚI BÙN
1.1. KHÁI QUÁT CHUNG
1.1.1. Huyền phù và chất keo
1.1.2. Loại bỏ huyền phù dạng keo
1.1.3. Các giai ạn keo tụ
1.1.4. Chất làm keo tụ
1.1.5. Chất làm kết bông
1.1.1. Huyền phù và chất keo
Định nghĩa
Nƣớc chứa nhiều hợp chấƣợc chia làm 3 loại:
Chất huyền phù lơ lửng (MES): Các chất này có nguồn
gốc vô cơ hay hữu cơ.
Chất keo (< 1 m): Nguồn gốc nhƣ trên, nhƣng có kích
thƣớc nhỏ hơn mà quá trình lắng hết sức chậm.
Chất hòa tan (nhỏ hơn vài nm): Nói chung, chúng là các
cation và anion, và một phần chất hữu cơ dạng hòa tan
và các khí nhƣ O
2

, CO
2
, H
2
S
1.1.2. Loại bỏ huyền phù dạng keo
Tính ổn ịnh của huyền phù dạng keo  Tính cần thiết
của keo tụ
Lý thuyết lớp kép
Thế  Zeta
4/17/2010
3
ạn keo tụ
Sự keo tụ
Tầm quan trọng của gradient tốc ộ
Thời gian keo tụ và kết bông
1.1.4. Chất làm keo tụ
ện tích âm bề mặt của chất keo thực hiện
bằng cách cho thêm cation vào trƣờng hợp làm keo tụ
khoáng chất.
Sự keo tụ càng hiệu quả hơn khi hóa trị của cation
càng cao (lý thuyết Schulze Hardy: một ion hóa trị 3 có tác
dụng gấp 10 lần một ion hóa trị 2).
Lựa chọn chấụ phải chú ý tới tính
ộc hại của chấọn và giá thành. Nhƣ muối
của sắt và nhôm hóa trị ƣợc sử dụng trong tất cả các
xử lý keo tụ nƣớc.
1.1.5. Chất làm kết bông
Các polymer vô cơ (silic hoạt tính) và polymer tự nhiên.
Nhƣng sự xuất hiện của các polymer tổng hợp rất

phong phú làm phát triển  kể sự hoàn thiện của
các chất tạo kết bông.
Tỷ lệ xử lý hữu ích  ƣợc xác ịnh nhƣ ở
keo tụ.
Thời gian giữa lúc cho thêm chất làm keo tụ và
kết bông phải tôn trọng hàng ầu.
Thực vậy, một chất làm kết bông chỉ có hiệu quả
khi pha keo tụ kết thúc.
1.1.5. Chất làm kết bông
Thời gian này phụ thuộc vào bản chất của keo, và
nhiệt ộ của nƣớc tự nhiên.
Tham số chính cần phải xem xét là kích thƣớc,
sự liên kết của các cục vón và tốc ộ lắng.
Sử dụng chất làm kết bông tổng hợp thƣờng
ƣa tới lƣợng bùn nhỏ.
Phối hợp các phƣơng pháp tách hiện ại có thể
sản sinh ra bùn ặc có khả  xử lý trực tiếp qua các
phân xƣởng làm khô bùn.
4/17/2010
4
1.2. CÁC CHẤT PHẢN ỨNG
1.2.1. Chất làm keo tụ vô cơ
1.2.2. Chất phụ gia kết bông tự nhiên
1.2.3. Các chất keo tụ hữu cơ tổng hợp
1.2.4. Chất kết bông tổng hợp
1.2.1. Chất làm keo tụ vô cơ
Muối nhôm
Polymer nhôm
Muối sắt
Các chất làm keo tụ vô cơ khác

1.2.2. Chất phụ gia kếtự nhiên
Chất kết bông vô cơ
Chất kết bông hữu cơ (polymer tự nhiên)
1.2.3. Các chất keo tụ hữu cơ tổng hợp
 là các sản phẩm hữu cơ tổng hợp có khối lƣợng
phân tử trung bình (10
4
 10
5
). Trong môi trƣờng nƣớc
chúng chỉ có dạng lỏng.
Chúng có thể sử dụng trực tiếp (không có trạm
ều chế), thay thế toàn bộ hay từng phần chất 
tụ vô cơ.
Chúng bị thải sau khi hòa tan.
4/17/2010
5
1.2.3. Các chất keo tụ hữu cơ tổng hợp
Sử dụng các chất  tụ hữu cơ làm giảm  kể
thể tích bùn. Bùn lấy ra ặc hơn, nhƣng  dính
hơn.
Do vậy, ứng dụng của chúng không phải thích
hợp cho bất  công trình nào.
Chất kết bông hữu cơ chỉ làm thay ổi rất ít giá
trị pH và  thêm rất ít ộ muối.
1.2.3. Các chất keo tụ hữu cơ tổng hợp
Phân loại
ực áp dụng
Sự ồng vận với một số chất keo tụ vô cơ
1.2.4. Chất kết bông tổng hợp

 là các ại phân tử nối dài các mắt xích thu ƣợc do
kết hợp cac ơn phân tử tổng hợp, trong  một số
tích ện hay nhóm khả  ion hóa.
Chúng có khối lƣợng phân tử rất cao (10
6
 10
7
),
cho phép ạt ƣợc hiệu quả lớn hơn rất nhiều so với
polymer tự nhiên.
1.2.4. Chất kết bông tổng hợp
Phân loại
Sử dụng
ực áp dụng
4/17/2010
6
1.3. KẾT BÔNG TIẾP XÚC VỚI BÙN
Tự học
Chƣơng 2. KẾT TỦA HÓA HỌC
2.1. LOẠI BỎ CALCIUM VÀ MAGNESIUM
2.2. KẾT TỦA (PRECIPITATION) SILIC
2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI
2.4. CÁC LOẠI LIÊN KẾT
2.5. ỨC CHẾ KẾT TỦA
2.1. LOẠI BỎ CALCIUM VÀ MAGNESIUM
2.1.1. Các phƣơng pháp chính
2.1.2. Tính và kiểm tra kết tủa (thu ƣợc một
TAC cực tiểu)
2.1.1. Các phƣơng pháp chính
Cơ chế kết tủa

Sử dụng carbonate natri
Kết tủa bằng NaOH
4/17/2010
7
2.1.2. Tính và kiểm tra kết tủa (thu đƣợc một TAC
cực tiểu)
Liều lƣợng vôi
Liều lƣợng carbonate natri
Liều lƣợng NaOH
2.2. KẾT TỦA SILIC
Loại bỏ silic bằng Mg II
Loại bỏ silic bằng aluminate natri
Loại bỏ silic bằng Chlorua sắt III
Keo silic
2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI
ự kết tủa của kim loại hòa tan thƣờng gặp chủ
yếu trong các chất thải của nhà máy xử lý bề mặt kim
loại, sự ngâm chiết của công nghiệp thủy luyện kim,
nƣớc làm sạốt than và lò thiêu rác sinh hoạt.
2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI
Phƣơng pháp thƣờng dùng nhất là làm kết tủa kim
loại dƣới dạng hydroxide bằơn
giản các chất thải acid.
Giá trị pH kết tủa cựại của tất cả kim loại
không trùng nhau, ta tìm một vùng tối ƣu của pH, giá
trị từ 7  10,5 tùy theo giá trị cực tiểu cầể loại
bỏ kim loạộc hại.
4/17/2010
8
2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI

Cùng kết tủa với carbonate dƣới dạng hydroxide
carbonate ít hòa tan, mức loại bỏ có thể ƣợc cải
thiệƣờng hợp của chì.
Giá trị dƣ kim loạổi từ 0,1  2
mg/l tùy theo kim loại và không phụ thuộc vào
hydroxide, chúng vẫn ở trạng thái keo phân tán tùy
theo chất lƣợng kết bông và lắng.
2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI
Mứộ dƣ thừa kim loại (Cd, Ag, Hg) ở một số nƣớc
rất nghiêm ngặt và giảm hàm lƣợng xuống nhỏ hơn
100 g/l.
Sự kết tủa thực hiện dƣới dạng hợp chất chứa lƣu
ất ít tan làm kết tủa các kim loại phức yếu
(ammonia hoặc một số phức chất của hữu cơ) và trong
vùng thu hẹp pH.
2.3. KẾT TỦA KIM LOẠI
Kết tủa này nhậƣợc:
- Từ Na
2
S và dƣới dạng keo sulfua yêu cầu phải có
ồng thời hydroxide sắể kết bông.
- Hoặc từ dẫn xuất của methanol hữu cơ làm kết
bông dễ dàng hơn.
Ở trạng thái trung gian, ta có thể tận dụng sự dƣ thừa
của một loại cation kim loại: Fe
3+
hay Al
3+
cho phép hấp
thụ (Cd, Se, ngay cả B, As) hay quay trở về phía trƣớc

thành một chất oxy hóa mạể phá vỡ các phức
mạnh nhƣ acid ethylen diamin acetic (EDTA).
2.4. CÁC LOẠI LIÊN KẾT
Sulphate
Florua
Phosphate
4/17/2010
9
2.5. ỨC CHẾ KẾT TỦA
Kết tủa hóa học có thể bị hãm lại bởi một số chất có
sẵn trong nƣớc.
 là sự ức chế tự nhiên, nó gây nhiều phiền
phức ến kết tủa mong muốn.
Ngƣợc lại, khi ta muốn tránh kết tủa thì sự ức
chế này ƣợc tạo thành bằng cách cho thêm chất
ức chế.
2.5. ỨC CHẾ KẾT TỦA
2.5.1. Ức chế tự nhiên
2.5.2. Ức chế sự phân tán
2.5.1. Ức chế tự nhiên
Hợp chất vô cơ hay hữu cơ có mặồng thời có thể
tạo nên các hợp chất hòa tan tƣơối với các
ể kết tủa, hoặc phân tán các sản phẩm kết
tủa, hạn chế chúng bằng cách làm chậm lại hay
dịch chuyểộ hòa tan.
2.5.2. Ức chế sự phân tán
Những tính chất chính
Các hợp chất chính
4/17/2010
10

Chƣơng 3. QUÁ TRÌNH LẮNG
3.1. CÁC LOẠI LẮNG KHÁC NHAU
3.2. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LẮNG
3.3. LẮNG TẦNG
3.1. CÁC LOẠI LẮNG KHÁC NHAU
Ngƣời ta phân biệt các loại lắng theo chất có thể lắng
đƣợc nhƣ sau:
- Các phần tử kết hạt lắng độc lập với nhau với tốc độ
rơi không đổi;
3.1. CÁC LOẠI LẮNG KHÁC NHAU
- Các phần tử kết bông ít nhiều có kích thƣớc và tốc
độ lắng thay đổi.
Khi nồng độ nhỏ, tốc độ rơi tăng dần nhƣ gia
tăng kích thƣớc của các cục vón do va chạm với các
phần tử khác. Đó là sự lắng khuếch tán.
Đối với nồng độ cao hơn, có nhiều cục vón tạo
ra một sự lắng của một tập hợp bị hãm lại, thƣờng
đặc trƣng nhất bằng mặt phân cách giữa bùn và chất
lỏng nổi. Đó là biện pháp piston.
3.1. CÁC LOẠI LẮNG KHÁC NHAU
3.1.1. Lắng các phần tử kết hạt
3.1.2. Lắng khuếch tán các hạt kết bông
3.1.3. Lắng piston
4/17/2010
11
3.1.1. Lắng các phần tử kết hạt
Lý thuyết chung
Chế ộ thủy lực
Hệ số dạng hình cầu
ều kiện giữ các hạt cát

Bể lắứng
Bể lắng ngang
3.1.2. Lắng khuếch tán các hạt kết bông
Sơ đồ lắng dòng ngang (hạt kết bông)
V
1
Vùng
Vùng
V
2
vào
ra
Vùng chứa bùn
KhiKhi lắng,lắng, quáquá trìnhtrình kếtkết bôngbông vẫnvẫn tiếptiếp tục,tục, tốctốc độđộ đóngđóng
cặncặn VV
00
củacủa cáccác hạthạt tăngtăng lênlên
3.1.2. Lắng khuếch tán các hạt kết bông
Quá trình này xảy ra ngay từ khi nồng độ chất kết
bông lớn hơn khoảng 50 mg/l.
Hiệu quả lắng khuếch tán liên quan không
những tới lƣu lƣợng thủy lực mà còn ở thời gian tiếp
xúc.
Không có một công thức toán học nào để tính
toán tốc độ lắng. Tốc độ này biết đƣợc từ các thực
nghiệm và phƣơng pháp đồ thị.
Hình 4 trình bày các kết quả của một phép thử.
3.1.2. Lắng khuếch tán các hạt kết bông
Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc và chiều cao bể lắng đến
sự loại bỏ các phần tử kết bông trong lắng khuếch tán. Trục

tung: Chiều cao (m); Trục hoành: Thời gian (phút)
30
70
40
60
50
0
0,6
1,2
1,8
Độ lắng đọng
10 30 50 100
4/17/2010
12
3.1.3. Lắng piston
Ngay khi nồng ộ các phần tử kết bông ủ lớn, sự
tƣơng tác giữa chúng không bỏ qua ƣợc.
Sự lắng bị hãm lại, các hạt liên kết với nhau và
khối lƣợng lắng piston với sự hình thành một mặt
phân cách rõ giữa các chất  kết và chất lỏng nổi.
Hiện tƣợng này là ặc tính của bùn hoạt tính và
sự loại bỏ kết bông hóa học khi nồng ộ của chúng
lớn hơn 500 mg/l.
3.2. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LẮNG
Diện tích của một bể lắƣợịnh bằng hai tiêu
chuẩn:
- Lƣu lƣợng thủy lực bề mặặc trƣng bằng thể tích
chất thải cần phải xử lý trên mộơn vị diện tích và
thời gian (m
3

/m
2
.h);
- Dòng khốặc trƣng số lƣợng huyền phù phải lắng
trên mộơn vị diện tích và thời gian (kg/m
2
.h).
3.2. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LẮNG
3.2.1. Ảnh hƣởng của lƣu lƣợng thủy lực bề
mặt
3.2.2. Ảnh hƣởng của dòng khối IB
3.2.3. Cấu trúc của bể lắng
3.2.1. Ảnh hƣởng của lƣu lƣợng thủy lực bề
mặt
Lƣu lƣợng này liên quan trực tiếến sự lắng MES.
Các mục trƣớỉ ra rằng: tốộ ƣợc
ịnh bằng luật Stokes trong trƣờng hợp các hạt và
có thể ễ dàng trong trƣờng hợp lắng khuếch
tán các phần tử kết tủa.
ịnh kích thƣớc bể lắng trong mọi trƣờng hợp chỉ
phụ thuộc vào lƣu lƣợng thủy lực bề mặt.
4/17/2010
13
3.2.2. Ảnh hƣởng của dòng khối IB
Trong trƣờng hợp lắng chậm các hạt kết bông, ở 
hiện tƣợặc lắng.
Cho một bể lắng tiết diệƣợc cấp một lƣu
lƣợng vào Q
E
với nồộ MES là C

E
ƣợc lấy ra
từ ở phần dƣới với lƣu lƣợng Q
S
, nồộ C
S
.
3.2.2. Ảnh hƣởng của dòng khối IB
Khi không có phản ứng hóa học hoặc sinh học ảnh
hƣởến nồộ MES và nhƣ hiệu suất loại bỏ là
100%, ta có:
- Lƣu lƣợng xử lý Q = Q
E
 Q
S
;
- Cân bằng vật chất Q
S
C
S
= Q
E
C
E
hay dòng khối
Q
S
C
S
Q

E
Q
E
=
S S
3.2.2. Ảnh hƣởng của dòng khối IB
Dòng khối lắƣợƣờng cong Kynch.
ối vớểặc biệt củƣờng cong Kynch có
nồộ Ci, tốộ lắng Vi cho bằộ dốc củƣờng
cong tạểm này tƣơng ứng với dòng khối Fi = CiVi.
Ở dòng khối Fi, cần phải thêm dòng lấy ra
F
S
= C
S
V
S
với V
S
= Q
S
/S.
Dòng khối toàn phần
F = C
i
V
i
+ C
S
V

S
.
3.2.2. Ảnh hƣởng của dòng khối IB
Hình 8 chỉ ra sự ổi của các dòng khối khác nhau.
Dòng khối F của một cực tiểu F
L
kết hợp với nồộ
tới hạn C
L
ƣa tiết diện nhỏ nhất Sm cho bể lắng:
Sm = Q
E
C
E
/F
L
.
4/17/2010
14
3.2.2. Ảnh hƣởng của dòng khối IB
ềặc biệƣợịnh trực tiếƣờng
cong dòng khối F (Hình 8c) bằng:
(dF/dCi)L = (dFi/dCi) + Vs = 0
ểểm củƣờng cong khối Fi mà tg của góc
nghiêng tạểằng giá trị tuyệối của tốộ
lấy ra Vs (Hình 8a.). Kết quả này có thể biểu thị sự khác
ƣờng cong Kynch.
3.2.2. Ảnh hƣởng của dòng khối IB
Dòng khối giới hạn F
L

ở ểm L là:
Q
E
.C
E
1
F
L
= C
L
(V
L
+ V
S
) = C
L
(V
L
+ . )
S C
S
V
L
là tốộ lắng ở ểể cho quá trình lắng có thể
xảy ra hoặc:
Q
E
C
E
V

L
<
S 1/C
L
 1/C
S
3.2.2. Ảnh hƣởng của dòng khối IB
(a) (b) (c)
Hình 8. Đường cong dòng khối
F
I
=C
I
V
I
F = F
I
+ F
S
F
L
L
C
I
C
L
C
S
C
L

C
I
F
L
L
V
S
V
S
C
I
V
S
3.2.3. Cấu trúc của bể lắng
Trong thực tế không có bể lắng lý tƣởng, các dòng
chảy sinh ra trong lòng chất lỏng, gió có thể tạo nên
sóng bề mặối lƣến sự chênh lệch
nhiệộ các vùng và mậộ sử dụng hiệu quả của
lắng.
Cần phải cố gắạƣợc nhiều nhƣ có thể
tuần hoàn lớặc tính ổịnh bằng giá trị thích
hợp số Reynold:
V.d
h
R
*
e
=

4/17/2010

15
3.2.3. Cấu trúc của bể lắng
 R
*
e
là số ặc trƣng cho
dòng chảy;
V là tốộ dòng chảy của nƣớc
(m/s);
d
h
ƣờng kính thủy lực tƣơng
ƣơng m;
 ộ nhớt của nƣớc m/s.
Với d
h
= 4(Diện tích thấm nƣớc)/(Chu vi thấm nƣớc);
3.2.3. Cấu trúc của bể lắng
Chú ý: bán kính thủy lực rh của một ống dẫƣợc xác
ịnh bằng công thức:
rh = (Diện tích thấm nƣớc)/(Chu vi thấm nƣớc)
Trong trƣờng hợp ống dẫềƣờng kính thủy
lựƣờng kính ống dẫn.
Giá trị số của Raynold phụ thuộc vào sự lựa
chọị
Thực tế, chế ộ ƣ chảy tầng
khi R
*
e
< 800.

3.2.3. Cấu trúc của bể lắng
Vả lại, số ổịnh
của một quá trình lƣu thông khi dòng chảy bị ảnh
hƣởng chủ yếu bởi lực hấp dẫn và quán tính:
V
2
Fr =
gd
h
3.2.3. Cấu trúc của bể lắng
Dòng chảy càng ổịnh, sự phân bố tốộ càng giống
nhau trên mọi tiết diện của bể chứa. Dòng ổịnh
ƣợặc trƣng bằng số Froude cao.
Thực tế, ta có thể ịnh tỷ số H/L hay H/R; H: là
chiều cao thấm nƣớc của bể lắng chữ nhật có chiều
dài L hay bể lắng tròn có bán kính R, bằng cách giữ
trong 2 giờƣa ra kết quả cho:
4/17/2010
16
3.2.3. Cấu trúc của bể lắng
- Bể lắng chữ nhật dòng chảy ngang:
1/35 < H/L < 1/20;
- Bể lắng tròn: 1/8 < H/R < 1/6;
Hình dạng công trình, tổ chức thiết bị cấp nƣớc tự
nhiên và thu gom nƣớc xử ƣ phƣơng pháp
thải bùn có ảnh hƣởng lớến hiệu suất thủy lực của
bể lắng.
3.2.3. Cấu trúc của bể lắng
Trong trƣờng hợp nƣớc hoặc chất lỏng mang nhiều
huyềdòng nước đậm đặcể gây nên

nhiều sự phân phối không phù hợp với tốộ.
Ví dụ nhƣ trƣờng hợp bể lắng chữ nhật quy
ƣớể lọc trong các chất lỏng chứa
bùn hoạt tính (Hình 9).
3.2.3. Cấu trúc của bể lắng
Các dòng chất lỏng đối lƣu gãy do tác dụng của nhiệt
độ (mặt trời chiếu sáng, nƣớc nóng) và các nhiễu loạn
do dao động của muối (nƣớc cửa sông, nƣớc thải công
nghiệp) dùng để tính toán xác định kích thƣớc bể lắng
(cũng nhƣ sử dụng).
3
1
2
3.3. LẮNG TẦNG
Tự học
4/17/2010
17
Chƣơng 4. QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI
4.1. TÍNH NỔI VÀ TỐỘ DÂNG NƢỚC
4.2. TUYỂN NỔI TỰ NHIÊN VÀ TUYỂN NỔI
BỌT
4.3. TUYỂN NỔI CƠ HỌC VÀ TẠO BỌT
4.4. TUYỂN NỔI BẰNG BỌT KHÍ NHỎ
4.1. TÍNH NỔI VÀ TỐỘ DÂNG NƢỚC
4.1.1. Khái quát
4.1.2. Kích thƣớc và tốộ các bọt khí
4.1.3. Sự móc nối hạt vào bọt khí
4.1.1. Khái quát
Ngƣợc lại với lắng, tuyển nổi là một phƣơng pháp
tách rắn-lỏng hay lỏng-lỏộng lên các hạt có

tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng chứa nó.
- Nếu sự khác nhau tỷ trọƣơủ ể tách,
ta gọi là tuyển nổi tự nhiên;
- Tuyển nổi gọi là trợ giúp, nếu nó sử dụng phƣơng
tiệể cải thiện việc tách các hạt có khả
ổi;
4.1.1. Khái quát
- Tuyển nổi gọi là kích hoạt, khi tỷ trọng của các hạt
lớn hơn tỷ trọng của chất lỏng, ta tìm cách giảm
nhân tạo tỷ trọng các hạt này bằng cách lợi dụng
khả năng mà một số hạt rắn (lỏng) liên kết với các
bọt khí để tạo nên các “hạt khí” loãng hơn chất
lỏng mà chúng tạo ra pha phân tán.
Vậy hiện tƣợng sử dụng trên gọi là hiện tƣợng 3
pha (khí-lỏng-rắn), nó phụ thuộc vào đặc tính hóa
lý của 3 pha, đặc biệt là sự phân cách.
4/17/2010
18
4.1.2. Kích thƣớc và tốộ các bọt khí
Tốc độ nổi lên của các bọt khí trong nước chảy tầng
cho bởi phương trình Stokes.
V = g/18(
l
 
g
)d
2
 ƣờng kính bọt khí;

g

là tỷ trọng khí;

l
là tỷ trọng chất lỏng;
 ộ nhớộng lực.
4.1.2. Kích thƣớc và tốộ các bọt khí
Thuật ngữ
ực xử lý nƣớc dùng thuật ngữ tuyển nổi,
tuyển nổi kích hoạt sử dụng các bọt khí, bọt khí
rất nhỏ ƣờng kính 40  70 m tƣơng tự nhƣ
ở nước trắngƣợc cấp từ vòi nƣớc của
mạng cấp nƣớc dƣới áp suất mạnh.
ƣơng pháp tuyển nổi khí hòa tan.
4.1.2. Kích thƣớc và tốộ các bọt khí
Ngƣợc lại trong luyện kim ta cho từ tuyển nổi cơ học
dùng khí phân tán tạo ra các bọƣờng kính 0,2
 2 mm.
Các ứng dụng rất phong phú. Hình 1 chỉ ra sự thay
ổi tốộ nổi lên của bọt khí phụ thuộc vào
ƣờng kính của chúng.
Các bọt khí từ 50 m có tốộ nổi cỡ 6 m/h, trong
ọƣờng kính vài mm có tốộ lớn
hơn 100 lần.
4.1.2. Kích thƣớc và tốộ các bọt khí
Hình 1. Tốc độ
nổi của bọt
khí trong
nước.
Trục tung: Tốc
độ; Trục

hoành: Kích
thước của
hạt (mm).
1. Pháp
tuyến nối
cơ học.
0,50
0,30
0,10
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0,01 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 50
1
FAD
4/17/2010
19
4.1.3. Sự móc nối hạt vào bọt khí
Tốc độ nổiTốc độ nổi
Đánh giá tổng quát về kích thƣớc của bọt khíĐánh giá tổng quát về kích thƣớc của bọt khí
Tách các cục đông tụTách các cục đông tụ
Tầm quan trọng về chất lƣợng của chất kết tủa bôngTầm quan trọng về chất lƣợng của chất kết tủa bông
Kết bông sinh họcKết bông sinh học
4.2. TUYỂN NỔI TỰ NHIÊN VÀ TUYỂN NỔI BỌT
4.2.1. Tuyển nổi tự nhiên
4.2.2. Tuyển nổi bọt
4.2.1. Tuyển nổi tự nhiên
Tuyển nổi tự nhiên thƣờng dùng trong tất cả các quá

trình loại bỏ sơ bộ dầu mỡ.
Hình 2 chỉ ra tốc ộ nổi của các giọt hydrocarbua có
kích thƣớc khác nhau.
Các giá trị dùng ể làm cơ sở tính toán loại bỏ
dầu .
4.2.1. Tuyển nổi tự nhiên
Hình 2. Tốc độ nổi
của giọt dầu
trong nước
Trục tung: Tốc độ
(mm/s); Trục
hoành: Đường
kính của giọt
dầu.
1. Nước trong ở
15
0
C; Tỷ khối:
0,85; 0,90;
0,95.
100
50
30
20
10
5
3
2
1
0,1 0,15 0,2 0,5 1 2

0,85
0,90
0.95
4/17/2010
20
4.2.2. Tuyển nổi bọt
Vấn ề tuyển nổi tự nhiên thích hợp bằng việc thổi
bọt khí vào giữa khối lỏng.
Phƣơng pháp này có liên quan ến việc tách mỡ
(hạt rắn) phân tán trong chất lỏng (nƣớc thải).
Nói chung công trình gồm hai phần, một vùng trộn
và tạo  vùng khác yên lặng hơn gọi là vùng
tuyển nổi.
4.2.2. Tuyển nổi bọt
Để loại bỏ sơ bộ mỡ, không khí đƣợc thổi từ các vòi
phun tạo bọt trung bình (2 – 4 mm) gây nên một
dòng xoáy để tách các hạt cặn vô cơ hay hữu cơ
đông tụ với mỡ (Hình 3).
Để loại bỏ mỡ mạnh hơn, không khí đƣợc phun
vào thành các hạt nhỏ (0,5 – 1 mm) bằng một máy
sục khí nhúng chìm, phần chuyển động thủy lực
của thiết bị bảo đảm trộn và tách loại nữa.
Hiệu quả bay lên của bọt khí kéo theo các hạt bề
mặt và làm dễ dàng cho việc tích tụ chúng lại.
4.2.2. Tuyển nổi bọt
Hình 3. Nguyên lý loại
bỏ mỡ bằng tuyển
nổi bọt
1. Vùng tuyển tự nhiên;
2. Mỡ;

3. không khí; 4. Vùng
mảnh vụn tách ra.
2 2
3
1 4
4.3. TUYỂN NỔI CƠ HỌC VÀ TẠO BỌT
Phƣơng pháp này thích hợp với việc tạo ra các lỗ
trống khác nhau trong phƣơng pháp tuyển nổi khí
bằng hòa tan.
Kích thƣớc và mật ộ các hạt rắn, và của bọt sử
dụng, ều kiện trộn.
Các chất phản ứng ặc biệt dùng ể làm thay ổi
sức  bề mặt.
4/17/2010
21
4.3. TUYỂN NỔI CƠ HỌC VÀ TẠO BỌT
Sự phân tán cơ học của các bọt khí có đƣờng kính từ
0,2 – 2 mm đƣợc dùng để tách và cô đặc bã quặng.
Quặng đã nghiền có kích thƣớc chung nhỏ hơn 0,2
mm đƣợc loại bỏ trong nƣớc có chứa các tác nhân
thu gom, tác nhân hoạt hóa hay tác nhân cản nổi.
Việc thực hiện cần số lớn các ngăn đặt nối tiếp.
Mỗi ngăn trang bị một tổ hợp rotor tĩnh dùng một
năng lƣợng đáng kể, với năng lƣợng này một cụm
kết bông hydroxide không tồn tại đƣợc.
4.3. TUYỂN NỔI CƠ HỌC VÀ TẠO BỌT
Trong xử lý nƣớc chứa dầu (nƣớc sản xuất dầu mỏ)
tách bỏ dầu bằng tuyển nổi cơ học ƣợc gọi là
tạo bọt.
Nó nhận ƣợc bằng các chất phụ gia  tụ hữu

cơ và tác nhân phá .
Thiết bị tuyển nổi gồm ba hoặc bốn thiết bị liên
tiếp.
Tạo bọt bằng cách thổi khí ơn giản  có thể
dùng ể tách tác nhân hoạt tính bề mặt.
4.4. TUYỂN NỔI BẰNG BỌT KHÍ NHỎ
4.4.1. Cách tạo các bọt nhỏ
4.4.2.  vực sử dụng
4.4.1. Cách tạo các bọt nhỏ
Sự ều áp là kỹ thuật sản sinh ra các bọt khí nhỏ nhất
phổ biến.
Các bọt khí thu ƣợc bằng cách làm giãn nở một
dung tích nhiều khí hòa tan dƣới áp suất vài bar.
Bản chất của cơ cấu giãn nở có ảnh hƣởng quyết
ịnh ến chất lƣợng của bọt khí tạo ra.
4/17/2010
22
4.4.1. Cách tạo các bọt nhỏ
ƣờng cong trên Hình 4 chỉ ra nồng ộ khí của
nƣớc bão hòa khí với áp suất khác nhau ở 20
0
C.
Ngƣời ta dùng chất lỏng ều áp nhƣ khí tự nhiên
ều áp trực tiếp) hay nƣớc  xử lý tuần hoàn
lại ều áp gián tiếp).
4.4.1. Cách tạo các bọt nhỏ
- Trong xử lý lọc trong nƣớc mặt hay nƣớc thải công
nghiệp, dùng điều áp gián tiếp. Lƣu lƣợng nƣớc
điều áp là một phần lƣu lƣợng định mức của thiết
bị.

Nó chiếm khoảng 10 – 50% lƣu lƣợng cần xử lý
với áp suất cỡ 3 – 6 bar.
Ngƣời ta hòa tan khí với tỷ lệ 70% của nƣớc ở áp
suất bão hòa.
Tiêu thụ khí nén thay đổi giữa 15 và 50 lít không
khí cho m
3
nƣớc đã xử lý;
4.4.1. Cách tạo các bọt nhỏ
- Trong trƣờng hợp cô ặc bùn (trạm lọc nƣớc
uống hay nƣớc thải), ều áp ƣợc thực hiện trực
tiếp hay gián tiếp và lƣợng không khí tiêu thụ lớn
hơn.
4.4.1. Cách tạo các bọt nhỏ
Hình 4. Độ hòa tan của không khí trong nước ở 20
0
C.
Trục tung: Không khí tập trung; Trục hoành: Bars.
120
100
80
20
1 2 3 4 5 6
4/17/2010
23
4.4.1. Cách tạo các bọt nhỏ
Tuyển nổi bằng ện: Thực hiện bằng cách tạo ra các
bọt (H
2
hay O

2
) bằng ện phân nƣớc bằng các
ện cực thích hợp.
Anode bị  mòn mạnh còn canode bị bám cặn do
khử carbonate.
Khi việc bảo vệ anode yêu cầu dùng titan bảo vệ,
không có khả  ảo ngƣợc theo chu  các ện
cực ể tự làm sạch.
4.4.1. Cách tạo các bọt nhỏ
Xử lý hóa học trƣớc nƣớc hay loại bỏ cáu cặn ở
catode theo ịnh  cần ƣợc dự kiến trƣớc. Mật
ộ dòng ện từ 80  90 Ampe-h/m
2
bề mặt của
bể tuyển nổi.
Khí sinh ra khoảng 50  60 l/h cho 1 m
2
bề mặt.
Tốc ộ nổi nhỏ hơn là tuyển nổi bằng không khí
hòa tan do ặc tính của bọt khí và hệ thống tạo ra
chúng.
ực sử dụng
Tự học
Chƣơng 5. PHƢƠNG PHÁP LỌC
5.1. PHƢƠNG TRÌNH CƠ BẢN
5.2. KHÁI QUÁT
5.3. LỌC TRÊN CÁC THIẾT BỊ Ỡ
5.4. LỌC TRÊN LỚP HẠT LỌC
5.5. LỌC LY TÂM
4/17/2010

24
5.1. PHƢƠNG TRÌNH CƠ BẢN
Lọc là phƣơng pháp tách sử dụng việc tuyển một hỗn
hợp rắn-lỏng qua môi trƣờng có các lỗ khoan (bộ
lọc).
Các chất rắn ƣợc giữ lại, còn chất lỏng chảy
qua bộ lọc.
5.1. PHƢƠNG TRÌNH CƠ BẢN
5.1.1 ịnh luật tổng quát
5.1.2. Lọc chất lỏng mang tải với sự hình
thành lớp
ịnh luật tổng quát
Lọc là sự chảy của dòng chất lỏng trong môi trƣờng
xốƣợc biểu diễn bằng luậối với tốộ
thông thƣờng áp dụng trong xử lý nƣớc.
K P 1 P
V = x = x
 H R H
ịnh luật tổng quát
Trong đó: V là tốc độ lọc;
K là độ thẩm thấu của lớp lọc;
ΔP là tổn thất lƣu lƣợng qua lớp lọc;
ΔH là chiều cao lớp quan sát;
 là độ nhớt động lực của nƣớc;
R là sức cản của lớp lọc.
Tổn thất ΔP tỷ lệ với tốc độ lọc V, độ nhớt động lực
của nƣớc, chiều cao lớp lọc và tỷ lệ nghịch với độ
thẩm thấu của môi trƣờng lọc.