Nghiên cứu áp dụng công nghệ tuyển nổi áp lực trong xử lý nước cấp với nguồn nước mặt khu vực đồng bằng Bắc Bộ.

1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
_________________________________




Nguyễn Mạnh Hùng

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TUYẾN NỔI
ÁP LỰC TRONG XỬ LÝ NƯỚC CẤP VỚI NGUỒN
NƯỚC MẶT KHU VỰC ĐỒNG BẰNG BẮC BỘ
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ sở hạ tầng
Mã số: 62.58.02.10


TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT






Hà Nội - Năm 2015
2
Công trình ñược hoàn thành tại Trường Đại học Xây dựng


Người hướng dẫn khoa học 1. PGS.TS. Nguyễn Việt Anh
Người hướng dẫn khoa học 2. TS. Phạm Tuấn Hùng

Phản biện 1: PGS.TS. Mai Liên Hương

Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Dung

Phản biện 3: GS. TS. Dương Thanh Lượng






Luận án sẽ ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm luận án cấp
trường họp tại Trường Đại học Xây dựng
Vào hồi giờ ngày tháng năm 2015

Có thể tìm hiểu luận án tại Thư viện Quốc gia và Thư viện
Trường Đại học Xây dựng.
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của ñề tài luận án
Nguồn nước mặt cấp cho sinh hoạt của các tỉnh thuộc ñồng bằng Bắc
Bộ (ĐBBB) chủ yếu từ hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình. Tuy
nhiên, chất lượng nguồn nước ngày càng có nguy cơ bị ô nhiễm do
phải tiếp nhận nhiều nguồn thải khác nhau. Trong khi ñó, nhu cầu
dùng nước của vùng ĐBBB ngày càng tăng. Do vậy, cần phải tìm
kiếm áp dụng các công nghệ xử lý nước phù hợp ñảm ñáp ứng yêu cầu
ngày càng cao về chất lượng của người tiêu dùng.

Công nghệ xử lý nước mặt hiện nay chủ yếu ñều áp dụng công nghệ
lắng truyền thống. Với công nghệ này chỉ loại bỏ ñược phần lớn hàm
lượng cặn vô cơ, một phần cặn hữu cơ và hầu như không lắng ñược
cặn nhẹ, dẫn ñến chất lượng nước sau xử lý có thể không ñảm bảo an
toàn. Mặt khác, nếu quá trình keo tụ và lắng không hiệu quả, thì bể lọc
sẽ phải làm việc với tải trọng chất bẩn cao, dẫn ñến phải rửa lọc nhiều.
Chính vì vậy, việc nghiên cứu áp dụng các công nghệ mới ñể nâng cao
chất lượng nước sau xử lý, tiết kiệm chi phí xây dựng và vận hành là
rất cần thiết. Những khó khăn và nguy cơ ñang ñối mặt tại các NMN
trong khu vực như ñã trình bày ở trên có thể giải quyết ñược bằng một
số công nghệ mới, trong ñó có công nghệ tuyển nổi áp lực (DAF).
Từ các kết quả nghiên cứu và áp dụng ở trên Thế giới cho thấy công
nghệ DAF có hiệu quả cao trong việc loại bỏ các cặn bẩn có kích
thước nhỏ không thể lắng trong các bể lắng nhưng có thể dính bám và
nổi theo các bọt khí. Những ưu ñiểm của công nghệ DAF cho thấy
tiềm năng áp dụng trong lĩnh vực xử lý nước mặt ở Việt Nam.
1. Mục tiêu nghiên cứu
Đánh giá khả năng áp dụng công nghệ DAF trong xử lý nước cấp cho
sinh hoạt ñối với nguồn nước mặt của vùng ĐBBB.
Nghiên cứu làm chủ công nghệ DAF ñể áp dụng trong xử lý nước cấp
cho sinh hoạt với nguồn nước mặt của vùng ĐBBB.
Đề xuất dây chuyền xử lý nước áp dụng công nghệ DAF với nguồn
nước mặt của vùng ĐBBB và xác ñịnh các thông số kỹ thuật chủ yếu
của công nghệ DAF.

2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu áp dụng công nghệ DAF ñể áp
dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt.

Phạm vi nghiên cứu: Nguồn nước mặt từ hệ thống sông Hồng – Thái
Bình của vùng ĐBBB.
4. Nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu tổng quan: Nghiên cứu tổng quan về tình hình nghiên cứu
và áp dụng công nghệ DAF ở trên Thế giới và Việt Nam, ñể tổng hợp
và kế thừa các kết quả nghiên cứu ñã có nhằm áp dụng ñể nghiên cứu
ñề tài luận án.
Nguyên cứu lý thuyết: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về công nghệ DAF
ñể hiểu ñược bản chất cơ chế hoạt ñộng và các yếu tổ ảnh hưởng ñến
quá trình tuyển nổi.
Nghiên cứu thực nghiệm: Trên cơ sở kế thừa những nghiên cứu có
trước và cơ sở lý thuyết về DAF, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm ñể
kiểm chứng và xác ñịnh các thông số làm việc của DAF với nguồn
nước mặt vùng ĐBBB.
Đề xuất các thông số kỹ thuật chủ yếu của dây chuyền xử lý nước mặt
áp dụng công nghệ DAF. Xác ñịnh các chỉ tiêu kinh tế của nhà máy
nước áp dụng công nghệ DAF.
5. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu ñược áp dụng ñể thực hiện bao gồm:
- Phương pháp phân tích, tổng hợp.
- Phương pháp kế thừa.
- Phương pháp ñiều tra và thu thập số liệu.
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.
- Phương pháp mô hình hóa.
- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm.
- Phương pháp chuyên gia.

3

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài nghiên cứu

Việc áp dụng công nghệ DAF mở ra hướng ñi mới trong lĩnh vực xử
lý nước mặt cấp cho sinh hoạt và công nghiệp ở Việt Nam, cho phép
ñạt hiệu quả xử lý cao, chất lượng nước sau xử lý ñảm bảo ñáp ứng
các tiêu chuẩn về cấp nước cho sinh hoạt và công nghiệp.
Dây chuyền xử lý nước áp dụng công nghệ DAF cho phép loại bỏ bể
lắng cồng kềnh khó lắng các loại cặn nhẹ, do vậy sẽ giảm ñược diện
tích ñất xây dựng NMN. Nâng cao chất lượng nước trước khi vào bể
lọc, nhờ vậy kéo dài ñược chu kỳ lọc và giảm ñược chi phí rửa lọc. Độ
ẩm của cặn sau tuyển nổi (93-94%) nhỏ hơn so với ñộ ẩm của cặn sau
lắng (97-98%), do vậy công trình xử lý bùn cặn của công nghệ DAF
nhỏ hơn so với công nghệ lắng truyền thống.
Công nghệ DAF có hiệu quả xử lý cao hơn so với lắng truyền thống,
ñiều ñó khẳng ñịnh hướng nghiên cứu của ñề tài là hoàn toàn phù hợp.
Vì vậy, công nghệ DAF rất cần ñược áp dụng trong thực tiễn, nhằm
ñảm bảo chất lượng nước sau xử lý và ñáp ứng ñược yêu cầu ngày
càng cao của người tiêu dùng.
7. Những ñóng góp mới của luận án
Lần ñầu tiên ở Việt Nam, nghiên cứu ñã khẳng ñịnh công nghệ DAF
hoàn toàn áp dụng ñược ñối với nguồn nước mặt của ĐBBB. Bể tuyển
nổi thay thế ñược bể lắng ñối với NMN cải tạo và xây mới. Bằng việc
nghiên cứu tổng quan, nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu thực
nghiệm, ñã làm chủ ñược công nghệ DAF ñể áp dụng trong xử lý
nước cấp cho sinh hoạt với nguồn nước mặt của vùng ĐBBB.
Đã ñề xuất dây chuyền xử lý nước áp dụng công nghệ DAF ñể xử lý
nước cấp với nguồn nước mặt của ĐBBB cụ thể là: Với ñộ ñục nước
nguồn < 350 NTU, sử dụng dây chuyền: Keo tụ – Tuyển nổi – Lọc
nhanh – Khử trùng. Với ñộ ñục nước nguồn > 350 NTU, phải bổ sung
thêm bể sơ lắng.
Đã ñề xuất các thông số kỹ thuật chủ yếu của công nghệ DAF ñể xử lý
nguồn nước mặt vùng ĐBBB phù hợp với ñiều kiện Việt Nam, cụ thể

là: i) Thời gian phản ứng tạo bông cặn T
f
=10-18 phút; ii) Tỷ lệ nước
tuần hoàn R = 10-20%, phải tăng tỷ lệ tuần hoàn R lên 20-25% khi ñộ
ñục của nước thô cao; iii) Áp suất bão hòa P
bh
= 4,5-5,0 bar ; iv) Thời

4

gian tiếp xúc T
cz
= 1,0-2,0 phút; v) Tải trọng thủy lực trong vùng tách
cặn V
sz
= 5-12 m
3
/m
2
.h; và một số các thông số khác có liên quan.
Chương 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC CỦA KHU VỰC
1.1.1 Hệ thống sông của vùng Đồng bằng Bắc Bộ
Vùng ĐBBB ñược hình thành bởi hệ thống sông Hồng và sông Thái
Bình. Do hệ thống sông Thái Bình có nối với sông Hồng bởi sông
Đuống ở Thượng Lưu và sông Luộc ở hạ lưu, vì vậy thường gọi là hệ
thống sông Hồng – Thái Bình. Hệ thống này giúp phân nước sông
Hồng khi mùa lũ. Các sông thuộc hệ thống sông Hồng và sông Thái
Bình ñược mô tả trong hình 1.1 dưới ñây.

Hình 1.1: Hệ thống sông của vùng ñồng bằng Bắc Bộ
1.1.2 Đánh giá chung về chất lượng nước
Chất lượng nước sông của vùng ĐBBB nói chung thường dao ñộng
theo mùa và theo vùng ñịa lý. Đặc ñiểm chung của chất lượng nước

5

các sông vùng ĐBBB là ñộ pH tương ñối ổn ñịnh, hàm lượng cặn và
ñộ ñục biến ñộng theo mùa, ñộ ñục cao nhất xuất hiện trong các tháng
mùa lũ.
Nhìn chung chất lượng nước hệ thống sông Hồng và sông Thái Bình,
tương ñối tốt, ñáp ứng tiêu chuẩn nước thô dùng ñể xử lý sử dụng cho
mục ñích sinh hoạt. Tuy nhiên, ở một số khu vực gần các khu công
nghiệp, khu ñô thị, các khu ñông dân cư, nguồn nước sông có nguy cơ
bị nhiễm bẩn bởi các nguồn nước thải và chất thải không qua xử lý.
1.2. TỔNG QUAN VỀ TUYỂN NỔI ÁP LỰC
1.2.2. Khái niệm về tuyển nổi áp lực
Sơ ñồ dây chuyền công
nghệ tuyển nổi áp lực
ñược mô tả trong hình 1.2,
bao gồm bốn giai ñoạn: i)
Giai ñoạn keo tụ và tạo
bông; ii) Giai ñoạn hình
thành bọt khí; iii) Giai
ñoạn tiếp xúc ; iv) Giai
ñoạn tách cặn.

Hình 1.2: Sơ ñồ công nghệ DAF
Các giai ñoạn xử lý của công nghệ tuyển nổi áp lực như sau:
- Giai ñoạn keo tụ và tạo bông: Quá trình keo tụ và tạo bông cặn

nhằm tạo ra các tác nhân có khả năng dính bám các chất làm bẩn nước
ở dạng hòa tan và hoặc lửng thành các bông cặn có kích thước lớn.
Nước chứa các phần tử cặn hoặc các bông cặn chảy vào bể tuyển nổi
và ñược dính bám vào các bọt khí trong vùng tiếp xúc. Quá trình keo
tụ và tạo bông cho tuyển nổi tương tự như lắng. Đối với trình lắng,
kích thước bông cặn càng to thì càng dễ lắng, ngược lại ñối với tuyển
nổi thì lại cần bông cặn kích thước nhỏ.
- Giai ñoạn hình thành bọt khí: Không khí có áp suất cao ñược hoà tan
vào dòng nước tuần hoàn trong bình bão hoà. Dòng nước tuần hoàn
ñược lấy từ phía sau bể tuyển nổi, không khí ñược cấp từ máy nén khí.
Dòng nước tuần hoàn bão hòa khí ñược ñưa vào ngăn tiếp xúc của bể
tuyển nổi thông qua các vòi phun và hình thành các bọt khí kích thước
rất nhỏ d
b
= 10-100 µm trong vùng tiếp xúc.

6

- Giai ñoạn tiếp xúc: Vùng tiếp xúc ñược ñặt ở phía ñầu bể tuyển nổi,
tại ñây các bọt khí ñược hình thành tiếp xúc và dính bám các bông cặn
với bọt khí và hình thành tổ hợp bông cặn - bọt khí.
- Giai ñoạn tách cặn: Các bọt khí và tổ hợp bông cặn- bọt khí, ñược
chảy sang vùng tách cặn của bể tuyển nổi. Tại ñây, bọt khí tự do và tổ
hợp bông cặn – bọt khí ñược nổi lên bề mặt tạo thành lớp váng nổi.
Theo thời gian, lớp váng nổi càng dày ñặc như là một lớp bùn và ñược
gạt vào ngăn thu bùn, nước trong ñược thu ở phía dưới ñáy bể.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu và áp dụng công nghệ tuyển nổi áp
lực ở trên Thế giới
1.2.2.1 Tình hình nghiên cứu và phát triển
Công nghệ DAF lần ñầu tiên ñược nghiên cứu áp dụng trong xử lý

nước cấp ở Phần Lan vào những năm 1920. Bể tuyển nổi thời ñó có
hình dạng bể dài, nông, tải trọng thuỷ lực V
zs
< 5m
3
/m
2
.h, và ñạt hiệu
suất thấp nên không tìm thấy nhiều ứng dụng, trừ lĩnh vực xử lý nước
thải của công nghiệp giấy.
Những năm 1960, các chuyên gia Thụy Điển, sau ñó là Phần Lan tiến
hành nghiên cứu và cải tiến các bể tuyển nổi ñể áp dụng trong xử lý
nước cấp. Trong những năm 1970-1990, khá nhiều NMN áp dụng
công nghệ DAF ñã ñược xây dựng ở Bắc Âu và Anh quốc. Từ ñó trở
ñi, công nghệ DAF ñã ñược phổ biến rộng rãi trên Thế giới như một
giải pháp thay thế bể lắng truyền thống.
Giai ñoạn những năm 1960 - 1970 là giai ñoạn có nhiều nghiên cứu về
DAF, ñóng góp cho sự phổ biến nhanh của công nghệ này trong công
nghiệp. Một số nghiên cứu ñiển hình về tạo bọt khí, tính chất của bọt,
ảnh hưởng của kích thước bọt ñến hiệu suất xử lý, keo tụ và tạo bông,
về sự va chạm và dính bám của bọt khí vào bông cặn ñược thực hiện.
Nhiều nhà máy xử lý nước áp dụng công nghệ DAF với quy mô công
suất vừa và lớn ñã ñược xây dựng ở khắp nơi trên Thế giới.
1.2.2.2. Tình hình áp dụng trong lĩnh vực xử lý nước cấp
Trên Thế giới, công nghệ DAF ñược sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực
xử lý nước cấp, nước thải và xử lý bùn cặn cùng với sự phát triển của
công nghệ và kỹ thuật trong lĩnh vực cấp thoát nước. Trong lĩnh vực

7

xử lý nước cấp các công ty chuyên về xử lý nước như hãng Leopold,
Degrémont (Pháp), GHD, KWI (Úc), ETS, Envirowise (Mỹ), AJM
Environ DAF, Australia, vv ñều ñã và ñang áp dụng công nghệ
DAF.
Tại Mỹ, công nghệ DAF lần ñầu tiên ñược áp dụng ở Lenox, bang
Massachusets vào những năm 1980. Đến nay, khoảng trên 100 nhà
máy nước sử dụng DAF ở Mỹ, với công suất từ nhỏ( <3800 m
3
/ngày)
ñến lớn (vài trăm ngàn m
3
/ngày). Nhà máy xử lý nước sử dụng công
nghệ DAF cấp nước cho khu vực Croton, New York, ñược ñưa vào sử
dụng năm 2012, có công suất lên tới 1,1 triệu m
3
/ngày.
1.2.3 Tình hình nghiên cứu và áp dụng ở Viêt Nam
Một số nghiên cứu về việc áp dụng công nghệ DAF trong lĩnh vực xử
lý nước cấp, cụ thể như sau:
- Đề tài nghiên cứu phát triển công nghệ DAF ñể xử lý nước và bùn
cặn trong xử lý nước cấp ñô thị với nguồn nước mặt ở Hà Nội
(PGS.TS. Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Mạnh Hùng và nnk, Viện Khoa
học và Kỹ thuật Môi trường, 2008) do Sở Khoa học và Công nghệ Hà
Nội quản lý.
- Đề tài nghiên cứu áp dụng công nghệ DAF ñể xử lý nước cấp cho
sinh hoạt với nguồn nước mặt của các tỉnh thuộc Đồng bằng sông Cửu
Long (PGS.TS. Nguyễn Việt Anh, Nguyễn Mạnh Hùng và nnk, Hội
Môi trường Xây dựng Việt Nam, 2013), do Bộ Xây dựng quản lý.
- Luận án cũng ñã kế thừa kết quả nghiên cứu của hai ñề tài trên của
nhóm nghiên cứu mà tác giả là nghiên cứu chính, ñể áp dụng nghiên

cứu cho ñề tài của luận án, cụ thể là: Nghiên cứu tổng quan về tuyển
nổi áp lực; Nghiên cứu cụ thể về mô hình thí nghiệm tuyển nổi áp lực
cũng như vòi phun và thùng bão hòa khí; Nội dung nghiên cứu thực
nghiệm của NMN Thái Bình ñược kế thừa như một nội dung của ñề
tài nghiên cứu của Luận án. Từ ñó phát triển các nội dung nghiên cứu
tiếp theo với nguồn nước mặt của vùng ĐBBB.
- Năm 2010, Công ty TNHH một thành viên Xây dựng và Cấp nước
Thừa Thiên Huế (HueWACO) ñã tiếp cận và nhập khẩu trọn bộ công
nghệ DAF kết hợp bể lọc (In Filter DAF) của nước ngoài ñể áp dụng
tại NMN Sông Nông, huyện Phú Lộc và NMN Điền Môn, huyện

8

Quảng Điền. Sau khi ñược chuyển giao công nghệ, Công ty
HueWACO ñã phát triển thành ñề tài Nghiên cứu công nghệ In Filter
DAF cho NMN di ñộng. Về thực chất, ñề tài này chỉ ñơn thuần là ứng
dụng công nghệ nhập khẩu của Mỹ vào một nguồn nước cụ thể có quy
mô công suất cụ thể ở Huế. Do vậy, cơ sở khoa học và tự chủ về công
nghệ thiết bị và khả năng nhân rộng còn hạn chế.
1.3 NHỮNG VẤN ĐỀ CÒN TỒN TẠI VÀ HƯỚNG GIẢI
QUYẾT
1.3.1 Những vấn ñề còn tồn tại
Ở Việt Nam hiện nay công nghệ tuyển nổi nói chung và DAF nói riêng
bước ñầu ñược áp dụng trong lĩnh vực xử lý nước thải công nghiệp.
Việc áp dụng công nghệ tuyển nổi trong lĩnh vực xử lý nước cấp, cũng
như xử lý bùn cặn ñang trong giai ñoạn nghiên cứu.
Việc áp dụng công nghệ DAF trong lĩnh vực xử lý nước cấp với
nguồn nước mặt khu vực phía Bắc bước ñầu ñã ñược viện khoa học và
kỹ thuật môi trường (IESE), trường Đại học Xây dựng (ĐHXD)
nghiên cứu. Nội dung của ñề tài là nghiên cứu phát triển công nghệ và

thiết bị xử lý nước cấp và nước rửa lọc, bùn cặn từ trạm xử lý nước
bằng công nghệ DAF với nguồn mặt có ñộ ñục cao như sông Hồng và
sông Trà Lý và chưa có nghiên cứu rộng với nguồn nước mặt của
vùng ĐBBB.
Mặc dù trên Thế giới ñã nghiên cứu và áp dụng rộng rãi công nghệ
DAF trong xử lý nước cấp, nhưng họ ñều có những bí quyết công
nghệ riêng và ñã ñược ñăng ký bản quyền. Vì vậy, muốn áp dụng công
nghệ DAF ñược ở Việt Nam thì phải nhập khẩu dây chuyền công nghệ
và thiết bị với chi phí rất cao và việc chuyển giao công nghệ cũng khó
khăn do có sự khác biệt về trình ñộ công nghệ và vận hành.
Mặt khác, thông tin về công nghệ DAF trong các tài liệu về xử lý
nước ñược ñề cập rất sơ lược. Chưa có nghiên cứu cụ thể ñể áp dụng
công nghệ DAF ñối với các nguồn nước mặt của vùng ĐBBB. Chính
vì vậy, việc nghiên cứu và làm chủ công nghệ DAF ñể áp dụng và
thiết bị áp dụng trong xử lý nước với nguồn nước mặt của vùng
ĐBBB phù hợp với ñiều kiện Việt Nam là việc làm cần thiết.

9

1.4.2 Hướng giải quyết của ñề tài
Nghiên cứu tổng quan về công nghệ DAF: Tổng hợp tình hình nghiên
cứu và áp dụng công nghệ DAF trong lĩnh vực xử lý nước, liên quan
mật thiết ñến ñề tài; nêu những vấn ñề còn tồn tại; những vấn ñề mà
ñề tài cần tập trung nghiên cứu, giải quyết.
Nguyên cứu lý thuyết: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về công nghệ DAF,
ñể hiểu ñược bản chất cơ chế hoạt ñộng và các yếu tố ảnh hưởng ñến
quá trình tuyển nổi.
Nghiên cứu thực nghiệm: Trên cơ sở kế thừa những nghiên cứu có
trước và cơ sở lý thuyết, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm ñể kiểm
chứng và xác ñịnh các thông số làm việc của công nghệ DAF.

Từ kết quả nghiên cứu tổng quan, nghiên cứu lý thuyết và thực
nghiệm, ñề xuất dây chuyền công nghệ, ñề xuất các thông số kỹ thuật
chủ yếu của công nghệ DAF trong xử lý nước cấp. Xác ñịnh các chỉ
tiêu kinh tế của NMN áp dụng công nghệ DAF.
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
2.1 CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA TUYỂN NỔI ÁP LỰC
2.1.1 Quá trình keo tụ và tạo bông
Các hạt cặn trong nước thiên nhiên chủ yếu tạo ra hệ keo kị nước gồm
các hạt mang ñiện tích (-). Bọt khí ñược hình thành trong dòng nước
bão hòa mang ñiện tích (-). Để bọt khí dính bám vào bông cặn, hệ keo
trong nước cần phải ñược keo tụ và tạo bông ñể tạo các hệ keo mới
mang ñiện tích (+).
Việc tạo bông cặn cho quá trình tuyển nổi khác với quá trình lắng.
Quá trình lắng cần các bông cặn có kích thước lớn, quá trình tuyển nổi
cần các bông cặn có d
f
< 100µm, thông thường d
f =
25-50 µm .
2.1.2 Quá trình hình thành bọt khí
Quá trình tạo bọt khí như sau: Không khí có áp suất cao hoà tan vào
dòng nước tuần hoàn trong thùng bão hoà, không khí ñược cấp từ máy

10
nén khí, dòng nước tuần hoàn ñược lấy tư sau bể tuyển nổi. Dòng
nước bão hòa khí ñược ñưa vào vùng tiếp xúc thông qua các vòi phun
và hình thành các bọt khí kích thước trong khoảng d
b
= 10-100 µm.

Các bọt khí nhỏ này làm cho hỗn hợp khí nước trong bể tuyển nổi có
màu trắng ñục như sữa, và tạm gọi là “nước sữa” ñể mô tả các bọt khí
lơ lửng trong vùng tiếp xúc của bể tuyển nổi.
2.1.3 Quá trình tiếp xúc
Trong vùng tiếp xúc của bể tuyển nổi, các bọt khí ñược hình thành,
tiếp xúc và dính bám vào các bông cặn.
Nước bão hoà khí ñược ñưa vào vùng tiếp xúc qua các vòi phun. Tại
ñây, dòng nước bão hòa khí giảm ñột ngột từ áp suất bão hòa về áp
suất khí quyển hình thành các bọt khí kích thước nhỏ.
Sau ñó, các bọt khí lơ lửng trong vùng tiếp xúc ngày càng ñậm ñặc.
Độ ñậm ñặc của bọt khí trong vùng tiếp xúc ñược mô tả theo: i) Nồng
ñộ khối lượng; ii) Nồng ñộ dung tích; iii) Nồng ñộ số lượng.
2.1.4 Quá trình tách cặn
Mục ñích của vùng tách cặn là tách các bọt khí và tổ hợp bông cặn –
bọt khí, quá trình này phụ thuộc vào vận tốc dâng của tổ hợp bông cặn
– bọt khí. Trước tiên xác ñịnh vận tốc lắng của các bông cặn, sau ñó
so sánh với vận tốc dâng lên của bọt khí và tổ hợp bông cặn - bọt khí.

Hình 2.1: Mặt cắt ngang bể tuyển nổi

11
2.1.4.1 Vận tốc lắng của bông cặn
Công thức cơ bản mô tả lắng của các phân tử là phương trình Stokes.
Định luật Stokes áp dụng với các phần tử hình cầu và dòng chảy của
nước quanh các phân tử khi lắng xuống là dòng chảy tầng.
(
)
w
pwp
p

dg
v
µ
ρρ
18
2
−
=
(2. 1)
Vận tốc dâng của bọt khí.
Một bọt khí ñường kính d
b
= 100µm ñang ở trạng thái không có bông
cặn dính bám, có 3 lực tác dụng lên bọt khí. Lực ñẩy nổi (lớn nhất vì
tỷ trọng bọt khí nhỏ hơn nhiều tỷ trọng nước ), trọng lực bản thân, và
lực kéo khi các bọt khí dâng lên. Kết quả có vận tốc dâng lên (v
b
) ñối
với các bọt khí tự do theo ñịnh luật Stokes trong công thức:
(
)
w
bbw
b
dg
v
µ
ρρ
18
2

−
=
(2. 2)
Vận tốc dâng lên của bọt phụ thuộc nhiều vào ñường kính bọt khí (d
b
),
vào sự chênh lệch tỷ trọng giữa nước và không khí và vào ñộ nhớt của
nước. Lực tác ñộng ñể vận tốc dâng lên là sự chênh lệch tỷ trọng – tức
là (ρ
w
– ρ
b
).
Vận tốc dâng của tổ hợp bông cặn - bọt khí
Vận tốc dâng của một bọt khí dính bám vào bông cặn và nhiều bọt khí
dính bám vào bông cặn ñược tính theo công thức 2.3. Số lượng bọt khí
lớn nhất có thể dính bám vào bông cặn phụ thuộc vào diện tích bề mặt
của bông cặn và bọt khí.
(
)
w
fbfbw
fb
K
dg
v
µ
ρρ
3
4

2
−
=
(2. 3)
Vận tốc dâng của bọt khí (vb) và vận tốc của tổ hợp bọt khí – bông
cặn (v
fb
) lớn hơn vận tốc ñi xuống của dòng nước thì mới tách ñược tổ
hợp bông cặn - bọt khí. Vận tốc ñi xuống của dòng nước chính là tải
trọng thuỷ lực (V
sz
) của vùng tách cặn. Tải trọng thuỷ lực liên quan
ñến kích thước của công trình. Tải trọng thuỷ lực thấp nghĩa là hiệu
quả tách tổ hợp bọt khí – bông cặn cao, nhưng diện tích bể lớn.

12
sz
r
szb
A
QQ
vv
+
=≥
(2. 4)
sz
r
szfb
A
QQ

vv
+
=≥
(2.5)
2.3 GIẢ THIẾT KHOA HỌC VÀ CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU
THỰC NGHIỆM
2.3.1 Giả thiết khoa học
Công nghệ DAF có thể áp dụng ñược ñối với nguồn nước măt có ñộ
ñục vừa và lớn của vùng ĐBBB.
Bể tuyển nổi có thể thay thế cho bể lắng truyền thống trong dây
chuyền công nghệ xử lý nước mặt. Sau bể tuyển nổi/lắng là bể lọc
nhanh thông thường.
Quá trình keo tụ và tạo bông của quá trình tuyển nổi tương tự như quá
trình lắng, thời gian phản ứng nhỏ hơn sẽ hình thành bông cặn hình
thành có kích thước nhỏ.
Quá trình tạo bọt khí cho tuyển nổi áp lực ñược thực hiện trong thùng
bão hòa với áp lực làm việc từ P
bh
= 3,0-5 bar và tỷ lệ nước tuần hoàn
từ R = 10-30%.
Các thông số kỹ thuật ñể nghiên cứu thiết kế mô hình thí nghiệm ñược
tham khảo và kế thừa các nghiên cứu ñã có trước ở trên Thế giới và có
thể áp dụng ñược với ñiều kiện cụ thể của Việt Nam.
2.3.2 Các bước nghiên cứu thực nghiệm
Nghiên trong phòng thí nghiệm tại Viện Khoa học và Kỹ Thuật Môi
trường (IESE), trường Đại học ĐHXD nhằm xác ñịnh ñược các thông
số kỹ thuật chủ yếu của mô hình và hiệu quả xử lý ñối với ñộ ñục khác
nhau của nước nguồn.
Nghiên cứu thực nghiệm ngoài hiện trường: Từ kết quả nghiên cứu
trong phòng thí nghiệm, tiến hành chạy mô hình thí nghiệm liên tục tại

hiện trường ñể xác ñịnh các thông số kỹ thuật của công nghệ DAF.
Dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, ñề xuất dây
chuyền xử lý nước áp dụng công nghệ DAF ñể xử lý nước của vùng
ĐBBB.

13
Chương 3. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ TUYỂN
NỔI ÁP LỰC
3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
3.1.1 Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm
Mục ñích thí nghiệm: Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình với chế
ñộ làm việc gián ñoạn và liên tục nhằm xác ñịnh ñược khoảng giá trị
của các thông số kỹ thuật chủ yếu của mô hình và hiệu quả xử lý ñối
với nguồn nước thô có ñộ ñục khác nhau.
Thời gian và ñịa ñiểm vận hành mô hình: Thời gian vận hành mô
hình từ 24/7/2008 ñến 25/8/2008. Địa ñiểm vận hành mô hình trong
khuôn viên của Viện Khoa học và Kỹ thuật Môi trường (IESE),
trường ĐHXD.
Nguồn nước thô: Nước thô ñể phục vụ công tác nghiên cứu ñược
chuẩn bị như sau: Đất sét lấy ven bờ sông Hồng ñược chọn làm
nguyên liệu ñể chuẩn bị nước thô với ñộ ñục 100 – 400 NTU. Nước
thô ñược chứa trong 2 thùng Inox dung tích 1,5 m
3
, có lắp bơm tuần
hoàn ñể tránh lắng cặn, sau ñó ñược bơm lên mô hình thí nghiệm.
Nội dung thí nghiệm
Đợt 1: Từ ngày 26/7/2008-29/7/2008, với mục ñích xác ñịnh khoảng
giá trị làm việc của áp suất bão hòa (P
bh
) ñể ñạt ñược hiệu quả xử lý

sau tuyển nổi tính theo ñộ ñục (NTU) là nhỏ nhất.
Đợt 2: Từ ngày 01/8/2008-04/8/2008, với mục ñích xác ñịnh khoảng
giá trị làm việc của tỷ lệ nước tuần hoàn (R) ñể ñạt ñược hiệu quả xử
lý tính theo ñộ ñục (NTU) là nhỏ nhất.
Đợt 3: Từ ngày 05/8/2008-08/8/2008, với mục ñích xác ñịnh khoảng
giá trị làm việc của thời gian phản ứng (T
f
) của quá trình tạo bông, ñể
ñạt ñược hiệu quả xử lý tính theo ñộ ñục (NTU) là nhỏ nhất.
Đợt 4: Từ ngày 09/8/2008-12/8/2008, với mục ñích xác ñịnh khoảng
giá trị làm việc của thời gian làm việc trong vùng tiếp xúc (T
cz
) ñể ñạt
ñược hiệu quả xử lý tính theo ñộ ñục (NTU) là nhỏ nhất.

14
Nhận xét và ñánh giá chung về kết quả thí nghiệm
Quá trình keo tụ là một trong các yếu tố quan trọng. Điều kiện keo tụ:
liều lượng chất keo tụ, pH ñể hình thành bông cặn nhỏ có ảnh hưởng
ñến quá trình dính bám bọt khí vào bông cặn. Đối với DAF, T
f
= 10-18
phút, trong khi ñối với lắng T
f
=15-25 phút, do vậy kích thước bể phản
ứng nhỏ hơn so với bể phản ứng trong dây chuyền lắng.
Áp suất bão hòa (P
bh
) và tỷ lệ nước tuần hoàn (R) cũng là yếu tố quan
trọng ñối với kích thước và nồng ñộ bọt khí, từ ñó làm tăng hiệu quả

xử lý của bể tuyển nổi. Công nghệ DAF làm việc hiệu quả ñể ñạt ñộ
ñục của nước sau tuyển nổi <2.5NTU với các thông số kỹ thuật chính
như sau: i) P
bh
ñể tạo bọt khí với kích thước và nồng ñộ phù hợp P
bh
=
4.5-5.0 bar; ii) R = 12-20%, phải tăng R=20-25% khi ñộ ñục của nước
thô cao; iii) Thời gian làm việc trong vùng tiếp xúc T
cz
= 1.0-2.0 phút;
v) Tải trọng thủy lực của vùng tách cặn V
sz
= 5-12m
3
/m
2
.h.
3.2.2 Nghiên cứu thực nghiệm tại Nhà máy nước Thái Bình
Mục ñích thí nghiệm: Mục ñích của việc nghiên cứu thực nghiệm tại
NMN Thái Bình ñể xác ñịnh các thông số làm việc của công nghệ
DAF với nguồn nước có ñộ ñục vừa và lớn.
Thời gian và ñịa ñiểm vận hành mô hình: Thời gian vận hành mô
hình từ 15/9/2008 ñến 05/10/2008. Địa ñiểm vận hành mô hình trong
khuôn viên của NMN Thái Bình.
Nguồn nước thô: Sông Trà Lý là nguồn nước thô hiện ñang khai thác
của NMN Thái Bình (phụ lưu cấp II của hệ thống sông Hồng- Thái
Bình), có ñộ ñục trung bình là 80-140 NTU, về mùa lũ ñộ ñục lên tới
300-500 NTU. Đây là nguồn nước có ñộ ñục vừa và lớn.
Nội dung thí nghiệm

Đợt 1: Từ ngày 17/9/2008-22/9/2008, với mục ñích xác ñịnh khoảng
giá trị làm việc của tải trọng thủy lực trong vùng tách cặn ñể ñạt ñược
hiệu quả xử lý sau tuyển nổi tính theo ñộ ñục (NTU) là nhỏ nhất
P
bh
=4.6 bar và R=15%.
Đợt 2: Từ ngày 23/9/2008-27/9/2008, với mục ñích xác ñịnh khoảng
giá trị làm việc của tải trọng thủy lực trong vùng tách cặn ñể ñạt ñược
hiệu quả xử lý sau tuyển nổi tính theo ñộ ñục (NTU) là nhỏ nhất với
P
bh
tăng từ 4.6 bar lên 4.8 bar và R = 15%.

15
Đợt 3: Từ ngày 28/9/2008-03/10/2008, với mục ñích xác ñịnh khoảng
giá trị làm việc của tải trọng thủy lực trong vùng tách cặn ñể ñạt ñược
hiệu quả xử lý sau tuyển nổi tính theo ñộ ñục (NTU) là nhỏ nhất với
P
bh
tăng từ 4.6 bar lên 4.8 bar và và R tăng từ 15% lên 18-20%.
So sánh ñộ ñục của nước sau mô hình DAF và sau bể lắng hiện ñang
hoạt ñộng của NMN là sau bể lắng ly tâm và sau bể lắng trong có tầng
cặn lơ lửng.
Nhận xét và ñánh giá kết quả vận hành mô hình thí nghiệm
Độ ñục của nước thô nhỏ hơn 100 NTU, ñộ ñục của nước sau tuyển
nổi < 2.5 NTU tương ứng với khoảng giá trị của tải trọng thủy lực
trong vùng tách cặn (V
sz)
từ 5-10 m
3

/m
2
.h, với áp suất bão hòa P
bh
=
4.6 bar và tỷ lệ nước tuần hoàn R = 15%. Khi tăng P
bh
từ 4.6 lên 4.8
bar, V
sz
= 5-12 m
3
/m
2
.h.
Độ ñục của nước thô từ 130-190 NTU, ñể ñộ ñục của nước sau tuyển
nổi <2.5 NTU tương ứng với khoảng giá trị của V
sz
= 5-12 m
3
/m
2
.h
phải tăng áp P
bh
= 4.8 bar và tăng tỷ lệ nước tuần hoàn R=18-20%.
Với kết quả thí nghiệm tại NMN Thái Bình ñã khẳng ñịnh hiệu suất
của công nghệ DAF tốt hơn nhiều so với công nghệ lắng truyền thống.
Nguồn nước thô tại NMN Thái Bình trong ñợt thí nghiệm từ 81-200
NTU. Độ ñục thấp nhất sau tuyển nổi ñạt 1,3 NTU, trung bình ñạt 1,9

NTU. Trong khi ñó, chất lượng nước sau các dây chuyền công nghệ
hiện có của NMN Thái Bình là: Dây chuyền keo tụ – lắng ly tâm: thấp
nhất 2,8 NTU, trung bình 5,6 NTU; Dây chuyền keo tụ – lắng trong có
tầng cặn lơ lửng: cao nhất là 3.1 NTU, thấp nhất 1,9 NTU, trung bình
2,7 NTU.
3.2.3 Nghiên cứu thực nghiệm tại Nhà máy nước Cầu Nguyệt
Mục ñích thí nghiệm: Trên cơ sở kết quả nghiên cứu trong phòng thí
nghiệm và tại hiện trường ở NMN Thái Bình với nguồn nước thô có
ñộ ñục vừa và lớn, tiếp tục nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình tại
NMN Cầu Nguyệt với nguồn nước thô có ñộ ñục NTU thấp.
Địa ñiểm và thời gian vận hành mô hình: Thời gian vận hành mô
hình từ 15/11/2009 ñến 10/12/2009. Địa ñiểm vận hành mô hình trong
khuôn viên của NMN Cầu Nguyệt, Thành phố Hải Phòng.

16
Nguồn nước thô: Nguồn nước thô ñược lấy trực tiếp từ sông Đa Độ
(phụ lưu cấp III của hệ thống sông Hồng- Thái Bình), ñây là nguồn
nước hiện ñang sử dụng của NMN Cầu Nguyệt. Sông Đa Độ có ñộ
ñục trung bình là 35-45 NTU, về mùa lũ ñộ ñục lên tới 100-150 NTU.
Đây là nguồn nước có ñộ ñục NTU thấp.
Nội dung thí nghiệm:
Đợt 1: Từ ngày 20/11/2009-25/11/2009, với mục ñích xác ñịnh
khoảng giá trị làm việc của V
sz
ñể ñạt ñược hiệu quả xử lý sau tuyển
nổi tính theo ñộ ñục (NTU) là nhỏ nhất với P
bh
= 4.6 bar và R=15%.
Đợt 2: Từ ngày 27/11/2009-02/12/2009, với mục ñích xác ñịnh
khoảng giá trị làm việc của tải trọng thủy lực trong vùng tách cặn ñể

ñạt ñược hiệu quả xử lý sau tuyển nổi tính theo ñộ ñục (NTU) là nhỏ
nhất với P
bh
= 4.6 bar và R giảm từ 15% xuống 12%.
Vận hành mô hình Keo tụ  Lắng lamen trong ñợt 3: Từ ngày
03/12/2008-08/12/2009, với mục ñích xác ñịnh khoảng giá trị làm việc
của tải V
sz
ñể ñạt ñược hiệu quả xử lý sau lắng lamen tính theo ñộ ñục
(NTU) là nhỏ nhất.
So sánh ñộ ñục của nước sau mô hình DAF với ñộ ñục của nước sau
mô hình lắng và sau bể lắng hiện ñang hoạt ñộng của NMN.
Nhận xét và ñánh giá chung về kết quả thí nghiệm
Độ ñục của nước thô từ 50-67 NTU và R=15%, ñộ ñục của nước sau
tuyển nổi <2.0 NTU tương ứng với khoảng giá trị của V
sz
= 5-10
m
3
/m
2
.h. Độ ñục của nước sau tuyển nổi <2.5 NTU tương ứng với
khoảng giá trị của V
sz
= 5-12 m
3
/m
2
.h.
Độ ñục của nước thô từ 34-56 NTU và giảm R từ 15% xuống 12%, ñộ

ñục của nước sau tuyển nổi <2.0 NTU tương ứng với khoảng giá trị
của V
sz
= 5-11 m
3
/m
2
.h. Độ ñục của nước sau tuyển nổi <2.5 NTU
tương ứng với khoảng giá trị của V
sz
= 5-13 m
3
/m
2
.h.
Trong quá trình vận hành mô hình thí nghiệm tiến hành lấy mẫu ñể
ñánh giá hiệu quả xử lý chất hữu cơ tính theo COD của mô hình thí
nghiệm với công nghệ DAF. Kết quả là trong nước thô sau mô hình
thí nghiệm với COD trong nước thô từ 3.4-3.6 mg/l, hàm lượng COD
sau xử lý từ 1-1,2 mg/l, trong khi COD sau bể lắng từ 1.8-2,3mg/l.

17
Với kết quả thí nghiệm tại NMN Cầu Nguyệt, kết quả thu ñược cũng
ñã khẳng ñịnh hiệu suất của quá trình DAF tốt hơn nhiều so lắng
truyền thống. Nguồn nước thô tại NMN Cầu Nguyệt trong ñợt thí
nghiệm dao ñộng từ 34-67 NTU, ñộ ñục thấp nhất sau tuyển nổi ñạt
1.2 NTU, trung bình ñạt 2,0 NTU. Trong khi ñó, chất lượng nước sau
các dây chuyền công nghệ hiện có của NMN là: dây chuyền keo tụ –
lắng: thấp nhất 4.2 NTU, trung bình 4,8NTU; dây truyền keo tụ – lắng
ngang: thấp nhất 3,7 NTU, trung bình 4,3 NTU.

3.2 ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC
NGHIỆM
Bể tuyển nổi làm việc hiệu quả tốt hơn lắng. Độ ñục của nước sau bể
lắng thông thường từ 2-4 NTU, trong khi ñộ ñục của nước sau bể
tuyển nổi <2.5 NTU. Vì vậy, tải trọng chất bẩn vào bể lọc giảm, nhờ
ñó thời gian làm việc của bể lọc tăng. Điều này khẳng ñịnh thêm một
ưu thế quan trọng của công nghệ DAF.
Chất lượng nước sau tuyển nổi áp lực tương ứng với các thông số làm
việc của công nghệ DAF có thể so sánh tương ñương với các kết quả
ñã nghiên cứu ñã công bố ở trên Thế giới và các nghiên cứu về công
nghệ tuyển nổi của ở Việt Nam.
Bằng việc nghiên cứu thực nghiệm ngoài hiện trường có ñủ những
thông tin cần thiết cũng như hiểu ñược bản chất, làm chủ ñược dây
chuyền công nghệ về việc xử lý nước bằng DAF. Điều này ñủ cơ sở
ñề xuất các thông số thiết kế chính của dây chuyền công nghệ xử lý
nước áp dụng công nghệ DAF cho nguồn nước mặt của vùng ĐBBB,
phù hợp với ñiều kiện Việt Nam.
Chương 4. ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ TUYỂN
NỔI ÁP LỰC VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHỦ YẾU
4.1 ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC
MẶT ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ TUYỂN NỔI ÁP LỰC
4.1.1 Đề xuất dây chuyền công nghệ
Dây chuyền công nghệ: Với ñộ ñục nước nguồn < 350NTU, dây
chuyền công nghệ: Keo tụ – Tuyển nổi – Lọc nhanh – Khử trùng; Với

18
ñộ ñục nước nguồn > 350 NTU phải bổ sung thêm bể sơ lắng. Dây
chuyền xử lý nước áp dụng công nghệ DAF ñược ñề xuất trong hình
vẽ 4.1 dưới ñây.
Hình 4.1: Sơ ñồ dây chuyền xử lý nước áp dụng công nghệ tuyển nổi

4.1.2 Đối tượng áp dụng
Đối với nguồn nước có ñộ ñục thấp khoảng <10 NTU, công nghệ
DAF hoạt ñộng hiệu quả cao với tỷ lệ dòng tuần hoàn R = 9-11% , ñộ
ñục sau bể tuyển nổi từ 0.8-1.5 NTU.
Đối với nguồn nước có ñộ ñục từ 10-50 NTU, công nghệ DAF hoạt
ñộng hiệu quả với tỷ lệ dòng tuần hoàn R = 10-14%, ñộ ñục sau bể
tuyển nổi từ 1.0-1.8 NTU.
Đối với nguồn nước có ñộ ñục từ 50-100 NTU, công nghệ DAF hoạt
ñộng hiệu qủa với tỷ lệ dòng tuần hoàn R = 12-15%, ñộ ñục sau bể
tuyển nổi từ 1.3-1.8 NTU.
Đối với nguồn nước có ñộ ñục từ 100-200 NTU, công nghệ DAF hoạt
ñộng hiệu quả với yêu cầu tỉ lệ dòng tuần hoàn R = 15-20%, ñộ ñục
sau bể tuyển nổi từ 1.5-2.5 NTU.
Đối với ñộ ñục từ 200-350 NTU, công nghệ DAF hoạt ñộng tương ñối
hiệu quả và tỉ lệ dòng tuần hoàn R = 20-25%, ñộ ñục sau bể tuyển nổi
từ 2-3 NTU. Muốn giảm ñộ ñục xuống thấp hơn giá trị này phải tiếp
tục tăng tỷ lệ dòng tuần hoàn.

19
Hình 4.2: Đối tượng áp dụng công nghệ tuyển nổi áp lực với nguồn
nước thô có ñộ ñục khác nhau
Với ñộ ñục >350NTU, phải bố trí bể sơ lắng ñể nâng cao hiệu suất xử
lí và giảm chi phí hóa chất, chi phí xử lí bùn cặn.
4.2 ĐỀ XUẤT CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHỦ YẾU
4.2.1 Quá trình keo tụ và tạo bông
Các thông số kỹ thuật chủ yếu của quá trình keo tụ và tạo bông như:
Thời gian trộn hóa chất keo tụ vào nước; cường ñộ khuấy trộn của bể
trộn và bể phản ứng; và số giai ñoạn phản ứng cho tuyển nổi tương tự
như lắng.
Khác biệt của quá trình keo tụ và tạo bông trước tuyển nổi và lắng

chính là thời gian phản ứng. Thời gian phản ứng trước tuyển nổi nhỏ
hơn so với lắng ñể tạo bông cặn có kích thước d
f
< 100µm thông
thường d
f
= 25-50µm. Thời gian phản ứng T
f
= 10-15 phút.
4.2.2 Quá trình tạo bọt khí
Các thông số kỹ thuật chủ yếu của quá trình tạo bọt khí bao gồm: i) tỷ
lệ dòng nước tuần hoàn; ii) Áp suất thùng bão hòa (P); iii) Thời gian
bão hòa (T
bh
).
- Tỷ lệ nước tuần hoàn R = 10-15%, ñối với nguồn nước có ñộ ñục
<100 NTU, tỷ lệ nước tuần hoàn R = 15-20% ñối với nguồn nước có

20
ñộ ñục từ 100-200 NTU. Đối với nguồn nước có ñộ ñục từ 200-350
NTU, tỷ lệ nước tuần hoàn R = 20-30%.
- Áp suất làm việc của thùng bão hòa: Không khí có áp suất cao từ
máy nén khí cấp vào thùng bão hòa và hòa tan với dòng nước tuần
hoàn ñể tạo bọt khí kích thước nhỏ. Áp suất trong thùng bão hoà P
bh
=
4,2-5,0 bar, áp suất bão hòa làm việc hiệu quả P
bh
= 4.5-5.0 bar.
- Thời gian lưu nước trong thùng bão hòa T

bh
= 0,5 - 2 phút, thông
thường 1,5 phút. Lượng khí cấp vào nước 6-12 g air/m
3
.
4.2.3 Quá trình tiếp xúc
Các thông số kỹ thuật chủ yếu của quá trình tiếp xúc bao gồm: i) Kích
thước bọt khí (d
b
); ii) Thời gian tiếp xúc (T
cz
); iii) Nồng ñộ bọt khí.
Kích thước bọt khí: Kích thước bọt khí (d
b
) càng nhỏ thì hiệu suất xử
lý càng lớn. Kích thước R
min
của bọt khí phụ thuộc áp suất làm việc
của thùng bão hòa và lực căng bề mặt khí – nước. Kích thước bọt khí
trong vùng tiếp xúc d
b
= 10-100µm, trung bình d
b
= 60µm.
Thời gian tiếp xúc: Việc tăng thời gian lưu nước trong vùng tiếp xúc
(T
cz
) làm tăng hiệu suất vùng tiếp xúc. Thời gian này ñược xác ñịnh
bằng việc xác ñịnh kích thước vùng tiếp xúc ứng với lưu lượng thiết
kế. Thời gian lưu nước trong vùng tiếp xúc thườngT

cz =
1-2.5 phút, tải
trọng thủy lực trong vùng tiếp xúc V
sz
= 100-200 m
3
/m
2
.h.
Nồng ñộ bọt khí trong vùng tiếp xúc. Nồng ñộ bọt khí có thể thay ñổi
nhờ việc thay ñổi áp suất bão hòa hoặc thay ñổi tỷ lệ tuần hoàn. Tuy
nhiên, áp suất bão hòa không thay ñổi nhiều, nên cách chủ yếu ñể thay
ñổi nồng ñộ không khí trong vùng tiếp xúc là tăng hay giảm tỷ lệ nước
tuần hoàn (R).
4.2.4 Quá trình tách cặn
Các thông số kỹ thuật chủ yếu của quá trình của quá trình tách cặn
bao gồm: i) Tải trọng thủy lực (V
sz
); ii) Tỷ lệ chiều dài và chiều rộng
bể; iii) Chiều sâu bể.
- Tải trọng thủy lực: Vận tốc dâng của bọt khí v
b
và vận tốc của tổ hợp
bọt khí – bông cặn v
fb
lớn hơn vận tốc ñi xuống của dòng nước thì
mới tách ñược tổ hợp bông cặn - bọt khí. Vận tốc ñi xuống của dòng

21
nước chính là tải trọng thuỷ lực (V

sz
) của vùng tách cặn. Tải trọng
thuỷ lực của vùng tách cặn V
sz
= 5-12 m
3
/m
2
.h. Vận tốc dâng của bọt
khí và tổ hợp bọt khí – bông cặn như ñã nói ở phần trên là

20 m
3
/m
2
.h
lớn hơn tải trọng thuỷ lực sẽ ñược nổi trên mặt nước.
- Tỷ lệ chiều dài (Ls)và chiều rộng (Ws) của vùng tách cặn Ls/Ws nên
≤ 4 thông thường = 2, chiều sâu bể Hs = 2.0-3.5m.
4.3 ĐÁNH GIÁ CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ
4.3.1 Nguyên tắc chung
Các chỉ tiêu kinh tế của NMN áp dụng công nghệ DAF ñược tính
toán với các quy mô công suất ñiển hình từ 2000 m
3
/ngày - 100.000
m
3
/ngày. Việc tính toán các chỉ tiêu kinh tế ñược thực hiện bằng việc
xác ñịnh chi phí ñầu tư xây dựng và chi phí vận hành bảo dưỡng.
Để việc thuận tiện trong việc phân tích các chỉ tiêu kinh tế, có tính

thêm chi phí vận hành bảo dưỡng của NMN áp dụng công nghệ lắng
ñể so sánh và ñối chứng.
NMN áp dụng công nghệ DAF và NMN áp dụng công nghệ lắng
truyền thống khác nhau ở các hạng mục: Bể phản ứng – Lắng – Lọc
(công nghệ lắng) và Bể phản ứng – Tuyển nổi – Lọc (công nghệ
DAF). Các hạng mục khác của NMN ñều giống nhau như: Trạm bơm,
bể chứa, nhà hóa chất và các công trình phụ trợ khác.
Công trình xử lý bùn cặn của công nghệ DAF nhỏ hơn so với công
nghệ lắng truyền thống, do ñộ ẩm của cặn sau tuyển nổi (93-94%)
nhỏ hơn so với ñộ ẩm của cặn sau lắng (97-98%).
4.3.2 Đánh giá các chỉ tiêu kinh tế
Suất ñầu tư xây dựng NMN áp dụng công nghệ DAF nhỏ hơn 0.9-0.95
lần so với NMN áp dụng công nghệ lắng vì những lý do sau: i) Bể
phản ứng – tuyển nổi có kích thước nhỏ hơn bể phản ứng – lắng do
thời gian phản ứng nhỏ hơn và tải trọng thủy lực của bể tuyển nổi lớn
hơn bể lắng. Vì vậy, chi phí xây dựng cụm bể phản ứng – tuyển nổi
nhỏ hơn 0.65-0.75 lần so với xây dựng cụm bể phản ứng lắng; ii) Chi
phí xử lý bùn cặn của công nghệ DAF nhỏ hơn 0.9 lần so với công

22
nghệ lắng truyền thống, do ñộ ẩm của cặn sau tuyển nổi (93-95%) nhỏ
hơn so với ñộ ẩm của cặn sau lắng (97-99%).
Chi phí vận hành và bảo dưỡng của NMN áp dụng công nghệ DAF
lớn hơn 1,03-1,06 lần so với NMN áp dụng công nghệ lắng vì những
lý do sau: i) Chu kỳ lọc của bể lọc sau bể tuyển nổi cũng ñược kéo dài
hơn so với bể lọc sau bể lắng từ 1,3-1,8 lần. Do vậy, chi phí ñiện năng
ñể rửa bể lọc của công nghệ DAF tiết kiệm ñược 0,03-0,05kw/m3 so
với công nghệ lắng truyền thống; ii) Chi phí vận hành của công trình
của công trình xử lý bùn cặn của công nghệ DAF nhỏ hơn 0,85-0,9 lần
so với công nghệ lắng , do ñộ ẩm của cặn sau tuyển nổi (93-94%) nhỏ

hơn so với ñộ ẩm của cặn sau lắng (97-98%).
4.4 BÀN LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Quá trình keo tụ là một trong các yếu tố quan trọng ñối với công nghệ
DAF. Để hình thành bông cặn nhỏ tạo ñiều kiện thuận lợi cho việc
dính bám bọt khí vào bông cặn , thời gian phản ứng T
f
= 10-18 phút,
trong khi ñó ñối với lắng thời gian phản ứng T
f
= 15-25 phút.
Áp suất bão hòa (P
bh
) và tỷ lệ dòng nước tuần hoàn (R) cũng là yếu tố
quan trọng ñể tạo ra bọt khí có kích thước nhỏ và nồng ñộ bọt khí
trong vùng tiếp xúc, từ ñó làm tăng hiệu quả xử lý của bể tuyển nổi .
Áp suất bão hòa thông thường P
bh
= 4,2-5,0 bar, áp suất bão hòa làm
việc hiệu quả P
bh
= 4.5-5.0 bar . Tỷ lệ nước tuần hoàn R = 10-20 %,
ñối với nguồn nước có ñộ ñục <200 NTU. Đối với nguồn nước có ñộ
ñục từ 200-350 NTU, tỷ lệ nước tuần hoàn R = 20-30%.
Thời gian lưu nước trong vùng tiếp xúc (T
cz
) có ảnh hưởng lớn ñến
hiệu suất làm việc của vùng tiếp xúc. Thời gian lưu nước trong vùng
tiếp xúc T
cz =
1-3 phút, tải trọng thủy lực của vùng tiếp xúc V

cz =
100-
200 m
3
/m
2
.h. Vận tốc dâng của tổ hợp bọt khí – bông cặn V
fb
phải lớn
hơn vận tốc ñi xuống của dòng nước thì mới tách ñược tổ hợp bông
cặn - bọt khí. Vận tốc ñi xuống của dòng nước chính là tải trọng thuỷ
lực (V
sz
) của vùng tách cặn. Tải trọng thuỷ lực của vùng tách cặn V
sz

= 5-12 m
3
/m
2
.h.
Chất lượng nước sau tuyển nổi áp lực của nghiên cứu này có thể so
sánh tương ñương với các kết quả ñã nghiên cứu ñã công bố ở trên
Thế giới và Việt Nam. Công nghệ DAF có hiệu quả xử lý cao hơn so

23
với lắng truyền thống, ñộ ñục của nước sau bể lắng thông thường từ 2-
5 NTU, trong khi ñộ ñục của nước sau bể tuyển nổi <2.5 NTU, do ñó
làm giảm tải trọng chất bẩn vào bể lọc và tăng chu kỳ lọc của bể lọc.
Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật khi so sánh trạm xử lý nước với công

nghệ DAF cũng có nhiều ưu ñiểm so với công nghệ lắng truyền thống.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI
Kết luận
Công nghệ DAF ñã ñược áp dụng phổ biến trong lĩnh vực xử lý nước
cấp và nước thải ở trên Thế giới. Tại Việt Nam, công nghệ DAF mới
ñược áp dụng ñể xử lý nước thải công nghiệp và bắt ñầu ñược nghiên
cứu ứng dụng ñể xử lý nước cấp cho sinh hoạt. Vì vậy, việc nghiên
cứu ñể áp dụng công nghệ DAF trong xử lý nước cấp với nguồn
nước mặt vùng ĐBBB là rất cần thiết.
Nghiên cứu của ñề tài ñã ñánh giá và khẳng ñịnh công nghệ DAF
hoàn toàn áp dụng ñược ñối với nguồn nước mặt vùng ĐBBB. Bể
tuyển nổi thay thế ñược bể lắng trong dây chuyền công nghệ xử lý
nước.
Kết hợp nghiên cứu tổng quan, nghiên cứu lý thuyết và nghiên cứu
thực nghiệm, tác giả ñã làm chủ ñược công nghệ DAF ñể áp dụng
trong xử lý nước cấp cho sinh hoạt với nguồn nước mặt vùng ĐBBB
phù hợp với ñiều kiện Việt Nam.
Đã ñề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước áp dụng công nghệ DAF
với nguồn nước mặt vùng ĐBBB, cụ thể như sau: Với ñộ ñục nước
nguồn < 350 NTU, dây chuyền công nghệ: Keo tụ – Tuyển nổi – Lọc
nhanh – Khử trùng; Với ñộ ñục nước nguồn > 350 NTU phải bổ sung
thêm bể sơ lắng. Tùy theo ñộ ñục của nguồn nước mặt trong vùng
ĐBBB, ñã ñưa ra ñược dây chuyền xử lý nước bằng công nghệ DAF.
Đã ñề xuất các thông số kỹ thuật chủ yếu của các công trình trong dây
chuyền xử lý nước bằng công nghệ DAF. Cụ thể là: i) Thời gian phản
ứng tạo bông cặn T
f
=10-18 phút; ii) Tỷ lệ nước tuần hoàn R = 10-
20%, phải tăng tỷ lệ tuần hoàn R lên 20-25% khi ñộ ñục của nước thô
cao; iii) Áp suất bão hòa P

bh
= 4,5-5,0 bar ; iv) Thời gian tiếp xúc T
cz

= 1,0-2,0 phút; v) Tải trọng thủy lực trong vùng tách cặn V
sz
= 5-12