Bài giảng xử lý nước thải chương 9

19 June 2010

NGUỒN THẢI DẦU, MỠ
Nhà bếp/nhà hàng
Công nghiệp
Lọc dầu
Gaga
…….

??

ρdầu < ρnước → Tuyển nổi
“

“
Oil & gr ease

Wat er

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

2

TUYỂN NỔI

19 June 2010

19 June 2010

MỤC ĐÍCH

MỤC ĐÍCH
Tạo điều kiện thuận lợi cho các công trình xử
lý sau.
Ảnh hưởng đến vi sinh vật trong xử lý nước.

Tách các tạp chất rắn tan
hoặc không tan hoặc lỏng có
tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng
chất lỏng

Khó phân huỷ

Oil

Bact er ia

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

3

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

4

TUYỂN NỔI


19 June 2010

19 June 2010

ƯU ĐIỂM
Các phần tử có bề mặt kỵ nước sẽ có khả
năng dính kết vào bọt khí.
Các phần tử đó tập trung lên bề mặt bọt khí
và nổi lên.

Có thể khử được hòan
tòan các hạt nhỏ nhẹ,
lắng chậm trong thời gian
ngắn

Sau đó tách các bọt khí cùng các phần tử
dính kết.
Các phần tử không có khả năng dính kết vào
bọt khí còn lại trong nước.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

5

TUYỂN NỔI

19 June 2010

KHUYẾT ĐIỂM

Kém hiệu quả khi có nhiều

các hạt lơ lửng
Kích thước tương đối lớn.
Thiết bị đắt tiền và khó vận
hành

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

7

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

6

TUYỂN NỔI


19 June 2010

TUYỂN NỔI BỌT
Bọt khí
được phân tán
vào nước

Các bọt khí kéo lên
và tạo một lớp bọt
ở mặt nước

Phần tử có khả năng

tuyển nổi sẽ dính
bám vào bọt khí

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

10

TUYỂN NỔI

19 June 2010

19 June 2010

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

NGUYÊN TẮC

Độ bền vững mối
dính kết giữa bọt
khí và các hạt
Để ổn định kích
thước bọt khí bổ
sung thêm vào
nước các chất tạo
bọt nhằm làm
giảm năng lượng
bề mặt phân chia
pha

Thời gian tồn tại

của tổ hợp khí –
rắn
Tác dụng tương hỗ
giữa tác nhân bề mặt
hạt và khả năng thấm
ướt
TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

11

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

12

TUYỂN NỔI


19 June 2010

TUYỂN NỔI BỌT
Những hạt có khả
năng tuyển nổi

Bọt khí
Những hạt không có
khả năng tuyển nổi

Những chất không

họat tính bề mặt

Dung dịch chứa huyền phù
Bọt khí

Những chất họat
tính bề mặt

Bọt khí

Trên bề mặt bọt khí
tập trung những hạt
khóang bao bọc trong
những chất tập hợp

Dung dịch chứa chất tan

Bọt khí

Dung dịch chứa huyền phù
TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

Trên bề mặt bọt khí
tập trung những ion và
phần tử chất cần tách
khỏi nước cùng với
chất tập hợp và chất
hoạt tính bề mặt

Dung dịch chứa chất tan

13

TUYỂN NỔI

19 June 2010

TUYỂN NỔI ION HOẶC PHÂN TỬ

19 June 2010

TUYỂN NỔI ION HOẶC PHÂN TỬ
Các bọt khí nổi lên sẽ
tạo ra lớp bọt khá bền
vững.

Mục đích: tách chất tan ra khỏi nước
Sản phẩm tách ra

Cơ sở: gồm 4 quá trình
– Phân chia bọt

Trong đó chứa cả ion và
chất bẩn cùng nổi lên.

Lớp
bọt

– Tuyển nổi màng hay tuyển nổi ion
– Tuyển nổi trích ly

Nước
vào

– Tách các phân đọan bằng bọt khí

Nước
sạch
Khí

Phân chia bọt
TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

15

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

16

TUYỂN NỔI


19 June 2010

TUYỂN NỔI ION HOẶC PHÂN TỬ

TUYỂN NỔI ION HOẶC PHÂN TỬ
Sản phẩm tạo ra trên bề
mặt dung dịch là một

lớp chất lỏng hữu cơ
(dày 5 – 10mm) không
tan trong nước.

Dung dịch
hữu cơ

Trường hợp này tạo
thành lớp bọt thấp và
không bền vững.

Sản phẩm tách ra
Lớp
bọt

Sau khi phá hủy tạo
thành màng – sản
phẩm kỵ nước, khó
hòa tan và chứa chất
bẩn.

Sản phẩm
tách ra

Nước
vào

Nước
vào

Nước
sạch

Nước
sạch

Tuyển nổi ion dùng để
tách những ion bằng
những ion hoạt tính
trái dấu.
TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

19 June 2010

Khí
Khí

Tuyển nổi trích ly

Tuyển nổi ion (màng)
17

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

TUYỂN NỔI HUYỀN PHÙ
VÀ ION HOẶC PHÂN TỬ

19 June 2010

TUYỂN NỔI ION HOẶC PHÂN TỬ
Trong quá trình tách
phân đọan bằng bọt khí,
khí phá hủy ngay trên
bề mặt nước.

Sản phẩm tách ra

TUYỂN NỔI

19 June 2010

Giống nhau: cả hai đều tách chất bẩn ra khỏi nước
nhờ khả năng tập trung chúng lên bề mặt bọt khí.
Khác nhau: Mức độ phân tán của phần tử chất
bẩn.

Nước
vào

Như vậy, bọt khí chỉ làm
nhiệm vụ chuyển chất
bẩn từ dưới lên trên mặt
nước.

18

Nước
sạch

Huyền phù

Các ion – phân tử

Mức độ kỵ nước và sự Độ hoạt tính bề mặt và độ
dính bám của chúng vào hấp phụ của chúng trên
bọt khí
biên giới khí – nước

Khí

Tách phân đọan bằng bọt khí

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

19

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

20

TUYỂN NỔI


19 June 2010

KHẢ NĂNG TẨM ƯỚT

Các phần tử chất bẩn chỉ dính bám vào bề
mặt bọt khí khi chúng không hoặc kém bị tẩm
ướt đối với nước.
Khả năng tẩm ướt một số chất lỏng phụ thuộc
vào độ phân cực (độ phân cực chất lỏng càng
cao thì càng khó tẩm ướt chất rắn).

22

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

TUYỂN NỔI

19 June 2010

19 June 2010

CÁC TRƯỜNG HỢP TẨM ƯỚT

SỨC CĂNG BỀ MẶT
Khả năng tẩm ướt của chất lỏng phụ thuộc
vào sức căng bề mặt tại biên giới phân chia
khí – lỏng, đồng thời sự phân cực ở biên giới
lỏng – rắn.

L

Θ

R

R

K

Sức căng bề mặt chất lỏng và hiệu phân cực
càng nhỏ thì vật rắn càng dễ bị thấm ướt.

Θ

L

L

R

R

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

Θ

Θ

23

K

Θ
Θ

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

L

K
24

K

TUYỂN NỔI


19 June 2010

SƠ ĐỒ VỊ TRÍ BỂ TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

TUYỂN NỔI PHÂN TÁN
BẰNG THIẾT BỊ CƠ HỌC

19 June 2010

26

TUYỂN NỔI PHÂN TÁN
BẰNG THIẾT BỊ CƠ HỌC

TUYỂN NỔI

19 June 2010

Các thiết bị cơ học
(turbin hướng
trục) cho phép tạo
bọt khí khá nhỏ.
Khi tuabin quay, sau cánh quạt tạo ra áp suất chân
không.
Không khí từ khí quyển hút vào theo ống dẫn tạo
thành những bọt khí nhỏ.
TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

27

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

28

TUYỂN NỔI


19 June 2010

TUYỂN NỔI PHÂN TÁN
BẰNG THIẾT BỊ CƠ HỌC

Sato gồm đĩa và cánh
hướng dòng.

Phía trên lưới chắn là vùng
tĩnh. Các bọt khí và chất
bẩn dính bám vào đó rồi
nổi lên mặt nước.

Khi cánh quạt quay thì
hỗn hợp không khí nước
được trộn lẫn ở dạng nhũ
tương và bắn ra khỏi
sato.

29

Tốc độ quay của turbin; 10
– 15 m/s

TUYỂN NỔI

19 June 2010

TUYỂN NỔI PHÂN TÁN
BẰNG THIẾT BỊ CƠ HỌC
Ứng dụng:

– Đòi hỏi mức độ bão hòa không khí cao: 0,1 – 0,5
m3kk/m3 n.thải.

Khuyết điểm
– Phải đặt nhiều động cơ và turbin để phân tán khí.
– Thường xuyên sửa chữa hoặc thay thế thiết bị.
– Khi sửa chữa có thể gặp nguy hiểm nếu nước thải
chứa chất độc hại.

31

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

30

TUYỂN NỔI

19 June 2010
TUYỂN NỔI PHÂN TÁN KHÔNG KHÍ BẰNG
MÁY BƠM NÉN KHÍ

Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi
phun

– Nồng độ chất bẩn cao (>2000 – 3000 mg/L).

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

19 June 2010

Xung quanh sato có lưới
chắn hỗn hợp không khí –
nước về trạng thái tĩnh.

Đĩa có lỗ để nước tuần
hòan bên trong.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

TUYỂN NỔI PHÂN TÁN
BẰNG THIẾT BỊ CƠ HỌC

TUYỂN NỔI

Xử lý nước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn
vật liệu chế tạo các thiết bị cơ giới (bơm, turbin)
với các chi tiết chuyển động.
Thời gian tuyển nổi: 15 – 20 phút tùy thuộc vào
lọai nước thải.
Không khí phân tán vào ngăn tuyển nổi qua các
vòi phun đặc biệt gắn trên hệ thống đường ống
phân phối đặt cách nhau 250 – 300mm.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

32

TUYỂN NỔI


19 June 2010

19 June 2010

TUYỂN NỔI PHÂN TÁN KHÔNG KHÍ BẰNG
MÁY BƠM NÉN KHÍ

TUYỂN NỔI PHÂN TÁN KHÔNG KHÍ BẰNG MÁY
BƠM NÉN KHÍ

Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi
phun

Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi
phun

Áp suất công tác trước
vòi phun: 3 – 5at.
Tốc độ không khí qua
vòi: 100 – 200 m/s

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

33

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

34

19 June 2010

TUYỂN NỔI PHÂN TÁN KHÔNG KHÍ BẰNG MÁY
BƠM NÉN KHÍ

TUYỂN NỔI

19 June 2010

THIẾT BỊ TUYỂN NỔI DAF

Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp
Chất bẩn nổi lên

Nước
vào

Nước ra

Phân phối
không khí

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

35

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

36

TUYỂN NỔI


19 June 2010

TUYỂN NỔI PHÂN TÁN KHÔNG KHÍ BẰNG MÁY
BƠM NÉN KHÍ
Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp

Thu cặn

Dầu

Hỗn hợp khí – nước được bơm vào ngăn làm thóang

Do sự chênh lệch áp suất, nước được đưa vào ngăn
tuyển nổi.
Nhờ áp suất chân không, không khí được hình thành
ở dạng các bọt cực nhỏ và kéo theo chất bẩn nổi lên
tạo thành lớp bọt bề mặt

Phân phối khí

Nước vào

(TUYỂN NỔI CHÂN KHÔNG)

Nước thải được dẫn qua ngăn sau để tách khí chưa
kịp hòa tan.

Nước sau xử lý
Thu dầu

19 June 2010

TUYỂN NỔI TÁCH KHÔNG KHÍ TỪ NƯỚC

Thu cặn

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

37

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

38

19 June 2010

19 June 2010

TUYỂN NỔI TÁCH KHÔNG KHÍ TỪ NƯỚC

TUYỂN NỔI TÁCH KHÔNG KHÍ TỪ NƯỚC

(TUYỂN NỔI CHÂN KHÔNG ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM)

(TUYỂN NỔI KHÔNG ÁP LỰC)

ƯU ĐIỂM

NHƯỢC ĐIỂM

Quá trình diễn ra ở trạng
thái tĩnh nên hiệu suất
tuyển nổi cao.

Phải xây các thiết bị
chân không kín, với gạt
cơ giới bên trong
Cấu tạo phức tạp, quản
lý gặp nhiều khó khăn.

NHƯỢC ĐIỂM

Không khí được dẫn vào ống hút máy bơm từ
máy nén khí hoặc ejector.
Hỗn hợp khí – nước tạo thành trong máy bơm
và đẩy vào bể hở kiểu lắng ngang.
Bọt khí nổi lên và kéo theo tạp chất.

Khi độ chênh lệch mực
nước ở trong và ngòai
ngăn tuyển nổi không
đủ thắng áp suất chân
không bên trong thì cần
dùng máy bơm để tháo
nước.

Mức độ bão hòa ở trong
nước thấp, nên sử dụng
đối với những lọai nước
thải có nồng độ chất
không tan (>250 –
300mg/L)
TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

TUYỂN NỔI

39

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

40

TUYỂN NỔI


19 June 2010

TUYỂN NỔI TÁCH KHƠNG KHÍ TỪ NƯỚC
(TUYỂN NỔI KHƠNG ÁP LỰC)

19 June 2010

TUYỂN NỔI TÁCH KHƠNG KHÍ TỪ NƯỚC

(TUYỂN NỔI KHƠNG ÁP LỰC)
Nhược điểm

Khó điều chỉnh khơng khí. Do đó chế độ cơng
tác trạm khơng ổn định.
Bánh xe cơng tác của máy bơm chỉ tạo được
các bọt khí tương lớn nên hiệu suất tuyển nổi
khơng cao.
Khơng xử lýđược các chất tán sắc nhỏ.

41

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

TUYỂN NỔI

19 June 2010

TUYỂN NỔI TÁCH KHƠNG KHÍ TỪ NƯỚC
(TUYỂN NỔI ÁP LỰC)
Máng thu bọt nổi
Nước thải

Thiết bò vớt bọt

Motor truyền động

Nước
sau xử
lý

Bồn khuếch
tán

Khí
nén

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

TUYỂN NỔI

19 June 2010

TUYỂN NỔI TÁCH KHƠNG KHÍ TỪ NƯỚC
(TUYỂN NỔI VỚI TRẠM BƠM KHÍ NÉN)
Nước được
bão hòa khơng
khí dưới áp lực
cao, rồi tách
khơng khí ra
dưới mơi
trường áp lực
thấp hơn.

Ống hỗn hợp khí
nén – nước
Ngăn tuyển nổi
25 – 30m

Khí nén

Thùng cấp
nước
Ống nước

Bơm tuần hoàn
Van điều áp

42

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

Máng thu cặn

Thiết bò gạt cặn

43

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

44

TUYỂN NỔI


19 June 2010

TUYỂN NỔI ĐIỆN

Cho dòng điện một chiều
đi qua nước thải. Một
trong các điện cực sẽ tạo
ra khí hydro.
Nước thải được bão hòa
bởi các bọt khí.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

46

19 June 2010

TUYỂN NỔI

19 June 2010

TUYỂN NỔI ĐIỆN

TUYỂN NỔI ĐIỆN

Khi sử dụng điện cực hoà tan, các bông đông tụ
và bọt được tạo thành mãnh liệt hơn.
d: bóng khí = 20 – 100 µm
Mật độ dòng điện : 200 – 260 A/m2 ).
Ưu điểm: khí sinh ra dưới đáy bình xuất hiện
đồng đều và không cần có gradien vận tốc.
Trạm có công suất lớn, sử dụng 2 ngăn: một
ngăn điện cực (ngăn keo tụ) và một ngăn tuyển
nổi.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

47

TUYỂN NỔI

Khí nổi lên kéo theo các hợp chất
không tan tạo thành váng bọt bề mặt.
TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

48

TUYỂN NỔI


19 June 2010

Cặn

19 June 2010

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

SƠ ĐỒ TUYỂN NỔI ĐIỆN MỘT NGĂN
Cặn
Nước
vào

Cường độ của tất cả quá trình phụ
thuộc vào các yếu tố sau:

– Thành phần hóa học nước thải

Nước
sạch

– Vật liệu điện cực (tan hoặc không tan)

Hệ điện cực

– Các thông số của dòng điện

Hệ điện cực

Nước
vào

Nước
sạch
Cặn

Xuôi dòng

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

Ngược dòng

49

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

50

19 June 2010

TUYỂN NỔI

19 June 2010

CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

TUYỂN NỔI ĐIỆN

Thành phần hóa học nước thải
Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan)
Các thông số của dòng điện: điện thế, cường
độ, điện trở suất,…

Nếu nước thải chứa các chất bẩn khác là chất
điện phân thì làm thay đổi thành phần hóa
học và tính chất của nước.
Có những thay đổi thuận lợi cho quá trình xử
lý.
Một số biến đổi cần phải điều khiển để đạt
hiệu suất cao.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

51

TUYỂN NỔI

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

52

TUYỂN NỔI


19 June 2010

TUYỂN NỔI ĐIỆN

19 June 2010

TUYỂN NỔI SINH HỌC

Khi sử dụng điện cực tan (sắt hoặc nhôm), ở
anot diễn ra quá trình tan kim lọai.

Dùng để cô đặc cặn từ bể lắng I.

Cation kim loại chuyển vào nước và kết hợp
nhóm OH tạo thành hydroxyt là chất keo tụ.

Cặn từ bể lắng I tập trung vào bể và đun nóng
đến nhiệt độ 35 – 550C.

Như vậy, ngòai tuyên nổi xảy ra quá trình hấp

phụ, dính kết, tạo bông,… hiệu quả xử lý cao
hơn.

Vi sinh vật phát triển, lên men tạo bọt khí nổi
lên kéo theo cặn cùng nổi lên.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

53

TUYỂN NỔI

19 June 2010

TUYỂN NỔI HÓA HỌC
Khi dùng hóa chất, song song với quá trình
hóa học các bọt khí như: CO2, O2, Cl2 được
tạo thành.
Các bọt khí này nổi lên kéo theo các chất bẩn
không tan.
Hóa chất cần được xáo trộn (3 – 5 phút) với
nước thải ở bể trộn, sau đó qua ngăn tuyển
nổi.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

55

TUYỂN NỔI

Cặn giảm được độ ẩm tới 80%.

TRẦN THỊ NGỌC DIỆU

54

TUYỂN NỔI