XỬ lý nước THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP cơ học

CHƯƠNG 2: XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CƠ HỌC
2.1.Một số vấn đề thoát nước và thu gom nước thải
2.1.1.Các hệ thống thoát nước và thu gom nước thải
Hệ thống thoát nước bao gồm mạng lưới cống, kênh mương thu gom và chuyển
tải, hồ điều hồ, các cơng trình đầu mối (trạm bơm, nhà máy xử lý, cửa xả) và phụ trợ
khác nhằm mục đích thu gom, vận chuyển, tiêu thoát nước mưa, nước thải và xử lý
nước thải. Hệ thống thoát nước được chia làm các loại sau đây:
+ Hệ thống thoát nước chung là hệ thống trong đó tất cả mọi loại nước thải,
nước mưa được thu gom trong cùng một hệ thống.
+ Hệ thống thoát nước riêng là hệ thống thoát nước mưa và nước thải riêng
biệt.
+ Hệ thống thoát nước nửa riêng là hệ thống thốt nước chung có tuyến cống
bao để tách nước thải đưa về nhà máy xử lý.
Hệ thống thoát nước mưa bao gồm mạng lưới cống, kênh mương thu gom và
chuyển tải, hồ điều hồ, các cơng trình đầu mối (trạm bơm, cửa xả...) và phụ trợ khác
nhằm mục đích thu gom và tiêu thoát nước mưa.
Hệ thống thoát nước thải bao gồm mạng lưới cống, kênh mương thu gom và
chuyển tải, hồ điều hồ, các cơng trình đầu mối (trạm bơm, nhà máy xử lý, cửa xả...)
và phụ trợ khác nhằm mục đích thu gom, tiêu thốt và xử lý nước thải.
Cống bao là tuyến cống chính có các giếng tách nước thải để thu gom toàn bộ
nước thải khi khơng có mưa và một phần nước thải đã được hồ trộn khi có mưa trong
hệ thống thốt nước chung từ các lưu vực khác nhau và vận chuyển đến trạm bơm
hoặc nhà máy xử lý nước thải.
Hệ thống hồ điều hoà bao gồm các hồ tự nhiên hoặc nhân tạo để tiếp nhận
nước, điều hồ khả năng tiêu thốt nước cho hệ thống thoát nước.
2.1.2.Nguyên tắc thiết kế và lắp đặt hệ thống thoát nước thải


+ Thiết kế và lắp đặt theo nguyên tắc tự chảy để tiết kiệm chi phí và tránh gây
tổn thất về đường ông
+ Độ dốc của các ống nằm ngang phải ≥3,5%

+ Thiết kế và lắp đặt cơng trình trước có cao trình cao hơn cơng trình sau
+ Thiết kế và lắp đặt dựa theo thông số kỹ thuật của bể
+ Thiết kế và lắp đặt quy chuẩn xây dựng hiện hành
+ Thiết kế và lắp đặt thuận lợi cho việc sử dụng và quản lý kiểm tra
2.1.3.Các trạm bơm nước thải
Nhiệm vụ khi thiết kế trạm bơm nước thải:
+ Xác định lưu lượng nước thải mà trạm bơm phải làm việc cùng với sự dao
động của nó theo giờ trong ngày
+ Xác định được chiều cao bơm nước
+ Xác định được số lượng máy bơm trong trạm, dung tích bể thu
+ Tính tốn các thiết bị cần thiết, song chắn rác, máy nghiền rác
+ Sau khi có Q, H tiến hành chọn bơm
2.2. Xử lý sơ bộ
2.2.1.Lọc qua song chắn rác/lưới chắn rác
Song chắn rác hoặc lưới chắn rác được đặt trước trạm bơm trên đường nước
chảy tập trung vào hầm bơm.
- Song chắn rác đặt vng góc với dịng chảy, song chắn gồm các thanh kim
loại (thép khơng gỉ ) tiết diện 5x 200 mm đặt cách nhau 20 -50 mm trong một khung
thép hàn hình chữ nhật, dễ dàng trượt lên xuống dọc theo hai khe hở thành mương
dẫn,vận tốc mương qua song vmax ≤ 1m/ s (ứng với Qmax).


- Lưới chắn rác thường đặt nghiêng 45 - 600 so với phương thẳng đứng ,vận
qua lưới vmax ≤ 0,6 m/s. Khe rộng của mắt lưới thường 10- 20 mm. Làm sách song
chắn và lưới chắn bằng thủ công, hay bằng các thiết bị cơ khí tự động hoặc bán tự
động .Ở trên hoặc ở dưới bên cạnh mương đặt song, lưới chắn phải bố trí sàn thao tác
đủ chỗ để thùng rác và đường vận chuyển.
2.2.2.Bể tách dầu/mỡ
Trên mạng lưới thu gom của đơ thị có thể có các nhà máy cơng nghiệp xả nước
thải có lẫn dầu mỡ vào mạng. Để tách lượng dầu mỡ này, phải đặt thiết bị thu dầu

trước cửa xả vào cống chung hoặc trước bể điều hòa ở nhà máy
2.2.3.Lắng cát
Bể lắng cát đặt sau song chắn, lưới chắn và đặt trước bể điều hòa lưu lượng và
chất lượng. đặt trước bể lắng đợt một. Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô,
nặng như cát sỏi, mảnh vỡ thủy tinh, mảnh kim loại, tro tàn, than vụn, vỏ trứngv.v…
để bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mịn, giàm gánh nặng cho các cơng trình xử lý
sau. Theo đặc tính dịng chảy có thể phân loại bể lắng cát : Bể lắng cát có dịng chảy
ngang trong mương tiết diện hình chữ nhật, bể lắng cát có dịng chảy dọc theo máng
tiết diện hình chữ nhật đặt theo chu vi bể trịn, bể lắng cát sục khí ,bể lắng cát có dịng
chảy xốy, bể lắng cát ly tâm
a. Bể lắng cát ngang
Bể lắng cát có dịng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể là bể
lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật . Tính tốn bể lắng cát ngang xuất phát từ độ
lớn (đường kính) của hạt cát muốn giữ lại. Tốc độ lắng của các hạt cát trong nước thải
còn gọi là độ lớn thủy lựccủa hạt hay là tải trọng bề mặt của bể lắng cát: Uo = Q/F
(m3/m2.ngày), (m/h); (mm/s)


Hình 2. Bể lắng cát ngang
Ghi chú
1. Song phân phối nước theo bề mặt ngang
2. Mương thu hẹp để giữ vận tốc nước không đổi trong bể lắng cát
3. Thể tích vùng chứa cát

b. Bể lắng cát sục khí :
Bể lắng cát sục khí có cấu tạo như 1 bể chứa hình chữ nhật. Dọc một phía
tường của bể đặt hệ thống ống sục khí nằm cao hơn đáy bể 45 - 60 cm. Dưới dàn ống
sục khí là máng thu cát. Độ dốc ngang của đáy bể I = 0,2 - 0,4 dốc về phía máng thu
để cho cát trượt theo đáy vào máng
Tốc độ chuyển động xoay không đổi trong bể lắng cát thổi khí đảm bảo giữ các

cặn hữu cơ lơ lửng trong nước và các hạt cát va chạm vào nhau tách bởi cặn hữu cơ
bám quanh hạt, cát sạch hơn. Cặn lắng trong bể lắng cát chứa 90% - 95 % là cặn vô
cơ, giữ lâu khơng bị thối
2.2.4.Bể điều hồ lưu lượng, nồng độ
Trong quá trình xử lý nước thải, nước thải chảy vào hệ thống xử lý nước thải có
sự thay đổi về lưu lượng và tính chất của nó. Để đạt được hiệu quả xử lý tốt nhất, lưu
lượng dòng thải cần phải ổn định. Ổn định lưu lượng dòng thải bằng cách xây dựng bể


điều hòa dòng chảy trước khi vào các hệ thống xử lý. Trong hầu hết các trường hợp,
bể điều hòa được đặt sau lưới chắn rác, bể lắng cát và trước bể lắng sơ cấp.
Bể điều hòa trong hệ thống xử lý nước thải kiểm soát tốc độ nước hoặc lưu
lượng qua hệ thống xử lý nước thải. Ngoài ra, điều hịa dịng chảy có thể kiểm sốt
dịng chảy qua mỗi giai đoạn của hệ thống xử lý, cho phép đủ thời gian đối với các
quá trình xử lý bằng phương pháp vật lý, sinh học và hóa học.
Bể điều hịa có thể được thiết kế trong dây chuyền xử lý hoặc bên cạnh dây
chuyền xử lý. Thể tích cần thiết của bể điều hòa được thiết kế dựa trên dòng khối
lượng của nước thải biến đổi theo thời gian. Các yếu tố chính cần phải nghiên cứu
trong khi thiết kế bể điều hịa là hình dáng, lưu lượng, thiết bị trộn và cung cấp khơng
khí, hệ thống bơm,…
•

Ưu nhược điểm khi sử dụng bể điều hòa trong xử lý nước
+ Ưu điểm

– Tăng cường xử lý sinh học, giảm thiểu bị sốc do tải trọng cao các chất ức chế
vi sinh vật vì chúng đã bị pha lỗng và có pH ổn định.
– Cải thiện q trình lắng các bể lắng thứ cấp (sau xử lý sinh học) do duy trì
được tải trọng chất rắn.
– Giúp pha lỗng các chất gây ức chế sinh học.

– Hỗ trợ quá trình châm hóa chất do nước thải ổn định hơn.
– Nâng cao hiệu quả đối với nhà máy nhỏ công suất đã q tải.
+ Nhược điểm
– Cần có một diện tích lớn để xây dựng
– Gây mùi
– Phải bảo dưỡng bổ sung
– Tăng giá thành xử lý.


2.2.5.Thiết bị đo lưu lượng nước thải trong hệ thống xử lý
+ Đồng hồ đo lưu lượng
+ Máng đo lưu lượng
2.3. Kỹ thuật lắng nước thải
2.3.1.Lý thuyết lắng nước thải
Lắng là q trình tách khỏi cặn lơ lửng hoặc bơng cặn hình thành trong giai
đoạn keo tụ – tạo bơng hoặc các bùn cặn su quá trình xử lý sinh học do trọng lực
Bể lắng sơ cấp dùng để loại bỏ các chất rắn có khả năng lắng và các chất nổi.
Trong hệ thống xử lý nước thải bể lắng sơ cấp dùng để giữ lại các chất hữu cơ và các
chất không tan trong nước thải khi cho nước thải vào các bể xử lý sinh học.
Trong công nghệ xử lý nước thải quá trình lắng được ứng dụng :
+ Loại bỏ các chất rắn có khả năng lắng.
+ Loại bỏ dầu mỡ có trên bề mắt.
+ Loại bỏ một phần chất hữu cơ.
+ Chất rắn lơ lửng.
+ BOD của nước thải


Hai đại lượng quan trọng trong việc thiết kế bể lắng chính là tốc độ lắng và tốc
độ chảy tràn. Để thiết kế một bể lắng lý tưởng, đầu tiên người ta xác định tốc độ lắng
của hạt cần được loại và khi đó đặt tốc độ chảy tràn nhỏ hơn tốc độ lắng.

Lắng dạng I: Lắng tự do.
Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt lắng một cách rời rạc và ở tốc độ lắng
không đổi. Các hạt lắng một cách riêng lẽ khơng có khả năng keo tụ, khơng dính bám
vào nhau suốt q trình lắng. Để có thể xác định tốc độ lắng ở dạng này có thể ứng
dụng định luật cổ điển của Newton và Stoke trên hạt cặn. Tốc độ lắng ở dạng này
hoàn tồn có thể tính tốn được.
Ứng dụng: Loại bỏ đá, cát trong nước thải.
Lắng dạng II: Lắng keo tụ.
Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt ( bông cặn) kết dính với nhau trong
suốt q trình lắng. Do q trình bơng cặn xảy ra trên các bơng cặn tăng dần kích
thước và tốc độ lắng tăng. Khơng có một cơng thức tốn học thích hợp nào để biểu thị
giá trị này. Vì vậy để có các thơng số thiết kế về bể lắng dạng này, người ta thí nghiệm
xác định tốc độ chảy tràn và thời gian lắng ở hiệu quả khử bơng cặn cho trước từ cột
lắng thí nghiệm, từ đó nhân với hệ số quy mơ ta có tốc độ chảy tràn và thời gian lắng
thiết kế.
Ứng dụng: Loại bỏ một phần SS ở nước thải chưa xử lý và nước thải sau quá
trình xử lý sinh học.
Lắng dạng III: Lắng vùng.
Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt cặn có nồng độ cao (>1000mg/l).
Các hạt cặn có khuynh hướng duy trì vị trí khơng đổi với các vị trí khác, khi đó cả
khối hạt như là một thể thống nhất lắng xuống với vận tốc không đổi. Lắng dạng này
thường thấy ở bể nén bùn.
Ứng dụng: Xảy ra ở bể lắng thứ cấp đặt sau bể xử lý sinh học.
Lắng dạng IV: Lắng nén.


Diễn ra khi hàm lượng các hạt đủ để tạo nên một cấu trúc nào đó và các hạt này
phải được đưa liên tục vào cấu trúc đó. Diễn ra ở đáy của các bể lắng thứ cấp và trong
các thiết bị cô bùn.
2.3.2.Cấu tạo và các đặc trưng của bể lắng bậc I

Bể lắng cát dùng để loại những hạt cặn lớn vô cơ chứa trong nước thải mà chủ
yếu là cát. Trên trạm xử lý nước thải nếu để cát lắng lại trong các bể lắng sẽ gây khó
khăn cho cơng tác lấy cặn. Dưới tác động của lực trọng trường, các phần tử chất rắn
có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của nước sẽ được lắng xuống đáy trong quá trình nước
thải chuyển động qua bể lắng cát
Theo nguyên tắc chuyển động của nước ở trong bể cát, người ta phân biệt bể
lắng cát ngang, bể lắng cát ngang nước chuyển động vòng, bể lắng cát đứng dịng
chảy từ dưới lên…. Thực tế thì bể lắng cát ngang được sử dụng rộng rãi nhất
Bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhật, tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài
khơng nhỏ hơn ¼ và chiều sâu đến 4m.
Cấu tạo gồm: mương dẫn nước vào, mương phân phối, tấm nữa chìm nữa nổi,
máng thu nước, máng thu và xả chất nổi, mương dẫn nước ra
2.3.3.Các loại bể lắng thường dùng trong xử lý nước thải
2.3.3.1. Bể lắng ngang
Điều kiện để hạt giữ lại trong bể lắng:vo = H/L*Q/H*B = Q/L*B
vh: Chuyển động theo dòng chảy
vs: Lắng do trọng lực
vo: Vận tốc lắng tới hạn. Cấu tạo bể lắng ngang bể lắng ngang có dạng hình
chữ nhật, có thể làm bằng gạch hoặc bê tông cốt thép.
- Căn cứ vào biện pháp thu nước lắng người ta chia bể lắng ngang làm hai loại:
- Bể lắng thu nước cuối bể: Thường kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn
hoặc bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng.


- Bể lắng ngang thu nước bề mặt: Thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn
lở lửng. Bể lắng ngang thường chia làm nhiều ngăn, chiều rộng mỗi ngăn từ 3-6m.
Chiều dài khơng quy định. Khi bể có chiều dài quá lớn có thể cho nước chảy xoay
chiều. Để giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng có thể xây dựng bể lắng nhiều tầng.
Để đảm bảo việc phân phối đều trên tồn bộ diện tích bể lắng, cần đặt vách
ngăn có đục lỗ ở đầu bể. Phía dưới ở trên mặt của vùng chứa nén cặn không cần phải

khoan lỗ.
Các lỗ của ngăn phân phối nước có thể trịn hoặc vng, đường kính hay kích
thước cạnh 50*150mm, vận tốc nước qua lỗ 0,2-0,3 m/s.
.- Xả cặn: Cặn ở bể lắng ngang thường tập trung ở nửa đầu bể, vì lượng cặn lớn
nên việc xả cặn là rất quan trọng. Nếu việc xả cặn không kịp thời sẽ làm giảm chiều
lắng của bể. Mặt khác cặn có chứa chất hữu cơ, khi lên men tạo nên bọt khí làm phá
vỡ và vẫn đục nước đã lắng.
- Xã cặn bằng cơ giới:
- Xã cặn bằng thủy lực:
Ưu điểm: Gọn, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể và cũng có thể làm nhiều hố thu
cặn dọc theo chiều dài của bể. Hiệu quả xử lý cao.
Nhược điểm: Giá thành cao, có nhiều hố thu cặn tạo nên những vùng xoáy làm
giảm khả năng lắng của các hạt cặn, chiếm nhiều diện tích xây dựng.

2.3.3.2. Bể lắng đứng
- Điều kiện để hạt giữ lại trong bể lắng: Trong bể lắng đứng nước chuyển động
tự do theo phương chuyển động từ dưới lên ngược chiều với hướng rơi của hạt. Ở điều


kiện dòng chảy lý tưởng, nếu gọi tốc độ dòng nước là Vu thì các hạt có tốc độ lắng
Vs>Vu mới lắng xuống được
- Cấu tạo bể lắng đứng
Bể lắng đứng thường có mặt hình vng hoặc hình trịn, được sử dụng cho trạm
có cơng suất nhỏ. Bể lắng đứng thường kết hợp với bể phản ứng xoay hình trụ.
Bể lắng đứng có thể xây bằng gạch hoặc bê tơng cốt thép.
- Nguyên tắc làm việc
Nước chảy vào ống trung tâm giữa bể, đi xuống dưới vào bể lắng. Nước
chuyển động theo chiều từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể. Nước đã lắng
trong được thu vào máng vịng bố trí xung quanh thành bể và đưa sang bể lọc.
Cặn tích lũy ở vùng chứa cặn được thải ra ngoài theo chu kỳ bằng ống và van

xả cặn.
Ưu điểm: Thiết kế nhỏ gọn, diện tích đất xây dựng không nhiều, thuận tiện
trong việc xả bùn hoặc tuần hồn bùn.
Nhược điểm: Hiệu quả xử lý khơng cao bằng bể lắng ngang, chi phí xây dựng
tốn kém, hiệu suất xử lý không cao.

2.3.3.4. Bể lắng lamen


- Cấu tạo bể lắng lamellar: Có cấu tạo giống bể lắng ngang thông thường,
nhưng khác với bể lắng ngang là trong vùng lắng của bể lắng lamellar được đặt thêm
các bản vách ngăn bằng thép không rỉ hoặc bằng nhựa.
Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 45-60o so với mặt phẳng nằm ngang
và song song với nhau
- Tác dụng và cơ chế của quá trình lắng Nước từ bể phản ứng vào bể lắng sẽ
chuyển động giữa các bản vách ngăn nghiêng theo hướng từ dưới lên và cặn lắng
xuống đến bề mặt bản vách ngăn nghiêng sẽ trượt xuống theo chiều ngược lại và tập
hợp về hố thu cặn, từ đó theo chu kỳ xả đi.
Ưu điểm: Do cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng nên bể lắng loại này
hiệu quả xử lý cao hơn bể lắng ngang.
Nhược điểm: Chi phí lắp ráp cao, phức tạp. Việc vệ sinh bể định kỳ khó khăn.
Theo thời gian thì các tấm lamellar sẽ cũ, xiêu vẹo.

2.3.4.Thiết kế và vận hành bể lắng
2.4. Kỹ thuật tuyển nổi
2.4.1.Khái niệm, nguyên lý và bản chất của quá trình tuyển nổi
a, Khái niệm


Tuyển nổi là quá trình tách các tạp chất rắn khơng tan hoặc tan có tỉ trọng nhỏ

hơn tỉ trọng của chất lỏng làm nền bằng cách sử dụng các chất hoạt động bề mặt hoặc
các chất thấm ướt. Nếu sự khác nhau về tỉ trọng đủ để tách gọi là tuyển nổi tự nhiên.
b, Nguyên lý và bản chất của quá trình tuyển nổi
Quá trình tuyển nổi được xây dựng dựa trên nguyên tắc cơ bản: tạo ra bọt khí
sao cho có thể ”thu hút” được dầu/chất bẩn sau đó gom bọt lại để lấy dầu/chất bẩn đó.
Do đó, quá trình tuyển nổi được thực hiện bằng cách sục dịng khí phân tán vào nước
để tạo ra các bọt khí li ti. Để tạo cho các tạp chất bẩn có khả năng dễ nổi, người ta cho
vào nước chất tuyển nổi (tác nhân tuyển nổi) để thu hút và kéo các chất bẩn nổi lên
mặt nước. Những hạt chất bẩn sẽ bám dính vào các bọt khí và cùng nổi lên bề mặt
nước, sau đó chúng tập hợp lại với nhau thành các lớp bọt và cuối cùng hỗn hợp chất
bẩn và chất tuyển nổi được loại ra khỏi nước.
Bản chất của q trình tuyển nổi là dính kết phân tử của chất bẩn với bề mặt
phân chia giữa khí và nước. Sự dính kết diễn ra được là do có năng lượng tự do trên
bề mặt phân chia đó và nhờ hiện tượng bề mặt đặc biệt gọi là hiện tượng tẩm ướt.
Hiện tượng này xuất hiện ở những nơi tiếp xúc giữa ba pha ( lỏng- rắn – khí), tức là
xuất hiện theo chu vi tẩm ướt

2.4.2.Các phương pháp tuyển nổi
2.4.2.1. Tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch


Phương pháp này sử dụng rộng rãi với chất bẩn chứa chất thải có kích thước
nhỏ vì nó cho phép tạo bọt khí rất nhỏ. Thực chất của phương pháp này là tạo ra dung
dịch q bão hịa khơng khí, khi giảm áp suất các bọt khơng khí sẽ tách ra khỏi dung
dịch ở dạng các bọt khí cực nhỏ. Khi các bọt khí này nổi lên bề mặt sẽ kéo theo các
chất bẩn.Tùy thuộc vào biện pháp tạo ra dung dịch quá bão hòa người ta chia ra các
loại tuyển nổi sau:
- Tuyển nổi chân không: Trong tuyển nổi chân khơng, nước thải được bão hịa
khơng khí ở áp suất khí quyển trong buồng thơng khí, sau đó cho vào buồng tuyển nổi
trong đó áp suất giữ ở khoảng 225-300 mmHg bằng bơm chân không. Trong buồng

tuyển nổi, các bong bóng khí rất nhỏ thốt ra làm nổi một phần chất bẩn. Quá trình
tuyển nổi kéo dài khoảng 20phút.
Ưu điểm: sự tạo bọt khí và sự dính kết với các hạt bẩn diễn ra trong mơi trường
n tĩnh, ít tiêu hao năng lượng.
Nhược điểm: độ bão hòa của nước khơng lớn, vì vậy khơng áp dụng được khi
hàm lượng chất lơ lửng cao hơn 300mg/l, cần phải chế tạo thiết bị tuyển nổi kín và bố
trí cào cơ khí trong đó, khơng áp dụng cho nhiệt độ nước thải cao, vì độ hịa tan của
khơng khí sẽ giảm khi nhiệt độ cao.
- Tuyển nổi bơm dâng: Thiết bị bơm dâng được sử dụng để xử lý nước thải
trong công nghiệp hóa học. Phương pháp này có kết cấu đơn giản, năng lượng sử dụng
ít hơn 2- 4 lần tuyển nổi áp lực nhưng buồng tuyển nổi phải được bố trí cao.


- Tuyển nổi áp lực (tuyển nổi khí hịa tan): Phổ biến nhất, làm sạch nước với
nồng độ chất lơ lửng cao (4-5 g/l), có thể tạo ra bọt khí mịn và đều, hiệu quả khử cặn
lơ lửng cao (80- 85%). Tuy nhiên, phương pháp này bị giới hạn bởi nhiệt độ (< 40oC),
nước, áp suất làm thống và trình độ công nhân vận hành.
Ưu điểm:
- Hiệu quả loại bỏ TSS và dầu mỡ cao 85-95%.
- Giảm thời gian xử lý nước và diện tích so với các cơng trình khác.
- Các hạt cặn hữu cơ khó lắng khi kết hợp với hóa chất đem lại hiệu suất tuyển
nổi cao.
- Bùn cặn thu được có độ ẩm thấp, có thể tái sử dụng.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư, bảo dưỡng thiết bị cao.
- Đòi hỏi nhân viên vận hành phải có kỹ thuật cao do q trình khiểm sốt áp
suất khó khăn.

2.4.2.2. Tuyển nổi với sự phân tán khơng khí bằng cơ khí
Sự phân tán khí trong máy tuyển nổi kiểu này được thực hiện nhờ bơm tuabin

cánh quạt, khi cánh quạt quay trong chất lỏng xuất hiện các dòng xốy nhỏ và tạo ra
các bọt khí. Bọt khí càng nhỏ thì quá trình càng hiệu quả. Được sử dụng để xử lí nước
có nồng độ các hạt keo tụ cao (lớn hơn 2 g/l).


Ở thiết bị này thì mức độ phân tán khí quyết định hiệu suất tuyển nổi: khi mức
độ phân tán khí cao thì bọt khí càng nhỏ. Tuy nhiên, nếu vận tốc quay cao sẽ làm tăng
đột ngột dòng chảy rối và làm phá vỡ tổ hợp hạt- khí dẫn đến giảm hiệu quả. Để đạt
hiệu quả thì độ bão hịa khơng khí của nước phải cao (10-50% thể tích).
Thơng thường máy tuyển nổi gồm một số buồng mắc nối tiếp. Đường kính
cánh quạt 600-700mm.Thiết bị khí động được sử dụng khi xử lý nước thải chứa tạp
chất hòa tan, có tính ăn mịn. Sự phân tán bọt khí đạt được nhờ vịi phun gắn trên ống
phân phối khí. Vịi này thường có đường kính lỗ 1-1.2mm, áp suất làm việc 0.30.5MPa. Vận tốc tia khí ở đầu ra của vòi phun là 100-200 m/s. Thời gian tuyển nổi
khoảng 15-20 phút.
Hiện nay người ta dùng các máy tuyển nổi cơ khí được sản xuất đại trà trong
tuyển nổi quặng để xử lý nước thải. Như vậy thiết kế của các cánh khuấy và thông số
hoạt động không tối ưu khi xử lý nước thải. Để tuyển nổi nước thải cần đề xuất một
thiết kế tuyển nổi mới có xét đến những tính đặc hiệu của q trình: chất ơ nhiễm bị
phân tán, năng suất tạo bọt thấp (1-5%)và cần loại bỏ hồn tồn các thành phần nhiễm
bẩn. Do khó tạo được bọt khí phân tán tốt trong lịng chất lỏng nên không xử lý triệt
để các loại chất thải

Với:
- Froth (containing hydrophobic material): bọt (chứa vật liệu kỵ nước).
- Hydrophilic particles: các hạt háo nước, các phân tử có tính hút nước mạnh.


- Tails (containing hydrophilic material):dịng ra (có chứa vật liệu thấm nước).
- Agitator: máy trộn.
- Hydrophobic particles adhering to bubbles: các phân tử kỵ nước bám vào các

bọt bong bóng.Các bọt khí được tạo ra bằng cách kết hợp khuấy cơ học tốc độ cao với
hệ phun khí. Cơng nghệ này sử dụng lực ly tâm. Khí được đưa vào từ đỉnh và trộn đều
với khí sau khi đi qua một cơ cấu phân tán ngoài bánh khuấy tạo thành các bóng khí
kích cỡ 700-1500µm. Phương pháp này được sử dụng để tách nước/dầu.
2.4.2.3. Tuyển nổi nhờ các tấm xốp
Khi cho khí qua các tấm sứ xốp sẽ thu được bọt khí có kích thước bằng:

Với:
- R, r:bán kính bong bóng khí và lỗ
- sức căng bề mặt của nước
Hiệu suất tuyển nổi phụ thuộc vào lỗ, áp suất không khí, lưu lượng khơng khí,
thời gian tuyển nổi, mực nước trong các thiết bị tuyển nổi.
Ưu điểm: kết cấu buồn tuyển nổi đơn giản, chi phí năng lượng thấp.
Nhược điểm: các lỗ xốp dễ bị bịt kín, khó chọn vật liệu có lỗ giống nhau để tạo
bọt khí nhuyễn và kích thước bằng nhau.


2.4.2.4. Tuyển nổi hóa học
Trong q trình xử lý nước có thể diễn ra các q trình hố học với sự phát sinh
các khí khác như: O2, CO2,Cl2…bọt của các khí này có thể kết dính với các chất lơ
lửng không tan và đưa chúng lên lớp bọt.
Để tăng độ kết dính giữa các hạt lơ lửng, người ta cho thêm phèn nhơm,
silicat…
Hiệu quả tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước, số lượng bong bóng khí. Ít được
sử dụng nhiều trong cơng nghiệp do tiêu hao nhiều hóa chất.
Ưu điểm: có thể thu hồi được các kim loại quý, khử hoàn toàn các hạt nhẹ- lắng
chậm, cấu tạo đơn giản, dễ thi cơng.
Nhược điểm: tiêu hao hóa chất, khơng thân thiện với môi trường.

2.4.2.5. Tuyển nổi sinh học

Phương pháp này dùng để nén cặn từ bể lắng một khi xử lý nước thải sinh hoạt.
Trong phương pháp này cặn được đun nóng bằng hơi nước đến 35- 550C và nhiệt độ
này được giữ vào ngày đêm. Do hoạt động của các vi sinh vật các bọt khí sinh ra và
mang các hạt cặn lên lớp bọt, ở đó chúng được nén và khử nước. Bằng cách này, trong
5- 6 ngày độ ẩm của cặn có thể giảm đến 80%.
2.4.2.6. Tuyển nổi điện hóa


Khi có dịng điện đi qua chất lỏng, hydro được giải phóng ở catot và oxy ở
anot. Khác với những phương pháp làm thống dùng khơng khí để tuyển nổi, trong
phương pháp điện hố khí là hydro là chất tuyển nổi tích cực. Trong tuyển nổi điện
hố, khí được tạo ra dưới dạng những bong bóng cực kỳ nhỏ (20µ), ở anot oxy được
giải phóng góp phần oxy hóa các chất hữu cơ.
Trong nước trung tính, kiềm yếu sẽ ăn mòn mạnh mẽ các kim loại ở anot xảy
cùng với sự tạo thành của hidroxide, hấp thụ một phần chất hữu cơ sau đó được tuyển
nổi nhờ hidrogen và được loại khỏi nước dưới dạng bọt. Do dó người ta cịn gọi q
trình xử lý điện hóa với anot là loại tuyển nổi – keo tụ điện hay tuyển nổi bông điện.
Những yếu tố này cho phép xử lý ở tốc độ rất cao. Nồng độ tồn dư của các hạt keo tụ
trong nước thải từ nhà máy có thể giảm cịn 2-3 mg/l sau khi tuyển nổi điện hóa.
2.4.2.7. Tuyển nổi tự nhiên
Tuyển nổi tự nhiên thường dùng trong tất cả các quá trình loại bỏ sơ bộ dầu
mỡ. Phương pháp này (hai pha) có thể tiến hành trước sự hợp tính (cho phép liên kết
các hạt nhỏ) để đạt được một kích thước nhỏ nhất. Tuyển nổi tự nhiên có thể sinh ra
khí do q trình lên men.
2.4.3.Cơ chế, động học và các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình tuyển
nổi
 Cơ chế, động học của q trình tuyển nổi

Sự lơi cuốn các hạt lơ lửng lên bề mặt các bọt khí phân tán nhỏ, các bọt khí kết
dính với các hạt lơ lửng trong nước. Khi lực nổi của tập hợp này đủ lớn sẽ cùng nhau

nổi lên mặt nước
 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của q trình tuyển nổi:
•

Tỷ lệ khí rắn

Tỷ lệ khí-rắn là tham số thiết kế chính cho một hệ thống tuyển nổi khí hịa tan.
Nó là thước đo tiêu chuẩn của trọng lượng khơng khí hịa tan trong nước trên trọng
lượng chất rắn được loại bỏ khỏi nước. Giá trị thơng thường 0.015 – 0.05 ml/mg.
•

Keo tụ và tạo bông


Keo tụ là quá trình gây mất ổn định các hạt keo nhằm tăng sự va chạm của các
hạt để xuất hiện các hạt keo lớn hơn. Chất keo tụ là một hóa chất được thêm vào để
làm mất đi độ bền của các hạt keo và hỗ trợ sự hình thành bơng cặn.
Tạo bơng là q trình mang lại những va chạm giữa các hạt lơ lủng mất ổn định
và chất keo tạo thành các hạt lớn hơn có thể loại bỏ dễ dàng.
Keo tụ và tạo bông là cơ chế mà các hạt lơ lửng và vật liệu dạng keo được loại
bỏ khỏi nước trong quá trình tuyển nổi. Tối ưu hóa keo tụ-tạo bơng là cần thiết cho
hiệu suất tối ưu của hệ thống tuyển nổi. Định lượng loại và lượng hóa chất, cường độ
khuấy trộn, thời gian lưu trong vùng trộn, vùng tạo bơng và kích thước bơng cặn là
thơng số đóng vai trị quan trọng trong việc thực hiện của hệ thống tuyển nổi.
•

Tỷ số tuần hoàn

Tỷ số tuần hoàn là phần cuối cùng của nước thải được trả về và bão hịa với
khơng khí chịu áp lực trước khi vào bể tuyển nổi nơi áp suất giảm đột ngột gây ra sự

xuất hiện của các bọt khí nhỏ. Phạm vi tỷ số tuần hồn là từ 8% đến 150% dựa trên
chất lượng nước thô được xử lý.
Theo định luật Henry: ở nhiệt độ không đổi, tỷ lệ khơng khí hịa tan trong chất
lỏng tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của các khí tiếp xúc với chất lỏng. Do đó, cao
hơn áp suất vận hành của máy bơm DAF hoặc bình khơng khí/ độ bão hịa nước, tăng
khả năng hịa tan khơng khí, do đó hạ thấp u cầu tỷ số tuần hồn.
•

Tốc độ tải trọng thủy lực

Tốc độ tải trọng thủy lực là một phép đo khối lượng của nước thải được áp
dụng hiệu quả trên một đơn vị diện tích bề mặt trên một đơn vị thời gian. Kết quả là
con số quá trình thiết kế thể hiện như vận tốc dâng lên tương đương với các đơn vị
m/giờ. Tốc độ tải trọng thủy lực tùy thuộc các yếu tố khác nhau, tuy nhiên nó dao
động từ 4 đến 12 m/giờ. Tốc độ tải trọng thủy lực tối đa phải nhỏ hơn tốc độ tăng tối
thiểu của các hạt rắn-khí để đảm bảo rằng tất cả các hạt sẽ nổi lên mặt nước trước khi
đi đến chỗ tháo nước cuối cùng của bể. Tốc độ tải trọng thủy lực được kiểm tra dựa
trên tốc độ dòng chảy đến và tổng số tốc độ dịng chảy (dịng chảy đến+ tuần hồn).
•

Tỷ lệ tải trọng chất rắn


Tỷ lệ tải trọng chất rắn là tốc độ của tổng các chất rắn và dầu mỡ trong dòng
chảy ảnh hưởng đến diện tích bề mặt trong bể tuyển nổi. Đơn vị là khối lượng trên
một đơn vị diện tích trên một đơn vị thời gian.Tỷ lệ tải trọng chất rắn thiết kế trung
bình khoảng từ 4 kg/m2.h lên đến 18 kg/m2h với hóa chất. Nhìn chung, tăng tỷ lệ tải
Nước thải sản xuất, định kỳ xả cặn nồi hơi
Nước thải
Nước thải

trọng
chấtsinh
rắn hoạt
sẽ làm giảm nồng độ nổi.
•

Nhiệt độ

Nước từ q trình xử lý khí thải lị hơi

Hố bơm

Bể khẩn cấp

Ảnh hưởng đến tính ổn định bọt của chất hoạt động bề mặt. Nhiệt độ tăng làm
đường kính bọt tăng và làm Bể
thay
đổitách
độ dầu
hịathơ
tan của chất hoạt động bề mặt. Để đạt
lắng,
Ngăn chứa dầu mỡ
hiệu suất cao trong quá trình tuyển nổi, nhiệt độ bị giới hạn dưới 40oC.
Sự cố

Bình thường

Váng nổi từ bể DAF

2.4.4.Giới thiệu một số công nghệ vàBểsơđiều
đồ hòa
xử lý nước bằng phương pháp tuyển nổi
Phèn, bazơ, axit, Polimer

Bùn dư
Bể keo tụ 1
Bùn dư

Khí nén

Bể tuyển nổi
Bể trung gian

Dịng tuần hồn
Bể UASB
Nước dư
Sục khí

Bể sinh học hiếu khí 1
Bể tạo bơng 1

Bùn dư

Bể Anoxic 2

Khuấy trộn

Bể lắng sinh học

Bùn dư

Bể chứa bùn sinh học

Bể keo tụ 2
Polymer
Bể lắng hóa lý
Bể anoxic
1

Nước khơng đạt u cầu xả thải

Javel

Bể khử trùng

Nước không đạt yêu cầu xả thải

Bùn dư

CấpKhuấy
nước

trộn

Bể chứa bùn hóa lý

Máy ép bùn

Cấp nước tái sử dụng (Nhà vệ sinh, cứu hỏa, rửa pallet)

Trạm quan trắc online

Bùn thải


Bể sinh học
hiếu khí 2

Sục khí

Bể tạo bơng 2

Hố bơm
Nước thải đầu ra đạt

2.4.5.Phương pháp tính tốn thiết kế

Được phép xả thải

Vận
chuyển
xử lý

Bể Tuyển Nổi dùng phương pháp gắn các hạt chất thải khí. Tất cả các bong
bóng bám dính các chất rắn là rất mong manh và bất ổn trong các đơn vị nổi phải
được giữ ở mức tối thiểu để ngăn chặn sự suy giảm về hiệu suất hoạt động.
Nước được đưa vào bồn khí tan bằng bơm áp lực cao. Khơng khí được cấp vào
bồn khí tan bằng máy nén khí, tại đây nước và khơng khí được hịa trộn. Nước bão
hịa khơng khí chảy vào ngăn tuyển nổi của bể tuyển nối, qua một van giảm áp suất,

áp suất được giảm đột ngột về áp suất khí quyển. Khí hịa tan được tách ra và dính
bám vào các hạt cặn trong nước, quá trình tuyển nổi được hình thành.
Các thơng số thiết kế bể tuyển nổi:
•

Thời gian lưu nước tại bể tuyển nổi: 20 – 60 phút

•

Tỉ số A/S (air/ sludge): 0,02 – 0,45

•

Thời gian lưu nước tại bồn khí tan: 0.5- 3 phút

•

Tải trọng bề mặt: 2- 350m3/m2/ngày

•

Áp lực khí nén: 3.5 -7atm

•

Lượng khơng khí tiêu thụ: 15 – 50l/m3

Ưu điểm:
•

Hiệu quả loại bỏ hàm lượng chất rắn lơ lửng cao: 90 -95%


•

Giảm được thời gian và dung tích bể so với các cơng trình khác

•

Loại bỏ được các hạt cặn hữu cơ khó lắng

•

Kết hợp với q trinh tuyển nổi sử dụng hóa chất đem lại hiệu quả cao

•

Bùn cặn thu được có độ ẩm thấp, có thể tái sử dụng

Nhược điểm:
•

Chi phí đầu tư , bảo dưỡng thiết bị cao

•

Địi hỏi kỹ thuật khi vận hành

•

Cấu tạo phức tạp, quá trình kiểm sốt áp suất khó khăn

– Thể tích khí cung cấp phụ tỷ lệ với khối lượng chất rắn cần xử lý:
A

Kg khơng khí cung cấp/ngày

—- = —————————————S
–

Kg chất rắn trong nước thải/ngày

Tỷ lệ A/S thay đổi theo loại SS trong nước thải và được xác định bằng thực

nghiệm
+ Trong trường hợp khơng tuần hồn
A

1,3 sa(fP – 1)

—- = —————S

Sa

Trong đó:
– sa

: Độ hịa tan của khơng khí (mL/L);

–f

: Phần khí hịa tan ở áp suất P, thường f = 0,5-0,8;

–P

: Áp suất (atm);

– Sa

: Nồng độ chất rắn (mg/L);

– 1,3

: Khối lượng riêng của khơng khí (1,3 mg/mL).

+ Trong trường hợp tuần hoàn
A

1,3 sa(fP – 1)R

—- = ———————
S

SaQ

–R

: Dịng tuần hồn (m3/ngày);

–Q

: Lưu lượng nước thải (m3/ngày).

sa (mg/L)

29,2

22,8

18,7

15,7


t0C
0
10
HỆ THỐNG TUYỂN NỔI DAF – KHƠNG TUẦN HỒN

20

– Tồn bộ nước tiếp xúc với áp suất khí;
– Hình thành bọt khí;
– Áp dụng được ở mức áp suất trung bình.
– Có thể bị ảnh hưởng bởi q trình xáo trộn trong bể.
HỆ THỐNG TUYỂN NỔI DAF – CÓ TUẦN HỒN
– 10-25% nước sau xử lý được tuần hồn lại bình tạo áp;
– Bơm nước sạch nên hạn chế nghẹt bộ phân phối khí;
– Q trình tạo cặn – bọt khí nổi khơng bị ảnh hưởng.
– Kích thước bể lớn vì Q = Q (nước thải ) + Q(tuần hồn).

– Tính diện tích bể tuyển nổi dựa trên:
+ Cường độ khí 6 – 10 m3/m2.h;
+ Thời gian tuyển nổi: 20 phút.
–

Đường kính bể tuyển nổi (D):
+ Vận tốc nước trong bể tuyển nổi, thường U = 10,8 m/h
+

–

HRT = 5 – 7 phút.

Đường kính bể tuyển nổi kết hợp bể lắng (DTN-L):

+ U0: vận tốc nước trong vùng lắng, thường U0 = 4,7 m/h.
–

Kích thước cơ bản của bể tuyển nổi kết hợp bể lắng
Bảng kích thước cơ bản của bể tuyển nổi kết hợp bể lắng
Năng suất
(m3/h)
150
300

Phần tuyển nổi
D (m)
3,0
4,5

Chiều cao H (m)
1,5
1,5

Phần lắng
DTN-L (m)
6
9

HTN-L (m)
3
3

30


600
6,0
1,5
12
3
900
7,5
1,5
15
3
Tuyển nổi bằng sục khí qua tấm sứ – khuyếch tán bằng vật liệu xốp
–

Kích thước bọt khí R = 6.(r2.s)1/2

+ r: k/thước lỗ = 4 – 20 mm; Qkhông khí = 40 – 70 m3/m2.h
+ s: sức căng bề mặt của nước; HRT = 20-30 phút;
+ H = 1,5-2 m; áp suất khơng khí = 0,1 – 0,2 MPa.