Chức năng của bể tuyển nổi trong hệ thống xử lý nước thải là tách, loại bỏ các chất rắn hòa tan từ chất lỏng dựa vào độ tan của khí áp. Với chức năng này thì bể tuyển nổi chính xác là gì và cách vận hành bể tuyển nổi ra sao? Mời các bạn cùng Biogency tham khảo những thông tin này qua bài viết ngay sau đây!
Các nội dung chính
Bể tuyển nổi là gì? – Định nghĩa bể tuyển nổi
Bể tuyển nổi là một khái niệm rất quen thuộc trong xử lý nước thải tại Việt Nam (nhất là nước thải y tế). Nếu gọi đúng chuyên môn thì bể tuyển nổi chính xác là Tuyển nổi không khí hòa tan DAF (Dissolved Air Flotation).
Đây là một quá trình trong xử lý nước thải (nước thải y tế, nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt) giúp làm trong nước bằng việc loại bỏ các chất lơ lửng như các hạt rắn hoặc dầu mỡ.
Nguyên tắc hoạt động của bể tuyển nổi là hòa tan không khí trong nước thải dưới áp suất, rồi giải phóng không khí ở áp suất khí quyển bên trong bể. Không khí được giải phóng ra thành những bong bóng nhỏ bám vào vật chất lơ lửng, khiến cho vật chất đó nổi lên trên mặt nước và dễ dàng bị loại bỏ.
Ứng dụng của bể tuyển nổi
Nhờ công dụng của mình, bể tuyển nổi được đưa vào sử dụng rất rộng rãi trong ngành xử lý nước thải ở nhiều lĩnh vực. Từ nhà máy lọc dầu, hóa dầu đến các nhà máy hóa chất, sản xuất giấy, xử lý nước hay các ngành công nghiệp sản xuất khác. Quá trình tương tự tuyển nổi không khí hòa tan là tuyển nổi bọt, được sử dụng trong ngành công nghiệp chế biến khoáng sản.
Cấu tạo của bể tuyển nổi
Bể tuyển nổi có 2 dạng: dạng hình trụ và dạng hình vuông.
Hệ thống bể tuyển nổi thường được cấu tạo bởi các bộ phận sau:
- Bể thép không gỉ
- Những thành phần ổ đĩa và bơm
- Các ống tích hợp
- Cảm biến giám sát áp suất/ lưu lượng tương tự
- Chương trình kiểm soát chất lượng đa cấp
- Giám sát mức độ bùn
- Giám sát TSS
- Bảng điều khiển cài đặt hệ thống tùy chỉnh
Các thông số thiết kế trong bể tuyển nổi như sau:
- Thời gian lưu nước tại bể: 20 – 60 phút
- Tỉ số A/S (air/ sludge): 0,02 – 0,45
- Thời gian lưu nước trong bồn khí tan: 0,5 – 3 phút
- Tải trọng bề mặt: 2 – 350 m3/m2/ngày
- Áp lực khí nén: 3,5 – 7atm
- Lượng khí tiêu thụ: 15 – 50 lít/m3
Các phản ứng trong bể tuyển nổi
Phản ứng keo tụ trong ống
Nước được cấp vào bể tuyển nổi không thường xuyên được định lượng bằng các chất keo tụ như là nhôm sunfat, sắt sunfat, sắt clorua, polychloride. Các chất này sẽ giúp đông tụ các hạt vật chất thành những cụm lớn hơn. Nước thải sẽ được bơm vào ống keo tụ (ống có hình zíc zắc), sau đó các chất keo tụ được thêm vào. Các chất này có nhiệm vụ làm mất ổn định các hạt lơ lửng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tách chất lỏng ở bước tiếp theo.
Phản ứng bong bóng
Một phần nước thải trong bể đã được làm sạch trong sẽ được bơm vào một bình áp suất nhỏ (Air Drum), đồng thời khí nén cũng được đưa vào. Việc này khiến cho nước thải bão hòa với áp suất không khí. Dòng nước được tái chế trước khi đi vào bể tuyển nổi, di chuyển qua van giảm áp khiến cho không khí thoát ra theo dạng bong bóng nhỏ.
Các bong bóng hình thành trên bề mặt hạt lơ lửng, bám dính vào các hạt. Càng nhiều bong bóng hình thành, lực nâng càng nhanh chóng vượt qua được trọng lực hấp dẫn. Sau khi nổi lên bề mặt, các hạt lơ lửng này sẽ được loại bỏ bằng skimmer.
Phần nước đã được làm trong được dẫn thoát ra khỏi bể nổi.
Hỗ trợ quá trình phân tách
Nhiều hệ thống bể tuyển nổi được lắp đặt thêm tấm lamelas hoặc tấm IPS dạng song song để hỗ trợ quá trình phân tách diễn ra được hiệu quả hơn.
Cách vận hành bể tuyển nổi
Hoạt động của bể tuyển nổi
Sơ đồ hoạt động của bể tuyển nổi
Hệ thống tuyển nổi sẽ thu gom các xơ sợi thải, chất rắn lơ lửng trong nước bằng cách làm nổi các chất này lên trên bề mặt để thu gom lại. Các chất thải này nổi lên ngay cả khi chúng nặng hơn nước thì như bài viết đã trình bày bên trên, là do có các bọt khí nhỏ gắn liền với phân tử xơ sợi hoặc bám vào các chất thải kết tủa, khiến cho các chất thải này dễ dàng nổi lên trên bề mặt.
Tham khảo cơ chế việc hình thành bọt khí:
- Nước được nén với áp suất từ 4-6kg/cm2 và dẫn vào ống hoà tan khí.
- Không khí được bơm vào nước đã được nén và hoà tan trong môi trường khí nén.
- Áp suất được hạ sau khi nước xả qua 1 ống van. Nước không thể chứa lượng không khí thừa đã được hoà tan vào trước đó nên sẽ ngay lập tức sẽ hình thành các bong bóng khí. Các bong bóng khí này được hình thành ở dạng rất nhỏ, kích thước xấp xỉ chỉ khoảng 80 micron hoặc bé hơn.
- Chất kết bông được dẫn qua 1 bơm lưu lượng nhỏ thường được gắn trên cùng bên phải của thùng hóa chất. Các hóa chất sẽ làm kết tủa các phân tử nhỏ và các phân tử keo.
Chi tiết cách vận hành bể tuyển nổi
Bơm cao áp để hút nước và khí được cung cấp cùng với chu trình nước lọc của quá trình tuyển nổi, dẫn nước đã được lọc vào ống hoà tan không khí (ADT). Máy tuyển nổi cần phải được đổ đầy nước cho đến khi tất cả các ống ở phía trước bơm áp đã ngập nước.
Công suất yêu cầu của bơm áp phải xấp xỉ 20-30% công xuất lọc và cho áp suất ít nhất là 65m.lift (tương đương 6.5kg/cm2). Bơm áp được điều khiển bằng 2 khoá ở van đầu vào và van một chiều nhằm ngăn cho nước chảy ngược vào trong.
Có thể điều khiển áp suất ra của bơm tại áp kế của ống hoà tan không khí được gắn ở trên áp suất phía trước đầu vào.
Đối với trường hợp khoảng cách giữa các thiết bị lớn hoặc cần lắp đặt xa, có thể lắp đặt áp kế khác liền với bơm cao áp.
Thực hiện điều chỉnh áp suất ở van giảm áp ngay trước khi đưa vào ống tuyển nổi và tuyệt đối không điều chỉnh ở bơm cao áp.
Không khí nén dẫn vào (yêu cầu ở mức 6.5kg/cm2) được nén vào trong bình tích áp. Nếu nguồn cung cấp khí nén không đủ hoặc không có, bắt buộc phải có một máy nén khí. Áp suất mở là 6.5kg/cm2 còn áp suất khoá là 10kg/cm2. Thời gian duy trì bên trong ống nén khí (ADT) là từ 20 – 30 giây.
Không khí nguồn vào được trộn lẫn và phân tán vào trong nước nhờ các phần gắn ở bên trong – còn có tên gọi khác là bộ phận phân tán Vyon của ống hòa tan không khí (ADT). Hỗn hợp nước và không khí sau đó được dẫn đến đầu vào của máy tuyển nổi qua thiết bị hình chữ T cung cấp cùng với với xả áp.
Trong điều kiện hoạt động bình thường, không cần điều chỉnh bất kỳ bộ phận nào của hệ thống, một khi xuất hiện lỗi lắp đặt thì cần tiến hành kiểm tra theo các bước như sau:
Lấy mẫu
Lấy một ít mẫu từ van lấy mẫu, đây là chỉ số chuẩn nhất cho biết quá trình hoạt động của hệ thống không khí. Mẫu lấy xong đưa qua một hình trụ cao hoặc ống nghiệm. Khi quan sát sự tuyển nổi ở trong ống bạn có thể quan sát được lượng khí có ở trong nước. Các bọt khí nhỏ làm cho nước có màu trắng đục. Nếu không có đủ không khí, cụm bọt khí sẽ nổi lên bề mặt với tỉ lệ là 30cm/phút hoặc nhiều hơn, phần nước bên dưới trong. Nếu cụm bọt khí nổi lên đúng như trên, không điều chỉnh hệ thống hút không khí (air absorption system) cho đến khi có sự cố xảy ra trong quá trình tuyển nổi.
Nếu lượng khí tạo ra nhiều, kích thước bóng khí lý tưởng nhưng cụm bọt khí không nổi nhiều, nước cũng không trong, bạn cần kiểm tra lại lượng hóa chất thêm vào như bước dưới đây.
Thêm hóa chất
Trước tiên bạn cần kiểm tra để chắc chắn rằng bơm hoá chất đang hoạt động, kiểm tra bằng cách quan sát bằng mắt lượng hóa chất được đưa vào.
Nếu bơm hoá chất hoạt động tốt thì hãy tiến hành kiểm tra để chắc rằng ống dẫn không bị tắc.
Gia tăng lượng hóa chất thêm vào có thể giúp quá trình nổi bọt khí tốt hơn. Tăng liều lượng lên dần dần, cần đợi tối thiểu 10 – 15 phút giữa mỗi lần gia tăng liều lượng để tránh gây trì hoãn cho toàn hệ thống.
Tóm lại là nếu xảy ra sự cố trong suốt quá trình hoạt động, vì lượng chất rắn đến máy tuyển nổi sẽ phải nhiều hơn bình thường nên cần gia tăng lượng hóa chất lên cho cân bằng, tương xứng tỉ lệ.
Có thể điều chỉnh tăng hóa chất hoặc sử dụng van hồi tại bơm cấp tuyển nổi để điều chỉnh lưu lượng và lượng hóa chất cấp vào giúp cho chất rắn, xơ sợi kết bông tốt, nâng cao hiệu suất quá trình tuyển nổi.
Điều chỉnh áp suất và dòng chảy
Có thể kiểm tra áp suất tại 3 điểm của hệ thống tuyển nổi:
- Ống phân tán không khí cần đạt áp suất 4 – 6kg/cm2.
- Đầu vào của ống phân tán không khí phải cao khoảng từ 0.3 đến 0.6kg/cm3 so với kết quả đọc của ống phân tán không khí. Sự chênh lệch kết quả áp suất cao hơn chứng tỏ dòng chảy quá cao, nếu sự chênh lệch ít hơn thì cho biết dòng chảy đang quá thấp.
- Trước van xả áp, không thấp quá 4kg/cm2. Áp kế này được dùng để điều chỉnh van khi không thể quan sát được áp kế tại ống phân tán không khí.
- Bạn có thể kiểm tra dòng chảy qua hệ thống bằng cách đo lượng nước đã được lọc hoặc kiểm tra sự sụt giảm áp suất ở ống phân tán không khí.
Phải chú ý luôn luôn kiểm tra đảm bảo áp kế đang hoạt động, van xả áp không bị tắc trước khi tiến hành điều chỉnh áp suất. Tuyệt đối không được điều chỉnh áp suất trên 7kg/cm2.
Cách điều chỉnh: Điều chỉnh tăng áp suất bằng cách đóng các van xả áp và giảm bằng cách mở các van ra.
Quá trình khởi động và cách tắt thiết bị
Khởi động thiết bị
Khởi động thiết bị với các bước sau:
Kiểm tra có đủ áp suất trong đường ống không khí nén chưa (mức tối thiểu 6.5kg/cm2)
Điều chỉnh các van xả áp ở đường ống dẫn vào của máy tuyển nổi mở 1/2 đến 3/4 rev.
Khí nén thêm vào cần được điều chỉnh nằm ở mức vạch của lưu lượng kế (rotameter scale) bằng cách điều chỉnh van kim (needle valve).
Chỉ khởi động bơm áp sau khi đã kiểm tra van cổng (gate valve). Van cổng này đóng và được đặt trên đường áp suất bơm.
Van cổng nên được mở từ từ để kiểm tra đầu vào khí nén không giảm xuống quá 1/3 mức vạch của lưu lượng kế. Thực hiện bằng cách mở van kim (needle valve) từ từ, dần dần.
Khi van kim đã được mở hết, điều chỉnh áp suất theo yêu cầu bằng cách điều chỉnh các van xả áp cũng như lượng khí nén cần thêm vào bằng cách điều chỉnh các van kim.
Tắt thiết bị
Bạn thực hiện 3 bước sau để tắt thiết bị:
- Đầu tiên bạn đóng van cổng trên đường bơm hút điều áp (pressurization pump suction line) rồi ngắt bơm.
- Dừng cung cấp khí nén.
- Nếu đã lâu không sử dụng thiết bị (trên 3 ngày), bạn nên xả nước sạch qua ống phân tán trong vòng vài phút.
Một vài điều bạn cần chú ý:
- Không để ống phân tán dưới áp suất khi mà nguồn khí nén đầu vào không được cung cấp đủ và liên tục.
- Nên kiểm tra các đồng hồ đo khí (air meters) và các áp kế trước khi khởi động máy để tránh tắc nghẽn và cho ra kết quả đọc tốt hơn.
- Nên để ống phân tán không khí khô ráo và kiểm tra qua các lỗ (manhole) trung bình 2 lần/năm để ngăn tình trạng mài mòn hoặc tích luỹ bụi bẩn.
Ưu và nhược điểm của hệ thống bể tuyển nổi
Cũng giống như nhiều loại máy móc, thiết bị khác, bể tuyển nổi có những ưu nhược điểm nhất định mà bạn nên biết trước khi quyết định đưa vào sử dụng trong quy trình xử lý nước thải.
Ưu điểm
- Hiệu quả loại bỏ hàm lượng chất rắn lơ lửng cực kỳ cao: 90 – 95%
- Giản lược bớt thời gian và dung tích bể so với các công trình khác
- Có khả năng loại bỏ các hạt cặn hữu cơ thuộc loại khó lắng
- Kết hợp với quá trình tuyển nổi sử dụng hóa chất đem lại hiệu quả càng cao hơn
- Số bùn cặn thu được có độ ẩm thấp, có khả năng tái sử dụng
Nhược điểm
- Chi phí đầu tư và phí bảo dưỡng thiết bị cao
- Đòi hỏi kỹ thuật của người sử dụng phải cao khi vận hành thiết bị
- Cấu tạo phức tạp hơn nhiều công trình khác, quá trình kiểm soát áp suất tương đối khó khăn.
Trên đây là những thông tin từ cơ bản đến chi tiết về bể tuyển nổi và cách vận hành bể tuyển nổi. Biogency hy vọng bài viết này hữu ích cho bạn và doanh nghiệp trong quá trình sử dụng, vận hành bể tuyển nổi. Chúc bạn sử dụng bể tuyển nội đạt hiệu quả cao như mong muốn. Mọi thắc mắc hay nhu cầu tư vấn mời bạn liên hệ với Biogency qua số Hotline 0909 538 514.
Chịu trách nhiệm nội dung
Phó Giám Đốc - Đồng Thị Tú Anh
