Tiểu luận: Công nghệ tuyển nổi áp lực trong xử lý nước thải

Tiểu luận môn quá trình công nghệ môi trường dưới đây sẽ giới thiệu cho các bạn về quy trình xử lý nước thải bằng công nghệ tuyển nổi. Xem thêm các thông tin về Tiểu luận: Công nghệ tuyển nổi áp lực trong xử lý nước thải tại đây

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA: MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG



Môn: QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Chuyên đề 70%:

CÔNG NGHỆ TUYỂN NỔI ÁP LỰC

TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

SVTH: 1.Nguyễn Việt Trinh 91202245

2 Nguyễn Tú Trinh 91202244 3.Trần Diệu Trang 91202237

GVHD: Ts Phạm Anh Đức

Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2014

MỤC LỤC

Mở đầu 3

1 Giới thiệu về tuyển nổi áp lực 4

2 Các phương pháp tuyển nổi 5

2.1 Tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch 4

2.2 Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ khí 5

2.3 Tuyển nổi nhờ các tấm xốp 5

2.4 Tuyển nổi hóa học 6

2.5 Tuyển nổi sinh học 6

2.6 Tuyển nổi điện hóa 6

2.7 Tuyển nổi tự nhiên 7

3 Tuyển nổi áp lực ( tuyển nổi bọt khí nhỏ ) 7

3.1 Nguyên lý chung 7

3.2 Các giai đoạn trong tuyển nổi áp lực 9

3.2.1 Chuyển không khí sang mặt phân chia khí-nước trong bình bão hòa: 10

3.2.2 Quá trình phân tán, hòa tan không khí vào nước 11

3.2.3 Sự hình thành bọt khí từ dung dịch quá bão hòa 12

3.2.4 Bọt khí và chất rắn va chạm và dính bám nhau trong vùng trộn 12

3.2.5 Sự vận chuyển các bọt khí đến các hạt rắn để tạo được “mối liên hệ” và “sự dính bám” 13

3.2.6 Tốc độ vận chuyển không khí: 14

3.2.7 Quá trình tách cặn ra khỏi nước trong bể tuyển nổi 14

3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình tuyển nổi 16

3.4 Hệ thống tuyển nổi áp lực 18

4 Thiết kế tuyển nổi áp lực: 23

5 Ứng dụng 27

Kết luận 30

Tài liệu tham khảo 31

Mở đầu

Nguồn nước mặt (sông, hồ, suối…) đang và sẽ là nguồn cấp nước chủ đạo hiện nay vàtrong tương lai cho hệ thống cấp nước ở nhiều đô thị Quy mô sử dụng nước ngày càngtăng, trong khi chất lượng nước của các nguồn nước mặt lại có xu hướng ngày càng suygiảm do tiếp nhận nhiều nguồn thải khác nhau chảy vào khu vực Mặt khác tầm quantrọng của vấn đề môi trường tăng cao dẫn đến việc thành lập các tiêu chuẩn môi trườngchặt chẽ hơn, tiêu chuẩn này được áp dụng trên ô nhiễm nước thải các ngành công nghiệp.Các công nghệ đang áp dụng hiện nay tại các nhà máy nước, ở cả các quy mô công suấtkhác nhau, theo cách tiếp cận truyền thống như keo tụ-lắng-lọc nhanh-khử trùng hoặc sơlắng -keo tụ-lắng -lọc nhanh-khử trùng, chất lượng nước đầu ra của các nhà máy nướcngày càng có nhiều nguy cơ không đáp ứng được tiêu chuẩn và/hoặc phải chịu chi phí xử

lý rất tốn kém Xem xét số lượng lớn các chất thải là điều cần thiết để tìm ra công nghệmới cao hơn hiệu quả xử lý nước thải để đáp ứng các tiêu chuẩn mới Những khó khăn vànguy cơ đang đối mặt tại các nhà máy nước có khả năng giải quyết được bằng một số giảipháp công nghệ mới, trong đó có tuyến nổi áp lực thay cho quá trình lắng thông thường.Trên thế giới, công nghệ tuyển nổi áp lực (Dissolved air flotation - DAF) đã được ápdụng tại các trạm xử lý nước cấp và nước thải, xử lý bùn cặn ở nhiều nước, nhằm mụcđích nâng cao chất lượng nước sau xử lý và giảm chi phí sản xuất nước cấp, ổn định vàlàm khô bùn cặn, giảm lượng bùn phải xử lý, vận chuyển, chôn lấp và giảm đáng kể hoáchất tiêu thụ cũng như kích thước các công trình xử lý bùn cặn như sân phơi bùn

1 Giới thiệu về tuyển nổi áp lực

Tuyển nổi áp lực (DAF) đã được sử dụng rộng rãi trong bốn mươi năm qua, loại bỏ đượccác chất rắn lơ lửng (TSS), các loại dầu và mỡ (O & G), và nhu cầu oxy sinh hóa (BOD)

từ nước thải và quá trình công nghiệp khác bằng cách đưa các hạt lơ lửng lên bề mặt chấtlỏng

Hệ thống DAF (tuyển nổi không khí hòa tan hay còn gọi là tuyển nổi áp lực) thườngđược sử dụng để xử lí nước thải sơ bộ, được biết đến như một hệ thống mang tính kinh tế

và hiệu quả trong xử lý nước thải công nghiệp Các hạt rắn, chất béo và các loại vật liệudầu được hệ thống DAF loại bỏ rất nhanh và bùn thu được từ hệ thống này có tính nhấtquán cao

Hệ thống DAF lần đầu tiên được sử dụng để xử lý các bể trong công nghiệp, nơi mà hiệntượng nổi xảy ra Tốc độ dòng chảy của nước khoảng 2-3 m/giờ (không lớn hơn 5 m/giờ)

Hệ thống DAF lần thứ hai được giới thiệu vào năm 1960 và được sử dụng rộng rãi đếnngày nay Thiết kế của hệ thống DAF này là điển hình của hệ thống trước đó, với tốc độ

tải trọng bề mặt dưới 5-7 m/giờ và thời gian keo tụ kéo dài gần 45 phút Một trong cácquá trình của bộ lọc DAF đã được phát triển vào cuối năm 1960, nơi mà tuyển nổi xảy ratrực tiếp trên bộ lọc Quá trình này được gọi là tuyển nổi không khí hòa tan/ phương pháplọc (DAFF) Thế hệ thứ ba của hệ thống DAF được phát triển vào năm 1990, ý tưởnghoạt động dựa trên cơ sở DAFF Tiến bộ gần đây bao gồm các công nghệ như lọc ngượctuyển nổi không khí hòa tan (CoCoDAFF) CoCoDAFF đưa các dòng chảy tuần hoàntrên bộ lọc thông qua số lượng lớn các vòi phun tốc độ dòng chảy thiết kế đặc biệt đểphân tán tốt các bọt khí Một công nghệ khác gần đây gồm DAFRapide, kết hợp giảmthời gian keo tụ với tải trọng bề mặt lên 40 m/giờ và AquaDAF có thể đặt được tốc độ tảitrọng bề mặt lên đến 40 m/giờ với tốc độ cao.

2 Các phương pháp tuyển nổi

2.1 Tuyển nổi với sự tách không khí từ dung dịch

Phương pháp này được áp dụng để làm sạch nước thải ô nhiễm Phương pháp này tạodung dịch quá bão hòa không khí Khi giảm áp suất các bọt không khí sẽ tách ra khỏidung dịch và làm nổi chất bẩn

Tùy thuộc vào biện pháp tạo ra dung dịch quá bão hòa người ta chia ra các loại tuyển nổisau:

- Tuyển nổi chân không: Trong tuyển nổi chân không, nước thải được bão hòa

không khí ở áp suất khí quyển trong buồng thông khí, sau đó cho vào buồng tuyểnnổi trong đó áp suất giữ ở khoảng 225-300 mmHg bằng bơm chân không Trongbuồng tuyển nổi, các bong bong khí rất nhỏ thoát ra làm nổi một phần chất bẩn

- Tuyển nổi bơm dâng: Thiết bị bơm dâng được sử dụng để xử lý nước thải trong

công nghiệp hóa học Buồng tuyển nổi phải được bố trí cao

Nước thải

CặnNước sạchKhông khí

Bồn cao vị

Bìnhsụckhí

Bể tuyển nổi

Hình 1 Sơ đồ hệ thống tuyển nổi bơm dâng

- Tuyển nổi áp lực (tuyển nổi khí hòa tan): Phổ biến nhất, làm sạch nước với nồng

độ chất lơ lửng cao (4-5 g/l).Tạo ra bọt khí mịn và đều

2.2 Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ khí.

Sự phân tán khí trong máy tuyển nổi kiểu này được thực hiện nhờ bơm tuabin cánh quạt.Được sử dụng để xử lí nước có nồng độ các hạt keo tụ cao (lớn hơn 2 g/l) Khi cánh quạtquay trong chất lỏng xuất hiện các dòng xoáy nhỏ và tạo ra các bọt khí Bọt khí càng nhỏthì quá trình càng hiệu quả

Thông thường máy tuyển nổi gồm một số buồng mắc nối tiếp Đường kính cánh quạt600-700mm

Hiện nay người ta dùng các máy tuyển nổi cơ khí được sản xuất đại trà trong tuyển nổiquặng để xử lý nước thải Như vậy thiết kế của các cánh khuấy và thông số hoạt độngkhông tối ưu khi xử lý nước thải Để tuyển nổi nước thải cần đề xuất một thiết kế tuyểnnổi mới có xét đến những tính đặc hiệu của quá trình : chất ô nhiễm bị phân tán, năngsuất tạo bọt thấp (1-5%)và cần loại bỏ hoàn toàn các thành phần nhiễm bẩn

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:

R=6

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 không khí, thời giantuyển nổi, mực nước trong các thiết bị tuyển nổi

Hình 2 Sơ đồ tuyển nổi nhờ các tấm xốp 2.4 Tuyển nổi hóa học.

Trong quá trình xử lý nước có thể diễn ra các quá trình hoá học với sự phát sinh các khíkhác như: O2, CO2,Cl2…bọt của các khí này có thể kết dính với các chất lơ lửng khôngtan và đưa chúng lên lớp bọt Ít được sử dụng nhiều trong công nghiệp

2.5 Tuyển nổi sinh học.

Phương pháp này dùng để nén cặn từ bể lắng đợt 1 khi xử lý nước thải sinh hoạt Trongphương pháp này cặn được đun nóng bằng hơi nước đến 35- 550C và nhiệt độ này đượcgiữ vào ngày đêm Do hoạt động của các vi sinh vật các bọt khí sinh ra và mang các hạtcặn lên lớp bọt, ở đó chúng được nén và khử nước Bằng cách này 5- 6 ngày đêm độ ẩmcủa cặn có thể giảm đến 80% và tiếp tục quá trình xử lý cặn tiếp theo

2.6 Tuyển nổi điện hóa

Khi có dòng điện đi qua chất lỏng, hydro được giải phóng ở catot và oxy ở anot Khácvới những phương pháp làm thoáng dùng không khí để tuyển nổi, trong phương phápđiện hoá khí là hydro là chất tuyển nổi tích cực Trong tuyển nổi điện hoá, khí được tạo radưới dạng những bong bóng cực kỳ nhỏ kích thước 20 micromet, ở anot oxy được giảiphóng góp phần oxy hóa các chất hữu cơ

Trong nước trung tính, kiềm yếu sự ăn mòn mạnh mẽ các kim loại ở anot xảy cùng với sựtạo thành của hidroxide, hấp thụ một phần chất hữu cơ sau đó được tuyển nổi nhờhidrogen và được loại khỏi nước dưới dạng bọt Do dó người ta còn gọi quá trình xử lýđiện 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 từnhà máy có thể giảm còn 2-3 mg/l sau khi tuyển nổi điện hóa.

2.7 Tuyển nổi tự nhiên

Tuyển nổi tự nhiên thường dùng trong tất cả các quá trình loại bỏ sơ bộ dầu mỡ phươngpháp này( hai pha) có thể tiến hành trước sự hợp tính( cho phép liên kết các hạt nhỏ)đểđạt được một kích thước nhỏ nhất Tuyển nổi tự nhiên có thể sinh ra khí do quá trình lênmen, đó là trường hợp của“mủ bùn” của công trình tiêu bùn có nồng độ MS từ 20 – 40%,

bộ khối lượng nước cần xử lý

Tuyển nổi áp lực (DAF) là một quá trình loại bỏ các hạt lơ lửng trong chất lỏng bằngcách đưa các hạt lơ lửng lên bề mặt chất lỏng Chất lỏng chảy đến có thể là nước thô,nước thải hoặc bùn lỏng Hệ thống tuyển nổi bao gồm bốn thành phần chính: cung cấpkhông khí, máy bơm áp suất cao, bình áp lực (bể lưu giữ) và buồng tuyển nổi Theo địnhluật Henry, độ hòa tan của khí trong dung dịch nước tăng khi áp lực ngày càng tăng.Không khí được hòa tan trong nước thải ở áp suất cao trong bình áp lực, và các bọt khínhỏ được hình thành khi trong nước xuất hiện những bọt khí ở áp suất khí quyển Nguồnnước cung cấp đến có thể được nén bằng một máy bơm áp lực từ 172 đến 620 kPa với khínén thêm vào bơm hút Dòng áp lực được đưa vào bình lưu giữ ở áp suất cao khoảng 0.5đến 30 phút cho phép đủ thời gian để hòa tan không khí vào dòng nước thải

Sau đó dòng nước được đưa qua một van giảm áp để vào buồng tuyển nổi Kết quả củaviệc giảm đột ngột áp lực trong buồng tuyển nổi là sự tạo thành các bọt khí nhỏ Các bọtkhí nhỏ bám dính vào các hạt cặn lơ lửng hoặc các hạt keo trong nước cho đến khi lựcđẩy nổi của nước tăng sẽ đưa hỗn hợp khí-cặn lên trên bề mặt tạo thành một lớp váng

Tỷ lệ tăng theo chiều dọc của bọt khí dao động từ 0.152 đến 0.061 m/phút Các máy càohoặc thiết bị gạn bọt khác tiếp tục loại bỏ các váng bọt nổi trên bề mặt Dòng thải củaDAF được rút ra từ đáy bể tuyển nổi để tái sử dụng hoặc thải bỏ

Hình 3 Tuyển nổi không khí hòa tan toàn dòng chảy

Hình 4 Tuyển nổi áp lực một phần dòng chảy không tuần hoàn

Hình 5 Tuyển nổi áp lực có tuần hoàn dòng chảy

Ba cấu hình hoạt động có sẵn của hệ thống DAF bao gồm:

- Tuyển nổi áp lực toàn dòng chảy, nơi mà toàn bộ dòng chảy đến được bão hòa vàđưa vào buồng tuyển nổi khi các bọt khí được hình thành (Hình 3) Quá trình này

thường được áp dụng cho dòng nước thải có hàm lượng chất rắn lơ lửng vượt quá

800 mg/l, mà không cần keo tụ nhưng đòi hỏi một lượng lớn bọt khí

- Tuyển nổi áp lực mà một phần dòng chảy không có hệ thống tuần hoàn, một phầnđược đưa trực tiếp vào bể tuyển nổi (khoảng 30-50%) Phần còn lại của dòng chảyđược cung cấp bởi máy bơm trọng lực với áp suất thấp để vào bể tuyển nổi (Hình4) Sơ đồ này được sử dụng trong loại bỏ các chất lơ lửng ở nồng độ thấp và yêucầu không khí thấp

- Tuyển nổi áp lực có tuần hoàn dòng chảy, nơi một phần nước thải sau khi xử lý

(khoảng 15-20%) được tuần hoàn trở lại bể tuyển nổi (Hình 5) Quá trình nàythường sử dụng khi keo tụ tạo bông là một phần của hệ thống xử lý Lựa chọn nàyphổ biến nhất trong xử lý nước thải bao gồm việc loại bỏ dầu

3.2 Các giai đoạn trong tuyển nổi áp lực.

Hình 5 Sơ đồ của quá trình tuyển nổi không khí hòa tan để xử lý nước

- Chuyển không khí sang mặt phân chia khí-nước trong bình bão hòa

- Sự phân tán khí, hòa tan không khí vào trong nước

- Không khí trong trạng thái hòa tan “kết tủa” để tạo thành bọt khí

- Tách cặn ra khỏi nước trong bể tuyển nổi.

3.2.1 Chuyển không khí sang mặt phân chia khí-nước trong bình bão hòa:

- Chuyển không khí theo đường ống hút của bơm

Hình 6 Sơ đồ cấp khí theo đường ống hút của bơm

Khi đưa khí vào phía trước bơm sẽ tăng cường khả năng làm nhỏ bong bóngkhí trong bơm Tuy nhiên làm giảm công suất và áp lực của bơm,chế độ làm việccủa bơm sẽ không được tốt

- Chuyển không khí theo đường ống có áp của bơm

Hình 7 Sơ đồ cấp khí theo đường ống có áp của bơm

Để cho nước không rơi vào ống đưa khí vào phải làm thêm van một chiều

- Dùng ejector

Hình 8 Sơ đồ ejector

Hai sơ đồ 7 và 8 được ứng dụng trong trường hợp các chất lơ lửng trong nước có kíchthước lớn Sự dao động mực nước trong bể tiếp nhận làm ảnh hưởng đến chế độbơm, do đó mực nước trong bể không được thấp hơn 0,5m và thường dao động trongkhoảng 1,5 – 2m Để bảo đảm mực nước này, có thể hoàn lưu trở lại bể tiếp nhận một ítnước sau xử lý khi cần thiết

3.2.2 Quá trình phân tán, hòa tan không khí vào nước.

Hiệu quả tuyển nổi phụ thuộc vào lưu lượng khí hoà tan trong nước và lượng bọt khíthoát ra từ dung dịch quá bão hoà

Cân bằng pha khí chuyển sang pha nước được đưa ra bởi định luật Henry Định luậtHenry khẳng định rằng nồng độ dung dịch nước của khí hòa tan tỷ lệ thuân với áp suấtriêng phần của khí

Trong đó:

CA: nồng độ của không khí hòa tan A trong dung dịch nước (kg/m3)

H: hằng số Henry (kg/m3/kPa)

XA: phần mol khí trong pha khí

PT: áp suất tổng của tất cả các pha (kPa)

Nồng độ không khí hòa tan khi ra khỏi bình áp lực thường thấp hơn so với mức độ cânbằng như định luật Henry đã khẳng định Tỷ lệ của hai giá trị là yếu tố hiệu quả Do đó

có sự thay đổi trong định luật Henry cho bình áp lực:

Nước

Khí

Khí+ Nước

Trong đó f= tỷ lệ nồng độ khí ra khỏi bình áp lực với tỷ lệ nồng độ khí được dự đoán bởiđịnh luật Henry.

3.2.3 Sự hình thành bọt khí từ dung dịch quá bão hòa.

Các bọt khí nhỏ, 100µm hoặc ít hơn, được hình thành bằng cách bơm nước tuần hoàn quábão hòa dưới áp lực vào trong bể tuyển nổi bằng vòi phun thiết kế đặc biệt, sự chênh lệch

áp suất lớn trên vòi phun tạo ra các bọt khí một cách tự nhiên Bọt khí phát triển cố định

do không khí di chuyển trong nước Khi không khí thừa được chuyển từ pha khí để đượchòa tan, các bong bóng phát triển với các kích thước Sự tăng trưởng các bọt khí có thểxảy ra do sự tăng hoặc giảm áp suất thủy tĩnh hoặc sự kết dính

Các phép đo kích thước của bọt khí cho hệ thống DAF chỉ ra rằng bọt khí duy trì mộtphạm vi kích thước trạng thái ổn định từ 10-100µm Ước tính hợp lý cho kích thước củabọt khí là 40 µm Trạng thái ổn định phụ thuộc vào áp lực của bình áp lực và tốc độ dòngchảy Sự phun phải diễn ra một cách nhanh chóng dưới áp suất thấp và có đủ để ngănchặn dòng chảy và sự tăng trưởng bọt khí trên bề mặt trong vùng lân cận của hệ thốngphun Để đảm bảo bọt khí nhỏ, sự chênh lệch áp lực được khuyến khích từ 400 đến 600kPa

Theo định luật Henry, giảm áp suất hoặc tăng nhiệt độ khí sẽ tách ra khỏi nước Kíchthước nhỏ nhất Rmin của bọt khí phụ thuộc vào lực căn bề mặt khí – nước và độ giảm áplực :

Rmin = 2 ᵰ /(P-P1), (mm)

Trong đó:

: lực căng bề mặt khí – nước

P : áp suất bão hoà (Pa)

P1: áp suất trong bình tuyển nổi (Pa)

3.2.4 Bọt khí và chất rắn va chạm và dính bám nhau trong vùng trộn.

Có ba cơ chế để hình thành hỗn hợp khí-rắn:

- Các bong bóng hình thành trước trong cấu trúc cụm xốp lớn (kích thước cụm xốplớn hơn nhiều so với quy mô kích thước của bọt khí)

- Sự tăng trưởng bọt khí trong các hạt hoặc trong cụm xốp

- Va chạm và bám dính bọt khí vào các hạt

Đối với quá trình DAF, cơ chế thứ ba là quan trọng nhất Góc tiếp xúc giữa các hạt và bọtkhí được sử dụng để mô tả mức độ bám dính của bọt khí Ở đây góc tiếp xúc phải là hữuhạn và đủ lớn để năng lượng bám dính vào nước của các hạt rắn là nhỏ hơn năng lượnggắn kết của nước Một góc tiếp xúc lớn hơn cho cả hai kỵ nước và dính ướt tốt Tuy nhiên,

độ lớn của góc tiếp xúc phụ thuộc vào kích thước của bọt khí và hạt Một quan điểm kháccủa sự bám dính giữa hỗn hợp khí- cặn bởi bọt khí nhỏ là một góc tiếp xúc hữu hạnkhông cần phải hình thành Đối với các hạt kỵ nước có thể tăng lên bằng cách giảm điệntích âm Các hạt khác, chẳng hạn như kết tủa hoặc Al(OH)3, có sự phân cực và làm cho

nó thấm nước Hiệu ứng thấm nước này có thể giảm sự trung hòa, nhưng hạt nhômhydroxit có một lớp phủ polymolecular thấm nước nên cản trở bong bóng bám dính

Sự dính kết bọt khí ảnh hưởng đến số lượng và kích thước bọt khí, nên sẽ gây ra ảnhhưởng đến quá trình tuyển nổi Sự dính kết các bọt khí có thể xảy ra trong nước, tronglớp bọt tạo thành của quá trình tuyển nổi Đôi khi sự dính kết làm tăng hiệu quả của quátrình tuyển nổi, nhưng thường nó làm cản trở quá trình này Các hạt có kích thước nhỏkhó nổi lên bề mặt, các hạt có kích thước lớn hơn lại tham gia quá trình tuyển nổi Mặtkhác sự dính kết bọt khí làm giảm diện tích bề mặt và thời gian lưu của bọt khí trong bể

Do vậy trong quá trình tuyển nổi cần hạn chế tối đa các ảnh hưởng xấu do sự dính kết bọtkhí gây ra

3.2.5 Sự vận chuyển các bọt khí đến các hạt rắn để tạo được “mối liên hệ” và

“sự dính bám”

Khả năng hình thành các keo khí phụ thuộc vào bản chất hạt cặn và có thể phân chiathành ba dạng:

Các hạt cặn va chạm vào bọt khí và dính bám

Các bọt khí phát sinh trong lớp cặn lơ lửng

Đầu tiên trong lớp cặn hình thành các bọt khí nhỏ, sau đó chúng va chạm và dính bám vớinhau tạo thành các bọt khí lớn có đủ khả năng tuyển nổi

Đối với hiệu quả khu vực phản ứng (dNfl/dt) được xác định là sự giảm số lượng của cụmxốp với thời gian, kích cỡ cụm xốp và bọt khí (dfl và db) và nồng độ được định nghĩa làthông số quá trình có liên quan:

dNft/dt = - (3/2)(αpbηT)(ΦbνbNfl)/db

Trong đó: = tốc độ thay đổi nồng độ khí hòa tan (kg/m3/s)

t = thời gian trôi qua (s)

KLa: hệ số chuyển đổi khối lượng (s-1)

CS: nồng độ bão hòa (kg/m3)

C: nồng độ khí hòa tan trong một pha ở thời gian t (kg/m3)

Hệ số chuyển đổi khối lượng KLa = (D/) (A/pha khí nước)/V(bình áp lực)

Trong đó D= liên tục khuếch tán không khí hòa tan trong nước (m2/s)

: độ dày màng (m)

A (pha khí nước) = diện tích bề mặt khí nước trong bình áp lực (m2)

V (bình áp lực) = thể tích của bình áp lực (m3)

3.2.7 Quá trình tách cặn ra khỏi nước trong bể tuyển nổi

Tách cặn ra khỏi nước trong bể tuyển nổi xảy ra theo hai chiều ngược nhau

Hỗn hợp cặn khí nổi lên trên, nước trong đi xuống dưới để vào máng thu dẫn rangoài Vận tốc nước đi xuống hay tải trọng bề mặt của bể tuyển nổi và lượngcặn được tách ra phụ thuộc vào tính chất của cặn và tỷ số:

Trong xử lý nước thường nước nguồn có chứa cặn thô những hạt cặn nặng, chắc, diệntích bề mặt không phát triển thường không bị đẩy lên bề mặt mà lắng xuống đáy bể, vívậy bể phải cấu tạo hố thu cặn và thiết bị xả cặn Tiểu chuẩn thiết kế bể tuyển nổi lấytrong giới hạn:

- Tải trọng bề mặt : 3 – 10m3/m2h

- Thời gian lưu nước trong bể: 20 – 40 phút

- Lượng không khí tiêu thụ : 15 – 50 lít/ m3nước

- Cấu tạo bể tuyển nổi:

+ Bể tuyển nổi có bề mặt hình chữ nhật

+ Bể tuyển nổi hình tròn

- Chiều cao ngăn tạo bọt Hk = 1,5m

- Đường kính ngăn tạo bọt:

D k =0,6

Trong đó:

Q: Lưu lượng nước xử lý (m3/h)

vk: vận tốc nước trong ngăn, lấy 6 mm/s

0,6: hệ số đổi đơn vị

Thời gian lưu nước trong ngăn 4 –6 phút

Chiều cao vùng lắng H0= 1,5m, tổng chiều cao của bể H