1. Đề tài 8: Quá trình tuyển nổi trong xử lý nước thải.
Mô hình bể tuyển nổi
1. Giới thiệu chung.
1.1Cơ sở khoa học của quá trình tuyển nổi
 Phương pháp bể tuyển nổi thường được sử dụng để tách các tạp chất (ở
dạng rắn hoặc lỏng) phân tán không tan, tự lắng kém khỏi pha lỏng.
Trong một số trường hợp, quá trình này còn được dùng để tách các chất
hòa tan như các chất hoạt động bề mặt. Trong xử lý nước thải, quá trình
bể tuyển nổi thường được sử dụng để khử các chất lơ lửng, làm đặc bùn
sinh học.
 Tuyển nổi là phương pháp được áp dụng tương đối rộng rãi nhằm loại bỏ
các tạp chất không tan trong nước và khó lắng. Trong nhiều trường hợp,
tuyển nổi còn được sử dụng để tách các chất tan như chất hoạt động bề
mặt. Tuyển nổi được áp dụng để xử lý nước thải của nhiều ngành sản
xuất như: chế biến dầu mỏ, tơ sợi nhân tạo, giấy, da, hoá chất, cao su,
thuỷ sản…
 Bản chất của quá trình tuyển nổi là các phân tử có bề mặt kỵ nước sẽ có
khả năng dính kết vào các bọt khí. Khi các bọt khí và các phần tử phân
tán cùng chuyển động trong nước thì các phần tử tự do sẽ tập trung tại bề
mặt các bọt khí làm cho tỷ trọng của tổ hợp cặn khí giảm và lực đẩy nổi
xuất hiện. Khi lực đẩy nổi đủ lớn sẽ đẩy các bọt bám dính trên bọt khí lên
bề mặt. Các phần tử nào không có khả năng dính kết vào bọt khí thì sẽ ở
lại trong nước thải. Quá trình tuyển nổi có thể sử dụng để loại bỏ dầu mỡ,
cặn lơ lửng và nén bùn sinh học (bùn hoạt tính, màng vi sinh vật).
 Hiệu quả phân riêng bằng tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và số
lượng bọt khí. Kích thước tối ưu của bọt khí là 15 – 30 µm. Để có kích

2. thước bọt khí ổn định trong quá trình tuyển nổi, người ta dùng chất tạo
bọt, có thể là dầu thông, phenol, ankyl, sunfat natri, cresol CH3C6H4OH.
1.2 Quá trình tuyển nổi
Quá trình tuyển nổi thực chất là làm cho các chất ô nhiễm dính bám vào các bọt
khí kích thước nhỏ (cỡ vài chục micromét) và nổi trên mặt nước dưới dạng bọt
sau đó được tách ra khỏi nước (như khi đun nấu thức ăn nhỏ lửa, các bọt khí nổi
lên kéo theo các chất lơ lửng kích thước nhỏ và tạo thành bọt trong nồi.)
1.3 Phân loại
 Tuyển nổi bằng việc tách không khí từ dung dịch
 Tuyển nổi phân tán không khí bằng phương pháp cơ học
 Tuyển nổi bằng cấp không khí qua đầu khuếch tán bằng vật liệu xốp
 Tuyển nổi điện và tuyển nổi hóa học
1.4 Cơ chế hệ thống tuyển nổi áp lực:

3.  Không khí được khuyếch tán vào dòng nước tuần hoàn với áp suất cao
trong một thùng gọi là thùng bão hòa hay thùng áp lực.
 Dòng nước tuần hoàn đã bảo hòa không khí này được châm vào bể tuyển
nổi qua các vòi phun hoặc các van chuyên dụng từ đáy ngăn tiếp xúc.
 Do áp suất giảm đột ngột (xuống bằng áp suất khí quyển), xảy ra quá
trình nhả khí từ dung dịch bão hòa và hình thành các bọt khí có kích
thước rất nhỏ (từ 20-50µm) trong vùng tiếp xúc với mật độ cao và rất
đồng nhất.
 Các bọt khí sẽ dính kết với các phần tử chất bẩn và nổi lên trên mặt nước
tạo một lớp bọt trên bề mặt bể, lớp bọt này dần trở nên đặc hơn và được
tách gạt ra khỏi bể.
 Nước sau khi tách bẩn được thu từ đáy bể, nước tuần hoàn được lấy sau
bể tuyển nổi (hoặc sau bể lọc) để tiếp tục chu trình.
2. Các hóa chất dùng trong quá trình tuyển nổi
 Trong quá trình tuyển nổi, chỉ sử dụng khí hóa tan để tạo bọt, nên không
sử dụng hóa chất trong giai đoạn này.
 Nhưng không để giai đoạn tuyển nổi ở bước đầu của quá trình xử lý nước
được vì tuyển nổi đạt hiệu quả cao khi độ đục của nước, nhiệt độ và pH ở
mức độ vừa phải
 Trước khi bước vào tuyển nổi, nước phải qua các quá trình sau:
 Lọc bằng lưới để ngăn các chất lơ lửng kích thước lớn.
 Lắng để làm giảm lượng phù sa trong nước.
Hiệu suất của quá trình tuyển nổi bằng sục không khí phụ thuộc vào nhiệt độ, số
lượng bọt khí, kích thước lỗ xốp, áp suất không khí và lưu lượng khí, thời gian
thực hiện quá trình và mức nước trong thiết bị tuyển nổi.

4. (Phải ổn định cho nhiệt độ nước dưới 40o
C. Vì nhiệt
độ cao sẽ gây ra quá trình nhũ tương hóa nếu nước thải
chứa nhiều dầu cặn. Các giọt nhũ tương khiến cho dầu
và nước gắn chặt vào, khó tách ra. Ngoài ra, nhiệt độ
nước cao sẽ làm hỏng thiết bị.)
Hình : Thể nhũ tương
Hiệu suất cao nhất của bể
 Độ đục phù hợp để tuyên nổi đạt kết quả cao nhất là <500mg/L và tốt nhất
là nhỏ hơn 150mg/L. Kết quả sau khi tuyển nổi, độ đục phải nhỏ hơn
3mg/L Do đó phải có quá trình tao bông keo tụ trước đó nếu nguồn nước
cấp có nhiều phù sa. Hóa chất để tạo bông keo tụ là các loại phèn như
Al2(SO4)3 17% hoặc PAC (Poly Aluminum Chloride) công thức
[Al2(OH)nCl6-n]m 1-4g nếu độ đục là 50-400mg/L, 5-6g đối với 500-
700mg/L.
 Áp suất bão hòa của không khí khi sục vào bể tuyển nổi là 4,5-5,5atm.
Hiệu suất bão hòa khí tối ưu là 85-90%. Kích thước của bọt khí khoảng 15-
30µm là tốt nhất.
 Không xáo trộn mặt nước vì đây là nơi cặn nổi lên.
 Nhiệt độ nước dưới 400
C
3. Thành phần bể tuyển nổi
 Diện tích bề mặt cần thiết của thiết bị làm đặc bùn bằng tuyển nổi cũng có
thể được xác định trên cơ sở vận tốc nổi của hạt rắn, thường nằm trong
khoảng từ 8 đến 160 l/m2
.phút, tùy thuộc vào nồng độ hạt rắn, mức độ làm
đặc cần đạt và tải trọng riêng theo chất rắn ghi trong bảng 1.

5. Bảng 1: Tải lượng theo chất rắn của các thiết bị tuyển nổi bằng không khí hòa tan
Loại bùn Tải lượng kg/m3
.ngày
Hỗn hợp lỏng- bùn hoạt tính(bằng sục
không khí)
25 → 75
Bùn hoạt tính( lắng băng sục không khí) 50 → 100
Bùn hoạt tính ( lắng bằng sục oxi tinh
khiết)
60 → 150
50% bùn lắng cấp 1 + 50% bùn hoạt
tính ( lắng)
100 → 200
Bùn lắng cấp 1 Tới 260
 Diện tích buồng tuyển nổi thường được tính trên cơ sở cường độ không khí
từ 6 đến 10 m3
/m2
.h. Thời gian tuyển nổi là 20 phút. Đường kính buồng
tuyển nổi Dk được tính theo công thức
Dk =√
4𝑄
𝜋.Uk
Trong đó Uk là vận tốc của nước trong buồng tuyển nổi và thường được
chọn bằng 10,8 m/h, với thời gian được lưu của nước bằn 5 đến 7 phút.
 Đường kính của thiết bị tuyển nổi kết hợp với bể lắng được xác định theo
công thức :
Dk =√
4.𝑄
𝜋.𝑈0
+ 𝐷 𝑘
2
trong đó U0 là vận tốc của nước trong vùng lắng, thường chon bằng 4,7 m/h.
 Kích thước thiết kế điển hình của một số bể tuyển nổi được trình bày trong
bảng 2.

6. Bảng 2: Các kích thước cơ bản của thiết bị tuyển nổi có bể lắng ở các năng suất
khác nhau.
Năng suất
m3
/h
Buồng tuyển nổi Kích thước chung
Đường kính
Dk, m
Chiều cao Hk,
m
Đường kính
Dk, m
Chiều cao Hk,
m
150
300
600
900
3
4,5
6,0
7,5
1,5
1,5
1,5
1,5
6
9
12
15
3
3
3
3
 Trong tuyển nổi bằng sục khí qua tấm sứ hay đầu khuếch tán bằng vật liệu
xốp sẽ tạo ra bọt khí nhỏ và kích thước của nó được tình theo công thức sau:
R = 6. √𝑟2. 𝜎
trong đó :
 R và r là đường kính bọt khí vs đường kính lỗ
 𝜎 là sức căng bề mặt nước.
 Áp suất cần thiết để thắng sức căng bề mặt được xác định theo công thức
Laplace
∆𝑃 =
4𝜎
𝑟

7.  Theo kinh nghiệm, kích thước của lỗ thường lấy từ 4 đến 20 𝜇𝑚, áp suất
không khí từ 0,1 đến 0,2 MPa ; lưu lượng không khí từ 40 đến 70
m3
/m2
.h,thời gian tuyển nổi từ 20 đến 30 phút và mức nước trong buồng
tuyển nổi từ 1,5 đến 2,0 m.
4. Ưu nhược điểm của phương pháp tuyển nổi:
Ưu điểm
 Quá trình thực hiện liên tục và có phạm vi ứng dụng rộng rãi
 Vốn đầu tư và chi phí vận hành thấp
 Thiết bị đơn giản
 Có độ lựa chọn tách các tạp chất
 Tốc độ quá trình tuyển nổi cao hơn quá trình lắng và có khả năng cho
bùn cặn có độ ẩm thấp hơn (90-95%)
So với các phương pháp khác cấu tạo đơn giản, chi phí năng lượng thấp
So với phương pháp lắng có thể khử được hoàn toàn các hạt nhỏ và nhẹ, lắng
chậm, trong một thời gian ngắn.
Nhược điểm
 các lỗ mao quản hay bị bẩn và tắc
 khó chọn vật liệu có kích thước mao quản giống nhau để đảm bảo
thành các bọt khí có kích thước đồng đều
5. Tình hình sử dụng bể tuyển nổi ở nước ta
 Bể tuyển nổi lần đâu tiên được thủ nghiệm tại Phần Lan khoảng những
năm 20 của thế kỷ trước. Tại Mỹ, DAF chính thực được áp dụng năm
1980.
 Tại Việt Nam hầu hết vẫn chỉ dùng công nghệ tạo bông keo tụ. Công
nghệ này mới chỉ dùng trong xử lý nước thải quy mô nhỏ, chưa có điều
kiện tổng kết và chưa dùng trong công nghệ nước cấp.

8.  Công nghệ này rất có triển vọng trong tái chế bột giấy và xỉ bùn than tại
các nhà máy điện. Tất cả đã có công trình nghiên cứu. Nhà máy điện
Cẩm Phả đã áp dụng công nghệ này để tái chỉ bùn than khi chất lượng
than cung cấp cho nhà máy ngày càng xấu khiến các hạt bùn than ngày
càng nhỏ.