Bài giảng Xử lý nước thải: Chương 9

Chia sẻ: Cuong Quoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

128
lượt xem 23
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Xử lý nước thải Chương 9: Phương pháp tuyển nổi trình bày mục đích, các khái niệm chung của phương pháp, phân loại quá trình tuyển nổi, tuyển nổi bọt, tuyển nổi ion hoặc phân tử, kỹ thuật tuyển nổi, tuyển nổi điện. Đây là tài liệu học tập và tham khảo dành cho sinh viên ngành Môi trường.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: 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 & grease Water 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 Khó phân huỷ hoặc không tan hoặc lỏng có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng chất lỏng Oil Bacteria 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 Sau đó tách các bọt khí cùng các phần tử tòan các hạt nhỏ nhẹ, dính kết. lắng chậm trong thời gian ngắn Các phần tử không có khả năng dính kết vào bọt khí còn lại trong nước. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 5 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 6 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
19 June 2010 TUYỂN NỔI BỌT Bọt khí được phân tán vào nước Các bọt khí kéo lên và tạo một lớp bọt Phần tử có khả năng ở mặt nước tuyển nổi sẽ dính bám vào bọt khí TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 10 TUYỂN NỔI 19 June 2010 19 June 2010 NGUYÊN TẮC CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG Độ bền vững mối dính kết giữa bọt khí và các hạt Để ổn định kích thước bọt khí bổ Thời gian tồn tại sung thêm vào của tổ hợp khí – nước các chất tạo rắn bọt nhằm làm giảm năng lượng Tác dụng tương hỗ bề mặt phân chia giữa tác nhân bề mặt pha 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 Những chất họat năng tuyển nổi tính bề mặt Bọt khí Bọt khí Những hạt không có Những chất không khả năng tuyển nổi họat tính bề mặt Dung dịch chứa huyền phù Dung dịch chứa chất tan Trên bề mặt bọt khí Bọt khí Trên bề mặt bọt khí tập trung những ion và Bọt khí phần tử chất cần tách tập trung những hạt khóang bao bọc trong khỏi nước cùng với những chất tập hợp chất tập hợp và chất hoạt tính bề mặt Dung dịch chứa huyền phù Dung dịch chứa chất tan TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 13 TUYỂN NỔI 19 June 2010 19 June 2010 TUYỂN NỔI ION HOẶC PHÂN TỬ TUYỂN NỔI ION HOẶC PHÂN TỬ Mục đích: tách chất tan ra khỏi nước Các bọt khí nổi lên sẽ tạo ra lớp bọt khá bền Cơ sở: gồm 4 quá trình Sản phẩm tách ra vững. – Phân chia bọt Trong đó chứa cả ion và Lớp chất bẩn cùng nổi lên. – Tuyển nổi màng hay tuyển nổi ion bọt – 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 19 June 2010 TUYỂN NỔI ION HOẶC PHÂN TỬ TUYỂN NỔI ION HOẶC PHÂN TỬ Dung dịch Sản phẩm tạo ra trên bề Trường hợp này tạo hữu cơ mặt dung dịch là một thành lớp bọt thấp và Sản phẩm tách ra lớp chất lỏng hữu cơ không bền vững. Lớp (dày 5 – 10mm) không Sản phẩm Sau khi phá hủy tạo bọt tan trong nước. tách ra Nước thành màng – sản Nước vào phẩm kỵ nước, khó vào hòa tan và chứa chất Nước bẩn. Nước sạch sạch Tuyển nổi ion dùng để Khí tách những ion bằng những ion hoạt tính Khí Tuyển nổi trích ly trái dấu. Tuyển nổi ion (màng) TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 17 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 18 TUYỂN NỔI 19 June 2010 TUYỂN NỔI HUYỀN PHÙ 19 June 2010 TUYỂN NỔI ION HOẶC PHÂN TỬ VÀ ION HOẶC PHÂN TỬ Trong quá trình tách phân đọan bằng bọt khí, Sản phẩm tách ra Giống nhau: cả hai đều tách chất bẩn ra khỏi nước khí phá hủy ngay trên nhờ khả năng tập trung chúng lên bề mặt bọt khí. bề mặt nước. Khác nhau: Mức độ phân tán của phần tử chất Nước bẩn. Như vậy, bọt khí chỉ làm vào nhiệm vụ chuyển chất Huyền phù Các ion – phân tử Nước bẩn từ dưới lên trên mặt sạch Mức độ kỵ nước và sự Độ hoạt tính bề mặt và độ nước. 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). TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 22 TUYỂN NỔI 19 June 2010 19 June 2010 SỨC CĂNG BỀ MẶT CÁC TRƯỜNG HỢP TẨM ƯỚT Khả năng tẩm ướt của chất lỏng phụ thuộc vào sức căng bề mặt tại biên giới phân chia L Θ L khí – lỏng, đồng thời sự phân cực ở biên giới R R lỏng – rắn. K Θ K Sức căng bề mặt chất lỏng và hiệu phân cực càng nhỏ thì vật rắn càng dễ bị thấm ướt. Θ Θ L L R R Θ K Θ K TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 23 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 24 TUYỂN NỔI
19 June 2010 SƠ ĐỒ VỊ TRÍ BỂ TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 26 TUYỂN NỔI 19 June 2010 19 June 2010 TUYỂN NỔI PHÂN TÁN TUYỂN NỔI PHÂN TÁN BẰNG THIẾT BỊ CƠ HỌC BẰNG THIẾT BỊ CƠ HỌC 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 19 June 2010 TUYỂN NỔI PHÂN TÁN TUYỂN NỔI PHÂN TÁN BẰNG THIẾT BỊ CƠ HỌC BẰNG THIẾT BỊ CƠ HỌC Sato gồm đĩa và cánh Xung quanh sato có lưới hướng dòng. chắn hỗn hợp không khí – nước về trạng thái tĩnh. Đĩa có lỗ để nước tuần hòan bên trong. Phía trên lưới chắn là vùng tĩnh. Các bọt khí và chất Khi cánh quạt quay thì bẩn dính bám vào đó rồi hỗn hợp không khí nước nổi lên mặt nước. được trộn lẫn ở dạng nhũ tương và bắn ra khỏi Tốc độ quay của turbin; 10 sato. – 15 m/s TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 29 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 30 TUYỂN NỔI 19 June 2010 19 June 2010 TUYỂN NỔI PHÂN TÁN TUYỂN NỔI PHÂN TÁN KHÔNG KHÍ BẰNG BẰNG THIẾT BỊ CƠ HỌC MÁY BƠM NÉN KHÍ Ứng dụng: Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi – Nồng độ chất bẩn cao (>2000 – 3000 mg/L). phun – Đòi hỏi mức độ bão hòa không khí cao: 0,1 – 0,5 Xử lý nước thải chứa các tạp chất tan dễ ăn mòn m3kk/m3 n.thải. vật liệu chế tạo các thiết bị cơ giới (bơm, turbin) với các chi tiết chuyển động. Khuyết điểm Thời gian tuyển nổi: 15 – 20 phút tùy thuộc vào – Phải đặt nhiều động cơ và turbin để phân tán khí. lọai nước thải. – Thường xuyên sửa chữa hoặc thay thế thiết bị. Không khí phân tán vào ngăn tuyển nổi qua các – Khi sửa chữa có thể gặp nguy hiểm nếu nước thải vòi phun đặc biệt gắn trên hệ thống đường ống chứa chất độc hại. phân phối đặt cách nhau 250 – 300mm. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 31 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 32 TUYỂN NỔI
19 June 2010 19 June 2010 TUYỂN NỔI PHÂN TÁN KHÔNG KHÍ BẰNG TUYỂN NỔI PHÂN TÁN KHÔNG KHÍ BẰNG MÁY MÁY BƠM NÉN KHÍ BƠM NÉN KHÍ Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi Tuyển nổi phân tán không khí qua các vòi phun 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 TUYỂN NỔI 19 June 2010 19 June 2010 TUYỂN NỔI PHÂN TÁN KHÔNG KHÍ BẰNG MÁY BƠM NÉN KHÍ 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 19 June 2010 TUYỂN NỔI PHÂN TÁN KHÔNG KHÍ BẰNG MÁY TUYỂN NỔI TÁCH KHÔNG KHÍ TỪ NƯỚC BƠM NÉN KHÍ (TUYỂN NỔI CHÂN KHÔNG) Hỗn hợp khí – nước được bơm vào ngăn làm thóang Tuyển nổi phân tán không khí qua tấm xốp, chụp xốp Nước thải được dẫn qua ngăn sau để tách khí chưa Nước sau xử lý kịp hòa tan. Thu dầu Thu cặn Do sự chênh lệch áp suất, nước được đưa vào ngăn tuyển nổi. Dầu Nhờ áp suất chân không, không khí được hình thành Phân phối khí ở dạng các bọt cực nhỏ và kéo theo chất bẩn nổi lên Nước vào tạo thành lớp bọt bề mặt Thu cặn TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 37 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 38 TUYỂN NỔI 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 Không khí được dẫn vào ống hút máy bơm từ Quá trình diễn ra ở trạng Phải xây các thiết bị máy nén khí hoặc ejector. thái tĩnh nên hiệu suất chân không kín, với gạt tuyển nổi cao. cơ giới bên trong Hỗn hợp khí – nước tạo thành trong máy bơm và đẩy vào bể hở kiểu lắng ngang. Cấu tạo phức tạp, quản lý gặp nhiều khó khăn. Bọt khí nổi lên và kéo theo tạp chất. NHƯỢC ĐIỂM Khi độ chênh lệch mực Mức độ bão hòa ở trong nước ở trong và ngòai nước thấp, nên sử dụng ngăn tuyển nổi không đối với những lọai nước đủ thắng áp suất chân thải có nồng độ chất không bên trong thì cần không tan (>250 – dùng máy bơm để tháo 300mg/L) nước. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 39 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 40 TUYỂN NỔI
19 June 2010 19 June 2010 TUYỂN NỔI TÁCH KHÔNG KHÍ TỪ NƯỚC TUYỂN NỔI TÁCH KHÔNG KHÍ TỪ NƯỚC (TUYỂN NỔI KHÔNG ÁP LỰC) (TUYỂN NỔI KHÔNG ÁP LỰC) Nhược điểm Khó điều chỉnh không khí. Do đó chế độ công tác trạm không ổn định. Bánh xe công tác của máy bơm chỉ tạo được các bọt khí tương lớn nên hiệu suất tuyển nổi không cao. Không xử lýđược các chất tán sắc nhỏ. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 41 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 42 TUYỂN NỔI 19 June 2010 19 June 2010 TUYỂN NỔI TÁCH KHÔNG KHÍ TỪ NƯỚC TUYỂN NỔI TÁCH KHÔNG KHÍ TỪ NƯỚC (TUYỂN NỔI ÁP LỰC) (TUYỂN NỔI VỚI TRẠM BƠM KHÍ NÉN) Maùng thu boït noåi Nöôùc thaûi Motor truyeàn ñoäng Nước được Thieát bò vôùt boït bão hòa không khí dưới áp lực Ống hỗn hợp khí cao, rồi tách nén – nước Nöôùc không khí ra sau xöû Ngăn tuyển nổi Boàn khueách taùn lyù dưới môi trường áp lực 25 – 30m Khí thấp hơn. Thùng cấp Khí nén neùn nước Bôm tuaàn hoaøn Ống nước Van ñieàu aùp Maùng thu caën Thieát bò gaït caën TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 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 TUYỂN NỔI 19 June 2010 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. Khí nổi lên kéo theo các hợp chất không tan tạo thành váng bọt bề mặt. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 47 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 48 TUYỂN NỔI
19 June 2010 19 June 2010 SƠ ĐỒ TUYỂN NỔI ĐIỆN MỘT NGĂN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG Cặn Cường độ của tất cả quá trình phụ Cặn thuộc vào các yếu tố sau: Nước vào – Thành phần hóa học nước thải Nước sạch – Vật liệu điện cực (tan hoặc không tan) – Các thông số của dòng điện Hệ điện cực Hệ điện cực Nước Nước vào sạch Cặn Xuôi dòng Ngược dòng TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 49 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 50 TUYỂN NỔI 19 June 2010 19 June 2010 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TUYỂN NỔI ĐIỆN Thành phần hóa học nước thải Nếu nước thải chứa các chất bẩn khác là chất điện phân thì làm thay đổi thành phần hóa Vật liệu các điện cực (tan hoặc không tan) học và tính chất của nước. Các thông số của dòng điện: điện thế, cường Có những thay đổi thuận lợi cho quá trình xử độ, điện trở suất,… 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 19 June 2010 TUYỂN NỔI ĐIỆN 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 Cặn từ bể lắng I tập trung vào bể và đun nóng nhóm OH tạo thành hydroxyt là chất keo tụ. đến nhiệt độ 35 – 550C. Như vậy, ngòai tuyên nổi xảy ra quá trình hấp Vi sinh vật phát triển, lên men tạo bọt khí nổi phụ, dính kết, tạo bông,… hiệu quả xử lý cao lên kéo theo cặn cùng nổi lên. hơn. Cặn giảm được độ ẩm tới 80%. TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 53 TUYỂN NỔI TRẦN THỊ NGỌC DIỆU 54 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