BỂ KEO TỤ - TẠO BÔNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI: CẤU TẠO VÀ ỨNG DỤNG

Bể keo tụ - tạo bông trong xử lý nước thải là gì?

Bể keo tụ tạo bông là một bể quan trọng trong quá trình xử lý nước thải, nơi diễn ra phản ứng keo tụ và tạo bông. Bể được thiết kế phù hợp để tận dụng cơ chế keo tụ và tạo bông loại bỏ các chất ô nhiễm còn lẫn trong nước thải.

Qua các bước xử lý trước, phần lớn các chất rắn, chất thải đã bị loại bỏ, tuy nhiên vẫn còn lại các hạt bụi bẩn, cặn lơ lửng kích thước nhỏ. Trong bể, chất keo tụ được thêm vào kết dính với hạt bẩn, tạo thành các hộp keo lớn hơn. Sau đó các hộp keo nổi lên mặt nước tạo thành bọt, được loại bỏ dễ dàng. Quá trình này giúp làm sạch nước thải hơn trước khi xả ra môi trường hoặc tiếp tục các bước xử lý tiếp theo.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể keo tụ - tạo bông

Bể keo tụ - tạo bông là một trong những công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải, đảm nhiệm vai trò tách bỏ các chất rắn lơ lửng và các hạt keo khó lắng. Bể được chia thành ba khu vực chức năng chính, mỗi khu vực đảm nhận một giai đoạn riêng biệt trong quá trình xử lý:

1. Khu vực trộn chất keo tụ: Đây là giai đoạn đầu tiên, nơi hóa chất keo tụ như phèn nhôm, phèn sắt hoặc PAC (Poly Aluminium Chloride) được đưa vào nước thải. Việc trộn phải đảm bảo nhanh và đều để các hạt keo tụ phân tán đồng đều trong toàn bộ thể tích nước. Hệ thống khuấy sử dụng cánh quạt cơ học hoặc khuấy tĩnh giúp tăng hiệu quả phân bố hóa chất và kích hoạt quá trình keo tụ.

2. Khu vực phản ứng (keo tụ - tạo bông): Sau khi hóa chất được phân tán đều, nước được dẫn sang bể phản ứng để quá trình keo tụ diễn ra. Tại đây, các hạt cặn, chất hữu cơ và kim loại nặng trong nước sẽ kết dính với các chất keo tụ, tạo thành các bông cặn có kích thước lớn hơn, dễ lắng. Quá trình này yêu cầu thời gian lưu phù hợp và điều kiện khuấy nhẹ nhàng để các bông không bị phá vỡ.

3. Khu vực lắng: Trong giai đoạn cuối cùng, nước chứa bông cặn được đưa vào bể lắng. Tại đây, các bông cặn có trọng lượng lớn hơn sẽ lắng xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực, trong khi phần nước đã được làm sạch sẽ chảy tràn qua hệ thống thu nước phía trên để tiếp tục các bước xử lý kế tiếp. Bùn lắng được thu gom định kỳ qua hệ thống xả cặn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả keo tụ - tạo bông

Quá trình keo tụ - tạo bông chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố vận hành và điều kiện môi trường. Việc kiểm soát tốt các thông số sau là chìa khóa để tối ưu hiệu suất xử lý:

1. Nhiệt độ nước

Nhiệt độ cao làm tăng chuyển động nhiệt của các hạt trong nước, thúc đẩy va chạm giữa các hạt keo và hóa chất, từ đó nâng cao hiệu quả tạo bông. Nhiệt độ lý tưởng cho quá trình keo tụ thường nằm trong khoảng 20–40°C.

2. Độ pH của nước

pH là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của các chất keo tụ:

Phèn nhôm (Alum): Hiệu quả cao nhất ở pH từ 5,5–7,5. Khi pH <4,5 hoặc >7,5, khả năng keo tụ giảm rõ rệt.
Phèn sắt (FeCl₃, FeSO₄): Bắt đầu phản ứng tốt từ pH >3,5; khoảng pH tối ưu là 5,5–6,5.

3. Liều lượng hóa chất keo tụ

Mỗi loại hóa chất có nồng độ và liều lượng tối ưu riêng. Việc sử dụng quá ít sẽ không đủ tạo bông, trong khi dùng quá nhiều có thể gây hiện tượng bông cặn tan trở lại hoặc làm tăng chi phí vận hành không cần thiết. Do đó, cần thực hiện các thí nghiệm Jar-test để xác định liều lượng tối ưu.

4. Tốc độ và chế độ khuấy trộn

Tốc độ khuấy quá thấp: Hóa chất không phân tán đều, giảm khả năng va chạm giữa các hạt keo và chất keo tụ.
Tốc độ khuấy quá cao: Có thể phá vỡ cấu trúc bông cặn, làm giảm hiệu quả lắng.

Việc thiết kế hệ thống khuấy phải dựa trên đặc tính nước thải và loại hóa chất sử dụng, đảm bảo cân bằng giữa khuấy trộn và ổn định bông cặn.

Một số loại hóa chất sử dụng trong quá trình keo tụ trong xử lý nước thải

Các hóa chất được sử dụng trong quá trình keo tụ tạo bông trong xử lý nước thải

Aluminium clorua: được dùng ở pH 5,5 - 7,5 và 20 - 40 độ C. Tạo ra phèn nhôm dạng rắn khi phản ứng.
Ferrous clorua: sau khi phản ứng sẽ tạo ra axit photphoric. Được dùng ở pH 5 - 9 và không bị nhiệt độ ảnh hưởng.
Poly Aluminium Chloride (PAC): là hóa chất được sử dụng phổ biến. Màu vàng, hòa tan tốt trong nước, dạng dung dịch trong suốt.
Phèn nhôm: được tạo thành từ phản ứng của Aluminium clorua. Hình dạng rắn, màu trắng hoặc vàng đục.
Phèn sắt: được tạo thành từ Ferrous clorua, sau khi thủy phân.
Chất keo tụ cao phân tử (PAFC): hòa tan tốt trong nước, có khả năng keo tụ nhanh.

Quá trình của bể keo tụ - tạo bông trong xử lý nước thải

Quá trình tạo bông trong bể keo tụ để xử lý nước thải bao gồm ba giai đoạn chính: bể trộn chất keo tụ, bể phản ứng tạo bông, bể lắng:

Bể trộn chất keo tụ: Trong giai đoạn này, các chất keo tụ như phèn nhôm, phèn sắt và PAC được đưa vào bể và khuấy đều. Để đảm bảo tiếp xúc tối đa giữa các hóa chất keo tụ và các hạt trong nước, cánh khuấy sẽ hoạt động liên tục và đều đặn. Bằng cách này, chất keo tụ có thể hấp thụ các hạt bẩn và hình thành các kết tủa.

Bể phản ứng tạo bông: Giai đoạn này giúp các kết tủa và các hạt bẩn nhỏ kết hợp với nhau để tạo thành các cục bông lớn hơn. Cánh khuấy trong bể này sẽ hoạt động với tốc độ khuấy nhỏ hơn, nhưng vẫn duy trì sự đều đặn. Các cục bông lớn này sẽ tự động lắng xuống dưới.

Bể lắng: Sau khi các cục bông lắng xuống, chúng sẽ bị loại bỏ khỏi nước trong bể lắng. Trong giai đoạn này, tốc độ dòng chảy trong bể được duy trì để đảm bảo các hạt cặn lắng xuống dưới và được tách ra khỏi nước.

Ứng dụng

Ứng dụng bể keo tụ - tạo bông trong xử lý nước thải:

Được sử dụng rộng rãi cho xử lý các nước thải có màu đục, chứa nhiều chất rắn lơ lửng và hóa chất.
Thường đặt trước các bể xử lý sinh học để giảm tải một phần về TSS, BOD, COD trước khi xử lý tiếp.
Ứng dụng trong hệ thống xử lý nước thải và hệ thống xử lý nước cấp, nước ngầm nhằm loại bỏ các hạt chất ô nhiễm.
Xử lý các nước thải như: Dệt nhuộm, xi mạ, giặt là, in mực, thủy sản, gạch men, rác thải

Thiết kế và vận hành bể keo tụ - tạo bông: Kinh nghiệm thực tiễn

Quá trình keo tụ - tạo bông đóng vai trò then chốt trong xử lý nước thải, giúp loại bỏ hiệu quả các chất rắn lơ lửng và cặn bẩn khó lắng. Việc thiết kế và vận hành bể keo tụ - tạo bông cần được thực hiện một cách chính xác, dựa trên nhiều yếu tố kỹ thuật và kinh nghiệm thực tiễn.

1. Xác định lưu lượng và thời gian lưu nước

Yếu tố đầu tiên và quan trọng nhất khi thiết kế bể keo tụ - tạo bông là xác định rõ lưu lượng nước cần xử lý. Dung tích bể sẽ tỷ lệ thuận với lưu lượng nước và thời gian lưu:

Lưu lượng nước càng lớn, kích thước bể càng phải mở rộng để đảm bảo hiệu quả xử lý.
Thời gian lưu nước phù hợp (thường từ 15 đến 30 phút) giúp các hạt keo tụ hình thành và kết dính thành bông dễ lắng, nâng cao hiệu suất tách cặn.

2. Lựa chọn vật liệu xây dựng bể

Việc lựa chọn vật liệu xây dựng bể cần cân nhắc đến đặc tính của nước thải và điều kiện thi công:

Bê tông cốt thép: Phù hợp với các bể có quy mô lớn. Ưu điểm là chi phí đầu tư thấp, độ bền cao.
Thép không gỉ (Inox): Lý tưởng cho bể có kích thước nhỏ và xử lý nước thải có tính ăn mòn cao. Ưu điểm là tuổi thọ cao, dễ bảo trì.
Composite: Chất liệu nhẹ, dễ thi công, chống ăn mòn tốt. Thích hợp với các hệ thống quy mô vừa và di động.

3. Tính toán thiết kế và bố trí thiết bị kỹ thuật

Việc tính toán và bố trí hợp lý các hệ thống trong bể là yếu tố quyết định đến hiệu quả vận hành:

Kích thước bể: Được xác định dựa trên lưu lượng xử lý, thời gian lưu và dạng hình học (bể hình chữ nhật, hình tròn hoặc dạng module).
Hệ thống khuấy trộn: Lựa chọn cánh khuấy phù hợp để đảm bảo phân bố đều hóa chất keo tụ, tránh tạo dòng chết. Tốc độ khuấy cần được tính toán để không phá vỡ cấu trúc bông cặn.
Hệ thống cấp hóa chất: Ưu tiên sử dụng bơm định lượng để kiểm soát chính xác lượng hóa chất sử dụng, vừa đảm bảo hiệu quả xử lý, vừa giảm thiểu lãng phí.
Hệ thống xả cặn: Cần thiết kế đường ống và van xả cặn hợp lý, tránh tích tụ bùn gây tắc nghẽn, đảm bảo vận hành ổn định.

Vận hành và bảo trì bể keo tụ

1. Kiểm soát liều lượng hóa chất keo tụ:

Nồng độ và loại hóa chất keo tụ cần được điều chỉnh phù hợp với chất lượng nước thải đầu vào.
Sử dụng hệ thống bơm định lượng để cấp hóa chất chính xác, tránh lãng phí.

2. Theo dõi và xử lý sự cố:

Bông cặn không kết dính: Có thể do liều lượng hóa chất keo tụ không phù hợp, độ pH của nước thải không phù hợp, tốc độ khuấy không phù hợp...
Nước sau xử lý vẫn đục: Có thể do bông cặn không lắng xuống hoàn toàn, tốc độ dòng chảy trong bể lắng quá nhanh, bể lắng bị tắc nghẽn...

3. Bảo trì, vệ sinh bể định kỳ:

Vệ sinh bể định kỳ để tránh bùn cặn tích tụ, ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động.
Kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống bơm, cánh khuấy, van, đường ống... định kỳ.

Kết luận

Xử lý nước thải bằng keo tụ tạo bông là phương pháp phổ biến hiện nay nhờ khả năng loại bỏ hiệu quả các chất rắn lơ lửng, bông cặn trong nước thải. Quá trình hoạt động của bể thông qua phản ứng hóa học của các chất keo tụ như phèn nhôm, phèn sắt để hút các hạt ô nhiễm và tạo thành các bông lớn dễ loại bỏ.

Nhiều yếu tố như nhiệt độ, độ pH, nồng độ chất keo tụ, tốc độ khuấy đều ảnh hưởng tới hiệu quả quá trình. Do đó, việc theo dõi và điều chỉnh các thông số này là rất quan trọng. Bể keo tụ tạo bông hiện được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước công nghiệp và sinh hoạt do tính hiệu quả cao. Nếu bạn có thắc mắc hãy liên hệ với Môi trường Phước Trình để được tư vấn và hỗ trợ.