2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình tuyển nổi -
Tỷ lệ khí-rắn
-
Keo tụ và tạo bông
-
Tỷ số tuần hoàn
-
Tốc độ tải trọng thủy lực
-
Tỷ lệ tải trọng chất rắn
-
Tốc độ dâng lên của hạt
-
Nhiệt độ
-
Hàm lượng nước thô
-
Áp suất: khi áp suất tăng thì lượng khí hòa tan vào nước cũng tăng lên.
2.4.1. Tỷ lệ khí-rắn (A/S)
Tỷ lệ khí-rắn là tham số thiết kế chính cho một hệ thống tuyển nổi khí hòa tan. Nó là thước đo tiêu chuẩn của trọng lượng không khí hòa tan trong nước trên trọng lượng chất rắn được loại bỏ khỏi nước. Giá trị thông thường 0.015 – 0.05 ml/mg.
Đối với bình không khí bão hòa, mối quan hệ giữa tỷ lệ khí-rắn, độ hòa tan không khí, áp suất vận hành, nồng độ chất rắn, tốc độ dòng chảy và tỷ số tuần hoàn được cho bởi phương trình sau:
Trong đó:
- : Tỷ lệ khí/ nước (ml) không khí cho 1mg cặn, phụ thuộc vào tính chất của cặn như kích thước, tỷ trọng và trạng thái bề mặt của từng bông cặn.
- 1.3: trọng lượng không đổi của không khí, mg/ml
- R: Lưu lượng nước tuần hoàn, m3/ngày đêm
- Ck: Độ hòa tan của không khí vào nước (ml/l) hay thể tích khí. t0tb= 25oC, khi đó Ck=17.2 (ml/l)
- f: Hệ số tỷ lệ của độ hòa tan không khí vào nước tại áp lực P,
- Cc: Hàm lượng cặn (mg/l)
- P: áp suất hệ thống tuần hoàn, atm
- p: Áp lực kế hay áp suất vận hành (kPa)
- Q: tốc độ dòng chảy nước thô, m3/ngày đêm
2.4.2. Keo tụ và tạo bông
Keo tụ là quá trình gây mất ổn định các hạt keo nhằm tăng sự va chạm của các hạt để xuất hiện các hạt keo lớn hơn. Chất keo tụ là một hóa chất được thêm vào để làm mất đi độ bền của các hạt keo và hỗ trợ sự hình thành bông cặn.
Tạo bông là quá trình mang lại những va chạm giữa các hạt lơ lủng mất ổn định và chất keo tạo thành các hạt lớn hơn có thể loại bỏ dễ dàng.
Keo tụ và tạo bông là cơ chế mà các hạt lơ lửng và vật liệu dạng keo được loại bỏ khỏi nước trong quá trình tuyển nổi. Tối ưu hóa keo tụ-tạo bông là cần thiết cho hiệu suất tối ưu của hệ thống tuyển nổi. Định lượng loại và lượng hóa chất, cường độ khuấy trộn, thời gian lưu trong vùng trộn, vùng tạo bông và kích thước bông cặn là thông số đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện của hệ thống tuyển nổi.
2.4.3.Tỷ số tuần hoàn
Tỷ số tuần hoàn là phần cuối cùng của nước thải được trả về và bão hòa với không khí chịu áp lực trước khi vào bể tuyển nổi nơi áp suất giảm đột ngột gây ra sự xuất hiện của các bọt khí nhỏ. Phạm vi tỷ số tuần hoàn là từ 8% đến 150% dựa trên chất lượng nước thô được xử lý.
Theo định luật Henry: ở nhiệt độ không đổi, tỷ lệ không khí hòa tan trong chất lỏng tỷ lệ thuận với áp suất riêng phần của các khí tiếp xúc với chất lỏng. Do đó, cao hơn áp suất vận hành của máy bơm DAF hoặc bình không khí/ độ bão hòa nước, tăng khả năng hòa tan không khí, do đó hạ thấp yêu cầu tỷ số tuần hoàn.
2.4.4. Tốc độ tải trọng thủy lực
Tốc độ tải trọng thủy lực là một phép đo khối lượng của nước thải được áp dụng hiệu quả trên một đơn vị diện tích bề mặt trên một đơn vị thời gian. Kết quả là con số quá trình thiết kế thể hiện như vận tốc dâng lên tương đương với các đơn vị m/giờ. Tốc độ tải trọng thủy lực tùy thuộc các yếu tố khác nhau, tuy nhiên nó dao động từ 4 đến 12 m/giờ. Tốc độ tải trọng thủy lực tối đa phải nhỏ hơn tốc độ tăng tối thiểu của các hạt rắn-khí để đảm bảo rằng tất cả các hạt sẽ nổi lên mặt nước trước khi đi đến chỗ tháo nước cuối cùng của bể. Tốc độ tải trọng thủy lực được kiểm tra dựa trên tốc độ dòng chảy đến và tổng số tốc độ dòng chảy (dòng chảy đến+ tuần hoàn).
Bảng 2.1:Tốc độ tải trọng thủy lực của một số ngành công nghiệp
Công nghiệp
|
Tốc độ tải trọng thủy lực
|
Nhà máy dầu khí/ hóa dầu/ năng lượng
|
6 đến 8 m/giờ
|
Chế biến thịt/mỡ
|
5 đến 7 m/giờ
|
Nhà máy gia cầm/sữa
|
4 đến 6 m/giờ
|
Ngành công nghiệp giấy và bột giấy
|
5 đến 6 m/giờ
|
Xử lý nước thải đô thị
|
6 đến 12 m/giờ
|
(Nguồn: Lâm Minh Triết, Nguyễn Thanh Hùng, Nguyễn Phước Dân (2012), Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Tính toán thiết kế công trình, NXB Đại học Quốc Gia Tp.HCM)
2.4.5. Tỷ lệ tải trọng chất rắn
Tỷ lệ tải trọng chất rắn là tốc độ của tổng các chất rắn và dầu mỡ trong dòng chảy ảnh hưởng đến diện tích bề mặt trong bể tuyển nổi. Đơn vị là khối lượng trên một đơn vị diện tích trên một đơn vị thời gian.Tỷ lệ tải trọng chất rắn thiết kế trung bình khoảng từ 4 kg/m2.h lên đến 18 kg/m2h với hóa chất. Nhìn chung, tăng tỷ lệ tải trọng chất rắn sẽ làm giảm nồng độ nổi.
2.4.6. Tốc độ dâng lên của các bọt khí
Tốc độ dâng lên của các bọt khí trong nước cho vởi phương trình Stock:
Trong đó:
- d: đường kính bọt khí
- g: gia tốc trọng trường (g= 9.81m/s2)
- tỉ trọng chất lỏng
- tỉ trọng khí
- η : độ nhớt động học
2.4.7. Nhiệt độ
Ảnh hưởng đến tính ổn định bọt của chất hoạt động bề mặt.
Nhiệt độ tăng làm đường kính bọt tăng và làm thay đổi độ hòa tan của chất hoạt động bề mặt.
Để đạt hiệu suất cao trong quá trình tuyển nổi, nhiệt độ bị giới hạn dưới 40oC.
Chia sẻ với bạn bè của bạn: |