[Hướng dẫn] Cách tính toán và lựa chọn đĩa thổi khí trong xử lý nước thải chuẩn xác

Khí oxy đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải, đặc biệt là trong quá trình sinh học hiếu khí. Trang bị đĩa thổi khí cho hệ thống xử lý nước thải là một bước quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về cách tính toán và lựa chọn đĩa thổi khí để nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.

Máy thổi khí là gì?

Máy thổi khí là một thiết bị chuyên dụng được thiết kế để tạo ra dòng khí, chủ yếu dùng trong quá trình xử lý nước thải. Chức năng chính của máy thổi khí là tạo ra lưu lượng khí oxy hòa tan trong nước, giúp hỗ trợ quá trình xử lý các nguồn nước thải.

Trong quá trình xử lý nước thải, các vi sinh vật có lợi đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy các chất hữu cơ và các chất ô nhiễm có trong nước. Để các vi sinh vật này hoạt động hiệu quả, cần cung cấp đủ lượng oxy, từ đó thúc đẩy quá trình phân hủy. Do đó, máy thổi khí được sử dụng để cung cấp oxy cho nước thải, nâng cao hiệu suất xử lý bằng cách hỗ trợ hoạt động của vi sinh vật.

Máy thổi khí thường được ứng dụng trong các nhà máy xử lý nước thải, hệ thống thoát nước, bể xử lý chất thải, và các cơ sở sản xuất công nghiệp khác. Việc sử dụng máy thổi khí không chỉ giúp giảm thiểu tác động của nước thải đối với môi trường mà còn nâng cao chất lượng nước sau xử lý.

Các máy thổi khí thường được lựa chọn và tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo cung cấp đủ lượng oxy cần thiết cho quá trình xử lý. Chúng thường hoạt động hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và có tuổi thọ cao, đảm bảo quá trình xử lý diễn ra liên tục và bền vững.

Nguyên lý hoạt động của máy thổi khí

Máy thổi khí hoạt động bằng cách sử dụng cánh quạt hoặc roto quay để tạo ra một vùng chân không, nhờ đó không khí được hút vào bên trong máy. Khi không khí đi vào trung tâm của cánh quạt, nó được phân tán ra nhờ các cánh quay. Lực ly tâm làm tăng tốc độ và thể tích của không khí bên trong vỏ máy. Động năng từ cánh quạt được chuyển vào không khí, làm tăng áp suất khi thể tích luồng không khí tăng lên trong vỏ máy. Cuối cùng, không khí được đẩy ra khỏi vỏ theo một luồng đều đặn.

Đối với máy thổi khí cánh guồng, nguyên lý hoạt động dựa trên hai cánh guồng quay ngược chiều nhau nhờ cơ cấu của cặp bánh răng chủ động và bị động. Khi hai cánh guồng quay, chúng tạo ra vùng áp suất thấp ở đầu hút và áp suất cao ở đầu đẩy. Khả năng hút của máy phụ thuộc vào khe hở giữa phần quay và thân máy; khe hở càng nhỏ thì lực hút và đẩy của máy càng mạnh.

Vai trò quan trọng của đĩa thổi khí trong xử lý nước thải

Đĩa thổi khí (đĩa phân phối khí) đóng vai trò quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải. Dưới đây là những vai trò chính của đĩa thổi khí:

• Phân tán khí oxi: Đĩa thổi khí tạo ra dòng khí oxi và phân tán khí vào nước thải. Khí oxi cần thiết để vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ trong nước thải. Quá trình này giúp cải thiện chất lượng nước và loại bỏ các chất độc hại.
• Tạo môi trường oxy hóa: Khí oxi từ đĩa thổi khí tạo môi trường oxy hóa trong bể xử lý. Điều này thúc đẩy quá trình phân hủy chất hữu cơ và loại bỏ vi khuẩn gây bệnh.
• Cải thiện hiệu suất xử lý: Đĩa thổi khí đảm bảo vi sinh vật có đủ khí oxi để hoạt động tốt. Hiệu suất xử lý nước thải sẽ tăng khi có đủ lượng khí cần thiết.

Các loại đĩa thổi khí phổ biến và Lựa cách chọn đĩa thổi khí

Đĩa thổi khí là một thiết bị phổ biến trong các hệ thống xử lý nước thải. Chúng có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau, như vật liệu, hình dạng, và cách phân tán khí.

Các loại đĩa thổi khí phổ biến

• Đĩa thổi khí dạng màng: Hiệu quả truyền khí cao, tiết kiệm năng lượng, dễ dàng vệ sinh.
• Đĩa thổi khí dạng lỗ: Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, phù hợp cho các hệ thống nhỏ.
• Đĩa thổi khí dạng Venturi: Hiệu quả truyền khí cao, hoạt động ổn định, ít tiếng ồn.
• Đĩa thổi khí dạng ejector: Không cần máy thổi khí riêng, tiết kiệm chi phí vận hành.

Phương pháp phổ biến nhất để phân loại chúng là dựa trên số lượng và kích thước của các lỗ khí. Theo cách này, có hai loại chính:

• Đĩa thổi khí tinh: Được sử dụng trong các bể aerotank, SBR (Sequential Batch Reactor), biofilter, MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) và các hệ thống xử lý nước thải khác. Đĩa thổi khí tinh có kích thước lỗ nhỏ và phân tán khí oxi hiệu quả.
• Đĩa thổi khí thô: Thường được sử dụng trong bể khuấy trộn trong bể điều hòa. Đĩa thổi khí thô có kích thước lỗ lớn hơn, phù hợp cho ứng dụng đòi hỏi lưu lượng khí lớn.

Việc lựa chọn đúng loại đĩa thổi khí phù hợp với hệ thống xử lý nước thải là quan trọng để đảm bảo hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.

Cách tính toán lựa chọn máy thổi khí phù hợp

Lượng khí cần cung cấp cho hệ thống xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học hiếu khí phụ thuộc vào ba yếu tố chính: quá trình oxy hóa ngoại bào các chất hữu cơ, oxy cần cho vi khuẩn thực hiện quá trình nitrat hóa, và oxy cần cho vi khuẩn trong quá trình oxy hóa nội bào các chất hữu cơ.

Để hoàn toàn oxy hóa 1kg chất hữu cơ hòa tan trong nước thải, cần khoảng 1,5 đến 1,8 kg O₂. Tuy nhiên, lượng oxy cụ thể có thể khác nhau tùy thuộc vào hệ thống cấp và phân phối khí cụ thể.

Các thông số cụ thể về lượng khí cấp cho các phương pháp xử lý nước thải bao gồm:

• Bể Aeroten (bể bùn hoạt tính): Cường độ thổi khí nhỏ nhất (Imin) phụ thuộc vào độ sâu của hệ thống phân phối khí, và được xác định theo tiêu chuẩn TCXDVN 51:2006. Để không làm xáo trộn cấu trúc bùn hoạt tính trong bể Aeroten, Imin phải ≤ 100 m³/m².h.
• Quá trình làm thoáng sơ bộ và đông tụ sinh học trước khi lắng: Lượng không khí cần cung cấp là 0,5 m³ khí/m³ nước thải, với thời gian làm thoáng từ 15 – 20 phút.
• Bể tuyển nổi: Cường độ cấp khí là 40 – 50 m³/m² mặt đáy bể trong 1 giờ.
• Bể lắng cát thổi khí: Cường độ cấp khí là 3 – 5 m³/m² mặt bể trong 1 giờ.
• Quá trình làm giàu oxy cho sông hồ: Lượng không khí cần cung cấp là 0,1 – 0,6 m³/1m³ nước nguồn để khắc phục hiện tượng phân tầng và oxy hóa sinh học các chất hữu cơ trong nước bị ô nhiễm bởi nước thải đô thị.

Những thông số này giúp xác định lượng khí oxy cần cung cấp cho từng phương pháp xử lý nước thải, đảm bảo quá trình xử lý hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

Cách tính toán lựa chọn máy thổi khí phù hợp

Lượng không khí cần cấp cho quá trình xử lý nước thải tính theo công thức:

Qk = Qtt.D (m3 khí/h)

Trong đó:

• Qtt: lưu lượng nước thải tính toán (m3/h)
• D: Lượng không khí cần thiết để xử lý 1 m3 nước thải (m3 khí/ m3 nước thải)
• Áp lực của máy thổi khí tính theo công thức:

 

• Hs: Độ ngập của thiết bị phân tán khí trong nước (m)
• Công suất của máy thổi khí được tính theo công thức sau:

Trong đó:

• QK – Tổng lưu lượng khí cấp cho bể xử lý (m3/h)
• η – Hệ số sử dụng hữu ích của máy thổi khí (lấy khoảng 0.5 – 0.75)

Cách tính số lượng đĩa phân phối khí cần dùng

Để phân phối khí cho bể xử lý nước thải, chúng ta sử dụng các đĩa phân phối khí. Để xác định số lượng đĩa cần thiết, chúng ta dựa vào lưu lượng khí của máy thổi đã được tính toán trước. Ví dụ, nếu lưu lượng của máy thổi khí là 30 m³/phút, chúng ta cần tính số lượng đĩa phân phối khí cần dùng.

Số lượng đĩa phân phối khí = Lưu lượng máy thổi khí / lưu lượng đĩa thổi khí

= 30 / 0,1 = 300 cái

Chú ý rằng việc lựa chọn thiết bị phân phối khí phải phù hợp với quy mô của hệ thống xử lý. Cường độ phân phối khí phải đủ lớn để tách cặn bẩn ra khỏi các lỗ nhưng không quá lớn để không làm giảm thời gian tiếp xúc giữa khí và nước.

• Đối với các đĩa phân phối khí tạo bọt mịn, kích thước bọt khí thường từ 1 – 6 mm.
• Đối với hệ thống ống đục lỗ hoặc đĩa phân phối khí tạo bọt to, kích thước bọt khí từ 2 – 10 mm.

Việc đảm bảo các thông số này giúp hệ thống hoạt động hiệu quả và đạt được chất lượng xử lý nước thải tối ưu.

Bảo trì và bảo dưỡng đĩa thổi khí

Để đảm bảo hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ của đĩa thổi khí trong hệ thống xử lý nước thải, việc bảo dưỡng và làm sạch đĩa phân phối khí định kỳ là điều quan trọng.

Đĩa phân phối khí là thành phần quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải. Chúng khuếch tán khí oxy đều và hiệu quả vào các khu vực như bể hiếu khí, bể lắng, bể điều hoà và nhiều nơi khác.

Bảo trì đúng cách giúp tránh tắc nghẽn và hỏng hóc, làm gián đoạn hoạt động của toàn hệ thống.

Vấn đề thường gặp và biện pháp bảo trì cho đĩa phân phối khí:

• Lượng khí đột ngột tăng hoặc giảm không đều: Kiểm tra rò rỉ ống dẫn hoặc màng đĩa bị hỏng.
• Giảm đáng kể của nồng độ oxy (DO): Thường xuyên kiểm tra và vệ sinh đĩa phân phối khí.
• Tăng áp suất ngược trong hệ thống: Kiểm tra van an toàn và hệ thống van.

Cách vệ sinh đĩa phân phối khí đúng cách:

• Sử dụng phương pháp cơ học: Dùng bàn chải hoặc máy phun nước để làm sạch bề mặt màng đĩa.
• Xử lý lớp bùn trên bề mặt màng đĩa phân phối khí: Loại bỏ bùn và rong rêu.

Nhớ kiểm tra định kỳ và thực hiện bảo dưỡng đúng cách để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của đĩa thổi khí.

Để đảm bảo máy thổi khí hoạt động ổn định và kéo dài tuổi thọ, việc bảo dưỡng và làm sạch đĩa phân phối khí định kỳ là điều quan trọng. Dưới đây là một số hướng dẫn về bảo dưỡng và vệ sinh đĩa thổi khí:

– Thay dầu và mỡ bôi trơn: Kiểm tra và thay mới dầu và mỡ bôi trơn theo định kỳ (3-6 tháng). Điều này giúp duy trì hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của máy thổi khí.

– Kiểm tra lọc khí đầu hút: Xem xét bông bầu lọc khí đầu hút và thay mới nếu cần. Lọc khí đảm bảo không gian sạch sẽ cho máy thổi khí.

– Kiểm tra sức căng dây curoa: Đảm bảo dây curoa đang hoạt động đúng cách. Thay thế nếu cần.

– Làm sạch bề mặt đĩa phân phối khí:

• Sử dụng phương pháp cơ học: Dùng bàn chải hoặc máy phun nước để làm sạch bề mặt đĩa thổi khí.
• Xử lý lớp bùn trên bề mặt màng đĩa phân phối khí: Loại bỏ cặn bẩn và rong rêu để đảm bảo hiệu suất phân tán khía.

Nhớ kiểm tra định kỳ và thực hiện bảo dưỡng đúng cách để tránh tắc nghẽn và hỏng hóc, giúp máy thổi khí hoạt động hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

Kết luận

Lựa chọn và sử dụng đĩa thổi khí phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả xử lý nước thải, góp phần bảo vệ môi trường sống. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về cách tính toán, lựa chọn và sử dụng đĩa thổi khí hiệu quả.