KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG

T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ x©y dùng
Sè 15/3-2013

54

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
CÔNG NGHỆ MỚI XỬ LÝ NƯỚC CẤP - TUYỂN NỔI ÁP LỰC

Nguyễn Việt Anh
1
, Nguyễn Mạnh Hùng
2
, Vũ Thị Minh Thanh
3Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu công nghệ xử lý nước mặt bằng
phương pháp tuyển nổi áp lực trong PTN và ngoài hiện trường, xử lý nước sông
Hồng và sông Trà Lý (hệ thống sông Hồng - Thái Bình) và sông Tiền, sông Bô Kê
(hệ thống sông Mê Công). Mặc dù độ đục nước nguồn có biến động lớn (từ 20 đến
470 NTU), độ đục của nước sau tuyển nổi luôn đạt từ 0.2 đến 3.5 NTU (trung bình
dưới 2 NTU), thấp hơn
độ đục sau quá trình keo tụ - lắng thông thường. Hiệu suất
xử lý cao đối với độ đục (NTU), chất hữu cơ (COD và hàm lượng thuốc trừ sâu đại
diện) cũng như vi sinh vật (E.Coli) cho thấy tuyển nổi áp lực có tiềm năng ứng
dụng rất lớn cho các nhà máy nước mới cũng như cải tạo các nhà máy nước hiện
có ở Việt Nam.
Từ khóa: độ đục, keo tụ, lắ
ng, tuyển nổi áp lực, xử lý nước.

NCS, Công ty Cổ phần Nước và Môi trường Việt Nam (VIWASE).
3
ThS, Khoa Vật liệu Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng.
KếT QUả NGHIÊN CứU Và ứNG DụNG

Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
Số 15/3-2013

55
Ti hu ht cỏc nh mỏy nc mt s dng cụng ngh keo t - lng - lc, dự c
trong nc u vo bng bao nhiờu, nhng c trong nc sau lng thng ch h thp
nht c xung khong giỏ tr 7 - 15 NTU, trong khi TCXDVN 33-2006 khuyn cỏo c sau
lng di 5 NTU, kộo di chu k lm vic ca cỏc b lc v tit kim chi phớ vn hnh nh
mỏy nc. Do hiu sut lng khụng cao, nhi
u nh mỏy nc phi tin hnh ra lc liờn tc,
cú nh mỏy ra 2 ln/ngy. Hiu sut lng thp, c bit vi h keo t nhiờn bn vng, khú
keo t v cú kớch thc nh trong ngun nc l tr ngi chớnh i vi cụng ngh truyn thng
keo t - lng. Vi ngun nc mt cú c, hm lng cn l lng cao v dao ng ln theo
thi gian, s l
ng luụn l gii phỏp an ton, hiu qu cao, cho phộp cỏc cụng trỡnh phớa sau lm
vic n nh, ớt tn húa cht.
Vic nghiờn cu ỏp dng cỏc phng thc tip cn mi nõng cao cht lng nc,
tit kim chi phớ xõy dng v qun lý h thng cp nc l rt cn thit. Nhng khú khn v
nguy c ang i mt ti cỏc nh mỏy nc trong khu vc nh ó trỡnh by trờn cú kh nng
gii quyt
c bng mt s gii phỏp cụng ngh mi, trong ú cú tuyn ni ỏp lc thay cho
quỏ trỡnh lng thụng thng.
Tuyn ni ỏp lc (DAF) ln u tiờn c ỏp dng trong x lý nc cp Phn Lan
(ADKA v Sveen-Pedersen) vo nhng nm 20 ca th k trc. Nhng nm 60 ca th k XX,
cỏc chuyờn gia Thy in, sau ú l Phn Lan tin hnh nghiờn cu v ci tin cỏc h thng DAF

cha cú iu kin tng kt. Vic ỏp dng cụng ngh tuyn ni trong lnh vc x lý nc cp
cha c nghiờn cu c th v cha c ỏp dng.
Trong thi gian t 2005 n nay, nhúm nghiờn cu ca Vin Khoa hc v K
thut Mụi
trng, trng i hc Xõy dng ó phi hp vi mt s cụng ty cp nc cỏc tnh, thc hin
2 ti: (1) Nghiờn cu phỏt trin cụng ngh tuyn ni ỏp lc x lý nc v bựn cn trong
trm x lý nc cp ụ th vi ngun nc mt H Ni, mó s 01C-09/05-2007-2, S Khoa
hc v Cụng ngh H Ni qun lý v (2) Nghiờn cu ỏp dng cụng ngh
tuyn ni x lý
nc cp cho sinh hot vi ngun nc mt ca cỏc tnh thuc ng bng Sụng Cu Long, B
Xõy dng qun lý. Bi bỏo ny trỡnh by nhng kt qu chớnh ca 2 ti nghiờn cu trờn.
KếT QUả NGHIÊN CứU Và ứNG DụNG

Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
Số 15/3-2013

56
2. Nguyờn lý ca quỏ trỡnh tuyn ni
Nhiu cht ụ nhim kớch thc nh, cú trng thỏi hp th trong nc n nh, khụng th
lng c trong cỏc b keo t - lng thụng thng, nhng li cú th d dng c loi b bng
cỏch dớnh bỏm vo cỏc bt khớ kớch thc nh (c vi chc micromột) v ni trờn mt nc
di dng bt, v sau ú c tỏch ra khi nc.
Trong h thng tuyn n
i ỏp lc, khụng khớ c a vo dũng nc tun hon di ỏp
sut cao, trong mt thựng gi l thựng bóo ho hay thựng ỏp lc. T l dũng nc tun hon so
vi dũng nc x lý (R) thng nm trong khong 6 n 20%. p sut trong thựng bóo ho
thng bng 4 n 5,8 atm
4
. Dũng nc tun hon ó bóo hũa khụng khớ ny c chõm vo
b tuyn ni qua cỏc vũi phun hoc cỏc van chuyờn dng t di ỏy ngn tip xỳc. Do ỏp

sau TN hoc lc
Húa cht +
kim soỏt pH

Keo t
Lc
Q
Q
r
Q
r
Vựng tip xỳc
Vựng tỏch cn
Q
Tun hon
(Q
r
)
Q+Q
r
Khụng khớ
Bt TN
Vựng tip xỳc
KếT QUả NGHIÊN CứU Và ứNG DụNG

Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
Số 15/3-2013

57
Hỡnh 1 gii thiu s nguyờn lý ca nh mỏy nc ỏp dng cụng ngh tuyn ni. B

vn hnh liờn tc, lu lng nc cn x lý t 1 - 4 m
3
/h ó c ch to. Hỡnh 2 l nh chp
mụ hỡnh ti Vin Khoa hc & K thut Mụi trng, trng i hc Xõy dng v s h thng
tuyn ni ỏp lc, bao gm cỏc thnh phn chớnh: b trn húa cht cú cỏnh khuy iu khin bng
hp s, kớch thc L x B x H = 500 x 500 x 300 (mm); b phn ng cú cỏnh khuy iu khin
bng hp s, kớch thc L x B x H = 1100 x 540 x 1250 (mm); b tuy
n ni: L x B x H = 1780 x
500 x 1800 (mm); thựng ỏp lc vi bm cp nc tun hon v mỏy nộn khớ; h thng nh
lng húa cht keo t v ph kin.

Hỡnh 2. S h thng tuyn ni ỏp lc pilot s dng trong nghiờn cu
KếT QUả NGHIÊN CứU Và ứNG DụNG

Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
Số 15/3-2013

58
Trong giai on thớ nghim ti Vin Khoa hc & K thut Mụi trng, trng i hc Xõy
dng, mụ hỡnh c th nghim vi ngun nc nhõn to, pha nc sch vi t sột to
c cn thit (124 - 565 NTU). Mc ớch ca giai on thớ nghim ny l lm ch c
cụng ngh tuyn ni ỏp lc, ci tin, hon thin cỏc thit b v xỏc nh cỏc thụng s
vn hnh
ca h thng tuyn ni, ng thi so sỏnh hiu sut quỏ trỡnh keo t - tuyn ni vi quỏ trỡnh
keo t - lng truyn thng.

Kt qu thớ nghim ó cho thy vi c nc thụ dao ng ln, t 124 n 565 NTU,
hiu sut tuyn ni hu nh khụng nh hng, t xp x 2 NTU, trong khi hiu sut keo t -
lng vi cựng liu lng húa cht li ph thuc nhiu vo cht lng nc u vo v luụn
thp hn hiu sut quỏ trỡnh keo t - tuyn ni (hỡnh 3).

0
8
1
1/
8/
20
0
8
1
2
/8/
2
00
8
1
3
/8/
2
00
8
1
4
/8/
2
00
8
1
6
/8/
2

v cụng ngh keo t - lng vi ch liờn tc, cỏc thụng s vn hnh ti u nh sau: hiu sut
bóo hũa khụng khớ t 85 - 90%; mt bt dy, ng nht v kim soỏt c kớch thc;
gim thiu ti a s xỏo trn vựng tip xỳc v vựng tuyn ni; cỏc b trn, b phn ng, b
tuyn ni m bo ch thy lc ti
u cho cỏc quỏ trỡnh trn, keo t, to bụng, tuyn ni, thu
nc v thu bt; phng phỏp tỏch bt: nh k, bng cỏch dõng mc nc trong b tuyn ni;
liu lng húa cht keo t (PAC) vi c 124 - 565 mg/l l 20 - 60 mg/l; thi gian trn 1-2
phỳt; thi gian keo t - to bụng 10 - 15 phỳt; thi gian tip xỳc 2 phỳt; thi gian tuyn ni 15 -
20 phỳt; ỏp sut bóo hũa 4,5 - 5,5 atm; t l dũng tun hon ~ 8 - 15%; ti trng thy lc 5 - 7,5 m/h.
Mt v ng kớnh bt tuyn n
i c xỏc nh bng cỏch chp nh khoang phn
ng trong ct tuyn ni bng mỏy nh chuyờn dng (phúng i x100 ln). nh chp bt tuyn
ni c gii thiu trờn Hỡnh 4. Mt trong nhng chi tit quan trng cho phộp t mt bt
tuyn ni cao, kớch thc ng nht (30 - 50 m) l vũi phun. Thỏng 10/2012, vũi phun do
nhúm nghiờn cu phỏt trin ó c Cc S hu trớ tu cp Bng c quy
n sỏng ch.
KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG

T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ x©y dùng
Sè 15/3-2013

59
+
Hình 4. Bọt tuyển nổi trong nước (phóng đại 100 lần)
4. Thử nghiệm hệ thống tuyển nổi pilot với nguồn nước mặt hệ thống sông Hồng - Thái
Bình và sông Cửu Long
4.1. Thử nghiệm tại Công ty Cấp nước Thái Bình

Trong thời gian từ tháng 8 đến tháng 10/2008, nhóm nghiên cứu đã lắp đặt mô hình thí
nghiệm ngoài hiện trường tại Nhà máy nước Thái Bình, Công ty Cấp nước Thái Bình. Nhà máy


60
Hiệu suất xử lý theo NTU, NMN Thái Bình
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
20/9
/2
008
21/9
/2
0
0
8
22
/
9
/2
0
0
8
23/9

2
/
10/2008
3/10/2008
Ngày
Độ đục nước thô,
NTU
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Độ đục nước sau
xử lý, NTU
Nước thô Sau cột lọc Sau tuyển nổi
Sau keo tụ - lắng Sau bể lắng ly tâm Sau bể lắng trong

Hình 6. Kết quả thí nghiệm tại Nhà máy nước Thái Bình
Ghi chú: Kết quả được tổng hợp từ 110 mẫu thí nghiệm; Giá trị độ đục nước thô được đọc theo
trục tung bên trái, độ đục nước sau xử lý - theo trục tung bên phải; Hàm lượng chất keo tụ
(PAC) tối ưu được xác định bằng thí nghiệm Jar Test; Và thí nghiệm keo tụ - lắng tĩnh được
thực hiện bằng cách lấy nước từ ngăn ph
ản ứng của mô hình và để lắng trong ống hình côn
dung tích 1 lít trong vòng 2 giờ.
Kết quả thực nghiệm ở Nhà máy nước Thái Bình cũng cho thấy quá trình tuyển nổi đạt
hiệu suất cao và ổn định với độ đục nước nguồn < 500 NTU (cho phép đạt độ đục trong nước

Cửu Long, trong khoảng thời gian từ tháng 4 đến tháng 5/2009, nhóm nghiên cứu đã phối hợp
với Công ty Cấp nước Vĩnh Long lắp đặt và vận hành mô hình tuyển nổi pilot tại 2 nhà máy
nước Trường An (công suất 10.000 m
3
/ngày, nguồn nước sông Tiền) và Hòa Phú (công suất
1.200 m
3
/ngày, nguồn nước sông Bô Kê, một nhánh của sông Hậu).
Mô hình được vận hành với chế độ liên tục, lưu lượng nước xử lý ~ 1 m
3
/h. Kết quả xử lý
nước theo độ đục, so sánh giữa phương án keo tụ - lắng, hiện đang áp dụng tại nhà máy nước
KÕT QU¶ NGHI£N CøU Vµ øNG DôNG

T¹p chÝ khoa häc c«ng nghÖ x©y dùng
Sè 15/3-2013

61
Trường An (bể lắng ngang) và Hòa Phú (bể lắng có vách ngăn mỏng - lamen) với phương án
tuyển nổi áp lực được nêu trên Hình 7, 8. Hiệu quả xử lý theo hàm lượng chất hữu cơ và vi
sinh vật được trình bày trên Bảng 1.
Hiệu suất xử lý theo NTU, NMN Trường An
0
10
20
30
40
50
60
70

8
10
12
14
16
18
20
Độ đục nước sau xử lý,
NTU
Nước thô Sau Keo tụ - Tuyển nổi Sau Keo tụ - Lắng
Hiệu suất xử lý theo NTU, NMN Hòa Phú
0
20
40
60
80
100
120
140
160
22/
5
/
09
23/5/09
24/5/09
Ngày
Độ đục nước thô,
NTU
0

Sau
lắng ngang
Sau
tuyển nổi
5/5/2009 1.75 1.25 0.7 430 150 40
6/5/2009 1.7 1.55 0.7 930 230 90
7/5/2009 2 1.9 0.7 930 280 110
11/5/2009 2.25 1.95 0.7 Hình 9. Hệ thống tuyển nổi áp lực
tại Nhà máy nước Trường An
Hình 10. Bọt tập trung trên bề mặt
ngăn tuyển nổi
Kết quả nghiên cứu thử nghiệm cũng cho thấy tuyển nổi áp lực cho phép đạt chất lượng
nước tốt hơn rõ rệt so với các phương án lắng truyền thống, theo các chỉ tiêu độ đục (NTU),
hàm lượng chất hữu cơ (độ oxy hóa KMnO
4
) và các chỉ tiêu vi sinh (E.Coli). Với độ đục trong
nước thô sông Tiền dao động từ 20 - 80 NTU, trung bình 44 NTU, độ đục sau tuyển nổi đạt 0,8
- 2,5 NTU, trung bình đạt 1,6 NTU, trong khi chất lượng nước sau bể lắng tại nhà máy đạt 5,6 -
16,5 NTU, trung bình 11,3 NTU. Hiệu suất loại bỏ chất hữu cơ bằng keo tụ - lắng đạt trung bình
13,9% so với 63,2% bằng tuyển nổi áp lực. Với độ đục trong nước thô Bô Kê (một nhánh của
sông Hậu) dao động từ 52,7 - 150 NTU, trung bình 102 NTU, độ đụ
c sau tuyển nổi đạt 0,2 - 3,5
KếT QUả NGHIÊN CứU Và ứNG DụNG

Tạp chí khoa học công nghệ xây dựng
Số 15/3-2013


3
/ngy) cng cho kt qu tng t: tuyn ni ỏp lc cng cho phộp tit kim
din tớch v gim chi phớ u t xõy dng cng nh chi phớ vn hnh, bo dng so vi b
lng truyn thng.

5. Kt lun, kin ngh
Kt qu nghiờn cu trong phũng thớ nghim v ngoi hin trng, vi ngun nc mt
h thng sụng Hng - sụng Thỏi Bỡnh v sụng Cu Long cho thy tuyn ni ỏp lc, cú kt hp
vi keo t bng húa cht, cho phộp t cht lng nc tt hn nhiu so vi keo t - lng
ngang, lng lamen hay keo t - lng trong cú tng cn l lng, vi cựng liu lng húa ch
t s
dng, theo cỏc ch tiờu v c, oxy húa, thuc tr sõu v vi sinh vt.
Vi ngun nc sụng Tr Lý (h lu sụng Hng), c dao ng t 81 n 470 NTU,
c thp nht sau tuyn ni t 0,3 NTU, trung bỡnh t 1,3 NTU. Cht lng nc sau
tuyn ni + lc luụn thp (thp nht 0,1 NTU, trung bỡnh 0,7 NTU), cho phộp kộo di chu k lc
lờn 3 - 4 ngy.
Vi c trong nc sụng Tin dao ng t 20 - 80 NTU, trung bỡnh 44 NTU,
c
sau tuyn ni t 0,8 - 2,5 NTU, trung bỡnh t 1,6 NTU. Hiu sut loi b cht hu c bng
keo t - lng t trung bỡnh 13,9% so vi 63,2% bng tuyn ni ỏp lc. Vi c trong nc
thụ Bụ Kờ (mt nhỏnh ca sụng Hu) dao ng t 52,7 - 150 NTU, trung bỡnh 102 NTU, c
sau tuyn ni t 0,2 - 3,5 NTU, trung bỡnh t 1,8 NTU. S ci thin cht lng nc rừ rt
sau tuyn ni so vi lng d
n n nhiu u th nh kộo di chu k lc, gim chi phớ ra lc, chi
phớ x lý bựn, gim thiu nguy c to cỏc sn phm ph c hi khi kh trựng bng Clo, nh
vy lm gim giỏ thnh v nõng cao cht lng nc thng phm.
Kt qu nghiờn cu cho phộp xut quy trỡnh cụng ngh x lý nc, ỏp dng cụng
ngh tuyn ỏp lc nh sau: vi c nc ngu
n < 500 NTU: keo t - tuyn ni - lc nhanh -
kh trựng. Vi c nc ngun > 500 NTU: s lng - keo t - tuyn ni - lc nhanh - kh

2. Nguyễn Việt Anh (1995), Xử lý nước thải công nghiệp chứa dầu, mỡ bằng công nghệ tuyển
nổi áp lực, Luận án TS, Trường ĐHXD Matxcơva, LB Nga.
3. James K. Edzwald (2007), “Fundamentals of dissolved air flotation”, Journal NEWWA,
Vol.121 (2), pp. 89-112.
4. The Proceedings of the 5
th
IWA International Conference: Flotation in Water and Wastewater
Treatment. Seoul, Korea, 2007.