Báo cáo nghiên cứu khoa học www.tainguyennuoc.vn
đề tài: áp dụng phương pháp tuyển nổi áp lực trong xử lý nước cấp 1
LờI NóI ĐầU Trong những năm qua, Đảng và Chính phủ ngày càng quan tâm hơn đến cấp
nước đô thị. Nhiều dự án cấp nước đã được đầu tư trong thời gian qua. Nhờ vậy, tình
hình cấp nước đã được cải thiện, đặc biệt là các thành phố lớn như thành phố Hà Nội,
thành phố Hồ Chí MinhTuy nhiên, hầu hết ngành cấp nước đô thị vẫn còn trong tình
trạng yếu kém với nhiều khó khăn còn tồn tại như các nhà máy còn lạc hậu (cả nước
có > 200 nhà máy nước tập trung với công suất khoảng 3 triệu m3/ngđ, trừ một số nhà
máy mới xây dựng còn lại hầu hết đã cũ, xuống cấp, không đáp ứng được yêu cầu.
Ngoài ra còn rất nhiều khó khăn như hệ thống đường ống cũ nát, thiếu, phạm vi cấp
nước ở các đô thị còn hạn chế, v.v . . .
Bên cạnh đó, việc đáp ứng chất lượng và kiểm soát chất lượng nước ở các nhà
máy cũng gặp nhiều khó khăn. Công nghệ xử lý nước mặt truyền thống được áp dụng
phổ biến hiện nay là công nghệ Keo tụ - Lắng - Lọc tuy đã phát huy nhiều hiệu quả
nhưng vẫn còn một số hạn chế không khắc phục được như khó điều chỉnh công suất
xử lý (Khi cần tăng công suất phải tiến hành xây mới nhiều công trình ) hay gặp khó
khăn khi chất lượng nước đầu vào thay đổi. Đặc biệt là với các nguồn nước có hàm
lượng cặn, chất hữu cơ, độ mầu cao thì công nghệ truyền thống không thể đem lại
hiệu quả chất lượng như mong muốn. Những mặt hạn chế và nhu cầu hiện nay cho
thấy việc gia tăng số lượng nước được cung cấp cho đô thị phải đi kèm với việc cải
thiện chất lượng nước cấp. Trên cơ sở đó, qua một thời gian nghiên cứu thu thập tư
liệu dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Việt Anh và ThS Nguyễn Mạnh Hùng,
nhóm sinh viên của ngành Cấp thoát nước - Đại học Xây dựng đã tiến hành nghiên
cứu đề tài :

áP DụNG PHƯƠNG PHáP TUYểN NổI áP LựC trong xử lý
nước cấp với nguồn NƯớc mặt Nhóm sinh viên NCKH

Báo cáo nghiên cứu khoa học www.tainguyennuoc.vn

1) PGS.TS Nguyễn Việt Anh Bộ môn Cấp thoát nước - Khoa KTMT
2) ThS Nguyễn Mạnh Hùng - Công ty Tư vấn - thiết kế xây dựng (CDC) -
Bộ Xây dựng
Báo cáo nghiên cứu khoa học www.tainguyennuoc.vn
đề tài: áp dụng phương pháp tuyển nổi áp lực trong xử lý nước cấp 4
chương I: nước mặt và công nghệ xử lý nước
truyền thống I. Tổng quan về nguồn nước mặt:
Lãnh thổ Việt Nam với diện tích khoảng 332.000 km 2, là một dải đất hình chữ
S trải dài giữa 230 22 đến 80 30 vĩ độ Bắc và giữa 102010 đến 109 021 kinh độ
Đông. Đại bộ phận lãnh thổ (3/4 diện tích) được bao phủ bởi đồi núi hiểm trở, địa
hình phân cách mạnh đã tạo ra một mạng sông, suối khá dày đặc. Chế độ khí hậu
nhiệt đới gió mùa, mưa nhiều với lượng mưa lớn là nguồn bổ cập chính cho dòng
chảy. Tài nguyên nước mặt ở Việt Nam phong phú và đa dạng, đã và đang được khai
thác sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau, trong đó có mục đích quan trọng là cấp
nước cho sinh hoạt và sản xuất công nghiệp.
I.1. Hệ thống sông suối:
Theo kết quả nghiên cứu điều tra nước ta có 2.360 con sông có chiều dài lớn
hơn 10 km và có dòng chảy quanh năm. Mật độ sông suối trên toàn lãnh thổ

bình hoặc kiềm yếu (pH thay đổi từ 7 đến 8). Nước sông Đồng Nai có độ pH
thấp ( < 6 ). Đặc biệt nước sông Đồng Tháp Mười có độ chua lớn pH < 3.
Độ cứng: Theo chỉ tiêu phân loại thì nước sông ở Việt Nam phần lớn thuộc loại
mềm và rất mềm. Nước sông Đồng Nai có độ cứng nhỏ nhất (< 0,4 mg/l).
Thành phần các ion chính: Những thành phần ion chủ yếu trong nước sông bao
gồm Ca++, Mg++, Na+, K+, HCO3- , SO4- , Cl -, trong đó HCO3- chiếm tỷ
lệ lớn nhất rồi đến Ca ++. Hình loại hoá học nước chủ yếu là Bicacbonat
Canxi.
Các chất biogen: Trong các chất biogen thì SiO2 có hàm lượng nhiều hơn cả.
Các ion NH4 , NO2-, NO3- , PO4- chiếm tỷ lệ nhỏ, không quá vài phần
mười mg/l. Hàm lượng Fe ++, Fe+++, nhỏ và phụ thuộc vào độ pH.
I.3. Nguy cơ ô nhiễm nguồn nước mặt hiện nay:
Hoạt động của con người tác động mạnh mẽ đến nguồn nước về mặt số lượng
và chất lượng. Tình trạng khai thác rừng không hợp lý và thiếu kiểm soát và cả
tệ nạn phá hoại rừng trong hàng chục năm qua đã làm cho hàng triệu ha rừng
bị tàn phá, khiến tỷ lệ che phủ bị giảm dẫn đến tình trạng phù sa tăng, dòng
chảy bị suy thoái cạn kiệt, và cùng với quá trình công nghiệp hoá và phát triển
đô thị nguy cơ ô nhiễm nguồn nước mặt ngày càng trở nên rõ rệt.
Kết quả quan trắc chất lượng nước sông trong những năm gần đây và đối chiếu
với kết quả theo dõi từ năm 1993 trở về trước cho thấy các sông ngòi ở cả 3
miền Bắc, Trung, Nam nước ta đều có biểu hiện bị ô nhiễm.
Các sông ở miền Bắc:
Kết quả quan trắc cho thấy nhiều đoạn sông Hồng (ví dụ như ở Lào Cai, Hà
Nội) phần lớn các chỉ tiêu đều đạt yêu cầu, nhưng nhu cầu ôxy sinh hoá
(BOD), nhu cầu ôxy hoá học (COD), tổng Coliform, NH4+, NO2 đều cao hơn
tiêu chuẩn cho phép (TCCP) đối với nguồn loại A.
Tại sông Cầu thuộc khu vực Thái Nguyên do bị ảnh hưởng bởi công nghiệp
nên mức độ ô nhiểm là đáng kể.
Sông Thương tại khu vực cầu Bắc Giang BOD cao hơn TCCP đối với nguồn
nước loại A 2,7 lần, COD cao hơn TCCP đối với nguồn nước loại A 1,9 lần;

Gò Dầu BOD và COD đều vượt mức quy định 10-15 lần so với nguồn nước loại
A; 2,5 lần so với nguồn nước loại B. Nồng độ các chất dinh dưỡng như Nitơ,
Phốtpho cũng vượt mức giới hạn cho phép. Hàm lượng H2S trong lớp bùn đáy
cũng rất cao tại các điểm gần nguồn xả nước thải.
Các sông thuộc vùng đồng bằng Nam Bộ như Đồng Nai, sông Sài Gòn tại
thành phố Hồ Chí Minh, sông Cần Thơ, sông Vàm Cỏ, cũng có các trị số
BOD
5
và COD gần tương tự như các sông vùng đồng bằng châu thổ sông
Hồng.
Các sông hồ ở thành phó Hồ Chí Minh như Kênh Đôi, kênh Tàu Hủ, kênh
Nhiêu Lộc, Tân Hoá, Lò Gốm, Tham Luông đều bị ô nhiễm nghiêm trọng.

( nguồn: Bộ Xây dựng, Định hướng phát triển cấp nước đô thị đến năm 2020 )
II. Tổng quan về công nghệ xử lý nước mặt tại các nhà máy nước của Việt
Nam:
Tại Việt Nam, dây chuyền công nghệ sau đây được áp dụng rộng rãi trong xử
lý nước mặt:
Nước nguồn Bể trộn hoá chất Bể phản ứng (keo tụ) Bể lắng Bể lọc
nhanh Khử trùng Bể chứa nước sạch
Đây là một quy trình xử lý truyền thống: Khá phù hợp với Việt Nam và nhiều
nước đang phát triển khác. Trong đó, lắng là một khâu quan trọng trong dây chuyền
công nghệ này.
Chức năng của bể lắng là loại bỏ hầu hết cặn lơ lửng trong nước trước khi lọc
và nói chung các loại bể lắng được sử dụng trên thế giới thì cũng được sử dụng ở Việt
Nam, đó là:
- Bể lắng ngang
- Bể lắng đứng
- Bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng
- Bể lắng Accelerator ( như tại Huế, Đà Nẵng, Đà Lạt, Cần Thơ, Long Xuyên)

Xả cặn là khâu quan trọng trong việc vận hành bể lắng. Tại các nhà máy nước
cũ, việc xả cặn chủ yếu dựa theo nguyên tắc thuỷ lực. ở nhiều nhà máy kiểu xả
cặn này chỉ có thể hoạt động tốt trong mùa khô, khi hàm lượng cặn thấp,
nhưng vào mùa mưa lũ, hàm lượng cặn trong nước có khi lên đến hàng nghìn
mg/l, khi đó cặn sẽ nhanh chóng đóng thành từng khối, cản trở hệ thống xả cặn
thuỷ lực. Xả cặn bằng hệ thống cơ khí lại gây khó khăn về thiết bị và vận hành,
bảo dưỡng chúng.
Cuối cùng là vấn đề về yêu cầu chất lượng nước. Với công nghệ truyền thống:
Keo tụ Lắng Lọc, chỉ có thể loại bỏ được phần lớn hàm lượng cặn vô cơ
và một phần cặn hữu cơ. Trong nhiều trường hợp nước sau xử lý thường có mùi
tanh đặc trưng của nước sông và chưa đảm bảo an toàn, nhất là về mặt ô nhiễm
hữu cơ. Trong kỹ thuật xử lý nước, việc khử các tạp chất hữu cơ và keo còn dư
trong nước có thể giải quyết được bằng việc cho nước qua bể lọc có vật liệu là
than hoạt tính. Tuy nhiên việc xây dựng bể lọc than hoạt tính trong các công
trình xử lý nước cấp cho các khu dân cư đô thị và nông thôn ở Việt Nam là
chưa khả thi (do nguồn vốn đầu tư, chi phí vận hành ...)
Chính vì vậy, việc nghiên cứu và đề xuất công nghệ xử lý nước phù hợp với
điều kiện tại Việt Nam để đảm bảo đồng thời yêu cầu về chất lượng nước và
các yêu cầu khác ( kinh tế, quản lý vận hành v.v ... ) là một vấn đề cấp bách.
Hướng nghiên cứu của đề tài là sử dụng dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt
có áp dụng công nghệ Tuyển nổi áp lực để loại bỏ hàm lượng cặn, độ đục, bao
gồm cả cặn hữu cơ hòa tan và keo hữu cơ thường có trong nguồn nước mặt.
Công nghệ Tuyển nổi áp lực còn cho phép nâng cao chất lượng nước nhờ loại
bỏ mùi & vị, các vi sinh vật như trứng giun sán, tảo, động vật đơn bào v.v ...
Báo cáo nghiên cứu khoa học www.tainguyennuoc.vn
đề tài: áp dụng phương pháp tuyển nổi áp lực trong xử lý nước cấp 8
chương II: lý thuyết về phương pháp xử lý nước
bằng công nghệ tuyển nổi áp lực
I. Lý thuyết về phương pháp tuyển nổi trong xử lý nước
I.1. Khái niệm và bản chất quá trình tuyển nổi

xốp.
Phương pháp điện hóa: Tạo ra các bọt khí nhờ điện phân nước.v.v
Dựa vào các loại phương pháp hình thành các bọt khí ở trên, có thể có các
phương pháp tuyển nổi sau đây:
Tuyển nổi cơ khí: Khi cách khuấy được đặt ở dưới đáy bể Tuyển nổi và quay
với vận tốc lớn, cánh của nó tạo nên chân không. Do sự chênh áp suất, không
khí được hút qua ống trung tâm gắn với stato và thông với không khí. Cánh
quạt của cánh khuấy tạo nên từ dòng không những bọt khí nhỏ và phân chúng
đều khắp bể, các bọt va chạm với chất bẩn và chúng nổi lên mặt nước. Nhược
Báo cáo nghiên cứu khoa học www.tainguyennuoc.vn
đề tài: áp dụng phương pháp tuyển nổi áp lực trong xử lý nước cấp 9
điểm của phương pháp này là tốn nhiều năng lượng và dễ phá vỡ các hạt cặn.
Do vậy ít được sử dụng trong xử lý nước cấp.
Tuyển nổi bọt: Nước thải đưa vào bể từ trên xuống, qua lớp bọt đã được tạo
thành trước nhờ sục khí vào bể. Nhược điểm là thiết bị công kềnh và công suất
kém. Do vậy cũng ít được sử dụng trong xử lý nước cấp .
Phương pháp tuyển nổi điện hóa: Dựa trên nguyên tắc tạo những bọt khí vô
cùng nhỏ trên các điện cực khi điện phân nước. Hiệu suất quá trình tuyển nổi
điện phụ thuộc cường độ dòng điện, pH, nồng độ các ion trong dung dịchkhí
tạo thành chủ yếu là Hydro. Kích thước các bọt khí có bán kính từ 10-200

m,
bề mặt của các bọt khí kích thước nhỏ có năng lượng bề mặt lớn, tạo điều kiện
thủy động học tốt và cho phép đạt hiệu suất cao. Nhưng phương pháp này rất
tốn năng lượng, thiết bị đắt tiền.
Tuyển nổi với không khí nén: Khí nén dưới áp suất 3-5 Bar được đưa vào nước
qua các thiết bị vòi phun đặc biệt. Các vòi này có các lỗ sâu nhỏ để tạo bọt khí
có kích thước nhỏ hoặc có thể dùng một số loại xốp đặc biệt có thể cho không
khí đi qua. Nhược điểm của phương pháp này là dễ bị tắc vòi phun và các thiết
bị đắt tiền.

lượng nước thô, khi chảu vào bể tuyển nổi, các bọt khí tạo thành ngay bên cạnh các
hạt cặn nên dễ tạo thành các hạt keo khí. Sơ đồ này đơn giản trong thiết kế vận hành
nhưnh chi phí năng lượng lớn không thích hợp với nước thô có bông cặn keo tụ từ các
Báo cáo nghiên cứu khoa học www.tainguyennuoc.vn
đề tài: áp dụng phương pháp tuyển nổi áp lực trong xử lý nước cấp 10
hạt cặn sẽ bị phá vỡ. Sơ đồ hoàn lưu được ứng dụng trong trường hợp nước đã cho hóa
chất để keo tụ thành bông cặn, khi đó lượng nước phải bão hòa sẽ ít hơn sơ đồ trực
tiếp. Lưu lượng khí tính theo lưu lượng cặn và được điều chỉnh theo lượng hoàn lưu.
Trong sơ đồ này, dung tích Bể tuyển nổi sẽ lớn hơn. Để xử lý nước mặt, lượng nước
hoàn lưu chiếm 6 -12%, ở áp suất 3 - 6 Bar. Dưới áp suất này, lưu lượng khí hòa tan
chiếm gần 70% mức bão hòa.
II.2. Các quá trình trong tuyển nổi áp lực:
Quá trình tuyển nổi áp lực bao gồm các giai đoạn sau:
+Cấp khí vào nước
+Hòa tan không khí vào nước
+Tạo bọt khí từ dung dịch bão hòa khí
+Kết dính bọt khí
+Bám dính cặn vào bọt khí
+Tách cặn ra khỏi nước trong bể Tuyển nổi
a) Quá trình cấp khí vào nước:
Có thể thực hiện việc cấp khí vào nước bằng một trong ba cách sau:
Cấp khí theo đường ống hút của bơm.
Cấp khí theo đường ống đẩy áp của bơm.
Dùng Ejector.

b) Quá trình hòa tan khí vào nước:
Cho không khí tiếp xúc với nước, tăng áp lực của môi trường, khí sẽ hòa tan
vào nước thành dung dịch quá bão hòa khí, khi giảm áp lực nước của môi trường, bọt
khí sẽ thoát ra từ dung dịch quá bão hòa và hiệu quả tuyển nổi phụ thuộc vào lượng
khí hòa tan trong nước.