Nguồn nước mặt (sông, hồ, suối…) đang và sẽ là nguồn nước chủ đạo hiện nay và trong tương lai cho hệ thống cấp nước ở nhiều đô thị. Nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng, trong khi chất lượng các nguồn nước có xu thế ngày càng giảm do tiếp nhận nhiều nguồn xả thải khác nhau chảy vào lưu vực.

            Trên thực tế, với các công nghệ đang áp dụng hiện nay tại các nhà máy nước, theo cách tiếp cận truyền thống như keo tụ - lắng - lọc nhanh - khử trùng hoặc sơ lắng - keo tụ - lắng - lọc nhanh - khử trùng, chất lượng nước đầu ra của các nhà máy nước ngày càng có nhiều nguy cơ khó đáp ứng được tiêu chuẩn hoặc phải tăng thêm chi phí xử lý.

             Việc nghiên cứu áp dụng các phương thức tiếp cận mới để nâng cao chất lượng nước, tiết kiệm chi phí xây dựng và chi phí quản lý vận hành là rất cần thiết.

             Công nghệ tuyển nổi áp lực hay còn gọi là tuyển nổi khí hòa tan (DAF - Dissolved Air Flotation) đã được các nước tiên tiến nghiên cứu và áp dụng trong những thập niên 60 của thế kỷ trước, hiện nay DAF đã được phổ biến rộng rãi trên toàn thế giới như một giải pháp thay thế bể lắng truyền thống.

              Tại Mỹ, lần đầu tiên được áp dụng tại bang Massachusets vào những năm 1980, đến nay có khoản trên 100 nhà máy sử dụng công nghệ DAF với công suất đến vài trăm ngàn m3/ngày. Nhà máy với công nghệ DAF tại New York đưa vào sử dụng năm 2012 với công suất lên tới 1,1 triệu m3/ngày. Ở nước ta hiện nay, DAF được xử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xử lý nước thải công nghiệp.

              Nhiều chất ô nhiễm kích thước nhỏ, có trạng thái hợp thể trong nước ổn định, không thể lắng được trong các bể keo tụ - lắng thông thường, nhưng lại có thể dễ dàng loại bỏ bằng cách dính bám vào các bọt khí kích thước nhỏ (cỡ vài chục micromét) và nổi trên mặt nước dưới dạng bọt sau đó được tách ra khỏi nước. Hiện tượng này chúng ta dễ dàng nhận thấy trong thực tế cuộc sống hàng khi đun nấu thức ăn nhỏ lửa, các bọt khí nổi lên kéo theo các chất lơ lửng kích thước nhỏ và tạo thành bọt trong nồi.

              Hệ thống tuyển nổi áp lực, không khí được khuyếch tán vào dòng nước tuần hoàn với áp suất cao trong một thùng gọi là thùng bão hòa hay thùng áp lực. Dòng nước tuần hoàn đã bảo hòa không khí này được châm vào bể tuyển nổi qua các vòi phun hoặc các van chuyên dụng từ đáy ngăn tiếp xúc. Do áp suất giảm đột ngột (xuống bằng áp suất khí quyển), xảy ra quá trình nhả khí từ dung dịch bão hòa và hình thành các bọt khí có kích thước rất nhỏ (từ 20-50µm) trong vùng tiếp xúc với mật độ cao và rất đồng nhất. Các bọt khí sẽ dính kết với các phần tử chất bẩn và nổi lên trên mặt nước tạo một lớp bọt trên bề mặt bể, lớp bọt này dần trở nên đặc hơn và được tách gạt ra khỏi bể. Nước sau khi tách bẩn được thu từ đáy bể phục vụ cho việc sản xuất nước sinh hoạt, nước tuần hoàn được lấy sau bể tuyển nổi (hoặc sau bể lọc) để tiếp tục chu trình.

              Ưu điểm tuyển nổi áp lực so với công nghệ truyền thống là chất lượng nước sau xử lý đáp ứng được các tiêu chuẩn cao để cấp cho sinh hoạt, ăn, uống, khắc phục được những nhược điểm không thể vượt qua của công nghệ truyền thống keo tụ - lắng - lọc. Tuyển nổi áp lực đặt biệt có hiệu quả trong việc loại bỏ các cặn bẩn hữu cơ, sét, mùn có kích thước nhỏ gây nên độ đục, độ màu, độ mùi của nước, rong, tảo, các chất vô cơ và kim loại, công nghệ này còn cho phép loại bỏ được cả trứng giun sán, vi khuẩn và cả một số vi sinh vật đơn bào nguy hiểm không bị tiêu diệt bởi Clo như Giardia, Cryptosporidium…(có nhiều trong nước rửa lọc tuần hoàn). Hiệu suất cao, diện tích chiếm đất ít hơn nhiều so với công nghệ lắng truyền thống, suất đầu tư thấp, chi phí vận hành giảm (nhờ giảm chi phí rửa lọc, chi phí xử lý bùn, hóa chất xử lý bùn cặn), khả năng kiểm soát quá trình và tự động hóa cao… là những ưu thế làm cho công nghệ này ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

              Công nghệ tuyển nổi áp lực áp dụng cho lĩnh vực xử lý cấp nước sinh hoạt với nguồn nước mặt lần đầu tiên đã được nghiên cứu thành công ở Việt Nam với quy mô phòng thí nghiệm và quy mô nhỏ thí điểm tại hiện trường của nhóm nghiên cứu thuộc trường Đại học xây dựng do Ts. Nguyễn Việt Anh, chủ nhiệm đề tài thực hiện. Nghiên cứu đã mở ra một hướng đi mới để nâng cao chất lượng nước cấp tại các nhà máy nước hiện có cũng như xây dựng các nhà máy xử lý nước mới, bằng cách thay thế hoặc cải tạo các bể lắng truyền thống bằng bể tuyển nối áp lực. Trang thiết bị cần thiết cho hệ thống tuyển nổi có thể được thiết kế, chế tạo, lắp đặt trong nước hay nhập ngoại. Bên cạnh đó, tuyển nổi áp lực cũng mở ra một hướng giải pháp mới cho việc tiết kiệm được quỹ đất xây dựng và giảm chi phí quản lý, vận hành trạm xử lý.

               Kết quả thí nghiệm tại Công ty Cấp nước Vĩnh Long cho thấy với độ đục nước thô dao động từ 20-80NTU, độ đục sau tuyển nổi đạt 0,8-2,5NTU, trung bình đạt 1,6NTU trong khi chất lượng nước sau bể lắng tại nhà máy đạt 5,6-16,5NTU, trung bình đạt 11,3NTU.

               Nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm hiệu quả xứ lý nước bằng tuyển nổi đối với thuốc trừ sâu, và so sánh với quá trình keo tụ - lắng truyền thống. Mẫu thuốc trừ sâu được chọn có công thức hóa học là C9H11CL3NO3PS, đây là loại thuốc trừ sâu phổ biến trên thị trường Việt Nam có chứa cả gốc Clo và Phốt pho. Kết quả cho thấy tuyển nổi áp lực cho phép loại bỏ thuốc trừ sâu ra khỏi nước với hiệu suất đạt 99%, tốt hơn so với quá trình keo tụ - lắng truyền thống. Đây là một ưu điểm quan trọng của công nghệ tuyển nổi khi nâng cao chất lượng nước là một yêu cầu thiết yếu.

               Ngày 26/10/2012, Cục Sở hữu trí tuệ đã cấp Bằng độc quyền sáng chế số 10788 cho Vòi phun tạo bọt khí dùng trong công nghệ tuyển nổi cho Nhóm tác giả Nguyễn Việt Anh, Mai Văn Tiệm và Phạm Văn Ánh (trường Đại học Xây dựng). Đây là tín hiệu đáng mừng trong việc tiếp cận và làm chủ công nghệ nhằm nâng cao chất lượng nước, tiết kiệm chi phí xây dựng, chi phí quản lý vận hành cho các nhà máy nước của Việt Nam trong tương lai.

Nguồn : Sở XD Bình Định
Quang Minh