WesterntechVN – Bên cạnh công nghệ sục khí bằng khuếch tán khí đặt ngầm, các thiết bị sục khí cơ khí và thủy lực vẫn giữ vai trò quan trọng trong nhiều hệ thống xử lý nước thải quy mô lớn, đặc biệt là ao thông khí hoặc mương oxy hóa.
Chúng không chỉ cung cấp oxy cho vi sinh vật mà còn giúp duy trì chất rắn lơ lửng (MLSS), ngăn bùn lắng và hạn chế các vùng yếm khí trong bể.
Bài viết dưới đây sẽ trình bày cơ chế hoạt động, phạm vi ứng dụng và hiệu suất cung cấp oxy của các loại thiết bị sục khí cơ khí (khuấy đảo bề mặt, khuấy ngầm) và sục khí thủy lực (thác nước). Trọng tâm là phân tích hiệu suất cung cấp oxy tính theo đơn vị năng lượng (lb O₂/hp·h) và vai trò kỹ thuật của rotor răng lược trong mương oxy hóa.
1. Thiết bị Khuấy Đảo Bề mặt (Surface Aerators)
Các thiết bị này truyền oxy bằng cách tạo ra các giọt nước nhỏ bắn lên không khí, giúp tăng diện tích tiếp xúc giữa nước và khí quyển.
1.1. Turbine tốc độ chậm
- Mô tả: Là turbine đường kính lớn, đặt nổi hoặc cố định trên bể. Khi quay, nó bắn các giọt nước lên không khí.
- Cơ chế: Tạo ra sự khuấy trộn êm nhưng hiệu quả trên diện tích rộng.
- Ứng dụng: Bể bùn hoạt tính truyền thống và ao thông khí quy mô lớn.
- Hiệu suất cung cấp oxy: Tiêu chuẩn 2,0–5,0 lb O₂/hp·h (thực nghiệm 1,2–2,4).
1.2. Turbine tốc độ nhanh
- Mô tả: Turbine có đường kính nhỏ hơn, quay nhanh hơn, tạo ra giọt nước mịn hơn.
- Ứng dụng: Thích hợp cho ao thông khí hoặc các bể nhỏ.
- Hiệu suất cung cấp oxy: Tiêu chuẩn 2,0–3,6 lb O₂/hp·h (thực nghiệm 1,2–2,0).
1.3. Rotor răng lược (Brush Aerator)
- Mô tả: Gồm các thanh hoặc cánh khuấy gắn trên trục quay, có hình dạng như lược.
- Cơ chế: Khi quay, rotor “quét” nước, tạo giọt nước và dòng xoáy, vừa cung cấp oxy, vừa duy trì dòng chảy tuần hoàn.
- Ứng dụng: Đặc biệt hiệu quả trong mương oxy hóa và kênh thông khí – nơi cần dòng chảy liên tục và khuấy trộn đều.
2. Thiết bị Khuấy Ngầm và Sục khí Thủy lực
Nhóm thiết bị này thường đặt chìm, kết hợp giữa dòng khí nén và khuấy trộn cơ học để nâng cao hiệu quả truyền oxy.
2.1. Turbine phân phối khí (Submerged Turbine)
- Mô tả: Gồm một turbine vận tốc chậm đặt ngầm, kết hợp với bơm khí nén.
- Cơ chế: Khí được bơm vào dưới turbine, cánh khuấy cắt nhỏ bọt khí, phân tán đều và trộn khí – nước hiệu quả.
- Ứng dụng: Phổ biến trong các bể bùn hoạt tính hiếu khí.
- Hiệu suất: Tiêu chuẩn 2,0–4,0 lb O₂/hp·h (thực nghiệm 1,2–1,8).
2.2. Thiết bị phun tia (Jet Aerator)
- Mô tả: Kết hợp dòng nước áp suất cao và khí nén, phun ra dưới dạng tia mạnh.
- Cơ chế: Tạo ra hỗn hợp nước–khí có bọt khí nhỏ, giúp tăng diện tích trao đổi oxy.
- Ứng dụng: Dùng trong bể sâu hoặc hệ thống cần nồng độ oxy hòa tan (DO) cao.
2.3. Sục khí thủy lực (Cascading Aeration – Thác nước)
- Mô tả: Nước thải chảy qua các bậc thang hoặc thác nhỏ.
- Cơ chế: Oxy được truyền nhờ sự va chạm và khuấy trộn tự nhiên giữa nước và không khí.
- Ứng dụng: Dùng để tăng DO của nước sau xử lý hoặc trong các giai đoạn tiền xử lý đơn giản.
3. Vai trò của Khuấy Đảo Cơ khí trong Xử lý Nước thải
Khuấy đảo cơ khí không chỉ giúp sục khí mà còn đảm bảo cân bằng thủy lực trong bể:
- Duy trì MLSS lơ lửng: Các thiết bị cơ khí tạo dòng chảy đủ mạnh (vận tốc > 0,2 m/s), giúp chất rắn không bị lắng.
- Phân bố DO đồng đều: Giúp oxy được lan tỏa khắp bể, ngăn hiện tượng thiếu oxy cục bộ.
- Cải thiện hiệu suất sinh học: Vi sinh vật có điều kiện tiếp xúc đồng đều với chất hữu cơ, nâng cao hiệu suất xử lý.
Các công nghệ sục khí cơ khí mang lại sự kết hợp hiệu quả giữa truyền oxy và khuấy trộn.
Trong đó:
- Turbine tốc độ chậm có hiệu suất truyền oxy cao nhất (2,0–5,0 lb O₂/hp·h).
- Rotor răng lược là lựa chọn tối ưu cho mương oxy hóa, nhờ khả năng vừa tạo dòng chảy tuần hoàn, vừa cung cấp oxy ổn định.
Việc lựa chọn giữa công nghệ cơ khí, thủy lực hay khuếch tán khí cần dựa trên yêu cầu cụ thể về oxy, cấu trúc bể và đặc tính bùn để đảm bảo hiệu quả kỹ thuật và tiết kiệm năng lượng.
