Tuyển nổi là gì? Nguyên lý tách váng và bùn nổi bằng khí áp lực

Trong các phương pháp xử lý cơ học truyền thống, chúng ta thường quen thuộc với quá trình lắng trọng lực, nơi tận dụng sức nặng tự nhiên của hạt cặn để kéo chúng xuống đáy bể. Tuy nhiên, thực tế vận hành cho thấy phương pháp này trở nên vô hiệu đối với những chất ô nhiễm “cứng đầu” có tỷ trọng nhẹ hơn hoặc xấp xỉ bằng nước như dầu mỡ, váng sữa, xơ sợi hay các hạt cặn lơ lửng kích thước nhỏ. Để giải quyết bài toán này, các kỹ sư môi trường đã phát triển một quy trình ngược lại hoàn toàn với lắng, đó là công nghệ Tuyển nổi (Flotation). Vậy bản chất tuyển nổi là gì và tại sao nó lại được xem là giải pháp tối ưu cho nước thải công nghiệp? Bài viết này Pendin sẽ đi sâu phân tích nguyên lý hoạt động dưới góc độ vật lý và thủy lực học, giúp Quý khách hàng hiểu rõ cơ chế vận hành của những cỗ máy DAF hiện đại.

Bản chất: Tuyển nổi là gì?

Hiểu một cách đơn giản nhất, tuyển nổi là quá trình tách các chất rắn hoặc lỏng (như dầu) ra khỏi pha lỏng (nước thải) bằng cách đưa chúng nổi lên bề mặt. Nếu như quá trình lắng dựa vào trọng lực để kéo cặn xuống, thì tuyển nổi lại dựa vào lực đẩy Archimedes để đưa cặn lên.

Tuy nhiên, các hạt cặn lơ lửng trong nước thải thường không đủ nhẹ để tự nổi lên nhanh chóng. Do đó, công nghệ tuyển nổi áp lực (DAF – Dissolved Air Flotation) ra đời như một giải pháp “cưỡng bức”. Chúng ta chủ động tạo ra hàng tỷ bọt khí kích thước siêu nhỏ (micro-bubbles) và gắn kết chúng vào các hạt cặn bẩn. Lúc này, tổ hợp “Khí + Cặn” sẽ có tỷ trọng tổng thể nhỏ hơn rất nhiều so với nước, khiến chúng nổi lên bề mặt với vận tốc nhanh gấp 5 đến 10 lần so với tốc độ lắng tự nhiên. Lớp cặn nổi này sau đó sẽ được các thiết bị gạt váng cơ khí thu gom và loại bỏ dễ dàng.

Nguyên lý hoạt động chi tiết của hệ thống DAF

Để hiểu sâu hơn về cách thức vận hành, chúng ta hãy đi vào chi tiết từng công đoạn trong một hệ thống DAF tiêu chuẩn. Quá trình này không chỉ đơn giản là sục khí vào nước mà là một chu trình khép kín bao gồm bốn giai đoạn: Phản ứng, Tạo bọt, Tách pha và Thu gom.

Giai đoạn đầu tiên là Phản ứng tạo bông (Flocculation). Nước thải đầu vào thường được châm thêm các hóa chất trợ lắng (PAC) và trợ nổi (Polymer Anion/Cation) trong ngăn phản ứng. Mục đích là để các hạt cặn nhỏ lơ lửng kết dính lại với nhau thành các bông cặn lớn hơn, đồng thời làm thay đổi tính chất bề mặt của cặn từ ưa nước (hydrophilic) sang kỵ nước (hydrophobic). Bề mặt kỵ nước là điều kiện tiên quyết để bọt khí có thể bám dính chắc chắn vào bông cặn mà không bị tuột ra trong quá trình nổi lên.

Tiếp theo là giai đoạn hòa trộn và bám dính. Nước thải sau khi tạo bông sẽ chảy vào vùng tiếp xúc của bể DAF. Tại đây, dòng nước tuần hoàn (chiếm khoảng 30-50% lưu lượng đầu vào) đã được bão hòa khí từ bình áp lực sẽ được phun vào thông qua hệ thống các béc phun (Nozzles) đặc biệt. Sự giảm áp đột ngột biến dòng nước tuần hoàn thành một “đám mây trắng” chứa đầy bọt khí siêu mịn. Các bọt khí này va chạm và dính kết vào các bông cặn, làm giảm tỷ trọng của tổ hợp xuống thấp hơn nước.

Giai đoạn tách pha diễn ra trong vùng tuyển nổi chính. Dòng nước mang theo các tổ hợp khí-cặn dâng lên bề mặt. Vận tốc dâng lên của hạt tuân theo định luật Stokes cải tiến, phụ thuộc vào kích thước tổ hợp và độ chênh lệch tỷ trọng. Tại đây, thiết kế thủy lực của bể đóng vai trò quan trọng để đảm bảo dòng chảy tầng (Laminar flow), tránh các dòng chảy rối làm vỡ bông cặn. Lớp cặn nổi lên bề mặt sẽ ngày càng dày đặc, cô đặc lại thành lớp bùn nổi có nồng độ chất khô cao (có thể lên tới 3-5%).

Cuối cùng là giai đoạn thu gom. Một hệ thống gạt váng cơ khí (Scraper) hoạt động liên tục trên bề mặt sẽ gạt lớp bùn nổi này vào máng thu bùn. Đồng thời, phần nước trong sau khi đã tách cặn sẽ đi xuống phía dưới, qua các tấm vách ngăn (Lamella – nếu có) để ra ngoài. Các cặn nặng (cát, sỏi) nếu có sẽ lắng xuống đáy bể và được thu gom định kỳ, tuy nhiên lượng này thường không nhiều trong bể DAF.

Ứng dụng thực tế: Khi nào nên dùng DAF?

Không phải loại nước thải nào cũng cần đến tuyển nổi. Dựa trên kinh nghiệm thực chiến tại nhiều dự án, Pendin khuyến nghị áp dụng công nghệ này cho các trường hợp cụ thể sau.

Thứ nhất là xử lý nước thải chứa nhiều dầu mỡ và chất béo (FOG) như trong ngành chế biến thủy sản, giết mổ gia súc hay sản xuất bơ sữa. Dầu mỡ thường tồn tại ở dạng nhũ tương rất khó tách, và DAF chính là “khắc tinh” duy nhất có thể loại bỏ tới 95% lượng dầu này, bảo vệ hệ thống sinh học phía sau.

Thứ hai là thu hồi bột giấy và xơ sợi trong ngành công nghiệp giấy. Các sợi cellulose rất nhẹ và lắng cực chậm, việc sử dụng DAF không chỉ làm sạch nước mà còn giúp nhà máy thu hồi được lượng nguyên liệu thô đáng kể từ lớp bùn nổi cô đặc. Ngoài ra, DAF còn rất hiệu quả trong việc tách bùn vi sinh tại các trạm xử lý nước thải có diện tích hạn chế, thay thế hoàn toàn cho bể lắng thứ cấp cồng kềnh.

Hệ sinh thái thiết bị tuyển nổi của Pendin

Thấu hiểu nguyên lý là một chuyện, nhưng để chế tạo ra một thiết bị vận hành ổn định lại là câu chuyện khác. Tại Pendin, chúng tôi không dập khuôn máy móc theo lý thuyết sách vở mà tinh chỉnh thiết kế dựa trên đặc thù dòng chảy và loại cặn của từng ngành công nghiệp.

Đối với các nhà máy có diện tích lắp đặt hạn chế hoặc yêu cầu lắp đặt trong nhà xưởng (như thực phẩm, dệt nhuộm), Tuyển nổi DAF hình chữ nhật là lựa chọn tối ưu. Pendin thiết kế hệ thống này tích hợp tấm lắng Lamella để tăng diện tích tiếp xúc, kết hợp với hệ thống gạt váng xích tải (Chain & Flight) chạy dọc theo chiều dài bể. Cơ cấu này giúp tạo ra dòng chảy nút (Plug flow), đảm bảo quá trình tách váng diễn ra triệt để trên từng mét chiều dài bể.

Đối với các dự án quy mô lớn với lưu lượng hàng nghìn mét khối mỗi ngày, Tuyển nổi DAF hình tròn lại chứng minh sự ưu việt về mặt thủy lực. Với cơ cấu phân phối nước từ tâm ra biên (hoặc ngược lại), thiết bị triệt tiêu hoàn toàn các vùng chết (dead zones), giúp áp lực khí được phân bố đồng đều. Hệ thống cầu quay trung tâm hoạt động bền bỉ, liên tục thu gom lượng bùn nổi khổng lồ mà vẫn đảm bảo độ ổn định cao.

Xem thêm: Thiết bị thu váng, bùn nổi và vai trò trong xử lý nước thải

Giá trị từ nhà sản xuất OEM: Chất lượng và Sự an tâm

Trong một thị trường hỗn loạn về chất lượng thiết bị, Pendin với hơn 10 năm kinh nghiệm là đơn vị chế tạo thiết bị cơ khí môi trường, chúng tôi kiểm soát chặt chẽ từ khâu nhập khẩu thép tấm, Inox 304/316L có chứng chỉ CO/CQ, đến quá trình gia công chính xác trên máy CNC và hàn robot. Một hệ thống DAF tốt không chỉ cần tạo bọt khí nhiều, mà còn cần độ bền vật liệu để chống lại sự ăn mòn khủng khiếp của nước thải công nghiệp.

Về dịch vụ, Pendin mang đến sự an tâm tuyệt đối với chính sách Hỗ trợ Kỹ thuật trọn đời (Lifetime Support). Bên cạnh chế độ bảo hành tiêu chuẩn minh bạch cho các lỗi kỹ thuật, chúng tôi cam kết đồng hành cùng khách hàng ngay cả khi thời hạn bảo hành đã hết.

• Đội ngũ kỹ thuật sẵn sàng tư vấn xử lý sự cố 24/7 qua hotline.
• Kho linh kiện tại nhà máy luôn sẵn có các vật tư hao mòn đặc thù (gioăng phớt, béc phun, xích tải…) để thay thế ngay lập tức, giúp nhà máy không bao giờ phải dừng hoạt động quá lâu để chờ nhập hàng.
• Các gói bảo trì định kỳ chuyên sâu của Pendin sẽ giúp tân trang và kéo dài tuổi thọ thiết bị lên tới 20-30 năm, tối ưu hóa chi phí đầu tư dài hạn cho doanh nghiệp.

Lời kết

Hiểu rõ tuyển nổi là gì và nguyên lý hoạt động của nó sẽ giúp Chủ đầu tư đưa ra quyết định công nghệ sáng suốt. Dù là xử lý dầu mỡ hay thu hồi chất rắn, công nghệ DAF của Pendin vẫn luôn là giải pháp tin cậy, kết hợp giữa nền tảng khoa học vững chắc và chất lượng gia công cơ khí chính xác. Nếu hệ thống xử lý của bạn đang gặp vấn đề với chỉ số TSS hay dầu mỡ, hãy để các kỹ sư của Pendin khảo sát và tư vấn giải pháp tuyển nổi phù hợp nhất.

LIÊN HỆ NHẬN BÁO GIÁ & TƯ VẤN KỸ THUẬT

Đội ngũ kỹ sư của Pendin luôn sẵn sàng hỗ trợ Quý khách 24/7.

• Hotline tư vấn: 098.503.9886
• Email yêu cầu báo giá: infor.pendin@gmail.com
• Đăng ký tư vấn trực tuyến: https://pendin.vn/lien-he/