Do thành phần nước thải công nghiệp đa dạng nên các hệ thống xử lý thường yêu cầu kết hợp nhiều phương pháp để đạt được tiêu chuẩn xả thải yêu cầu. Các phương pháp xử lý nước thải được phân thành bốn loại dựa trên các kỹ thuật được sử dụng: vật lý, hóa học, hóa lý và sinh học. Xử lý sinh học sử dụng các quá trình trao đổi chất của vi sinh vật trong nước thải để phân hủy các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học. Được công nhận nhờ công suất xử lý lớn, hiệu quả về chi phí-và độ tin cậy về mặt kinh tế, đây là phương pháp xử lý nước phổ biến nhất trên toàn thế giới.
Ứng dụng máy sục khí trong xử lý nước thải
Phương pháp xử lý sinh học được chia thành hai loại chính dựa trên nhu cầu oxy của các vi sinh vật liên quan: hiếu khí và kỵ khí. Nói chung, phương pháp hiếu khí phù hợp hơn với nước thải có nồng độ-thấp hơn, chẳng hạn như nước thải từ nhà máy ethylene, trong khi phương pháp kỵ khí phù hợp hơn với bùn và nước thải có nồng độ- cao hơn. Xử lý sinh học hiếu khí có thể được phân loại thành các quá trình bùn hoạt tính và các quá trình màng sinh học.
Quá trình bùn hoạt tính là một sự tăng cường nhân tạo của quá trình lọc nước tự nhiên, dựa vào bùn hoạt tính làm tác nhân chính để loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ. Các vi sinh vật hiếu khí có trong bùn hoạt tính cần có oxy để hoạt động hiệu quả. Trong bể sục khí của hệ thống xử lý nước thải sinh học, hiệu suất vận chuyển oxy có mối tương quan thuận với tốc độ phát triển của vi sinh vật hiếu khí. Việc cung cấp oxy phải được xác định một cách toàn diện dựa trên số lượng và đặc điểm sinh lý của vi sinh vật hiếu khí, cũng như tính chất và nồng độ của chất nền. Điều này đảm bảo bùn hoạt tính hoạt động ở trạng thái tối ưu để phân hủy chất hữu cơ. Kết quả thực nghiệm cho thấy lượng oxy hòa tan (DO) trong bể sục khí cần được duy trì ở mức 3-4 mg/L. Cung cấp oxy không đủ dẫn đến hiệu suất bùn hoạt tính kém và giảm hiệu quả xử lý. Để đảm bảo cung cấp đủ oxy, cần phải có thiết bị chuyên dụng như máy sục khí.
Nguyên lý sục khí
Sục khí là một phương tiện để đạt được sự tiếp xúc mạnh mẽ giữa không khí và nước. Mục tiêu của nó là hòa tan oxy từ không khí vào nước hoặc loại bỏ các khí không mong muốn và các chất dễ bay hơi từ nước vào không khí. Nói cách khác, nó thúc đẩy sự chuyển khối lượng giữa các pha khí và lỏng. Sục khí cũng phục vụ các chức năng quan trọng khác, chẳng hạn như trộn và khuấy trộn.
Sự truyền oxy từ không khí sang nước liên quan đến việc chuyển khối lượng từ pha khí sang pha lỏng. Một lý thuyết được áp dụng rộng rãi mô tả quá trình khuếch tán này là hai-lý thuyết phim do Lewis và Whitman đề xuất. Lý thuyết này thừa nhận rằng màng khí và màng lỏng tồn tại ở bề mặt phân cách khí-nước. Các khu vực bên ngoài những màng này lần lượt trải qua dòng chảy hỗn loạn của không khí và nước. Giữa các màng khí và chất lỏng có một vùng dòng chảy tầng nơi không có sự đối lưu, tạo ra các gradient áp suất và nồng độ trong những điều kiện nhất định. Nếu nồng độ oxy trong màng chất lỏng thấp hơn mức bão hòa trong nước, oxy từ không khí tiếp tục khuếch tán qua màng vào trong nước. Do đó, màng chất lỏng và khí tạo thành lực cản chính đối với việc truyền oxy. Rõ ràng, cách hiệu quả nhất để vượt qua lực cản của màng chất lỏng là nhanh chóng đổi mới bề mặt phân cách chất lỏng khí.
Sục khí đạt được điều này một cách chính xác bằng cách:
1. Giảm kích thước bong bóng
2. Tăng số lượng bong bóng
3. Tăng cường sự hỗn loạn của chất lỏng
4. Tăng độ sâu lắp đặt thiết bị sục khí
5.Kéo dài thời gian tiếp xúc với chất lỏng-của bong bóng
Thiết bị sục khí được áp dụng rộng rãi trong xử lý nước thải dựa trên những nguyên tắc này.