Tiểu luận Quá trình tuyển nổi và ly tâm

Danh sách nhóm Nội Dung: I. QUÁ TRÌNH TUYỂN NỔI: 1. Giới thiệu chung: Tuyển nổi là một quá trình tách các chất lơ lửng, chất hoạt tính bề mặt, dầu mỡ,… trong nước thải bằng bọt khí nổi. Hiện nay, tuyển nổi ngoài việc được áp dụng rộng rãi trong quy trình xử lý nước thải, còn được áp dụng trong xử lý nước cấp cho sinh hoạt. Mô hình một bể tuyển nổi: Nguyên tắc: lợi dụng sự chênh lệch giữa khối lượng riêng của hạt và pha lỏng để tách hạt rắn ra. Mục đích: Tách các tạp chất ở dạng hạt rắn (cặn lơ lững) hoặc lỏng phân tán không tan (dầu, mỡ), tự lắng kém ra khỏi pha lỏng, tách các hạt có tỷ trọng nhỏ hơn tỷ trọng chất lỏng chứa nó. Tách các chất hòa tan như chất hoạt động bề mặt. Trong xử lý nước thải: Tách các chất lơ lửng. Làm đặc bùn sinh học. Ứng dụng: Xử lý nước thải sinh hoạt. Xử lý nước thải công nghiệp: Nhiễm dầu. Thuộc da. Chế biến thịt. Tái chế giấy. Thực phẩm. Chế tạo máy…. 2. Các phương pháp tuyển nổi: 2.1. Tuyển nổi với tách không khí từ dung dịch: Áp dụng để làm sạch nước thải chứa hạt ô nhiễm rất mịn. Bản chất: tạo dung dịch quá bão hòa không khí. Nguyên tắc hoạt động chung: Tùy thuộc vào biện pháp tạo dung dịch quá bão hòa người ta chia ra các loại tuyển nổi sau: Tuyển nổi chân không. Tuyển nổi áp lực (tuyển nổi khí hòa tan). Tuyển nổi bơm dâng. Tuyển nổi chân không: Nguyên tắc hoạt động: Quá trình tuyển nổi kéo dài 20 phút. Ưu điểm: Sự tạo bọt khí và sự kết dính với các hạt bẩn diễn ra trong môi trường yên tĩnh. Hiệu suất tuyển nổi cao. Tiêu hao năng lượng thấp. Nhược điểm: Độ bão hòa của nước bởi không khí không lớn không áp dụng được khi nồng độ hạt lơ lửng cao (không lớn hơn 250-300mg/l). Chế tạo thiết bị tuyển nổi kín và có bố trí cào cơ khí bên trong cấu tạo phức tạp, khó khăn trong công tác quản lý nhất là khi phải sửa chữa. Nhiệt độ cao độ hòa tan của không khí giảm không thể áp dụng cho nước thải có nhiệt độ cao. Tuyển nổi áp lực (tuyển nổi khí hòa tan): Các quá trình trong tuyển nổi áp lực: Trong quá trình tuyển nổi áp lực xảy ra lần lượt các công đoạn sau: Điều kiện hoạt động: Hoạt động ở áp suất trong bình cao áp là 0.17-0.39 MPa. Thời gian lưu trong bình cao áp là 14 phút, trong bồn tuyển nổi là 10-20 phút. Thể tích không khí chiếm 1.5-5% thể tích nước cần xử lí. Ưu điểm: Làm sạch nước với nồng độ chất lơ lửng cao ( 4 – 5 g/l). Tạo ra các bọt khí đều và mịn. Hiệu quả khử cặn lơ lửng cao (80-85%). Tuyển nổi áp lực có năng suất từ 5-10 đến 1.000-2.000 m3/h. Thiết bị cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, dễ thực hiện thi công, lắp đặt sửa chữa. Nhược điểm: Hiệu quả xử lí phụ thuộc vào nhiệt độ, nước và áp suất làm thoáng đòi hỏi trình độ kĩ thuật khi vận hành. Phương pháp này không có hiệu quả khi nhiệt độ lớn hơn 40 độ C. Tuyển nổi bơm dâng: Thiết bị bơm dâng được xử dụng để xử lí nước thải trong công nghiệp hóa học. Sơ đồ hệ thống tuyển nổi bơm dâng: Cặn Nước thải Nước sạch Không khí Ưu điểm: Có kết cấu đơn giản. Chi phí năng lượng khoảng 2-4 lần ít hơn thiết bị áp suất. Nhược điểm: buồng tuyển nổi phải được bố trí cao. 2.2. Tuyển nổi với sự phân tán không khí bằng cơ khí: Sự phân tán khí trong thiết bị tuyển nổi được thực hiện nhờ bơm tuabin kiểu cánh quạt, đó là đĩa có cánh quay hướng lên trên. Thiết bị này được ứng dụng để xử lí nước có nồng độ các hạt lơ lửng cao (lớn hơn 2g/l). Ưu điểm: xử lí nước có nồng độ các hạt lơ lửng cao (lớn hơn 2g/l). Nhược điểm: khó tạo được những bọt khí phân tán tốt phương pháp này không được dùng để xử lí triệt để các loại nước thải. 2.3. Tuyển nổi với việc cho không khí qua vật liệu xốp: Khi cho không khí qua các tấm xốp sẽ thu được các bọt khí có kích thước bằng: Trong đó: R,r là bán kính bọt khí và lỗ (m). σ là sức căng bề mặt nước. Hiệu quả tuyển nổi phụ thuộc: Kích thước lỗ xốp ( ). Áp suất không khí (0,1-0,2MPa). Lưu lượng không khí ( ). Thời gian tuyển nổi (20-30 phút). Mực nước trong buồng tuyển nổi (1,5-2m). Ưu điểm: Kết cấu buồng tuyển nổi đơn giản. Chi phí năng lượng thấp. Nhược điểm: Các lỗ xốp mau bị bẩn và dễ bịt kín. Khó chọn vật liệu có lỗ giống nhau để tạo bọt khí nhuyễn và kích thước bằng nhau. Ngoài ra, người ta còn thực hiện một số phương pháp tuyển nổi khác: Tuyển nổi hóa hoc. Tuyển nổi sinh học. Tuyển nổi ion. Tuyển nổi điện hóa. Tuyển nổi tự nhiên. 3. Cơ sở quá trình tuyển nổi: Sự lôi cuốn của các hạt lơ lững lên bề mặt khí phân tán nhỏ. Các bọt khí kết dính với các hạt lơ lững trong nước. Khi lực nổi của tập hợp này đủ lớn sẽ cùng nhau nổi lên mặt nước. Bọt khí Hạt rắn Sơ đồ công nghệ của quá trình tuyển nổi: Các yếu tố ảnh hưởng: Khả năng kết hợp của bọt khí và các hạt trong nước tạo thành tổ hợp bọt khí phụ thuộc vào các yếu tố: Nhiệt độ. Áp suất. Kích thước và tốc độ các bọt khí. Hàm lượng chất lơ lững. Chất kết bông. Trọng lượng của các hạt rắn Tỉ số thể tích chất khí trên khối lượng chất rắn A/S (air/soil). Ưu điểm: Hoạt động liên tục. Ứng dụng rộng rãi. Chi phí thấp, thiết bị đơn giản. Vận tốc nổi lớn hơn vận tốc lắng, có thể thu cặn tạp chất. Tuyển nổi kèm theo sự thổi khí làm giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt và các chất dễ bị oxi hóa. Nhược điểm: Trọng lượng của hạt không được lớn khoảng 0,2 – 1,5 mm. Tuyển nổi phụ thuộc vào kích thước và số lượng bọt khí nên đòi hỏi kích thước bọt khí ổn định. b. Nguyên lí làm việc của Xyclon thủy lực - Huyền phù rắn-lỏng được cấp vào Xyclon (do bơm hoặc do bể tạo áp) với áp lực theo phương tiếp tuyến với phần hình trụ tạo thành một dòng xoáy rất mạnh. - Ở giữa Xyclon theo hướng trục hình thành một cột lõi không khí nối với khí quyển qua ống xả đáy. - Do cấu tạo đặc biệt của Xyclon dạng hình trụ - côn của Cyclon mà luồng vật liệu được phân thành hai luồng (dòng) xoáy: + Luồng ngoài chuyển động xoắn theo thành hình côn, đi xuống và tháo thoát ra ở đầu hình côn qua ống xả đáy. + Luồng bên trong xoáy xung quanh cột dọc trục, đi lên trên và theo thành trong của ống tháo nước tràn ra ngoài. Như vậy, luồng cấp liệu và Xyclon được phân thành hai sản phẩm hạt đáy thô và sản phẩm nước tràn mịn. c. Phân loại: Theo mục đích sử dụng, Cyclon thủy lực được chia làm 3 loại như sau: - Cyclon thủy lực phân cấp hạt. - Cyclon thủy lực cô đặc sản phẩm. - Cyclon thủy lực làm giàu quặng. Theo áp suất làm việc, Cyclon thủy lực cũng được chia làm 3 loại sau: - Cyclon thủy lực hoạt động áp suất đầu vào thấp, dưới 1,0 atm. - Cyclon thủy lực hoạt động áp suất đầu vào trung bình, từ 1 ÷ 3,0 atm. - Cyclon thủy lực hoạt động áp suất đầu vào cao, trên 3,0 atm.