Nghiên cứu áp dụng công nghệ tuyển nổi áp lực trong xử lý nước cấp với nguồn nước mặt sông Đáy

Tuyển nổi áp lực (DAF) là một công nghệ xử lý nước sử dụng các bọt khí nhỏ để tách các chất ô nhiễm lơ lửng và keo ra khỏi nước. Khí được hòa tan vào nước dưới áp suất cao, sau đó được giải phóng khi áp suất giảm, tạo ra các bọt khí siêu nhỏ. Các bọt khí này bám vào các hạt ô nhiễm, làm giảm mật độ của chúng và khiến chúng nổi lên trên bề mặt nước, nơi chúng có thể được loại bỏ một cách dễ dàng. Công nghệ DAF đặc biệt hiệu quả trong việc loại bỏ chất hữu cơ, tảo, độ đục, và các hạt keo khó lắng.

So với các phương pháp xử lý nước cấp truyền thống, DAF có nhiều ưu điểm vượt trội. Đầu tiên, DAF có khả năng loại bỏ hiệu quả các hạt có kích thước nhỏ và mật độ thấp, mà các phương pháp lắng thông thường khó loại bỏ. Thứ hai, DAF có thời gian lưu trữ ngắn hơn, do đó giảm diện tích xây dựng công trình. Thứ ba, DAF có thể xử lý được nước có độ đục cao và hàm lượng chất hữu cơ lớn. Cuối cùng, DAF có thể giảm thiểu việc sử dụng hóa chất và giảm lượng bùn thải.

Nguồn nước mặt của Việt Nam, bao gồm sông, hồ và kênh rạch, đang bị ô nhiễm nghiêm trọng bởi nhiều yếu tố. Nước thải công nghiệp chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt tiêu chuẩn thải trực tiếp vào nguồn nước, mang theo các chất độc hại như kim loại nặng, hóa chất, và dầu mỡ. Nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư cũng góp phần vào ô nhiễm, đặc biệt là các chất hữu cơ và vi sinh vật. Ngoài ra, việc sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu trong nông nghiệp cũng gây ô nhiễm nguồn nước do rửa trôi.

Ô nhiễm nguồn nước gây ra nhiều khó khăn cho quá trình xử lý nước cấp. Hàm lượng chất hữu cơ cao làm tăng nhu cầu sử dụng hóa chất keo tụ và khử trùng, đồng thời có thể tạo ra các sản phẩm phụ độc hại như trihalomethane (THMs) trong quá trình khử trùng bằng clo. Độ đục cao làm giảm hiệu quả của quá trình lọc. Sự hiện diện của tảo có thể gây tắc nghẽn các công trình lọc và tạo ra mùi vị khó chịu cho nước. Tất cả những yếu tố này đều làm tăng chi phí và độ phức tạp của quá trình xử lý nước.

Tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng nước cấp sinh hoạt (QCVN 01:2009/BYT) quy định các thông số quan trọng như độ đục, màu sắc, pH, hàm lượng kim loại nặng, vi sinh vật, và các chất hữu cơ. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này là bắt buộc để đảm bảo an toàn cho sức khỏe cộng đồng. Tuy nhiên, với tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngày càng gia tăng, việc đáp ứng các tiêu chuẩn này trở nên ngày càng khó khăn, đòi hỏi các nhà máy nước phải áp dụng các công nghệ xử lý tiên tiến hơn.

Sông Đáy là một trong những nguồn nước mặt quan trọng cung cấp cho khu vực Hà Nội và các tỉnh lân cận. Tuy nhiên, chất lượng nước sông Đáy đang bị suy giảm do ô nhiễm từ các hoạt động sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp. Nước sông thường có độ đục cao, chứa nhiều chất hữu cơ, tảo và các chất ô nhiễm khác. Nghiên cứu cho thấy công nghệ DAF có khả năng xử lý hiệu quả nguồn nước này, đặc biệt là trong việc loại bỏ các hạt lơ lửng và keo.

Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm sử dụng mô hình DAF đã cho thấy khả năng loại bỏ hiệu quả độ đục, màu sắc, chất hữu cơ và tảo từ nước sông Đáy. Hiệu quả loại bỏ độ đục có thể đạt trên 90%, màu sắc giảm đáng kể, hàm lượng chất hữu cơ (COD, BOD) giảm đáng kể, và tảo gần như bị loại bỏ hoàn toàn. Các kết quả này chứng minh tính khả thi và hiệu quả của việc áp dụng công nghệ DAF trong xử lý nước cấp từ sông Đáy.

Hiệu quả của quá trình tuyển nổi áp lực phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm áp lực khí, liều lượng hóa chất keo tụ, thời gian lưu trữ, và tải trọng thủy lực. Nghiên cứu đã tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số này để đạt được hiệu quả xử lý cao nhất. Việc kiểm soát áp lực khí và liều lượng hóa chất là rất quan trọng để đảm bảo sự hình thành bọt khí nhỏ và sự keo tụ hiệu quả của các hạt ô nhiễm. Tối ưu hóa thời gian lưu trữ và tải trọng thủy lực giúp đảm bảo quá trình tách bọt khí diễn ra hiệu quả.

Dây chuyền công nghệ xử lý nước hiện tại tại Phủ Lý bao gồm các công đoạn như keo tụ, lắng, lọc, và khử trùng. Tuy nhiên, hiệu quả của dây chuyền này đang bị hạn chế do chất lượng nước nguồn ngày càng suy giảm. Nước nguồn thường có độ đục cao, chứa nhiều chất hữu cơ và tảo, gây khó khăn cho quá trình lắng và lọc. Việc tích hợp công nghệ DAF có thể giải quyết các vấn đề này và nâng cao hiệu quả xử lý nước.

Việc tích hợp công nghệ DAF vào dây chuyền xử lý nước tại Phủ Lý có thể được thực hiện bằng cách đặt bể tuyển nổi áp lực sau công đoạn keo tụ và trước công đoạn lọc. Nước sau khi keo tụ sẽ được đưa vào bể DAF, nơi các hạt keo tụ sẽ kết dính với các bọt khí và nổi lên trên bề mặt, sau đó được loại bỏ. Nước sau khi qua bể DAF sẽ có độ đục thấp hơn và chứa ít chất hữu cơ hơn, giúp cải thiện hiệu quả của công đoạn lọc.

Phân tích kinh tế cho thấy việc cải tạo trạm xử lý nước Phủ Lý bằng công nghệ DAF có thể mang lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế và hiệu quả. Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu có thể cao hơn so với các phương án khác, nhưng DAF có thể giúp giảm chi phí vận hành do giảm sử dụng hóa chất, giảm lượng bùn thải, và kéo dài tuổi thọ của các công trình lọc. Ngoài ra, việc cải thiện chất lượng nước đầu ra cũng mang lại lợi ích về mặt sức khỏe cộng đồng và giảm chi phí y tế.

Việc ưu tiên nghiên cứu và phát triển công nghệ DAF tại Việt Nam là rất quan trọng để đáp ứng nhu cầu xử lý nước cấp trong bối cảnh ô nhiễm nguồn nước ngày càng gia tăng. Các nghiên cứu cần tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số vận hành của DAF, phát triển các vật liệu và thiết bị DAF phù hợp với điều kiện Việt Nam, và đánh giá hiệu quả của DAF trong việc xử lý các loại nước thải khác nhau.

Để khuyến khích việc ứng dụng công nghệ DAF trong xử lý nước cấp, cần có các chính sách hỗ trợ và khuyến khích từ phía nhà nước. Các chính sách này có thể bao gồm việc cung cấp các khoản vay ưu đãi cho các dự án ứng dụng DAF, hỗ trợ các doanh nghiệp trong việc nghiên cứu và phát triển DAF, và xây dựng các tiêu chuẩn và quy chuẩn về DAF.

Hợp tác quốc tế và chuyển giao công nghệ DAF tiên tiến từ các nước phát triển là một cách hiệu quả để nâng cao năng lực xử lý nước cấp của Việt Nam. Việc hợp tác có thể bao gồm việc trao đổi kinh nghiệm, đào tạo cán bộ, và chuyển giao các công nghệ DAF mới nhất.

Tóm lại, tuyển nổi áp lực có nhiều ưu điểm so với các phương pháp xử lý nước truyền thống, bao gồm khả năng loại bỏ hiệu quả các hạt có kích thước nhỏ và mật độ thấp, thời gian lưu trữ ngắn hơn, khả năng xử lý được nước có độ đục cao và hàm lượng chất hữu cơ lớn, giảm thiểu việc sử dụng hóa chất và giảm lượng bùn thải.

Để phát huy tối đa tiềm năng của công nghệ DAF, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các ứng dụng DAF trong xử lý nước thải, xử lý bùn, và tái sử dụng nước. Ngoài ra, cần xây dựng các tiêu chuẩn và quy chuẩn về DAF, và tăng cường đào tạo cán bộ để đáp ứng nhu cầu ứng dụng DAF trong thực tiễn.