Công nghệ tạo bọt khí – quy trình xử lý nước thải hiệu quả

Hiện tượng xâm thực thủy động lực học (HC) đang nổi lên như một trong những công nghệ hứa hẹn nhất trong lĩnh vực xử lý nước thải bền vững. Thiết bị CaviFlow® của RAPTECH tận dụng hiện tượng xâm thực để tăng cường quá trình oxy hóa, trộn, tách và lọc, từ đó đạt được hiệu quả cao hơn với mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn.

Khái niệm và cơ chế

Khi bong bóng cavitation vỡ ra, chúng tạo ra các điểm nóng cục bộ với các điều kiện cực đoan nhất thời — nhiệt độ vài Kelvin và áp suất hàng trăm bar [1]. Môi trường này thúc đẩy quá trình phân hủy nước và oxy hòa tan, tạo ra các chất phản ứng mạnh như gốc hydroxyl (•OH), giúp phân hủy hiệu quả các chất ô nhiễm hữu cơ [2]. Ngoài việc hình thành các gốc tự do, quá trình trộn liên tục trong dòng chảy đảm bảo sự tiếp xúc đồng đều của các chất ô nhiễm, chất oxy hóa và các quần thể vi sinh vật với hiện tượng cavitation. Quá trình này cũng được hưởng lợi từ các hiệu ứng nhiệt được kiểm soát: khi nước đi qua các vùng cavitation nhiều lần, hiện tượng gia nhiệt nhẹ xảy ra. Sự gia tăng nhiệt độ bổ sung này giúp tăng cường động học phản ứng, quá trình chuyển oxy và hiệu quả xử lý tổng thể [ 3].

Ứng dụng

Xử lý sơ bộ cho quá trình sục khí và hoạt động sinh học

• Tăng cường quá trình chuyển oxy và khả năng tiếp cận của vi sinh vật
• Thúc đẩy sự hình thành các gốc tự do từ nước và oxy hòa tan
• Tăng hiệu quả oxy hóa ngay cả khi không thêm hóa chất

Chất tăng cường cho các quá trình xử lý oxy hóa

• Tương tác mạnh mẽ với ozon hóa, H₂O₂ và các quy trình oxy hóa nâng cao kết hợp

Chất tăng cường cho quá trình xử lý bằng than hoạt tính

• Giảm tắc nghẽn, cải thiện khả năng hấp phụ và kéo dài tuổi thọ bộ lọc

Hỗ trợ lọc màng gốm (lọc vi, siêu và nano)

• Hiện tượng xâm thực làm giảm sự bám bẩn và hiện tượng phân cực nồng độ trên bề mặt màng
• Tăng cường lưu lượng và kéo dài tuổi thọ màng bằng cách ngăn chặn tắc nghẽn lỗ rỗng

Hỗ trợ quá trình lắng và làm trong

• Làm mất ổn định chất keo, nhũ tương và các khuẩn lạc, cải thiện quá trình tách và lắng bùn
  
  

Ưu điểm

• Hiệu quả năng lượng – Giảm nhu cầu sục khí nhờ tăng cường chuyển giao oxy
  
• Hiệu suất oxy hóa – Tăng cường loại bỏ các chất ô nhiễm vi lượng và các nguyên tố vi lượng
  
• Tăng cường lọc và màng – Giảm tắc nghẽn, cải thiện lưu lượng và kéo dài tuổi thọ của hệ thống than hoạt tính và màng gốm
  
• Hỗ trợ lắng đọng – Cải thiện sự bất ổn định của hạt và tách bùn
  
• Tính mô-đun – Dễ dàng tích hợp vào các hệ thống xử lý hiện có

Các ứng dụng điển hình trong xử lý nước thải

• Nước thải đô thị (nước thải sinh hoạt và nước thải xám)
• Nước thải công nghiệp (chứa thuốc nhuộm, dược phẩm, nước có dầu bao gồm cả FO/HFO)
  

Triển vọng

CaviFlow® chứng minh cách tăng cường vật lý và hóa học có thể biến xử lý nước thải thành một quy trình bền vững, tiết kiệm năng lượng và hiệu quả về chi phí hơn. Sự kết hợp giữa hóa học dựa trên gốc tự do, tăng cường nhiệt, hỗ trợ lọc tiên tiến và khả năng trộn vượt trội khiến nó trở thành một con đường thực tiễn hướng tới các giải pháp xử lý nước bền vững trong tương lai và các mục tiêu của nền kinh tế tuần hoàn.

Tác giả: Tiến sĩ Ahmad Saylam | RAPTECH Eberswalde GmbH

Tài liệu tham khảo

1. Gogate, P. R., & Pandit, A. B. (2005). Tổng quan và đánh giá hiện tượng xâm thực thủy động lực học như một công nghệ của tương lai. Ultrasonics Sonochemistry, 12(1–2), 21–27
2. Jyoti, K. K., & Pandit, A. B. (2004). Ozone và hiện tượng cavitation trong khử trùng nước. Biochemical Engineering Journal, 18(1), 9-19
3. Ashokkumar, M. (2011). Đặc tính của bong bóng xâm thực âm thanh – tổng quan. Ultrasonics Sonochemistry, 18(4), 864–872
4. Cunyu, L., et al. (2024). Các quy trình màng hỗ trợ siêu âm để xử lý hệ thống nước thải từ cây cam thảo. Ultrasonics Sonochemistry, 111, 107098
5. Bagal, M. V., & Gogate, P. R. (2014). Xử lý nước thải bằng các phương pháp kết hợp dựa trên hiện tượng cavitation và phản ứng Fenton: Một bài tổng quan. Ultrasonics Sonochemistry, 21(1), 1–14
6. Krause, C., et al. (2019). Màng gốm để xử lý nước và nước thải. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 578, 123513