Việc cung cấp oxy hiệu quả là một yếu tố then chốt trong hoạt động của các hệ thống xử lý nước thải sinh học. Trong đó, thiết bị ✔️ đĩa khuếch tán khí đóng vai trò quyết định giúp tối ưu quá trình cấp khí, duy trì nồng độ oxy hòa tan phù hợp và đảm bảo ✔️ vi sinh vật phát triển bền vững. Vậy đĩa khuếch tán khí là gì, có cấu tạo như thế nào, hoạt động ra sao và tại sao nó lại trở thành giải pháp được tin dùng trong hàng nghìn công trình xử lý nước thải hiện nay?
Đĩa khuếch tán khí là gì?
Khái niệm tổng quan
Đĩa khuếch tán khí là một loại thiết bị phân phối khí chuyên dụng, có hình dáng giống chiếc đĩa tròn, được lắp đặt chìm dưới nước trong các bể xử lý hiếu khí. Thiết bị này hoạt động bằng cách đẩy khí từ máy thổi qua các lỗ nhỏ li ti trên màng đĩa, tạo thành hàng nghìn bọt khí mịn lan tỏa đều trong nước.
Mục đích sử dụng
Mục tiêu chính của đĩa khuếch tán khí là gia tăng diện tích tiếp xúc giữa oxy và nước, từ đó tăng lượng oxy hòa tan, giúp hệ vi sinh vật xử lý chất hữu cơ trong nước thải một cách hiệu quả, nhanh chóng và tiết kiệm năng lượng.
Vị trí lắp đặt trong hệ thống
Thiết bị này thường được lắp tại đáy bể hiếu khí, bể MBBR hoặc bể SBR. Được kết nối với hệ thống ống dẫn khí và máy thổi, đĩa khuếch tán khí chịu trách nhiệm chính trong việc phân phối oxy đều trong toàn bộ bể.
Cấu tạo chi tiết của đĩa khuếch tán khí
Màng phân phối khí
Là bộ phận quan trọng nhất, màng được làm từ các vật liệu đàn hồi cao như EPDM, silicone hoặc PTFE, có hàng nghìn lỗ nhỏ (0.5 – 2 mm) giúp tạo ra bọt khí mịn. Một số loại màng được phủ lớp chống ăn mòn để kéo dài tuổi thọ.
Thân đĩa
Được làm từ nhựa kỹ thuật hoặc polypropylene đúc nguyên khối, chịu lực tốt và chống hóa chất. Thiết kế khí động học đảm bảo khí được phân bố đồng đều trên toàn bộ bề mặt màng.
Đầu nối khí
Là bộ phận kết nối đĩa với hệ thống ống cấp khí, thường sử dụng ren hoặc khớp nối nhanh để dễ lắp đặt và bảo trì.
Gioăng và nắp chụp
Được thiết kế để chống rò rỉ khí, đảm bảo khí chỉ thoát ra từ bề mặt màng chứ không bị xì tại điểm nối.
Ưu điểm nổi bật của đĩa khuếch tán khí
-
Tiết kiệm năng lượng: Hoạt động ở áp suất thấp (0.2 – 0.6 bar) giúp giảm điện năng tiêu thụ của máy thổi khí.
-
Tăng hiệu suất chuyển oxy: Tạo ra bọt khí siêu mịn giúp tăng diện tích tiếp xúc và tốc độ khuếch tán oxy vào nước.
-
Giảm bám cặn và nghẹt khí: Bề mặt màng có khả năng tự làm sạch nhờ rung động nhẹ khi khí đi qua.
-
Tuổi thọ cao: Màng có thể sử dụng 5–8 năm tùy môi trường nước thải.
-
Dễ lắp đặt và bảo trì: Có thể tháo lắp nhanh, thay thế từng đĩa khi cần mà không ảnh hưởng toàn hệ thống.
Nguyên lý hoạt động của đĩa khuếch tán khí
Tạo áp suất khí qua màng
Khí từ máy thổi sẽ được đẩy đến đĩa khuếch tán khí thông qua hệ thống đường ống. Khi áp suất đủ lớn, khí bắt đầu đi qua màng đĩa qua các lỗ nhỏ trên bề mặt.
Phân tách dòng khí thành bọt mịn
Do kích thước lỗ rất nhỏ, khí bị phân tách thành các bọt khí siêu mịn có đường kính chỉ từ 1 – 3 mm. Các bọt khí này nổi từ từ lên mặt nước, giúp tăng thời gian lưu và khả năng khuếch tán.
Lan tỏa đều trong bể
Thiết kế hình tròn của đĩa giúp phân bố khí đều 360 độ, từ đó tránh hiện tượng oxy tập trung cục bộ và giúp vi sinh phát triển đồng đều khắp bể.
Ứng dụng phổ biến trong thực tế
Trong hệ thống xử lý nước thải đô thị
Hầu hết các nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt quy mô lớn và trung bình đều sử dụng đĩa khuếch tán khí trong các bể Aerotank để đảm bảo quá trình phân hủy chất hữu cơ hiệu quả.
Trong khu công nghiệp
Đĩa khuếch tán khí được sử dụng trong xử lý nước thải của các ngành dệt nhuộm, sản xuất thực phẩm, đồ uống, chế biến thủy sản, hóa chất… giúp giảm tải ô nhiễm và đáp ứng các tiêu chuẩn nước xả thải.
Trong hệ thống xử lý nước thải tại chỗ
Các resort, khách sạn, trường học, bệnh viện thường sử dụng hệ thống xử lý nước thải nhỏ gọn có tích hợp đĩa khuếch tán khí để đảm bảo hiệu quả xử lý nhưng không chiếm nhiều diện tích.
Tiêu chí lựa chọn đĩa khuếch tán khí phù hợp
Chất liệu màng đĩa
Tùy vào môi trường nước thải (độ pH, nhiệt độ, hóa chất…), bạn có thể chọn:
-
EPDM: Phổ biến nhất, dùng cho nước thải sinh hoạt.
-
Silicone: Dùng trong môi trường nhiệt độ cao.
-
PTFE phủ EPDM: Dùng trong nước thải công nghiệp có nhiều dầu, mỡ, hóa chất.
Đường kính đĩa
-
Loại phổ biến: 215mm, 270mm, 320mm, 350mm.
-
Tùy vào lưu lượng khí yêu cầu, số lượng đĩa và không gian bể để chọn kích thước phù hợp.
Lưu lượng khí và hiệu suất oxy
Chọn đĩa có khả năng cung cấp lưu lượng khí từ 1–8 m³/h với hiệu suất oxy chuyển đổi từ 25% trở lên để đảm bảo hiệu quả.
Tương thích với hệ thống có sẵn
Kiểm tra loại đầu nối, áp suất làm việc, và yêu cầu kỹ thuật để đảm bảo đĩa hoạt động tốt với hệ thống hiện tại.
Bảo trì và tuổi thọ của đĩa khuếch tán khí
Bảo trì định kỳ
-
Vệ sinh bề mặt màng 6–12 tháng/lần để loại bỏ cặn bám.
-
Kiểm tra áp suất và lưu lượng để phát hiện tắc nghẽn sớm.
-
Thay thế màng đĩa nếu nhận thấy khí ra yếu hoặc phân bố không đều.
Tuổi thọ thiết bị
-
Trung bình từ 5 đến 8 năm với đĩa chất lượng cao.
-
Sử dụng đúng áp suất và bảo trì định kỳ giúp kéo dài tuổi thọ màng và giảm hư hỏng.
Xu hướng phát triển thiết bị khuếch tán khí
Thiết kế khí động học tối ưu
Các mẫu đĩa mới được nghiên cứu bằng mô hình mô phỏng dòng khí CFD để tối ưu luồng khí, tăng hiệu quả phân phối và giảm tổn thất áp suất.
Vật liệu xanh, thân thiện môi trường
Nhiều hãng sản xuất đang hướng tới dùng vật liệu tái chế hoặc vật liệu sinh học bền chắc, giảm thiểu chất thải nhựa trong môi trường.
Tích hợp công nghệ giám sát thông minh
Hệ thống hiện đại tích hợp cảm biến đo DO, kết nối IoT để điều chỉnh lượng khí cấp theo thời gian thực, tiết kiệm năng lượng và tăng tuổi thọ thiết bị.
Đĩa khuếch tán khí là thiết bị cốt lõi trong các hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ sinh học hiếu khí. Với khả năng tạo bọt khí mịn, phân bố đều, hoạt động ổn định và tiết kiệm năng lượng, thiết bị này góp phần nâng cao hiệu quả xử lý, giảm chi phí vận hành và đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt chuẩn. Việc lựa chọn đúng loại đĩa khuếch tán khí theo nhu cầu thực tế sẽ giúp hệ thống vận hành bền vững, ổn định và hiệu quả trong thời gian dài.