Xử lý nước và Sục khí
Nhà máy sản xuất nước đá
Đối với việc xử lý nước ngầm, mục đích là tăng hàm lượng oxy và giảm hàm lượng carbon dioxide, methane, hydro sulfide và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi.
Sục khí là quá trình xử lý trong đó nước tiếp xúc gần với không khí để thay đổi hàm lượng các khí hòa tan trong nước. Đối với việc xử lý nước ngầm, mục đích là tăng hàm lượng oxy và giảm hàm lượng carbon dioxide, methane, hydro sulfide và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi. Ở một mức độ nào đó, khí hòa tan trong nước. Nồng độ của một khí trong pha nước cân bằng tuyến tính với nồng độ của khí trong pha không khí, cân bằng này tuân theo Định luật Henry.
Nồng độ cân bằng còn được gọi là "nồng độ bão hòa". Đối với oxy trong nước cân bằng với khí quyển, nồng độ bão hòa là khoảng 12 mg / L ở 10 độ C. Trạng thái cân bằng không đạt được ngay lập tức khi tiếp xúc nhiều giữa nước và không khí. Đúng hơn, sự trao đổi khí diễn ra với tốc độ tuyến tính với lực phát động. Động lực này là sự khác biệt giữa nồng độ thực tế và nồng độ cân bằng.
Hệ số truyền khí phụ thuộc vào độ lớn của diện tích bề mặt tiếp xúc giữa nước và không khí, và tốc độ thay thế bề mặt này. Đối với một hệ thống sục khí nhất định, hệ số truyền khí có thể được coi là không đổi. Cần lưu ý rằng thiết bị sục khí có các giá trị k2t khác nhau đối với các loại khí khác nhau. Hiệu quả của sục khí có thể được định nghĩa là sự giảm đi của động lực, chia cho sự giảm có thể có của động lực. Khi sục khí tuần tự, hiệu suất sẽ bằng nhau trên mỗi bước, vì giá trị k2t của cùng một thiết bị là bằng nhau.
Điều này xảy ra, ví dụ, trong quá trình sục khí với các dòng thác, nơi nước tạo ra chuyển động rơi giống nhau ở mỗi bước. Bây giờ, khi thiết kế lắp đặt hệ thống chuyển khí, bạn nên biết làm thế nào để tăng hiệu quả. Hiệu quả của quá trình sục khí có thể được tăng lên bằng cách tăng giá trị k2t của thiết bị, ví dụ, bằng cách tăng thời gian lưu trú, bằng cách làm mới bề mặt tiếp xúc nhanh hơn hoặc bằng cách tăng sự hỗn loạn trong pha nước. Động lực cũng có thể được tăng lên. Điều này có thể được thực hiện bằng cách tăng nồng độ bão hòa.
Đối với sục khí nước uống, điều này có thể đạt được bằng cách áp dụng áp suất vận hành cao hơn, ví dụ như sục khí ở giếng sâu, hoặc bằng cách sử dụng oxy tinh khiết thay cho nước. Một giải pháp thay thế khác là chuyển khí chân không.
Khi xem xét sự cân bằng khối lượng, có thể dễ dàng tính được lượng không khí cần thiết để bổ sung oxy.
Thể tích của 1 mol không khí là 22,4 lít ở 1 vạch, vậy 1 lít không khí có 21% oxi là 0,3 gam oxi. Để có 10 mg ôxy trong 1 lít nước, theo lý thuyết, chỉ cần 33 ml không khí.
Theo cân bằng khối lượng, khối lượng khí bay ra khỏi nước bằng khối lượng khí bay ra không khí. Do đó, tỷ lệ thể tích không khí và nước trên một đơn vị thời gian là rất quan trọng; tỷ lệ không khí và nước này được gọi là RQ.
RQ được tính bằng cách chia lưu lượng không khí (hoặc khí) cho lưu lượng nước. Trong thực tế, RQ là 0,5 là cần thiết để tăng hàm lượng oxy, gấp 15 lần so với 33mL theo lý thuyết. Để ngăn chặn sự hạn chế trong việc loại bỏ khí cacbonic, hydro sunfua hoặc mêtan, cần có RQ tối thiểu là 5. Khi mức độ loại bỏ cao được mong muốn, rõ ràng là cần phải có giá trị RQ cao hơn.
Ví dụ, đây là trường hợp khi loại bỏ các hợp chất dễ bay hơi, độc hại, như chloroform và trihalomethanes, có thể có trong nước ngầm do ô nhiễm. Trong trường hợp sục khí bong bóng, giá trị RQ thường nhỏ hơn 1.
Trong trường hợp thiết bị sục khí dạng tháp và thiết bị sục khí dạng tấm, giá trị RQ từ 10 trở lên được áp dụng. Sự khác biệt về giá trị RQ, ở một mức độ lớn, gây ra sự khác biệt về hiệu quả của các hệ thống này đối với các loại khí cụ thể.