1. Khái niệm và cơ chế hoạt động
Nano bubble là các bọt khí có kích thước cực nhỏ — thường trong khoảng vài chục đến vài trăm nanomet — tồn tại lâu hơn trong nước vì khả năng nổi rất thấp và diện tích bề mặt rất lớn. Korea Science+2divaenvitec.com+2
Khi bọt nano “vỡ” hoặc tan ra trong nước, chúng có thể tạo ra các gốc tự do (như hydroxyl radical OH) và thúc đẩy quá trình oxy hóa, đồng thời nhờ kích thước và tải điện bề mặt mà chúng có thể bám vào các hạt rắn, vi sinh vật hoặc các chất hòa tan và tăng cường trao đổi khối giữa khí và nước. nanoplusenv.com+2divaenvitec.com+2
Điều này khiến công nghệ nano bubble được xem như một bước tiến so với các phương pháp sục khí truyền thống hoặc tạo bong bóng lớn hơn — vì tăng hiệu suất hòa tan khí, tăng khả năng vận chuyển oxy, và tăng hiệu quả xử lý.
2. Ứng dụng trong xử lý nước thải
Một số ứng dụng cụ thể của nano bubble trong xử lý nước thải gồm:
-
Thay thế hoặc hỗ trợ cho hệ thống sục khí hiếu khí, giúp tăng DO (dissolved oxygen) nhanh hơn, ổn định hơn. Ví dụ: nghiên cứu cho thấy tác động lớn đến việc giảm BOD/COD và TSS khi sử dụng sục khí nano bubble. ikprress.org+1
-
Hỗ trợ trong quá trình khử trùng hoặc oxy hóa bằng ozone hoặc không khí thích hợp: công nghệ micro–nano bubble ozonation đã được nghiên cứu để loại bỏ các chất khó phân hủy và nâng cao hiệu quả xử lý. researchportal.hkust.edu.hk+1
-
Ứng dụng trong tách chất rắn hoặc dầu mỡ (ví dụ: sử dụng nano bubble trong DAF – dissolved air flotation) nhằm cải thiện việc nổi hạt, tách mỡ/FOG, tăng hiệu quả phân tách. superweld.in+1
-
Giảm mùi hôi, loại bỏ vi sinh vật/pathogen nhờ khả năng chuẩn bị oxy và gốc oxy hóa mạnh. Nano Bubble+1
3. Ưu điểm nổi bật
-
Hiệu suất trao đổi khí/oxy cao hơn: Nano bubble giúp tăng tỷ lệ truyền khí sang nước, từ đó tăng DO và hỗ trợ hệ vi sinh vật hiếu khí hiệu quả hơn. Treatment Plant Operator+1
-
**Tiết kiệm năng lượng】： Nghiên cứu cho thấy có thể giảm điện năng sục khí đáng kể khi dùng nano bubble so với hệ thống sục khí lớn bong bóng truyền thống. Treatment Plant Operator+1
-
Khả năng tích hợp và cải tạo hệ thống cũ: Vì có thể tích hợp vào các bể xử lý hiện hữu (như bể sục khí hiếu khí) mà không cần thay toàn bộ công nghệ.
-
Khả năng xử lý các chất khó phân hủy và vi sinh vật: Như nghiên cứu về ozonation micro-nano bubble cho thấy khả năng loại bỏ chất như ibuprofen rất cao (≈ 99 %) trong thử nghiệm. researchportal.hkust.edu.hk
4. Hạn chế và điểm cần lưu ý
-
Chi phí đầu tư ban đầu cao: Thiết bị tạo nano bubble, hệ thống sục khí/khí hóa đặc biệt, hoặc máy phát nano bubble có thể đắt hơn so với hệ thống sục khí truyền thống.
-
Cần nghiên cứu và điều chỉnh thực tế: Kích thước bọt, lưu lượng khí, thời gian tiếp xúc, vị trí lắp đặt đều ảnh hưởng lớn đến hiệu quả. Ví dụ nghiên cứu ở Việt Nam cho thấy lưu lượng khí 2 lít/phút đạt hiệu quả tối ưu trong thử nghiệm. ikprress.org
-
Chưa phổ biến rộng rãi tại tất cả các quy mô và loại nước thải: Mặc dù nhiều nghiên cứu đã thực hiện, nhưng việc chuyển đổi sang quy mô lớn, trong thực tế vận hành dài hạn và trong điều kiện Việt Nam vẫn đang ở giai đoạn phát triển.
-
Bảo trì và vận hành có thể phức tạp hơn: Hệ thống tạo nano bubble, giám sát chất lượng khí/nước có thể yêu cầu kỹ thuật vận hành cao hơn.
5. Đánh giá: Có phải là “công nghệ mới” và có thể áp dụng rộng rãi không?
Có, nano bubble là một công nghệ tương đối mới trong lĩnh vực xử lý nước thải, khi so sánh với các phương pháp sục khí, khử trùng, lọc truyền thống. Nhiều nghiên cứu gần đây (2021-2024) đã đánh giá và chứng minh lợi ích của micro/nano bubble. Korea University Pure+1
Tuy nhiên, về khả năng “áp dụng rộng rãi”, thì có vài yếu tố cần xem xét:
-
Về mức độ phổ biến: Công nghệ này đang được áp dụng nhiều hơn như một giải pháp nâng cấp hoặc retro-fit cho hệ thống hiện có, chứ chưa phải là lựa chọn mặc định cho tất cả các dự án mới.
-
Về quy mô & tính khả thi kinh tế: Các nhà máy lớn, có tải lượng lớn hoặc có vấn đề đặc biệt (như tải hữu cơ cao, mùi, dầu mỡ) là ứng viên tốt hơn. Với các trạm xử lý nhỏ hoặc chi phí thấp, chi phí đầu tư có thể là rào cản.
-
Về hạ tầng và hiệu suất thực tế: Cần có dữ liệu vận hành dài hạn, bảo trì, khả năng tích hợp với hệ thống hiện có, và chi phí tổng thể (CAPEX + OPEX) rõ ràng.
Vì vậy, nano bubble là một công nghệ rất hứa hẹn, là “công nghệ mới” nhưng đã có nền tảng nghiên cứu tốt, và có khả năng áp dụng rộng rãi nếu điều kiện kỹ thuật và kinh tế phù hợp — đặc biệt tại Việt Nam, nơi các trạm xử lý cũ hoặc tải cao cần nâng cấp. Viwatec có thể xem xét áp dụng cho các dự án cải tạo/nâng cấp để tăng hiệu quả xử lý và tiết kiệm vận hành.
6. Kết luận
Với những ưu điểm nổi bật trong trao đổi khí, oxy hóa, khả năng tích hợp và tiết kiệm năng lượng, nano bubble nên được xem là một giải pháp công nghệ tiên tiến cho xử lý nước thải và cả nước sạch (trong trường hợp lọc/oxy hóa)… Nhưng để áp dụng rộng rãi, cần xem xét tổng thể về chi phí, điều kiện thực địa, và hiệu quả vận hành thực tế.
Viwatec Co., Ltd. có thể tận dụng công nghệ này như một lựa chọn nâng cấp trong danh mục giải pháp xử lý nước, đặc biệt cho dự án cần tăng công suất hoặc cải thiện hiệu suất xử lý.
Bình luận