Bể lọc dùng trong ngành xử lý nước

Bể lọc dùng trong ngành xử lý nước

Bể lọc dùng trong ngành xử lý nước là thiết bị có tầm ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của hệ thống xử lý nước.

Trong ngành xử lý nước thì bể lọc có vai trò quan trọng rất lớn nó ảnh hưởng đến kết quả xử lý nước cả trong nước thải và nước cấp.

Sau đây chúng tôi xin giới thiệu đến bạn đọc một vài phương pháp xử lý nước từ bể lọc

Dưới đây là video hướng dẫn viết bài Bể lọc nước để up lên website

Bể lọc nước trong xử lý nước có các bể lọc như sau:

BỂ LỌC CÁT (Bể lọc dùng trong ngành xử lý nước)

Quá trình lọc nước là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và vi trùng có trong nước.

Trong dây chuyền xử lý nước ăn uống-sinh hoạt thì lọc là giai đoạn cuối cùng đề làm trong nước triệt để. Và để thực hiện quá trình lọc nước thì không thể không có bể lọc.

Bể lọc sẽ được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tuỳ thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước. Bể lọc gồm: vỏ bể, lớp vật liệu lọc, hệ thống thu nước lọc và phân phối nước rửa, hệ thống dẫn nước vào bể lọc và thu nước rửa lọc.

Các loại bể lọc đều có nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và thông số vận hành khác nhau, dựa vào đó ta có thể chia ra các loại bể lọc như sau:

a.Theo tốc độ lọc:

Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0,140,5 m/h

Bể lọc nhanh: có tốc độ lọc 5 ÷15m/h

Bể lọc cao tốc: có tốc độ lọc 36 ÷ 100m/h

b.Theo chế độ dòng chảy:

Bể lọc trọng lực: là bể lọc hở, không áp

Bể lọc áp lực: là bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra dựa vào áp lực nước phía trên lớp vật liệu lọc.

c.Theo chiều của dòng nước :

Bể lọc xuôi: là bể lọc  cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống

Bể lọc ngược : nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên

Bể lọc hai chiều: nước chảy qua lớp vật liệu theo cả hai chiều từ trên xuống, từ dưới lên và thu nước ở giữa.

d.Theo số lượng lớp vật liệu lọc:

Bể lọc một lớp vật liệu lọc

Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc

e.Theo cỡ hạt vật liệu lọc: (tính cho lớp trên cùng)

Bể lọc có cỡ hạt nhỏ: kích thước hạt của lớp trên cùng d < 0,4mm

Bể lọc có cỡ hạt trung bình d= 0,4 ÷0,8mm

Bể lọc có cỡ hạt lớn d > 0,8mm

 f.Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc:

Bể lọc có lớp vật liệu lọc ở dạng hạt: cát, thạch anh nghiền, than antraxit…

Bể lọc lưới: nước lọc sẽ đi qua lưới có mắt đủ bé để giữ lại cặn bẩn trong nước, thường làm bằng kim loại hoặc vật liệu xốp.

Bể lọc có màng lọc: lớp lọc có thể là vải bông, vải sợi thuỷ tinh, vải sợi nilông…

BỂ LỌC CHẬM (Bể lọc dùng trong ngành xử lý nước)

CẤU TẠO:

Lọc nước qua lớp cát lọc với vận tốc v <0,5m/h là lọc chậm.Do vận tốc như thế nên lớp trên cùng của cát lọc dày khoảng 2 – 3cm, cặn bẩn tích lại tạo thành màng lọc.Trong màng lọc chứa vô số các loại vi sinh vật có khả năng lọc và diệt 97 – 99% vi khuẩn có trong nước thô khi lọc qua màng.

Bể lọc chậm có dạng hình chữ nhật hoặc vuông, bề rộng mỗi ngăn của bể không được lớn hơn 6m và bề dài không lớn hơn 60m.

Bể lọc chậm có thể xây gạch, hoặc  làm bằng bêtông cốt thép. Khi có nhiều bể phải có hệ thống máng phân phối để đảm bảo phân phối nước đều vào mỗi bể lọc.

Đáy của bể lọc chậm thường được thiết kế bằng gạch xếp nghiêng, có độ dốc 5% về phía van xả đáy hay máng thu nước chính, trên đó xếp lớp nằm ngang gối lên các hàng gạch nghiêng để tạo ra các ống thu và dẫn nước bên dưới.

Trên mặt đổ lớp sỏi đỡ lớp cát lọc. Đối với các bể có kích thước lớn có thể dùng các tấm bêtông đục lỗ lớn hoặc bêtông xốp đặt trên hệ thống cột và dầm bêtông.

Nếu bể quá rộng có thể có nhiều máng thu và tập trung nước. Đáy bể phải có lớp chống thấm bảo vệ.

Diện tích một bể lọc thường là 100 – 200m² và phải nhỏ hơn 3000m². Trong trạm phải có ít nhất hai bể lọc.

Đường kính hạt cát lọc d₁₀ = 0,15 – 0,35mm

Chiều dày lớp cát lọc  1 – 1,5m

Thành phần lớp sỏi đỡ

Lớp trên cùng (lớp thứ nhất) :  d₁₀ = 0,4 – 0,60mm; dày 10cm.

Lớp thứ hai : d₁₀ = 1,5 – 2mm; dày 10cm.

Lớp thứ ba : d₁₀ = 5 – 8mm; dày 10cm.

Lớp cuối cùng  d₁₀ = 15 – 25mm với chiều dày tính từ đáy bể lên đến cốt cao hơn lỗ thu nước ở hệ thống ống và máng thu 10cm.

Chiều cao dành cho lớp nước trên mặt cát lọc từ 1,5 – 2m và cũng là tổn thất giới hạn của bể lọc chậm, chiều cao bảo vệ của thành bể là 0,2m. Khi bể lọc có mái che, khoảng cách từ mặt cát lọc đến mái phải lấy đủ để đảm bảo việc rửa và thay thế cát lọc

Tổng chiều cao bể lọc từ 2,5 – 4m; thường là 3,3m.

Hệ thống thu nước lọc của bể chọn theo diện tích mặt bằng của bể. Khi bể lọc chậm có diện tích từ 10 – 15m², phải  thu nước trong bằng máng đặt chìm dưới đáy bể. Khi bể lọc có diện tích lớn hơn 15m, phải có hệ thống thu nước bằng ống đục lỗ bằng gạch hoặc ống bêtông có khe hở, ống bêtông rỗng…

Và khi thu nước lọc bằng hệ thống máng hoặc ống khoan lỗ cấu tạo theo dạng xương cá thì  khoảng cách giữa các máng hoặc ống ở hai thành bên ống, máng chính không lớn hơn 4m.

Miệng tràn của ống dẫn nước lọc ra khỏi bể phải đặt cao hơn mặt trên của lớp cát lọc đầu tiên (khi chưa rửa) là 0,2m.

NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC:

Nước từ máng phân phối đi vào bể qua lớp cát lọc với vận tốc rất nhỏ từ  0,1 – 0,5 m/h. Lớp cát lọc được đổ trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp sỏi đỡ là hệ thống thu nước đã lọc đưa sang bể chứa. Lớp cát lọc thường là cát thạch anh có chiều dày, kích thước cỡ hạt tương ứng và cấu tạo lớp sỏi đỡ được ghi trong bảng sau

Số TT	Tên lớp vật liệu lọc và lớp đỡ	Cỡ hạt của vật liệu (mm)	Chiều dày lớp vật liệu (mm)
1	Cát thạch anh	0,3 – 1	800
2	Cát thạch anh	1 – 2	50
3	Sỏi hoặc đá dăm	2 – 5	100
4	Sỏi hoặc đá dăm	5 – 10	100
5	Sỏi hoặc đá dăm	10 – 20	100
6	Sỏi hoặc đá dăm	20 – 40	150
		Tổng cộng	1300

Trước khi đưa bể lọc chậm vào làm việc phải cho nước vào bể từ từ theo chiều từ dưới lên trên để nhúng ướt lớp cát lọc và đuổi không khí ra khỏi các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc, tạo điều kiện tốt cho việc hình thành màng lọc trên bề mặt lớp cát sau này. Sau khi cho nước vào bể lọc chậm theo chiều từ dưới lên trên đạt đến mức cao hơn mặt cát lọc 200 – 300 mmm thì mở van dẫn nước nguồn vào phía trên bể lọc đến cốt thiết kế. Để nước lắng tĩnh khoảng 20 – 30 phút rồi mở van xả nước lọc đầu, điều chỉnh cho bể lọc làm việc đúng tốc độ đã tính toán. Khi thấy nước trong thì cho nước lọc vào bể chứa. Sau một thời gian làm việc (20 –  30 ngày) tổn thất qua bể lọc chậm đạt đến giới hạn khoảng 1,5 đến 2 m thì rửa bể.

 Dựa vào hình thì ta thấy bể lọc chậm (1) có hai ngăn đặt song song với kênh thủy lợi hay suối (2). Cống hoặc đập dâng nước (3) tạo ra độ chênh áp 20 – 30 cm ở trước và sau cống để đưa nước vào bể lọc chậm. Khi bể làm việc van cửa (4) mở còn van cửa (5) đóng. Nước đi vào bể lọc chậm, lọc qua lớp cát với tốc độ 0,2 – 0,3 m/h được thu bằng hệ thống thu nước dẫn về bể chứa (6). Khi lớp cát lọc bị bẩn đòi hỏi phải rửa, thì đóng van thu nước lọc lại và mở hé van cửa (5) ra sao cho mép dưới của cánh van và mặt trên của lớp cát lọc tạo ra khe hở 2 – 3 cm. Khi đó dọc bề mặt lớp cát lọc, nước chảy từ thượng lưu của cống xuống hạ lưu với tốc dộ 0,25 – 0,30 m/s, kéo theo màng lọc của cặn bẩn nằm trong mặt cát ra ngoài, khi nước trong thì ngừng rửa và lại đưa bể lọc về vị trí làm việc. Bể lọc chậm rất chóng bị tắc do sinh vật phù du sinh sống trong nước, do đó khi lọc nước hồ có nhiều phù du phải làm sạch trước bằng cách lọc nước qua lưới lọc trước khi cho vào bể lọc chậm. Để chống rêu rong và sinh vật phù du sinh ra trong bể lọc chậm, nên làm mái che nắng và che bớt ánh sáng.

ƯU – KHUYẾT ĐIỂM:

Ưu điểm:

Khử được các vi sinh vật kể cả vi trùng E.coli và các vi trùng gây bệnh khác.

Cấu tạo và quản lý đơn giản, giá thành thấp.

Chất lượng nước lọc tốt và luôn ổn định.

Không đòi hỏi người vận hành có trình độ nghề nghiệp cao, không tốn năng lượng.

Bể lọc chậm có thể chịu được những đợt sốc ngắn hạn (2 – 3 ngày) do tăng hàm lượng chất bẩn trong nước thô cũng như tăng lưu lượng nước thô.

Khuyết điểm:

Đòi hỏi diện tích xây dựng lớn.

Quản lý bằng thủ công nặng nhọc.

Mau bị tắc, trít khi hàm lượng rong tảo trong nước thô vượt qúa mức cho phép.

Nếu thời gian ngừng hoạt đông liên tục quá 1 ngày đêm, xảy ra hiện tượng phân hủy yếm khí màng lọc, tạo ra bọt khí và mùi hôi làm xấu chất lượng nước lọc.

Bể lọc chậm thường áp dụng cho các nhà máy nước có công suất đến 1000m³/ngày với hàm lượng cặn đến 50mg/l và độ màu đến 50^o (khi phục hồi phải lấy cát ra rửa)

Bể lọc chậm có thể sử dụng cho các nhà máy có công suất đến 30.000 m³/ngày đêm với hàm lượng cặn đến 700 mg/l và độ màu đến 50^o (khi phục hồi không cần phải lấy cát ra,mà sẽ xới bằng cơ khí và rửa bằng nước)

BỂ LỌC NHANH HỞ

CẤU TẠO

Bể lọc nhanh có thể là bể lọc hở hay bể lọc áp lực. Bể lọc hở theo cấu tạo của hệ thống phân phối nước rửa và thu nước lọc có thể chia ra làm hai loại sau:

Loại 1. Bể lọc nhanh có hệ thống phân phối nước và gió rửa lọc bằng giàn ống khoan lỗ

1-ống dẫn nước thô;2-hệ ống khoan lỗ phân phối nước rửa và thu nước lọc,     3-ống dẫn nước lọc về bể chứa sạch; 4-ống xả nước rửa lọc; 5-máng phân phối nước thô và thu nước rửa; 6-ống dẫn nước sạch vào bể rửa lọc; 7-mương thoát nước rửa; 8-mương tập trung nước rửa lọc; 9-hệ thống ống dẫn và phân phối gió

Về hình dáng mặt bằng, bể lọc hở có thể là vuông, chữ nhật, hình tròn. Ơ các nhà máy nước có số bể lọc n ≥ 4, thường chọn mặt bằng hình chữ nhật để dễ dàng bố trí hành lang đặt ống và hành lang điều khiển.

Chiều cao bể lọc tính từ đáy đến mép tường bể:

H = h₁ + h₂ + h₃ +h₄

Trong đó :

h₁ :chiều cao phần đặt hệ thống phân phối và các lớp sỏi đỡ ở đáy bể lọc

h₂ : chiều cao lớp cát lọc

h₃ : chiều cao lớp nước trên mặt cát lọc

h₄ : chiều cao dự trữ + chiều cao bảo vệ = h’₄ + h”₄

h’₄: chiều cao dự trữ dành cho mực nước dâng lên trong bể lọc khi nhà máy có một bể ngừng để sửa chữa hoặc ngừng để rửa lọc

h’₄ =     (m)

Trong đó:

Q: lưu lượng nước thô đưa vào n bể lọc ( m³/h )

n:số bể lọc trong nhà máy

i: số bể lọc ngừng để sửa chữa hoặc rửa

f: diện tích của một bể lọc

h”₄ : chiều cao bảo vệ , thường chọn 0,2m

Loại 2. Bể lọc nhanh có hệ thống phân phối nước và gió rửa lọc bằng sàn chụp lọc. Sơ đồ bể lọc V của công ty Degremont Pháp dùng hệ thống phân phối gió nước bằng sàn chụp lọc và dùng máng bên để phân phối nước thô khi lọc và quét bề mặt khi rửa. Chiều rộng một ngăn lọc 2,5m ≤B ≤ 5m. Bể lọc có thể làm hai ngăn và một ngăn. Lớp cát lọc đường kính tương đương , d_tđ=0,9 – 1mm;  d₁₀ = 0,6 mm; d_max = 1,6 – 1,8 mm; k = 1,3 – 1,5; dày 1 – 1,5 m. Chiều cao lớp nước trên mặt cát lọc lớn hơn hoặc bằng 1,2 ; vận tốc lọc 6 – 10 m/h. cường độ rửa gió từ  50 đến 60 m³/m²h, cường độ rửa nước đồng thời với gió từ 5,5 – 7,5 m³/m²h, sau đó rửa nước thuần tuý với cường độ 15 – 20 m³/m²h, cường độ quét bề mặt 6 – 8 m³/m²h, độ chênh áp ứng với một chu kì lọc H=2m.

 Số lượng bể lọc nước và cách sắp xếp

Diện tích cần thiết của tất cả các bể lọc tính theo công thức :

                        F = (m²)

Chọn số lượng bể lọc căn cứ vào các yếu tố sau :

• Diện tích một bể lọc nên chọn lớn hơn 10m² vì chất lượng nước lọc qua lớp cát ở sát thành theo chu vi bể xấu hơn chất lượng nước lọc qua các lớp cát xa thành bể. Thực nghiệm đã chứng minh khi diện tích bể lớn hơn 10 – 20m² thì ảnh hưởng xấu của vận tốc lọc ở sát thành bể đến chất lượng nước lọc của cả bể là không đáng kể.

• Mặt khác, nên chọn diện tích bể lọc nhỏ hơn 150m² để giảm khối lượng xây dựng hành lang đặt ống và hành lang điều khiển, giảm đường kính ống dẫn nước vào và ra khỏi bể, giảm kích thước các thiết bị, van, khóa đến mức không quá nặng và cồng kềnh làm khó khăn cho việc lắp đặt và sửa chữa. Số lượng bể lọc có thể xác định theo công thức thực nghiệm :

n =1/2 √F

Số bể lọc không nên lấy nhỏ hơn 3 để khi phải ngừng 1 bể, vận tốc trong 2 bể còn lại không vượt quá 1,5 vận tốc bình thường.

• Tốc độ lọc khi bể lọc làm việc trong chế độ tăng cường :

V_tc = V_bt     (m/h)

Trong đó :

V_bt  : tốc độ lọc tính toán khi bể lọc làm việc bình thường

n : số bể lọc trong nhà máy

i : số bể lọc ngừng làm việc để sửa chữa hoặc để rửa.

• Các bể lọc trong nhà máy nước thường được sắp xếp thành một hàng hoặc hai hàng ghép vào nhau cùng chung một hành lang đặt ống và thiết bị cùng chung một hành lang điều khiển. Hành lang điều khiển có mái che, nằm ngay trên hành lang đặt ống, trên sàn hành lang điều khiển đặt tất cả các tủ điều khiển bể lọc. Đứng trong hành lang, người vận hành dễ dàng quan sát được các hiện tượng xảy ra khi rửa bể lọc.

Hành lang đặt ống phải đủ rộng để có thể đặt, tháo lắp ống và thiết bị khi cần sửa chữa, có ánh sáng và mức thông thoáng đầy đủ, không bị ẩm, mốc và không bị nước làm ướt sàn.

Các trang bị khác của bể lọc nhanh:

Ngoài các thiết bị kể trên, bể lọc nhanh còn được trang bị các ống xả nước lọc đầu, ống xả cặn, ống xả khí và thiết bị tự động hoá công tác quản lý bể lọc.

Ống xả nước lọc đầu: nối trực tiếp với ống dẫn nước trong ra khỏi bể. Trên đường ống xả nước lọc đầu phải có lắp khoá để đóng mở khi quản lý. Nước lọc đầu thường có chất lượng chưa ổn định, được xả ra hệ thống thoát nước.

Ống xả cặn: được bố trí ở đáy bể và cũng có khoá để quản lý khi thau rửa bể hoặc sửa chữa bể. Ống xả cặn thường có đường kính từ 100 – 200mm tuỳ theo diện tích bể lọc. Đầu ống xả chỗ nối với đáy bể lọc phải được bảo vệ bằng lưới hoặc tấm chắn đặc biệt, trừ trường hợp bể lọc có đáy trung gian. Đáy của bể lọc phải có độ dốc 0,005 về phía ống xả.

Để không khí khỏi đọng lại ở những điểm cao của hệ thống phân phối nước rửa lọc, người ta thường đặt các ống xả khí đường kính 75 – 150mm có van tự động để xả không khí. Trên đường ống dẫn chính của bể lọc phải đặt ống thoát khí đường kính d = 32mm. Khi diện tích của bể đến 50m² thì đặt một ống, khi diện tích bể lớn hơn đặt hai ống ở vị trí đầu và cuối ống chính. Ống thoát khí phải đặt cao hơn mặt bể lọc ít nhất 0,3m.

Hiện nay trong các nhà máy nước, người ta đã trang bị thiết bị tự động hoá việc quản lý bể lọc. Khi đó việc theo dõi quá trình làm việc của bể lọc, việc đóng mở các khoá, quy trình rửa lọc… đều được thực hiện ngay tại bàn điều khiển.

NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC:

Nước được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ để vào hệ thống thu nước trong và được đưa về bể chứa nước sạch.

Nước đi qua lớp vật liệu lọc với tốc độ tương đối lớn, nên sức dính kết của nhiều hạt cặn không đủ để giữ chúng lại trên bề mặt cát lọc.Dưới tác dụng của áp lực thuỷ động, hạt cặn bị đẩy sâu dần vào trong lớp cát lọc.Như  vậy hiệu quả lọc là kết quả của hai quá trình ngược nhau: quá trình kết bám của các hạt cặn có trong nước lên bề mặt hạt lọc và quá trình tách cặn bẩn từ bề mặt hạt lọc đưa vào lớp cát lọc phía dưới. Hai quá trình này diễn ra đồng thời và lan dần theo chiều sâu lớp vật liệu lọc.

Hiệu quả làm việc của bể lọc phụ thuộc vào khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể. Chu kỳ công tác của bể lọc dài hay ngắn phụ thuộc vào chất lượng nước lọc và trị số tổn thất áp lực ở bể lọc.

Ở đầu chu kỳ lọc, do tổn thất áp lực qua lớp  vật liệu lọc nhỏ, nên tốc độ lọc lớn, ngược lại ở cuối chu kỳ lọc, tổn thất áp lực qua lớp vật liệu lọc lớn, tăng dần theo thời gian  nên tốc độ lọc bây giờ rất nhỏ.

Trong các nhà máy có nhiều bể lọc, việc phân phối đều nước thô vào các bể lọc là công việc bắt buộc và trên thực tế đã áp dụng các nguyên tắc sau:

Cố định mực nước trong ngăn ổn định trước đập tràn chảy hở vào mỗi bể lọc.

 

Sơ đồ hệ thống máng phân phối nước thô vào bể lọc. Hình giới thiệu sơ đồ bố trí máng phân phối nước thô qua lỗ và đập tràn chảy hở vào máng chữ V phân phối nước quét bề mặt. Điều chỉnh lưu lượng giữa các bể bằng cách điều chỉnh cao độ cửa tràn.

Hình giới thiệu sơ đồ phân phối đều nước thô vào các bể lọc bằng xiphông. Mương (1) dẫn nước từ bể lắng sang, có chiều rộng và chiều sâu đủ lớn để mực nước trong mương là như nhau trước cửa thượng lưu của mỗi xiphông. Xiphông (2) có tiết diện hình chữ nhật, cạnh ax b = w đều nhau suốt chiều dài của xiphông. Hạ lưu của xiphông đặt khay ổn định mực nước (3), nước tràn qua khay (3) vào bể lọc. Đường ống (4) dẫn nước áp lực từ bơm kỹ thuật hay bơm II tới để mồi xiphông.

Khi muốn mồi xiphông, mở đồng thời van điện (5) và (7) để nước qua ejector (6) hút khí ở xiphông ra. Khi mồi xong đóng đồng thời van (5) và (7) lại để xiphông làm việc. Khi không muốn cho nước thô vào bể lọc, mở van điện (7) cho không khí đi vào ngắt xiphông. Tiết diện xiphông tính theo công thức :

a x b = w = 1,76Q/√H   (m²)

trong đó :         w : diện tích tiết diện ngang của xiphông (m²)

                        Q : lưu lượng nước thô vào một bể lọc (m³/s)

                        H : độ chênh mực nước trước và sau xiphông (m)

Trừ các bể lọc nhỏ đặt trong các trạm cấp nước lẻ ở nông thôn là còn dùng van điều khiển bằng tay, còn lại hầu hết các bể lọc ở các nhà máy nước đều dùng van điều khiền bằng điện, bằng khí nén hoặc bằng thuỷ lực. Dùng các thiết bị điều chỉnh tốc độ lọc làm việc tự động bằng xiphông hoặc bằng van bướm điều khiển bằng thuỷ lực hay khí nén, theo nguyên tắc giữ mực nước không đổi trên mặt bể lọc, hoặc giữ lưu lượng nước lọc không đổi trên đường nước ra khỏi bể.

Giới thiệu một số thiết bị điều chỉnh tốc độ lọc.

1-Ống venturi; 2-Ap kế thuỷ ngân; 3-Bộ cảm ứng từ; 4-Cuộn dây; 5-Lõi từ; 6-Van thuỷ lực bốn chiều; 7-Pittông; 8-Van điều chỉnh.

Điều khiển vận hành bể lọc chủ yếu là thực hiện các thao tác rửa bể lọc. Có ba mức độ trang thiết bị điều khiển quá trình rửa bể lọc: đđ

1. Điều khiển các van, khoá, máy thổi gió bơm nước từ xa bằng tay. Toàn bộ công tắc đóng, mở các van và bơm nước, máy gió đều tập trung về tủ điều khiền đặt trong hành lang điều khiển trước mỗi bể lọc. Khi nhận được tín hiệu đèn báo hoặc chuông kêu từ đồng hồ chân không ở đỉnh xiphông hoặc từ bộ đo độ chênh mực nước và sau bể lọc phát ra báo hiệu bể lọc đã đạt đến tổn thất giới hạn, người trực ca bắt đầu rửa bể lọc bằng cách ấn các nút riêng biệt để mở và đóng các thiết bị tương ứng với thời gian yêu cầu của chu trình rửa các bể lọc.
2. Khởi động rửa bằng tay, trình tự mở đóng các van và máy gió, máy bơm nước kế tiếp thực hiện tự động. Sau khi nhận được tín hiệu từ bộ đo chênh áp trước và sau bể lọc báo hiệu bể đã làm việc đến tổn thất giới hạn, người quản lý ấn nút khởi động chu trình rửa lọc. Việc đóng mở các thiết bị theo trình tự kế tiếp nhau ứng với khoảng thời gian khác nhau đã được cài đặt sẵn bằng hệ thống rơle đóng mở theo thời gian đặt trong tủ điều khiển của mỗi bể lọc.
3. Bể lọc tự động rửa.Tín hiệu cần rửa bể lọc có thể phát ra từ một trong các thiết bị sau:

-Bộ đo chênh áp lực trước và sau bể lọc

-Bộ đo độ đục cho phép của nước sau lọc

-Bộ đo thời gian của một chu kỳ lọc

-Bộ đo thể tích nước đã lọc được

Tín hiệu rửa lọc được bộ phận khuyếch đại phát xung lượng đóng mạch để quá trình rửa bắt đầu. Trình tự rửa bể lọc giống trường hợp b. Trong sơ đồ tự động rửa, ở tủ điều khiển phải lắp thêm thiết bị loại trừ khởi động khi có một bể lọc khác trong nhà máy đang rửa và lắp chương trình chọn thứ tự ưu tiên để rửa lần lượt các bể lọc. Để theo dõi và quản lý bể lọc, thường phải đặt các thiết bị đo sau:

• Bộ đo độ đục ở ống chung dẫn nước về bể chứa để biết sự thay đổi chất lượng nước lọc theo sự thay đổi chất lượng của nước thô.
• Đo lưu lượng nước rửa để điều chỉnh cường độ theo độ giãn của lớp lọc theo mùa trong năm, và để điều chỉnh lưu lượng giữa các pha rửa kế tiếp nhau.
• Khi dùng máy thổi gió là loại máy thể tích lưu lượng ổn định không cần đặt đồng hồ đo lưu lượng khí.

ƯU – KHUYẾT ĐIỂM:

Ưu điểm:

Có thể được áp dụng trong nhiều trường hợp khác nhau, có thể sử dụng hoàn toàn độc lập.

Chất lượng nước sau khi lọc nhanh chứa lượng chất rắn lơ lửng khoảng 2 – 5g/m³ đã đủ điều kiện để đi vào lọc chậm.

Có thể xử lý được nước thô hàm lượng cặn từ 20 đến 50g/m³ hoặc cao hơn.

Hành lang điều khiển có mái che, nằm ngay trên hành lang đặt ống, đứng trong hành lang, người vận hành dễ dàng quan sát các hiện tượng xảy ra.

Khuyết điểm:

Không có khả năng tạo ra nước lọc an toàn về mặt vi trùng, nên trong quá trình xử lý nước sinh hoạt phải kết hợp cả quá trình khử trùng ngay trong quá trình lọc.

Lọc với vận tốc lớn nên dễ gây ra hiện tượng làm tắc vật liệu lọc.

Chất lượng nước lọc ngay sau khi rửa chưa đảm bảo, phải xả nước lọc đầu, không đưa ngay vào bể chứa.

Tốc độ lọc thay đổi dẫn đến công suất của bể lọc luôn thay đổi, gây khó khăn cho quản lý.

BỂ  LỌC NƯỚC HAI LỚP VẬT LIỆU LỌC

CẤU TẠO:

Bể lọc nhanh 2lớp vật liệu lọc có cấu tạo tương tự như bể lọc nhanh phổ thông, khác ở chỗ bể có hai lớp vật liệu lọc.

Thường dùng lớp vật liệu lọc nằm trên là than antraxit còn lớp dưới là cát thạch anh .Lớp vật liệu lọc hạt lớn nằm trên ,nên trong bể hai lớp không tạo ra màng lọc rắn chắc như thường thấy trong các bể lọc nhanh một lớp- vật liệu lọc là các hạt bé .Trong lớp vật liệu lọc hạt lớn các lỗ rỗng có thể tích lớn nên dung tích chứa cặn của bể lọc hai lớp lớn hơn dung tích chứa cặn của bể lọc nhanh thông thường từ  2-2,5 lần; nhưng phải sàng kỹ để phân loại kích thước với cỡ hạt sao cho đường kính hạt antraxit lớn nhất phải lớn gấp ba lần đường kính hạt cát bé nhất.Khi đó có thể tăng tốc độ lọc hoặc thời gian của một chu kỳ lọc.

Lớp phía dưới là cát thạch anh, có đường kính d = 0,5 – 1,2mm; có đường kính tương đương là d_tđ = 0,7 – 0,75mm. Hệ số không đồng nhất K = 2.Chiều dày lớp cát lọc lấy bằng L₁ = 400 – 500mm.

Lớp phía trên là lớp than antraxit nghiền nhỏ có cỡ hạt lớn hơn d = 0,8 – 1,8mm; d_tđ = 1,1 – 1,2mm; K = 2 và L₂ = 400 – 500mm.

Như vậy chiều dày tổng cộng của lớp vật liệu lọc là: L = L₁ + L₂ = 800 – 1000mm.

NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC:

Bể lọc nhanh hai lớp vật liệu có nguyên tắc làm việc hoàn toàn giống với bể lọc nhanh phổ thông.

Khi lọc nước hồ có chứa nhiều sinh vật phù du , bể lọc hai lớp có chu kì lọc thoả mãn khi lọc nước có tổng hàm lượng cặn không lớn hơn 50mg/l (kể cả cặn do đánh phèn và hóa chất tạo ra).Vì thế chỉ có thể đưa nước nguồn đã đánh phèn trực tiếp vào bể lọc không qua lắng đối với nước sông có độ đục thấp ,nước ở các hồ chứa lớn .Chiều cao lớp vật liệu lọc trong bể lọc hai lớp chọn 800-1000 mm trong đó chiều cao của lớp than antraxit từ 400 – 600 mm .tốc độ lọc của bể lọc hai lớp có thể lấy đến 10 m/h, tốc độ tăng cường 12 m/h. Chất lượng nước lọc qua bể lọc hai lớp phụ thuộc rất nhiều vào sự thay đổi tốc độ lọc, vì thế phải có thiết bị điều chỉnh tốc độ lọc có độ tin cậy để giữ được tốc độ không đổi trong suốt chu kỳ lọc .

Đưa bể lọc hai lớp vào quản lý, tiến hành như sau: đầu tiên đổ cát thạch anh vào bể đúng cốt thiết kế, cho bể lọc làm việc với một lớp cát liên tục trong một tháng, trong thời gian này phải hớt vứt bỏ lớp cát có kích thước bé nằm trên, thay bằng cát mới có đúng chiều dày quy định, làm như vậy 2 – 3 lần để đảm bảo loại trừ hoàn toàn các hạt cát bé hơn 0,5 – 0,6 mm không đúng quy định . Lớp antraxit đổ vào bể lọc phải có chiều dày đều nhau trên toàn bộ diện tích bể .Sau một thời gian ngâm nước (không ít hơn 4 giờ) tiến hành rửa bằng dòng nước đi từ dưới lên để loại các hạt bụi. Hai, ba lần rửa đầu tiên rửa với cường độ 7 – 8 l/s.m. Trong nước rửa không được có không khí để tránh hiện tượng kéo các hạt antrxit ra ngoài . Sau một vài lần rửa các hạt antraxit xốp nhẹ sẽ nổi lên mặt dùng xẻn hớt bỏ ra ngoài và thay hạt mới.

ƯU – KHUYẾT ĐIỂM:

Ưu điểm:

Tăng tốc độ lọc và kéo dài  thời gian của một chu kỳ lọc. Khi lọc cùng một nguồn nước, chu kỳ lọc ở bể lọc hai lớp hầu như gấp hai lần so với bể lọc nhanh thường.

Tăng dung tích chứa cặn bẩn.

Dùng bể lọc hai lớp có lợi nhất trong trường hợp nếu dùng bể lọc nhanh thường thì chu kì lọc sẽ rất ngắn (dưới 10 giờ) do cặn bẩn tạo ra trên bề mặt lớp cát một màng lọc rắn chắc .

Khuyết điểm:

Chất lượng nước lọc qua bể lọc hai lớp phụ thuộc rất nhiều vào sự thay đổi tốc độ lọc.

Khi rửa bể lọc 2lớp vật liệu lọc thì cát và than rất dễ xáo trộn lẫn nhau.

BỂ LỌC NƯỚC ÁP LỰC

CẤU TẠO:

Bể lọc áp lực là một loại bể lọc nhanh kín, vỏ thường được chế tạo bằng thép hoặc composite có dạng hình trụ đứng (cho công suất nhỏ) và hình trụ ngang (cho công suất lớn).

Bể lọc  áp lực được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước mặt có dùng:

Chất phản ứng khi hàm lượng cặn của nước nguồn đến 50 mg/l, độ màu đến 80 độ và công suất trạm xử lý đến 3000m³/ngày.

Ezecto thu khí với công suất nhỏ hơn 500m³/ngày.

Máy nén khí cho công suất bất kỳ.

Do nước làm việc dưới áp lực nên nước cần xử lý được đưa trực tiếp từ trạm bơm cấp I vào bể rồi đưa trực tiếp vào mạng lưới mà không cần trạm bơm cấp II.

NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA BỂ:

Các bộ phận và thiết bị của bể lọc áp lực về cơ bản cũng giống như bể lọc nhanh. Nguyên tắc làm việc của bể cũng tương tự như thế.

Nước được đưa vào bể qua một phễu bố trí ở đỉnh bể, qua lớp cát lọc,lớp đỡ vào hệ thống thu nước trong, đi vào đáy bể và được phát vào mạng lưới. Khi rửa bể,nước từ đường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và vào phễu thu, chảy theo ống thoát nước rửa xuống mương thoát nước dưới sàn nhà.

Ngoài ra bể lọc áp lực còn được trang bị ống xả khí nối với đỉnh bể, van xả khí đặt ở nóc bể để thoát khí đọng ở nóc bể. Bố trí các áp lực kế trên ống nước vào và ra khỏi bể để kiểm tra tổn thất áp lực qua bể.Bể chế tạo có tai để dễ dàng cẩu, lắp và có nắp đậy với bulông xiết chặt để có thể tháo mở khi thau rửa cát lọc và sửa chữa.

 Đường kính lớn nhất từ 4-5m, chiều dài lớn nhất 10m tương đương diện tích lọc 40-50m². Chiều cao lớp lọc từ 0,8-1,2m.

Bình có dạng hình trụ đứng bằng thép hoặc composite. Đường kính lớn nhất 4-5m, diện tích tương ứng 10-20m², chiều dày lớp lọc 1,2-2m, chiều cao từ mặt cát lọc đến mép phễu thu nước rửa 0,4-0,6m tuỳ thuộc cường độ rửa.

Kích thước phễu thu nước rửa và phân phối nước lọc tính toán sao cho khoảng cách thu nước xa nhất < 0,7m.

ƯU – KHUYẾT ĐIỂM CỦA BỂ LỌC ÁP LỰC:

Ưu điểm:

Gọn, chế tạo tại công xưởng , lắp ráp nhanh, tiết kiệm đất xây dựng, thích hợp cho những nơi chật hẹp.

Ap lực nước sau bể lọc còn dư có thể chảy thẳng lên đài hay cấp trực tiếp cho các hộ tiêu thụ  mà không cần máy bơm đợt hai.

Nước có áp lực nên không xảy ra hiện tượng chân không trong lớp lọc, chiều cao lớp nước trên mặt cát lọc chỉ cần 0,4-0,6m, đủ để thu nước rửa mà không kéo cát lọc ra ngoài.

Do tổn thất qua lớp lọc có thể lấy từ 3-10m, nên có thể tăng chiều dày lớp lọc lên để tăng vận tốc lọc.

Khuyết điểm:

Khi xử lý nước sông đã đánh phèn và qua lắng phải dùng bơm, bơm vào bể lọc áp lực, cánh bơm làm phá vỡ bông cặn nên hiệu quả kém.

Do bể lọc kín, khi rửa không thể quan sát được nên không khống chế được lượng cát mất đi, khi đó bể lọc làm việc kém hiệu quả.

Do bể lọc làm việc trong hệ kín nên không theo dõi được hiệu quả của quá trình lọc.

Khi mất điện đột ngột, nếu van một chiều bị hỏng, hay rò nước hoặc xảy ra tình trạng rửa ngược, đưa cát lọc về bơm.

GIỚI THIỆU MỘT SỐ BỂ LỌC NƯỚC KHÁC

BỂ LỌC PHÁ (LỌC SƠ BỘ) :

Bể lọc phá dùng để lọc nước có độ đục 50 – 250 mg/l trước khi cho nước vào bể lọc chậm.Lớp cát lọc có chiều dày 600 – 700 mm, kích thước hạt 1 – 2 mm.Tốc độ lọc trong bể lọc phá không được lớn hơn 5m/h khi lọc nước có hàm lượng cặn dưới 100 mg/l và không lớn hơn 3m/h khi nước có hàm lượng cặn 100 – 200 mg/l.

Số bể lọc sơ bộ trong 1trạm không được nhỏ hơn 2.

Cỡ hạt vật liệu cát và sỏi, chiều cao lớp vật liệu lấy theo bảng sau:

Cỡ hạt vật liệu lọc (mm)	Chiều cao mỗi lớp (mm)
1 – 2	700
2 – 5	100
5 – 10	100
10 – 20	100
20 – 40	150

Chiều cao lớp nước trên bề mặt lớp vật liệu lọc cần lấy bằng 1,5m.

Bể lọc phá (lọc sơ bộ) có nguyên tắc làm việc giống như bể lọc nhanh phổ thông.

BỂ LỌC NƯỚC TIẾP XÚC:

Bể lọc tiếp xúc được sử dụng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt có dùng chất phản ứng đối với nguồn nước có hàm lượng cặn đến 150 mg/l, độ màu đến 150^o (thường là nước hồ).

Khi dùng bể lọc tiếp xúc , dây chuyền công nghệ xử lý nước mặt sẽ không cần đến bể phản ứng và bể lắng, hỗn hợp nước phèn sau khi qua bể trộn vào thẳng bể lọc tiếp xúc.

Trong bể lọc tiếp xúc, quá trình lọc xảy ra theo chiều từ dưới lên trên. Nước đã pha phèn theo ống dẫn nước vào bể qua hệ thống phân phối nước lọc, qua lớp cát lọc rồi tràn vào máng thu nước và theo đường ống dẫn nước sạch sang bể chứa.

Vật liệu lọc của bể lọc tiếp xúc thường là cát thạch anh, sỏi hoặc các loại vật liệu khác. Thành phần hạt d_mm ≤ 0,6 mm, d_tb = 0,9 – 1 mm, d_max 2 mm, chiều dày thường chọn là 1,2 – 2m.

Bể lọc tiếp xúc có thể làm việc với tốc độ lọc không đổi trong suốt một chu kỳ làm việc hoặc với tốc độ lọc thay đổi giảm dần đến cuối chu kỳ sao cho tốc độ lọc trung bình phải bằng tốc độ tính toán.

Ưu điểm: khả năng chứa cặn cao, chu kỳ làm việc kéo dài. Đơn giản hoá dây chuyền công nghệ xử lý nước.

Khuyết điểm: tốc độ lọc bị hạn chế nên diện tích bể lọc lớn, hệ thống phân phối hay bị tắc.

BỂ LỌC NƯỚC RỬA LIÊN TỤC:

Nước thô có áp lực đủ lớn, đi qua ejector (2) đặt ở bể đáy lọc, cát bẩn được thu vào ejector chuyển lên xiclon thuỷ lực (1) để rửa, nước bẩn tháo ra ngoài trên đỉnh xiclon, còn cát sạch đi xuống đáy xiclon dẫn trở lại bể lọc.

BỂ LỌC NƯỚC ÁP LỰC TỰ ĐỘNG RỬA THEO CHU KỲ LỌC:

Bể lọc áp lực đặt dưới bể chứa nước rửa lọc. Nước nguồn đi vào thùng phát xung lượng (3) đặt cao hơn mặt cát trong bể lọc 3,5 – 4 m. Từ thùng (3) theo ống (4), nước sẽ đi qua ngăn tách khí (5)rồi vào bể lọc (1) qua phễu thu (6). Nước lọc qua bể lọc chảy vào bể chứa nước rửa (2), sau đó chảy vào máng thu nước lọc (7). Theo mức độ tăng tổn thất áp lực trong lớp vật liệu lọc, mực nước trong ống (4) và xiphông (8) dâng lên, khi đạt đến trị số tổn thất giới hạn nước nguồn tích lại ở thùng (3) sau đó tràn vào nhánh ở hạ lưu của xiphông đạt được độ cao h(m), cao hơn mực nước trong hố thu, sau đó van (9) mở và xiphông làm việc. Do tích nước vào thùng (3), phao (10) nâng lên làm cho van thu nước lọc (11) đóng lại. Lúc đó tất cả nước sẽ đi vào xiphông để mối nó. Xiphông rút hết nước ở phần trên bể lọc, làm hạ mực nước ở thùng (3), phao (10) cũng hạ xuống, mở van (11) ra, nước từ bể chứa (2) theo ống (12) đi xuống đáy bể lọc, rửa từ dưới lên. Khi lượng nước dự trữ trong bể chứa (2) được sử dụng hết làm hở đầu ống (13), không khí chui vào xiphông. Bể lọc ngừng rửa và tự động chuyển sang chế độ làm việc bình thường.

BỂ LỌC NƯỚC HAI CHIỀU:

Trong bể lọc nhanh phổ thông hay các loại bể lọc 1chiều, khi bể làm việc chỉ có lớp cát phía trên bị bẩn,lớp cát phía dưới hầu như không dùng đến. Trong bể lọc hai chiều, nước lọc đi vào bể theo cả hai chiều: từ trên xuống và từ dưới lên. Nước đã lọc sạch được thu vào ống rút nước trong ở giữa lớp cát lọc.  Nước đi theo đường ống chính vào bể sẽ được chia làm hai phần. Một phần nước sẽ đi vào máng phân phối, tràn vào lớp cát lọc ở phía trên. Một phần nước sẽ đi vào hệ thống phân phối ở phía dưới rồi đi qua lớp cát lọc lên và cả hai phần nước này sẽ được đưa vào ống rút nước trong ở giữa bể và được dẫn sang bể chứa.

Nước lọc đi vào bể phần lớn là từ dưới lên qua lớp vật liệu lọc cỡ lớn hơn, do đó độ bẩn đều hơn trong toàn chiều dày lớp vật liệu lọc ở dưới. Mức tăng độ bẩn và tăng tổn thất áp lực chậm hơn, nên chu kỳ làm việc của bể được kéo dài. Tài liệu này mang tính chất tham khảo (Nguồn: Sưu tầm)

Bản quyền bài viết Bể lọc áp dụng trong ngành xử lý nước thuộc xử lý nước Việt (mang tính chất tham khảo)