Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
A. QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

A. QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

Tải bản đầy đủ - 0trang

Nước được lọc qua bể lọc do hiệu số áp lực ở cửa vào và cửa ra của bể.

Hiệu số áp lực trước và sau lớp vật liệu lọc gọi là tổn thất áp lực trong lớp vật

liệu lọc. Tổn thất áp lực tại thời điểm khi bể lọc bắt đầu làm việc gọi là tổn thất

ban đầu, bằng tổn thất khi lọc nước sạch qua lớp vật liệu sạch.

Khi lọc nước có chứa cặn bẩn qua lớp vật liệu lọc, có thể xảy ra các q

trình:

i. Cặn bẩn chứa trong nước lắng đọng thành màng mỏng trên bề mặt lớp vật liệu

lọc (thường gọi là màng lọc)  hình thành lớp lọc phụ có độ rỗng bé, giúp giữ

các cặn bé phân tán trong nước  tăng hiệu quả lọc khi màng dày lên  tổn

thất thủy lực tăng  hiệu quả lọc giảm  phải rửa lọc

ii. Cặn bẩn chứa trong nước lắng đọng trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc

iii. Một phần cặn lắng đọng trên bề mặt tạo thành màng lọc còn một phần khác thì

lắng đọng trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc.

Vận tốc lọc lớn, màng lọc không được tạo thành bởi vì lực thuỷ động quá lớn

sẽ phá vỡ các vòm do cặn bẩn tạo ra ở các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc, cặn bẩn

sẽ chui xuống lớp vật liệu lọc nằm phía dưới.

Màng thường được tạo trên lớp cát của bể lọc chậm. Trong các bể lọc nhanh

màng lọc thường không được tạo ra, cặn bẩn cùng với nước đi vào chiều dày

của lớp vật liệu lọc, bị dính kết và hấp thu lên bể mặt hạt của lớp lọc. Đường

kính hạt vật liệu lọc và tốc độ lọc càng lớn thì chiều sâu xâm nhập của cặn bẩn

5



vào lớp vật liệu lọc càng lớn. Điện tích và kích thước của hạt cặn có ánh hưởng

rất lớn đến sự hấp thụ và dính kết của cặn lên bề mặt các hạt của lớp vật liệu

lọc. Nếu cặn bẩn có độ bền vững, độ phân tán cao và mang điện tích cùng dấu

với điện tích bề mặt hạt vật liệu lọc thì bể lọc sẽ khơng lọc được cặn như vậy.

a. Quy luật của quá trình lọc nước qua màng lọc tạo ra trên bề mặt lớp cát (bể

lọc chậm)

Giả thiết rằng các hạt cặn được giữ lại trên màng lọc là khơng nén được và

có thể tích bằng nhau, bằng thế tích của hạt hình cấu đường kính d. Hệ số hình

dạng của các hạt cặn là Φ, độ rỗng của màng lọc là p. Kết quả nghiên cứu thực

nghiệm xác định được tổn thất áp lực qua màng lọc theo công thức:

H = K p (mét cột nước)

Kp - hệ số có thứ nguyên;

μ - độ nhớt động học của nuớc;

v - vận tốc lọc;

L - chiều dày của màng lọc.

Khi lọc nước có chứa cặn bẩn không nén được qua lớp màng lọc, tốc độ

tăng tổn thất tỷ lệ bậc nhất với hàm lượng cặn M có trong nước và tỷ lệ bậc hai

với tốc độ lọc v.



6



b. Quy luật của quá trình lọc nước qua lớp vật liệu lọc giữ cặn bám trong các

lỗ rỗng (lọc nhanh)

Khi lọc nước qua lớp vật liệu lọc, cặn bám bị lớp vật liệu lọc giữ lại còn

nước được làm trong, cặn tích luỹ dần trong các lỗ rỗng làm tăng tổn thất thuỷ

lực của lớp lọc.

Lọc trong nước là quá trình làm việc cơ bản của bể lọc, còn tăng tổn thất áp

lực của lớp vật liệu lọc là quá trình đi kèm với quá trình lọc. Nên cả hai q

trình cần phải tính đến khi tính tốn, thiết kế và quản lý bể lọc.

Sự tách cặn bám ra khỏi nước và dính kết chúng lên bề mặt hạt của lớp lọc

xảy ra do tác dụng của lực dính kết. Cặn bám lắng đọng trong lớp vật liệu lọc

có cấu trúc khơng bền vững, dưới tác dụng của lực thuỷ động khi nước chuyển

động qua lỗ rỗng của lớp vật liệu, cấu trúc của cặn bị phá vỡ và một phần cặn

đã được dính kết vào bề mặt hạt lớp lọc bị tách ra đi theo nước xuống các lớp

nằm ở phía dưới, lực đẩy do lực dính kết lớn hơn lực thuỷ động, những cặn

bám này lại được dính kết vào bề mặt của hạt mới.

Hiệu quả lọc nước ở mỗi lớp lọc là kết qủa của hai quá trình ngược nhau:

 Quá trình cặn bám tách ra khỏi nước và gắn lên bề mặt của hạt dưới tác

dụng của lực dính kết

 Q trình tách các hạt cặn bẩn đã bám lên bề mặt của hạt để chuyển chúng

ngược lại vào nước dưới tác dụng của lực thuỷ động.

7



Quá trình lọc nước ở mỗi lớp lọc xảy ra cho đến khi cường độ dính kết các hạt

cặn bám vào bề mặt hạt cát còn lớn hơn cường độ tách chúng. Do q trình

tích luỹ ngày càng nhiều cặn bẩn trong các lỗ rỗng của cát lọc, cường độ tách

cặn do lực thuỷ động gây ra ngày càng tăng.

Hiện tượng dính kết và tách cặn quyết định sự tiến triển của quá trình lọc nước,

theo chiều dày lớp vật liệu lọc và theo thời gian lọc

Các cơ chế tách hạt rắn ra khỏi nước gồm:

- Lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học

- Lắng trọng lực

- Bắt giữ hạt rắn bằng qn tính

- Hấp phụ hóa học

- Hấp phụ vật lý

- Sự bám dính

- Lắng đơng tụ

- Ni dưỡng sinh học

Các cơ chế này có thể xảy ra đồng thời và quá trình lọc gồm các giai đoạn sau:

- Di chuyển các hạt tới bề mặt các chất tạo thành lớp lọc

- Gắn chặt các hạt vào bề mặt

- Tách hạt bám dính ra khỏi bề mặt



8



Các hạt bám dính thường xuyên chịu tác động của dòng chảy và cuối cùng sẽ

bị bứt ra khỏi bề mặt vật liệu lọc. Khi số hạt tới bề mặt lớp vật liệu lọc trong

một đơn vị thời gian bằng số hạt rời khỏi bề mặt đó, sự bão hòa bề mặt được

thiết lập và nó khơng còn khả năng làm trong nước thải được nữa.

Vật liệu lọc là các vật liệu có khả năng cho phép chất lỏng đi qua và giữ lại

các hạt lơ lửng nhỏ và các vi sinh vật có trong nước nhờ các lỗ rỗng của vật

liệu. Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản nhất của bể lọc. Vật liệu lọc thường dùng:

cát thạch anh, thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, macnetit (Fe 304), keramrit, than

anthracite.

Khi chọn vật liệu lọc xuất phát từ giá thành và điều kiện khai thác, vận

chuyển, đồng thời phải thoả mãn các yêu cầu sau:

 Đảm bảo được thành phần hạt theo yêu cầu phân loại.

 Đảm bảo mức đồng nhất về kích thước hạt.

 Đảm bảo độ bền cơ học.

 Đảm bảo độ bền về hóa học đối với nước lọc.

Độ lớn và độ đồng nhất của hạt trong lớp vật liệu lọc xác định bằng phân tích

rây trên một số cỡ rây khác nhau.



9



Đường kính tương đương của lớp vật liệu hạt, xác định theo công thức

Pi - số phần trăm lượng cát (tính theo trọng lượng) còn lại trên rây có đường

kính lớn hơn hoặc bằng kích thước mắt rây tương ứng di.

Hệ số không đồng nhất của lớp vật liệu lọc là tỷ số của đường kính d60 -



đường kính d10 là kích thước của cỡ rây khi sàng cho lọt qua 10% tống số hạt

và đó - kích thước của cỡ rây khi sàng cho lọt qua 60% tống số hạt.

Độ bền cơ học là một chỉ tiêu chất lượng rất quan trọng của vật liệu lọc, nếu

vật liệu lọc có độ bền cơ học khơng đạt u cầu thì khi rửa lọc, các hạt nằm

trong tình trạng chuyển động hỗn loạn và chạm vào nhau sẽ bị bào mòn và vỡ

vụn; các mảnh vụn do phân loại thủy lực khi rửa sẽ dồn lên trên mặt lớp vật

liệu làm tăng tổn thất áp lực khi lọc và dẫn đến rút ngắn thời gian của chu kỳ

lọc. Mặc khác hạt cát bị bào mòn, mảnh vụn sẽ bị cuốn theo dòng nước rửa ra

ngồi, dần dần lớp vật liệu lọc khơng còn đủ chiều dày quy định làm cho chất

lượng nước lọc xấu đi.

Đánh giá độ bền cơ học của lớp vật liệu lọc bằng hai chỉ tiêu: độ bào mòn và

độ vỡ vụn. Vật liệu lọc có độ bền cơ học đảm bảo khi độ vỡ vụn khơng lớn hơn

4% và độ bào mòn khơng lớn hơn 0.5%.



10



Độ bền hóa học đối với nước của lớp vật liệu lọc cũng là chỉ tiêu quan

trọng, nó đảm bảo cho nước lọc không bị nhiễm bẩn bởi các chất có hại cho

sức khoẻ của người hoặc có hại đến quy trình cơng nghệ của sản phẩm nào đó

khi dùng nước.

Vật liệu lọc có độ bền đảm bảo khi: hàm lượng cặn hòa tan ≤ 20 mg/L, độ oxi

hóa ≤ 10 mg/L, hàm lượng acid silisic ≤ 10 mg/L. Cát thạch anh, than

anthracite thường thỏa mãn độ bền hóa học theo yêu cầu đã nêu.

Lớp lọc của bể lọc nhanh có thể là các hạt đồng nhất về kích thước và trọng

lượng riêng (bể lọc cát thạch anh) hoặc có thể gồm vật liệu hạt không đồng

nhất (bể lọc hai lớp, lớp trên là than anthracite, lớp dưới là cát thạch anh). Để

cặn bẩn không bị giữ lại ở lớp trên cùng của tầng lọc (đối với bể lọc có dòng

chảy từ trên xuống), thường người ta sắp xếp kích thước hạt của vật liệu lọc

phía trên lớn hơn phía dưới. Lớp vật liệu lọc có kích thước to và thơ nằm trên

phải có khối lượng riêng nhỏ để sau q trình rửa lọc bằng dòng nước ngược

chiều các lớp không bị xáo trộn hoặc đảo ngược. Sau khi rửa lọc vật liệu lọc tự

sắp xếp lại như ban đầu và phân lớp rõ ràng.

III. BỂ LỌC

Bể lọc được dùng để lọc một phần hay tồn bộ cặn bẩn có trong nước tùy

thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước. Bể

11



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.

Phân loại bể lọc

Bể lọc có thể phân biệt theo nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và

thông số vận hành khác nhau:

a) Theo tốc độ lọc

Bể lọc chậm: Tốc độ lọc 0.1-0.5 m/h.

Bể lọc nhanh: Tốc độ lọc 2-15 m/h.

Bể lọc cực nhanh: Tốc độ lọc 25 m/h trở lên.

b) Theo chế độ chảy

Bể lọc trọng lực là bể lọc hở khơng áp

Bể lọc áp lực là bể lọc kín, q trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp

vật liệu lọc

c) Theo chiều của dòng nước

Bể lọc xi: cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như bể lọc chậm,

bể lọc nhanh thông thường.

Bể lọc ngược: nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên như bể lọc tiếp xúc.

Bể lọc hai chiều: nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên

xuống, từ dưới lên, thu nước ở giữa.

d) Theo số vật liệu lọc

Bể lọc một lớp vật liệu lọc.

12



Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc.

e) Theo cỡ hạt vật liệu lọc

Bể lọc hạt bé (ở bể lọc chậm) kích thước hạt của lớp trên cùng bé hơn 0,4mm.

Bể lọc hạt trung bình (kích thước lớp hạt trên cùng bé bểhơn 0,4 -0,8mm).

Bể lọc hạt cỡ lớn (kích thước lớp hạt trên cùng lớn hơn 0,8mm) dùng để lọc sơ

bộ.

f) Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc

Bể lọc có lớp vật liệu lọc dạng hạt.

Bể lọc lưới: nước cho qua lưới lọc kim loại hoặc vật liệu xốp.

Bể lọc có màng lọc: nước đi qua màng lọc được tạo thành trên bề mặt lưới đỡ

hoặc lớp vật liệu rỗng.

1. Bể lọc chậm

1.1 Giới thiệu

Bể lọc chậm là bể lọc nước qua lớp cát lọc với vận tốc v < 0.5 m/h. Do v <

0.5 m/h nên lớp trên bề mặt của lớp cát lọc sẽ dần dần hình thành màng lọc dày

khoảng 2-3cm (sau 1 ÷ 2 ngày). Trong màng có chứa vơ số các vi sinh vật có

khả năng lọc và diệt 97-99% vi khuẩn có trong nước thô khi lọc qua màng.

Bể lọc chậm dùng để lọc nước thải khơng đơng tụ, có hiệu quả rất cao trong

việc khử cặn lơ lửng và làm trong nước vì vật liệu lọc là cát có kích thước nhỏ,

mịn. Hiệu suất làm việc tối ưu của bể lọc là khi hàm lượng cặn lơ lửng nhỏ hơn

13



10 g/m3. Nếu nước thơ có hàm lượng cặn lớn hơn 10g/m 3 thì trước khi đưa vào

bể lọc chậm cần phải xử lý sơ bộ bằng quá trình lắng keo tụ và lọc nhanh.

Ưu điểm:

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

 Chất lượng nước lọc tốt và luôn ổn định.

 Khơng đòi hỏi người vận hành có trình độ nghề nghiệp cao.

 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 thơ.

 Nước lọc có tính ăn mòn thấp.

 Khơng sử dụng hóa chất.

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

khác.

Nhược điểm:

 Do tốc độ lọc rất thấp  diện tích bề mặt lớn, đòi hỏi diện tích xây dựng lớn.

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

 Nếu thời gian ngừng hoạt động liên tục quá 1 ngày đêm, xáy ra hiện tượng

phân hủy yếm khí màng lọc, tạo ra bọt khí và mùi hơi làm xấu chất lượng

nước lọc

 Chịu ảnh hưởng của rong tảo lên quá trình lọc.



14



Điều kiện áp dụng bể lọc chậm: bể lọc chậm chỉ sử dụng đối với những

trạm xử lý công suất nhỏ không vượt quá 1000 m 3/ngày với hàm lượng cặn đến

50 mg/L và độ màu đến 50 độ.



1.2



Các quá trình làm sạch cơ học, làm sạch sinh hóa của bể lọc chậm và



ảnh hưởng của tảo lên quá trình lọc.

Hiệu quả lọc sạch cuả bể lọc chậm là tổng hợp hiệu quả của các quá trình:

lắng, cơ học, hấp phụ gọi chung là quá trình làm sạch cơ học và q trình làm

sạch sinh hóa. Một phần chất hữu cơ bị oxy hóa tạo ra năng lượng cung cấp

cho vi khuẩn trong q trình trao đổi chất, còn một phần chuyển hóa thành tế

bào vi khuẩn trong q trình sinh sản và phát triển của chúng. Nồng độ các

chất hữu cơ trong nước có hạn nên lượng vi khuẩn tồn tại trong bể lọc không

lớn. Cuối cùng các chất hữu cơ chứa trong nước đưa vào bể lọc sẽ dần dần

phân hủy thành các chất vô cơ như H2O, CO2, N, S, P... và được đưa ra ngoài

cùng với nước lọc.

Bề dày tối thiểu của lớp cát lọc để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ là 0.5m

cộng với 0.3-0.5 m dự trữ để có thể tiến hành rửa bể lọc nhiều lần trước khi

thay cát mới hoặc bổ sung vào bể. Lượng oxy cần thiết để khử 1g Fe 2+ là 0.14g,

để khử 1g Mn2+ là 0.29g, để khử 1g NH3+ là 3.6g và khử 1g chất hữu cơ là

2.0g.

15



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

A. QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×