TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ BẢO HỘ LAO ĐỘNG  QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG CHUYÊN ĐỀ 09: BỂ LỌC NHANH TRỌNG LỰC TP.HCM, tháng 11 năm 2014. Mục lục KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 1. Mục tiêu và phạm vi : Mục tiêu nghiên cứu : Tính toán thiết kế bể lọc nhanh, ứng dụng của bể lọc trong đời sống và quá trình vận hành, bảo trì bể lọc. Phạm vi nghiên cứu : Bể lọc nhanh trọng lực. 2. Nội dung Chuyên đề đi sâu vào nghiên cứu về cách phân loại bể lọc, tính toán thiết kế bể lọc nhanh trọng lực, quá trình thau rửa và vận hành bể lọc. Đồng thời chuyên đề còn nghiên cứu về ưu và nhược điểm của bể lọc nhanh trọng lực so với các loại bể lọc khác trong xử lý nước. 3. Phương pháp nghiên cứu - Hình thành ý tưởng dàn bài, các nội dụng cần thiết cho chuyên đề - Sử dụng các bài báo nước ngoài đã được công bố, chọn lọc những thông tin hay, mới, hiệu quả để xây dựng chuyên đề. Đồng thời tham khảo các tài liệu có liên quan nhằm hỗ trợ kiến thức trong quá trình thực hiện. Kết hợp sử dụng các thông tin phù hợp, mới lạ, xác thực. - Tham khảo tài liệu tiếng việt và giảng viên để nắm chắc thông tin. - Chỉnh sửa bài làm. 1 LỜI MỞ ĐẦU Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, góp phần vào sự thành công trong các chiến lược, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia. Hiện nay, nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt. Nguy cơ thiếu nước, đặc biệt là nước ngọt và nước sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con người cũng như toàn bộ sự sống trên trái đất. Do đó, con người cần phải có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước. Phải giữ cho nguồn nước sạch, thậm chí hứng từng giọt nước; tái chế nước bẩn thành nước sạch. Vai trò của nước đối với sản xuất và đời sống là vô cùng quan trọng nhưng hiện nay vấn đề đặt ra với chúng ta là phải bảo vệ nguồn nước nhất là nước ngọt một cách triệt để nhất vì cuộc sống của chúng ta và tương lai .Chính vì vậy để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho người dân thì việc xử lí nước cấp là hết sức quan trọng để đảm bảo chất lượng của bộ Y Tế quy định. Hiện nay đã có nhiều phương pháp xử lí nước, bên cạnh một số phương pháp hiện đại như tuyển nổi, phương pháp màng thì phương pháp lọc truyền thống vẫn được áp dụng rộng rãi cho các nhà máy xử lí nước và đạt hiệu quả cao. Đó cũng là nội dung chuyên đề mà nhóm chúng tôi hướng đến “ Nghiên cứu về bể lọc nhanh trọng lực” 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Lịch sử lọc Một thế kỷ trước lọc nước hầu như không cần thiết. Các con sông thường sạch sẽ và không bị ô nhiễm. Nước được lấy từ sông bằng tay hoặc bằng máy bơm đơn giản và được sử dụng bởi con người mà không có bất kỳ hình thức thanh lọc nào. Do sự gia tăng dân số và ngành công nghiệp nước sông đã trở nên ô nhiễm và thanh lọc nước trở nên cần thiết. Ban đầu bộ lọc cát chậm được sử dụng. các bộ phận của bộ lọc bao gồm vỏ lớn, có chứa cát, với một đường ống thoát nước ở phía dưới. Sau đó, một lượng nước khổng lồ cần xử lý gây ra một mong muốn cho một kỹ thuật lọc nhanh hiệu quả hơn. Kỹ thuật mới này được gọi là lọc cát nhanh, trong đó yêu cầu bề mặt lọc ít hơn rất nhiều. Tuy nhiên, phương pháp lọc cát nhanh yêu cầu về người quản lý nhiều hơn vì làm sạch các bộ lọc được thực hiện bằng cách rửa ngược mà đòi hỏi phải có máy bơm nước và không khí. Ngoài ra, việc xây dựng các nhà máy lọc phải được thay đổi để cho phép các bể lọc rửa ngược với nước và không khí. 1.2. Giới thiệu về quá trình lọc Lọc là quá trình truyền nước qua các lớp vật liệu để loại bỏ các hạt và các tạp chất khác, bao gồm các bông keo tụ từ nguồn nước đưa vào xử lý. Những tạp chất bao gồm các hạt lơ lửng ( bùn mịn và đất sét), vật chất sinh học ( vi khuẩn, sinh vật phù du, bào tử, u nang, hoặc vật chất khác) và các bông keo tụ. Các vật liệu được sử dụng trong các bộ lọc cung cấp nước công cộng bình thường là lớp cát, than đá, hoặc các dạng vật liệu khác). Quá trình lọc có thể được phân thành 2 loại ( theo vận tốc lọc) là: lọc nhanh và lọc chậm. Lọc chậm là hình thức lọc đầu tiên. Được xây dựng bời John Gibb của Paisley, vào năm 1804 để xử lý nước cho phân xưởng tẩy trắng khu vực Scotland. Lọc cát chậm được sử đầu tiên để xử lý nước cho sông Thames ở London vào năm 1820. Từ khoảng những năm 1930 xử lý nước bởi keo tụ và lọc nhanh trọng lực hoặc lọc áp lực có xu hướng thay thế lọc cát chậm trong một nhà máy xử lý nước, trong một số trường hợp lọc cát chậm được thay thế bằng bộ lọc nhanh trọng lực. Lọc có thể được so sánh như một cái rây hoặc vi lọc mà giữ lại các tạp chất giữa các hạt lọc của lớp vật liệu lọc. Tuy nhiên, vì hầu hết các hạt lơ lửng có thể dễ dàng đi qua không gian giữa các hạt của lớp vật liệu lọc, hấp phụ là quá trình quan trọng nhất trong lọc. Lọc chủ yếu phụ thuộc vào sự kết hợp của cơ chế vật lý và hóa học phức tạp, quan trọng nhất là sự hấp thụ. Sự hấp phụ là quá trình của các hạt dính vào bề mặt của các hạt lọc riêng lẻ hoặc vào các vật liệu lắng đọng trước đó. lực hút và giữ các hạt vào các hạt cũng giống như những người làm việc trong keo tụ và kết bông. Trong 3 thực tế, keo tụ và kết bông có thể xảy ra trong các bể lọc, đặc biệt là nếu keo tụ và kết bông trước khi lọc không được kiểm soát đúng cách. chưa hoàn thành keo tụ có thể gây ra vấn đề nghiêm trọng trong hoạt động của bộ lọc. 1.3. Phân loại lọc 1.3.1. Theo vật liệu lọc - Vật liệu lọc đơn (cát hoặc than) - Vật liệu lọc kép (than và cát) - Đa vật liệu lọc (than, cát, garnet) Bộ lọc đa lớp vật liệu lọc là loại lọc tốt hơn hết trong các loại lọc. Khối lượng lỗ rỗng có sẵn là tối đa ở đầu lọc và giảm dần đến mức tối thiểu tại dưới cùng của bộ lọc. 1.3.2. Theo dòng chảy qua lớp vật liệu lọc Bộ lọc trọng lực: Mở cửa cho không khí. Dòng chảy qua lớp vật liệu lọc đạt được bằng trọng lực Bộ lọc áp suất: Lớp vật liệu lọc được chứa trong bình chịu áp suất. Nước được chuyển giao cho bể chứa dưới áp lực. 1.3.3. Theo tốc độ lọc - Lọc cát nhanh - Lọc cát chậm 1.3.4. Theo cơ chế điều khiển dòng chảy - Tốc độ không đổi (áp suất liên tục hoặc áp suất thay đổi) - Tỷ lệ giảm dần ( áp suất liên tục hay áp suất thay đổi) 1.4. Bể lọc nhanh trọng lực 1.4.1. Giới thiệu về bể lọc nhanh trọng lực Các bộ lọc nhanh trọng lực thường được sử dụng trong xử lý bề mặt nguồn cung cấp nước. Nó bao gồm một cấu trúc để chứa các đơn vị, các lớp vật liệu lọc bộ, một hệ thống thoát nước phía dưới, một hệ thống rửa lọc, và một hệ thống xử lý chất thải. Diện tích lọc nên được chia thành ít nhất hai đơn vị riêng biệt để cho phép hoạt động linh hoạt. Một số hình thức tiền xử lý nước thô, như lắng đọng trầm tích, thường là cần thiết. Trong quá trình lọc, nước chảy lên trên cùng của các lớp vật liệu lọc và được điều khiển thông qua bằng trọng lực. Trong khi đi qua không gian nhỏ hẹp giữa các hạt 4 của bộ lọc, các tạp chất được loại bỏ. Nước tiếp tục đường đi thông qua các sỏi hỗ trợ, đi vào dưới hệ thống thoát nước hệ thống, và sau đó chảy vào hồ chứa. Nó là lớp vật liệu lọc, bao gồm cát hoặc than antraxit, mà thực sự loại bỏ các tạp chất khỏi nước. Các lớp vật liệu lọc thường xuyên được làm sạch bằng một quá trình rửa ngược.[3] 1.4.2. Cơ chế của quá trình lọc: Cơ chế sàng: - Hạt> không gian lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc thì các tạp chất chèn ép ra khỏi lớp vật liệu lọc bằng phương pháp cơ học. - Hạt < không gian lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc thì các tạp chất bị mắc kẹt lại trên lớp vật liệu lọc bởi sự tiếp xúc ngẫu nhiên. Lắng đọng trầm tích Hạt định cư trên các phương tiện lọc. Sự va chạm Hạt nặng sẽ không tuân theo các dòng chảy. Ngăn chặn Các hạt di chuyển dọc theo dòng nước được loại bỏ khi chúng tiếp xúc với bề mặt của môi trường lọc Độ bám dính Các hạt keo tụ gắn liền với lớp vật liệu lọc khi chúng đi qua lớp lớp vật liệu lọc. Sự hấp phụ (hóa học hoặc vật lý hoặc cả hai): Khi một hạt đã được đưa vào tiếp xúc với bề mặt của lớp vật liệu lọc hoặc với các hạt khác. Keo tụ Hạt lớn vượt qua các hạt nhỏ hơn, gia nhập vào nhau, và hình thành những phần tử lớn hơn. Tăng trưởng sinh học Tăng trưởng sinh học trong bộ lọc sẽ làm giảm khối lượng lỗ rỗng và có thể tăng cường việc loại bỏ các những hạt với bất kỳ cơ chế loại bỏ trên. Chất tập trung trên bề mặt của môi trường lọc + chất dinh dưỡng có sẵn → Sinh vật bắt đầu phát triển trên bề mặt của bộ lọc. Một tấm thảm được hình thành có chứa chất nhớt '' zoogleal '' sinh vật được gọi là '' Schmutzdecke ''.[9] 5 1.4.3. Vật liệu lọc Bảng 1.1: Đặc điểm của các vật liệu lọc điển hình Vật liệu Phạm vi kích thước (mm) Trọng lượng riêng Cát thông thường 0.5-0.6 2.6 Cát thô 0.7-3.0 2.6 Than antraxit / than đá 1.0-3.0 1.5-1.8 Sỏi 1.0-50 2.6 Hai yếu tố quan trọng để đánh giá và lựa chọn vật liệu lọc: - Yêu cầu về thời gian để loại bỏ độ đục thông qua các bể lọc. - Thời gian cần thiết cho các bộ lọc để hạn chế được tổn thất ban đầu. Nếu tổn thất áp lực được hạn chế thường xuyên và độ đục tăng đột ngột hiếm khi xả ra thì kích thước vật liệu lọc lớn có thể được xem xét. Nếu độ đục thường xuyên tăng đột ngột và tổn thất ban đầu là hiếm khi gặp phải thì kích thước vật liệu lọc nhỏ có thể được xem xét. 6 CHƯƠNG 2. LỌC CÁT NHANH TRỌNG LỰC Lọc cát nhanh trọng lực là một phương pháp vật lý làm sạch nước uống trên mức độ tập trung ( hoặc bán tập trung). 2.1. Vật liệu lọc Các vật liệu lọc phổ biến trong lọc nhanh trọng lực là cát, trong đó phía trên có một lớp nguyên liệu than hoặc lớp tương tự như cát nhằm cung cấp khoảng không gian trống để lưu trữ các tạp chất trong nước. Hỗn hợp lớp vật liệu lọc nâng cao hơn nữa, trong đó 1 lớp granet hoặc các vật liệu tương tự được đặt dày đặt dưới cát. Vật liệu trơ khác cũng có thể được sử dụng như: than hoạt tính, sỏi thường được sử dụng để hỗ trợ các phương tiện truyền bộ lọc, đặc tính mong muốn cho các vật liệu lọc như sau: • Đặc điểm thủy lực tốt (thấm); • Không phản ứng với các chất trong nước (trơ và dễ dàng để làm sạch); • Cứng và độ bền cao; • Loại bỏ tạp chất; • Không tan trong nước. Sỏi được sử dụng để hộ trợ các bộ lọc cát và cũng cần phải có những đặc điểm như trên. Nó được tùy chỉnh cho đồng nhất với bộ lọc cát nhanh chóng cả về quy mô và hiệu quả. Một tiêu chuẩn Anh cho các đặc điểm kỹ thuật, phê duyệt và thử nghiệm các nguyên liệu lọc nhanh trọng lực đã được công bố bởi người Anh. Hiệp hội nước và nước thải đã đề ra 6 tiêu chuẩn nhằm mục đích bao gồm tất cả các vật liệu dạng hạt được sử dụng trong lọc nhanh trọng lực, về các thông số cần thiết cho thành công trong hoạt động của hệ thống lọc bao gồm lọc ngược. 7 Hình 2.1. Vật liệu lọc Bảng 2.1. Đặc điểm của vật liệu lọc Vật liệu Hình dáng Mật độ tương đối Độ rỗng (%) Đường kính hiệu dụng (mm) Cát silic Tròn 2.65 42 0.4-1.0 Cát silic Góc cạnh 2.65 53 0.4-1.0 Cát ottawa Hình cầu 2.65 40 0.4-1.0 Sỏi silic Tròn 2.65 40 1.0-50 Hồng ngọc(garnet) 3.1-4.3 0.2=0.4 Than antraxit nghiền nát Góc cạnh 1.50-1.75 55 0.4-1.4 Nhựa Lựa chọn đặc điểm bất kì Thông thường,vật liệu lọc cát nhanh chóng là cát. Tuy nhiên, hình thức vật liệu lọc 8 [...]... này, chúng tôi có những hiểu biết sâu hơn về bể lọc nhanh trọng lực Trong khuôn khổ chuyên đề này, nhóm chúng tôi có thể chưa trình bày đầy đủ tất cả mọi thông tin và những vấn đề liên quan đến bể lọc nhanh trọng lực như mong muốn và còn nhiều thiếu sót trong vấn đề nghiên cứu, thu thập thông tin Mong nhận được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của thầy để chuyên đề được hoàn thiện hơn Chúng tôi xin chân... tốc độ lọc và tổn thất áp lực của bể lọc Dụng cụ này có thể gắn trực tiếp trên bể lọc hoặc lắp trong các tủ điều khiển cho các bể lọc nếu có Các dụng cụ đo lường đều phải được kiểm tra định kì tối thiểu kì tối thiểu 6 tháng một lần Quá trình rửa bể lọc: Được tiến hành khi tổn thất áp lực trong bể đạt tới giá trị giới hạn hoặc vào thời điểm lượng nước lọc bắt đầu xấu đi xác định thời điểm cần rửa lọc, ... Vật liệu lọc với tính đồng nhất ít hơn 1.3 chỉ có với chi phí cao Đặc điểm của vật liệu lọc điển hình được đưa ra trong bảng sau Hình 2.4 Lọc cát nhanh trọng lực 11 2.2 Thiết kế bể lọc cát nhanh trọng lực Mặt cắt của một bộ lọc trọng lực được thể hiện trong hình bên dưới Trong lọc, nước đi vào phía trên lớp vật liệu lọc thông qua một máng vào Sau khi đi xuống thông qua các lớp vật liệu dạng hạt (24-30... chảy của nước để bộ lọc, hoặc rửa ngược Hình 3.1 Qúa trình vận hành lọc và thau rửa lọc Rửa ngược không chỉ quan trọng đối với hoạt động của một bộ lọc, nó là nền tảng cho chất lượng nước ra khỏi bộ lọc Sớm hay muộn, tất cả bộ lọc cần phải được rửa ngược hoặc thay thế 17 Hình 3.2 Quá trình thau rửa bể lọc trong lọc cát nhanh trọng lực Hầu hết các hệ thống xử lý nước sử dụng bộ lọc để lựa chọn, giữ... ngược bộ 26 lọc kết thúc và van cửa xả nước lọc được mở ra, , nước lọc trong 10 – 15 phút đầu tiên sẽ bị loại bỏ để đảm bảo chất lượng nước cấp, do đó vận hành bể lọc ở chế độ điều khiển trực tiếp Hình 3.6 Thau rửa lọc 3.3 Các vấn đề trong vận hành bể lọc Có ba vấn đề chính của bộ lọc Chúng có thể được gây ra bởi hóa chất xử lý trước bộ lọc, điều khiển tốc độ dòng chảy lọc, và rửa ngược các bộ lọc 3.3.1... DỤNG CỦA BỂ LỌC NHANH TRỌNG LỰC Có những ứng dụng khác nhau của lọc cát nhanh trọng lực trong việc xử lý nước cho nguồn cung cấp nước uống Trong lĩnh vực cấp nước, quá trình này được ứng dụng để xử lí nước mặt, nước ngầm Trong xử lí nước mặt, lọc nhanh được sử dụng để khử các hạt cặn bã trong nước Trong xử lí nước ngầm, lọc nhanh được sử dụng cho loại bỏ sắt và mangan Để hỗ trợ cho quá trình lọc, sục... thực hiện chuyên đề “Nghiên cứu về bể lọc nhanh trọng lực vừa qua, nhóm chúng tôi đã vận dụng hết kiến thức có được từ những điều đã học và nghiên cứu, tham khảo các tài liệu bài báo nước ngoài để hoàn thành chuyên đề này Việc học tập, nghiên cứu để thực hiên chuyên đề đã tạo điều kiện cho chúng tôi có thêm nhiều hiểu biết và nhiều bài học quý báu cho bản thân Đặc biệt, thông qua chuyên đề này, chúng... rửa ngược Bể lọc nhanh trọng lực – bể lọc cát nhanh trọng lực, một lớp , hai lớp hay nhiều lớp vật liệu lọc - yêu cầu làm sạch định kỳ để loại bỏ các chất rắn tích lũy Trong suốt chu trình làm sạch, hoặc rửa ngược, dòng chảy bị đảo ngược và tốc độ dòng chảy là 13-20 gals / m2 / phút được dẫn qua bể để loại bỏ chất rắn tích lũy Trong quá trình này, các bể đã mở rộng trở thành chất lỏng trong bể được giãn... vấn đề hoạt động, chẳng hạn như tắc nghẽn bộ lọc và tăng độ đục thông qua các lớp vật liệu lọc. [10] 25 3.2 Vận hành và bảo trì bể lọc: Vận hành quá trình lọc Làm sạch các bể lọc (rửa ngược) mỗi 24-72 giờ Nước rửa ngược và bùn thường được yêu cầu xử lý độc Cần người vận hành có tay nghề cao Trong thực tế để giữ tốc độ lọc ổn định, người ta sử dụng các loại thiết bị điều chỉnh tốc độ lọc Ở các bể lọc đều... vật liệu lọc của bộ lọc xi măng cùng với các bông keo tụ Nếu bộ lọc được rửa ngược hiệu quả, các quả bóng bùn được chia ra và gỡ bỏ Khi quả bóng tăng trọng, chúng sẽ lắng xuống đáy của bộ lọc và chiếm giá trị khối lượng lọc Những vấn đề khác, chẳng hạn như bộ lọc nứt và tách lớp vật liệu lọc từ bộ lọc cũng có thể là kết quả của sự hình thành bùn bóng Co rút lớp vật liệu lọc Co rút lớp vật liệu lọc hoặc . vận hành, bảo trì bể lọc. Phạm vi nghiên cứu : Bể lọc nhanh trọng lực. 2. Nội dung Chuyên đề đi sâu vào nghiên cứu về cách phân loại bể lọc, tính toán thiết kế bể lọc nhanh trọng lực, quá trình. dần ( áp suất liên tục hay áp suất thay đổi) 1.4. Bể lọc nhanh trọng lực 1.4.1. Giới thiệu về bể lọc nhanh trọng lực Các bộ lọc nhanh trọng lực thường được sử dụng trong xử lý bề mặt nguồn cung cấp. keo tụ và lọc nhanh trọng lực hoặc lọc áp lực có xu hướng thay thế lọc cát chậm trong một nhà máy xử lý nước, trong một số trường hợp lọc cát chậm được thay thế bằng bộ lọc nhanh trọng lực. Lọc có