Nội dung bài viết
Giới thiệu
Hiện tại mình thấy có khá nhiều hệ thống thiết kế cột lọc nước đa vật liệu xử lý nước đầu vào cho hệ thống lọc thẩm thấu ngược RO có thiết kế không đúng. Việc thiết kế không đúng sẽ dẫn đến các hạn chế sau: Lưu lượng lọc không tối ưu dù bơm chạy 100 công suất, Chênh áp của cột lọc tăng nhanh, vật liệu lọc trong cột lọc tạo thành các kênh rỗng nên các hạt TSS không được giữ lại, quá trình rửa ngược không hiệu quả.
Để giúp các bạn hiểu được một cột lọc áp suất đa vật liệu nên thiết kế như thế nào, mời các bạn xem từng bước hướng dẫn sau nhé.
Tổng quan chọn kích thước cột lọc
Để biết được nên thiết kế cột lọc đa vật liệu có kích cỡ như thế nào, chúng ta cần đi tìm hai thông số là đường kính cột lọc và chiều cao cột lọc.
Đường kính cột lọc sẽ được quyết định bởi nhu cầu lưu lượng. Chiều cao cột lọc sẽ quyết định bởi chiều cao lớp vật liệu cộng với khoảng không gian trống bên trên. Trong đó, chiều cao lớp vật liệu lọc được quyết định bởi nồng độ và thành phần TSS đầu vào.
Khoảng không gian trống bên trên thì được quyết định bởi chiều cao lớp vật liệu lọc, vì khi rửa ngược, không gian này phải đủ lớn để toàn bộ lớp vật liệu lọc có thể giãn nở ra để rửa đi hết cáu cặn.
Các bạn thấy chúng liên quan với nhau chặt chẽ đúng không. Người yêu nghề sẽ thấy thú vị lắm đó.
Xác định đường kính cột lọc
Đầu tiên chúng ta đi vào phần 1 là xác định đường kính cột lọc. Để xác định đường kính cột lọc, chúng ta xác định lưu lượng nước cần xử lý. Sau khi xác định được lưu lượng cần xử lý của hệ thống chúng ta sẽ tính ra đường kính của cột lọc như sau. Ở đây, mình ví dụ là mình cần tính cho một hệ thống có công suất 20 m3/h.
Mình sẽ chọn là thiết kế theo N+1 (N là số cột chạy để đủ công suất hệ thống, 1 là để dự phòng, trong điều kiện dừng để rửa ngược một cột, N cột còn lại chạy vẫn đủ công suất hệ thống). Ở đây mình chọn thiết kế 2 cột, để đáp ứng N+1 thì mỗi cột phải có công suất là 20 m3/h.
Mình chọn hệ số lưu lượng trung bình tối ưu qua cột lọc là 12 m3/m2/h. Như vậy, mình tính ra diện tích bề mặt cột lọc của mình sẽ là 20/12 là 1.67 m2.
Từ diện tích bề mặt, mình tính ra đường kính cột lọc = 1.46 (dựa vào công thức tính diện tích hình tròn nha mấy bạn), mình lấy luôn là 1.5 m. Vậy là chúng ta đã xác định được đường kính bồn….
Xác định chiều cao cột lọc
Bước 2, chúng ta đi xác định chiều cao lớp vật liệu lọc. Trong cột lọc đa vật liệu sẽ có các lớp vật liệu lọc sau: Lớp sỏi nhỏ 12-18 mm, nơi lót ống thu nước. Lớp cát lớn 6-12 mm. Lớp cát mịn 1.2 -5 mm. Lớp than hoạt tính lớn (hạt lớn size 2-4 mesh) hoặc Anthracite ( 2-4 mm).
Có hệ thống thì họ làm riêng cột lọc than hoạt tính, thì cột lọc đa vật liệu mình chỉ cần sỏi đỡ, cát lớn, cát nhỏ. Lưu ý, loại vật liệu bên trên là mình đang làm cho nước cấp từ nhà máy. Đối với nước ngầm có tính chất khác thì vật liệu lọc cũng khác. Các bạn xem lại bài 31 cho thông tin này nhé.
Các bạn nhớ là bố trí hạt có khối lượng nặng nhất bên dưới và cứ như thế, càng đi lên thì càng nhẹ để khi rửa ngược, chúng lắng xuống lại theo thứ tự như cũ.
Do nồng độ các chất ô nhiễm của nguồn nước đầu vào khác nhau thì lượng vật liệu lọc sẽ khác nhau. Ở đây mình đưa ra một khoảng, các bạn căn cứ vào tính chất nước đầu vào hệ thống của mình mà xác định nên thêm hoặc bớt theo con số này nhé. Vì nhiều vật liệu lọc quá thì dẫn đến hao phí và tổn thất áp, ít vật liệu lọc thì nước đầu ra không đạt.
Lớp sỏi đỡ nên giao động từ 100-200 mm, lớp này chỉ có chức năng thu nước nên các bạn bố trí làm sao ngập ống thu trên 50-100 mm là được. Lớp cát lớn từ 200 -300 mm. Lớp cát nhỏ nên từ 150 -300 mm. Lớp anthracite từ 300-500 mm. Như vậy tổng chiều cao của cột vật liệu lọc sẽ giao động trong khoảng 750 – 900 mm.
Tiếp theo chúng ta xác định khoảng trống phía bên trên vật liệu lọc để khi chúng ta rửa ngược, vật liệu lọc giãn nở ra, cặn được lấy đi.
Mình thường chọn khoảng trống này là 50% chiều cao của lớp vật liệu lọc, các bạn có thể tăng hoặc giảm. Tuy nhiên, các bạn phải đảm bảo tối thiểu là 40% thì rửa ngược mới sạch được.
Như vậy là chúng ta đã tính ra được chiều cao của cột lọc cần là 900 mm + (900*0.5) mm = 1350 mm.
Độ dày thành cột lọc
Một bước quan trọng nữa là chúng ta cần xác định chiều dày của thành cột lọc. Vì đây là lọc áp lực nên phải đảm bảo bồn chịu được áp suất cao. Mỗi loại vật liệu thì yêu cầu độ dày cũng khác nhau. Trên thị trường hiện nay có các loại như: Cột lọc bằng sợi thủy tinh, cột lọc inox, cột lọc thép, cột lọc ống PVC,…
Công thức tính độ dày thành cột lọc sẽ bằng áp suất thiết kế nhân với bán kính bồn, sau đó chia cho sức chịu áp của vật liệu nhân với hệ số chịu tải của mối hàn trừ đi 0.6 lần áp suất thiết kế (0.6 đối với loại bồn cầu elip ở hai đáy).
Như vậy là chúng ta đã tính ra được cột lọc đa vật liệu đầu vào hệ thống lọc thẩm thấu ngược RO khi biết lưu lượng nguồn nước và đặc tính nguồn nước đầu vào. Trong bài sau mình sẽ hướng dẫn tiếp tính toán lượng vật liệu lọc chúng ta cần nhé.
Cảm ơn các bạn đã đọc bài, nếu thấy hữu ích hãy share cho những anh em làm trong cùng lĩnh vực đọc nhé.
Các bạn có thể tìm hiểu về khóa học thiết kế hệ thống lọc nước RO tại đây.
Tham khảo fanpage: https://www.facebook.com/helocnuocro để đọc các bài chia sẻ hay về kinh nghiệm lọc nước màng RO
