Thiết kế cột lọc cặn lơ lửng trong nước MMF

Thiết kế cột lọc thô đa vật liệu loại bỏ cặn lơ lửng trong nước là bước lọc đầu tiên của hệ thống lọc nước để loại bỏ các tạp chất không tan trong nước có kích thước milimet, quá trình lọc này còn gọi là particle filter.

Mô hình lọc nước tinh khiết có điện trở nước thấp

Để thiết kế cột lọc các cặn bẩn lơ lửng trong nước, người thiết kế đi qua 4 bước: Chọn kích cỡ cột lọc, chọn vật liệu lọc, tính toán lượng vật liệu lọc cần và bố trí vật liệu lọc.

Bước thứ nhất là chọn kích cỡ cột lọc.

Thông thường trước đây, việc tính toán kích cỡ cột lọc, cụ thể là đường kính cột lọc rất mất thời gian, do bị ảnh hưởng bởi vận tốc lọc. Vận tốc lọc của mỗi loại nước khác nhau thì được khuyến cáo khác nhau. Bên dưới là bảng vận tốc lọc tùy loại nguồn nước.

Bảng: Vận tốc lọc áp lực của từng loại nguồn nước

STT Loại nguồn nước Vận tốc lọc (m/h)
1 Nước máy 17.5 – 19.0
2 Nước giếng 12.5 – 15.0
3 Nước sông 5.0 – 10.0
4 Nước mặn 7.5 – 12.5

Hiện tại, với các cột lọc được sản xuất sẵn, việc chọn kích thước đường kính cột lọc rất đơn giản. Chúng ta chỉ cần biết lưu lượng, sau đó dựa theo bước 2.8 ở trên thì chúng ta sẽ biết được nên chọn kích cỡ cột lọc như thế nào.

Ví dụ, khi chúng ta cần thiết kế hệ thống có nước đầu vào là 2 m3/h, thì chúng ta nên chọn cột lọc 1865. Sau đó, chúng ta dùng bảng trên để kiểm tra lại, vận tốc lọc có nằm trong khoản cho phép không. Cách tính dựa vào công thức:

Lưu lượng = tiết diện * vận tốc.

Ngoài ra, chúng ta cũng nên chú ý đến vật liệu của cột lọc thô.

Các loại cột lọc đa vật liệu

Bước thứ hai là lựa chọn vật liệu lọc.

Trong lựa chọn vật liệu lọc nước có hai nhiệm vụ là chọn loại vật liệu lọc và chọn kích thước vật liệu lọc.

Chọn loại vật liệu lọc thì sẽ phụ thuộc vào thành phần nước đầu vào cần xử lý.

Ví dụ nước đầu vào là nước máy, thành phần cặn lơ lửng là silic, huyền phù,…thì vật liệu lọc nước nên được chọn là sỏi đỡ, cát, anthracite.

Hoặc nếu nước đầu vào là nước ngầm có hàm lượng sắt cao thì cần sử dụng các vật liệu chuyên xử lý sắt như cát mangan, DMI-65,…

Chọn kích cỡ vật liệu lọc

Khi chọn kích cỡ vật liệu lọc thì chúng ta chú ý đến 3 nguyên tắt sau:

  • Hạt lọc càng nhỏ thì khoản cách giữa các hạt lọc càng nhỏ, từ đó hiệu quả lọc sẽ cao, loại bỏ được cáu cặn có kích thước nhỏ.
  • Hạt lọc càng nhỏ thì mất áp càng cao. Chênh áp của cột lọc sẽ tăng nhanh.
  • Hạt lọc càng nhỏ thì cần nhiều khối lượng hạt lọc hơn (với cùng một thể tích), từ đó ảnh hưởng đến chi phí.

Do đó, chúng ta cân nhắc lựa chọn kích cỡ hạt lọc cho phù hợp.

Bước thứ 3 là tính toán lượng vật liệu lọc cần thiết

Trong bước tính toán lượng vật liệu lọc cần thiết, chúng ta đi làm hai công việc sau. Công việt thứ nhất là tính chiều cao của từng lớp vật liệu lọc. Công việc thứ hai với chiều cao lớp vật liệu lọc và đường kính cột lọc đã biết, chúng ta tính ra khối lượng vật liệu lọc cần chuẩn bị.

Tính chiều cao của từng lớp vật liệu lọc

Để tính ra chiều cao của lớp lọc, chúng ta tuân thủ hai nguyên tắt.

Nguyên tắt thứ nhất là tỉ lệ chiều cao lớp lọc chia cho đường kính trung bình của hạt lọc là 1200.

                                    L/D = 1200

            L là chiều cao lớp lọc

            D là đường kính hạt lọc

Ví dụ, lớp cát lọc cần bố trí chiều cao bao nhiêu nếu chọn cát lọc có đường kính 0.4-0.8 mm.

            Với đường kính trên thì D sẽ là (0.4+0.8/2) = 0.6 mm

            Chiều cao lớp lọc = 1200 * D = 1200 * 0.6 = 720 mm

Nguyên tắt thứ hai cần tuân thủ là chiều cao lớp lọc tối thiểu khuyến cáo bởi nhà sản xuất vật liệu lọc. Ví dụ, hạt lọc sắt DMI-65 khuyến cáo chiều cao tối thiểu không thấp hơn 400 mm. Khi tính lượng vật liệu lọc, chúng ta cũng tuân thủ nguyên tắt này.

Chú ý, hai nguyên tắt trên không áp dụng cho lớp sỏi đỡ. Vì sỏi đỡ ko hề có chức năng lọc nước. Lớp sỏi đỡ chỉ nên bố trí vừa ngập các đầu thu nước, để khi rửa ngược, nước phân phối đi lên dễ hơn, tránh nghẹt khi rửa ngược.

Khối lượng vật liệu lọc cần chuẩn bị

Sau khi đã tính ra được chiều cao lớp lọc. Để tính toán vật liệu lọc cần sử dụng, các bạn tính theo ba bước bên dưới:

Bước 1: Tính tiết diện cột lọc từ đường kính cột lọc đã tính ra từ bước chọn kích cỡ cột lọc.

Ví dụ, cột lọc 1665 có đường kính 400. Tiết diện cột lọc sẽ là:

S = pi*R2 = 3.14*(0.22) = 0.1256 m2

Bước 2: Tính thể tích cột lọc bằng công thức tiết diện cột lọc với chiều cao lớp lọc. Ví dụ, chiều cao lớp lọc là 720 mm = 0.72m:

V = S X H = 0.1256 m* 0.72 m = 0.09 m3 = 90 lít

Bước 3: Tính từ thể tích sang khối lượng. Cách tính lấy thể tích nhân với khối lượng riêng của loại hạt lọc.

Ví dụ, cát lọc có khối lượng là 1.4 tấn/m3 = 1.4 kg/l.

=> khối lượng cát = 1.4 * 90 = 126 kg

Như vậy là chúng ta đã xác định được ba thông tin của cột lọc là loại cột lọc (vật liệu, kích thước), vật liệu lọc (loại và kích thước) và số lượng vật liệu lọc, từ đó chúng ta có thể tính ra giá tiền của cột lọc, bốc được dự toán chi phí cho phần cột lọc thô.

Bước thứ 4 là bố trí vật liệu lọc

Các vật liệu lọc được bố trí theo nguyên tắt hạt có khối lượng riêng lớn hơn thì ở tầng thâp hơn. Mục đích là sau khi rửa ngược xong, các hạt lọc sẽ lắng theo khối lượng và, hạt nặng hơn sẽ lắng trước và lại tự sắp xếp theo thứ tự, hạt có khối lượng riêng lớn hơn thì nằm dưới hạt có khối lượng riêng nhỏ hơn.

Trong phần này mình cũng trình bày một lưu ý rất quan trọng là khoảng không gian trống bên trên tối thiểu phải chiếm 25% tổng chiều cao cột lọc. Lý do là khi rửa ngược, để các hạt cặn có thể bong ra được thì lớp vật liệu lọc phải giãn ra. Nếu khoảng không gian bên trên tối thiểu không đạt 25% thì khoản cách giãn nở của lớp vật liệu lọc sẽ không đủ, từ đó, không rửa sạch vật liệu lọc được.

Hình: Khoản không bên trên chiếm tối thiểu 25% tổng chiều cao cột lọc

Ví dụ: Tính toán thiết kế cột lọc thô cho nước máy, lưu lượng 20 m3/h. Biết rằng cột lọc sử dụng vật liệu lọc có kích thước như sau:

  • Cát lớn 0.8 – 1.2 mm
  • Cát nhỏ 0.4 – 0.8 mm
  • Anthracite 0.9 – 1.5 mm

Như vậy là chúng ta đã hoàn ththanfhinsh toán thiết kế cột lọc với mục đích loại bỏ các cáu cặn lơ lửng trong nước.

Các bạn có thể tham khảo các khóa học về thiết kế hệ thống lọc nước tại đây

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

0909407547
icons8-exercise-96