Bài giảng xử lý nước thải chương 5

NGUYÊN TẮC NGUYÊN TẮC Nguyên tắc: Dưới tác dụng của trọng lực, áp suất cao hay áp suất chân không, nước đi qua vách lọc, còn hạt rắn sẽ được giữ lại trong lỗ xốp của vật liệu lọc và lớp

Trang 1

NGUYÊN TẮC

Nguyên tắc: Dưới tác dụng của trọng lực, áp suất cao hay áp suất chân không, nước đi qua vách lọc, còn hạt rắn sẽ được giữ lại trong lỗ xốp của vật liệu lọc và lớp cặn hình thành

Saturday, 19 June, 2010

VẬT LIỆU LỌC

Vật liệu lọc:

- Dạng vách ngăn kim lọai hay vải

- Lớp hạt rời

- Lọc từ

- Lọc micron

PHÂN LOẠI

Các dạng lọc qua vách ngăn gồm:

Lọc áp suất ( 3- 15 at ) Lọc chân không ( 0,85 at ) – Lọc trọng lực ( áp suất cột nước 0,5 at )

Lọc gián đoạn hay liên tục Thiết bị dạng trống , dạng đĩa quay dạng băng tải

Trang 2

LỌC QUA HẠT RỜI

Lọc nhanh: có thể 1 lớp hay nhiều lớp lọc: tổng

chiều dày: 1,5 – 2 m, vận tốc: 12 – 20 m/h Rửa

lọc bắng thổi khí : Sục khí, sục khí cùng với nước

và rửa bằng nước

Lọc chậm: là bể chứa nước trong đó có lớp cát

lọc ( vận tốc 0,2 – 0,3 m/h - < 25 mg/l và 0,1 – 0,2

m/h – 25 – 30 mg/l ) Ưu: độ sạch cao, Khuyết:

kích thước lớn và khó rửa cặn

Lọc kín ( lớp hạt 0,5 – 1 m)

lọc hở ( lớp hạt 1 – 2 m )

6

LỌC NHŨ TƯƠNG

Sự chảy của các hạt nhũ tương qua bề mặt kị nước mạnh hơn qua bề mặt hóa nước, vì trên

bề mặt vật liệu háo nước có đám mây H2O làm cản trở đường đi của các hạt nhũ tương sản phẩm dầu khí và nhớt có thể sử dụng thiết bị lọc với lớp hạt bằng bọt poliuretan Chiều cao lớp vật liệu 2-2,5m, kích thước hạt bọt poliuretan 5-10µm Vận tốc lọc đến 25m/h

Ap dụng khi nồng độ dầu trong nước thải đến 1000mg/l.

THIẾT BỊ LỌC MICRON

Ứng dụng để làm sạch nước thải khỏi vật liệu

rắn và sợi

Quá trình lọc micron là lọc nước thải qua lưới

xuyên lỗ, có kích thước 40-70µm

Vận tốc lọc khoảng 25-45m/h Khi nồng độ hạt

rắn lơ lửng 15-20mg/l, hiệu quả xử lí 50-60%.

QUÁ TRÌNH LỌC

Trong công nghệ xử lý nước, lọc là giai đọan cuối cùng để làm trong nước triệt để.

Quá trình lọc nước được đặt trưng bởi:

– Tốc độ lọc – Chu kỳ lọc

Trang 3

QUÁ TRÌNH LỌC

Chu kỳ lọc : là khỏang thời gian giữa hai lần rửa

lọc T (h).

Tốc độ lọc : tính bằng m/h: là đại lượng biểu thị số

lượng nước (m 3 ) lọc qua 1m 2 diện tích của lớp

vật liệu lọc trong thời gian một giờ.

Đến cuối chu kỳ lọc, tổn thất qua lớp vật liệu lọc

đạt đến trị số giới hạn ⇒V lọc << V tính toán

⇒Rửa vật liệu lọc

10

PHÂN LOẠI BỂ LỌC

Theo tốc độ lọc:

• Bể lọc chậm: tốc độ lọc 0.1 ÷ 0.5 m/h

• Bể lọc nhanh: tốc độ lọc 5 ÷ 15 m/h

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

Theo chế độ dòng chảy:

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

• Bể lọc áp lực: bể lọc kín

Theo chiều của dòng nước:

• Bể lọc xuôi: nước chảy qua 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 lọc

theo cả hai chiều từ trên xuống và từ dưới lên.

Theo số lượng lớp vật liệu lọc:

• Bể lọc một lớp vật liệu

• Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc

Theo cỡ hạt vật liệu lọc:

• Bể lọc có cỡ hạt nhỏ: d < 0,4mm

• Bể lọc có cỡ hạt vừa: d = 0,4 ÷ 0,8 mm

• Bể lọc có cỡ hạt thô: d > 0,8mm

Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc:

• Bể lọc có vật liệu lọc ở dạng hạt

• Bể lọc lưới: nước lọc đi qua lưới lọc kim loại hoặc vật liệu xốp

• Bể lọc có màng lọc: nước lọc đi qua màng lọc được tạo thành trên bề mặt lưới đỡ hoặc lớp vật liệu lọc.

Trang 4

VẬT LIỆU LỌC

Vật liệu lọc thường sử dụng:

§ Cát thạch anh

§ Than antraxit

§ Đá hoa macnetit (Fe3O4),…

Yêu cầu vật liệu lọc phải đảm bảo:

§ Thành phần hạt

§ Mức đồng nhất về kích thước hạt

§ Độ bền cơ học

§ Độ bền hoá học đối với nước lọc

14

XÁC ĐỊNH ĐỘ LỚN VÀ ĐỘ ĐỒNG NHẤT

Chọn bộ rây, với kích thước mỗi cỡ rây chênh nhau không quá 0.25 mm

Lấy vật liệu hạt sấy ở nhiệt độ 105 0 C đến trọng lượng không đổi

XÁC ĐỊNH ĐỘ LỚN VÀ ĐỘ ĐỒNG NHẤT

Cân lấy 200g (độ chính xác 0.01g)

Sàng qua rây có kích thước đã chọn

Cân trọng lượng số hạt lọt qua rây ⇒ lập

bảng (%)

Vẽ biểu đồ biểu diễn mối quan hệ giữa kích

thước và phần trăm hạt lọt qua rây.

BIỂU ĐỒ BIỂU DIỄN KÍCH THƯỚC

VÀ (%) HẠT LỌT QUA RÂY

BIỂU ĐỒ BIỂU DIỄN KÍCH THƯỚC

VÀ (%) HẠT LỌT QUA RÂY

0 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 2 1 4

Số lượng hạt lọt qua rây, %

2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

d 80 = 0,82

d 10 = 0,42

Cỡ râ y, m m

Trang 5

DỰA VÀO BIỂU ĐỒ XÁC ĐỊNH

Đường kính tương đương của vật liệu hạt

Trong đó: Pi : số % vật liệu còn lại trên rây i

d i : kích thước mắt rây i Kết quả ở ví dụ trên

dtñ= 100

∑ Pi/di

(mm)

dtñ=

100 1

28

+3,1

1,01

+ 5,5

0,94

0,8 + 30 0,68 35,5 0,56 + 6 0,41

0,25

= 0,56mm

18

HỆ SỐ ĐO KHÔNG ĐỒNG NHẤT

K =

d80

d10

Đường kính d 80 : kích cỡ rây khi sàng cho lọt qua 80% tổng số

hạt

Đường kính d 10 : kích cỡ rây khi sàng cho lọt qua 10% tổng số

hạt

K = 0,69 0,41 = 1,68

Ví dụ:

d50= 0,65 (đường kính trung bình)

ĐỘ BỀN CƠ HỌC

Độ bào mòn

Độ vỡ vụn

Cách xác định

- Cân 100g vật liệu lọc đã được sấy khô lọt qua rây

có kích thước lỗ rây 1 mm và còn lại trên rây có

kích thước lỗ rây 0,5 mm

- Cho vào bình thuỷ tinh có chứa 150 ml nước cất

- Lắc đều trong 24h bằng máy lắc (rung)

- Sau 24h lấy vật liệu lọc ra, sấy ở nhiệt độ 150 0 C đến

trọng lượng không đổi.

ĐỘ BỀN CƠ HỌC

Độ bào mòn được xác định bằng phần trăm trọng lượng hạt của mẫu qua rây có kích thước lỗ rây là 0,25 mm.

Đỗ vỡ vụn được xác định bằng số % trọng lượng hạt của mẫu thử qua rây có kích thước lỗ rây là 0,5 mm nhưng nằm trên rây

có kích thước lỗ rây 0,25 mm Vật liệu lọc có độ bền cơ học khi:

– Độ vỡ vụn ≤ 4%

– Độ bào mòn ≤ 0,5%

Trang 6

ĐỘ BỀN HOÁ HỌC

Lấy 3 bình thí nghiệm

– Mẫu cần xác định rửa sạch và sấy khô ở nhiệt độ

60 0 C

– Cho vào mỗi bình 10g vật liệu lọc

– Cho vào mỗi bình 500 ml nước cất

- Bình thứ 1 : cho vào 250 mg NaCl tinh khiết (trung

tính)

- Bình thứ 2 : cho vào 100 mg HCl (môi trường axít)

- Bình thứ 3 : cho vào 100 g NaOH (môi trường kiềm)

22

ĐỘ BỀN HOÁ HỌC

Sau 4h lắc bình một lần Sau 24h lọc qua giấy lọc Phân tích nước lọc, xác định

– Cặn hoà tan

– Độ oxy hoá

– Nồng độ axít Silisic

Vật liệu lọc có độ bền hoá học khi:

– Nồng độ axit silisic ≤ 10 mg/l

– Hàm lượng cặn hoà tan ≤ 20 mg/l

– Độ oxy hoá ≤ 10 mg/l

VẬT LIỆU ĐỠ

Đặt giữa lớp vật liệu lọc và hệ thống thu

nước lọc, phân phối nước rửa

Nhiệm vụ:

– Ngăn không cho hạt vật liệu lọc chui qua lỗ của hệ

thống ống thu nước ra ngoài

– Phân phối đều nước rửa theo diện tích của bể lọc

Vật liệu là sợi hoặc đá dăm phải:

– Có độ bền cơ học và hoá học cao.

– Không chứa hơn 10% hạt là đá vôi

Trong lớp vật liệu đỡ d max không vượt quá

2 lần đường kính hạt bé nhất.

Kích thước hạt bé nhất của lớp trên cùng của vật liệu đỡ (trên lớp này là vật liệu lọc) không được lớn quá 2 lần kích thước hạt của lớp vật liệu lọc

Chiều dày lớp vật liệu đỡ (dùng hệ thống ống khoan lỗ để phân phối nước rửa lọc trở lực lớn được chọn như sau:

Trang 7

100

8 ÷ 16

100

4 ÷ 8

50

2 ÷ 4

Mặt trên lớp này cao hơn lỗ của hệ thống phân phối nước là 100 mm

16 ÷ 32

Chiều dày lớp đỡ (mm)

Độ lớn của hạt (mm)

26

Nhược điểm:

– Tăng chiều cao bể lọc → tăng giá thành xây dựng bể

– Khi rửa lọc lớp đỡ có thể bị xáo trộn → gây hố lõm

→ ảnh hưởng đến điều kiện làm việc bể lọc

⇒ Nên dùng hệ thống phân phối nước rửa lọc có thể

đổ trực tiếp vật liệu lọc lên trên mà không cần lớp đỡ

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA

QUÁ TRÌNH LỌC NƯỚC

CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA

QUÁ TRÌNH LỌC NƯỚC

CƠ SỞ CỦA QUÁ TRÌNH LỌC Khi lọc cặn bẩn qua lớp vật liệu lọc có thể xảy ra:

– Cặn đóng thành màng mỏng trên bề mặt vật liệu lọc

– Cặn đóng trong các lỗ rỗng của vật liệu lọc

– Một phần đóng thành màng mỏng, một phần thì lắng đọng trong các lỗ rỗng.

Trang 8

CƠ SỞ CỦA QUÁ TRÌNH LỌC

→ Vận tốc nhỏ tạo thành màng trên bề mặt → tạo ra

lớp lọc phụ có độ rỗng rất bé → khả năng giữ cặn

rất bé cao Tuy nhiên tổn thất của màng lọc tăng

nhanh → Rửa bể thường xuyên.

→ Vận tốc lọc lớn → màng lọc không tạo được →

cặn bẩn chui xuống các lỗ rỗng phía dưới

BỂ LỌC NHANH

CẤU TẠO BỂ LỌC NHANH

Sand Gravel Influent

Drain

Anthracite

CẤU TẠO BỂ LỌC NHANH

Trang 9

SƠ ĐỒ CẤU TẠO BỂ LỌC NHANH

34

2

8 6

9 3

5 7

1

4

10

4 Ống xả nước rửa lọc

5 Máng phân phối nước lọc và thu nước rửa lọc

6 Ống dẫn nước rửa lọc

7 Mương thoát nước

1 Ống dẫn nước từ bể lắng sang

2 Hệ thống thu nước lọc và phân phối nước rửa lọc

3 Ống dẫn nước lọc

8 Ống xả nước lọc đầu

9 Van điều chỉnh tốc độ lọc

10 Van xả nước lọc đầu

BỂ LỌC NHANH

Trang 10

HỆ THỐNG THU NƯỚC BỂ LỌC NHANH

38

HỆ THỐNG THU NƯỚC BỂ LỌC NHANH

ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LỌC NHANH

Hiệu quả lọc là kết quả của hai quá trình:

– Quá trình kết bám của các hạt cặn có trong nước

lên bề mặt hạt lọc.

– 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

ĐỘNG HỌC CỦA QUÁ TRÌNH LỌC NHANH

Trang 11

C

CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH LỌC

42

LỌC QUA LỖ RỖNG CỦA LỚP VẬT LIỆU LỌC (LỌC NHANH)

Cặn giữ lại và tích lũy dần trong các lỗ rỗng → tăng tổn thất thuỷ lực.

Lọc trong là quá trình chính của bể lọc Tăng tổn thất áp lực của lớp vật liệu lọc là quá trình đi kèm với quá trình lọc

⇒phải tính đến khi tính toán thiết kế và quản lý bể lọc Cặn bẩn đóng lại trong lớp vật liệu lọc không bền

LỌC QUA LỖ RỖNG CỦA LỚP

VẬT LIỆU LỌC (LỌC NHANH)

LỌC QUA LỖ RỖNG CỦA LỚP

VẬT LIỆU LỌC (LỌC NHANH)

của cặn bị phá vỡ một phần cặn dính kết

vào bề mặt hạt, lớp vật liệu lọc tách ra đi

theo nước xuống các lớp ở phía dưới Tại

đây lực dính kết lớn hơn lực thuỷ động,

những cặn bẩn này lại được dính kết vào bề

mặt của hạt mới.

Quá trình lọc xảy ra hai quá trình

Tách cặn bẩn ra khỏi nước và gắn lên bề mặt của hạt vật liệu lọc dưới tác dụng của lực dính kết (quá trình 1)

Quá trình tách các cặn bẩn đã bám lên bề mặt của hạt vật liệu lọc để chuyển chúng ngược lại vào nước dưới tác dụng của lực thuỷ động (quá trình 2)

Quá trình lọc xảy ra khi quá trình 1 > quá trình 2

Trang 12

Quá trình lọc xảy ra hai quá trình

Quá trình tích luỹ cặn bẩn càng nhiều trong

các lỗ rỗng của vật liệu lọc ⇒ cường độ tách

cặn do thuỷ lực động gây ra càng tăng.

tiến triển của quá trình lọc nước, theo chiều

dày lớp vật liệu lọc, và thời gian lọc

46

SỰ BIẾN ĐỔI HÀM LƯỢNG CẶN CÒN LẠI

SAU LỌC

HIỆU QUẢ LỌC THEO THỜI GIAN

Ccp

BỂ LỌC NHANH HAI LỚP

Lớp phía dưới là cát thạch anh, d = 0,5 – 1,2mm,

d tđ = 0,7 – 0,75mm, K = 2, chiều dày lớp vật liệu

lọc L 1 = 400 – 500mm.

Lớp phía trên là than antranxit nghiền nhỏ cỡ hạt

lớn hơn d = 0,8 – 1,8mm, d tđ = 1,1 – 1,2mm, K = 2,

chiều dày lớp vật liệu lọc L 2 = 400 – 500mm.

Như vậy chiều dày tổng cộng: L = L 1 + L 2 = 800 –

1000 mm.

Sức chứa cặn tăng 2 – 2,5 lần so với bể lọc

nhanh một lớp.

BỂ LỌC NHANH HAI LỚP

Cát và than rất dễ xáo trộn, nên dùng biện pháp rửa thuần túy để rửa lọc.

Cường độ rửa lấy từ 17 – 19 l/s.m 2.

Thời gian rửa 6 – 8 phút.

Độ giản nở của lớp vật liệu lọc e = 50%

Trang 13

BỂ LỌC SƠ BỘ

Chiều cao nước trên bề mặt lớp vật liệu

lọc: 1,5m

Rửa thuần túy hoặc giĩ nước kết hợp

Cường độ rửa: 12 – 14l/s.m 2

Thời gian rửa: 6 – 7 phút

50

BỂ LỌC SƠ BỘ

Tốc độ lọc: 3 – 5m/h

Số bể lọc ≥2

Cỡ hạt vật liệu cát và sỏi, chiều cao vật liệu lọc:

150

20 – 40

100

10 – 20

100

5 – 10

100

2 – 5

700

1 – 2

Chiều cao mỗi lớp (mm)

Cỡ hạt vật liệu lọc (mm)

BỂ LỌC ÁP LỰC

1 1

6

3 2 5 4

6

1 Ống nước vào bể

2 Ống nước đã lọc

3 Ống nước rửa bể

4 Ống tháo nước rửa

5 Ống xả nước lọc đầu

6 Mương thoát nước

Trang 14

54

Là bể lọc nhanh, kín

Được chế tạo bằng thép có dạng hình trụ đứng.

Được dùng chất phản ứng khi xử lý

Hàm lượng cặn: 50 mg/l

Độ màu: 80

Công suất: 3000 m 3 /ngđ

Khử sắt công suất < 500 m 3 /ngđ (dùng ezectơ

thu khí)

Khử sắt công suất bất kỳ khi dùng máy nén khí

Sau khi qua bể đưa trực tiếp vào mạng lưới.

CẤU TẠO BỂ LỌC ÁP LỰC

Trang 15

CHỈ TIÊU CƠ BẢN CỦA BỂ LỌC ÁP LỰC

1200 1200 1200 1200 1200 mm Chiều cao vật liệu lọc

39 26 20 8,7 3,7 tấn Trọng lượng kể cả vật liệu

chất trong bể

7050 4830 3250 1770 1120 kg

Trọng lượng kim lọai

(không kể phụ tùng)

100 100 80 80 80 mm Đường kính ống dẫn nước

mới lọc và xả khô bể

200 200 150 100 80 mm Đường kính ống dẫn nước

rửa bể

100 100 80 80 80 mm Đường kính ồng dẫn nước

vào bể

3800 3600 3300 2980 2340 mm Chiều cao xây dựng

3040 3500 2000 1525 1030

Đường kính ngòai của bể Đơn vị

Các chỉ tiêu

58

MỘT SỐ BỂ LỌC NHANH

Trang 16

MỘT SỐ BỂ LỌC ÁP LỰC

62

RỬA LỌC

Tách cặn bám ra khỏi bề mặt hạt cát lọc bằng lực ma sát và lực cắt do dòng nước với cường độ lớn đi qua bề mặt hạt

Làm giãn nỡ lớp lọc để tăng thể tích khe rỗng, to điều kiện cho các hạt cặn đã được tách ra khỏi bề mặt hạt cát chuyển động lên trên cùng với nước tháo ra ngoài

RỬA LỌC

Khi lớp vật liệu ở trạng thái lơ lửng, không

ngừng chuyển động hỗn loạn va chạm nhau →

cặn trên bề mặt vật liệu tách ra.

Thời gian rửa bể lọc nhanh khoảng: 5 đến 8 phút

Yếu tố quyết định đến cường độ làm việc bình

thường của bể lọc

Nhiệm vụ cơ bản khi tính toán rửa bể lọc là xác

định

– Cường độ rửa

– Độ giản nở của lớp vật liệu lọc

RỬA LỌC

Kích thước hạt càng bé→ độ giãn nở càng cao Vật liệu có:

– d < 0,8 mm: cần cường độ rửa để làm giản nở 50% chiều dày lớp lọc.

– d < 1,2 mm: cần cường độ rửa để làm giản nở 30% chiều dày lớp lọc.

Biểu đồ giản nở của lớp lọc khi rửa bể lọc nhanh

Trang 17

RỬA LỌC

Ban đầu lớp vật lọc giãn nở khi cường độ rửa sạch

đạt đến 1 trị số giới hạn nào đó.

Sau đó độ giãn nở tăng theo quy luật tuyến tính

Khi hạt ở trạng thái chuyển động (tác dụng của lực

trọng trường giảm và lực ma sát của nước rửa vào

bề mặt hạt tăng)

66

PHƯƠNG PHÁP RỬA LỌC Chỉ rửa lọc bằng nước

Rửa lọc bằng gió trước, nước sau Rửa lọc bằng gió + nước kết hợp đồng thời ở thời gian đầu,sau đó rửa bằng nước

RỬA LỌC BẰNG NƯỚC

Xảy ra hoạt động phân loại thuỷ lực (hạt bé

chuyển lên trên, hạt lớn nằm dưới.)

Trong quá trình lọc cặn được giữ lại ở lớp trên

cùng, tạo thành màng và chiều dày tăng lên theo

thời gian

Tổn thất áp lực qua màng tăng nhanh → áp lực

nước trong các hạt phía dưới xảy ra hiện tượng

chân không trong lớp lọc

RỬA LỌC BẰNG NƯỚC

Nếu hạt vật liệu lọc bị bám 1 lớp màng gelatin rất dai → không tách ra được mà chỉ vỡ vụn thành cục nhỏ, nhiều cục vón có kích thước lớn, nước không thể cuốn đi được nằm lắng trong vật liệu lọc, dính các hạt lại tạo thành cục

có kích thước và tỉ trọng lớn ⇒ ảnh hưởng đến hệ thống phân phối, giảm khả năng lọc, ảnh hưởng đến chất lượng nước lọc ⇒ thay hoàn toàn lớp lọc

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	0,96 MB