Thiết kế máy ép bùn dạng khung bản

Máy ép khung bản là giải pháp tách chất rắn và lỏng được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như hóa chất, chế biến thực phẩm, nhuộm, thuộc da, mạ, khai mỏ, xử lý nước thải công n

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY ÉP BÙN

DẠNG KHUNG BẢN

LỜI CẢM ƠN

Thông qua luận văn tốt nghiệp này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban

giám hiệu nhà trường và tập thể quý thầy cô Khoa Cơ Khí trường Đại học Bách Khoa TP

Hồ Chí Minh đã ra sức giảng dạy, truyền đạt kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm thực

tế trong suốt thời gian học tập tại trường vừa qua Đó là những điều hữu ích và thiết thực

tạo cơ sở giúp em có kiến thức ban đầu để xây dựng nên luận văn tốt nghiệp hôm nay và

phục vụ cho công việc chuyên ngành sau này

Cùng với đó, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Khánh Điền và Phan Đình Huấn

đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện thuận lợi phục vụ cho quá trình thực tập

và làm luận văn tốt nghiệp để em có thể đạt được kết quả như mong đợi

Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể Ban giám đốc và anh em Kỹ sư,

công nhân thuộc Cty TNHH Công Nghệ Sài Gòn đã hỗ trợ trong quá trình thực tập tại

xưởng và giúp đỡ hoàn thành hoàn chỉnh luận văn của em

Trong quá trình thực hiện luận văn không thể tránh khỏi những sai sót và nhầm

lẫn, em mong được sự phê bình, hướng dẫn và chỉ bảo để tiếp tục hoàn thiện luận văn

Em xin chúc mọi người dồi dào sức khỏe và đạt được nhiều thành công trong công

việc cũng như trong cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Đỗ Việt Trung

Lời mở đầu

Máy lọc ép khung bản là máy lọc ép sử dụng áp suất và sức nén ép để giảm thể tích

của chất lỏng ( dạng lỏng) Máy ép khung bản là giải pháp tách chất rắn và lỏng được

ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như hóa chất, chế biến thực phẩm,

nhuộm, thuộc da, mạ, khai mỏ, xử lý nước thải công nghiệp, đô thị, nước thải giấy,

mía đường, luyện khoáng, dầu ăn, bột giấy

Thiết bị loại này ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu cũng như trong

thực tiễn Máy được thiết kế làm việc theo nguyên tắc gián đoạn Tuy nhiên, muốn

làm việc liên tục người ta phải lắp thêm một bộ phận vận hành phụ trợ

Nội dung luận văn tốt nghiệp bao gồm:

Chương I : Tổng quan về bùn và quá trình xử lý nước thải Chương II: Cơ sở lý thuyết và chọn phương án

Chương III : Cơ sở thiết kế máy lọc ép bùn Chương IV : Tính toán thiết kế máy ép bùn dạng khung bản Chương V : Lắp đặt và vận hành

Công nghệ xử lý bùn nói chung, máy ép bùn khung bản nói riêng có thể nói rất

phong phú và phức tạp Hệ thống thiết bị được thiết kế phụ thuộc rất nhiều vềtính chất

đặc trưng của loại bùn và loại thiết bị xử lý Không thể tính toán, thiết kế hoàn chỉnh

được hệ thống với mục tiêu tối ưu về kinh tế, kỹ thuật, môi trường khi ta chưa có được

số liệu nghiên cứu thực nghiệm Do đó chắc chắn thiết kế ban đầu này còn có những yếu

kém chưa được tính toán hoàn thiện do thời gian có hạn Song qua luận văn này, em hy

vọng sẽ nhận được sự góp ý chỉ dẫn của các chuyên gia để có thể thực hiện tốt hơn

trong việc giải quyết các vấn đề thực tế trong tương lai

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .1

MỤC LỤC .3

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI VÀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ BÙN THẢI 6

I.1 KHÁI NIỆM VỀ BÙN THẢI 6

I.1.1 Khái niệm bùn thải 6

I.1.2 Phân loại bùn thải 7

I.1.3 Các yếu tố đặc trưng bản chất của bùn 11

I.2 CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ BÙN THẢI 11

I.3 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP BÙN 13

I.4 KẾT LUẬN 16

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN 17

II.1 QUÁ TRÌNH SỬ LÝ NƯỚC THẢI THÀNH BÙN 17

II.2 NGUYÊN LÝ VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC DẠNG ÉP BÙN 19

II.2.1 Thiết Bị Ly Tâm 20

II.2.2 Thiết Bị Lọc Băng Tải 22

II.2.3 Thiết Bị Lọc Khung Bản 25

II.3 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH LỌC 28

II.4 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH LỌC 29

II.5.NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LỌC 34

II.3.1 Ảnh hưởng của lớp bã 35

II.3.2 Ảnh hưởng của kích thước hạt rắn (bã) 36

II.3.3 Ảnh hưởng của bề mặt hạt, dạng hạt và tính ỳ của hạt 37

II.3.4 Ảnh hưởng của dòng chảy 37

II.3.5 Ảnh hưởng của chênh lệch áp suất 37

II.3.6 Ảnh hưởng của nồng độ huyền phù 38

II.3.7 Ảnh hưởng của nhiệt độ 40

II.6 KẾT LUẬN 40

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY ÉP BÙN KHUNG BẢN 41

III.1 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH LỌC 41

III.1.1.Tính công nghệ máy lọc ép 41

III.1.2 Xác định các thông số bằng thực nghiệm: 41

III.1 3.Xác định các kích thước bản lọc: 45

III.2 TÍNH CƠ KHÍ MÁY LỌC ÉP 46

III.2.1.Tính bền bản lọc: 46

III.2.2.Xác định số lượng bản lọc cần thiết để lọc hết số huyền phù 47

III.2.3.Xác định thể tích bã ẩm thu được sau một chu trình chạy máy: 47

III.2.4.Xác định thể tích không gian trống của một bản lọc: 48

III.2.5.Xác định chiều dài máy lọc ép: 49

III.2.6.Xác định trọng lượng máy lọc ép: 49

III.2.7.Xác định lực ép bản cần thiết: 50

III.2.8.Tính cơ cấu đỡ các bản lọc: 52

III.2.9.Tính bền cho dầm: 62

III.3 KẾT LUẬN 68

CHƯƠNG IV : LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH THIẾT BỊ 69

IV.1.LẮP ĐẶT THIẾT BỊ: 69

IV.2 VẬN HÀNH THIẾT BỊ: 69

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BÙN THẢI VÀ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ BÙN THẢI

I.1 KHÁI NIỆM VỀ BÙN THẢI

I.1.1 Khái niệm bùn thải

1.1 Khái niệm:

Nước thải bùn đã được định nghĩa như là một hỗn hợp nhớt, hỗn hợp bán rắn bao gồm

chất hữu chứa vi sinh vật, kim loại độc hại, hóa chất hữu cơ tổng hợp, và giải quyết các

chất rắn ra khỏi nước thải công nghiệp và trong nước tại một nhà máy xử lý nước thải

Bùn thải một phần sản phẩm cuối cùng của một quá trình xử lý nước thải, xử lý nước thải

, hệ thống, sở hữu các nhà máy xử lý nước thải công khai vấn đề Sau khi điều trị hữu cơ

phân hủy và giết chết sinh vật gây bệnh, các sản phẩm còn lại cuối cùng là bùn thải Mặc

dù nhiều thành phần của nước thải đã được xử lý, bùn thải để áp dụng cho đất nông

nghiệp vẫn ònc chủ yếu là nước và nhiều độc chất Theo nghiên cứu có ít nhất 60.000 độc

chất và các hợp chất hóa học đã được tìm thấy trong bùn và nước thải Các nhà nghiên

cứu của Hiệp hội kỹ sư dân dụng Mỹ đã xác định rằng bùn thải có chứa độc tố sau đây:

• Polychlorinated biphenyls (pcbs)

• Clo thuốc trừ sâu, bao gồm DDT, dieldrin, aldrin, endrin, chlordane, heptachlor,

Lindane, mirex, kepone, 2,4,5­T, 2,4­D

• Clo hóa các hợp chất như dioxin

• Polynuclear hydrocacbon thơm

• Kim loại nặng, bao gồm; arsenic, cadmium, chromium, chì và thủy ngân

• Vi khuẩn, vi rút, động vật nguyên sinh, giun ký sinh, và nấm

• Linh tinh độc tố khác bao gồm; amiăng, sản phẩm dầu mỏ và các dung môi công

nghiệp

Ở Hoa Kỳ các nhà khoa học đã xác định vào năm 1994 rằng "mức độ đầy đủ của ô nhiễm

phóng xạ của nước thải bùn, tro và các sản phẩm liên quan trên toàn quốc c

Hưa được biết." Hầu hết các chất phóng xạ bị xóa xuống cống của bệnh viện, doanh

nghiệp và giặt tẩy, một thực tế mà đã bị nhiễm ít nhất chín nhà máy xử lý nước thải trong

thập kỷ qua

1.2 Đặc điểm bùn thải:

Bùn thải có chứa một năng lượng bằng 10 lần số năng lượng cần thiết để xu lý nó Trung

bình, sấy khô nước thải bùn có chứa năng lượng than non, Chính xác hơn, nước thải bùn

chứa khoảng 7.780 Btu / pound Vì vậy, nó có thể sử dụng năng lượng sẵn có trong nước

thải bùn và để thu hồi năng lượng từ bùn thải trong " chất thải thành năng lượng "công

nghệ như khí hoá sinh khối

Khi năng lượng tái tạo, bùn thải có thể được tích hợp vào hệ thống xử lý nước thải có thể

làm cho các nhà máy xử lý nước thải trở thành mạng lưới xuất khẩu năng lượng tái tạo ­

thay vì nhập khẩu ròng của nhiên liệu hóa thạch dựa trên sức mạnh từ lưới điện Các

nước thải bùn hơn đó là sử dụng như một nhiên liệu ,trong việc tạo năng lượng tái tạo,

càng có nhiều rằng chúng tôi sẽ giảm phát thải khí nhà kính

Như vậy, bùn thải có thể được phát sinh từ nguồn phế thải công nghiệp, nông nghiệp

hoặc từ các trạm nước thải Chính vì vậy, thành phần vô cơ, hữu cơ trong bùn rất phức

tạp

Bùn thải có thể là tác nhân trực tiếp gây ô nhiễm tức thời cũng như lâu dài tới môi

trường Mặc khác bùn thải nếu không quản lý tốt thì có thể gây ô nhiễm tới nguồn nước,

phát sinh dịch bệnh ảnh hưởng đến hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng Do đó xử lý bùn

thải là nhiệm vụ không thể thiếu được trong xử lý nước

I.1.2 Phân loại bùn thải

Đặc tính phân loại bùn là cơ sở để chọn phương pháp xửa lý, chính nó cũng cho sự dự

đoán mức độ tối ưu của các thiết bị sử dụng

Bùn thải của hệ thống xử lý nước được xác định là chất thải nguy hại nếu thuộc 1

trong những trường hợp sau:

a) pH≥12,5 hoặc pH≤ 2,0;

b) Trong mẫu bùn thải phân tích có ít nhất 01 thông số (quy định tại Bảng 1) có

giá trị đồng thời vượt cả 2 ngưỡng Htc và Ctc

2.3 Giá trị ngưỡng hàm lượng tuyệt đối (Htc, ppm) được tính bằng công thức sau:

Htc = H.(1+19.T)

(1)

20 Trong đó:

+ H (ppm) là giá trị Hàm lượng tuyệt đối cơ sở được quy định trong trong Bảng 1;

+ T là tỷ số giữa khối lượng thành phần rắn khô trong mẫu bùn thải trên tổng khối

lượng mẫu bùn thải

Bảng 1 Hàm lượng tuyệt đối cơ sở (H) và ngưỡng nguy hại tính theo nồng độ

ngâm chiết (Ctc) của các thông số trong bùn thải

Công thức hóa học

Hàm lượng tuyệt đối cơ sở H (ppm) dùng để tính H tc

Ngưỡng nguy hại tính theo nồng độ ngâm chiết C tc (mg/l)

- Các quy định ở Bảng 1 đánh dấu # áp dụng với bùn thải từ hệ thống xử lý nước của các

quá trình sản xuất đặc thù có tên ở bảng 2 dưới đây

- Các quy định ở Bảng 1 đánh dấu # # áp dụng thêm đối với bùn thải từ hệ thống xử lý

nước thải của quá trình sản xuất, điều chế, cung ứng các sản phẩm thuốc bảo vệ thực vật

, chất bảo quản gỗ và các loại biôxit (biocide) hữu cơ khác (thứ tự 10 trong bảng 2)

Bảng 2 Các quá trình sản xuất đặc thù

đặc thù

Mã chất thải nguy hại (theo Thông tư 12/2011/TT­BTNMT ngày

14 /4/2011)

1 Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình lọc dầu 01 04 07

2 Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình tái chế, tận thu

3 Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều

chế, cung ứng, sử dụng nhựa, cao su tổng hợp và sợi nhân tạo 03 02 08

4 Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều

5

Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều

chế, cung ứng, sử dụng chất béo, xà phòng, chất tẩy rửa, sát trùng

và mỹ phẩm

03 06 08

6 Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều

chế, cung ứng, sử dụng hoá chất tinh khiết và các hoá phẩm khác 03 07 08

7 Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất thuỷ

8 Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của ngành dệt nhuộm 10 02 03

9 Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều

chế, cung ứng, sử dụng phẩm màu hữu cơ 03 03 08

10

Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều

chế, cung ứng các sản phẩm thuốc bảo vệ thực vật, chất bảo quản

gỗ và các loại biôxit (biocide) hữu cơ khác

03 04 08

11

Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của cơ sở sản xuất, điều chế,

cung ứng và sử dụng hóa chất vô cơ (từ quá trình sản xuất, điều

chế, cung ứng, sử dụng muối, dung dịch muối và oxit kim loại)

02 05 01

12 Bùn thải từ hệ thống xử lý nước thải của quá trình sản xuất, điều

chế, cung ứng và sử dụng hoá chất hữu cơ cơ bản 03 01 08

I.1.3 Các yếu tố đặc trưng bản chất của bùn

 Tổng lượng chất rắn (TS­Total Solids): Được tính bằng g/l hoặc % trọng lượng và xác

định được bằng cách sấy bùn ở 105 oC cho tới khi trọng lượng không đổi Đối với bùn

lỏng nói chung nó gần với hàm lượng của huyền phù được xác định bởi bộ lọc hoặc bộ

lọc trung tâm

 Hàm lượng các chất bay hơi (VS­ Volatile Solids): Được tính bằng % trọng lượng TS

Nó được xác định bằng cách hóa khí trong lò từ 550­600 oC

Đối với bùn hữu cơ ưa nước, nó thường gắn với hàm lượng chất hữu cơ và đặc tính của

hàm lượng các chất chứa nitơ

 Thành phần cơ bản đặc biệt của bùn hữu cơ

­ C và H để đánh giá độ ổn định hoặc tính toán khả năng tạo nhiệt nội bộ;

­ N và P để đánh giá chất lượng của bùn nông nghiệp;

­ Các thành phần khác (kim loại nặng) Đối với bùn vô cơ thường sử dụng hàm

lượng Fe, Mg, Al, Cr, muối canxi (cacbonat và sunfat) silic

­ COD, BOD5, pH, các chất hòa tan

I.2 CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ BÙN THẢI

Tất cả bùn cần xử lý trước khi thải ra môi trường, tuy nhiên cũng có thề sử dụng lại Điều

đó phụ thuộc vào sự phân loại bùn cũng như bản chất của bùn đã nêu ở trên

Xử lý bùn phải đáp ứng ở hai mục tiêu sau:

 Giảm thề tích bùn bằng cô đặc, khử nước bằng sấy khô tự nhiên, tách bằng cơ học

hoặc khử nước bằng sấy nóng hay thiêu đốt

 Giảm khả năng lên men hay phân hủy bùn gây ô nhiễm môi trường bằng phân hủy do

các vi khuẩn kỵ khí, ổn định hóa học, sấy khô, khử trùng và thiêu đốt trong giai đoạn cuối

cùng

Phần lớn bùn hữu cơ hay vô cơ ưa nước cần được xử lý sơ bộ là điều hòa hay phù hợp để

cho phép làm việc ở các thiết bị cơ khí khử nước khác nhau Mức độ khử nước trước hết

phụ thuộc vào loại bùn cần xử lý, những cũng phụ thuộc vào phương pháp điều hòa phù

hợp cũng như thiết bị sử dụng Bùn đã khử nước có thể tiếp tục được xử lý tiếp bằng các

cách khác như:

­ Cải thiện cấu trúc và giảm tỷ lệ hyđat của cặn bằng cách them vào các chất khác

(chẳng hạn như vôi hay mùn cưa, phoi bào trong phương pháp ủ phân)

­ Sấy khô bằng phương pháp nhiệt để có thể thải bỏ được

­ Cuối cùng là thiêu đốt trong các lò phù hợp với việc tiêu thụ năng lượng một cách

nhỏ nhất Có thể tận dụng nhiệt của các lò đốt này vào những mục đích khác

 Điều hòa tách nước khỏi bùn

Để có thể lợi dụng các thiết bị khử nước khác nhau, cần thiết phải kết bông bùn để làm

mất tính ổn định của chất keo, tăng một cách nhân tạo kích thước các hạt Điều hòa bằng

các phương pháp vật lý (chủ yếu là nhiệt), hoặc các phương pháp hóa học (thêm chất

phản ứng vô cơ hay Polyme tổng hợp) Trong các phương pháp khác nhau thì điều hòa

bằng nhiệt có hiệu quả nhất để giảm tính hút nước của bùn Kết bông hóa học, cần phải

dùng các chất điện phân vô cơ (muối kim loại và đặc biệt là vôi) cũng làm giảm tỷ lệ

nước liên kết, nhưng ở mức độ nhỏ Sử dụng chất đa điện li không làm giảm tỷ lệ nước

liên kết mà đôi khi còn làm tăng Điều hòa bùn phù hợp hay không sẽ làm ảnh hưởng đến

độ mất nước của bùn, và điều hòa làm cơ sở để hoạt động các thiết bị khử nước của bùn

sau đó

 Khử nước của bùn bằng lọc

Làm khô bùn bằng lọc là phương pháp khử nước được dùng nhiều nhất trong xử lý bùn từ

các trạm xử lý nước thải Có thể lọc trên lớp các hay bộ lọc “cơ khí”, trong chân không ,

dưới áp suất lớn Dưới đây là một số phương pháp khử nước của bùn bằng lọc:

 Sân phơi bùn

 Lọc chân không

 Lọc dưới áp suất trong buồng kín

 Các thiết bị lọc ép bùn băng tải, khung bản

­ Tách tốt các chất rắn ở bùn rất khóa xử lý (bùn hyđroxyt loãng, một số bùn hữu

cơ) Máy li tâm cũng đặc biệt thích hợp với bùn chứa dầu;

­ Giảm thời gian theo dõi sản xuất, ngoài thời gian mở máy và với điều kiện xử lý

bùn thống

 Nhược điểm:

­ Năng lượng tiêu thụ lớn hơn nhiều so với các loại lọc ép băng tải

­ Không nhìn thấy bùn trong quá trình xử lý và cần một nhân lực có chuyên môn

hơi cao một chút để hiểu được nguyên nhân hiệu suất tách kém

­ Chi phí bảo dưỡng đáng kể

­ Ứng suất cơ lớn do tốc độ quay trực vít lớn Sau mỗi lần tác dụng lên một trong

hai bộ phận, cần phải cân bằng lại

­ Tương đối nhạy với sự thay đổi đột ngột chất lượng và nồng độ của bùn

 Sấy khô – Thiêu đốt

Sấy khô là phương pháp dùng nhiệt để tách nước khỏi bùn do sự bay hơi của nước Có

thể sấy khô từng phần hoặc toàn bộ

Thiêu đốt không những dẫn đến loại bỏ toàn bộ nước trong bùn mà còn đốt cháy các chất

hữu cơ có trong bùn Đó là phương pháp thu được chất thải có khổi lượng nhỏ nhất

I.3 TỔNG QUAN VỀ MÁY ÉP BÙN

Ngày nay máy ép bùn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, và

cũng tạo ra các loại chất thải Chất thải nguy hại như hóa chất độc hại từ các ngành công

nghiệp nhuộm, cũng như các tác nhân gây bệnh từ nguồn chất thải có thể tích tụ trong

bánh chất thải, vì vậy yêu cầu để xử lý các chất thải sẽ khác nhau Vì vậy trước khi xả

nguồn chất thải ra môi trường, áp dụng sau khi lọc sẽ là một giai đoạn quan trọng khử

trùng Nó là để ngăn chặn những rủi ro sức khỏe cho người dân địa phương và công nhân

đang làm việc chung với chất thải (bánh lọc) cũng như ngăn chặn tác động tiêu cực đến

hệ sinh thái của chúng ta Kể từ khi thiết bị lọc ra đời sẽ tạo ra số lượng lớn các chất thải,

nếu nó đã được xử lý theo cải tạo đất, nó được khuyến khích để xử lý cho các khu vực bị

thay đổi đáng kể như khu vực khai thác nơi phát triển và định hình của thảm thực vật là

không thể Phương pháp khác là bằng cách đốt, trong đó sẽ phá hủy các chất ô nhiễm hữu

cơ và giảm khối lượng chất thải Nó thường được thực hiện trong một thiết bị đóng cửa

bằng cách dung lửa được kiểm soát

Hiện nay, có rất nhiều phương pháp để tách nước khỏi bùn.Nhưng hầu hết các nhà

máy, xí nghiệp đều chọn và sử dụng các thiết bị ép lọc hiện đại Sử dụng máy móc để đạt

đươc năng suất và hiệu quả tối đa có thể.Những phương pháp thủ công như thiêu đốt

hoặc sấy khô thường tiêu tốn nhân công và chi phí cao

Các thiết bị khử nước hiện nay hầu hết đã được cải tiến phù hợp để tăng hiệu quả

tốt nhất cho công việc.Một số máy đã được phát minh từ lâu như máy ép khung bản Các

hình thức đầu tiên của máy ép khung bản được phát minh vào Anh vào năm 1853, được

sử dụng đi đầu cho việc sử dụng áp suấ lọc Tuy nhiên, có rất nhiều khó khăn liên quan

đến chúng, chẳng hạn như yêu cầu lao động cao và quá trình liên tục Sự phát triển lớn

trong công nghệ lọc khung bản bắt đầu vào giữa thế kỷ 20 Trong năm 1959, K Kurita và

S Suwa đã thành công trong việc phát triển đầu tiên tự động kéo ngang bộ lọc khung bản

để nâng cao hiệu quả loại bỏ bánh, và hấp thụ độ ẩm Chín năm sau, Công ty Kurita đã

bắt đầu phát triển màng linh hoạt để giảm độ ẩm trong bánh lọc Thiết bị này cho ph ép

tối ưu hóa các chu kỳ tự động lọc, nén bánh, tháo cặn và bộ lọc vải dẫn đến việc tăng cơ

hội cho các ứng dụng công nghiệp khác nhau

Máy ép khung bản Cùng với sự phát triểu của khoa hoc kĩ thuật,các mẫu máy ép bùn ngày càng đa dạng với

nhiều chủng loại khác nhau cũng như nguyên lý hoạt động khác nhau Rất nhiều công ty

trên thế giới đã sản xuất với nhiều mẫu mã khác nhau

Các máy thong dụng hiện giờ như : máy ép băng tải, máy ép khung bản, máy ly tâm,

máy ép chân không Tùy theo nhu cầu khác nhau,mà các công ty, xí nghiệp sử dụng máy

và công suất khác nhau

Thiết bị lọc băng tải

Thiết bị lọc li tâm

I.4 KẾT LUẬN

­ Ta thấy được rằng bùn thải từ các nhà máy,xí nghiệp có rất nhiếu các chất độc hại

khác nhau.Và vấn đề xử lý một cách hiệu quả tiêu tốn rất nhiều máy móc,thiết bị

nên sẽ tốn them nhiều chi phí.Vì thế sẻ mất them nhiều chi phí không cần thiết nếu

có được những thiết bị hiệu quả về năng suất

­ Có rất nhiều phương pháp để lọc bùn,tùy theo điiều kiện sản xuất của nhà máy,xí

nghiệp mà có thể chọn được phương pháp tốt nhât

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CHỌN PHƯƠNG ÁN

II.1 QUÁ TRÌNH SỬ LÝ NƯỚC THẢI THÀNH BÙN

Trong quá trình xử lý nước thải, ép bùn là giai đoạn cuối cùng để tách chất thải dạng rắn

ra khỏi nước Quy trình xử lý nước thải trải qua các quá trình sau

­Xử lý cơ học: loại bỏ rác thải qua 2 bước

+ Bước 1: Rác thải có kích thước > 15mm có trong nước thải bị loại bỏ bằng song

chắn rác thô

+Bước 2: Tiếp tục loại bỏ rác thải có kích thước >2mm có trong nước thải bằng

máy tách rác tinh.Máy tách rác sẽ hoạt động lien tục theo thời gian.Nước thải sau khi qua

máy tách rác đươc cho vào bể tách dầu và sau đó để vào bể điều hòa

­Xử lý hóa lý : Nước thải tự động được bơm từ bể điều hòa đến bể phản ứng,số lương

bơm hoạt động và thời gian bơm phụ thuộc vào lưu lượng nước thải dòng vào.Tại đây

nước thải được điểu chinh pH và phèn (FeCl2) được cấp vào để đảm bào quá trình keo

tụ.Polyme cũng được cấp vảo bể phản ứng để tăng khả năng lắng của bông bùn tại bể

lắng sơ cấp.Trong trường hợp nước thài có màu thì chất khử màu sẽ châm vào

­Xử lý sinh học :Nước thải sau khi được xử lý sơ bộ còn chứa phần lớn các chất hữu cơ ở

dạng hòa tan cùng các chất lơ lững đi vào aerotank Các chất lơ lững náy là một số chất

rắn và có thể la chất hữu cơ dạng hòa tan.Các chất lơ lững này làm nơi vi sinh vật bám

váo cư trú.sinh sản và phát triển,dần thành các hạt căn bong.Các hạt này dần dần to và lơ

lững trong nước.Các bong cạn này chính là bùn hoạt tính

­Xử lý màu­bể lắng: Nước thải sau khi qua hệ thống sinh học nếu vẫn còn độ màu cao và

các hợp chất hữu cơ khó phân hủy thì được xử lý tiếp bằng cụm xử lý màu oxy hóa.Bùn

sinh ra ở cụm xử lý hóa lý được lắng xuống bể lắng và bơm định kì về bể nén bùn.Nước

thải sau khi lắng màu được thải ra nguồn tiếp nhận

Bể lắng bùn

­Xử lý bùn : Bùn ở bể nén bùn được bơm vào máy ép bùn.Lúc này, bùn có độ ẩm duy trì

ờ khoảng 97%­98%.Lượng bùn này cần được tách nước thành bùn khô trước khi loại

bỏ.Biện pháp tách nước bằng máy ép bùn cho sản phẩm có độ ẩm còn khoảng 66­85%,

tùy thuộc vào nồng độ bùn

II.2 NGUYÊN LÝ VÀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÁC DẠNG ÉP BÙN

Quá trình khử nước của bùn nhằm: (1) giảm chi phí vận chuyển bùn đến nơi thải bỏ, (2)

dễ xử lý và vận chuyển, (3) tăng nhiệt năng của bùn nhờ giảm hàm lượng nước trong bùn,

(4) giảm lượng vật liệu tạo độ rỗng trong quá trình ủ compost, (5) giảm sự phát sinh mùi,

(6) giảm sự hình thành nước rò rỉ

II.2.1 Thiết Bị Ly Tâm

Máy li tâm

1.Ống nối dưới của vỏ , 2.Các trục đỡ, 3.Cơ cấu để hấp, 4 Cơ cấu rửa, 5.Cơ cấu khóa

truyền của nắp, 6.Nắp vỏ, 7.Khu các ổ trục, 8 Khu dẫn động , 9.Động cơ điện, 10.Khớp

nối bằng cao su ,11.Phanh đai

Quá trình phân ly dựa vào trường lực ly tâm để phân riêng hỗn hợp hai pha rắn­ lỏng

hoặc lỏng­lỏng thành các cấu tử riêng biệt gọi là quá trình ly tâm Máy để thực hiện quá

trình đó gọi là máy ly tâm

Trong quá trình ly tâm lắng và lọc, nguyên liệu chuyển động quay cùng với rôto của máy

Lực ly tâm sẽ làm cho các cấu tử có khối lượng riêng khác nhau phân lớp theo hướng của

gia tốc trường lực Thành phần có khối lượng riêng lớn nhất sẽ tập trung ở vùng xa tâm

nhất, còn phần có khối lượng riêng nhỏ nhất tập trung ở tâm của rôto

Tùy theo cấu tạo bề mặt rôto mà quá trình ly tâm tiến hành theo nguyên tắc lọc ly tâm

hay lắng ly tâm Do đó cũng có hai loại máy ly tâm: máy ly tâm lắng và máy ly tâm lọc

Lắng ly tâm

Nguyên lý làm việc của máy ly tâm lắng

Quá trình lắng ly tâm: Lắng trong huyền phù và phân riêng nhũ tương

Rôto của máy ly tâm lắng có dạng hình trụ, kín, thành của rôto không có đục lỗ Khi rôto

quay dưới tác dụng của lực ly tâm, huyền phù hay nhũ tương được phân thành các lớp

riêng biệt tùy theo khối lượng riêng của nó Lớp khối lượng riêng lớn ở sát thành rôto,

lớp có khối lượng riêng nhỏ ở phía trongLy tâm lắng gồm hai quá trình: quá trình lắng

pha rắn tiến hành theo những quy luật của thủy động lực học; quá trình nén bã tiến hành

theo những qui luật cơ học

Quá trình lắng trong máy ly tâm khác quá trình lắng trong trường trọng lực Lắng trong

trường trọng lực, vận tốc lắng coi như bằng nhau ở các vị trí khác nhau vì gia tốc trọng

trường không phụ thuộc vào tọa độ rơi ­ hạt lắng theo phương song song với nhau Trong

trường lực ly tâm vận tốc lắng và gia tốc ly tâm thay đổi phụ thuộc vào vận tốc gốc ω và

bán kính quay r (a= ω2r), hạt lắng theo phương đường kính rôto

Ưu điểm của thiết bị ly tâm là hạn chế mùi hôi, dễ khởi động, dễ lắp ráp Bùn sau ly tâm

có hàm lượng ẩm thấp Chi phí đầu tư thấp

Nhược điểm của thiết bị ly tâm là phải tách cát và nghiền hỗn hợp nhập liệu trước khi ly

tâm, yêu cầu công nhân vận hành kỹ thuật cao và nước sau khi ly tâm có hàm lượng cặn

­ Kết bông đối với các chất đa điện li trong máy kết bông có thời gian tiếp

xúc ngắn hay đôi khi trong ống dẫn;

­ Tháo bùn đã kết bông: tháo nước giải phóng qua các khe hở trên mặt lọc

Điều đó làm đặc nhanh chóng bùn để thu được hiệu quả cao hơn, bùn dư tháo

nước được làm đặc hơn;

­ Nén bùn đã tiêu nước: bùn này có độ nén đủ lớn được hãm giữa hai lớp vải

lọc tạo lên một góc lượn và ép dần Các líp bùn tạo thành chạy liên tục quanh

tang quay khoan lỗ và sau đó là cực ròng rọc có hình răng cá sÊu tiếp tục hành

trình tuỳ theo loại thiết bị

Hiệu quả khư nước phụ thuộc vào áp suất hiệu dụng P, đặt vào lớp bùn trên

mặt băng, cũng như thời gian ép Một cách đơn giản, áp suất bề mặt P có dạng:

= 2Trong đó: T ­ Lực căng vải lọc;

L – Bề rộng vải lọc;

D ­ Đường kính tang quay

thu được bằng sức căng băng tải lọc quanh tang Nó rất nhỏ (0,3­1 bar), do

độ bòn cơ học của băng tải và tang quay P càng lớn thì đường kính tang càng

nhỏ Thời gian ép phụ thuộc diện tích tác dụng ép vào tang quay và tốc độ tở của

băng Nước tách rất do ứng suất của bùn khi chuyển qua tang quay và có thể

thay đổi từ mét phía sau đó là phía của “thảm bùn”

Hình: Bề lọc ép băng tải , bề mặt tác dụng của máy ép

1.Áp lực P

2 Lực căng T của băng lọc

Ởcác bề lọc ép bùn băng tải, máy ép làm việc trong một khoang hở, lớp bùn nạp kín các

phía, dưới áp suất giúp cho việc truyền tải bùn về phía trước Nếu áp suất quá lớn thì độ

cô kết của thảm bùn bị phá hủ, bùn nhão phun ra bên cạnh ngoài khe hở lọc.áp suất gây

rão bùn đương nhiên phụ thuộc vào cấu trúc vật lý của bùn được tiêu nước Độ khô thu

được trên bộ lọc ép băng tải lớn hơn so với bộ lọc có buồng kín

Có hai khả năng cải thiện nhược điểm này :

­ Tăng số tang quen và giảm đường kính của tang quay ở cuối chu trình lọc (trong p

hạm vi giới hạn của sức bền cơ học);

­ Dùng hệ thống ép ngoài độc lập với sức căng của băng tải

Tuy nhiên các thiết bị bổ sung chỉ có thể dùng cho bùn có độ dính kết lớn, ví dụ có sợi

Thực vậy, bùn có nhiều keo không bền với lực nén bổ sung hoặc chỉ cho một tỉ lệ làm

khô nhỏ

Các bộ lọc ép băng tải cũ cho phép nhận các kết quả tốt đối với đa số bùn hữu cơ hay

hyđrôxit, vì nồng độ khô thu được đã gần tới độ khô giới hạn

Ưu điểm của thiết bị lọc băng tải là ít tốn năng lượng, chi phí đầu tư và vận hành thấp, dễ

bảo trì và vận hành Bùn sau khi lọc có hàm lượng ẩm thấp Nhược điểm của thiết bị này

là bị hạn chế bởi trở lực thủy lực, cần phải nghiền hỗn hợp nhập liệu, rất nhạy đối với đặc

tính bùn đưa vào thiết bị, thời gian sử dụng vật liệu ngắn, không nên vận hành tự động

Thiết bị lọc băng tải là thiết bị tách nước của bùn, sử dụng áp lực cơ học để xử lý bùn đã

qua xử lý sơ bộ bằng hóa chất Hỗn hợp bùn lỏng được ép giữa hai lớp băng tải chạy qua

các trục ép có đường kính giảm dần Thiết bị gồm có 3 vùng:

+ Vùng nén trọng lực, tại đây, nước thấm qua lỗ rỗng của băng tải nhờ trọng lực

+ Vùng nén ép, tại đây, chất rắn được loại bỏ phần lớn nước tự do trước khi qua

vùng nén áp lực cao

+ Vùng nén áp lực cao, dưới tác dụng của áp lực sử dụng, hầu hết nước được tách

khỏi bùn

Thông thường, bùn đưa vào thiết bị ép băng tải có hàm lượng chất rắn dao động trong

khoảng 1­4% và sau khi ép thành bánh, hàm lượng chất rắn có thể đạt 12­35% Hiệu quả

tách nước phụ thuộc vào bản chất của bùn xử lý

II.2.3 Thiết Bị Lọc Khung Bản

Ưu điểm của thiết bị lọc khung bản là bùn sau xử lý có hàm lượng ẩm thấp nhất và nước

sau lọc có hàm lượng cặn lơ lửng thấp

Nhược điểm của thiết bị này là phải vận hành theo từng mẻ, chi phí thiết bị và nhân công

vận hành cao, chiếm diện tích lớn, đòi hỏi công nhân vận hành và bảo trì kỹ thuật cao,

tiêu tốn hóa chất

Nguyên lý hoạt động

Mô hình thiết bị

Đây là thiết bị lôc áp lực làm việc gián đoạn nghĩa là nhập liệu vào liên tục, nước lọc tháo

ra liên tục nhưng bã được tháo ra chu kì

Nó được cấu tạo chủ yếu là khung và bản Khung giữ vai trò chứa bã lọc và là nơi nhập

huyền phù vào Bản tạo ra bề mặt lọc với các rãnh dẫn nước lọc hoặc là các lỗ lọc

Khung và bản thường được chế tạo dạng hình vuông và phải có sự bịt kín tốt khi gh ép

khung và bản

Khung và bản được xếp liên tiếp nhau trên giá đỡ Giữa khung và bản có vách ngăn lọc

ép chặt khung và bản là vách ngăn lọc Lỗ dẫn huyền phù nhập liệu của khung và bản

được nối liền tạo thành ống dẫn nhô ra để gh ép với hệ thống cấp liệu Nước lọc chảy ra

từ bản qua hệ thống đường ống và láy ra ngoài.Bã được giử lại trên bề mạch vách ngăn

lọc và được chứa trong khung Khi bã trong khung đầy thì dừng quá trình loc để tiến

hành rửa và tháo bã

Trong quá trình lọc, chất rắn trong huyền phù được giữ lại nhờ một lớp vật liệu lọc (giấy

lọc hoặc màn bán thấm) Chiều cao lớp chất rắn này tăng theo thởi gian và tạo thành một

lớp bánh lọc có tác dụng như một lớp màng lọc mới làm tăng chất lượng của quá trình

lọc Độ lọc hiệu dụng phụ thuộc vào kích cỡ hạt rắn và chiều cao của lớp bánh lọc Vật

liệu lọc ban đầu có tác dụng giữ và tạo thành bánh lọc Bên trong vật liệu lọc không xảy

ra quá trình tách giữ, có nghĩa là các tiểu phan nhỏ hoặc đươc lưu trên lớp bánh lọc hoặc

được chui qua

Dịch lọc ban đầu không trong suốt vì các tiểu phân nhõ đã chui qua vật liệu lọc Chỉ khi

nào các hạt chất rắn kết tụ lại thành các lỗ rất nhỏ trên vật liệu lọc thì chất lượng lọc mới

tốt được Song ở đây các hạt giữ lại cũng tạo ra một sự cản trở của dòng chảy khi lọc Độ

cản trở tăng theo chiều cao của lớp bánh lọc

Muốn đảm bảo tốc độ lọc nhanh, người ta phải tăng sự trên lệch về áp suất qua màng và

đến một chiều cao bánh loc nhất định nào đó phải ngưng quá trình lọc lại để lấy chất rắn

II.3 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH LỌC

Trong công nghệ môi trường lọc đóng vai trò quan trọng, vì qua lọc người ta có

thể phân riêng huyền phù ở bất cứdạng nào, cũng có thể dùng để xử lý nước cấp, nước

thải, bùn thải Viêc phân riêng bằng phương pháp lọc sẽ nhanh và triệt để hơn so với

phương pháp lắng Đặc biết đốivới những huyền phù loãng có nồng độ pha rắn dưới 5%,

các hạt rắn có kích thước bé hoặc các hạt nhẹ không kết tủa, không có khả năng lắng, thì

chỉ có thể bằng phương pháp lọc mới tách được Phương pháp lọc được áp dụng nhiều

trong xửlý bùn thải, làm sạch nước, sản xuất Kali, màu, giấy, sợi, sôđa, trong công nghiệp

tuyển quặng, khai thác than và nhiều ngành khác Vì vậy, lọc là quá trình đã được biết

đến từ lâu, song lúc đầu người ta chỉ dùng vách ngăn bằng sỏi cát, gốm sứ, hoặc vải

Ngày nay, kỹ thuật lọc đã được phát triển ở trình độ cao và được áp dụng rộng rãi

Theo tính chất chung của phương pháp lọc, người ta đưa ra định nghĩa về lọc như sau:

“Việc tách hỗn hợp rắn­lỏng(huyền phù) thành nước trong và bã nhờ lớp vách ngăn thì

gọi là lọc”

(Hình II.1).Biểu diễn quá trình lọc theo các bước sau đây:

Hình II.1.Quá trình lọc

1­ Tạo bã và cho nước trong (nước lọc); 2­Rửa bã sơ bộ; 3­ Rửa bã triệt để bằng dòng

khí;4­Tách bã khỏi vách ngăn; 5­Làm sạch vách ngăn

Hình II.1.Quá trình lọc

Trong chu kỳ làm việc, thì bước 2 đến bước 5 sẽ không tạo thành nước trong và gọi là lọc

gián đoạn Nếu quá trình tiến hành liên tục đồng thời từ bước 1 đến bước 5 thì gọi là lọc

liên tục Dòng chấtlỏng chảy qua lớp vách ngăn nhờ động lực do sự chênh lệch áp suất

được tạo ra có thể do cột thủy tĩnh áp lực trên bề mặt hoặc chân không ở phía dưới vách

ngăn Dựa vào động lực học người ta phân thành:

 Lọc dưới áp suất thủy tĩnh (lọc trọng lực)

 Lọc dưới áp lực và lọc chân không

Theo tính chất của sản phẩm mà khi lọc người ta sẽ thu được nước trong hay bã

II.4 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH LỌC

Quá trình lọc được thể hiện qua diễn biến phức tạp của dòng chảy trong môi trường xốp

Nhờ động lực (trọng lực, áp lực hoặc chân không) mà chất lỏng đi qua lớp vách ngăn và

tạo ra lớp bã Sự hình thành lớp bã có độ xốp nhiều hay ít phụ thuộc vào kích cỡ và cấu

tạo hạt rắn và nó trở thành lớp vách ngăn thứ hai Vì vậy, lớp vách ngăn chung cho quá

trình lọc không chỉ có lớp vách ngăn mà còn có lớp bã

Lọc bề mặt là dạng đơn giản nhất của quátrình lọc Với lọc bề mặt, tất cả các hạt rắn

được giữ lại ở vách ngăn, khi kích thước hạt lớn hơn đường kính mao quản Trong nhiều

trường hợp lọc bề mặt gắn liền với lọc sâu Trong thực tế các hạt rắn trong huyền phù có

kích thước nhỏ hơn lỗ mao quản của vách ngăn Tuy nhiên không phải chúng chui qua

được lỗ mao quản mà phần lớn được giữ lại do tính chất bắc cầu giữa các hạt rắn với

nhau, nên các lỗ mao quản bị bé lại và đến một lúc nào đó cả nước trong cũng bị giữ lại

khi toàn bộ mao quản đã bị lấp kín Đây là nguyên nhân của lọc sâu Tính chất thấm ướt

của hạt rắn và vật liệu vách ngăn đóng vai trò quan trọng trong lọc sâu Cơ sở lý thuyết là

tác dụng đồng thời giữa thẩm thấu và hấp phụ

Sự chuyển động của chất lỏng qua lớp vách ngăn có thể biểu thị giống phương trình

Fourier trong dẫn nhiệt:

= ℎ (1) Trong đó: k­ hằng số lọc;

h­ cột thủy tĩnh của chất lỏng ở chiều cao z qua lớp vách ngăn;

­ sự thay đổi cột thủy tĩnh của chất lỏng

Vận tốc à chiều cao h là hàm số của z

Vậy theo các hướng chuyển động x, y, z ta có vận tốc thành phần:

Lấy một nguyên tố thể tích với cạnh dx, dy, dz để khảo sát, ta thấy vì dòng chất lỏng có

vận tốc và khối lượng riêng không thay đổi nên lượng chất lỏng đi qua

nguyên tố thể tích cũng thay đổi theo thời gian Dòng chất lỏng chuyển động theo hướng

y qua mặt xOz sẽ có vận tốc = ( , , , ) và khối lượng riêng = ( , , , ) ở

Tương tự ta có lượng chất lỏng đi qua các mặt dxdy và dydz

Vậy lượng chất lỏng thay đổi khi qua các mặt của nguyên tố thể tích là:

∆ = (3 )

∆ = ( ) (3 )

∆ = ( ) (3 )

Tổng lượng thay đổi trong nguyên tố thể tích:

Khi dòng chuyển động choán đầy các mao quản lớp lọc (bã và vách ngăn), lượng

chất lỏng chứa trong nguyên tố thể tích là:

= (5)

= ℎể í ℎ ự

ℎể í ℎ ℎ ọ à độ ố

Vì có áp lực của cột chất lỏng lên khối thể tích (lớp bã) mà khối lượng riêng, độ xốp và

kích thước của bã thay đổi theo hướng lọc (ví dụ hướng z) Khi đó lượng lỏng M tương

ứng lực khối lượng:

= ( ) (5 )

Nên lấy đạo hàm theo thời gian ta được:

Sự thay đổi kích thước bã tỷ lệ với lực nén lên bã theo hướng z nên :

( ) = − (7) hoặc:

( )

= − (8)

là hệ số nén theo hướng z Dấu trừ (− ) thể hiện giảm dần theo hướng z.Thể

tích của bã tỷ lệ nghịch với độ xốp và được tính:

= (1 − ) = (9) Nghĩa là:

( ) = [(1 − ) ( ) − ] = 0 (10) Rút ra:

1 − =

( ) (11) Kết hợp với phương trình (8) có dạng:

=1 − ( ) = − (1 − ) (12)

Vì có sự cân bằng giữa và áp lực của cột chất lỏng, nên:

+ = à = − (13) Quan hệ giữa khối lượng riêng, kích thước và độ xốp của bã theo áp suất được

biểu thị:

khối lượng riêng theo áp suất thường

Khi hệ số nén bé, các thừa số , , ≈ 0 kết hợp vớiphương trình (2) và (18) có

dạng:

ℎ+ ℎ+ ℎ = + (19) Thay = ℎ vào ta được:

ℎ+ ℎ+ ℎ = + ℎ (19 ) Phương trình vi phân riêng phần (19)và (19a)mô tả dòng chất lỏng qua lớp lọc

II.5.NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LỌC

Những đại lượng liên quan đến quá trình lọc là năng suất, độ tách nước và độ

ẩm của bã Những yếu tố cơ bản có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình lọc gồm:

 Huyền phù: lượng, kích cỡ, bề mặt, dạng, tính ỳ và độ phân tán của hạt

trong huyền phù; nhiệt độ, độ nhớt, tính điện ly của lỏng (nước); trọng

lượng riêng của nước trong và bã

 Vách lọc (gồm vách ngăn và bã): thể tích mao quản, độ lớn mao quản,

dạng mao quản và trở lực dòng

 Chênh lệch áp suất: áp suất ở hai phía vách lọc, vận tốc dòng qua vách

lọc, cấu tạo và trở lực lớp bã, dòng chuyển động của chất lỏng

Những yếu tố này độc lập với nhau nhưng có quan hệ tác động lẫn nhau

(Hình II.3) biểu diễn mối quan hệ này

Hình II.3 Quan hệ giữa các yếu tố của quá trình lọc

Số vòng quay, độ nhúng sâu và một số yếu tố khác được nêu cụ thể ở những

máy móc riêng, nhưthùng quay, băng tải, v.v…

II.3.1 Ảnh hưởng của lớp bã

Yêu cầu lọc là trong một thời gian ngắn có một lượng lớn huyền phù được

phân riêng thành bã và nước trong, tức năng suất lọc (tính theo huyền phù/ bề

mặt lọc ìthời gian hoặc m3 nước trong/ bề mặt lọc ìthời gian) là lớn nhất

và lượng nước trong và bã được tách triệt để Vận tốc của nước trong tỷ lệ thuận với động

lực và tỷ lệ nghịch với trở lực,tức bằng động lực nhân với khả năng đi qua của nước

trong Trở lực của vách ngăn rất bé so với trở lực của lớp bã, nên trở lực chung của quá

trình lọc tính theo trở lực của bã Do đó, sự hình thành lớp bã và độ xốp của nó rất có ý

nghĩa đối với quá trình lọc Lớp bã càng mỏng và độ xốp càng lớn thì khả năng chảy qua

của chất lỏng càng nhanh Như vậy lớp bã cần thể tích tự do và lượng mao quản lớn

Hình II.4 Quan hệ giữa trở lực và chiều dày lớp bã

(Hình II.4)biểu thị sự phụ thuộc của trở lực lớp bã vào chiều dày của nó trong quá trình

lọc huyền phù chứa bụi than có kích thước hạt 0.5ỡm Trở lực tăng nhanh khi bắt đầu

hình thành lớp bã, đến độ dày nào đó trở lực tăng chậm lại và tuyến tính với chiều dày

Vì vậy đểquá trình lọc tốt cần lớp bã có cấu tạo và chiều dày thích hợp để dòng chất lỏng

đi qua dễ dàng, tức lớp bã có trở lực bé nhất

II.3.2 Ảnh hưởng của kích thước hạt rắn (bã)

Giả thiết lớp bã chỉ chứa các hạt rắn có dạng hình cầu cùng kích thước, thì thể tích mao

quản chiếm 26% ở mật độ cao và 48% ở độ xốp cao Kích thước của từng hạt không ảnh

hưởng nhiều đến thể tích mao quản của khối hạt Tuy nhiên dòng chảy của chất lỏng qua

lớp bã phụ thuộc vào kích thước mao quản, nên cũng chịu ảnh hưởng kích thước từng hạt

riêng lẻ Hạt nhỏ tạo ra mao quản nhỏ, nên trở lực lớn và dòng chất lỏng đi qua khó khăn

Mặt khác giả thiết toàn bộ hạt trong lớp bã có cùng kích thước không có trong thực tế

Với các hạt dạng cầu có kích thước bé hơn đường kính mao quản được tạo bởi các hạt

lớn sẽ dễ chui vào mao quản choán mất thể tích tự do Ngoài ra do kích thước hạt khác

nhau dễ tạo khả năng bắc cầu Vì vậy, trở lực lớp bã càng lớn khi kích thước hạt không

đều Lớp bã được tạo do các hạt có kích thước lớn sẽ hình thành mạng mao quản có kích

thước lớn và dòng chất lỏng sẽ đi qua dễ dàng hơn.Mặt khác, ở cùng một độ ẩm lớp bã co

kích thước bé sẽ khô hơn lớp bã có kích thước lớn hơn Vì ẩm được phân bố đều khắp và

tổng bề mặt của hạt lớn bé hơn của hạt nhỏ Từ những điều kiện này mà các lớp bã có

kích thước hạt lớn thì quá trình lọc sẽ thuận lợi hơn