Thuyết trình quá trình lọc, bể lọc và cao trình

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌCII – KHÁI NIỆM CHUNG - Quá trình lọc: là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vậ

DANH SÁCH NHÓM 10CMT

Họ và tên MSSV

Vương Thị Giáng Cầm 1022031Trần Thị Kim Chi 1022036Nguyễn Thị Thanh Dung 1022045Chu Thế Dũng 1022053

Lê Kiều Thuý Hằng 1022090Nguyễn Đăng Khoa 1022140Nguyễn Thùy Linh 1022156Dương Hồng Phúc 1022221

Lý Tiểu Phụng 1022227

Lê Nguyễn Thế Phương 1022228

Võ Nguyễn Ngọc Quỳnh 1022243Trần Hoài Thanh 1022261

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

I – GIỚI THIỆU

- Lọc nước là giai đoạn kết thúc của quá trình làm trong nước và được thực hiện trong các bể lọc Quá trình lọc được sử dụng để tách các hạt lơ lửng nhỏ và các vi sinh vật không loại được trong quá trình lắng ra khỏi nước

- Việc lọc nước được thực hiện bằng cách cho nước đi qua lớp vật liệu lọc, thường là cát thạch anh có cỡ hạt 0.5 – 1.0 mm hoặc anthracite (than gầy đập vụn) Sau một thời gian làm việc, các lớp vật liệu lọc bị nhiễm bẩn, khi đó phải tiến hành rửa bể lọc

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

II – KHÁI NIỆM CHUNG

- Quá trình lọc: là cho nước đi qua lớp vật liệu lọc với một chiều dày

nhất định đủ để giữ lại trên bề mặt hoặc giữa các khe hở của lớp vật liệu lọc các hạt cặn và VSV trong nước

- Quá trình lọc của nước đặc trưng bởi hai thông số cơ bản: tốc độ lọc và chu kì lọc

Quá trình lọc

-Tốc độ lọc (v) là lượng nước được lọc qua một đơn vị diện tích bề mặt của bể lọc trong một đơn vị thời gian (m/s).

Q: lưu lượng nước (m3/h)

F: là diện tích bể lọc (m2)

- Chu kì lọc là khoảng thời gian giữa hai lần rửa bể lọc

- Nước được lọc qua bể lọc do hiệu số áp lực ở cửa vào và cửa ra của

bể

F Q

v 

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

II – KHÁI NIỆM CHUNG

-Khi lọc nước có chứa cặn bẩn qua lớp vật liệu lọc, có thể xảy ra các quá trình:

• Cặn bẩn chứa trong nước lắng đọng thành màng mỏng trên bề

mặt lớp vật liệu lọc (thường gọi là màng lọc)  hình thành lớp lọc phụ có độ rỗng bé, giúp giữ các cặn bé phân tán trong nước  tăng hiệu quả lọc khi màng dày lên  tổn thất thủy lực tăng  hiệu quả lọc giảm  phải rửa lọc

• Cặn bẩn chứa trong nước lắng đọng trong các lỗ rỗng của lớp vật

liệu lọc

• Một phần cặn lắng đọng trên bề mặt tạo thành màng lọc còn một

phần khác thì lắng đọng trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

II – KHÁI NIỆM CHUNG

Quy luật của quá trình lọc nước qua màng lọc tạo ra trên bề mặt lớp cát (bể lọc chậm)

v K

2

) 1

(



A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

II – KHÁI NIỆM CHUNG

 Quy luật của quá trình lọc nước qua lớp vật liệu lọc giữ cặn bám trong các lỗ rỗng (lọc nhanh)

Hiệu quả lọc nước ở mỗi lớp lọc là kết quả của hai quá trình ngược nhau:

• Quá trình cặn bám tách ra khỏi nước và gắn lên bề mặt của hạt dưới tác dụng của lực dính kết

• Quá trình tách các hạt cặn bẩn đã bám lên bề mặt của hạt để chuyển chúng ngược lại vào nước dưới tác dụng của lực thuỷ động

 Hiện tượng dính kết và tách cặn quyết định sự tiến triển của quá trình lọc nước, theo chiều dày lớp vật liệu lọc và theo thời gian lọc

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

II – KHÁI NIỆM CHUNG

 Cơ chế tách các hạt rắn ra khỏi nước gồm:

• Lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học

• Nuôi dưỡng sinh học

 Các giai đoạn trong quá trình lọc

• Di chuyển các hạt tới bề mặt các chất tạo thành lớp lọc

• Gắn chặt các hạt vào bề mặt

• Tách hạt bám dính ra khỏi bề mặt

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

II – KHÁI NIỆM CHUNG

- Vật liệu lọc là các vật liệu có khả năng cho phép chất lỏng đi qua

và giữ lại các hạt lơ lửng nhỏ và các vi sinh vật có trong nước nhờ các lỗ rỗng của vật liệu

Khi chọn vật liệu lọc cần chú ý:

 Đảm bảo được thành phần hạt theo yêu cầu phân loại

 Đảm bảo mức đồng nhất về kích thước hạt

 Đảm bảo độ bền cơ học

 Đảm bảo độ bền về hóa học đối với nước lọc

 Đảm bảo giá thành và điều kiện khai thác, vận chuyển

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

II – KHÁI NIỆM CHUNG

Độ lớn và độ đồng nhất của hạt trong lớp vật liệu lọc xác định bằng phân tích rây trên một số cỡ rây khác nhau

Đường kính tương đương của lớp vật liệu hạt, xác định theo công thức

Pi - số phần trăm lượng cát (tính theo trọng lượng) còn lại trên rây có đường kính lớn hơn hoặc bằng kích thước mắt rây tương ứng di

) (

100

mm d

P d

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

II – KHÁI NIỆM CHUNG

Hệ số không đồng nhất của lớp vật liệu lọc

đường kính d60 kích thước của cỡ rây khi sàng cho lọt qua 60% tổng

K 

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

II – KHÁI NIỆM CHUNG

Độ bền của lớp vật liệu loc

• Đánh giá độ bền cơ học của lớp vật liệu lọc bằng 2 chỉ tiêu: độ bào mòn và độ vỡ vụn Vật liệu lọc có độ bền cơ học đảm bảo khi độ vỡ vụn không lớn hơn 4% và độ bào mòn không lớn hơn 0.5%

Quá trình rửa

lọc Tổn thất áp lực

Hiệu quả lọc

Độ bền cơ học

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

II – KHÁI NIỆM CHUNG

• Vật liệu lọc có độ bền đảm bảo khi:

Hàm lượng cặn hòa tan ≤ 20 mg/L

Độ oxi hóa ≤ 10 mg/L

Hàm lượng acid silisic ≤ 10 mg

→ Cát thạch anh, than anthracite thường thỏa mãn độ bền hóa học theo yêu cầu đã nêu

Độ bền hoá học của lớp vật liệu lọc

• Đảm bảo cho nước lọc không bị nhiễm bẩn

• Vật liệu hạt không đồng nhất (bể lọc hai lớp, lớp trên là than

anthracite, lớp dưới là cát thạch anh)

 Nguyên tắc sắp xếp lớp: lớp ở trên có cỡ hạt lớn hơn, tỷ trọng (khối lượng riêng) nhỏ hơn lớp ở dưới

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

III – BỂ LỌC

- Bể lọc được dùng để lọc một phần hay toàn bộ cặn bẩn có trong nước tùy thuộc vào yêu cầu đối với chất lượng nước của các đối tượng dùng nước

-Bể lọc gồm:

• Vỏ bể

• Lớp vật liệu lọc

• Hệ thống thu nước lọc và phân phối nước rửa

• Hệ thống dẫn nước vào bể lọc và thu nước rửa lọc

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

III – BỂ LỌC

oTheo chiều của dòng nước

Bể lọc xuôi: cho nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ trên xuống như bể lọc chậm, bể lọc nhanh thông thường

Bể lọc ngược: nước chảy qua lớp vật liệu lọc từ dưới lên như bể lọc tiếp xúc

Bể lọc hai chiều: nước chảy qua lớp vật liệu lọc theo cả hai chiều từ trên xuống, từ dưới lên, thu nước ở giữa

o Theo số vật liệu lọc

Bể lọc một lớp vật liệu lọc

Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc

Phân loại:

Bể lọc lưới: nước cho qua lưới lọc kim loại hoặc vật liệu xốp.

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

Phân loại:

- Bể lọc chậm dùng để lọc nước thải không đông tụ, có hiệu quả rất cao trong việc khử cặn lơ lửng và làm trong nước Hiệu suất làm việc tối ưu khi hàm lượng cặn lơ lửng nhỏ hơn 10mg/L.

- Đối tượng:

Quy Mô nhỏ (nông thôn), công suất <1000m3/ngày

Nguồn nước có độ đục thấp NTU <40 hay SS <50mg/l

• Cấu tạo và quản lý đơn giản, giá thành thấp.

• Chất lượng nước lọc tốt và luôn ổn định

• Không đòi hỏi người vận hành có trình độ nghề nghiệp cao

• Bể lọc chậm có thể chịu được những đợt sốc ngắn hạn (2-3 ngày)

do tăng hàm lượng chất bẩn trong nước thô, cũng như tăng lưu lượng nước thô

• Nước lọc có tính ăn mòn thấp

• Không sử dụng hóa chất

• Khử được các vi sinh vật kể cả vi trùng E.coli và các vi trùng gây bệnh khác

Vi khuẩn Chất hữu cơ

- Bề dày tối thiểu của lớp cát lọc để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ

là 0.5m cộng với 0.3m - 0.5m dự trữ để có thể tiến hành rửa bể lọc nhiều lần trước khi thay cát mới hoặc bổ sung vào bể

- Lượng oxy cần thiết để khử 1g Fe2+ là 0.14g, để khử 1g Mn2+ là

0.29g, để khử 1g NH3+ là 3.6g và khử 1g chất hữu cơ là 2.0g

• Mùi vị < 3 tính theo (TON)

 Nếu nước thô có độ đục, độ màu và hàm lượng rêu tảo, sợi amiang lớn hơn các giá trị trên cần phải xử lý để loại bớt trước khi cho vào bể lọc chậm

 Rửa lọc

Đóng van thu nước lọc lại và mở hé van cửa (5) sao cho mép dưới của cánh van và mặt trên của lớp cát lọc tạo khe hở 2-3 cm Khi đó dọc bề mặt lớp cát lọc, nước chảy từ thượng lưu của cống xuống hạ lưu với tốc độ 0,25-0,3 m/s kéo theo màng lọc của cặn bẩn nằm trong mặt cát ra ngoài, khi nước trong thì ngừng rửa và đưa bể lọc về vị trí làm việc

 Nước từ máng phân phối đi vào bể qua lớp cát lọc với vận tốc rất nhỏ (0,1÷0,5) m/h.

Sơ đồ cấu tạo bể lọc chậm rửa bề mặt bằng thủy lực

1 Bể lọc

2 Nguồn nước

3 Đập lấy nước

4 Cửa đưa nước vào

5 Cửa thu nước ra

6 Bể chứa nước sạch

7 Cát lọc

8 Sỏi đỡ

9 Sàn thu nước10.Van điều chỉnh tốc độ

 Chiều dày lớp cát lọc và lớp sỏi đỡ theo TCXD - 33:1985 ghi trong bảng

Tên vật liệu và lớp đỡ Cỡ hạt của vật liệu (mm) Chiều dày lớp vật liệu

Cát thạch cao 0,3 – 1 500

Sỏi hoặc đá dăm 2 – 5 50

Sỏi hoặc đá dăm 5 – 10 50

Sỏi hoặc đá dăm 10 – 20 50

Sỏi hoặc đá dăm 20 – 40 100

∑800

- Cho nước vào từ từ theo chiều từ dưới lên trên.

- Sau khi cho nước vào, mở van dẫn nước nguồn vào phía trên bể lọc đến cốt thiết kế

- Để nước tĩnh khoảng 20-30 mở van xả nước lọc phút rồi đầu, điều chỉnh cho bể lọc làm việc đúng tốc độ đã tính toán, khi thấy nước trong thì cho nước lọc vào bể chứa

- Sau một thời gian làm việc (20-30 ngày) tổn thất qua bể lọc chậm đạt đến giới hạn khoảng 1,5-2m thì rửa bể

- Dùng xéng xúc lớp cát ở trên mặt dày 20-30mm, đem ra rửa.

- Sau 10 đến 15 lần làm sạch bể như vậy, chiều dày lớp cát lọc giảm xuống còn 500-600mm, tiến hành rửa toàn bộ lớp cát còn lại và đổ sạch lớp cát sạch vào bể lọc để đảm bảo chiều dày ban đầu

Có thể dùng ejector hút cát ra ngoài bể lọc, cho qua xiclon thuỷ lực

để rửa, sau đó dùng ejector vận chuyển thuỷ lực đưa cát trờ vào bể

Bể làm việc tăng cường

Đến 25

Lớn hơn 25

Khi xử lý nước ngầm

0.3 – 0.4 0.2 – 0.3 0.5

0.4 - 0.5 0.3 – 0.4 0.6

ht: chiều dày lớp đáy thu nước lọc từ 0,3 – 0,5m

hd: chiều dày lớp sỏi đỡ

hn: chiều cao lớp cát lọc

hn: chiều cao lớp nước (từ 0,8 – 1,8m, thường lấy 1,5m)

hp: chiều cao bảo vệ (0,3 – 0,5m)

- Tổng chiều cao bể lọc từ 2,5 đến 4m thường là 3,3m

- Hệ thống thu nước: chọn theo diện tích mặt bằng của bể

+ Khi bể lọc chậm có diện tích từ 10-15m2→ thu nước bằng máng đặt chìm dưới đáy bể

+ Khi diện tích bể lọc chậm lớn hơn 15m2→ hệ thống thu nước bằng ống đục lỗ bằng gạch hoặc ống bêtông có khe hở, ống bêtông rỗng

- Thu nước lọc bằng hệ thống máng hoặc ống khoan lỗ cấu tạo theo dạng xương cá, khoảng cách giữa các máng hoặc ống ở hai thành bên ống, máng chính không lớn hơn 4m

- Miệng tràn của ống dẫn nước lọc ra khỏi bể phải đặt cao hơn mặt trên của lớp cát lọc đầu tiên (chưa rửa) 0,2m

- Thể tích nước cho 1 lần rửa (rửa 1 ngăn) (m3)

fn: diện tích một ngăn cần rửa (m 3 ) fn = (b.l/n); b, l lần lượt là chiều rộng và chiều dài của bể

tn: thời gian rửa lọc (10-20 phút)

q0: lượng nước lọc qua 1m 2 bể trong 1h (m 3 /m 2 h) (q0 = Q/F)

∑n: tổng số ngăn tập trung nước để rửa

6 3

r r

t f q

W 

- Lưu lượng nước rửa thu vào mỗi máng qm = Wr.d.l

-Chiều rộng máng thu nước rửa lọc có đáy tam giác và đáy nửa hình tròn

K: hệ số hình dạng đối với đáy nửa hình tròn K=2, máng đáy tam giác K=2,1 C: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật của tiết diện ở đầu máng và nửa chiều rộng của máng, C = 1- 1,5

5

2

2

)57

.1

q K

m





0 100

.





 L e H

g

v g

v

p

2 2

2

2

 

- Bể lọc nhanh dùng để xử lý nước mặt sau khi nước đi qua bể keo tụ-tạo bông, hay dùng để xử lý nước ngầm sau khi nước đã được làm thoáng.

A – QUÁ TRÌNH LỌC – BỂ LỌC

III – BỂ LỌC

3.2 Bể lọc nhanh

3.2.2 Cấu tạo bể lọc nhanh hở

- Bể lọc nhanh có thể hoạt động theo chiều từ trên xuống dưới hay từ dưới lên trên hoặc hai chiều từ trên xuống và dưới lên

- Sử dụng dòng chảy từ trên xuống dưới có ưu điểm là tạo được động lực cho quá trình nhờ chênh lệch áp suất trước và sau khi nước qua lớp vật liệu lọc nhờ lực trọng trường Nhược điểm là khi rửa lọc phải

sử dụng dòng nước ngược chiều dễ làm đảo lộn vật liệu lọc và khi sắp xếp lại thì hạt to thường xuống dưới

7 Mương thoát nước

8 Máng phân phối nước lọc

9 Ống xả nước lọc đầu 10.Van điều chỉnh tốc độ lọc

Bể lọc nhanh trọng lực

- Rửa lọc: nước rửa do bơm hoặc đài nước cung cấp, qua hệ thống phân phối nước rửa lọc, qua lớp sỏi đỡ, lớp vật liệu lọc và kéo theo cặn bẩn trào vào máng thu nước rửa về máng tập trung, rồi được xả

ra ngoài theo mương thoát nước

- Quá trình rửa lọc kết thúc khi nước rửa lọc hết đục Nước lọc đầu chất lượng kém do vật liệu lọc chưa kịp sắp xếp lại cần xả đi với thời gian xả quy định là 10 phút

T là thời gian làm việc của trạm/ngày đêm (h)

a: số lần rửa 1 bể/ngày đêm ở chế độ làm việc bính thường

t1: thời gian rửa lọc (h) (3-7 phút)

t2: thời gian ngừng bể lọc để rửa (kể cả xả nước lọc đầu), t2 = 0.35h

W: cường độ nước rửa lọc (l/s.m 2 )

Vtb: Tốc độ lọc tính toán ở chế độ làm việc bình thường lấy theo bảng 6.11 và có tính đến vận tốc lọc tăng cường

)

( 6

3

2 2

1

m v

at aWt

Tv

Q F

tb



Kiểu bể

lọc Đặc trưng của lớp vật liệu lọc v (m/h) tb v (m/h) tc

Đường kính nhỏ nhất (mm)

Đường kính lớn nhất (mm)

Đường kính hiệu dụng

d 10 (mm)

Hệ số không đồng nhất K

Chiều dày của lớp VLL (mm)

8

1.3-1.5 1300-1500 6-8 7-9.5 0.8 2.0 0.9-1.0 1.2-1.4 1800-200 8-10 10-12

700-800 Than antraxit 400- 500

7-10 8.5-12

hđ: chiều cao lớp đỡ ( phụ thuộc vào cỡ hạt)

hv: chiều dày lớp vật liệu lọc

1 lớp: 700 –2000 mm

2 lớp: 1100 – 1300 mm

hn: chiều cao lớp nước trên lớp vật liệu lọc (m) (>=2m)

hp: chiều cao dự phòng (m) (hp ≥ 0.3 m)

- Khi ngừng 1 hoặc 2 bể lọc để rửa, tốc độ lọc trong các bể còn lại

có thể lấy cố định hoặc thay đổi, tốc độ lọc được phép tăng đến 20%

- Khi số bể lọc trong trạm ít hơn 6 thì cần cho bể lọc làm việc với tốc độ lọc cố định Khi đó cần dự kiến một chiều cao phụ Hph (m)

W - Khối lượng nước (m3) tích luỹ trong thời gian một lần rửa bể lọc

F - Diện tích tổng cộng của những công trình tích luỹ nước (m2)





F W

H ph

- Tốc độ lọc khi bể làm việc trong chế độ tăng cường (khi có 1 ngăn ngừng làm việc để rửa hoặc sữa chữa)

Vtc tính theo công thức trên phải nhỏ hơn hoặc bằng Vtc cho trong bảng 6.11 Nếu vượt quá phải giảm Vbt cho thích hợp

i N

N v

vtc tb





-Lượng nước rửa lọc cần thiết

f : diện tích bể lọc f = F/N (f=<120m 2 )

W : cường độ nước rửa lọc.((l/s.m 2 )

Từ Qr → chọn đường kính ống phân phối → số ống

-Tiết diện ngang của ống : ω =( 30- 40%) Ω

Ω: diện tích tiết diện ngang của ống chính

Chọn đường kính lỗ ống nhánh → số lỗ ống nhánh

) /

( 1000

m fW

Qr 

Cường độ nước rửa lấy theo bảng 6.13 (TCXD 33:2006)

- Chiều rộng máng thu nước rửa lọc có đáy tam giác và đáy nửa hình tròn

K: hệ số hình dạng, đáy nửa hình tròn K=2, máng đáy tam giác K=2.1

a: tỉ số giữa chiều cao phần chữ nhật của tiết diện ở đầu máng và nửa chiều rộng của máng, C = 1- 1.5

Mép trên của tất cả các máng phải ở cùng một độ cao và phải tuyệt đối nằm ngang

Đáy máng thu phải có độ dốc 0,01 về phía máng tập trung

5

3

2

)57

,1

q K

- Khoảng cách từ bề mặt lớp vật liệu lọc đến mép trên của máng nước

L: Chiều cao lớp vật liệu lọc (m)

e: Độ nở tương đối của lớp vật liệu lọc

- Tổn thất khi rửa bể lọc trong hệ thống phân phối bằng giàn ống khoan lỗ

v

p

2 2

2

2



 

hbm: áp lực để phá vỡ kết cấu ban đầu của lớp cát lọc lấy bằng 2m

hcb: tổng tổn thất cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa

- Tổn thất áp lực trong hệ thống phân phối có đáy trung gian và có chụp lọc:

v: tốc độ chuyển động của nước hoặc hỗn hợp nước và không khí qua lỗ hoặc khe chụp lọc (không nhỏ hơn 1.5 m/s)

µ: hệ số lưu lượng của chụp lọc µ=0.5 (chụp lọc có xẻ khe), µ=0.62 (chụp lọc có lỗ)

- Tổng tổn thất cục bộ ở các bộ phận nối ống và van khóa

v: vận tốc nước chảy trong ống

∑�: tổng số hệ sức kháng cục bộ (cút 900 =0.98, khóa =0.26, tê =0.92, ống ngắn máy bơm =1)