Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tiên tiến phù hợp điều kiện việt nam để xử lý ô nhiễm kết hợp tận dụng chất thải của các trang trại chăn nuôi lợn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỆ THỐNG LỌC NỔI
TIỀN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI
Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy
Ngành Công nghệ môi trường
(Chương trình đào tạo chuẩn)
Hà Nội – 2015
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA MÔI TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG HỆ THỐNG LỌC NỔI
TIỀN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI
Khóa luận tốt nghiệp đại học hệ chính quy
Ngành Công nghệ môi trường
(Chương trình đào tạo chuẩn)
Cán bộ hướng dẫn: PSG.TS. Cao Thế Hà
ThS. Nguyễn Trường Quân
Hà Nội - 2015
LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện và hoàn thành được khóa luận tốt nghiệp này, trước tiên em xin
gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS. Cao Thế Hà - Phó Giám đốc Trung tâm
Nghiên cứu Công nghệ môi trường và Phát triển bền vững (CETASD) là người đã
trực tiếp hướng dẫn truyền đạt cho em những kinh nghiệm quá báu trong suốt quá
trình thực tập.
Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS. Nguyễn Trường Quân
cùng tập thể các thầy cô, anh chị thuộc phòng Công nghệ - Trung tâm CETASD đã
đồng hành giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho em trong suốt quá trình thực hiện đề

tài.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể các thầy cô giáo
Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội
truyền thụ những kiến thức quý báu cho em trong suốt 4 năm học qua.
Em xin cảm ơn bác Thái Ngô Đức - chủ trang trại Hòa Bình xanh cùng các
anh chị công nhân đã chỉ bảo, quan tâm trong suốt ngày tháng tham gia nghiên cứu
ở trang trại.
Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người luôn quan tâm giúp
đỡ và động viên, khuyến khích em trong suốt thời gian qua để em hoàn thành khóa
luận được tốt hơn.
Hà Nội, ngày 2 tháng 6 năm 2015
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
BOD Nhu cầu oxy sinh hoá (Biochemical Oxygen Demand)
BTNMT Bộ tài nguyên môi trường
BXD Bộ xây dựng
CETASD Trung tâm nghiên cứu công nghệ môi trường và phát
triển bền vững (Research Center for Environmental
Technology and Sustainable Development)
COD Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)
ĐV Đơn vị
FAO Tổ chức nông lương thực thế giới (Foundation
Agriculture Organization)
H Hyđrô
IC Kỹ thuật tuần hoàn nội (Internal Circulation)
K Kali
NĐ – CP
p.t
QCVN
Nghị định chính phủ
Phương trình

Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia
TN Nitơ tổng
TP Photpho tổng
TS Tổng chât rắn (Total Solid)
TSS Tổng chất rắn lơ lửng (Total Suspended Solid)
TVTS Thực vật thủy sinh
UASB Bể sinh học kị khí dòng chảy ngược qua lớp
bùn (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
VLL Vật liệu lọc
VS Tổng chất rắn bay hơi (Volatile solid)
R/L Tách rắn - lỏng
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG ii
DANH MỤC HÌNH iii
MỞ ĐẦU 1
Chương 1 3
TỔNG QUAN 3
Chương 3 25
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37
TÀI LIỆU THAM KHẢO 39
PHỤ LỤC 41
i
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Các nước có số lượng lợn nhiều nhất thế giới năm 2009
[2] 4
Bảng 2: So sánh một số thông số đặc trưng nước thải chăn nuôi
lợn của Singapo, Trung Quốc và Việt Nam [3] 5
Bảng 3: Thành phần nước thải của một số trại chăn nuôi tập trung
[3] 5

Bảng 4: Một số công trình sử dụng bể lọc VLL nổi đã xây dựng.16
Bảng 5: Danh mục thiết bị 20
Bảng 6: Các chế độ khảo sát 22
Bảng 7: Thành phần nước thải các chuồng ở trại Hòa bình Xanh 25
Bảng 8: Số liệu đo chiều cao tổn thất áp v = 0.5m/h 26
Bảng 9: Chất lượng nước đầu vào, ra của hệ lọc tại v = 0,5m/h .27
Bảng 10: Số liệu đo chiều cao tổn thất áp v = 0.6m/h 28
Bảng 11: Chất lượng nước đầu ra, đầu vào của hệ lọc tại v =
0,6m/h 29
Bảng 12: Số liệu đo chiều cao tổn thất áp v = 0.7m/h 30
Bảng 13: Số liệu chất lượng nước đầu ra, đầu vào của hệ lọc tại
0,7m/h 31
Bảng 14: Số liệu đo chiều cao tổn thất áp v = 0.8m/h 32
Bảng 15: Số liệu chất lượng nước đầu ra, đầu vào của hệ lọc tại
0,8m/h 33
Bảng 16: Số liệu đo chiều cao tổn thất áp v = 0.9 m/h 34
Bảng 17: Số liệu chất lượng nước đầu ra, đầu vào của hệ lọc tại v
= 0,9m/h 35
ii
Bảng 18: Thể tích nước lọc được qua 1 m2 thiết diện lọc của các
vận tốc lọc 36
Bảng 19: Hiệu suất xử lý SS 37
DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Mô hình lọc với lớp màng lọc tự hình thành 9
Hình 2: Đồ thị mô tả quá trình lọc theo phương trình 1.8 10
Hình 3: Sự gia tăng tồn thất áp ∆P trong quá trình lọc 12
Hình 4: Diễn biến của độ đục và tổn thất áp suất trong quá trình
lọc 12
Hình 5: Bể lọc tự chảy và diễn biến áp lực trong bể lọc tự chảy. .14
Hình 6: Bể lọc vật liệu nổi 14

Hình 7: Sơ đồ thiết kế hệ lọc nổi 22
Hình 8: Quan hệ tổn thất áp lực qua lớp VLL nổi theo thời gian v
= 0,5m/h 27
Hình 9: Quan hệ tổn thất áp lực qua lớp VLL nổi theo thời gian v
= 0,6m/h 29
Hình 10: Quan hệ tổn thất áp lực qua lớp VLL nổi theo thời gian v
= 0,7m/h 31
Hình 11: Quan hệ tổn thất áp lực qua lớp VLL nổi theo thời gian v
= 0,8m/h 33
iii
Hình 12: Quan hệ tổn thất áp lực qua lớp VLL nổi theo thời gian v
= 0,9m/h 35
iv
MỞ ĐẦU
Đề tài “Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tiên tiến phù hợp điều kiện Việt
Nam để xử lý ô nhiễm kết hợp tận dụng chất thải của các trang trại chăn nuôi lợn”
của Bộ Khoa học và Công nghệ, đã được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm tại
phòng Công nghệ môi trường của Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ môi trường và
Phát triển bền vững (CETASD) và hệ pilot ứng dụng tổ hợp các kỹ thuật yếm khí,
thiếu - hiếu khí cùng với hệ thực vật thủy sinh tại trang trại chăn nuôi lợn Hòa Bình
Xanh (Công ty TNHH Sản xuất Đầu tư và Thương mại Đức Anh, xóm Suối Cốc, xã
Hợp Hòa, Lương Sơn, Hòa Bình) đạt được mục tiêu đề ra và đã được nghiệm thu
cấp cơ sở. Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu xử lý nước thải bằng công nghệ
yếm khí gặp phải vấn đề khó khăn là giá trị TSS rất cao có thể tới 10g/l, chiếm tới
trên 80% TS, trong đó thường 80% là hữu cơ. Thành phần TSS lớn gây tắc nghẽn
và thất thoát vi sinh trong các hệ xử lý. Do đó, để đảm bảo quá trình vi sinh yếm
khí, hiếu khí đạt hiệu quả, việc nghiên cứu sử dụng các hệ thống tách R/L phù hợp
với điều kiện quy mô nhỏ và chi phí thấp là vô cùng cấp thiết. Ở các nước phát
triển, đã áp dụng ngay từ đầu các kỹ thuật tách rắn lỏng (R/L) như lắng trọng lực, li
tâm, ép bùn, lọc,…Tuy nhiên ép bùn tiêu tốn nhiều năng lượng; li tâm vận hành đơn

giản nhưng có yêu cầu đầu tư lớn; còn lắng trọng lực có cơ cấu đơn giản và chi phí
vận hành thấp hơn. Song các phương pháp này có chất lượng nước ra chưa đảm bảo
về mặt SS (1000 – 3000mg/l). Hiện nay, phương pháp sử dụng bể lọc vật liệu lọc
(VLL) nổi đã bắt đầu được nghiên cứu bước đầu thành công với những ưu điểm đơn
giản, hiệu quả, chi phí thấp và có tiềm năng ứng dụng rất cao ở nước ta.
Bể lọc vật liệu nổi đã được nghiên cứu ở Liên Xô và Tiệp Khắc vào những
năm 1973 - 1974 trên mô hình, đến năm 1975 đã được đem áp ra áp dụng trong
thực tế để xử lý nước mặt và nước ngầm ở giai đoạn cuối sau lắng. Ở Liên Xô,
người ta sử dụng loại bể lọc này trong xử lý nước thải ở một vài nghiên cứu bước
đầu.
Năm 1987, PGS. Phạm Ngọc Thái là người đầu tiên nghiên cứu và đưa loại bể
lọc này vào sử dụng ở Việt Nam. Năm 1988, tại Hội chợ triển lãm toàn quốc lần thứ
4 tổ chức tại Giảng Võ - Hà Nội, công trình trạm xử lý nước mặt với bể lọc vật liệu
lọc nổi được nhận giải thưởng huy chương vàng. Bể lọc VLL nổi đã được áp dụng
trong khoảng 10 năm trở lại đây với quy mô công suất nhỏ từ vài chục tới vài trăm
m
3
/ngày đêm, đến nay đã phát triển tới quy mô công suất 10000m
3
/ngày đêm trong
xử lý nước cấp. Còn trong xử lý nước thải hầu như chưa có một nghiên cứu chuyên
sâu nào đề xuất các thông số tính toán, thiết kế để đưa ra những chỉ dẫn cần thiết
Khóa luận tốt nghiệp 1 Đại học Khoa học Tự nhiên
cho loại bể này một cách cụ thể. Việc thiết kế các trạm xử lý nước có sử dụng loại
bể lọc vật liệu nổi mới chỉ tập trung ở một nhóm chuyên gia thiết kế am hiểu lĩnh
vực này mà chưa được áp dụng rộng rãi trong giới chuyên ngành xử lý nước thải.
Việc nghiên cứu sử dụng bể lọc vật liệu nổi trong tiền xử lý nước thải chăn nuôi
trong giai đoạn tiền xử lý có ý nghĩa quan trọng và mang tính thực tiễn. Chính vì
thế, đề tài: “Nghiên cứu sử dụng hệ thống lọc nổi tiền xử lý nước thải chăn
nuôi” được lựa chọn làm khóa luận.

Nội dung chính của đề tài bao gồm:
- Khảo sát quan hệ về tổn thất áp lực qua lớp VLL nổi theo thời gian và tốc
độ lọc;
- Quan hệ về sự biến đổi chất lượng nước khi lọc qua lớp VLL nổi;
- Thời gian làm việc giới hạn ở các tốc độ lọc khác nhau;
- Tìm ra được tốc độ lọc phù hợp đảm bảo giá trị SS trong khoảng 500mg/l –
thông số SS đầu vào của hệ yếm khí cao tải.
Khóa luận tốt nghiệp 2 Đại học Khoa học Tự nhiên
Chương 1.
TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về nước thải giàu hữu cơ
Nước thải giàu hữu cơ bao gồm nước thải từ chăn nuôi, các hoạt động sản
xuất công nghiệp và nước rỉ rác.
Nước thải sinh hoạt hàng ngày của con người, đặc biệt từ các khu dân cư khu
hoạt động thương mại, công sở, trường học, chợ cũng có hàm lượng chất hữu cơ.
Đặc tính của nước thải giàu chất hữu cơ: nước thải này chủ yếu chứa các hợp
chất hữu cơ ít độc có nguồn gốc thực vật hoặc động vật. Chất thải có nguồn gốc
động vật có thành phần chủ yếu là protein và chất béo, có hàm lượng chất rắn lơ
lửng, BOD, COD cao Chất thải có nguồn gốc thực vật có thành phần chủ yếu là
các cenlulose và các hợp chất dễ phân hủy. Người ta có thể chia nước thải giàu hữu
cơ thành hai loại chính:
 Nước thải giàu hữu cơ đơn giản: thông số SS, BOD, COD (<1000 mg/l ),
chứa các chất hữu cơ dễ phân huỷ. Đó là các hợp chất protein, hydratcacbon, chất
béo có nguồn gốc động vật và thực vật. Đây là các hợp chất chính có trong nước
thải sinh hoạt, nước thải từ các xí nghiệp chế biến thực phẩm.
 Nước thải giàu hữu cơ phức tạp: thông số SS, BOD, COD tương đối cao
(hàng nghìn mg/l), chứa các chất hữu cơ khó phân huỷ có vòng thơm (hydrocacbua
của dầu khí), các chất đa vòng ngưng tụ, các hợp chất clo hữu cơ, photpho hữu cơ…
Chúng tồn tại lâu dài trong môi trường, gây độc cho sinh vật, đòi hỏi phương pháp
xử lý phức tạp hơn. Điển hình cho loại nước thải này là nước thải chăn nuôi.

1.2. Nước thải chăn nuôi lợn
1.2.1. Tình hình phát triển ngành chăn nuôi
• Trên thế giới và trong khu vực
Theo số liệu thống kê của Tổ chức Nông lương thế giới - FAO năm 2009 số
lượng tổng đàn lợn trên thế giới là 887,5 triệu con [2]. Tốc độ tăng về số lượng vật
nuôi hàng năm của thế giới trong thời gian vừa qua thường chỉ đạt trên dưới 1%
năm.
Các cường quốc về chăn nuôi lợn của thế giới: bao gồm Trung Quốc 451,1
triệu con/năm, Hoa Kỳ 67,1 triệu con/năm, Brazil 37,0 triệu con/năm, Việt Nam
đứng thứ 4 với 27,6 triệu con/năm và thứ năm là Đức với 26,8 triệu con/năm [2].
Theo số liệu thống kê của FAO năm 2009, Châu Á có tổng đàn lợn 534,3
triệu con. Các nước có số lượng lợn lớn nhất Châu Á là Trung Quốc, Việt Nam, Ấn
Độ, Philippine và Nhật [1].
Khóa luận tốt nghiệp 3 Đại học Khoa học Tự nhiên
Bảng 1: Các nước có số lượng lợn nhiều nhất thế giới năm 2009 [2]
STT Tên nước
Số lượng
(con)
1 Trung Quốc 451.177.581
2 Hoa Kỳ 67.148.000
3 Brazil 37.000.000
4 Việt Nam 27.627.700
5 Đức 26.886.500
6 Nhật 26.289.600
7 Liên Bang Nga 16.161.860
8 Mexico 16.100.000
9 Pháp 14.810.000
10 Ba Lan 14.278.647
• Ở Việt Nam
Theo Chiến lược phát triển chăn nuôi đến 2020 (QĐ No10/2008/QĐ - TTg

ngày 16.01 năm 2008) ngành chăn nuôi sẽ được ưu tiên phát triển cả về tỷ trọng
trong nông nghiệp lẫn phương thức sản xuất. Về tỷ trọng trong nông nghiệp chăn
nuôi sẽ tăng từ 32% (năm 2010) lên 38% (2015) và 43% (2020), để đảm bảo điều
này tốc độ tăng trưởng chăn nuôi luôn cao hơn toàn ngành nông nghiệp. Theo số
liệu thống kê, năm 2014 cả nước có khoảng 4293 trang trại chăn nuôi lợn và 26,7
triệu đầu lợn [3].
Bình quân mỗi ngày, mỗi đầu lợn thải ra khoảng 2kg phân, 1kg nước tiểu.
Theo khảo sát của tổ chức JICA và Viện Công nghệ môi trường, lượng nước tiêu
thụ từ 10 - 40lít/đầu lợn/ngày đêm. Ước tính, mỗi năm ngành chăn nuôi thải ra môi
trường một lượng lớn chất thải rắn và lỏng, nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm
môi trường nghiêm trọng.
1.2.2. Nước thải của ngành chăn nuôi lợn
Nước thải chăn nuôi lợn là nước tiểu lợn hoà lẫn với phân và nước rửa
chuồng. Thành phần nước tiểu tuỳ thuộc vào điều kiện dinh dưỡng và khí hậu. Tuy
Khóa luận tốt nghiệp 4 Đại học Khoa học Tự nhiên
nhiên, nước tiểu lợn giàu đạm, kali… nên nước thải rất giàu dinh dưỡng. Thành
phần chủ yếu gồm có:
- Chất hữu cơ: 70 - 80% gồm cellulose, protit, axit amin, chất béo,
hydratcarbon và các dẫn xuất của chúng Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy.
Các chất hữu cơ bền vững gồm các hợp chất hydrocacbon, vòng thơm, hợp chất đa
vòng.
- Vi sinh vật gây bệnh: nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus
và trứng ấu trùng giun sán gây bệnh như: Giun sán, Salmonella, E. Coli, Shigella
- Chất vô cơ: chiếm 20 - 30% gồm cát, đất, muối, urê, amoni, muối clorua,
SO
4
2-
- Các chất rắn tổng số trong nước: gồm chất rắn lơ lửng và chất rắn hoà tan,
chất rắn bay hơi và chất rắn không bay hơi do các chất keo protein, hydratcacbon,
chất béo có trong nước thải hoặc được tạo ra khi gặp điều kiện như: pH, nhiệt độ,

độ cứng thích hợp. Lượng chất rắn lơ lửng cao trong nước gây cản trở quá trình xử
lý chất thải.
- Chất rắn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi chủ yếu là cặn phân vật nuôi
trong quá trình vệ sinh chuồng trại, trong phân có nitơ, phốt phát và nhiều vi sinh
vật. Phần lớn nitơ trong phân ở dạng amoni (NH
4
+
) và hợp chất nitơ hữu cơ. Nếu
không được xử lý thì một lượng lớn amoni sẽ đi vào không khí ở dạng amoniac
(NH
3
).
Bảng 2: So sánh một số thông số đặc trưng nước thải chăn nuôi lợn của
Singapo, Trung Quốc và Việt Nam [3]
Singapo Trung Quốc Ý Việt Nam
TS (mg/l) 27401 - 18620 -
TSS (mg/l) 19144 6103 15350 4570
CODt (mg/l) 24357 6500 24790 5500
Bảng 3: Thành phần nước thải của một số trại chăn nuôi tập trung [3]
Chỉ tiêu
kiểm tra
Đơn
vị
Trại lợn
Đan
Phuợng
Trại lợn
Thụy
Phương
Trại lợn

Tam
Điệp
Trại lợn
Công ty
Gia Nam
Trại
Hồng
Điệp
pH 7,15 7,26 7,08 6,78 6,83
BOD
5
mg/l 1339 1080 882 783 1221
Khóa luận tốt nghiệp 5 Đại học Khoa học Tự nhiên
COD mg/l 3397 2224 1924 1251 2824
TDS mg/l 4812 4568 3949 4012 4720
P_tổng mg/l 99 80 69 57 85
N_tổng mg/l 332 280 250 204 275
Từ Bảng 2, 3 có thể thấy đặc tính chung của nước thải chăn nuôi có thành
phần COD, TSS rất cao. Do đó, cần áp dụng các công nghệ xử lý phù hợp để xử lý
nước thải chăn nuôi đạt QCVN trước khi thải ra môi trường.
1.2.3. Các công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi đã và đang được áp dụng
Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi như phương pháp
xử lý lý học, phương pháp xử lý hóa học và hóa lý, phương pháp xử lý sinh học.
Trong đó, biện pháp sinh học được coi là phương pháp xử lý hiệu quả, thân thiện
với môi trường và được ứng dụng rộng rãi. Một cách tổng quát, phương pháp xử lý
sinh học có thể phân thành hai loại: phương pháp yếm khí sử dụng nhóm vi sinh vật
yếm khí, hoạt động trong điều kiện không có ôxi và phương pháp hiếu khí sử dụng
nhóm vi sinh vật hiếu khí, hoạt động trong điều kiện cung cấp ôxi liên tục.
Tuy nhiên, quá trình phát triển sinh khối yếm khí nhỏ hơn nhiều so với hiếu
khí nên giảm nhu cầu dinh dưỡng và giảm chi phí xử lý bùn dư. Không có chi phí

ôxi, điều này giảm cả chi phí thiết bị lẫn vận hành hệ cấp khí (máy nén, hệ phân tán,
chi phí điện năng). Khí metan sinh ra có giá trị nhiệt năng lớn, có thể thay thế khí
đốt. Lợi ích từ giảm phí xử lý bùn, giảm nhu cầu điện năng tiêu thụ, khả năng thu
hồi - sử dụng metan nằm trong khoảng 0,053 - 0,132$/m
3
nước thải sinh hoạt
(Jewell 1987). Lợi ích từ sự giảm phí xử lý bùn và chi phí cấp khí lớn hơn chi phí
năng lượng cho bản thân quá trình xử lý yếm khí (Jewell 1987). Hơn nữa phần lớn
năng lượng vận hành có thể lấy từ biogas. Các quá trình yếm khí chấp nhận tải đầu
vào cao hơn nhiều so với hiếu khí, đó là vì không có cản trở do yêu cầu khuếch tán
ôxi.
Từ sau năm 1970, các công nghệ xử lý yếm khí mới ra đời và đã đạt được
những thành tựu nổi bật, làm thay đổi bộ mặt của công nghệ yếm khí xử lý nước
thải. Trong đó đáng kể nhất, GS.Lettinga đã khởi động những nghiên cứu biến công
nghệ yếm khí vốn được coi là công nghệ “phân hủy” bùn cặn năng suất thấp thành
công nghệ xử lý nước thải giàu hữu cơ có năng suất rất cao, cao hơn cả công nghệ
xử lý nước thải tiêu chuẩn là công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí [19]. Theo Van Lier
kĩ thuật yếm khí hiện đại bắt đầu từ bồn khuấy trộn liên tục, tiến bộ hơn là bồn tiếp
Khóa luận tốt nghiệp 6 Đại học Khoa học Tự nhiên
xúc (thêm hệ lắng - tuần hoàn bùn), bước ngoặt là hệ UASB (Upflow Anaerobic
Sludge Blanket) với lớp vi sinh dạng hạt. Vi sinh trong hệ UASB là vi sinh dạng hạt
kích thước lớn, mật độ cao nên quá trình lắng rất hiệu quả và cơ cấu lắng trở nên rất
đơn giản: chỉ cần tách được khí ra khỏi hạt là hạt lắng rất nhanh.
Do khả năng xử lý rất hiệu quả, công nghệ xử lý yếm khí với lớp bùn vi sinh
dạng hạt tiếp tục được các nhà khoa học nghiên cứu sâu sắc và hoàn thiện hơn với
những kỹ thuật mới được ra đời. Biến thể của công nghệ UASB bắt đầu được ra đời
với các kỹ thuật mới như EGSB (Expanded Granular Sludge Bed - đệm vi sinh
dạng hạt trương nở), IC (Internal Circulation - kĩ thuật tuần hoàn nội), các kĩ thuật
này thực sự trở thành một trong những công nghệ xử lý tốc độ cao (“high - rate”).
Tuy nhiên, nước thải chăn nuôi giàu SS chỉ có thể áp dụng các kỹ thuật thấp

tải như hệ biogas phổ biến ở Việt Nam hoặc các bồn phân hủy yếm khí phổ biến ở
các nước công nghiệp. Các kỹ thuật cao tải cho phép xử lý từ vài tới vài chục
kgCOD/m
3
/ngày (tùy loại bùn hoạt tính, bùn bông hay bùn hạt) nhưng các hệ yếm
khí cao tải có yêu cầu nồng độ SS, VSS giới hạn, nếu áp dụng ngay cho toàn bộ
nước thải thô là không khả thi. Giải pháp là phải tách tốt SS trước xử lý yếm khí.
Có nhiều phương pháp tiền xử lý được áp dụng để tách rắn - lỏng như: lắng
trọng lực, li tâm, ép bùn, lọc,…Tuy nhiên ép bùn tiêu tốn năng lượng, chi phí cao; li
tâm vận hành đơn giản nhưng có yêu cầu đầu tư lớn; lắng trọng lực có cơ cấu đơn
giản và chi phí vận hành thấp. Song các phương án này có chất lượng nước ra chưa
đảm bảo về mặt SS. Hiện nay, người ta đang bắt đầu nghiên cứu sử dụng bể lọc vật
liệu lọc nổi, phương pháp này đơn giản, hiệu quả, chi phí thấp và có tiềm năng ứng
dụng rất cao ở nước ta.
1.3. Lý thuyết quá trình lọc và bể lọc vật liệu lọc nổi
1.3.1. Lý thuyết về lọc
Lọc là quá trình được thực hiện bằng cách cho chất cần lọc (chất lỏng, chất
khí) đi qua một cơ cấu lọc cho phép tách loại các yếu tố không mong muốn.
Trong các hệ xử lý nước cấp, lọc là quá trình quan trọng bậc nhất vì nó trực
tiếp quyết định chất lượng nước sản phẩm, trong xử lý nước thải lọc chỉ áp dụng
trong những trường hợp nhất định. Quá trình lọc được thực hiện ở hai công đoạn
trong dây chuyền xử lý: một là lọc thô ngay điểm bắt đầu thu nước, khi đó quá trình
lọc mang tính phòng ngừa: chắn rác, lọc cặn thô, rêu tảo… để bảo vệ hệ thống xử lý
Khóa luận tốt nghiệp 7 Đại học Khoa học Tự nhiên
phía sau và hai là ở công đoạn gần cuối, trước khử trùng: lọc để đảm bảo độ trong -
yếu tố hàng đầu của chất lượng nước.
Về môi trường vật liệu lọc có hai nhóm chính:
- Nhóm vật liệu lọc dạng hạt, môi trường lọc là lớp vật liệu lọc dày
- Nhóm vật liệu dạng màng, môi trường lọc có độ dày không đáng kể.
a. Phương trình lọc:

Phương trình Đacxy (Darcy) - trường hợp lớp vật liệu lọc sạch [4]
Để nghiên cứu và theo dõi định lượng quá trình lọc người ta sử dụng phương
trình Đacxy. Khi lớp vật liệu lọc còn mới, chưa bám bùn cặn ta có:
v =
H
P
RH
PK
∆
∆
=
∆
∆
ηη
1
(1.1)
Trong đó: v = tốc độ lọc;
K = độ thấm của môi trường (vật liệu) lọc bằng = ;
η = độ nhớt động học của nước;
∆P = tổn thất áp suất;
∆H = bề dày lớp vật liệu lọc;
R = trở lực của lớp vật liệu lọc.
Phương trình (1.1) có thể chuyển thành:
RHvP
η
∆=∆
(1.2)
Theo pt (1.2): tổn thất áp ∆P tỷ lệ thuận với tốc độ lọc v, bề dày lớp vật liệu
lọc ∆H, độ nhớt η của nước, trở lực R của lớp vật liệu lọc (nghĩa là tỷ lệ nghịch với
độ thấm K của lớp vật liệu lọc). Đây là trường hợp khi mới bắt đầu lọc, lớp vật liệu

lọc còn sạch (R là hằng số).
Thực tế phức tạp hơn, theo thời gian lọc bề mặt lớp vật liệu bị bẩn dần, lớp
bùn bẩn sẽ làm tăng R, làm biến dạng pt. (1.2) như sẽ trình bày dưới đây.
Trường hợp lọc với màng lọc hình thành trong quá trình lọc [4]
Đây là trường hợp thông thường, dễ thấy nhất là khi lọc nước có độ đục cao.
Khi đó ta sẽ thấy bùn cặn tích luỹ dần trên mặt lớp vật liệu lọc tạo thành lớp màng
lọc thứ cấp từ các hạt cặn lơ lửng có trong nước thô (xem hình 1). độ dày của lớp
màng lọc này tăng dần theo thời gian, trở lực tăng, tuy nhiên khả năng lọc trong
cũng tăng theo.
Trong trường hợp này, yếu tố trở lực R trong phương trình Darcy (1.1) bằng:
R = R
VL
+ R
C
(1.3)
Trong đó: R
VL
= trở lực của lớp vật liệu ban đầu;
R
C
= trở lực của lớp màng lọc hình thành từ bùn cặn.
Khóa luận tốt nghiệp 8 Đại học Khoa học Tự nhiên
Nước đục
Lớp bùn-màng lọc
Vật liệu lọc
Nước lọc
Hình 1: Mô hình lọc với lớp màng lọc tự hình thành
R
C
có thể tính từ: R

C
= r
S
CV
r
S
M
=
(1.4)
Trong đó:
M = khối lượng cặn;
r = trở lực riêng của lớp cặn ở áp suất P;
S = diện tích hình học bề mặt lọc;
C = mật độ cặn lơ lửng (SS) trong 1 đơn vị thể tích;
V = thể tích nước lọc trong thời gian thiết bị làm việc.
Kết hợp pt. (1.4) với pt. (1.3) ta có:
VLVLC
R
S
CV
rRRR
+=+=
(1.5)
Thay R từ pt. (1.5) vào (1.1) ta có:
)(
VL
R
S
CV
r

P
v
+
=
η
(1.6)
Mặt khác: tốc độ lọc v tính bằng thể tích nước lọc trên một đơn vị diện tích
lọc trong một đơn vị thời gian, kết hợp pt. (1.6) ta có:
v =






+
=
VL
R
S
CV
r
P
dt
dV
S

1
η
(1.7)

Giả thiết, nếu trở lực riêng r không đổi (r = const) nghĩa là lớp lọc không bị
nén, lấy tích phân pt. (1.7) ta có :
t = aV
2
+ bV hoặc
V
t
= aV + b (1.8)
với a =
2
2PS
rC
η
và b = η
PS
R
VL
Như vậy, đại lượng (t/V) hay thời gian cần thiết để lọc được một đơn vị thể
tích nước tỷ lệ tuyến tính với thể tích V nước lọc như đoạn thẳng trên đồ thị hình 2.
Khóa luận tốt nghiệp 9 Đại học Khoa học Tự nhiên
θ
b =η
t/V
V
tgθ = ηrC/2PS
2
Hình 2: Đồ thị mô tả quá trình lọc theo phương trình 1.8
Nếu quá trình lọc kéo dài, quy luật nói trên sẽ bị vi phạm, năng suất lọc sẽ
giảm mạnh, t/V sẽ tăng đột ngột (xem hình 2). Đó là vì khi lọc lâu dài, lớp lọc bị
nén lại, trở lực lọc riêng của lớp cặn r sẽ tăng theo phương trình:

r = r
o
+ r
1
P
S
(1.9)
Trong đó: r = trở lực riêng hay hệ số lọc, m/kg;
r
o
= là trở lực riêng khi P = 0;
r
1
= là trở lực riêng khi P = 1 atm;
s = là thông số thể hiện khả năng nén cặn.
Để so sánh khả năng lọc các loại cặn khác nhau có thể dùng đại lượng r
0 5
hay trở lực riêng xác định ở áp suất 0,5 atm.
b. Cơ chế lọc[5]:
Tùy bản chất của cặn cần lọc, kỹ thuật và VLL áp dụng có thể gặp các cơ chế
lọc và hiện tượng sau: lưu giữ, bám dính và hiện tượng đánh thủng…
- Các cơ chế lưu giữ
Cơ chế lưu giữ có thể hiểu là cơ chế “lọc” thuần tuý vật lý được ghi nhận
trong trường hợp lọc qua lưới lọc, màng lọc có kích thước lỗ đã định. Trong trường
hợp này lớp lọc hoạt động theo nguyên lý cái rây bột: hạt cặn nhỏ đi qua, hạt lớn bị
lưu giữ lại. Trong thực tế, hạt nhỏ hơn đường kính lỗ trống cũng có thể bị lưu giữ
lại nếu đồng thời nhiều hạt nhỏ cùng qua một lỗ trống, hoặc hạt cần lọc bị tăng kích
thước do nhiều nguyên nhân khác nhau.
Trong trường hợp này, các cơ chế sau có thể lần lượt hoặc đồng thời xuất
hiện:

 Nhiều hạt nhỏ chen nhau cùng qua khe trống nên bị kẹt lại;
 Hạt nhỏ trong khi theo dòng chảy qua lỗ trống bị cọ xát vào lớp vật liệu lọc
rắn và bị giữ lại do lực bề mặt (hấp phụ);
 Do gia tốc trọng trường, hạt cặn lắng trên bề mặt VLL ở khu vực không có lỗ
trống
Những cơ chế này xuất hiện trong cả kỹ thuật lọc màng và kỹ thuật lọc bằng
lớp vật liệu lọc dạng hạt.
- Cơ chế bám dính
Khi tốc độ dòng chảy không lớn, các lực bề mặt có thể gây ra sự bám dính
các hạt cặn trên bề mặt VLL. Bản chất các lực bề mặt khá phức tạp, phổ biến là lực
hút tĩnh điện và lực Van dec Val (Van der Waals).
- Hiện tượng đánh thủng
Khóa luận tốt nghiệp 10 Đại học Khoa học Tự nhiên
Trong quá trình lọc qua lớp VLL hạt, do các cơ chế nêu trên nên khe trống
giữa các hạt VLL bị lấp đầy dần bởi các hạt cặn bị lưu giữ hoặc bám dính. Như vậy,
thiết diện chảy thực tế bị thu hẹp dần, tốc độ dòng chảy qua khe sẽ tăng và kéo theo
các hạt cặn nhỏ vào sâu trong lớp VLL hạt, thậm chí hạt cặn bị kéo theo nước lọc.
Trường hợp này nước lọc giảm chất lượng, ta nói lớp lọc bị đánh thủng.
- Hiện tượng “tắc” và sự phục hồi lớp vật liệu lọc
Hiện tượng “tắc” thiết bị lọc do cặn bít dần các khe, lỗ trống mà nước có thể
chảy qua theo các cơ chế đã nêu. Trong trường hợp này vẫn có thể tiếp tục lọc bằng
cách tăng áp suất. Ví dụ: nếu lọc trọng lực như đối với bể cát có thể để mực nước
trên lớp VLL dâng tới mức độ vài mét. Đối với các thiết bị lọc áp lực với lớp VLL
là cát có thể nâng áp lực tới vài atm.
Thông thường, khi thiết kế thiết bị lọc có thể chấp nhận một mức độ “tắc”
nhất định. Để vượt qua hiện tượng này có thể tăng mực nước hoặc mức áp áp vào
lớp VLL để giữ tốc độ lọc không đổi.
Khi tổn thất áp vượt quá mức độ đã định (do sự tích luỹ lớp bùn cặn) cần
phục hồi lại lớp vật liệu lọc về trạng thái ban đầu bằng cách rửa sạch lớp vật liệu lọc
khỏi bùn cặn, gọi là rửa lọc. Cách rửa phụ thuộc vào loại vật liệu và kỹ thuật lọc áp

dụng, có một số kỹ thuật sau:
Rửa ngược là phổ biến nhất và là kỹ thuật duy nhất đối với các thiết bị lọc
dùng lớp vật liệu dạng hạt. Môi trường để rửa thường là nước sạch và ở các trạm
lớn là hỗn hợp khí - nước. Đối với các loại màng lọc như màng lọc micro, nano
sau rửa ngược thường phải xử lý hoá chất bổ sung.
Rửa bằng cách xả cặn bằng trọng lực hay áp dụng đối với kỹ thuật lọc nổi,
kỹ thuật lọc màng điatomit. Khi đó chỉ cần dùng lượng nhỏ nước sạch để tráng vật
liệu lọc.
1.3.2. Thông số kiểm soát động học của bể lọc
Để kiểm soát hoạt động của một hệ lọc ta cần theo dõi một trong hai thông
số hoặc cả hai, đó là tổn thất áp lực khi lọc và độ đục của nước sản phẩm.
Xét một bể lọc trọng lực, tổn thất áp ∆P có thể khảo sát gián tiếp thông qua
mức dâng mực nước trên lớp vật liệu lọc hoặc trực tiếp thông qua độ chênh lệch
mức nước trong bể lọc và trong ống đo mực nước trong suốt lắp ở ống thu nước gọi
là piezometer. Thông thường, đối với những bể lọc trọng lực người ta thiết kế mức
tổn thất áp nhỏ hơn hoặc bằng 1,5m [20] hoặc 2,4m [16].
Nếu khảo sát ∆P theo thời gian, bắt đầu từ lúc cát lọc vừa được rửa sạch, tổn
thất áp ∆P tăng dần theo thời gian lọc, càng về sau tăng càng nhanh. Thời gian để
Khóa luận tốt nghiệp 11 Đại học Khoa học Tự nhiên
đạt ∆P
max
tối đa cho phép càng dài càng tốt, cho phép ít nhất là t
1
= 12 giờ (TCN 33 -
85), thường được thiết kế là 24h (xem hình 3) để tiết kiệm chi phí rửa lọc.
a. Độ đục của nước lọc
Chất lượng nước lọc được đánh giá thông qua đại lượng nghịch của độ trong
là độ đục (đo bằng đơn vị NTU hoặc mg/l). NTU dễ dàng đo được bằng máy đục
kế, thậm chí ở chừng mực nhất định những cán bộ có kinh nghiệm có thể xác định
bằng mắt.

Khác với ∆P tăng đều suốt quá trình lọc, khi khảo sát độ đục từ điểm bắt đầu
lọc theo thời gian, thấy quá trình lọc có thể chia làm 3 giai đoạn (hình 4).

Hình 3: Sự gia tăng tồn thất áp
∆
P trong quá trình lọc
Hình 4: Diễn biến của độ đục và tổn thất áp suất trong quá trình lọc
Giai đoạn một từ 0 đến t
1
: trên Hình 4 độ đục giảm dần theo thời gian lọc tới
khi đạt độ đục tối thiểu. Đoạn từ 0 đến t
o
nước còn đục cần xả lọc, gọi là xả lọc đầu.
Sau t
o
nước trong bắt đầu có thể thu nuớc vào bể. Thời gian t
1
ứng với điểm chuyển
sang giai đoạn hai dài hay ngắn phụ thuộc vào công nghệ lọc được áp dụng và chất
lượng nước vào.
Khóa luận tốt nghiệp 12 Đại học Khoa học Tự nhiên
tt0 t1 tm
0
t2
Độ đục
Mức tổn thất áp cho
phép
Giai đoạn hai từ t
1
đến t

2
: độ đục ổn định ở mức tối thiểu trong thời gian dài
và kết thúc ở t
2
khi độ đục bắt đầu tăng. Đây là giai đoạn thu nước chính.
Giai đoạn ba từ t
2
: độ đục bắt đầu tăng dần tới t
m
vượt mức giới hạn cho
phép, lúc này phải dừng lọc để rửa lọc.
Thời điểm thu nước có chất lượng đảm bảo bắt đầu từ thời điểm mà nước đạt
độ trong cần thiết, có thể trước t
1
và kết thúc ở trước t
m
là thời điểm độ đục của
nước lọc vượt tiêu chuẩn.
Để xác định chính xác thời gian làm việc của bể hay thiết bị lọc thường phải
xác định tại chỗ bằng thực nghiệm trong quá trình chạy thử để định ra chu trình làm
việc cho bể hay thiết bị lọc hoặc có thể dùng các phương trình thực nghiệm.
Để tự động hoá quá trình lọc rửa có thể theo dõi một trong hai thông số vừa
nêu những thông số thứ nhất - tổn thất áp để thực hiện hơn và có độ tin cậy cao vì
tổn thất áp dễ dàng đo được bằng các thiết bị đơn giản như phao định mức hay các
đầu đo mức chất lỏng cơ khí hoặc điện tử. Gần đây cũng đã xuất hiện các thiết bị
giám sát độ đục trên đường ống cho phép kiểm soát qúa trình lọc tự động với độ tin
cậy cao.
b. Diễn biến áp suất dọc lớp cát lọc trong quá trình lọc
Trên Hình 5 mô tả diễn biến tổn thất áp trong quá trình lọc cát: phía trái là
mô hình bể lọc (mặt cắt đứng), A là mức nước trong bể lọc; B là mức mặt cát lọc; D

là mức đáy bể khi kết thúc lớp cát lọc, BD là bề dày lớp cát lọc. Trong đồ thị bên
cạnh, nếu trục tung và trục hoành có cùng tỷ lệ xích thì đường A’d
0
sẽ tạo một góc
45
0
so với trục hoành. Nếu xét áp suất thủy tĩnh thì B’b là áp suất cột nước ở mức
B; C’c
0
là áp suất thủy tĩnh ở mức C; D’d
0
là áp suất thủy tĩnh ở đáy lớp lọc D.
Khóa luận tốt nghiệp 13 Đại học Khoa học Tự nhiên
A
B
C
D
E
A’
B’
C’
D’
1
2
3
C
o
b
C
1

D
o
C
2
C
f
D
1
D
2
D
f
E
f
Hình 5: Bể lọc tự chảy và diễn biến áp lực trong bể lọc tự chảy
Khi bể lọc bắt đầu làm việc, đường 1 là đường mô tả diễn biến tổn thất áp
suất trong cát sạch: C
0
C
1
là tổn thất áp khi nước đi qua đoạn BC; D
0
D
1
là tổn thất áp
trên toàn bể dày lớp vật liệu lọc BD. Như vậy tổn thất áp ∆P tỷ lệ thuận với ∆H bề
dày lớp vật liệu lọc BD như trong pt. Dacxy (pt. 1.1).
Khi lớp vật liệu lọc bắt đầu có hiện tượng nhiễm bẩn ta có đường số 2: đoạn
cong bC
2

ứng với C
0
C
2
sẽ là tổn thất áp trên đoạn BC. Qua khỏi mức C nước lại gặp
lớp cát sạch, khi đó tổn thất áp lại tuân theo pt. Dacxy, đường số 2 sẽ song song với
đường 1, tới khi ra khỏi lớp cát lọc ở mức D ta có tổn thất áp chung là D
0
D
2
.
Càng lọc lớp cát càng nhiễm bẩn khi đó mức C sẽ dịch dần về phí đáy D ta
có đường số 3. Như vậy mặt phẳng ở mức C chia lớp cát thành hai phần: phần trên
C là lớp cát bẩn và phần dưới C là lớp cát sạch, gọi C là “biên lọc”. Càng lọc biên
lọc càng tiến xuống phía dưới theo hướng mặt D đồng thời dịch sang trái. Tới D ta
có tổn thất áp bằng D
o
D
f
.
Nếu tiếp tục lọc tới thời điểm mặt biên lọc sẽ vượt quá đáy D tới mức E, khi
đó tổn thất áp giả tưởng ứng với đoạn D
0
E
f
. Trường hợp này lớp lọc bị “đánh
thủng” nghĩa là mức C đã bị dịch xuống mức E thấp hơn D - đáy lớp vật liệu lọc,
cặn bẩn lọt ra ngoài lớp lọc bảo vệ. Như vậy tổn thất áp D
o
D

f
là mức tối đa mà bể
lọc với lớp cát BD có thể chịu được.
Hình ảnh trên cho ta bức tranh hoạt động của bể lọc cát: chỉ được lọc và thu
nước lọc tới khi lớp cát còn giữ được cặn hay tới khi tổn thất áp đạt giá trị tới hạn.
Sau đó phải dừng lọc và rửa lọc.
1.3.3. Bể lọc vật liệu lọc nổi
Hình 6: Bể lọc vật liệu nổi
Khóa luận tốt nghiệp 14 Đại học Khoa học Tự nhiên
1 - nước thô; 2 - ngăn thu nước lọc; 3 - dàn phân phối nước thô; 4 - thân bể lọc; 5 -
máng thu nước lọc; 6 - phao chỉnh lưu lượng; 7 - thu nước lọc; 8 - xả nước rửa lọc.
Bể lọc nổi thực chất là bể lọc tiếp xúc, mọi chức năng nguyên lý của bể tiếp
xúc đều có thể áp dụng cho bể lọc nổi. Điểm khác nhau cơ bản của hai loại bể lọc
này là vật liệu lọc: bể lọc nổi dùng vật liệu lọc là những hạt polystyren tổng hợp có
tỉ trọng đổ đống 10 ÷ 30kg/m
3
nên nổi được trong môi trường nước. Chính vì nổi
được nên muốn cho lớp vật liệu này có tính lọc cần có cấu kết đục lỗ để chắn phía
trên, ngoài ra cần có lưới để ngăn hạt vật liệu lọc không bị rửa trôi khi xả kiệt.
Cũng như bể lọc tiếp xúc, bể lọc nổi có thể dùng như:
- Bể lọc phá đối với nước thô có hàm lượng SS cao hoặc rất cao;
- Bể lọc cấp 1 đối với nước đã xử lý sơ bộ (lắng);
- Bể lọc tiếp xúc đối với nước ngầm nhiễm sắt, nước mặt có đánh phèn.
Như vậy, nếu áp dụng bể lọc nổi sẽ bỏ qua bể trộn phèn - tạo bông - lắng
(đối với nước mặt) hoặc lắng tiếp xúc (đối với nước ngầm).
Tốc độ lọc nổi thường thiết kế ở mức 2 ÷ 4m/h;
Bề dày lớp lọc: 1,0 ÷ 1,5m;
Cỡ hạt: 1 ÷ 3mm;
Áp suất cột nước dư cần ≥ 0,5m
Vận hành

Nước thô theo đường ống phân phối vào từ đáy bể, qua lớp vật liệu lọc nổi
được loại bỏ cặn. Nước trong được gom vào máng thu như lọc tiếp xúc, tràn vào
ngăn phụ cạnh bể và theo đường ống về bể chứa. Điểm khác với các bể lọc cát
thông thường là lớp vật liệu phải được chắn ở độ cao nhất định bằng lưới thép,
ngoài ra nước lọc luôn được giữ ở mức 0,2 đến 0,5 mét cách mép bể dự trữ để rửa
lọc.
Rửa lọc
Bể lọc nổi thường được thiết kế theo chế độ tự rửa nhờ áp lực cột nước dư ở
phía trên lớp vật liệu lọc. Điều này cho phép ta loại bỏ bơm rửa lọc trong thiết kế.
Cột nước trên lớp vật liêụ lọc nên để khoảng 1 m.
Khóa luận tốt nghiệp 15 Đại học Khoa học Tự nhiên
1.3.3.1. Tình hình sử dụng bể lọc vật liệu lọc nổi trên thế giới và Việt Nam
Từ những năm 70, một số nước như Liên Xô và Tiệp Khắc đã dùng bể lọc
VLL nổi trong lĩnh vực xử lý nước ngầm, nước mặt và nước thải.
* Ở Tiệp Khắc: năm 1974, phòng thí nghiệm xử lý nước VELKE
ZELNOSEKY đã tiến hành thí nghiệm xử lý nước trên mô hình loại bể lọc VLL nổi
để xử lý nước ngầm có chứa hàm lượng Fe 1,4 mg/L, sau đó được đem ra áp dụng
tại huyện LITOMERICE. Nhiều công trình xử lý nước đã sử dụng loại bể lọc này.
Từ năm 1982 đến năm 1986 PTS. Phạm Ngọc Thái đã nghiên cứu bể lọc VLL nổi
sử dụng trong xử lý nước mặt tại trường Đại học BRNO.
* Ở Liên Xô: việc nghiên cứu trên mô hình được thực hiện vào những năm
1973 - 1974, đến năm 1975 loại bể lọc VLL nổi đã đưa vào sử dụng [8, 11]. Năm
1992, Giáo sư tiến sĩ KHKT M.G.ZURBA đã cho xuất bản cuốn “các thiết bị lọc
vật liệu nổi penopolystyrol” (nhà xuất bản xây dựng Matscơva). Tài liệu giới thiệu
một số bể lọc VLL nổi với nhiều dạng khác nhau. Loại bể lọc có hướng chuyển
động của dòng nước từ dưới lên trên là phổ biến mà một số công trình ở Việt Nam
đã sử dụng.
* Ở Việt Nam: từ năm 1988 đến nay, bể lọc VLL nổi được sử dụng khá nhiều
cho các trạm xử lý nước công suất nhỏ trong phạm vi cả nước, đến nay đã được
phát triển trên tới quy mô công suất 10000m

3
/ngày tại trạm xử lý nước Thị xã Sóc
Trăng. Bảng 4 giới thiệu một số trạm xử lý nước ở địa phương, áp dụng cho quy mô
công suất khác nhau với hai nguồn nước: nước ngầm, nước mặt.
Bảng 4: Một số công trình sử dụng bể lọc VLL nổi đã xây dựng
STT Tên công trình Công suất
(m
3
/ngày)
Năm
xây
dựng
Loại
nguồn
nước
Tình trạng hiện tại
1 Bênh viện Quân y 108 1000 1990 Ngầm Hoạt động bình
thường
2 Nhà máy thực phẩm
Nam Hà
1000 1991 Ngầm Hoạt động bình
thường
3 Thị xã Sóc Trăng 10000 1992 Ngầm Hoạt động bình
thường
4 Thị xã Vĩnh Yên 4000 1995 Ngầm Hoạt động bình
thường
5 Nhà máy Z192 1200 1994 Ngầm Hoạt động bình
Khóa luận tốt nghiệp 16 Đại học Khoa học Tự nhiên
thường
1.3.3.2. Những ưu việt của bể vật liệu lọc nổi

Việc sử dụng bể lọc VLL nổi trong thực tế có những ưu điểm và mang lại ý
nghĩa Kinh tế Kỹ thuật- Xã hội sâu sắc đó là:
- Rửa lớp VLL đơn giản không cần trang bị máy bơm rửa lọc. [8, 9, 13]
Đối với những trạm công suất vừa và lớn đương nhiên phải trang bị hệ thống
rửa bể lọc. Có thể rửa bằng nước thuần tuý hoặc rửa bằng nước và gió kết hợp nhằm
tiết kiệm nước rửa. Kinh phí cho việc trang bị hệ thống rửa lọc chiếm tỉ lệ nhỏ so
với kinh phí toàn bộ công trình. Nhưng đối với những trạm công suất nhỏ, phần
kinh phí này lại chiếm tỷ lệ cao. Mặt khác việc rửa lọc cũng khá phức tạp. Do đó,
đối với những đối tượng dùng sẽ gặp khó khăn về kinh phí và cách quản lý vận
hành. Khi dùng bể lọc vật liệu lọc nổi, thực hiện rửa lọc bằng cách tạo ra sức va
thuỷ lực nhờ van mở nhanh, không cần dùng máy bơm, việc rửa lọc thuận lợi do đó
giảm được kinh phí và thuận lợi trong công tác quản lý.
- Tiết kiệm năng lượng và nước rửa VLL [8, 10, 11].
Khi sử dụng bể lọc VLL nổi không cần máy bơm rửa lọc chính là đã tiêt
kiệm đươc chi phí điện năng. Rửa bể lọc VLL nổi chỉ cần 1 - 2 phút, cường độ rửa
khoảng 10 l/s.m
2
vì vậy tiết kiệm được rất nhiều nước rửa.
- Tiết kiệm cao trình và kinh phí xây dựng [8, 9, 10, 11].
Chiều cao xây dựng bể lọc VLL nổi nhỏ (2,5 ÷ 3 m), độ chênh lệch cao trình
giữa bể lọc và bể chứa nhỏ do tổn thất áp lực qua bể nhỏ, thường chỉ lấy độ chênh
cao trình mặt nước giữa hai bể là 0,5m, vì thế có thể nâng cao trình của bể chứa,
thuận tiện cho thi công.
Do tổn thất áp lực qua bể nhỏ nên rất thích hợp với sơ đồ công nghệ lọc
nhiều đợt. Nếu lọc hai đợt bằng cả hai bể lọc nổi thì chênh lệch cao trình giữa bể lọc
đợt một và đợt hai là 0,5m, giữa bể lọc đợt hai và bể chứa là 0,5m thì độ chênh cao
trình là 1m. Vì vậy các bể lọc VLL nổi và bể chứa đều có thể đặt nổi trên mặt đất,
điều đó giảm được kinh phí xây dựng một cách đáng kể.
1.3.3.3. Các đặc trưng của vật liệu lọc nổi
Vật liệu nổi có các tên gọi khác nhau là polystyrene (tiếng Tiệp Khắc),

penopolystyrol (tiếng Nga), styropo, trong dân gian thường gọi là “xốp”.
Nguyên liệu chính cho bọt polystyrene ở thể tạo bọt, được sản xuất bằng
phương pháp trùng hợp. Trong thương mại thường gọi là Koplen. Koplen được chế
Khóa luận tốt nghiệp 17 Đại học Khoa học Tự nhiên