tính toán thiết bị lọc ép bùn bằng công suất 200kg/h

Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
1
Mở ĐầU
Dới góc độ bảo vệ môi trờng, bùn thải là một trong các đối tợng đợc
quan tâm xử lý vì tính phức tạp và mức độ khó khăn khi triển khai công nghệ xử
lý trong điều kiện cụ thể. Thời gian qua ở nớc ta cha quản lý các nguồn bùn
thải phát sinh đã gây nên ô nhiễm nguồn nớc, đất ở nhiều địa phơng. ảnh
hởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái và sức khoẻ cộng đồng.
Bùn thải nói chung bao gồm các chất vô cơ, hữu cơ thông thờng và các
chất nguy hại. Hiện nay có rất nhiều phơng pháp xử lý bùn đã và đang đợc áp
dụng bằng các phơng pháp vật lý, hoá học và sinh học nhằm tách nớc chuyển
hoá bùn thành các dạng không độc hại hoặc tiêu huỷ lợng bùn phát sinh. Công
nghệ xử lý bùn nói chung là quá trình phức tạp, phụ thuộc vào các thành phần
của bùn và phơng pháp xử lý. Một trong các phơng pháp xử lý để làm đặc bùn
là phơng pháp lọc ép băng tải, đây cũng là vấn đề giao trong nhiệm vụ thiết kế
tốt nghiệp của em. Đề tài cụ thể là : Tính toán thiết kế thiết bị lọc ép bùn
băng tải công suất 200kg/h. Tổng quan các tài liệu về công nghệ và tính toán
thiết kế hệ thống lọc ép bùn băng tải.
Nội dung luận văn tốt nghiệp gồm:
Chơng I: Tổng quan về bùn và quá trình xử lý bùn thải;
Chơng II: Cơ sở thiết kế máy lọc ép băng tải;
Chơng III: Xác định các thông số đặc trng của máy lọc ép bùn băng tải
Chơng IV: Thiết kế hệ thống lọc ép băng tải.
Công nghệ xử lý bùn nói chung, lọc ép bùn băng tải nói riêng có thể nói rất
phong phú và phức tạp. Hệ thống thiết bị đợc thiết kế phụ thuộc rất nhiều về
tính chất đặc trng của loại bùn và loại thiết bị xử lý. Không thể tính toán, thiết
kế hoàn chỉnh đợc hệ thống với mục tiêu tối u về kinh tế, kỹ thuật, môi trờng
khi ta cha có đợc số liệu nghiên cứu thực nghiệm. Do đó chắc chắn thiết kế
ban đầu này còn có những yếu tố ch
a đợc tính toá

n hoàn thiện do thời gian có
hạn. Song qua luận văn này, em hy vọng sẽ nhận đợc 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 tơng lai.

Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
2
CHƯƠNG I. TổNG QUAN Về BùN THảI v quá trình xử lý bùn
thải
I.1. KHáI NIệM CHUNG Về BùN THảI
I.1.1. Khái niệm bùn thải
Bùn là tập hợp các hạt lơ lửng của các chất vô cơ, hữu cơ thông thờng và các
chất nguy hại.
Nh vậy, bùn thải có thể đợc phát sinh từ nguồn phế thải công nghiệp, nông
nghiệp hoặc từ các trạm xử lý nớc 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 nh lâu dài tới
môi trờng. Mặt khác bùn thải nếu không quản lý tốt thì có thể gây ô nhiễm tới
nguồn nớc, phát sinh dịch bệnh ảnh hởng đến hệ sinh thái và sức khoẻ cộng
đồng. Do đó xử lý bùn thải là nhiệm vụ không thể thiếu đợc trong xử lý nớc.
I.1.2. Phân loại bùn thải.
Đặc tính phân loại bùn là cơ sở để chon phơng pháp xử lý, chính nó cũng
cho sự dự đoán mức độ tối u của các thiết bị sử dụng.
Phụ lục 1 cho biết sự phân loại bùn khác nhau phụ thuộc vào nguồn gốc và
thành phần của chúng. Thành phần này cũng đồng thời phụ thuộc vào bản chất ô
nhiễm ban đầu của nớc và phơng pháp làm sạch: vật lý, hóa lý, sinh học.

I.1.3. Các yếu tố đặc trng bản chất của bùn
Tổng lợng chất rắn (TS Total Solids): Đợc tính băng g/l hoặc % trọng

lợng và xác định đợc bằng cách sấy bùn ở 105
0
C cho tới khi trọng
lợng không đổi. Đối với bùn lỏng nói chung nó gần với hàm lợng của
huyền phù đợc xác định bởi bộ lọc hoặc bộ lọc trung tâm.
Hàm lợng các chất bay hơi (VS Volatile Solids) đợc tính bằng %
trọng lợng TS. Nó đợc xác định bằng cách hoá khí trong lò từ 550 600
0
C.
Đối với bùn hữu cơ a nớc, nó thờng gắn với hàm lợng chất hữu cơ và có
đặc tính của hàm lợng 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;
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
3
- N và P để đánh giá chất lợng của bùn nông nghiệp;
- Các thành phần khác ( kim loại nặng). Đối với bùn vô cơ thờng sử dụng
hàm lợng Fe, Mg, Al, Cr, muối canxi (cacbonat và sunfat) silic.
- COD, BOD
5
, pH, các chất hoà tan.
I.2. CáC QUá TRìNH Xử Lý BùN THảI
Tất cả bùn cần đợc xử lý trớc khi thải ra môi trờng, tuy nhiên cũng có
thể sử dụng lại. Điều đó phụ thuộc vào sự phân loại bùn cũng nh bản chất của
bùn đã nêu ở trên.
Xử lý bùn phải đáp ứng đợc hai mục tiêu sau:
Giảm thể tích bùn bằng cô đặc, khử nớc bằng sấy khô tự nhiên, tách bằng
cơ học hoặc khử nớc bằng sấy nóng hay thiêu đốt.
Giảm khả năng lên men hay phân huỷ bùn gây ô nhiễm môi trờng bằng

phân huỷ do các vi khuẩn kỵ khí, ổn định vi sinh vật hiếu khí, ổn định hoá
học, sấy khô, khử trùng và thiêu đốt trong giai đoạn cuối cùng.
Phần lớn bùn hữu cơ hay vô cơ a nớc cần đợc xử lý sơ bộ là điều hoà phù
hợp để cho phép làm việc ở các thiết bị cơ khí khử nớc khác nhau. Mức độ khử
nớc trớc hết phụ thuộc vào loại bùn cần xử lý, nhng cũng phụ thuộc vào
phơng pháp điều hoà phù hợp cũng nh thiết bị sử dụng. Bùn đã khử nớc có
thể tiếp tục đợc xử lý tiếp bằng các cách khác nh:
- Cải thiện cấu trúc và giảm tỷ lệ hyđrat của cặn bằng cách thêm vào
các chất khác (chẳng hạn nh vôi hay mùn ca, phoi bào trong phơng pháp ủ
phân).
- Sấy khô bằng phơng pháp nhiệt để có thể thải bỏ đợc.
- Cuối cùng là thiêu đốt trong các lò phù hợp với việc tiêu thụ năng
lợng một cách nhỏ nhất. Có thể tận dụng nhiệt của các lò đốt này vào những
mục đích khác.
I.2.1. Điều hoà tách nớc khỏi bùn
Để có thể lợi dụng các thiết bị khử nớc khác nhau, cần phải kết bông bùn
để làm mất tính ổn định của chất keo, tăng một cách nhân tạo kích thớc các hạt.
Điều hoà bằng các phơng pháp vật lý(chủ yếu là n
hiệt), hoặc các phơng pháp
hoá học (thêm chất phản ứng vô cơ hay Pôlyme tổng hợp). Trong các phơng
pháp khác nhau thì điều hoà bằng nhiệt có hiệu quả nhất để giảm tính hút nớc
của bùn. Kết bông hoá học, cần phải dùng các chất điện phân vô cơ (muối kim
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
4
loại và đặc biệt là vôi) cũng làm giảm tỷ lệ nớc liên kết, nhng ở mức độ nhỏ.
Sử dụng chất đa điện li không giảm đợc tỷ lệ nớc liên kết mà đôi khi còn làm
tăng. Điều hoà bùn phù hợp hay không sẽ làm ảnh hởng đến độ mất nớc của
bùn, và điều hoà làm cơ sở để hoạt động của các thiết bị khử nớc của bùn sau
đó.

I.2.2. Khử nớc của bùn bằng lọc
Làm khô bùn bằng lọc là phơng pháp khử nớc đợc dùng nhiều nhất trong
xử lý bùn từ các trạm xử lý nớc thải. Có thể lọc trên lớp cát hoặc trên bộ lọc cơ
khí, trong chân không, dới áp suất lớn . Dới đây là một số phơng pháp khử
nớc của bùn bằng lọc:
Sân phơi bùn
Lọc chân không
Lọc dới áp suất trong buồng kín
Các thiết bị lọc ép bùn băng tải
I.2.3. Lọc li tâm
Máy ly tâm dùng trong xử lý bùn thải là các thiết bị lắng liên tục trong rôto
hình trụ nằm ngang.
Ưu điểm:
- Khử nớc liên tục trong khoang kín và chắc, làm giảm độc hại của mùi
bùn và giá thành khử mùi cục bộ;
- Tách tốt các chất rắn ở bùn rất khoá xử lý (bùn hyđroxyt loãng, một số
bùn hữu cơ). Máy ly 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 .
Nhợc điểm
- Năng lợng tiêu thụ lớn hơn nhiều so với các loại lọc ép băng tải
- Không nhìn thấy bùn trong quá trình xử lý và cần 1 nhân lực có chuyên
môn hơi cao một chút để hiểu đợc nguyên nhân hiệu suất tách kém.
- Chi phí bảo dỡng đáng kể
- ứng suất cơ lớn do t
ốc độ quay trực vít lớn. Sau mỗi lần tác dụng lên một
trong hai bộ phận, cần phải cân băng lại.
- Tơng đối nhạy với sự thay đổi đột ngột chất lợng và nồng độ của bùn.
I.2.4. Sấy khô _thiêu đốt
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT

Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
5
Sấy khô là phơng pháp dùng nhiệt để tách nớc khỏi bùn do sự bay hơi
của nớc. Có thể sấy khô từng phần hoặc toàn bộ.
Thiêu đốt không những dẫn đến loại bỏ toàn bộ nớc trong bùn mà còn
đốt cháy các chất hữu cơ có trong bùn. Đó là phơng pháp thu đợc chất thải có
khối lợng nhỏ nhất.



I.3. CáC THIếT Bị LọC éP BùN BĂNG TảI
Kích thớc các cục đông tụ nhận đợc bằng điều hoà với chất đa điện li
cho khả năng phát triển các thiết bị khử nớc đặc biệt, thích hợp với xử lý bùn
thải: các bộ lọc ép băng tải. Chúng đợc dùng phổ biến vì nhiều lẽ:
- Khả năng khai thác dễ dàng và kiểm tra một cách rõ ràng bùn trong quá
trình khử nớc;
- Giá thành khai thác nhỏ và vốn đầu t ít
- Làm việc và rửa bằng lọc liên tục;
- Bộ phận đơn giản;
- Nói chung không cần thiết thêm chất vô cơ (ví dụ đôi khi mùn ca hay tro
đối với một số bùn cha hợp);
- Bùn tạo ra có độ khô dễ vận chuyển đợc.
Bộ lọc này cho phép tối u vốn đầu t tuỳ thuộc vào khả năng khử nớc của
bùn, chi phí ít năng lợng:
Lọc ép băng tải : 10-25 kWh/t các chất huyền phù
Lọc ép cũ : 20-40 kWh/t các chất huyền phù
Lọc li tâm : 30-60 kWh/t các chất huyền phù
Lọc chân không : 50-150 kWh/t các chất huyền phù
I.3.1. Nguyên tắc lọc
Quá trình lọc bao gồm các bớc sau đây:

-
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 nớc giải phóng qua các khe hở trên mặt lọc.
Điều đó làm đặc nhanh chóng bùn để thu đợc hiệu quả cao hơn, bùn d thá
o
nớc đợc làm đặc hơn;
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
6
- Nén bùn đã tiêu nớc: bùn này có độ nén đủ lớn đợc hãm giữa hai lớp vải
lọc tạo lên một góc lợn và ép dần. Các lớp bùn tạo thành chạy liên tục quanh
tang quay khoan lỗ và sau đó là cực ròng rọc có hình răng cá sấu tiếp tục hành
trình tuỳ theo loại thiết bị.
Hiệu quả khử nớc phụ thuộc vào áp suất hiệu dụng P
e
đặt vào lớp bùn trên
mặt băng, cũng nh thời gian ép. Một cách đơn giản, áp suất bề mặt P
e
có dạng:
LD
T
kP
e
2
=
;
Trong đó: T - Lực căng vải lọc;
L - Bề rộng vải lọc;
D - Đờng kính tang quay.

P
e
thu đợc bằng sức căng băng tải lọc quanh tang. Nó rất nhỏ (0,3-1 bar), do
độ bền cơ học của băng tải và tang quay. P
e
càng lớn thì đờng kính tang càng
nhỏ. Thời gian ép phụ thuộc diện tích tác dụng ép vào tang quay (Hình I.1) và
tốc độ tở của băng. Nớc tách rất dễ do ứng suất của bùn khi chuyển qua tang
quay và có thể thay đổi từ một phía sau đó là phía của thảm bùn.
2
1
R1
P2>P1
R2<R1


Hình I.1. Bộ lọc ép băng tải, bề mặt tác dụng của máy ép
1. áp lực P
1

2. Lực căng T của băng lọc.
ở các bộ lọc ép bùn băng tải, máy ép làm việc trong một khoang hở, lớp bùn
nạp kín các phía, dới áp suất giúp cho việc truyền tải bùn về phía trớc. Nếu áp
suất quá lớn thì độ cô kết của thảm bùn bị phá huỷ, bùn nhão phun ra bên cạnh
ngoài khe hở lọc.
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
7
áp suất gây rão bùn đơng nhiên phụ thuộc vào cấu trúc vật lí của bùn đợc
tiêu nớc. Độ khô thu đợc trên bộ lọc ép băng tải lớn hơn so với bộ lọc có

buồng kín.
Có hai khả năng cải thiện nhợc điểm này :
- Tăng số tang quấn và giảm đờng kính của tang quay ở cuối chu trình lọc
(trong phạm 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 đợc đã gần tới độ khô giới hạn.
I.3.2. Một số thiết bị lọc ép bùn băng tải
Tuỳ theo mục đích sử dụng và số lợng bùn khử nớc, ngời ta chế tạo sẵn nhiều
thiết bị lọc ép khác nhau.
I.3.2.
1. Thiết bị lọc ép ST
Thiết bị này cho phép nhận đợc kết quả tối u đối với phần lớn các loại bùn.
Do vậy nó đợc dùng nhiều nhất.
- Bùn đợc đa cùng với chất kết bông vào một bộ trộn (1) có trang bị máy
khuấy. Bùn đã kết bông đổ vào băng tải (2) trong vùng tháo nớc (3). Bùn đợc
phân bố đồng đều trên tất cả bề rộng của băng tải bằng một băng cao su trung
gian ngăn việc tháo nớc quá nhanh và thuận lợi cho việc tải bùn lỏng. ở vùng
tháo nớc, thảm bùn đợc xới lên và phân chia thành lớp đều và đồng nhất bằng
con lăn (5) gọi là con lăn điều tiết. Nó cho phép:
- Đa vào vùng nén thảm bùn điều chỉnh đợc (bề dày thay đổi trong phạm
vi từ 10 đến 40 mm tuỳ theo vị trí định trớc của ngời điều khiển);
- Đặc biệt thực hiện làm rắn sơ bộ để hạn chế sự rão ở đầu quá trình nén.
Bùn tiếp tục đợc đa vào giữa 2 lớp băng tải trên (2) và dới (6) và chịu một
sức nén bình thờng quanh tang quay có đờng kính lớn hơn (7). Cả hai lớp băng
tải đợc kéo liên tục qua các con lăn dẫn động (8) có đờng kính giảm dần cho
phép tăng áp suất nén bùn. Số con lăn đợc chọn sao cho quá trình khử nớc hầu

nh kết thúc trớc khi tác động vào con lăn cuối cùng. ở cửa ra cả hai lớp băng
tải đợc tách ra sau khi chuyển qua tang kéo (9) và các thảm bùn đợc gỡ ra
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
8
bằng tấm gạt (10) để tháo gỡ bằng bơm tải hay bơm đẩy. Định tâm tự động của
mỗi băng tải đợc bảo đảm bằng một con lăn để dịch chuyển góc, điều khiển
bằng khí ép (11). Cả hai băng tải đợc rửa liên tục trong khoang kín (12) nhờ có
vòi phun bụi nớc dới áp suất (4-6 bar).


Hình I.2 .Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc ép ST
1. Bộ trộn; 2. Băng tải dới; 3. Vùng tháo nớc; 4. Răng băm; 5. Con lăn điều
tiết
6. Băng tải phía trên; 7. Tang trống khoan lỗ; 8. Con lăn dãn động; 9. Tang dẫn
động; 10. Tấm gạt bùn; 11. Con lăn định tâm; 12. Khoang rửa; 13. Kích khí nén.
Việc điều chỉnh đơn giản có thể thích hợp cho sự làm việc của hệ lọc với các
đặc tính của bùn:
- Sức căng băng tải do kích thích khí nén (13) điều chỉnh đợc áp suất;
- Tốc độ kéo băng tải điều chỉnh đợc từ 1 đến 4 m/phút;
- Năng lợng kết bông có thể đáp ứng bằng cách điều chỉnh tốc độ bộ
khuấy của bể kết bông;
- Điều chỉnh chiều cao của thảm bùn ở cửa vào của máy ép.
Giá đỡ của thiết bị lọc ép bùn băng tải đợc nghiên cứu sao cho có thể:
- Nhìn rõ ràng vùng tiêu nớc;
- Dễ dàng đạt tới các bộ phận cơ khí. Bề rộng của băng có thể từ 1,2 đến 3
m chiếm một phạm vi lớn trong việc định kích thớc phân xởng xử lý bùn.
I.3.
2.2. Thiết bị lọc ép SL
Pụlyme

Bựn
4
12
11
10

6
7
8
10

13
13

2

1

3
5
8
11
9
Kờt bụng

Lm rỏo nc
nộn
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041

9
Thiết bị (rộng 1 m) là một thiết bị ST đơn giản cho phép giảm vốn đầu t.
Nó gồm nhiều con lăn thu hẹp. Khi bộ lọc đợc dùng cho các bùn keo có tính
sấy khô giới hạn nhỏ (ví dụ bùn sục khí lâu), giảm thời gian ép chỉ có ảnh hởng
nhử đến độ khô của thảm bùn (ít hơn từ 1 đến 3 điểm so với thiết bị lọc ép ST).
Tuy nhiên, lu lợng của bộ lọc này thờng giảm đi chút ít. Chất lợng chế tạo
ST vẫn đợc giữ nguyên.
Bựn
Bó Bựn

Hình I.3. Mặt cắt thiết bị lọc ép SL
I.3.2.3. Thiết bị lọc ép HD
Thiết bị lọc HD cho phép chiều cao hiệu quả đối với bùn cô kết chắc,
trong điều kiện công nghiệp khắt khe, độ chắc chắn của thiết bị đặc biệt thích
hợp cho ứng suất lớn.
Thiết bị này đáp ứng cho bùn có hệ số nén nhỏ và có độ khô tới hạn
(trong công nghiệp mỏ, hoá chất, công nghiệp giấy). Nó có thể dùng các bùn
khác (ví dụ bùn đô thị có xu hớng tạo sợi). Để tăng năng suất lọc và gần với độ
khô tới hạn. Ngợc lại hệ số làm khô với bùn sinh học rất nhỏ
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
10
Bựn
Polyme
Bó Bựn

Hình I.4. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc ép HD

Thiết bị lọc ép HD (hình I.4) khác với thiết bị ST bởi:
Cấu trúc:

- Khung nặng hơn;
- Kéo vải lọc phù hợp;
- ổ đỡ bạc lót đặt ở hai phía con lăn có thể chịu các lực lớn hơn và lâu hơn;
- Thiết kế thêm bảo vệ chống ăn mòn ;
- áp suất nén bùn lớn gấp 3-5 lần.
Phơng pháp:
- Bề mặt ép lớn gấp 3 lần;
- ép bùn từ từ;
- Tốc độ chuyển động của vải lọc cao hơn (tới 6m/phút) cho phép tăng lu
lợng khối; ở cửa ra của thiết bị có đặt thêm một mô đun cán cho phép làm khô
những điểm nhờ có áp suất lớn.
Tang quay cố định
Tang quay di động

Hình I.5. Thiết bị lọc ép HD Hình I.6. Thiết bị lọc ép môđun cản.
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
11
môđun cản ép phẳng bằng tang quay đối diện
Môđun cản của thiết bị lọc ép HD gồm có 3 con lăn đè vào hai tang quay
có đờng kính lớn (hình I.5). Bánh bùn, đã khử nớc chịu thêm một lực nén bổ
sung do chuyển qua các con lăn đặt thêm một lực nén bề dày chuyển qua các con
lăn đặt đối diện nhau nên bề mặt của nó nhỏ hơn so với trớc (hình I.6). Nớc
thoát ra thay đổi về hai phía của bánh bùn. áp suất đặt lên con lăn cán thực hiện
bằng bong bóng khí trung gian. Nó rất dễ biến đổi tuỳ thuộc vào độ bền thảm
bùn. Môđun cán chỉ dùng cho các loại bùn có khả năng chịu lực nén bổ sung.
I.3.2.4. Sử Hiệu quả của thiết bị lọc ép SUPERPRESSDEG
Đối với hệ thống này, không có một mối quan hệ toán học nào xác định
năng suất của thiết bị lọc. Định kích thớc thờng dùng thực nghiệm thu đợc
trên bùn tơng tự đợc hoàn thiện bằng một số phép thử đơn giản trong phòng

thí nghiệm để biết đợc: tốc độ tháo nớc, độ khô sau khi thoát nớc, độ bền bùn
nhão, độ khô sau khi ép. Các phép thử ở phân xởng mẫu công nghiệp làm chính
xác hơn những tính toán lý thuyết.
Năng suất của thiết bị lọc ép bùn băng tải đợc cho bằng số kg chất làm
khô lấy ra cho 1m chiều rộng băng trong thời gian 1h. Trong thực tế ngời ta
dùng khái niệm lu lợng cấp m
3
/m rộng của băng trong 1h.
Phụ lục 2 cho biết độ lớn khác nhau của hiệu quả (lu lợng, nhất là độ
khô) của một số loại bùn chính.
I.3.2.5. Sử dụng thiết bị lọc ép SUPERPRESSDEG
Thiết bị điều hòa phù hợp (phun pôlyme vào ống dẫn) rất đơn giản. Việc
đặt thiết bị cần một công trình có diện tích nhỏ, chỉ có một độ cao. Để dễ dàng
khai thác và bảo quản, có trang bị chụp hút bao trùm tất cả phần trên của thiết bị.
SUPERPRESSDEG có thể là nhóm các chụp hút luôn chuyển động phía dới
thiết bị.
Khai thác:
Duy trì một gờ bùn phía trớc trục lăn điều tiểt (hình I.7), cho phép nhận
đợc một lợng nớc lọc cực đại do bùn đợc nghiền nát.
Bộ lọc làm việc không làm rão bùn ở hai mép, để làm đợc điều này, ta cho tác
động một liều lợng chất đa điện li lên bề mặt bánh bùn vào ép, hay sức căng và
tốc độ của băng tải lọc.
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
12
Tỉ lệ thu hồi lớn nhất khi bánh bùn tự ra khỏi băng tải. Với bộ lọc ép
băng tải luôn phải tìm ra một sự trung hoà giữa độ khô và lu lợng khối.

Hình I.7. Sơ đồ nguyên lí của SUPERPRESSDEG với lới DEG
- Để tìm một lợng cực đại, cần phải tăng sức kéo căng vải lọc, làm tăng

bề dày của thảm bùn đa vào ép (tác động dễ dàng lên con lăn điều tiết) và có
thể tăng liều lợng pôlyme và làm giảm sức căng của băng tải lọc.
- Để tìm độ khô cực đại, cần phải giảm tốc độ của vải lọc trong giới hạn
cho phép, tăng áp suất trong bong bóng khí làm căng vải lọc.
I.3.3. Bộ lọc ép băng tải cho các trạm lọc nhỏ
Các trạm nhỏ xử lý bùn sinh học khó (sục khí lâu, nhà máy sữa, xởng
nhuộm) các bộ lọc đơn giản với vốn đầu t nhỏ cho phép thu đợc bùn có độ khô
nhỏ, nhng có thể xúc đợc.
I.3.3.1. GD-PRESS
Thực chất, đó là lới tiêu nớc GDE tiếp theo là sự làm khô nhanh. Cũng
nh GDE, GD-PRESS có thể đợc cấp bằng bùn loãng mà không cần dùng thiết
bị cô đặc tĩnh trung gian. Bùn đợc kết bông trong ống dẫn bằng một bộ trộn
tĩnh xyclôn MSC (1) trớc khi đa vào lới GDE (2). Sau khi tiêu nớc, bùn
đợc làm rắn sơ bộ bằng một con lăn cán phẳng (3) làm chuyển qua một nêm ép.
Bùn nhão chỉ đợc mang bằng một lớp vải lọc (4) tiếp tục đợc làm khô sau khi
chuyển qua con lăn cố định (5). Thời gian nén rất ngắn và áp lực nhỏ. Lực căng
băng tải thực hiện bằng lò xo (6). Vải lọc dày đợc định hớng một cách cơ học
nhờ các má (7) ở mỗi con lăn.
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
13
Pụlyme
Bựn
1
7
6
4
5
3
2

Hình I.8. Sơ đồ nguyên lý của GD-PRESS
Dung lợng các chất huyền phù từ 70 đến 120 kg/h (nén 1m rộng) đối
với bùn có hàm lợng 10-20 g/l và 30-60 kg/h đối với bùn 5-10 g/l lấy trực tiếp
từ bể ngoài trời. Độ khô (10-40%) nhỏ hơn 3-5 điểm so với bộ lọc dải hoàn hảo
hơn.
Để rải phân lỏng trong nông nghiệp, GD-PRESS có thể biến đổi một
cách dễ dàng trên bàn tiêu nớc cấp bùn cô đặc chứa 5-7% các chất huyền phù.
I.3.3.2. T-DEG (hình I.9)
Đó là một thiết bị lọc ép băng tải nhỏ nằm ngang: bùn đã kết bông (1)
đợc tràn xuống vải lọc (2). Bờ cao (3) làm tăng sự tiêu nớc. Cô đặc sơ bộ đợc
thực hiện bằng trục lăn (4) chỉ cho qua các thảm bùn dầy từ 2-3cm. Làm rắn kết
thúc bảo đảm bằng trục lăn (5) cán lớp bùn đến bề dày 1cm. Thực tế T-DEG làm
bùn tiêu nớc với một hệ thống ép sơ bộ. Bánh bùn có dạng xếp lớp. Độ sấy khô
thu đợc từ 9-12% đối với bùn để làm thoáng lâu. Năng suất ( các chất huyền
phù) bình thờng nhng đủ cho các trạm cục bộ: 30-50 kg/h cho thiết bị lọc có
bề rộng 1,2m.
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
14
Thành công lớn nhất của T-DEG là đơn giản trong vận hành và hiệu suất
thu hồi chấp nhận đợc khi kết bông tốt.
Hình I.9. Sơ đồ nguyên lý T-DEG



CHƯƠNG II. CƠ Sở THIếT Kế MáY LọC éP BùN BĂNG TảI
II.1 KHáI NIệM CHUNG Về QUá TRìNH LọC
Trong công nghệ môi trờng lọc đóng vai trò quan trọng, vì qua lọc ngời
ta có thể phân riêng huyền phù ở bất cứ dạng nào, cũng có thể dùng để xử lý

nớc cấp, nớc thải, bùn thải . Viêc phân riêng bằng phơng pháp lọc sẽ nhanh
và triệt để hơn so với phơng pháp lắng. Đặc biết đối với những huyền phù loãng
có nồng độ pha rắn dới 5%, các hạt rắn có kích thớc bé hoặc các hạt nhẹ
không kết tủa, không có khả năng lắng, thì chỉ có thể bằng phơng pháp lọc mới
tách đợc. Phơng pháp lọc đợc áp dụng nhiều trong xử lý bùn thải, làm sạch
nớc, 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 đợc biết đến từ lâu,
song lúc đầu ngời ta chỉ dùng vách ngăn bằng sỏi cát, gốm sứ, hoặc vải. Ngày
nay, kỹ thuật lọc đã đợc phát triển ở trình độ cao và đợc áp dụng rộng rãi.
Bựn
Polyme
5
4
3
1
2
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
15
Theo tính chất chung của phơng pháp lọc, ngời ta đa ra định nghĩa về
lọc nh sau: Việc tách hỗn hợp rắn-lỏng(huyền phù) thành nớc trong và bã
nhờ lớp vách ngăn thì gọi là lọc.
(Hình II.1). Biểu diễn quá trình
lọc
theo các bớc sau đây:
1- Tạo bã và cho nớc trong
(nớc lọc); 2-Rửa bã sơ bộ; 3-
Rửa bã triệt để bằng dòng khí;4-
Tách bã khỏi vách ngăn; 5-Làm
sạch vách ngăn.

Hình II.1. Quá trình lọc
Trong chu kỳ làm việc, thì bớc 2 đến bớc 5 sẽ không tạo thành nớc
trong và gọi là lọc gián đoạn. Nếu quá trình tiến hành liên tục đồng thời từ bớc
1 đến bớc 5 thì gọi là lọc liên tục. Dòng chất lỏng chảy qua lớp vách ngăn nhờ
động lực do sự chênh lệch áp suất đợc tạo ra có thể do cột thủy tĩnh áp lực trên
bề mặt hoặc chân không ở phía dới vách ngăn. Dựa vào động lực học ngời ta
phân thành:
Lọc dới áp suất thủy tĩnh (lọc trọng lực)
Lọc dới áp lực và lọc chân không.
Theo tính chất của sản phẩm mà khi lọc ngời ta sẽ thu đợc nớc trong hay bã.
II.2 PHƯƠNG TRìNH VI PHÂN CƠ BảN CủA QUá TRìNH LọC
Quá trình lọc đợc thể hiện qua diễn biến phức tạp của dòng chảy trong
môi trờng 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 quá trình lọc. Với lọc bề mặt, tất cả
các hạt rắn đợc gi
ữ lại ở vách ngăn, khi kích thớc hạt lớn hơn đờng kính mao
quản. Trong nhiều trờng hợp lọc bề mặt gắn liền với lọc sâu. Trong thực tế các
hạt rắn trong huyền phù có kích thớc nhỏ hơn lỗ mao quản của vách ngăn. Tuy
nhiên không phải chúng chui qua đợc lỗ mao quản mà phần lớn đợc giữ lại do
Huyền phù
Bã
Vách Ngăn (vải lọc)
Nớc trong
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT

Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
16
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 nớc trong cũng bị giữ lại khi toàn bộ mao quản đã bị lấp kín.
Đây là nguyên nhân của lọc sâu. Tính chất thấm ớt 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
phơng trình Fourier trong dẫn nhiệt:
z
h
k


=
.

(II.1)
Trong đó: k- hằng số lọc;
h- cột thủy tĩnh của chất lỏng ở chiều cao z qua lớp vách ngăn;

z
h


- sự thay đổi cột thủy tĩnh của chất lỏng.
Vận tốc

và chiều cao h là hàm số của z.
Vậy theo các hớng chuyển động x, y, z ta có vận tốc thành phần:

z
h
k
xx


=
.

;
z
h
k
yy


=
.

;
z
h
k
zz


=
.

(II.2)

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 lợng riêng không thay đổi nên lợng chất lỏng đi qua
nguyên tố thể tích cũng thay đổi theo thời gian (Hình II.2). Dòng chất lỏng
chuyển động theo hớng y qua mặt xOz sẽ có vận tốc
( )
1
,,,
y
f xyz

=
và khối
lợng riêng
( )
2
,,,f xyz

=
. ở mặt đối diện sẽ có:
y
y
dy
y



+

và
dy

y



+


Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
17
W
x
z
W
y
W
W
z
x
W
z
W + dz
Wz
Z
Y
Wy
W + dy
y
x
W + dx

Wx
X
x
d
d
y
z
d
X
Y
Z
X
Y
Z

Hình II.2. Nguyên tố lập phơng

Khối chất lỏng chảy qua mặt dxdz tính theo đơn vị thời gian:
1
. .dzdx
yy
dM

=
(II.3a)

Và ở mặt đối diện qua nguyên tố thể tích:
( )
2
.

.dzdx
y
yy
dM dy
y




=+




(II.3b)
Tơng tự ta có lợng chất lỏng đi qua các mặt dxdy và dydz.
Vậy lợng chất lỏng thay đổi khi qua các mặt của nguyên tố thể tích là:
( )
.
dxdydz
y
y
M
y


=

(II.3c)
( )

.
dxdydz
x
x
M
x


=

(II.3d)
( )
.
dxdydz
z
z
M
z


=

(II.3e)
Tổng lợng thay đổi trong nguyên tố thể tích:
()
( )
()
.
..
dxdydz

y
xz
xyz
MM M M
xyz





= + + = + +




(II.4)
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
18
Khi dòng chuyển động choán đầy các mao quản lớp lọc (bã và vách ngăn), lợng
chất lỏng chứa trong nguyên tố thể tích là:
. .dxdydzM

=
(II.5)
tch t do

t ch chung
=
Thể í ự

Thể í
gọi là độ xốp
Vì có áp lực của cột chất lỏng lên khối thể tích (lớp bã) mà khối lợng riêng, độ
xốp và kích thớc của bã thay đổi theo hớng lọc (ví dụ hớng z). Khi đó lợng
lỏng M tơng ứng lực khối lợng:
( )
. . .dxdyMdz

=
(II.5a)
Nên lấy đạo hàm theo thời gian ta đợc:
( )
.dxdy
ddz
dM d d
dz
d d d d

=++


(II.6)
Sự thay đổi kích thớc bã tỷ lệ với lực nén lên bã
z

theo hớng z, nên:
( )
z
dzdddz =
(II.7)

hoặc:
( )
z
ddz
d
dz
d d
=
(II.8)

là hệ số nén theo hớng z. Dấu trừ
( )

thể hiện
z

giảm dần theo hớng z.Thể
tích của bã tỷ lệ nghịch với độ xốp và đợc tính:
( )
1 .dxdydz=constdV =
(II.9)
Nghĩa là:
( ) ( ) ( )
1 dzd dxdy=0ddV ddz =


(II.10)
Rút ra:
( )
1

ddz
d
dz
=

(II.11)
Kết hợp với phơng trình (II.8) có dạng:
( )
()
1
.1
z
ddz
d d

d dz d d

==
(II.12)
Vì có sự cân bằng giữa
z

và áp lực của cột chất lỏng, nên:
onst
z
p c
+=
và
z
d dp

=
(II.13)
Quan hệ giữa khối lợng riêng, kích thớc và độ xốp của bã theo áp suất đợc
biểu thị:
00
..
d
dp

d d
=
(II.14)
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
19
( )
ddz
.
dp
dz
d d
=
(II.15)
và
()
d
.1
d
dp

d
=
(II.16)
Trong đó:

hệ số nén theo khối lợng;

0

khối lợng riêng theo áp suất thờng.
Tổng hợp các phơng trình (II.5); (II.14); (II.15) và (II.16) ta có:
()
0.
. 1 . . . dxdydz
dM dp dp dp

d d d d

=+ +



hoặc
[]
0
. . . dxdydz
dM dp

d d
=+

(II.17)
Với
0

ta có:
()
( )
()
.
..
.
y
xz


p

xyz





++ =+

(II.18)
hoặc:
.....
y
xz
xyz


ppp p

xyz x y z






++ + + + = +







Khi hệ số nén bé, các thừa số
,, 0
ppp
xyz

. Kết hợp phơng trình (II.2) và
(II.18) có dạng:
222
222
.
hhh p
k
xyz



++ = +





(II.19)
Thay
0
..p gh=
vào, ta đợc:
222
0
222
. ghhh h

xyz k

++ = +





(II.19a)
Phơng trình vi phân riêng phần (II.19) và (II.19a) mô tả dòng chất lỏng qua lớp
lọc.
II.3. NHữNG YếU Tố ảNH HƯởNG ĐếN QUá TRìNH LọC
Những đại lợng liên quan đến quá trình lọc là năng suất, độ tách nớc và độ
ẩm của bã. Những yếu tố cơ bản có ảnh hởng trực tiếp đến quá trình lọc gồm:
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
20
Huyền phù: lợng, 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 (nớc); trọng
lợng riêng của nớc 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 nhng 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 đợc nêu cụ thể ở những
máy móc riêng, nh thùng quay, băng tải, .v.v
II.3.1 ảnh hởng của lớp bã
Yêu cầu lọc là trong một thời gian ngắn có một lợng lớn huyền phù đợc
phân riêng thành bã và nớc trong, tức năng suất lọc (tính theo m
3
huyền phù/m
2

bề mặt lọc
ì
thời gian hoặc m
3
nớc trong/m
2
bề mặt lọc
ì
thời gian) là lớn nhất
Năng suất
Thời
gian
tháo
và
làm
sạch
Thời gian
bơm
Thẩm thấu qua
Cấu tạo lớp bã
Độ ẩm

Thời gian
rửa
Số vòng
quoay
Độ nhúng
sâu
Kích thớc
hạt
Dạng
hạt
Loại hạt rắn
Vận tốc
chảy
Loại
chất
lỏng
Độ
ẩm
KK
Khối lợng
riêng
Độ
ỳ
Nồng
độ hạt
Chênh
lệch
áp
suất
Khối

lợng
riêng
Độ
điện
ly
Nhiệt độ
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
21
và lợng nớc trong và bã đợc tách triệt để. Vận tốc của nớc 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 nớc 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. Nh vậy lớp
bã cần thể tích tự do và lợng 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 thớc hạt 0.5m. 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 để quá 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 hởng của kích thớc hạt rắn (bã)
Giả thiết lớp bã chỉ chứa các hạt rắn có dạng hình cầu cùng kích thớc, thì
thể tích mao quản chiếm 26% ở mật độ cao và 48% ở độ xốp cao. Kích thớc
của từng hạt không ảnh hởng nhiều đến thể tích mao quản của khối hạt. Tuy
nhiên dòng chảy của chất lỏng qua lớp bã phụ thuộc vào kích thớc mao quản,

nên cũng chịu ảnh hởng kích thớc từng hạt riêng lẻ. Hạt nhỏ tạo ra mao quản
nhỏ, nên trở lực lớn và dòng chất lỏng đi qua khó khăn.
0
100
200
300
5 10 15 20 25
Tr
lc
lp bó,
mmHg
B dy lp bóã, mm
30
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
22
Mặt khác giả thiết toàn bộ hạt trong lớp bã có cùng kích thớc không có
trong thực tế. Với các hạt dạng cầu có kích thớc bé hơn đờng kính mao quản
đợc tạo bởi các hạt lớn sẽ dễ chui vào mao quản choán mất thể tích tự do. Ngoài
ra do kích thớc hạt khác nhau dễ tạo khả năng bắc cầu. Vì vậy, trở lực lớp bã
càng lớn khi kích thớc hạt không đều. Lớp bã đợc tạo do các hạt có kích thớc
lớn sẽ hình thành mạng mao quản có kích thớc lớn và dòng chất lỏng sẽ đi qua
dễ dàng hơn. Mặt khác, ở cùng một độ ẩm lớp bã co kích thớc bé sẽ khô hơn
lớp bã có kích thớc lớn hơn. Vì ẩm đợc 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 thớc
hạt lớn thì quá trình lọc sẽ thuận lợi hơn.
II.3.3 ảnh hởng của bề mặt hạt, dạng hạt và tính ỳ của hạt
Bề mặt của hạt ảnh hởng đến cấu tạo lớp bã. Bề mặt hạt gồ ghề sẽ thuận
lợi cho hiện tợng bắc cầu, tạo khả năng tốt cho sự tạo ẩm. Dạng hạt và tính ỳ
của nó cũng có ảnh hởng đến sự hình thành lớp bã. Cần phân biệt hạt có cấu tạo

tinh thể đa diện, tròn, sợi hoặc tấm. Hạt có thể cứng, đàn hồi hoặc dẻo. Bã là tập
hợp của hạt rắn có cấu tạo đa dạng. Các hạt đa diện (nhiều góc cạnh) dễ bắc cầu
hơn các hạt tròn, khả năng tiếp xúc nhau của chúng nhiều hơn, nhng không
nhất thiết tạo đợc lớp bã xốp hơn các hạt tròn. Mặt khác khi đi qua mao quản,
hạt có đa diện và hạt dài dễ gây tắc các mao quản hơn hạt tròn. Đặc biệt hạt dạng
tấm, vì chúng xếp lên nhau và tạo ra lớp bã có rất ít mao quản để chất lỏng đi
qua. Các hạt có tính đàn hồi hoặc tính dẻo cao cũng dễ lấp kín các mao quản,
nhất là khi ở áp suất cao hay ở độ chân không cao. Tuy nhiên tính dẻo của bã sẽ
hạn chế hiện tợng bắc cầu. Việc lọc các loại huyền phù chứa bã có tính chất
này rất khó; nên trong thực tế đợc áp dụng theo phơng pháp lọc đặc biệt, nh
lọc ở áp lực nhỏ và dùng chất trợ lọc.
II.3.4 ảnh hởng của dòng chảy
Huyền phù chứa các hạt rắn dạng đa diện và thanh có trở lực dòng chảy
thấp nhất, đặc biệt nếu các thanh đợc xếp theo hờng của dòng. Trong nhiều
trờng hợp với
dòng chảy mạnh khi lợng thanh lớn, nếu vận tốc dòng chảy bé
thì chỉ một lợng nhỏ các hạt có cạnh dài đạt đến vách ngăn và bắc ngang qua
mao quản. Điều này dẫn đến hiện tợng bắc cầu hợp lý và lớp bã hình thành xốp
hơn.


Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
23
II.3.5 ảnh hởng của chênh lệch áp suất
Sự chênh lệch áp suất ở hai phía vách lọc có ảnh hởng đến dòng chảy của
nớc trong.Theo lý thuyết vận tốc dòng chảy của nớc trong qua mao quản tỷ lệ
với áp lực. Vì vậy, tỷ lệ này thay đổi làm ảnh hởng đến các yếu tố khác trong
quá trình lọc. Quá trình lọc ở áp suất thuỷ tĩnh sẽ tạo đợc lớp lọc xốp nhất. Khi
lọc chân không theo lý thuyết có độ chênh áp lớn nhất (1 kg/cm

2
), thì sẽ tạo ra
lớp bã dày. Vùng làm việc của lọc áp lực ở áp suất d 1 đến 1,5 at. Nếu lọc ở áp
suất cao, áp suất d có thể đến 35at hoặc lớn hơn, làm lớp bã bị nén mạnh và mất
khả năng xốp, nên vận tốc lọc giảm. Vì các hạt rắn (bã) bị nén mạnh làm mất
khả năng bắc cầu, thậm chí các cầu đã đợc lập cũng có thể bị bẻ gãy. Giới hạn
nén của áp suất
ở lớp bã có tính đàn hồi nhỏ hơn ở lớp bã với hạt dạng tinh thể cứng. Sự
tăng áp suất làm tăng trở lực của lớp bã. Bã càng đợc nén chặt thì độ ẩm
càng giảm.
Nh vậy, để có lớp bã với trử lực bé nhất cần lọc ở áp suất thuỷ tĩnh, còn
muốn bã khô hơn thì phải lọc ở áp suất cao, nên việc chon áp suất lọc do yêu
cầu cụ thể.

Hình II.5. Quan hệ áp suất và vận tốc Hình II.6. Quan hệ áp suất với
trở lực và độ ẩm
II.3.6 ảnh hởng của nồng độ huyền phù
Huyền phù có nồng độ hạt rắn càng lớn, các hạt rắn càng gần nhau và tiếp
xúc nhau thờng xuyên hơn, giảm sự càn trở lẫn nhau, làm đồng nhất quãng
đờng lắng. Huyền phù chuyển động theo nhiều hớng khác nhau trên bề mặt
của lớp bã, nên các hạt rắn đợc giữ lại ở đó một cách lộn xộn và tạo thành lớp
2
kp/cm
10050105
cm/s
0.04

0.03

0.02

1

0.01

300
15
0
5

10
Hiu s ỏp s, at
Tr lc
Lp bó
m
Cui
Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
24
tự nhiên, để nớc trong đi qua dễ dàng hơn so với các lớp sắp xếp đều đặn, vì các
mao quản vì các mao quản đợc tạo thành do tính bắc cầu của hạt nhiều hơn.
ở cùng chiều dày lớp bã, nếu huyền phù có nồng độ lớn thì bã sẽ khô hơn
(Hình II.7). Lợng bã thu đợc tính theo đơn vị thời gian trên một đơn vị bề mặt
lọc tăng cùng với sự tăng của nồng độ huyền phù (Hình II.8)

Hình II.7 Quan hệ giữa độ ẩm và Hình II.8. ảnh hởng giữa năng suất
nồng độ lọc và nồng độ
II.3.7 ảnh hởng của nhiệt độ
Vận tốc chảy của nớc trong qua lớp bã phụ thuộc nhiều vào độ nhớt theo
hớng xấu. Do độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ, nên huyền phù nóng lên sẽ giảm

độ nhớt. Ví dụ huyền phù tăng nhiệt độ từ 10
0
C lên 40
0
C thì vận tốc lọc có thể
tăng gấp đôi. Tuy nhiên trong thực tế còn nhiều nguyên nhân khác có ảnh hởng
đến quá trình lọc nh ảnh hởng của vách lọc, năng suất lọc, nên sự tăng vận tốc
lọc không lớn khi tăng nhiệt độ .Quan hệ giữa nhiệt độ với năng suất và độ khô
của bã đợc trình bày ở hình II.9.
Các thông số lọc (bề mặt lọc và điện trờng, khả năng thấm ớt của bã và
đặc tính của nớc trong, lợng khí và hơi







Nng rn, %

m
Cui
%

10080604020
100
80
60
40
20

0
0
200
400
600
800
246

810
Nng rn, %

12
2
Nn
g
Sut
lc,k
g/m
.h

Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNSH & MT
Trần Thị ánh Nguyệt MSSV: 505303041
25

Hình II.9. Năng suất và độ ẩm bã phụ thuộc vào huyền phù.
Trong các mao quản của bã ) có tác dụng tơng hỗ rất phức tạp trong quá
trình lọc. Vì vậy cần đợc nghiên cứu.
II.4. THIếT LậP PHƯƠNG TRìNH ĐặC TRƯNG CHO QUá TRìNH
LọC éP BĂNG TảI
Trong thực tế ngời ta dựa vào các điều kiện ban đầu và biến đổi phơng
trình về dạng đơn giản hơn để xác định các thông số đặc trng cho quá trình
bằng thực nghiệm.
II.4.1 Quá trình lọc qua lớp bã cố định
Một trong các phơng trình mô tả quá trình lọc lớp bã cố định là phơng
trình Hagen Poilơ.
Giả thiết lớp bã đợc tạo bởi tập hợp lớp hạt và hình thành các mao quản
thẳng song song nhau theo hớng dòng chảy. Nớc trong đi qua ở chế độ dòng
có lu lợng :
22 2
... ..
.. . ..
432. 32..
ddp dp
VFn F
HH




==
(II.20)

Trong đó: V - thể tích nớc trong đi qua lớp bã trong thời gian

;
F - bề mặt tiết diện lớp bã;
2
4
.
n
d


=
- số lợng mao quản tính theo một đơn vị diện tích;

- độ xốp lớp bã;
D - đờng kính mao quản;
p
- trở lực lớp bã (hiệu số áp suất hai phía vách lọc);
0
40
80
120
160
200
20 40 60 80 100
Năng suất lọc, kg/m .h
2
Nhiệt độ, C
o
N

ăn
g s
uất
Độ

ẩ
m
Độ ẩm bã, %
15
16
17
18
19