Chuyên đề quá trình lọc, bể lọc và cao trình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG


Môn: Kỹ thuật xử lý nước cấp
GVHD: Nguyễn Ngọc Thiệp


DANH SÁCH NHÓM 10CMT
Họ và tên

MSSV

1. Vương Thị Giáng Cầm 1022031
2. Trần Thị Kim Chi

1022036

3. Nguyễn Thị Thanh Dung
4. Chu Thế Dũng

1022053

5. Lê Kiều Thuý Hằng

1022090

6. Nguyễn Đăng Khoa

1022140

7. Nguyễn Thùy Linh

1022156

8. Dương Hồng Phúc

1022221

9. Lý Tiểu Phụng
10.

2

1022045

1022227

Lê Nguyễn Thế Phương

1022228

11.Võ Nguyễn Ngọc Quỳnh

1022243

12.

1022261

Trần Hoài Thanh

3


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. 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) có kích thước tương tự. Sau một thời gian làm việc, các lớp vật liệu lọc bị
nhiễm bẩn làm giảm công suất của bể và ảnh hưởng xấu đến chất lượng của
nước sau lọc, khi đó phải tiến hành rửa 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. Qúa trình lọc của nước đặc trưng bởi hai thông số cơ
bản: tốc độ lọc và chu kì 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)
v=
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.
4


Nước được lọc qua bể lọc do hiệu số áp lực ở cửa vào và cửa ra của bể.
Hiệu số áp lực trước và sau lớp vật liệu lọc gọi là tổn thất áp lực trong lớp vật

liệu lọc. Tổn thất áp lực tại thời điểm khi bể lọc bắt đầu làm việc gọi là tổn thất
ban đầu, bằng tổn thất khi lọc nước sạch qua lớp vật liệu sạch.
Khi lọc nước có chứa cặn bẩn qua lớp vật liệu lọc, có thể xảy ra các quá
trình:
i. 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
ii. Cặn bẩn chứa trong nước lắng đọng trong các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc
iii. 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.
Vận tốc lọc lớn, màng lọc không được tạo thành bởi vì lực thuỷ động quá lớn
sẽ phá vỡ các vòm do cặn bẩn tạo ra ở các lỗ rỗng của lớp vật liệu lọc, cặn bẩn
sẽ chui xuống lớp vật liệu lọc nằm phía dưới.
Màng thường được tạo trên lớp cát của bể lọc chậm. Trong các bể lọc nhanh
màng lọc thường không được tạo ra, cặn bẩn cùng với nước đi vào chiều dày
của lớp vật liệu lọc, bị dính kết và hấp thu lên bể mặt hạt của lớp lọc. Đường
kính hạt vật liệu lọc và tốc độ lọc càng lớn thì chiều sâu xâm nhập của cặn bẩn
5


vào lớp vật liệu lọc càng lớn. Điện tích và kích thước của hạt cặn có ánh hưởng
rất lớn đến sự hấp thụ và dính kết của cặn lên bề mặt các hạt của lớp vật liệu
lọc. Nếu cặn bẩn có độ bền vững, độ phân tán cao và mang điện tích cùng dấu
với điện tích bề mặt hạt vật liệu lọc thì bể lọc sẽ không lọc được cặn như vậy.
a. Quy luật của quá trình lọc nước qua màng lọc tạo ra trên bề mặt lớp cát (bể
lọc chậm)
Giả thiết rằng các hạt cặn được giữ lại trên màng lọc là không nén được và
có thể tích bằng nhau, bằng thế tích của hạt hình cấu đường kính d. Hệ số hình
dạng của các hạt cặn là Φ, độ rỗng của màng lọc là p. Kết quả nghiên cứu thực

nghiệm xác định được tổn thất áp lực qua màng lọc theo công thức:
H = K p (mét cột nước)
Kp - hệ số có thứ nguyên;
μ - độ nhớt động học của nuớc;
v - vận tốc lọc;
L - chiều dày của màng lọc.
Khi lọc nước có chứa cặn bẩn không nén được qua lớp màng lọc, tốc độ
tăng tổn thất tỷ lệ bậc nhất với hàm lượng cặn M có trong nước và tỷ lệ bậc hai
với tốc độ lọc v.

6


b. Quy luật của quá trình lọc nước qua lớp vật liệu lọc giữ cặn bám trong các
lỗ rỗng (lọc nhanh)
Khi lọc nước qua lớp vật liệu lọc, cặn bám bị lớp vật liệu lọc giữ lại còn
nước được làm trong, cặn tích luỹ dần trong các lỗ rỗng làm tăng tổn thất thuỷ
lực của lớp lọc.
Lọc trong nước là quá trình làm việc cơ bản của bể lọc, còn tăng tổn thất áp
lực của lớp vật liệu lọc là quá trình đi kèm với quá trình lọc. Nên cả hai quá
trình cần phải tính đến khi tính toán, thiết kế và quản lý bể lọc.
Sự tách cặn bám ra khỏi nước và dính kết chúng lên bề mặt hạt của lớp lọc
xảy ra do tác dụng của lực dính kết. Cặn bám lắng đọng trong lớp vật liệu lọc
có cấu trúc không bền vững, dưới tác dụng của lực thuỷ động khi nước chuyển
động qua lỗ rỗng của lớp vật liệu, cấu trúc của cặn bị phá vỡ và một phần cặn
đã được dính kết vào bề mặt hạt lớp lọc bị tách ra đi theo nước xuống các lớp
nằm ở phía dưới, lực đẩy do lực dính kết lớn hơn lực thuỷ động, những cặn
bám này lại được dính kết vào bề mặt của hạt mới.
Hiệu quả lọc nước ở mỗi lớp lọc là kết qủa 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.
7


Quá trình lọc nước ở mỗi lớp lọc xảy ra cho đến khi cường độ dính kết các hạt
cặn bám vào bề mặt hạt cát còn lớn hơn cường độ tách chúng. Do quá trình
tích luỹ ngày càng nhiều cặn bẩn trong các lỗ rỗng của cát lọc, cường độ tách
cặn do lực thuỷ động gây ra ngày càng tăng.
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
Các cơ chế tách hạt rắn ra khỏi nước gồm:
- Lọc để tách các hạt rắn hoàn toàn bằng nguyên lý cơ học
- Lắng trọng lực
- Bắt giữ hạt rắn bằng quán tính
- Hấp phụ hóa học
- Hấp phụ vật lý
- Sự bám dính
- Lắng đông tụ
- Nuôi dưỡng sinh học
Các cơ chế này có thể xảy ra đồng thời và quá trình lọc gồm các giai đoạn sau:
- 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

8


Các hạt bám dính thường xuyên chịu tác động của dòng chảy và cuối cùng sẽ

bị bứt ra khỏi bề mặt vật liệu lọc. Khi số hạt tới bề mặt lớp vật liệu lọc trong
một đơn vị thời gian bằng số hạt rời khỏi bề mặt đó, sự bão hòa bề mặt được
thiết lập và nó không còn khả năng làm trong nước thải được nữa.
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. Vật liệu lọc là bộ phận cơ bản nhất của bể lọc. Vật liệu lọc thường dùng:
cát thạch anh, thạch anh nghiền, đá hoa nghiền, macnetit (Fe 304), keramrit, than
anthracite.
Khi chọn vật liệu lọc xuất phát từ giá thành và điều kiện khai thác, vận
chuyển, đồng thời phải thoả mãn các yêu cầu sau:
 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.
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.

9


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.
Hệ số không đồng nhất của lớp vật liệu lọc là tỷ số của đường kính d60 -

đường kính d10 là kích thước của cỡ rây khi sàng cho lọt qua 10% tống số hạt
và đó - kích thước của cỡ rây khi sàng cho lọt qua 60% tống số hạt.
Độ bền cơ học là một chỉ tiêu chất lượng rất quan trọng của vật liệu lọc, nếu
vật liệu lọc có độ bền cơ học không đạt yêu cầu thì khi rửa lọc, các hạt nằm
trong tình trạng chuyển động hỗn loạn và chạm vào nhau sẽ bị bào mòn và vỡ

vụn; các mảnh vụn do phân loại thủy lực khi rửa sẽ dồn lên trên mặt lớp vật
liệu làm tăng tổn thất áp lực khi lọc và dẫn đến rút ngắn thời gian của chu kỳ
lọc. Mặc khác hạt cát bị bào mòn, mảnh vụn sẽ bị cuốn theo dòng nước rửa ra
ngoài, dần dần lớp vật liệu lọc không còn đủ chiều dày quy định làm cho chất
lượng nước lọc xấu đi.
Đánh giá độ bền cơ học của lớp vật liệu lọc bằng hai 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%.

10


Độ bền hóa học đối với nước của lớp vật liệu lọc cũng là chỉ tiêu quan
trọng, nó đảm bảo cho nước lọc không bị nhiễm bẩn bởi các chất có hại cho
sức khoẻ của người hoặc có hại đến quy trình công nghệ của sản phẩm nào đó
khi dùng nước.
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/L. Cát thạch anh, than
anthracite thường thỏa mãn độ bền hóa học theo yêu cầu đã nêu.
Lớp lọc của bể lọc nhanh có thể là các hạt đồng nhất về kích thước và trọng
lượng riêng (bể lọc cát thạch anh) hoặc có thể gồm vật liệu hạt không đồng
nhất (bể lọc hai lớp, lớp trên là than anthracite, lớp dưới là cát thạch anh). Để
cặn bẩn không bị giữ lại ở lớp trên cùng của tầng lọc (đối với bể lọc có dòng
chảy từ trên xuống), thường người ta sắp xếp kích thước hạt của vật liệu lọc
phía trên lớn hơn phía dưới. Lớp vật liệu lọc có kích thước to và thô nằm trên
phải có khối lượng riêng nhỏ để sau quá trình rửa lọc bằng dòng nước ngược
chiều các lớp không bị xáo trộn hoặc đảo ngược. Sau khi rửa lọc vật liệu lọc tự
sắp xếp lại như ban đầu và phân lớp rõ ràng.
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
11


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.
Phân loại bể lọc
Bể lọc có thể phân biệt theo nguyên tắc làm việc, cấu tạo lớp vật liệu lọc và
thông số vận hành khác nhau:
a) Theo tốc độ lọc
Bể lọc chậm: Tốc độ lọc 0.1-0.5 m/h.
Bể lọc nhanh: Tốc độ lọc 2-15 m/h.
Bể lọc cực nhanh: Tốc độ lọc 25 m/h trở lên.
b) Theo chế độ chảy
Bể lọc trọng lực là bể lọc hở không áp
Bể lọc áp lực là bể lọc kín, quá trình lọc xảy ra nhờ áp lực nước phía trên lớp
vật liệu lọc
c) Theo 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.
d) Theo số vật liệu lọc
Bể lọc một lớp vật liệu lọc.
12


Bể lọc hai hay nhiều lớp vật liệu lọc.
e) Theo cỡ hạt vật liệu lọc

Bể lọc hạt bé (ở bể lọc chậm) kích thước hạt của lớp trên cùng bé hơn 0,4mm.
Bể lọc hạt trung bình (kích thước lớp hạt trên cùng bé bểhơn 0,4 -0,8mm).
Bể lọc hạt cỡ lớn (kích thước lớp hạt trên cùng lớn hơn 0,8mm) dùng để lọc sơ
bộ.
f) Theo cấu tạo lớp vật liệu lọc
Bể lọc có lớp vật liệu lọc dạng hạt.
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.
1. Bể lọc chậm
1.1 Giới thiệu
Bể lọc chậm là bể lọc nước qua lớp cát lọc với vận tốc v < 0.5 m/h. Do v <
0.5 m/h nên lớp trên bề mặt của lớp cát lọc sẽ dần dần hình thành màng lọc dày
khoảng 2-3cm (sau 1 ÷ 2 ngày). Trong màng có chứa vô số các vi sinh vật có
khả năng lọc và diệt 97-99% vi khuẩn có trong nước thô khi lọc qua màng.
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 vì vật liệu lọc là cát có kích thước nhỏ,
mịn. Hiệu suất làm việc tối ưu của bể lọc là khi hàm lượng cặn lơ lửng nhỏ hơn
13


10 g/m3. Nếu nước thô có hàm lượng cặn lớn hơn 10g/m 3 thì trước khi đưa vào
bể lọc chậm cần phải xử lý sơ bộ bằng quá trình lắng keo tụ và lọc nhanh.
Ưu điểm:
 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.
Nhược điểm:
 Do tốc độ lọc rất thấp  diện tích bề mặt lớn, đòi hỏi diện tích xây dựng lớn.
 Mau bị tắc khi hàm lượng rong, tảo trong nước thô vượt quá mức cho phép.
 Nếu thời gian ngừng hoạt động liên tục quá 1 ngày đêm, xáy ra hiện tượng
phân hủy yếm khí màng lọc, tạo ra bọt khí và mùi hôi làm xấu chất lượng
nước lọc
 Chịu ảnh hưởng của rong tảo lên quá trình lọc.

14


Điều kiện áp dụng bể lọc chậm: bể lọc chậm chỉ sử dụng đối với những
trạm xử lý công suất nhỏ không vượt quá 1000 m 3/ngày với hàm lượng cặn đến
50 mg/L và độ màu đến 50 độ.

1.2

Các quá trình làm sạch cơ học, làm sạch sinh hóa của bể lọc chậm và

ảnh hưởng của tảo lên quá trình lọc.
Hiệu quả lọc sạch cuả bể lọc chậm là tổng hợp hiệu quả của các quá trình:
lắng, cơ học, hấp phụ gọi chung là quá trình làm sạch cơ học và quá trình làm
sạch sinh hóa. Một phần chất hữu cơ bị oxy hóa tạo ra năng lượng cung cấp
cho vi khuẩn trong quá trình trao đổi chất, còn một phần chuyển hóa thành tế
bào vi khuẩn trong quá trình sinh sản và phát triển của chúng. Nồng độ các
chất hữu cơ trong nước có hạn nên lượng vi khuẩn tồn tại trong bể lọc không
lớn. Cuối cùng các chất hữu cơ chứa trong nước đưa vào bể lọc sẽ dần dần

phân hủy thành các chất vô cơ như H2O, CO2, N, S, P... và được đưa ra ngoài
cùng với nước lọc.
Bề dày tối thiểu của lớp cát lọc để phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ là 0.5m
cộng với 0.3-0.5 m 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 Fe 2+ 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.
15


Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, tảo phát triển mạnh dễ phủ kín bề mặt lọc,
cản trở quá trình lọc và rút ngắn thời gian giữa hai lần rửa lọc do trở lực của
lớp lọc tăng nhanh. Để tránh hiện tượng đó, thường làm mái che cho bể lọc
chậm với mục đích hạn chế sự phát triển của tảo trong bể lọc và hạn chế sự ô
nhiễm từ không khí và môi trường xung quanh.
Tảo sử dụng chất hữu cơ trong nước để phát triển. Do đó, một số chất hữu cơ
bền, khó xử lý chứa trong nước thô được chuyển thành tế bào dễ phân hủy.
Ngoài ra, tảo còn sinh ra một độc tố trong nước làm tăng khả năng diệt vi
khuẩn.
1.3

Chất lượng nước thô cho phép lọc trực tiếp qua bể lọc

Chất lượng nước thô cho phép lọc trực tiếp qua bể lọc chậm để cung cấp cho
ăn uống sinh hoạt cơ bản dựa trên tiêu chuẩn chất lượng nguồn nước cho phép
khai thác.
 Độ đục < 50mg/l.
 Độ màu ≤ 20 độ.
 Coliform ≤ 103 ml.
 Rêu tảo < 5.10 ASU/ml.

 Sợi amiang < 10 mg/l
 Mùi vị < 3 tính theo (TON)

16


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.

1.4

Cấu tạo bể lọc chậm

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

17


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 nước; 10 Van
điều chỉnh tốc độ lọc
Nguyên lý làm việc
Bể lọc chậm (1) có hai ngăn đặt song song với kênh thủy lợi hay suối. Cống
hoặc đập dâng nước (3) tạo ra độ chênh áp 20-30 cm ở trước và sau cống để
đưa nước vào bể lọc chậm. Khi bể làm việc van cửa (4) mở còn van cửa (5)
đóng. Nước đi vào bể lọc qua lớp cát với tốc độ 0.2-0.3 m/h được thu bằng hệ
thống thu nước dẫn về bể chứa (6). Khi lớp cát lọc bị bẩn đòi hỏi phải rửa thì
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. Lớp cát lọc thường là cát thạch anh. Cát lọc được đổ trên lớp sỏi đỡ, dưới
lớp sỏi đỡ là hệ thống thu nước đã lọc sang bể chứa nước sạch.
Chiều dày lớp cát lọc và lớp sỏi đỡ theo bảng 6.15 TCXD - 33:2006
Tên vật liệu và lớp đỡ
18

Cỡ hạt của vật

Chiều dày lớp vật liệu


liệu(mm)

(mm)

Cát

0,3 – 1

500

Cát

1–2

50

Sỏi hoặc đá dăm

2-5

50

Sỏi hoặc đá dăm

5 - 10

50

10 - 20

50

20 - 40

100

Sỏi hoặc đá dăm
Sỏi hoặc đá dăm

∑800
Vận hành bể lọc
Trước khi đưa bể lọc chậm vào làm việc phải cho nước vào từ từ theo chiều từ
dưới lên trên để nhúng ướt lớp cát lọc và đuổi không khí ra khỏi các lỗ rỗng
của lớp vật liệu lọc, tạo điều kiện tốt cho việc hình thành màng lọc trên bề mặt
lớp cát sau này. Sau khi cho nước vào để lọc chậm theo chiều từ dưới lên trên
đạt mức cao hơn mặt cát lọc 200mm – 300mm thì mở van dẫn nước nguồn vào

phía trên bể lọc đến cốt thiết kế. Để nước tĩnh khoảng 20-30 phút rồi mở van
xả nước lọc 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 (2030 ngày) tổn thất qua bể lọc chậm đạt đến giới hạn khoảng 1.5-2m thì rửa bể.
Thời gian lọc hiệu quả của bể lọc chậm là thời gian tương ứng với tổn thất áp
lực trong cột lọc đạt đến giá trị tối đa cho phép và chất lượng nước lọc đạt yêu
cầu tính theo hàm lượng cặn tới mức cho phép.
19


Rửa bể lọc chậm tiến hành như sau: đóng van dẫn nước nguồn vào bể, để cho
mực nước trong bể rút xuống thấp hơn mặt cát lọc 200mm, rồi dùng xéng xúc
lớp cát ở trên mặt dày 20-30mm, đem ra rửa, sau 10 đến 15 lần làm sạch bể
như vật, chiều dày lớp cát lọc giảm xuống còn 500-600mm. Khi đó phải 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. Đề cơ khí hóa việc rửa có thể dùng ejector hút cát ra ngoài
bể lọc, cho qua xiclon thủy lực để rửa, sau đó lại dùng ejector vận chuyển bằng
thủy lực đề đưa cát trở lại vào bể lọc.
Chỉ tiêu thiết kế bể lọc chậm
Diện tích lọc: 0,2 - 0,15m2 cho một người một ngày đêm
Số bể lọc: n = 0,5 Q0,5 , Q tính bằng m3/h
n ≥ 3 để khi phải ngừng 1 bể, vận tốc trong 2 bể còn lại không vượt quá 1,5
vận tốc bình thường
Diện tích một bể lọc: 100 – 200 m2 và phải nhỏ hơn 3000 m2.
F = trong đó Q: lưu lượng nước xử lý (m3/h); v: vận tốc lọc (m/h)
Tốc độ lọc lấy theo hàm lượng cặn của nước nguồn
Tốc độ lọc khi bể làm việc trong chế độ tăng cường (khi có 1 ngăn ngừng làm
việc để rửa hoặc sữa chữa)

20

Vtc ≥ Vbt
Trong đó: Vbt: tốc độ lọc tính toán khi bể lọc làm việc bình thường
N: số bể lọc trong nhà máy;
Tốc độ lọc lấy theo hàm lượng cặn và tốc độ lọc tăng cường lấy theo bảng
Hàm lượng cặn của nước Tốc độ lọc (m/h)
nguồn (mg/L)

Bể làm việc bình thường Bể làm việc tăng cường

Đến 25

0.3 – 0.4

0.4 - 0.5

Lớn hơn 25

0.2 – 0.3

0.3 – 0.4

Khi xử lý nước ngầm

0.5

0.6

Đường kính hạt cát lọc d10 0,15 -0,35mm, hệ số không đồng nhất k ≤ 2.
Chiều dày lớp cát lọc 1 - 1,5m.

Thành phần lớp sỏi đỡ:
 Lớp trên cùng, lớp thứ nhất d10 = 0,4 ÷ 0,6 mm dày 10 cm.
 Lớp thứ hai: d10 = 1,5 ÷ 2 mm dày 10cm
 Lớp thứ ba: d10 = 5 ÷ 8 mm dày 10cm
 Lớp cuối cùng: d10 = 15 ÷ 25 mm với chiều dày tính từ đáy bể lên đến
cốt cao hơn lỗ thu nước ở hệ thống ống và máng thu l0cm.

21


Chiều cao dành cho lớp nước trên mặt cát lọc từ 1,5 đến 2,0m và cũng là tổn
thất giới hạn của bể lọc chậm, chiều cao bảo vệ của thành bể là 0,2m.
Chiều cao bể lọc H = ht + hd + hn + hc + hp
ht: chiều dày lớp đáy thu nước lọc từ 0.3 – 0.5m
hd: chiều dày lớp sỏi đỡ lấy theo bảng
hn: chiều cao lớp cát lọc lấy theo bảng
hn: chiều cao lớp nước (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.
Bể lọc chậm có thể xây bằng gạch hoặc bêtông cốt thép có dạng hình chữ nhật
hoặc vuông. Khi rửa cát lọc ngay trong bể, chiều rộng mỗi ngăn của bể không
được lớn hơn 6m và bề dài không lớn hơn 60m. i ≥ 5%
Hệ thống thu nước: chọn theo diện tích mặt bằng của bể
 Khi bể lọc chậm có diện tích từ 10-15m 2→ 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.

22


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.
Cường độ rửa lọc 1 ≤ qr = ≤ 2 (l/s.m2)
q0: lượng nước lọc qua 1m2 bể trong 1h (m3/m2.h) (q0 = Q/F)
∑n: tổng số ngăn tập trung nước để rửa
Thể tích nước cho 1 lần rửa (rửa 1 ngăn) Wr = (m3)
fn: diện tích một ngăn cần rửa (m3) fn = (b.l/n); b, l lần lượt là chiều rộng và
chiều dài của bể
tn: thời gian rửa lọc (10-20 phút)
Bể lọc chậm rất chóng bị tắc do sinh vật phù du sống trong nước, do đó khi lọc
nước hồ có nhiều phù du phải làm sạch trước bằng cách lọc nước qua lưới lọc
trước khi cho vào bể lọc chậm. Để chóng rong rêu và sinh vật phù du sinh ra
trong bể lọc chậm nên làm mái che nắng và che bớt ánh sáng.
2. Bể lọc nhanh
2.1 Giới thiệu
Bể lọc nhanh là bể lọc có tốc độ lọc 2-15 m/h. Bể lọc nhanh có thể là bể lọc
hở hay bể lọc áp lực. Bể lọc nhanh được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước
có quy mô lớn. Trong bể lọc nhanh, lớp vật liệu lọc thường gồm các loại vật
23


liệu khác nhau ở dạng hạt như cát, than anthracite,... Lớp trên là lớp có kích
thước hạt lớn hơn lớp dưới. 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.
Ưu điểm:
 Xử lý được nước có độ đục cao

 Tải trọng lọc cao
 Diện tích lọc nhỏ.
Nhược điểm:
 Hiệu quả loại SS và vi khuẩn không cao
 Cần xử lý tiếp theo (lọc chậm, khử trùng).
2.2 Cấu tạo bể lọc nhanh hở
Theo nguyên tắc hoạt động, bể lọc nhanh có thể 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. Do đó quá
trình lọc nước đi qua lớp hạt bé của vật liệu lọc trước, trở lực lọc tăng nhanh và

24


thời gian rửa lọc được rút ngắn. Có thể khắc phục bằng cách lọc qua nhiều lớp
lọc kích thước sắp xếp theo cỡ lớn thô ở phía trên, nhỏ mịn ở phía dưới.
Bể lọc nhanh trọng lực
1 Ống dẫn nước từ bể lắng sang; 2 Hệ thống thu nước lọc và phân phối nước
rửa lọc; 3 Ống dẫn nước lọc; 4 Ống xả nước rửa lọc; 5 Máng phân phối nước
lọc và thu nước rửa lọc; 6 Ống dẫn nước rửa lọc; 7 Mương thoát nước; 8 Máng
phân phối nước lọc; 9 Ống xả nước lọc đầu; 10 Van điều chỉnh tốc độ lọc
Nguyên lý làm việc
Khi lọc nước được dẫn từ bể lắng sang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua
lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa về bể chứa
25