Bồn lọc áp lực là một trong những thiết bị quan trọng trong các hệ thống xử lý nước cấp, nước ngầm, nước sản xuất và một số công đoạn xử lý nước thải. Thiết bị được thiết kế dạng bồn kín, cho phép nước đi qua các lớp vật liệu lọc dưới áp lực của hệ thống, từ đó loại bỏ cặn lơ lửng, chất rắn, màu, mùi và một số thành phần cần xử lý tùy theo loại vật liệu lọc được sử dụng.

Với ưu điểm kết cấu kín, diện tích lắp đặt nhỏ, khả năng vận hành liên tục và dễ dàng kết hợp với các thiết bị xử lý khác, bồn lọc áp lực được sử dụng rộng rãi trong các công trình xử lý nước và môi trường.

Trong bài viết này, Himba Việt Nam sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vật liệu lọc, các dạng bồn phổ biến, ứng dụng cũng như những yếu tố cần lưu ý khi lựa chọn và thiết kế bồn lọc áp lực.

1. BỒN LỌC ÁP LỰC LÀ GÌ?

Bồn lọc áp lực (Pressure Filter Tank/Pressure Filter Vessel) là thiết bị lọc dạng kín, trong đó nước được đưa vào bồn và đi qua một hoặc nhiều lớp vật liệu lọc nhờ áp lực của bơm hoặc áp lực sẵn có trong đường ống.

Khác với bể lọc hở được xây dựng bằng bê tông hoặc thép và thường hoạt động ở điều kiện gần áp suất khí quyển, bồn lọc áp lực được thiết kế để làm việc trong một khoảng áp suất nhất định. Vì vậy, toàn bộ quá trình lọc diễn ra trong không gian kín.

Tùy vào mục đích sử dụng, bồn có thể được thiết kế để chứa:

• Cát thạch anh.
• Sỏi đỡ.
• Than hoạt tính.
• Vật liệu khử sắt, mangan.
• Vật liệu hấp phụ.
• Vật liệu lọc đa tầng.
• Các loại vật liệu chuyên dụng khác.

Việc lựa chọn vật liệu lọc phải dựa trên chất lượng nguồn nước đầu vào, lưu lượng cần xử lý và yêu cầu chất lượng nước đầu ra, thay vì chỉ lựa chọn theo kích thước bồn.

2. CẤU TẠO BỒN LỌC ÁP LỰC

Một bồn lọc áp lực hoàn chỉnh thường bao gồm nhiều bộ phận phối hợp với nhau để đảm bảo quá trình lọc và rửa lọc diễn ra ổn định.

2.1. Thân bồn

Thân bồn là bộ phận chính có nhiệm vụ chứa vật liệu lọc và chịu áp lực trong quá trình vận hành.

Tùy yêu cầu của dự án, thân bồn có thể được chế tạo từ:

• Thép carbon.
• Thép carbon phủ sơn/chống ăn mòn.
• Inox.
• Composite FRP.
• Các vật liệu chuyên dụng khác.

Đối với môi trường có tính ăn mòn cao, việc lựa chọn vật liệu chế tạo thân bồn cần được xem xét dựa trên đặc tính của nguồn nước, hóa chất sử dụng, nhiệt độ và áp suất làm việc.

Bồn có thể được thiết kế dạng trụ đứng hoặc trụ ngang, tùy theo công suất và điều kiện mặt bằng.

2.2. Cửa người chui và cửa nạp vật liệu

Cửa người chui (manhole) giúp kỹ thuật viên:

• Kiểm tra bên trong bồn.
• Bổ sung vật liệu lọc.
• Thay thế vật liệu lọc.
• Kiểm tra hệ thống phân phối nước.
• Thực hiện công tác bảo trì, vệ sinh.

Vị trí và kích thước cửa thăm cần được tính toán phù hợp với kích thước bồn và yêu cầu bảo trì thực tế.

2.3. Hệ thống phân phối nước

Hệ thống phân phối nước có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hiệu quả của bồn lọc.

Trong quá trình lọc, hệ thống này giúp phân phối nước tương đối đồng đều qua tiết diện lớp vật liệu lọc.

Trong quá trình rửa lọc, hệ thống phân phối còn có nhiệm vụ đưa nước rửa từ phía dưới lên, giúp làm tơi và làm sạch lớp vật liệu lọc.

Nếu hệ thống phân phối được thiết kế không phù hợp, dòng nước có thể bị phân bố không đều, tạo hiện tượng dòng chảy ưu tiên (channeling), khiến một phần vật liệu lọc không được khai thác hiệu quả.

2.4. Lớp vật liệu lọc

Đây là bộ phận trực tiếp tham gia vào quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước.

Tùy mục đích xử lý, bồn có thể sử dụng một hoặc nhiều loại vật liệu lọc.

Cát thạch anh

Cát thạch anh thường được sử dụng để giữ lại cặn lơ lửng và các hạt có kích thước nhất định trong nước.

Sỏi đỡ

Sỏi thường được bố trí ở phía dưới lớp vật liệu lọc, có nhiệm vụ:

• Đỡ lớp vật liệu lọc phía trên.
• Hỗ trợ phân phối dòng nước.
• Hạn chế vật liệu lọc lọt vào hệ thống thu nước.

Than hoạt tính

Than hoạt tính có khả năng hấp phụ nhiều hợp chất hữu cơ và một số chất gây màu, gây mùi.

Do đó, bồn lọc than hoạt tính thường được sử dụng trong các công đoạn xử lý cần cải thiện màu, mùi và hàm lượng chất hữu cơ.

Vật liệu khử sắt, mangan

Đối với nguồn nước ngầm có hàm lượng sắt và mangan cao, bồn lọc có thể được thiết kế với các loại vật liệu chuyên dụng nhằm hỗ trợ quá trình loại bỏ các thành phần này.

Việc lựa chọn vật liệu cần căn cứ vào kết quả phân tích nước đầu vào và công nghệ xử lý tổng thể.

3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỒN LỌC ÁP LỰC

Quá trình vận hành của bồn lọc áp lực có thể được chia thành các giai đoạn chính:

Bước 1: Đưa nước vào bồn

Nước cần xử lý được bơm hoặc dẫn vào bồn thông qua đường ống đầu vào.

Nhờ áp lực của hệ thống, nước được đưa vào bên trong bồn và phân phối xuống lớp vật liệu lọc.

Bước 2: Nước đi qua lớp vật liệu lọc

Nước đi qua các lớp vật liệu lọc theo chiều thiết kế.

Trong quá trình này, các chất rắn lơ lửng, cặn và một số chất cần xử lý sẽ được giữ lại hoặc hấp phụ trên bề mặt và trong các khoảng rỗng của vật liệu lọc.

Bước 3: Thu nước sau lọc

Sau khi đi qua lớp vật liệu lọc, nước được thu gom bởi hệ thống thu nước phía dưới bồn và dẫn ra ngoài.

Nước sau lọc có thể tiếp tục được đưa sang các công đoạn tiếp theo như:

Khử trùng → Bể chứa → Cấp nước sử dụng

hoặc:

Lọc áp lực → Lọc tinh → RO → Hệ thống sử dụng

tùy theo yêu cầu công nghệ.

4. QUÁ TRÌNH RỬA LỌC BỒN LỌC ÁP LỰC

Trong quá trình hoạt động, cặn bẩn sẽ tích tụ trong lớp vật liệu lọc. Khi đó, tổn thất áp suất qua bồn tăng lên và hiệu quả lọc có thể giảm.

Để khôi phục khả năng lọc, bồn cần được thực hiện rửa lọc.

Thông thường, quá trình rửa lọc có thể bao gồm:

Rửa ngược bằng nước

Nước được đưa từ phía dưới lên trên, đi ngược chiều dòng lọc thông thường.

Dòng nước làm giãn nở và xáo trộn lớp vật liệu, giúp tách cặn bám ra khỏi vật liệu lọc.

Rửa bằng khí

Một số hệ thống có thể kết hợp khí để tăng hiệu quả làm sạch vật liệu.

Khí được đưa từ phía dưới bồn, tạo sự xáo trộn trong lớp vật liệu lọc.

Xả nước rửa

Sau khi rửa, nước chứa cặn được xả ra ngoài thông qua đường xả nước rửa lọc.

Sau khi hoàn tất chu trình rửa, bồn được đưa trở lại chế độ lọc.

5. HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG VÀ VAN CỦA BỒN LỌC

Một bồn lọc áp lực không chỉ bao gồm thân bồn và vật liệu lọc mà còn cần hệ thống đường ống, van và thiết bị đo lường phù hợp.

Một cấu hình cơ bản có thể bao gồm:

• Đường nước vào.
• Đường nước ra.
• Đường nước rửa lọc.
• Đường xả nước rửa.
• Đường khí rửa.
• Van xả khí.
• Van xả đáy.
• Van cô lập.
• Đồng hồ áp suất.
• Các thiết bị đo và điều khiển khác.

Đồng hồ áp suất ở đầu vào và đầu ra có thể được sử dụng để theo dõi độ chênh áp qua bồn.

Khi chênh áp tăng cao hơn giá trị thiết kế, đó có thể là dấu hiệu lớp vật liệu lọc đang tích tụ nhiều cặn và cần thực hiện rửa lọc.

6. CÁC LOẠI BỒN LỌC ÁP LỰC PHỔ BIẾN

6.1. Bồn lọc áp lực trụ đứng

Đây là dạng bồn phổ biến trong các hệ thống có diện tích mặt bằng hạn chế.

Ưu điểm:

• Tiết kiệm diện tích.
• Chiều cao lớn, tận dụng không gian theo phương đứng.
• Dễ bố trí thành nhiều cột lọc song song.
• Phù hợp với nhiều hệ thống xử lý nước vừa và nhỏ.

6.2. Bồn lọc áp lực trụ ngang

Bồn dạng trụ ngang có chiều cao thấp hơn, phù hợp với những công trình bị giới hạn về chiều cao.

Tùy công suất, bồn có thể được thiết kế với nhiều ngăn hoặc nhiều vùng vật liệu lọc.

6.3. Bồn lọc áp lực composite

Bồn composite FRP có ưu điểm về khả năng chống ăn mòn và trọng lượng tương đối nhẹ.

Loại bồn này thường được cân nhắc trong các hệ thống xử lý nước có môi trường ăn mòn hoặc yêu cầu hạn chế ảnh hưởng của quá trình oxy hóa.

6.4. Bồn lọc áp lực thép

Bồn thép có khả năng chịu lực tốt, phù hợp với nhiều hệ thống công nghiệp có quy mô lớn.

Tùy môi trường sử dụng, bồn thép có thể cần các giải pháp sơn phủ hoặc bảo vệ chống ăn mòn phù hợp.

7. ỨNG DỤNG CỦA BỒN LỌC ÁP LỰC

Bồn lọc áp lực có thể được tích hợp vào nhiều hệ thống xử lý khác nhau.

Xử lý nước cấp

Bồn có thể được sử dụng để loại bỏ cặn và các thành phần cần xử lý trước các công đoạn xử lý tinh hơn.

Xử lý nước giếng khoan

Bồn lọc có thể kết hợp với quá trình oxy hóa và các vật liệu chuyên dụng để hỗ trợ xử lý sắt, mangan và các tạp chất trong nước ngầm.

Xử lý nước sản xuất

Trong các nhà máy, bồn lọc áp lực có thể được sử dụng như một công đoạn tiền xử lý nhằm đảm bảo chất lượng nước trước khi đưa vào các thiết bị phía sau.

Xử lý nước thải

Bồn lọc áp lực có thể được sử dụng ở công đoạn lọc hoàn thiện hoặc xử lý bậc cao tùy theo đặc tính nước thải và yêu cầu đầu ra.

Hệ thống lọc than hoạt tính

Khi sử dụng than hoạt tính làm vật liệu chính, bồn có thể hỗ trợ quá trình hấp phụ các hợp chất hữu cơ, màu và mùi.

8. ƯU ĐIỂM CỦA BỒN LỌC ÁP LỰC

Bồn lọc áp lực được sử dụng rộng rãi nhờ nhiều ưu điểm:

Thiết kế kín: hạn chế tiếp xúc trực tiếp giữa nước và môi trường bên ngoài.

Tiết kiệm diện tích: so với nhiều dạng bể lọc truyền thống, bồn có thiết kế nhỏ gọn và dễ bố trí.

Khả năng xử lý liên tục: phù hợp với hệ thống cần duy trì dòng nước ổn định.

Linh hoạt về vật liệu lọc: có thể lựa chọn vật liệu tùy theo mục tiêu xử lý.

Dễ kết hợp hệ thống tự động: có thể tích hợp van tự động, đồng hồ áp suất, cảm biến và tủ điều khiển.

Dễ mở rộng công suất: có thể bố trí nhiều bồn làm việc song song để đáp ứng lưu lượng lớn.

9. NHỮNG YẾU TỐ CẦN LƯU Ý KHI THIẾT KẾ BỒN LỌC ÁP LỰC

Việc lựa chọn bồn lọc không nên chỉ dựa vào đường kính hoặc thể tích bồn.

Một hệ thống phù hợp cần xem xét đồng thời nhiều thông số:

Lưu lượng thiết kế

Cần xác định chính xác lưu lượng nước cần xử lý, bao gồm:

• Lưu lượng trung bình.
• Lưu lượng lớn nhất.
• Thời gian vận hành.
• Chế độ vận hành liên tục hay gián đoạn.

Chất lượng nước đầu vào

Cần có kết quả phân tích nguồn nước để xác định các thông số như:

• TSS.
• Độ đục.
• Sắt.
• Mangan.
• Màu.
• Mùi.
• Chất hữu cơ.
• pH.
• Các thông số đặc thù khác.

Tốc độ lọc

Tốc độ lọc ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước và hiệu quả của bồn.

Nếu lựa chọn tốc độ lọc quá cao, hiệu quả giữ cặn có thể giảm và tổn thất áp suất tăng nhanh.

Chiều cao lớp vật liệu

Chiều cao và cách bố trí từng lớp vật liệu cần được tính toán dựa trên loại vật liệu, mục tiêu xử lý và chế độ rửa lọc.

Áp suất làm việc

Đây là thông số đặc biệt quan trọng đối với bồn lọc dạng kín.

Bồn phải được lựa chọn/chế tạo phù hợp với áp suất thiết kế và điều kiện vận hành của hệ thống.

10. BỒN LỌC ÁP LỰC TRONG MỘT HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC HOÀN CHỈNH

Trong thực tế, bồn lọc áp lực thường không hoạt động độc lập mà được kết hợp với nhiều thiết bị khác.

Một dây chuyền xử lý nước có thể được bố trí theo dạng:

Nước nguồn → Bơm cấp → Thiết bị tiền xử lý → Bồn lọc áp lực → Bồn than hoạt tính → Lọc tinh → Khử trùng → Bồn chứa nước sạch

Đối với từng nguồn nước, sơ đồ công nghệ sẽ được điều chỉnh dựa trên kết quả phân tích và yêu cầu đầu ra.

Vì vậy, không nên áp dụng một cấu hình bồn lọc giống nhau cho mọi công trình.

11. HIMBA VIỆT NAM – GIẢI PHÁP BỒN LỌC ÁP LỰC CHO CÔNG TRÌNH XỬ LÝ NƯỚC VÀ MÔI TRƯỜNG

Với định hướng cung cấp thiết bị và giải pháp cho lĩnh vực cấp nước – xử lý nước – xử lý nước thải và môi trường, Himba Việt Nam cung cấp giải pháp bồn lọc áp lực được lựa chọn và cấu hình theo yêu cầu thực tế của từng dự án.

Tùy vào nguồn nước và mục tiêu xử lý, bồn có thể được thiết kế với:

• Kích thước và công suất theo yêu cầu.
• Vật liệu chế tạo phù hợp.
• Cấu hình vật liệu lọc phù hợp.
• Hệ thống phân phối và thu nước.
• Đường ống và van vận hành.
• Đồng hồ đo áp suất.
• Hệ thống rửa lọc.
• Van điều khiển thủ công hoặc tự động.
• Kết nối đồng bộ với các thiết bị khác trong dây chuyền.

Himba Việt Nam không chỉ cung cấp thiết bị mà hướng tới giải pháp đồng bộ, từ khâu khảo sát, tư vấn lựa chọn công nghệ, tính toán thiết bị, chế tạo/cung cấp, lắp đặt đến hỗ trợ vận hành và bảo trì.

12. KẾT LUẬN

Bồn lọc áp lực là một thiết bị quan trọng trong nhiều hệ thống xử lý nước nhờ khả năng lọc liên tục, thiết kế kín, tiết kiệm diện tích và linh hoạt trong lựa chọn vật liệu lọc.

Tuy nhiên, hiệu quả của bồn phụ thuộc rất lớn vào việc lựa chọn đúng công suất, tốc độ lọc, vật liệu lọc, chiều cao lớp vật liệu, hệ thống phân phối nước và chế độ rửa lọc.

Do đó, trước khi lựa chọn bồn lọc áp lực, chủ đầu tư nên xác định rõ đặc tính nguồn nước và yêu cầu chất lượng nước đầu ra để có phương án thiết kế phù hợp.

Himba Việt Nam sẵn sàng tư vấn và cung cấp giải pháp bồn lọc áp lực phù hợp cho từng nhu cầu xử lý nước và môi trường.

Liên hệ Himba Việt Nam để được tư vấn giải pháp bồn lọc áp lực phù hợp với công suất và yêu cầu kỹ thuật của công trình.