Thực tế trong quá trình vận hành các trạm xử lý nước sạch có sử dụng bể lọc vật liệu lọc nổi trong dây chuyền công nghệ có thể là bể lọc phụ trợ (lọc thô) hoặc là công trình cuối cùng trong quy trình làm trong nước (lọc tinh) thì thấy rằng thời gian đầu khi bể lọc mới đi vào sử dụng thì chất lượng đạt được các chỉ tiêu của yêu cầu thiết kế, nhưng một phần không nhỏ các bể lọc sau một thời gian hoạt động thì chất lượng nước sau lọc giảm dần và có nhiều trường hợp sử dụng không còn hiệu quả, vì vậy việc sử dụng loại bể lọc vật liệu lọc nổi trong công nghệ xử lý nước hiện nay không còn nhiều sức hấp dẫn nữa, rất nhiều người kể cả chủ đầu tư và một số đơn vị tư vấn hoài nghi về khả năng của bể lọc VLL nổi do vậy họ dè dặt khi sử dụng loại bể này.
2. Nguyên nhân cơ bản làm giảm hiệu quả lọc của bể lọc VLL nổi
Nguyên nhân giảm chất lượng nước có nhiều, nhưng đánh giá chung về việc giảm chất lượng nước đã lọc chủ yếu do các nguyên nhân sau:
a. Trong quá trình vận hành, người quản lý chưa thực hiện nghiêm chỉnh chế độ rửa lọc, làm cho lượng cặn tích luỹ trong lớp vật liệu lọc tăng dần, khó có khả năng hồi phục khả năng lọc sau các lần rửa do đó chất lượng nước đã lọc cũng bị giảm dần. Khi thực hiện chế độ rửa theo đúng yêu cầu để phục hồi khả năng lọc của lớp vật liệu lọc thì kết quả cho thấy chất lượng nước được cải thiện dần lên. Thực tế cho thấy trong công tác quản lý các trạm xử lý nước, việc đảm bảo chất lượng nước đã lọc phụ thuộc rất nhiều vào việc rửa các bể lọc. Việc rửa các bể lọc vật liệu nổi tuy đơn giản tốn ít công sức và thời gian nhưng nếu người quản lý không thực hiện theo đúng chu kỳ rửa bể đề ra và quy trình rửa bể thì sẽ ảnh hưởng đến chất lượng nước xử lý.
b. Chất lượng của vật liệu lọc ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nước lọc và có thể hiểu rằng vật liệu lọc là linh hồn của bể lọc. Hầu hết các trạm xử lý có sử dụng bể lọc vật liệu lọc nổi ở Việt Nam hiện nay đang sử dụng loại vật liệu lọc nổi được sản xuất bằng cách cho trương nở các hạt cườm gốc trong nước nóng với thời gian thích hợp để được các hạt “xốp” có đường kính theo ý muốn. Nhưng trong thực tế, những hạt xốp có trên thị trường được sản xuất ra với nhiều loại đường kính và cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau, người ta có thể dùng chúng để nhồi chăn, đệm, gối, để cách nhiệt và dùng làm vật liệu lọc cho các bể lọc vật liệu lọc nổi.
Theo các kết quả khảo sát thì khi sử dụng vào mục đích làm VLL nổi để lọc nước thì hầu như chỉ lựa chọn kích thước hạt vật liệu rồi sử dụng ngay mà chưa qua quy trình thử nghiệm nên trong quá trình hoạt động của bể lọc có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nước lọc như:
- Khi rửa lọc có hiện tượng đóng bánh lớp VLL;
- Khả năng khó tách các cặn dính bám trên bề mặt lớp VLL;
- Áp lực đẩy nổi làm cho hình dáng hạt VLL thay đổi khi tải trọng thuỷ lực tăng.
Hiện tại trong nước có nhiều cơ sở sản xuất kinh doanh loại vật liệu lọc nổi là xốp và trên thị trường cũng đã xuất hiện một số loại vật liệu nổi nhập khẩu từ nước ngoài dùng cho mục đích lọc nước. Về thành phần, tính chất và cấu tạo của các loại hạt vật liệu nhập khẩu này có sự khác biệt so với hạt vật liệu là xốp (tỷ trọng, hình dáng, kích thước). Theo các thông số kỹ thuật của nhà sản xuất thì đảm bảo tốt các thông số yêu cầu để sử dụng làm VLL. Ở Việt Nam VLL mới đang ở mức thử nghiệm vì giá thành của vật liệu này rất cao (3 – 5 USD/1lít) nhưng những kết quả nghiên cứu ban đầu cho thấy vật liệu này hoàn toàn khắc phục được những nhược điểm của loại vật liệu lọc là xốp.
c. Về hình dáng, cấu tạo của bể, các nhà thiết kế chủ yếu đưa ra 2 loại bể là hình tròn và hình vuông có đáy thu nước xả rửa bể lọc kiểu hình nón cụt. Đối với bể lọc hình tròn thì khi rửa lọc toàn bộ vật liệu lọc được va chạm và xáo trộn với nhau và lượng nước được phân phối đều xối vào các hạt vật liệu lọc làm tăng khả năng tách các cặn dính bám trên nó. Đối với các bể có dạng hình vuông, khi rửa lọc, thường tại góc của bể không có sự xáo trộn cọ xát các hạt vật liệu mà gần như tạo ra những góc chết không có hiệu quả sử dụng. Trong quá trình thiết kế, thi công vẫn còn có những sai sót về cấu tạo và nguyên lý hoạt động, đặc biệt là khi tính toán lựa chọn đường kính và kiểu van xả rửa lọc – yếu tố ảnh hưởng đến cường độ rửa lọc và tạo sức va thuỷ lực để rửa sạch VLL.
3. Bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa công nghệ phù hợp với các trạm xử lý nước quy mô nhỏ
Rửa bể lọc bằng phương pháp tự rửa (Bể lọc tự rửa) đã được nghiên cứu và áp dụng với các trạm công suất nhỏ trên thế giới và ở Việt Nam cũng có một số nơi áp dụng, nhưng với bể lọc vật liệu là cát. Về nguyên lý tách cặn bám dính trên lớp vật liệu lọc thì vật liệu cát và vật liệu nổi cũng có cơ chế giống nhau. Như vậy bể lọc vật liệu nổi có phương pháp rửa lọc bằng tự rửa có thể cho chất lượng nước như các biện pháp rửa lọc khác.
Trong những năm gần đây nhiều dự án các khu đô thị, khu công nghiệp, các xưởng sản xuất, nhà máy các khu dịch vụ đã và đang được triển khai xây dựng, do vậy nhu cầu về cấp nước và xử lý nước thải là cấp thiết và ngày càng đòi hỏi về tính hiệu quả trong đầu tư xây dựng. Mặt khác nhu cầu về nguồn nước sạch cấp cho ăn uống sinh hoạt trở thành một nhu cầu thiết yếu. Chính sách của chính phủ về việc thực hiện chương trình nước sạch và vệ sinh nông thôn đang được triển khai để đảm bảo đồng bộ trong việc phát triển nền kinh tế với việc nâng cao chất lượng cuộc sống bảo vệ sức khoẻ cộng đồng và bảo vệ môi trường. Như vậy cần có hướng nghiên cứu hoàn thiện Bể lọc vật liệu nổi bằng phương pháp tự rửa góp phần cho việc quản lý vận hành trạm đơn giản, không cần người quản lý thường xuyên, giảm chi phí vận hành, ổn định quá trình làm việc của bể, mang lại hiệu quả kinh tế, thích hợp với khu vực nông thôn, vùng sâu vùng xa.
Về cấu tạo cơ bản thì bể lọc nổi tự rửa chỉ khác bể lọc nổi rửa lọc bằng phương pháp đập nước ở cấu tạo phần tự xả nước rửa lọc khi vật liệu lọc không còn khả năng giữ các cặn có trong nước hoặc khi tổn thất thuỷ lực tăng đến giới hạn cho phép băng việc sử dụng khả năng hình thành, phá xi phông và khoá thuỷ lực.
Ở bể lọc tự rửa lọc, trong quá trình lọc nước, tạp chất không ngừng tăng lên trong lớp VLL, tổn thất áp lực cũng tăng lên theo, do đó mực nước ở xi phông (12) không ngừng lên cao. Khi mực nước lên đến đỉnh của ống (12) thì nước chảy từ ống hút khí (13) cũng không ngừng giảm từ đó chân không của xi phông tăng lên rất nhanh và lên đến đỉnh ống khi đó ống (12) được thoát khí rất nhanh và hình thành xi phông. Sau khi xi phông hình thành tạo ra sự chênh áp suất đột ngột dòng nước tuôn trào ra khỏi ống xi phông làm áp lực bên dưới lớp vật liệu lọc giảm nước ở phần bể chứa nước rửa lọc (6) xối xuống lớp VLL đang dãn nở xáo trộn cọ sát với nhau làm tách các cặn đang bám dính trên lớp VLL và cuốn đi theo chiều ngược với chiều dòng chảy khi lọc. Quá trình xả nước rửa lọc kết thúc khi mực nước trên bể chứa nước (6) hạ xuống đến vị trí làm cho khí có thể lọt vào ống phá xi phông (13) dẫn đến áp lực ở xi phông (12) tăng lên đột ngột và phá vỡ chân không, dòng chảy qua ống xi phông ngừng lại kết thúc quá trình rửa lọc và bắt đầu quá trình lọc tiếp theo.
Bể lọc VLL nổi tự rửa là công trình hoạt động không cần quản lý quá trình rửa lọc, bể có thể điều chỉnh quá trình rửa lọc mà không cần sự điều khiển của công nhân hay các thiết bị tự động phức tạp trong quá trình làm việc cũng như quá trình rửa lọc do đó giảm chi phí vận hành mang lại hiệu quả làm việc của trạm xử lý, nhưng để nó thật sự làm việc hiệu quả cũng như ứng dụng khai thác những ưu điểm nổi bật của loại bể này thì cần có những nghiên cứu để hoàn thiện và ứng dụng.
(Nguồn: T/C Xây dựng, số 4/2009)