Bơm định lượng hóa chất trong xử lý nước thải: chọn và vận hành

Tóm tắt bài viết này với AI

Try with ChatGPT Try with Claude Try with AI Mode

Bơm định lượng hóa chất cho trạm xử lý nước thải: các loại bơm phổ biến, cách chọn vật liệu, lưu lượng, phụ kiện lắp đặt, hiệu chuẩn và xử lý sự cố.

Trong trạm xử lý nước thải, nhiều công đoạn chỉ chạy đúng khi hóa chất được châm vào đều đặn và đúng lượng. Đó là các khâu keo tụ, chỉnh pH, khử trùng và bổ sung dinh dưỡng cho vi sinh. Châm thiếu thì nước ra không đạt. Châm dư thì tốn tiền, sinh thêm bùn, có khi còn làm hỏng luôn công đoạn phía sau.

Thiết bị làm việc này là bơm định lượng. Chọn sai loại bơm hoặc lắp thiếu phụ kiện là nguyên nhân quen thuộc khiến hóa chất châm không đều, bơm mất mồi hay rò rỉ ở chân bồn. Phần dưới đi lần lượt từ cách bơm làm việc, các loại thường gặp và tiêu chí chọn, tới cách lắp cụm định lượng, vận hành và bảo trì hằng ngày.

Bơm định lượng hóa chất là loại bơm cấp một lượng hóa chất chính xác, chỉnh được theo nhịp bơm hoặc theo tín hiệu điều khiển, dùng để châm chất keo tụ, axit, xút và chất khử trùng vào nước thải. Khi chọn bơm cần xét vật liệu tiếp xúc có hợp với hóa chất không, lưu lượng và áp lực tại điểm châm, độ nhớt của dung dịch và cách điều khiển. Khi vận hành phải hiệu chuẩn định kỳ, kiểm tra van và màng bơm.

Bơm định lượng hóa chất là gì?

Bơm định lượng thuộc nhóm bơm thể tích. Mỗi lần piston hoặc màng bơm đi tới đi lui, buồng bơm hút vào rồi đẩy ra một thể tích gần như cố định. Muốn tăng giảm lưu lượng thì chỉnh chiều dài hành trình và tần số nhịp bơm, không phải khép van như với bơm ly tâm.

Nhờ cách làm việc này, lượng châm của bơm tương đối ổn định ngay cả khi áp lực ở điểm châm thay đổi trong giới hạn cho phép. Đây là điều kiện cần với những hóa chất mà chỉ dư hay thiếu một chút là chất lượng nước ra đã khác hẳn.

Bơm định lượng khác bơm thường ở điểm nào?

Bơm thường, như bơm ly tâm chuyển nước thải giữa các bể, được thiết kế để đẩy lưu lượng lớn, và lưu lượng thay đổi theo cột áp. Bơm định lượng thì ngược lại: lưu lượng nhỏ, độ lặp lại cao, chỉnh được tinh và thường có sẵn cổng nhận tín hiệu điều khiển.

Hai loại bơm còn khác nhau ở vật liệu. Phần tiếp xúc hóa chất của bơm định lượng thường làm bằng nhựa kỹ thuật hoặc kim loại chống ăn mòn, chọn theo từng loại hóa chất. Lấy bơm nước thông thường đi châm axit hay javel thì gần như chắc chắn phớt và thân bơm sẽ hư sau một thời gian ngắn.

Bơm được dùng ở công đoạn nào trong trạm?

Trong cụm xử lý hóa lý nước thải, gần như bước nào cũng cần bơm định lượng. Những vị trí thường gặp gồm:

• Keo tụ, tạo bông: châm phèn, PAC (chất keo tụ gốc nhôm) và polymer trợ lắng vào bể phản ứng.
• Trung hòa, chỉnh pH: châm axit hoặc xút theo tín hiệu từ đầu đo pH.
• Khử trùng: châm dung dịch javel (natri hypoclorit) hoặc clo trước khi xả thải.
• Bổ sung cho bể sinh học: châm chất dinh dưỡng hoặc nguồn carbon khi nước thải thiếu.
• Xử lý chuyên biệt: châm chất khử hoặc chất oxy hóa cho những dòng thải đặc thù như nước thải xi mạ.

Mỗi vị trí có hóa chất, lưu lượng và áp lực riêng. Vì vậy một trạm thường lắp nhiều bơm với cấu hình khác nhau, thay vì dùng chung một mẫu cho mọi vị trí.

Các loại bơm định lượng phổ biến

Trên thị trường có nhiều dòng bơm, nhưng trạm xử lý nước thải vừa và nhỏ chủ yếu dùng ba nhóm dưới đây. Mỗi nhóm mạnh ở một kiểu ứng dụng, không có loại nào tốt nhất cho mọi hóa chất.

Bơm màng điện từ

Bơm màng điện từ có một cuộn nam châm điện kéo màng bơm qua lại theo từng xung điện. Loại này gọn, rẻ và dễ lắp, hợp với lưu lượng nhỏ như châm javel khử trùng hay châm axit, xút cho trạm quy mô nhỏ. Điểm yếu là lưu lượng và áp lực bị giới hạn. Nếu chạy liên tục ở mức tối đa trong thời gian dài, màng và cuộn từ sẽ mau xuống cấp.

Bơm màng cơ khí và bơm piston

Nhóm này dùng động cơ điện kéo cơ cấu lệch tâm hoặc cam để đẩy màng hay piston. Lưu lượng và áp lực lớn hơn bơm điện từ, phù hợp với trạm công suất lớn hoặc điểm châm có áp cao. Bơm piston cho độ chính xác tốt, nhưng phớt piston tiếp xúc trực tiếp với hóa chất. Với hóa chất ăn mòn mạnh, người ta thường ưu tiên kiểu màng để hóa chất không chạm vào bộ phận chuyển động.

Bơm nhu động

Bơm nhu động dùng con lăn bóp một ống mềm, đẩy dung dịch đi theo từng đoạn. Hóa chất chỉ chạm vào lòng ống, nên loại này hợp với dung dịch nhớt hoặc dễ sinh khí như polymer và javel. Đổi lại, ống bơm là vật tư hao mòn, phải thay theo lịch, và áp lực đẩy thường thấp hơn bơm màng cơ khí.

Bảng trên chỉ để định hướng. Lưu lượng, áp lực và tuổi thọ cụ thể luôn phải lấy từ tài liệu của hãng sản xuất cho đúng model bơm.

Cách chọn bơm theo hóa chất và lưu lượng

Nên chọn bơm định lượng theo thứ tự: hóa chất là gì, cần châm bao nhiêu, đẩy vào đâu, điều khiển bằng cách nào. Bỏ qua bước đầu tiên là sai lầm mắc tiền nhất, vì bơm có thể chạy tốt vài tuần rồi bắt đầu rò rỉ ở đầu bơm.

Vật liệu đầu bơm cần hợp với hóa chất nào?

Đầu bơm, bi van, gioăng làm kín và màng bơm là những phần tiếp xúc trực tiếp với hóa chất. Vật liệu hay gặp gồm PP, PVC, PVDF, PTFE và inox. Không có vật liệu chịu được mọi hóa chất. Vật liệu bền với axit loãng có thể không hợp với chất oxy hóa mạnh, còn inox chưa chắc đã an toàn với dung dịch chứa clorua.

Cách làm đúng là tra bảng tương thích hóa chất của hãng theo đúng nồng độ và nhiệt độ thực tế, rồi chọn vật liệu cho cả đầu bơm lẫn gioăng. Bồn chứa và đường ống cũng chọn theo nguyên tắc này. Phần so sánh vật liệu chi tiết nằm trong bài vật liệu chống ăn mòn trong xử lý nước thải.

Tính lưu lượng và áp lực bơm như thế nào?

Lưu lượng bơm được tính từ lượng hóa chất cần châm so với lưu lượng nước thải. Liều châm thường được xác định bằng thí nghiệm jar-test (thử keo tụ trên các ly nước mẫu) hoặc theo kết quả chạy thử. Sau đó liều châm được quy ra thể tích dung dịch theo nồng độ pha.

Khi đã có lưu lượng cần châm, nên chọn bơm có điểm làm việc nằm khoảng giữa dải điều chỉnh, không sát mức tối đa hay tối thiểu. Bơm chạy sát hai đầu dải thường kém chính xác hoặc mau mòn. Áp lực bơm phải thắng được áp lực tại điểm châm cộng với tổn thất trên đường ống. Nếu châm vào đường ống đang có áp thì phải tính luôn áp lực của đường ống đó.

Liều châm, nồng độ pha và lưu lượng cụ thể tùy chất lượng nước thải của từng cơ sở, nên cần kỹ sư tính trên số liệu thực tế. Đặc tính nước thải từng ngành có thể tham khảo ở bài thông số nước thải theo ngành.

Chọn cách điều khiển nào?

Có ba kiểu điều khiển phổ biến. Chạy tay là đặt cố định nhịp và hành trình, hợp với dòng thải ổn định. Điều khiển theo xung từ đồng hồ lưu lượng giúp lượng châm tăng giảm theo lượng nước vào. Điều khiển bằng tín hiệu analog (thường là 4–20 mA) cho bơm chạy theo đầu đo pH, ORP hoặc clo dư, phù hợp với khâu chỉnh pH và khử trùng.

Trạm có lưu lượng lên xuống nhiều trong ngày, như nhà hàng, bệnh viện hay khu dân cư, nên cân nhắc điều khiển tự động thay vì chạy tay. Nếu sau này trạm có kế hoạch giám sát từ xa, nên chọn bơm có sẵn cổng tín hiệu ngay từ đầu.

Lắp đặt cụm châm hóa chất đúng cách

Bơm chỉ là một phần của cụm định lượng. Cụm hoàn chỉnh thường gồm bồn pha và chứa hóa chất, máy khuấy (với hóa chất cần pha), đường hút, bơm, phụ kiện bảo vệ và đường đẩy tới điểm châm. Thiếu một khâu thì bơm tốt tới đâu lượng châm cũng khó ổn định.

Những phụ kiện nào không nên bỏ qua?

• Van chân có lưới lọc: đặt ở đầu ống hút trong bồn, giữ mồi và chặn cặn vào đầu bơm.
• Van tạo áp ngược: giữ một áp lực tối thiểu ở đường đẩy, không cho hóa chất tự chảy qua bơm khi điểm châm thấp hơn bồn.
• Van an toàn: xả hóa chất về bồn khi đường đẩy bị nghẹt, tránh nứt đầu bơm hoặc bể ống.
• Bình giảm xung: làm dòng châm êm hơn, giảm rung trên đường ống dài.
• Ống hiệu chuẩn: ống chia vạch lắp trên đường hút để đo lưu lượng thực tế của bơm.
• Van châm một chiều: lắp tại điểm châm, chặn nước thải chảy ngược về bơm.

Với hóa chất dễ sinh khí như javel, nên chọn đầu bơm có van xả khí tự động hoặc bố trí đường xả khí riêng. Bọt khí tích trong đầu bơm sẽ khiến bơm vẫn chạy mà không ra hóa chất.

Bồn chứa, đường ống và khay chống tràn

Bồn chứa hóa chất nên đặt sát bơm để đường hút ngắn và ít co nối. Với đa số hóa chất xử lý nước thải thông dụng như axit, xút, PAC hay javel, bồn bể bằng nhựa PP được dùng nhiều vì chịu hóa chất tốt và dễ gia công theo kích thước mặt bằng. Khả năng chịu nhiệt, chịu hóa chất của vật liệu này được phân tích kỹ trong bài nhựa PP trong xử lý nước thải.

Tuy vậy, PP không phải lựa chọn đúng cho mọi trường hợp. Với một số dung môi, chất oxy hóa đậm đặc hoặc hóa chất nóng, vật liệu như PVDF hay thép có lớp lót chuyên dụng có thể phù hợp hơn. Khi cần đặt các phương án cạnh nhau, có thể xem bảng so sánh vật liệu bể xử lý nước thải.

Đường ống hút và đẩy cũng phải chọn theo hóa chất. Ống nhựa được dùng nhiều vì nhẹ và không gỉ; ống nhựa PP thích hợp khi cần chịu nhiệt và hóa chất tốt hơn ống PVC thông thường. Bồn và bơm nên đặt trên khay chống tràn hóa chất để gom phần rò rỉ, không cho hóa chất chảy ra nền hay xuống mương thoát nước.

Bố trí điểm châm hợp lý

Điểm châm nên đặt ở chỗ nước được khuấy trộn tốt, như đầu bể phản ứng có máy khuấy, ngay sau bơm nước thải hoặc trên đường ống có bộ trộn tĩnh. Châm vào vùng nước đứng yên thì hóa chất không kịp phân tán: chỗ này dư, chỗ kia thiếu. Những hóa chất có thể phản ứng với nhau, như axit và javel, phải tách riêng điểm châm và khu vực chứa.

Vận hành, hiệu chuẩn và bảo trì bơm

Bơm định lượng lắp đúng vẫn có thể châm sai sau vài tháng nếu không ai kiểm tra. Màng bơm mỏi, bi van bám cặn hay ống hút bị hở đều làm lưu lượng thực tế lệch khỏi số đặt trên bơm, trong khi người vận hành không hề hay biết.

Hiệu chuẩn bơm định lượng như thế nào?

Hiệu chuẩn là đo lượng hóa chất bơm thật sự đẩy ra trong một khoảng thời gian, rồi so với lưu lượng cần châm. Cách đơn giản nhất là dùng ống hiệu chuẩn: khóa đường từ bồn, cho bơm hút từ ống chia vạch, bấm giờ và đọc thể tích giảm. Nếu không có ống hiệu chuẩn, có thể hứng dung dịch vào ca đong ở đầu đẩy, nhưng phải mang đồ bảo hộ phù hợp và làm ở vị trí an toàn.

Nên hiệu chuẩn khi mới lắp, sau mỗi lần thay màng, thay van hoặc đổi nồng độ pha, và định kỳ theo lịch vận hành của trạm. Kết quả nên ghi vào sổ để theo dõi. Lưu lượng tụt dần qua các lần đo thường là dấu hiệu sớm cho thấy màng hoặc van đang xuống cấp.

Sự cố thường gặp và cách xử lý

Với polymer, dung dịch pha quá đặc hoặc chưa tan hết dễ làm nghẹt van. Với PAC và vôi, cặn kết tinh hay bám ở bi van. Súc rửa bơm bằng nước sạch trước khi dừng lâu ngày giúp tránh phần lớn các sự cố này.

An toàn khi làm việc với hóa chất

Trước khi tháo đầu bơm hay đường ống, phải xả áp và xả hết hóa chất trong đường đẩy. Người vận hành cần găng tay, kính che mặt và quần áo phù hợp với loại hóa chất đang dùng. Khu vực cụm định lượng nên có nguồn nước rửa gần đó, biển cảnh báo, và bảng ghi tên hóa chất trên từng bồn để không ai đổ nhầm.

CCEP hỗ trợ gì cho cụm định lượng?

CCEP tập trung vào gia công nhựa PP và chế tạo thiết bị bằng PP, composite cho hệ thống xử lý nước thải và khí thải. Với cụm châm hóa chất, phần CCEP có thể đảm nhận là bồn pha, bồn chứa hóa chất bằng PP, khay chống tràn, đường ống PP và các bể phản ứng hóa lý, có kiểm soát chất lượng từ khâu chế tạo đến lắp đặt.

Bơm định lượng là thiết bị của các hãng chuyên dụng. Khi thiết kế cụm định lượng, cần chọn model bơm theo hóa chất, lưu lượng và cách điều khiển như đã phân tích, rồi bố trí bồn, ống và khay cho khớp. Bức tranh chung về vật liệu và thiết bị có trong bài vật liệu nhựa cho hệ thống xử lý nước thải. Nếu cần giải pháp cho cả trạm, có thể xem thêm danh mục giải pháp xử lý nước thải của CCEP.

Những điểm chính cần nhớ:

• Bơm định lượng là bơm thể tích, chỉnh lưu lượng bằng hành trình và tần số nhịp.
• Chọn vật liệu đầu bơm và gioăng theo bảng tương thích hóa chất của hãng, đúng nồng độ và nhiệt độ.
• Điểm làm việc nên nằm giữa dải điều chỉnh; áp lực phải thắng điểm châm và tổn thất đường ống.
• Van chân, van tạo áp ngược, van an toàn và ống hiệu chuẩn quyết định độ ổn định của cụm.
• Hiệu chuẩn định kỳ và ghi sổ giúp phát hiện sớm màng, van xuống cấp.

Liên hệ CCEP: Hotline 091.789.6633 – Email ccep.vn@gmail.com – Văn phòng: Nhà NV 6.1, Khu đô thị Viglacera Hữu Hưng, 272 Hữu Hưng, Nam Từ Liêm, Hà Nội.

Câu hỏi thường gặp về bơm định lượng hóa chất

Một bơm định lượng có dùng chung cho nhiều hóa chất được không?

Không nên. Mỗi hóa chất cần vật liệu đầu bơm và gioăng riêng. Đổi hóa chất trên cùng một bơm còn có thể gây phản ứng nguy hiểm trong đường ống, ví dụ khi axit gặp javel. Tốt nhất mỗi hóa chất có bơm, bồn và đường ống riêng, ghi tên rõ ràng.

Châm polymer nên dùng loại bơm nào?

Polymer sau khi pha thường nhớt và dễ bị đứt mạch khi đi qua cơ cấu bơm mạnh, làm giảm hiệu quả trợ lắng. Bơm nhu động hoặc bơm màng có van và đường ống phù hợp với dung dịch nhớt thường được cân nhắc. Cần đối chiếu độ nhớt thực tế với giới hạn ghi trong tài liệu của hãng trước khi chọn.

Vì sao bơm châm javel hay bị mất mồi?

Dung dịch javel dễ sinh bọt khí, nhất là khi trời nóng hoặc bồn đặt ngoài nắng. Khí tích trong đầu bơm làm màng chỉ nén khí thay vì đẩy chất lỏng. Cách khắc phục là dùng đầu bơm có van xả khí, giữ đường hút ngắn, đặt bồn chỗ râm mát và không để bồn cạn.

Bao lâu thì nên thay màng bơm định lượng?

Tuổi thọ màng tùy hóa chất, tần suất chạy và áp lực làm việc, nên không có một con số chung cho mọi trạm. Nên theo khuyến cáo bảo trì của hãng, kết hợp với kết quả hiệu chuẩn. Khi lưu lượng tụt dần dù đã vệ sinh van, đó là lúc cần kiểm tra và thay màng.

Có cần bơm dự phòng cho cụm định lượng không?

Với những khâu ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng nước xả như chỉnh pH hay khử trùng, nên có bơm dự phòng hoặc ít nhất giữ sẵn bộ phụ tùng thay thế. Khi bơm chính hư, trạm vẫn châm được hóa chất và nước ra không bị vượt yêu cầu trong lúc chờ sửa.