Thiết bị định lượng dung dịch Javen kiểu nhỏ giọt trong hệ thống cấp nước sạch quy mô nhỏ – khả năng ứng dụng và hiệu quả đạt được
Tóm tắt
Khử trùng là biện pháp bắt buộc trong các dây chuyền xử lý nước sạch ở mọi quy mô. Tuy nhiên, hiện nay chỉ ở quy mô các trạm xử lý nước công suất vừa và lớn mới được đầu tư hệ thống khử trùng đồng bộ và tự động, còn các trạm quy mô nhỏ do hạn chế về nhiều mặt đặc biệt là về kinh tế nên mới chỉ có một số trạm có khử trùng bằng dung dịch Javen, còn lại việc xử lý mới chỉ dừng ở công đoạn lọc nước. Để ứng dụng rộng rãi được khâu khử trùng cho các trạm cấp nước quy mô nhỏ ở khu vực nông thôn, miền núi…những nơi có điều kinh kinh tế khó khăn và trình độ quản lý vận hành thấp thì nghiên cứu chế tạo thiết bị định lượng dung dịch khử trùng hoạt động đơn giản, tự động chi phí thấp là vấn đề rất có ý nghĩa. Bài báo này đề xuất một loại thiết bị định lượng với các tiêu chí như trên áp dụng cho các trạm cấp nước sạch quy mô nhỏ.
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Đối với biện pháp khử trùng bằng Clo, để đảm bảo liều lượng khí Clo là chính xác người ta phải dùng máy Clorator chân không tự động hoặc bằng phương pháp cân, hoặc kết hợp cả 2 phương pháp trên. Với các trạm xử lý nước dùng hóa chất khử trùng dạng lỏng như Clo lỏng, Canxi Hypoclorit, Natri Hypoclorit…phương pháp định lượng chủ yếu thường dùng là các loại máy bơm định lượng bán sẵn trên thị trường. Tuy nhiên, với các khu vực không có điều kiện kinh tế, không được cấp điện đầy đủ ổn định thì sử dụng bơm định lượng là vấn đề không dễ. Do vậy, với các khu vực nông thôn, miền núi, vùng xa…thì việc cần thiết nghiên cứu và thiết kế chế tạo để áp dụng đại trà một loại thiết bị định lượng loại nhỏ hoạt động tự động kiểu cơ học, không dùng năng lượng điện, hoạt động đơn giản là vấn đề bức thiết góp phần thực hiện quyền được sử dụng nước sạch và nâng cao chất lượng cuộc sống của nhân dân.
Trên cơ sở đó, chúng tôi áp dụng phương pháp định lượng kiểu nhỏ giọt trong đề tài nghiên cứu này nhằm mục tiêu thiết kế và chế tạo được một thiết bị định lượng dung dịch javen kiểu nhỏ giọt dùng cho cụm xử lý nước sạch công suất 5 m3/h đạt các chỉ tiêu kỹ thuật của TCVN 33-2006.
II. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng nghiên cứu
– Khâu khử trùng trong các trạm cấp nước.
– Thiết bị định lượng dung dịch hóa chất khử trùng công suất nhỏ.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
– Hồi cứu tài liệu: Tập hợp kết quả từ các đề tài nghiên cứu có liên quan đã được thực hiện;
– Tính toán lý thuyết: tính được các thông số công nghệ và kỹ thuật để chế tạo thiết bị định lượng dung dịch Javen kiểu nhỏ giọt sử dụng trong hệ thống cấp nước sạch quy mô nhỏ Q = 5 m3/h;
– Phương pháp thống kê, xử lý số liệu thực nghiệm;
– Nghiên cứu thực nghiệm trên thiết bị mẫu.
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1. Mô tả thiết bị
– Cấu tạo của thiết bị: Xem hình 1
Hình 1: Sơ đồ cấu tạo thiết bị
1: Bình chứa dung dịch Javen; 2: Bộ lọc cặn; 3: Van đóng mở nhanh; 4: Bộ phận định lượng ; 5:Ống mềm dẫn dung dịch; 6: Van điều chỉnh lưu lượng.
Nguyên lý hoạt động:
Dung dịch Javen dùng để khử trùng được chứa trong bình chứa (1), qua bộ lọc cặn (2) vào ống mềm dẫn dung dịch (5) chảy vào bộ phận định lượng (4). Tại nắp bộ phận định lượng (4) có lỗ khí d=0,5cm và bên trong có phao nổi, khi mực dung dịch trong bộ phận định lượng bị hạ thấp, phao sẽ tự động tụt xuống để hở lỗ phía đỉnh cho dung dịch từ bình chứa chảy vào, đến khi mực dung dịch trong bộ phận định lượng đến mức thiết kế thì phao tự động nổi lên, khi đó phần côn đỉnh phao sẽ bịt kín lỗ không cho dòng dung dịch chảy xuống bộ phận định lượng nữa, nhờ đó phao nổi hoạt động theo nguyên tắc cột nước không đổi h=constant tương ứng với từng độ mở của van điều chỉnh lưu lượng (6). Thiết bị định lượng cho dòng chảy ra có lưu lượng không đổi
Mô tả thiết bị định lượng:
– Vật liệu chế tạo:
+ Bình chứa: inox 304
+ Phần vỏ: nhựa chịu hóa chất trong suốt
+ Phao nổi: nhựa chịu hóa chất
+ Ống dẫn: nhựa mềm trong suốt d4
+ Van điều chỉnh lưu lượng: nhựa ABS
+ Túi lọc: vải không dệt PE100.
– Dải công suất hoạt động của thiết bị: Qtb = 0÷4 (l/h)
– Sơ đồ thí nghiệm:
Hình 2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm
1: Bình chứa dung dịch Javen; 2: Van đóng mở V1; 3: Ống mềm dẫn dung dịch; 4: Thiết bị định lượng dung dịch Javen; 5: Đai neo thiết bị; 6: Van điều chỉnh lưu lượng V2; 7: Giá đỡ L30x30x3.
3.2. Kết quả tính toán, thử nghiệm
– Đường đặc tính quan hệ giữa lưu lượng của thiết bị với độ mở của van điều chỉnh (hình 3)
– Hàm số biểu diễn quan hệ giữa lưu lượng và độ mở van của thiết bị định lượng dung dịch Javen là:
y = 0,9351x – 0,3985 với R2 = 0,984
– Bảng tra độ mở van ứng với lưu lượng thiết kế của hệ thống cấp nước sạch (bảng 1, bảng 2)
Bảng 1. Bảng tra độ mở của van điều chỉnh theo lưu lượng hệ thống (đối với nguồn nưới mặt)
Bảng 2: Bảng tra độ mở của van điều chỉnh theo lưu lượng hệ thống (đới với nguồn nước ngầm)
IV. NHẬN XÉT
– Kết quả nghiên cứu thí nghiệm cho thấy thiết bị hoàn toàn hoạt động tốt với sai số thấp ở dải công suất nhỏ từ (0-4 lít/h) tương ứng với công suất của hệ thống cấp nước sạch là Q<85m3/h (với nguồn nước mặt) và Q<250 m3/h (với nguồn nước ngầm).
– Thiết bị có thao tác vận hành đơn giản, điều chỉnh lưu lượng bằng vặn van điều chỉnh theo dữ liệu bảng tra tương ứng với loại nguồn nước và quy mô công suất hệ thống.
– Thiết bị có cấu tạo đơn giản, bao gồm các chi tiết không yêu cầu bảo dưỡng cao. Dựa trên quy trình hướng dẫn vận hành được chuyển giao, các công nhân vận hành trạm xử lý nước ở mọi trình độ đều có thể tự vận hành và kiểm tra bảo dưỡng thiết bị.
– Thiết bị đáp ứng tốt các yêu cầu về kỹ thuật theo TCVN 33-2006. Cần lắp thêm bộ thiết bị trộn tĩnh trên đường ống để thỏa mãn yêu cầu hòa trộn đều dung dịch khử trùng với nước sạch sau lọc, đảm bảo hiệu quả khử trùng theo yêu cầu
– Nguyên vật liệu chế tạo thiết bị rất phổ biến, dễ kiếm và có sẵn trên thị trường. Do vậy, chỉ cần có hồ sơ bản vẽ chuyển giao công nghệ các cơ sở sản xuất cơ khí nhỏ tại địa phương cũng có thể chủ động chế tạo được thiết bị.
V. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1. Kết luận:
Có thể sử dụng thiết bị định lượng dung dịch Javen kiểu nhỏ giọt do đề tài nghiên cứu và chế tạo trong hệ thống cấp nước sạch quy mô nhỏ để thực hiện quá trình khử trùng đảm bảo chất lượng nước cấp với ưu điểm không dùng điện nên tiết kiệm chi phí cho quá trình vận hành hệ thống, hơn nữa thiết bị hoạt động đơn giản nên không yêu cầu cán bộ vận hành có trình độ cao.
Thiết bị đã được thử nghiệm với hiệu quả cao, sai số thấp (<5%).
5.2. Kiến nghị:
Cần nghiên cứu thử nghiệm thêm trên tổ hợp các công trình xử lý nước cấp công suất nhỏ để khẳng định độ ổn định và hiệu quả của thiết bị trong thực tế, làm cơ sở từ đó có thể chuyển giao công nghệ gia công chế tạo đến các cơ sở có năng lực sản xuất, tiến tới sản xuất thương mại và phát triển thị trường tiêu thụ, ứng dụng sản phẩm.
Tài liệu tham khảo
1. ThS. Nguyễn Thị Mai (2015). Báo cáo tổng kết đề tài 215/06/VBH: “ Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị định lượng dung dịch Javen kiểu nhỏ giọt sử dụng trong hệ thống cấp nước sạch quy mô nhỏ”.
2. Bộ Y tế (2002). Tiêu chuẩn vệ sinh ăn uống;
3. Chương trình MTQG Nước sạch và VSMT nông thôn (2000). Qui hoạch tổng thể cấp nước sạch và vệ sinh môi trường nông thôn Việt Nam đến năm 2020;
4. Nguyễn Ngọc Dung (1999). Xử lý Nước cấp. Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội;
5. Nguyễn Thành Luân (2004). Đánh giá hiện trạng cấp nước nông thôn Việt Nam, nghiên cứu và đề xuất một số công nghệ xử lý phù hợp, luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Xây Dựng Hà Nội;
6. Tiêu chuẩn ngành 20 TCN-33-2006. Cấp nước mạng lưới bên ngoài và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế;
7. GS, TS. Trần Hữu Nhuệ (2001). Cấp nước và vệ sinh nông thôn. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội;
8. Trịnh Xuân Lai (2003). Tính toán thiết kế công trình trong hệ thống cấp nước sạch. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật;
9. Solsona F (1990), Disinfection for small water supplies – A technical guide, Division of Water Technology, CSIR, South Africa.
10. PAHO/CEPIS/PUB/03.89 ( 2003), Water disinfection, Spanish
Nguyễn Thị Mai, Nguyễn Quốc Hoàn
Viện NC KHKT Bảo hộ lao động
(Nguồn tin: Nilp.vn)
