Hướng dẫn thiết kế, tính toán kích thước số liệu cột làm mềm nước

Tại sao cần sử dụng cột làm mềm nước | Tác hại của nước cứng

Trong đời sống, chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp hiện tượng nước cứng, thường thấy nhất là hiện tượng đóng cặn đá vôi (CaCO3) ở dưới đáy nồi, ấm đun nước, bình nóng lạnh,…

Độ cứng trong nước cao là nguyên nhân làm cho các vật liệu sử dụng bị đóng cặn, ố vàng, quần áo giặt với nước cứng sẽ ngả màu,… Ngoài việc gây hại cho thiết bị, nước có thành phần gây hiện tượng nước cứng là Canxi (Ca2+) và Magie (Mg2+) quá cao còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây ra các bệnh như  sỏi thận khi sử dụng lâu dài.

Trong công nghiệp, nước cho nồi hơi có độ cứng cao sẽ bám cáu cặn trên đường ống, tích tụ gây giảm khả năng trao đổi nhiệt, gây tắc ống hoặc có thể gây nổ nồi hơi do giãn nở không đều. Do đó, cần phải xử lý độ cứng của nước (làm mềm nước). Để xử lý độ cứng người ta sử dụng cột làm mềm chứa các hạt nhựa trao đổi ion là cation acid mạnh. Cùng Long Phú thiết kế cột làm mềm nước qua bài viết này.

Cách tính toán số liệu, thiết kế cột làm mềm nước

Chúng ta đi vào ví dụ cụ thể: tính toán, thiết kế cột làm mềm nước cho hệ thống lọc nước tinh khiết RO công suất 1000 lít/giờ. Hệ thống bao gồm: hệ lọc thô (hệ tiền lọc) và tiếp đến là hệ thống lọc nước tinh khiết RO. Hệ thống lọc thô bao gồm có 3 cột: Cột lọc đa tầng, cột than hoạt tính và cuối cùng là cột làm mềm nước. Trong phạm vi bài viết này, chúng ta chỉ quan tâm và tính toán, thiết kết cho cột làm mềm.

Hướng dẫn thiết kế, tính toán cột làm mềm nước cứng
Quá trình làm mềm nước cứng và hoàn nguyên hạt nhựa bằng dung dịch NaCl

Chọn kích thước cột làm mềm

Để chọn cột làm mềm phù hợp, chúng ta cần biết công suất yêu cầu của hệ thống. Với đầu bài đã đặt ra ở trên, công suất hệ thống sau khi qua RO là 1000 lít/giờ, giả sử tỉ lệ recovery cài đặt cho hệ RO là 50% thì lượng nước cấp đầu vào RO ít nhất phải là 2000 lít/h. Như vậy, công suất của hệ thống tiền lọc (hệ thống lọc thô đầu nguồn) là 2000 lít/h. Ta chọn kích thước các cột (cột lọc đa tầng, cột than hoạt tính, cột làm mềm) đều sẽ sử dụng cột compostie 1354, lưu lượng 2.1 m3/h, đường kính 330 mm, cao 1375 mm (Φ 330 * H 1375) – thông số này tương ứng với cột lọc áp lực composite 1354 của hãng Ronsentech sản xuất do Long Phú phân phối và đa số sử dụng cột lọc composite của hãng Ronsentech trong các hệ thống xử lý nước hiện nay.

Như vậy, ta đã chọn được kích thước cột làm mềm phù hợp cho hệ thống là cột lọc áp lực composite 1354 (Φ 330 * H 1375).

>>Xem các loại cột lọc áp lực cho hệ thống lọc nước tại đây: https://locnuocro.com.vn/cot-loc-nuoc/

Tính số lượng hạt nhựa cho cột làm mềm

Tiếp theo, sau khi chọn được cột làm mềm với kích thước phù hợp, chúng ta cần phải tính toán lượng nhựa Cation cần đổ vào vào cột. Để tính toán được lượng hạt Cation cần thiết sẽ dựa vào các thông số sau: Độ cứng của nước đầu vào, sử dụng loại hạt nhựa Cation nào, của hãng sản xuất nào? (mỗi loại nhựa sẽ tương thích với một vài loại ion gây cứng nước và khả năng hấp thụ khác nhau – các thông số này nằm thông số kĩ thuật của mỗi loại nhựa)

Công thức tính thể tích hạt nhựa cần cho cột làm mềm: V = (Q*G)/1000E (1). Các đại lượng trong công thức:

– V (đơn vị: Ft³): là thể tích lượng hạt nhựa mà chúng ta cần đổ vào cột làm mềm nước.
– Q (đơn vị: gal) là lượng nước làm mềm giữa các lần tái sinh (hoàn nguyên) hạt nhựa. Ví dụ: tái sinh hằng ngày, mỗi ngày bạn hệ thống chạy 10 tiếng đồng hồ, công suất là 2000 lít/h, như vậy 10h thì tổng thể tích V = 20000 lít, đổi sang gallon (gal) ta chia cho 3,785, tức là: V(gal) = 20000/3,785 = 5284(gal)
– G (GPG): là độ cứng của nước được quy đổi ra Grains per gallon CaCO3. Ví dụ: độ cứng của nước đầu vào là 300 mg/l, cách đổi mg/l ra GPG (Grains per gallon) ta lấy độ cứng ở dạng mg/l chia cho hệ số 17,1 thì ra được GPG CaCO3, tức là: G(GPG) = 300/17,1 = 17,54 (GPG) CaCO3.
– E (Kgr/Ft³): đây là chỉ số thể hiện khả năng trao đổi ion của hạt nhựa. Mỗi loại hạt nhựa, thì thông số này sẽ khác nhau. Hạt nhựa có chất lượng càng cao thì khả năng trao đổi ion càng tốt. Lấy ví dụ ở đây là hạt nhựa làm mềm nước cation Diamond Ấn độ, có khả năng trao đổi ion là 45.9 Kgr/Ft³.

Theo công thức (1) ta có:  V = (5284 * 17,54)/(1000*45,9) = 2 Ft³ = 2/0.035315 (lít) = 56,63 lít (xấp xỉ)

Quy cách đóng bao của nhựa cation thường là 25 lít/bao, như vậy số hạt nhựa cần là hơn 2 bao, ta lấy 3 bao để đổ vào cột cho đủ số lượng 56,63 lít lít hạt nhựa đã tính được ở trên, phần còn thừa để đổ cho lần thay thế mới.

Với lượng nhựa đổ vào cột làm mềm như tính toán với độ cứng của nước đầu vào không đổi như trên và thời gian chạy là 10h/ngày thì cần tái sinh cho hạt nhựa hằng ngày.

Bước tiếp theo là kiểm tra xem độ cao của phần chứa hạt nhựa trong cột, và khoảng trống phía trên cột là bao nhiêu, chiều cao khoảng trống vào khoảng 50% chiều cao phần chứa hạt nhựa là được, điều này sẽ đảm bảo cho quá trình tái sinh được hiệu quả.

Áp dụng vào ví dụ mà chúng ta đang tính toán cột làm mềm ở trên là cột 1354, đường kính 330 mm, cao 1375 mm (Φ 330 * H 1375). Ta tính được chiều cao cột nhựa trong cột làm mềm là H = 0,05663/(3,14*0,165*0,165) = 0,66 mét (xấp xỉ). Do đó, khoảng trống bên trên sẽ là 1,375 – 0,66 = 0,715 mét. Như vậy, với khoảng trống là 0,715 đã lớn hơn 50% của chiều cao phần chứa hạt nhựa rất nhiều, đảm bảo cho quá trình tái sinh hiệu quả.

Trường hợp nếu như sau tính toán, khoảng trống nhỏ hơn 50% của chiều cao phần chứa hạt, ta có thể bớt đi số lượng hạt nhựa (với điều kiện sai lệch ít). Tốt hơn hết là cần tính toán lại và chọn kích thước cột làm mềm phù hợp. Cần tính toán kích thước cột làm mềm chuẩn ngay từ đầu đúng với các thông số đầu vào và yêu cầu của hệ thống đề ra.

Tham khảo các hệ thống, công nghệ xử lý nước tại đây:

https://locnuocro.com.vn/cong-nghe-xu-ly-nuoc-ro-cong-nghiep/

Liên hệ nhận tư vấn giải pháp làm mềm nước cứng, báo giá hệ thống lọc nước

Trên đây là hướng dẫn thiết kế, lựa chọn kích thước cột làm mềm nước, tính toán khối lượng hạt nhựa sử dụng và thời gian tái sinh. Tuy nhiên, đây là tính toán trên lý thuyết. Trong thực tế vận hành thì độ cứng của nước đầu vào có thể giao động, khả năng xử lý độ cứng của hạt nhựa sẽ giảm dần sau một thời gian sử dụng. Do vậy, khi vận hành thực tế, chúng ta cần kiểm tra độ cứng của nước sau cột làm mềm nước để biết được khi nào cần tái sinh.

Quý khách hàng cần hỗ trợ tư vấn về giải pháp làm mềm nước cứng, các công nghệ lọc nước hay có nhu cầu lắp đặt hệ thống xử lý nước vui lòng liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ tốt nhất. Xin cảm ơn!

Công ty Cổ phần Công nghệ Môi trường Long Phú
Trụ sở: số 11, ngõ 102 Khuất Duy Tiến, P.Nhân Chính, Q.Thanh Xuân, Hà Nội
Phone: 024.6675.0576 / Hotline: 0984.370.370
VPĐD phía Nam: 34 Đoàn Giỏi, Sơn Kỳ, Tân Phú, HCM
GĐKT KV phía Nam: 0975 831 555 - Mr Hà
Website: https://locnuocro.com.vn/
FB: https://www.facebook.com/moitruonglongphu
Email: longphujsc@gmail.com