Hệ làm mềm, lọc cát và than hoạt tính: Hướng dẫn tiền xử lý

Bộ lọc cát hoặc bộ lọc đa tầng là bình chịu áp chứa cát thạch anh phân cỡ, than antraxit hoặc cả hai. Nước chảy từ trên xuống qua lớp vật liệu với tốc độ 10–15 m/h, và các hạt đến khoảng 100 µm được giữ lại. Với nước cấp có độ đục đến 100 NTU, nước ra thường ≤5 NTU. Dòng bộ lọc cát bao gồm 0.5–50 m³/h với động cơ từ 0.37 đến 7.5 kW, và mỗi bồn được chọn theo diện tích lớp vật liệu chứ không theo mã kiểu máy danh nghĩa.

Bộ lọc cát được đặt đầu tiên vì mọi thiết bị phía sau đều cần nước trong. Độ đục làm bít than hoạt tính, bọc nhựa và gây bẩn màng. Bộ lọc cát không loại bỏ muối hòa tan, độ cứng, nitrat hay độ màu; nó chỉ là rào chắn vật lý. Khi nguồn nước có độ đục trên khoảng 50 NTU, chu kỳ chạy ngắn lại và lượng nước rửa ngược tăng nhanh, vì vậy nên bố trí keo tụ hoặc lắng trước bộ lọc thay vì thay bồn lớn hơn phía sau.

Độ cứng là tổng canxi và magiê, đo theo mg/L canxi cacbonat. Dưới 60 ppm, cáu cặn hình thành chậm và hệ làm mềm hiếm khi có hiệu quả kinh tế. Trong khoảng 60–120 ppm, quyết định phụ thuộc vào nhiệt độ và thiết bị: máy pha cà phê, nồi hơi hoặc bình nước nóng vẫn có thể cần bảo vệ, trong khi đường ống nước lạnh thì không nhất thiết. Trên 120 ppm, làm mềm thường là cần thiết; trên 180 ppm, thông thường bắt buộc đối với thiết bị gia nhiệt, nồi hơi và nước cấp RO.

Các đơn vị thường dùng dễ gây nhầm lẫn. Một grain/gallon bằng 17.1 mg/L tính theo CaCO₃, một độ Đức bằng 17.8 mg/L và một độ Pháp bằng 10 mg/L. Vì vậy, báo cáo tính bằng gpg cần quy đổi trước khi so với bảng chọn thiết bị. Độ cứng không phải chỉ số sức khỏe mà là chỉ số chi phí: nó rút ngắn tuổi thọ thiết bị trao đổi nhiệt và làm tăng lượng chất tẩy dùng trong tiệm giặt.

Dòng CK-SF bao gồm 0.5–15 m³/h với tám kích cỡ trong catalogue. Bồn nhựa từ 844 đến 3672, lượng nhựa từ 30 đến 650 kg và bồn nước muối từ 25 đến 800 L. Độ cứng nước ra giữ dưới khoảng 1 ppm tính theo CaCO₃ cho đến khi nhựa gần cạn kiệt. Van tự động định lượng thể tích nước đã xử lý và khởi động tái sinh, thường mất 60–90 phút.

Muối là vật tư tiêu hao chính. Thiết lập thực tế là 80–160 g muối cho mỗi lít nhựa mỗi lần tái sinh, với nồng độ nước muối 8–12%. Mức tối thiểu lý thuyết khoảng 1.2 kg natri clorua cho mỗi kilôgam độ cứng được loại bỏ; các hệ thực tế dùng khoảng gấp đôi vì tái sinh không hoàn toàn hiệu quả. Thiết bị hai bồn chạy luân phiên để nước đã làm mềm vẫn chảy liên tục trong khi một bồn tái sinh.

Than hoạt tính loại bỏ clo tự do, cloramin, mùi, vị và chất hữu cơ hòa tan bằng hấp phụ. Trong hệ tiền xử lý, nhiệm vụ quan trọng nhất của nó là khử clo: clo tự do trên 0.1 ppm oxy hóa màng RO polyamit, và hư hại là không thể đảo ngược. Than cũng bảo vệ nhựa cation khỏi bị clo phân hủy theo thời gian, và giảm tải hữu cơ vốn sẽ gây bẩn màng.

Thiết kế được quyết định bởi thời gian tiếp xúc lớp rỗng (EBCT), không chỉ bởi thể tích bồn. Khử clo thường cần EBCT 10–15 phút; khử cloramin, mùi và vị cần 15–20 phút. Than dùng trong xử lý nước thường có trị số iod 700–1100 mg/g và diện tích bề mặt 500–1500 m²/g, nhưng trị số iod mô tả thể tích vi mao quản và không bảo đảm loại bỏ một chất ô nhiễm cụ thể.

Than cũng là công đoạn thường bị bỏ quên giám sát nhất. Clo có thể xuyên qua đến màng trong vài ngày sau khi nhựa cạn kiệt, vì vậy trên đường nước cấp RO, van lấy mẫu cùng máy phân tích clo hoặc ORP tại đầu ra của bồn than không phải là tùy chọn. Hãy thay than theo thời điểm xuyên qua, không chỉ theo lịch.

Cần chỉ định van lấy mẫu trước và sau mỗi công đoạn, đồng hồ áp suất trên mỗi lớp vật liệu và đường xả có kích thước phù hợp cho rửa ngược. Bộ lọc cát và bộ lọc than cần lưu lượng rửa ngược gấp nhiều lần lưu lượng vận hành, vì vậy nguồn nước thô và đường xả phải được kiểm tra theo lưu lượng đỉnh đó, không phải theo lưu lượng nước ra. Một hệ không tự rửa ngược được sẽ chỉ đạt chất lượng nước cho đến khi lớp vật liệu đầu tiên bị bẩn.

Hãy bắt đầu từ phân tích trong phòng thí nghiệm và lưu lượng giờ cao điểm, không phải từ lưu lượng ngày. Chọn bộ lọc cát theo tốc độ lớp 10–15 m/h, bộ lọc than theo 5–15 m/h với EBCT 10–15 phút, và hệ làm mềm theo lưu lượng đỉnh, độ cứng nước cấp và số giờ khả dụng giữa các lần tái sinh. Sau đó kiểm tra xem lưu lượng đỉnh của rửa ngược có được cung cấp mà không làm thiếu hụt quá trình chính hay không. Với bộ lọc cát 10 m³/h, rửa ngược có thể cần 35–45 m³/h trong 5–10 phút.

Hệ chỉ chọn theo lưu lượng trung bình sẽ đạt chất lượng nước trên giấy nhưng thất bại vào mùa cao điểm. Nhu cầu đỉnh, nhu cầu rửa ngược và thời gian dừng để tái sinh là ba con số quyết định hệ có tiếp tục chạy được hay không. Hãy ghi chúng vào bảng thiết kế cùng với độ đục, độ cứng và clo đầu vào tối đa, để sau này khi thay đổi công suất có thể đối chiếu với các giả định ban đầu.

Hằng tuần, ghi lại chênh áp qua các lớp cát và than, độ cứng nước ra và clo tại đầu ra bồn than. Hằng tháng, kiểm tra lưu lượng và thời gian rửa ngược và quan sát vật liệu lọc trong kính quan sát. Hằng năm, kiểm tra chiều dày lớp vật liệu, vệ sinh bồn nước muối và hiệu chuẩn thiết bị. Thay cát mỗi 3–5 năm, thay than theo thời điểm xuyên qua chứ không chỉ theo tuổi, và thay nhựa khi công suất vẫn thấp sau khi đã xác nhận cài đặt tái sinh và liều muối.