Trong hệ thống lọc nước RO (Reverse Osmosis – Thẩm thấu ngược), bơm định lượng hóa chất là thiết bị quan trọng để bơm chính xác lượng hóa chất cần thiết (như chống cáu cặn, điều chỉnh pH, hoặc khử clo) nhằm bảo vệ màng RO và tối ưu hóa hiệu suất lọc. Việc tính toán và lựa chọn bơm định lượng phù hợp không chỉ đảm bảo hiệu quả xử lý nước mà còn giảm thiểu lãng phí hóa chất và chi phí vận hành. Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn từng bước thiết kế và chọn bơm định lượng hóa chất cho hệ thống RO một cách chi tiết và khoa học.
Bơm Định Lượng Hóa Chất Là Gì Và Vai Trò Trong Hệ Thống RO
Bơm định lượng (dosing pump) là loại bơm chuyên dụng có khả năng cung cấp lưu lượng hóa chất chính xác theo yêu cầu, thường được sử dụng trong các giai đoạn xử lý nước trước hoặc sau màng RO. Vai trò chính của bơm định lượng bao gồm:
- Bơm hóa chất chống cáu cặn (antiscalant) để ngăn ngừa kết tủa trên màng RO.
- Điều chỉnh pH bằng axit hoặc kiềm để tối ưu hóa quá trình lọc.
- Khử clo dư (nếu dùng NaHSO₃) để bảo vệ màng RO khỏi oxy hóa.
Việc thiết kế bơm định lượng không phù hợp có thể gây tắc nghẽn màng, hỏng thiết bị hoặc tiêu tốn hóa chất không cần thiết.
Các Bước Tính Toán Và Thiết Kế Bơm Định Lượng Hóa Chất
Dưới đây là các bước chi tiết để tính toán và lựa chọn bơm định lượng:
Bước 1: Xác Định Lưu Lượng Nước Của Hệ Thống RO
Lưu lượng nước đầu vào (Q, đơn vị: lít/giờ hoặc m³/h) là cơ sở để tính lượng hóa chất cần bơm. Công thức:
Q = Lưu lượng nước tinh khiết (Permeate) / Hiệu suất thu hồi (%)Ví dụ: Hệ thống RO sản xuất 1000 lít/giờ nước tinh khiết, hiệu suất 50% → Q = 1000 / 0,5 = 2000 lít/giờ.
Bước 2: Xác Định Loại Hóa Chất Và Nồng Độ Định Lượng
Tùy mục đích sử dụng, bạn cần xác định loại hóa chất và nồng độ định lượng (thường do nhà sản xuất hóa chất hoặc phân tích nước cung cấp):
- Chống cáu cặn (Antiscalant): 2-5 mg/l (ppm).
- Khử clo (NaHSO₃): 3-10 mg/l, tùy nồng độ clo dư.
- Điều chỉnh pH (HCl/NaOH): Tùy theo pH mục tiêu.
Ví dụ: Dùng antiscalant với liều lượng 3 mg/l cho lưu lượng 2000 lít/giờ.
Bước 3: Tính Lưu Lượng Hóa Chất Cần Bơm
Lưu lượng hóa chất (Qh, đơn vị: lít/giờ) được tính dựa trên lưu lượng nước và nồng độ định lượng:
Qh = (Q × Nồng độ định lượng) / Nồng độ hóa chất nguyên chất- Q: Lưu lượng nước (lít/giờ).
- Nồng độ định lượng: mg/l (ppm).
- Nồng độ hóa chất nguyên chất: mg/l (thường pha loãng từ dung dịch gốc).
Ví dụ:
- Q = 2000 lít/giờ.
- Nồng độ định lượng antiscalant = 3 mg/l.
- Nồng độ antiscalant nguyên chất = 100% (1.000.000 mg/l).
- Qh = (2000 × 3) / 1.000.000 = 0,006 lít/giờ = 6 ml/giờ.
Nếu hóa chất được pha loãng (ví dụ: 10%), điều chỉnh lại: Qh = 6 / 0,1 = 60 ml/giờ.
Bước 4: Tính Toán Áp Suất Bơm
Áp suất bơm (P, đơn vị: bar) phải vượt qua áp suất trong đường ống tại điểm châm hóa chất:
- Trước màng RO: Thường 1-3 bar (tùy áp suất từ bơm đầu vào).
- Sau màng RO: Thường <1 bar.
- Thêm tổn thất áp suất trong đường ống (0,5-1 bar).
Ví dụ: Châm hóa chất trước màng RO với áp suất đường ống 2 bar → Chọn bơm có áp suất tối thiểu 3 bar.
Bước 5: Lựa Chọn Bơm Định Lượng
Dựa trên lưu lượng hóa chất (Qh) và áp suất (P), chọn bơm phù hợp:
- Công suất bơm: Lớn hơn Qh (thường chọn gấp 1,5-2 lần để dự phòng).
- Loại bơm:
- Bơm màng (diaphragm pump): Phổ biến, chính xác.
- Bơm nhu động (peristaltic pump): Dùng cho lưu lượng nhỏ, hóa chất ăn mòn.
Ví dụ: Qh = 60 ml/giờ, áp suất 3 bar → Chọn bơm màng công suất 100-200 ml/giờ, áp suất tối đa 4-6 bar.
Các Lưu Ý Khi Lựa Chọn Bơm Định Lượng
- Chất liệu bơm: Chọn vật liệu chống ăn mòn (PP, PVDF, hoặc SS316) phù hợp với loại hóa chất (axit, kiềm, hay muối).
- Điều chỉnh lưu lượng: Chọn bơm có khả năng điều chỉnh lưu lượng thủ công hoặc tự động (tích hợp PLC).
- Độ chính xác: Đảm bảo sai số định lượng dưới 5% để tránh lãng phí hóa chất.
- Thương hiệu uy tín: Các hãng như Grundfos, Prominent, SEKO thường được tin dùng.
- Bảo trì: Kiểm tra định kỳ màng bơm, ống dẫn để tránh rò rỉ hoặc tắc nghẽn.
Ví Dụ Minh Họa
Giả sử hệ thống RO công suất 5000 lít/giờ nước tinh khiết, hiệu suất 50%, dùng antiscalant 4 mg/l, áp suất đường ống 2 bar:
- Lưu lượng nước: Q = 5000 / 0,5 = 10.000 lít/giờ.
- Lưu lượng hóa chất: Qh = (10.000 × 4) / 1.000.000 = 0,04 lít/giờ = 40 ml/giờ.
- Nếu pha loãng 10%: Qh = 40 / 0,1 = 400 ml/giờ.
- Áp suất: 2 bar + 1 bar (dự phòng) = 3 bar.
- Kết quả: Chọn bơm màng công suất 500-1000 ml/giờ, áp suất tối đa 4 bar.
Tính toán và lựa chọn bơm định lượng hóa chất cho hệ thống lọc nước RO đòi hỏi sự chính xác về lưu lượng, áp suất và loại hóa chất sử dụng. Một bơm định lượng được thiết kế đúng sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất màng RO, giảm chi phí vận hành và bảo vệ hệ thống lâu dài.
Các bạn có thể tham khảo các hệ thống châm hóa chất từ động của Aquatekco tại đây.
Hoặc tham khảo khóa học tính toán thiết kế hệ thống lọc nước tại đây.
