Việc xác định số lượng màng cho hệ thống lọc là tính toán quan trọng vì nó không chỉ quyết định đến hệ thống được thiết kế ra có đủ công suất hay không, mà còn ảnh hưởng đến độ bền của hệ thống.
Hiện tại, hầu hết các nhà cung cấp màng lọc đều phát triển phần mềm thiết kế của riêng họ, phục vụ cho việc tính toán thiết kế. Tuy nhiên, người thiết kế cần hiểu được bản chất của quá trình tính toán thì mới có những hiệu chỉnh đúng.
Nói đến đây mình nhớ đến hồi trước còn là sinh viên, học môn tiện cơ khí. Trước khi tiếp xúc với máy, thầy cho phôi rồi bắt đi mài tay. Hồi đó chưa hiểu lý do, sau này mới biết là thầy muốn sinh viên hiểu được bản chất trước rồi ứng dụng công cụ sau.
Vì vậy nên trước khi sử dụng đến phần mềm để tính toán thiết kế, chúng ta nên biết được bản chất của tính toán như thế nào trước khi ứng dụng phần mềm.
Hôm nay mình sẽ đưa ra công thức tính, các bước tính và một ứng dụng thực tế.
Để xác định số lượng module cần có cho hệ thống lọc UF, người thiết kế cần biết được 2 thông tin là fluxrate và công suất hệ thống. Fluxrate đã xác định dựa vào thông tin nguồn nước đầu vô (loại nguồn nước, độ đục,…).
Công suất hệ thống thì được xác định như sau:
Công thức để xác định:
Công suất hệ thống lọc UF = Tổng lượng nước sản phẩm cần + Nước cho cho quá trình rửa + Lượng nước không sản xuất được do hệ thống dừng (trong quá trình rửa)
Phân tích kỹ công thức trên thì công suất hệ thống lọc sẽ như sau:
= Tổng lượng nước cần + (thời gian rửa *lưu lượng rửa) + (thời gian dừng*công suất module dừng)
Ví dụ, nếu tổng lượng nước cần là 100 m3/h. Chúng ta cần đi xác định:
• Thời gian rửa, lưu lượng rửa từ đó sẽ tính ra tổng lượng nước của quá trình rửa.
• Thời gian dừng module sẽ bằng thời gian rửa + thời gian ngâm + thời gian standby. Sau khi nhân với công suất hệ thống thì sẽ tính ra lượng nước không sản xuất được do ngừng hệ thống.
Để tính ra thời gian rửa, chúng ta cần biết được chương trình chạy của hệ thống. Ví dụ, cứ mỗi 30 phút service thì sẽ backwash một lần. Top backwash trong 15 giây, bottom backwash trong 15 giây. Tổng thời gian rửa ngược là 30 giây. Như vậy mỗi giờ thì backwash hai lần với 60 giây. Chọn lưu lượng backwash gấp 3 lần lưu lượng service. Như vậy, tổng lượng nước backwash trong 1 giờ là:
= 60/(60*60) * 3 công suất hệ thống = 3/60 công suất hệ thống = 1/20 công suất hệ thống
Tiếp theo chúng ta tính ra lượng nước cho quá trình CEB. Giả sử chương trình chạy được thiết kế như sau: Cứ sau 20 lần rửa ngược như trên thì sẽ tới một lần CEB với hóa chất châm trong 30 giây, sau đó ngâm trong 60 giây, rồi tới top backwash trong 15 giây, bottom backwash trong 15 giây. Như vậy tổng thời gian là 120 giây. Chọn lưu lượng backwash cho CEB gấp 3 lần lưu lượng service. Như vậy, tổng lượng nước CEB trong 1 giờ là:
Thời gian tương ứng số lần CEB mỗi giờ
= 20*30/60 phút => Cứ 10h thì CEB 1 lần. Để quy về lưu lượng CEB mỗi giờ, chúng ta chia cho 10, nghĩa là số lần CEB/giờ = 1/10.
Lượng nước mỗi lần CEB
= 120 – 30 = 90 (ở lần thứ 20 thì không backwash)
= 90/(60*60) * 3 công suất hệ thống = 27/360 công suất hệ thống. Vì 10h mới CEB một lần, nên tổng lượng nước cần cho mỗi giờ sẽ là
= 1/10 * 27/360 công suất hệ thống = 27/3600 công suất hệ thống
Như vậy lượng nước cần cho quá trình backwash và CEB là:
1/20 + 27/3600 = 217/3600 công suất hệ thống.
Tiếp theo chúng ta tính ra thời gian dừng module:
Thời gian dừng module cho quá trình backwash là 60 giây 1 giờ = 1/60 giờ
Thời gian dừng module cho quá trình CEB là 120 giây 10 giờ (bao gồm luôn thời gian backwash cho lần thứ 20 là 30 giây).
=> Tổng thời gian dừng cho CEB trong 10h là 120-30 = 90 giây
=> Tính ra cho 1h là: 90/60*60*10 = 9/3600 giờ
Như vậy tổng thời gian dừng cho mỗi giờ gồm thời gian dừng cho backwash và thời gian dừng cho CEB là:
217/3600 + 9/3600 = 226/3600 giờ.
=> Công suất hệ thống = Tổng lượng nước cần + Nước cho backwash, sục rửa + Lượng nước không sản xuất được do hệ thống dừng.
=> Công suất hệ thống = 100 m3/h + 217/3600 công suất hệ thống + 226/3600 công suất hệ thống
=> Công suất hệ thống = 100 m3/h + 443/3600 công suất hệ thống
=> Công suất hệ thống – 443/3600 công suất hệ thống = 100 m3/h
=> 3157/3600 công suất hệ thống = 100 m3/h
=> Công suất hệ thống = (100 * 3600)/3157 = 114 m3/h
Như vậy công suất hệ thống cần thiết kế để đủ nước cho nhu cầu nước cấp, nhu cầu backwash và nhu cầu CEB là 114 m3/h.
Lưu ý quá trình trên chưa tính cho CIP. Vì CIP là một quá trình không thường xuyên, nên chúng ta có thể trữ nước và tiến hành rửa.
Khi đã có công suất hệ thống và flux thì chúng ta tính ra tổng diện tích màng cần:
Với flux là 90 lít/m2/h thì diện tích màng cần:
= 114000 lít/h / 90 lít/m2/h = 1267 m2.
Với model màng 1080 có diện tích màng trên mỗi module là 68 m2 thì số module cần là:
= 1267 / 68 = 18.6 module. Chúng ta chọn 19 module cho hệ thống.
Bên trên là cách tính và một ví dụ thực tế để các bạn dễ hiểu. Để tìm hiểu thêm các kiến thức về thiết kế, lựa chọn thiết bị, thi công lắp đặt, testing và commisioning hệ thống lọc nước UF, RO, DI, các bạn có thể xem tại đây: https://aquatekco.edubit.vn/
Chào anh,
Đầu tiên em xin cảm ơn vì anh đã chia sẻ bài tính bổ ích về UF.
Nhưng trong bài tính phần: Tổng thời gian dừng cho mỗi giờ gồm thời gian dừng cho backwash và thời gian dừng cho CEB là:…
Theo em đoạn này anh đang tính nhầm, anh kiểm tra lại xem thử nhé.
Cũng có thể do em tính sai 😀
Cảm ơn anh đã xem comment!