c. Bể lọc hấp phụ
Chiều nƣớc chuyển động trong bể hình trụ: Nƣớc từ dƣới đi lên trên với vận tốc V= 1,02 m/h. Nƣớc đƣợc chảy phân bố đều nhờ các ống nhánh với các lỗ chảy quay xuống dƣới để tránh bị cát sỏi hay cặn rơi xuống gây tắc đƣờng ống.
Lớp sỏi có chức năng làm giá đỡ, tránh cho cát rơi vào đƣờng ống gây tắc
nghẽn. Độ lớn của hạt: Các hạt lớn nhất có đƣờng kính khơng vƣợt q hai lần đƣờng kính các hạt bé nhất. Đƣờng kính hạt đƣợc sử dụng có kích thƣớc trung bình d = 8 – 16 mm. Do đó chiều dày của lớp vật liệu lọc sẽ là 100 mm [15].
Lớp cát thạch anh có thành phần hạt: đƣờng kính hạt bé nhất dmin = 0,8 mm, đƣờng kính hạt lớn nhất dmax = 1,8 mm, đƣờng kính trung bình dtb = 1,1 mm. Chiều dày lớp cát là 300 mm.
Lớp vật liệu hấp phụ H1/O1:
Kích thƣớc viên vật liệu: đƣờng kính d = 10 mm, chiều dài l = 10 - 15 mm. Thể tích viên vật liệu trung bình = πr2 * l = π x 0,52 x 1,3 = 1,02 cm3 = 1,02 x 10-6 (m3).
Khối lƣợng viên trung bình của 2 vật liệu: m = 1,25 g. Tỉ trọng trung bình viên vật liệu: ρ = =
= 1225 kg/m3
.
Mơ hình xử lý asen quy mơ phịng thí nghiệm tính tốn đƣợc dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật liệu H1 với asen là 4,4 mg/g và dung lƣợng hấp phụ cực đại của vật liệu O1 với asen là 3,9 mg/g. Tuy nhiên trong thực tế có nhiều thành phần trong nƣớc ngầm ảnh hƣởng đến hiệu quả xử lý của quá trình hấp phụ của hai loại vật liệu trên, làm giảm dung lƣợng hấp phụ cực đại của hai loại vật liệu đối với asen. Lựa chọn dung lƣợng hấp phụ của hai loại vật liệu với asen trong thực tế là 0,5 mg/g.
Một hệ thống xử lý quy mô phân tán một năm sẽ đƣợc thay lớp vật liệu hấp phụ H1/O1 2 lần, tƣơng đƣơng với 6 tháng thay 1 lần. Số ngày vận hành trong 6 tháng là 22 x 6 = 132 (ngày).
Trong khi với hệ thống xử lý nƣớc ngầm sau q trình làm thống, sục khí cƣỡng bức, lắng và lọc cát có thể loại bỏ tới 80% asen có trong nƣớc ngầm [57], nồng độ asen trong nƣớc ngầm tại hai địa điểm lựa chọn lắp đặt khi chảy tới lớp vật liệu hấp phụ H1/O1 nằm trong khoảng 60 – 80 µg/l. Để đảm bảo an tồn của nƣớc
đầu ra, lựa chọn nồng độ asen sau các giai đoạn làm thống, sục khí, lắng, lọc cát cao hơn so với lý thuyết trên từ 1,5 đến 2 lần là 125 µg/l.
Lƣu lƣợng nƣớc sau xử lý là 2 m3/ngày = 2 x 103 l/ngày.
Khối lƣợng asen cần xử lý bởi lớp vật liệu H1/O1 trong thời gian 6 tháng là: 125 x 10-6 x 2 x 103 x 132 = 33 (g) = 33 x 103 (mg).
Khối lƣợng vật liệu hấp phụ H1/O1 cần sử dụng cho 1 hệ thống xử lý quy mơ phân tán theo tính tốn là: 33 x 103 : 0,5 = 66 x 103 (g) = 66 kg. Lựa chọn khối lƣợng vật liệu hấp phụ H1/O1 cho 1 hệ xử lý nƣớc ngầm quy mô phân tán là 70 kg.
Thể tích vật liệu hấp phụ H1/O1 chiếm chỗ là: V =
=
= 0,0571 (m3). Lấy 15% là khoảng trống giữa các viên vật liệu => Thể tích thực lớp vật liệu lọc là: Vthực=
= 0,0672 (m3).
Chiều cao lớp vật liệu hấp phụ H1/O1 theo tính tốn là: H =
= = 0,34 (m) = 34 cm.
Chọn chiều cao lớp vật liệu hấp phụ H1/O1 trong thiết kế là 40 cm
Lớp than hoạt tính chọn chiều dày lớp than hoạt tính là 200 mm với khối lƣợng là 25 kg, than hoạt tính sử dụng là loại than gáo dừa Việt Nam đƣợc sản xuất bởi công ty Cổ phần Trà Bắc theo ISO 9001:2008, với các cỡ hạt tiêu chuẩn có kích thƣớc d = 0,85 ÷ 2,4 cm. Lớp than hoạt tính có vai trị hấp phụ hữu cơ và làm trong nƣớc, khơng có vai trị xử lý asen. Theo nghiên cứu của Phạm Hoàng Giang (2017) [42] với một hệ thống xử lý nƣớc ngầm đặt tại xã Cự Khê, Hà Nội đã chỉ ra rằng than hoạt tính sử dụng trong nghiên cứu này khơng có khả năng xử lý asen trong nƣớc ngầm trong điều kiện thực tế, một số nghiên cứu khác cũng chỉ ra rằng than hoạt tính thƣơng phẩm có dung lƣợng hấp phụ cực đại với asen là 0,04 – 0,08 mg/g trong điều kiện thí nghiệm [23]. Bản vẽ chi tiết thiết kế của bể lọc hấp phụ đƣợc thể hiện trong hình 3.10.