Máy ly tâm tách bùn: cấu tạo, chỉnh G, đập tràn, vi sai

Máy ly tâm tách nước bùn (decanter) gồm bát quay hình trụ – côn, trục vít vận chuyển, ống cấp, hộp số vi sai và vỏ kín. Trang này nói về cấu tạo, các kiểu máy, ba thông số chỉnh (lực ly tâm, đập tràn, vi sai), cách tính lực ly tâm G, kiểm tra hằng ngày và bảo trì; nguyên lý và khi nào chọn ly tâm ở bài công nghệ.

Cập nhật:

Tách nước bùnThời gian đọc: ~8 phút

1. Cấu tạo chính

  • Bát quay hình trụ – côn, quay khoảng 1.000–6.000 vòng/phút tuỳ cỡ máy, tạo lực ly tâm khoảng 1.000–3.000 G (sổ tay LFPI, mục 2.5.3); với máy cho bùn thường khoảng 2.500–3.500 vòng/phút. Bùn bám vào thành bát nhờ chênh lệch tỷ trọng.
  • Trục vít vận chuyển quay chậm hơn bát một chút (vi sai), đẩy chất rắn về phía đầu côn; đoạn côn ("bãi") nhô lên khỏi lớp chất lỏng để bánh thoát nước thêm trước khi ra cửa xả.
  • Đập tràn ở đầu kia, thay được, quyết định độ sâu lớp chất lỏng; nước tách tràn qua đây.
  • Hộp số tạo vi sai; mô-tơ vi sai chỉnh được vi sai khi chạy. Kiểu đơn giản cố định bánh răng bằng tay đòn thì vi sai cố định theo tỷ số truyền.
  • Ống cấp bùn; polymer châm vào đường ống hoặc vào trong bát (khi đó dùng ống cấp hai lớp). Bơm cấp bùn nên là bơm định lượng; cấp bằng chênh cột nước thì khó giữ lưu lượng ổn định.
  • Vỏ kín, cách âm và thiết bị an toàn.

Nguyên lý và khi nào chọn ly tâm: Ly tâm.

2. Các kiểu máy

Các kiểu máy ly tâm decanter và khi nào dùng
KiểuDùng cho
Nằm ngangHầu hết các loại bùn và chất lỏng thông thường
ĐứngCần nhiệt độ, áp suất cao, kín hoàn toàn (tới khoảng 400 °C, 1 MPa)
Lắng (không lưới)Bùn và vật liệu nén được; kiểu dùng cho bùn
Có lưới lọc ở đoạn cônVật liệu không nén được như hạt nhựa, cần rửa chất rắn trong máy
Ba phaTách chất rắn, lỏng nhẹ, lỏng nặng (ví dụ dầu – nước – cặn)
Bơm hướng tâm ở đầu ra lỏngChất lỏng dễ tạo bọt, cần hạn chế bọt ở nước tách
Tiết kiệm điệnChủ yếu cho bùn, khi cần giảm điện năng

Theo LFPI (2011), Sổ tay máy lọc tách nước dành cho người dùng, mục 2.5.1, 2.5.5 và bảng 2-6.

Bùn là vật liệu nén được nên dùng kiểu lắng, không lưới, nằm ngang; kiểu tiết kiệm điện cũng chủ yếu làm cho bùn.

3. Ba thông số chỉnh: lực ly tâm, đập tràn, vi sai

Ba thông số chỉnh chính của máy ly tâm
Thông sốTăng hoặc giảm thì saoKhi bánh ẩmKhi nước tách đục
Lực ly tâm (G)Tăng G thì tách khô hơn nhưng tốn điện hơnTăngTăng
Đập tràn (độ sâu lớp chất lỏng)Đập nông: đoạn bãi khô dài, bánh khô hơn, nhưng thể tích lắng giảm nên thu hồi giảmChỉnh nông hơnChỉnh sâu hơn
Vi sai giữa bát và trục vítVi sai nhỏ: bánh lưu lâu, khô hơn; quá nhỏ thì lớp bánh dày tràn sang nước táchGiảmTăng

Theo LFPI (2011), Sổ tay máy lọc tách nước dành cho người dùng, mục 2.5.4 và bảng 2-7. Vi sai thường 3–30 vòng/phút; có bộ điều khiển vi sai nhỏ xuống tới 1 vòng/phút.

Sổ tay khuyên chỉnh độ khô bằng đập tràn trước, rồi mới tới vi sai. Không nên chọn lực ly tâm cao hơn mức bùn cần: tách không tốt hơn bao nhiêu mà điện năng tăng (mục 2.5.4). Triệu chứng và cách chỉnh đầy đủ: Xử lý sự cố máy ly tâm.

4. Lực ly tâm G và chỉ số Σ

Lực ly tâm của máy được ghi bằng hệ số ly tâm G, tức tỷ số giữa gia tốc trong bát và gia tốc trọng trường (sổ tay LFPI, Hỏi đáp Q2):

G = r × ω² ÷ g,  với ω = 2π × N ÷ 60
r: bán kính quay (m) · N: tốc độ (vòng/phút) · g = 9,81 m/s²

Dải thường dùng: vài trăm G cho vật liệu dễ tách như bột sắt, bùn đất; 1.000–2.000 G cho bùn thải; trên 3.000 G cho vật liệu khó tách như sinh khối vi sinh. Máy ly tâm decanter thường dưới 3.000 G.

Cách dùng: nhập đường kính trong của bát (theo catalogue) và tốc độ quay. Kết quả là lực ly tâm ở thành bát; ở mặt lớp chất lỏng sẽ thấp hơn.

Thông số máy

mm
vòng/phút

Chỉ số Σ (diện tích lắng tương đương) là diện tích một bể lắng trọng lực cần có để xử lý cùng lưu lượng; Σ chỉ phụ thuộc kiểu, kích thước và tốc độ máy. Khi phóng to từ máy thử lên máy thật cùng dạng, lưu lượng tỷ lệ với Σ: Q₁/Σ₁ = Q₂/Σ₂. Vì vậy thử bằng máy ly tâm bàn hoặc thử ly tâm ống (xem Thử nghiệm tách nước bùn) cho phép ước lượng máy thật.

5. Vận hành và kiểm tra hằng ngày

  • Cấp bùn sau khi bát đã lên đủ tốc độ.
  • Hằng ngày đo rung và nhiệt độ ổ trục, xem dòng điện của mô-tơ chính và mô-tơ vi sai (sổ tay LFPI, mục 2.5.4).
  • Theo dõi mô-men xoắn, vi sai, chất lượng nước tách (đen: quá tải hoặc bông yếu; xám, có bọt: thiếu chất rắn hoặc mô-men không ổn định) và liều polymer; liều cho ly tâm thường cao hơn ép băng tải. Tải chất rắn không được vượt thiết kế.
  • Rửa bát trước khi dừng máy; cặn còn lại trong bát làm máy rung khi chạy lại.

6. Bảo trì

Theo tài liệu so sánh của nhà sản xuất Slit Saver, bảo trì rất khó và cần đại tu định kỳ khoảng 2 năm một lần, thay linh kiện theo lịch; tiếng ồn khoảng 83 dB; chi phí thiết bị và bảo trì cao. Cần đội ngũ có tay nghề hoặc hợp đồng bảo trì với nhà cung cấp. Sổ tay LFPI nhắc thêm: mép cánh vít mòn gây mất cân bằng và rung; ổ trục chính có tiếng ồn hoặc nóng cần kiểm tra ngay.

7. Điều cần làm rõ khi chọn

  • Lưu lượng bùn và tải chất rắn kgDS/giờ, độ biến động.
  • Lực ly tâm cần cho bùn của bạn (thử ly tâm ống hoặc máy thử) thay vì chọn G cao nhất.
  • Kiểu điều khiển vi sai (cố định hay chỉnh được khi chạy).
  • Điện năng lắp đặt và điều kiện cách âm.
  • Khả năng hỗ trợ bảo trì tại chỗ.

8. Nguồn tham khảo

  • LFPI (2011), Sổ tay máy lọc tách nước dành cho người dùng (「ユーザーのための ろ過脱水機ガイドブック」), Hiệp hội Công nghiệp Công nghệ Làm trong Chất lỏng Nhật Bản (LFPI), 12/2011: mục 2.4 (khung hệ số ly tâm và Σ), 2.5.1–2.5.6, bảng 2-6, 2-7; Hỏi đáp Q2.
  • Tài liệu so sánh của nhà sản xuất Slit Saver (mục 1, 5, 6).

Phần theo LFPI viết lại, không phải bản dịch.

Công nghệ áp dụng

Câu hỏi thường gặp

Ly tâm có cần nhiều nước rửa không?

Không: theo tài liệu so sánh chỉ dùng nước rửa trước khi dừng máy.

Tính lực ly tâm G thế nào, bùn cần bao nhiêu G?

G = r × ω² ÷ g, với r là bán kính quay (m), ω = 2π × tốc độ (vòng/phút) ÷ 60. Theo sổ tay LFPI, bùn thải thường chạy 1.000–2.000 G; vật liệu khó tách như sinh khối vi sinh trên 3.000 G; máy decanter thường dưới 3.000 G.

Bánh ra ẩm thì chỉnh máy ly tâm thế nào?

Tăng lực ly tâm, chỉnh đập tràn nông hơn, giảm vi sai. Nếu nước tách đục thì ngược lại với đập tràn và vi sai (sâu hơn, tăng vi sai), vẫn tăng lực ly tâm.

Số liệu có dấu * là công bố của nhà sản xuất, không thay thế thử nghiệm với bùn thực tế.