Cách chọn thiết bị trạm bơm nước thải đúng theo điều kiện vận hành

Thiết bị trạm bơm nước thải không nên được lựa chọn chỉ dựa vào công suất kW hoặc lưu lượng ghi trên catalogue. Muốn hệ thống vận hành ổn định, cần xác định đồng thời lưu lượng Q, cột áp H, tính chất nước thải, lượng rác và cặn, mức độ dự phòng cũng như điều kiện bảo trì thực tế. 

Vì sao không nên chọn thiết bị chỉ theo công suất kW?

Một trạm bơm nước thải gồm nhiều hạng mục liên quan chặt chẽ với nhau như máy bơm, ngăn thu, song chắn rác, đường ống, thiết bị nâng hạ và hệ thống điều khiển. Công suất động cơ chỉ là một thông số của máy bơm. Nó không cho biết đầy đủ máy có phù hợp với trạm hay không. 

Trước khi lựa chọn cần trả lời được:

• Trạm phải xử lý bao nhiêu nước?
• Cột áp thực tế là bao nhiêu?
• Nước thải chứa loại rác và chất rắn nào?
• Có nhiều bùn, cát hoặc xơ sợi không?
• Nước thải có tính ăn mòn không?
• Trạm có được phép ngừng khi một máy bảo trì không?
• Thiết bị sẽ được tháo lắp như thế nào?

Có thể hiểu đơn giản, công suất động cơ là kết quả của quá trình lựa chọn chứ không phải dữ liệu đầu tiên để thiết kế cả trạm.

9 thông số cần có trước khi chọn thiết bị trạm bơm nước thải

1. Lưu lượng Q

Lưu lượng quyết định quy mô của phần lớn thiết bị trong trạm.

Cần xác định ít nhất:

• Lưu lượng trung bình.
• Lưu lượng lớn nhất.
• Lưu lượng đỉnh.
• Khả năng tăng lưu lượng trong tương lai.

Nếu Q thay đổi lớn theo thời gian, trạm thường cần nhiều tổ máy để chia tải linh hoạt thay vì sử dụng một máy duy nhất.

2. Cột áp H

Cột áp được xác định từ chênh lệch mực nước giữa phía hút và phía xả cùng tổn thất trên tuyến đường ống. Q và H phải được xét đồng thời. Một máy đạt lưu lượng lớn ở cột áp thấp chưa chắc vẫn đạt lưu lượng đó khi cột áp thực tế tăng.

3. Tính chất nước thải

Đây là điểm khác biệt lớn giữa trạm bơm nước thải và trạm bơm nước sạch.

Cần xác định nước thải thuộc nhóm nào:

• Nước thải sinh hoạt.
• Nước thải sản xuất.
• Nước có dầu mỡ.
• Nước chứa nhiều bùn hoặc cát.
• Nước có xơ sợi, giẻ và rác mềm.
• Nước có tính ăn mòn.

Tính chất nước ảnh hưởng trực tiếp tới loại máy, vật liệu và thiết bị bảo vệ phía trước.

4. Lượng và kích thước rác

Rác lớn có thể gây tắc cửa hút hoặc cánh bơm. Trong khi đó, giẻ và xơ sợi có thể quấn vào bộ phận quay.

Do đó cần khảo sát lượng rác trước khi chọn:

• Máy bơm.
• Song chắn rác.
• Khoảng cách khe chắn.
• Thiết bị thu gom rác.

5. Bùn và cặn

Nước thải có nhiều cát, bùn hoặc chất rắn cần đặc biệt quan tâm tới vận tốc trong đường ống.

Vận tốc quá thấp làm tăng nguy cơ lắng cặn, còn vận tốc quá cao lại làm tăng tổn thất và tiêu thụ năng lượng.

6. Mức độ ăn mòn

pH, hóa chất và môi trường ẩm của trạm có thể ảnh hưởng tới tuổi thọ của:

• Thân bơm.
• Đường ống.
• Bu lông.
• Khung bệ.
• Song chắn rác.
• Cảm biến.

Vật liệu cần được lựa chọn theo đúng môi trường làm việc thay vì chỉ dựa vào giá thiết bị.

7. Mức độ tin cậy

Không phải trạm nào cũng có yêu cầu dự phòng giống nhau. Một trạm quan trọng, không được phép ngừng lâu cần bố trí khả năng dự phòng cao hơn trạm có thể tạm dừng trong thời gian bảo trì.

Điều này ảnh hưởng trực tiếp tới:

• Số máy làm việc.
• Số máy dự phòng.
• Nguồn điện dự phòng.
• Hệ thống cảnh báo.

8. Mặt bằng và chiều sâu trạm

Trạm sâu hoặc không gian hẹp cần tính ngay từ đầu phương án tháo lắp và bảo trì thiết bị. Đặc biệt với bơm chìm cần xem xét:

• Ray dẫn hướng.
• Xích nâng.
• Palang hoặc thiết bị nâng.
• Kích thước cửa thao tác.
• Không gian phía trên trạm.

9. Mức độ tự động hóa

Trạm vận hành tự động thường cần cảm biến mực nước, tủ điện và bộ điều khiển để thay đổi số máy theo lượng nước thực tế. Với quy mô phù hợp có thể bổ sung PLC/HMI, cảnh báo hoặc giám sát từ xa.

Chọn máy bơm nước thải theo Q-H và khả năng chống tắc

Máy bơm là thiết bị chính nhưng không nên chọn riêng biệt với phần còn lại của trạm.

Ba yếu tố phải khớp với nhau là:

• Lưu lượng Q.
• Cột áp H.
• Tính chất nước thải.

Sau khi xác định Q-H, cần kiểm tra thêm khả năng đi qua chất rắn, nguy cơ quấn rác, hiệu suất, vật liệu và khả năng tháo lắp.

Bơm chìm thường được sử dụng nhiều trong trạm nước thải nhờ cấu hình gọn và có thể làm việc trực tiếp trong ngăn thu. Tuy nhiên, loại máy cuối cùng vẫn phải được chọn theo điều kiện thực tế. Máy đúng Q-H nhưng thường xuyên tắc rác vẫn là một lựa chọn chưa phù hợp.

Cần bao nhiêu máy làm việc và bao nhiêu máy dự phòng?

Không nên mặc định mọi trạm đều sử dụng cấu hình một máy chạy và một máy dự phòng.

Số lượng tổ máy phụ thuộc vào:

• Lưu lượng lớn nhất.
• Mức biến động Q.
• Mức độ tin cậy của trạm.
• Khả năng cho phép gián đoạn.
• Yêu cầu bảo trì.
• Kế hoạch mở rộng sau này.

Sử dụng nhiều tổ máy còn giúp hệ thống chia tải. Khi lưu lượng thấp có thể chạy một máy, khi nước tăng mới huy động thêm máy.

Cách chọn song chắn rác cho trạm bơm nước thải

Song chắn rác có vai trò bảo vệ thiết bị phía sau khỏi các vật thể có nguy cơ gây tắc. Tuy nhiên, không nên chọn khe chắn càng nhỏ càng tốt. Khe nhỏ giúp giữ nhiều rác hơn nhưng đồng thời:

• Tăng sức cản dòng.
• Tăng lượng rác cần thu gom.
• Tăng tần suất vệ sinh.
• Có thể làm chênh lệch mực nước hai phía tăng nhanh.

Khoảng cách khe cần được lựa chọn đồng bộ với loại rác và khả năng tiếp nhận chất rắn của máy bơm. Nếu tải rác lớn hoặc trạm sâu, nên cân nhắc thiết bị thu gom cơ giới để giảm phụ thuộc vào vệ sinh thủ công.

Chọn đường ống thế nào để hạn chế lắng cặn?

Đường kính ống không nên chỉ chọn theo tiêu chí “càng lớn càng tốt”. Ống quá nhỏ làm vận tốc và tổn thất tăng. Ngược lại, ống quá lớn có thể khiến nước chảy quá chậm, làm tăng nguy cơ lắng bùn và cặn.

Khi lựa chọn cần xem:

• Lưu lượng.
• Đường kính ống.
• Chiều dài tuyến.
• Số lượng co, cút.
• Vật liệu.
• Khả năng vệ sinh và tháo lắp.

Với nước thải có nhiều chất rắn, khả năng hạn chế lắng cặn cần được xem ngay từ giai đoạn thiết kế.

Thiết bị nâng hạ có phải hạng mục phụ?

Không. Với bơm chìm đặt sâu, vấn đề không chỉ là đưa máy xuống được mà còn phải đưa máy lên khi kiểm tra hoặc sửa chữa. Một cấu hình trạm tốt cần tính trước:

• Trọng lượng thiết bị.
• Chiều sâu lắp đặt.
• Ray dẫn.
• Điểm nâng.
• Palang hoặc thiết bị cẩu.
• Sàn thao tác và lối tiếp cận.

Máy bơm đúng thông số nhưng khó tháo ra bảo trì vẫn có thể tạo nhiều bất tiện trong quá trình vận hành.

Tủ điện và PLC/HMI cần kiểm soát những gì?

Tùy quy mô trạm, hệ điều khiển có thể thực hiện:

• Chạy và dừng máy.
• Chuyển Auto/Manual.
• Luân phiên máy.
• Bật thêm máy theo mực nước.
• Cảnh báo mức nước cao.
• Cảnh báo lỗi, quá tải, mất pha.
• Theo dõi giờ chạy.
• Hiển thị trạng thái trên HMI.
• Truyền dữ liệu về hệ thống giám sát.

Mục tiêu là giúp số máy đang hoạt động phù hợp với lượng nước thực tế và phát hiện sớm bất thường.

Checklist chọn thiết bị theo tính chất nước thải

Điều kiện	Hạng mục cần chú ý
Nhiều giẻ, rác mềm	Máy bơm, song chắn rác
Nhiều bùn, cát	Bơm, đường ống, vệ sinh
Có tính ăn mòn	Vật liệu thiết bị
Q biến động lớn	Nhiều tổ máy, điều khiển
Trạm sâu	Bơm chìm, thiết bị nâng hạ
Không được phép dừng lâu	Bơm và điện dự phòng
Tải rác lớn	Hệ thống chắn và thu gom rác

PENDIN tiếp cận lựa chọn thiết bị trạm bơm nước thải theo toàn hệ thống

Với trạm bơm nước thải, lựa chọn đúng máy mới chỉ là một phần. PENDIN tiếp cận theo mối quan hệ giữa máy bơm, kiểm soát rác, tuyến ống, thiết bị nâng hạ và hệ thống điều khiển.  

Các nhóm hạng mục có thể triển khai gồm: 

• Song chắn rác.
• Thiết bị thu gom rác.
• Thiết bị phục vụ trạm bơm.
• Đường ống, khung bệ và giá đỡ.
• Thiết bị nâng hạ.
• Tủ điện, PLC/HMI.
• Cảm biến.
• Sàn thao tác và hạng mục hỗ trợ bảo trì.

Cấu hình cuối cùng cần được xác định theo điều kiện nước thải và yêu cầu vận hành cụ thể của từng dự án.

Kết luận

Cách chọn thiết bị trạm bơm nước thải đúng phải bắt đầu từ Q, H và đặc tính nước thải chứ không phải công suất kW. Khi máy bơm, song chắn rác, đường ống, thiết bị nâng hạ và điều khiển được lựa chọn đồng bộ, hệ thống sẽ vận hành ổn định và thuận tiện hơn cho bảo trì.