Máy ép bùn trục vít (Screw Press): chậm, êm và những “nỗi đau” của lồng lọc

Máy ép trục vít là loại được nhắc nhiều trong xử lý nước thải quy mô nhỏ và vừa: chạy chậm, ít ồn, tự động hóa được. Nhưng hiệu quả của nó phụ thuộc vào một chi tiết rất nhỏ là khe lọc giữa lồng lưới hoặc các vòng đĩa, và hầu hết sự cố xoay quanh khe này: tắc, mòn, rò rỉ bùn hoặc làm bánh bùn không đạt độ khô mong muốn. Bài này đi qua nguyên lý và tập trung vào các sự cố thực tế.

Nguyên lý

Bùn đã trộn polymer được bơm vào khoang máy và đi dọc theo trục vít. Bước ren hoặc khe giữa cánh vít thu hẹp dần về phía đầu ra nên áp suất nén tăng dần; nước lọc tách ra qua lồng lưới hình trụ (loại trục vít tiêu chuẩn) hoặc qua khe giữa các vòng cố định và vòng di động (loại trục vít đa đĩa). Ở cuối máy, một đĩa nén hoặc tấm chắn điều chỉnh áp lực để quyết định độ khô của bánh bùn.

Theo tài liệu kỹ thuật của Nhật, do không dùng áp lực rất cao nên độ ẩm bánh bùn của loại máy này thường bị giới hạn ở mức 75 đến 85%. Con số cụ thể trong thực tế thay đổi theo bùn và cách chỉnh máy.

Ưu điểm

• Vận hành tự động, có thể chạy không người. Tốc độ quay thấp nên ít rung, ít ồn.
• Bảo trì tương đối dễ, không cần bơm rửa cao áp; loại vòng đĩa chỉ cần áp lực nước máy để rửa bề mặt.
• Cơ chế tự làm sạch một phần ở loại vòng đĩa: vòng động chuyển động lên xuống cùng trục vít giúp giảm tắc khe.
• Nhỏ gọn, kín, ít phát tán mùi; phù hợp bùn có dầu mỡ và bùn hỗn hợp có nồng độ thay đổi ở các trạm xử lý nhỏ.
• Điện năng thấp, nước rửa dùng ngắt quãng (chỉ khoảng 2 đến 4% thời gian chạy theo một số nhà sản xuất).

Nhược điểm và giới hạn

• Chi phí thay lồng ngoài cao. Cụm vòng cố định và vòng di động (hoặc lồng lưới) mòn nhanh hơn trục vít chính; một tài liệu chuyên ngành đưa mốc tham khảo khoảng 10.000 giờ vận hành.
• Không phù hợp bùn mài mòn, trừ khi dùng vật liệu đặc biệt. Cát và hạt cứng làm mòn trục vít, lồng và vòng đĩa, kéo theo giảm lực ép.
• Nhạy với bông bùn. Bông bùn không ổn định làm bùn rò rỉ qua khe và giảm tỷ lệ thu hồi.
• Công suất thực tế có thể thấp hơn catalog. Nhiều khách hàng phản hồi máy không đạt công suất công bố, nhất là khi bùn bám dính trong cánh vít làm giảm không gian chứa bùn.
• Nghịch lý áp lực. Với bùn khó tách nước, áp lực lớn thì hạt rắn lọt qua khe vào nước lọc; áp lực nhỏ thì chỉ cần tắc nhẹ là nước không thoát và bánh bùn ướt; áp lực ở đầu ra quá cao thì bánh bùn kẹt, không xả được.
• Độ nhạy với mức bùn trong cánh vít. Khi bùn chiếm ít không gian giữa các cánh vít, lực ép giảm rõ rệt và độ ẩm tăng.

Các sự cố thường gặp

Bảng dưới tổng hợp các sự cố phổ biến ghi nhận trong hướng dẫn xử lý sự cố của nhà sản xuất và phản hồi từ người dùng.

Bánh bùn ướt

• Biểu hiện: Độ ẩm bánh bùn cao, nhão
• Nguyên nhân thường gặp: Nồng độ bùn cấp thấp; polymer thiếu hoặc sai loại; bông nhỏ, dễ vỡ; cấp vượt công suất; quay nhanh; áp lực đầu ra thấp
• Hướng xử lý: Jar test nhiều liều; giảm lưu lượng từng bước khoảng 10%; chậm dần tốc độ vít; tăng áp lực tấm chắn từng nấc nhỏ; đo độ khô thực tế thay vì nhìn

Nước lọc đục

• Biểu hiện: Nhiều SS trong nước sau tách
• Nguyên nhân thường gặp: Thiếu polymer; sai phân tử lượng; ủ chưa đủ; khuấy quá mạnh; khe vòng đĩa bị cặn cứng chặn
• Hướng xử lý: Quan sát bông ở 3 vị trí (trước polymer, cuối bồn tạo bông, vùng thoát nước trọng lực); giảm tốc độ khuấy; kiểm tra đường ống chuyển bùn

Giảm công suất

• Biểu hiện: Lưu lượng xử lý thấp dần dù cấp bình thường
• Nguyên nhân thường gặp: Bùn đặc hoặc nhớt hơn; bơm cấp mòn hoặc tắc; vòng có cặn; đầu phun nước tắc; khe đầu ra quá hẹp
• Hướng xử lý: Đo đồng thời lưu lượng và nồng độ; chạy chu trình rửa tự động, rửa tay khi cần; so sánh tải chất rắn (kgDS/giờ) với thông số máy, không chỉ lưu lượng

Tắc khe / vòng đĩa bẩn

• Biểu hiện: Cặn tích trên vòng cố định và vòng động
• Nguyên nhân thường gặp: Áp nước rửa thấp; đầu phun tắc; khoảng cách rửa dài; dư polymer; bùn nhiều mỡ, sợi; không xả rửa sau khi dừng
• Hướng xử lý: Kiểm tra áp nước khi phun; thông đầu phun; rút ngắn chu kỳ rửa; giảm liều polymer; xả rửa sau mỗi lần dừng

Quá tải motor

• Biểu hiện: Cảnh báo quá tải lặp lại
• Nguyên nhân thường gặp: Bùn quá đặc; áp lực đầu ra quá cao; bánh bùn không xả được; dị vật; cặn cứng kẹt vít; ổ trục hoặc hộp số hỏng
• Hướng xử lý: Ngừng cấp bùn, xả bớt áp; kiểm tra cửa xả; vệ sinh vít và vòng; kiểm tra dầu hộp số; chạy không tải để đo dòng điện rồi mới cấp lại từ từ

Tràn bồn tạo bông

• Biểu hiện: Bùn tràn khỏi bồn khuấy
• Nguyên nhân thường gặp: Cấp vượt khả năng tách; đường hồi bị tắc; cục polymer chặn ống; cảm biến mức bẩn
• Hướng xử lý: Giảm tần số bơm cấp; thông đường hồi; vệ sinh cảm biến; kiểm tra thứ tự khởi động (vít chạy trước khi cấp bùn)

Không ra bánh bùn

• Biểu hiện: Vít quay bình thường nhưng bánh bùn ít hoặc không ra
• Nguyên nhân thường gặp: Bơm cấp mất mồi; polymer hết hoặc bơm định lượng dừng; bông không hình thành; khe xả quá hẹp
• Hướng xử lý: Kiểm tra từng công đoạn: bể chứa, bơm cấp, định lượng polymer, bồn tạo bông, vùng ép, cửa xả

Ồn, rung bất thường

• Biểu hiện: Tiếng va chạm hoặc mài
• Nguyên nhân thường gặp: Dị vật; motor hoặc hộp số lỏng; lệch tâm; vòng bi hỏng; trục vít hoặc vòng mòn
• Hướng xử lý: Dừng máy ngay, tìm nguồn; nếu có tiếp xúc kim loại hoặc nóng bất thường thì không chạy tiếp

Chạy tự động thất thường

• Biểu hiện: Máy tự dừng, tự chạy
• Nguyên nhân thường gặp: Cảm biến mức bẩn; thiếu tín hiệu bơm; áp nước rửa; rơ le quá tải; cài đặt biến tần và timer sai; đầu nối lỏng
• Hướng xử lý: Vệ sinh và kiểm tra cảm biến; đối chiếu lịch sử cảnh báo PLC; so cài đặt biến tần với hồ sơ nghiệm thu; chỉnh từng tham số một

Khi nào phù hợp, khi nào nên cân nhắc lại

Thường phù hợp

• Bùn hữu cơ, bùn hỗn hợp, bùn có dầu ở quy mô nhỏ và vừa
• Bùn có tải ổn định, có bể điều hòa phía trước
• Cơ sở cần chạy tự động, ít ồn

Nên cân nhắc kỹ

• Bùn có cát, hạt mài mòn cao
• Bùn có nồng độ và tính chất thay đổi mạnh liên tục
• Cơ sở chưa có kế hoạch dự phòng thay lồng ngoài và cụm vòng đĩa

Danh mục kiểm tra vận hành

• Đo độ khô bánh bùn và nồng độ SS nước lọc định kỳ, không chỉ quan sát bằng mắt.
• Kiểm tra áp nước rửa và tình trạng đầu phun mỗi tuần; xả rửa sau mỗi lần dừng máy.
• Theo dõi dòng điện motor và nhiệt độ hộp số; ghi lại xu hướng để phát hiện sớm mòn.
• Đo tải chất rắn thực tế (kgDS/giờ) và so với thông số máy để đánh giá “công suất thật”.
• Lên kế hoạch và kinh phí thay lồng ngoài theo số giờ vận hành, không đợi đến khi hỏng.

Nếu bùn của bạn nhiều dầu mỡ hoặc dễ tắc khe lọc, bạn có thể tham khảo thêm nguyên lý tự làm sạch của máy ép bùn con lăn đa đĩa elip Slit Saver.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao máy trục vít thực tế hay không đạt công suất như catalog?

Phần lớn do bùn bám trong cánh vít làm giảm không gian chứa bùn, do bông bùn không ổn định hoặc do so công suất theo lưu lượng thay vì tải chất rắn (kgDS/giờ). Cần đo tải chất rắn thực tế và so với thông số máy.

Chi phí lớn nhất trong vòng đời máy trục vít là gì?

Thường là thay cụm lồng ngoài (vòng cố định, vòng động hoặc lồng lưới). Một tài liệu chuyên ngành nêu mốc tham khảo khoảng 10.000 giờ vận hành, nên cần đưa vào kế hoạch ngân sách từ đầu.

Nguồn tham khảo

• KUOSI – Screw Press Troubleshooting Guide for Sludge Dewatering: https://kuosiequipment.com/blogs/screw-press-troubleshooting-guide-for-sludge-dewatering/
• FRC Systems – Multi-Disc Screw Press: https://www.frcsystems.com/products/screw-press
• Stark Water – Dewatering Screw Press Working Principle: https://stark-water.com/blog/dewatering-screw-press/
• 汚泥脱水機導入ガイド – スクリュープレス型汚泥脱水機: https://www.sludge-dehydrator.com/kinds/screwpress.html
• 水処理教室 (Kurita) – ベルトプレスとスクリュープレスのしくみ: https://kcr.kurita.co.jp/solutions/water-school/050.html
• Ảnh Hình 2: File:Dewatering screw press.jpg, Wikimedia Commons, Vinecentcorp, CC BY-SA 4.0.

Bài viết tổng hợp từ các tài liệu kỹ thuật công khai. Số liệu mang tính tham khảo và cần được xác nhận theo từng thiết bị và từng loại bùn.

— Thợ Ép Bùn