Máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng dòng chảy

Một mẫu nước thải lấy đúng thời điểm chưa chắc phản ánh được toàn bộ diễn biến của dòng xả. Khi lưu lượng thay đổi theo ca sản xuất, thời gian vệ sinh thiết bị hoặc chế độ vận hành, việc lấy mẫu theo một khoảng thời gian cố định có thể tạo ra độ lệch trong đánh giá tải lượng. Máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng dòng chảy là thiết bị tự động thu các phần mẫu nước theo tín hiệu lưu lượng, thường kết hợp với lưu lượng kế để xác định thời điểm hoặc thể tích mẫu cần lấy, từ đó tạo mẫu tổ hợp có tỷ lệ phù hợp hơn với lượng nước thực tế đi qua điểm giám sát.

Tại các trạm xử lý nước thải, thiết bị này có thể được bố trí tại đầu vào, đầu ra hoặc vị trí xả cần kiểm soát, kết hợp với đường ống lấy mẫu, bơm lấy mẫu, bình chứa mẫu, bộ điều khiển và thiết bị đo lưu lượng. SKY Envitech cung cấp máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng dòng chảy theo cấu hình phù hợp với đặc tính nguồn nước, vị trí lấy mẫu và yêu cầu vận hành của từng công trình. Cấu hình thực tế cần được xác định sau khi khảo sát lưu lượng, chiều cao hút, tính chất nước và phương pháp phân tích dự kiến.

Máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng dòng chảy là gì?

Khác với máy lấy mẫu theo thời gian, máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng dòng chảy nhận tín hiệu từ thiết bị đo lưu lượng để kích hoạt chu trình lấy mẫu. Khi một lượng nước thải nhất định đi qua điểm đo, bộ điều khiển sẽ phát lệnh cho bơm lấy một lượng mẫu đã cài đặt. Có thể hiểu đơn giản là lưu lượng xả càng lớn thì số lần lấy mẫu trong cùng một khoảng thời gian có thể tăng lên; khi lưu lượng giảm, khoảng cách giữa các lần lấy mẫu có thể kéo dài. Đây là một trong những phương pháp tạo mẫu tổ hợp theo lưu lượng được sử dụng trong quan trắc nước thải.

Về nguyên lý, hệ thống gồm điểm lấy mẫu → đầu hút/lưới lọc → đường ống lấy mẫu → bơm → bình hoặc bộ chai chứa mẫu, trong đó bộ điều khiển tiếp nhận xung hoặc tín hiệu từ lưu lượng kế. Một số cấu hình sử dụng bơm nhu động để đưa mẫu qua ống mà không cần đưa cơ cấu bơm tiếp xúc trực tiếp với nước thải. Ngoài chế độ theo lưu lượng, nhiều thiết bị còn hỗ trợ lấy mẫu theo thời gian, lấy mẫu tổ hợp hoặc lấy mẫu rời từng chai.

Trong hệ thống quan trắc nước thải tự động, máy lấy mẫu không phải là thiết bị phân tích COD, TSS, pH hay Amoni. Chức năng chính của nó là thu nhận và quản lý mẫu nước để phục vụ phân tích phòng thí nghiệm hoặc cấp mẫu cho một cụm phân tích phù hợp. Vì vậy, chất lượng của đầu hút, vị trí lấy mẫu, đường ống, tốc độ vận chuyển mẫu và chế độ bảo quản có ảnh hưởng trực tiếp đến tính đại diện của mẫu.

Thông số kỹ thuật tham khảo

Các thông số trên mang tính tham khảo vì từng dòng máy lấy mẫu nước thải tự động có thể có số lượng chai, dung tích, chiều dài ống hút, phương thức điều khiển và khả năng tích hợp lưu lượng khác nhau. Một số thiết bị thương mại có thể kết nối trực tiếp lưu lượng kế, cảm biến mực nước hoặc cảm biến vận tốc – diện tích để thực hiện lấy mẫu theo lưu lượng.

Cấu tạo và tính năng của máy lấy mẫu nước thải tự động

Điểm quan trọng khi lựa chọn máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng dòng chảy không chỉ nằm ở bộ điều khiển mà là toàn bộ chuỗi lấy mẫu. Nếu vị trí đầu hút không đại diện hoặc đường ống bị tắc, thiết bị dù hoạt động đúng chương trình vẫn có thể tạo ra mẫu không phản ánh đúng dòng nước.

Cụm đầu hút thường đặt tại vị trí có dòng chảy tương đối ổn định. Strainer hoặc bộ lọc đầu hút giúp hạn chế rác lớn đi vào đường ống, nhưng không nên lựa chọn lưới lọc quá nhỏ nếu mục tiêu phân tích cần phản ánh chất rắn lơ lửng. Thiết kế đầu hút phải xét đến tốc độ dòng, độ sâu, cặn lắng và khả năng xuất hiện dầu mỡ hoặc vật nổi.

Bơm lấy mẫu là bộ phận tạo lực hút và vận chuyển nước về bình chứa. Bơm nhu động thường được sử dụng vì nước thải chỉ tiếp xúc với đoạn ống lấy mẫu; việc thay ống cũng tương đối thuận tiện trong bảo trì. Với những công trình có chiều cao hút lớn hoặc đường lấy mẫu dài, cần tính toán khả năng hút và thời gian vận chuyển mẫu thay vì chỉ dựa vào công suất danh nghĩa của bơm.

Bộ điều khiển là trung tâm xử lý chu trình. Người vận hành có thể thiết lập dung tích mẫu, số chai, khoảng thời gian hoặc lượng nước thải tương ứng giữa các lần lấy. Khi kết nối lưu lượng kế, thiết bị có thể nhận xung sau mỗi lượng nước xác định để kích hoạt một chu kỳ. Một số hệ thống còn cho phép sử dụng tín hiệu pH, mực nước hoặc điều kiện sự kiện làm lệnh kích hoạt.

Bình chứa mẫu có thể là một bình lớn để tạo mẫu tổ hợp hoặc nhiều chai để lưu các mẫu theo từng thời điểm. Với những ứng dụng yêu cầu kiểm soát nhiệt độ, có thể sử dụng cấu hình có khoang làm mát nhằm hạn chế thay đổi mẫu trong thời gian lưu giữ. Tuy nhiên, nhiệt độ và thời gian bảo quản phải căn cứ vào từng chỉ tiêu, phương pháp phân tích và yêu cầu lấy mẫu tương ứng, không nên áp dụng một điều kiện bảo quản cho mọi loại mẫu.

Tính năng chính

EPA cũng lưu ý rằng thiết bị lấy mẫu tự động có thể thực hiện cả mẫu tổ hợp theo thời gian và mẫu tổ hợp theo lưu lượng; với chế độ theo lưu lượng, thiết bị cần được kích hoạt hoặc điều khiển bởi lưu lượng kế tương thích. Vệ sinh thiết bị và tránh nhiễm chéo giữa các lần lấy mẫu là yêu cầu quan trọng trong quá trình vận hành.

Ứng dụng máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng trong thực tế

Tại trạm xử lý nước thải công nghiệp, thiết bị thường được lắp tại đầu ra sau xử lý để thu mẫu trong một ca hoặc một chu kỳ vận hành. Khi lưu lượng xả thay đổi theo giờ, phương thức lấy mẫu theo lưu lượng giúp phân bổ các phần mẫu theo lượng nước thải thực tế thay vì chỉ lấy đều theo thời gian. Dữ liệu lưu lượng đồng thời có thể được sử dụng để tính tải lượng khi kết hợp với kết quả phân tích nồng độ.

Trong nhà máy thực phẩm và đồ uống, nước thải thường biến động theo lịch sản xuất, rửa thiết bị và vệ sinh dây chuyền. Máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng dòng chảy có thể được dùng để thu mẫu tổ hợp phục vụ đánh giá COD, BOD, TSS, tổng nitơ, tổng phospho hoặc các chỉ tiêu khác theo chương trình kiểm soát của cơ sở.

Đối với nhà máy dệt nhuộm, giấy và sản xuất hóa chất, đặc tính nước thải có thể thay đổi mạnh giữa các công đoạn. Hệ thống lấy mẫu tự động giúp giảm số lần nhân sự phải tiếp cận điểm xả để lấy mẫu thủ công, đồng thời có thể kết hợp với tín hiệu lưu lượng hoặc điều kiện sự kiện để thu mẫu khi tải lượng thay đổi.

Tại khu công nghiệp và trạm xử lý nước thải tập trung, thiết bị có thể được bố trí tại đầu vào, đầu ra hoặc các điểm cần kiểm soát. Cấu hình thực tế thường kết hợp lưu lượng kế, cụm lấy mẫu, bình chứa, tủ điều khiển và các thiết bị truyền dữ liệu hoặc quan trắc khác. SKY Envitech cũng mô tả hệ thống quan trắc nước thải tự động theo cấu trúc gồm cụm lấy mẫu, thiết bị đo, Data Logger, truyền dữ liệu và các thiết bị phụ trợ tùy yêu cầu công trình.

Trong quan trắc nước mưa chảy tràn và nước mặt, máy lấy mẫu có thể được kích hoạt khi lưu lượng hoặc mực nước đạt điều kiện cài đặt. Cấu hình này đặc biệt hữu ích tại những vị trí mà việc lấy mẫu thủ công liên tục khó thực hiện. Các hệ thống thương mại hiện nay có thể nhận tín hiệu từ cảm biến lưu lượng, mực nước, cảm biến chất lượng nước hoặc thiết bị đo khác để khởi động chương trình lấy mẫu.

Về yêu cầu quản lý môi trường tại Việt Nam, Thông tư 10/2021/TT-BTNMT quy định các yêu cầu kỹ thuật về quan trắc môi trường và quản lý thông tin, dữ liệu quan trắc; vì vậy khi sử dụng thiết bị trong một hệ thống quan trắc cụ thể cần đối chiếu hồ sơ môi trường, yêu cầu kỹ thuật và cấu hình được phê duyệt thay vì mặc định rằng mọi công trình đều cần cùng một kiểu máy lấy mẫu.

Lưu ý khi lựa chọn và vận hành máy lấy mẫu

Yếu tố đầu tiên cần xác định là lưu lượng thực tế của dòng nước thải và phương pháp đo lưu lượng. Với kênh hở có thể sử dụng máng đo, đập đo, siêu âm hoặc công nghệ vận tốc – diện tích; với đường ống có áp, phương án đo sẽ khác. Tín hiệu từ lưu lượng kế phải tương thích với bộ điều khiển của máy lấy mẫu.

Tiếp theo là vị trí lấy mẫu. Điểm lấy mẫu nên có dòng nước được trộn tương đối đồng đều và hạn chế vùng chết, dòng chảy xoáy bất thường hoặc vị trí có nguy cơ lắng cặn. EPA nhấn mạnh rằng tính đại diện của mẫu phụ thuộc không chỉ vào thiết bị mà còn vào thiết kế đầu hút, vị trí đặt và điều kiện dòng chảy.

Đường ống hút cần được lựa chọn theo chiều dài, đường kính, vật liệu và đặc tính nước. Nước thải chứa nhiều chất rắn, dầu mỡ hoặc xơ sợi có thể gây nghẹt đầu hút và đường ống. Vì vậy, cần xây dựng lịch vệ sinh, kiểm tra ống, đầu hút, bơm và bình chứa. Việc làm sạch thiết bị cũng giúp hạn chế nguy cơ nhiễm chéo giữa các chu kỳ lấy mẫu.

Một điểm thường bị bỏ qua là tính toán tỷ lệ lấy mẫu. Nếu thiết lập một thể tích mẫu cố định sau mỗi lượng nước thải xác định, tổng thể tích mẫu trong ngày phải phù hợp với dung tích bình chứa và yêu cầu phân tích. Khi vận hành thực tế, cần kiểm tra cả trường hợp lưu lượng thấp và lưu lượng cao để tránh bình đầy quá sớm hoặc lượng mẫu thu được không đủ.

SKY Envitech cung cấp máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng dòng chảy và có thể phối hợp cấu hình với lưu lượng kế, hệ thống lấy mẫu, tủ điều khiển và các thiết bị quan trắc phù hợp. Việc lựa chọn nên dựa trên lưu lượng, chiều cao hút, khoảng cách đến điểm đo, đặc tính nước thải, số lượng mẫu cần thu và yêu cầu bảo quản.

Để lựa chọn thiết bị, vật tư hoặc phương án giám sát phù hợp, doanh nghiệp nên cung cấp kết quả phân tích nước, lưu lượng sử dụng và yêu cầu chất lượng đầu ra cho đơn vị kỹ thuật.

Q&A về máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng

1. Máy lấy mẫu nước thải theo lưu lượng hoạt động như thế nào?
Thiết bị nhận tín hiệu từ lưu lượng kế và kích hoạt chu kỳ lấy mẫu sau một lượng nước thải nhất định đi qua điểm đo hoặc điều chỉnh thể tích mẫu theo lưu lượng, tùy cấu hình.

2. Máy lấy mẫu tự động có thay thế máy phân tích online không?
Không. Máy lấy mẫu có nhiệm vụ thu và quản lý mẫu; máy phân tích online thực hiện đo các thông số như pH, COD, TSS hoặc Amoni.

3. Có thể dùng máy lấy mẫu theo thời gian thay cho lấy mẫu theo lưu lượng không?
Có thể trong những ứng dụng phù hợp, nhưng phương pháp lựa chọn phải căn cứ mục tiêu lấy mẫu và mức độ biến động của lưu lượng. Khi cần mẫu tổ hợp theo lưu lượng, máy phải kết nối với nguồn tín hiệu lưu lượng phù hợp.

4. Máy lấy mẫu có thể lấy từng chai riêng biệt không?
Có. Tùy cấu hình, thiết bị có thể lấy mẫu tổ hợp vào một bình hoặc phân bổ mẫu tuần tự vào nhiều chai riêng.

5. Có cần làm mát mẫu sau khi lấy không?
Không phải mọi chỉ tiêu đều có cùng yêu cầu bảo quản. Nếu phương pháp phân tích yêu cầu kiểm soát nhiệt độ, có thể lựa chọn máy lấy mẫu có khoang làm mát và thiết lập điều kiện bảo quản tương ứng.

Tài liệu kỹ thuật tham khảo

• Thông tư 10/2021/TT-BTNMT – Quy định kỹ thuật quan trắc môi trường và quản lý thông tin, dữ liệu quan trắc chất lượng môi trường.
• EPA – Wastewater Sampling, mục Automatic Samplers.
• EPA – Industrial User Inspection and Sampling Manual for POTWs.
• EPA – Application and Procurement of Automatic Wastewater Samplers.
• ISO 5667 – Water quality – Sampling.

Meta Description: Máy lấy mẫu nước thải tự động theo lưu lượng dòng chảy do SKY Envitech cung cấp, hỗ trợ lấy mẫu tổ hợp theo lưu lượng, kết nối lưu lượng kế và cấu hình linh hoạt cho trạm xử lý, quan trắc nước thải công nghiệp.