So sánh bơm chìm nước thải Châu Âu và bơm đặt cạn

Trong bài viết, bơm chìm được hiểu chủ yếu là phương án lắp ướt trong hố thu; bơm đặt cạn là phương án bố trí thân bơm và động cơ ngoài chất lỏng, có đường ống đưa nước tới bơm. Các ví dụ Wilo dùng để minh họa cách lựa chọn. Nơi sản xuất của từng model cần xác minh theo nhãn và hồ sơ lô hàng, không suy ra từ nguồn gốc thương hiệu.

1. Hiểu đúng hai phương án trước khi so sánh

Ở phương án lắp chìm, cụm bơm làm việc trong nước thải của hố gom hoặc bể thu. Nước đi vào phần thủy lực rồi được đẩy qua tuyến ống xả. Thiết bị có thể lắp cố định hoặc di động tùy thiết kế. Với trạm cố định có phụ kiện phù hợp, hệ ray dẫn hướng và khớp nối giúp hỗ trợ việc đưa bơm vào vị trí và kéo lên bảo dưỡng.

Ở phương án đặt cạn, thiết bị nằm trong phòng hoặc khoang khô. Nước từ bể đi qua tuyến hút hoặc đoạn ống vào bơm, sau đó đi tới tuyến xả. Có thể bố trí bơm thấp hơn mực nước trong bể để tạo điều kiện hút ngập, hoặc dùng cấu hình khác đã được tính toán. Không phải bơm đặt cạn nào cũng có khả năng tự mồi.

Ngoài hai hình dung phổ biến trên, còn có bơm chìm được nhà sản xuất cho phép lắp khô. Tài liệu Wilo-Rexa SUPRA nêu cả lắp ướt và lắp cạn, với chế độ làm việc ngoài nước phụ thuộc cấu hình động cơ. Đây là ví dụ cho thấy tên gọi “bơm chìm” không tự quyết định toàn bộ cách sử dụng. [1]

Cũng cần phân biệt bơm đặt cạn rời với bộ nâng nước thải có bồn kín. Bộ nâng là một giải pháp gồm bồn, bơm và điều khiển theo cấu hình, không nên coi mọi thiết bị bên ngoài hố thu là cùng một loại. Khi khảo sát máy bơm nước Wilo, nên xác định rõ nhóm giải pháp trước khi đối chiếu thông số.

2. So sánh về mặt bằng và khối lượng lắp đặt

Bơm chìm tận dụng thể tích bên trong hố thu nên có thể giảm nhu cầu bố trí một khoang riêng cho thiết bị. Đây là lợi thế đáng cân nhắc ở những công trình có tầng hầm chật hoặc khu kỹ thuật hạn chế diện tích. Tuy nhiên, phần diện tích nhìn thấy nhỏ không có nghĩa toàn bộ hệ thống ít chiếm chỗ.

Thiết kế vẫn phải dành không gian cho cửa hố, đường xả, van, tủ điều khiển và tuyến di chuyển khi kéo máy lên. Nếu nắp hố không đủ lớn hoặc vị trí nâng vướng kết cấu, công việc bảo trì sẽ khó khăn. Khi dùng phao cơ, phải có khoảng trống cho phao hoạt động mà không mắc vào thành bể hay đường ống.

Bơm đặt cạn cần mặt bằng cho thân máy, động cơ, đường ống và lối thao tác. Nếu dùng cấu hình có khớp nối, còn phải tính không gian tháo lắp và căn chỉnh. Phòng bơm cần được bố trí để nước rò hoặc sự cố thoát nước không nhanh chóng làm ngập thiết bị điện.

Vì vậy, so sánh chi phí lắp đặt phải tính cả công tác xây dựng. Công trình có sẵn hố thu phù hợp có thể thuận lợi với bơm chìm; nơi đã có phòng bơm và tuyến hút ngập hợp lý lại có điều kiện khác. Không nên mặc định một phương án luôn rẻ hơn chỉ từ giá mua máy.

3. Điều kiện hút và hiệu quả thủy lực khác nhau như thế nào?

Với bơm chìm lắp trong hố, nước tiếp cận trực tiếp cửa vào của phần thủy lực, thường không có tuyến hút dài như bơm đặt ngoài bể. Điều này giảm một số vấn đề liên quan đến tuyến hút, nhưng không loại bỏ mọi nguy cơ. Mức nước thấp, xoáy hút, cuốn khí hoặc cửa hút bị cản vẫn có thể ảnh hưởng đến hoạt động.

Bơm đặt cạn đòi hỏi kiểm tra kỹ hơn đoạn đường đưa nước tới bơm. Chênh cao, tổn thất đường hút, nhiệt độ và tình trạng lọt khí đều có thể tác động đến điều kiện hút. Nếu dùng máy cần mồi, phải có phương án mồi theo thiết kế. Tăng công suất động cơ không tự khắc phục được một tuyến hút không đạt yêu cầu.

Trong cả hai phương án, cần xác định điểm làm việc của hệ thống. Với hai bể hở, một cách biểu diễn khái quát là:

Cột áp hệ thống = Chênh cao giữa các mặt thoáng + Tổn thất dọc đường ống + Tổn thất cục bộ

Nếu điểm nhận nước có áp suất khác, tính toán phải bổ sung thành phần tương ứng. Không lấy riêng chiều sâu hố thu làm cột áp chọn bơm, cũng không coi chiều dài ống ngang bằng chiều cao nâng nước.

Khi tham khảo nhóm máy bơm chìm Wilo SDP, ví dụ Máy bơm chìm Wilo SDP 40/14-0.75-V bằng inox 0.75 kW, phải đối chiếu lưu lượng tại cột áp thực tế. Một bơm đặt cạn dùng để so sánh cũng cần được đánh giá tại cùng nhiệm vụ đó.

4. Làm mát động cơ: khác biệt cần kiểm tra ở từng cấu hình

Đối với nhiều bơm chìm lắp ướt, nước bao quanh tham gia tản nhiệt cho động cơ. Do đó, mức ngập và chế độ vận hành là những thông tin quan trọng. Cấp bảo vệ IP68 không tự chứng minh máy được phép chạy khô hoặc hoạt động liên tục khi không còn ngập nước.

Bơm đặt cạn dùng động cơ thông thường có thể tản nhiệt bằng không khí theo thiết kế. Trong khi đó, bơm chìm được lắp ở khoang khô phải có cấu hình phù hợp cho việc đó. Không thể đưa một máy chỉ được phép lắp ướt ra khỏi bể rồi coi như đã chuyển thành bơm đặt cạn.

Ở Wilo-Rexa SUPRA, tài liệu phân biệt động cơ làm mát bề mặt và các cấu hình tự làm mát có hệ thống chủ động. Khả năng làm việc ngoài nước và chế độ liên tục hoặc ngắn hạn phụ thuộc cấu hình. Khi áp dụng cần dùng tài liệu đúng phiên bản, tần số và thị trường cung cấp. [1]

Với công trình có yêu cầu chạy dài, nên xác nhận bằng văn bản chế độ làm việc, nhiệt độ môi chất, mức nước tối thiểu và trang bị bảo vệ. Những dữ liệu này có giá trị lựa chọn hơn một nhận xét chung rằng bơm chìm “mát hơn” hoặc bơm cạn “chịu chạy lâu hơn”.

5. Khả năng xử lý rác, cặn và môi chất ăn mòn

Khả năng xử lý nước thải phụ thuộc chủ yếu vào kiểu cánh, tiết diện thông qua, vật liệu và phạm vi ứng dụng được công bố. Cách lắp chìm hay cạn không đủ để kết luận máy nào chống tắc tốt hơn. Cả hai phương án đều cần lựa chọn đúng phần thủy lực cho môi chất.

Wilo Initial Drain ST được công bố dùng cho nước xám, nước thải không chứa phân, với khả năng cho vật rắn đi qua 8 mm. Nhóm bơm chìm nước thải inox toàn phần Wilo Initial Drain-ST có ví dụ Bơm chìm nước thải Wilo Initial Drain-ST 6-11/0.75-1/AF-10M inox toàn phần. Đây là dữ liệu cần đối chiếu trước khi đưa vào hố thu. [2]

Dòng Initial Waste ST có cánh vortex, khả năng thông qua vật rắn lên đến 50 mm tùy phiên bản và phạm vi nước thải không chứa phân. Khi khảo sát bơm chìm nước thải inox toàn phần Wilo Initial Waste ST, model tham khảo là Bơm chìm nước thải Wilo Initial WASTE-ST 6-7/0.75-1/AF-10M inox toàn phần. [3]

Vật rắn tròn đi qua được không có nghĩa máy xử lý an toàn mọi loại giẻ dài, dây nilon hoặc tóc. Tương tự, vỏ inox không bảo đảm tương thích với mọi hóa chất. Đối với bơm đặt cạn, đường hút còn cần được xem xét về khả năng tích tụ cặn, điểm nghẽn và cách vệ sinh khi có bất thường.

6. Bảo trì: tiếp cận dễ hơn hay ít phải can thiệp hơn?

Bơm đặt cạn có lợi thế về khả năng quan sát và tiếp cận khi vị trí lắp được bố trí tốt. Nhân viên kỹ thuật có thể kiểm tra bên ngoài, tiếp cận một số bộ phận hoặc thực hiện công việc sau khi cô lập thiết bị mà không phải kéo cả máy từ hố thu lên.

Tuy nhiên, thiết bị đặt ngoài bể vẫn có nước thải trong phần thủy lực và đường ống. Việc sửa chữa cần có phương án cô lập, xả và kiểm soát môi chất. Khả năng bảo trì còn phụ thuộc cấu tạo cụm bơm, bố trí van, tải trọng và không gian thao tác.

Với bơm chìm, nhiều công việc kiểm tra hoặc sửa chữa đòi hỏi đưa máy lên khỏi hố. Hệ nâng, ray và khớp nối tương thích có thể giúp công việc thuận tiện hơn. Nếu ngay từ đầu không tính đến đường di chuyển của bơm, lợi thế tiết kiệm diện tích sẽ chuyển thành khó khăn mỗi lần bảo dưỡng.

Khi xem nhóm bơm chìm nước thải Wilo SVP, chẳng hạn Bơm chìm nước thải Wilo SVP 50/8-0.75-V bằng inox 0.75 kW, nên hỏi thêm về quy trình bảo trì, phụ tùng và phụ kiện tháo lắp cho phương án cụ thể. Cùng một model có thể được quản lý hiệu quả rất khác nhau tùy công trình.

7. Tiếng ồn, mùi và nguy cơ ngập khu kỹ thuật

Nước và kết cấu bao quanh có thể làm giảm phần tiếng ồn truyền qua không khí ở phương án lắp chìm. Nhưng rung vẫn có thể truyền qua đường ống, chân đỡ hoặc kết cấu. Bơm đặt cạn thường cần quan tâm rõ hơn đến vị trí phòng máy và khả năng truyền ồn sang khu sử dụng. Đánh giá thực tế phải xét cả thiết bị lẫn cách lắp.

Mùi chủ yếu liên quan đến việc thu gom, che kín, thông khí và rò rỉ của hệ thống. Đặt bơm dưới nước không tự loại bỏ mùi, còn đưa bơm ra ngoài cũng không có nghĩa phòng máy chắc chắn có mùi. Hố thu, bồn chứa và các mối nối cần được thiết kế theo yêu cầu của hệ thống nước thải.

Về ngập, bơm chìm được thiết kế làm việc trong chất lỏng theo giới hạn được công bố. Bơm đặt cạn dùng động cơ thông thường không thể mặc định chịu ngập. Với cấu hình bơm chìm lắp khô, khả năng chịu ngập của cả cụm vẫn phải xét cùng cáp, đầu nối, tủ điện và hướng dẫn nhà sản xuất.

Do đó, công trình có nguy cơ ngập phòng kỹ thuật cần đánh giá toàn bộ hệ thống điện và điều khiển, không chỉ cấp bảo vệ của động cơ. Một chiếc bơm còn nguyên vẹn nhưng tủ điều khiển bị ngập vẫn có thể khiến nhiệm vụ thoát nước bị gián đoạn.

8. So sánh điện năng và chi phí sử dụng

Không có cơ sở để khẳng định mọi bơm chìm tiết kiệm điện hơn mọi bơm đặt cạn, hoặc ngược lại. Kết quả phụ thuộc hiệu suất tại điểm làm việc, công suất điện thực tế, tổn thất của đường ống và số giờ vận hành. Hai phương án phải được so trên cùng lưu lượng và cột áp yêu cầu.

Một chỉ tiêu có thể dùng khi theo dõi là:

Điện năng riêng (kWh/m³) = Điện năng tiêu thụ trong kỳ (kWh) / Thể tích nước đã bơm (m³)

Giả sử hai hệ cùng vận chuyển 300 m³ nước ở điều kiện tương đương. Phương án A tiêu thụ 42 kWh, phương án B tiêu thụ 36 kWh, tương ứng 0,14 và 0,12 kWh/m³. Đây là ví dụ minh họa cách so sánh, không phải số liệu hiệu năng của sản phẩm trong bài.

Với chi phí sử dụng, cần đưa cả phần xây dựng và bảo trì vào bảng tính:

Tổng chi phí trong kỳ = Mua thiết bị + Xây dựng, lắp đặt + Điện năng + Bảo trì, sửa chữa + Gián đoạn + Thay thế, kết thúc sử dụng

Ở trạm ít chạy, chênh lệch tiền điện có thể không phải yếu tố quyết định. Chi phí xây phòng máy, kéo bơm lên, chờ phụ tùng hoặc bố trí bơm tạm có thể ảnh hưởng nhiều hơn. Với trạm chạy thường xuyên, dữ liệu điện năng lại cần được theo dõi kỹ. Không nên dùng một tỷ lệ chi phí cố định cho mọi công trình.

Bảng so sánh nhanh bơm chìm và bơm đặt cạn

Nên chọn phương án nào cho từng công trình?

Với tầng hầm hạn chế diện tích: bơm chìm là phương án nên khảo sát khi hố thu, cửa tiếp cận và tuyến xả bố trí được hợp lý. Cần xác định rõ nước thu là nước mưa, nước rửa sàn hay nước thải chứa phân để chọn đúng dòng bơm.

Với trạm cần bảo trì thường xuyên: bơm đặt cạn đáng cân nhắc khi có mặt bằng, điều kiện hút phù hợp và khả năng cô lập thiết bị. Lợi ích tiếp cận cần được so với chi phí xây dựng và mức độ phức tạp của đường ống.

Với nhà xưởng: cần bắt đầu từ thành phần nước thải. Nước có hóa chất, cát hoặc cặn kim loại cần được xác nhận ứng dụng riêng. Không chọn cách lắp trước rồi ép một model vào môi chất không phù hợp.

Với hạng mục quan trọng: cả hai phương án đều cần xem xét năng lực khi một máy dừng, cảnh báo mức cao và kế hoạch bảo trì. Khi khảo sát máy bơm chìm hút nước thải Wilo, cũng như phương án đặt cạn tương ứng, nên yêu cầu nhà cung cấp trình bày cả chế độ bình thường và tình huống sự cố.

Quyết định cuối cùng nên dựa trên bảng đối chiếu cùng nhiệm vụ: đúng môi chất, đạt lưu lượng tại cột áp yêu cầu, đáp ứng chế độ làm việc và có phương án bảo trì khả thi. Bơm chìm nước thải Châu Âu có thể phù hợp với hệ thống cần bố trí gọn; bơm đặt cạn có thể thuận lợi cho những trạm cần tiếp cận thiết bị thường xuyên. Chất lượng của phương án nằm ở sự phù hợp giữa thiết bị, công trình và cách vận hành.

Tài liệu kỹ thuật tham khảo

1. Wilo-Rexa SUPRA: cấu hình lắp ướt, lắp cạn và làm mát động cơ; tài liệu thị trường 60 Hz.
2. Wilo: phạm vi ứng dụng Initial Drain ST.
3. Wilo: phạm vi ứng dụng Initial Waste ST.
4. Wilo: tổng quan phương án lắp ướt và lắp cạn.