5
3. Lý thuyết lắng các hạt keo tụ
Lắng có keo tụ tạo bông xảy ra khi nước là một huyền phù chứa nhiều hạt với kích
thước khác nhau và có vận tốc lắng khác nhau. Khi hàm lượng hạt lớn, trong quá trình
lắng chúng sẽ va chạm vào nhau, hấp phụ và kết dính với nhau tạo thành hạt có kích
thước lớn hơn và có vận tốc lớn hơn. Kết quả là phần ở trên bể lắng, vận tốc lắng nhỏ
hơn, càng xuống dưới đáy vận tốc càng cao vì kích thước hạt tăng lên.
Hình vẽ: Mô tả quá trình lắng có bông cặn theo thời gian và chiều sâu của bể
Do các bông cặn lớn dần lên nên lực ma sát do nước chuyển động ngược chiều với
hạt cũng tăng lên, tỷ lệ nghịch với kích thước của bông cặn. Ngoài ra, khi bông cặn lớn
lên thì lực kéo trên một đơn vị diện tích tiết diện bông cặn cũng lớn lên và tỷ lệ thuận
với kích thước của bông cặn. Khi bông cặn lớn đến một kích thước nhất định, lực kéo
đủ lớn để phá vỡ bông cặn làm cho kích thước bông cặn không thể tăng được nữa. Từ
thời điểm đó vận tốc lắng sẽ không thay đổi và hiệu quả lắng không tăng, dù thời gian
lắng có thể kéo dài hơn.
Khi thiết kế bể lắng có lưu lượng Q (m
3
/s), thời gian lắng T
o
và vận tốc lắng s
o
thì
kích thước bể tính như sau:
V = Q*T
o
; A = Q/s
o
; H= s
o
*T
o
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
6
Trong đó:
V- Thể tích bể
A- Tiết diện bể
H- Chiều cao bể
4. Các loại bể lắng
Có rất nhiều loại bể lắng khác nhau: theo hình dạng chúng có thể có hình dạng chữ
nhật, hình vuông hoặc tròn; theo cách đưa nước vào chúng có thể là loại liên tục hoặc
gián đoạn; theo hướng dòng chảy, có thể có loại nằm ngang hoặc thẳng đứng.
4.1 Bể lắng ngang
Điều kiện để hạt giữ lại trong bể lắng:
v
s
>= v
o
v
o
= H/L*Q/H*B = Q/L*B
v
h
: Chuyển động theo dòng chảy
v
s
: Lắng do trọng lực
v
o
: Vận tốc lắng tới hạn.
Cấu tạo bể lắng ngang
Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng gạch hoặc bê tông cốt thép.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
7
(1) Ống dẫn nước từ bể phản ứng sang
(2) Máng phân phối nước
(3) Vách phân phối đầu bể
(4) Vùng lắng
(5) Vùng chứa cặn
(6) Vách ngăn thu nước cuối bể
(7) Máng thu nước
(8) Ống dẫn nước sang bể lọc
(9) Ống xã cặn
Căn cứ vào biện pháp thu nước lắng người ta chia bể lắng ngang làm hai loại:
- Bể lắng thu nước cuối bể: Thường kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn hoặc
bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng.
- Bể lắng ngang thu nước bề mặt: Thường kết hợp với bể phản ứng có lớp cặn lở
lửng.
Bể lắng ngang thường chia làm nhiều ngăn, chiều rộng mỗi ngăn từ 3-6m. Chiều
dài không quy định. Khi bể có chiều dài quá lớn có thể cho nước chảy xoay chiều. Để
giảm bớt diện tích bề mặt xây dựng có thể xây dựng bể lắng nhiều tầng.
Để đảm bảo việc phân phối đều trên toàn bộ diện tích bể lắng, cần đặt vách ngăn
có đục lỗ ở đầu bể. Phía dưới ở trên mặt của vùng chứa nén cặn không cần phải khoan
lỗ.
Các lỗ của ngăn phân phối nước có thể tròn hoặc vuông, đường kính hay kích
thước cạnh 50*150mm, vận tốc nước qua lỗ 0,2-0,3 m/s.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
8
Xả cặn:
Cặn ở bể lắng ngang thường tập trung ở nửa đầu bể, vì lượng cặn lớn nên việc xả
cặn là rất quan trọng. Nếu việc xả cặn không kịp thời sẽ làm giảm chiều lắng của bể.
Mặt khác cặn có chứa chất hữu cơ, khi lên men tạo nên bọt khí làm phá vỡ và vẫn đục
nước đã lắng.
- Xã cặn bằng cơ giới:
- Xã cặn bằng thủy lực:
Ưu điểm: Gọn, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể và cũng có thể làm nhiều hố thu cặn
dọc theo chiều dài của bể. Hiệu quả xử lý cao.
Nhược điểm: Giá thành cao, có nhiều hố thu cặn tạo nên những vùng xoáy làm
giảm khả năng lắng của các hạt cặn, chiếm nhiều diện tích xây dựng.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
9
4.2 Bể lắng đứng
Điều kiện để hạt giữ lại trong bể lắng
Trong bể lắng đứng nước chuyển động tự do theo phương chuyển động từ dưới lên
ngược chiều với hướng rơi của hạt.
Ở điều kiện dòng chảy lý tưởng, nếu gọi tốc độ dòng nước là v
u
thì các hạt có tốc
độ lắng v
s
>v
u
mới lắng xuống được.
Cấu tạo bể lắng đứng
Bể lắng đứng thường có mặt hình vuông hoặc hình tròn, được sử dụng cho trạm có
công suất nhỏ. Bể lắng đứng thường kết hợp với bể phản ứng xoay hình trụ.
Bể lắng đứng có thể xây bằng gạch hoặc bê tông cốt thép.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
10
Nguyên tắc làm việc
Nước chảy vào ống trung tâm giữa bể, đi xuống dưới vào bể lắng. Nước chuyển
động theo chiều từ dưới lên trên, cặn rơi từ trên xuống đáy bể. Nước đã lắng trong được
thu vào máng vòng bố trí xung quanh thành bể và đưa sang bể lọc.
Cặn tích lũy ở vùng chứa cặn được thải ra ngoài theo chu kỳ bằng ống và van xả
cặn.
Ưu điểm: Thiết kế nhỏ gọn, diện tích đất xây dựng không nhiều, thuận tiện trong
việc xả bùn hoặc tuần hoàn bùn.
Nhược điểm: Hiệu quả xử lý không cao bằng bể lắng ngang, chi phí xây dựng tốn
kém, hiệu suất xử lý không cao.
4.3 Bể lắng lamellar
Cấu tạo bể lắng lamellar
Có cấu tạo giống bể lắng ngang thông thường, nhưng khác với bể lắng ngang là
trong vùng lắng của bể lắng lamellar được đặt thêm các bản vách ngăn bằng thép không
rỉ hoặc bằng nhựa. Các bản vách ngăn này nghiêng một góc 45-60
o
so với mặt phẳng
nằm ngang và song song với nhau.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
11
Tác dụng và cơ chế của quá trình lắng
Nước từ bể phản ứng vào bể lắng sẽ chuyển động giữa các bản vách ngăn nghiêng
theo hướng từ dưới lên và cặn lắng xuống đến bề mặt bản vách ngăn nghiêng sẽ trượt
xuống theo chiều ngược lại và tập hợp về hố thu cặn, từ đó theo chu kỳ xả đi.
Ưu điểm: Do cấu tạo thêm các bản vách ngăn nghiêng nên bể lắng loại này hiệu
quả xử lý cao hơn bể lắng ngang.
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
12
Nhược điểm: Chi phí lắp ráp cao, phức tạp. Việc vệ sinh bể định kỳ khó khăn.
Theo thời gian thì các tấm lamellar sẽ cũ, xiêu vẹo.
4.4 Bể lắng tiếp xúc ( bể lắng tạo bông)
Nguyên tắc hoạt động
Nước sau khi trộn với phèn hoặc hóa chất khác, tiếp xúc với cặn đã lắng của bể
lắng sẽ đẩy nhanh quá trình tạo ra bông cặn của các chất bẩn có trong nước.
Trong thực tế có hai loại kết cấu của bể lắng tiếp xúc.
- Loại thứ nhất: Kiểu bể có quá trình tạo bông và lắng xảy ra đồng thời. Khi
nước chuyển động từ dưới lên trên đi qua lớp cặn với tốc độ đủ lớn để giữ cặn trong
tình trạng lơ lửng, nhưng bé hơn tốc độ lắng tự do của từng bông cặn trong môi trường
tĩnh, để những bông cặn này không cuốn ra khỏi bể.
- Loại thứ hai: Kiểu bể có quá trình phản ứng tạo bông cặn và lắng tách rời, ngăn
phản ứng đặt ở tâm bể lắng. Nước và hóa chất được trộn lẫn trong bể phản ứng, tại đây
hỗn hợp các hạt cặn và nước được đưa sang bể lắng theo hướng dưới lên các hạt cặn
tiếp xúc với nhau và tạo các bông cặn và lắng xuống.
Cấu tạo bể lắng:
- Loại thứ nhất:
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
13
- Loại thứ hai:
Ưu điểm:
- Hiệu quả xử lý cao, ít tốn diện tích xây dựng
- Đối với loại thứ nhất không cân bể phản ứng, bởi vì quá trình phản ứng và tạo
bông xảy ra trong điều kiện tiếp xúc ngay trong lớp cặn lơ lửng của bể lắng
Nhược điểm:
- Kết cấu phức tạp, chi phí xây dựng cho loại thứ hai tốn kém
- Chế độ quản lý chặt chẽ, đòi hỏi công trình làm việc liên tục suốt ngày đêm.
- Nhạy cảm với sự giao động lưu lượng và nhiệt độ của nước.
4.5 Bể lắng li tâm (Radian)
Trong các bể lắng đứng và lắng ngang ạt cặn lắng xuống đấy bể dưới tác dụng của
lực trọng trường có gia tốc bằng 9,81 m/s
2
. Khi quay một khối lượng nước có chứa các
hạt cặn bẩn, các hạt bị văng ra xa tâm quay dưới tác dụng của lực ly tâm có gia tốc a
bằng: a = v
2
/R (m/s
2
)
Trong đó: v- Vận tốc quay vòng của nước khi quay (m/s)
R- Bán kính quay của hạt cặn (m)
Khi vận tốc quay v lớn và bán kính quay R bé lực ly tâm tác dụng lên hạt cặn nằm
trong khối nước chuyển động quay sẽ lớn hơn rất nhiều so với lực trọng trường và tốc
độ chuyển động của hạt theo hướng từ tâm quay ra ngoài sẽ lớn hơn rất nhiều so với
vận tốc lắng tự do của các hạt cặn trong khối nước tĩnh. Do đó có thể tách các cặn bẩn
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
14
ra khỏi nước trong các thiết bị ly tâm hay xiclon thủy lực sau một khoảng thời gian bé
hơn nhiều so với các bể lắng khác
Cấu tạo bể ly tâm
Bể lắng ly tâm có dạng hình tròn, đường kính từ 5m trở lên, thường dùng để sơ
lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao, C
o
>2000mg/l.
Nguyên lý làm việc
Nguồn nước đi vào xiclon ở phần trên theo phương tiếp tuyến với tiết diện ngang
và quay xung quanh trục của xiclon rồi đi vào ống thu đặt trên đỉnh đồng trục với
xiclon. Cặn bị văng ra thành xiclon trượt xuống dưới đi vào côn thu rồi từ đó được tháo
liên tục ra ngoài qua ống đặt ở đáy côn.
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng
Lưu lượng nước thô
Nồng độ pH trong nguồn nước
Thời gian lắng( thời gian lưu)
Khối lượng riêng và tải lượng tính theo SS
Tải lượng thủy lực
Sự keo tụ các hạt rắn
Vận tốc dòng chảy trong bể
Nhiệt độ của nước thải
Kích thước bể lắng
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software
http://www.foxitsoftware.com For evaluation only.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét