Lắng và các loại bể lắng trong xử lý nước cấp

 Vai trò của nước đối với sản xuất và đời sống như chúng ta đã biết là vô cùng quan trọng  .Chính vì vậy để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho người dân thì việc xử lý nước cấp là tiên quyết và vô cùng quan trọng để đảm bảo chất lượng của bộ Y Tế Việt Nam quy định. Hiện nay trên thế giới và tại Việt nam có rất nhiều phương pháp xử lý nước, bên cạnh một số phương pháp hiện đại như tuyển nổi, phương pháp màng…thì phương pháp truyền thống lắng, lọc vẫn được áp dụng rộng rãi cho các nhà máy xử lí nước . Hôm nay chúng tôi Lọc nước Birm sẽ cùng các bạn tìm hiểu về chủ đề lắng và các loại bể lắng trong xử lý nước cấp.

1. Khái niệm chung

Lắng là một quá trình làm sạch cơ bản trong công nghệ xử lý nước. Nước thô cần xử lý được đưa vào bể và giữ lại đó trong suốt quá trình làm việc. Nhờ diện tích tiết diện bể lớn, tốc độ dòng chảy nhỏ mà quá trình xảy ra trong bể gần như ở trạng thái tĩnh. Dưới tác dụng của lực trọng trường, các hạt cặn có khối lượng riêng lớn hơn khối lượng của nước bao quanh nó sẽ tự lắng xuống. Bằng biện pháp nhân tạo, người ta có thể làm tăng kích thước hạt nhờ quá trình tạo bông keo, quá trình này sẽ làm tăng tốc độ lắng của hạt, khi chúng có khả năng tiếp xúc với nhau, để lại tạo ra các hạt có kích thước lớn hơn. Khi xét đến khả năng liên kết giữa các hạt trong nước, người ta phân chia quá trình lắng tự do theo hai loại: lắng tự do của hạt không liên kết và lắng tự do khi các hạt có khả năng liên kết với nhau. Lắng tự do của các hạt riêng lẻ (không liên kết) xảy ra khi khả năng liên kết tự nhiên của các hạt không đáng kể, ví dụ trường hợp các hạt cát. Trong quá trình này các hạt cặn luôn duy trì tính đồng nhất, không thay đổi kích thước, không thay đổi khối lượng riêng và như vậy tốc độ lắng của chúng được xem như không đổi. Ngược lại, trong quá trình lắng kèm theo quá trình tạo bông keo thì các hạt tương tác với nhau, tạo ra bông keo và do vậy kích thước và trọng lượng có thể thay đổi, vận tốc lắng cũng do vậy mà thay đổi.theo

2. Lý thuyết lắng các hạt riêng lẻ

Lắng các hạt riêng lẻ sẽ xảy ra khi trong suốt quá trình lắng các hạt không thay đổi về kích thước, hình dạng và trọng lượng của chúng. Trong chất lỏng các hạt như vậy sẽ chuyển động rơi theo phương thẳng đứng khi khối lượng riêng của nó lớn hơn khối lượng riêng của nước bao xung quanh nó. Chuyển động của các hạt sẽ tăng tốc dần cho đến khi lực ma sát của chất lỏng bằng với lực rơi. Sau đó vận tốc thẳng đứng của hạt so với chất lỏng lơ lửng sẽ không đổi. - Vận tốc lắng của hạt tuân theo phương trình Newton: V={4g(p_s-p)d/3C_Dp}^1/2

Hoặc trong trường hợp riêng, theo phương trình Stokes: V=(p_s-p)d²g/18µ 

v: Vận tốc lắng (m/s) , '

p_s, p : Khối lượng riêng của hạt và nước (kg/m3 ) g:

g: Gia tốc trọng trường (9,81 m/s2 )

d: Đường kính của hạt (m)

C_D: Hệ số ma sát

µ : Độ nhớt tuyệt đối

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 hoàn toàn 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 nhiều so với hạt đơn lẻ. Kết quả sảy ra là phần ở trên bể lắng, vận tốc lắng nhỏ hơn, càng xuống dưới đáy vận tốc càng cao vì kích thước hạt được tăng lên.

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 (m3 /s), thời gian lắng To và vận tốc lắng so thì kích thước bể tính như sau: V = Q*To ; A = Q/so ; H= so*To

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_o = H/L*Q/H*B = Q/L*B

vh: Chuyển động theo dòng chảy vs: Lắng do trọng lực vo: 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.

- 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.

.- 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.

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.

- 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 45-60o so với mặt phẳng nằm ngang và song song với nhau

- 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.

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.

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

Trên đây là toàn bộ nội dung liên quan đến chủ đề lắng và các loại bể lắng trong xử lý nước cấp  mà chúng tôi chia sẻ cùng các bạn .

See more articles: Tư vấn giải pháp xử lý nước miễn phí, BIRM – THOÁT KHỎI NỖI LO XÂY BỂ NGƯNG, BỂ LẮNG