Đề tài Bể lắng đứng

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: BỂ LẮNG VÀ QUÁ TRÌNH LẮNG 1.1 Bể lắng 1.2 Phân loại bể lắng 1.2.1 Bể lắng dòng chảy ngang 1.2.2 Bể có dòng chảy hướng tâm 1.2.3 Bể có lắng nghiêng 1.2.4 Lắng Ballasted 1.2.5 Quá trình Sirofloc CHƯƠNG 2: BỂ LẮNG ĐỨNG 2.1 Bể lắng đứng 2.1.1 Giới thiệu 2.1.2 Cấu tạo bể lắng đứng 11 2.1.3 Nguyên lý hoạt động 12 2.2 Các loại bể lắng đứng 12 2.2.1 Bể lắng tiếp xúc ( bể lắng tạo bông): 12 2.2.2 Bể lắng bùn 13 2.2.3 Bể lắng tròn 16 2.2.4 Bể lắng có lớp cặn lơ lửng: 20 2.2.5 Bể lắng bùn cặn: 22 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỂ LẮNG ĐỨNG 24 3.1 Tính toán bể lắng đứng 24 3.2 Thiết kế bể lắng tròn 31 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG BỂ LẮNG ĐỨNG VÀO XỬ LÝ NƯỚC 33 CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 LỜI MỞ ĐẦU Tài nguyên nước thành phần chủ yếu môi trường sống, góp phần vào thành công chiến lược, quy hoạch, kế hoạc phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo quốc phòng, an ninh quốc gia Hiện nay, nguồn tài nguyên thiên nhiên quý quan trọng phải đối mặt với nguy ô nhiễm cạn kiệt Nguy thiếu nước, đặc biệt nước nước hiểm họa lớn tồn vong người toàn sống thái đất Do đó, người cần phải có biện pháp bảo vệ sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước Phải giữ cho nguồn nước sạch, chí hứng giọt nước; tái chế nước bẩn thành nước Vai trò nước sản xuất đời sống vô quan trọng vấn đề đặt với phải bảo vệ nguồn nước nước cách triệt để sống tương lai Chính để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho người dân việc xử lý nước cấp quan trọng để đảm bảo chất lượng Y Tế Việt Nam quy định Hiện có nhiều phương pháp xử lý nước, bên cạnh số phương pháp đại tuyển nổi, phương pháp màng…thì phương pháp truyền thống lắng với bể lắng đứng áp dụng rộng rãi cho nhà máy xử lý nước đạt hiệu cao CHƯƠNG 1: BỂ LẮNG VÀ QUÁ TRÌNH LẮNG 1.1 Bể lắng Lắng trình giúp hạt lơ lửng nước lắng xuống tác dụng trọng lực Các hạt lơ lửng lắng xuống trở thành trầm tích, xử lý nước thải gọi bùn Khi lớp dày trầm tích tiếp tục lắng xuống, điều gọi hợp Khi hợp trầm tích bùn hổ trợ phương tiện học điều gọi dày lên Trong xử lý nước, lắng xử dụng để giảm nồng độ hạt lơ lửng trước áp dụng trình keo tụ để giảm số lượng hóa chất trình keo tụ cần thiết sau keo tụ kết Khi lắng đọng trầm tích áp dụng sau keo tụ, mục đích thường để làm giảm nồng độ chất rắn lơ lửng để trình lọc hoạt động hiệu Lắng phương pháp để ứng dụng trước lọc: tùy chọn khác bao gồm tuyển không khí hòa tan số phương pháp lọc Tổng quát, chất rắn, lỏng quy trình tách, gọi trình giải thích Có nhiều phương pháp để áp dụng bồi lắng bao gồm: dòng chảy ngang, dòng chảy xuyên tâm, nghiêng… Hình 1.1 Bể lắng Bể lắng thành phần hệ thống đại cung cấp nước xử lý nước thải Một bể lắng cho phép hạt lơ lửng để lắng xuống nước thải chảy chậm qua bể, qua cung cấp mức độ lọc Một lớp chất rắn tích lũy, gọi bùn, tạo thành đáy bể định kỳ loại bỏ Trong xử lý nước uống, chất keo tụ thêm vào nước trước lắng để tạo thuận lợi cho trình giải quyết, lọc bước xử lý khác Trong xử lý nước thải đại, lắng sơ cấp phải theo sau xử lý thứ cấp (ví dụ, lọc nhỏ giọt bùn hoạt tính) để tăng hiệu làm Bồi lắng thường bắt đầu xử lý cách sử dụng lọc buồng lọc sạn để loại bỏ đối tượng lớn chất rắn thô Các hình thức phổ biến bồi lắng sau keo tụ, tạo lọc trước Đây loại trầm tích đòi hỏi phải bổ sung hóa chất (trong keo tụ/ bước kết bông) loại bỏ keo tụ khỏi nước Trong trình xử lý gia đoạn lắng nên loại bỏ 90% hạt lơ lửng từ nước, bao gồm vi khuẩn Mục đích lắng để làm giảm nồng độ hạt lơ lửng nước, giảm tải lọc Lắng xuất phần trình tiền xử lý, nơi gọi tiền lắng Quá trình phụ thuộc vào trọng lực không bao gồm keo tụ kết Nếu kết bông/ keo tụ, lắng đơn giản loại bỏ vật chất thô lở lửng (như cát) lắng nhanh chóng khỏi nước mà bổ sung hóa chất Đây loại lắng thường diễn hồ chứa, lưu vực cát, đập vụn, bẫy cát vào lúc bắt đầu trình xử lý Trong lắng sau keo tụ / kết có nghĩa để loại bỏ hầu hết hạt lơ lửng nước trước nước đạt đến trình lọc, tiền lắng loại bỏ hầu hết cặn lắng nước giai đoạn tiền xử lý Vì vậy, trước lắng giảm tải keo tụ / kết buồng lắng, giảm khối lượng hóa chất keo tụ cần thiết để xử lý nước Ngoài ra, lưu vực tiền lắng hữu ích nước thô vào nhà máy từ hồ chứa thường đồng chất lượng nước vào nhà máy mà trình tiền lắng Các ứng dụng lắng xử lý nước:  Tiền lắng bề mặt sông nước  Trong nhà máy xử lý lọc, xử lý nước bề mặt loại bỏ chất rắn keo tụ Từ bể tạo keo tụ đến bể lắng  Trong nhà máy xử lý làm mềm xử lý nước khó loại bỏ chất rắn keo tụ Từ bể tạo keo tụ đến bể lắng  Trong nhà máy xử lý khí loại bỏ sắt mangan từ nước ngầm Các loại hạt bể lắng  Hạt rời rạc / hạt riêng lẻ ₋ Kích thước, vận tốc không đổi suốt thời gian lắng ₋ ₋ ₋ ₋ ₋   ₋  ₋ ₋ ₋ ₋ ₋ ₋ ₋ ₋ ₋ Tỷ trọng 2.000-2.200 kg/m3 Các hạt lắng rời rạc vận tốc không đổi Lắng hạt rời rạc không thành cục Ví dụ: cát, hạt lơ lửng Xuất trong: Giai đoạn tiền lắng để xử lý cát Lắng cát suốt trình làm lọc cát Nồng độ : Rất thấp Hạt keo tụ kết Kích thước, vận tốc dao động lắng Các hạt thành cục phát triển lớn Tỷ trọng 1.030 - 1.070 kg/m3 Keo tụ tạo suốt trình lắng Kích thước: thay đổi liên tục Vận tốc: lắng thay đổi Tốc độ: lắng tăng theo độ sâu mức độ keo tụ Xuất trong:Phèn chua sắt đông tụ Mật độ: Thấp 1.2 Phân loại bể lắng 1.2.1 Bể lắng dòng chảy ngang Hình thức đơn giản lắng đưa vào bình, thùng chứa nước, để lại nơi thời gian đủ dài thời gian cho hạt lắng xuống sau gạn bỏ nước mà trầm tích Trong thực tế điều khả thi xử lý nước cho thị trấn, bể lắng vận hành liên tục Phương pháp đơn giản lắng sử dụng thùng hình chữ nhật với dòng chảy theo chiều ngang Nước chứa hạt lơ lửng đưa vào đầu bể chứa, sau nước chảy xuống đến đầu bể trình lắng hạt nước xảy Mục đích phần lớn hạt lắng lên tầng bể trước nước rút khỏi bể cuối cửa Bể dòng chảy theo chiều ngang thường xây dựng với sàn thoai thoải xuống cuối đầu vào phễu Bể trang bị với chế để cạo trầm tích từ đầu kết thúc trở lại cuối đầu vào đầu vào phễu từ nơi thải thủy lực Trong thiết kế bề quan tâm chủ yếu đầu vào đầu bể nước chảy vào từ đầu đến cuối cách đồng Một phần bể có dạng hình chủ nhật rộng lớn, bể có nhiều lớp (nhiều ván) xây dựng Các bể thường thông qua nước chảy dọc theo chiều dài tần trước chảy qua tầng 1.2.2 Bể có dòng chảy hướng tâm Bể dòng chảy hướng tâm có hình tròn với đầu vào nước trung tâm đầu Chú ý cần phải trả tiền để việc thiết kế đầu vào để hỗ trợ cho phân phối dòng chảy toàn bể Các trầm tích cạo đến trung tâm phễu xả bể Một số bể hình tròn bao gồm chức bổ sung vào cho keo tụ chí tuần hoàn hạt lơ lửng 1.2.3 Bể có lắng nghiêng Trong không ngăn cản kích thước bể lắng chi phối thời gian để phép cho hạt để giải thông qua độ sâu nước Lý thuyết đơn giản cho thấy hiệu việc loại bỏ hạt điều chỉnh khu vực có sẵn để giải Một cách tiếp cận để cung cấp lượng lớn với dấu chân nhỏ sử dụng nghiêng ống Chúng thường xây dựng vật liệu nhẹ dạng mô-đun dễ dàng định vị bể bê tông thép Kích thước bể lắng chi phối thời gian để phép cho hạt để lắng thông qua độ sâu nước Giả thuyết đơn giản cho thấy hiệu việc loại bỏ hạt điều chỉnh khu vực có sẵn để lắng Một cách tiếp cận để cung cấp lượng lớn với kích thướng nhỏ sử dụng nghiêng ống Chúng thường xây dựng vật liệu nhẹ dạng môđun dễ dàng định vị bể bê tông thép Dòng chảy nghiêng dòng, ngược dòng dòng ngang Trong xếp dòng, chảy nước xuống nghiêng hướng lắng hạt Trong xếp ngược dòng, nước chảy lên ngược với hướng lắng hạt Trong chéo dòng nước chảy qua tấm, tức ngang, vuông góc với hướng lắng hạt Một thách thức thiết kế để giải nghiêng để tối đa hóa phân phối dòng chảy nước và tối đa hóa hiệu loại bỏ hạt Ống nghiêng sử dụng hai dòng ngược dòng, hầu hết trường hợp ngược dòng Các môđun ống xây dựng loạt cách, mà hình dạng mặt cắt ngang ống có hình thức khác 1.2.4 Lắng Ballasted Sự khác biệt mật độ nước hạt tạo xử lý nước phương pháp kết tủa, keo tụ, nói chung nhỏ Do đó, lắng cách từ từ Phương pháp lắng đọng trầm tích(tức ngang,hướng tâm lắng nghiêng) bắt đầu trình khuấy chậm gọi keo tụ Mục đích keo tụ để hỗ trợ hạt kết để va chạm phải tuân thủ để phát triển thành hạt lớn giải nhanh hơn, phân phối cho kích thước hạt nhỏ tốt Keo tụ hỗ trợ ứng dụng polyme, với trọng lượng phân tử cao gọi polyelectrolytes Trong trường hợp keo tụ không làm tăng mật độ hạt, đặc tính keo tụ mật độ chúng giảm với gia tăng kích thước hạt Mật độ hạt keo tụ tăng lên cách áp dụng tác nhân ballasting Bentonite cát mịn Trong trường hợp cát mịn (80-200 mm), khôi phục lại để tái chế cách qua bùn cặn thu thập từ bể lắng qua hydrocyclones Tỷ lệ giải keo tụ ballast với cát mịn nhanh keo tụ mà tác nhân ballast, thường lắng bể vách nghiêng ngược dòng, hệ thống đặt phễu bùn lắng thu gấp ba lần nhiều 1.2.5 Quá trình Sirofloc Một cách khác để sử dụng trình giải thích dựa tạo keo tụ để xử lý nước có chứa độ đục khoáng sản, sử dụng trình Sirofloc® Sắt từ chia chuẩn bị cách rửa với dung dịch natri hydroxit pH cao áp dụng cho nước thô với nồng độ nhỏ cation polyelectrolyte Các hạt sắt từ hấp thụ chất hữu hòa tan màu sắc sản xuất thu hút hạt keo tốt Hệ thống treo sau qua từ trường khiến cho hạt sắt từ bị thu hút để hình thành thành khối lớn Các hạt lơ lững nhiễm từ tính sau vào bể lắng theo dòng chảy hướng tâm, khối sắt từ lắng xuống Các sắt từ lắng xuống bị thu hồi cách qua hydrocyclones trước tân trang lại với dung dịch natri hydroxit Ngoài ra, người ta phân chia theo cách sau:  Bể lắng hình chữ nhật Có thiết kế đơn giản nhất, cho phép nước chảy ngang qua bể lắng dài Đây loại bể thường tìm thấy nhà máy xử lý nước quy mô lớn Bể lắng hình chữ nhật có nhiều lợi khả dự báo, chi phí hiệu quả, bảo trì thấp Ngoài ra, bể lắng hình chữ nhật có khả ngắn dòng, đặc biệt chiều dài hai lần chiều rộng Một bất lợi bể hình chữ nhật đòi hỏi diện tích đất lớn  Bể lắng hình chữ nhật hai tầng Cơ hai bể trầm tích hình chữ nhật xếp chồng lên Đây loại bể giúp tiết kiệm diện tích đất, có hoạt động chi phí bảo trì cao so với bể hình chữ nhật cấp  Bể lắng hình vuông tròn với dòng chảy đứng Thường gọi bể lắng đứng Đây loại bể gây vấn đề ngắn dòng CHƯƠNG 2: BỂ LẮNG ĐỨNG 2.1 Bể lắng đứng 2.1.1 Giới thiệu Hình 2.1 Bể lắng đứng Trong bể lắng đứng nước chuyển động theo phương thẳng đứng từ lên trên, cò tức rn hạt cặn rơi ngược chiều với chiều chuyển động dòng nước từ xuống Khi xử lý nước không dùng chất keo tụ, hạt cặn có tốc độ rơi lớn tốc độ dâng dòng nước lắng xuống Còn hạt cặn có tốc độ nhỏ tốc độ dâng dòng nước, lơ lửng bị theo dòng nước lên phía bể Khi sử dụng nước có dùng chất keo tụ, tức nước có chứa hạt cặn kết dính hạt có tốc độ rơi ban đầu lớn tốc độ rơi dòng nước lắng xuống được, hạt cặn khác lắng xuống Nguyên nhân trình hạt cặn có tốc độ rơi nhỏ tốc độ dòng nước bị đẩy lên trên, chúng kết dính lại với tăng dần kích thước, có tốc độ rơi lớn tốc độ chuyển động dòng nước rơi xuống Như lắng keo tụ bể lắng đứng có hiệu cao nhiều so với lắng tự nhiên Tuy nhiên hiệu lắng bể lắng đứng không phụ thuộc vào chất keo tụ, mà phụ thuộc vào phân bố dòng nước lên chiều cao vùng lắng phải đủ lớn hạt cặn kết dính với Trong hệ thống xử lý nước thải tùy vào công dụng vị trí mà bể lắng chia sau: Sử dụng làm bể lắng sơ cấp: loại bỏ chất hữu không tan nước thải trước đưa nước thải vào công trình xử lý sinh học Nếu thiết kế xác bể lắng sơ cấp laoij 50 – 70% chất rắn lơ lửng, 25 – 40% BOD nước thải Sử dụng làm bể lắng thứ cấp: dùng để lắng cặn vi sinh bùn làm nước trước đưa nguồn tiếp nhận Đối với bể lắng đứng, nước thải chuyển động theo phương thẳng đứng từ lên đến vách tràn với vận tốc từ 0,5 – 0,6 m/s thời gian lưu nước bể dao động khoảng 45 – 120 phút Hiệu suất lắng bể lắng đứng thường thấp bể lắng ngang từ 10 – 20 % Thời gian lắng từ 0,5 đến 1,5 Bể lắng đứng thường thiết kế hình trụ tròn, có đáy hình nón/chóp với độ dốc 40 600, trang bị thêm thiết bị gạt váng bề mặt cặn đáy bể Bể lắng đứng làm từ thép (có phủ sơn chống ăn mòn axit), làm từ bê tông Trong bể lắng đứng (clarifier), nước thường vào bể khu vực trung tâm từ đầu vào chảy theo hình vẽ Nhưng bốn khu vực tìm thấy bể lắng: Hình 2.2 Cấu tạo bể lắng đứng 10 - Thông thường bể lắng trong, tầng cặn lơ lửng gồm hai ngăn: ngăn lắng ngăn chứa nén cặn Lớp nước phía tầng cặn lơ lửng gọi tầng bảo vệ tầng bảo vệ, lớp cặn lơ lửng bị theo dòng nước qua máng tràn làm giảm hiệu lắng cặn Mặt khác để bể lắng làm việc tốt, nước đưa vào bể phải có lưu lượng nhiệt độ ổn định Chỉ áp dụng bể lắng có lớp cặn lơ lửng nước đưa vào công trình có lưu lượng điều hòa thay đổi phạm vi không ± 15% nhiệt độ nước đưa vào thay đỗi không ±1˚C Sở dĩ phải có quy định nghiêm ngặt lớp cặn lơ lửng hạt cặn lớn lên lại bị phá vỡ thành hạt cặn nhỏ, sau lại hập thụ lớn lên Nếu lưu lượng nước dao động lớn, hạt cặn chưa đủ lớn bị kéo Mặt khác, nhiệt độ thai đổi đột ngột, lực liên kết hạt cặn lơ lửng thay độ nhựng cặn bị biên dạng, có bị phá vỡ - Ngoải nước đưa vào bể phải qua ngăn tách khí Nếu không trình chuyển động từ kên kro1 theo hạt cặn tràn vào máng thu nước làm giảm chất lượng nước sau lắng Ưu điểm: - Không cần xây dựng bể phản ứng bở trình phản ứng tạo kết tủa xảy diều kiện keo tụ tiệp xúc, lớp cặn lơ lửng bể lắng - Hiệu xử lý cao bể lắng khác tốn diện tích xây dựng Nhược điểm: - Công suất nhỏ 3000 m3/ ngày đêm - Có kết cậu phức tạp - Chế độ quản lý chặt chẽ - Công trình phải làm việc liên tục suốt ngày đêm - Nhạy cảm với dao động lưu lượng nhiệt độ nước 2.2.5 Bể lắng bùn cặn: Nguyên lý hoạt động: - Nó bao gồm bể đáy với loạt ống đục lỗ đáy để phân phối nước thô toàn đáy, - Nước di chuyển liên tục thông qua đường ống đục - Nước lưu trữ phần buồng chân không thời gian định cách tạo chân không - Sau thủy lực tạo ra, nước chuyển với tốc độ cao thông qua đường ống phân phối vào vùng trung tâm - Một tập hợp máng thu đặt bể lắng để thu nước chảy tràn - Loại bỏ không khí cách hút từ chân không buồng chân không tạo Kết là, mực nước tăng lên bên buồng chân không Khi đạt đến 22 mức độ thiết lập 0,35 m 0,45 m mực nước, phận kết nối kết nôi đột ngột mở van hút gió - Áp suất khí áp dụng cho nước lưu trữ buồng chân không, đẩy nước vào ống phân phối đục lỗ tốc độ cao - Khi mực nước bên buồng chân không đạt đến mức thấp khoảng 10 - 20 cm bên trongbể lắng , van hút gió đóng lại chu kỳ bắt đầu lần với làm việc buồng chân không - Vùng bùn phần bể lắng chịu tác động từ chuyển động thẳng đứng Nó mở rộng nước lao từ buồng chân không trình xả, thời gian ngắn (5 -20 giây.) Và sau thu lại trình tạo chân không kéo dài 25 - 50 giây - Bùn thải tập trung có chứa số lượng phần phễu đáy bể Bùn thải đặn Hình 2.11 Cấu tạo bể lắng bùn cặn Ưu điểm: - Trộn nhanh tạo vùng trung tâm – hàm lượng cặn hình thành cao - Nước có chứa cặn từ lên qua lớp bùn làm gia tăng kết nhanh lớn hơn, thuận lợi trình lắng 23 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỂ LẮNG ĐỨNG 3.1 Tính toán bể lắng đứng Diện tích tiết diện ngang vùng lắng bể lắng đứng xác định theo công thức: 𝐹 = 𝛽 𝑄 (𝑚2) 3,6 𝑣𝑡𝑡 𝑁 Trong đó: Q lưu lượng nước tính toán (m3/h) vtt tốc độ tính toán dòng nước lên (mm/s) Tốc độ không lấy lớn tốc độ lắng Uo cặn Tốc độ rơi cặn: Đặc điểm nước nguồn phương pháp xử lí Tốc độ rơi cặn uo (mm/s)  Xử lí nước có dùng phèn Nước đục (hàm lượng cặn < 50 mg/l) 0,35 – 0,45 Nước đục vừa (hàm lượng cặn 50 – 250 mg/l) 0,45 – 0,5 Nước đục (hàm lượng cặn 250 – 2500 mg/l) 0,5 – 0,6  Xử lí nước không dùng phèn, nước đục 0,12 – 0,15 N: Số bể lắng đứng, không nhỏ bể β: Hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể lấy giới hạn từ 1,3÷1,5 Giới hạn lấy tỉ số đường kính chiều cao bể 1(β = 1,3 D/H = 1); giới hạn lấy tỉ số 1,5 (β = 1,5 D/H = 1,5) Đường kính bể lắng xác định thoe công thức: 𝐷=√ (𝐹 + 𝑓 ) (𝑚 ) 𝜋 Trong đó: f: Diện tích tiết diện ngang bể phản ứng xoáy hình trụ (tức ống trung tâm) xác định theo công thức trình bày mục (5.1) 24 Chiều cao vùng lắng xác định phụ thuộc vào cao trình dây chuyền công nghệ, lấy H = 2,6÷5 m Phần chứa ép cặn bể lắng đứng pahir xây thành hình nón hay chóp với góc tạo thành giứa tường nghiêng 70÷80% Phải dự kiến xả cặn bể không ngừng làm việc Thời gian làm việc lần xả cặn không nhỏ hàm lượng cặn đến 1000mg/l Khi hàm lượng cặn lớn 1000mg/l không lấy 24 Thời gian lần xả cặn xác định thoe công thức sau: 𝑇= 𝑊𝑐 𝑁 𝛿 (ℎ ) 𝑄(𝐶𝑚𝑎𝑥 − 𝑐 ) Trong đó: Wc : Dung tích phần chứa nén cặn bể (m3) tính theo công thức sau: 𝜋 ℎ𝑛 𝐷 + 𝑑 + 𝐷 𝑑 ( ) (𝑚 ) 𝑊𝑐 = hc: Chiều cao phần hình nón chứa nén cặn (m), xác định theo công thức sau: ℎ𝑛 = 𝐷−𝑑 (𝑚 ) 2𝑡𝑔(90𝑜 − 𝛼) α: Góc nghiêng phần nón so với mặt phẳng ngang (α = 50÷55o) D: Đường kính phần đáy hình nón chóp (m) lấy đường kính ống xả cặn N: Nồng độ trung bình cặn nén chặt Hàm lượng cặn có nước nguồn (mg/l) Nồng độ TB cặn nén tính (g/m3) sau khoảng thời gian 6h 8h 12h 24h Đến 50 6000 6500 7500 8000 Trên 50 đến 100 8000 8500 9300 10000 Trên 100 đến 400 24000 25000 27000 30000 Trên 400 đến 1000 27000 29000 31000 35000  Khi xử lý có dùng phèn 25 Trên 1000 đến 2500  Khi xử lý không dùng phèn 34000 36000 38000 41000 - - - 150.000 C: Hàm lượng cặn lại nước sau lắng 10÷12 mg/l Cmax: Hàm lượng cặn nước đưa vào bể lắng (kể cặn tự nhiên lượng hóa chất cho vào nước) Xác định theo công thức: Cmax = Cn + KP + 0,25M + v (mg/l) Trong đó: Cn: Hàm lượng cặn nước nguồn (mg/l) P: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngậm nước (g/m3) K: Hệ số phụ thuộcvào độ tinh khiết phèn sử dụng Đối với phèn nhôm K = 0,55 Đối với phèn nhôm không K = 1,0 Đối với phèn sắt clorua K = 0,8 M: Độ màu nước nguồn (độ) thang màu platin – côban v: Liều lượng vôi kiềm hóa nước (nếu có) (mg/l) Lượng nước dùng cho việc xả cặn xác định theo công thức: 𝑃= 𝐾𝑃 𝑊𝑐 𝑁 100 (%) 𝑄 𝑇 Việc thu nước lắng bể lắng đứng thực hệ thống máng vòng xung quanh bể diện tích bể nhỏ 12m2 Khi diện tích bể lớn làm thêm ống haowjc máng có đục lỗ hình nan quạt tập trung mước vào máng Diện tích bể nằm khoảng từ (12÷30)m3 làm nhánh, diện tích bể lớn 30m3 làm 6÷8 nhánh Nước chảy ống máng với vận tốc v = 0,6÷0,7 m/s Đường kính ống xả lấy 150÷200 mm Ví dụ: Tính toán bể lắng đứng cho trạm xử lí có công suất 2400 m3/ngày đêm Hàm lượng cặn nước nguồn 1000 mg/l, độ màu M = 50o Giải: Diện tích tiết diện ngang vùng cần lắng tính theo công thức sau: 𝐹 = 𝛽 𝑄 (𝑚2) 3,6 𝑣𝑡𝑡 𝑁 26 Ta có: 𝐹 = 1,5 100 = 37,9(𝑚2 ) 3,6.0,55.2 Diện tích ngăn phản ứng xoáy hình trụ tính theo công thức sau: 𝑓= 𝑄 𝑡 100.18 = = 3,4 (𝑚) 60 𝐻 𝑛 60.4,5.2 Đường kính bể lắng xác định theo công thức 𝐷=√ Vậy tỉ số: 𝐷 𝐻 = 7,5 (𝐹 + 𝑓 ) (37,9 + 3,4) =√ = 7,25 (𝑚) 𝜋 3,14 = 1,45< 1,5 đạt yêu cầu (H = 5m chọn phần tính bể phản ứng xoáy hình trụ) Thời gian làm việc lần xả cặn xác định theo công thức sau: 𝑇= 𝑊𝑐 𝑁 𝛿 (ℎ ) 𝑄(𝐶𝑚𝑎𝑥 − 𝑐 ) Trong đó: 𝑊𝑐 = 𝜋 ℎ𝑛 𝐷 + 𝑑 + 𝐷 𝑑 ( ) (𝑚 ) Với: ℎ𝑛 = 𝐷−𝑑 (𝑚 ) 2𝑡𝑔(90𝑜 − 𝛼) Chọn α = 50o ; d = 200 mm ℎ𝑛 = 7,25 − 0,2 = 4,2 (𝑚) 2𝑡𝑔(90𝑜 − 50𝑜 ) Vậy: 𝑊𝑐 = 3,14.4,20 7,252 + 0,22 + 7,25.0,2 ( ) = 59 (𝑚3 ) Ta có: Q = 100 m3/h ; N = bể ; C chọn 12 mg/l Cmax: tính theo công thức (3-27) phần tính toán bể lắng ngang 27 Cmax = 1102,5 mg/l δ: Chọn theo bảng (3-3) ; δ = 35000 g/m3 Như 59.2.35000 = 38 (ℎ) 100(1102,5 − 12) 𝑇= Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính phần trăm lượng mước xử lú, xác định sau: 𝑃= 𝐾𝑃 𝑊𝑃 𝑁 100 (%) 𝑄 𝑇 KP: Hệ số pha loãng cặn 1,2÷1,15 Lấy KP = 1,15 𝑃= 1,15.59.2 = 3,57 (%) 100.38 Để thu nước lắng, dùng hệ thống máng vòng chảy tràn xung quanh thành bể máng hình nan quạt chảy tập trung vào máng (do diện tích bể lắng đứng 19m2) Nước chảy theo chiều, nên diện tích mặt cắt ngang máng vòng tính sau: 𝑓𝑣 = 𝑄 (𝑚 ) 2.2 𝑣 Trong đó: Q = 100 m3/h = 0,028 m3/s v: vận tốc nước chảy máng, v = 0,6 m/s 𝑓𝑣 = 0,028 = 0,012 (𝑚2 ) 2.2.0,6 Thiết diện máng có tiết diện : (0,1 × 0,06) m Trường hợp không cho chảy tràn mà đục lỗ quanh máng lấy dlỗ = 20÷30 mm vlỗ = m/s  Bể phản ứng xoáy hình trụ Bể phản ứng xoáy hình trụ thường đặt bể lắng đứng, áp dụng cho nhà máy nước có công suất nhỏ Bể gồm ống hình trụ đặt tâm bể phần bể lắng đứng Nước từ bể trộn dẫn ống qua hai vòi phun cố định vào phần bể Hai vòi phun đặt đối xứng qua tâm bể, với hướng phun ngược chiều phun nằm phương tiếp tuyến với đường chu vi bể Do tốc độ qua vòi phun nước, nước chảy quanh thành bể tạo thành chuyển động xoáy từ xuống Các 28 lớp nước có bán kính quay khác có tốc độ chuyển động khác tạo điều kiện tootscho hạt cặn, keo va chạm kết dính với tạo thành cặn Đường kính vòi phun chonjt theo tốc độ nước khỏi vòi 2-3 m/s Tổn thất áp lực vòi phun tính theo công thức: ℎ = 0,06𝑣 (𝑚) Trong đó: v – vận tốc nước qua miệng vòi phun (m/s) Đường kính bể phản ứng tính theo công thức: 𝐷=√ 4𝑄𝑡 (𝑚 ) 60𝜋𝐻𝑛 Trong đó: Q – lưu lượng nước xử lý (m3/h); t – thời gian lưu lượng nước bể phản ứng lấy 15-20 phút; H – chiều cao bể phản ứng lấu 0,90 chiều cao vùng lắng bể lắng đứng (m); n – số bể phản ứng làm việc đồng thời Nước chứa cặn từ đáy bể phản ứng Ở đây, theo đường chu vi bể đặt vách ngăn hướng dòng xếp hình nan quạt để dập tắt chuyển động xoáy phân phối nước vào bể lắng Kích thước vách ngăn lấy cấu tạo theo khoảng cách từ đáy bể pahnr ứng đến đáy bể lắng đường kính bể lắng Khoảng cách vách ngăn đường chu vi bể phản ứng lấy từ 0,1m đến 0,6m Cường độ khuấy trộn bể xác định gradient vận tốc tính theo công thức: 𝐺=√ 𝑄𝛾𝑣 −1 (𝑠 ) 2𝑉Ƞ Trong đó: Q – lưu lượng nước vào bể (m3/s); 𝛾 – trọng lượng riêng nước (kg/m3); v – tốc dộ nước qua vòi phun (m/s); V – dung tích bể phản ứng (m3); Ƞ - hệ số nhớt động học nước 29 Ngoài bể lắng đứng bể phản ứng xoáy hình trụ đượ xây dựng kết hợp với kiểu bể lắng khác cấu tạo phức tạp vòi phun  Lắng cặn keo tụ bể lắng đứng Trong bể lắng đứng, nước chuyển động theo phương thắng đứng từ lên, ngược 𝑄 chiều với hướng rơi hạt cặn lắng Nếu tốc độ dòng nước lên 𝑢𝑜 = 𝐹 có hạt có tốc độ lắng u > uo lắng xuống đáy bể, hạt có u < uo lơ lửng bị dòng nước Khi lắng hạt cặn khả keo tụ, hiệu lắng có trị số tỷ lệ tính theo phần trăm trọng lượng hạt lớn u > uo tổng số trọng lượng hạt cặn có nước, hiệu lắng thấp, khồng dùng bể lắng đứng để lắng hạt cặn tự khả keo tụ Trong trương hợp lắng hạt cặn keo tụ Hiệu lắng đạt cao hơn, ban đầu hạt có tốc độ lắng nhỏ tốc độ dòng nước (u < uo) bị đẩy dần lên, trình lên, hạt cặn va chạm kết dính với nhau, tăng dần kích thước, có tốc độ lắng lớn tốc độ dòng nước lên rơi xuống đáy bể Như lắng hạt keo tụ bể lắng đứng, hiệu lắng không phụ thuộc vào diện tích bề mặt Q/F mà phụ thuộc vào chiều cao lắng H thời gian lưu nước bể T Bể lắng đứng bể lắng thường xây dựng kết hợp với ngăn phản ứng tạo cặn đặt Bể có cấu tạo gồm vùng: vùng phân phối nước vào, vùng lắng, vùng thu nước ra, vùng chứa cặn Diện tích bề mặt bể lắng đứng xác định theo công thức: 𝐹=𝛼 𝑄 𝑢𝑜 Trong đó: Q – lưu lượng nước đưa vào bể lắng (m3/s); uo – tốc độ lắng hạt cặn (m/s), uo tra theo biểu đồ đường cong lắng theo hiệu lắng R% mong muốn Khi số liệu chọn uo từ 0,0022 đến 0,0007 m/s; α – hệ số dự phòng kể đến việc phân phối nước không toàn mặt cắt ngang bể Giá trị hệ số α phụ thuộc vào tỷ số đường kính chiều cao vùng lắng D/H 1,5 2,5 α 1,3 1,5 1,75 30 Bề mặt bể lắng đứng hình tròn hình vuông, thời gian lưu nước bể từ – Chiều cao vùng lắng H chọn phụ thuộc vào sơ đồ cao trình thủy lực công trình dây chuyên xử lý thương từ – 5m 3.2 Thiết kế bể lắng tròn - Bể lắng tròn có khu vực chức tương tự bể lắng ngang, chế độ dòng chảy khác Khi dòng chảy vào ông trung tâm chảy theo hướng bán kính, vận tóc dòng chảy giảm dần khoảng cách từ trung tâm tăng lên Như vậy, đường mà hạt cặn bể lắng tròn di chuyển hình parobol trái ngược với dòng chảy thẳng bể lắng ngang - Các chế loại bỏ bùn bể lắng tròn đơn giản đòi hỏi bảo trì Hình 3.1 Hoạt động bể lắng tròn Quá trình lắng - Các hạt rơi xuống bể lắng có hai thành phần vận tốc: Thành phần theo chiều đứng: 𝑣𝑡 = (𝜌𝑝 −𝜌)𝑔𝑑2 Thành phần theo chiều ngang: 𝑣ℎ = 18𝜇 𝑄 𝐴 Vận tốc rơi hạt cặn tổng vectơ vận tốc theo phương đứng 𝑣𝑡 vận tốc theo phương ngang 𝑣ℎ  Giả sử cột lắng treo lơ lửng dòng vùng lắng sau thả trôi theo dòng xuyên qua vùng lắng Xem xét lại hạt phép phân tích hỗn hợp lắng loại lúc đầu bề mặt lắng xuống dần theo độ sâu cột z0 , 31 thời gian t0 Nếu t0 tương ứng với thời gian cần thiết cho cột khỏi vùng lắng, hạt rơi vào vùng lắng bùn xả khỏi hệ thống treo thời điểm mà cột tới cuối vùng lắng Tất hạt có vt> v0 loại khỏi hệ thống treo số điểm dọc theo khu vực lắng  Bây xem xét hạt có vận tốc lắng < v0 Nếu độ sâu ban đầu hạt Zp/vt = t0, hạt bị loại bỏ Vì vậy, việc loại bỏ hạt lơ lửng qua khu vực lắng cân đối tỷ lệ vân tốc lắng hạt vận tốc lắng v0 Thời gian t0 tương ứng với thời gian lưu bùn trình lắng 𝑡 = Ngoài ra, 𝑡0 = Vì 𝑍0 𝑣0 = Hoặc 𝑣0 = 𝑉 𝑄 = 𝐿.𝑍0 𝑊 𝑄 𝑍0 𝑣0 𝐿.𝑍0 𝑊 𝑄 𝑣0 = 𝑄 𝐿.𝑊 𝑄 𝐴𝑠 Vì vậy, độ sâu bể yếu tố việc xác định kích thước hạt loại bỏ hoàn toàn vùng lắng Các yếu tố định số lượng Q/A s, có đơn vị vận tốc gọi q0 tỷ lệ tràn Tỷ lệ tràn yếu tố thiết kế cho bể lắng tương ứng với vận tốc lắng hạt mà 100% loại bỏ Thiết kế chi tiết: Thời gian lưu bùn: cho lắng thông thường 3-4h, lắng hạt keo tụ 2-2,5h Vận tốc dòng chảy: không lớn 30cm/phút (dòng chảy ngang) Kích thước bể: L:B = 3-5:1.Nói chung L = 30m (phổ biến) tối đa 100m Chiều rộng đến 10m Hình tròn: đường kính không lớn 60m, nói chung 20 đến 40m Độ sâu từ 2,5 – 5m (thông thường 3m) Tỷ lệ tràn bề mặt: lắng thông thường 12000 đến 18000 L/d/m2; lắng hạt keo tụ 24000 đến 30000 L/d/m2 Độ dốc: 8% 32 CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG BỂ LẮNG ĐỨNG VÀO XỬ LÝ NƯỚC Bể lắng hình chữ nhật: có hai loại bể dòng chảy liên tục bể dòng chảy ngang bể dòng chảy đứng Trong bể dòng chảy đứng, nước thải vào phía chảy ngược lên Có thể loại bỏ 60% chất rắn 35% BOD nước thải Trong hệ thống xử lý nước thải tùy vào công dụng vị trí mà bể lắng đứng chia sau: - Sử dụng làm bể lắng sơ cấp: loại bỏ chất hữu không tan nước thải trước đưa nước thải vào công trình xử lý sinh học Nếu thiết kế xác bể lắng sơ cấp loại 50-70% chất rắn lơ lửng, 25-40% BOD nước thải - Sử dụng làm bể lắng thứ cấp: dùng để lắng cặn vi sinh bùn làm nước trước đưa nguồn tiếp nhận Bể lắng tròn: bể lắng tròn, nước chuyển động theo hướng bán kính (radian) Nước thải vào buồng phân phối trung tâm, chảy theo hướng bán kính qua vùng lắng vào máng thu nước đặt theo chu vi vảnh bể Hoặc phân phối nước thải vào bể máng có vách lửng đặt quanh chu vi bể, nước chuyển động qua vùng lắng theo hướng bán kính vào máng thu nước đặt tâm bể Hình4.1 Sơ đồ bể lắng tròn xử lý nước thải Bể lắng dòng chảy đứng: bể lắng dòng chảy đứng thường dạng thân thùng tròn đường khính nhỏ với đáy sâu hình nón Đường kính bể thay đổi từ đến 9m tổng chiều cao thay đổi từ 7,5 đến 9m Chúng xây dựng 33 phần nằm mặt đất phần nằm mặt đất Nước thải, sau qua màn, đưa vào bể gần phía dưới, lên theo máng dẫn nước thải nằm dọc theo rìa thành bể Bể thiết kế cho vận tốc lên dòng chảy nhỏ vận tốc lắng hạt Như vậy, nước thải qua với vận tốc tương đối cao loại bỏ 34 CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT Trong trình xử lý nước cấp giai đoạn lắng với bể lắng đứng quan trọng, định đến hiệu trình khử trùng nước chất lượng nước đầu Hiện có nhiều công nghệ đại thay cho công nghệ lắng truyền thống, công nghệ tuyển nổi, lọc nước phương pháp màng…Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ lắng với bể lắng đứng phổ biến có ưu diểm phù hợp với tính chất, chất lượng hay nhu cầu sử dụng nước 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] IWA Water Wiki – Information resource & hub for the – Global water community – Sedimentation Processes (Nguồn: http://www.iwawaterwiki.org/xwiki/bin/view/Articles/SedimentationProcesses) [2] Encyclopaedia Britannica – Sedimentation tank (Nguồn: http://www.britannica.com/EBchecked/topic/532321/sedimentation-tank) [3] Settling Tanks (Nguồn: http://web.iitd.ac.in/~gazala/CEL311/SETTLING%20TANKS%20PPT.ppt) [4] Cicular secondary clarifier for wastewater treatment and an improved solids-liquid separation process thereof By Girish Ramesh Pophali, Tapas Nandy,Santosh Narain Kaul, Sukumar Devotta (Nguồn: https://www.google.co.in/patents/US7637379) [5] Universidad Nacional de Colombia –Dirección Nacional de innovación Académica (Nguồn:http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080004/contenido/Cap itulo_8/Pages/Proceso_tratamiento_aguas(b)_continuacion2.htm) [6] Clariflocculator Poster by Water Treatment in Sewage Treatment (Nguồn:http://www.thewatertreatments.com/wastewater-sewagetreatment/clariflocculator//clariflocculator/#sthash.JJTdzS6R.dpuf) [7] Waste Water EngineeringBy Dr B C Punmia, Ashok Kr Jain, Arun Kr Jain,Dr B.C Punmia,Ashok Kr Jain,Arun Kr Jain [8] Xử lý nước cấp Tiến sĩ Nguyễn Ngọc Dung, Nhà xuất Xây Dựng [9] Islamic University of Gaza - Environmental Engineering Department Water Treatment, Water Treatment, EENV 4331, Lecture 4: Sedimentation by Dr Fahid Rabah 36