CÁC YẾU TỐ NH HƯỞNG ĐẾN SỰ LẮNG TRONG BỂ LẮNG NGANG

GIỚI THIỆU

SỰ LẮNG

Lắng là một bước quan trọng trong quy trình xử lý nước, giúp loại bỏ các hạt lơ lửng như bông cặn, cát và đất sét trước khi nước được đưa vào bể lọc Quá trình này diễn ra trong bể lắng, nơi nước cần xử lý được giữ lại để tạo điều kiện cho các hạt cặn lắng xuống dưới tác động của trọng lực Với diện tích bể lớn và tốc độ dòng chảy chậm, quá trình lắng diễn ra gần như ở trạng thái tĩnh, giúp tối ưu hóa hiệu quả tách biệt các tạp chất khỏi nước.

Khi xem xét khả năng liên kết giữa các hạt trong nước, quá trình lắng tự do được chia thành hai loại: lắng tự do của hạt không liên kết và lắng tự do của hạt có khả năng liên kết Lắng tự do của các hạt riêng lẻ, như hạt cát, xảy ra khi khả năng liên kết tự nhiên của chúng không đáng kể, duy trì tính đồng nhất mà không thay đổi kích thước hay khối lượng riêng, do đó tốc độ lắng được coi là không đổi Ngược lại, trong quá trình lắng kèm theo keo tụ tạo bông, các hạt tương tác với nhau, tạo ra bông keo, dẫn đến sự thay đổi kích thước và trọng lượng, làm tăng tốc độ lắng.

BỂ LẮNG

Để loại bỏ các chất không tan hữu cơ có thể chìm hoặc nổi trên mặt nước, phương pháp lắng được áp dụng Quá trình lắng này diễn ra trong một công trình được gọi là 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. tiếp xúc (còn được gọi là bể lắng lamen) [4]

Hình 1 Một số bể lắng phổ biến.[4]

Các bể lắng được sử dụng trong xử lý nước bao gồm nhiều loại, với thứ tự ưu tiên lựa chọn cho lắng cặn keo tụ/tạo bông như sau: (1) Bể lắng hình chữ nhật chứa các mô-đun có tỷ lệ cao, (2) Bể hình chữ nhật dài và (3) Bể lắng đúng tốc độ cao (hay còn gọi là bể lắng cát sàn) Đối với quá trình làm mềm vôi xút, bể lắng phản ứng hoặc bể lắng lớp bông bùn, nơi chất rắn tiếp xúc theo dòng đi lên, được ưu tiên lựa chọn hơn.

Bể lắng dòng đi lên và bể lắng chất rắn tiếp xúc là những thiết bị có kích thước và thiết kế cố định từ trước, nhưng không được ưu tiên lựa chọn do một số lý do Đầu tiên, sự dao động nhiệt độ nhỏ khoảng 0,5 độ C có thể dẫn đến dòng chảy mật độ cao ngắn mạch Thứ hai, hiệu quả của bể có thể giảm nhanh chóng nếu bị quá tải về thủy lực hoặc chất rắn Mặc dù vậy, trong một số trường hợp, chúng vẫn có thể phù hợp Ngoài ra, dòng chảy ngang với ống dẫn trung tâm và ống dẫn ngoại vi cũng không được khuyến khích do tính không ổn định về thủy lực Những vấn đề này đã được thảo luận chi tiết bởi Kawamura (2000).

Bảng 1: Các bể lắng đặc trưng được sử dụng trong xử lý nước [1]

Tên Hình dạng hoặc nhận xét

Bễ lắng ngang Bể dài hình chữ nhật

Nguồn cấp trung tâm Hình tròn, dòng chảy ngang

Nguồn cấp ngoại vi Hình tròn, dòng chảy ngang

Bể lắng đứng Độc quyền

Dòng chảy đứng, bễ lắng chất rắn tiếp xúc

Tuần hoàn bùn vớ lớp phủ bùn, độc quyền

Bễ lắng modun tỉ lệ cao Hình chữ nhật, có tấm song song hoặc ống, độc quyền

Bể lắng cát Bổ sung cát nhỏ, độc quyển

1.2.2 Vị trí bể lắng trong xử lí nước

Quá trình lắng trầm tích trong xử lý nước thường diễn ra sau giai đoạn đông tụ/kết bông và trước khi lọc Đây là giai đoạn cần bổ sung hóa chất để loại bỏ cặn bẩn, giúp loại bỏ đến 90% các hạt lơ lửng, bao gồm cả vi khuẩn Mục tiêu của quá trình lắng này là giảm nồng độ các hạt lơ lửng, từ đó giảm tải cho quá trình lọc Trong xử lý nước, có hai giai đoạn lắng quan trọng.

Tiền lắng (presedimentation) là một quá trình tiền xử lý quan trọng, trong đó lắng trầm tích phụ thuộc vào trọng lực của các hạt lơ lửng trong nước Quá trình này có khả năng loại bỏ các hạt thô mà không cần sử dụng hóa chất đông tụ hay kết bông Tiền lắng thường được thực hiện trong các hồ chứa, lưu vực sạn, hoặc tại giai đoạn đầu vào của quy trình xử lý nước.

Quá trình tiền lắng đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ hầu hết các hạt lơ lửng và trầm tích trong nước trước khi tiến hành lọc Bằng cách này, tiền lắng không chỉ giúp giảm lượng hóa chất đông tụ cần thiết mà còn cải thiện chất lượng nước thô từ hồ chứa, mang lại sự đồng đều mà các lưu vực nước khác không có.

Bài viết này sẽ tập trung vào quá trình lắng sau đông tụ và kết bông, đặc biệt là các loại bể trầm tích và cấu trúc của bể lắng dòng chảy ngang hình chữ nhật Lắng được sử dụng phổ biến trong xử lý nước mặt nhằm ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn nhanh chóng ở các bộ lọc cát sau khi keo tụ và sự hình thành bông cặn.

Hình 2 Sơ đồ quá trình thực hiện xử lý nước mặt.[5]

Lọc bằng than hoạt tính

Sự loại bỏ bông cặn

Bằng lắng đọng trầm tích

BỂ LẮNG NGANG

Bể lắng ngang là loại bể có thiết kế đơn giản, cho phép nước chảy ngang qua một bể lắng dài, thường thấy trong các nhà máy xử lý nước quy mô lớn Bể lắng hình chữ nhật mang lại nhiều lợi ích như khả năng dự báo tốt, chi phí hiệu quả và bảo trì thấp Đặc biệt, loại bể này ít có khả năng ngắn dòng khi chiều dài ít nhất gấp đôi chiều rộng Tuy nhiên, một nhược điểm của bể hình chữ nhật là yêu cầu diện tích đất lớn.

 Ưu điểm: o Dễ thiết kế, xây dựng và vận hành. o Áp dụng cho lưu lượng lớn ( > 15.000 m 3 /ngày)

 Khuyết điểm: o Thời dan lưu dài o Chiếm mặt bằng và chi phí cao

 Ứng dụng: thường áp dụng trong xử lí nước cấp.

Hình 3 Bể lắng dòng chảy ngang.[5]

 Nước trong bể lắng dòng chảy ngang ( hình 2) được phân bố đều trên diện tích mặt cắt ngang của bể lắng trong khu vực đầu vào.

 Sự ổn định (không biến động) của dòng chảy trong khu vực lắng ảnh hưởng nhiều đến sự lắng các chất huyền phù trong khu vực lắng

 Bùn được tích lại ở dưới đáy hoặc liên tục được thải bỏ

 Trong vùng cửa ra, bùn đặc bị lắng phải được ngăn chặn từ việc lắng lại và rửa sạch với nước thải.[5]

ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO- HOẠT ĐỘNG BỂ LẮNG NGANG

Các bể lắng ngang có thể được xây dựng trên mặt đất bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép, hoặc có thể được thiết kế dưới lòng đất với các bức tường thẳng hoặc nghiêng để giữ nước theo chiều dọc hoặc bên trong dốc.

Cấu tạo bể lắng ngang bao gồm bốn bộ phận chính Mỗ khu vực có hoạt động đặc trưng riêng:

Khu đầu vào (Inlet zone) là nơi nước được dẫn vào bể với dòng chảy ổn định, giúp tạo ra sự xáo trộn đều trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể.

2 Khu vực lắng (Settling zone) : Một phần của bể nơi xảy ra quá trình lắng đọng trầm tích.

3 Khu đầu ra (Outlet zone) : Chậm thống nhất hòa-off của nước làm rõ từ vùng giải quyết Sự phát triển bên ngoài của dòng chảy sẽ không làm phiền các prozess giải quyết.

4 Khu vực chứa bùn( Sludge zone): Nơi thu thập , tập trung bùn Nếu bùn để bùn tự trượt xuống khu thu bùn này, sàn của bể nên có độ dốc 45º Việc hút bùn (cặn) xảy ra tại ống hút bùn (8)

Hình 4 Bốn khu vực chính của bể lắng ngang

2.1.2 Các bộ phận cấu tạo chi tiết của một số loại bể lắng ngang

Hình 5a Cấu tạo của bể lắng ngang hình thông thường

(1) Mương dẫn nước thải vào bể

(4) Máng thu nước sau lắng

(5) Máng thu và xả chất nổi

(6) Mương dẫn nước thải ra khỏi bể

Hình 5b Cấu tạo bể lắng ngang với nhiều hố tập trung cặn

(1) Mương dẫn nước thải vào bể (5) Mương dẫn nước thải ra khỏi bể

(2) Máng phân phối nước (6) Các hố thu cặn

(3) Tấm chắn nửa chìm nửa nổi (7) Các ống thu cặn

(4) Máng thu nước sau lắng

Hình 5c Cấu tạo bể lắng ngang kết hợp bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

(1) Ngăc tách khí (4) ống phân phối nước vào

(2) Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng (5) Máng thu nước bề mặt

(3) Bể lắng ngang (Hình 4a) (6) Ống xả cặn

Hình 5d Cấu tạo chi tiết bể lắng ngang co hệ thống thu cặn cơ khí.[1]

2.1.3 Đặc điểm cấu tạo chung

- Chiều sâu của bể có thể từ 2 - 3,5 m.

- Chiều dài bể tối thiểu gấp 10 lần chiều sâu.

- Bể lắng ngang thích hợp cho các trạm có công suất lớn (trên 30.000 m 3 /ngđ)

- Đòi hỏi diện tích xây dựng rộng và thường xây dựng ở ngoài trời.

- Để phân phối nước vào bể cũng như thu nước, cách thông thường là dùng các vách ngăn đặt cách vách bể 1 - 2m.

- Vận tốc vào 0,2 - 0,3 m/s và vận tốc nước ra 0,5 m/s.

- Nước sau lắng được thu bằng máng tràn.

- Đáy thường được thiết kế có độ dốc về phía đầu bể đễ dễ dàng khi xả cặn và tránh xáo trộn bùn.

- Cặn có thể được thu bằng biệt pháp cơ khí hoặc thủ công :

 Độ dốc đáy bể lá 1% khi thu cặn bằng cơ khí

 Độ dốc là 5 – 10% khi thu cặn bằng thủ công

2.2 QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA BỂ

Sau quá trình đông tụ kết bông, nước được phân phối đều vào bể qua vách tràn hoặc tường đục lỗ, dẫn đến khu vực lắng Tại đây, nước tiếp tục di chuyển đến máng thu ở đầu ra, trong khi cặn nổi được giữ lại nhờ màng thu chất nổi Nước sau khi lắng cặn sẽ được dẫn qua ống thoát nước để chuẩn bị cho quá trình lọc Các cặn lắng (bùn lắng) sẽ được thu gom tại hố thu cặn và xả ra ngoài qua ống xả cặn.

THIẾT KẾ BỂ LẮNG NGANG

3.1 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA THIẾT KẾ MỘT ĐƠN VỊ LẮNG.

Hệ thống dòng hoạt động dựa trên nguyên tắc trọng lực lắng xuống, nơi mà các hạt có tỉ trọng cao hơn sẽ chìm xuống đáy bể nước, tạo ra trạng thái thụ động trong hệ thống Dưới ảnh hưởng của trọng lực, các hạt nặng lắng xuống trong khi các hạt nhẹ hơn nổi lên, với lớp bùn ở đáy hồ giữ lại các hạt này, đảm bảo nước ra khỏi hệ thống được làm trong Tỷ lệ lắng của các hạt phụ thuộc vào kích thước và mật độ tương đối của chúng so với chất lỏng, trong đó hạt lớn lắng nhanh hơn hạt nhỏ Kích thước hạt có thể được điều chỉnh qua các phương pháp kết hợp, dẫn đến hai loại lắng: sự lắng rời rạc và sự lắng kết bông.

Sự khác biệt hiển thị sơ đồ giữa sự lắng rời rạc và sự lắng kết bông.

Hình 6.Sự khác biệt giữa sự lắng rời rạc và sự lắng kết bông.[9]

Sự lắng rời rạc xảy ra trong các hệ thống có nồng độ hạt nhỏ, nơi mà sự tập hợp hạt là không đáng kể và lắng xảy ra dưới tác động của các lực tự nhiên như lực trọng trường Tốc độ lắng hoặc tỷ lệ lắng của các hạt có thể được tính toán bằng định luật Stokes, trong đó tỷ lệ này phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, mật độ của hạt cũng như độ nhớt và mật độ của chất lỏng xung quanh.

- G là hằng số gia tốc trọng trường

-  là độ nhớt chất lỏng( m^2/s)

- ᵦ là mật độ hạt (kg/m^3)

- ᵦf là mật độ chất lỏng (kg /m^3)

- Ut là vận tốc giới hạn của hạt (m/s)

- S0 là tỉ lệ stokes’s lắng của hạt (m/s)

Tham số của phần tràn ra là yếu tố quan trọng trong thiết kế, thường được thể hiện dưới dạng tỉ lệ lưu lượng trên một đơn vị thể tích (m³/m² thời gian) và thường được chọn là một nửa giá trị của sự lắng Stokes’s (Demir 1995) Đối với tỉ lệ chảy ổn định, việc loại bỏ các hạt phụ thuộc vào diện tích bề mặt của bể Khi tỷ lệ loại bỏ thấp, việc tăng diện tích bể mang lại cải thiện đáng kể trong việc loại bỏ hạt Tuy nhiên, nếu yêu cầu tỷ lệ loại bỏ lớn, cần tăng độ rộng của bể, điều này có thể gây bất tiện khi quỹ đất hạn chế (Camp, 1946).

Các thiết kế điển hình của một bể lắng liên quan đến bốn thành phần chính (hình

3.2 BỐN KHU VỰC CHÍNH BỂ LẮNG NGANG[4]

Tất cả các bể trầm tích được chia thành bốn khu vực chính: khu vực đầu vào, khu vực lắng, khu vực chứa bùn và khu vực đầu ra Mỗi khu vực này có sự chuyển tiếp mượt mà giữa các khu vực liền kề và đảm nhiệm những chức năng riêng biệt.

Các khu vực có thể được nhìn thấy dễ dàng nhất trong một bể lắng ngang hình chữ nhật.

Khu vực đầu vào của bể lắng có hai mục đích chính: phân phối nước và kiểm soát tốc độ dòng chảy khi nước vào bể Bên cạnh đó, các thiết bị tại khu vực này còn giúp giảm thiểu dòng chảy rối, từ đó tạo ra dòng chảy ổn định hơn, nâng cao hiệu quả lắng.

Để đảm bảo quá trình lắng diễn ra hiệu quả trong bể lắng, dòng chảy vào cần được phân bố đều trên toàn bộ chiều rộng của bể, nhằm ngăn chặn hiện tượng ngắn dòng Ngắn dòng là vấn đề nghiêm trọng khi nước chảy qua bể không đủ thời gian để lắng, dẫn đến hiệu quả lắng kém Chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về ngắn dòng trong bài viết tiếp theo.

Cửa đầu vào không chỉ giúp phòng tránh ngắn dòng mà còn điều chỉnh vận tốc dòng chảy vào bể Nếu vận tốc nước vượt quá 0,5 ft/giây, các kết bông sẽ bị vỡ do sự khuấy động mạnh, dẫn đến hiệu quả lắng kém trong bể lắng.

Nước sau khi keo tụ kết bông cần được dẫn đến bể lắng với vận tốc dòng chảy từ 0,15-0,6 m/s Để đảm bảo dòng chảy trải đều, cần giảm tốc độ và sử dụng bức tường khuếch tán, đặt cách 2m phía hạ lưu của đường ống nạp Sự hao hụt cột áp qua các lỗ nên từ 4-5 lần vận tốc dòng chảy, với vận tốc qua các lỗ khoảng 0,20-0,30 m/s để đủ hao hụt cột áp Các lỗ có đường kính 0,10-0,20m, cách nhau từ 0,25-0,60m, được phân bố đều trên tường, và các lỗ thoát nước nên cách sàn bể khoảng 0,6m (Willis, 2005).

Có hai loại cửa đầu vào được hiển thị dưới đây Thứ nhất là vách ngăn có lỗ

Bức tường lắng (Stilling Wall) kéo dài toàn bộ diện tích bể từ trên xuống dưới và từ bên này sang bên kia Nước chảy qua đầu vào và tiến vào khu vực lắng của bể thông qua các lỗ được bố trí đều trên vách ngăn.

Hình 7 Hai loại cửa đầu vào của bể lắng ngang

Loại cửa đầu vào thứ hai cho phép nước chảy vào bể qua các lỗ đều nhau ở đáy khoang (Channel or Flume), sau đó nước sẽ chảy theo vách ngăn phía trước khoang Sự kết hợp giữa khoang và vách ngăn giúp phân phối nước một cách đồng đều vào bể.

Khu vực lắng chỉ đơn giản là một khu rộng lớn để lắng các bông cặn trong nước.

Sau khi nước đi qua khu vực đầu vào, nó sẽ vào vùng lắng với vận tốc giảm đáng kể Đây là khu vực chính diễn ra quá trình kết bông lắng và cũng là phần lớn nhất của bể lắng Để đạt hiệu quả tối ưu, dòng nước trong khu lắng cần phải chảy chậm.

Tỷ lệ tràn là thông số thiết kế quan trọng để điều chỉnh kích thước bể lắng, giúp đảm bảo khu vực đầu vào không cần bổ sung chiều dài Khi tỷ lệ tràn được xác định dựa trên nghiên cứu thí điểm, chiều dài của khu vực đầu vào sẽ được cộng thêm vào chiều dài tính toán từ tỷ lệ tràn.

Trong lý thuyết, độ sâu bể lắng, hay còn gọi là độ sâu mặt bên của nước (SWD), không nên được coi là một thông số thiết kế chính, vì hiệu quả loại bỏ chất ô nhiễm phụ thuộc chủ yếu vào tỷ lệ tràn.

Độ sâu của bể có thể kiểm soát vận tốc dòng chảy và xói mòn các hạt từ lớp phủ bùn, với bể có thiết bị loại bỏ bùn cơ khí thường có độ sâu từ 3 đến 5m (MWH, 2005; Willis, 2005) Để đảm bảo dòng chảy nguyên khối và giảm thiểu hiện tượng ngắn mạch, tỷ lệ chiều dài so với chiều rộng tối thiểu (L:W) được khuyến nghị là 4:1, trong khi tỷ lệ tối ưu nhất là 6:1 (Kawamura, 2000).

Bể lắng dài hơn 30m rất dễ bị ảnh hưởng bởi gió, do đó, cần lắp đặt thiết bị chắn sóng như mương tháo nước hoặc vách ngăn cách khoảng 30m Để tăng cường hiệu quả, độ sâu bể nên được tăng thêm khoảng 0,6m, tạo ra freeboard linh hoạt giúp hoạt động như một rào cản gió.

THỰC TIỄN

5.1 ỨNG DỤNG THỰC TẾ THIẾT KẾ BỂ LẮNG NGANG

5.1.1 Tính toán kích thước bể

Với lưu lượng nước vào bể à Q= 2000 m 3 /ngày.đêm = 83,333 m 3 / h =0,02315 m 3 /s.

Theo tài liệu của TS Trịnh Xuân Lai trong "Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống cấp nước sạch", trang 153, khi tính toán bể lắng cho các trường hợp cặn không keo tụ, nên áp dụng công thức của Liên Xô trước đây.

Diện tích bể lắng tính theo công thức : F=α

Q: lưu lượng nước vào bể (m 3 /h)

U 0 : tải trọng bề mặt hay tốc độ lắng của hạt cặn ( m/h)

:hệ số kể đến ảnh hưởng của dòng chảy rối trong vùng lắng α hệ số K phụ thuộc vào tỉ số L/H theo bảng sau:

Chọn U 0 =0,7 mm/s = 7*10 -4 m/s (ứng dụng với hiệu quả lắng R`%)

Chọn tỉ số L/H ta có hệ số α =1,5

Tỉ số L/H m (theo “ xử lí nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp” của TS:Trịnh Xuân Lai)

Chiều dài của bể lắng là:

Chọn chiều cao vùng lắng H = 2,5m (H÷3,5m, theo “ Tính toán thiết kế các công

Vận tốc nước chảy trong bể (V0): m/s = 3,09 mm/s < 16,3 mm/s (vận tốc xói cặn)

(T = 1,5÷3h, theo “Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và công nghiệp” của TS Trịnh Xuân Lai).

5.1.2 Thiết kế ngăn phân phối Để phân phối đều trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể cần đặt các vách ngăn ở đầu mỗi bể, cách tường 1÷2m Vận tốc nước qua lỗ vách ngăn lấy bằng 0,5 m/s Đoạn dưới của vách ngăn trong phạm vi chiều cao 0,3÷0,5m kể từ mặt trên của vùng chứa cặn nén không cần phải khoan lỗ (Theo khoản 6.77 TCXD 33:2006).

Để đảm bảo hiệu quả trong việc phân phối nước vào bể, độ cao làm việc tối thiểu của vách ngăn so với mặt trên của vùng lắng cặn được chọn là 0,5m Diện tích công tác của vách ngăn này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phân phối nước.

Lưu lượng nước tính toán qua bể: qn = Q = 2000 m3/ngày đêm = 0,02315 m3/s Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn phân phối nước vào là:

Theo khoản 6.77 TCXDVN 33:2006, vận tốc nước qua lỗ vách ngăn phân phối lấy bằng 0,5m/s Do đó:

Lấy đường kính lỗ ở vách ngăn phân phối là d1 = 0,05m (d1 = 0,05÷0,15 m theo trang 73 – Xử lý nước cấp –TS.Nguyễn Ngọc Dung)

Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối là:

Bố trí: Ta bố trí 6 hàng dọc và 4 hàng ngang, với tổng số lỗ đục là 6×4$ lỗ.

 Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc là: (2,5 – 0,5)/4=0,5 m

 Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng ngang là: 3/6=0,5m

5.1.3 Thiết kế ngăn thu nước

Thiết kế ngăn thu nước được thực hiện giống như ngăn phân phối, với vách ngăn thu nước đặt ở cuối bể Trên vách ngăn, các lỗ hình tròn được khoét để cho phép nước lưu thông qua Đường kính của các lỗ trên vách ngăn thu nước được chọn là d2=0,05 m.

Tốc độ nước chảy qua lỗ: 0,5 m/s (Theo TCXD 33-2006)

Khoảng cách tới tường bể 0,5m ≤ x ≤ 1,5m (Theo TCXD 33-2006)

Chọn độ cao tối thiểu cho vách ngăn thu nước so với mặt trên vùng lắng cặn là 1,5m, từ đó xác định diện tích công tác của vách ngăn phân phối nước vào bể.

Diện tích cần thiết của các lỗ ở vách ngăn thu nước ở cuối bể

Tổng số lỗ ở vách ngăn phân phối là:

Bố trí: Ta bố trí 6 hàng dọc và 4 hàng ngang, với tổng số lỗ đục là 6×4$ lỗ.

 Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng dọc là: (2,5 – 1,5)/4=0,25 m

 Khoảng cách giữa trục các lỗ theo hàng ngang là: 3/6=0,5m

5.1.4 Thiết kế vùng xả cặn

Việc xả cặn dự kiến tiến hành theo chu kỳ với thời gian giữa hai lần xả cặn T$h (T=6h÷24h theo TCXD 33-2006)

Thể tích phần chứa cặn của bể: (Trang 36/TCXD 33-2006)

- T: thời gian giữa hai lần xả cặn Chọn T$h

- N: số lượng bể lắng ngang = 1 bể

- : nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt (g/m 3 ), lấy theo bảng 6.8 trang

Hàm lượng cặn trong nước nguồn Nồng độ trung bình của cặn đã nén tính bằng g/m 3 sau thời gian

( Khi xử lý không dung phèn)

Khi làm mềm nước (Có độ cứng Magie nhỏ hơn 25% độ cứng toàn phần) bằng vôi hoặc vôi với sôđa

- C: hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng (mg/l)

- m: hàm lượng cặn sau khi lắng

Với hiệu quả lắng 60%, ta có m được tính như sau: m=(17,46 – 17,460.6)=6,984 mg/l Tính thể tích phần chứa cặn:

Chiều cao trung bình của vùng chứa nén cặn:

5.1.5 Tính lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng:

Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính bằng phần tram lưu lượng nược xử lý, được xác định theo công thức:

: hệ số pha loãng cặn, bằng 1,2÷1,5

5.1.6 Tính toán máng thu cặn:

Hệ thống xả cặn thủy lực sử dụng máng hình tam giác với ống thu dọc theo trục máng, cho phép xả cặn qua ống thu Thời gian xả cặn được quy định trong khoảng 10 đến 20 phút, và trong tính toán, thời gian xả cặn được chọn là 15 phút Để đảm bảo hiệu quả, tốc độ nước chảy ở cuối máng không được nhỏ hơn 1m/s.

Chọn chiều rộng xây dựng của mỗi máng xả cặn là Bm=1,4m

Khoảng cách giữa hai mép máng thu = 0,1m

Tường máng nghiêng 45 0 so với phương thẳng đứng, suy ra chiều cao của máng là

Chiều rộng của máng + mép máng là: 1,5 m

Chiều dài máng xả cặn bằng chiều rộng của bể: 3 m

Chiều dài bể lắng là: 17m Suy ra sẽ bố trí: 17/1,5,3 chọn bằng 11 máng thu.

111,5,5 m Vậy sẽ bố trí khoảng cách giữa hai mép máng thu là 0,1m, còn 2 mép máng thu giáp tường bể sẽ có khoảng cách là 0,3m.

Chọn ống thu cặn đặt trong máng thu cặn có đường kính D=0,1m

Diện tích ống thu là:

Tốc độ trung bình của cặn chảy qua ống phải lấy không nhỏ hơn 1m/s Chọn 1m/s (Theo mục 6.96 TCXD 33:2006)

Chọn đường kính lỗ để thu cặn vào ống là: Dlo = 25 (mm) (Dlo 25mm theo

Số lỗ cần đục trên ống thu cặn:

Với số lỗ cần đục là 16, ta đục trên ống thu cặn hai hàng lỗ, mỗi hàng 8 lỗ, bố trí 2 hàng lỗ so le nhau 1 góc 45 0

5.1.7 Kích thước xây dựng của bể:

 Chiều cao xây dựng bể:

Chiều cao bể có tính đến chiều cao bảo vệ là:

Chiều cao tổng cộng của bể lắng, bao gồm chiều cao máng xả cặn, được tính bằng cách cộng chiều cao đáy bể và chiều dày bê tông, cụ thể là HB = H + HBV = 2,5 + 0,5 = 3m, với đáy bể được đổ bê tông dày 120m.

 Chiều dài xây dựng bể:

Xây dựng bể bằng bê tông, tường dày 200mm, suy ra tổng chiều dài bể lắng kể cả

2 ngăn phân phối và thu nước:

LB = L + (20,2) + (21) = 17 + 2 + 0,4 = 19,4 m Tổng chiều dài của toàn bể lắng là:

LXD = LB + (20,2) = 19,4 + 0,4 = 19,8 m Chiều rộng xây dựng bể:

5.2 CÔNG TRÌNH THỰC TIỄN ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG

Quận Wheaton Sanitary được thành lập vào năm 1925 theo quy định của Hoạt động Quận Sanitary năm 1917 Đến năm 1926, quận đã bắt đầu xử lý nước thải trên diện tích 35 mẫu Anh, nằm trên đường Shaffner, phía bắc của Mack Road.

Mặc dù tên gọi có thể gây nhầm lẫn, Quận Wheaton vệ sinh không thuộc về thành phố Wheaton Đây là một cơ quan chính phủ độc lập, có nhiệm vụ xử lý nước thải từ các khu vực tự nhiên trước khi đưa đến nhà máy xử lý nước thải.

Wheaton Sanitary đã sử dụng bể lắng ngang trong quá trình xử lý sơ bộ nước cấp nhằm loại bỏ các chất nổi trên bề mặt như bọt và dầu mỡ, cũng như các chất lắng như bùn Cả hai loại chất này đều có khả năng chứa các hợp chất hữu cơ Hệ thống xử lý cơ bản có khả năng xử lý lên đến 13,4 triệu gallons nước mỗi ngày.

Sau khi rời khỏi bể làm thoáng khí, nước thải được chuyển vào bể lắng, nơi dòng chảy diễn ra chậm rãi để các chất lắng xuống đáy, trong khi bọt và dầu mỡ nổi lên trên bề mặt Các bể lắng này có khả năng loại bỏ hơn 50% chất hữu cơ trong nước thải Vào đầu thế kỷ 20, bể lắng là phương pháp xử lý nước thải phổ biến nhất, chủ yếu được cung cấp bởi các cơ sở công cộng, nhưng chỉ đến những năm 1940, phương pháp xử lý thứ cấp mới bắt đầu xuất hiện Bể lắng sơ cấp có thiết bị cào cặn di chuyển trên bề mặt để loại bỏ chất nổi, sau đó chất lắng sẽ được gom lại và bơm ra ngoài để xử lý tiếp Thiết bị cào cặn nằm ngang, chỉ sâu vài inch, trong khi bể có chiều sâu khoảng 15 feet, giúp kéo bùn về phía hố thu bùn một cách hiệu quả.

Loại bỏ những mảnh vỡ nổi.

Bên trái bức ảnh, bể có một máng thu để ngăn ngừa cặn bã nổi và mỡ chảy ra ngoài Các cặn bã này được thu gom qua lỗ ở đầu bể Máng bọt có khả năng tự xoay nhờ vào một đòn bẩy, giúp đầu ống mở rộng cho phép vật liệu nổi vào máng và vận chuyển chúng đến màn chêm.

Bùn được bơm ra khỏi phễu bằng máy bơm khí nén, vận chuyển dưới áp suất không khí đến các bồn kỵ khí để xử lý tiếp Các máy bơm này được đặt khoảng 20 feet dưới mặt nước trong bể chính.

KẾT LUẬN

Trong quá trình xử lý nước, lắng là giai đoạn quan trọng giúp loại bỏ đáng kể các chất rắn lơ lửng và tạp chất trong nước thải hoặc nước cấp Tùy thuộc vào loại hạt, có các phương pháp tính toán vận tốc lắng khác nhau và những yếu tố ảnh hưởng cũng không giống nhau Mục đích nghiên cứu sẽ quyết định phần nào cần được tập trung phân tích sâu hơn.

Hiện nay, có nhiều loại bể lắng với các hình dạng đa dạng như hình chữ nhật, hình vuông và hình tròn Chúng cũng được phân loại theo cách đưa nước vào, có thể là liên tục hoặc gián đoạn Ngoài ra, bể lắng còn được phân chia theo hướng dòng chảy, bao gồm loại nằm ngang và nằm đứng.

Bể lắng ngang (hình chữ nhật) là một trong những loại bể lắng phổ biến và hiệu quả, được thiết kế sớm và dễ sử dụng Loại bể này thường được áp dụng trong các nhà máy cần xử lý lượng nước lớn Được sử dụng sau khâu keo tụ và tạo bông, bể lắng ngang giúp loại bỏ một phần lớn các chất ô nhiễm trước khi tiến hành lọc.

Bể lắng ngang có nhược điểm là yêu cầu diện tích mặt bằng rộng, do đó chỉ phù hợp với các nhà máy lớn Vì vậy, ở những khu vực có diện tích hạn chế, việc sử dụng bể lắng ngang không khả thi.

[1] Water and wastewater engineering , Design Principles and Practice, Mackenzie

L Davis, Ph.D., P.E., BCEE, Michigan State University.

[2] Handbook of water and wastewater treatment technologies, Nicholas

P.Cheremisinoff, Ph.D N&P Limited, Boston Oxford Auckland Johannesburg

[3] Macquarie Matrix: Vol.2.2, December 2012, Sedimentation tank design for rural communities in the hilly regions of Nepal, E Wisniewski, Department of

Chemical and Biomolecular Engineering, Melbourne School of Engineering, The University of Melbourne.

[4] Operation of Water Treatment Plants Volume I, Kenneth D Kerri, University Interprises, Inc.; 6th Edition edition (2008).

[6] Sedimentation, Monreo L Weber shirk School of Civil and environmental engineering , Cornell university

[7] Primary treatment, report of plant tour at 1 S 649 Shaffner Road Wheaton, IL

60187, Phone: 630-668-1515, Fax : 630-668-5536, Wheaton Sanitary District (web: http://www.wsd.dst.il.us )