Tính toán lựa chọn thiết bị xử lý nước tại sông Đồng Nai

Sông Đồng Nai là con sông lớn đứng thứ hai sau sông Cửu Long ở vùng Đông Nam Bộ với lưu vực rộng khoảng 44.612 km2. Sông Đồng Nai chảy qua các tỉnh: Đồng Nai, thành phố Hồ Chí Minh, Lâm Đồng, Đăk Nông, Bình Phước, Bình Dương, Long An và Tiền Giang. Các sông chính trong lưu vực: Đồng Nai, Sài Gòn, Vàm Cỏ, Thị Vải và Sông Bé. Sông Đồng Nai bắt nguồn từ vùng núi Phía Bắc thuộc cao nguyên Lang Biang (Nam Trường Sơn) ở độ cao 1.770m với nhiều đồi, thung lũng và sườn núi. Hướng chảy chính của sông Đồng Nai là Đông Bắc – Tây Nam và Bắc – Nam. Sông Đồng Nai gồm nhiều nhánh sông và chảy qua nhiều thác ghềnh, thác cuối cùng nổi tiếng là thác Trị An. Nơi đây có hồ nước nhân tạo lớn nhất Việt Nam, đó là hồ Trị An, cung cấp nước cho nhà máy thủy điện Trị An. Ở thượng lưu thác Trị An được sự phối hợp của các nhánh lớn sông La Ngà, với diện tích lưu vực là 4.100km2, còn ở hạ lưu thì được sự phối hợp của các nhánh sông Sông Bé với diện tích lưu vực 8.200km2. Lưu vực này đa số là đất phì nhiêu, màu mở do sự phân hóa cao của đá bazan. Về Phía Tây thì sông Đồng Nai được sự hợp tác của sông Sài Gòn. Từ thượng nguồn đến hợp lưu với sông Sài Gòn, dòng sông chính dài khoảng 530km. Và tiếp đó đến sông Nhà Bè với khoảng cách 34km. Toàn bộ chiều dài từ sông Sài Gòn đến cửa Soài Rạp (huyện Cần Giờ) khoảng 586 km, diện tích lưu vực đến Ngã Ba Lòng Tàu là 29.520km2. Chảy theo hướng Bắc – Nam thì sông Đồng Nai ôm lấy Cù Lao Tân Uyên và Cù Lao Phố (Biên Hoà).1.1.2. Đặc điểm nguồn nước sông Đồng NaiTrong quá trình phát triển, công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các địa phương trên lưu vực sông Đồng Nai đã và đang tiếp tục đối mặt với vấn đề ô nhiễm các nguồn nước với xu hướng ngày một gia tăng, đặc biệt là ở khu vực hạ lưu của hệ thống sông này. Không chỉ dừng lại ở vấn đề nổi cộm là việc thải bỏ các chất thải sinh hoạt và công nghiệp với số lượng lớn, tải lượng ô nhiễm cao vào nguồn nước, môi trường nước của hệ thống sông Đồng Nai còn bị tác động mạnh bởi việc khai thác sử dụng đất trên lưu vực; bởi việc phát triển thủy điện – thủy lợi với sự hình thành hệ thống các hồ chứa, đập dâng và việc vận hành hệ thống này; bởi các hoạt động nông nghiệp trên lưu vực với việc sử dụng ngày càng nhiều phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật; bởi việc khai thác tài nguyên khoáng sản; bởi việc quản lý yếu kém các bãi rác…, và vấn đề phát triển giao thông vận tải thủy vốn tiềm ẩn nhiều rủi ro và sự cố môi trường. Thậm chí ngay cả vấn đề ô nhiễm không khí do giao thông và phát triển công nghiệp cũng có ảnh hưởng nhất định đến chất lượng nước.

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NƯỚC SÔNG ĐỒNG NAI

1.1 Lưu vực sông Đồng Nai

1.1.1.Vị trí địa lý

- Sông Đồng Nai là con sông lớn đứng thứ hai sau sông Cửu Long ở vùngĐông Nam Bộ với lưu vực rộng khoảng 44.612 km2

- Sông Đồng Nai chảy qua các tỉnh: Đồng Nai, thành phố Hồ Chí Minh,Lâm Đồng, Đăk Nông, Bình Phước, Bình Dương, Long An và Tiền Giang

- Các sông chính trong lưu vực: Đồng Nai, Sài Gòn, Vàm Cỏ, Thị Vải vàSông Bé

- Sông Đồng Nai bắt nguồn từ vùng núi Phía Bắc thuộc cao nguyên LangBiang (Nam Trường Sơn) ở độ cao 1.770m với nhiều đồi, thung lũng và sườn núi

- Hướng chảy chính của sông Đồng Nai là Đông Bắc – Tây Nam và Bắc– Nam

- Sông Đồng Nai gồm nhiều nhánh sông và chảy qua nhiều thác ghềnh,thác cuối cùng nổi tiếng là thác Trị An Nơi đây có hồ nước nhân tạo lớn nhất ViệtNam, đó là hồ Trị An, cung cấp nước cho nhà máy thủy điện Trị An Ở thượng lưuthác Trị An được sự phối hợp của các nhánh lớn sông La Ngà, với diện tích lưuvực là 4.100km2, còn ở hạ lưu thì được sự phối hợp của các nhánh sông Sông Bé

Đăng Minh Sơn

với diện tích lưu vực 8.200km2 Lưu vực này đa số là đất phì nhiêu, màu mở do sựphân hóa cao của đá bazan

- Về Phía Tây thì sông Đồng Nai được sự hợp tác của sông Sài Gòn Từthượng nguồn đến hợp lưu với sông Sài Gòn, dòng sông chính dài khoảng 530km

Và tiếp đó đến sông Nhà Bè với khoảng cách 34km

- Toàn bộ chiều dài từ sông Sài Gòn đến cửa Soài Rạp (huyện Cần Giờ)khoảng 586 km, diện tích lưu vực đến Ngã Ba Lòng Tàu là 29.520km2

- Chảy theo hướng Bắc – Nam thì sông Đồng Nai ôm lấy Cù Lao Tân Uyên

và Cù Lao Phố (Biên Hoà)

1.1.2 Đặc điểm nguồn nước sông Đồng Nai

Trong quá trình phát triển, công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các địa phươngtrên lưu vực sông Đồng Nai đã và đang tiếp tục đối mặt với vấn đề ô nhiễm cácnguồn nước với xu hướng ngày một gia tăng, đặc biệt là ở khu vực hạ lưu của hệthống sông này Không chỉ dừng lại ở vấn đề nổi cộm là việc thải bỏ các chất thảisinh hoạt và công nghiệp với số lượng lớn, tải lượng ô nhiễm cao vào nguồn nước,môi trường nước của hệ thống sông Đồng Nai còn bị tác động mạnh bởi việc khaithác sử dụng đất trên lưu vực; bởi việc phát triển thủy điện – thủy lợi với sự hìnhthành hệ thống các hồ chứa, đập dâng và việc vận hành hệ thống này; bởi các hoạtđộng nông nghiệp trên lưu vực với việc sử dụng ngày càng nhiều phân bón hóa học

và thuốc bảo vệ thực vật; bởi việc khai thác tài nguyên khoáng sản; bởi việc quản

lý yếu kém các bãi rác…, và vấn đề phát triển giao thông vận tải thủy vốn tiềm ẩnnhiều rủi ro và sự cố môi trường Thậm chí ngay cả vấn đề ô nhiễm không khí dogiao thông và phát triển công nghiệp cũng có ảnh hưởng nhất định đến chất lượngnước.

1.1.3 Tầm quan trọng

Hệ thống sông Đồng Nai giữ vai trò đặc biệt quan trọng trong phát triển kinh

tế – xã hội của 11 tỉnh, thành phố có liên quan đến lưu vực Hệ thống này vừa lànguồn cung cấp nước cho sinh hoạt và hầu hết các hoạt động kinh tế trên lưu vựcnhưng đồng thời cũng vừa là môi trường tiếp nhận và vận chuyển các nguồn đổthải trên lưu vực; vừa là điều kiện để khai thác mặt nước cho nuôi trồng thủy sản,giao thông vận tải thủy, du lịch, nhưng đồng thời cũng là môi trường tiếp nhậncác chất thải dư thừa và sự cố môi trường từ chính các hoạt động đó; vừa là điềukiện để khai thác cát cho xây dựng nhưng vừa là nơi tiếp nhận trực tiếp các hậuquả môi trường do khai thác cát quá mức; vừa là điều kiện để chống xâm nhập mặnnhưng cũng vừa là yếu tố thúc đẩy sự lan truyền mặn vào sâu trong nội đồng Cóthể nói rằng, trên lưu vực hệ thống sông Đồng Nai đang diễn ra những mâu thuẩnhết sức gay gắt giữa các mục tiêu khai thác, sử dụng nguồn nước để phát triển kinh

tế – xã hội hiện tại với các mục tiêu quản lý, bảo vệ nguồn nước để sử dụng lâubền Mâu thuẫn này đang có chiều hướng ngày càng nghiêm trọng hơn trong quátrình đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa trên lưu vực

Đăng Minh Sơn

Chức năng cung cấp nước cho sinh hoạt và sản xuất công nghiệp vốn là chức

năng quan trọng hàng đầu của hệ thống sông Đồng Nai, hiện đang bị đe dọa trựctiếp bởi các hoạt động của chính các khu đô thị và khu công nghiệp trên lưu vực,bởi các chất thải đang được đổ hầu như trực tiếp vào nguồn nước

1.2 Tầm quan trọng của nước cấp

Nước là một nhu cầu thiết yếu cho mọi sinh vật Không có nước, cuộc sốngtrên Trái đất không thể tồn tại được Lượng nước này thông qua con đường thức

ăn, nước uống đi vào cơ thể để thực hiện các quá trình trao đổi chất, trao đổi nănglượng, sau đó theo con đường bài tiết (nước giải, mồ hôi, ) thải ra ngoài

Ngày nay, với sự phát triển công nghiệp, đô thị và sự bùng nổ dân số đã làmcho nguồn nước tự nhiên bị cạn kiệt và ô nhiễm dần Vì thế, con người phải biết xử

lý các nguồn nước cấp để có được đủ số lượng và đảm bảo đạt chất lượng cho mọinhu cầu sinh hoạt và sản xuất công nghiệp

Hình 1.1 Vòng tuần hoàn nước cấp.

Các nguồn nước tự

nhiên

Khai thác và xử lý

Phân phối và sử dụng

Thu gom và xử lý

Nước là nhu cầu không thể thiếu được trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngàycũng như trong quá trình sản xuất công nghiệp trong sinh hoạt, nước cấp dùng chonhu cầu ăn uống, vệ sinh, các hoạt động giải trí, các hoạt động công cộng như cứuhỏa, phun nước, tưới cây, rửa đường,… Trong các hoạt động công nghiệp, nướccấp được dùng cho các quá trình làm lạnh, sản xuất thực phẩm như đồ hộp, nướcgiải khát, rượu, bia… Hầu hết mọi ngành công nghiệp đều sử dụng nước cấp như

là một nguồn nguyên liệu không gì thay thế được trong sản xuất

Tùy thuộc vào mức độ phát triển công nghiệp và mức sinh hoạt cao thấp củamỗi cộng đồng mà nhu cầu về nước với chất lượng khác nhau cũng rất khác nhau

Ở các nước phát triển, nhu cầu về nước có thể gấp nhiều lần so với các nước đangphát triển

1.3 Các thông số đánh giá chất lượng nguồn nước và tiêu chuẩn chất lượng nước

Để đánh giá chất lượng nước, người ta đưa ra các chỉ tiêu về chất lượngnước như sau:

- Các chỉ tiêu vật lý cơ bản: nhiệt độ, độ màu, độ đục, mùi, hàm lượng chấtrắn trong nước, độ dẫn điện,…

Đăng Minh Sơn

- Các chỉ tiêu hóa học: pH, độ cứng, độ kiềm, độ oxy hóa, hợp chất nitơ, sắt,mangan, …

- Các chỉ tiêu vi sinh: số vi trùng gây bệnh E.coli, các loại rong tảo, virut,

Bảng 1.1 Số liệu chất lượng nước sông Đồng Nai quý 4 năm 2010

- Nhận xét về nguồn nước sông Đồng Nai

So sánh kết quả trên với bảng tiêu chuẩn chất lượng nước ăn uống, sinh hoạt thì cócác chỉ tiêu chưa đạt tiêu chuẩn như sau: độ đục, TSS, sắt, chất hữu cơ, coliform.Việc thải bỏ các chất thải sinh hoạt và công nghiệp với số lượng lớn, tải lượng

ô nhiễm cao vào nguồn nước, môi trường nước của hệ thống sông Đồng Nai còn bị

Đăng Minh Sơn

tác động mạnh bởi việc khai thác sử dụng đất trên lưu vực; bởi việc phát triển thủyđiện – thủy lợi với sự hình thành hệ thống các hồ chứa, đập dâng và việc vận hành

hệ thống này; bởi các hoạt động nông nghiệp trên lưu vực với việc sử dụng ngàycàng nhiều phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật; bởi việc khai thác tàinguyên khoáng sản; bởi việc quản lý yếu kém các bãi rác…, và vấn đề phát triểngiao thông vận tải thủy vốn tiềm ẩn nhiều rủi ro và sự cố môi trường

Dựa vào số liệu chất lượng nước sông đã tìm được, áp dụng kiến thức đã học vàcác tài liệu tham khảo ta có thể lựa chọn công nghệ để xử lý

Chương 2 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

2.1 Mục đích của quá trình xử lý nước

Mục đích của quá trình xử lý nước là:

- Cung cấp số lượng nước đầy đủ và an toàn về mặt hóa học, vi trùng học đểthỏa mãn nhu cầu về ăn uống sinh hoạt, dịch vụ, sản xuất công nghiệp và phục vụsinh hoạt cộng đồng của các đối tượng dùng nước

Nước nguồn

Clo khử trùng

Bơm hoặc tự chảy cấp cho người tiêu thụ

Đăng Minh Sơn

- Cung cấp nước có chất lượng tốt, ngon, không chứa các chất gây vẫn đục,gây ra màu, mùi, vị của nước

- Cung cấp nước có đầy đủ các thành phần khoáng chất cần thiết cho việc bảo

vệ sức khỏe người tiêu dùng

- Nước sau xử lý phải có các chỉ tiêu chất lượng thỏa mãn “Tiêu chuẩn vệsinh đối với chất lượng nước cấp cho ăn uống và sinh hoạt”

2.2 Một số dây chuyền công nghệ xử lý

2.2.1. Cấp nước trực tiếp sau khi khử trùng

Hình 2.1 Sơ đồ cấp nước trực tiếp sau khi khử trùng

Công nghệ này áp dụng khi nước đạt tiêu chuẩn nước cấp cho ăn uống sinhhoạt ghi trong bảng 1.14 ( TS Trịnh Xuân Lai- Xử lý nước cấp cho sinh hoạt và

Bể chứa tiếp xúc để khử trùng

công nghiệp, trang 38- 42, NXB xây dựng ).Chỉ cần khử trùng rồi cấp cho ngườitiêu dùng.

2.2.2. Xử lý nước bằng lọc chậm

Áp dụng cho nước nguồn có chất lượng loại A ghi trong tiêu chuẩn nguồnnước TCXD 233 – 1999

Nước nguồn có độ đục nhỏ hơn hoặc bằng 30mg/l tương đương với 15 NTU,hàm lượng rong, rêu, tảo và độ màu thấp

Hình 2.2 Sơ đồ xử lí nước bằng lọc chậm

2.2.3. Lọc trực tiếp

Áp dụng khi nước nguồn có chất lượng loại A theo tiêu chuẩn nguồn

nước cấp, nước nguồn có độ đục nhỏ hơn hoặc bằng 10 NTU tươngđương khoảng 20mg/l

11

Bể lọc chậm Bể tiếp xúc khử trùng

tiêu thụ Clo

Nước

B ể

B ể

l ọ c

t i ế p

x ú c

B ể

t i ế p

x ú c

k h ử

t r ù n g

P h è n

C l o

L ắ n g

n ư ớ c

r ử a

l ọ c

Đ ư a

v à o

b ể

t r ộ n

h o ặ c

x ả

r a

c u ố i n g

Đăng Minh Sơn

Hình 2.3 Sơ đồ lọc trực tiếp

2.2.4. Dây chuyền công nghệ xử lý nước truyền thống

Dùng để xử lý nguồn nước có chỉ tiêu chất lượng nước loại B và tốt hơn

B ể

l ọ c

t i ế p

x ú c

B ể

t i ế p

x ú c

k h ử

t r ù n g

L ắ n g

n ư ớ c

r ử a

l ọ c

Đ ư a

v à o

b ể

t r ộ n

h o ặ c

x ả

r a

c u ố i

n g u ồ n

Hình 2.4 Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước truyền thống

2.3 Lựa chọn công nghệ xử lý cho sông Đồng Nai

2.3.1 Cơ sở lựa chọn công nghệ

Khi thiết kế quy trình công nghệ xử lý nước cấp cần xem xét đầy đủ cácyếu tố sau:

- Chất lượng nguồn nước đầu vào

- Cần xem xét vấn đề bảo vệ và sử dụng tổng hợp các nguồn nước, đảmbảo cung cấp đầy đủ lưu lượng cho nhu cầu hiện tại và khả năng phát triểntrong tương lai

- Các yếu tố thủy văn và điều kiện địa hình trong khu vực

- Yêu cầu về lưu lượng, chất lượng nước sạch cho đối tượng sử dụngnước

- Khả năng xây dựng và quản lý hệ thống ( về tài chính, mức độ trang

Đăng Minh Sơn

thiết bị, tổ chức quản lý hệ thống )

- Sơ đồ quy hoạch chung và thiết kế khu dân cư và công nghiệp của địaphương

- Giá thành đầu tư xây dựng

- Chi phí quản lý hàng năm

- Chi phí điện năng cho 1m3 nước

- Chi phí xử lý và giá thành sản phẩm của 1m3 nước

Phương án thiết kế tối ưu là phương án đáp ứng đầy đủ cả ba yếu tố kỹthuật, kinh tế và môi trường

2.3.2 Sơ đồ công nghệ

Bể chứa Bể trộn Bể tạo bông Bể lắng

ngang

Bể lọc Phèn

Lắng nước rửa lọc

Xả cặn ra hồ nén cặn

Nước Sông

Đồng Nai

Clo

Phân phối

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ

Nước hoàn lưu

2.3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ

Nguồn nước sông Đồng Nai được bơm qua song chắn rác và lưới chắn rác

để loại bỏ các vật thể có kích thước lớn trước khi được đưa vào hồ chứa và lưu trữmột thời gian nhằm ổn định chất lượng nước trước khi đưa vào dây chuyền xử lý.Sau đó, nước sẽ theo kênh dẫn vào bể trộn cơ khí có bổ sung phèn nhôm Mụcđích của quá trình này nhằm xáo trộn đều giữa nước và phèn Tiếp tục nước đượcdẫn đến bể tạo bông

Mục đích của quá trình phản ứng tạo bông cặn là tạo điều kiện thuận lợi nhất

để các hạt keo phân tán trong nước sau quá trình pha và trộn với phèn sẽ mất ổnđịnh và có khả năng kết dính với nhau, va chạm với nhau để tạo thành các hạt cặn

Bể chứa Clo

Đăng Minh Sơn

có kích thước đủ lớn, có thể lắng trong bể lắng hoặc giữ lại được ở bể lọc Đồngthời tại đây, các vi sinh vật sẽ bám dính vào các hạt keo làm giảm đáng kể lượng

vi sinh vật trong nước

Sau đó, nước theo hệ thống phân phối đến bể lắng ngang Bể lắng ngangđược thiết kế nhằm mục đích loại trừ các hạt cặn lơ lửng có khả năng lắng xuốngđáy bể bằng trọng lực

Nước sau khi qua bể lắng sẽ tiếp tục được dẫn qua bể lọc nhanh Bể lọcnhanh có lớp vật liệu lọc để tách các hạt cặn lơ lửng, các thể keo tụ và ngay cả visinh vật trong nước còn xót lại Trong quá trình lọc các chất bẩn trong nước đượctách ra khỏi nước, tích tụ dần trong bề mặt vật liệu lọc và trong các lỗ mao quảndần dần gây cản trở quá trình lọc, trở lực qua lớp vật liệu lọc tăng lên và năng suấtlọc giảm xuống khi đó phải tiến hành rửa lớp vật liệu lọc, loại bỏ hết cặn bẩn đểphục hồi lại năng lực của lớp vật liệu lọc Nước để rửa lọc mang nhiều bông cặn

và màng vi sinh vật sẽ được tuần hoàn lại bể keo tụ tạo bông làm chất trợ keo tụtrong chu kỳ sau

Nước sau khi xử lý tiếp tục được dẫn đến bể khử trùng Tại đây nước đượckhử trùng bằng Clo sau đó dẫn vào bể chứa và cấp cho người tiêu dùng

2.4 Lý thuyết tính toán bể Keo tụ - Tạo bông

Chọn bể trộn là bể trộn cơ khí và bể phản ứng tạo bông là phản ứng tạo bôngcặn cơ khí

2.4.1 Bể trộn cơ khí

So với lượng nước cần xử lý, lượng hóa chất thường chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ,khoảng vài chục phần triệu mặt khác phản ứng của chúng lại xảy ra rất nhanhngay sau khi tiếp xúc với nước Vì vậy cần phải khuấy trộn để phân phối nhanh vàđều hóa chất ngay sau khi cho chúng vào nước, nhằm đạt hiệu quả xử lý cao nhất.Hiệu suất của quá trình phụ thuộc vào cường độ và thời gian khuấy trộn khi phaphèn vào nước, nếu cường độ khuấy trộn quá nhỏ thì không đạt yêu cầu phân phốihóa chất, nếu quá lớn sẽ làm các phần tử trượt khỏi nhau khi tiếp xúc Cường độkhuấy trộn phụ thuộc trực tiếp vào năng lượng tiêu hao tạo ra dòng chảy rối trong

kỹ thuật xử lý nước dùng Gradien vận tốc để biểu thị cường độ khuấy trộn

Đăng Minh Sơn

Thời gian khuấy trộn hiệu quả được tính cho đến khi hóa chất đã phân tánđều vào trong nước, đủ để hình thành các nhân keo tụ trong thực tế G = 200 –1000s-1, thời gian hòa trộn 1 đến 2 phút Chuẩn số khuấy trộn Camp: Gt = 300-

1600, thường lấy Gt = 1000

Trộn cơ khí dùng năng lượng cánh khuấy tạo ra dòng chảy rối, cánh khuấy

có nhiều dạng khác nhau, năng lượng cần thiết để chuyển động được tính theocông thức

P = K n3D5

Trong đó:

P – năng lượng cần thiết(W)

 - khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3)

- Cánh khuấy chan vịt 2 cánh – K=1,00

- Tua bin 4 cánh nghiêng 45o – K=1,08

- Tua bin kiểu quạt 6 cánh – K=1,65

- Tua bin 6 cánh đầu tròn cong – K=4,8

- Cánh khuấy gắn 2-6 cánh dọc trục – K=1,70

Ta thấy năng lượng cánh khuấy phu thuộc vào đường kính bản cánh và tốc độchuyển động của cánh khuấy vì vậy điều chỉnh tốc độ cánh khuấy sẽ điều chỉnhđược cường độ khuấy trộn đối với khuấy trộn cơ khí G=800÷1000 s-1 nên thờigian khuấy trộn ngắn, chỉ từ 1 đến 3s

Việc khuấy trộn được tiến hành trong bể hình vuông hoặc hình tròn với tỷ lệcao chia rộng là 2:1 Nước và hóa chất đi vào phần đáy bể, sau khi hòa trộnđược thu lại trên mặt bể và chuyển sang bể phản ứng cánh khuấy có thể làtuabin hay cánh phẳng gắn trên trục quay Tùy theo chiều sâu mà có thể gắnnhiều cánh khuấy theo nhiều tầng dọc theo chiều cao bể tốc độ quay tùy thuộcvào kiểu cánh khuấy thường lấy theo vận tốc giới hạn của điểm xa nhất trêncánh khuấy so vói trục quay không lớn hơn 4,5m/s như vậy kiểu cánh tua bin

có tốc độ quay trên trục 500-1500 vòng/phút, cánh phẳng 50-500 vòng/phút

Đăng Minh Sơn

Cánh khuấy có thể làm bằng hợp kim, thép không rỉ, hoặc bằng gỗ bộ phậntruyền động đặt trên mặt bể và trục quay đặt theo phương thẳng đứng

2.4.2 Bể phản ứng tạo bông cặn cơ khí

Bể phản ứng cơ khí dùng năng lượng chuyển động của cánh khuấy trong nước

để tạo ra sự xáo trộn dòng chảy Cánh khuấy thường có dạng bản phẳng đặt đốixứng qua trục quay và được đặt theo phương ngang hoặc thẳng đứng Kích thướcđược chọn phụ thuộc vào bể Theo camp, bể phản ứng cơ khí nên chia thành vớimặt cắt ngang dòng chảy dạng hình vuông, kích thước cơ bản là 3,6 x 3,6 m ; 3,9 x3,9m hoặc 4,2 x 4,2 m Thời gian lưu nước là 10 đến 30 phút Theo chiếu dài, mỗingăn được chia làm nhiều buồng bằng các vách thẳng đứng Mỗi buồng đặt mộtcánh khuấy được thiết kế sao cho cường độ cánh khuấy giảm dần từ bể đầu tiênđến bể cuối cùng, tương ứng với sự lớn dần của bông cặn Thực tế, gradien tốc độ

ở buồng đầu tiên thường là 60 – 70 s-1, ở buống cuối cùng là 30 – 20 s-1 Đề đạtđược vậy cần phải chia thành nhiều buồng Tuy nhiên nếu quá nhiều buồng sẻ tănggiá thành và vận hành phức tạp Vì thế số buồng thường là 3 đến 4 và sự chênhlệch gradien tốc độ giữa 2 buồng thường la 15 – 20s-1

Guồng cánh khuấy gồm có trục quay và các bản cánh khuấy đặt hai bên hoặcbốn phía quanh trục Đường kính cánh khuấy tính đến mép cánh khuấy ngoài cùngnhỏ hơn chiều rộng hoặc chiều sâu của bể 0,3 đến 0,4m Kích thước bản cánh

khuấy được tính tỉ lệ với tổng diện tích bản cánh với diện tích mặt cắt ngang bể là

15 – 20 % Tốc độ quay của guồng khuấy là từ 5 vòng/phút Tốc độ chuyển độngcủa cánh khuấy tính theo công thức:

V1 = 60

2 Rn

, (m/s)Trong đó :

R- bán kính chuyển động của cánh khuấy

n- số vòng quay trong 1 phút, (vg/ph)

khi cánh khuấy chuyển động trong nước, nước bị cuốn theo với tốc độ bằng ¼ tốc

độ của cánh khuấy Như vậy tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so voinước là:

vn = v1 – va = v1 - 41 v1 = 0,75v1

hoặc vn = 0,75 2 Rn60 , (m/s)

Trong đó: vn – tốc độ của chuyển động của nước

để đảm bảo hiệu quả, tốc độ chuyển động của nước không nên vượt quá 0,75m/s vàkhông nhỏ hơn 0,25 m/s

Năng lượng tiêu thụ ở đây tính bằng năng lượng để cánh khuấy chuyển độngtrong nước theo công thức:

P = 51.C.Fv3 , (W)

Trong đó:

Đăng Minh Sơn

C- hệ số sức cản của nước, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa chiều dài l và chiều rộng

v- tốc độ chuyển động tương đối của cánh khuấy so với nước, (m/s)

Năng lượng tiêu hao phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ chuyển động của cánhkhuấy Tiết diện bản có phụ thuộc nhưng không đáng kể Tốc độ chuyển động củabản cánh khuấy có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng quay hoặc bán kínhquay của cánh khuấy Trong thực tế, việc giảm cường đô khuấy trộn trong cácbuồng phản ứng thường được thực hiện bằng cách giảm dần số vòng quay của cánhkhuấy Khi bể có nhiều buồng phản ứng kế tiếp, sự chênh lệch của gradien tốc độgiữa các buồng nhỏ nên có thể dùng biện pháp thay đổi kích thước và bán kínhquay của cánh khuấy Đồng thời khi chất lượng nước thay đổi mỗi guồng khuấy

có thể có tốc độ quay khác nhau, tương ứng với cường độ khuấy đã chọn

Bộ phận truyền động gồm động cơ điện, bánh răng trục vít hoặc dây xích Cóthể dùng một hay nhiều động cơ cho một guồng Cấu tạo bể phải đảm bảo điềukiện phân phối đều nước vào các ngăn và có thể cách ly từng bể để sửa chữa Nước

từ bể phản ứng được dẫn bằng mương hoặc ống sang bể lắng, vận tốc từ 0,15 – 0,3m/s

Đăng Minh Sơn

ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa chúng với các phần tử tham giaphản ứng, việc này thực hiện bằng cách khuấy trộn để tạo ra dòng chảy rốitrong nước để đạt hiệu quả xử lý cao nhất

Ưu điểm

- Có thể điều chỉnh cường độ khuấy trộn theo ý muốn

- Thời gian khuấy trộn ngắn nên dung tích bể trọn nhỏ, nên tiết kiệm về kinh tếxây dựng