Chuyen de 8 nhiem vu cua be lang trong cong nghe xu ly nuoc thai

Trong công nghệ xử lý nước quá trình lắng của bể lắng ngang nước chuyểnđộng theo chiều ngang từ đầu đến cuối bể và diễn ra rất phức tạp chủ yếu lắng ở trạngthái động trong quá trình lắng

MỤC LỤC

DANH SÁCH HÌNH ii

MỞ ĐẦU 1

PHẦN I: LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH LẮNG CỦA BỂ LẮNG NGANG 2

I.1 Lắng động các hạt riêng lẻ (không keo tụ) 3

I.2 Lắng động các hạt có keo tụ 5

I.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng 6

PHẦN II: NHIỆM VỤ CỦA BỂ LẮNG ĐỢT I (BỂ LẮNG SƠ CẤP) VÀ BỂ LẮNG ĐỢT II (BỂ LẮNG THỨ CẤP) TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 9

II.1 Nhiệm vụ của bể lắng 1 9

II.2 Nhiệm vụ của bể lắng 2 9

PHẦN III: CÁC LOẠI BỂ LẮNG 9

III.1 Phân loại bể lắng 9

a Theo hướng chuyển động của nước 9

b Theo vị trí chức năng trong công nghệ xử lý 9

III.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại bể lắng 9

a Theo hướng chuyển động của nước 9

b Theo vị trí chức năng trong công nghệ xử lý 15

III.3 Các quá trình kết hợp 16

III.4 Một số công trình xử lý nước thải 17

PHẦN IV: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỂ LẮNG ĐỨNG VẼ MẶT BẰNG VÀ MẶT CẮT CỦA BỂ 26

IV.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bể lắng đứng 26

IV.2 Mặt bằng và mặt cắt của bể lắng đứng 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO 29

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: bể lắng ngang 2

Hình 2: bể lắng ngang 10

Hình 3: bể lắng ly tâm 11

Hình 4: bể lắng hướng tâm 11

Hình 5: bể lắng trong với tầng cặn lơ lửng 12

Hình 6: bể lắng trong kiểu hành lang 14

Hình 7: Kết hợp trộn, phản ứng, tạo bông và lắng cặn 16

Hình 8: Kết hợp giữa bể aerotank và bể lắng 2 trong cùng một bể đơn 17

Hình 9: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt của khu nhà ở phường Hiệp Bình Phước, công suất 280 m3/ngày 17

Hình 10: Quy trình công nghệ xử lý nước thải của nhà máy sản xuất gạch thạch anh, công suất: 240 m3/ngày 20

Hình 11: Quy trình công nghệ xử lý nước thải của trại chăn nuôi gà thịt thương phẩm, công suất: 240 m3/ngày 21

Hình 12: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải ngâm hạt tiêu, công suất 15 m3/ngày 23

Hình 13: bể lắng đứng 26

Hình 14: bể lắng đứng 3D 27

Hình 15: Mặt bằng bể lắng đứng 28

Hình 16: Mặt cắt bể lắng đứng 28

MỞ ĐẦU

Nước đóng vai trò quyết định trong hoạt động sống và tồn tại của các sinh vật trênTrái Đất (con người, động – thực vật) và phát triển kinh tế xã hội Trong cơ thể ngườinước chiếm tới 70% trọng lượng Hàng ngày mỗi người cần tối thiểu 60 - 80 lít, tối đakhoảng 150 - 250 lít nước cho sinh hoạt; riêng lượng nước ăn uống vào cơ thể ít nhấtcũng tới 2 - 3 lít mỗi ngày Nước còn cần cho các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp,thương mại và dịch vụ của con người

Thế nhưng, sự bùng nổ dân số cùng với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa nhanhchóng đã tạo ra sức ép lớn tới môi trường sống ở Việt Nam Đặc biệt, nguồn nước ngàycàng trở nên thiếu hụt và ô nhiễm

Vì vậy cần phải có chiến lược và biện pháp sử dụng, bảo vệ nguồn nước một cáchhợp lý Một trong những biện pháp quan trọng trong chiến lược bảo vệ nguồn nước là xử

lý nước thải Bởi vì quá trình xử lý nước thải không những loại bỏ các chất ô nhiễm cótrong nước thải đến mức thấp nhất mà còn tái tạo nguồn nước

Quá trình xử lý nước thải được thực hiện bởi nhiều biện pháp khác nhau và phụthuộc vào thành phần, tính chất, nồng độ và lưu lượng của nước thải Và trong bài tiểuluận này, nhóm 8 xin trình bày một công trình đơn vị xử lý nước thải bằng phương pháp

cơ học đó là chuyên đề “nhiệm vụ của bể lắng trong công nghệ xử lý nước thải”.

PHẦN I: LÝ THUYẾT VỀ QUÁ TRÌNH LẮNG CỦA BỂ LẮNG NGANG

Lắng là giai đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa vào bể lọc để hoàn thành quá trình làmtrong nước Trong công nghệ xử lý nước quá trình lắng của bể lắng ngang nước chuyểnđộng theo chiều ngang từ đầu đến cuối bể và diễn ra rất phức tạp chủ yếu lắng ở trạngthái động (trong quá trình lắng, nước luôn chuyển động) các hạt cặn không tan trongnước là những tập hợp hạt không đồng nhất (kích thước, hình dạng, trọng lượng riêngkhác nhau) và không ổn đinh (luôn thay đôỉ hình dạng, kích thước trong quá trình lắng

do dùng chất keo tụ)

Bể lắng giữ lại các tạp chất thô, không tan, chủ yếu dạng hữu cơ Chất vô cơ dạng hạtriêng biệt rõ rệt, phần tử hữu cơ là những bông dạng rất khác nhau, trọng lượng riêng rấtnhỏ quá trình lắng bông cặn diễn ra phức tạp Khi lắng, một mặt diễn ra hiện tượng dínhkết tăng kích thước, trọng lượng thể tích lắng tăng lên

Nguyên nhân chính: là do keo tụ trọng lực, do va chạm, dính kết các phần tử có thể tíchlắng và kích thước khác nhau Mặt khác các phần tử bị phá vỡ, tách ra, lắng chậm hoặckhông lắng mà lơ lửng khi trọng lượng riêng Trong nước thải không chỉ lắng một bông

cá biệt mà tập hợp nhiều bông cặn Thể tích lắng, hiệu suất lắng phụ thuộc vào hàmlượng cặn ban đầu (hàm lượng cao hiệu suất lắng % cao)

Hình 1: bể lắng ngang

Ghi chú:

I.1. Lắng động các hạt riêng lẻ (không keo tụ)

Là phương pháp lắng trong dòng chảy liên tục, quá trình này thường gặp trong các bểlắng sơ bộ trong xử lý nước cấp độ đục cao hay bể lắng cát trong xử lý nước thải Quátrình lắng động các hạt riêng lẻ trong bể lắng ngang tồn tại 4 vùng riêng biệt: vùng lắng,vùng chứa cặn, vùng phân phối, vùng thu nước

 Vận tốc dòng chảy và tốc độ rơi của hạt cặn:

Q F

u 

 Vận tốc lắng tương đương tải trọng bề mặt: vận tốc lắng giới hạn vso

 Hạt cặn chỉ có thể lắng lại (và tách ra khỏi nước) khi vận tốc lắng thực ≥ vận tốclắng giới hạn (tải trọng bề mặt)

 Hiệu quả lắng: tỷ lệ với

0

s v

Giảm một nửa chiều cao lắng không làm thay đổi hiệu quả lắng

Tăng diện tích bề mặt lắng làm cho hiệu quả lắng tăng lên

I.2. Lắng động các hạt có keo tụ

 Quá trình lắng của các hạt có khả năng keo tụ (cặn sau khi đã dung chất keo tụ hoặc

do bản chất có thể kết dính tự nhiên) khác với quá trình lắng của các hạt tự do:

- Các hạt va chạm với nhau trong quá trình lắng, hấp phụ và kết dính tạo thành cáchạt có kích thước lớn hơn do đó vận tốc lắng tăng dần

- Các bông keo tụ khi lắng, gây ra một hiệu ứng “quét” khi mà các bông lớn có khảnăng hấp phụ và kéo theo cả các hạt cặn nhỏ cùng lắng mà các hạt này, ở điềukiện tự do, lắng rất chậm

- Theo chiều sâu của bể, bông cặn lớn dần lên, lực ma sát ngược chiều với chuyểnđộng của hạt cũng tăng lên, tỷ lệ với kích thước bông cặn Khi bông cặn lớn lênmột kích thước nhất định, lực kéo đủ lớn để phá vỡ bông cặn khiến nó không thể

to hơn được nữa Từ lúc đó vận tốc lắng không đổi và hiệu quả lắng cũng khôngtăng, dù thời gian lắng có thể dài hơn

- Để hạt cặn lắng được: u ≥ vo nhưng do u tăng dần theo chiều sâu bể nên ảnhhưởng của vo ngày càng giảm dần

 Nếu quá trình keo tụ xảy ra thuận lợi, gần như toàn bộ các hạt cặn có tốc độ lắng U <

to

H

Uo  sau khi dính kết với nhau đều lắng xuống.

 So với cặn tự nhiên, hiệu quả lắng cặn keo tụ cao hơn

Tốc độ lắng cặn không chỉ phụ thuộc vào diện tích mặt bể mà còn phụ thuộc chiều

U < Uo

I.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng

 Sự khác biệt trong mật độ dòng chảy bởi nhiệt độ

Nước đưa vào bể có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nước trong bể hiện tượng “ngăndòng” xuất hiện hiệu quả lắng giảm

Nước đưa vào bể có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nước trong bể đi xuống đáy bể vànổi lên phần cuối bể kèm theo các hạt cặn hiệu quả lắng giảm

Khi sự chênh lệch ≈ 2oC hiệu quả lắng giảm rõ rệt

 Ảnh hưởng của dòng chảy rối

Chế độ chảy trong bể đặc trưng bằng chỉ số Re

 Ảnh hưởng của hiện tượng ngắn dòng

Dòng chảy được coi là ổn định khi trong bể không có những “ dòng ngắn” xuất hiện.Dòng ngắn: chuyển động ngang của nước trong bể không đều, tạo ra các xoáy nước,vùng chết, vùng đối lưu làm giảm hiệu quả lắng

Nguyên nhân:

 Ma sát thành bể và dòng chảy

 Phân phối nước vào bể không đều trên toàn diện tích bể

 Chênh lệch nhiệt độ và nồng độ cặn giữa lớp trên mặt và lớp dưới đáy

 Gió thổi mạnh

 Thu nước từ bể ra không đều trên toàn bộ diện tích bể

 Ảnh hưởng hiện tượng ngắn dòng

Dòng chảy ổn định trong bể lắng( không có hiện tượng ngắn dòng) được đặc trưng bằngchỉ số Froude:

Q

g

H B

Q Fr

w

2

2 max

1





H D

Q

Fr 2g 2 3

2 min

1





(D và Dw lần lượt là đường kính bể và của ống trung tâm)

 Ảnh hưởng của hiện tượng xói ngược cặn đã lắng

Lý thuyết: hạt cặn khi đã đến đáy bể được coi là đã tách ra khỏi nước

Thực tế: hiện tượng phân bố lại hạt keo đã lắng vào dung dịch (hạt keo bị sục và ngượclên) vẫn xảy ra, phụ thuộc vào khác biệt giữa khối lượng riêng của nước và của hạt cặn.Hậu quả là nước bị đục trở lại Hiện tượng sục ngược hay xói cặn đã lắng xảy ra phầnlớn khi tốc độ chảy ngang vo trong bể lắng quá lớn

vo tăng Fr tăng dòng ổn định, hiệu quả lắng tăng

PHẦN II: NHIỆM VỤ CỦA BỂ LẮNG ĐỢT I (BỂ LẮNG SƠ CẤP) VÀ BỂ LẮNG ĐỢT II (BỂ LẮNG THỨ CẤP) TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

II.1.Nhiệm vụ của bể lắng 1

- Có nhiệm vụ lắng các hạt cặn lơ lửng (tỉ trọng lớn hơn tỉ trọng của nước) và các chấtnổi (tỉ trọng nhẹ hơn tỉ trọng của nước) có trong nước thải trước khi cho nước thảivào các bể xử lý sinh học

II.2.Nhiệm vụ của bể lắng 2

- Có nhiệm vụ lắng các bông cặn được tạo ra từ quá trình keo tụ tạo bông hay quá trình

xử lý sinh học trước khi cho nước thải vào bể lọc hay bể khử trùng

PHẦN III: CÁC LOẠI BỂ LẮNG

III.1. Phân loại bể lắng

Bể lắng gồm các loại như sau:

a Theo hướng chuyển động của nước

- Bể lắng ngang: nước chuyển động theo phương ngang

- Bể lắng đứng: nước chuyển động theo phương đứng từ dưới lên

- Bể lắng ly tâm: loại biến dạng của bể lắng ngang, nước chuyển động từ tâm ra chungquanh theo phương gần như bể lắng ngang

- Bể lắng trong với tầng cặn lơ lửng: nước chuyển động từ dưới lên

b Theo vị trí chức năng trong công nghệ xử lý

- Bể lắng đợt I

- Bể lắng đợt II

III.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại bể lắng

a Theo hướng chuyển động của nước

 Bể lắng ngang:

- Hình dạng: giống như một bể chứa hình chữ nhật Nước được phân phối đều ở đầuvào của bể và chuyển động ngang dọc theo chiều dài bể với vận tốc 5 – 10 m/s vàchảy ra đầu kia của bể Theo phương chuyển động của nước, các hạt cặn sẽ lắngxuống đáy bể và từ đó nó được tập trung về đầu bể lắng nhờ hệ thống gạt cặn cơ giới.Chiều sâu trung bình của lớp nước trong bể có thể từ 2 – 3,5m Chiều dài bể tối thiểugấp 10 lần chiều sâu

- Cấu tạo: gồm có 4 bộ phận chính: bộ phận phân phối nước vào trong bể, vùng lắngcặn, hệ thống thu nước đã lắng và hệ thống thu xả cặn

Hình 2: bể lắng ngang

- Ứng dụng: bể lắng ngang thích hợp cho các nhà máy nước có công suất lớn (trên30.000 m3/ngày đêm), đòi hỏi diện tích xây dựng rộng và thường xây dựng ở ngoàitrời

- Để phân phối nên đục lổ ở tấm chắn đầu bể

- Nguyên lý hoạt động: nước thải theo máng phân phối theo phương ngang vào bể đếnmáng thu nước, tới máng thu và xả chất nổi sau đó nước tới mương dẫn nước ra ngoài

và chất nổi được xả ra đồng thời( các hạt cặn ngừng chuyển động khi chạm đáy bể)

- Phân loại: có hai loại bể lắng ngang:

 Bể lắng ngang thu nước ở cuối (thường kết hợp với bể phản ứng có vách ngănhoặc bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng)

 Bể lắng ngang thu nước đều trên mặt (thường kết hợp với bể phản ứng có lớpcặn lơ lửng)

- Ưu điểm: gọn, có thể làm hố thu cặn ở đầu bể và cũng có thể làm nhiều hố thu cặndọc theo chiều dài của bể

- Nhược điểm: giá thành cao, có nhiều hố thu cặn tạo nên những vùng xoáy làm giảmkhả năng lắng của các hạt cặn, đồng thời không kinh tế vì tăng thêm khối tích khôngcần thiết của công trình

- Thời gian lưu nước trong bể: từ 1,5 – 2,5 h

- Lượng cặn tách ra khỏi bể lắng phụ thuộc vào:

 Nồng độ cặn ban đầu

 Đặc tính của cặn (hình dạng, kích thước, trọng lượng riêng, tốc độ rơi …)

 Thời gian lưu nước trong bể

 Bể lắng đứng: được thể hiện cụ thể trong phần IV.1 bên dưới.

Mương tập trung nước sau lắng

Vách ngăn hướng dòng

Hình 4: bể lắng hướng tâm

- Nguyên lý hoạt động:

 Nước chảy theo ống trung tâm vào ngăn phân phối để phân phối đều vào vùnglắng Nước từ vùng lắng chuyển động từ trong ra ngoài và từ dưới lên trên Cặnđược lắng xuống đáy Nước trong thì được thu vào máng và vào máng trung tâmtheo đường ống

 Để thu bùn có thiết bị gạt cặn gồm dằm chuyển động theo ray vòng tròn Dầm treogiàn cào thép có các cánh gạt ở dưới Nhờ cánh gạt này, cặn lắng ở đáy được gạtvào phễu và xả ra ngoài theo ống xả cặn

- Ứng dụng: bể lắng ly tâm thích hợp với các trạm có công suất lớn (trên 40.000

m3/ngày đêm), có thể kết hợp với ngăn tạo bông ở trung tâm bể Bể hướng tâm cóhiệu suất lắng cao hơn các bể lắng radian thông thường khác, hạn chế lượng cặn tồnđộng trong máng thu nước

- Nhược điểm: vận hành phức tạp, chi phí cao, thời gian bảo trì máy móc thiết bị phứctạp

 Bể lắng trong với tầng cặn lơ lửng:

- Hình dạng: giống như một bể lắng đứng nhưng bên trong có chứa buồng keo tụ.Nước từ ống trung tâm đưa vào ngăn keo tụ, quá trình keo tụ và oxy hóa xảy ra trongbuồng keo tụ Nước thải khi chuyển từ buồng keo tụ sang buồng lắng phải đi qua tầngcặn lơ lửng được tạo nên rong quá trình lắng

Ghi chú:

1 - Nước vào 2 - máng phân phối 3 - hướng chuyển động của bể

4 - hệ thống cào gom cặn 5 - ống tháo cặn 6 - ống dẫn nước ra

Hình 5: bể lắng trong với tầng cặn lơ lửng

- Nguyên lý hoạt động: nước chuyển động từ dưới lên với vận tốc thích hợp trong bể sẽdần dần hình thành một tầng cặn lơ lửng Tầng cặn này có tác dụng hấp phụ các hạtkeo, cặn lơ lửng ở trong nước làm cho nước được trong hơn Cụ thể như sau:

 Nước sau khi trộn đều chất phản ứng ở bể trộn (không qua bể phản ứng) theođường ống nước dẫn vào, qua hệ thống phân phối với tốc độ thích hợp vào ngănlắng Ở đây sẽ hình thành lớp cặn lơ lửng Một hạt cặn trong lớp cặn lơ lửng chịutác động của lực đẩy của dòng nước đi lên và trọng lượng của bản thân Khi dòngnước đi lên có vận tốc thích hợp thì hạt cặn sẽ tồn tại ở trạng thái lơ lửng hay còngọi là trạng thái cân bằng động.Thật ra mỗi hạt cặn không ngừng hoạt động, nóchuyển động hỗn loạn nhưng toàn bộ lớp cặn ở trạng thái lơ lửng

 Khi đi qua lớp cặn ở trạng thái lơ lửng, các hạt cặn tự nhiên có trong nước sẽ vachạm và kết dính với các hạt cặn lơ lửng và được giữ lại Kết quả nước được làmtrong

 Khi làm việc hạt cặn lơ lửng không ngừng biến đổi về độ lớn và hình dạng do kếtdính các hạt cặn trong nước nên lớn dần Mặt khác, do tác dụng dòng nước đi lên

và do va chạm lẫn nhau nên hạt cặn bị phá vỡ Như vậy, nếu xét ở một thời điểm

 Có thể coi kích thước trung bình của cặn lơ lửng không tăng khi giữ nguyên tốc

độ của dòng nước đi lên và tính chất của nước nguồn cũng như liều lượng phènđưa vào nước luôn không đổi

 Trong quá trình làm việc, thể tích lớp cặn không ngừng tăng lên Để có hiệu quảlàm trong ổn định phải có biện pháp giữ cho thể tích cặn lơ lửng ổn định Do đókhi thiết kế phải có kết cấu hợp lý để đưa cặn thừa ra khỏi thể tích cặn lơ lửng.Cặn thừa tràn qua ngăn cửa sổ sang ngăn nén cặn Cặn lắng xuống đáy được đưa

ra ngoài, còn nước trong được thu bằng ống đưa ra ngoài

 Thông thường bể lắng trong tầng cặn lơ lửng gồm 2 ngăn: ngăn lắng và ngăn chứanén cặn Lớp nước ở phía trên tầng cặn gọi là tầng bảo vệ - không cho cặn lơ lửng

bị cuốn theo dòng nước qua máng tràn

- Bể lắng trong kiểu hành lang: Làm việc theo nguyên tắc sự ổn định của tầng cặn lơlửng được đảm bảo đồng thời với thiết bị khuấy trộn cơ học Bể lắng trong kiểu hànhlang có mặt bằng hình chữ nhật hoặc hình vuông được chia làm 3 ngăn: ngăn lắngcặn ở giữa, 2 ngăn lắng cặn 2 bên

Bể lắng trong kiểu hành lang: Làm việc theo nguyên tắc sự ổn định của tầng cặn lơ lửngđược đảm bảo đồng thời với thiết bị khuấy trộn cơ học Bể lắng trong kiểu hành lang cómặt bằng hình chữ nhật hoặc hình vuông được chia làm 3 ngăn: ngăn lắng cặn ở giữa, 2ngăn lắng cặn 2 bên