bể lắng trong xử lý nước thải

Sự lắng bị hãm lại, các hạt rắn liên kết với nhau và khối lượng lắng piton với sự hình thành một mặt phân cách rõ giữa các chất đông kết và chất lỏng nổi .Hiện tượng này là đặc tính c

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

VIỆN KHCN & QL MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI

GVHD : Trần Thị Ngọc DiệuSVTH : Lê Thị Thúy Vi

Nội Dung Chính

Cơ sở lý thuyết

1

Phương pháp tổng quát tính toán Bể Lắng

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

Lực Cản P1

1.Cơ sở lý thuyết

Mỗi hạt rắn không hòa tan trong nước thải khi lắng sẽ chịu

tác động của 2 lực :

nào đối với các hạt lân cận.

Loại bỏ đá, cát trong nước

thải.

Tạo bông

cặn Trong quá trình lắng các hạt liên kết lại với nhau hoặc tạo thành bông cặn do đó tăng

trọng lượng và lắng nhanh hơn.

Loại bỏ một phần SS ở nước thải chưa xử lý và nước thải sau quá trình

xử lý sinh học.

Lắng tập

thể Lực tương tác giữa các hạt đủ lớn để ngăn cản các hạt bên cạnh Mặt phân cách giữa

chất lỏng và chất rắn xuất hiện ở phía trên

Diễn ra khi hàm lượng chất các hạt đủ để tạo

nên một cấu trúc nào đó và các hạt này phải được đưa lên tục vào cấu trúc đó.

Diễn ra ở đáy của các bể lắng thứ cấp và trong các

thiết bị cô bùn.

1.Cơ sở lý thuyết

 Lắng các phần tử kết hạt :

 Lý thuyết chung : khi một hạt cho vào một chất lỏng tĩnh, nó

chịu tác dụng của trọng lực P và lực đẩy F của chất lỏng gây

ra do độ nhớt và quán tính

P = (ρ1 – ρ2)gV ; F = (Cs ρ1.V2)/2Trong đó : ρ1, ρ2 – tỉ khối của hạt và chất lỏng ; d,V,S – đường kính ,diện tích và thể tích hạt ; g – gia tốc trọng trường ; C – hệ số kéo

 Trạng thái cân bằng thiết lập rất nhanh , sự lắng của các hạt

giống như một quả cầu nhỏ chuyển động với tốc độ không đổi

1 – ρ2).g.dC.ρ1

V02 = 4/3

1.Cơ sở lý thuyết

Chế độ thủy lực :

Giá trị của hệ số kéo C được xác định bằng sự chảy rối , và phụ

thuộc vào tốc độ rơi, sự chảy rối được đặc trưng bằng số Raynon , xác định bằng công thức :

Re = ρ1.V.d ɳ-1 ( trong đó : ɳ : độ nhớt động học)

 Hệ số kéo tính theo công thức : C = ɑ Re-n

Trong đó : ɑ, n được lấy dựa theo bảng sau:

Các giá trị ɑ , n ,C phụ thuộc vào hệ số Raynon

Chế độ chảy tầng của Stokes được xác định bằng:

 Điều kiện giữ các hạt cát:

Vùng nước ra

Hạt này sẽ được giữ lại trong bể khi : V0/H > V1/L = Q/H.l.L

Hay V0 > Q/SH = VH ( VH - tốc độ Hazen- lưu lượng thủy lực

riêng( không phụ thuộc vào chiều sâu của bể) ; SH – diện tích ngang của

1.Cơ sở lý thuyết

 Lắng khuếch tán các hạt kết bông :

 Khi lắng quá trình kết bông vẫn tiếp tục, tốc độ đóng cặn

của các hạt tăng lên Quá trình này xảy ra ngay từ khi nồng

độ chất kết bông lớn hơn khoảng 50mg/l Hiệu quả của lắng khuếch tán liên quan không những tới lưu lượng thủy lực mà còn ở thời gian tiếp xúc

50 40

50 40

1.Cơ sở lý thuyết

 Lắng piton :

khi nồng độ các phân tử kết bông đủ lớn, sự tương tác giữa chúng

không bỏ qua được Sự lắng bị hãm lại, các hạt rắn liên kết với

nhau và khối lượng lắng piton với sự hình thành một mặt phân cách rõ

giữa các chất đông kết và chất lỏng nổi Hiện tượng này là đặc tính

của bùn hoạt tính và sự loại bỏ kết bông hóa học khi nồng độ của

chúng lớn hơn 500 mg/l

Có 4 vùng lắng :

1- vùng lọc ( có chất lỏng trong suốt) 2- vùng loại bỏ đồng đều có cùng dạng như dung dịch đưa vào với mặt phân cách rõ rệt

3- vùng quá độ (ít xuất hiện) 4- vùng cô đặc bùn, mà mức của nó tăng rất nhanh trước đó giảm mạnh

Khi vùng 2 – 3 biến mất thì đây được gọi là vùng tới hạn

1.Cơ sở lý thuyết

 Lắng tầng :

 Là việc tăng lên diện tích tách nước bùn trong một công

trình Như vậy, vị trí của các tầng ( các ống hay các mặt

song song) trong vùng lắng tạo ra một số đông các phân tử

tách

 Lắng dòng ngược cho phép tổ chức hệ thống thủy lực đơn

giản nhất và chắc chắn nhất Ngược lại, lắng cùng chiều gặp phải nhiều khó khăn hơn khi thu hồi nước đã lắng.Trong

lắng chéo dòng khác nhau , phân bố đồng đều dòng thủy lực

• Lắng ngược dòng : Ui = Q/(n.l.(Lcosρ + esinρ)

• Lắng xuôi dòng : Ui = Q/(nl.(Lcosρ – esinρ)

• Lắng chéo dòng : Ui = Q/(nlLcosρ )

Trong đó : L - chiều dài tầng lắng ; l – chiều rộng tầng lắng ( S

=L.l ); e – khoảng cách giữa hai tầng

1.Cơ sở lý thuyết

 Công thức tốc độ rơi của hạt rắn đơn lẻ:

 Phương trình xác định thành phần đứng rối trong các bể lắng khi tốc độ tính

toán < 20 mm/s ( Theo GS Jukov A.L)

W = kV n

+ Trong đó : k = const; n = f (v) ;( số mũ là hàm của vận tốc)

1.Cơ sở lý thuyết

64 68 72 76

0

E %

Thời gian lắng, giờ

c Quan hệ giữa hiệu suất lắng và thời gian lắng.

1- đường cong lắng ứng với hàm lượng cặn lơ lửng C1 =

200 mg/l ; 2- Như trên Nhưng C1 = 500 mg/l a,b,c Đồ thị biểu diễn quá trình lắng của nước thải sinh hoạt

c Quan hệ giữa hiệu suất lắng và thời gian lắng.

1- đường cong lắng ứng với hàm lượng cặn lơ lửng C1 =

200 mg/l ; 2- Như trên Nhưng C1 = 500 mg/l a,b,c Đồ thị biểu diễn quá trình lắng của nước thải sinh hoạt

 Số liệu ban đầu để tính toán bể lắng là :

• Lưu lượng và hàm lượng cặn của nước thải C1

• Hàm lượng cặn cho phép của nước thải sau khi lắng C2

C2 lấy căn cứ vào điều kiện vệ sinh và tính chất công trình trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải

• Điều kiện về chế độ lắng của hạt rắn , U0

• Hệ số kết tụ n

 Hiệu suất lắng xác định theo công thức:

1.Cơ sở lý thuyết

E = C1 – CC 2 100 (%)

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng:

Lưu lượng nước thải

Thời gian lắng( thời gian lưu)

Khối lượng riêng và tải lượng tính theo SS

Tải lượng thủy lực

Bể lắng đợt I : đặt

trước công trình

xử lý sinh học.

Bể lắng đợt II : đặt sau công trình

xử lý sinh học

Căn cứ theo công dụng

2 Phân loại bể lắng

Bể lắng hoạt động

gián đoạn :là một bể

chứa, cứ xả nước thải

vào đó & cho đứng

yên trong 1 khoảng

thời gian nhất định

Nước đã được lắng

tháo ra cho lượng

nước mới vào.

Bể lắng hoạt động liên tục : nước

thải cho qua bể liên tục.

Căn cứ theo chế độ làm việc

2 Phân loại bể lắng

Bể lắng Radian : nước chảy từ trung tâm qua thành bể (BL ly tâm)hoặc ngược lại(BL hướng tâm).

Căn cứ theo chiều nước chảy

2 Phân loại bể lắng

 Số lượng cặn tách ra nước thải trong các bể lắng phụ thuộc

vào:

Đặc tính riêng của cặn (hình dạng, kích thước,trong lượng riêng,tốc độ rơi )Nồng độ nhiễm bẩn ban đầu

Thời gian nước lưu trong bể

2 Phân loại bể lắng

 Lượng cặn lắng lại trong bể lắng đợt I ( nước thải sinh hoạt)

lấy vào khoảng 0.8 l/người/ngày đêm, độ ẩm 93 – 95 %

0.8N

W = 103 , m3/ng.đêm

Thời gian giữ cặn trong bể lắng phụ thuộc vào phương pháp xả

cặn, nhưng không quá 2 ngày

Bể lắng đứng thường sử dụng khi mực nước ngầm thấp và công

suất trạm đến 30.000 m3/ngày đêm (năm 2005) Bể lắng ngang và bể lắng radian không phụ thuộc vào mực nước ngầm, thường áp dụng

khi công suất trạm lớn hơn 15.000 m3/ng.đêm

3 Phân loại bể lắng

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

Bể lắng ngang

bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhất, tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼

và chiều sâu đến 4m

Hình

dạng :

bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhất, tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼

và chiều sâu đến 4m

Hình

dạng :

bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhất, tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼

Cấu

tạo :

nước thải theo máng phân phối vào bể đập tràn thành mỏng hoặc tường đục lỗ xây dựng ở đầu bể, nước chảy theo phương ngang vào bể đến máng thu nước , tới máng thu và xả chất nổi sau đó nước tới mương dẫn nước ra ngoài và chất nổi được xả

Nguyên tắc

hoạt động :

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

 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

 Nhược điểm :giá thành cao, có nhiều hố thu cặn tạo nên những

vùng xoáy làm giảm khả năng lắng của các hạt cặn, đồng thời

không kinh tế vì tăng thêm khối tích không cần thiết của công

 ứng dụng: áp dụng cho những công trình có lưu lượng nước thải trên

15000 m 3 /ngày Hiệu suất lắng đạt 60% Vận tốc dòng nước chảy của nước thải trong bể lắng thường được chọn không lớn hơn 0.01 m/s,

thời gian lưu từ 1 – 3 giờ

 Bể lắng ngang

Vùng lắngVách ngăn châm lỗ

Vùng chứa bùn

Vùng phân phối nước vào Vùng thu nước ra

Bể lắng ngang

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

Bể lắng đứng

bể lắng ngang có mặt bằng hình chữ nhất, tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều dài không nhỏ hơn ¼

 Ưu điểm : thuận tiện trong công tác xả cặn, ít diện tích xây

dựng,

 Khuyết điểm : chiều cao xây dựng lớn làm tăng giá thành xây

dựng, số lượng bể nhiều , hiệu suất thấp

Bể lắng đứng

Q

Vùng thu nước ra Vùng lắng

Vùng nước ra

Bể lắng đứng

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

Hiệu quả lắng phụ thuộc

ứng dụng : dùng trong các công trình có lưu lượng nhỏ khoảng

20 m3/h được dùng để xử lý nước thải đô thị cho các khu dân

cư ít hơn 1000 -2000 người Được dùng trong các công trình

lớn hơn khi bể tích kết tủa nhỏ và mật độ cao

Bể lắng đứng

Bể lắng đứng

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

 Bể lắng Radian

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

•nước thải chảy từ trong bể hướng ra chung quanh

thành, nước thải chảy theo ống trung tâm từ dưới lên trên múi phân phối vào bể Chất nổi nhờ tấm chắn lơ lửng ở dưới dàn quay dồn góp lại và chảy luồn qua ống xiphong xà vào giếng cặn.

•Dàn quay quay với tốc độ 2 – 3 vòng trong một giờ,

công suất của roto 0.5 – 2 kW Khi dàn quay quay, cặn lắng được dồn vào hố thu (xây dựng ở trung tâm bể) nhờ hệ thống cào gom cặn gắn ở phần dưới dàn quay hợp với trụ một góc 45 0 cặn xả ra khỏi bể có thể

sử dụng máy bơm hoặc áp lực thủy tĩnh không nhỏ

 Bể lắng Radian

- có dòng chảy nước thải trong bể hướng từ chung quanh vào trung tâm bể Bể lắng này có máng phân phối nước ở chu vi và phễu thu nước ở trung tâm.

- Máng phân phối có chiều rộng cố định, nhưng chiều cao giảm dần từ đầu đến cuối máng.

Nguyên

tắc hoạt

động Bể

hướng

tâm : - ở đáy có nhiều lỗ để nước chảy xuống bể - Nước từ ngoài dược đưa vào bể qua máng

phân phối ,dưới chuyển động của dàn quay nước chuyển động từ thành bể vào trung tâm , sau một thời gian cặn lắng rơi xuống đáy bể , sử dụng hệ thống ống cào gom cặn đưa vào ống tháo cặn thải

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

 Bể lắng Radian

2 11

6

Sơ đồ bể lắng hướng tâm

1- đưa nước thải vào bể ; 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 khỏi bể

 Bể lắng Radian

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

Ưu điểm : bể hướng

tâm có hiệu suất lắng

ứng dụng : lắng nguồn nước có hàm lượng cặn cao > 2000 mg/l thích hợp với công suất > 30.000 m3/ngày, có thể kết hợp với ngăn tạo bông ở trung tâm bể.

 Bể lắng Radian

 Bể lắng Radian

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

)

Là bể chứa đứng có buồng keo tụ bên trong.

Nguyên tắc hoạt động : nước thải theo máng chảy vào ống

trung tâm (kéo theo không khí bên ngoài cuốn vào bể nên nước

được làm thoáng tự nhiên )và quá trình keo tụ và oxy hóa xảy ra

ở buồng keo tụ Từ buồng keo tụ nước thải chuyển qua vùng

lắng và khi đi qua lớp cặn lơ lửng được tạo nên trong quá trình

lắng, các cặn tán sắc khó rơi lắng sẽ được giữ lại Nước lắng

trong tràn vào máng thu ở chu vi bể và dẫn ra ngoài

Hiệu suất xử lý có thể đạt tới 75%

3 Đặc điểm của các loại bể lắng

Bể lắng trong

Bể lắng tầng mỏng

 Là bể chứa kín hoặc hở

 Có bộ phận phân phối và thu nước, phần lắng và chứa cặn

 Phần lắng gồm nhiều tấm mỏng sắp xếp cạnh nhau với chiều

cao gần bằng 0.15m

 Ưu điểm : tăng được diện tích bể, hiệu quả lắng cao, chi phí

mặt bằng thấp

Bể lắng tầng mỏng Radian

Bể lắng tầng mỏng ngang

Bể lắng tầng mỏng

3 Đặc điểm của các loại bể lắng