Chương 3: Bể trộn và phản ứng tạo bông cặn

Chương 3
BỂ TRỘN VÀ PHẢN ỨNG TẠO BÔNG CẶN
COÂNG TRÌNH VAØ THIEÁT BÒ
TROÄN
- Mục tiêu của quá trình trộn:
 ðưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân
tán ñều trong môi trường nước
 Tạo ñiều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa hóa chất và
các phần tử tham gia phản ứng
- Biện pháp: Tạo dòng chảy rối trong nước
- Khi thiết kế bể trộn cần căn cứ:
+ Loại hóa chất và tính chất của nó
+ Chất lượng nước thô
+ ðiều kiện ñịa phương
- Hiệu quả trộn: phụ thuộc vào cường ñộ khuấy
trộn và thời gian khuấy trộn.
 Cường độ khuấy trộn:
 Cường độ khuấy trộn q nhỏ: hóa chất phân phối khơng
đều
 Cường độ khuấy trộn q lớn: các phần tử tham gia
phản ứng trượt khỏi nhau khi tiếp xúc.
 Cường độ khuấy trộn đặc trưng bởi Gradien vận tốc G:
 G: Gradien vận tốc (s
-1
)
 P: năng lượng tiêu hao tạo bông cặn trong bể
trộn (J/s)
 µ: độ nhớt động lực học của nước (Ns/m
2
), ở
20

o
C µ = 0,001Ns/m
2
 V là thể tích bể trộn (m
3
)
G tối ưu phải xác định bằng thực nghiệm (kinh nghiệm: G = 200 –
1000s
-1
P
G
V
µ
=
Thời gian khuấy trộn:
là thời gian tính từ lúc bắt đầu trộn cho đến khi
hóa chất phân tán đều vào trong nước đủ để
hình thành các nhân keo tụ, nhưng khơng
q lâu làm ảnh hưởng đến các phản ứng
tiếp theo.
 Kinh nghiệm: trộn = 3 giây - 2 phút, tùy
theo hóa chất trộn
 Chất kiềm hóa cho vào sau khi châm phèn 15s-1p
 Chất oxi hóa cho vào để diệt rong tảo, oxi hóa chất
hữu cơ phải cho vào trước khi trộn phèn 3 phút
Phân loại trộn
 Trộn thủy lực
 Trộn cơ khí
TRỘN THỦY LỰC
Bản chất: Dùng các vật cản ñể tạo ra sự xáo trộn

trong dòng chảy của hỗn hợp nước và hóa chất
Tổn thất áp lực cần thiết phải tạo ra khi qua bể
trộn:
H: Tổng tổn thất thủy lực qua bể trộn(m)
G: Gradien vận tốc (200-1000 s
-1
)
V: Thể tích bể trộn (m
3
)
Q: Lưu lượng nước qua bể (m
3
/s)
g: Gia tốc trọng trường 9,81 (m/s
2
)
v: ðộ nhớt ñộng học của nước (m
2
/s)
2
G V
H
gQ
υ
=
Các thiết bị trộn thủy lực
 Trộn trong ống dẫn:
+ Quá trình trộn diễn ra trong ống đẩy máy bơm cấp
I
+ Vận tốc trong ống: 1,2-1,5m/s.

+ Chiều dài ống trộn tính theo tổn thất áp lực ≅
≅≅
≅ 0,3-
0,4m.
+ Nếu ống quá ngắn, không đủ thỏa mãn H thì
lắp thêm vành chắn:
Các thiết bị trộn thủy lực
 Beå troän vaùch ngaên: Gồm một ñoạn
mương bê tông cốt thép có các vách trộn
chắn ngang.
- Trên vách ngăn kht các lỗ cho nước đi qua
+Tiết diện cửa hoặc lỗ tính với vận tốc nước đi
qua là v
lo
ã = 1m/s.
+ Đường kính lỗ d
lỗ
= 20 – 40 mm.
+ Số lỗ trên mỗi vách ngăn:
 Q: lưu lượng nước qua bể trộn (m3/s)
 v: Vân tốc nước qua lỗ (m/s)
 d: đường kính lỗ
+ Tổn thất áp lực qua mỗi vách ngăn: 0,1 – 0,15m
+ Kích thước bể tính theo vận tốc nước chảy ở phần mương thu
cuối bể 0,6 – 0,7 m/s
+ Khoảng cách giữa các vách ngăn khơng nhỏ hơn chiều rộng bể
trộn
+ Thời gian trộn: 1-2 phút
+ Áp dụng đối với hóa chất trộn là phèn, xơ đa
(sinh viên về nhà làm bài tập VD1: Tr 113 – Trinh Xuan Lai)

2
4
Q
n
d v
=
Π
Các thiết bị trộn thủy lực
 Bể trộn đứng: sử dụng trong các hệ
thống dùng vôi sữa
Tính tốn bể trộn đứng:
+ Vận tốc nước vào ở miệng dưới đáy bể
v
1
= 1-1,2m/s.
+ Vận tốc nước dâng ở thân trên v
2
= 25-
28mm/s.
+ Thời gian hòa trộn:
- Pha trộn với phèn và soda, xút: t = 2
phút.
- Pha trộn với phèn và vôi: t = 3 phút.
+ Diện tích mặt bằng của bể: F
1
≤ 15m
2
+ Theo máng vòng xung quanh bể có đục lỗ
chảy ngập vào máng dẫn tới máng tập
trung, từ đó chảy sang công trình kế tiếp.

Vận tốc nước trong máng thu v
m
= 0,6m/s.
+ Cũng có thể sử dụng giàn ống khoan lỗ
để thu nước thay cho máng vòng.
+ Vận tốc nước chảy qua lỗ v
lỗ
= 0,8-1,2m/s,
đường kính lỗ d
lỗ
= 25-30mm.
+ Thể tích bể:
 Q là lưu lượng nước qua bể (m
3
/s)
 t là thời gian nước lưu trong bể (phút); N là
số bể
+ Chiều cao phần côn của bể
+ Chiều cao phần hình trụ:
+ Chiều cao bảo vệ: 0,3 – 0,5m
(Sinh viên về nhà làm bài tập: VD(2-3) Tr38, Nguyen
Ngoc Dung)
3
.
( )
60
b
Qt
V m
N

=
2
1 2 1
cot ( ); ; ; ( )
2 2
n
n
a b Q
h g m a F b F F m
V
α
−
= = = =
3 3
2
2 1 1 1 2 1 2 2 1
2
1
( ); ( . )( ); ( )
3
b
V
h m V h F F F F m V V V m
F
= = + + = −
Trộn cơ khí
 Bể trộn cơ khí: là dùng năng lượng cánh
khuấy ñể tạo ra dòng chảy rối
- Ưu ñiểm so với trộn thủy lực
+ Có thể ñiều chỉnh tốc ñộ khuấy trộn theo

ý muốn
+ Thời gian khuấy trộn ngắn => dung tích
bể nhỏ => tiết kiệm diện tích xây dựng
- Nhược ñiểm so với trộn thủy lực: Người
vận hành phải có trình ñộ nhất ñịnh
- ðược áp dụng ñối với trạm xử lý có công
suất vừa và lớn, mức ñộ cơ giới hóa và tự
ñộng hóa cao.
Thiết bị trộn cơ khí
Thiết bị trộn cơ khí
CONG TRèNH VAỉ THIET Bề
PHAN ệNG
Mc tiờu, nhim v ca b phn ng: To ủiu
kin thun li nht ủ cỏc ht keo phõn tỏn
trong nc sau quỏ trỡnh pha trn vi phốn ủó
mt n ủnh cú kh nng va chm, kt dớnh vi
nhau ủ to thnh cỏc ht cn cú kớch thc ủ
ln cú th lng trong b lng hay gi li b
lc.
Khi thit k b phn ng cn cn c vo:
- Cht lng nc thụ
- Cỏc cụng trỡnh x lý ủt sau b phn ng
- iu kin ủa phng
 Hiệu quả tạo bông phụ thuộc vào:
cường ñộ khuấy trộn và thời gian khuấy trộn
- G
phản ứng
= 30 – 70 s
-1
- T

phản ứng
= 15 – 35 phút
(So sánh với các giá trị tương ướng của quá trình
trộn?)
 Các loại bể phản ứng
 Thủy lực
 Cơ khí
 Khí nén
 Tiếp xúc qua lớp cặn lơ lửng hay vật liệu rắn
 Tuần hoàn lại cặn
BỂ PHẢN ỨNG THỦY LỰC
 Nguyên lý:
Sử dụng năng lượng dòng nước kết hợp
với các giải pháp về cấu tạo ñể tạo ra các
ñiều kiện thuận lợi cho quá trình tiếp xúc
và kết dính giữa các hạt keo và cặn bẩn
trong nước.
 Phân loại:
- Bể phản ứng xoáy: Hình trụ và hình côn
- Bể phản ứng có vách ngăn
- Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng
Bể phản ứng thủy lực: xoáy hình trụ
 Thường ñặt trong bể lắng ñứng
 Áp dụng cho các nhà máy có công suất nhỏ
+Tốc độ nước ra khỏi vòi phun chọn v
v
= 2-
3m/s.
+ Tổn thất áp lực tại vòi phun: h = 0,06v
v

2
(m)
+ Khoảng cách từ miệng vòi phun đến
thành = 0,2 đường kính bể phản ứng.
+ Đường kính bể phản ứngï xoáy:
 Q là lưu lượng nước cần xử lý (m
3
/s)
 t là thời gian lưu, chọn từ 15-20 phút
 H là chiều cao bể phản ứng, chọn = 0,9
chiều cao vùng lắng của bể lắng
 n là số bể phản ứng làm việc đồng thời
4 .
60. . .
Qt
D
Hn
=
Π
+ Đường kính miệng vòi phun:
 q
v
là lưu lượng nước qua 1 vòi phun (m
3
/s)
 µ là hệ số lưu lượng, = 0,908 với miệng
phun hình nón có góc β = 25
o
 v
v

là vận tốc nước qua vòi (chọn = 2 – 3
m/s)
+ Cường độ khuấy trộn trong bể:
 Q là lưu lượng nước cần xử lý (m
3
/s)
 γ là khối lượng riêng của nước (kg/m
3
)
 V là thể tích bể phản ứng (m
3
)
 ν là độ nhớt động học của nước (m
2
/s)
 n: hệ số nhớt động học của nước
- Đáy bể phản ứng: vách ngăn hướng
dòng xếp hình nan quạt để dập tắt
chuye
å
n
đ
o
ä
ng
xoa
ù
y
va
ø

phân
pho
á
i
đ
e
à
u
n
ư
ơ
ù
c
va
ø
o
be
å
la
é
ng
.
1,13
v
v
v
q
D
v
µ

=
2
1
. .
( )
2 .
Q v
G s
V
γ
η
−
=
Bể phản ứng thủy lực: xốy hình cơn
 Bể có dạng như 1 cái phễu lớn
 Nước đi vào dưới đáy bể và dâng dần lên mặt bể
1. Đường dẫn nước vào bể
2. Máng thu nước xung quanh bể
3. Máng tập trung
4. Nước ra khỏi bể
5. Van xả cặn
- Thời gian lưu nước 6-10p
- Góc giữa các tường nghiêng: 50-70 ñộ
- Tốc ñộ nước ñi vào ñáy bể: 0,7-1,2 m/s
- Tốc ñộ nước ñi lên nhỏ nhất 4-5 mm/s (dùng vôi
thì lấy 8 mm/s)
- Tổn thất áp lực 20-50mm cho mỗi mét chiều cao
bể.
- Tốc ñộ nước chuyển ñộng trong máng thu ≤
0,1m/s

- Nước trước khi vào bể phải ñược tách khí
- Ưu ñiểm: Hiệu quả cao, TTAL và dung tích nhỏ
- Nhược ñiểm: khó tính toán bộ phận thu nước; khó xây
dựng, chỉ áp dụng cho trạm xử lý có công suất nhỏ.
Bể phản ứng thủy lực: có vách ngăn
 Thường được xây dựng kết hợp với bể lắng ngang
1. Mương dẫn nước vào/ra
2. Mương xả cặn
3. Cửa đưa nước vào
4. Cửa đưa nước ra
5. Van xả cặn
6. Vách ngăn hướng
dòng