giáo trình kỹ thuật xử lý nước thải chương 2 các công trình xử lý cơ học

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
CHƯƠNG 2. CÁC CÔNG TRÌNH XỬ LÝ CƠ HỌC
2.1 Song chắn rác và máy nghiền rác
2.1.1 Song chắn rác
Song chắn rác là công trình đầu tiên trong sơ đồ công nghệ xử lý nước thải, được
sử dụng để tách loại các cặn rắn có kích thước lớn trong dòng vào hệ thống xử lý. Song
chắn rác được lắp đặt với mục đích
- Tránh hư hỏng các thiết bị công trình phía sau (như tắc nghẽn bơm, đường ống,
…);
- Tăng hiệu quả của quá trình;
- Giảm ô nhiễm dòng chảy;
Các lọai song chắn rác thường được dùng trong xử lý nước thải được trình bày trong hình
1.
Hình 2.1. Sơ đồ phân lọai song chắn rác
Trong ba lọai trên, song chắn rác có kích thước lỗ lưới lớn và song chắn rác có
kích thước lỗ lưới nhỏ thường được dùng để xử lý sơ bộ nước thải đối với nước thải vào
hệ thống xử lý. Ngược lại, song chắn rác có kích thước lỗ lưới rất nhỏ được sử dụng để
lọai cặn rắn trong dòng nước thải đầu ra sau xử lý. Song chắn rác có thể được làm bằng
các thanh kim loại (tròn hoặc phẳng) đặt song song, lưới kim lọai… các lọai được làm
bằng thanh kim lọai thường là song chắn rác có lỗ lưới lớn (sau đây được gọi là song
chắn rác thô) trong khi đó song chắn rác lỗ lưới có kích thước nhỏ hoặc rất nhỏ (sau
đây được gọi là lưới chắn rác) thường được làm bằng lưới kim lọai.
2.1.1.1 Song chắn rác thô (coarse screen)
Trong hệ thống xử lý nước thải, song chắn rác lớn thường được sử dụng để lọai bỏ
các cặn rắn lớn (giẻ, rác, gỗ, bịch nylon,…) nhằm nghẹt hoặc hư hỏng các thiết bị như
bơm, van, đường ống và các thiết bị phụ trợ khác. Trong xử lý nước thải công nghiệp,
tùy theo đặc tính nước thải mà có thể dùng hoặc không dùng song chắn rác lớn. Một số
lọai song chắn rác thông dụng được trình bày trong hình 2.
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
19
Song chắn rác

Song chắn rác kích
thước lỗ lưới lớn
(6 – 150 mm)
Song chắn rác kích
thước lỗ lưới rất nhỏ
(< 0,5µm)
Song chắn rác kích
thước lỗ lưới nhỏ
(< 6 mm)
Lấy rác
thủ công
Lấy rác
cơ khí
Bàn cào Piston Xích Băng
tải
Lưới Trống Đa
cấp
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Hình 2.2 Song chắn rác thô
Song chắn rác thô cào rác thủ công thường đặt ở trước trạm bơm hoặc đôi khi là
công trình đầu tiên trong hệ thống xử lý nước thải có công suất vừa và nhỏ. Song chắn
rác thô cào rác thủ công cũng được sử dụng như là thiết bị dự phòng trong trường hợp
khi bảo trì song chắn rác thô cào rác cơ giới. Thông thường chiều dài của song chắn (hay
chiều dài công tác) không nên vượt quá khỏang cách tiện lợi khi dùng tay thao tác, chiều
dài thường < 3m.
Song chắn rác thô cào rác cơ giới được thiết kế cải tiến từ song chắn rác thô cào rác thủ
công nhằm giảm chi phí vận hành, các vấn đề bảo trì và cải thiện khả năng tách cặn.
Thiết kế song chắn rác thô
Khi thiết kế và lắp đặt song chắn rác thô, các vấn đề sau cần xem xét và cân nhắc
1. Vị trí đặt song chắn rác;

2. Vận tốc dòng chảy qua song chắn;
3. Khỏang trống giữa các thanh hoặc lưới;
4. Tổn thất áp lực qua song chắn;
5. Quy trình cào rác và xử lý;
6. Kiểm soát quá trình.
Do mục đích của song chắn rác thô là tách lọai các cặn có kích thước lớn nhằm
tránh làm hư hỏng hoặc tắc nghẽn các thiết bị trong công trình phía sau vì vậy song chắn
rác nên đặt trước các công trình. Vận tốc dòng chảy qua song chắn rác cũng là thông số
cần kiểm sóat nhằm tránh hiện tượng lắng cát hoặc các vật nặng đồng thời nhằm rửa trôi
một số chất hữu cơ tránh sự phân hủy gây mùi. Thông thường vận tốc tối thiểu qua song
chắn ít nhất là 0,4 m/s và tối đa không được vượt quá 0,9 m/s nhằm tránh việc đẩy rác
qua song chắn rác. Thông số thiết kế song chắn rác thô được trình bày trong bảng 1.
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
20
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Bảng 2.1. Các thông số thiết kế song chắn rác
Thông số Đơn vị Phương pháp cào rác
Thủ công Cơ khí
Kích thước song chắn
Rộng mm 5-15 5-15
Dầy mm 25 - 38 25 – 38
Khỏang trống giữa hai thanh mm 25 – 50 15 – 75
Độ dốc so với phương thẳng đứng
o
30 - 45 0-30
Vận tốc dòng chảy qua song chắn
Tối đa m/s 0,3 – 0,6 0,6 – 1,0
Tối thiểu m/s 0,3 – 0,5
Tổn thất áp lực qua song chắn cho phép mm 150 150 - 600
Nguồn: Metcalf & Eddy; 2003;

Tổn thất áp lực qua song chắn rác là hàm phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy qua
song chắn. Tổn thất áp lực qua song chắn được xác định theo công thức sau








−
=
g
vu
C
h
L
2
1
22
h
L
= tổn thất áp lực (m)
C = hệ số thực nghiệm khi tính đến tổn thất do dòng rối và xoáy thường bằng lấy bằng
0,7 đối với song chắn sạch và 0,6 đối với song chắn bị nghẹt;
u = vận tốc dòng chảy trong kênh dẫn (m/s)
v = vận tốc dòng chảy qua song chắn (m/s)
g = gia tốc trọng trường = 9,81 (m/s
2
)

Công thức tính tóan tổn thất áp lực qua song chắn rác trên chỉ áp dụng đối với
song chắn rác sạch. Khi song chắn rác bị nghẹt, tổn thất áp lực sẽ thay đổi và có thể ước
tính bằng cách giả thiết tỷ lệ phần trăm diện tích còn lại của khe hở giữa các thanh trên
song chắn.
2.1.1.2 Lưới chắn rác
Lưới chắn rác được sử dụng rộng rãi
như là công trình tiền xử lý (được đặt sau
song chắn rác thô), xử lý sơ bộ (thay cho bể
lắng, tách) và cũng được dùng để lọai bỏ chất
rắn sau các công trình xử lý sơ bộ trước khi
cho vào bể lọc sinh học (trickling filter) nhằm
tránh hiện tượng tắc nghẽn có thể xảy ra.
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
21
θ
Th
ể
tíc
h
tíc
h
lũ
y
củ
a
dò
ng
và
o
m

3


Th
ể
tíc
h
tíc
h
lũ
y
củ
a
dò
ng
và
o
m
3


v
h
L
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Lưới chắn rác được dùng như là công trình tiền xử lý gồm lọai cố định, thùng
quay và đa cấp. thông thường lọai này có kích thước lỗ lưới 0,2 đến 6 mm, bảng 2 cung
cấp các thông tin và phạm vi ứng dụng của các lọai này.
Bảng 2.2. Thông tin về một số lưới chắn rác sử dụng trong xử lý nước thải
Lọai lưới chắn rác Phân lọai theo

kích thước
Kích thước lỗ
lưới
Vật liệu sử dụng ứng dụng
Cố định Trung bình 0,25 – 2,5 mm Lưới thép không rỉ Xử lý sơ bộ
Thùng quay Lớn 2,5 – 5 mm Lưới thép không rỉ Tiền xử lý
Trung bình 0,25 – 2,5 mm Lưới thép không rỉ Xử lý sơ bộ
Nhỏ
6 – 35 µm
Lưới thép không rỉ và vải
polyester
Dùng lọai bỏ
chất rắn lơ lửng
còn trong nước
thải sau xử lý
Lưới chắn nằm
ngang
Trung bình 1,6 – 4 mm Thanh thép không rỉ
Nguồn: Metcalf & Eddy; 2003;
Lưới chắn rác có thể được dùng để thay thế công trình xử lý sơ bộ ở các hệ thống
xử lý nước thải công suất nhỏ. Việc sử dụng lưới chắn rác có thể làm tăng hiệu quả tách
lọai BOD và TSS, tuy nhiên hiệu quả xử lý thực tế phụ thuộc rất nhiều vào thành phần và
đặc tính của nước thải. Ví dụ về khả năng lọai bỏ BOD và TSS của lưới chắn rác được
trình bày trong bảng 2.3.
Bảng 2.3. Hiệu quả xử lý BOD và TSS của một số lưới chắn rác
Lọai lưới chắn rác Kích thước lỗ lưới % lọai BOD % lọai TSS
Cố định 1,6 mm 5 - 20 5 – 30
Thùng quay 0,25 25 – 50 25 – 45
Nguồn: Metcalf & Eddy; 2003;
Lưới chắn rác cố định thường được thiết kế có kích thước lỗ lưới từ 0,2 đến 1,2

mm và công suất sử dụng tính trên một mét vuông lưới là từ 400 - 1200 lít/m
2
.phút. Tổn
thất áp lực qua lưới chắn từ 1,2 đến 2 m. Sàn đặt lưới và lưới phải được vệ sinh từ 1 đến
2 lần ngày bằng nước nóng có áp suất cao hoặc hơi hoặc dung dịch tẩy dầu mỡ để tránh
sự dính bám của dầu mỡ. Lưới chắn cố định thường được dùng trong hệ thống xử lý
nước thải đô thị quy mô nhỏ hoặc nước thải công nghiệp.
Lưới chắn rác thùng quay được thiết kế sẵn có đường kính từ 0,9 đến 2m với
chiều dài từ 1,2 đến 4m. Tùy theo cách đưa nước thải vào và cách lấy rác ra mà lưới chắn
rác thùng quay có công suất khác nhau. Đối với lọai cho nước vào bên trong lòng thùng ở
một phía và lấy chất rắn trong lòng thùng ở phía khác thường có lưu lượng sử dụng từ
0,03 đến 0,8 m
3
/giây. Còn lọai cho vào bên ngòai thùng và lấy rác bên ngòai thì lưu
lượng sử dụng có thể lên đến 0,13.m
3
/giây.
Tổn thất áp lực qua lưới chắn rác
Tổn thất áp lực qua lưới chắn rác được xác định theo công thức sau
h
L
: tổn thất áp lực (m);
C : hệ số lưu lượng qua SCR (= 0,6 đối với lưới sạch)
g : gia tốc trọng trường = 9,81(m/s
2
) ;
Q : lưu lượng nước thải qua lưới chắn rác (m
3
/s);
A : diện tích khe hở hiệu quả của phần SCR chìm trong nước.

ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
22
2
2
1






×
×=
AC
Q
g
h
L
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Giá trị C và phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế chẳng hạn như kích thước khe hở, phần trăm
diện tích họat động,… và các giá trị này được cung cấp bởi nhà sản xuất. Trong trường hợp
không có các giá trị nay thì có thể xác định bằng thực nghiệm. Việc xác định tổn thất áp lực của
nước qua lưới rất quan trọng trong quá trình vận hành vì tổn thất phụ thuộc rất lớn vào kích thước
lỗ lưới và lượng chất rắn, điều này sẽ quyết định phương pháp và tần suất vệ sinh lưới lọc.
2.1.1.3 Lưới chắn rác có lỗ lưới rất nhỏ
Được sử dụng để lọai chất rắn lơ lửng còn lại trong nước đầu ra sau quá trình xử
lý bậc hai và hồ sinh học. Hiệu quả tách chất rắn lơ lửng từ 10 đến 80 %, trung bình
khỏang 55%. Thông số thiết kế được trình bày trong bảng 4.
Bảng 2.4. Một số thông số thiết kế của lưới chắn rác có kích thước lỗ lưới rất nhỏ
Thông số Khỏang giá trị Ghi chú

Kích thước lỗ lưới
20 – 35 µm
Vật liệu là thép không rỉ hoặc vải
polyester có kích thước lỗ từ 15 –
60 µm
Tải trọng thủy lực 3 – 6 m
3
/m
2
.phút Tính trên bề mặt ngập trong nước
Tổn thất áp lực qua lưới 75 – 150 mm Nên có đường xả sự cố khi tổn thất
trên 200 mm
% ngập của thùng trong nước 70 – 75 % theo chiều cao Khác nhau tùy theo thiết kế
60 – 70% theo diện tích
Đường kính thùng quay 2,5 – 5 m Thông thường sử dụng thùng có
đường kính 3m, khi kích thước nhỏ
hơn số lần cần vệ sinh rửa thùng
tăng lên
Tốc độ quay của thùng 4,5 m/phút ở tổn thất áp
lực 75 mm
Tốc độ tối đa < 45 m/phút
Nguồn: Metcalf & Eddy; 2003;
2.1.1.4 Đặc tính của rác thải ra từ song chắn rác
Rác thải ra từ song chắn rác hoặc lưới chắn rác sẽ có lượng và tính chất khác
nhau. Số lượng và thành phần của rác phụ thuộc rất nhiều vào lọai nước thải và song
chắn rác sử dụng. Song chắn rác thô. Rác được giữ lại trên song chắn rác thô thường có
kích thước khỏang 12 mm hoặc lớn hơn và thường là đá, cành cây, gỗ vụn, lá cây, giấy,
rễ cây, nhựa và giẻ. Các chất hữu cơ cũng có thể bị giữ lại và việc dính bám dầu mỡ trên
song chắn cũng gây ra vấn đề rất lớn đặc biệt vào thời điểm khí hậu lạnh. Lưới chắn rác.
Kích thước của rác được giữ lại thường có kích thước lớn hơn 6mm, bao gồm các lọai

như giẻ nhỏ, giấy, nhựa, cát, phân,….
Bảng 2.5. Thể tích và thành phần của rác thải thu gom từ song chắn rác
Kích thước khe/lỗ
lưới
Độ ẩm
(%)
Khối lượng
riêng (kg/m
3
)
Thể tích rác (L/1000 m
3
)
Khỏang giá trị Giá trị đặc trưng
Song chắn rác thô
12,5 60 – 90 700 – 1100 37 – 74 50
25 50 – 80 600 – 1000 15 – 37 22
37,5 50 – 80 600 – 1000 7 – 15 11
50 50 – 80 600 – 1000 4 - 11 16
Lưới chắn rác
12,5 80 – 90 900 – 1100 44 – 110 75
6,25 80 – 90 900 – 1100 30 – 60 45
Nguồn: Metcalf & Eddy; 2003;
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
23
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
2.1.2 Máy nghiền rác
Máy nghiền rác được sử dụng nhằm mục đích nghiền chất thải rắn có kích thước
lớn không cần loại khỏi dòng nước thải; tạo kích thước đồng đều.
Trong hệ thống xử lý nước thải, máy nghiền rác có thể đặt ở những vị trí sau:

- Song song với song chắn rác;
- Song chắn rác  máy nghiền rác (nhằm loại những thành phần có nổi, có kích thước
lớn cần tách khỏi dòng nước thải);
- Chỉ sử dụng máy nghiền rác (không có song chắn rác) và luôn luôn đặt ở mương dẫn
nước vào.
Hình 2.3 Vị trí đặt máy nghiền rác.
Sử dụng máy nghiền rác trong hệ thống xử lý nước thải giúp giảm số lần làm sạch
song chắn rác. Tuy nhiên máy nghiền rác chỉ thích hợp cho các trạm xử lý công suất nhỏ, và
phải bảo dưỡng dụng cụ cắt thường xuyên (dao cắt). Lưu ý việc dùng máy nghiền rác sẽ làm
tăng SS trong nước thải và có thể ảnh hưởng đến các công đoạn xử lý tiếp theo; ngoài ra có
thể gây tắc nghẽn hệ thống phân phối khí và thiết bị làm thoáng.
2.4 BỂ ĐIỀU HÒA
Bể điều hòa là công trình được sử dụng nhằm ổn định lưu lượng và thành phần
của nước thải góp phần tăng hiệu quả của các công trình xử lý cũng như giảm kích thước
và chi phí đầu tư công trình cho hệ thống xử lý nước thải.
Việc sử dụng bể điều hòa mang lại các lợi ích như tăng hiệu quả của quá trình sinh
học nhờ việc ổn định thành phần nước thải không gây sốc tải trọng, pha lõang các chất
gây ức chế vi sinh vật và ổn định pH. Việc sử dụng bể điều hòa cũng làm gia tăng chất
lượng đầu ra và hiệu quả của bể lắng sau sinh học do cải thiện được tính ổn định của hàm
lượng chất rắn đưa vào hệ thống. Việc sử dụng bể điều hòa cũng giảm yêu cầu diện tích
bề mặt lọc và hiệu quả của quá trình lọc. Trong xử lý hóa học việc sử dụng bể điều hòa
cũng góp phần tăng hiệu quả quá trình do có thể kiểm sóat được lượng hóa chất đưa vào
do tính ổn định của thành phần đầu vào. Bên cạnh các lợi ích mang lại, việc sử dụng bể
điều hòa cũng có các nhược điểm như yêu cầu diện tích sử dụng nhiều, phát sinh mùi, chi
phí vận hành và bảo trì tăng, và làm gia tăng chi phí đầu tư.
Các xem xét khi thiết kế
Khi thiết kế bể điều hòa cần xem xét các vấn đề sau
- Vị trí đặt bể điều hòa;
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
24

SCR
Máy nghiền rác
SCR
Máy nghiền rác
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
- Thể tích cần thiết của bể điều hòa;
- Các yếu tố cần kết hợp trong thiết kế;
- Làm thế nào kiểm sóat vấn đề mùi và lắng cặn trong bể điều hòa;
Vị trí đặt bể điều hòa phải được xác định đối với mỗi hệ thống bởi vì vị trí đặt bể
tốt nhất sẽ khác nhau tùy thuộc vào đặc tính của hệ thống và thóat nước thải, diện tích
mặt bằng sẵn có và công nghệ xử lý yêu cầu. Vị trí đặt bể điều hòa phải được xem xét
trên tòan bộ quy trình xử lý, đánh giá các tác động của bể trong hệ thống và các vấn đề sẽ
phát sinh khi đặt bể điều hòa. Ví dụ bể điều hòa có thể đặt sau công trình xử lý sơ bộ và
trước công trình xử lý sinh học nhưng khi đó sẽ phát sinh các vấn đề về lắng cặn hay
váng. Khi bể điều hòa đặt trước công trình xử lý sơ bộ và công trình xử lý sinh học thì
cần phải thiết kế làm sao để tránh lắng cặn, mùi…
Thể tích bể điều hòa. Thể tích bể điều hòa có thể xác định theo bằng các phương pháp
sau
Phương Pháp Đồ Thị
Thể tích bể điều hòa có thể xác định bằng cách vẽ đường tích lũy thể tích của
dòng vào và đường tích lũy trung bình lưu lượng trong ngày của dòng vào trên cùng một
đồ thị. Tại đường cong của đường tích lũy thể tích của dòng vào, vẽ đường tiếp tuyến
song song với đường tích lũy trung bình lưu lượng ngày. Thể tích cần thiết của bể điều
hòa sẽ là khỏang cách theo chiều đứng từ tiếp điểm đến đường thẳng biểu diễn tích lũy
trung bình lưu lượng ngày. Trong trường hợp đường tích lũy nằm ở hai phía của đường
trung bình thì vẽ hai đường tiếp tuyến song song với đường lưu lượng trung bình và thể
tích bể điều hòa cần thiết chính là khỏang cách theo chiều đứng giữa 2 đường tiếp điểm.
Hình 2.4 Sơ đồ xác định thể tích cần thiết của bể điều hòa
Phương Pháp số học
Phương pháp này dựa trên chênh lệch giữa lưu lượng tích lũy dòng vào và lưu

lượng tích lũy của dòng ra. Thể tích bể điều hòa cần thiết chính bằng tổng giá trị tuyệt
đối của giá trị chênh lệch tối thiểu và tối đa giữa dòng vào và dòng ra.
Trong thực tế thể tích bể điều hòa thường có thể tích lớn hơn thể tích lý thuyết bởi
các lý do sau:
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
25
Q
TB
h
V
tích lũy
Thể tích bể
Q
TB
h
V
tích lũy
Thể tích bể
Thời gian trong ngày (giờ)
Thời gian trong ngày (giờ)
Thời gian trong ngày (giờ)
Thời gian trong ngày (giờ)
Thể tích tích lũy của dòng vào
m
3

Thể tích tích lũy của dòng vào
m
3

Thể tích tích lũy của dòng vào
m
3

Thể tích tích lũy của dòng vào
m
3

Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
- Đảm bảo an tòan cho các thiết bị đi kèm trong bể điều hòa như bơm, hệ thống
khuấy trộn, hay hệ thống sục khí;
- Dự phòng cho trường hợp cần ổn định dòng ô nhiễm đậm đặc;
- Dự phòng cho trường hợp biến động về dòng trong ngày;
Trong thực tế, thể tích bể điều hòa thường được lấy bằng 1,1đến 1,2 lần thể tích tính tóan
được.
Ví dụ: Một nhà máy có lưu lượng nước thải (bảng ); hệ thống xử lý được vận hành 24/24h; hãy
xác định thể tích bể điều hòa cần thiết theo phương pháp đồ thị và phương pháp tính.
Lời giải.
Theo phương pháp dồ thị
Với lưu lượng đã cho, tổng thể tích tích lũy là 19116; như vậy lưu lượng trung bình ngày
(24 giờ) sẽ là 796, 5 m
3
/h (làm tròn 797 m
3
/h) ; thể tích tích lũy dòng vào và tích lũy
trung bình lưu lượng ngày tính ra được cho trong bảng.
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
Thời gian trong ngày Lưu lượng (m
3
/h) Thời gian trong

ngày
Lưu lượng (m
3
/h)
24 - 1 1 12-13 1000
1-2 2 13-14 1500
2-3 1 14-15 1200
3-4 1 15-16 1400
4-5 2 16-17 1400
5-6 4 17-18 1400
6-7 500 18-19 1000
7-8 800 19-20 1200
8-9 1200 20-21 1400
9-10 1400 21-22 1500
10-11 1400 22-23 2
11-12 800 23-24 3
26
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Vẽ đồ thị biểu diễn tích lũy thể tích dòng vào và thể tích tích lũy tính theo lưu lượng
trung bình ngày vào cùng một đồ thị với trục hòanh là thời gian trong ngày, trục tung là
thể tích tích lũy xác định được thể tích cần thiết của bể điều hòa là 6500 m
3
. Như vậy thể
tích bể điều hòa sẽ là 7150 – 7800 m
3
.
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
27
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Phương pháp số học

Với lưu lượng đã cho, lưu lượng trung bình ngày (24 giờ) sẽ là 796, 5 m
3
/h chọn lưu
lượng sẽ bơm ra là 797 m
3
/h; bảng tính toán chênh lệch vào và ra được cho trong bảng.
Như vậy thể tích bể điều hòa cần thiết sẽ là
664315775068 =+−=V
m
3
và thể tích bể điều
hòa sẽ 7307 – 7971 m
3
.
Hình dạng và cấu trúc bể điều hòa. Khi thiết kế bể điều hòa cần nên xem xét
các yếu tố như: hình dạng bể, cấu trúc bể (bao gồm phương pháp vệ sinh, đường nước
vào và tính an tòan), các yêu cầu về khuấy trộn; các thiết bị phụ; và hệ thống bơm và
điều khiển bơm.
Hình dạng bể điều hòa. Hình dạng bể điều hòa có thể là hình trụ tròn, hình hộp
vuông hoặc hình chữ nhật. Hình dạng của bể phụ thuộc rất nhiều vào mục đích điều hòa
(lưu lượng, thành phần); hình dạng khu đất hiện hữu và mục đích làm sạch.
Cấu trúc bể. Bể có thể được làm bằng bêtông cốt thép, thép, hay bể đất đào.
Thường bể đất đào là có giá thành thấp nhất. Đối với bể đất đào độ dốc cạnh bên có thể
dao động trong khoảng 3:1 – 2:1; và được lót đáy bằng một lớp HDPE (chống thấm) để
tránh gây ô nhiễm nước ngầm. Khi sử dụng máy thổi khí nổi để khuấy trộn thì độ sâu
mực nước tối thiểu trong bể phải duy trì từ 1,5-2,0 m để bảo đảm an toàn cho máy; Khi
thiết kế cũng cần lưu ý những thiết bị cần thiết khác như thiết bị tách cặn, váng; máng
chảy tràn thoát nước trong trường hợp có sự cố, hàng rào để tránh người đi vào khu vực
bể,
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011

28
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Hình 2.5 Bể điều hòa.
Yêu cầu khuấy trộn và thổi khí. Tùy theo đặc tính nước thải mà hệ thống khuấy
trộn hay thổi khí sẽ được yêu cầu lắp đặt. Khuấy trộn để ngăn sự lắng cặn, tránh phân
hủy chất hữu cơ khi SS của nước thải khỏang 200 mg/L thì năng lượng khuấy trộn cần
thiết từ 0,004 – 0,008 kW/m
3
nước thải; Thổi khí được sử dụng để giảm mùi hôi do sự
phân hủy kỵ khí của chất hữu cơ. Để duy trì môi trường hiếu khí trong bể điều hòa lưu
lượng khí cấp khỏang 0,01 – 0,015 m
3
/m
3
.phút; trong trường hợp thời gian lưu của nước
thải trong bể nhỏ hơn 2 giờ và sau bể điều hòa có bể lắng thì không cần thổi khí ở bể điều
hòa.
Thiết bị phụ trợ. Khi tính tóan thiết kế bể điều hòa cần xem xét thiết kế bổ sung
các thiết bị phụ như:
- Thiết bị để vệ sinh chất rắn và dầu mỡ dính bám trên thành bể điều hòa;
- Thiết bị tháo nước;
- Hệ thống phun nước để tránh tạo bọt và thiết bị thu váng bọt;
- Thiết bị kiểm sóat mùi hay nắp đậy;
Bơm và hệ thống điều khiển. Do bể điều hòa là công trình đầu tiên của hệ thống
vì vậy cần bơm để bơm điều hòa vào các công trình xử lý phía sau. Đối với các hệ thống
sử dụng dòng tự chảy nhờ trọng lực vào các công trình phía sau thì có thể sử dụng hệ
thống điều khiển dòng tự động để khống chế lưu lượng vào hệ thống.
2.3 Quá trình lắng
Bể lắng được sử dụng để lọai bỏ cát trong nước thải, TSS, bông bùn họat tính,
bông cặn của quá trình keo tụ tạo bông. Bể lắng cũng được dùng để làm đặc bùn trong hệ

thống xử lý bùn cặn. Dựa trên nồng độ và khuynh hướng tác động lẫn nhau có thể chia
lắng ra làm bốn lọai chính đó là lắng riêng rẽ từng hạt cặn, lắng keo tụ, lắng vùng và lắng
nén (bảng )
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
29
Bể điều hòa
1 m
Diện tích bề mặt lớn
nhất
Máy thổi khí nổi
3
1
Mức nước vận hành
thấp nhất yêu cầu
Mức nước vận hành
thấp nhất cho phép để
bảo vệ máy thổi khí
Thay đổi
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Lọai lắng Mô tả quá trình ứng dụng/nơi xảy ra
Lắng riêng rẽ
từng hạt cặn
Đó là quá trình lắng của các hạt cặn trong hỗn
hợp có hàm lượng chất rắn thấp dưới tác động
của trọng lực. Các hạt lắng riêng rẽ và không
có tác động qua lại giữa các hạt.
Lọai các cặn, sỏi cát ra khỏi
nước thải
Lắng keo tụ Là quá trình lắng của các hạt cặn mà có thể kết
hợp hoặc kết bông trong quá trình lắng, nhờ sự

kết hợp và kết bông này làm tăng khối lượng
hạt và hạt lắng nhanh hơn
Sử dụng để lọai một phần TSS
trong nước thải chưa xử lý
trong bể lắng sơ bộ và phần
trên của bể lắng bậc hai. Lọai
này cũng dùng để lọai các
bông keo tụ hóa học trong bể
lắng
Lắng vùng Đó là quá trình lắng của các hạt lơ lửng trong
hỗn hợp huyền phù có nồng độ chất rắn trung
bình, trong đó lực tương tác giữa các hạt cản
trở sự lắng của hạt bên cạnh. Vì vậy hạt có xu
hướng vẫn ở lại cùng vị trí với nhau thành một
khối cùng lắng xuống, tạo thành một mặt phân
cách giữa pha lỏng và pha rắn ở phía trên khối
hạt rắn.
Xảy ra trong các công trình
lắng bậc hai ngay sau công
trình xử lý sinh học
Lắng nén Là quá trình lắng của các hạt mà có nồng độ ở
mức tạo nên một cấu trúc và quá trình lắng tiếp
theo chỉ xảy ra do sự nén ép của cấu trúc đó. Sự
nén ép xảy ra là do trọng lực của các hạt rắn
liên tiếp thêm vào bởi sự lắng của chúng từ lớp
nước phía trên.
Chỉ xảy ra trong lớp dưới của
khối bùn nằm sâu ở lớp đáy
của bể lắng bậc hai hay trong
bể nén bùn.

Cơ sở lý thuyết
Lắng riêng rẽ từng hạt cặn.
Cơ sở lắng của lọai cặn này tuân theo hai định luật cơ bản đó là Newton và Stock. Dựa
trên việc phân tích lực tác động lên hạt, vận tốc lắng của hạt cầu được xác định theo công
thức sau
( )
hh
d
h
l
lh
d
dsg
C
g
d
C
g
v 1
3
4
3
4
−≈









−
=
ρ
ρρ

v = vận tốc lắng của hạt cặn (m/s)
ρ
h
= khối lượng riêng của hạt cặn (kg/m
3
)
ρ
l
= khối lượng riêng của chất lỏng (nước ) (kg/m
3
)
d
h
= đường kính của hạt cặn (m)
sg
h
= tỷ trọng riêng của hạt cặn
g = gia tốc trọng trường = 9,81 m/s
2
C
d
= là hệ số ma sát phụ thuộc vào chế độ chuyển động của dòng là chảy tầng hay rối
được xác định theo công thức sau

34,0
Re
3
Re
24
++=
d
C

Với Re là chuẩn số Reynold
l
hh
dv
ν
=Re
Ngòai ra có thể xác định C
d
gần đúng bằng công
thức sau
n
d
b
C
Re
=
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
30
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Chế độ chảy Re b n
n

d
b
C
Re
=
Chảy tầng Re < 2 24 1
Re
24
=
d
C
Chuyển tiếp 2 < Re < 500 18,5 0,6
6,0
Re
5,18
=
d
C
Chảy rối Re > 500 0,4 0 0,4
Đối với hạt không phải hình cầu thì có thể được xác định theo công thức sau
( )
hh
d
h
l
lh
d
dsg
C
g

d
C
g
v 1
3
4
3
4
−≈








−
=
φρ
ρρ
φ
φ = hệ số hình dạng (φ = 1đối với hạt cầu ; φ = 2 đối với cặn dạng hột và > 20 đối bông cặn)
2.3.1 Bể lắng cát (grit chamber)
Bể lắng cát thường được thiết kế để tách các tạp chất rắn không tan có kích thước
từ 0,2 đến 2 mm ra khỏi nước thải nhằm đảm bảo cho các thiết bị cơ khí (như bơm)
không bị cát sỏi bào mòn, tránh tắc các đường ống dẫn, kênh dẫn cũng như giảm số lần
làm sạch thiết bị phân hủy.
2.3.3 Cơ Sở Lý Thuyết
- Dựa vào quá trình lắng tự do của các hạt;

- Áp dụng định luật Stokes (với dòng chảy tầng).
+ Định luật Stoke (đv cáchạt hình cầu)
- Vs : vận tốc lắng (m/s);
- g : gia tốc trọng trường (m/s
2
);
- ρ
s
: khối lượng riêng của chất rắn (kg/m
3
);
- ρ
L
: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m
3
);
- µ : độ nhớt của chất lỏng (kg/s.m).
Ví dụ:Hạt có d = 0,2 mm, ρ
s
= 2,65 kg/L, ρ
L
= 1 kg/L, thì vận tốc lắng Vs = 0,021 m/s
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
31
( )
µ
ρρ
.18

2

dg
V
Ls
S
−
=
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
- Diện tích tiết diện ngang của bể lắng cát:

- Chiều dài cần thiết của bể lắng cát:
W x h
max
x V
h
= W x L x v
s
Với
+ h
max
: Chiều cao cực đại của bể lắng cát;
+ v
s
: Vận tốc lắng của hạt cát d = 0,2 mm, v
s
= 0,021 m/s;
+ L : Chiều dài của bể lắng cát;
+ v
h
: Vận tốc theo phương ngang (vận tốc tới), v
h

= 0,3 m/s.
L ≈ 14 h
max
- Hệ số an toàn f = 1,2 - 1,5  L ≥ 18 h
max
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
32
v
n
v
s
v
h= 0,3 m/s
v
s = 0,021 m/s
Chiều dài hiệu quả
Đường chuyển động của hạt cát
Đường chuyển động của hạt keo hữu cơ
Dieään tích tieát dieän ngang = W x H
L
W
H
Q
Q
v
h
v
s
Dieän tích ñaùy = W x L
Diện tích tiết diện ngang = W x H

L
W
HQ
Q
v
h
v
s
Diện tích đáy = W x
L
Q
max
(m
3
/s)
V
h
(m/s)
Lưu lượng cực đại
Vận tốc ngang theo thiết kế = 0,3 m/s
W x H =
=
hs
v
L
v
h
=
max
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng

- Tốc độ lắng của hạt cát trong nước thải = độ lớn thủy lực của hạt = tải trọn bề mặt của
bể lắng cát = U
0
Bảng 2.7 U
0
theo đường kính hạt trong nước thải sinh hoạt ở 15
0
C
d (mm) U
0
(mm/s)
d
(mm)
U
0
(mm/s)
0,10 5,12 0,30 28,30
0,12 7,37 0,35 34,50
0,15 11,50 0,40 40,70
0,20 18,70 0,50 51,60
0,25 24,20
Nguồn: Trịnh Xuân Lai (1999).
2.3.4 Đặc Tính Và Số Lượng Cát Trong Nước Thải
Đặc Tính
- Tương đối dễ làm ráo nước;
- Sau khi làm khô, độ ẩm = 13-65%; VSS = 1 - 56%
- Cát trơ (sạch) có ρ = 2,65 - 2,7 kg/L;
- Khi có chất hữu cơ dính bám ρ = 1,3 kg/L;
- Khi đổ thành đống ρ = 1.600 kg/m
3

;
- Kích thước hạt cát d = 0,2 - 2 mm;
- Cát chưa rửa có thể chứa ≥ 50% cặn hữu cơ.
Lượng cát phát sinh từ bể lắng cát có thể ước tính bằng 0,037-0,22 m
3
cát/1000 m
3
nước thải.
2.3.5 Thiết Kế Bể Lắng Cát
BỂ LẮNG CÁT NGANG
Trong bể lắng cát ngang, nước chuyển động theo phương ngang (dọc theo chiếu dài bể
và mặt bằng bể có dạng hình chữ nhật.
-
- Chiều cao phần công tác H của bể chọn theo tỷ lệ H/L, kiểm tra theo V và thời gian
lưu nước (HRT);
- HRT = 1 - 2 phút = 60 - 120 s;
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
33
B
L
L
1
2b
b
θ
∆P
∆
H
L
1

2b
H
h
2
Mương thu hẹp để
giữ vận tốc nước
không đổi trong bể
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
- Để chất hữu cơ không lắng được, vận tốc dòng chảy phải bằng hằng số. Điều này có
thể khống chế được bằng cách xây cửa tràn;
- Chiều rộng cửa tràn thu hẹp từ B xuống b;
- Đáy cửa tràn chênh với đáy bể lắng cát một khoảng tính bằng ∆P nhằm tạo độ chênh
áp, nhờ đó nước ra khỏi bể lắng có vận tốc không đổi.
Trong đó:
+ Q
max
, Q
min
: lưu lượng tối đa và tối thiểu qua BLC khi tốc độ nước chảy qua bể là v
không đổi;
+ K = Q
min
/Q
max
;
+ m: hệ số lưu lượng của cửa tràn phụ thuộc vào góc tới (Bảng 2.2).
Bảng 2.8 Giá trị m đối với cửa tràn theo góc tới θ
b/B
Cotgθ = 0 Cotgθ = 0,5 Cotgθ = 1 Cotgθ = 2 Cotgθ = 3
0,1 0,320 0,343 0,350 0,353 0,350

0,2 0,324 0,346 0,352 0,355 0,352
0,4 0,330 0,350 0,356 0,358 0,356
0,6 0,340 0,356 0,361 0,363 0,361
0,8 0,355 0,365 0,369 0,370 0,369
0,9 0,367 0,373 0,375 0,376 0,375
1,0 0,385 0,385 0,385 0,385 0,385
- Vận tốc lắng của cát thay đổi theo kích thước hạt cát và nhiệt độ (Bảng 2.3).
Bảng 2.9 Vận tốc lắng của cát trong nước ở t
0
C khác nhau
d
(mm)
Vận tốc lắng (mm/s) d
(mm)
Vận tốc lắng (mm/s)
5
0
C 10
0
C 15
0
C 20
0
C 5
0
C 10
0
C 15
0
C 20

0
C
3,50 240,5 245,5 250,5 255,5 0,275 21,55 23,78 26,0 28,82
3,00 225,5 227,5 232,5 237,5 0,25 18,45 20,5 22,5 24,6
2,50 204,2 209,2 214,2 219,2 0,20 12,85 14,5 16,15 17,8
2,00 182,5 187,5 192,5 197,5 0,15 7,87 9,15 10,42 11,69
1,75 168,2 173,2 178,2 183,2 0,14 6,92 8,12 9,32 10,52
1,50 151,5 156,5 161,5 166,5 0,13 6,00 7,15 8,30 9,45
1,25 133,0 138,0 143,0 148,0 0,125 5,52 6,64 7,77 8,90
1,00 112,0 116,85 121,7 126,55 0,12 5,1 6,175 7,25 8,325
0,90 103,2 107,9 112,6 117,2 0,11 4,55 5,40 6,25 7,10
0,85 98,4 102,95 107,5 112,05 0,10 3,85 4,6 5,35 6,10
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
34
2
3
3
2
max
1
1
2









−
−
×
×
×
××
×
=
K
K
Q
vB
gm
vB
b
3
2
3
1
min
3
2
3
2
max
1
1
1 K
K
vB

Q
K
KK
vB
Q
P
−
−
×
×
=
−
−
×
×
=∆
−
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Bảng 2.10 Vận tốc lắng của cát trong nước ở t
0
C khác nhau (tiếp theo)
d
(mm)
Vận tốc lắng (mm/s) d
(mm)
Vận tốc lắng (mm/s)
5
0
C 10
0

C 15
0
C 20
0
C 5
0
C 10
0
C 15
0
C 20
0
C
0,80 93,65 98,08 102,92 106,92 0,095 3,44 4,14 4,84 5,54
0,77 91,3 95,65 100,0 104,35 0,0925 3,34 3,97 4,60 5,23
0,75 88,1 92,3 96,5 100,7 0,090 3,15 3,75 4,35 4,95
0,70 81,6 85,7 89,8 93,9 0,085 2,82 3,36 3,90 4,44
0,65 74,8 78,75 82,7 86,65 0,080 2,525 3,005 3,485 3,965
0,60 67,8 71,55 75,3 79,05 0,075 2,245 2,665 3,085 3,505
0,50 53,35 56,68 60,0 63,32 0,070 1,940 2,32 2,70 3,08
0,400 39,7 42,6 45,5 48,4 0,0685 1,847 2,217 2,587 2,957
0,375 36,2 39,0 41,8 44,6 0,0690 1,682 2,007 2,332 2,657
0,350 32,4 35,05 37,7 40,35 0,0615 1,51 1,805 2,10 2,395
0,325 28,7 31,2 33,7 36,2 0,0600 1,455 1,73 2,005 2,280
0,300 25,1 27,45 29,7 32,15 0,0570 1,325 1,57 1,815 2,060
- Chiều cao lớp cát trong bể lắng cát:
+ h
c
: chiều cao lớp cát trong bể;
+ L : chiều dài bể lắng cát;

+ n : số ngăn công tác;
+ B : chiều rộng của một ngăn công tác.
- Chiều cao xây dựng của bể lắng cát:
H
XD
= h
max
+ h
c
+ 0,4
- Kiểm tra lại sao cho v
min
≥ 0,15 m/s.
- Diện tích hữu ích của sân phơi cát:
+ F : diện tích hữu dụng của sân phơi cát (m
2
);
+ P : lượng cát giữ lại ở bể lắng P = 0,02 l/ng.ngđ;
+ N : dân số tính toán;
+ h : chiều cao lớp bùn cát = 4-5 m/năm.
BỂ LẮNG CÁT THỔI KHÍ
Ứng Dụng
- Trạm xử lý nước thải sinh hoạt công suất lớn;
- Khí sẵn có, rẻ tiền;
- Quá trình sục khí làm tăng hiệu quả xử lý.
Ưu Điểm
- Hiệu quả không phụ thuộc vào lưu lượng;
- Quá trình sục khí cung cấp năng lượng tách chất hữu cơ khỏi cát;
- Hiệu quả tách cát cao;
- Tránh quá trình phân hủy chất hữu cơ khi vận tốc dòng chảy nhỏ.

ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
35
nBL
W
h
c
c
××
=
h
NP
F
×
××
=
1000
365
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Tính Toán Bể Lắng Cát Thổi Khí
- Vận tốc xoáy 0,25 - 0,3 m/s;
- Tỷ lệ chiều rộng và chiều sâu W : H = 1 - 1,5;
- Thời gian lưu nước HRT = 3 - 5 phút;
- Khí cấp vào = 3 - 8 m
3
/m
2
.h.
Tốc độ chuyển động xoay được duy trì không đổi nhằm:
- Bảo đảm cặn hữu cơ ở trạng thái lơ lửng;
- Tạo điều kiện cho các hạt cát va chạm với nhau, tách bớt cặn hữu cơ bám quanh;

- Cát sạch hơn, thành phần vô cơ chiếm 90-95% nên để lâu khôn gây mùi hôi thối.
Hệ thống sục khí được làm ống nhựa khoan lỗ, đường kính lỗ = 3,5 - 5,0 mm. Ống
đặt ngập trong nước ở khoảng cách theo tỷ lệ chiều cao bể từ 0,7 - 0,75 H và cách đáy bể
45-60 cm.
Cát có thể được lấy khỏi bể lắng bằng phương pháp thủ công hay cơ giới, một
cách liên tục hay gián đoạn, cũng có thể dùng bơm phun tia dồn cát về máng thu. Trong
trường hợp này cần:
- Lắp ống cấp nước φ ≥ 100 mm;
- Vòi phun cấp nước đặt cách nhau 0,4 m;
- Lưu lượng nước lùa cát: Q = v.F = v.B.L (m
3
/s). Trong đó, v là vận tốc đẩy cát về
máng thu = 0,0065 m/s (đẩy cát cỡ 0,05 cm) và F là diện tích mặt bằng bể (m
2
).
Bảng 2.11 Thông số thiết kế bể lắng cát thổi khí
Thông số Khoảng Đặc trưng
HRT đối với Q
max
(phút) 2 – 5 3
Kích thước bể:
+ Độ sâu (ft)
+ Chiều dài (ft)
+ Chiều rộng (ft)
+ Tỷ số chiều rộng – độ sâu
+ Tỷ số chiều dài – chiều rộng
7 – 16
25 – 65
8 – 23
1:1 – 5:1

3:1 – 5:1
1,5 : 1
4,0 : 1
Khí cung cấp (ft
3
/phút.ft chiều
dài)
2,0 : 5,0
Lượng cát (ft
3
/Mgal) 0,5 – 27 2,0
Nguồn: Metcalf & Eddy; 2003;ft
3
/phút.ft x 0,0929 = m
3
/phút.m; ft
3
/Mgal x 0,00748 = m
3
/10
3
m
3
2.5 BỂ LẮNG
2.5.1 Mục Đích
Trong xử lý nước thải, bể lắng được sử dụng để tách các cặn lơ lửng có khả năng
lắng trong nước thải (bể lắng đợt 1), sử dụng để tách cặn từ quá trình keo tụ tạo bông
hoặc các quá trình xử lý hóa học khác hay được dùng để tách hỗn hợp lỏng-bùn (cặn) sau
quá trình xử lý sinh học (bể lắng đợt 2).
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011

36
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
2.5.2 Nguyên Tắc
Nguyên tắc chủ yếu của bể lắng là tách rắn – lỏng dưới tác dụng của trọng
lực.Thường bể lắng gồm có 4 vùng:
- Vùng phân phối nước vào (Inlet Zone)
+ Phân bố đều dòng nước vào và SS trong tiết diện ngang của vùng lắng;
+ Chiếm khoảng 25% chiều dài bể lắng.
- Vùng lắng (Settling Zone) là vùng xảy ra quá trình lắng cặn.
- Vùng chứa bùn (Sludge Zone) có hình dạng và độ sâu phụ thuộc vào phương pháp làm
sạch bùn và lượng bùn.
+ Làm sạch bằng tay (1 lần/3-6 tháng): độ dốc = 5-10%;
+ Làm sạch bằng máy: độ dốc = 1%.
- Vùng thu nước sau lắng (Outlet Zone)
+ Cần máng tràn/kênh dẫn để tránh xáo trộn cặn đã lắng.
Hình 2.6 Các vùng trong bể lắng ngang.
Hình 2.7 Các vùng trong bể lắng đứng.
Hình 2.8 Bể lắng ngang.
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
37
Vùng phân phối
nước vào
Vùng lắng
Vùng thu nước ra
Vùng chứa bùn
Vùng chứa bùn
Độ dốc 1%
Vùng phân phối
nước vào
Vùng lắng

Vùng thu
nước ra
Máng tràn
Vách ngăn
châm lỗ
Q
Vùng
nước vào
Vùng lắng
Vùng thu
nước ra
Q
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Hình 2.9 Bể lắng đứng.
Hình 2.10 Quỹ đạo lắng của hạt lắng độc lập trong bể lắng ngang.
- v
0
: vận tốc lắng tới hạn = vận tốc của hạt lắng theo độ sâu h
0
và thời gian lưu nước HRT = t
0
- Thời gian lưu nước t
0
+ V = thể tích bể (m
3
);
+ Q = lưu lượng nước thải vào bể (m
3
/h);
+ l = chiều dài bể (m);

+ w = chiều rộng bể (m);
+ h
0
= độ sâu hiệu quả (m).
+ A
S
= là diện tích bề mặt.
- Tải trọng bề mặt v
0
+ v
0
= tải trọng bề mặt (m
3
/m
2
.h) hay vận tốc lắng tới hạn;
+ v
s
= vận tốc lắng (m/s).
+ Tải trọng bề mặt phụ thuộc vào độ sâu của bể lắng (Lắng độc lập)
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
38
h
0
Vùng lắng bùn
l
Vùng nước vào
Q
h
h

Vùng thu
nước ra
l
0
V
h
V
h
V
s
V
0
V
s
V
h
Diện tích bề mặt
Q
hwl
Q
V
t
0
0
××
==
0
0
0
v

A
Q
wl
Q
t
h
S
==
×
=
0
0
0
t
h
v
=
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
+ Tất cả các hạt có vận tốc lắng v
S
≥ v
0
sẽ bị tách ra hoàn toàn.
+ Tất cả các hạt có vận tốc lắng v
S
< v
0
sẽ bị lắng một phần.
+ Đối với bể lắng đứng, chỉ có hạt có vận tốc lắng v
s

> v
0
mới lắng được.
2.5.3 Thiết Kế Bể Lắng
Do chế độ làm việc của bể lắng phụ thuộc vào đặc tính cặn lắng; chế độ dòng chảy
trong vùng lắng (mà chế độ này phụ thuộc vào chế độ phân phối nước vào và thu nước
sau khi lắng); ảnh hưởng của gió và nhiệt độ; chuyển động đối lưu nhiệt và do chênh lệch
nồng độ trong bể. Tuy nhiên tất cả những thông số trên không thể tính bằng lý thuyết, vì
vậy để tính toán chính xác cần phải dựa vào các thông số thực nghiệm. Bảng 2.5 trình
bày một số thông số tính toán bể lắng đợt 1.
Bảng 2.12 Các thông số tính toán bể lắng đợt 1
Thông số
Giá trị
Khoảng Đặc trưng
Bể Lắng 1 Đặt Trước Công Trình Xử Lý Bậc 2
- HRT (h) 1,5 - 2,5 2,0
- Tải trọng bề mặt (m
3
/m
2
.ng)
+ Lưu lượng trung bình
+ Lưu lượng cực đại
32 - 50
81 - 122 102
- Tải trọng máng thu (m
3
/m.ng) 124 - 496 248
Bể Lắng 1 Đặt Trước Bể Bùn Hoạt Tính Hiếu Khí
- HRT (h) 1,5 - 2,5 2,0

- Tải trọng bề mặt (m
3
/m
2
.ng)
+ Lưu lượng trung bình
+ Lưu lượng cực đại
24 - 32
48 - 69 61
- Tải trọng máng thu (m
3
/m.ng) 124 - 496 248
Bể Lắng Ngang
- Độ sâu (m) 3,0 - 5,0 3,5
- Chiều dài (m) 15 - 90 24 - 40
- Chiều rộng (m) 3,0 - 24 5,0 - 10
- HRT (h) 2 - 4
- Vận tốc phương ngang (m/phút) 0,15 - 0,90
- Tải trọng bề mặt (m
3
/m
2
.ng) 20 - 60
- Tải trọng máng thu (m
3
/m.ng) 100 - 200
- Tốc độ máy gạt cặn (m/phút) 0,6 - 1,2 0,9
Bể Lắng Đứng
- Độ sâu (m) 3,0 - 4,5 3,5
- Đường kính (m) 3,0 - 60 12 - 45

- Độ dốc đáy (m/m dài) 1:10 - 1:13 1:12
- Tốc độ máy gạt cặn (vòng/phút) 0,02 - 0,05 0,03
Nguồn: Metcalf & Eddy; 2003;
Vận tốc tối đa trong vùng lắng
Thiết kế bể lắng cần phải kiểm tra: vận tốc trong vùng lắng gần máng thu nước;
vận tốc trong vùng giáp ranh vùng lắng và vùng chứa cặn; Và các vận tốc này phải nhỏ
hơn vận tốc kéo hạt cặn đã lắng nổi trở lại.
- V
H
: vận tốc giới hạn trong vùng lắng (m/s);
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
39
( )
2
1
18






−
=
f
gdk
V
H
ρ
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng

- k: hằng số phụ thuộc vào tính chất cặn
+ k = 0,04 đối với cát rời;
+ k = 0,06 đối với cặn dính kết;
+ k = 0,05 đối với nước thải sinh hoạt.
- ρ : khối lượng riêng của hạt cặn, thường = 1,2-1,5 kg/L;
- g : gia tốc trọng trường = 9,8 m/s
2
;
- d : đường kính tương đường của hạt cặn (m), d = 10
-4
(m);
- f : hệ số masát phụ thuộc vào đặc tính bề mặt hạt & Re, f = 0,02 – 0,03.
2.5.4 Hiệu Quả Lắng Cặn và Khử BOD
5
Tính theo công thức thực nghiệm
R : hiệu quả khử BOD
5
hoặc SS (%)
t : thời gian lưu nước (h)
a,b : hằng số thực nghiệm.
Bảng 2.13 Giá trị hằng số thực nghiệm a, b ở t
0
≥ 20
0
C
Chỉ tiêu a (h) B
Khử BOD
5
0,018 0,020
Khử SS 0,0075 0,014

Bảng 2.14 Tỷ trọng và nồng độ cặn lắng trong bể lắng đợt 1
Loại cặn lắng Tỷ trọng
Nồng độ tính theo trọng lượng
(%)
Khoảng Đặc trưng
1. Nước thải vào thẳng bể
- Từ HT cống riêng 1,03 4 - 12 5,0
- Từ HT cống chung 1,05 4 - 12 6,5
2. Nước thải trộn với bùn hoạt tính ở bể lắng đợt 2
- Sau aerotank 1,03 2 - 6 3,0
- Sau bể lọc sinh học 1,03 4 - 10 5,0
Nguồn: Metcalf & Eddy; 2003;
Thể tích bùn trong bể lắng phụ thuộc vào: tính chất nước thải cần xử lý; thời gian lắng và
hiệu quả lắng của bể; tính chất bùn; và thời gian tháo bùn.
2.7 Qúa trình lọc (Filtration)
2.7.1 Các Dạng Thiết Bị Lọc
Thiết Bị Lọc Áp Lực hoặc chân không: Nguyên lý hoạt động của loại thiết bị
này là dùng áp lực để tách nước (thiết bị lọc áp lực) hay dùng chân không để tách nước
(thiết bị lọc chân không);
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
40
bta
R
+
=
1
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Thiết bị lọc thông thường: nguyên lý hoạt động của loại thiết bị này là sử dụng
trọng lực để tách nước;
2.7.2 Thiết Bị Lọc Dưới Tác Dụng Của Trọng Lực

Đối với các thiết bị lọc dưới tác dụng của trọng lực thường dùng các bể sau: Bể lọc
cát nhanh (Rapid sand filter) và Bể lọc cát chậm (Slow sand filter).
Vật liệu lọc sử dụng trong các thiết bị này thường là là cát, cát thạch anh, than
hoạt tính,…
Bể Lọc Chậm
- Lọc nước thải không qua keo tụ -tạo bông;
- Tốc độ lọc phụ thuộc vào SS:
+ SS ≤ 25 mg/L  v = 0,2 - 0,3 m/h;
+ SS = 25 - 30 mg/L  v = 0,1 - 0,2 m/h.
- Rửa lọc 1 lần/tháng hoặc 3 lần/tháng bằng cách bỏ lớp cát 50-80 mm phía trên;
- Lớp cát = 600 - 900 mm, nếu ≤ 400 mm, phải bổ sung cát mới;
- Hiệu quả phụ thuộc vào sự hình thành lớp sinh khối trên lớp vật liệu lọc.
Ưu Điểm
- Khả năng làm sạch cao;
- Nước sau lọc có hàm lượng Silica, Fe, Al thấp;
- Không cần xử lý sơ bộ, trừ một số t/hợp có qua qt lắng;
- Không tiêu tốn hóa chất;
- Vận hành đơn giản, chi phí v/hành và bảo dưỡng thấp;
- Có khả năng khử vi sinh vật tốt;
- Chu kỳ rửa lọc lâu.
Nhược Điểm
- Do lưu lượng qua thiết bị thấp nên tốn diện tích, chi phí đầu tư cao;
- Hiệu quả khử màu thấp;
- Hiệu quả khử độ đục thấp đối với nước thải có độ đục > 40 NTU;
- Thường gây mùi do quá trình phân hủy sinh học.
Bể Lọc Nhanh
- Thường dùng trong hệ thống xử lý nước thải:
+ Nước thải  song chắn rác  bể phản ứng  bể tạo bông  bể lắng 2  bể lọc
nhanh
+ Nước thải  song chắn rác  bể keo tụ tạo bông  bể lọc nhanh

- Vận tốc lọc từ 5 – 15 m/h;
- Chu kỳ rửa lọc rất nhanh: 1 lần/12 giờ hoặc 1 lần/24 giờ;
- Rửa lọc bằng phương pháp rửa ngược, lượng nước dùng bằng 3-6% nước xử lý.
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
41
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Bảng 2.15 Các thông số thiết kế của bể lọc nhanh hai hoặc nhiều lớp vật liệu lọc
Đặc tính Giá trị
Khoảng Điển hình
Lọc hai lớp
Antraxit
- Chiều sâu, mm 300-600 450
- Kích thước hữu hiệu, mm 0,8-1,0 1,2
- Hệ số đồng đều 1,3-1,8 1,6
Cát
- Chiều sâu, mm 150-300 300
- Kích thước hữu hiệu, mm 0,4-0,8 0,55
- Hệ số đồng đều 1,2-1,6 1,5
- Tốc độ lọc, l/m
2
.ph 80-400 200
Lọc nhiều lớp
Antraxit (lớp trên cùng của môi trường lọc 4 lớp)
- Chiều sâu, mm 200-400 200
- Kích thước hữu hiệu, mm 1,3-4,0 1,6
- Hệ số đồng đều 1,5-1,8 1,6
Antraxit (lớp thứ 2 của môi trường lọc 4 lớp)
- Chiều sâu, mm 100-400 200
- Kích thước hữu hiệu, mm 1,0-1,6 1,2
- Hệ số đồng đều 1,5-1,8 1,6

Antraxit (lớp trên cùng của môi trường lọc 3 lớp)
- Chiều sâu, mm 200-500 400
- Kích thước hữu hiệu, mm 1,0-2,0 1,4
- Hệ số đồng đều 1,4-1,8 1,6
Cát
- Chiều sâu, mm 200-400 250
- Kích thước hữu hiệu, mm 0,4-0,8 0,5
- Hệ số đồng đều 1,3-1,8 1,6
Nguồn: Metcalf & Eddy; 2003;
- Vận tốc lọc tính theo công thức thực nghiệm
+ d
60%
+ ρ
c
: Khối lượng riêng của cát (kg/m
3
);
+ ρ
n
: Khối lượng riêng của nước (kg/m
3
);
+ µ : Độ nhớt của nước (Pa.s);
- Thời gian lọc
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
42
( )
( )
[ ]
88,0

94,0
82,1
%60
242,0
µ
ρρρ
ncn
r
d
v
−×
=
Giáo trình: Kỹ thuật xử lý nước thải – Đại học Dân lập Lạc Hồng
Hình 2.11 Đồ thị xác định thời gian lọc.
2.7.3 Đặc Tính Vật Liệu Lọc
Vật Liệu Lọc
Hiện nay, các vật liệu lọc thường được sử dụng bao gồm: Cát thiên nhiên; than
anthracite nghiền; quặng sắt từ nghiền; than hoạt tính dạng hạt; vật liệu tổng hợp; hạt
nhựa; các vật liệu khác (than củi, xơ dừa, …).
Kích Thước Hạt
Trong các loại vật liệu trên, cát thiên nhiên thường có kích thước đa dạng và
không đồng nhất có thể gồm các thành phần thô, mịn khác nhau vì vậy để sử dụng được
cần phải loại bỏ các thành phần quá mịn hoặc quá thô trong cát để đảm bảo hiệu quả lọc.
Thông thường hạt có kích thước qua lỗ rây nằm trong khoảng P
10
≤d≤ P
60
(nếu < P
10
thì

cát quá mịn dễ gây tắc nghẽn trong quá trình lọc ngược lại nếu > P
60
thì quá thô, hiệu quả
lọc không cao).
Lựa Chọn Vật Liệu Lọc:
Để quá trình lọc hiệu quả, khi lựa chọn vật liệu lọc cần quan tâm đến các yếu tố
như: Hình dạng hạt; Độ rỗng (khoảng 0,4); Tính hòa tan; Tính dễ vỡ.
Hình 2.12 Đồ thị xác định kích thước hạt.
2.7.4 Phương Pháp Rửa Lọc Đối Với Bể Lọc Nhanh
ThS. Nguyễn Ngọc Châu - draft 2 -2011
43
Chất lượng nước sau XL
Giới hạn chất lượng nước sau XL
Tổn thất áp suất qua bể lọc
Tổn thất áp suất cuối cùng có thể chấp nhận
Chất lượng nước sau XL và tổn thất
áp suất
Thời gian hoặc thể tích lọc nước
P
10
P
60
10%
60%
% khối lượng hạt lọt qua lỗ rây
Cát lưu trữ
(trước khi
nghiền)
Sau khi nghiền
Kích thước lỗ rây