BỀ LẮNG CÁT doc

BỀ LẮNG CÁT
Chức năng, vị trí
Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải.
Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng
đến khả năng hoạt động của các công trình và thiết bị trong hệ thống
như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh
hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng
tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết
phải có bể lắng cát.
Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể
lắng sơ cấp. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác,
tuy nhiên việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát
hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ
trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải tính toán thế nào để
cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các
chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi.
Có ba loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động
ngang của dòng chảy (dạng chữ nhật hoặc vuông), bể lắng cát có
sục khí hoặc bể lắng cát có dòng chảy xoáy.






Các giá trị tham khảo để thiết kế bể lắng cát theo chiều chuyển
động ngang của dòng chảy (hình chữ nhật)

Giá trị Thông số
Khoảng biến Giá trị thông
thiên dụng

Thời gian lưu tồn nước (giây) 45  90 60
Vận tốc chuyển động ngang ft/s 0,8  1,3 1,0
Tốc độ lắng của các hạt ft/min
 Giữ lại trên lưới  0,21 mm 3,2  4,2 3,8
 Giữ lại trên lưới  0,15 mm 2,0  3,0 2,5
Độ giảm áp % độ sâu diện tích ướt trong kênh
dẫn
30  40 36
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Ghi chú: ft/s  0,3048 = m/s ft/min  0,3048 = m/min
Chú ý thời gian lưu tồn nước nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu
suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất hữu cơ lắng. Các bể lắng
thường được trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dưới đáy, gàu múc
các chất lắng chạy trên đường ray để cơ giới hóa việc xả cặn.
Loại bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy hình
vuông được áp dụng hơn 50 năm qua và có thể lắp đặt thêm bộ
phận cơ giới để lấy cát ở đáy bể.




Diện tích cần thiết cho bể lắng cát có trọng lượng riêng 2,65 (
oF
-
32 =
oC
)

Các công thức tính:
Kích thước bể lắng cát ngang phải được xác định chính xác, nếu quá

nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu quả lắng, nếu quá lớn thì cặn lắng sẽ
chứa nhiều chất bẩn hữu cơ.
Chiều dài bể xác định theo công thức:
L = V
max
. t (4.6)

trong đó
Vmax: tốc độ dòng chảy khi lưu lượng tối đa (m/sec)
t: thời gian nước lưu lại trong bể (chọn bằng 30  60 sec)
Từ điều kiện liên tục của dòng chảy ta có:

(4.7)

trong đó
 : diện tích tiết diện ướt của bể (m
2
)
qmax: lưu lượng tối đa của nước thải (m
3
/sec)
Số ngăn trong bể:

(4.8)

trong đó
b: chiều rộng của mỗi ngăn (thường chọn 0,6  1,6 m đối với bể lắng
cát thông thường và 4  6 m đối với bể lắng cát có thanh gạt)
h
1

: chiều sâu công tác của bể, chọn lớn hơn chiều sâu dòng nước
trong kênh dẫn nước vào bể một chút nhưng không quá 1,2 (thường
h
1
= 0,5  1,2m)
n: phải là một số tròn.
Sau khi xác định được kích thước của bể phải kiểm tra lại để trường
hợp nước chảy với lưu lượng nhỏ nhất (qmin) vẫn bảo đảm có vận
tốc Vmin > 0,15 m/giây.
Chiều sâu lớp cặn lắng xuống h
2
phụ thuộc lượng cặn lắng và thời
gian giữa hai lần xả. Thể tích phần cặn lắng xuống là:


(m
3
) (4.9)

trong đó
Ntt: dân số tính toán theo chất lơ lửng (người)
P: lượng cặn theo đầu người, đối với nước thải sinh hoạt P = 0,02
L/ng.ng.đ
T: thời gian giữa hai lần xả cặn, thường T = 2  4 ngày đêm.
Ở các bể lắng cát ngang làm việc tốt thì cặn lắng xuống có độ tro tới
85% trong đó cát chiếm 60%. Độ ẩm của cặn 60% và trọng lượng
thể tích 1,5 T/m
3
.
Chiều sâu lớp cặn h

2
là:


(4.10)

Đối với hệ thống thoát nước chung, thể tích cặn lắng trong bể lắng
cát tăng gấp 1,5  2 lần.
Chiều sâu tổng cộng của bể lắng cát:

H = h
1
+ h
2
+ h
3
(4.11)

với h
3
: chiều cao phần tường kể từ mặt nước trở lên. Chọn h
3
=
0,2  0,4m.
Bể lắng cát có sục khí
Được thiết kế để loại các hạt cát có kích thước lớn hơn 0,2 mm. Các
ống phân phối khí đặt cách đáy bể 0,45  0,6 m.

Các giá trị tham khảo để thiết kế bể lắng cát có sục khí
Giá trị Thông số

Khoảng biến
thiên
Giá trị thông
dụng
Thời gian lưu tồn nước ở lưu lượng cưc đại
(phút)
2  5 3
kích thướt
 Sâu(ft) 7  16
 Dài (ft) 25  65
 Rộng (ft) 8  23
 tỉ lệ sâu : rộng 1:1  5:1 1,5:1
 tỉ lệ dài : rộng 3:1  5:1 4:1
Lượng không khí cần (ft
3
/min.ft chiều dài) 2,0  5,0
Lượng cát ft
3
/Mgal 0,5  27 2
Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991
Ghi chú: ft/s  0,3048 = m/s
ft/min  0,3048 = m/min
ft
3
/min.ft chiều dài  0,0929 = m
3
/min.m
ft
3
/Mgal  0,00748 = m

3
/10
3
m
3




Sơ đồ bể lắng cát có sục khí và dòng chảy trong bể

Tính toán:

(m
2
) (4.12)

trong đó
qmax: lưu lượng tối đa của nước thải (m
3
/sec)
Vt: tốc độ thẳng của dòng chảy (m/sec)
n: số ngăn bể
W: tiết diện ngang của bể
Từ đó xác định được kích thước của tiết diện. Nên chọn tỉ lệ giữa
chiều rộng : chiều sâu tổng cộng là1 :1,5, dài : rộng = 4 :1
Bể lắng cát đứng có dòng chảy xoáy
Sân phơi cát
Cặn xả ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên phải phơi khô ở
sân phơi cát hoặc hố chứa cát đặt ở gần bể lắng cát.

Chung quanh sân phơi cát phải có bờ đắp cao 1  2 m.
Kích thước sân phơi cát được xác định với điều kiện tổng chiều cao
lớp cát h chọn bằng 3  5 m/năm. Cát khô thường xuyên được
chuyển đi nơi khác.
Diện tích hữu ích của sân phơi cát xác định theo công thức sau:


(m) (4.37)

trong đó
p: lượng cặn lắng tính theo đầu người. Chọn p = 0,02 L/ng.ng.đ
Ntt: dân số tính toán theo chất lơ lửng.
Số ô của sân phơi cát phải chọn không quá 2.
Sân phơi cát có thể xây dựng trên nền đất tự nhiên hoặc nhân tạo.
Khi đất thấm tốt (cát, á cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự
nhiên. Nếu là đất thấm nước kém hoặc không thấm nước (á sét, sét)
thì phải xây dựng nền nhân tạo. Khi đó phải đặt hệ thống ống ngầm
có lỗ để thu nước thấm xuống. Nước này có thể dẫn về trước bể
lắng cát.