Thiết kế bể lắng ngang

MỤC LỤC
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN..........................................................................................4
GIẢI TRÌNH...............................................................................................................5
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU..........................................................................................7
1.1. SỰ LẮNG.........................................................................................................7
1.2. BỂ LẮNG........................................................................................................7
1.2.1. Các loại bể lắng.........................................................................................7
1.2.2. Vị trí bể lắng trong xử lí nước...................................................................9
1.3. BỂ LẮNG NGANG........................................................................................11
CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO- HOẠT ĐỘNG BỂ LẮNG NGANG............12
2.1. CẤU TẠO......................................................................................................12
2.1.1. Các bộ cơ bản..........................................................................................12
2.1.2. Các bộ phận cấu tạo chi tiết của một số loại bể lắng ngang....................13
2.1.3. Đặc điểm cấu tạo chung...........................................................................15
2.2. QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA BỂ..........................................15
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỂ LẮNG NGANG..........................................................16
3.1. NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA THIẾT KẾ MỘT ĐƠN VỊ LẮNG...............16
3.2. BỐN KHU VỰC CHÍNH BỂ LẮNG NGANG..............................................17
3.2.1. Khu vực đầu vào.....................................................................................18
3.2.2. Khu vực lắng...........................................................................................19
3.2.3. Khu vực đầu ra........................................................................................20
3.2.4. Khu vực thu-xả cặn.................................................................................23
3.1. TIÊU CHUẨN, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHO BỂ LẮNG NGANG ...........26

1


CHƯƠNG 4: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LẮNG TRONG BỂ LẮNG
NGANG........................................................................................................................... 29
4.1. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ XÁO TRỘN..........................................................29
4.2. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ ỔN ĐỊNH...............................................................30

4.3. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ XÓI MÒN.............................................................32
4.4. ẢNH HƯỞNG CỦA SỰ KẾT BÔNG...........................................................33
CHƯƠNG 5: THỰC TIỄN........................................................................................35
5.1. ỨNG DỤNG THỰC TẾ THIẾT KẾ BỂ LẮNG NGANG..............................35
5.1.1. Tính toán kích thước bể...........................................................................35
5.1.2. Thiết kế ngăn phân phối...........................................................................36
5.1.3. Thiết kế ngăn thu nước............................................................................37
5.1.4. Thiết kế vùng xả cặn................................................................................38
5.1.5. Tính lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng:.......................................40
5.1.6. Tính toán máng thu cặn:...........................................................................40
5.1.7. Kích thước xây dựng của bể:..................................................................41
5.2. CÔNG TRÌNH THỰC TIỄN ĐANG ĐƯỢC ÁP DỤNG..............................42
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN.........................................................................................44
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................45

DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1: Các bể lắng đặc trưng được sử dụng trong xử lý nước.
Bảng 2.Tải lượng tràn qua vách ngăn điển hình
Bảng 3. Tiêu chuẩn thiết kế điển hình cho bể lắng ngang hình chữ nhật
Bảng 4. Nồng độ hạt tương đối từ một thí nghiệm sự lắng
2


DANH SÁCH HÌNH
Hình 1. Một số bể lắng phổ biến...........................................................................8
Hình 3. Bể lắng dòng chảy ngang........................................................................11
Hình 4. Bốn khu vực chính của bể lắng ngang....................................................12
Hình 5a. Cấu tạo của bể lắng ngang hình thông thường......................................13
Hình 5b. Cấu tạo bể lắng ngang với nhiều hố tập trung cặn................................14
Hình 5c. Cấu tạo bể lắng ngang kết hợp bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng............14

Hình 5d. Cấu tạo chi tiết bể lắng ngang co hệ thống thu cặn cơ khí....................15
Hình 6.Sự khác biệt giữa sự lắng rời rạc và sự lắng kết bông.............................16
Hình 7. Hai loại cửa đầu vào của bể lắng ngang.................................................19
Hình 8.Khu vực đầu ra của bể lắng ngang...........................................................20
Hình 9a. Cấu trúc thoát nước dạng máng tràn....................................................21
Hình 9b. Cấu trúc thoát nước dạng ngón.............................................................22
Hình 10.(a)Máng xả có lỗvà (b)Ống xả có lỗ......................................................24
Hình 11. Bể lắng ngang thu cặn bằng biện pháp cơ khí.......................................26
Hình 12a. Ảnh hưởng của sự xáo trộn trong bể lắng ngang................................30
Hình 12b. Ảnh hưởng của sự xáo trộn đến hiệu quả của bể lắng........................30
Hình 13a. Dòng ngắn mạch gây ra bởi gió..........................................................31
Hình 13b. Dòng ngắn mạch.................................................................................32
Hình 14. Xói đáy (Bottom scour).......................................................................33
Hình 15a. Sự tạo bông.........................................................................................34
Hình 15b. Nồng độ hạt tương đối........................................................................34

3


KẾ HOẠCH THỰC HIỆN
ĐẶT VẤN ĐỀ
Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống, góp phần vào sự
thành công trong các chiến lược phát triển kinh tế - xã hội.Hiện nay, nguồn tài
nguyên thiên nhiên quý hiếm và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô
nhiễm và cạn kiệt.Nguy cơ thiếu nước, đặc biệt là nước ngọt và nước sạch là một
hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con người cũng như toàn bộ sự sống trên trái
đất.Chính vì vậy để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho người dân thì việc xử lí
nước cấp là hết sức quan trọng, để đảm bảo chất lượng của bộ Y Tế Việt Nam quy
định. Hiện nay đã có nhiều phương pháp xử lí nước, bên cạnh một số phương pháp
hiện đại như tuyển nổi, phương pháp màng thì phương pháp truyền thống lắng, lọc

vẫn được áp dụng rộng rãi cho các nhà máy xử lí nước và đạt hiệu quả cao.
Trong đó lắng là khâu quan trọng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước, là giai
đoạn làm sạch sơ bộ trước khi đưa vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong
nước.Và bể lắng ngang là công trình phổ biến, được sử dụng và thiết kế sớm nhất
trong các công trình lắng nước.Ở chuyên đề này nhóm tập trung tìm hiểu về bể
lắng ngag hình chữ nhật.
MỤC TIÊU
Mục tiêu chính của đề tài là giới thiệu về bể lắng ngang, cấu tạo, nguyên tắc vận
hành, thiết kế, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình vận hành, và ứng dụng thực
tiễn của bể.
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
Phương pháp nghiên cứu: tìm kiếm, tham khảo các sách, tài liệu nước ngoài, có
chọn lọc những thông tin hay, mới, hiệu quả để dịch xây dựng chuyên đề. Ngoài
ra, nhóm còn tham khảo ý kiến giảng viên và trao đổi thông tin với các nhóm có đề
tài tương tự để hỗ trợ kiến thức trong quá trình thực hiện.
Nôi dung ngiên cứu: Để hoàn thành chuyên đề, nhóm phải thực hiện:
4


 Dịch tài liệu tham khảo chính, đọc hiểu nội dung chính.
 Hình thành ý tưởng dàn bài, cân nhắc các nội dụng cần thiết cho chuyên đề
 Tìm kiếm các tài liệu, sách nước ngoài (trong nước) đã được công bố có liên
quan. Sàng lọc các thông tin phù hợp và có tính mới lạ.
 Tham khảo tài liệu tiếng Việt và giảng viên để nắm chắc thông tin.
 Chỉnh sửa bài làm.

GIẢI TRÌNH
[1] Water and wastewater engineering , Design Principles and Practice,
Mackenzie L. Davis, Ph.D., P.E., BCEE, Michigan State University.
Dòng 1-5 trang 385

Dịch hết phần “10-4 SEDIMENTATION BASIN DESIGN” trang 408 
[2] Handbook of water and wastewater treatment technologies, Nicholas
P.Cheremisinoff, Ph.D. N&P Limited, Boston Oxford Auckland Johannesburg
Melbourne New Delhi.
Dịch khung trang 316, bên trái 
[3] Macquarie Matrix: Vol.2.2, December 2012, Sedimentation tank design for
rural communities in the hilly regions of Nepal, E Wisniewski, Department of
Chemical and Biomolecular Engineering, Melbourne School of Engineering,
The University of Melbourne.
Dịch hết phần “Fundamental Design Principles of Sedimentation Units” Trang
163,164 
[4] Operation of Water Treatment Plants Volume I, Kenneth D. Kerri,
University Interprises, Inc.; 6th Edition edition (2008).
Dòng 1-13 trang 403
Dịch lesson 14: Sedimentation and Flotation, phần Location in the Treatment
Process: Vị trí bể lắng trong xử lí nước.
5


Dịch hết phần “Zones” trang 2
[5] Water treatment, sedimation.
Dòng 14-24 trang 53
Dịch hết phần Inflences on settling in a horizontal flow tank trang 58 cột 2
[6] Sedimentation, Monreo L. Weber shirk School of Civil and environmental
engineering , Cornell university
Dịch slile 12, 13, 14,
[7] Primary treatment, report of plant tour at 1 S 649 Shaffner Road
Wheaton, IL 60187, Phone: 630-668-1515, Fax : 630-668-5536, Wheaton
Sanitary District (web: )
Dịch cả trang PLAN TOUR

[8] Simple Methods for the Treatment of Drinking Water, Grabriele Heber,
GTZ; 1985
Dịch ở phần 3.3.2: 3.3.2 Simple Settling Basins dòng 2-6 

6


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU
1.1. SỰ LẮNG
Lắng là khâu quan trọng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước ( quá trình xử lý
mà trong đó các hạt lơ lửng như bông că nă , cát và đất sét được tách ra từ nước, làm
sạch sơ bộ trước khi đưa vào bể lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước).
Nước cần xử lý được đưa vào bể và giữ lại đó trong suốt quá trình làm việc.Nhờ
diện tích tiết diện bể lớn, tốc độ dòng chảy nhỏ mà quá trình xảy ra trong bể gần
như ở trạng thái tĩnh.Dưới tác dụng của lực trọng trường, các hạt cặn có khối
lượng riêng lớn hơn khối lượng của nước bao quanh nó sẽ tự lắng xuống [1].
Khi xét đến khả năng liên kết giữa các hạt trong nước, người ta phân chia quá trình
lắng tự do theo hai loại: lắng tự do của hạt không liên kết và lắng tự do khi các hạt
có khả năng liên kết với nhau. Lắng tự do của các hạt riêng lẻ (không liên kết) xảy
ra khi khả năng liên kết tự nhiên của các hạt không đáng kể, ví dụ trường hợp các
hạt cát. Trong quá trình này các hạt cặn luôn duy trì tính đồng nhất, không thay đổi
kích thước, không thay đổi khối lượng riêng và như vậy tốc độ lắng của chúng
được xem như không đổi. Ngược lại, trong quá trình lắng kèm theo quá trình keo
tụ tạo bông thì các hạt tương tác với nhau, tạo ra bông keo và do vậy kích thước và
trọng lượng chúng có thể thay đổi ( tăng lên), vận tốc lắng cũng do vậy mà thay
đổi (nhanh hớn) [1].
1.2. BỂ LẮNG
Để giữ lại các chất không tan hữu cơ đó (ở trạng thái chìm hoặc nổi trên mặt
nước), người ta dung phương pháp lắng. Công trình thực hiện quá trình lắng được
gọi là bể lắng.

1.2.1. Các loại bể lắng
Có rất nhiều loại bể lắng khác nhau.
- theo hình dạng chúng có thể có hình dạng chữ nhật, hình vuông hoặc tròn;
- theo cách đưa nước vào chúng có thể là loại liên tục hoặc gián đoạn;
- theo hướng dòng chảy, có thể có loại nằm ngang hoặc thẳng đứng.

7


Trong đó có 1 số bể lắng
phổ biến là : bể lắng hình
chữ nhật, bể lắng hình
chữ nhật hai tầng , bể
lắng hình vuông hoặc
tròn với dòng chảy đứng,
bể lắng chất rắn tiếp xúc
(còn được gọi là bể lắng
lamen) [4].

Hình 1. Một số bể lắng phổ biến.[4]
Các bể lắng đặc trưng được sử dụng trong xử lý nước được liệt kê trong bảng 1.
Trong số những bể được liệt kê, thứ tự ưu tiên lựa chọn lắng cặn keo tụ/tạo bông
là (1) Bể lắng hình chữ nhật chứa các mô-đun có tỷ lệ cao, (2) Bể hình chữ nhật
dài và (3) Bể lắng đúng tốc đôc cao (còn được gọi là bể lắng cát sàn). Đối với quá
trình làm mềm vôi xút, thành phần chất rắn tiếp xúc theo dòng đi lên (còn gọi là bể
lắng phản ứng hoặc bể lắng lớp bông bùn) thì được ưu tiên lựa chọn hơn.
Bể lắng dòng đi lên, bể lắng chất rắn tiếp xúc là những bể độc quyền có kích thước
cơ bản và những thiết kế của nó đã được thiết lập từ trước bởi các nhà sản xuất
thiết bị. Chúng không được ưu tiên lựa chọn vì những lí do sau: (1) nhiệt độ dao
động nhỏ ở mức 0,50C có thể gây ra dòng chảy mật độ cao ngắn mạch và (2) có

một sự tổn thất nhanh về hiệu quả nếu thủy lực hoặc chất rắn quá tải. Tuy nhiên
cũng có những trường hợp chúng có thể thích hợp.Những điều nay được thảo luận
chi tiết bởi Kawamura (2000). Dòng chảy ngang với ống dẫn trung tâm, ống dẫn

8


ngoại vi, và những bể lắng dòng đi lên không được khuyến khích vì sự không ổn
định về thủy lực của chúng (Kawamura, 2000). [1]

Bảng 1: Các bể lắng đặc trưng được sử dụng trong xử lý nước. [1]
Tên

Hình dạng hoặc nhận xét

Bễ lắng ngang

Bể dài hình chữ nhật

Nguồn cấp trung tâm

Hình tròn, dòng chảy ngang

Nguồn cấp ngoại vi

Hình tròn, dòng chảy ngang

Bể lắng đứng

Độc quyền

Dòng chảy đứng, bễ lắng
chất rắn tiếp xúc

Tuần hoàn bùn vớ lớp phủ bùn, độc quyền

Bễ lắng modun tỉ lệ cao

Hình chữ nhật, có tấm song song hoặc ống,
độc quyền
Bổ sung cát nhỏ, độc quyển

Bể lắng cát
(Nguồn từ Kawamura, 2000)

1.2.2. Vị trí bể lắng trong xử lí nước
Các hình thức phổ biến nhất của quá trình lắng trầm tích là sau đông tụ/kết bông
và trước quá trình lọc. Đây là loại lắng trầm tích đòi hỏi phải bổ sung hóa chất
(trong đông tụ/kết bông) để loại bỏ các cặn bẩn trong nước. Lắng ở giai đoạn này
có thể xử lý loại bỏ 90% các hạt lơ lửng trong nước, trong đó có cả vi khuẩn. Mục
đích lắng ở đây là để làm giảm nồng độ của các hạt lơ lửng trong nước nhằm giảm
tải xử lý cho quá trình lọc.Có hai giai đoạn lắng trong quá trình xử lý nước.
Lắng trong quá trình tiền xử lý được gọi là tiền lắng (presedimentation). Tiền lắng
cũng có thể được gọi là lắng trầm tích đơn giản vì quá trình này phụ thuộc chỉ vào
trọng lực của các hạt lơ lững trong nước. Nếu không có đông tụ/kết bông, lắng đơn
giản chỉ có thể loại bỏ các hạt thô dễ lắng ra khỏi nước mà không có sự bổ sung
của hóa chất. Loại lắng này thường diễn ra trong một hồ chứa, lưu vực sạn, đập
vụn, hoặc giai đoạn đầu vào của quá trình xử lý.
9

Trong khi lắng sau đông tụ/kết bông để loại bỏ hầu hết các hạt lơ lửng trong nước
trước khi nước đến quá trình lọc, tiền lắng sẽ loại bỏ hầu hết các trầm tích trong
nước trong giai đoạn tiền xử lý.Vì vậy, tiền lắng sẽ giảm tải việc xử lý trong giai
đoạn đông tụ/kết bông và trong bể lắng, cũng như giảm lượng hóa chất đông tụ
cần thiết để xử lý nước.Ngoài ra, tiền lắng là rất hữu ích vì nước thô vào nhà máy
từ một hồ chứa thường có chất lượng nước đồng đều mà không một lưu vực nước
nào có được như vậy.
Phần còn lại của bài này sẽ quan tâm tới lắng sau đông tụ/kết bông. Chúng ta sẽ
xem xét các loại bể trầm tích và các bộ phận của một bể lắng điển hình, cụ thể ở
đây là bể lắng dòng chảy ngang có hình dạng chữ nhật. [4] Lắng thường được sử
dụng trong xử lý nước mă ăt để tránh tắc nghẽn nhanh các bô ă lọc cát sau keo tụ và
sự hình thành bông că ăn (hình 2 ) [5].

Hồ chứa
Fe (III)
Sự tạo bông că ăn

Sự loại bỏ bông că ăn

Bằng lắng đọng trầm tích

Xử lý bằng ozon

Quá trình lọc

Lọc bằng than hoạt tính
Cl2/Cl2O2
Hồ chứa nước sạch
Hình 2. Sơ đồ quá trình thực hiện xử lý nước mă ăt.[5]

10


1.3. BỂ LẮNG NGANG
Bể lắng ngang là loại có thiết kế đơn giản nhất, cho phép nước chảy ngang qua
một bể lắng khá dài. Đây là loại bể thường được tìm thấy trong các nhà máy xử lý
nước quy mô lớn.Bể lắng hình chữ nhật có nhiều lợi thế như khả năng dự báo, chi
phí hiệu quả, và bảo trì thấp.Ngoài ra, các bể lắng hình chữ nhật ít có khả năng
ngắn dòng, đặc biệt là khi chiều dài ít nhất bằng hai lần chiều rộng.Một bất lợi của
bể hình chữ nhật đòi hỏi một diện tích đất lớn. [4]
 Ưu điểm:
o Dễ thiết kế, xây dựng và vận hành.
o Áp dụn cho lưu lượng lớn ( > 15.000 m3/ngày)
 Khuyết điểm:
o Thời dan lưu dài
o Chiếm mặt bằng và chi phí cao
 Ứng dụng: thường áp dụng trong xử lí nước cấp.

Hình 3. Bể lắng dòng chảy ngang.[5]
 Nước trong bể lắng dòng chảy ngang ( hình 2) được phân bố đều trên diê ăn tích
mă tă cắt ngang của bể lắng trong khu vực đầu vào.
 Sự ổn định (không biến đô ăng) của dòng chảy trong khu vực lắng ảnh hưởng
nhiều đến sự lắng các chất huyền phù trong khu vực lắng.
 Bùn được tích lại ở dưới đáy hoă ăc liên tục được thải bỏ.
11


 Trong vùng cửa ra, bùn đă ăc bị lắng phải được ngăn chă ăn từ viê ăc lắng lại và
rửa sạch với nước thải.[5]

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO- HOẠT ĐỘNG BỂ LẮNG
NGANG
2.1. CẤU TẠO
2.1.1. Các bộ cơ bản
Các bể lắng ngang có thể được xây dựng trên mặt đất với việc xây kín, bê tông
hoặc bê tông cốt thép. Ngoài ra, các bể xấy dưới đất có thể được sử dụng với
những bức tường thẳng hay nghiệng kín nước theo chiều dọc hoặc bên trong dốc.
Cấu tạo bể lắng ngang bao gồm bốn bộ phận chính. Mỗ khu vực có hoạt động đặc
trưng riêng:
1.Khu đầu vào (Inlet zone) : Trong khu vực này, nước được dẫn vào trong bể với
dòng chảy ổn định và xáo trộn thấtp trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể
2. Khu vực lắng (Settling zone) : Một phần của bể nơi xảy ra quá trình lắng đọng
trầm tích.
3. Khu đầu ra (Outlet zone) : Chậm thống nhất hòa-off của nước làm rõ từ vùng
giải quyết. Sự phát triển bên ngoài của dòng chảy sẽ không làm phiền các prozess
giải quyết.
4. Khu vực chứa bùn( Sludge zone): Nơi thu thập , tập trung bùn. Nếu bùn để bùn
tự trượt xuống khu thu bùn này, sàn của bể nên có độ dốc 45º. Việc hút bùn (cặn)
xảy ra tại ống hút bùn. (8)

12


Hình 4. Bốn khu vực chính của bể lắng ngang

2.1.2. Các bộ phận cấu tạo chi tiết của một số loại bể lắng ngang

Hình 5a. Cấu tạo của bể lắng ngang hình thông thường
(1) Mương dẫn nước thải vào bể
(2) Máng phân phối nước

(3) Tấm chắn
(4) Máng thu nước sau lắng
(5) Máng thu và xả chất nổi
(6) Mương dẫn nước thải ra khỏi bể
(7) Hố thu cặn
(8) Ống thu cặn

13


Hình 5b. Cấu tạo bể lắng ngang với nhiều hố tập trung cặn

(1) Mương dẫn nước thải vào bể

(5) Mương dẫn nước thải ra khỏi bể

(2) Máng phân phối nước

(6) Các hố thu cặn

(3) Tấm chắn nửa chìm nửa nổi

(7) Các ống thu cặn

(4) Máng thu nước sau lắng

Hình 5c. Cấu tạo bể lắng ngang kết hợp bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng
(1) Ngăc tách khí

(4) ống phân phối nước vào

(2) Bể phản ứng có lớp cặn lơ lửng

(5) Máng thu nước bề mặt
14


(3) Bể lắng ngang (Hình 4a)

(6) Ống xả cặn

Hình 5d. Cấu tạo chi tiết bể lắng ngang co hệ thống thu cặn cơ khí.[1]
2.1.3. Đặc điểm cấu tạo chung
- Chiều sâu công tác của bể có thể từ 2 - 3,5 m.
- Chiều dài bể tối thiểu gấp 10 lần chiều sâu.
- Bể lắng ngang thích hợp cho các trạm có công suất lớn (trên 30.000 m3/ngđ)
- Đòi hỏi diện tích xây dựng rộng và thường xây dựng ở ngoài trời.
- Để phân phối nước vào bể cũng như thu nước, cách thông thường là dùng các
vách ngăn đặt cách vách bể 1 - 2m.
- Vận tốc vào 0,2 - 0,3 m/s và vận tốc nước ra 0,5 m/s.
- Nước sau lắng được thu bằng máng tràn.
- Đáy thường được thiết kế có độ dốc về phía đầu bể đễ dễ dàng khi xả cặn và
tránh xáo trộn bùn.
- Cặn có thể được thu bằng biệt pháp cơ khí hoặc thủ công :
 Độ dốc đáy bể lá 1% khi thu cặn bằng cơ khí
 Độ dốc là 5 – 10% khi thu cặn bằng thủ công
2.2. QUÁ TRÌNH HOẠT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA BỂ
Sau qua trình đông tụ kết bông.Nước sẽ theo máng phân phối đều vào bể qua vách
tràn thành mỏng hoặc tường đục lỗ xây dựng ở đầu bể tới khu vực lắng của bể.
Sau khi qua khu vực lắng nước sẽ tiếp tục di chuyển đến máng thu nước ở khu

vực đầu ra. Tại đây các cặn nổi cũng một phần giữ lại nhờ màng thu chất nổi, còn
lượng nước sau khi lắng cặn sẽ tới máng thu và theo ống thoát nước dẫn ra ngoài
chuẩn bị cho quá trình lọc. Các cặn lắng (bùn lắnh) sẽ được thu gom lại tại hố thu
cặn và cũng được xả ra ngoài theo ống xả cặn.
15


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỂ LẮNG NGANG
3.1. NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA THIẾT KẾ MỘT ĐƠN VỊ LẮNG.
Các thiết kế của hệ thống dòng là dựa trên nguyên tắc của trọng lực lắng xuống .
Trọng lực của sự lắng xuống xảy ra trong bể nước với các khu vực mặt cắt ngang
lớn, nơi chảy đến nhỏ và dòng chảy ra ngoài tạo ra một trạng thái thụ động thực
sự trong hệ thống. Dưới ảnh hưởng của trọng lực, các hạt có tỉ trọng cao hơn so
với các chất lỏng xung quanh sẽ chìm (trầm tích) trong khi các hạt có tỉ trọng nhẹ
hơn sẽ đi lên hay còn gọi là nổi (Huisman, 1986). Các hạt trong hệ thống sẽ được
lớp bùn ở đáy hồ giữ lại. Điều này cho thấy nước khi đi ra khỏi hệ thống trong
trạng thái đã được làm trong (Huisman, 1986). Tỷ lệ tăng hay giảm của các hạt
phụ thuộc vào kích thước hạt và mật độ tương đối của hạt so với chất lỏng.Hạt lớn
hơn xuống nhanh hơn so với các hạt nhỏ hơn.Kích thước của hạt có thể được thay
đổi bằng cách kết hợp. Điều này cho thấy có 2 cách tách riêng việc lắng thành hai
loại (Hình ): sự lắng rời rạc và sự lắng kết bông.
Sự khác biệt hiển thị sơ đồ giữa sự lắng rời rạc và sự lắng kết bông.

Hình 6.Sự khác biệt giữa sự lắng rời rạc và sự lắng kết bông.[9]
Sự lắng rời rạc xảy ra trong các hệ thống có nồng độ hạt nhỏ, nơi tập hợp hạt là
không đáng kể và sự lắng xảy ra bởi các lực tự nhiên (lực trọng trường ). Trong sự
lắng rời rạc,tốc độ đầu cuối hoặc tỷ lệ lắng của các hạt có thể được tính bằng cách
16

sử dụng định luật Stokes’s (phương trình 1) trong đó giả sử tỷ lệ chỉ phụ thuộc
vào kích thước của hạt, hình dạng (cầu thể) và mật độ cũng như độ nhớt và mật độ
các chất lỏng xung quanh.định luật Stokes’s là:
d 2∗g∗( ᵦ−ᵦf )
Ut=So=
18∗μ

Trong đó :
-

d là đường kính hạt
G là hằng số gia tốc trọng trường
� là độ nhớt chất lỏng( m^2/s)
ᵦ là mật độ hạt (kg/m^3)
ᵦf là mật độ chất lỏng (kg /m^3)
Ut là vận tốc giới hạn của hạt (m/s)
S0 là tỉ lệ stokes’s lắng của hạt (m/s)

Tham số của phần tràn ra là tham số qua trọng trong thiết kế.nó thường được thể
hiện dưới dạng một tỉ lệ lưu lượng trên một đơn vị thể tích (m3/m2 thời gian)
(Demir 1995), và thường được chọn là một nửa giá trị của sự lắng Stokes’s .Đối
với một tỉ lệ chảy ổn định thì việc loại bỏ các hạt phù hợp chỉ phụ thuộc vào diện
tích bề mặt của bể (Demir 1995).
Đối với tỷ lệ loại bỏ thấp, không đáng kể thì kết quả tăng khu vực bể là một cải
tiến lớn trong việc loại bỏ hạt, tuy nhiên nếu loại bỏ tỷ lệ lớn đạt yêu cầu, tăng độ
rộng của bể ngược lại diện tích mặt cắt cũng được yêu cầu (Camp, 1946),cái này là
bất tiện trong trường hợp quỹ đất là nhỏ.
Các thiết kế điển hình của một bể lắng liên quan đến bốn thành phần chính (hình
2) (Huisman, 1986)
3.2. BỐN KHU VỰC CHÍNH BỂ LẮNG NGANG[4]

Tất cả các bể trầm tích có bốn khu vực – khu vực đầu vào, khu vực lắng, khu vực
chứa bùn, và khu vực đầu ra.Mỗi khu vực có sự chuyển tiếp thông suốt giữa khu
vực trước và khu vực sau.Ngoài ra, mỗi khu có mục đích riêng của nó.
Các khu vực có thể được nhìn thấy dễ dàng nhất trong một bể lắng ngang hình chữ
nhật.

17


3.2.1. Khu vực đầu vào
3.2.1.1. Chức năng
Hai mục đích chủ yếu của khu vực đầu vào của một bể lắng là để phân phối nước
và kiểm soát tốc độ của nước khi nó đi vào bể.Ngoài ra, các thiết bị khác ngay khu
vực đầu nhằm để giảm bớt dòng chảy rối của nước vào bể làm cho dòng chảy ổn
định hơn, phục vụ cho việc lắng thêm hiệu quả.
3.2.1.2. Yêu cầu thiết kế
Dòng chảy vào trong một bể lắng phải được phân bố đều trên chiều rộng của bể để
ngăn chặn sự ngắn dòng. Ngắn dòng là một vấn đề, trong đó nước đi qua bể theo
dòng chảy bình thường đến đầu ra không đủ thời cần thiết ngậm nước trong bể dẫn
đến việc lắng không hiệu quả. Chúng ta sẽ thảo luận ngắn dòng trong bài tiếp theo.
Ngoài việc phòng tránh ngắn dòng, cửa đầu vào sẽ điều khiển vận tốc của dòng
chảy vào bể. Nếu vận tốc nước là lớn hơn 0,5 ft/giây, thì các kết bông sẽ bị vỡ ra
do khuấy mạnh của nước. Các cục kết bông bị vỡ trong bể lắng sẽ làm cho việc
lắng ít hiệu quả.
Nước sau khi keo tụ kết bông phải được dẫn đến bể lắng, vận tốc dòng chảy
thường được dùng là trong khoảng 0,15-0,6 m/s. Vận tốc này phải được giảm
xuống và dòng chảy trải đều qua tiết diện của bể lắng. Một bức tường khuếch tán
là cách hiệu quả nhất để thực hiện điều này.Các bức tường khuếch tán được đặt
khoảng 2m phía hạ lưu của đường ống nạp vào.Sự hao hụt cột áp qua các lỗ nên từ
4-5 lần vận tốc của dòng chảy đến. Vận tốc qua các lỗ thông thường phải khoảng

từ 0,20-0,30 m/s cho đủ hao hụt cột áp. Các lỗ có đường kính khoảng 0,10-0,20m
cách nhau khoảng 0,25-0,60m. Chúng được phân bố đều trên tường. Các lỗ thoát
nước thấp nhất nên khoảng 0,6m phía trên sàn của bể (Willis, 2005).[1]
Có hai loại cửa đầu vào được hiển thị dưới đây. Thứ nhất là vách ngăn có lỗ
(Stilling Wall), kéo dài toàn bộ thiết diện bể từ trên xuống dưới và từ bên này sang
bên kia. Nước qua đầu vào và tiến vào vùng lắng của bể lắng qua các lỗ cách đều
nhau trên vách ngăn.

18


Hình 7. Hai loại cửa đầu vào của bể lắng ngang
Loại thứ hai của cửa đầu vào là cho phép nước vào bể bằng cách chảy qua các lỗ
cách đều nhau phía dưới cùng của một khoang ( Channel or Flume) và sau đó chảy
theo vách ngăn ở phía trước của khoang. Sự kết hợp của khoang và vách để phân
phối đều nước vào bể.

3.2.2. Khu vực lắng
3.2.2.1. Chức năng
Khu vực lắng chỉ đơn giản là một khu rộng lớn để lắng các bông cặn trong nước.
Sau khi qua khu vực đầu vào, nước tiến vào vùng lắng với vận tốc nước giảm đáng
kể.Đây là nơi mà phần lớn các kết bông lắng xảy ra và khu vực này là khu vực lớn
nhất của bể lắng.Để đạt hiệu quả tối ưu, các khu lắng đòi hỏi dòng nước phải chảy
chậm.
3.2.2.2. Yêu cầu thiết kế
Tỷ lệ tràn là các thông số thiết kế chính cho điều chỉnh kích thước tỷ lệ bể lắng.
Các tỷ lệ này thường duy trì đủ để mà khu vực đầu vào không phải bổ sung thêm
chiều dài được tính toán cho khu vực lắng này . Nếu tỷ lệ tràn dựa trên nghiên cứu
thí điểm, sau đó chiều dài của khu vực đầu vào sẽ được thêm vào chiều dài được
tính toán từ tỷ lệ tràn.

Trong lý thuyết thì độ sâu bể lắng [còn gọi là độ sâu mặt bên của nước(SWD)]
không nên là một thông số thiết kế bởi vì hiệu quả loại bỏ dựa trên tỷ lệ tràn. Tuy
nhiên, cần có một độ sâu tối thiểu thực tiễn cần thiết cho các thiết bị loại bỏ bùn.
19


Ngoài ra, độ sâu có thể là một thông số kiểm soát để giới hạn vận tốc dòng chảy
qua và / hoặc xói của các hạt từ lớp phủ bùn. Bể với thiết bị loại bỏ bùn cơ khí
thường từ sâu 3 đến 5m (MWH, năm 2005, và Willis, 2005).
Để cung cấp dòng chảy nguyên khối và giảm thiểu ngắn mạch, 1 tỷ lệ độ dài đối
với chiều rộng tối thiểu (L: W) là 4: 1 được khuyến khích. Tỉ lệ tối ưu nhất là L:W
6:1 (Kawamura, 2000).
Những bể lắng được mở lớn hơn 30m chiều dài đặc biệt rất dễ bị ảnh hưởng của
gió. Đối với bể dài hơn, thiết bị chắn sóng ( mương tháo nước hoặc vách ngăn)
được khuyến nghị đặt cách khoảng 30m. Độ sâu bể thường được tăng thêm khoảng
0,6m để cung cấp freeboard linh hoạt để hoạt động như một rào cản gió.
Vận tốc dòng chảy ngang phải được kiểm soát để tránh sự hỗn loạn không đáng có
lại khuấy trộn hay sói các hạt từ bùn. GLUMRB (2003) khuyến cáo rằng vận tốc
phải không quá 0.15m / phút. Vận tốc 0,6 đến 1,2 m / phút được tìm ra là có thể
chấp nhận cho độ sâu bể từ 2 đến 4. 3 m (Willis, 200 5). Những con số của
Reynolds và Froude có thể được sử dụng để kiểm tra sự rối loạn và phát tán lại.
3.2.3. Khu vực đầu ra
3.2.3.1. Chức năng
Khu vực đầu ra điều khiển nước chảy ra khỏi bể lắng.Như khu vực đầu vào, khu
vực đầu ra được thiết kế để tránh sự cố ngắn dòng trong bể.Ngoài ra, một cửa ra
tốt sẽ đảm bảo rằng chỉ có nước được lắng rời khỏi bể và đi vào bể lọc.Cửa ra
cũng có thể được sử dụng để kiểm soát mức độ nước trong bể.

Hình 8.Khu vực đầu
ra của bể lắng ngang.[1]

20


3.2.3.2. Yêu cầu thiết kế
Cửa ra được thiết kế để đảm bảo rằng nước chảy ra khỏi bể lắng có tối thiểu lượng
kết bông lơ lửng trong nó.Nước chất lượng tốt nhất thường được tìm thấy ở phần
trên cùng của bể lắng, vì vậy cửa ra thường được thiết kế sao cho nước chỉ lướt
qua cửa để ra khỏi bể lắng.
Một khu đầu ra điển hình bắt đầu với một vách ngăn ở phía trước của dòng thoát
ra.Vách ngăn này ngăn cản các vật liệu nổi thoát ra ngoài bể lắng và làm tắc nghẽn
các bộ lọc. Sau vách ngăn rồi đến cấu trúc dòng thoát ra, thường bao gồm một
máng có khoét hình răng cưa nước tràn và đường ống nước thoát. Một cấu trúc
nước thoát ra điển hình được hiển thị dưới đây:

Hình 9a. Cấu trúc thoát nước dạng máng tràn
Thành phần chính của cấu trúc nước thoát là máng thu nước, các rảnh răng cưa
cho phép nước chảy ra khỏi bể lắng và hướng nó vào đường ống nước thoát. Mục
đích của các rảnh răng cưa giữa các vách nhằm ngăn nước chảy không kiểm soát
vào máng, mặt khác để điều chỉnh lưu lượng nước hoạt động qua trong bể lắng.
Các vách chắn nhằm để lướt đều nước ra khỏi bể và tiếp tục ngăn các bông kết tủa
không lắng được nổi trên bề mặt nước.
Nước chảy qua các lỗ (rảnh răng cưa) tràn vào máng thu nước. Sau đó, nước chảy
vào cửa ra và tới ống nước thoát. Ống này dẫn nước ra khỏi bể lắng và sang bước
tiếp theo trong quá trình xử lý.

21


Cấu trúc nước thoát ra có thể nằm ở phần cuối của một bể lắng hình chữ nhật hoặc

nằm xung quanh các cạnh của một bể lắng tròn. Ngoài ra, cấu trúc nước thoát ra có
thể bao gồm vách tràn như các ngón tay (Finger Weirs) , một sự sắp xếp của máng
thu nước mở rộng trong bể lắng như hình dưới đây.

Hình 9b. Cấu trúc thoát nước dạng ngón.
Khu vực thu nước đầu ra bao gồm các ống thoát nước chạy song song theo chiều
dài của bể (Hình 9a, 9c). Các ống phải trải dài một phần ba và tốt nhất là lên đến
một nửa chiều dài bể nước.
Như trong hình 9a chúng được cách quảng đều trên toàn chiều rộng của bể.
Nếu sử dụng các ống có lộ, một hệ thống lỗ tháo được đặt nằm giữa các vách
ngăn . Máng tràn có ba lợi thế:
(1) giảm dần vận tốc dòng chảy về phía cuối của bể,
(2) giảm thiểu tác động của sóng gió,và
(3) thu gom nước được làm sạch nằm ở giữa của bể khi mật độ dòng chảy xảy ra .
Mực nước trong bể được kiểm soát bởitường chịu lực cuối hoặc máng tràn. Máng
tràn có rãng răng cưa hình chữ V được gắn với hệ thống thu nước. Lỗ ngập nước
có thể được sử dụng trên hệ thống thu nước. Những bộ phần này được sử dụng để
tránh việc vỡ các bông cặn mong manh khi các bộ lọc cát nhanh thông thường
được sử dụng.
Mặc dù tải lượng thủy lực tràn qua vách ngăn tối ưu phụ thuộc vào thiết kế của các
quá trình trước và sau đó, tỷ lệ tảitràn điển hình được đưa ra trong Bảng 10-3.
GLUMRB (2003) xác định rằng việc nước tràn qua không được vượt quá 250
m3/d · m của mương thoát nứơc, các lỗ ngập nước không được đặt thấp hơn 1 m
dưới dòng chảy và vận tốc lối vào qua lỗ ngập không được vượt quá 0,15 m/s. [1]
22


Bảng 2.Tải lượng tràn qua vách ngăn điển hình
Loại bông cặn
Tải lượng tràn qua vách ngăn, m3 /d ·m

Cặn chứa ít phèn
(nước ít bị đục)

140–180

Cặn chứa nhiều phèn hơn
(nước đục nhiều hơn)
Cặn nặng từ vôi mềm

180–270
270-321

(Nguồn: Davis and Cornwell, 2008)

3.2.4. Khu vực thu-xả cặn
3.2.4.1. Chức năng
Khu vực chứa bùn thường được đặt dưới cùng của bể lắng nơi bùn thu thập tạm
thời. Vận tốc nước trong khu vực này rất chậm để ngăn chặn bùn không bị khuấy
trộn lên lại.
Một hố (cống) thu bùn được thiết kế ở dưới cùng của lưu vực cho phép bùn được
dễ dàng thoát ra khỏi hồ. Đáy hồ nên có độ dốc về phía hố thu bùn để tạo thuận lợi
cho việc loại bỏ bùn.
3.2.4.2. Yêu cầu thiết kế
Trong một số nhà máy, loại bỏ bùn được thực hiện liên tục bằng việc sử dụng thiết
bị tự động. Trong các nhà máy khác, bùn được loại bỏ bằng tay. Nếu tháo bùn
bằng tay thì lưu vực này nên được làm sạch ít nhất hai lần mỗi năm, hoặc thường
xuyên hơn nếu bùn tích tụ quá mức. Tốt nhất là nên làm sạch các bể lắng khi nhu
cầu nước thấp, thường là vào tháng mưa và tháng có khí hậu tương đối mát lạnh.
Các nhà máy nên có ít nhất hai bể lắng trầm tích để nước có thể tiếp tục được xử lý
trong khi một bể kia đang được làm sạch, bảo trì và kiểm tra.

Nếu bùn không được loại bỏ trong bể lắng thường xuyên, hiệu quả (sử dụng được)
khối lượng của bể sẽ giảm, làm giảm hiệu quả của quá trình lắng trầm tích.Ngoài
ra, bùn đóng trên đáy hồ có thể trở nên tự hoại, có nghĩa là nó đã bắt đầu phân
hủy kỵ khí.Bùn tự hoại có thể dẫn đến mùi vị trong nước hoặc có thể nổi lên trên
23


mặt nước và trở thành cặn bã. Bùn cũng có thể trở thành cặn lơ lửng trong nước và
được chuyển sang bể lọc.
Trong việc chọn lựa độ sâu của bể lắng, 1 mức cho phép trong khoảng giữa từ
0,6m đến 1m được xây để cho việc tích bùn và các thiết bị loại bỏ bùn. Để thuận
tiện cho việc loại bỏ bùn, ở phía dưới bể là đường dốc xuống về phía hố thu bùn ở
trên phía đầu vào nằm dưới đáy của bể. Khi thiết bị cơ khí này được sử dụng, bể
phải co độ dốc ở mức 1:600.

 Xả cặn thuỷ lực

Phải thiết kế hệ thống thu cặn bằng ống hoặc máng, đảm bảo xả 30-60%
lượng cặn trong thờ gian 20-40%. Đáy bể lắng giữa các ống hoặc máng thu
cặn phải cấu tạo hình lăng trụ với góc nghiêng giữa các cạnh là 45o. Khoảng
cách giữa trục máng hoặc ống không lớn hơn 3m. Vận tốc của cặn ở cuối
ống hay máng cần lấy không nhỏ hơn 1 m/s, vận tốc qua lỗ lấy bằng 1,5 m/s,
đường kính lỗ không nhỏ hơn 25 mm,. Khoảng cách giữa các tâm lỗ và diện
tích tiết diện máng hoặc ống phải lấy bằng 0,7 với mức xả cặn là 60%.Độ
dốc đáy bể là 5 – 10% khi thu cặn bằng thủ công

(a)

(b)

Hình 10.(a)Máng xả có lỗvà (b)Ống xả có lỗ.

Không giống hệ thống xả cặn cơ khí, xả cặn thủy lựccó thể phục vụ các bể
rất dài. Hiệu quả giá trị hơn cao hơn nếu chiều dài lưu vực vượt quá 80 đến
90 m, và chiều rộng vượt quá 12m. Chúng có thể mở rộng ra lên đến 30m
(Kawamura, 2000).
24


 Xả cặn bằng cơ khí

Bể lắng phai thiết kế dung tích vùng chứa và nén cặn theo kích thước của
thiết bị xả cặn. Độ dốc đáy bể lá 1% khi thu cặn bằng cơ khí.
Hệ thông thu gom xích- thanh cào ( thiết bị cào cặn cơ khí)
Được dùng để loại bỏ bùn đi.Chiều dài được giới hạn là khoảng 60m. Vận tốc của
xích- thanh cào phải được giữ ở dưới 18 m/h để ngăn chặn việc bùn quay cặn lắng
quay trở lại do bị xáo trộn.
Thiết bị cào cặn trong các bể hình chữ nhật đơn vị trầm tích hình chữ nhật cơ giới
đầu tiên tại Hoa Kỳ được thiết kế và lắp đặt bởi William M.Platt năm 1920 tại
Gastoniu, Bắc Carolina. Từ đó chúng đã tìm thấy và ứng dụng rộng rãi trong các
thiết kế tiêu chuẩn. Thiết bị loại bỏ bùn thuộc loại này thường bao gồm một cặp
dây chuyền băng tải chuyển động liên tục quanh các ròng rọc nằm trên trục, một
trong những trục được kết nối bằng dây chuyền và xích cho một đơn vị ổ đĩa ở một
đầu của bể trục là chuỗi được kết nối dây chuyền và xích vào một đơn vị ổ đĩa ở
một đầu của bể. Kèm theo dây chuyền là khoảng khoảng 10 thanh gạt là những
mẩu chéo bằng gỗ hoặc cao su, mở rộng chiều rộng của bể. Tốc độ băng tải tuyến
tính 2-3 feet mỗi phút được phổ biến với thnh gạt mỗi phút cho bùn hoạt tính.
Một vấn đề lớn là bộ phận chuyện động ngâm dưới nước chóng hỏng và chi phí
sửa chữa. Tuổi thọ trung bình của các thiết bị dưới nước là khoảng 8 năm.
Điều quan trọng là nhận ra rằng các hệ thống lắp đặt kỹ thuật trong bể lắng hình

chữ nhật có một ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của giai đoạn xử lí cuối cùng này.
Đặc biệt quan trọng là thiết kế của phần đầu vào như bất ổn được tạo ra có bằng
cách trộn với dòng nước thải có thể có một ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình lắng
đọng trầm tích.Mật độ dòng chảy có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả tách.Dòng chảy
mật độ chìm xuống đáy hồ trong dòng và đi đến cuối bể. Dòng chảy mật độ tăng
khởi trở lại dòng chảy của nước làm rõ trên bề mặt. Để tăng hiệu quả tách của bể,

25