TINH TOAN BE LANG PHAN LOAI BE LANG

Lắng dùng để tách các tạp chất thô ra khỏi nước thải. Lắng diễn ra dưới tác dụng của
trọng lực.
Trong qúa trình lắng gián đoạn, các hạt lơ lửng phân bố không đồng đều theo chiều cao
lớp nước thải. Qua một khoảng thời gian nào đó, phần trên của thiết bị lắng xuất hiện lớp
nước trong. Càng xuống đáy, nồng độ chất lơ lửng càng cao và ngay tại đáy, lớp cặn được
tạo thành. Theo thời gian, chiều cao lớp nước trong và lớp cặn tăng lên. Sau một khoảng
thời gian xác định, trong thiết bị lắng chỉ còn hai lớp nước trong và lớp cặn. Tiếp theo
nếu cặn không được lấy ra thì nó sẽ bị ép và chiều cao lớp cặn bị giảm.
Trong bể lắng liên tục cũng có các vùng tương tự nhưng chiều cao của chúng không thay
đổi trong suốt quá trình.
Bể lắng ngang

Bể lắng ngang
Bể lắng ngang là bể hình chữ nhật, có hai hay nhiều ngăn hoạt động đồng thời. Nước
chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bể.
Chiều sâu của bể lắng H=1,5-4m, chiều dài L=(8-12)xH, chiều rộng B=3-6m. Bể lắng
ngang được ứng dụng khi lưu lượng nước thải lớn hơn 15.000m3/day. Hiệu quả lắng
60%.
Trong bể lắng, một hạt chuyển động theo dòng nước có vận tốc v và dưới tác dụng của
trọng lực chuyển động xuống dưới với vận tốc ω. Như vậy, bể lắng có thể lắng những hạt
mà quỹ đạo của chúng cắt ngang đáy bể trong phạm vi chiều dài của nó. Vận tốc chuyển
động của nước trong bể lắng không lớn hơn 0,01m/s. Thời gian lắng 1-3 giờ.
Bể lắng đứng


Bể lắng đứng
Bể lắng đứng là bể chứa hình trụ có đáy chóp. Nước thải được cho vào hệ thống theo ống
trung tâm. Sau đo, nước chảy từ dưới lên trên vào các rãnh chảy tràn. Như vậy, quá trình
lắng cặn diễn ra trong dòng đi lên, vận tốc nước là 0,5-0,6m/s. Chiều cao vùng lắng
khoảng 4-5m. Mỗi hạt chuyển động theo nước lên trên với vận tốc v và dưới tác dụng của
trọng lực, hạt chuyển động xuống dưới với vận tốc ω. Nếu ω > v hạt lắng nhanh, nếu ω <

v hạt bị nước cuốn lên trên. Các hạt cặn lắng xuống dưới dáy bể được lấy ra bằng hệ
thống hút bùn. Hiệu quả lắng của bể lắng đứng thấp hơn bể lắng ngang khoảng 10-20%.
Bể lắng ly tâm

Bể lắng ly tâm
Bể lắng ly tâm là bể chứa tròn. Nước chuyển động theo chiều từ tâm ra vành đai. Vận tốc
nước nhỏ nhất là ở vành đai. Loại bể lắng này được ứng dụng cho lưu lượng nước thải
lớn hơn 20.000m3/day. Chiều sâu phần lắng của bể là 1,5-5m, tỷ lệ đường kính và chiều
sâu là 6-30. Người ta thường sử dụng bể có đường kính 16-60m. Hiệu quả lắng là 60%.
Hiệu quả lắng có thể được nâng cao bằng cách tăng vận tốc lắng nhờ chất đông tụ, keo tụ
hoặc giảm độ nhớt của nước thải bằng cách đun nóng. Ngoài ra còn có thể tăng diện tích


lắng và tiến hành quá trình lắng trong tầng nước mỏng. Khi chiều sâu nhỏ, quá trình lắng
diễn ra trong thời gian ngắn 4-10 phút, cho phép giảm kích thước bể lắng. Quá trình này
được thực hiện trong bể lắng dạng ống hoặc tắm chắn. Đường kính ống 25-50mm và
chiều dài 0,6-1m. Các ống có thể đặt nghiêng một góc nhỏ đến 5° hoặc lớn hơn 45-60°.
Thiết bị lắng dạng ống với góc nghiêng nhỏ hoạt động gián đoạn. Trước tiên, tiến hành
quá trình lắng, sau đó rửa cặn trong ống. Để quá trình được diễn ra thuận lợi, ca cần phải
phân phối đều nước cho các ống và thực hiện chế độ chảy tầng. Thiết bị kiểu này được sử
dụng khi nồng độ tạp lơ lửng không lớn và lưu lượng 100-10.000m3/day. Tải trọng thủy
lực của thiết bị lắng là 6-10m3/h.m2 tiết diện ống. Hiệu quả xử lý đạt 80-85%.
Trong thiết bị lắng dạng ống với góc nghiêng lớn, nước chảy từ dưới lên trên, còn cặn
trượt liên tục theo ống xuống không gian chứa cặn. Sự tách cặn diễn ra liên tục nên
không cần rửa ống. Tải trọng thủy lực của thiết bị là 2,4-7,2m3/h.m2 tiết diện ống.
Bể lắng vách nghiêng

Bể lắng vách nghiêng
Ở bên trong bể lắng vách nghiêng có các tấm mỏng đặt nghiêng và song song với nhau.
Nước vào chuyển động giữa các tấm này, cặn sẽ trượt xuống dưới vào bình chứa.

Bể lắng có thể được thiết kế cùng chiều (hướng chuyển động của nước và cặn cùng
nhau), ngược chiều (nước và cặn chuyển động ngược nhau) và giao nhau (nước chuyển
động thẳng góc với hướng chuyển động của cặn).
Phổ biến nhất là bể lắng vách nghiêng được thiết kế ngược chiều.
Bể lắng lamella kết hợp với bể phản ứng


Bể lắng lamella kết hợp với bể phản ứng
Bể lắng bùn cặn

Bể lắng bùn cặn

III.2.4 Bể lắng
Ta lựa chọn bể lắng là bể lắng đứng, tiết diện hình tròn đáy hình nón nghiêng góc
450, ở giữa có ống trung tâm.
* Tính toán kích thước bể lắng
Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng là 1,5h. Chọn chiều cao của bể lắng là
3,5m. Khi đó vận tốc lắng thực tế của hạt là:
vtt =

H
= 2,33 (m/h)
T

Tuy nhiên trong thực tế, do nhiều yếu tố ảnh hưởng đế quá trình lắng như lắng
chen của các hạt, chuyển động của các lớp nước hoặc do quá trình bơm hút bùn, đưa
nước vào bể,... mà vận tốc lắng thực tế thường thâp hơn so với vận tốc lắng lý thuyết. Giả


thuyết vận tốc lắng lý thuyết lớn gấp 2 lần vận tốc lắng thực tế. Khi đó: v lt = 2.vtt = 2.2,33

= 4,66 (m/h)= 1,29.10-3 m/s
Trong nước thải các hạt lắng đều có dạng hình cầu và chủ yếu là các hydroxit kim
loại. Nhưng để tiện cho quá trình tính toán bể lắng, ta tính toán với bể Niken mà các
hydroxit niken là chủ yếu. Độ nhớt của môi trường bằng độ nhớt của nước, bỏ qua độ
nhớt của các thành phần trong nước thải. Nhiệt độ làm việc của nước thải là 20 0C.
+ Giá trị chuẩn số Lyasenco được xác định theo công thức: [21]
Ly =

Với

vtt3 .ρ 02
µ0 .( ρ h − ρ 0 ).g

vlt – Vận tốc lắng lý thuyết; vlt = 1,29.10-3m/s
μ0 – Độ nhớt của môi trường lắng ở 200C; μ0 = 1,4179Ns/m2.
ρ0 – khối lượng riêng của môi trường lắng; ρ0 =995,68Ns/m3.
ρh – khối lượng riêng của hạt; với Ni(OH)2 ρh =996,58Ns/m2.
G – gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s2.

Thay số vào, xác định được Ly= 1,7.10-4.
+ Giá trị của chuẩn số Acsimet có thể xác định được từ đồ thị thực nghiệm theo
giá trị của chuẩn số Ly. Từ đồ thị II.17/tr408 “Sổ tay các quá trình và thiết bị trong công
nghệ hóa chất tập I”, xác định được Ar ~ 1.
+ Khi đó đường kính của hạt được xác định theo công thức sau (II.91/tr409 – Sổ
tay các quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất tập I):
Ar.µ02
dh =
( ρ h − ρ0 ).ρ0 .g

Thay số vào công thức ta xác định đươc dh = 0,368.10-4 m.

+ Kiểm tra lại vận tốc lắng:
Re =

d h .ρ0 .vlt
= 0, 05
µ0

Vì Ar < 3,6; Ly < 0,0022; Re < 0,2 nên vận tốc lắng của hạt tuân theo định luật
Stock
d h2 .( ρ h − ρ0 ).g
w0 =
18.µ0


Thay số xác định được w0 = 1,21.10-3m/s ~ vlt =1,217.10-3m/s
Vậy chọn vận tốc lắng lý thuyết ban đầu là hợp lý.
+ Diện tích bể lắng là:
F=

Với

Q
vtt

Q – Lưu lượng nước vào bể lắng; Q = 6,25 m3/h
vtt – Vận tốc lắng thực tế; vtt = 2,33 m/h

=> F = 2,68 (m2)
+ Thể tích bể lắng là: V = Q.t = 6,25.1,5 = 9,375 (m3)
+ Bán kính của bể lắng là: R =

F
= 0,92 (m) => D = 1,84(m)
π

+ Diện tích ống trung tâm đưa nước và bể lắng được tính theo công thức:
f =

Trong đó:

q
V

q: lưu lượng nước thải qua ống Q = 6,25 m3/h
V: vận tốc nước thải qua ống, chọn v = 0,015 m/s

Thay số ta có f = 0,115(m2)
Khi đó đường kính ống trung tâm là:
d = 2.

0,115
= 0,38 (m)
3,14

Phía cuối của ống trung tâm có 1 phần ống loe. Chọn đường kính là chiều cao của
phần ống loe bằng 1,35 đường kính ống trung tâm ([25]). Khi đó:
dloe = hloe = 1,35.0,38 = 0,513 (m)
Đường kính tấm chắn trước miệng ống loe bằng 1,3 đường kính ống loe. Vậy d tấm
chắn = 1,3.0,513 = 0,67(m)
+ Ngăn chứa bùn của bể lắng đứng có dạng hình nón, chọn đường kính đáy của

đáy ngăn chứa bùn là dbùn = 0,9m.
+ Chiều cao ngăn chứa bùn được tính theo công thức


hb =

( D − db )
.tg 450
2

Thay số, xác định được hb = 0,47m
Kích thước bể lắng đứng được xác định:
• Đường kính: D = 2R = 2.0,92 = 1,84 m
• Chiều cao công tác: H = 3,5 + 0,47 = 3,97 m
• Chiều cao xây dựng Hxd = H + hdự trữ = 3,97 + 0,33 = 4,3 m
* Thời gian tháo bùn
Bùn từ bể lắng sẽ được bơm bùn bơm đến hệ thống máy ép bùn để xử lý. Ở đây ta
cần tính được thời gian tháo bùn tại mỗi bể lắng để đưa ra thời gian hoạt động hợp lý của
thiết bị ép bùn.
+ Dung tích phần chứa cặn là:
Wc =

π .hb D 2 + d 2 + D.d
(
)
3
4

Trong đó:
Wc – Thể tích ngăn chứa bùn của bể lắng đứng

D – đường kính bể lắng đứng; D =1,84 m
d – đường kính của ngăn chứa bùn d = 0,9 m
hb – Chiều cao ngăn chứa bùn cặn, hb = 0,47 m
Thay số vào ta được Wc = 0,72 m3.
+ Chu kì xả cặn lắng là:
T=

Wc .N .δ
Q(Cmax − C )

δ – Nồng độ cặn trung bình đã nén => Chọn δ = 35000 mg/l
N – Số bể lắng N = 1
Q – Lưu lượng nước thải vào bể
C – Hàm lượng cặn ra khỏi bể lắng.
Cmax – hàm lượng cặn lớn nhất trong nước thải (lấy Cmax = Co)


Như vậy, thay số vào ta sẽ có chu kì xả cặn của bể lắng là: T ≈ 1 ngày
Dựa vào tính toán trên, ta có kế hoạch hoạt động cho hệ thống máy ép bùn.
Nước thải trước khi đưa vào bể lắng chủ yếu chứa các hạt hydroxit kim loại và
một lượng nhỏ các hạt huyền phù khó lắng. Các hydroxit kim loại có kích thước lớn nên
hầu như bị lắng hết ngay khi mới vào bể lắng. Hiệu suất lắng các hạt này đạt 99% ( sau
25 phút). Các hạt rắn lơ lửng có kích thức nhỏ hơn nên khó lắng hơn. Hiệu suất lắng đạt
khoảng 85%. Như vậy, sau khi qua bể lắng hàm lượng chất lơ lửng trong nước đã giảm
đáng kể. Thông số các chất ô nhiễm trong nước thải sau khi ra khỏi bể lắng là: