bể lắng trong xử lý nước thải

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
VIỆN KHCN & QL MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT XỬ LÝ NƯỚC THẢI
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu
SVTH : Lê Thị Thúy Vi
Lớp HP : 112302301

Nội Dung Chính
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi
Cơ sở lý thuyết
Cơ sở lý thuyết
1
Phương pháp tổng quát tính toán Bể Lắng
Phương pháp tổng quát tính toán Bể Lắng
3
Đặc điểm của các loại bể lắng
Đặc điểm của các loại bể lắng
2
Phân loại bể lắng
Phân loại bể lắng

GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi

Phụ thuộc
vào : khối
lượng , kích
thước và tỉ
trọng của hạt.
Trọng lượng

P
Phụ thuộc
vào : kích
thước , hình
dạng , tốc độ
rơi của hạt
rắn và độ
nhớt của
nước thải.
Lực Cản
P1
1.Cơ sở lý thuyết
Mỗi hạt rắn không hòa tan trong nước thải khi lắng sẽ chịu
tác động của 2 lực :
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi

1.Cơ sở lý thuyết
Loại Mô tả Ứng dụng
Lắng
từng
hạt
riêng
lẻ
Xảy ra đối với nước thải có hàm lượng chất
rắn lơ lửng thấp. Các hạt được lắng xuống
riêng lẻ, không xảy ra phản ứng đáng kể
nào đối với các hạt lân cận.
Loại bỏ đá, cát trong nước
thải.
Tạo bông

cặn
Trong quá trình lắng các hạt liên kết lại với
nhau hoặc tạo thành bông cặn do đó tăng
trọng lượng và lắng nhanh hơn.
Loại bỏ một phần SS ở
nước thải chưa xử lý và
nước thải sau quá trình
xử lý sinh học.
Lắng tập
thể
Lực tương tác giữa các hạt đủ lớn để ngăn
cản các hạt bên cạnh. Mặt phân cách giữa
chất lỏng và chất rắn xuất hiện ở phía trên
khối lắng
Xảy ra ở bể lắng thứ cấp đặt
sau bể xử lý sinh học.
Lắng
Nén
Diễn ra khi hàm lượng chất các hạt đủ để tạo
nên một cấu trúc nào đó và các hạt này
phải được đưa lên tục vào cấu trúc đó.
Diễn ra ở đáy của các bể
lắng thứ cấp và trong các
thiết bị cô bùn.
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi

1.Cơ sở lý thuyết

Lắng các phần tử kết hạt :


Lý thuyết chung : khi một hạt cho vào một chất lỏng tĩnh, nó
chịu tác dụng của trọng lực P và lực đẩy F của chất lỏng gây
ra do độ nhớt và quán tính
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi
P = (ρ
1
– ρ
2
)g
V
; F = (C
s
. ρ
1
.V
2
)/2
Trong đó : ρ
1
, ρ
2
– tỉ khối của hạt và chất lỏng ; d,V,S – đường
kính ,diện tích và thể tích hạt ; g – gia tốc trọng trường ; C – hệ số kéo

Trạng thái cân bằng thiết lập rất nhanh , sự lắng của các hạt
giống như một quả cầu nhỏ chuyển động với tốc độ không đổi
V
0
:
(ρ

1
– ρ
2
).g.d
C.ρ
1
V
0
2
= 4/3 .

1.Cơ sở lý thuyết

Chế độ thủy lực :
Giá trị của hệ số kéo C được xác định bằng sự chảy rối , và phụ
thuộc vào tốc độ rơi, sự chảy rối được đặc trưng bằng số Raynon ,
xác định bằng công thức :
Re = ρ
1
.V.d .ɳ
-1
( trong đó : ɳ : độ nhớt động học)
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi


Hệ số kéo tính theo công thức : C = ɑ . Re
-n

Trong đó : ɑ, n được lấy dựa theo bảng sau:
Re Chế độ ɑ n C c/thức

10
-4
< Re < 1 Chảy tầng 24 1 24 Re
-1
stokes
1 < Re < 10
3
Trung gian 18.5 0.6 18.5 Re
-0.6
Ailen
10
3
< Re <
2.10
5
Chảy rối 0.44 0 0.44 Newton
1.Cơ sở lý thuyết

Chế độ thủy lực :
Các giá trị ɑ , n ,C phụ thuộc vào hệ số Raynon

Chế độ chảy tầng của Stokes được xác định bằng:
V
0
= g.(ρ
1
– ρ
2
).(18.η)
-1

(đơn vị SI)
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi


Điều kiện giữ các hạt cát:

Bể lắng đứng : các hạt cặn mà tốc độ lắng cặn lớn hơn tốc độ
dâng lên của chất lỏng thì được giữ lại.

Bể lắng ngang:
1.Cơ sở lý thuyết
Vùng
nước
vào
Vùng
nước
ra
Vùng chứa bùn
H
V
2
V
1
Sơ đồ lắng dòng ngang
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi
Hạt này sẽ được giữ lại trong bể khi : V
0
/H > V
1
/L = Q/H.l.L

Hay V
0
> Q/S
H
= V
H
( V
H
- tốc độ Hazen- lưu lượng thủy lực
riêng( không phụ thuộc vào chiều sâu của bể) ; S
H
– diện tích ngang của
bể)

1.Cơ sở lý thuyết

Lắng khuếch tán các hạt kết bông :

Khi lắng quá trình kết bông vẫn tiếp tục, tốc độ đóng cặn
của các hạt tăng lên .Quá trình này xảy ra ngay từ khi nồng
độ chất kết bông lớn hơn khoảng 50mg/l. Hiệu quả của lắng
khuếch tán liên quan không những tới lưu lượng thủy lực mà
còn ở thời gian tiếp xúc.
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi
30
70
60
50
40
tgian

c/cao,
m
0
0.6
1.2
1.8
ảnh hưởng tgian tiếp xúc và
c/cao bể lắng đến sự loại bỏ
các phân tử kết bông trong
lắng khuếch tán
30
70
60
50
40
tgian
c/cao,
m
0
0.6
1.2
1.8
10
50

1.Cơ sở lý thuyết

Lắng piton :

khi nồng độ các phân tử kết bông đủ lớn, sự tương tác giữa chúng

không bỏ qua được. Sự lắng bị hãm lại, các hạt rắn liên kết với
nhau và khối lượng lắng piton với sự hình thành một mặt phân cách rõ
giữa các chất đông kết và chất lỏng nổi .Hiện tượng này là đặc tính
của bùn hoạt tính và sự loại bỏ kết bông hóa học khi nồng độ của
chúng lớn hơn 500 mg/l

Có 4 vùng lắng :
1- vùng lọc ( có chất lỏng trong suốt)
2- vùng loại bỏ đồng đều có cùng dạng như dung dịch đưa vào với
mặt phân cách rõ rệt
3- vùng quá độ (ít xuất hiện)
4- vùng cô đặc bùn, mà mức của nó tăng rất nhanh trước đó giảm
mạnh

Khi vùng 2 – 3 biến mất thì đây được gọi là vùng tới hạn
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi

1.Cơ sở lý thuyết

Lắng tầng :

Là việc tăng lên diện tích tách nước bùn trong một công
trình. Như vậy, vị trí của các tầng ( các ống hay các mặt
song song) trong vùng lắng tạo ra một số đông các phân tử
tách.

Lắng dòng ngược cho phép tổ chức hệ thống thủy lực đơn
giản nhất và chắc chắn nhất. Ngược lại, lắng cùng chiều gặp
phải nhiều khó khăn hơn khi thu hồi nước đã lắng.Trong
lắng chéo dòng khác nhau , phân bố đồng đều dòng thủy lực

GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi


Lắng tầng :

Tốc độ giới hạn lắng U
i
:
U
i
= Q / (n. S
L
.cosρ)
Trong đó : n là số tầng ; S
L
: diện tích cơ bản của mỗi phân tử

Có 3 loại lắng tầng :
•
Lắng ngược dòng : U
i
= Q/(n.l.(Lcosρ + esinρ)
•
Lắng xuôi dòng : U
i
= Q/(nl.(Lcosρ – esinρ)
•
Lắng chéo dòng : U
i
= Q/(nlLcosρ )

Trong đó : L - chiều dài tầng lắng ; l – chiều rộng tầng lắng ( S
=L.l ); e – khoảng cách giữa hai tầng
1.Cơ sở lý thuyết
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi


Công thức tốc độ rơi của hạt rắn đơn lẻ:
U
0
= (1/18 .(ρ – ρ
1
).gd
2
)/

µ

Trong đó :

µ: - hệ số nhớt của nước

ρ : - tỷ trọng của hạt

ρ
1
: - tỷ trọng của nước

d: đường kính của hạt

Tốc độ lắng thực tế của các hạt cặn bé hơn tốc độ U

0
( xác định trong phòng thí
nghiệm) và bằng U
0
– W ( W- tốc độ đứng rối , phụ thuộc vào chiều sâu bể lắng
và tốc độ nước chảy).

Phương trình xác định thành phần đứng rối trong các bể lắng khi tốc độ tính
toán < 20 mm/s ( Theo GS. Jukov A.L)
W = kV
n

+Trong đó : k = const; n = f (v) ;( số mũ là hàm của vận tốc)
1.Cơ sở lý thuyết
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi

Lượng cặn lắng, %
5
Thời gian , giờ
0
20
40
60
80
100
1 2 3 4
b.QH giữa SL cặn lắng với tốc độ lắng
a. QH giữa SL cặn lắng % với TG lắng
1.4
Lượng cặn lắng, %

Tốc độ lắng Uc , mm/s
60
64
68
72
76
80
0 0.4 0.8 1.2
1.Cơ sở lý thuyết
Thời gian lắng cần thiết có thể xác định theo công thức :
3.6 U
0
H
t =
Trong đó : H : chiều cao công tác của bể lắng , m ; U
0
: tốc độ lắng , mm/s
1
2
1 1.5 20
E %
Thời gian lắng, giờ
c. Quan hệ giữa hiệu suất lắng và thời gian lắng.
1- đường cong lắng ứng với hàm lượng cặn lơ lửng C
1
=
200 mg/l ;
2- Như trên. Nhưng C
1
= 500 mg/l

a,b,c .Đồ thị biểu diễn quá trình lắng của
nước thải sinh hoạt
c. Quan hệ giữa hiệu suất lắng và thời gian lắng.
1- đường cong lắng ứng với hàm lượng cặn lơ lửng C
1
=
200 mg/l ;
2- Như trên. Nhưng C
1
= 500 mg/l
a,b,c .Đồ thị biểu diễn quá trình lắng của
nước thải sinh hoạt
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi


Số liệu ban đầu để tính toán bể lắng là :
•
Lưu lượng và hàm lượng cặn của nước thải C
1
•
Hàm lượng cặn cho phép của nước thải sau khi lắng C
2
.
C
2
lấy căn cứ vào điều kiện vệ sinh và tính chất công
trình trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải.
•
Điều kiện về chế độ lắng của hạt rắn , U
0

•
Hệ số kết tụ n

Hiệu suất lắng xác định theo công thức:
1.Cơ sở lý thuyết
E =
C
1
– C
2
C
1
100 (%)
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi


Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng:

Lưu lượng nước thải

Thời gian lắng( thời gian lưu)

Khối lượng riêng và tải lượng tính theo SS

Tải lượng thủy lực

Sự keo tụ các hạt rắn

Vận tốc dòng chảy trong bể


Nhiệt độ của nước thải

Kích thước bể lắng
1.Cơ sở lý thuyết
GVHD : Trần Thị Ngọc Diệu SVTH: Lê Thị Thúy Vi