Bể lắng ngang tiếp xúc trong xử lý nước cấp

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

TIỂU LUẬN

ĐỀ TÀI:
QUÁ TRÌNH LẮNG TRONG XỬ LÝ NƯỚC
CẤP
Giáo viên: Vũ Đình Khang
Lớp: DHKTMT10A

1

TP. Hồ Chí Minh, 2016

Mục lục

2

I.

MỞ ĐẦU
Tài nguyên nước là thành phần chủ yếu của môi trường sống,
góp phần vào sự thành công trong các chiến lược, quy hoạch, kế
hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm an ninh quốc phòng, an
ninh quốc gia. 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 dối với sự tồn vong của con người cũng như toàn bộ sự sống
trên trái đất. Do đó, con người cần phải có các biện pháp bảo vệ và
sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước. Phải giữ cho nguồn nước
sạch, tái chế nguồn nước bẩn thành nước sạch.
Hiện nay nước ngọt chỉ còn lại 3% nhưng vai trò của nước đối
với sản xuất và đời sống là vô cùng quan trọng hiện nay vấn đề đặt
ra đối với chúng ta là phải chung tay bảo vệ nguồn nước nhất là nước
ngọt một cách triệt để nhất vì cuộc sống của chúng ta và tương lai.
Chính vì vậy để đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cho người dân thì
việc xử lí nước cấp hết sức quan trọng để đảm bảo chất lượng của bộ
Y Tế Việt Nam quy định, nhưng ở đất nước ta hiện nay công nghệ
đang sử dụng để xử lí sơ bộ đầu tiên chủ yếu là phương pháp lắng
vẫn được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy xử lí cấp nước và
công nghệ đó đang được cải tiến và nâng cấp từng ngày và đạt hiệu
quả hơn.
1. Khái niệm chung
Lắng nước là giai đoạn làm sạch nước sơ bộ trước khi đi vào bể
lọc để hoàn thành quá trình làm trong nước. Trong công nghệ xử lí
nước, quá trình lắng xảy ra rất phức tạp. Chủ yếu ở trạng thái động
(quá trình lắng, nước luôn chuyển động), các hạt cặn không tan
trong nước là những tập hợp hạt không đồng nhất (kích thước, hình

3

dạng, trọng lượng riêng khác nhau) và không ổn định (luôn thay đổi
theo hình dạng và kích thước trong quá trình lắng dùng chất keo tụ).
Để nghiên cứu quá trình lắng nước được thuận tiện, người ta
đưa ra hai khái niệm cơ bản quan trọng nhất trong lý thuyết lắng đó
là: độ lớn thủy lực và đường kính tương đương của hạt.

Độ lớn thủy lực của một hạt là tốc độ rơi của hạt đó trong môi
trường nước tĩnh ở nhiệt độ 100C.
Đường kính tương đương của một hạt có hình dáng bất kì là
đường kính của một hạt hình cầu có độ lớn thủy lực băng độ lớn thủy
lực của hạt đó.

2. Các loại cặn lắng

Trong thực tế xử lý nước thường gặp 3 loại cặn sau đây:

• Cặn rắn: là các hạt phân tách riêng lẻ, có độ lớn, bề mặt và hình dáng

không thay đổi trong suốt quá trình lắng, tốt độ lắng không phụ
thuộc vào chiều cao lắng và nồng độ cặn.
• Cặn lơ lửng: có bề mặt thay đổi, có khản năng kết dính và keo tụ với

nhau trong quá trình lắng làm cho kích thước và vận tốc lắng của các
bông cặn thay đổi (tăng dần) theo thời gian và chiều cao lắng.
• Các bông cặn: có khản năng kết dính với nhau, khi nồng độ lớn hơn
1000 mg/l tạo thành các đám cặn, khi các đám mây cặn lắng xuống,
nước từ dưới đi lên qua các khe rỗng giữa các bông cặn tiếp xúc với
4

nhau, lực ma sát tăng lên làm hạn chế tốc độ lắng của các bông cặn
nên gọi là lắng hạn chế. Tốc độ lắng của các đám mây bông cặn phụ
thuộc vào tính chất và nồng độ cặn sẽ được xem xét khi thiết kế bể
lắng trong có lớp cặn lửng.
II.
CÁC LOẠI BỂ LẮNG

a. Căn cứ theo công cụ
- Bể lắng đợt I: đặt trước công trình xử lý sinh học
- Bể lắng đợt II: đặt sau công trình xử lý sinh học
- Bể lắng đợt III: khi làm sạch sinh học hai bậc
b. Căn cứ theo chế độ làm việc:
- Bể lắng hoạt động gián đoạn: là một bể cứ xả nước thải
vào đó và cho đứng yên trong một khoảng thời gian nhất
định, nước đã được lắng tháo ra cho lượng nước mới vào.
Bể lắng hoạt động liên tục: nước thải qua bể liên tục
c. Căn cứ theo chiều nước chảy:
• Bể lắng ngang:
o Hình dạng: Có hình hộp chữ nhật, tỉ lệ giữa chiều rộng
-

o

và chiều dài không nhỏ hơn ¼ và chiều sâu 4m
Cấu tạo: Gồm có mương dẫn nước vào, mương phân
phối, tấm nửa chìm nửa nổi, máng thu nước, máng thu

và ả chất nổi, và mương dẫn nước ra.
o Nguyên lý hoạt động: Là loại bể nước chảy theo chiều
ngang tưd đầu đến cuối bể.
o Ưu điển: gọn, có thể làm hố thu cặn ở dâud bể và cũng
có thể làm hố thu cặn dọc theo chiều dài của bể.
o Nhược điểm: giá thành cao, có nhiều hố thu cặn tạo nên
những vùng xoáy làm giảm khản năng lắng của các hạt
cặn đồng thời không kinh tế vì tăng thêm khối tích
không cần thiết của công trình.

-

5

•

Bể lắng đứng:
o

Hình dạng: Hình trụ hoặc vuông hoặc tròn, đáy chóp

tạo góc ít nhất là 500 so với mặt bằng.
o Cấu tạo: Đường kính không vượt quá chiều sâu công
tác, có thể đến 10m, gồm máng dẫn nước, ống tâm,
máng thu nước, máng tháo nước, ống xả cặn và ống
xả cặn nổi.
o Nguyên lý hoạt động: Nước chảy theo phương thẳng
đứng từ dưới lên trên, còn các hạt cặn rơi ngược
chiều với chiều chuyển động của dòng nước từ trên
xuống.
o Ưu điểm: Thuận tiện trong công tác xả cặn, ít diện
tích xây dựng.
o Nhược điểm: Chiều cao xây dựng lớn làm tăng giá
thành xây dựng, số lượng bể nhiều, hiệu suất thấp.
o Ứng dụng: bể lắng đứng áp dụng khi công suất nhỏ
hơn 3000m3/ngày-đêm khi xử lý bằng keo tụ. Bể
lắng đứng kết hợp bể phản ứng xoáy hình trụ (ống
trung tâm), lắng đứng hay dùng trong công nghệ xử
lí nước cấp quy mô nhỏ.

• Bế lắng li tâm:
o Hình dạng, cấu tạo: Hình trụ tròn, đáy côn, có cần
gạt bùn.
o Nguyên lý hoạt động: Nước vào thường được đưa
theo ống trung tâm, từ khoang trung tâm nước theo
các tia ban kính chảy vào các mang thu bố trí quanh
o

bể hình tròn.
Bể lắng li tâm thường áp dụng cho những nước có
hàm lượng SS cao, nhất là trong xử lý nước thải

Loại bể

Hình dáng

Thông số thiết

ứng dụng

kế
6

Lắng đứng

Lắng ngang

Lắng ly tâm

Trụ vuông hoặc

Diện tích mặt

Trạm có công

tròn.

bằng không

suất không quá

Đáy chóp tạo ít

quá 100 m2.

3000 m3/ngày.

nhất 500 với

Tốc độ dâng

Khi xử lý nước

mặt bằng

nước không

bằng chất keo

quá 0.5-0.6

tụ, áp dụng tốt

mm/s.

để xử lý sắt

Theo thời gian

trong nước

lưu nước khi có

ngầm

Hộp chữ nhật.

keo tụ 2 giờ
Tốc dọ nước

Nhà máy nước

Tỉ lệ L:H > 10.

ngang 0.003 –

công suất lớn

Độ dốc ít nhất

0.012

0.02 theo chiều

Thời gian lưu

dọc và 0.05

nước ít hơn 4

theo chiều

giờ

ngang
Trụ tròn, đáy

Tính toán trên

côn, có cần gạt

cơ sở thực

thu bùn.

nghiệm

Khi lượng cặn
lớn

d. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng
•
•
•
•
•
•
•
•
•

III.

Lưu lượng nước thô
Nồng độ pH trong nguồn nước
Thời gian lắng( thời gian lưu)
Khối lượng riêng và tải trọng 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
QUÁ TRÌNH LẮNG TẠO BÔNG
7



Khái niệm Keo Tụ-Tạo Bông

Đối với hệ phân tán có diện tích bề mặt riêng lớn (bụi trong

không khí,phù sa trong nước...) các hạt luôn có xu hướng co cụm lại
tạo thành hạt lớn hơn để giảm năng lượng liên kết bề mặt.
Hiện tượng các hạt keo cùng loại có thể hút nhau tạo thành
những hạt có kích thước và khối lượng đủ lớn để có thể lắng xuống
do trọng lực trong thời gian ngắn được gọi hiện tượng keo tụ.
Các hạt keo co cụm thành bông cặn lớn dễ lắng là dùng các
tác nhân thích hợp “Khâu” chúng lại thành các hạt lớn hơn đủ nặng
để lắng.



Cấu tạo hạt keo:
Trong tự nhiên, các hạt keo có thể mang điện tích âm (đa số)

hoặc dương
Lớp

thứ

1

rất

mỏng,

mang điện tích dương, và liên
kết chặt chẽ với hạt keo gọi là
lớp Stem

Lớp 2 dày hơn, là hôn
họp các ion(hầu hết cation),liên
kết lỏng lẻo gọi là lớp khuếch
tán
Tập họp hai lớp trên là lớp kép. Thế điện động giữa 2 lớp gọi
thế Zeta



Cơ chế: quá tình lắng tạo bông có 2 giai đoạn

chính:



Quá trình keo tụ: là quá tình thêm hóa chât vào dung
dịch để làm mất sự ổn định của hạt keo, tăng tốc độ lắng
8

của pha phân tán nước.



Quá trình tạo bông và lắng: xảy ra sau khi làm mất độ ổn
định của hạt keo, ở đó sự kết tụ và tạo bông lớn được
hình thành. Việc khuấy trộn là cần thiết cho tạo bông.
Sau khi tạo bông , tiến hành lắng lọc các bông

QUÁ TRÌNH LẮNG ĐỘC LẬP

• Khái quát:
_Quá trình lắng độc lập xảy ra trong suốt quá trình lắng các hạt cặn lơ
lửng không thay đổi kích thước hình dạng hoặc khối lượng. Lắng các hạt ở nồng
độ thấp và không tác động với nhau.
• Đặc điểm:
IV.

_Vận tốc lắng phụ thuộc vào kích thước hạt: hạt càng lớn và sự khác biệt
giữa tỉ trọng của hạt so với nước càng cao, vận tốc lắng càng lớn.
_ Vận tốc lắng cũng phụ thuộc vào độ nhớt của chất lỏng. Nếu nhiệt độ
giảm và độ nhớt của chất lỏng gia tăng, vận tốc lắng sẽ giảm.

•

Cơ chế:

T=0

T=

T= 2
Hạt sẽ được gia tốc cho
đến khi lực ma sát của chất
lỏng cân bằng với lực đẩy,
sau đó vận tốc tương đối của
hạt đối với môi trường chất
lỏng theo phương thẳng đứng
sẽ không thay đổi.

9

•
-

Ưu nhược điểm:
Quá trình lắng sẽ mất thời gian khá lớn đối với các hạt cặn tương đối
nhỏ.
Quá trình lắng độc lập thường dùng để lắng cặn trong nước cấp và nước
thải.
Quá trình lắng này có cơ chế hoạt động đơn giản.

Vì thời gian lắng tương đối dài nên người ta thường phối hợp các quá
trình lắng này với quá trình lắng khác để tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu
quả.
V.

10

V.

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BỂ LẮNG

1. Bể lắng ngang
Cấu tạo bể lắng ngang:
Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật, có thể làm bằng gạch
hoặc bê tông cốt thép. Được sử dụng trong các trạm xử lí có công
suất lớn hơn 3000m3/ngày đêm đối với trường hợp xử lí nước có dùng
phèn và áp dụng với công suất bất kì cho các trạm xử lí không dùng

phèn.
 Cấu tạo gồm bốn bộ phận chính:

-

Bộ phận phân phối nước vào bể
Vùng lắng cặn
Hệ thống thu nước đã lắng
Hệ thống thu xả cặn

Căn cứ vào biện pháp thu nước đã lắng, người ta chia bể lắng
ngang làm hai loại: bể lắng ngang thu nước ở cuối và bể lắng ngang
thu nước đều trên bề mặt. Bể lắng ngang thu nước ở cuối thường
được kết hợp với bể phản ứng có vách ngăn hoặc bể phản ứng có lớp
cặn lơ lửng.
Bể lắng ngang thường chia thành nhiều ngăn. Chiều rộng mỗi
ngăn từ 3-6 m. Chiều dài bể không quy định, nhưng khi bể có chiều
dài quá lớn có thể cho nước chảy xoay chiều. Để giảm bớt diện tích
bề mặt xây dựng, ở một số nước người ta xây dựng bể lắng nhiều
tầng ( có thể 2,3 tầng ).
Để phân phối nước đều trên toàn bộ diện tích bể lắng, cần đặt
các vách ngăn có đục lỗ ở đầu bể, cách tường 1-2 m. Đoạn dưới của
vách ngăn trong phạm vi của chiều cao từ 0.3-0.5 m kể từ mặt trên
của vùng chứa nén cặn không cần phải khoan lỗ. Tổng diện tích lỗ
lấy theo tốc độ nước qua lỗ từ 0.2-0.3 m/s.

11

Các lỗ của ngăn phân phối có thể tròn hoặc vuông, đường kính

hay kích thước cạnh 50-150 mm. Để thu nước đều, có thể dùng hệ
thống máng thu nước ở cuối hay hệ thống châm lỗ thu nước bề mặt.
ở bể lắng ngang thu nước ở cuối, dùng máng thu nước như máng
phân phối ở đầu bể. Nước sau khi lắng đi qua tường thu có lỗ vào
ngăn thu để dẫn sang bể lọc. Bể lọc ngăn thu thiết kế bằng hoặc nhỏ
hơn ngăn phân phối. Tốc độ nước qua lỗ tường thu ở cuối lấy nhỏ hơn
hoặc bằng 0.5 m/s. Đối với bể lắng ngang thu nước đều trên bề mặt,
phải thiết kế các máng treo hoặc ống có lỗ chảy ngập. Đường kính lỗ
không nhỏ hơn 25 mm, tốc độ nước chảy qua lỗ lấy bằng 1 m/s, tốc
độ nước chảy ở cuối máng hoặc ống lấy bằng 0.6-0.8 m/s. Mép trên
của máng phải cao hơn mực nước cao nhất trong bể là 0.1m. ống đặt
ngập dưới mực nước, độ ngập ống phải xác định bằng tính toán thủy
lực. Máng và ống phải đặt trên 2/3 chiều dài bể lắng tính từ tường
lên. Lỗ của máng để cao lênđáy máng 5-8 cm, lỗ của ống hướng nằm
ngang. Nước từ máng hoặc ống phải tự chảy vào máng chính.
Khoảng cách giữa các trục máng hoặc ống không được vượt quá 3m.
Khoảng cách tới tường bể không nhỏ hơn 0.5m và không vượt quá
1.5m.
Ống dẫn nước vào bể, ống phân phối và ống dẫn nước ra khỏi
bể lắng phải tính toán với khả năng dẫn được lưu lượng nước lớn hơn
lưu lượng tính toán từ 20-30%.
Hệ thống xả cặn: cặn trong bể lắng ngang thông thường tập
trung ở nửa đầu của bể. Vì lượng cặn lớn, nên việc xả cặn rất quan
trọng. Nếu xả cặn không kịp thời sẽ làm giảm chiều cao lắng nước
của bể, mặt khác cặn có chứa các chất hữu cơ, chất hữu cơ sẽ lên
men, tạo nên bọt khí làm phá vỡ bông cặn và vẫn đục nước đã lắng.
Vì vậy có biện pháp cơ giới và biện pháp thủy lực.
Đối với xả cặn bằng cơ giới: bể lắng phải thiết kế dung tích
vùng chứa và nén cặn theo kích thước của thiết bị xả cặn.
12

Đối với xả cặn bằng thủy lực: phải thiết kế hệ thống thu cặn
bằng ống hoặc máng, đảm bảo xả 30-60% lưu lượng cặn trong thời
gian 20-40 phút. Đáy bể lắng giữa các ống hoặc máng thu cặn phải
cấu tạo hình lăng trụ với góc nghiêng giữa các cạnh là 45 0. Khoảng
cách giữa trục máng hoặc ống không lớn hơn 3m. Vận tốc của cặn ở
cuối ống hoặc máng cần lấy không nhỏ hơn 1m/s, vận tốc qua lỗ lấy
bằng 1.5 m/s, đường kính lỗ không nhỏ hơn 25mm. Khoảng cách
giữa các tâm lỗ 300-500 mm. Tỉ số giữa tổng diện tích lỗ và diện tích
tiết diện máng hoặc ống phải lấy bằng 0.7 với mức xả cặn 50% và
lấy bằng 0.5 với mức xả cặn là 60%.
Lượng nước xả khi cọ rửa và xả cặn ra khỏi hố phải tính thời
gian làm việc của bể giữa hai lần xả cặn có kể đến hệ số pha loãng.
Hệ số này lấy bằng 1.3 khi xả cặn bằng cách tháo cạn bể và sử dụng
lại nước của vùng lắng,
Tính toán bể lắng ngang
Để lắng ngang làm việc có hiệu quả, trước tiên ta phải xác
định được kích thước vùng lắng một cách hợp lí. Dựa vào lí thuyết
lắng cặn trong bể lắng ngang đã nghiên cứu người ta đưa ra công
thức tính toán chiều dài vùng lắng nhu sau:
L = α.
Trong đó:
L: Chiều cao vùng lắng cặn (m)
: Chiều cao vùng lắng cặn (m)
: Tốc độ lắng tự do của các hạt cặn nhỏ nhất cần giữ lại
(mm/s)
: Tốc độ trung bình của dòng nước trong bể (mm/s)
α : Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của thành phần vận tốc rối của
dòng nước theo phương thẳng đứng.

Theo thực nghiệm

α=

ώ : tốc độ rối có thành phần đứng. ώ=
13

Vì vậy

α =

Từ công thức trên ta biến đổi sau:
L= . .
Hay
=

. = K.

Trong đó:
K=
K : hệ số phụ thuộc vào tỉ số giữa chiều dài và chiều sâu của
vùng lắng. Thay giá trị của theo K vào công thức ta được
α=
Bảng: Trị số K và α phụ thuộc vào tỉ số L/
L/
K
Α

10

7.5
1.33

15
10
1.5

20
12
1.67

25
13.5
1.82

được xác định theo tài liệu thí nghiệm hay theo kinh nghiệm
quản lí các công trình đã có trong điều kiện tương tự lấy vào mùa
không thuận lợi nhất trong năm, với yêu cầu hàm lượng cặn của
nước đã lắng không lớn hơn 12 mg/l..
Chiều rộng toàn bể lắng tính theo công thức
B=

(m)

Trong đó:
Q: Lưu lượng nước tính toán (mm/s)
: Tốc độ trung bình của dòng chảy trong bể lắng ( mm/s)
: Chiều cao vùng lắng (m), lấy trong giới hạn 2.5-3.5 m
Tổng diện tích mặt bằng bể lắng ngang tính theo công thức
F=LxB=α . .

F=α
Thể tích vùng chứa nén cặn của bể được xác định tùy theo
biện pháp xả cặn. Khi xả cặn bằng thủy lực, thể tích vùng chứa cặn
xác định theo công thức
14

=

(m3)

Trong đó:
T : Thời gian làm việc giữa hai lần xả cặn
Q : Lưu lượng nước đưa vào bể (m3/h)
N : Số lượng bể lắng ngang
C : Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng 10-12 mg/l
δ: Nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt lấy theo bảng

Hàm lượng

Nồng độ trung bình của cặn đã nén tính bằng (g/m 3) sau

cặn có trong

khoảng thời gian:
6h
8h

12h

24h

6000

6500

7500

8000

8000

8500

9300

10000

24000

25000

27000

30000

27000

29000

31000

35000

34000

36000

38000

41000

-

-

-

150000

nước nguồn
( mg/l)
1/ Khi xử lí
có dùng
phèn đến 50
Trên 50
đến 1000
Trên 100
đến 400
Trên 400

đến 1000
Trên 1000
đến 2500
2/ Khi xử lí
không dùng
phèn

: Hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng, xác định theo
công thức
15

= + KP + 0.25M +v (mg/l)
Trong đó:
: Hàm lượng cặn nước nguồn (mg/l)
P: Liều lượng phèn tính theo sản phẩm không ngận nước
( g/m3)
K: Hệ số phụ thuộc vào độ tinh khiết của phèn sử dụng
Đối với phèn nhôm sạch

K=0.55

Đối với phèn nhôm không sạch

K=1.0

Đối với phèn sắt clorua

k=0.8

M: Độ màu của nước nguồn thang màu platin- côban
V: Liều lượng vôi kiềm hóa nước (mg/l)
Lượng nước dùng cho việc xả cặn bể lắng tính theo công thức
P=
Trong đó: : hệ số pha loãng, khi xả cặn bằng thủy lực
P được tính bằng %lưu lượng nước xử lí. Thời gian một lần xả cặn có
thể kéo dài từ 8-10 phút.
2. Bể lắng đứng
Tính toán bể lắng đứng
Diện tích tiết diện ngang của vùng lắng của bể lắng đứng được
xác định theo công thức:
F=β.

(m3)

Trong đó : Q là lưu lượng nước tính toán (m3/s)
Vtt là tốc độ tính toán của dòng nước đi lên (mm/s)
N là số bể lắng đứng khong nhỏ hơn 2 bể
Β là hệ số kể đến việc sử dụng dung tích bể lấy trong giới hạn
từ 1.3 – 1.5. Giới hạn dưới đây chỉ lấy khi tỷ số giữa đường kính và
chiều cao bể bằng 1 còn giới hạn trên lấy khi tỷ số này bằng 1.5.
Đường kính của bể lắng xác định theo công thức: D =
(m)
Trong đó:
16

f là diện tích tiết diện ngang của bể phản ứng xoáy hình trụ.
Chiều cao vùng lắng xác định tùy thuộc vào cao trình của dây
chuyền công nghệ, có thể lấy H = 2.6 – 5 m

Phần chứa ép cặn của bể lắng đứng phải xây dựng hình nón
hay chop với góc tạo thành giữa các tường nghiêng là 70 – 80 %.
Phải dự kiến khi xả cặn bể không ngừng làm việc. Thời gian làm việc
giữa 2 lần xả cặn không được nhỏ hơn 6giờ đối với hàm lượng cặn
đến 1000 mg/l. khi hàm lượng cặn lớn hơn 1000mg/l không được lấy
quá 24 giờ.
Thời gian giữa 2 lần xả cặn xác định theo công thức:
T=
Trong đó:
Wc là dung tích phần chứa nén cặn của bể có thể tính theo
công thức sau:
Wc =

(m3)

Ở đây:
hn là chiều cao phần hình nón chứa cặn nén (m). Xác định theo
công thức:
hn =

(m)

α là góc nghiêng của phần nón so với mặt phẳng nằm ngang.
D là đường kính của bể lắng (m)
d là đường kính phần đáy hình nón hoặc chóp lấy bằng đường
kính ống xả cặn.
N là số bể lắng đứng, lấy theo số bể phản ứng xoáy hình trụ
δ:là nồng độ trung bình của cặn đã nén chặt
C là Hàm lượng cặn còn lại sau khi lắng bằng 10 – 12 mg/l
Cmax là hàm lượng cặn trong nước đưa vào bể lắng

Việc thu nước đã lắng ở bể lắng đứng được thực hiện bằng hệ
thống máng vòng xung quanh bể thì diện tích một bể nhỏ hơn hoặc
bằng 12 m2. Khi diện tích bể lớn hơn thì làm them các ống hoặc
17

máng có đục lỗ hình nan quạt tập trung nước vào máng chính. Diện
tích một bể nằm trong khoảng từ 12 – 30 m3 làm 4 nhánh, nếu diện
tích bể lớn hơn 30m2 làm 6 – 8 nhánh. Nước chảy trong ống hoặc
máng với vận tốc v = 0.6 – 0.7 m/s. Đường kính ống xả lấy bằng 150
– 200 mm.

3. Bể lắng lớp mỏng
Bể lắng lớp mỏng với dòng chảy ngang
Bể có cấu tạo và nguyên lý hoạt động giống như bể lắng
ngang thu nước ở cuối. Vùng lắng được đặt các bản vách ngăn
ngheeng 45 + 60 độ song song với nhau và đặt theo chiều dọc bể .
nước đã được hòa trộn đều chất phản ứng được đưa qua tường phân
phối đầu bể, tiếp tục chuyển động theo phương nằm ngang giứa các
bản vach ngăn. Cặn rơi xuống khi chạm mặt trên của vách ngăn sẽ
trược xuông cùng chứa cặn.
Tính toán bể lắng lớp mỏng với dòng chảy ngang
Trong thực tế để tính toán bể lắng lớp mỏng với dòng chảy
ngang, thường xuất phát từ quá trình lắng cặn u o và góc nghiêng ᵩ
của các bản vách ngăn lấy lớn hơn góc trượt của cặn lắng.
Xét quỹ đạo chuyển động của hạt cặn có tốc độ dòng chạy
ngang trung bình là vtb và tốc độ lắng cặn uo trong khoảng giữa hai
bản vách ngăn đặt nghiêng 1 góc ᵩ, ta có thể thiết lập được mối quan
hệ :
ᵩ

Trong đó: L : Chiều dài vùng lắng cặn (m)
ho : Chiều cao của một ô lắng (m)

18

H : là khoảng cách giữa 2 bản cách ngăn
Theo nghiên cứu thực nghiệm, khoảng cách giữa 2 bản vách
ngăn thường lấy h = 0,05 – 0,15m . Gowsc nghiêng của văn bản
vách ngăn so với mặt phẳng nằm ngang ᵩ = 45 – 60 o
Nếu gọi tổng chiều cao vùng lắng của toàn bể là H o, chiều cao
hình chiếu của các ô lắng lên trục đứng sẽ là :
Ho = m.ho
Trong đó :
Ho: Tổng chiều cao vùng lắng lấy tương tự như trong bể lắng
ngang thu nuuwowsc ở cuối (H0 = 2,5 – 3,5 m), tùy theo chiều cao
của hồ sơ đồ đây chuyền công nghệ của trạm.
M : số ô lắng thiết kế m=
Nếu ta gọi diện tích mặt bang fcuar bể là F và diện tích bể mặt
một bản vách ngăn là Fo, thì tốc độ lắng cặn trong bể sẽ là;
Hay
Trong đó : Q: là lưu lượng nước xử lý
Phương trình này cho thấy ,nếu có cùng tốc độ lắng cặn u o và
cùng lưu lượng nước, bẻ lắng lớp mỏng với dòng chảy ngang sẽ có
diện tích bề mặt giảm đi m lần. Trên cơ sở xác định được tốc độ lắng
cặn uo thích hợp và dựa vào tương quan có thể xác định được các
kích thước cơ bản của bể.
Hệ thống thu nước và xả cặn, cấu tạo như bể lắng ngang thu
nước ở cuối.

Bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng ngược chiều
Nước đã hòa trộn chất phản ứng đưa vào bể sẽ chuyển động
giữa các bản vách ngăn nghiêng theo hướng từ dưới lên và cặn lắng
xuống đến bề mặt bản vách nghiêng sẽ trượt xuống theo chiều
ngược lại. Nguyên lý làm việc của bể được thể hiện trên hình

19

Tính toán bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng ngược
chiều:
Theo sơ đồ tính toám , trong khoảng thời gian lắng T, hạt cặn
chuyển động từ A đến B . Quỹ đạo AB có thể phân thành chuyển
động từ A tới C với tốc độ vtb của dòng nước và từ C đến D với tốc độ
rơi cặn uo Có thể xác lặp được các tương quan:

Do đó: hay
Nếu gọi diện tích bề mặt vùng lắng là F và lưu lượng nước xử
lý là Q, tốc độ của dòng nước đi lên theo phương thẳng đứng v o là:
Vtb : tốc độ trung bình của dòng nước đi lên theo vách ngăn
nghiêng
Vậy:
Thay công thức (3-37) vào (3-36) ta được:
Trong đó h có giá trị bằng 0,05 ÷ 0,15 và Ho = 1 ÷1,5m. Từ
phương trình (3-38) nhận thấy , với cùng lưu lượng nước sử lý và
cùng tốc độ lắng cặn uo, bể lắng lớp mỏng với dòng chảy ngược
chiều có diện tích bề mặt nhỏ hơn so với bể lắng ngang thông
thường.
Khi tính toán kiểu bể lắng này , cũng dựa trên 2 chie tiêu cơ
bản ban đầu là tốc đọ lắng cặn uo và góc nghiêng của các bản vách

ngăn song song (ᵩ = 45 ÷ 60o). Để đảm bảo đủ không gian phân phối
nước đều vào các ô lắng, khoảng cách phần dưới các vách ngăn lấy
là 1,0 ÷ 1,2m. Chiều cao vùng chứa nén cặn thường lấy từ 1 ÷ 1,5m.
Lớp nước trên bề mặt tính từ mép các vách nghiêng lấy lớn hơn 0,5m
để đảm bảo thu nước đều. Nếu bể lắng có diện tích bề mặt lớn, cần
phải thiết kế hệ thống thu nước bề mặt bằng các máng hoặc ống.
20

Bể lắng lớp mỏng với dòng chảy nghiêng cùng chiều có cấu
tạo tương tự như bể có dòng chảy ngược chiều. Ở kiểu bể này, nước
và cặn cùng có hướng đi xuống nên hieeju7 quả lắng cao hơn. Tuy
nhiên do chuyển động cùng chiều , nên việc tách cặn ra khỏi dòng
nước lắng ở phần dưới các bản vách ngăn phức tạp hơn, vì vậy ít
được áp dụng trong thực tế

21

4. Bể lắng trong
Tính toán bể lắng trong kiểu hành lang
a. Tính lượng nước dùng để xả cặn ra khỏi ngăn chứa nén cặn

=

Trong đó:
: Hệ số pha loãng của cặn. Lấy = 1.2
: Hàm lượng cặn lớn nhất cho vào bể lắng kể cả hóa chất
C: Hàm lượng cặn còn lại trong nước sau khi lắng
C=10-12mg/l

: Nồng độ trung bình của cặn đã được ép chặt trong vùng
chứa nén cặn, phụ thuộc vào thời gian nén cặn
Bảng nồng độ trung bình của cặn ép
Hàm

Nồng độ trung bình của cặn đã ép chặt (mg/l)

lượng
chất lơ
lửng lớn
nhất đưa
vào bể
(mg/l)
Đến 100

3h
6500

4h
7500

6h
8000

8h
8500

10-12h
9500

100-400

19000

21500

24000

25000

27000

400-1000

24000

25000

27000

29000

31000

1000-

29000

31000

33000

35000

37000

2500
b. Diện tích toàn phần của bể lắng trong: gồm 2 ngăn lắng và 1 ngăn ép

cặn

F =+
(m2)
=
(m2)
=
(m2)
22

Trong đó: K : Hệ số phân chia lưu lượng giữa ngăn lắng và
ngăn nén cặn
Bảng hệ số phân chia lưu lượng
Hàm lượng

Tốc độ nước dâng ở ngăn

Hệ số phân chia liều lượng

cặn lớn nhất

lắng phía trên lớp cặn lơ

K

vào bể
Đến 20

lửng v(mm/s)
Mùa hè
Mùa đông
0.4-0.5
0.6-0.7

0.65-0.6

20-100

0.5-0.6

0.7-0.8

0.8-0.75

100-400

0.6-0.8

0.8-1.0

0.75-0.7

400-1000

8.0-1.0

1.0-1.1

0.7-0.65

1000-2500

1.0-1.2

1.1-1.2

0.65-0.6

: Tốc độ lắng (mm/s)
Q: Lưu lượng nước tính toán (m3/h)
α : Hệ số giảm tốc độ nước dâng lên ở ngăn chứa nén cặn so
với ngăn lắng α =0.9
Chú ý:
Khi tính toán diện tích cho bể lắng trong, tính cả hai trường
hợp:
Tính cho thời kì mùa mưa ( mùa hè ) với hàm lượng cặn và lưu
lượng tính toán lớn nhất.
Tính cho thời kì mùa khô ( mùa đông ) với hàm lượng cặn nhỏ
nhất và lưu lo75ng trung bình.
Sau đó so sánh 2 kết quả tính được, diện tích nào lớn hơn sẽ

được chọn.
Các kiểu bể lắng trong khác về nguyên tắc làm việc, các kiểu
bể lắng trong này cũng tương tự bể lắng trong kiểu hành lang,chỉ
khác nhau ở sự sắp xếp vị trí tương quan giữa ngăn lắng và ngăn
chúa nén cặn.

23

5. Bể lắng li tâm
Tính toán bể lắng li tâm
Diện tích bề mặt của bể có thể xác định theo công thức thực
nghiệm sau:
F = 0.21 . ( . 1.07+ f

(m2)

Trong đó :Q là lưu lượng nước tính toán (m3/h)
u0 là tốc độ lắng tính toán (mm/s) được xác định trên cơ sở
thực nghiệm bằng 0.4 – 1.5 mm/s
f là diện tích vùng xoáy của bể lắng (m2 )
Đây là phần diện tích nằm giữa do chuyển đông xoáy của
nước cặn không lắn xuống được.
Diện tích vùng xoáy được xác định theo bán kính vùng xoáy
rx = rp + 1 (m)
rp là bán kính ngăn phân phối nước hình trụ, có thể lấy bằng 2
–4m
Vậy:

f = πrx2 (m2)

Bán kính của bể sẽ là: R = (m)
Chiều cao bể lắng xác định theo công thức: H = h+ R.i (m)
Trong đó:h là chiều sâu tại thành bể lắng (m) h = 1.5 – 2.5 m
I là độ dốc đáy bể ; i = 0.05 – 0.08
VI.

ỨNG DỤNG THỰC TẾ
Quá trình lắng được sử dung rộng rãi trong xử lý nước, trong

lĩnh vực cấp nước quá trình này được ứng dụng để xử lí nước ngầm
và nước mặt.
 Xử lý nước ngầm

Tách loại bông cặn (Fe(OH)3) sau khi oxi hóa Fe (II) thành
Fe(III).
Xử lý nước đã dùng trong quá trình rửa lọc.
 Xử lý nước mặt

24

Lắng là quá trình xử kí sơ bộ trước khi lọc nhanh và lọc chậm:
Keo tụ/ tạo bông/ lắng là quá trình xử lí sơ bộ trước khi lọc
nhằm cô đặc cặn bùn từ thiết bị lọc.
 Trong xử lí nước thải

VII.

-

Lắng cát (tách nước từ nước ống)
Lắng cặn lơ lửng trong bể lắng đợt 1
Lắng bông cặn sinh học trong bể lằn đợt 2, ví dụ sau bể

-

bùn hoạt tính hoặc bể lọc nhỏ giọt.
Lắng bông cặn hóa học từ quá trình keo tụ.
Bể tự hoại về cơ bản là một bể lắng trong quá trình phân

hủy kỵ khí xaey ra sau khi lắng bùn.
Kết luận
Trong quá trình xử lý nước cấp thì giai đoạn lắng là hết sức

quan trọng, nó quyết định đến hiệu quả của quá trình nước cũng như
chất lượng nước đầu ra.
Hiện nay có nhiều công nghệ hiện đại thay thế cho công nghê
lắng như công nghệ tuyển nổi… Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ
lắng ở nước ta hiện nay vẫn rất phổ biến bởi nó có các ưu điểm phù
hợp với tính chất của nguồn nước mà ta có thể lựa chọn các hình
thức xử lý, các loại bể lắng sao cho chất lượng nước đầu ra là tốt
nhất. Đơn cử như nhà máy xử lý nước Quảng Tế, Dã Viên ở tp. Huế
vẫn áp dụng công nghệ lắng đơn thuần nhưng vẫn là đơn vị sản xuất
nước tốt nhất tại Việt Nam.

Tài liệu tham khảo:
1. Nguyễn Văn Phước – Giáo trình kỹ thuật xử lý chất thải công nghiệp, NXB
Xây Dựng
2. Nguyễn Ngọc Dung – Giáo trình xử lí nước cấp, NXB Xây Dựng 1999

3. Trần Hữu Nhuệ - Giáo trình cấp thoát nước ,NXB Khoa Học và Kỹ Thuật
4. />
25