Bể lắng trong xử lý nước cấp là một phần quan trọng trong quá trình xử lý nước và đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ các hạt cặn và tạp chất từ nước thô. Trong lắng, nước thô được đưa vào một bể và giữ lại trong bể đó trong thời gian dài. Bằng cách tận dụng diện tích tiết diện lớn của bể và duy trì tốc độ dòng chảy thấp, quá trình lắng thường diễn ra gần như ở trạng thái tĩnh.
MỤC LỤC BÀI VIẾT
Hai loại quá trình lắng của quá trình lọc nước
Lắng tự do của các hạt không liên kết
Đây xảy ra khi khả năng liên kết tự nhiên của các hạt không đáng kể. Ví dụ điển hình là trường hợp các hạt cát. Trong quá trình này, các hạt cặn giữ nguyên tính đồng nhất, không thay đổi kích thước và khối lượng riêng. Do đó, tốc độ lắng của chúng được xem như không đổi.
Lý thuyết lắng các hạt riêng lẻ tập trung vào việc hiểu quá trình lắng của các hạt độc lập trong môi trường chất lỏng. Trong quá trình này, các hạt cặn không trải qua sự thay đổi về kích thước, hình dạng và trọng lượng của chúng. Điều quan trọng là các hạt này sẽ lắng xuống dưới đáy bể do sự chênh lệch về khối lượng riêng giữa chúng và nước xung quanh.
Cụ thể, quá trình lắng của các hạt riêng lẻ diễn ra như sau:
- Các hạt cặn bắt đầu rơi tự do theo hướng thẳng đứng dưới tác động của trọng lực, khi khối lượng riêng của chúng lớn hơn khối lượng riêng của nước.
- Chuyển động của các hạt này sẽ tăng tốc dần cho đến khi lực ma sát của chất lỏng bằng với lực rơi. Khi đó, các hạt sẽ không tiếp tục gia tốc và vận tốc thẳng đứng của hạt so với chất lỏng lơ lửng sẽ không đổi.
Bể lắng trong xử lý nước cấp kèm theo quá trình tạo bông keo
Trong trường hợp này, các hạt cặn tương tác với nhau và tạo ra bông keo. Quá trình này có thể làm thay đổi kích thước và trọng lượng của các hạt, và vận tốc lắng cũng có thể thay đổi do tương tác giữa các hạt.
- Quá trình lắng keo tụ tạo bông xảy ra khi nước chứa nhiều hạt cặn có độ nhỏ hơn và di chuyển với vận tốc lắng khác nhau. Khi hạt cặn nằm gần nhau trong quá trình lắng, chúng có thể va chạm, hấp phụ và kết dính với nhau. Điều này dẫn đến việc tạo thành các bông cặn lớn hơn với kích thước và vận tốc lắng lớn hơn đáng kể so với các hạt đơn lẻ.
- Như kết quả của quá trình kết tụ và kết dính, phần ở trên bề mặt của bể lắng có vận tốc lắng thấp hơn. Ngược lại, khi bông cặn lớn di chuyển xuống dưới đáy bể, vận tốc lắng trong xử lý nước cấp tăng lên do kích thước hạt tạo bông cặn lớn hơn. Khi bông cặn lớn lên, lực ma sát do nước chuyển động ngược chiều với hạt tạo bông cặn cũng tăng lên. Đồng thời, khi bông cặn lớn hơn, lực kéo trên một đơn vị diện tích tiết diện của bông cặn cũng tăng lên và tỷ lệ thuận với kích thước của bông cặn.
- Khi bông cặn lớn đến một kích thước nhất định, lực kéo trở thành đủ lớn để phá vỡ bông cặn, và do đó kích thước của bông cặn không thể tăng thêm. Từ thời điểm này, vận tốc lắng của bông cặn sẽ không thay đổi và hiệu quả lắng sẽ không tăng, dù thời gian lắng có thể kéo dài hơn.
Các loại bể lắng trong xử lý nước cấp
Bể lắng đứng loại bỏ chất rắn, bùn cặn khỏi nước
Bể lắng đứng thường có phương chuyển động từ dưới lên trên, tạo ra vận tốc nước ổn định trong khoảng 0,2 – 0,5 m/s. Điều này cho phép hạt cặn trong nước rơi từ phía trên bề mặt xuống đáy bể.
Bể lắng trong xử lý nước cấp đứng thường có cấu trúc đơn giản, với đường kính không vượt quá 3 lần chiều sâu để đảm bảo hiệu suất tốt. Bể có thể có hình dạng vuông hoặc hình tròn. Hệ thống chính trong bể lắng bao gồm ống xả cặn, máng dẫn nước, máy thu nước, máng tháo nước và ống trung tâm. Các thành phần này làm phần lớn công việc lắng cặn và thu nước đã được xử lý.
Nước từ nguồn đầu vào được đưa vào ống trung tâm hoặc ngăn phản ứng dưới bể lắng. Điều này giúp ngăn nước phản ứng và giảm tốc độ nước khi vào bể lắng. Nước sau đó di chuyển từ dưới lên trên và cặn trong nước sẽ rơi xuống đáy bể theo hướng ngược lại, tạo điều kiện để lắng chất rắn.
Bể lắng trong xử lý nước cấp có thể được xây dựng bằng các vật liệu khá phổ biến như gạch, bê tông cốt thép. Tuy nhiên, có thể sử dụng vật liệu hiện đại như composite hoặc inox để tạo ra bể lắng dễ bảo quản và chịu mài mòn tốt hơn. Bể lắng đứng thường có khả năng loại bỏ chất lơ lửng với hiệu suất từ 50 – 70% và chất hữu cơ với hiệu suất từ 25 – 40%. Hiệu suất này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thiết kế của bể, vận tốc nước, và tính chất của nước thô đầu vào.
Bể lắng ngang xử lý nước nhiễm phèn
Bể lắng ngang thường có hình chữ nhật với nhiều ngăn. Các bể lắng có công suất lớn, thường với sức chứa trên 15.000 m³/ngày. Bể lắng ngang có khả năng loại bỏ các chất cặn và bùn với hiệu suất lắng đạt đến khoảng 60%. Điều này giúp cải thiện chất lượng nước đã được xử lý. Bể lắng ngang bao gồm các phần chính như phần phân phối nước, vùng lắng cặn, hệ thống thu nước và hệ thống xả cặn. Các phần này làm phần lớn công việc lắng cặn và thu nước đã được xử lý.
Chiều sâu của bể lắng thường nằm trong khoảng từ 2 đến 3,5 mét. Chiều dài của bể lắng thường gấp 10 lần chiều sâu, tức là từ 20 đến 35 mét. Điều này tạo ra một không gian lớn để quá trình lắng có thể diễn ra hiệu quả. Vách ngăn thường được đặt cách bể từ 1 đến 2 mét để tạo ra các ngăn riêng biệt trong bể. Tấm chắn được lắp đặt ở độ sâu khoảng 0,15 đến 0,2 mét để tách bớt cặn và bùn khỏi nước.
Độ dốc của hố thu bùn thường lớn hơn 45 độ để đảm bảo cặn và bùn có thể dễ dàng trượt xuống và được thu gom. Máng tràn được sử dụng để thu nước đã được xử lý ra khỏi bể lắng. Vật liệu xây dựng của bể lắng ngang có thể là bê tông cốt thép, thép không gỉ, inox, hoặc các vật liệu kháng hóa chất và mài mòn.
Bể lắng ngang thường có khả năng xử lý cao hơn so với bể lắng đứng, giữ lại nhiều cặn bùn tích tụ tại đáy bể và được thu gom. Bể lắng ngang được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy xử dụng lắng trong xử lý nước cấp quy mô lớn với khả năng xử lý hiệu quả nước nhiễm phèn và loại bỏ các chất cặn, bùn. Điểm mạnh của bể lắng ngang là khả năng xử lý lượng nước lớn, giúp cải thiện chất lượng nước được cung cấp cho cộng đồng.
Bể lắng trong xử lý nước cấp có tầng cặn loại bỏ cặn lơ lửng
Nước trước khi đi vào hệ thống phân phối nước phải trải qua quá trình trộn đều với chất phản ứng tại bể trộn. Trong quá trình này, chất phản ứng thường được sử dụng để kết dính và tạo ra lớp cặn lơ lửng trong nước.
Bể lắng trong xử lý nước cấp có tầng cặn thường được thiết kế gồm hai ngăn chính: ngăn lắng và ngăn chứa nén cặn. Trong ngăn lắng lớp cặn lơ lửng được hình thành từ quá trình trộn với chất phản ứng. Cặn này dần lắng xuống dưới đáy ngăn lắng dưới tác động của trọng lực. Ngăn chứa nén cặn được sử dụng để chứa và nén cặn đã lắng xuống từ ngăn lắng. Thường, ngăn chứa này có thể được thiết kế để thu gom và loại bỏ cặn một cách hiệu quả.
Lớp nước phía trên tầng cặn trong ngăn lắng thường được gọi là “tầng bảo vệ.” Tầng này có nhiệm vụ ngăn cặn lơ lửng từ việc bị cuốn theo dòng nước qua máng tràn. Điều này giúp bảo vệ lớp cặn lơ lửng đã hình thành ở phía dưới.
Bể lắng trong xử lý nước cấp có tầng cặn thường đạt được hiệu quả xử lý tương đối cao trong việc loại bỏ cặn lơ lửng từ nước. Điều này giúp cải thiện chất lượng nước được cung cấp cho cộng đồng. Bể lắng này ít tốn diện tích xây dựng và không yêu cầu bể phản ứng, làm cho nó trở thành một giải pháp hiệu quả cho quá trình xử lý nước.
