THIẾT KẾ BỂ LẮNG CÁT THỔI KHÍ

THIẾT KẾ BỂ LẮNG CÁT THỔI KHÍ

THIẾT KẾ BỂ LẮNG CÁT THỔI KHÍ

THIẾT KẾ BỂ LẮNG CÁT THỔI KHÍ

     Sự hiện diện của cát trong nước thải được thu gom để xử lý gây ra một số tác hại, bao gồm gây mòn máy bơm và các thiết bị khác; tắc nghẽn trong đường ống, van, máy bơm và các bộ phận khác của hệ thống xử lý nước thải. Khi cát tích tụ quá mức trong bể sục khí hoặc bể phân hủy, các bể này phải ngừng hoạt động và chi phí để làm sạch và sửa chữa hệ thống có thể rất lớn. Vì những lý do này, cần loại bỏ cát ở giai đoạn đầu của quá trình xử lý nước thải. Một trong những công nghệ được sử dụng là bể lắng cát thổi khí.

     Bể lắng cát thổi khí là bể hình chữ nhật dài, dọc theo chiều ngang của tường, cách đáy 20 – 80 cm bố trí đường ống sục khí. Bên dưới ống đó là rãnh thu cát. Bể lắng cát thổi khí bao gồm một vùng sục khí, trong đó nước thải đầu vào được sục khí mạnh, và một vùng lắng. Việc sục khí gây ra chuyển động xoáy và làm cho các hạt cát lớn lắng xuống và tích tụ trong một rãnh thu cát dưới đáy bể. Những chất hữu cơ nhẹ hơn vẫn được giữ lại trong nước thải và đưa ra ngoài. Cuối bể có hố thu cát. Cát được tập trung vào hố thu nhờ thiết bị gạt chạy dọc từ đầu bể đến cuối bể, sau đó sẽ được bơm đi xử lý.

     Bể lắng cát thổi khí thường được sử dụng cho nguồn nước thải có công suất lớn. Để tránh việc hoạt động thiếu hiệu quả khi lưu lượng thấp và tránh việc bị lắng các chất hữu cơ cùng với cát, có thể thực hiện quá trình tuần hoàn nước thải từ vùng lắng trở lại vùng sục khí, tốt nhất là với lực nâng không khí (air lift pump) để tuần hoàn, nhưng cũng có thể sử dụng các kỹ thuật thay thế khác. Bể lắng cát thổi khí có thể lọai bỏ hạt cát từ 0,21mm trở lên. Hiệu suất làm việc của bể lắng cát thổi khí khá cao do việc thổi khí sẽ tạo ra chuyển động vòng kết hợp với chuyển dộng theo phương thẳng. Do tốc độ tổng hợp của các chuyển động mà các chất hữu cơ lơ lửng không lắng xuống, do đó trong thành phần cặn lắng chủ yếu 90 – 95% là cát và ít bị thối rữa. Hàm lượng BOD qua bể lắng cát thổi khí giảm 5%.

TÍNH TOÁN BỂ LẮNG CÁT THỔI KHÍ

Hệ thống xử lý nước thải có Qmax.h = 7131,4 m3/h

  • Diện tính tiết diện ướt của bể:

Trong đó:

F: diện tích tiết diện ướt của một bể, m2;

Qmax.h: lưu lượng lớn nhất giây;

V: tốc độ của nước thải trong bể ứng với chế độ lưu lượng lớn nhất. V = 0,08 – 0,12 m/s (điều 7.29.b – TCXD-51-2008). Chọn v = 0,1 m/s;

N: số bể lắng cát (theo điều 7.27 – TCXD-51-2008 số bể (số đơn nguyên) không nhỏ hơn 2) chọn n = 4.

  • Chiều rộng B và chiều cao H của bể được xác định theo các mối quan hệ sau:

 

Trong đó:

Htt: chiều sâu tính toán của bể. Đối với bể lắng cát có thổi khí lấy bằng 1/2 chiều cao chung của bể (theo điều 7.28 – TCXD-51-2008)

Theo bảng 7-6 điều 7.28 và điều 7.29 – TCXD-51-84:

Từ (1) (2) (3) tính được Htt = 1,285 m, H = 2,57 m, B = 3,855 m.

Kết quả tính toán cho thấy chiều cao của bể lắng cát thổi khí H = 2,57 m nằm trong khoảng cho phép H = 0,2 – 3,5 m (theo điều 7.29 – TCXD-51-2008)

  • Chiều dài của bể lắng cát thổi khí:

Trong đó:

L: chiều dài của bể, m;

Htt: chiều sâu tính toán của bể lắng cát thổi khí, m;

Uo: độ thô thủy lực của hạt cát, mm/s; lấy theo bảng 7-6 điều 7.28– TCXD-51-2008, ứng với đường kính hạt cát d = 0,2 mm thì Uo = 18,7 mm/s;

K: hệ số thực nghiệm, lấy theo bảng 7-6 điều 7.28– TCXD-51-2008, ứng với đường kính hạt cát d = 0,2 mm, Uo = 18,7 mm/s và tỉ số B : H = 1,5 ta có K = 2,08.

Điều 7.29.b – TCXD-51-2008, đối với bể lắng cát thổi khí:

  • Độ lớn thủy lực của hạt cát Uo lấy 18mm/s
  • Cường độ thổi khí 3 – 5 m3/m2.h
  • Độ dốc ngang của đáy bể (về phía máng thu) 0,2 – 0,4
  • Cửa đưa nước vào bể phải trùng với chiều quay của nước trong bể và cửa đưa nước ra phải đặt ngập
  • Tổng chiều sâu của bể H = 0,7 – 3,5 m
  • Dàn phân phối khí làm bằng ống đục lỗ, đường kính lỗ 3,5mm đặt ở độ sâu 0,7H
  • Tốc độ chảy khi lưu lượng lớn nhất V = 0,08 – 0,12 m/s
  • Tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều sâu của bể B:H = 1:1,5

Bảng 7-6 điều 7.28– TCXD-51-2008

Đường kính nhỏ nhất của hạt cát giữ lại bể (mm)

Độ thô thủy lực của hạt cát, Uo

Giá trị K phụ thuộc vào loại bể lắng cát và tỉ số B:H của bể lắng cát thổi khí

Bể lắng ngang

Bể lắng cát thổi khí

B:H=1

B:H=1,25

B:H=1,5

0,15

13,2

-

2,62

2,5

2,39

0,2

18,7

1,7

2,43

2,25

2,08

0,25

24,2

1,3

-

-

-

 

 

  • Thời gian lưu nước trong bể lắng cát thổi khí ứng với các kích thước đã được xác định:

Giá trị này trong khoảng cho phép đối với bể lắng cát thổi khí (theo Bảng TK-6 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Lâm Minh Triết, t = 2 – 5 phút).

  • Lưu lượng không khí cần cung cấp cho bể lắng cát thổi khí:

Trong đó:

D: Cường độ thổi khí (lưu lượng riêng của không khí), theo TCXD-51-2008 D = 3 – 5 m3/m2.h , chọn D = 4 m3/m2.h;

F: diện tích tiết diện ướt của một bể, F = 4,9525 m2;

N: số bể lắng cát, n = 4 bể.

Việc cấp khí cho bể lắng cát thổi khí được thực hiên nhờ hệ thống ống dẫn khí có đục các lỗ nhỏ đường kính 3,5 m đặt ở độ sâu 0,7H.

  • Lượng cát lắng ở bể lắng cát thổi khí trong 1 ngày đêm:

Trong đó:

Qng.đ: lưu lượng ngày đêm của nước thải;

a: lượng cát có thể giữ lại từ 1000m3 nước thải (theo bảng TK-6 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Lâm Minh Triết, a = 0,004 – 0,2 m3/1000 m3 nước thải), chọn a = 0,045 m3/1000 m3 nước thải.

Bảng TK-6 Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Lâm Minh Triết: Các thông số thiết kế cơ bản của bể lắng cát thổi khí

Để dẫn cát đến sân phơi cát bằng thiết bị nâng thủy lực, cần pha loãng cát với nước thải sau bể lắng với tỉ lệ 1:20 theo trọng lượng cát. Vậy nên lượng nước kỹ thuật khi xả cát bằng thiết bị nâng thủy lực:

KẾT LUẬN

Chọn chiều dài L = 14,5m, chiều rộng B = 4m, chiều cao H = 3m.

 

 

Nguồn tham khảo:

Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp - Lâm Minh Triết

TCXDVN – 51-2008

Facebook chat