Bể lắng đứng là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại

Bể lắng đứng (hay còn gọi là bể lắng ly tâm) là loại bể lắng được thiết kế có hình dạng trụ tròn hoặc hình trụ vuông đáy chóp là một công trình thuộc hệ thống xử lý nước thải. Tốc độ lắng của hạt cặn lớn hơn tốc độ của nước hạt cặn sẽ lắng xuống đáy bể . Mời các bạn cùng Môi trường Hợp Nhất tìm hiểu về cấu tạo và cách thức hoạt động của loại bể này.

1. Cấu tạo của bể lắng đứng

Bể lắng đứng được cấu tạo bằng thép Cacbon CT3 được phủ sơn chống gỉ hoặc inox và được phủ lớp sơn epoxy bên ngoài, bể cũng có thể được xây bằng bê tông hoặc xây bằng gạch.

Cấu tạo của bể khác đơn giản với các thành phần như ống trung tâm (có vai trò hướng dòng nước theo chiều từ dưới lên trên), ống xả cặn, ống xả cặn nổi, máng dẫn nước (có nhiệm vụ thu nước), máng tháo nước, máng thu nước.

2. Nguyên lý hoạt động của bể lắng đứng

Bể lắng đứng là công trình xử lý nước thải hoạt động theo nguyên tắc chảy ngược, dòng nước thải chảy từ dưới lên theo phương thẳng đứng. Bùn trong nước thải có trọng lượng lớn hơn nên lắng xuống đáy còn phần nước trong theo răng cưa thoát ra ngoài.

Đường chuyển động của nước: nước theo mương (ống) dẫn vào ống trung tâm xuống dưới, khi ra khỏi ống trung tâm nước thay đổi hướng chuyển động và từ từ chuyển động từ dưới lên máng vòng thu nước sau lắng. Những chất không hòa tan có trọng lượng riêng lớn hơn trọng lượng riêng của nước nên sẽ lắng xuống. Nước có phân phối điều hòa theo tiết diện ngang hay không là tùy thuộc vào nhiều điều kiện như:

Tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm V1 và trong bản thân bể lắng là V; tỷ lệ giữa chiều cao và đường kính của bể; chiều cao của lớp nước trung hòa, v.v…

Tấm chắn và phần loe của ống trung tâm có tác dụng làm cho nước phân phối đều hơn trên tiết diện của bể và chống hiện tượng sục cặn bùn khi nước ra khỏi ống trung tâm.

Mỗi hạt cặn khi vào bể có khuynh hướng chuyển động cùng với lớp nước với tốc độ như tốc độ V của nước. Trong khi đó dưới tác dụng của trọng lực nó lại có khuynh hướng lắng xuống với tốc độ uo (tốc độ uo phụ thuộc vào kích thước hình dạng trọng lượng của hạt, vào độ nhớt của nước). Muốn hạt ở lại trong bể theo lý thuyết ít ra phải tuân thủ theo điều kiện v = uo: Trong trường hợp này hạt ở trạng thái lơ lửng và khi uo>v hạt sẽ lắng xuống đáy bể.

Nước thải chứa các tạp chất cơ học với độ lớn thủy lực khác nhau. Vì vậy, khi nước chảy qua bể với tốc độ V không đổi nào đó, những hạt tạp chất sẽ chiếm vị trí khác nhau. Trong đó một số sẽ ở trạng thái lơ lửng, số còn lại sẽ trôi theo nước lên trên và ra khỏi bể. Song trên đường đi của mình những hạt này sẽ gặp một vùng nước lớn với vô số hạt lơ lửng gọi là lớp cặn lơ lửng. Qua lớp đó những hạt nhỏ nhất cũng dính kết với nhau thành những hạt lớn hơn và chúng vẫn có khả năng bị giữ lại trong bể và lắng xuống. Thời gian lắng thường trong khoảng 30 phút đến 1,5 giờ.

Mực nước trong bể được xác định bởi máng thu nước đã lắng trong. Từ đó nước tiếp tục tới giai đoạn xử lý tiếp theo, hoặc ra sông, hồ chứa. Những chất lơ lửng lắng xuống tạo thành cặn và lưu lại ở phần chứa cặn của bể. Thể tích phần chứa cặn tính với thời gian cặn bùn lưu lại không quá hai ngày đêm.

Cặn bùn được xả khỏi bể lắng đứng nhờ ống xả bùn. Độ ẩm của bùn là 95% (cặn bùn của bể lắng đợt 1 được gọi là cặn tươi, còn cặn của bùn bể lắng đợt 2 sau aerotank được gọi là bùn hoạt tính với độ ẩm 99, 2% và sau bể lọc sinh học được gọi là màng vi sinh vật với độ ẩm 97%)

Bể lắng đứng có nhiều ưu điểm so với bể lắng ngang như thuận tiện trong việc xả cặn bùn, chiếm ít diện tích xây dựng. Song có nhược điểm là: chiều sâu khá lớn làm tăng giá thành xây dựng, đặc biệt ở vùng có nước ngầm, số bể lắng phải nhiều vì đường kính bể khống chế không quá 10m.

3. Các loại bể lắng đứng

Bể lắng đứng được chia thành 2 loại là bể lắng đứng sơ cấp và bể lắng đứng thứ cấp.

• Bể lắng đứng sơ cấp: Loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải trước khi đưa vào xử lý ở các bể sinh học. Bể lắng đứng sơ cấp có thể loại bỏ từ 50 đến 70% chất lơ lửng và khoảng 25 đến 40% hàm lượng BOD có trong nước thải.
• Bể lắng đứng thứ cấp: Là bể lắng cặn vi sinh, bùn sau các quá trình xử lý sinh học.

Vai trò của bể lắng đứng trong hệ thống xử lý nước thải

• Bể lắng đứng là một công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải, có vai trò làm giảm các thành phần độc hại có trong nước.
• Đối với bể lắng hình trụ, nước được dẫn vào bể theo tiếp tuyến phía dưới và chuyển động vòng đứng. Kết quả là cát sẽ hướng vào tâm và lắng xuống. Vì nước chuyển động theo dạng vòng nên trong quá trình lắng xuống, một phần chất hữu cơ sẽ được tách khỏi cát.

Ưu điểm của bể lắng đứng

• Cặn lắng xuống tập trung vào một hố hình nón hoặc hình chóp có diện tích nhỏ nên dễ dàng xả khỏi bể bằng hệ thống bơm phụ hoặc bơm hút.
• Thời gian lắng nhanh.
• Thiết kế đơn giản, gọn và có thể loại bỏ dầu mỡ.
• Tiết kiệm diện tích xây dựng.

Nhược điểm

Nếu so với bể lắng ngang thì hiệu quả xử lý của bể lắng đứng không bằng. Tốc độ dòng chảy trong bể thay đổi theo lưu lượng nước thải, vì diện tích tiết diện này luôn thay đổi, hướng dẫn nước vào bể lại không trùng với hướng nước chảy trong phần công tác của bể cho nên chế độ làm việc về mặt thủy lực sẽ kém. Vì vậy, hiệu suất xử lý chất hữu cơ thấp, cặn cát chứa nhiều chất hữu cơ.

4. Tính toán thiết kế bể lắng đứng

Khi tính toán những bể lắng đứng, người ta thường sử dụng những công thức cơ bản như khi tính toán những bể lắng ngang, song trong đó không tính đến hiện tượng chảy rối của dòng chảy. 

Tốc độ chuyển động thẳng đứng V của nước thải chọn bằng tốc độ lắng nhỏ nhất Uo của những chất lơ lửng cần giữ lại trong bể lắng. Đại lượng Uo xác định theo đường cong lắng của các hạt. Diện tích tính toán của tiết diện ngang của bể bằng diện tích mặt thoáng của nước trong bể (theo mặt bằng) trừ đi diện tích tiết diện của ống trung tâm. Chiều cao công tác của bể lắng bằng khoảng cách từ đầu dưới ống trung tâm đến mực nước.

Trên đây là những thông tin về bể lắng đứng Môi trường Hợp Nhất chia sẻ đến Quý bạn đọc, hy vọng các bạn có thêm nhiều kiến thức hữu ích. Đồng thời, Hợp Nhất hoan nghênh mọi ý kiến đóng góp từ Quý bạn đọc để nội dung bài viết được hoàn thiện tốt hơn.

Để tham khảo thêm các thông tin về các loại bể khác trong hệ thống xử lý nước thải như bể lắng cát, bể xử lý sinh học, bể khử trùng, v.v… trong hệ thống xử lý nước thải, các bạn có thể truy cập vào mục tin tức môi trường trên website của chúng tôi: moitruonghopnhat.com, xin cảm ơn!

5. Tài liệu tham khảo (Reference material)

Trong bài viết này, chúng tôi có tham khảo thông tin và tài liệu từ một số nguồn: 

• Sách Xử lý nước thải, chủ biên GS. TS Lâm Minh Triết - GS. TS Trần Hiếu Nhuệ cùng nhóm biên soạn. 
• Tổng hợp