Bề lắng cát

BỀ LẮNG CÁT Chức năng, vị trí Bể lắng cát nhằm loại bỏ cát, sỏi, đá dăm, các loại xỉ khỏi nước thải. Trong nước thải, bản thân cát không độc hại nhưng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của các công trình và thiết bị trong hệ thống như ma sát làm mòn các thiết bị cơ khí, lắng cặn trong các kênh hoặc ống dẫn, làm giảm thể tích hữu dụng của các bể xử lý và tăng tần số làm sạch các bể này. Vì vậy trong các trạm xử lý nhất thiết phải có bể lắng cát. Bể lắng cát thường được đặt phía sau song chắn rác và trước bể lắng sơ cấp. Đôi khi người ta đặt bể lắng cát trước song chắn rác, tuy nhiên việc đặt sau song chắn có lợi cho việc quản lý bể lắng cát hơn. Trong bể lắng cát các thành phần cần loại bỏ lắng xuống nhờ trọng lượng bản thân của chúng. Ở đây phải tính toán thế nào để cho các hạt cát và các hạt vô cơ cần giữ lại sẽ lắng xuống còn các chất lơ lửng hữu cơ khác trôi đi. Có ba loại bể lắng cát chính: bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy (dạng chữ nhật hoặc vuông), bể lắng cát có sục khí hoặc bể lắng cát có dòng chảy xoáy. Các giá trị tham khảo để thiết kế bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy (hình chữ nhật) Giá trị Thông số Khoảng biến Giá trị thông thiên dụng Thời gian lưu tồn nước (giây) 45 90 60 Vận tốc chuyển động ngang ft/s 0,8 1,3 1,0 Tốc độ lắng của các hạt ft/min  Giữ lại trên lưới 0,21 mm 3,2 4,2 3,8  Giữ lại trên lưới 0,15 mm 2,0 3,0 2,5 Độ giảm áp % độ sâu diện tích ướt trong kênh dẫn 30 40 36 Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 Ghi chú: ft/s 0,3048 = m/s ft/min 0,3048 = m/min Chú ý thời gian lưu tồn nước nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu suất lắng, nếu lớn quá sẽ có các chất hữu cơ lắng. Các bể lắng thường được trang bị thêm thanh gạt chất lắng ở dưới đáy, gàu múc các chất lắng chạy trên đường ray để cơ giới hóa việc xả cặn. Loại bể lắng cát theo chiều chuyển động ngang của dòng chảy hình vuông được áp dụng hơn 50 năm qua và có thể lắp đặt thêm bộ phận cơ giới để lấy cát ở đáy bể. Diện tích cần thiết cho bể lắng cát có trọng lượng riêng 2,65 (oF - 32 = oC) Các công thức tính: Kích thước bể lắng cát ngang phải được xác định chính xác, nếu quá nhỏ sẽ không bảo đảm hiệu quả lắng, nếu quá lớn thì cặn lắng sẽ chứa nhiều chất bẩn hữu cơ. Chiều dài bể xác định theo công thức: L = Vmax . t (4.6) trong đó Vmax: tốc độ dòng chảy khi lưu lượng tối đa (m/sec) t: thời gian nước lưu lại trong bể (chọn bằng 30 60 sec) Từ điều kiện liên tục của dòng chảy ta có: (4.7) trong đó : diện tích tiết diện ướt của bể (m2) qmax: lưu lượng tối đa của nước thải (m3/sec) Số ngăn trong bể: (4.8) trong đó b: chiều rộng của mỗi ngăn (thường chọn 0,6 1,6 m đối với bể lắng cát thông thường và 4 6 m đối với bể lắng cát có thanh gạt) h1: chiều sâu công tác của bể, chọn lớn hơn chiều sâu dòng nước trong kênh dẫn nước vào bể một chút nhưng không quá 1,2 (thường h1 = 0,5 1,2m) n: phải là một số tròn. Sau khi xác định được kích thước của bể phải kiểm tra lại để trường hợp nước chảy với lưu lượng nhỏ nhất (qmin) vẫn bảo đảm có vận tốc Vmin > 0,15 m/giây. Chiều sâu lớp cặn lắng xuống h2 phụ thuộc lượng cặn lắng và thời gian giữa hai lần xả. Thể tích phần cặn lắng xuống là: (m3) (4.9) trong đó Ntt: dân số tính toán theo chất lơ lửng (người) P: lượng cặn theo đầu người, đối với nước thải sinh hoạt P = 0,02 L/ng.ng.đ T: thời gian giữa hai lần xả cặn, thường T = 2 4 ngày đêm. Ở các bể lắng cát ngang làm việc tốt thì cặn lắng xuống có độ tro tới 85% trong đó cát chiếm 60%. Độ ẩm của cặn 60% và trọng lượng thể tích 1,5 T/m3. Chiều sâu lớp cặn h2 là: (4.10) Đối với hệ thống thoát nước chung, thể tích cặn lắng trong bể lắng cát tăng gấp 1,5 2 lần. Chiều sâu tổng cộng của bể lắng cát: H = h1 + h2 + h3 (4.11) với h3: chiều cao phần tường kể từ mặt nước trở lên. Chọn h3 = 0,2 0,4m. Bể lắng cát có sục khí Được thiết kế để loại các hạt cát có kích thước lớn hơn 0,2 mm. Các ống phân phối khí đặt cách đáy bể 0,45 0,6 m. Các giá trị tham khảo để thiết kế bể lắng cát có sục khí Giá trị Thông số Khoảng biến thiên Giá trị thông dụng Thời gian lưu tồn nước ở lưu lượng cưc đại (phút) 2 5 3 kích thướt  Sâu(ft) 7 16  Dài (ft) 25 65  Rộng (ft) 8 23  tỉ lệ sâu : rộng 1:1 5:1 1,5:1  tỉ lệ dài : rộng 3:1 5:1 4:1 Lượng không khí cần (ft3/min.ft chiều dài) 2,0 5,0 Lượng cát ft3/Mgal 0,5 27 2 Nguồn: Wastewater Engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 Ghi chú: ft/s 0,3048 = m/s ft/min 0,3048 = m/min ft3/min.ft chiều dài 0,0929 = m3/min.m ft3/Mgal 0,00748 = m3/103 m3 Sơ đồ bể lắng cát có sục khí và dòng chảy trong bể Tính toán: (m2) (4.12) trong đó qmax: lưu lượng tối đa của nước thải (m3/sec) Vt: tốc độ thẳng của dòng chảy (m/sec) n: số ngăn bể W: tiết diện ngang của bể Từ đó xác định được kích thước của tiết diện. Nên chọn tỉ lệ giữa chiều rộng : chiều sâu tổng cộng là1 :1,5, dài : rộng = 4 :1 Bể lắng cát đứng có dòng chảy xoáy Sân phơi cát Cặn xả ra từ bể lắng cát còn chứa nhiều nước nên phải phơi khô ở sân phơi cát hoặc hố chứa cát đặt ở gần bể lắng cát. Chung quanh sân phơi cát phải có bờ đắp cao 1 2 m. Kích thước sân phơi cát được xác định với điều kiện tổng chiều cao lớp cát h chọn bằng 3 5 m/năm. Cát khô thường xuyên được chuyển đi nơi khác. Diện tích hữu ích của sân phơi cát xác định theo công thức sau: (m) (4.37) trong đó p: lượng cặn lắng tính theo đầu người. Chọn p = 0,02 L/ng.ng.đ Ntt: dân số tính toán theo chất lơ lửng. Số ô của sân phơi cát phải chọn không quá 2. Sân phơi cát có thể xây dựng trên nền đất tự nhiên hoặc nhân tạo. Khi đất thấm tốt (cát, á cát) thì xây dựng sân phơi cát với nền tự nhiên. Nếu là đất thấm nước kém hoặc không thấm nước (á sét, sét) thì phải xây dựng nền nhân tạo. Khi đó phải đặt hệ thống ống ngầm có lỗ để thu nước thấm xuống. Nước này có thể dẫn về trước bể lắng cát.