Bể Lắng Ly Tâm Trong Hệ Thống Xử Lý Nước

Khi nói đến việc xử lý nước, hiệu quả và độ tin cậy là tối quan trọng. Bể lắng ly tâm nổi lên như một lựa chọn hàng đầu nhờ khả năng vượt trội trong việc loại bỏ các chất rắn lơ lửng. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn những thông tin toàn diện về bể lắng ly tâm, từ nguyên lý hoạt động, ưu điểm vượt trội đến những ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khác nhau. Với sự hiểu biết sâu sắc về công nghệ này, bạn sẽ có thể đưa ra những lựa chọn phù hợp nhất cho nhu cầu xử lý nước thải của mình.

Bể lắng ly tâm là gì?

Lắng ly tâm là một phương pháp tách các chất bằng cách sử dụng lực ly tâm để lắng xuống các hạt trong một hỗn hợp rắn lỏng. Trong bể ly tâm, hình thành hai pha chính:

• Pha cặn ly tâm: Thường không đồng nhất về cấu trúc và chứa các hạt có tỷ trọng lớn, được lắng xuống dưới tác động của lực ly tâm.
• Pha lỏng: Nằm trên lớp cặn và thường là sản phẩm đã được ly tâm và lọc ra khỏi pha rắn. Pha lỏng này có thể là một pha duy nhất hoặc có thể chứa nhiều pha, tùy thuộc vào sự khác biệt về tỷ trọng của các thành phần trong chất lỏng.

Bể lắng ly tâm là bể chứa tròn. Nước chuyển động theo chiều từ tâm ra vành đai. Vận tốc nước nhỏ nhất là ở vành đai. Loại bể lắng này được ứng dụng cho lưu lượng nước thải lớn hơn 20.000m3/ng.đ. Chiều sâu phần lắng của bể là 1,5 -5m, tỷ lệ đường kính và chiều sâu là 6-30. Người ta thường sử dụng bể có đường kính 16-60m. Hiệu quả lắng là 60%.

Hiệu quả lắng có thể được nâng cao bằng cách tăng vận tốc lắng nhờ chất đông tụ, keo tụ hoặc giảm độ nhớt của nước thải bằng đun nóng. Ngoài ra còn có thể tăng diện tích lắng và tiến hành quá trình lắng trong tầng nước mỏng. Khi chiều sâu nhỏ, quá trình lắng diễn ra trong thời gian ngắn (4-10p), cho phép giảm kích thước bể lắng. Quá trình này được thực hiện trong bể lắng dạng ống hoặc tấm chắn. Đường kính ống 25-50mm và chiều dài 0,6-1m. Các ống có thể đặt nghiêng một góc nhỏ đến 5 độ hoặc lớn 45 – 60 độ.

>>>Xem thêm: Quy trình xử lý nước thải đạt chuẩn QCVN

Bể lắng ly tâm có cấu tạo như thế nào?

Bể lắng ly tâm có các thành phần sau:

• Ống đưa nước vào bể: Dùng để đưa nước thải từ nguồn vào bể lắng ly tâm để bắt đầu quá trình xử lý.
• Ống trung tâm phân phối nước: Đặt ở trung tâm của bể, phân phối nước thải ra xung quanh trục tâm để đảm bảo quá trình xử lý đều đặn.
• Ống thu nước sau lắng: Thu nước đã qua quá trình lắng ly tâm, loại bỏ hạt bẩn và tạp chất, đưa nước đã xử lý ra khỏi bể.
• Ống tháo cặn nổi: Dùng để loại bỏ cặn và tạp chất đã lắng xuống đáy bể, giúp giữ bể sạch sẽ.
• Mương thu: Đặt ở dưới bể lắng để thu thập cặn và tạp chất đã được loại bỏ, giúp dễ dàng vận chuyển và xử lý cặn.
• Máng răng cưa: Hướng dòng nước và cặn vào các vùng chứa cặn trong bể, tạo điều kiện cho quá trình lắng đọng và tách cặn.
• Cánh gạt bọt: Đẩy bọt khí ra khỏi bề mặt nước, giúp giảm thiểu tình trạng bọt khí gây cản trở quá trình lắng đọng.
• Cánh gạt bùn: Đẩy các hạt cặn và bùn ra vùng lắng đọng của bể, giúp tách chúng ra khỏi nước.
• Vành chắn bọt nổi: Ngăn bọt khí và các hạt nhẹ cản trở quá trình lắng đọng và tách chất bẩn.
• Bộ chuyển động: Tạo lực ly tâm để đẩy các hạt bẩn và tạp chất lên đáy bể, thường là động cơ điện hoặc thủy lực.

Bể lắng ly tâm hoạt động theo nguyên lý nào?

Bể lắng ly tâm hoạt động dựa trên nguyên lý suy giảm vận tốc dòng chảy kết hợp với tác dụng của trọng lực để tách các chất rắn ra khỏi nước thải. Nước thải được đưa vào bể qua ống trung tâm, chảy trào lên trên và sau đó được phân phối đều vào vùng lắng thông qua hệ thống miệng phân phối.

Giai đoạn 1 – Phân phối dòng chảy đầu vào

Dòng nước thải được nạp liên tục qua ống trung tâm và tỏa đều ra vành đai xung quanh, với vận tốc hướng tâm được khống chế nghiêm ngặt luôn dưới 10 mm/s tại vị trí cách tâm bán kính $R/2$ để tránh gây xáo trộn động lực học.

Giai đoạn 2 – Tách pha rắn – lỏng dưới tác dụng của trọng lực

Khi diện tích mặt cắt ngang tăng dần theo bán kính làm vận tốc dòng chảy hướng tâm suy giảm tự nhiên, các hạt cặn lơ lửng (TSS) có vận tốc lắng lớn hơn lực cản dòng chảy sẽ mất động năng và lắng chìm xuống khu vực đáy bể.

Giai đoạn 3 – Thu gom cặn lắng và xả bùn

Dàn cơ cấu cào bùn được cài đặt duy trì tốc độ quay cực chậm từ 2 đến 4 vòng/giờ nhằm liên tục gạt lớp bùn đặc về hố trung tâm đáy bể, sau đó bùn được bơm hút hoặc xả tự động theo nguyên lý áp lực thủy tĩnh ra ngoài.

Giai đoạn 4 – Thu hồi nước sạch sau lắng

Lớp nước trong nổi lên phía trên bề mặt sẽ được thu gom thông qua hệ thống máng tràn răng cưa kết hợp với tấm chắn bọt nổi, đem lại hiệu suất loại bỏ cặn lơ lửng tổng thể đạt mức 45% đến 60% tùy thuộc vào lưu lượng thiết kế.

Bể lắng ly tâm được ứng dụng như thế nào trong xử lý nước thải?

• Ứng dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt: Bể lắng ly tâm đảm nhiệm vai trò tiền xử lý cơ học nhằm phân tách tức thời từ 50-70% tải lượng chất rắn lơ lửng (TSS) và các tạp chất thô phát sinh từ khu dân cư trước khi dòng nước được nạp vào cụm công trình sinh học hiếu khí phía sau.
• Ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp: Tại sơ đồ công nghệ của các nhà máy sản xuất, thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc phân lập triệt để dầu mỡ, cặn hữu cơ và các hóa chất lơ lửng nhằm giảm tải lượng ô nhiễm hữu cơ (BOD/COD) cho toàn bộ quy trình hóa lý hoặc sinh học kế tiếp.
• Ứng dụng trong xử lý nước thải y tế: Công trình được thiết kế chuyên biệt tại các hệ thống trạm xử lý của bệnh viện để cô lập an toàn các thành phần nguy hại như máu, mô sinh học và cặn lơ lửng sau quá trình khử trùng sơ bộ.
• Ứng dụng trong xử lý nước thải nông nghiệp: Thiết bị cơ lý này trực tiếp can thiệp vào quy trình làm sạch nước nhằm thu hồi nhanh chóng phân bón dư thừa, tàn dư thuốc bảo vệ thực vật và các tạp chất lơ lửng bị cuốn trôi từ các mô hình canh tác.
• Ứng dụng trong xử lý nước thải ngành khai thác mỏ: Bể lắng hướng tâm thực hiện chức năng thu hồi lượng lớn đá vụn, đất cát và bùn quặng kích thước nhỏ phát sinh từ hoạt động khai khoáng, qua đó giúp hệ thống tuần hoàn tái sử dụng nước sản xuất và khống chế tối đa tác động ô nhiễm ra môi trường.

Ưu nhược điểm của bể lắng ly tâm trong xử lý nước thải

Loại bể lắng ly tâm khi được ứng dụng trong xử lý nước thải sẽ tồn tại các ưu điểm sau:

• Thiết kế nhỏ gọn và đơn giản: Dễ dàng vận hành và bảo trì.
• Tiết kiệm diện tích: Loại bỏ tạp chất và cặn lơ lửng hiệu quả trong không gian nhỏ. Tiết kiệm diện tích so với các hệ thống xử lý nước thải khác.
• Linh hoạt trong việc đặt hố thu cặn: Hố thu cặn có thể được đặt ở nhiều vị trí trong bể mà vẫn đảm bảo hiệu suất hoạt động.
• Sử dụng nguyên vật liệu chất lượng: Bể thường được xây dựng bằng vật liệu cao cấp và thân thiện với môi trường.

Bên cạnh những ưu điểm nổi trội, loại bể lắng này cũng có một vài khuyết điểm như:

• Chi phí xây dựng cao: Do sử dụng vật liệu cao cấp và thiết kế đặc biệt, bể lắng ly tâm có thể đắt đỏ hơn so với các hệ thống khác.
• Vùng xoáy nước và hiệu suất lắng đọng: Bể có thể có nhiều vùng xoáy nước, gây ra sự không đồng đều trong quá trình lắng đọng. Điều này có thể làm giảm hiệu quả làm việc và quá trình lắng đọng của các hạt cặn.
• Không phù hợp cho mọi ứng dụng: Bể lắng ly tâm không phải là giải pháp tối ưu cho mọi trường hợp xử lý nước thải. Việc sử dụng bể này khi không cần thiết có thể gây lãng phí chi phí và diện tích.

>>Xem thêm: Xử lý nước thải bằng phương pháp vật lý 

Các thông số thiết kế đặc trưng bể lắng ly tâm

Các thông số thiết kế đặc trưng được thể hiện dưới bảng sau:

Kích thước bể lắng ly tâm được tính như thế nào?

Quy trình thiết kế không gian hình học của bể lắng ly tâm được các kỹ sư triển khai tuần tự theo 3 bước:

Bước 1: Tính thể tích vùng lắng

Thể tích vùng lắng được xác định theo công thức: W = Qmax x t

Trong đó:

• W: Thể tích vùng lắng của bể (m3).
• Qmax: Lưu lượng nước thải lớn nhất đổ về hệ thống trong một giờ (m3/h).
• t: Thời gian lưu nước thiết kế, tiêu chuẩn dao động từ 1,5 đến 2,5 giờ.

Bước 2: Tính diện tích bề mặt bể

Diện tích mặt bằng được xác định theo công thức: F = Qmax / u

Trong đó:

• F: Diện tích bề mặt bể lắng (m2).
• Qmax: Lưu lượng nước thải lớn nhất tính theo giờ (m3/h).
• u: Tải trọng bề mặt (hay vận tốc lắng rơi), đơn vị (m3/m2.h).

Bước 3: Xác định các thông số hình học (D và H)

Từ diện tích F ở bước 2, đường kính của bể được suy ra theo công thức tính diện tích hình tròn: F = (3,14 x D^2) / 4

Trong đó:

• F: Diện tích bề mặt bể lắng vừa tính (m2).
• D: Đường kính thực tế của bể lắng, thông thường dao động từ 16 đến 60 mét.
• 3,14: Hằng số Pi.

Kiểm tra điều kiện thủy lực: Chiều sâu vùng lắng (H) được thiết kế độc lập và giới hạn trong khoảng từ 1,5 đến 5,0 m. Sau khi có D và H, kỹ sư bắt buộc phải đối chiếu tỷ lệ D:H; tỷ lệ này phải được khống chế nghiêm ngặt trong khoảng 6 đến 12 để đảm bảo tối ưu hóa động lực học của dòng chảy.

Trên đây, Envico đã chia sẻ cho bạn tất tần tật các thông tin về bể lắng ly tâm, bao gồm: định nghĩa, cấu tạo, ưu nhược điểm, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thực tế. Căn cứ vào nhu cầu của mình, bạn có thể xem xét lựa chọn loại bể lắng này. Ngoài ra, Envico là đơn vị giàu kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế, thi công hệ thống xử lý nước cấp, nước thải. Nếu có bất kỳ vấn đề, thắc mắc nào, hãy kiên hệ với chúng tôi để được tư vấn MIỄN PHÍ.

CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG ENVICO

Địa chỉ: Lầu 3, Indochina Tower, 4 Nguyễn Đình Chiểu, P. ĐaKao, Quận 1, Tp. HCM

Hotline: 0909 794 445 (Mr.Huy)

Điện thoại: (028) 66 797 205

E-mail: admin@envico.vn

Website: Congnghemoitruong.net 

Fanpage : Công ty xử lý nước thải sinh hoạt Envico