Bể lắng ngang là gì? Nguyên lý làm việc và cấu tạo bể lắng ngang

Bể lắng ngang là một loại bể lắng được sử dụng để loại bỏ các hạt lơ lửng ra khỏi nước. Chúng thường được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước cấp và nước thải. Nước chảy qua bể với tốc độ chậm. Điều này cho phép các hạt lơ lửng lắng xuống đáy bể, nơi chúng có thể được loại bỏ. Vậy, cấu tạo của bể lắng ngang gồm những bộ phận nào, nguyên lý hoạt động ra sao và có những ưu nhược điểm gì? Cùng Envico tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Bể lắng ngang là gì?

Bể lắng ngang là công trình xử lý cơ học có dạng hình hộp chữ nhật dài, hoạt động dựa trên phương pháp tách pha lỏng – rắn bằng trọng lực để loại bỏ trực tiếp các tạp chất lơ lửng, bông cặn hóa lý hoặc bùn sinh học không hòa tan ra khỏi dòng nước. Hệ thống này được thiết kế chuyên biệt để đáp ứng cho các trạm xử lý nước cấp và nước thải có mức công suất khổng lồ, thường đạt lưu lượng hoạt động từ 15.000 m³/ngày đêm lên đến hàng trăm ngàn m³/ngày đêm. Việc sử dụng bể lắng ngang ở giai đoạn tiền xử lý giúp giảm độ đục, loại bỏ 50% – 65% cặn lơ lửng (SS), đóng vai trò bảo vệ an toàn và giảm tải cho các cụm lọc màng hoặc bể phản ứng sinh học ở giai đoạn sau.

Cấu tạo của bể lắng ngang gồm những gì?

• Chiều sâu và chiều dài: Hệ thống được thiết kế với chiều sâu dao động từ 2m đến 4m, trong khi chiều dài tối thiểu phải gấp 10 lần chiều sâu (tương đương từ 20m đến 35m).
• Số lượng và kích thước ngăn: Tùy thuộc vào quy mô lưu lượng nước cần xử lý, bể lắng ngang thường được chia thành hai hay nhiều ngăn hoạt động song song, với chiều rộng của mỗi ngăn nằm trong khoảng từ 2,5m đến 6m.
• Chất liệu của bể: Toàn bộ kết cấu chịu lực thủy tĩnh của bể chủ yếu được thi công bằng vật liệu bê tông cốt thép, thép phủ sơn chống ăn mòn, thép không gỉ hoặc inox.
• Phân chia khu vực chính: Cấu trúc của bể được phân thành 3 khu vực chức năng chính biệt lập bao gồm: vùng phân phối nước (dàn đều nước đầu vào), vùng lắng (không gian cho hạt cặn rơi tự do) và vùng tập trung chứa cặn (nơi thu gom bùn đáy).
• Sau khi quá trình lắng hoàn tất: Lớp bùn cặn tích tụ dưới đáy sẽ được hệ thống thu gom cào về hố để xả bỏ định kỳ, trong khi đó phần nước sạch dâng lên bề mặt sẽ được thu bằng hệ thống máng tràn để tiếp tục đưa sang công đoạn xử lý phía sau.  

Hình 1: Cấu tạo của bể lắng ngang

Nguyên lý hoạt động của bể lắng ngang như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của bể lắng ngang trong xử lý nước thải được vận hành theo cơ chế “Dòng nước chảy chậm để cặn tự rơi“, bản chất của quá trình này gồm 4 giai đoạn liên tục như sau:

• Dàn đều nước vào: Nước thải chảy vào đầu bể sẽ đập qua một tấm chắn ngập sâu từ 0,5m đến 1m (với chiều sâu tổng của bể thiết kế dưới 4m) để giảm tốc độ chảy xiết và dàn đều dòng nước ra khắp bề rộng lẫn chiều sâu của bể.
• Lắng cặn bẩn: Dòng nước sau đó di chuyển chầm chậm theo phương ngang từ đầu bể đến cuối bể, tạo đủ thời gian tĩnh lặng để các hạt bùn cặn lơ lửng bị trọng lực kéo rơi dần xuống đáy.
• Gom bùn an toàn: Bùn rơi xuống sẽ trượt theo đáy bể có thiết kế dốc ngược về hướng hố thu (độ dốc i = 0,01 – 0,02 nếu dùng máy gạt cơ giới, hoặc i $\ge$ 0,05 nếu thu bùn thủ công, vách hố nghiêng $\ge$ 45 độ). Đặc biệt, bể luôn duy trì một lớp đệm nước tĩnh sâu khoảng 0,3m đến 0,4m nằm sát đáy để bảo vệ lớp bùn đã lắng không bị dòng chảy xáo trộn cuốn lên lại.
• Chặn váng và thu nước trong: Ở phần cuối bể, một tấm chắn thiết kế nửa chìm nửa nổi (nhô cao 0,15m – 0,2m so với mặt nước) sẽ làm nhiệm vụ chặn toàn bộ bọt và váng nổi lại. Phần nước trong sạch dâng lên bề mặt sẽ chảy tràn qua máng thu để đi ra ngoài, đồng thời khoảng cách an toàn từ mặt nước lên đỉnh tường bể luôn được khống chế ở mức 0,25m đến 0,40m.

Hình 2: Nguyên lý hoạt động của bể lắng ngang

Bể lắng ngang có những ưu nhược điểm gì?

Ưu điểm

• Khả năng loại bỏ phần lớn các hạt rắn lơ lửng trong nước thải, giúp giảm tải lượng ô nhiễm.
• Thiết kế đơn giản và hiệu quả không chỉ tiết kiệm chi phí vận hành mà còn dễ dàng bảo trì.
• Với cấu trúc bền vững, bể lắng ngang có thể hoạt động ổn định trong thời gian dài mà không cần thay thế nhiều thiết bị.

Nhược điểm

• Diện tích chiếm dụng lớn, khiến nó khó áp dụng trong các khu vực có không gian hạn chế.
• Bể lắng ngang có thể gặp khó khăn trong việc xử lý các hạt rắn nhỏ hoặc nhẹ, yêu cầu các biện pháp xử lý bổ sung để đảm bảo hiệu quả.

Hình 3: Bể lắng ngang cần diện tích lớn để xây dựng

>>>Xem thêm: Xử lý nước thải bằng phương pháp hóa học 

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng:

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lắng trong bể, ví dụ như:

• Tốc độ dòng chảy: Tốc độ dòng chảy cao sẽ làm giảm thời gian lắng và do đó làm giảm hiệu quả lắng. Ví dụ: nước chảy nhanh trong bể lắng sẽ không có đủ thời gian để lắng xuống đáy bể.
• Kích thước và hình dạng của hạt: Các hạt có kích thước lớn và hình dạng bất thường sẽ lắng nhanh hơn các hạt có kích thước nhỏ và hình dạng gần với hình cầu. Ví dụ: cát sẽ lắng nhanh hơn bùn.
• Khối lượng riêng của hạt: Các hạt có khối lượng riêng lớn sẽ lắng nhanh hơn các hạt có khối lượng riêng nhỏ.Ví dụ: các hạt kim loại sẽ lắng nhanh hơn các hạt nhựa.
• Độ nhớt của nước: Nước có độ nhớt cao sẽ làm chậm quá trình lắng. Ví dụ: nước có chứa nhiều chất hữu cơ sẽ có độ nhớt cao hơn nước sạch.

Bể lắng ngang thường được sử dụng trong những lĩnh vực nào?

Nhờ vào tính ổn định thủy lực và khả năng đáp ứng dải công suất khổng lồ, bể lắng ngang là công trình tiền xử lý tiêu chuẩn, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều hạ tầng kỹ thuật trọng điểm.

• Xử lý nước cấp đô thị: Công trình đóng vai trò loại bỏ trực tiếp bùn đất, cát mịn từ các nguồn nước mặt tự nhiên (như sông, hồ) có độ đục biến động cao trên 100 NTU, giúp giảm tải bảo vệ vật liệu lọc cát phía sau và cung cấp nước sinh hoạt đạt chuẩn cho cộng đồng.
• Xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp: Vận hành như một bể lắng sơ cấp để giữ lại 50 – 60% hàm lượng cặn hữu cơ lơ lửng trước khi xả vào hệ thống sinh học hiếu khí Aerotank, đồng thời ứng dụng làm cụm bể lắng thứ cấp để tách và thu hồi bùn hoạt tính.
• Tái sử dụng nước sản xuất và công nghiệp nặng: Được triển khai để thu hồi nước rửa tuần hoàn trong các nhà máy có tính chất đặc thù như luyện kim, khai khoáng, hay sản xuất giấy, qua đó giảm thiểu lượng nước ngầm cần khai thác và bảo vệ môi trường khu vực.

Một số câu hỏi thường gặp về bể lắng ngang

Các sự cố thường gặp nhất khi vận hành bể lắng ngang là gì?

Các sự cố thường gặp nhất khi vận hành bể lắng ngang là hiện tượng bùn nổi (Sludge Bulking) do bùn lưu quá lâu sinh ra khí đẩy lên mặt nước, tình trạng độ đục đầu ra tăng cao đột ngột do quá tải lưu lượng làm vỡ bông cặn, và sự cố kẹt hệ thống cầu gạt bùn cơ khí do có dị vật lớn rơi vào bể hoặc biến dạng đường ray.

Hệ thống thu gom bùn cặn dưới đáy bể lắng ngang hoạt động bằng thiết bị gì?

Hệ thống thu gom bùn cặn dưới đáy bể lắng ngang hoạt động bằng hệ thống cầu gạt bùn dạng tịnh tiến (bắc ngang qua bể và di chuyển tiến lùi dọc theo chiều dài bể bằng động cơ), sử dụng các khung thả lắp lưỡi gạt cao su sát đáy để cào dồn liên tục lượng bùn lắng về hố thu tập trung ở đầu bể.

Các thông số thủy lực nào quyết định trực tiếp đến việc hạt cặn có lắng được trong bể lắng ngang hay không?

Các thông số thủy lực quyết định trực tiếp đến việc hạt cặn có lắng được trong bể lắng ngang hay không bao gồm tải trọng bề mặt (tỷ lệ lưu lượng nước trên diện tích mặt bằng bể), vận tốc dòng chảy ngang (được khống chế khắt khe từ 5 đến 12 mm/s) và các chỉ số đánh giá tính ổn định dòng chảy (như chỉ số Reynolds và số Froude) nhằm đảm bảo dòng nước luôn chảy tầng, không sinh ra dòng rối cuốn bùn ngược trở lên.

Tóm lại, bể lắng ngang là một thiết bị xử lý nước thải quan trọng thường được áp dụng trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và đô thị. Thiết bị này có nhiều ưu điểm như dễ vận hành, bảo trì đơn giản và chi phí đầu tư thấp. Kết hợp với các công nghệ xử lý khác, bể lắng ngang góp phần mang lại hiệu quả xử lý nước thải cao, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

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 : Xử lý nước thải – Envico