Quá trình lắng và bể lắng

Quá trình lắng là một bước quan trọng trong xử lý nước, đặc biệt trong các hệ thống xử lý nước uống hoặc nước thải. Đây là một quá trình tách biệt các hạt cặn, bùn, và các chất lơ lửng ra khỏi nước thông qua sự hấp dẫn trọng lực.

NGUYÊN LÝ CỦA QUÁ TRÌNH LẮNG

📌 Mục đích:✔ Loại bỏ cặn lơ lửng (bông cặn, đất, cát, sét, vi sinh vật).✔ Giảm tải cho quá trình lọc, giảm chi phí vận hành.✔ Nâng cao chất lượng nước đầu ra.

📌 Cơ chế lắng:Dưới tác động của trọng lực, các hạt cặn có khối lượng riêng lớn hơn nước sẽ chìm xuống đáy bể. Quá trình này diễn ra qua các giai đoạn:

1️⃣ Chuyển động rơi riêng lẻ: Hạt cặn nhỏ lắng xuống mà không va chạm vào nhau.

2️⃣ Lắng tập hợp (lắng kết bông): Các bông cặn kết dính lại và lắng nhanh hơn.

3️⃣ Nén bông cặn: Ở phần đáy bể, lớp cặn dày đặc hơn và bị nén lại.

📌 Tốc độ lắng phụ thuộc vào:

✔ Kích thước và khối lượng riêng của hạt cặn.

✔ Độ nhớt và nhiệt độ nước.

✔ Thiết kế bể lắng (diện tích, chiều sâu, thời gian lưu nước).

1. Quá Trình Lắng:

Quá trình lắng dựa trên nguyên lý trọng lực, trong đó các hạt cặn hoặc các bông cặn (flocs) sau khi hình thành trong quá trình keo tụ và kết tủa, sẽ dần dần lắng xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực.

Quá trình này có thể được chia thành các giai đoạn chính:

Hình thành bông cặn (flocs): Trong bước keo tụ, các hạt lơ lửng được kết tụ thành các bông cặn lớn. Quá trình này diễn ra trước khi lắng.
Lắng (Sedimentation): Khi bông cặn đã đủ lớn, chúng sẽ rơi xuống đáy bể dưới tác dụng của trọng lực, tách ra khỏi nước trong. Quá trình này diễn ra trong bể lắng.
Chảy qua nước trong (Effluent Water): Nước trong từ quá trình lắng sẽ được lấy ra khỏi bể, tiếp tục các bước xử lý tiếp theo, như lọc hoặc khử trùng.
Tập trung cặn (Sludge Concentration): Các bông cặn lắng xuống đáy bể sẽ tạo thành một lớp cặn. Cặn này sẽ được hút ra và xử lý tiếp (như đóng bùn hoặc xử lý bùn).

2. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Quá Trình Lắng:

Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình lắng bao gồm:

Kích thước và mật độ của bông cặn: Bông cặn lớn và nặng sẽ lắng nhanh hơn các bông cặn nhỏ hoặc nhẹ. Nếu bông cặn không đủ lớn, quá trình lắng sẽ không hiệu quả.
Tốc độ dòng nước: Tốc độ dòng nước trong bể lắng phải đủ chậm để các bông cặn có thể lắng xuống, nhưng cũng không quá chậm để nước không bị ứ đọng.
Độ sâu của bể lắng: Độ sâu của bể lắng phải đủ lớn để tạo ra thời gian đủ dài cho các bông cặn lắng xuống đáy.
Đặc tính của nước: Nếu nước có nhiều chất lơ lửng hoặc các tạp chất có kích thước rất nhỏ, quá trình lắng có thể không hiệu quả mà cần kết hợp thêm các biện pháp khác như lọc.

CÁC LOẠI BỂ LẮNG

3. Bể Lắng:

Bể lắng là nơi diễn ra quá trình tách các hạt cặn ra khỏi nước bằng trọng lực. Bể lắng có thể được thiết kế theo các kiểu khác nhau, phổ biến nhất là:

Bể lắng ngang (Horizontal flow sedimentation tank): Nước đi qua bể theo hướng ngang. Đây là loại bể lắng phổ biến trong các hệ thống xử lý nước sinh hoạt.
Bể lắng đứng (Vertical flow sedimentation tank): Nước chảy theo phương thẳng đứng. Loại bể này thích hợp cho các ứng dụng nhỏ hơn hoặc các hệ thống xử lý có ít lượng nước.
Bể lắng dạng ống (Tube settlers): Bể lắng dạng ống sử dụng các ống nghiêng để tăng diện tích bề mặt và giúp bông cặn lắng xuống nhanh hơn. Loại bể này giúp tăng cường hiệu quả của quá trình lắng, đặc biệt khi diện tích bể hạn chế.
Bể lắng liên tục (Continuous flow clarifier): Nước được đưa vào bể một cách liên tục, đồng thời lớp cặn sẽ được tách ra và thu hồi liên tục.
Bể lắng có vách ngăn (Lamella clarifier): Là bể lắng có nhiều vách ngăn song song giúp tăng cường quá trình lắng. Các vách ngăn này giúp giảm diện tích cần thiết và tăng hiệu quả lắng.

4. Các Phương Pháp Tăng Cường Quá Trình Lắng:

Trong một số trường hợp, các phương pháp như tăng tốc độ lắng hoặc sử dụng chất trợ lắng có thể được áp dụng để làm tăng hiệu quả lắng.

Chất trợ lắng (Coagulant aids): Được sử dụng để làm tăng kích thước của các bông cặn, giúp chúng dễ dàng lắng xuống.
Sử dụng bể lắng có bề mặt gia tăng: Như bể lắng có các lamella hoặc ống, giúp tăng diện tích bề mặt để quá trình lắng diễn ra nhanh chóng hơn.

5. Xử Lý Cặn (Sludge Handling):

Cặn sau khi lắng sẽ được thu thập ở đáy bể và có thể được xử lý tiếp theo bằng các phương pháp như:

Nén bùn (Sludge thickening): Là quá trình tăng nồng độ cặn trước khi xử lý tiếp.
Lọc bùn (Sludge dewatering): Là quá trình tách nước khỏi bùn, giúp giảm thể tích bùn.
Xử lý bùn (Sludge treatment): Bùn có thể được xử lý bằng các phương pháp như phân hủy sinh học, đốt, hoặc chôn lấp.

HIỆU SUẤT VÀ VẬN HÀNH BỂ LẮNG

📌 Hiệu suất lắng:

🔹 Bể lắng truyền thống: Loại bỏ 60 - 80% cặn lơ lửng.

🔹 Bể lắng cao tải (Lamen, tiếp xúc): Loại bỏ 80 - 95% cặn lơ lửng.

📌 Các thông số vận hành quan trọng:

✔ Thời gian lưu nước: 1 - 4 giờ.

✔ Tốc độ lắng: 0.3 - 1.5 mm/s.

✔ Diện tích bể lắng: Phụ thuộc vào lưu lượng nước cần xử lý.

6. Ứng Dụng Của Quá Trình Lắng:

Quá trình lắng được sử dụng trong nhiều ngành và hệ thống xử lý nước, như:

Xử lý nước sinh hoạt: Loại bỏ các chất lơ lửng và các tạp chất trong nước.
Xử lý nước thải: Tách các chất ô nhiễm ra khỏi nước thải, giúp làm sạch nước trước khi thải ra môi trường.
Xử lý nước trong công nghiệp: Xử lý các nước thải từ các ngành công nghiệp như giấy, hóa chất, hoặc thực phẩm.

Quá trình lắng giúp loại bỏ phần lớn các tạp chất lớn và có thể là bước đầu tiên trong một chuỗi các quá trình xử lý nước, giúp cải thiện chất lượng nước một cách hiệu quả.