Bể lắng đứng: Tổng quan, thiết kế và ứng dụng trong xử lý nước thải

Dưới sự phát triển không ngừng của công nghệ xử lý nước thải, bể lắng đứng đã trở thành một giải pháp tiên tiến và hiệu quả. Với thiết kế đặc trưng và nguyên lý hoạt động thông minh, bể lắng đứng không chỉ loại bỏ tạp chất mà còn tối ưu hóa quy trình xử lý. Vậy bể xử lỹ nước này có những đặc điểm vượt trội gì? Cấu tạo ra sao và ứng dụng thế nào trong thực tế? Hãy cùng Thiết bị ngành nước Song Phụng khám phá tất cả về bể lắng đứng qua bài viết này!

Cấu tạo của bể lắng đứng

Bể lắng đứng có cấu tạo chính gồm các phần sau:

• Vỏ ngoài của bể: Thường làm bằng thép Cacbon CT3 phủ sơn chống gỉ hoặc inox phủ sơn epoxy, cũng có thể xây bằng bê tông hoặc gạch. Vỏ bể có dạng hình trụ tròn hoặc hình trụ vuông với đáy hình chóp, phần đáy được vát để thu bùn lắng xuống.
• Ống trung tâm (hoặc vách ngăn hướng dòng): Đây là bộ phận dẫn nước đầu vào từ trên xuống hoặc từ dưới lên một cách có kiểm soát. Ống trung tâm thường có đường kính nhỏ hơn thân bể và được đặt ở giữa. Mục đích của ống này là phân phối đều nước vào vùng lắng và giảm thiểu xáo trộn, tạo điều kiện thuận lợi cho các hạt cặn lắng xuống.
• Máng thu nước trong (hoặc hệ thống thu nước bề mặt): Được đặt ở phía trên của bể, có nhiệm vụ thu gom phần nước đã được lắng trong sau khi các hạt cặn đã lắng xuống. Máng thu nước thường có các răng cưa hoặc các lỗ thu đều để đảm bảo nước được thu đều trên toàn bộ bề mặt và tránh hiện tượng dòng chảy cục bộ.
• Bộ phận thu bùn: Bao gồm cánh gạt bùn lắp đặt ở đáy bể để thu và đưa bùn lắng xuống đáy ra ngoài xử lý.
• Hệ thống xả bùn: Bao gồm ống xả bùn và van điều khiển, được đặt ở đáy vùng chứa bùn. Hệ thống này có nhiệm vụ xả định kỳ hoặc liên tục lượng bùn đã lắng ra khỏi bể để duy trì hiệu quả lắng và tránh tình trạng bùn tích tụ quá nhiều gây ảnh hưởng đến chất lượng nước đầu ra.
• Ống dẫn nước vào: Đưa nước cần xử lý vào ống trung tâm hoặc vùng phân phối.
• Ống dẫn nước ra: Dẫn nước đã lắng trong từ máng thu nước ra khỏi bể để tiếp tục các công đoạn xử lý tiếp theo hoặc sử dụng.

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 chảy từ dưới lên theo phương thẳng đứng. Bùn trong nước thải có trọng lượng lớn hơn nên lắng xuống đáy còn nước trong theo răng cưa thoát ra ngoài.

Đường chuyển động của nước:

Nước theo mương (ống) vào trung tâm đáy xuống, khi ra khỏi ống trung tâm nước thay đổi hướng chuyển động và từ từ chuyển động từ dưới lên đến 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 đều theo tiết diện ngang hay không là tùy thuộc vào nhiều điều kiện. Chẳng hạn, tốc độ chuyển động của nước trong ống trung tâm V1 và trên bàn chắn bể lắng là V; tỷ lệ giữa chiều cao và đường kính của bể; chiều cao của lớp nước trung hòa,…
Tấm chắn và phần loe ra của ống trung tâm có tác dụng làm cho nước phân phối đều hơn trên tiết diện của bể và chống hiện tượng sục bùn khi nước ra khỏi ống trung tâm.

Tấm chắn và vận tốc lắng:

Mọi hạt cặn khi vào bể có khuynh hướng chuyển động cùng với lớp nước với tốc độ dòng chảy V của nước. Trong khi đó, dưới tác dụng của trọng lực, nó lại có khuynh hướng lắng xuống với tốc độ lắng Uo (tốc độ rơi tự do phụ thuộc vào kích thước hình dạng trọng lượng của hạt, vào độ nhớt của nước).
Muốn hạt ở trạng thái lơ lửng hay 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:

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 có độ lớn thủy lực 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.

Thu nước đã lắng và cặn:

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 cần xả 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 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%).

So với bể lắng ngang, bể lắng đứng có nhiều ưu điểm 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.

Đặc điểm của bể lắng đứng

Bể lắng đứng nổi bật với khả năng tiết kiệm diện tích so với các loại bể lắng khác. Nhờ vào thiết kế đứng, loại bể này không chiếm quá nhiều không gian ngang, phù hợp cho các khu vực có hạn chế về mặt bằng. Bên cạnh đó, bể lắng đứng còn có khả năng xử lý nước thải với lượng cặn lơ lửng lớn, giúp giảm thiểu lượng cặn trước khi nước được chuyển sang các bước xử lý tiếp theo.

Điểm mạnh của bể lắng đứng không chỉ nằm ở hiệu suất mà còn ở khả năng điều chỉnh phù hợp với từng nhu cầu cụ thể. Từ quy mô nhỏ đến lớn, bể lắng đứng có thể được tùy chỉnh để đáp ứng mọi yêu cầu về xử lý nước thải, đảm bảo hiệu quả cao nhất.

Các loại bể lắng được ứng dụng phổ biến

Dưới đây là các loại bể lắng được ứng dụng phổ biến trong hệ thống xử lý nước thải:

• Bể lắng đứng sơ cấp: Đặt ở đầu quy trình xử lý nước thải, bể này chủ yếu loại bỏ chất hữu cơ và giảm đáng kể lượng chất lơ lửng (50-70%) cùng BOD (25-40%). Chức năng chính là giảm tải ô nhiễm, chuẩn bị nước cho các bước xử lý sinh học tiếp theo.
• Bể lắng đứng thứ cấp: Đặt sau giai đoạn xử lý sinh học, bể này có nhiệm vụ chính là lắng và tách các vi sinh vật (bùn hoạt tính) ra khỏi nước đã xử lý. Mục tiêu là làm trong nước trước khi xả thải hoặc chuyển sang các công đoạn xử lý khác.

Tính toán thông số khi thiết kế bể lắng đứng

Khi thiết kế bể lắng đứng, tính toán các thông số kỹ thuật là vô cùng quan trọng để đảm bảo hiệu suất hoạt động. Các thông số cần quan tâm bao gồm diện tích bể, chiều cao bể, lưu lượng nước thải, và tốc độ lắng của các hạt cặn.

Diện tích bể phải đủ lớn để đảm bảo lưu lượng nước thải có đủ thời gian để các hạt cặn lắng xuống. Chiều cao bể cũng cần được tính toán chính xác, sao cho nước có đủ không gian để lắng trước khi được thu gom ra ngoài. Tốc độ lắng của các hạt cặn cũng là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất lắng của bể.

Nghiên cứu thêm về các loại bể lắng:

• Bể lắng Lamen: Nguyên lý hoạt động và so sánh với bể lắng thường
• Bể Lắng Ngang Là Gì? Ứng Dụng Trong Xử Lý Nước Thải
• Bể lắng cát: Tất tần tật những gì bạn cần biết

So sánh bể lắng đứng với các loại bể lắng khác

So với các loại bể lắng ngang hoặc bể lắng lamen, bể lắng đứng có nhiều ưu điểm nổi bật. Đầu tiên, bể lắng đứng tiết kiệm diện tích, phù hợp với các khu vực có hạn chế về không gian. Thứ hai, loại bể này có hiệu suất cao hơn trong việc xử lý nước thải chứa nhiều cặn lơ lửng, giúp giảm thiểu lượng cặn đáng kể trước khi chuyển sang giai đoạn xử lý tiếp theo.

Tuy nhiên, nhược điểm của bể lắng đứng là hệ thống thu gom cặn yêu cầu bảo trì phức tạp hơn. Điều này đòi hỏi các van và hệ thống bơm phải hoạt động chính xác để đảm bảo hiệu suất thu gom cặn diễn ra hiệu quả.

Tiêu chí	Bể lắng đứng	Bể lắng ngang	Bể lắng thẳng đứng có ống phân phối	Bể lắng thẳng đứng có lớp cát
Cấu tạo	Bể hình trụ đứng	Bể hình chữ nhật hoặc hình vuông	Bể hình trụ đứng với ống phân phối bên trong	Bể hình trụ đứng với lớp cát trên đáy
Kích thước	Thường nhỏ hơn so với bể ngang	Thường lớn hơn, tiết kiệm diện tích đất	Tương tự bể lắng đứng, nhưng với ống phân phối	Tương tự bể lắng đứng, với lớp cát
Hiệu quả lắng	Tốt với các hạt lớn và nặng hơn	Tốt cho lưu lượng lớn và hạt nhỏ hơn	Tăng hiệu quả lắng nhờ phân phối đều	Tăng hiệu quả lắng với khả năng giữ lại hạt nhỏ
Dễ bảo trì	Có thể khó bảo trì do thiết kế đứng	Dễ dàng tiếp cận và bảo trì	Bảo trì dễ dàng nhờ ống phân phối dễ tháo rời	Cần bảo trì thường xuyên để thay cát

Ưu điểm của bể lắng đứng là gì?

Bể lắng đứng có nhiều ưu điểm như khả năng tiết kiệm diện tích, hiệu suất lắng cao và dễ dàng lắp đặt. Đây là lựa chọn lý tưởng cho các hệ thống xử lý nước thải có không gian hạn chế nhưng cần hiệu suất cao.

Nhược điểm của bể lắng đứng là gì?

Nhược điểm của bể lắng đứng là yêu cầu bảo trì cao hơn, đặc biệt là trong quá trình thu gom cặn dưới đáy bể. Nếu không được bảo trì đúng cách, hiệu suất lắng có thể giảm sút, ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải.

Ứng dụng của bể lắng đứng

Bể lắng đứng được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt. Các nhà máy sản xuất, khu công nghiệp, và hệ thống xử lý nước thải đô thị đều sử dụng bể lắng đứng để tách cặn và làm sạch nước thải trước khi xả ra môi trường. Đây là một giải pháp hiệu quả trong việc giảm thiểu ô nhiễm, bảo vệ nguồn nước sạch.

Bể lắng đứng không chỉ giúp làm sạch nước mà còn là giải pháp bền vững cho tương lai, khi nhu cầu xử lý nước thải ngày càng tăng.

Bể lắng đứng là một trong những công nghệ xử lý nước thải hiệu quả và linh hoạt nhất hiện nay. Với khả năng tiết kiệm không gian và hiệu suất lắng vượt trội, nó đóng góp quan trọng vào bảo vệ môi trường. Hy vọng những thông tin mà Thiết bị ngành nước Song Phụng phần nào hữu ích cho bạn đọc.

Tìm hiểu các bể xử lý nước thải khác:

• Bể Anoxic trong xử lý nước thải: Nguyên lý, ưu điểm, và cách tối ưu hóa
• Bể trung hòa là gì? Quy trình hoạt động của bể trung hòa thế nào?
• Bể lọc sinh học là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động