Bể Lắng Hóa Lý Là Gì? Phân Loại Và Lựa Chọn Bể Lắng Phù Hợp Trong Hệ Thống Xử Lý Nước Thải

Trong nhiều hệ thống xử lý nước thải, quá trình keo tụ – tạo bông tạo ra một lượng lớn bông cặn cần được tách khỏi dòng nước trước khi chuyển sang các công đoạn xử lý tiếp theo. Bể lắng hóa lý được sử dụng để thực hiện quá trình tách các bông cặn này bằng phương pháp trọng lực.

Việc lựa chọn đúng loại bể lắng có ảnh hưởng trực tiếp đến độ đục, TSS, hiệu quả xử lý COD, màu và tải lượng chất rắn đi vào các công trình phía sau. Nếu thiết kế không phù hợp, bông cặn có thể không lắng hết, gây hiện tượng nước sau lắng bị đục hoặc làm quá tải công trình xử lý tiếp theo.

Bể lắng hóa lý là gì?

Bể lắng hóa lý là một hạng mục quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải. Bể có chức năng loại bỏ các chất rắn lơ lửng (TSS), cặn bẩn, kim loại nặng, phốt pho và một phần chất hữu cơ nhờ sự kết hợp giữa quá trình hóa học và vật lý.

Nguyên lý hoạt động của bể lắng hóa lý

Nguyên lý cơ bản của bể lắng hóa lý dựa trên sự khác biệt về khối lượng riêng giữa bông cặn và nước.

Khi dòng nước chứa bông cặn đi vào bể, vận tốc dòng chảy được giảm xuống. Nếu điều kiện thủy lực phù hợp, vận tốc rơi của bông cặn lớn hơn vận tốc chuyển động của dòng nước theo phương đứng, bông cặn sẽ lắng xuống đáy.

Có thể mô tả quá trình theo chuỗi:

Nước thải → Keo tụ → Tạo bông → Phân bố dòng → Lắng → Thu nước trong + Thu bùn

Hiệu quả lắng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

• Đặc tính bông cặn.
• Kích thước và tỷ trọng bông.
• Liều lượng hóa chất.
• pH của nước thải.
• Thời gian và điều kiện tạo bông.
• Tải trọng bề mặt.
• Vận tốc dòng chảy.
• Cấu tạo vùng phân phối nước.
• Cấu tạo hệ thống thu nước.
• Khả năng thu gom bùn.

Do đó, không nên đánh giá hiệu quả bể lắng chỉ dựa vào thời gian lưu nước.

Các loại bể lắng hóa lý phổ biến

Bể lắng ngang

Hình  1.1 Bể lắng ngang trong hệ thống xử lý nước thải

Bể lắng ngang có dạng hình chữ nhật, nước chảy tương đối theo phương ngang từ đầu vào đến đầu ra.

Bông cặn có xu hướng chuyển động xuống đáy trong khi dòng nước chuyển động theo chiều dài bể.

Ưu điểm:

• Cấu tạo tương đối đơn giản.
• Dễ bố trí cho hệ thống có lưu lượng vừa và lớn.
• Có thể thiết kế vùng thu gom bùn thuận tiện.
• Vận hành tương đối ổn định nếu phân phối dòng tốt.

Nhược điểm:

• Cần diện tích xây dựng tương đối lớn.
• Nếu phân phối nước đầu vào không đều, hiệu quả lắng có thể giảm.
• Cần kiểm soát tốt hệ thống thu nước đầu ra.

Bể lắng ngang phù hợp với những hệ thống có mặt bằng tương đối rộng và lưu lượng ổn định.

Bể lắng đứng

                                                                  Hình 1.2 Bể lắng đứng trong xử lý nước thải

Ở bể lắng đứng, nước thường được đưa vào vùng trung tâm và chuyển động theo phương đứng, trong khi bông cặn lắng xuống đáy.

Loại bể này có ưu điểm là diện tích chiếm đất nhỏ hơn so với một số cấu hình lắng ngang cùng công suất.

Tuy nhiên, bể lắng đứng yêu cầu thiết kế thủy lực hợp lý. Nếu vận tốc dòng đi lên quá lớn, các bông cặn có thể bị cuốn theo dòng nước ra ngoài.

Bể lắng lamella

Hình 1.3 Bể lắng lamella

Bể lắng lamella sử dụng hệ thống các tấm nghiêng hoặc ống nghiêng để làm tăng diện tích lắng hữu hiệu trong cùng một diện tích mặt bằng.

Khi nước đi qua các khe giữa các tấm lamella, bông cặn di chuyển xuống theo bề mặt nghiêng và được thu gom về phía đáy.

Ưu điểm nổi bật:

• Diện tích chiếm đất nhỏ.
• Có thể đạt tải trọng bề mặt cao hơn bể lắng truyền thống trong điều kiện phù hợp.
• Phù hợp với hệ thống cần tăng công suất trong diện tích hạn chế.
• Có thể sử dụng để cải tạo hoặc nâng công suất một số hệ thống hiện hữu.

Tuy nhiên, lamella không phải lúc nào cũng là lựa chọn tối ưu. Nước thải có nhiều dầu mỡ, chất rắn dễ bám dính hoặc bông cặn có đặc tính không ổn định có thể gây khó khăn cho vận hành và vệ sinh các tấm lamella.

Bảng so sánh các loại bể lắng

Lựa chọn bể lắng hóa lý dựa trên những yếu tố nào?

Không nên lựa chọn bể lắng chỉ dựa vào công suất thiết kế. Một số yếu tố quan trọng cần đánh giá gồm:

1. Lưu lượng nước thải

Lưu lượng quyết định kích thước và cấu hình công trình.

Đối với hệ thống có lưu lượng lớn, cần đặc biệt chú ý đến phân phối dòng và thu nước đều để tránh hiện tượng dòng chảy ngắn hoặc cuốn bông cặn.

2. Đặc tính bông cặn

Đây là yếu tố rất quan trọng.

Một hệ thống có thể sử dụng cùng một loại bể lắng nhưng cho hiệu quả khác nhau hoàn toàn nếu đặc tính bông cặn khác nhau.

Cần đánh giá:

• Kích thước bông.
• Độ chắc của bông.
• Khả năng lắng.
• Tỷ trọng bông.
• Khả năng phá bông khi chịu lực cắt.

3. Diện tích mặt bằng

Nếu diện tích hạn chế, bể lắng lamella thường là một phương án đáng xem xét.

Ngược lại, nếu mặt bằng rộng và yêu cầu vận hành đơn giản, bể lắng truyền thống có thể thuận lợi hơn.

4. Nồng độ chất rắn

Nước thải có nồng độ TSS cao hoặc tạo nhiều bùn hóa lý cần được tính toán cả khả năng chứa và thu gom bùn.

Nếu bùn tích tụ quá lâu trong bể, bùn có thể bị phân hủy, nổi lên hoặc bị cuốn trở lại dòng nước.

5. Yêu cầu chất lượng nước sau lắng

Nếu nước sau lắng được đưa trực tiếp sang công đoạn sinh học, cần hạn chế lượng bông cặn đi theo dòng.

Đặc biệt đối với hệ thống xử lý Nitơ, màng MBR hoặc các công đoạn xử lý bậc cao, việc kiểm soát TSS đầu vào có thể rất quan trọng.

Vì sao bể lắng hóa lý hoạt động nhưng nước đầu ra vẫn đục?

Đây là một trong những vấn đề thường gặp khi vận hành hệ thống.

Một số nguyên nhân có thể bao gồm:

Keo tụ không phù hợp → Bông nhỏ → Khả năng lắng kém → Nước sau lắng đục

Ngoài ra có thể do:

• Liều lượng PAC hoặc polymer chưa phù hợp.
• pH chưa nằm trong khoảng thích hợp.
• Thời gian tạo bông không phù hợp.
• Khuấy quá mạnh làm vỡ bông.
• Khuấy quá yếu khiến bông hình thành không hoàn chỉnh.
• Tải trọng bề mặt quá cao.
• Phân phối nước không đều.
• Hệ thống thu nước gây xáo trộn.
• Bùn trong bể quá cao.
• Bông cặn có tỷ trọng thấp.

Vì vậy, khi nước sau bể lắng hóa lý bị đục, không nên chỉ tăng liều hóa chất. Cần kiểm tra đồng thời cả quá trình keo tụ, tạo bông và điều kiện thủy lực của bể lắng.

Có nên sử dụng bể lắng lamella cho mọi hệ thống?

Không.

Lamella có ưu điểm lớn về khả năng tiết kiệm diện tích nhưng cần xem xét đặc tính nước thải và đặc tính bùn trước khi lựa chọn.

Ví dụ, đối với nước thải có nhiều dầu mỡ hoặc bông cặn dễ bám dính, hệ thống lamella có thể yêu cầu vệ sinh thường xuyên hơn.

Do đó, lựa chọn công nghệ cần dựa trên:

Tính chất nước thải + kết quả jar test + đặc tính bông + lưu lượng + mặt bằng + yêu cầu vận hành.

Kết luận

Bể lắng hóa lý là một công trình quan trọng trong hệ thống xử lý nước thải sử dụng công nghệ keo tụ – tạo bông. Việc lựa chọn giữa bể lắng ngang, bể lắng đứng và bể lắng lamella cần dựa trên đặc tính nước thải, lưu lượng, đặc tính bông cặn, diện tích xây dựng và yêu cầu chất lượng nước sau lắng.

Một bể lắng được thiết kế tốt không chỉ phụ thuộc vào thể tích mà còn phải đảm bảo phân phối nước đều, tải trọng thủy lực phù hợp, thu nước ổn định và thu gom bùn hiệu quả.

Đối với các hệ thống thực tế, nên kết hợp khảo sát nước thải, jar test và tính toán thủy lực trước khi quyết định cấu hình bể lắng. Đây là cơ sở để lựa chọn công nghệ phù hợp thay vì áp dụng một cấu hình cho mọi loại nước thải.

Tham khảo : Xử lý bùn hoạt tính tạo bông kém : https://moitruonghaidang.vn/bun-hoat-tinh-tao-bong-kem