Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học- Song chắn rác, lưới lọc rác

Trong xử lý nước thải đô thị, thường dùng các song chắn để lọc nước và dùng máy nghiền nhỏ các vật bị giữ lại. Còn trong xử lý nước thải công nghiệp người ta đặt thêm lưới chắn. Song chắn rác hoặc lưới chắn rác đặt trước trạm bơm trên đường tập trung nước thải chảy vào hầm bơm.

Nước thải đưa tới công trình làm sạch trước hết phải quan song chắn rác. Tại song chắn, các tạp vật như giẻ, rác, vỏ đồ hộp, các mẫu đá, các vật thải khác được giữ lại.

Song chắn rác có thể đặt cố định hoặc di động, cũng có thể là tổ hợp cùng với máy nghiền nhỏ. Thông dụng hơn là các song cố định, thường gồm các thanh kim loại (thép không rỉ) tiết diện 5 * 20mm, đặt vuông góc và nghiêng một góc 60 – 750 so với dòng chảy. Thanh song chắn có thể có tiết diện tròn, vuông hoặc hỗn hợp. Thanh song chắn với tiết diện tròn có trở lực nhỏ nhất nhưng nhanh bị tắc bởi các vật bị giữ lại. Do đó thông ụng hơn là thanh có tiết diện hỗn hợp, cạnh vuông góc ở phía sau và cạnh tròn ở phía trước hướng đối diện với dòng chảy.

Song chắn rác

–  Song chắn thô có khoảng cách giữa các thanh từ 60 – 100 mm

–  Song chắn mịn có khoảng cách giữa các thanh từ 10 – 25 mm

Để khử các chất lơ kửng có kích thước nhỏ hoặc các sản phẩm có giá trị, thường sử dụng lưới lọc. Lưới có kích thước lỗ từ 0.5 – 1 mm. Khi tang trống quay, thười với vận tốc 0.1 – 0.5 m/s, nước thải được lọc qua bề mặt trong hay ngoài, tùy thuộc vào sự bố trí đường dẫn nước thải vào. Các vật thải được cào ra khỏi mặt lưới bằng hệ thống cào. Loại lưới lọc này hay được dùng trong các hệ thống xử lý nước thải của công nghiệp dệt, giấy và da. Lưới chắn rác thường đặt nghiên 45 – 600 so với phương thẳng đứng, vận tốc qua lưới vmax > 0.6 m/s. Khe rộng của mắt lưới thường 10 – 20 mm. Làm sạch song chắn và lưới chắn bằng thủ công, hay bằng các thiết bị cơ khí tự động hoặc bán tự động. Ở trên hoặc bên cạnh mương đặt song, lưới chắn rác phải bố trí àn thao tác đủ chổ để thùng rác và đường vận chuyển.

Bảng 1: Một số giá trị điển hình dùng trong thiết kế tấm chắn loại song, cào bã rắn bằng thủ công hoặc cơ giới.

Bảng 1: Một số giá trị điển hình dùng trong thiết kế tấm chắn loại song

Điều hoà lưu lượng dùng để duy trì dòng thải vào gần như không đổi, khắc phục những vấn đề vận hành do sự dao động lưu lượng nước thải gây ra và nâng cao hiệu suất của các quá trình ở cuối dây chuyền xử lý. Các kỹ thuật điều hoà được ứng dụng cho từng trường hợp phụ thuộc vào đặc tính của hệ thu gom nước thải. Các phương án bố trí bể điều hoá lưu lượng có thể là điều hoà trên dòng thải hay ngoài dòng thải xử lý.

Phương án điều hoà trên dòng thải có thể làm giảm đánh kể dao động thành phần nước thải đi vào các công đoạn phía sau, còn phương án ngoài dòng thải chỉ giảm được một phần nhỏ sự dao động đó.

Vị trí tốt nhất để bố trí điều hoà cần được xác định cụ thể cho từng hệ thống xử lý. Vì tính tối ưu của nó phụ thuộc vào loại xử lý, đặc tính của hệ thống thu gom và đặc tính của nước thải.

Trong xử lý nước thải, quá trình lắng được sử dụng để loại các tạp chất ở dạng huyền phù thô ra khỏi nước. Sự lắng của các hạt xảy ra dưới tác dụng của trọng lực. Để tiến hành quá trình này người ta thường dùng các loại bể lắng khác nhau. Trong công nghệ xử lý nước thải, theo chức năng, các bể lắng được phân thành: bể lắng cát, bể lắng cấp 1 và bể lắng trong (cấp 2). Bể lắng 1 có nhiệm vụ tách các chất rắn hữu cơ (60%) và các chất rắn khác, còn bể lắng cấp 2 có nhiệm vụ tách bùn sinh học ra khỏi nước thải. Các bể lắng điều phải thoã mản yêu cầu: có hiệu suất lắng cao và xả bùn dễ dàng.

Lắng là quá trình tách khỏi nước cặn lơ lửng hoặc bông cặn hình thành trong giai đoạn keo tụ tạo bông hoặc các cặn bùn sau quá trình xử lý sinh học.

Trong công nghệ xử lý nước thải quá trình lắng được ứng dụng :

• Lắng cát, sạn, mảnh kim loại, thuỷ tinh, xương, hạt sét,…..ở bể lắng cát.

• Loại bỏ chất lơ lửng ở bể lắng đợt 1.

• Lắng bùn hoạt tính hoặc màng vi sinh vật ở bể lắng đợt 2.

Hai đại lượng quan trọng trong việc thiết kế bể lắng chính là tốc độ lắng và tốc độ chảy tràn. Để thiết kế một bể lắng lý tưởng, đầu tiên người ta xác định tốc độ lắng của hạt cần được loại và khi đó đặt tốc độ chảy tràn nhỏ hơn tốc độ lắng.

Lắng dạng I: lắng các hạt rời rạc. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt lắng một cách rời rạc và ở tốc độ lắng không đổi. Các hạt lắng một cách riêng lẽ không có khả năng keo tụ, không dính bám vào nhau suốt quá trình lắng. Để có thể xác định tốc độ lắng ở dạng này có thể ứng dụng định luật cổ điển của Newton và Stoke trên hạt cặn. Tốc độ lắng ở dạng này hoàn toàn có thể tính toán được.

Lắng dạng II: lắng bông cặn. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt ( bông cặn) kết dính với nhau trong suốt quá trình lắng. Do quá trình bông cặn xảy ra trên các bông cặn tăng dần kích thước và tốc độ lắng tăng. Không có một công thức toán học thích hợp nào để biểu thị giá trị này. Vì vậy để có các thông số thiết kế về bể lắng dạng này, người ta thí nghiệm xác định tốc độ chảy tràn và thời gian lắng ở hiệu quả khử bông cặn cho trước từ cột lắng thí nghiệm, từ đó nhân với hệ số quy mô ta có tốc độ chảy tràn và thời gian lắng thiết kế.

Lắng dạng III: lắng cản trở. Quá trình lắng được đặt trưng bởi các hạt cặn có nồng độ cao (> 1000mg/l). Các hạt cặn có khuynh hướng duy trì vị trí không đổi với các vị trí khác, khi đó cả khối hạt như là một thể thống nhất lắng xuống với vận tốc không đổi. Lắng dạng này thướng thấy ở bể nén bùn.

Nhiệm vụ của bể lắng cát là loại bỏ cặn thô, nặmg như: cát, sỏi, mảnh thủy tinh, mảnh kim loại, tro, than vụn… nhằm bảo vệ các thiết bị cơ khí dễ bị mài mòn, giảm cặn nặng ở các công đoạn xử lý sau.

Bể lắng cát gồm những loại sau:

• Bể lắng cát ngang: Có dòng nước chuyển động thẳng dọc theo chiều dài của bể. Bể có thiết diện hình chữ nhật, thường có hố thu đặt ở đầu bể.

• Bể lắng cát đứng: Dòng nước chảy từ dưới lên trên theo thân bể. Nước được dẫn theo ống tiếp tuyến với phần dưới hình trụ vào bể. Chế độ dòng chảy khá phức tạp, nước vừa chuyển động vòng, vừa xoắn theo trục, vừa tịnh tiến đi lên, trong khi đó các hạt cát dồn về trung tâm và rơi xuống đáy.

• Bể lắng cát tiếp tuyến: là loại bể có thiết diện hình tròn, nước thải được dẫn vào bể theo chiều từ tâm ra thành bể và được thu và máng tập trung rồi dẫn ra ngoài.

• Bể lắng cát làm thoáng: Để tránh lượng chất hữu cơ lẫn trong cát và tăng hiệu quả xử lý, người ta lắp vào bể lắng cát thông thường một dàn thiết bị phun khí. Dàn này được đặt sát thành bên trong bể tạo thành một dòng xoắn ốc quét đáy bể với một vận tốc đủ để tránh hiện tượng lắng các chất hữu cơ, chỉ có cát và các phân tử nặng có thể lắng.

– Bể lắng tròn phân phối nước vào bằng buồng phân phối trung tâm

Bể lắng tròn phân phối nước vào bằng buồng phân phối trung tâm

–  Bể lắng tròn phân phối vào bằng máng quanh chu vi bể và thu nước ra bằng m

áng ở trung tâm

Bể lắng tròn máng trung tâm

–  Bể lắng tròn phân phối nước vào và thu nước ra bằng máng đặt vòng quanh theo chu vi bể.

 

Nước thải đi vào vùng phân phối nước đặt ở đầu bể lắng, qua vách phân phối, nước chuyển động đều nước vào vùng lắng, thường cấu tạo dạng máng có lỗ.

Bể lắng ngang hình chữ nhật

Lọc là quá trình tách các chất lắng lơ lửng ra khỏi nước khi hỗn hợp nước và chất rắn lơ lửng đi qua lớp vật liệu lỗ ( lớp vật liệu lọc), chất rắn lơ lửng sẽ được giữ lại và nước tiếp tục chảy qua. Đây là giai đoạn (công trình) cuối cùng để làm trong nước.

+ Bể lọc chậm: có tốc độ lọc 0.1 –0.5 m/h

+ Bể lọc nhanh: vận tốc lọc 5 –15 m/h

+ Bể lọc cao tốc: vận tốc lọc 36 –100 m/h

– Theo chế độ làm việc:

+ Bể lọc trọng lực: hở, không áp.

+ Bể lọc có áp lực : lọc kín,…

Ngoài ra còn chia theo nhiều cách khác nhau theo chiều dòng chảy, lớp vật liệu lọc, theo cỡ hạt vật liệu lọc, cấu tạo hạt vật liệu lọc,…

– Cát thạch anh nghiền.

– Than antraxit (than gầy)

– Sỏi, đá…

– Polime…

– Độ bền cơ học

– Độ bền hoá học: tránh tính xâm thực.

– Kích thước hạt

– Hình dạng hạt.

– Hệ số không đồng nhất:K= d80/d10 (Trong đó: d80, d10 : kích thước cỡ hạt sang để lọt qua 80%, 10% tổng số hạt).

– Nước từ máng phân phối đi vào bể, qua lọc (nhỏ hơn 0.1 –0.5 m/h). lớp cát lọc trên lớp sỏi đỡ, dưới lớp sỏi là hệ thống thu nước đã lọc.

Lớp cát lọc :

Thạch anh có chiều dày phụ thuộc vào cỡ hạt: 0.3 –1 mm => h = 800 mm, 1 –2 mm => h = 50 mm.

Sỏi hoặc đá dăm: 2 –20 mm => h = 100 mm, 20 – 40 mm => h = 150 mm.

– Lớp nước trên lớp cát : 1.5 m

Ưu điểm :

Tạo lớp màng giúp lọc tốt.

Dùng xử lý nước không phèn

Không dùng máy móc.

Quản lý đơn giản

Nhược điểm:

Diện tích lớn

Vận tốc lọc thấp

– Bể lọc châm sử dụng với công suất nhỏ hơn hoặc bằng 1000 m3/ngày đêm; SS nhỏ hơn hoặc bằng 50 mg/l; M < 50o

Bể lọc chậm có dạng hình vuông, n ≥ 2; i ≥ 5%

Bể lọc nhanh

Nguyên tắc hoạt động:

Nước lọc từ bể lắng ngang, qua máng phân phối vào bể lọc, qua lớp vật liệu lọc, lớp sỏi đỡ vào hệ thống thu nước trong và được đưa về bể chứa nước sạch

Cấu tạo bể lọc áp lực

Bể lọc áp lực là một loại bể lọc khép kín, thường được chế tạo bằng thép có dạng hình

trụ đứng và hình trụ ngang.

Bể lọc áp lực được sử dụng trong dây chuyền xử lý nước thải (cuối dây chuyền công nghệ ). Do bể làm việc dưới áp lực, nên nước cần xử lí được đưa vào trực tiếp từ trạm bơm vào bể, rồi đưa trực tiếp vào nguồn tiếp nhận.

Nguyên tắc làm việc: Nước đưa vào bể qua 1 phễu bố trí ở đỉnh bể, qua lớp cát lọc, lớp đỡ vào hệ thống thu nước trong, đi vào đáy bể và vào nguồn tiếp nhận.

Khi rửa bể, nước từ đường ống áp lực chảy ngược từ dưới lên trên qua lớp cát lọc và vào phễu thu, chảy theo ống thoát nước rửa xuống ống thu nước rửa lọc.