Ôn tập môn học xử lý nước thải

g lờn quỏ 1 giới hạn nào đú. Phương trỡnh cõn đối vật chất: a.Q.b + q.m = (a.Q +q ) (b + p) +m - lượng chất lơ lửng giới hạn cho phộp trong nước thải trước khi xả ra sụng, được xỏc định từ : m = p(+1) + b +p - hàm lượng chất lơ lửng tăng cho phộp sau khi xả nước thải vào nguồn (phụ thuộc vào loại nguồn nước),g/m3 ;(lấy theo TCVN51-84) +b - hàm lượng chất lơ lửng trong nguồn nước trước khi xả nước thải, g/m3 ; +a - hệ số xỏo trộn ; +Q - lưu lượng nước nguồn (trung bỡnh thỏng nhỏ nhất) m3/sec ; +q - Lưu lượng nước thải, m3/sec ; Mức độ cần thiết làm sạch theo hàm lượng chất lơ lửng D: Ess = 100% C-hàm lượng chất lơ lửng trong nước thải trước khi xử lý (nồng độ bẩn ban đầu của nước thải) g/m3 ; mg/l *. Xỏc định mức độ cần thiết làm sạch nước thải theo BOD Mức độ cần thiết làm sạch nước thải theo BOD được xỏc định theo 2 đk cần và 1 đk đủ: - Đk cần: + Xả nước thải thế nào để đến điểm tớnh toỏn nồng độ chất bẩn < nồng độ cho phộp; + Lượng oxy hoà tan ở điểm tớnh toỏn khụng được giảm quỏ mức cho phộp. - ĐK đủ: Nồng độ chất bẩn ở điểm xả phải nhỏ hơn giới hạn cho phộp của cỏc TCVN Cú thể tớnh theo BOD5 hoặc BOD20 . - Theo BOD5 cho phộp của hỗn hợp nước thải và nước sụng. Ê Lcf mg/l O2 a.Q.LS + qLT = (a.Q +q ).Ls+T Trong đú : Ls -BOD5 của nước sụng trước chỗ xả nước thải (g/m3) LT -BOD5 của nước thải (g/m3) Ls+T -BOD5 của hỗn hợp nước sụng và nước thải lỳc ban đầu (g/m3) Giải phương trỡnh trờn ta được : LT = Từ cụng thức chung ta lại cú : Lcf – BOD5 cho phộp của hỗn hợp nước thải và nước nguồn, phụ thuộc vào loại nguồn nhận nước thải, tra PL QP TCVN 51:1984. LT = D = .100%. k1 (To) = k1(20oC) ´ 1,047T - 20 T = nhiệt độ nước sụng về mựa hố. t = (ngđ) Đối với hỗn hợp nước thải và nước sụng k1 (20) = 0,1 cú thể chọn k1 theo bảng. Cõu 5: Bể lọc sinh học cao tải:Sơ đồ cấu tạo, nguyờn tắc làm việc, phạm vi ứng dụng Trả lời:* Sơ đồ cấu tạo *Nguyờn tắc làm việc:Bể lọc sinh học là bể có dạng hình tròn trên mặt bằng trong đó nước thải được phân phối đều trên bề mặt lớp VLL. Sau đó nước được chảy qua lỗ rỗng của các hạt vật liệu. Quá trình chuyển hoá các chất bẩn cũng tương tự như XLNT trên đất. Đầu tiên các hạt lơ lửng và keo sẽ dính bám vào bề mặt các hạt vật liệu lọc. Sau 20 á30 ngày sẽ hình thành một lớp màng sinh học trên bề mặt các hạt VLL (chiều dày của lớp màng sinh học khoảng 1á2mm). Đến lượt mình màng sinh học lại hấp phụ những chất bẩn dạng lơ lửng không lắng được, dạng keo và tan từ trong nước thải. Sau đó các chất bẩn lại thẩm thấu vào bên trong các tế bào vi khuẩn để thực hiện quá trình ôxy hoá. Kết quả: Nước ra khỏi lớp vật liệu lọc được làm sạch. Quá trình cứ thế diễn ra. Trong quá trình hoạt động màng sinh học sẽ dần dần bị lão hoá và bị tróc khỏi bề mặt các hạt VL nhờ các đợt nước mới tưới vào. Và vì vậy nước sau khi ra khỏi bể lọc sinh học nó chứa các chất lơ lửng, để tách khỏi nước người ta phải dùng bể lắng hai sau bể lọc sinh học. Như vậy bể lọc sinh học sẽ gồm 3 bộ phận chính: (1): Hệ thống phân phối nước. (2): Lớp VLL. (3): Hệ thống thu nước. - Sản phẩm của quá trình trao đổi chất kị khí: CO2,H2S, CH4. - Sản phẩm của quá trình phân huỷ của lớp vỏ màng sinh học đ Điều kiện chủ đạo của quá trình là chứa O2. *Phạm vi ứng dụng: Bể Biophin cao tải dựng để xử lý sinh học hiếu khớ nước thải với tải trọng thuỷ lực từ 10-30m3nước thải/m2 bề mặt bể .ngày. Bể dựng để XLNT sinh hoạt hoặc cỏc loại nước thải khỏc cú thành phần tớnh chất tương tự , cụng suất từ 500- hàng chục nghỡn m3 trong ngày. Tải trọng chất bẩn hữu cơ theo BOD5 của bể thường từ 0,2-1,5kgBOD/m3ngày. Bể hoạt động hiệu quả khi BOD của nước thải dưới 300mg/l Cõu 6: Tớnh toỏn bể nộn bựn và sõn phơi bựn A-Bể nén bùn Trả lời:Bùn giữ lại bể lắng 2 có độ ẩm 99 - 99,2%. Phần lớn bùn qua tái sinh, về aêrôten - bùn tuần hoàn. Do hoạt động VSV, bùn liên tục tăng - bùn dư, tách khỏi bùn tuần hoàn, xử lý ở bể mêtan, trạm làm khô cặn, dùng cho nông nghiệp. Đưa về bể mêtan lượng lớn bùn dư có độ ẩm cao không kinh tế đ nén bùn giảm độ ẩm. Trạm xử lý có aêrôten lớn hiện đại nhất thiết phải có bể nén bùn. Lượng bùn dư phụ thuộc hàm lượng SS, hoà tan (hữu cơ), hiệu suất lắng bể lắng 1: bể lắng 1 làm việc tốt, lượng bùn dư ít. Lượng bùn dư ở aêrôten chọn theo bảng Lượng bùn dư xác định theo công thức Karpinski A.A: p = a C1 - b (6-107) p - hàm lượng bùn dư - mg/l a - hệ số = 1,25 - 1,35 (trung bình 1,3) : làm sạch hoàn toàn, 1,0 - 1,2 (trung bình 1,1) : làm sạch không hoàn toàn C1 - hàm lượng chất lơ lửng sau lắng 1 - mg/l b - hàm lượng chất lơ lửng (bùn hoạt hoá) sau lắng 2 - mg/l Lượng bùn tối đa: Pmax = K . p (mg/l) (6-108) K - hệ số không điều hoà tháng của bùn dư, K = 1,15 - 1,2 Tính toán bể theo lưu lượng giờ tối đa bùn dư : Pmax . Q qmax = ------------ (m3/h) (6-109) 24 . C Pmax - hàm lượng bùn dư tối đa - g/m3 Q - lưu lượng nước thải - m3/ngđ. C - nồng độ bùn dư sau nén - g/m3 Các loại bể nén : đứng, ly tâm. Đứng : trạm xử lý làm sạch không hoàn toàn, bùn nặng hơn. Tính toán như bể lắng 1, 2. Nồng độ bùn dư, thời gian nén (lắng), tốc độ nước vùng lắng theo bảng 6-24. Lượng nước tối đa tách ra sau nén: P1 - P2 qn = qmax ------------ (m3/h) (6-110) 100 - P2 P1 - độ ẩm bùn trước nén, P1 = 99,2% P2 - độ ẩm bùn sau nén, theo bảng 6-24. Dung tích phần bùn của bể là: 100 - P1 tb Wb = qmax ----------- . ---- (6-111) 100 - P2 n n - số bể nén bùn tb - thời gian bùn lưu lại trong bể: mỗi ca xả 1 lần tb = 8 h Bể nén bùn vuông: xây nhiều hố thu bùn. Góc nghiêng tường phần hình chóp, nón ³ 50o bùn dễ trượt. Ly tâm : XL sinh học hoàn toàn, độ ẩm bùn sau nén 97% ; đứng 98%. Diện tích hữu ích bể nén ly tâm tính theo qmax , qo - tải trọng bề mặt bể nén bùn (m3/m2h) phụ thuộc nồng độ bùn C trước nén. C = 2-3 g/l : qo = 0,5 m3/m2h C = 5-8 g/l : qo = 0,3 m3/m2h D bể tính như bể lắng đứng. H công tác bể nén ly tâm: H = qo .t (m) (6-112) t - thời gian nén bùn, theo bảng 6-24. Chiều cao tổng cộng của bể: Htc = H + hb + h (6-113) hb - chiều cao lớp bùn, hb = 0,3 m : thanh gạt hb = 0,7 m : vòi hút h - chiều cao từ mặt nước đến đỉnh tường Bùn xả liên tục. V quay thanh gạt tròn 0,75-4 vòng/h, hệ thống hút 1 vòng/h i = 0,03 tâm - xung quanh : hệ thống vòi hút, i = 0,01 xung quanh - tâm : thanh gạt. Bể nén bùn theo nguyên tắc tuyển nổi: bơm ly tâm 3,4 - 4 at đưa bùn dư vào bể tuyển nổi. Không khí hoà tan trong nước bùn với lưu lượng đáng kể nhờ ezectơ với áp suất trên. Giảm áp suất tới áp suất khí quyển, các bọt khí vô cùng nhỏ tách khỏi bể tuyển nổi, kéo bùn nổi lên bề mặt. Thời gian tuyển nổi 2,4 - 2,8 h. Độ ẩm bùn còn 96,8 - 97%. Lượng chất lơ lửng sau tuyển nổi tới 300-1500 mg/l đ bể này không phổ biến rộng rãi. *Sân phơi bùn: - Là những ô thửa được quy hoạch với các điều kiện tuỳ thuộc vào đất đai, tốt nhất là đất cát, sau đó là á cát, còn á sét và sét là những vùng đất khó thấm nước. - Xác định kích thước của sân: (m2) Trong đó: W-Lượng cặn bùn xả ra trong một ngày đêm,(m3/ngđ); h- Chiều cao lớp bùn tính toán, lấy bằng 2,5á3m/năm tuỳ thuộc vào điều kiện đất đai. - Ngoài ra người ta còn tính toán thêm diện tích phụ dành cho các bờ, đường đi trong khu vực: Fp=10%.F - Kích thước của một ô thửa: BxL= - Mỗi lẫn xả bùn vào với chiều cao 20á30cm. - Nền của sân phơi bùn có thể là tự nhiên hoặc nhân tạo, nếu là đất cát thì có thể áp dụng nền tự nhiên, nếu là đất sét thì có thể xây dựng nền nhân tạo bằng bê tông hoặc bê tông cốt thép. - Việc phân phối cặn nhờ các máng dẫn hoặc ống và những máng xả cho từng ô. -Độ dốc đáy bằng 1á2%. -Để rút nước người ta đặt ống khoan lỗ d=150á200mm. Đường kính lỗ khoan D=1á2 cm, đặt cách nhau 5á10cm. - Chiều cao bờ thửa tối thiểu là 0,7m. - Chu kỳ giữa hai lần phơi cặn tuỳ thuộc vào cấu tạo của sân và điều kiện thời tiết. - Cặn bùn sau khi sân phơi khô có thể vận chuyển bằng xe cải tiến hoặc ô tô tải. Cõu 7: Sơ đồ cấu tạo và nguyờn tắc hoạt động của bể lắng cỏt ngang Cõu 8: Tớnh toỏn bể tự hoại, bể lắng 2 vỏ Trả lời: ( trong vở) J Cõu 9:Xỏc định mức độ XLNT cần thiết theo oxy hoà tan và BOD Trả lời:Đại lượng BOD tối đa cho phộp của nước thải trước khi xả ra sụng được xỏc định từ những yờu cầu vệ sinh về sự bảo đảm lượng ụxy hoà tan nhỏ nhất trong nước nguồn sau khi xả nước thải vào nguồn là 4 mg/l. Tức là lượng ụxy tối thiểu ứng với điểm tới hạn A (tth). Cỏc điểm cũn lại sẽ bảo đảm O2 > 4 mg/l. Nguồn ụxy hoà tan : dự trữ - sẵn cú + do mặt thoỏng, quang hợp (trong tớnh toỏn khụng xột tới lượng ụxy hũa tan do quang hợp); chỉ xột cho 2 trường hợp : Trường hợp 1: chỉ kể tới lượng ụxy dự trữ hoà tan, khụng kể lượng ụxy hoà tan qua mặt thoỏng. Người ta tớnh rằng nếu lượng ụxy hoà tan chứa trong nước nguồn ³ 4 mg/l trong vũng 2 - 3 ngày đờm đầu thỡ lượng ụxy đú sẽ khụng giảm nữa trong những ngày tiếp theo - từ ngày thứ 4 trở đi. a.Q.Os - (a.Q.L5s + a.Lt.T ).0,55 = (a.Q + q). 4 trong đú: a.Q - lưu lượng tớnh toỏn của nước sụng tham gia quỏ trỡnh xỏo trộn Os - lượng ụ xy hoà tan trong nước sụng trước cống xả nước thải vào sụng, g/m3 ; q - lượng nước thải, m3/sec; Lss , LtT - BOD5 của nước sụng và nước thải, g/m3 0,55 - hệ số biến đổi từ BOD5 ra BOD2 (nếu chuyển từ BOD20 đ BOD2 thỡ hệ số là 0,4 - kinh tớnh theo BOD20) 4 - lượng ụ xy hoà tan nhỏ nhất cần phải đạt được trong nước nguồn, g/m3 Đối với nước thải - khi biết q của nú, mức độ xỏo trộn cần thiết sẽ là : - BOD5 tối đa cho phộp cả nước thải là : L5t = Trường hợp 2 : Cú tớnh đến lượng ụxy hoà tan qua mặt thoỏng. Khi đú, ngoài những trị số kể trờn cần phải biết thờm : - Tốc độ trung bỡnh của nước sụng vtb m/s. - Nhiệt độ của nước sụng trong thời gian tớnh toỏn, T oC, - Cỏc giỏ trị k1, k2 - hằng số tốc độ tiờu thụ và hoà tan ụxy. * 3 điều kiện cần cú : - tth - thời gian tới hạn - từ đầu đến khi độ thiếu hụt đạt tới giỏ trị tối đa (Dth đ max) tức là lượng O2 đạt tới giỏ trị tối thiểu. - Tiờu chuẩn về ụxy hoà tan : O2 ³ 4 mg/l (hoặc 6 mg/l). D(th)t = O2s - 4. + Trước khi xả nước thải : D(th)a = O2s - O2s’. + Sau khi xả nước thải: D(th)t = O2s - 4. Thớ dụ với T oC = 20 oC, O2s = 9,17 mg/l. - Las+t-BOD5 cho phộp của nước sụng sau khi pha loóng với nước thải phải đỏp ứng với điều kiện đảm bảo O2 hoà tan là 4 (hoặc 6 mg/l). La1 = + Giỏ trị k2 : - Đối với hồ, hồ chảy yếu : k2 = 0,05 - 0,15. - Đối với sụng chảy yếu (v< 0,5 m/s) : k2 = 0,02 - 0,025. - Đối với sụng chảy mạnh (v> 0,5 m/s): k2 = 0,05 - 0,8. Sau khi biết tth, Las+t, D(th)a, D(th)t ta cú thể xỏc định được lượng O2 tối thiểu. Ta hóy lập phương trỡnh xỏo trộn nước sụng và nước thải theo BOD. aQL5s +qL5t = (aQ + q )La(5)s+t Mức độ cần thiết làm sạch nước thải: D = .100% Cõu 11:Tớnh toỏn bể aeroten khụng cú ngăn tỏi sinh theo TCXDVN 51-2006 Trả lời:Phương pháp thứ nhất của Kô-rôl-kôp K.N: Dung tích bể xác định theo lượng không khí cần thiết D cho một m3 nước thải : (6-52) La , Lt - NOS20 vào, ra khỏi bể (g/m3) K - hệ số sử dụng không khí H - chiều sâu của bể aêrôten (m) d - độ thiếu hụt ôxy (tính bằng phần mười) trong nước ở nhiệt độ cho trước so với lúc bão hoà. D - Lượng không khí cần thiết thổi vào bể để sau t, NOS20 giảm từ La xuống Lt . Xử lý sinh học hoàn toàn chọn Lt = 0 (thực tế Lt = 15 mg/l). Đầu bể hoàn toàn không ôxy, d = 1; cuối bể nước được làm sạch, ôxy bão hoà hoàn toàn đ d = 0, trong bể aêrôten trung bình d = 0,5: (6-53) Thời gian làm thoáng : (6-54) I - cường độ làm thoáng (lượng khí cần thổi vào trong 1 h/1m2 diện tích mặt thoáng nước (m3/m2h). I phụ thuộc NOS20 trước - sau làm sạch, chọn trong bảng . Khi chọn I đảm bảo 2 điều kiện: + làm bão hoà ôxy cho hỗn hợp nước thải - bùn hoạt tính. + giữ bùn hoạt tính trạng thái lơ lửng. Thực tế, bể có thể làm việc với I thấp (2 - 2,3 m3/m2h). Cường độ làm thoáng chỉ là đại lượng qui ước, không khí chỉ thổi vào trên diện tích nhỏ là diện tích các tấm xốp hoặc các lỗ ở các ống trong bể. Diện tích bể aêrôten: (m2) (6-55) Q - lưu lượng nước thải (m3/h) - Hệ số không điều hoà chung của nước thải vào < 1,25 : tính bằng QhTB ngày đêm (không kể lưu lượng bùn hoạt tính tuần hoàn). - Hệ số không điều hoà chung > 1,25 : Qhmax trong khoảng thời gian làm thoáng. Thể tích bể aêrôten: W = F . H (m3) (6-56) Kích thước bể (giá thành xây dựng), chi phí quản lý thổi khí phụ thuộc I: I nhỏ : chi phí quản lý ít, bể lớn đ dựa trên so sánh kinh tế kỹ thuật chọn I tối ưu. Những công thức trên dùng cho tất cả các bể có, không có bể tái sinh. Riêng công thức 6-54 chỉ dùng khi La Ê 250 mg/l đối với bể không có bể tái sinh, La Ê 350 mg/l đối với bể có bể tái sinh. La > 250 mg/l và 350 mg/l đối với các bể trên : t chọn theo bảng Công thức (6-52) có thể viết dưới dạng: (6-57) Nếu các giá trị d, H, D đều bằng 1 thì La - Lt = K. đ K đặc trưng cho quá trình giảm NOS20 (g/m3, mg/l) khi Q không khí 1m3/1m3 nước, chiều sâu bể 1m, trong nước hoàn toàn không ôxy hoà tan. K phụ thuộc : cấu tạo hệ thống phân phối khí, thành phần, nồng độ nước thải, lượng bùn hoạt hoá trong bể... K thay đổi theo thời gian trong năm, tháng, ngày. K = 12 g/m4 : phân phối bằng tấm xốp, K = 6 g/m4 : phân phối qua ống có lỗ. Thời gian làm thoáng với làm sạch không hoàn toàn : (6-58) m - hệ số phụ thuộc mức độ cần thiết giảm NOS20 , chọn theo bảng Khi làm sạch không hoàn toàn, D xác định theo công thức (6-52), I : bảng 6-15 (với NOS20 đã làm sạch 15 mg/l), 50% dung tích bể làm bể tái sinh. Phương pháp thứ hai của Kô-rôl-Kôp K.N (1934): chính xác hơn phương pháp một, cơ sở: quá trình ôxy hoá sinh hoá diễn ra theo hai giai đoạn kiểu bậc thang. Đặc điểm giai đoạn hai : nước thải tích luỹ ôxy hoà tan đ tốc độ tiêu thụ ôxy giới hạn quá trình (không phải tốc độ hoà tan ôxy). Giả định: động học quá trình diễn ra theo phương trình phản ứng đơn phân tử: (6-59) hay: (6-59a) (6-60) La , Lt - NOS vào, qua thời gian t. K1 - hằng số tốc độ tiêu thụ ôxy, phụ thuộc nhiệt độ T nước, nồng độ bùn hoạt hoá a (g/l chất khô): K1 = 0,0326 . a . 1,078 T (6-61) Thời gian làm thoáng tổng cộng (ttc) bằng tổng thời gian giai đoạn I (t1) + II (t2): (6-62) Lb - NOS20 thời điểm kết thúc giai đoạn I: Lb = 2,7 K. I (6-63) Lượng không khí trên 1 m3 nước thải: (6-64) Độ thiếu hụt ôxy d ở giai đoạn I chọn bằng 1 Dung tích bể: W = W1 + W2 = ( t1 + t2 ) . Q (6-65) Q - lưu lượng nước thải m3/h Cõu 12: Động học của quỏ trỡnh lắng nước thải, ý nghĩa của nú trong việc tớnh toỏn cỏc loại bể lắng. Trả lời:a, Quá trình lắng, các yếu tố ảnh hưởng: Bể lắng giữ lại các tạp chất thô - không tan, chủ yếu dạng hữu cơ. Chất vô cơ dạng hạt riêng biệt rõ rệt, phần tử hữu cơ là những bông dạng rất khác nhau, trọng lượng riêng rất nhỏ ị quá trình lắng bông cặn diễn ra phức tạp. Khi lắng, một mặt diễn ra hiện tượng dính kết ị tăng kích thước, trọng lượng ị V lắng tăng lên. Nguyên nhân chính : do keo tụ trọng lực - do va chạm, dính kết các phần tử cóV lắng và kích thước khác nhau. Mặt khác các phần tử bị phá vỡ, tách ra, lắng chậm hoặc không lắng mà lơ lửng khi trọng lượng riêng Ê 1 ị Trong nước thải không chỉ lắng một bông cá biệt, mà tập hợp nhiều bông cặn. V lắng, hiệu suất lắng phụ thuộc : hàm lượng cặn ban đầu (hàm lượng cao ị hiệu suất lắng % cao). Yếu tố khác ảnh hưởng tới quá trình lắng các bông là lực cản giữa chúng và dịch thể. Lực đó tuỳ thuộc kích thước, hình dạng, V lắng của bông, độ nhớt của dịch thể. Bể hoạt động liên tục: quá trình lắng chịu tác động xấu bởi dòng chảy rối - lực cản do "tốc độ lơ lửng" W (tốc độ thành phần dòng chảy rối) ị V lắng thực tế < U0 khi xác định trong điều kiện thí nghiệm trạng thái tĩnh. Giáo sư Jukôv AI là người phát hiện ra ảnh hưởng của W, đề ra phương trình cụ thể xác định W khi tốc độ tính toán V < 20 mm/sec: W = K . Vn (4-36) k = const ; và n = f (V) V = 5 á 10; 10 á 15; 15 á 20 mm/s ị giá trị tuyệt đối W tương ứng = 0,05; 0,1 và 0,5 mm/s. Các yếu tố nữa ảnh hưởng tới quá trình lắng : pH, toC, khí tạo ra do phân giải các chất hữu cơ v.v.; tlắng; tỷ lệ giữa những kích thước hình học của bể (h/D, h/L), tải trọng thuỷ lực trên bề mặt thoáng bể. b, Lý thuyết và động học của quá trình lắng tĩnh: Mối tương quan giữa hai lực quyết định V lắng của hạt tạp chất không tan có trọng lượng riêng > trọng lượng riêng của nước: Trọng lượng bản thân của hạt (P) phụ thuộc khối lượng, kích thước hat, tỷ trọng nước: P = V (r - r1 ) g (4-37) Lực cản tổng cộng xuất hiện khi hạt chuyển động dưới tác dụng của trọng lượng P1 phụ thuộc kích thước, hình dạng, tốc độ hạt, độ nhớt của nước. P1 = k . f . (4-38) V, r - thể tích, tỷ trọng hạt rt - tỷ trọng nước trong đó hạt lắng xuống. g - gia tốc rơi tự do k - hệ số sức kháng, phụ thuộc độ nhớt của nước, hình dạng hạt. f - diện tích tiết diện ngang của hạt (tiết diện vuông góc với phương thẳng đứng khi hạt lắng xuống) U0 - tốc độ lắng trung bình của hạt trong nước (độ lớn thuỷ lực của hạt) n - hệ số tăng sức cản của môi trường, phụ thuộc V lắng của hạt. V lắng của mỗi hạt riêng biệt coi là đều trong suốt thời gian lắng (nếu hạt không thay đổi kích thước khi đó) vì gia tốc rơi tự do cân bằng với lực cản của môi trường. V lắng của hạt riêng lẻ ở trạng thái tĩnh xác định từ điều kiện cân bằng các lực tác dụng đối với hạt: P = P1 (4-39) Khi đó: U0 = (4-40) Những hạt hình cầu nhỏ (d Ê 0,1 mm), lực cản tỷ lệ tốc độ bậc một của hạt: P1 = 3 pmUo d (4-41) m - hệ số nhớt tuyệt đối của nước. Khi đó: V(r - r1 ) g = 3 pmUo d (4-42) và Uo = (4-43) Sau khi biểu thị thể tích hạt qua đường kính của nó ta được công thức Stốc: Uo = (4-43a) Từ công thức 4 - 43a ị r < r1 hạt nổi lên ị công thức này dùng để xác định tốc độ nổi lên của hạt. Định luật Stốc chỉ đúng với hạt có kích thước nhỏ, V lắng xuống - nổi lên nhỏ, nghĩa là chế độ chảy tầng với trị số Râynôn Re = 0,5 - 1 ứng với hạt cát kích thước d Ê 0,1 mm, V lắng = 1 cm/s, nhiệt độ nước 15oC. Stốc bỏ qua lực quán tính của hạt hình cầu lắng xuống trong công thức này. Hạt hình cầu d > 0,1 mm, lực cản tỷ lệ với bình phương tốc độ lắng. Hình dạng các hạt trong nước ở trạng thái lơ lửng rất đa dạng, không phải hình cầu ị đưa vào khái niệm bán kính tương đương (bán kính = bán kính hạt cầu có cùng V lắng, tỷ trọng ở 15oC. Bán kính tương đương của hạt thay đổi theo vị trí hạt khi lắng xuống, hình dạng hạt. Qui luật lắng của tập hợp các bông khác nhau hoàn toàn khác qui luật lắng hạt cầu riêng lẻ, đồng nhất; trạng thái tĩnh khác trạng thái động. Tổ hợp tất cả các yếu tố trên là rất phức tạp, chưa ai có thể biểu thị chúng bằng phương trình toán học làm cơ sở duy nhất cho tính toán các bể lắng ị động học quá trình lắng tạp chất đa phân tán đối với các loại nước thải khác nhau chỉ có thể xác định bằng thực nghiệm trong phòng thí nghiệm. Để đặc trưng cho quá trình lắng thường được biểu thị bằng biểu đồ quan hệ giữa số lượng cặn và tốc độ lắng, giữa hiệu suất lắng và thời gian lắng (Hình 4.11) Từ đồ thị hình (4.11a) thấy rõ sự biến thiên của đồ thị, tại một thời điểm nào đó, đường cong chuyển thành đường thẳng gần như // trục hoành, phần lớn lượng tạp chất không tan (thô) có thể lắng xuống, nổi lên sẽ hoàn toàn lắng xuống, nổi lên rồi ị tlắng ằ 1 h, trong nước vẫn còn một lượng đáng kể các tạp chất lơ lửng, phân tán nhỏ chưa kịp lắng xuống - nổi lên. V lắng xuống - nổi lên tuỳ thuộc trọng lượng riêng, kích thước, khả năng keo tụ. Các hạt không thể lắng xuống - nổi lên (trọng lượng riêng hạt = nước) ị không tách khỏi nước bằng phương pháp lắng. Quá trình lắng - nổi lên tiếp diễn rất lâu, sau 2 giờ lắng, hiệu suất hầu như không tăng, quy ước : sau 2 giờ lắng 100% các tạp chất thô đã lắng xuống hoặc nổi lên rồi. Đúng với đa số các loại nước thải. Hình 4-11. Đồ thị biểu thị quá trình lắng động học của nước thải sinh hoạt Các số liệu về tốc độ lắng hoặc nổi lên Uo của các chất lơ lửng rất tiện sử dụng trong thực tế. Nhưng không cần xác định giá trị tốc độ từng hạt ị chỉ xác định tốc độ lắng tối thiểu Uo một lượng nào đó - biểu thị % tổng lượng tuyệt đối có trong nước. Xác định Uo : Uo = (4-44) Quan hệ giữa Uo (mm/s) và lượng cặn % biểu thị ở hình 4-11b ị xác định U nhỏ nhất của bất kỳ lượng tạp chất nào đó cần giữ lại. Câu 13:Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của các loại bể lắng đứng Trả lời:Bể hình trụ, mặt bằng tròn - vuông, đáy hình nón - chóp (hình 4-37) - Nước vào ống trung tâm xuống dưới, ra khỏi ống thay đổi hướng, từ từ chuyển động lên máng thu. Trọng lượng riêng chất không tan > nước ị lắng xuống. Nước phân phối điều hoà theo tiết diện ngang hay không tuỳ thuộc : tốc độ chảy trong ống trung tâm V1, trong bản thân bể lắng là V; H/D; h trung hoà v.v... - Tấm chắn, miệng loe ống trung tâm làm nước phân phối đều hơn trên toàn tiết diện bể, chống sục cặn bùn khi nước ra khỏi ống trung tâm. - Hạt cặn có khuynh hướng chuyển động cùng lớp nước = tốc độ V nước. Nhưng do tác dụng trọng lực, cặn có khuynh hướng lắng xuống tốc độ Uo (Uo phụ thuộc kích thước, hình dạng, trọng lượng hạt, độ nhớt nước). - Để hạt ở lại bể : V = Uo : hạt lơ lửng, Uo > V : hạt lắng xuống. - Nước chứa tạp chất cơ học, độ lớn thuỷ lực khác nhauị nước qua bể với V = const, vị trí hạt tạp chất khác nhau. Một số hạt (Uo = V) lơ lửng, còn lại (Uo < V) theo nước lên trên, ra khỏi bể. Trên đường đi gặp một vùng (lớp) nước - lớp lọc lơ lửng, qua lớp đó những hạt nhỏ nhất dính kết thành những hạt lớn hơn và bị giữ lại. - Theo qui phạm, nước thải sinh hoạt : V = 0,7 mm/s. tlắng phụ thuộc mức độ làm trong nước : t = 0,5h (trước cánh đồng lọc) á 1,5 h (trước aêrôten, lọc sinh học). Hình 4-37. Bể lắng đứng. 1. Máng dẫn nước vào; 2. ống trung tâm; 3. Máng tập trung nước; 4. Máng dẫn nước ra; 5. ống xả cặn; 6. ống xả cặn nổi; 7. Vùng chứa cặn; 8. Vùng nước công tác - Mực nước xác định bởi máng thu nước đã lắng. - Thể tích phần chứa cặn phụ thuộc chu kỳ xả cặn : T Ê 2 ngđ. - Xả cặn : áp lực thuỷ tĩnh (1,5 á 2 m) so với mực nước trong bể. P = 95 %. - Ưu điểm : xả cặn thuận tiện, ít diện tích xây dựng. - Nhược điểm: H lớn ị tăng giá thành XD (vùng có nước ngầm, DÊ10mị nhiều bể) Câu 14: Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm viẹc của các bể lắng ngang Trả lời:Bể có dạng chữ nhật dài trên mặt bằng, B/H > 1/ 4, H Ê 4m (hình 4-24) Hình 4-24. Sơ đồ bể lắng ngang. 1 - Kênh dẫn nước vào. 4 - Máng thu nước. 2 - Máng phân phối 5 - Máng thu và xả chất nổi. 3 - Tấm chắn nửa chìm nửa nổi 6 - Kênh dẫn nước đi. Nước vào bể theo kênh, máng phân phối ngang, đập tràn thành mỏng đặt đầu bể theo chiều rộng. Cuối bể có máng thu nước đặt các tấm chắn nửa chìm nửa nổi cao hơn mặt nước 0,15á0,2 m. Tấm chắn đầu bể cách mép máng tràn 0,5 á 1 m, ngập 0,5 á 1 m, phân phối nước theo chiều sâu bể. Tấm chắn cuối bể ngăn các chất nổi, cách đập tràn 0,25á0,5 m, ngập 0,25 m. Thu, xả các chất nổi bằng máng đặc biệt với đập tràn kề sát tấm chắn cuối bể. Nước chuyển động với tốc độ Ê 20 mm/s theo phần công tác bể, sâu h1, các chất lơ lửng lắng xuống phần cặn sâu h3. Kích thước đó tuỳ thuộc lượng cặn lắng. Giữa phần công tác và phần bùn có lớp trung gian h2 = 0,4 m. Chiều cao từ mặt nước tới đỉnh bể h4 = 0,25 á 0,40 m. Chiều sâu tổng cộng của bể: Htc = h1 + h2 + h3 + h4 (4-46) Gạt cặn cơ giới : đáy bể i ³ 0,01. Độ dốc nghiêng hố tập trung cặn ³ 45o. Không nên thiết kế bể lắng ngang gạt bùn thủ công. Câu 15:Sơ đồ cấu tạo và nguyên tắc làm việc của các bể lắng ly tâm Trả lời:- Bể dạng tròn trên mặt bằng, nước chuyển động từ trung tâm ra chu vi. Tốc độ nước thay đổi từ tối đa ở trung tâm đến tối thiểu ở chu vi. Dẫn nước theo kênh ị ống trung tâm hướng từ dưới lên trên. - Dùng làm bể lắng I, II : Q ³ 20000 m3/ng.đ; D =16 - 40 m (54 - 60 m). D/H tại máng thu ở chu vi = 6 - 10 ; - Liên xô thường dùng nhất bể lắng ly tâm BTCT - nước thải sinh hoạt, D = 40m; chiều cao bể = 4 m. - Thời gian lắng (nước lưu lại trong bể) ằ 1,4h. Hiệu suất lắng 60%. - Trung tâm bể xây các hố thu cặn. Dung tích cặn tính theo T : T = 4 h. - Tường bên hố thu 60o. - Những thanh gạt chuyển động 2 - 3 vòng/h, làm việc liên tục hoặc chu kỳ tuỳ lượng cặn lắng xuống. Làm việc chu kỳ : thanh gạt hoạt động 1 h trước khi xả. - Xả cặn có thể tự động hoá: tự chảy: P = 95 %; bơm : P=93%. - Khi tlắng = 0,5 á 1 h ị giữ lại chủ yếu chất lơ lửng, xả cặn nhờ bơm : P Ê 93%. - D ống xả cặn phải tính : D ³ 200 mm. - Chiều cao từ mực nước tới đỉnh bể = 0,3 m. - Số bể công tác : N ³ 2, không phụ thuộc Q trạm. - Với cùng Q : bể có kích thước lớn kinh tế hơn các bể có kích thước nhỏ. - Đập tràn răng cưa điều hoà tốc độ nước ra khỏi bể. q/1m chiều dài đập Ê 10 l/s. - Có thể xây thêm một số máng trung gian thu nước (Sơ đồ cấu tạo như trong vở) Câu 16: Tính toán song chắn rác Trả lời:Hiệu suất công tác của song chắn rác phụ thuộc độ chính xác trong tính toán. Tính toán song chắn rác gồm: Xác định kích thước, tổn thất áp lực của nước. a/ Kích thước song chắn: Số khe hở n giữa các thanh: q = w VS = b . n . h1 . VS (4-1) n = (4-2) qmax- lưu lượng tối đa của nước thải, m3/sec ; b - chiều rộng khe hở giữa các thanh, m ; w - diện tích tiết diện ướt c