Bể lắng tròn, góc nghiêng 45 độ, có ống lắng trung tâm

1. Bể lắng

Ta lựa chọn bể lắng là bể lắng đứng, tiết diện hình tròn đáy hình nón nghiêng góc 45 độ, ở giữa có ống trung tâm.

2. Tính toán kích thước bể lắng

Chọn thời gian lưu nước trong bể lắng là 1,5h. Chọn chiều cao của bể lắng là 3,5m. Khi đó vận tốc lắng thực tế của hạt là:

Tuy nhiên trong thực tế, do nhiều yếu tố ảnh hưởng đế quá trình lắng như lắng chen của các hạt, chuyển động của các lớp nước hoặc do quá trình bơm hút bùn, đưa nước vào bể,... mà vận tốc lắng thực tế thường thâp hơn so với vận tốc lắng lý thuyết. Giả thuyết vận tốc lắng lý thuyết lớn gấp 2 lần vận tốc lắng thực tế.

Khi đó: vlt = 2.vtt = 2.2,33 = 4,66 (m/h)= 1,29.10-3 m/s.

Trong nước thải các hạt lắng đều có dạng hình cầu và chủ yếu là các hydroxit kim loại. Nhưng để tiện cho quá trình tính toán bể lắng, ta tính toán với bể Niken mà các hydroxit niken là chủ yếu. Độ nhớt của môi trường bằng độ nhớt của nước, bỏ qua độ nhớt của các thành phần trong nước thải. Nhiệt độ làm việc của nước thải là 200C.

+ Giá trị chuẩn số Lyasenco được xác định theo công thức:

Với:

vlt – Vận tốc lắng lý thuyết; vlt = 1,29.10-3m/s

μ0 – Độ nhớt của môi trường lắng ở 200C; μ0 = 1,4179Ns/m2.

ρ0 – khối lượng riêng của môi trường lắng; ρ0 =995,68Ns/m3.

ρh – khối lượng riêng của hạt; với Ni(OH)2 ρh =996,58Ns/m2.

G – gia tốc trọng trường; g = 9,81 m/s2.

Thay số vào, xác định được Ly= 1,7.10-4.

Giá trị của chuẩn số Acsimet có thể xác định được từ đồ thị thực nghiệm theo giá trị của chuẩn số Ly. Từ đồ thị II.17/tr408 “Sổ tay các quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất tập I”, xác định được Ar ~ 1.

Khi đó đường kính của hạt được xác định theo công thức sau (II.91/tr409 – Sổ tay các quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất tập I):

Thay số vào công thức ta xác định đươc dh = 0,368.10-4 m.

+ Kiểm tra lại vận tốc lắng:

Vì Ar < 3,6; Ly < 0,0022; Re < 0,2 nên vận tốc lắng của hạt tuân theo định luật Stock

Thay số xác định được w0 = 1,21.10-3m/s ~ vlt =1,217.10-3m/s

Vậy chọn vận tốc lắng lý thuyết ban đầu là hợp lý.

+ Diện tích bể lắng là:

Với Q – Lưu lượng nước vào bể lắng; Q = 6,25 m3/h

vtt – Vận tốc lắng thực tế; vtt = 2,33 m/h

=> F = 2,68 (m2)

+ Thể tích bể lắng là: V = Q.t = 6,25.1,5 = 9,375 (m3)

+ Bán kính của bể lắng là:

+ Diện tích ống trung tâm đưa nước và bể lắng được tính theo công thức:

Trong đó: q: lưu lượng nước thải qua ống Q = 6,25 m3/h

V: vận tốc nước thải qua ống, chọn v = 0,015 m/s

Thay số ta có f = 0,115(m2)

+ Khi đó đường kính ống trung tâm là:

Phía cuối của ống trung tâm có 1 phần ống loe. Chọn đường kính là chiều cao của phần ống loe bằng 1,35 đường kính ống trung tâm ([25]).

Khi đó: dloe = hloe = 1,35.0,38 = 0,513 (m)

Đường kính tấm chắn trước miệng ống loe bằng 1,3 đường kính ống loe.

Vậy dtấm chắn = 1,3.0,513 = 0,67(m)

+ Ngăn chứa bùn của bể lắng đứng có dạng hình nón, chọn đường kính đáy của đáy ngăn chứa bùn là dbùn = 0,9m.

+ Chiều cao ngăn chứa bùn được tính theo công thức

Thay số, xác định được hb = 0,47m

Kích thước bể lắng đứng được xác định:

Đường kính: D = 2R = 2.0,92 = 1,84 m
Chiều cao công tác: H = 3,5 + 0,47 = 3,97 m
Chiều cao xây dựng Hxd = H + hdự trữ = 3,97 + 0,33 = 4,3 m

3. Thời gian tháo bùn

Bùn từ bể lắng sẽ được bơm bùn bơm đến hệ thống máy ép bùn để xử lý. Ở đây ta cần tính được thời gian tháo bùn tại mỗi bể lắng để đưa ra thời gian hoạt động hợp lý của thiết bị ép bùn.

+ Dung tích phần chứa cặn là:

Trong đó:

Wc – Thể tích ngăn chứa bùn của bể lắng đứng

D – đường kính bể lắng đứng; D =1,84 m

d – đường kính của ngăn chứa bùn d = 0,9 m

hb – Chiều cao ngăn chứa bùn cặn, hb = 0,47 m

Thay số vào ta được Wc = 0,72 m3.

+ Chu kì xả cặn lắng là:

δ – Nồng độ cặn trung bình đã nén => Chọn δ = 35000 mg/l

N – Số bể lắng N = 1

Q – Lưu lượng nước thải vào bể

C – Hàm lượng cặn ra khỏi bể lắng.

Cmax – hàm lượng cặn lớn nhất trong nước thải (lấy Cmax = Co)

Như vậy, thay số vào ta sẽ có chu kì xả cặn của bể lắng là: T=1 ngày

Dựa vào tính toán trên, ta có kế hoạch hoạt động cho hệ thống máy ép bùn.

Nước thải trước khi đưa vào bể lắng chủ yếu chứa các hạt hydroxit kim loại và một lượng nhỏ các hạt huyền phù khó lắng. Các hydroxit kim loại có kích thước lớn nên hầu như bị lắng hết ngay khi mới vào bể lắng. Hiệu suất lắng các hạt này đạt 99% ( sau 25 phút). Các hạt rắn lơ lửng có kích thức nhỏ hơn nên khó lắng hơn. Hiệu suất lắng đạt khoảng 85%. Như vậy, sau khi qua bể lắng hàm lượng chất lơ lửng trong nước đã giảm đáng kể. Thông số các chất ô nhiễm trong nước thải sau khi ra khỏi bể lắng là: