Bể lắng cát sục khí: Tính thể tích, chiều dài và lưu lượng khí

Đối tượng đọc: kỹ sư thiết kế công trình đầu (headworks) trạm xử lý nước thải. Thời gian đọc: ~5 phút. Công cụ liên quan: Thiết kế bể lắng cát · Cẩm nang thiết kế

Nguyên lý

Khí sục qua đáy tạo dòng xoáy (roll). Hạt cát nặng (thiết kế 0,2 mm) văng ra đáy do ly tâm, trong khi chất hữu cơ lơ lửng nhẹ hơn được giữ trong dòng nhờ chuyển động xoáy — khác bể lắng cát trọng lực chỉ tách theo vận tốc chìm.

Thể tích và chiều dài

Lưu lượng đỉnh Qp = Q·peak/86400 (m³/s). Thể tích Vol = Qp·t (t = thời gian lưu phút). Tiết diện cs = n·b·H; chiều dài L = Vol/cs (m).

Với Q = 10 000 m³/d, peak 2,5, t = 2 min, 2 kênh (b = 2,5 m, H = 3 m): Qp = 0,289 m³/s, Vol = 34,7 m³, cs = 15 m², L ≈ 2,3 m. Thời gian lưu hợp lý 1–3 min.

Lưu lượng khí

Nhu cầu khí airQ = air·Qp (m³/s); công suất blower blower = airQ·60 (m³/min). Tỷ lệ sục 0,3–0,6 m³ khí/m³ nước. Blower tiêu thụ ≈ 0,35 kWh/m³ khí — là trung tâm chi phí vận hành của công trình này.

Lượng cát thu được

Thể tích cát gritV = rate·Q/1e6 (m³/d, rate ≈ 7 L/1000 m³); khối lượng gritM = gritV·1600 (kg/d, tỷ trọng cát ~1,6 t/m³). Dùng để tính thùng chứa và tần suất xả.

5 sai lầm vận hành

1. Thời gian lưu < 1 min: cát không kịp lắng → mang sang bể lắng sinh học.
2. Tỷ lệ khí sai: quá thấp roll yếu (cát không tách), quá cao cuốn hữu cơ theo cát.
3. Chỉ 1 kênh: không có kênh dự phòng → bảo trì phải dừng cả trạm.
4. Quên flowmeter/VFD blower: không đo lưu lượng khí → vận hành mù.
5. Nhầm hạt thiết kế: dùng 0,1 mm thay vì 0,2 mm → tách kém, cát vào bể sau.

Kết luận

Bể lắng cát sục khí tách cát 0,2 mm mà giữ hữu cơ lơ lửng. Tính Vol = Qp·t, L = Vol/(n·b·H), giữ t = 1–3 min, tỷ lệ khí 0,3–0,6 m³/m³, và luôn có kênh dự phòng (n ≥ 2).