Giáo trình học môn Công nghệ môi trường

Nguyên tắc chung: Vật thể có khối lượng riêng đủ lớn dưới tác dụng của trọng lực xảy ra quá trình lắng. Vận tốc lắng (u) được xác định qua mối tương quan giữa vận tốc rơi (w) và trở lực của môi trường (S). Vận tốc quá trình lắngVận tốc rơi của vật trong môi trường không khí được tính theo công thức:
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình học môn Công nghệ môi trườngChương I Các quá trình cơ học ứng dụng trong công nghệ môi trường1. Quá trình lắng dưới tác dụng của trọng lực1.1 Nguyên tắc lắng dưới tác dụng của trọng lực- Nguyên tắc chung: Vật thể có khối lượng riêng đủ lớn dưới tác dụng c ủa tr ọng l ực xảy raquá trình lắng. Vận tốc lắng (u) được xác định qua mối tương quan gi ữa vận tốc r ơi (w) vàtrở lực của môi trường (S).Vận tốc quá trình lắngVận tốc rơi của vật trong môi trường không khí được tính theo công thức: w = g.τ , m/sVới w: vận tốc rơi của vật, m/s g: gia tốc trọng trường, m/s2 t: thời gian rơi, s Đối với những hạt có kích thước nhỏ hơn 100µm thì trở lực của môi trường tăngdần cho đến khi vật thể có vận tốc rơi không đổi (tức là khi trọng lực của vật cân bằngvới trở lực của môi trường). Lúc này, vật thể có vận tốc rơi đúng bằng vận tốc lắng. (Tại sao chỉ đối với những hạt có kích thước nhỏ hơn 100μm thì trở lực môitrường sẽ tăng dần cho đến khi vật có vận tốc r ơi không đ ổi? Vì giá tr ị tr ọng l ực c ủahạt trong môi trường không thay đổi theo thời gian trong khi tr ở lực tác d ụng lên h ạt l ạităng dần theo vận tốc lắng. Nếu hạt có d quá lớn thì th ời gian r ơi c ủa h ạt s ẽ nhanh vàgiá trị trọng lực ban đầu sẽ lớn, giá trị trở lực sẽ không kịp cân b ằng v ới giá tr ị tr ọnglực và do vậy sẽ không có quá trình lắng xảy ra) Lưu ý: có sự khác biệt giữa vận tốc rơi và vận tốc lắng. Vận tốc r ơi thay đ ổi theothời gian rơi vì có sự tác động của trở lực môi trường (trở lực môi tr ường tăng d ần). V ậntốc lắng chỉ là trường hợp cụ thể của vận tốc rơi khi trọng lực cân b ằng v ới tr ở l ực môitrường. Vận tốc rơi luôn thay đổi giá trị theo thời gian, còn giá tr ị vận tốc l ắng khôngđổi theo thời gian.Trọng lực của hạt hình cầu lơ lửng trong môi trường: (Đoạn này cụ thể xem trong vở ghinhé) πd3 (ρ p − ρ )g , N Ks = 6 πd 3Với : thể tích của hạt có dạng hình cầu, m3 6 ρp, ρ: khối lượng riêng của hạt và của môi trường, kg/m3 g: Gia tốc trọng trường, m/s2Trở lực của môi trường được xác định theo định luật Newton: π d 2 u2 S =ξ ρ ,N 4 2 1 πd 2Với : tiết diện của hạt theo chiều chuyển động, m2 4 d: đường kính của hạt, m ρ: khối lượng riêng của pha liên tục (môi trường), kg/m 3 ξ : hệ số trở lực u: vận tốc lắng, m/sVận tốc lắng được xác định khi trọng lực cân bằng với trở lực của môi trường: S=K s π d 2 u2 π d 3 ξ ρ2 = (ρ p − ρ ) g 4 2 6 4 gd ( ρ p − ρ ) u= , m/s 3 ρξHệ số trở lực ξ phụ thuộc vào khối lượng riêng của pha liên tục (ρ), vận tốc chuyển động(u), đường kính hạt (d) và độ nhớt của môi trường (µ) được thể hiện qua Hệ số Reynolds: ρ ud Re = µGiá trị của ξ giảm khi hệ số Re tăng. Đối với Re Quá trình lắng Mô tả Ứng dụngLắng hạt riêng lẻ - Đề cập đến quá trình lắng bởi trọng lực - Xử lý hạt cát trong môi trong dung dịch có hàm lượng chất rắn thấp trường lỏng (bể lắng cát).(discrete particle với điều kiện trường gia tốc ổn định. - Xử lý bụi trong môi trườngsettling) - Các hạt được lắng theo các thực thể riêng không khí (buồng lắng bụi) biệt và không có sự tương tác đáng k ể đối - Các quá trình lắng tuân thủ với các hạt bên cạnh. theo định luật StokesLắng tạo bông - Đề cập đến quá trình lắng trong dung dịch - Loại bỏ một phần TSS trong mà trong quá trình lắng các hạt rắn kết hợp nước thải tại bể lắng sơ cấp.(Flocculent settling) hoặc đông tụ lại với nhau. - Loại bỏ các bông cặn trong - Thông qua quá trình đông tụ này, các hạt bể lắng. luôn gia tăng về khối lượng trong quá trình - Giảm một phần BOD và P. lắng và làm thay đổi vận tốc lắng. - Có thể diễn ra trong bể lắng - Quá trình này có thể có sự bổ sung chất trợ sơ cấp. lắng (polymer) để thúc đẩy vận tốc lắng. - Một phần chất trợ lắng có thể được tuần hoàn lại quá trình lắng.Lắng cản trở - Đề cập đến dung dịch có hàm lượng rắn Diễn ra trong bể lắng thứ cấp trung bình trong đó lực tương tác giữa các hạt sử dụng trong quá trình xử lý(Hindered settling)hay là lắng vùng có ảnh hưởng cản trở đến quá trình lắng của sinh học (bể lắng thứ cấp của các hạt xung quanh. quá trình sinh học hiếu khí - Các hạt có xu hướng duy trì ở vị trí cố định Aerotank). đối với nhau. Khối lượng của hạt ổn định ở một giá trị cụ thể. - Bề mặt rắn - lỏng hình thành phía trên khối lắng.Lắng nén ép - Đề c ...