Loại bỏ cát sạn (Grit Removal) trong Hệ thống xử lý nước thải – Nguyên lý & Thiết kế

1. Khái niệm và tầm quan trọng

Trong nước thải sinh hoạt và công nghiệp luôn tồn tại cát, sỏi, xỉ, sạn hoặc các chất rắn vô cơ có trọng lượng riêng lớn hơn các chất hữu cơ. Những hạt này gọi là grit. Nếu không được loại bỏ, grit sẽ:

• Tích tụ tại bể sinh học, kênh dẫn, đường ống.
• Tăng tần suất nạo vét bể, gây tốn chi phí vận hành.
• Gây mài mòn và hư hỏng thiết bị cơ khí như bơm, máy thổi khí..

Do đó, quá trình loại bỏ grit là bắt buộc trong xử lý nước thải để đảm bảo hiệu quả vận hành và tuổi thọ thiết bị.

2. Thành phần và đặc tính của grit

Thành phần chính: cát, sỏi, xỉ than, thủy tinh vụn, gạch vỡ…

Chất hữu cơ lẫn vào: vỏ trứng, xơ thực vật, hạt cà phê, vụn thức ăn.

Tỷ trọng điển hình: ~2.65 (tương đương hạt cát silica).

Kích thước hạt: thường lớn hơn 0.21 mm. Tuy nhiên, thực tế có sự dao động lớn do điều kiện hệ thống thoát nước.

Hàm lượng hữu cơ lẫn trong grit: 13–65%, làm grit dễ phân hủy và bốc mùi nếu không rửa sạch.

3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình loại bỏ grit

Kích thước và khối lượng riêng hạt: hạt càng lớn, càng nặng thì càng dễ lắng.

Dòng chảy và chế độ thủy lực: tốc độ nước, xoáy, lớp ranh giới ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất tách.

Chất hoạt tính bề mặt (SAAs): khi bám vào hạt grit làm giảm vận tốc lắng → khó loại bỏ.

Lưu lượng nước thải: trong ngày mưa hoặc lưu lượng đột biến, lượng grit tăng đột ngột.

4. Các công nghệ loại bỏ grit

4.1. Bể lắng ngang (Horizontal-Flow Grit Chambers)

Loại cổ điển, nước chảy ngang qua bể với vận tốc khống chế ~0.3 m/s.

Tỉ lệ chiều rộng/chiều sâu: 1:1 đến 5:1.

Hạt có đường kính ≥0.21 mm sẽ lắng xuống, còn hữu cơ nhẹ sẽ theo dòng ra ngoài.

Thiết bị gạt hoặc vít tải dùng để thu gom grit.

Bảng 1 – Thông tin thiết kế điển hình cho bể lắng ngang (Horizontal-Flow Grit Chambers)