Xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học (hay còn gọi là xử lý sơ cấp) là giai đoạn đầu tiên và quan trọng nhất trong hầu hết các hệ thống xử lý nước thải. Phương pháp này chủ yếu sử dụng các quá trình vật lý (không dùng hóa chất hay vi sinh) để tách các chất rắn không tan, rác thô, cát sạn và một phần chất lơ lửng ra khỏi nước thải.
Tìm hiểu xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học
Hai công trình chính thường được đề cập là song chắn rác và bể lắng sơ cấp (primary sedimentation tank). Chúng giúp bảo vệ thiết bị cơ khí, giảm tải cho các giai đoạn sau (như xử lý sinh học), tránh tắc nghẽn đường ống và giảm mùi hôi.
Song chắn rác (Bar Screen / Rack Screen)
Mục đích: Giữ lại các tạp chất thô có kích thước lớn (rác hữu cơ, giấy, nhựa, cành cây, túi nilon, giẻ rách, kim loại…) để tránh làm tắc nghẽn hoặc hỏng thiết bị ở các công đoạn sau.
Nguyên lý hoạt động: Nước thải chảy qua các thanh kim loại (song) song song, các chất lớn hơn khe hở bị giữ lại trên bề mặt song chắn. Rác được thu gom thủ công hoặc cơ giới (máy cào rác tự động).
Phân loại song chắn rác:
- Song chắn rác thô (coarse screen): khe hở 20–100 mm (thường 25–50 mm), dùng cho rác lớn.
- Song chắn rác mịn (fine screen): khe hở 3–20 mm (thường 6–16 mm), dùng sau song thô hoặc ở hệ thống yêu cầu cao.
- Theo cơ chế thu rác: thủ công (cào tay), cơ giới (cào liên tục hoặc định kỳ), tự động (máy nghiền rác kết hợp).
Thông số thiết kế cơ bản (theo tiêu chuẩn Việt Nam và tham chiếu quốc tế):
- Vận tốc dòng chảy qua khe song: 0,4–1,0 m/s (tối ưu 0,6–0,8 m/s để tránh đẩy rác qua hoặc lắng cặn).
- Góc nghiêng song: 45–75° so với phương ngang (thường 60° để dễ cào rác).
- Tổn thất áp lực (head loss): 0,1–0,4 m (tùy lượng rác).
- Chất liệu: thép không gỉ hoặc thép sơn epoxy chống ăn mòn.
Ưu điểm: Đơn giản, chi phí thấp, hiệu quả cao với rác lớn. Nhược điểm: Cần vệ sinh thường xuyên, nếu không sẽ gây tắc và tăng tổn thất áp lực.
Bể lắng sơ cấp (Primary Sedimentation Tank)
Mục đích: Tách các chất rắn lơ lửng (Suspended Solids – SS) và một phần chất hữu cơ có khả năng lắng dưới tác dụng của trọng lực. Giảm tải BOD và SS cho giai đoạn sinh học sau.
Nguyên lý hoạt động: Nước thải chảy chậm qua bể → các hạt nặng lắng xuống đáy (cặn sơ cấp), các chất nhẹ nổi lên bề mặt (váng dầu mỡ, bọt…). Nước trong ở giữa được dẫn sang giai đoạn tiếp theo. Cặn được thu gom định kỳ bằng gạt cơ học hoặc xả trọng lực.
Hiệu quả điển hình:
- Loại bỏ 50–70% chất rắn lơ lửng (SS).
- Loại bỏ 25–40% BOD (chất hữu cơ).
- Không hiệu quả với chất keo hoặc hòa tan.
Các loại bể lắng sơ cấp phổ biến:
- Bể lắng ngang (rectangular): Hình chữ nhật, dòng chảy ngang, gạt cặn cơ học, phổ biến ở Việt Nam vì dễ xây dựng.
- Bể lắng đứng (vertical / upflow): Hình trụ hoặc vuông đáy chóp, dòng chảy từ dưới lên, tiết kiệm diện tích, hiệu quả tốt với hạt nhỏ.
- Bể lắng ly tâm (circular): Dòng chảy hướng tâm, gạt cặn quay, dùng cho lưu lượng lớn.
Thông số thiết kế cơ bản (theo QCVN và thực tế Việt Nam):
- Thời gian lưu nước (HRT): 1,5–2,5 giờ (thường 2 giờ).
- Tải trọng bề mặt (surface overflow rate): 30–50 m³/m².ngày (tối ưu 40 m³/m².ngày).
- Độ sâu hữu ích: 3–4 m.
- Tốc độ dòng chảy ngang: 0,3–0,6 m/phút (ngang) hoặc tốc độ lên (vertical): 0,5–1,0 m/giờ.
- Góc nghiêng đáy: 1:10 đến 1:12 (để dễ xả cặn).
- Thiết bị: Gạt cặn cơ học (scraper), thu váng nổi, hệ thống xả cặn định kỳ.
Lưu ý khi thiết kế và vận hành:
- Tránh dòng chảy ngắn mạch (short-circuiting) bằng vách phân phối, tấm chắn.
- Kết hợp làm thoáng sơ bộ (pre-aeration) để tăng hiệu quả lắng (giảm mùi, tách khí).
- Bùn sơ cấp (primary sludge) thường được dẫn về bể kỵ khí hoặc xử lý riêng.
Song chắn rác và bể lắng sơ cấp trong hệ thống xử lý nước thải
| Tiêu chí | Song chắn rác | Bể lắng sơ cấp |
| Mục tiêu chính | Loại rác thô lớn (> vài mm) | Loại chất lơ lửng lắng được (SS) |
| Cơ chế | Lọc cơ học (chắn) | Lắng trọng lực |
| Hiệu quả BOD | Rất thấp | 25–40% |
| Hiệu quả SS | Chỉ rác lớn | 50–70% |
| Vị trí trong hệ thống | Đầu tiên (pre-treatment) | Sau song chắn, trước sinh học |
| Chi phí & vận hành | Thấp, cần vệ sinh thường xuyên | Trung bình, cần gạt cặn định kỳ |
Công ty thi công lắp đặt hệ thống xử lý nước thải
Trong thực tế tại Việt Nam (theo QCVN 40:2021/BTNMT hoặc QCVN 14 cho nước thải sinh hoạt), hầu hết nhà máy xử lý nước thải đô thị/công nghiệp đều bắt buộc có song chắn rác + bể lắng cát + bể lắng sơ cấp để đảm bảo hiệu quả tổng thể.
Nếu bạn cần sơ đồ minh họa, công thức tính toán chi tiết (ví dụ: tổn thất áp lực song chắn, kích thước bể lắng), hoặc ví dụ thiết kế cho lưu lượng cụ thể (ví dụ: 1000 m³/ngày), cứ cho chúng tôi biết, các kỹ sư sẽ tư vấn đến quý vị các giải pháp xử lý nước thải ưu việt với giá thành ưu đãi nhất.
Cảm ơn đã quan tâm theo dõi!