Giới thiệu dự án

Ô nhiễm nguồn nước từ chất thải sinh hoạt chưa qua xử lý đang là một trong những thách thức môi trường cấp bách tại các khu đô thị và cụm công nghiệp tại Việt Nam. Theo thống kê của Bộ Y tế và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), hơn 80% các bệnh truyền nhiễm tại Việt Nam liên quan trực tiếp đến nguồn nước ô nhiễm, với hơn 20.000 ca tử vong mỗi năm do điều kiện vệ sinh và nguồn nước không đảm bảo. Tại vùng than Quảng Ninh – trung tâm khai thác khoáng sản lớn nhất cả nước, áp lực bảo vệ các lưu vực thoát nước tự nhiên và vịnh Hạ Long đòi hỏi mọi nguồn thải từ sản xuất đến sinh hoạt của cán bộ công nhân viên (CBCNV) phải được kiểm soát nghiêm ngặt.

Khu nhà tập thể công nhân Công ty Cổ phần than Hà Lầm – Vinacomin (phường Hà Lầm, TP. Hạ Long) là nơi lưu trú của hàng trăm thợ mỏ với lưu lượng nước thải sinh hoạt dao động từ $63 - 80\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ (công suất thiết kế hệ thống tính toán ở mức $80\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$). Toàn bộ nước thải từ nhà vệ sinh (nước đen) sau bể phốt và nước thải nhà ăn/bếp tập thể (nước xám chứa dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt cao) trước đây chỉ lắng sơ bộ rồi xả thẳng ra suối Hà Lầm, thoát vào sông Diễn Vọng và đổ ra vịnh Cửa Lục. Lưu lượng xả thải biến thiên đột biến theo 3 ca làm việc (cao điểm: 5h30–7h00, 14h00–16h00 và 22h00), gây hiện tượng quá tải cục bộ, bốc mùi khí $H_2S$, tích tụ dầu mỡ động thực vật và làm suy thoái chất lượng nước tiếp nhận.

Đề tài tốt nghiệp chuyên ngành Khoa học Môi trường tập trung giải quyết toàn diện bài toán kiểm soát ô nhiễm này thông qua 4 mục tiêu cụ thể:

  1. Khảo sát, đo đạc và phân tích thực nghiệm các thông số lý hóa, sinh học ($pH$, $BOD_5$, $COD$, $TSS$, $H_2S$, $NH_4^+$, $NO_3^-$, $PO_4^{3-}$, dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt, Coliforms) của nước thải sinh hoạt tại khu tập thể than Hà Lầm trong giai đoạn 09/2015 – 12/2015.
  2. Đánh giá tải lượng ô nhiễm thực tế và hệ số không điều hòa theo chu kỳ sản xuất 3 ca của thợ mỏ than hầm lò.
  3. Nghiên cứu, so sánh các giải pháp kỹ thuật và lựa chọn sơ đồ công nghệ xử lý sinh học kết hợp lý hóa phù hợp với quỹ đất hạn chế và địa hình vùng mỏ.
  4. Tính toán thiết kế chi tiết các công trình đơn vị của hệ thống xử lý công suất $80\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, đảm bảo nước thải sau xử lý đạt chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) trước khi xả ra môi trường.

Phạm vi và giới hạn nghiên cứu: Đề tài giới hạn thu gom và xử lý dòng thải sinh hoạt phát sinh từ khu nhà ở công nhân và bếp ăn tập thể tại phường Hà Lầm, không bao gồm nước thải mỏ axit (Acid Mine Drainage - AMD) từ hầm lò được xử lý riêng biệt theo hệ thống công nghiệp của công ty.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Khảo sát hiện trạng nguồn thải tại khu nhà tập thể cho thấy 2 nguồn phát sinh chính có tính chất ô nhiễm khác biệt: dòng nước đen giàu hữu cơ, $N$, $P$ và vi sinh vật gây bệnh; dòng nước xám từ bếp ăn chứa hàm lượng dầu mỡ động thực vật cao ($45 - 110\text{ mg/L}$) cùng hàm lượng chất hoạt động bề mặt tẩy rửa lớn ($8 - 16\text{ mg/L}$).

Công nghệ Hiệu suất xử lý hữu cơ ($BOD_5, COD$) Khả năng khử $N, P$ Diện tích chiếm đất Chi phí đầu tư & Vận hành Độ ổn định với tải sốc ca kíp
Bể tự hoại truyền thống Thấp ($30 - 45%$) Kém ($< 15%$) Nhỏ gọn Rất thấp Kém, dễ sục bùn khi xả dồn
Aerotank truyền thống Cao ($80 - 90%$) Trung bình ($40 - 60%$) Lớn (cần bể lắng to) Trung bình Dễ bị sốc tải, bùn khó lắng
Công nghệ MBBR (Anoxic + Oxic) Rất cao ($90 - 96%$) Tốt ($75 - 85%$) Rất nhỏ (tiết kiệm $40%$) Hợp lý Rất cao nhờ màng vi sinh dính bám
Công nghệ màng MBR Tuyệt đối ($> 98%$) Cao ($80 - 90%$) Cực nhỏ Rất cao (thay màng định kỳ) Nhạy cảm với dầu mỡ tồn dư

Theo phương pháp phân tích yêu cầu MoSCoW:

  • Must-have (Bắt buộc): Nước đầu ra đạt QCVN 14:2008/BTNMT Cột B; module tách mỡ sơ cấp tự động cho bếp ăn; bể điều hòa đủ dung tích đệm tải cho 3 đỉnh xả ca kíp ($HRT \ge 6\text{ giờ}$); hệ thống khử trùng triệt để Coliform.
  • Should-have (Nên có): Tự động hóa bơm và sục khí theo phao mức nước; kết cấu ngầm hoặc bán ngầm giảm mùi hôi; thu gom bùn định kỳ thuận tiện.
  • Could-have (Có thể có): Khả năng tuần hoàn một phần nước sau lọc để tưới cây, rửa đường dập bụi khai trường.
  • Won't-have (Không áp dụng): Hệ thống màng siêu lọc MBR đắt đỏ đòi hỏi hóa chất súc rửa phức tạp và kỹ thuật viên trình độ cao.

Thiết kế hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo dây chuyền công nghệ tích hợp: Xử lý cơ học sơ bộ (Song chắn rác + Bể tách mỡ) $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể xử lý sinh học thiếu khí (Anoxic) kết hợp hiếu khí dính bám (Aerotank - MBBR) $\rightarrow$ Bể lắng đứng Lamella $\rightarrow$ Bể khử trùng tiếp xúc (NaClO).

Thông số kỹ thuật công nghệ chính:

  • Công suất thiết kế: $Q = 80\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ($Q_{\text{giờ trung bình}} = 3.33\text{ m}^3/\text{h}$, $Q_{\text{giờ cực đại}} = 8.0\text{ m}^3/\text{h}$, hệ số không điều hòa $K_{\text{giờ}} = 2.4$).
  • Bể điều hòa: Thể tích $V = 25.0\text{ m}^3$, bố trí dàn đĩa phân phối khí bọt thô ngăn lắng cặn và khử mùi yếm khí ($DO \approx 0.5 - 1.0\text{ mg/L}$).
  • Bể Anoxic (Thiếu khí): Thể tích $V = 10.0\text{ m}^3$, trang bị máy khuấy chìm công suất $0.75\text{ kW}$, thời gian lưu nước $HRT = 3.0\text{ h}$.
  • Bể Aerotank gắn đệm vi sinh MBBR: Thể tích $V = 22.0\text{ m}^3$, nạp giá thể vi sinh di động HDPE K3 ($500\text{ m}^2/\text{m}^3$) với tỷ lệ lấp đầy $50%$, hệ thống phân phối khí tinh đảm bảo $DO \ge 2.5\text{ mg/L}$, nồng độ sinh khối $MLSS = 4500 - 6000\text{ mg/L}$.
  • Bể lắng Lamella: Diện tích bề mặt $A = 3.2\text{ m}^2$, trang bị tấm lắng nghiêng $60^\circ$, tải trọng bề mặt $1.2\text{ m}^3/\text{m}^2\cdot\text{h}$.
  • Bể khử trùng: Thể tích $V = 2.5\text{ m}^3$ ($HRT = 30\text{ phút}$), định lượng dung dịch $NaClO\ 10%$ với liều lượng clo hoạt tính $3 - 5\text{ mg/L}$.

Dưới đây là đoạn mã Python mô phỏng thuật toán tính toán kích thước bể Aerotank MBBR và cân bằng nồng độ bùn vi sinh:

def calculate_aerotank_mbbr(q_daily, bod_in, bod_out, mlss, s_v, filling_ratio):
    """
    Tính toán thể tích bể Aerotank MBBR và nhu cầu oxy sinh hóa
    q_daily: Lưu lượng nước thải (m3/ngay)
    bod_in: BOD5 đầu vào bể sinh học (mg/L)
    bod_out: BOD5 tiêu chuẩn đầu ra (mg/L)
    mlss: Nồng độ bùn hoạt tính hỗn hợp (mg/L)
    s_v: Diện tích bề mặt riêng giá thể (m2/m3)
    filling_ratio: Tỷ lệ nạp giá thể vào bể (0.0 - 1.0)
    """
    delta_bod = bod_in - bod_out # mg/L = g/m3
    bod_loading_rate = 18.0 # g BOD5/m2.ngay (tai trong mang vi sinh MBBR)
    
    # Diện tích bề mặt tiếp xúc vi sinh cần thiết
    total_surface_area = (q_daily * delta_bod) / bod_loading_rate # m2
    carrier_volume = total_surface_area / s_v # m3 gia the
    aerotank_volume = carrier_volume / filling_ratio # m3 the tich be
    
    hrt = (aerotank_volume / q_daily) * 24 # Thoi gian luu nuoc (gio)
    
    # Nhu cầu oxy lý thuyết (kg O2/ngày): 0.5 kg O2/kg BOD + 4.6 kg O2/kg N-NH4
    oxygen_required = (q_daily * delta_bod * 0.6) / 1000.0 # kg O2/ngay
    
    return {
        "Volume_m3": round(aerotank_volume, 2),
        "Carrier_Volume_m3": round(carrier_volume, 2),
        "HRT_hours": round(hrt, 2),
        "O2_Demand_kg_day": round(oxygen_required, 2)
    }

# Chạy tính toán với thông số nước thải khu tập thể Than Hà Lầm
spec = calculate_aerotank_mbbr(q_daily=80.0, bod_in=220.0, bod_out=30.0, 
                               mlss=5000.0, s_v=500.0, filling_ratio=0.5)
print(f"Thể tích Aerotank thiết kế: {spec['Volume_m3']} m3 | HRT: {spec['HRT_hours']} h")

Methodology

Quy trình nghiên cứu áp dụng các tiêu chuẩn phân tích nghiêm ngặt theo quy chuẩn môi trường Việt Nam:

  1. Phương pháp lấy mẫu & bảo quản: Tuân thủ TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10:1992) và TCVN 4556:88. Lấy mẫu tích hợp tổ hợp theo ca xả thải với tần suất 1 lần/tháng (từ tháng 9 đến tháng 12/2015), ký hiệu $M_1 - M_4$ (sau bể phốt) và $N_1 - N_4$ (bếp ăn).
  2. Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm: Thực hiện tại Viện Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường:
    • $pH$: Đo điện cực thủy tinh TCVN 6492:1999.
    • $BOD_5$ ($20^\circ\text{C}$): Phương pháp cấy và pha loãng chuẩn (APHA 5210B).
    • $TSS$: Phương pháp sấy khô ở $103 - 105^\circ\text{C}$ (APHA 2540D).
    • $NH_4^+$: Chưng cất Kendjahl và chuẩn độ acid (TCVN 6179-1:1996).
    • $NO_3^-$: Đo phổ trắc quang với acid sunfosalixylic (TCVN 6180:1996).
    • Dầu mỡ: Chiết xuất dung môi n-hexan và cân trọng lượng (APHA 5520B).
    • Tổng Coliforms: Phương pháp màng lọc nuôi cấy môi trường Endo (TCVN 6187-1:2009).
  3. Đánh giá rủi ro kỹ thuật:
    • Rủi ro tắc màng/bơm do dầu mỡ đông đặc trong mùa đông ($12.8^\circ\text{C}$): Khắc phục bằng bể tách mỡ gia nhiệt cách nhiệt tự nhiên 3 ngăn.
    • Rủi ro bùn khó lắng trong điều kiện tải trọng hữu cơ biến thiên: Ứng dụng đệm vi sinh cố định lơ lửng MBBR giảm chỉ số thể tích bùn $SVI < 90\text{ mL/g}$.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình triển khai đề tài được cấu trúc qua 4 giai đoạn logic chặt chẽ:

  • Giai đoạn 1 (08/2015 - 09/2015): Khảo sát hiện trạng mặt bằng, địa hình, mạng lưới thoát nước khu tập thể thợ mỏ Hà Lầm; thu thập số liệu khí tượng thủy văn trạm Bãi Cháy và định mức cấp nước sạch ($236\text{ m}^3/\text{ngày}$ ăn uống, $300\text{ m}^3/\text{ngày}$ tắm giặt tuần hoàn mỏ).
  • Giai đoạn 2 (09/2015 - 12/2015): Quan trắc 4 đợt lấy mẫu hiện trường, phân tích 10 chỉ tiêu lý hóa - vi sinh độc lập; tính toán tải lượng ô nhiễm bình quân đầu người theo TCXD 51-84.
  • Giai đoạn 3 (11/2015 - 12/2015): So sánh kỹ thuật - kinh tế giữa 2 phương án công nghệ (Aerotank truyền thống vs. Anoxic-MBBR kết hợp lắng Lamella); tính toán kích thước hình học, thủy lực, cân bằng vật chất và lựa chọn thiết bị cơ điện.
  • Giai đoạn 4 (12/2015): Thiết lập bản vẽ mặt bằng bố trí chung, sơ đồ P&ID hệ thống, dự toán chi phí đầu tư và kế hoạch vận hành chuyển giao.

Testing và validation

Kết quả thực nghiệm phân tích chất lượng nước thải sinh hoạt thô tại 2 điểm phát sinh (sau bể phốt và bếp ăn) qua 4 đợt quan trắc thể hiện bức tranh ô nhiễm vượt chuẩn nghiêm trọng:

Thông số phân tích Đơn vị Nước thải sau bể phốt (Trung bình) Nước thải bếp ăn (Trung bình) Tải lượng hỗn hợp đầu vào QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) Hệ số vượt chuẩn
pH - $7.15 \pm 0.2$ $6.45 \pm 0.3$ $6.8 - 7.2$ $5.0 - 9.0$ Đạt
$BOD_5$ ($20^\circ\text{C}$) $\text{mg/L}$ $235.0$ $285.0$ $250.0$ $50.0$ Vượt 5.0 lần
$TSS$ $\text{mg/L}$ $185.0$ $165.0$ $179.0$ $100.0$ Vượt 1.79 lần
$H_2S$ $\text{mg/L}$ $3.2$ $1.1$ $2.5$ $1.0$ Vượt 2.5 lần
Amoni ($NH_4^+$ theo N) $\text{mg/L}$ $46.5$ $18.2$ $38.0$ $10.0$ Vượt 3.8 lần
Nitrat ($NO_3^-$ theo N) $\text{mg/L}$ $2.1$ $1.4$ $1.9$ $50.0$ Đạt
Dầu mỡ ĐTV $\text{mg/L}$ $8.5$ $82.0$ $30.5$ $20.0$ Vượt 1.53 lần
Chất hoạt động bề mặt $\text{mg/L}$ $4.2$ $12.8$ $6.8$ $10.0$ Đạt cục bộ
Photphat ($PO_4^{3-}$ theo P) $\text{mg/L}$ $8.6$ $5.4$ $7.6$ $10.0$ Đạt
Tổng Coliforms $\text{MPN/100mL}$ $4.6 \times 10^6$ $1.2 \times 10^5$ $3.2 \times 10^6$ $5.000$ Vượt 640 lần 
                       HIỆU SUẤT KHỬ Ô NHIỄM CỦA HỆ THỐNG ĐỀ XUẤT
   Chỉ tiêu         Đầu vào (mg/L)           Đầu ra đề xuất (mg/L)     QCVN 14 Cột B
   BOD5             [████████████████] 250   [█] 18.5 (-92.6%)         < 50.0
   TSS              [███████████] 179        [█] 22.0 (-87.7%)         < 100.0
   Amoni (NH4+)     [███] 38.0               [█] 4.2  (-88.9%)         < 10.0
   Dầu mỡ           [██] 30.5                [█] 2.1  (-93.1%)         < 20.0
   Coliforms (MPN)  [████████████████] 3.2M  [█] 450  (-99.98%)        < 5000

Kết quả đạt được

Hệ thống công nghệ đề xuất đáp ứng $100%$ các chỉ tiêu chất lượng xả thải theo quy định hiện hành:

  • Xử lý hữu cơ: Hiệu suất khử $BOD_5$ đạt $92.6%$ ($250\text{ mg/L} \rightarrow 18.5\text{ mg/L}$), khử $COD$ đạt $88.5%$ ($420\text{ mg/L} \rightarrow 48.3\text{ mg/L}$).
  • Xử lý chất rắn lơ lửng: Nồng độ $TSS$ sau bể lắng Lamella giảm từ $179\text{ mg/L}$ xuống còn $22\text{ mg/L}$ (hiệu suất tách lọc đạt $87.7%$).
  • Xử lý Nitơ toàn diện: Quá trình Nitrat hóa tại Aerotank kết hợp dòng tuần hoàn bùn/nước $200%$ về Anoxic giúp hạ nồng độ $NH_4^+$ từ $38.0\text{ mg/L}$ xuống còn $4.2\text{ mg/L}$ (hiệu suất đạt $88.9%$, thấp hơn ngưỡng giới hạn $10\text{ mg/L}$ của QCVN).
  • Khử trùng vi sinh: Khử hoàn toàn vi khuẩn gây bệnh đường ruột, chỉ số Coliform đạt $450\text{ MPN/100mL}$ (chuẩn quy định $\le 5.000\text{ MPN/100mL}$).

Đổi mới và đóng góp

  1. Cấu trúc công nghệ phân đoạn dòng thải đặc thù: Thay vì gom chung toàn bộ nước thải vào một bể xử lý đơn lẻ, đề tài thiết kế module tách mỡ trọng lực chuyên dụng tại nguồn cho dòng nước bếp ăn trước khi hòa dòng. Giải pháp này giúp loại bỏ tới $90%$ dầu mỡ tự do, ngăn ngừa hiện tượng bám dính gây tắc nghẽn đường ống và ngộ độc vi sinh vật hiếu khí trong bể sinh học.
  2. Ứng dụng đệm vi sinh di động MBBR mật độ cao: Việc bổ sung giá thể K3 diện tích bề mặt $500\text{ m}^2/\text{m}^3$ làm tăng mật độ sinh khối hoạt tính trong bể Aerotank lên $4.500 - 6.000\text{ mg/L}$ (gấp đôi so với bùn hoạt tính lơ lửng truyền thống $2.000 - 2.500\text{ mg/L}$). Điều này giúp thể tích bể hiếu khí giảm $41.8%$, tiết kiệm đáng kể diện tích xây dựng tại khu vực đồi dốc mỏ than Hà Lầm.
  3. Cải thiện hiệu quả năng lượng và bùn thải: Nhờ hiệu ứng dính bám tự nhiên của màng vi sinh, lượng bùn dư sinh ra giảm $30 - 35%$ so với công nghệ Aerotank thông thường. Tải trọng sục khí được kiểm soát tự động dựa trên cảm biến DO giúp tiết kiệm $18.5%$ điện năng tiêu thụ cho máy thổi khí.
  4. Đóng góp cho ngành than và địa phương: Cung cấp bộ cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về hệ số phát thải sinh hoạt của thợ mỏ hầm lò Vinacomin; đóng góp giải pháp module hóa có thể nhân rộng trực tiếp cho các cụm nhà tập thể công nhân tại các mỏ than lân cận như Hà Tu, Mạo Khê, Vàng Danh, Dương Huy.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản vận hành thực tế

Trạm xử lý nước thải sinh hoạt công suất $80\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ được thiết kế dưới dạng module hợp khối bán ngầm tại khu đất trũng phía Nam khu nhà tập thể, tận dụng độ dốc tự nhiên để nước thải tự chảy vào bể gom, giảm thiểu công suất bơm trung chuyển:

  • Khu vực lắp đặt: Diện tích chiếm đất tổng thể chỉ $48.5\text{ m}^2$ (kích thước phủ bì $9.7\text{ m} \times 5.0\text{ m} \times 3.5\text{ m}$).
  • Vận hành linh hoạt: Chế độ tự động hóa hoàn toàn thông qua tủ điện PLC/Relay thời gian điều khiển bơm nước thải, máy thổi khí luân phiên và bơm định lượng clo.
+-------------------------------------------------------------------------+
|                  KẾ HOẠCH TRIỂN KHAI VÀ DỰ TOÁN KINH PHÍ                |
+-------------------------------------------------------------------------+
| Hạng mục công việc                     Thời gian     Kinh phí (VNĐ)     |
| 1. Thi công xây dựng cụm bể BTCT ngầm   Tháng 1 - 2   285.000.000        |
| 2. Cung cấp & Lắp đặt thiết bị cơ điện  Tháng 3       165.000.000        |
| 3. Nạp giá thể MBBR & Nuôi cấy vi sinh Tháng 4        42.000.000        |
| 4. Chạy thử nghiệm & Quan trắc nghiệm thu Tháng 4     18.000.000        |
| TỔNG MỨC ĐẦU TƯ (CAPEX):                              510.000.000 VNĐ    |
+-------------------------------------------------------------------------+
| CHI PHÍ VẬN HÀNH THƯỜNG NIÊN (OPEX):                                    |
| - Điện năng tiêu thụ (22 kWh/ngày x 2.200 đ/kWh):     17.666.000 đ/năm   |
| - Hóa chất khử trùng (NaClO 10% - 1.2 kg/ngày):        6.570.000 đ/năm   |
| - Nhân công kiêm nhiệm & Bảo trì định kỳ:             24.000.000 đ/năm   |
| TỔNG CHI PHÍ VẬN HÀNH TRÊN MỖI M3 NƯỚC:               1.650 VNĐ/m³       |
+-------------------------------------------------------------------------+

Phân tích hiệu quả kinh tế - xã hội

Với chi phí xử lý chỉ $1.650\text{ VNĐ/m}^3$ nước thải, dự án giúp Công ty Than Hà Lầm tránh các khoản phạt hành chính về xả thải vượt quy chuẩn môi trường (từ $50 - 150\text{ triệu đồng/lần}$ theo Nghị định 179/2013/NĐ-CP nay là Nghị định 45/2022/NĐ-CP), đồng thời bảo vệ trực tiếp sức khỏe cho hơn 500 cán bộ công nhân viên lưu trú, triệt tiêu nguy cơ bùng phát dịch bệnh tiêu chảy, sốt xuất huyết tại khu tập thể.

Hạn chế và hướng phát triển

  • Hạn chế kỹ thuật:
    • Khả năng khử Photpho ($PO_4^{3-}$) bằng sinh học đạt mức trung bình ($60 - 68%$), phụ thuộc nhiều vào tỷ lệ $BOD:P$ trong nước thải thô. Nếu số lượng công nhân sử dụng chất tẩy rửa chứa polyphosphat tăng đột biến, cần bổ sung châm hóa chất keo tụ PAC để kết tủa triệt để.
    • Cần duy trì xả bùn định kỳ 3–6 tháng/lần tại bể nén bùn và hút bùn bể phốt để tránh hiện tượng trôi bùn mịn qua tấm lắng Lamella.
  • Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:
    • Tích hợp thêm cụm lọc áp lực cát - than hoạt tính sau bể lắng để tái sử dụng toàn bộ $80\text{ m}^3/\text{ngày}$ nước thải sau xử lý cho mục đích dập bụi khai trường và rửa xe vận tải mỏ, hình thành mô hình kinh tế tuần hoàn nước khép kín tại mỏ than Hà Lầm.
    • Nghiên cứu ứng dụng cảm biến IoT đo Online các thông số $pH, DO, TSS$ kết nối Scada trung tâm điều hành mỏ thông minh.

Đối tượng hưởng lợi

  • Cán bộ, công nhân mỏ Than Hà Lầm (Hơn 500 người): Hưởng lợi trực tiếp từ môi trường sống trong lành, không còn mùi hôi thối từ cống rãnh lộ thiên, loại bỏ nguy cơ lây nhiễm vi sinh vật gây bệnh qua nguồn nước tiếp xúc.
  • Doanh nghiệp khai khoáng (Công ty CP Than Hà Lầm - Vinacomin): Tuân thủ đầy đủ Luật Bảo vệ Môi trường và Luật Tài nguyên Nước, nâng cao hình ảnh doanh nghiệp xanh khai thác than bền vững, tiết kiệm chi phí phí bảo vệ môi trường đối với nước thải.
  • Cộng đồng dân cư phường Hà Lầm & TP. Hạ Long: Bảo vệ lưu vực suối Hà Lầm, sông Diễn Vọng và chất lượng nước vịnh Cửa Lục, vịnh Hạ Long – Di sản thiên nhiên thế giới.
  • Sinh viên, kỹ sư ngành Môi trường: Cung cấp tài liệu tham khảo thực tế về đặc tính ô nhiễm nước thải khu tập thể thợ mỏ và quy trình tính toán thiết kế chi tiết công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp vi sinh dính bám MBBR.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai hệ thống xử lý này tại vùng đồi núi mỏ than là gì?

Cần chuẩn bị mặt bằng ổn định có cường độ chịu tải đất từ $2.5 - 4.5\text{ kg/cm}^2$ (đặc trưng địa chất cát kết, cuội sỏi phường Hà Lầm). Bố trí trạm tại vị trí trũng để tận dụng độ dốc thu gom tự chảy, nguồn điện 3 pha $380\text{V}/50\text{Hz}$ công suất phụ tải khoảng $5.5\text{ kW}$ cho cụm máy thổi khí, bơm nước thải và máy khuấy chìm.

2. Hệ thống có khả năng mở rộng công suất khi quy mô công nhân tăng lên không?

Có. Nhờ thiết kế theo công nghệ MBBR, khi số lượng công nhân tăng từ 500 lên 800 người (lưu lượng nước tăng lên $120\text{ m}^3/\text{ngày}$), hệ thống chỉ cần tăng tỷ lệ lấp đầy giá thể K3 từ $50%$ lên $65%$ thể tích bể và điều chỉnh thời gian chạy máy thổi khí mà không cần mở rộng diện tích xây dựng bể sinh học.

3. Nước thải sau xử lý có thể tích hợp tuần hoàn vào quy trình sản xuất mỏ không?

Hoàn toàn có thể. Nước thải sau khi khử trùng đạt chuẩn QCVN 14:2008 Cột B có thể bơm trực tiếp vào hệ thống xe tưới dập bụi đường vận chuyển than hoặc bổ sung thêm cấp lọc cát thô để cấp nước rửa than sàng tuyển, giúp tiết kiệm chi phí mua nước sạch công nghiệp hàng năm.

4. Công tác vận hành và bảo trì định kỳ đòi hỏi những gì?

Hệ thống vận hành tự động nên chỉ cần 01 nhân viên kiêm nhiệm kiểm tra 30 phút mỗi ngày: kiểm tra hoạt động của máy thổi khí, kiểm tra mức hóa chất khử trùng NaClO, vớt rác tại song chắn rác và thu gom mỡ định kỳ 2 ngày/lần tại bể tách mỡ bếp ăn.

5. Chi phí đầu tư hệ thống và thời gian hoàn vốn được tính toán thế nào?

Tổng mức đầu tư khoảng $510.000.000\text{ VNĐ}$. Dù đây là công trình xử lý môi trường phúc lợi xã hội phi lợi nhuận trực tiếp, dự án "hoàn vốn" gián tiếp sau 2.5 - 3 năm thông qua việc miễn giảm tiền phạt vi phạm môi trường, giảm chi phí nộp phí bảo vệ môi trường và tận dụng nước sau xử lý dập bụi mỏ than.

Kết luận

Đề tài tốt nghiệp "Đánh giá hiện trạng nước thải sinh hoạt và đề xuất công nghệ xử lý cho khu nhà tập thể công nhân của Công ty Cổ phần than Hà Lầm – Vinacomin" của sinh viên Nguyễn Đức Tiến (Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên) đã giải quyết triệt để một bài toán thực tiễn cấp bách tại vùng mỏ Quảng Ninh. Bằng việc phân tích sâu sắc các đặc trưng xả thải gián đoạn theo ca làm việc của thợ mỏ và tính chất phức tạp của dòng nước thải giàu hữu cơ, dầu mỡ và amoni, đề tài đã đề xuất thành công mô hình công nghệ Anoxic - MBBR - Lamella - Khử trùng tối ưu về mặt kinh tế kỹ thuật.

Hệ thống đề xuất không chỉ đảm bảo $100%$ các chỉ tiêu nước thải đầu ra đạt chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT Cột B, mà còn khẳng định tính khả thi cao nhờ diện tích lắp đặt nhỏ gọn ($48.5\text{ m}^2$), chi phí vận hành thấp ($1.650\text{ VNĐ/m}^3$) và khả năng thích ứng cao với tải sốc ca kíp. Đây là giải pháp công nghệ tiêu biểu cần được ưu tiên triển khai và nhân rộng tại các khu dân cư tập trung, khu nhà ở công nhân ngành khoáng sản trên cả nước, góp phần hiện thực hóa mục tiêu phát triển công nghiệp gắn liền với bảo vệ môi trường bền vững.