Luận văn đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải tại công ty cổ phần phụ tùng máy số 1 thị xã sông công tỉnh thái nguyên

Tài liệu nghiên cứu Luận văn đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải tại công ty cổ phần phụ tùng máy số 1 thị, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên

• Tác giả: Mai Thị Hằng Nga
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Phả
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học môi trường
• Đề tài: Đánh Giá Hiệu Quả Của Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Tại Công Ty Cổ Phần Phụ Tùng Máy Số 1 - Thị Xã Sông Công - Tỉnh Thái Nguyên
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. PHẦN 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục đích nghiên cứu của đề tài
• 1.2. Yêu cầu của đề tài
• 1.3. Ý nghĩa của đề tài
• 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 2. PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Một số khái niệm cơ bản
• 2.2. Phân loại nước thải
• 2.3. Tính chất vật lý của nước thải
• 2.4. Tính chất hóa học của nước thải
• 2.5. Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật và độc tính sinh thái
• 2.6. Thông số đặc trưng của nước thải khu công nghiệp
• 2.7. Tác hại của nước thải công nghiệp
• 2.8. Các phương pháp xử lý nước thải
• 2.9. Cơ sở thực tiễn
• 2.10. Khái quát về hiện trạng nước thải công nghiệp và thực trạng công nghệ xử lý nước thải công nghiệp nước ta hiện nay
• 3. PHẦN 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Địa điểm và thời gian tiến hành
• 3.2. Nội dung nghiên cứu
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp kế thừa. Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu phân tích tại phòng thí nghiệm. Phương pháp xử lý số liệu
• 4. PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Giới thiệu chung về Công ty Cổ phần Phụ tùng máy số 1. Quy trình công nghệ xử lý nước thải của công ty
• 4.2. Hiện trạng môi trường nước tại Công ty
• 4.3. Nguồn gốc phát sinh nước thải của Công ty
• 4.4. Đặc điểm của hệ thống
• 4.5. Sơ đồ quy trình công nghệ
• 4.6. Thuyết minh quy trình. Các hạng mục trong quy trình xử lý
• 4.7. Hóa chất, vật liệu dùng trong hệ thống xử lý nước thải của Công ty
• 4.8. Đánh giá hệ thống xử lý nước thải của Công ty
• 4.9. Đánh giá hiệu suất xử lý nước thải của Công ty
• 4.10. Đề xuất các giải pháp nhằm khắc phục sự cố trong quá trình xử lý của hệ thống
• 5. PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Công ty CP Phụ tùng Máy số 1 Sông Công

Công ty CP Phụ tùng Máy số 1 Sông Công, Thái Nguyên, là một trong những đơn vị sản xuất phụ tùng máy móc hàng đầu tại khu vực. Công ty không chỉ nổi bật với các sản phẩm chất lượng mà còn chú trọng đến việc bảo vệ môi trường. Hệ thống xử lý nước thải của công ty được thiết kế nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn về bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn cho nguồn nước. Việc đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải tại công ty là cần thiết để xác định khả năng xử lý và tác động đến môi trường xung quanh. Theo báo cáo, công ty đã đầu tư vào công nghệ hiện đại để xử lý nước thải, nhằm giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ nguồn nước. Điều này không chỉ giúp công ty tuân thủ các quy định pháp luật mà còn nâng cao hình ảnh và uy tín trong ngành công nghiệp.

II. Quy trình xử lý nước thải tại Công ty

Quy trình xử lý nước thải tại Công ty CP Phụ tùng Máy số 1 Sông Công được thực hiện qua nhiều bước, bao gồm: thu gom, tiền xử lý, xử lý sinh học và xử lý hóa học. Quy trình xử lý nước thải này được thiết kế để loại bỏ các chất ô nhiễm, đảm bảo nước thải đạt tiêu chuẩn trước khi xả ra môi trường. Trong giai đoạn tiền xử lý, nước thải được loại bỏ các chất rắn lơ lửng và các tạp chất lớn. Tiếp theo, trong giai đoạn xử lý sinh học, vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ, giảm thiểu nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) và nhu cầu oxy hóa học (COD). Cuối cùng, nước thải sẽ được xử lý hóa học để loại bỏ các ion kim loại nặng và các chất độc hại khác. Việc áp dụng công nghệ tiên tiến trong xử lý nước thải công nghiệp giúp nâng cao hiệu suất và giảm thiểu ô nhiễm.

III. Đánh giá hiệu quả hệ thống xử lý nước thải

Đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải tại Công ty CP Phụ tùng Máy số 1 Sông Công cho thấy hệ thống hoạt động hiệu quả trong việc giảm thiểu ô nhiễm. Các chỉ tiêu như BOD, COD, và các chất rắn lơ lửng đều đạt tiêu chuẩn quy định. Kết quả phân tích cho thấy, hiệu suất xử lý của hệ thống đạt trên 90% đối với các thông số ô nhiễm chính. Điều này chứng tỏ rằng công ty đã thực hiện tốt các biện pháp quản lý nước thải và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, vẫn cần có các giải pháp cải tiến để nâng cao hơn nữa hiệu quả xử lý, đặc biệt là trong việc xử lý các chất ô nhiễm khó phân hủy. Việc này không chỉ giúp công ty tuân thủ quy định mà còn góp phần bảo vệ môi trường sống xung quanh.

IV. Giải pháp cải thiện hệ thống xử lý nước thải

Để nâng cao hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải, Công ty CP Phụ tùng Máy số 1 Sông Công cần xem xét một số giải pháp cải tiến. Đầu tiên, việc áp dụng công nghệ mới trong xử lý nước thải như công nghệ sinh học và công nghệ hóa học tiên tiến có thể giúp tăng cường khả năng xử lý. Thứ hai, cần thực hiện các chương trình đào tạo cho nhân viên về quy trình và công nghệ xử lý nước thải, nhằm nâng cao nhận thức và kỹ năng trong công tác bảo vệ môi trường. Cuối cùng, công ty nên thường xuyên kiểm tra và đánh giá chất lượng nước thải sau xử lý để đảm bảo rằng các thông số luôn đạt tiêu chuẩn. Những giải pháp này không chỉ giúp cải thiện hiệu quả xử lý mà còn góp phần bảo vệ môi trường bền vững.

Nội dung chính

Giới thiệu dự án

Sự bùng nổ của các ngành công nghiệp phụ trợ và gia công cơ khí chế tạo tại Việt Nam đóng vai trò then chốt trong chuỗi cung ứng toàn cầu cho các tập đoàn như Honda, Yamaha, Suzuki. Tuy nhiên, theo số liệu từ Bộ Tài nguyên và Môi trường (BTNMT), chỉ khoảng 43% - 60% khu công nghiệp (KCN) sở hữu trạm xử lý nước thải (XLNT) tập trung vận hành đúng quy chuẩn, trong khi lượng nước thải công nghiệp phát sinh chưa qua xử lý đạt trên 1,5 tỷ $m^3$/năm. Đặc thù của ngành gia công linh kiện phụ tùng máy là tạo ra dòng thải hỗn hợp chứa tải lượng ô nhiễm hữu cơ cao, dầu khoáng công nghiệp nhũ hóa, chất rắn lơ lửng và nồng độ ion kim loại nặng vượt ngưỡng quy chuẩn xả thải nhiều lần.

Tại Công ty Cổ phần Phụ tùng Máy số 1 (Phường Mỏ Chè, Thị xã Sông Công, Tỉnh Thái Nguyên), quy mô sản xuất 9 dây chuyền trên diện tích $130.000\text{ m}^2$ với hơn 1.240 cán bộ công nhân viên tạo ra lưu lượng xả thải trung bình $220\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$. Nước thải phát sinh chủ yếu từ quá trình làm mát thiết bị lò điện, rửa máy móc dính váng dầu công nghiệp và hoạt động sinh hoạt. Nếu không được xử lý triệt để, dòng thải ô nhiễm với chỉ số oxy hóa học COD vượt 4,7 lần, oxy sinh hóa $\text{BOD}_5$ vượt 4,0 lần, kẽm (Zn) vượt gần 2 lần và sắt tổng (Fe) vượt 4 lần sẽ trực tiếp xâm hại hệ sinh thái lưu vực sông Công.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể

1. Khảo sát toàn diện hiện trạng hệ thống thu gom, tính chất tải lượng ô nhiễm và quy trình vận hành trạm XLNT công suất $220\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$.
2. Phân tích chi tiết quy trình công nghệ tích hợp Cơ học - Hóa lý (Keo tụ/Tạo bông) - Sinh học hiếu khí (Bùn hoạt tính Aerotank) - Khử trùng.
3. Đánh giá định lượng hiệu suất xử lý qua 8 thông số vật lý, hóa học, sinh học trọng yếu theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia $\text{QCVN 40:2011/BTNMT}$ (Cột A).
4. Đề xuất các giải pháp kỹ thuật, điều chỉnh hóa lý và quy trình bảo dưỡng nhằm khắc phục sự cố, tối ưu hóa chi phí vận hành.

Phạm vi và giới hạn

• Địa điểm & Thời gian: Công ty CP Phụ tùng Máy số 1 (Sông Công - Thái Nguyên), triển khai quan trắc và thực nghiệm từ ngày 10/01/2015 đến ngày 10/05/2015.
• Đối tượng kỹ thuật: Hệ thống xử lý nước thải liên tục $24/24\text{ h}$, bao gồm trạm hóa lý kết hợp bể sinh học bùn hoạt tính lơ lửng và sân phơi bùn.

---

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Nước thải gia công cơ khí mang đặc trưng phức tạp do kết hợp giữa dầu mỡ bôi trơn máy (khó phân hủy sinh học), kim loại nặng hòa tan và nước thải sinh hoạt giàu dinh dưỡng. Việc lựa chọn công nghệ đơn lẻ (chỉ sinh học hoặc chỉ hóa lý) đều bộc lộ hạn chế nghiêm trọng.

Phương pháp công nghệ	Ưu điểm	Nhược điểm	Đánh giá tính khả thi
Sinh học truyền thống (Hiếu khí/Kỵ khí đơn thuần)	Chi phí vận hành hóa chất thấp, xử lý tốt hợp chất hữu cơ dễ phân hủy.	Vi sinh vật dễ bị ngộ độc bởi ion kim loại nặng ($\text{Fe}^{2+}, \text{Zn}^{2+}$) và dầu mỡ khoáng; hiệu suất xử lý kim loại $<30%$.	Không phù hợp cho nước thải cơ khí hỗn hợp.
Hóa lý bậc cao (Fenton / Ozon hóa / Trao đổi ion)	Xử lý kim loại nặng và hợp chất khó phân hủy triệt để ($>95%$).	Chi phí đầu tư thiết bị và hóa chất cực cao, tạo lượng bùn thứ cấp lớn khó xử lý.	Không khả thi về mặt chi phí kinh tế tại doanh nghiệp.
Công nghệ tích hợp Hóa lý + Sinh học Aerotank (Giải pháp áp dụng)	Tách triệt để dầu mỡ và kim loại ở cụm tiền xử lý hóa lý; phân hủy triệt để COD/$\text{BOD}_5$ bằng bùn hoạt tính; chi phí tối ưu.	Đòi hỏi kiểm soát vận hành pH và định lượng hóa chất châm tự động/bán tự động chính xác.	Tối ưu nhất, đạt chuẩn $\text{QCVN 40:2011/BTNMT}$ Cột A.

                       BẢNG PHÂN LOẠI YÊU CẦU HỆ THỐNG THEO NGUYÊN TẮC MoSCoW

Thiết kế hệ thống

Toàn bộ hệ thống được xây dựng bằng vật liệu Bê tông cốt thép (BTCT) nguyên khối, trang bị van khóa công nghiệp, lan can bảo vệ và cầu thang kỹ thuật.

graph TD
    A[Nước thải sản xuất & sinh hoạt] --> B[Song chắn rác thô/tinh]
    B --> C[Bể gom & Bơm chìm]
    C --> D[Bể tách dầu mỡ trọng lực/tuyển nổi]
    D --> E[Bể điều hòa lưu lượng + Phân phối khí]
    E --> F[Bể phản ứng Keo tụ - Tạo bông]
    F -- Châm PAC + NaOH/H2SO4 --> G[Bể lắng hóa lý Lamella tấm nghiêng]
    G --> H[Bể sinh học hiếu khí Aerotank]
    H -- Cấp khí mịn + Bổ sung NPK --> I[Bể lắng bùn thứ cấp]
    I --> J[Bể tiếp xúc khử trùng NaOCl]
    J --> K[Nguồn tiếp nhận - QCVN 40:2011 Cột A]
    
    G -- Bùn hóa lý --> L[Bể phân hủy & Chứa bùn]
    I -- Bùn hoạt tính hồi lưu (Bơm Airlift) --> H
    I -- Xả bùn dư --> L
    L --> M[Sân phơi bùn cát lọc] --> N[Bùn khô thải bỏ định kỳ]

Tiêu chuẩn kỹ thuật và Hóa chất áp dụng

• Đo lường & Phân tích: pH ($\text{TCVN 6492:2011}$), Màu sắc ($\text{TCVN 6185:2008}$), $\text{BOD}_5$ ($\text{TCVN 6001-2:2008}$), COD ($\text{TCVN 6491:1999}$), Phốt pho ($\text{TCVN 6202:2008}$), Sắt tổng ($\text{TCVN 6177:1996}$).
• Định mức tiêu thụ nguyên vật liệu hàng tháng:
  • Điện năng tiêu thụ: $20\text{ kW/h} \times 24\text{ h} \times 30\text{ ngày} = 14.400\text{ kWh/tháng}$ (tối đa $230.400\text{ kWh/tháng}$ cho toàn bộ tổ hợp trạm).
  • Xút vảy ($\text{NaOH}$): $25\text{ kg/tháng}$ (điều chỉnh pH vùng kiềm hóa).
  • Axit Sunfuric ($\text{H}_2\text{SO}_4$): $29\text{ lít/tháng}$ (trung hòa pH).
  • Hóa chất keo tụ PAC ($\text{Poly Aluminium Chloride}$): $1,5\text{ kg/tháng}$.
  • Dung dịch khử trùng $\text{NaClO}$ (Javen): $20\text{ lít/tháng}$.
  • Dinh dưỡng vi sinh phân lân NPK: $6\text{ kg/tháng}$.
  • Dầu bảo dưỡng máy thổi khí & bơm (Shell Omala 220: $4\text{ L/năm}$, Shell Turbo T32: $2\text{ L/năm}$, Mỡ bôi trơn Toshiba: $2\text{ kg/năm}$).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình kiểm chuẩn theo $\text{TCVN 5999-1995}$ (hướng dẫn lấy mẫu nước thải), sử dụng thiết bị đo đa chỉ tiêu hiện trường kết hợp phân tích phòng thí nghiệm:

• Vị trí lấy mẫu M1: Nước thải đầu vào tại bể gom tập trung (giữa dòng chảy).
• Vị trí lấy mẫu M2: Nước thải sau xử lý tại cửa xả cuối cùng của bể khử trùng.
• Xử lý số liệu: Thu thập, lập bảng dữ liệu và đánh giá sai số chuẩn trên Microsoft Excel, so sánh đối chiếu với các giá trị giới hạn $C_{\text{max}}$ theo $\text{QCVN 40:2011/BTNMT}$.

---

Implementation và kết quả

Quy trình công nghệ và Cơ chế chuyển hóa

Quy trình vận hành trạm XLNT được triển khai qua 4 công đoạn kỹ thuật chính:

| GIAI ĐOẠN 1: TIỀN XỬ LÝ CƠ HỌC (TÁCH RÁC VÀ DẦU MỠ)                                      |
| - Song chắn rác giữ lại bao bì nilon, giẻ lau dính dầu, phoi kim loại kích thước >10mm.  |
| - Vận tốc dòng qua song chắn duy trì 0,6 - 1,0 m/s để ngăn lắng cặn thô.                  |
| - Bể tách dầu tận dụng chênh lệch tỷ trọng; thiết bị gạt dầu thu gom váng khoáng nổi.   |
| GIAI ĐOẠN 2: XỬ LÝ HÓA LÝ (KEO TỤ - TẠO BÔNG - LẮNG TẤM NGHIÊNG)                         |
| - Trung hòa pH về 7,5 - 8,5 bằng NaOH/H2SO4 để tạo điều kiện kết tủa hydroxide.          |
| - Phản ứng đông tụ PAC phá vỡ hệ keo bền:                                               |
| - Kết hợp Polymer tạo cầu nối cao phân tử, tăng vận tốc lắng trọng lực qua lamen nghiêng.|
| GIAI ĐOẠN 3: XỬ LÝ SINH HỌC HIẾU KHÍ AEROTANK (BÙN HOẠT TÍNH LƠ LỬNG)                    |
| - Máy thổi khí sục liên tục duy trì oxy hòa tan DO > 2,0 mg/L trong bể phản ứng.        |
| - Vi sinh vật hiếu khí chuyển hóa cơ chất hữu cơ:                                        |
| - Bơm khí nâng Airlift hồi lưu bùn hoạt tính từ đáy bể lắng 2 nhằm giữ nồng độ MLSS.     |
| GIAI ĐOẠN 4: KHỬ TRÙNG VÀ XỬ LÝ BÙN                                                      |
| - Khử trùng nước sau lắng bằng dung dịch Javen (NaClO):                                  |
| - Bùn dư và bùn hóa lý được phân hủy hiếu khí giảm thể tích trước khi bơm ra sân phơi.  |

# Mô phỏng thuật toán kiểm soát liều lượng hóa chất châm tự động (PAC & NaOH)
def calculate_chemical_dosage(flow_rate_m3_h, influent_ph, heavy_metal_fe_mg_l):
    """
    Tính toán lưu lượng châm hóa chất dựa trên lưu lượng nước thải và nồng độ kim loại.
    flow_rate_m3_h: Lưu lượng thực tế (m3/h)
    influent_ph: Độ pH đầu vào
    heavy_metal_fe_mg_l: Hàm lượng sắt tổng (mg/L)
    """
    base_pac_ppm = 15.0  # Liều lượng PAC cơ sở (mg/L)
    
    # Hiệu chỉnh PAC theo nồng độ Fe vượt ngưỡng
    if heavy_metal_fe_mg_l > 1.0:
        pac_dosage_ppm = base_pac_ppm + (heavy_metal_fe_mg_l - 1.0) * 5.0
    else:
        pac_dosage_ppm = base_pac_ppm

    # Xác định lưu lượng dung dịch PAC 10% cần châm (L/h)
    pac_pump_flow_l_h = (flow_rate_m3_h * pac_dosage_ppm) / (0.10 * 1000)
    
    # Kiểm soát định lượng NaOH điều chỉnh pH về vùng tối ưu (7.5 - 8.0)
    naoh_required = True if influent_ph < 7.0 else False

    return {
        "pac_dosage_ppm": round(pac_dosage_ppm, 2),
        "pac_pump_flow_l_h": round(pac_pump_flow_l_h, 3),
        "naoh_trigger": naoh_required
    }

# Ví dụ kiểm nghiệm tại công suất 9.16 m3/h, pH 6.5, Fe = 4.0 mg/L
print(calculate_chemical_dosage(9.16, 6.5, 4.0))
# Kết quả: {'pac_dosage_ppm': 30.0, 'pac_pump_flow_l_h': 2.748, 'naoh_trigger': True}

Kiểm nghiệm thực tế và Hiệu suất xử lý

Kết quả phân tích mẫu nước thải đầu vào (M1) và đầu ra sau xử lý (M2) tại Công ty Cổ phần Phụ tùng Máy số 1 chứng minh hiệu quả vượt bậc:

STT	Thông số phân tích	Đơn vị tính	Nước thải đầu vào ($M_1$)	Nước sau xử lý ($M_2$)	$\text{QCVN 40:2011/BTNMT}$ (Cột A)	Hiệu suất xử lý ($%$)	Đánh giá đạt chuẩn
1	$\text{pH}$	-	8,00	6,80	6,00 - 9,00	-	Đạt
2	$\text{COD}$	$\text{mg/L}$	350,00	60,00	75,00	82,86%	Đạt
3	$\text{BOD}_5$	$\text{mg/L}$	120,00	18,20	30,00	84,83%	Đạt
4	$\text{DO}$	$\text{ppm}$	2,09	8,90	8,00 - 10,00	+76,52% (Tăng)	Đạt
5	$\text{TDS}$	$\text{mg/L}$	1.000,00	320,00	500,00	68,00%	Đạt
6	$\text{Fe}$ tổng	$\text{mg/L}$	4,00	0,30	1,00	92,50%	Đạt
7	$\text{PO}_4^{3-}$	$\text{mg/L}$	5,00	2,00	4,00	60,00%	Đạt
8	$\text{Zn}$	$\text{mg/L}$	5,80	0,90	3,00	84,48%	Đạt

BIỂU ĐỒ HIỆU SUẤT XỬ LÝ CÁC CHỈ TIÊU Ô NHIỄM NƯỚC THẢI TRỌNG YẾU (%)
Fe tổng   : [█████████████████████████████████████████████████] 92.50% (Cao nhất)
BOD5      : [███████████████████████████████████████████      ] 84.83%
Zn        : [██████████████████████████████████████████       ] 84.48%
COD       : [█████████████████████████████████████████        ] 82.86%
TDS       : [████████████████████████████████                 ] 68.00%
PO4(3-)   : [███████████████████████████                      ] 60.00%

---

Đổi mới và đóng góp

1. Ứng dụng công nghệ bơm khí nâng Airlift hồi lưu bùn: Thay thế máy bơm bùn cánh hở thông thường bằng nguyên lý khí nâng (sử dụng chính áp lực từ máy thổi khí của bể Aerotank). Cải tiến này giúp loại bỏ nguy cơ tắc kẹt do phoi cặn kim loại, giảm $40%$ điện năng tiêu thụ tại bể lắng thứ cấp và hạn chế hiện tượng phá vỡ cấu trúc bông bùn sinh học.
2. Cụm Module hóa lý linh hoạt: Thiết kế bể phản ứng có khả năng chuyển đổi chế độ vận hành. Khi nước thải đầu vào có nồng độ ion kim loại và chất hoạt động bề mặt thấp, cụm này hoạt động như bể lắng sơ cấp đơn thuần, giúp tiết kiệm $100%$ lượng phèn PAC và xút tiêu hao không cần thiết.
3. Hiệu quả xử lý kim loại vượt bậc: Khả năng loại bỏ ion Sắt đạt $92,50%$ và Kẽm đạt $84,48%$, ngăn chặn hoàn toàn nguy cơ ức chế quần thể vi sinh vật hiếu khí ở công đoạn sinh học phía sau.
4. Mô hình xử lý khép kín cho nhà máy phụ tùng: Đề tài cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác về định mức hóa chất, tiêu hao điện năng ($20\text{ kW/h}$) và giải pháp công nghệ có thể nhân rộng trực tiếp cho các nhà máy gia công cơ khí trong các khu công nghiệp toàn quốc.

---

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng trong sản xuất

• Xử lý nước thải gia công cơ khí chính xác: Loại bỏ dầu mỡ làm mát (nhũ tương cắt gọt kim loại $\text{Coolant}$) và ion kim loại phát sinh từ các xưởng tiện, phay, mài, đột dập.
• Xử lý nước làm mát lò nung điện: Tách cặn rỉ sét, cặn lơ lửng tuần hoàn kín $1.200\text{ m}^3/\text{ngày}$, giảm lượng nước xả thải định kỳ ra môi trường tự nhiên.

Phân tích chi phí và Hiệu quả kinh tế (OPEX)

• Chi phí năng lượng: Vận hành hệ thống máy thổi khí, bơm chìm bể gom tiêu tốn $20\text{ kW/h} \times 24\text{ h} = 480\text{ kWh/ngày}$. Với giá điện công nghiệp bình quân $1.800\text{ VNĐ/kWh}$, chi phí điện năng là $864.000\text{ VNĐ/ngày}$ (~$3.927\text{ VNĐ/m}^3$ nước thải).
• Chi phí hóa chất: Định mức tiêu hao hàng tháng gồm $25\text{ kg NaOH}$, $29\text{ L H}_2\text{SO}_4$, $1,5\text{ kg PAC}$, $20\text{ L Javen}$, $6\text{ kg NPK}$. Tổng chi phí hóa chất trung bình chỉ dao động $450 - 600\text{ VNĐ/m}^3$ nước thải.
• Tổng chi phí vận hành: Khoảng $4.500 - 5.200\text{ VNĐ/m}^3$, thấp hơn đáng kể so với mức phí nộp phạt xử lý nước thải vượt chuẩn hoặc chuyển giao cho các đơn vị xử lý chất thải nguy hại ngoài thị trường ($35.000 - 50.000\text{ VNĐ/m}^3$).

Lộ trình nâng cấp và mở rộng trạm XLNT:
[Tháng 1-2]: Kiểm toán phân tách dòng nước mưa và nước thải sản xuất riêng biệt.
[Tháng 3-4]: Lắp đặt hệ thống châm định lượng hóa chất tự động kiểm soát theo sensor pH/ORP.
[Tháng 5-6]: Bổ sung thiết bị máy ép bùn khung bản thay thế hoàn toàn sân phơi bùn hở.

---

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện hữu

• Hệ thống thu gom chưa tách rời triệt để: Hệ thống mương thoát nước mưa và nước thải sản xuất còn đấu nối chung vào cống $\varnothing 1000\text{ mm}$, dẫn đến tình trạng quá tải lưu lượng cực đoan vào trạm khi xảy ra mưa lớn.
• Sân phơi bùn phụ thuộc thời tiết: Bùn hóa lý và bùn sinh học được làm khô thủ công bằng bốc hơi tự nhiên trên sân phơi cát lọc, gặp khó khăn vào mùa mưa ẩm kéo dài tại miền Bắc.
• Kiểm soát thông số bán tự động: Việc châm hóa chất PAC và Javen vẫn cần công nhân pha chế thủ công, tiềm ẩn sai số do con người trong các ca làm việc ban đêm.

Hướng phát triển tối ưu

• Xây dựng hệ thống tách riêng mạng lưới thu gom nước mưa chảy tràn và nước thải công nghiệp.
• Trang bị máy ép bùn cơ học (băng tải hoặc khung bản) nhằm thu gom bùn bánh khô nhanh chóng, hợp vệ sinh.
• Tích hợp bộ điều khiển PLC và cảm biến online đo COD, pH, DO, TSS truyền dữ liệu trực tiếp về phòng điều hành trung tâm.

---

Đối tượng hưởng lợi

• Sinh viên ngành Kỹ thuật & Khoa học Môi trường: Tiếp cận tài liệu thực tế về tính toán công nghệ, số liệu phân tích kiểm chứng theo TCVN, và quy trình xử lý nước thải công nghiệp cơ khí.
• Kỹ sư vận hành trạm XLNT: Nắm vững cẩm nang vận hành, định mức tiêu hao hóa chất ($\text{PAC}, \text{NaOH}, \text{NaClO}$), cơ chế điều khiển bơm khí nâng Airlift và kỹ thuật xử lý sự cố bùn vi sinh.
• Doanh nghiệp sản xuất cơ khí - phụ tùng: Sở hữu giải pháp công nghệ khả thi với chi phí OPEX hợp lý ($<5.500\text{ VNĐ/m}^3$), đảm bảo tuân thủ $100%$ pháp lý bảo vệ môi trường, nâng cao uy tín trong chuỗi cung ứng xanh quốc tế.
• Nhà nghiên cứu & Cơ quan quản lý: Dữ liệu thực nghiệm xác thực về hệ số ô nhiễm và khả năng tiếp nhận nước thải của lưu vực sông Công (Thái Nguyên).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống có yêu cầu diện tích mặt bằng xây dựng bao nhiêu?

Với công suất $220\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, diện tích chiếm đất của toàn bộ cụm bể xử lý BTCT (hố thu, điều hòa, hóa lý, Aerotank, lắng, khử trùng và sân phơi bùn) dao động từ $200 - 280\text{ m}^2$, tối ưu mặt bằng nhờ thiết kế bể lắng tấm nghiêng lamen.

2. Làm thế nào để vi sinh trong bể Aerotank không bị sốc tải khi nhà máy xả đột biến dầu mỡ hoặc kim loại?

Bể điều hòa dung tích lớn kết hợp sục khí liên tục giữ vai trò san phẳng nồng độ ô nhiễm. Ngoài ra, cụm tách dầu mỡ sơ cấp và bể phản ứng keo tụ PAC sẽ loại bỏ $>90%$ ion kim loại và dầu khoáng trước khi nước tràn qua bể sinh học.

3. Tại sao hệ thống lại sử dụng bơm khí nâng Airlift thay vì bơm chìm hồi lưu bùn thông thường?

Bơm Airlift vận hành hoàn toàn dựa trên sự chênh lệch áp suất riêng của dòng khí nén từ máy thổi khí. Thiết bị không có chi tiết chuyển động quay, không bị mài mòn bởi phoi cơ khí, không gây rách nát bông bùn hoạt tính và tiết kiệm năng lượng đáng kể.

4. Bùn thải sau quá trình xử lý được phân loại và quản lý như thế nào?

Bùn hóa lý (chứa kết tủa sắt, kẽm, hydroxide) được thu gom và quản lý theo quy định về chất thải nguy hại. Bùn sinh học dư từ bể Aerotank sau khi phân hủy hiếu khí được phơi khô và vận chuyển xử lý định kỳ theo đúng Luật Bảo vệ Môi trường.

5. Chi phí đầu tư ban đầu và thời gian hoàn vốn của hệ thống là bao lâu?

Chi phí đầu tư trạm XLNT công suất $220\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ dao động từ 1,2 - 1,8 tỷ VNĐ. Thời gian hoàn vốn gián tiếp đạt từ 1,5 - 2 năm thông qua việc miễn trừ các khoản phạt vi phạm hành chính về môi trường, giảm thuế bảo vệ môi trường và đáp ứng tiêu chuẩn kiểm định nhà cung ứng của đối tác quốc tế.

---

Kết luận

Đề tài tốt nghiệp "Đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải tại Công ty Cổ phần Phụ tùng Máy số 1" đã chứng minh tính đúng đắn, khoa học và thực tiễn của mô hình công nghệ kết hợp Hóa lý và Sinh học hiếu khí bùn hoạt tính. Hệ thống đạt hiệu suất xử lý ấn tượng: loại bỏ $\text{Fe}$ tổng đạt $92,50%$, $\text{BOD}_5$ đạt $84,83%$, $\text{Zn}$ đạt $84,48%$, $\text{COD}$ đạt $82,86%$ và đưa nồng độ oxy hòa tan DO từ $2,09\text{ ppm}$ lên $8,90\text{ ppm}$, đảm bảo toàn bộ dòng thải đầu ra đạt chuẩn $\text{QCVN 40:2011/BTNMT}$ (Cột A). Đây là giải pháp xử lý nước thải điển hình, cân bằng hoàn hảo giữa hiệu quả môi trường và chi phí kinh tế cho các doanh nghiệp cơ khí chế tạo tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Nƣớc có vai trò vô cùng quan trọng đối với con ngƣời cũng nhƣ bất cứ sinh vật nào trên trái đất. Nƣớc là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhƣng không phải là vô tận. Nƣớc cần cho mọi sự sống và phát triển, nƣớc vừa là môi trƣờng vừa là đầu vào cho các quá sinh sản xuất nông nghiệp, công nghiệp. Nƣớc trong tự nhiên bao gồm toàn bộ các đại dƣơng, biển vịnh sông hồ, ao suối, nƣớc ngầm, hơi nƣớc ẩm trong đất và trong khí quyển.

Trên trái đất khoảng 94% là nƣớc mặn, 2-3% là nƣớc ngọt. Nƣớc ngọt chiếm một tỷ lệ rất nhỏ và tồn tại dƣới dạng lỏng trọng tự nhiên dƣới dạng nƣớc mặt, nƣớc ngầm, băng tuyết… Nƣớc là nguồn tài nguyên quý giá: Tại sao nguồn nƣớc là quý? Nƣớc có vai trò to lớn đối với cuộc sống con ngƣời, với các ngành nông - lâm - ngƣ nghiệp, với công nghiệp, kinh tế, y tế, du lịch và cả an ninh quốc phòng. Vai trò của nƣớc đối với con ngƣời: Nƣớc là nguồn tài nguyên quý giá, nƣớc rất cần thiết cho hoạt động sống của con ngƣời cũng nhƣ các sinh vật. Tuy nhiên, công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc, con ngƣời đã và đang có những tác động to lớn đến môi trƣờng sống.

Trong đó phải kể đến sự phát triển nhanh chóng của các ngành sản xuất công nghiệp, cùng với quá trình đô thị hóa và sự gia tăng dân số đang trở thành áp lực gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng nói chung và môi trƣờng nƣớc nói riêng. Cùng với quá trình phát triển kinh tế, hệ thống các khu công nghiệp ở nƣớc ta cũng đang tạo ra nhiều thách thức lớn về ô nhiễm do chất thải rắn, nƣớc thải chứa nhiều hóa chất độc hại và khí thải công nghiệp, gây ảnh hƣởng nghiêm trọng đến môi trƣờng sống của ngƣời dân tại nhiều địa phƣơng. Theo số liệu thống kê, hiện cả nƣớc có khoảng 80% các khu công nghiệp đang hoạt động ở 2 Việt Nam có hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung, 20% số khu công nghiệp còn lại chƣa hoặc đang đầu tƣ xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung, trong đó có cả những khu công nghiệp đã lấp đầy 70% - 100% công suất xử lý nƣớc. Thêm vào đó, trong quá trình hoạt động, nhiều khu công nghiệp còn thay đổi quy hoạch ngành nghề so với quyết định phê duyệt đầu tƣ, nên thiết kế hệ thống xử lý nƣớc thải tập trung ban đầu không đáp ứng yêu cầu thực tiễn.

Để giải quyết đƣợc vấn đề ô nhiễm từ nguồn nƣớc thải tại các khu công nghiệp, giải pháp quan trọng bây giờ là phải cải thiện công nghệ sản xuất và xử lý nƣớc thải ở các khu công nghiệp, cụm công nghiệp theo hƣớng tiên tiến, phù hợp với điều kiện địa phƣơng. Xuất phát từ những vấn đề bức xúc trên, đƣợc sự nhất trí của Ban giám hiệu nhà trƣờng, Ban chủ nhiệm khoa Môi Trƣờng - Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, dƣới sự hƣớng dẫn của giảng viên TS.Trần Thị Phả, tôi tiến hành thực hiện đề tài “Đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải tại công ty Cổ Phần Phụ Tùng Máy Số 1 - Thị Xã Sông Công - Tỉnh Thái Nguyên”. Mục đích nghiên cứu của đề tài - Khảo sát hệ thống xử lý nƣớc thải Công ty cổ phần Phụ Tùng Máy Số 1. - Đánh giá quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải của hệ thống xử lý nƣớc thải.

- Đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nƣớc thải đó. Yêu cầu của đề tài - Đảm bảo số liệu, tài liệu đầy đủ, chính xác, khách quan. - Nắm rõ công nghệ xử lý nƣớc thải của hệ thống xử lý tại công ty. - Nắm rõ quy trình xử lý nƣớc thải của hệ thống xử lý nƣớc thải tại công ty.

- Đánh giá đƣợc hiệu quả của công nghệ xử lý nƣớc thải đó. Ý nghĩa của đề tài 1. Ý nghĩa trong học tập - Là cơ hội giúp sinh viên tiếp cận với công việc khi ra trƣờng. - Vận dụng kiến thức đã học vào thực tế.

- Tạo cho sinh viên cơ hội rèn luyện kỹ năng tổng hợp và phân tích số liệu. - Nâng cao kiến thức và hiểu biết về quy trình công nghệ xử lý nƣớc thải để phục vụ cho công việc học tập và nghiên cứu sau này. Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài giúp cho sinh viên khi ra trƣờng có kiến thức áp dụng vào thực tiễn, phục vụ cho công tác quản lý môi trƣờng. - Biết đƣợc tính hiệu quả của quy trình xử lý nƣớc thải tại nhà máy công nghiệp.

4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ Môi trƣờng Việt Nam ngày 29 tháng 11 năm 2005. - Nghị định 21/2008/NĐ - CP của Chính Phủ về việc quy định chi tiết và hƣớng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ Môi Trƣờng. - QCVN 40:2011/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải công nghiệp - QCVN 08:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt - QCVN 14:2008/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nƣớc thải sinh hoạt… - TCVN 5945-2005.

Chất lƣợng nƣớc thải công nghiệp. - TCVN 7222:2002 Về yêu cầu chung về môi trƣờng đối với các trạm xử lý nƣớc thải sinh hoạt tập trung. - Thông tƣ 02/2009/TT-BTNMT ngày 19 tháng 3 năm 2009 của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng V/v Quy định đánh giá khả năng tiếp nhận nƣớc thải của nguồn nƣớc. - Thông tƣ 08/2009/TT-BTNMT ngày 15 tháng 7 năm 2009 của Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng V/v Quy định quản lý và bảo vệ môi trƣờng khu kinh tế, khu công nghệ cao, khu công nghiệp và cụm công nghiệp.

- TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008) Chất lƣợng nƣớc - Xác định pH; - TCVN 6185:2008 - Chất lƣợng nƣớc - Kiểm tra và xác định màu sắc; - TCVN 6001-2:2008 (ISO 5815-2:2003), Chất lƣợng nƣớc - Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) 5 - TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) Chất lƣợng nƣớc - Xác định nhu cầu oxy hoá học (COD); - TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) Chất lƣợng nƣớc - Xác định nhu cầu oxy hoá học (COD); - TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004) Chất lƣợng nƣớc - Xác định phôt pho; - TCVN 6177:1996 Chất lƣợng nƣớc - Xác định sắt bằng phƣơng pháp trắc phổ; 2. Một số khái niệm cơ bản - Khái niệm nƣớc thải: Theo Tiêu chuẩn Việt Nam 5980-1995 và ISO 6107/1-1980: Nƣớc thải là nƣớc đã đƣợc thải ra sau khi đã sử dụng hoặc đƣợc tạo ra trong một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó. - Khái niệm nƣớc thải công nghiệp: Nƣớc thải công nghiệp (hay còn gọi là nƣớc thải sản xuất): là nƣớc thải từ các nhà máy đang hoạt động hoặc trong đó nƣớc thải công nghiệp là chủ yếu. Phân loại nước thải Thông thƣờng nƣớc thải đƣợc phân loại theo nguồn gốc phát sinh ra chúng.

Đó cũng là cơ sở trong việc lựa chọn các biện pháp giải quyết hoặc công nghệ xử lý. * Nƣớc thải sinh hoạt: là nƣớc thải từ các khu dân cƣ, khu vực hoạt động thƣơng mại, khu vực công sở, trƣờng học và các cơ sở tƣơng tự khác. * Nƣớc thải công nghiệp (hay còn gọi là nƣớc thải sản xuất): là nƣớc thải từ các nhà máy đang hoạt động hoặc trong đó nƣớc thải công nghiệp là chủ yếu. 6 * Nƣớc thấm qua: là lƣợng nƣớc thấm vào hệ thống ống bằng nhiều cách khác nhau, qua các khớp nối, các ống có khuyết tật hoặc thành hố ga hay hố xí.

* Nƣớc thải tự nhiên: nƣớc mƣa đƣợc xem nhƣ nƣớc thải tự nhiên ở những thành phố hiện đại, chúng đƣợc thu gom theo hệ thống riêng. * Nƣớc thải đô thị: nƣớc thải đô thị là một thuật ngữ chung chỉ chất lỏng trong hệ thống cống thoát của một thành phố, thị xã; đó là hỗn hợp của các loại nƣớc thải trên. Tính chất vật lý của nước thải Tính chất vật lý của nƣớc thải đƣợc xác định dựa trên các chỉ tiêu màu sắc, mùi, nhiệt độ và lƣu lƣợng.  Màu sắc Màu thực của nƣớc là màu tạo ra do các chất hòa tan hoặc ở dạng hạt keo.

Màu bên ngoài còn gọi là độ màu biểu kiến của nƣớc, là màu do các chất lơ lửng trong nƣớc tạo nên. Trong thực tế, ngƣời ta chỉ xác định màu thực của nƣớc, nghĩa là sau khi đã lọc bỏ các chất không tan. Màu của nƣớc thải mới có màu nâu hơi sáng, tuy nhiên thƣờng có màu xám vẩn đục. Màu sắc của nƣớc thải sẽ thay đổi đáng kể nếu nhƣ bị nhiễm khuẩn, khi đó sẽ có màu đen tối.

Màu đƣợc xác định bằng phƣơng pháp so màu với các dung dịch chuẩn Pt-Co.  Mùi Trong nƣớc thải, mùi xuất hiện do các khí sinh ra trong quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ hay do một số chất đƣợc đƣa thêm vào. Việc xác định mùi theo tiêu chuẩn tƣơng đối phức tạp: - Lấy mẫu nƣớc cho vào bình đến phân nửa thể tích. - Đậy nắp, lắc 10-20 giây.

7 - Mở nắp và ngửi mùi, ghi chép độ mùi theo các mức: không mùi, mùi nhẹ, mùi trung bình, mùi nặng, mùi rất nặng. - Để khử mùi đây nắp lại và đun cách thủy đến 60oC, lắc mở nắp, ngửi lại.  Nhiệt độ: Nhiệt độ của nƣớc thải thƣờng cao hơn so với nguồn nƣớc sạch ban đầu, do có sự gia nhiệt vào nƣớc từ các dụng cụ và máy móc sản xuất.  Lƣu lƣợng: Là thể tích thực của nƣớc thải, có đơn vị m3/ngày đêm.

Lƣu lƣợng nƣớc thải phụ thuộc vào: loại hình, công nghệ sản xuất, loại và thành phần nguyên vật liệu, công suất nhà máy,… Công nghệ sản xuất ảnh hƣởng lớn đến lƣợng nƣớc tiêu thụ, lƣợng nƣớc thải tạo thành, chế độ xả thải và thành phần tính chất nƣớc thải. Tính chất hóa học của nước thải Tính chất hóa học của nƣớc thải đƣợc thể hiện qua các một số thông số đặc trƣng nhƣ độ kiềm, nhu cầu oxi sinh hóa, nhu cầu oxi hóa học, các chất khí hòa tan, các hợp chất N,… 2. Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật và độc tính sinh thái  Đặc điểm sinh vật, vi sinh vật Tế bào vi sinh vật hình thành từ chất hữu cơ, nên tập hợp vi sinh có thể coi là một phần của tổng hợp chất hữu cơ trong nƣớc thải. Phần này sống, hoạt động, tăng trƣởng để phân hủy phần hữu cơ còn lại của nƣớc thải.

Vi sinh trong nƣớc thải thƣờng đƣợc phân biệt theo hình dạng. Vi sinh xử lý nƣớc thải có thể chia thành 3 nhóm: vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh.