Giới thiệu dự án
Ngành công nghiệp Dược phẩm Việt Nam duy trì tốc độ tăng trưởng ấn tượng từ 10 - 12%/năm nhằm đáp ứng nhu cầu chăm sóc sức khỏe cộng đồng. Tuy nhiên, đi cùng với sự phát triển của các nhà máy sản xuất tân dược và dược liệu là áp lực nặng nề lên môi trường tiếp nhận do đặc thù nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm khó phân hủy sinh học. Nước thải sản xuất dược phẩm phát sinh chủ yếu từ các công đoạn rửa chai lọ, súc rửa thiết bị pha chế, tổng hợp hoạt chất, nước thải phòng kiểm nghiệm (KCS) và nước thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên.
Đặc trưng nguy hại của nước thải ngành dược nằm ở hàm lượng chất hữu cơ cao (thể hiện qua chỉ số COD và $\text{BOD}_5$), hàm lượng chất hoạt động bề mặt tạo bọt ngăn cản quá trình khuếch tán oxy hòa tan, sự hiện diện của các hợp chất mạch vòng khó xử lý như gelatin, tá dược, dung môi hữu cơ và đặc biệt là các dẫn xuất kháng sinh chứa vòng $\beta\text{-lactam}$. Nếu không được xử lý triệt để, các chất kháng sinh và vi sinh vật gây bệnh phát tán ra môi trường tự nhiên sẽ dẫn đến hiện tượng kháng kháng sinh, phá hủy hệ sinh thái thủy sinh tại các lưu vực tiếp nhận.
Nước thải sản xuất (Rửa chai, thiết bị, KCS) + Sinh hoạt (Bể tự hoại)
[Trạm XLNT tập trung Công ty CP Dược phẩm Dược liệu Pharmedic]
(Công suất thiết kế: 150 m³/ngày.đêm)
Kênh Tham Lương (QCVN 40:2011/BTNMT, Cột B)
Nhà máy sản xuất của Công ty Cổ phần Dược phẩm Dược liệu Pharmedic (tọa lạc tại phường Đông Hưng Thuận, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh) phát sinh lưu lượng nước thải dao động đến $1000\text{ m}^3\text{/ngày}$ (tính cả nước thải sinh hoạt và sản xuất), do đó việc vận hành và tối ưu hóa hệ thống xử lý nước thải (HTXLNT) công suất thiết kế $150\text{ m}^3\text{/ngày.đêm}$ là yêu cầu bắt buộc để duy trì chứng nhận thực hành tốt sản xuất thuốc (GMP-WHO) và tuân thủ pháp luật bảo vệ môi trường.
Mục tiêu của dự án
- Khảo sát và đánh giá toàn diện quy trình công nghệ: Phân tích chi tiết chuỗi công trình đơn vị từ khâu tiền xử lý cơ học, hóa lý bậc một, sinh học màng vi sinh chuyển động (MBBR), lọc áp lực đến khử trùng tại trạm XLNT của Công ty Pharmedic.
- Định lượng hiệu suất xử lý chất ô nhiễm: Đánh giá độ biến động và hiệu quả suy giảm của các thông số kỹ thuật cốt lõi ($\text{pH}$, $\text{BOD}_5$, $\text{COD}$, $\text{TSS}$, Tổng Nitơ, Tổng Phốt pho, $\text{Coliforms}$, $\text{Cl}$ dư) qua các đợt quan trắc thực tế, đối chiếu trực tiếp với Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B).
- Đề xuất giải pháp tối ưu hóa vận hành: Nhận diện các sự cố kỹ thuật thường gặp (tạo bọt, sốc tải vi sinh, bùn khó lắng, hao hụt hóa chất) và đưa ra các giải pháp cải tiến quản lý - công nghệ nhằm nâng cao hiệu suất xử lý và tiết kiệm chi phí năng lượng.
Phương pháp tiếp cận và phạm vi áp dụng
Giải pháp công nghệ được lựa chọn tại nhà máy là hệ thống xử lý liên hoàn kết hợp Hóa lý (Keo tụ - Tạo bông + Lắng Lamella) và Sinh học hiếu khí dính bám (MBBR - Moving Bed Biofilm Reactor), tiếp nối bởi lọc cát áp lực và khử trùng bằng $\text{NaClO}$.
Phạm vi nghiên cứu tập trung vào nguồn nước thải phát sinh trực tiếp trong khuôn viên nhà máy Pharmedic (diện tích khoảng $18.000\text{ m}^2$) xả ra kênh Tham Lương trong giai đoạn quan trắc năm 2020. Nghiên cứu không bao gồm nước thải phát sinh ngoài ranh giới sản xuất của công ty.
Phân tích và thiết kế giải pháp
Phân tích hiện trạng
Nước thải đầu vào của nhà máy Pharmedic có sự dao động tải lượng lớn phụ thuộc vào chu kỳ sản xuất từng mẻ thuốc. Bảng phân tích dưới đây so sánh công nghệ hiện tại của nhà máy với các giải pháp xử lý nước thải dược phẩm phổ biến:
| Tiêu chí so sánh | Bùn hoạt tính truyền thống (CAS) | Màng lọc sinh học (MBR) | Hóa lý + Vi sinh dính bám (MBBR - Pharmedic) |
|---|---|---|---|
| Hiệu suất xử lý COD/BOD | Trung bình ($75 - 85%$) | Rất cao ($90 - 98%$) | Cao ($85 - 95%$) |
| Khả năng chịu sốc tải | Kém, dễ bị trôi bùn | Cao | Rất cao nhờ màng vi sinh bám dính |
| Diện tích xây dựng | Lớn (cần bể lắng bậc 2 lớn) | Rất nhỏ gọn | Nhỏ gọn (tiết kiệm $30 - 40%$ diện tích) |
| Chi phí đầu tư & bảo trì | Thấp - Trung bình | Rất cao (thay màng định kỳ) | Hợp lý, vật liệu đệm bền bỉ |
| Độ phức tạp vận hành | Trung bình (cần kiểm soát SVI) | Cao (nguy cơ nghẹt màng) | Tự động hóa linh hoạt, dễ vận hành |
Phân tích yêu cầu hệ thống theo mô hình MoSCoW
- Must-Have (Bắt buộc): Nước thải đầu ra đạt $100%$ các chỉ tiêu theo QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B); loại bỏ rác thô và chất lơ lửng bảo vệ bơm; kiểm soát $\text{pH}$ ổn định từ $6.5 - 8.5$.
- Should-Have (Nên có): Tự động hóa định lượng hóa chất $\text{NaOH}$, $\text{PAC}$, Polymer; kiểm soát biến tần máy bơm theo lưu lượng thực tế; máy ép bùn giảm thể tích bùn thải đạt độ khô $>80%$.
- Could-Have (Có thể mở rộng): Bổ sung bể thiếu khí Anoxic chuyên biệt để tối ưu hóa hiệu suất khử Nitơ tổng ($\text{TN}$); tích hợp khử trùng bằng tia cực tím (UV) thay thế $\text{NaClO}$.
- Won't-Have (Không thực hiện giai đoạn này): Tái sử dụng nước thải tuần hoàn khép kín cho mục đích sinh hoạt hoặc sản xuất tinh khiết.
Thiết kế hệ thống
Hệ thống xử lý nước thải được phân chia thành 2 giai đoạn độc lập với công suất mỗi đơn nguyên là $Q = 75\text{ m}^3\text{/ngày.đêm}$, tổng công suất đạt $150\text{ m}^3\text{/ngày.đêm}$. Lưu lượng trung bình giờ $Q_{\text{tb}} = 3.125\text{ m}^3\text{/h}$, hệ số không điều hòa $K_h = 2$, lưu lượng giờ lớn nhất thiết kế $Q_{\max} = 7.625\text{ m}^3\text{/h}$.
[Bể trung gian]
[Cột lọc thô áp lực] (Sỏi đệm 25-100mm, cao 0.5-1.5m)
Kênh Tham Lương (Đạt QCVN 40:2011/BTNMT, Cột B)
Thông số kỹ thuật các công trình đơn vị
- Song chắn rác Inox: Kích thước khe hở $\le 5\text{ mm}$, giữ lại bao bì, vỏ chai, lá cây để bảo vệ bơm và cánh khuấy.
- Bồn trung hòa: Thời gian lưu nước $\text{HRT} = 4 - 6\text{ h}$, bổ sung dung dịch kiềm $\text{NaOH}$ liều lượng trung bình $0.799\text{ mg/L}$ để ổn định $\text{pH}$ về ngưỡng tối ưu ($6.5 - 7.5$).
- Bể điều hòa: Lắp đặt hệ thống đĩa phân phối khí dưới đáy bể nhằm chống lắng cặn cục bộ, ngăn ngừa phân hủy yếm khí sinh mùi $\text{H}_2\text{S}$, trang bị 02 bơm chìm tích hợp biến tần điều khiển lưu lượng.
- Cụm keo tụ - tạo bông:
- Ngăn keo tụ: Khuấy trộn nhanh với chất keo tụ Poly Aluminium Chloride ($\text{PAC}$) để trung hòa điện tích bề mặt hạt keo.
- Ngăn tạo bông: Khuấy trộn chậm với trợ keo tụ Polymer Anion để liên kết các bông cặn nhỏ thành bông bùn kích thước lớn.
- Bể lắng lamen (Lamella): Sử dụng các tấm lắng nghiêng góc $60^\circ$ giúp tăng diện tích lắng hiệu dụng, phân tách nhanh pha rắn - lỏng theo nguyên lý trọng lực.
- Bể vi sinh hiếu khí MBBR: Bổ sung giá thể vi sinh chuyển động dạng đệm di động. Không khí cấp liên tục từ máy thổi khí giúp xáo trộn giá thể, duy trì nồng độ sinh khối dính bám cao, thời gian lưu nước ngắn $\text{HRT} = 1 - 2\text{ h}$.
- Bể lắng sinh học II & Bể trung gian: Phân tách bùn hoạt tính sinh học; duy trì một nhánh bùn tuần hoàn về MBBR và một nhánh bùn dư chuyển về bể chứa bùn.
- Cột lọc thô áp lực: Sử dụng vật liệu sỏi thạch anh đường kính $25 - 100\text{ mm}$, chiều dày lớp vật liệu $0.5 - 1.5\text{ m}$, dòng chảy hướng đứng loại bỏ triệt để cặn lơ lửng sót lại.
- Bể khử trùng & Máy ép bùn khung bản: Tiếp xúc dung dịch $\text{NaClO}$ diệt trừ vi sinh vật gây hại; máy ép bùn khung bản tạo áp lực cơ học ép tách nước bùn thải đạt độ khô $85 - 90%$.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp điều tra, kế thừa số liệu: Thu thập hồ sơ thiết kế công nghệ, nhật ký vận hành trạm XLNT và số liệu quan trắc phân tích định kỳ các tháng 3, 6, 9, 10 năm 2020 do Ban Quản lý nhà máy cung cấp.
- Phương pháp khảo sát hiện trường: Kiểm tra thực tế trạng thái thiết bị cơ điện (máy thổi khí, bơm định lượng, máy ép bùn), ghi nhận hiện tượng thủy lực và trạng thái bùn vi sinh.
- Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê, xử lý dữ liệu và xây dựng biểu đồ động học biến thiên bằng phần mềm Microsoft Excel (phiên bản 2016).
Implementation và kết quả
Cơ chế phản ứng và quy trình xử lý cốt lõi
Quy trình xử lý nước thải tại nhà máy Pharmedic vận hành dựa trên chuỗi tương tác hóa lý và phản ứng oxy hóa sinh hóa hiếu khí:
- Cơ chế keo tụ hóa lý: Phèn nhôm $\text{PAC}$ phân ly tạo thành các phức ion đa nhân nhôm Hydroxit mang điện tích dương cao, làm giảm thế điện động Zeta ($\zeta$) của các hạt keo tích điện âm trong nước thải dược phẩm. Polymer cao phân tử đóng vai trò là chiếc cầu nối gắn kết các hạt vi keo thành cụm bông cặn lớn có tỷ trọng vượt trội, dễ dàng trượt lắng trên các tấm lắng Lamella.
- Cơ chế phân hủy sinh hóa màng vi sinh (MBBR): Vi sinh vật hiếu khí bám dính trên bề mặt giá thể chuyển động tạo thành các lớp màng sinh học (Biofilm). Tại đây, các enzyme ngoại bào do vi khuẩn tiết ra sẽ phân cắt các mạch hữu cơ phức tạp ($\text{BOD}_5, \text{COD}$) thành các phân tử đơn giản, sau đó oxy hóa thành $\text{CO}_2, \text{H}_2\text{O}$ và chuyển hóa thành năng lượng phát triển sinh khối:
$$\text{Chất hữu cơ} + \text{O}_2 + \text{Chất dinh dưỡng (N, P)} \xrightarrow{\text{Vi sinh vật}} \text{Tế bào mới} + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \Delta H$$
- Cơ chế khử trùng: Hóa chất $\text{NaClO}$ phản ứng với nước tạo thành axit hipoclorơ ($\text{HOCl}$) có khả năng oxy hóa cực mạnh, khuếch tán qua màng tế bào của vi khuẩn để phá hủy màng nguyên sinh chất và enzyme chuyển hóa năng lượng, loại bỏ nhóm vi khuẩn chỉ thị $\text{Coliforms}$.
Đánh giá chất lượng nước thải và hiệu quả xử lý
Dữ liệu quan trắc thực tế tại trạm XLNT của Công ty Cổ phần Dược phẩm Dược liệu Pharmedic qua 4 đợt quan trắc tiêu biểu trong năm 2020 cho thấy hiệu quả làm sạch rõ rệt của hệ thống:
| Thông số | Đơn vị | Giá trị đầu vào (Min - Max) | Giá trị đầu ra (Min - Max) | Giá trị trung bình đầu ra | QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) | Hiệu suất xử lý TB (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| $\text{pH}$ | - | $6.00 - 7.50$ | $6.89 - 8.50$ | $7.74$ | $5.5 - 9.0$ | Đạt chuẩn |
| $\text{BOD}_5$ | $\text{mg/L}$ | $137.0 - 235.0$ | $3.00 - 29.33$ | $13.83$ | $50.0$ | $92.4%$ |
| $\text{COD}$ | $\text{mg/L}$ | $369.0 - 589.0$ | $15.0 - 136.0$ | $53.75$ | $150.0$ | $88.8%$ |
| $\text{TSS}$ | $\text{mg/L}$ | $36.0 - 78.0$ | $2.50 - 7.72$ | $4.43$ | $100.0$ | $92.7%$ |
| Tổng Nitơ (TN) | $\text{mg/L}$ | $11.2 - 40.6$ | $4.50 - 80.00$ | $31.88$ | $40.0$ | $53.0%$ |
| Tổng Phốt pho (TP) | $\text{mg/L}$ | $0.359 - 1.750$ | $0.003 - 0.008$ | $0.005$ | $6.000$ | $99.7%$ |
| $\text{Coliforms}$ | $\text{MPN/100mL}$ | $555.1 \times 10^6$ | $150 - 2400$ | $950$ | $5000$ | $>99.99%$ |
Hiệu suất xử lý trung bình theo chỉ tiêu ô nhiễm cốt lõi:
Tổng Phốt pho (TP) [████████████████████] 99.7%
Coliforms [████████████████████] >99.99%
TSS [██████████████████░░] 92.7%
BOD5 [██████████████████░░] 92.4%
COD [█████████████████░░░] 88.8%
Tổng Nitơ (TN) [███████████░░░░░░░░░] 53.0%
Phân tích chi tiết từng thông số:
- Giá trị $\text{pH}$: Dao động trong khoảng an toàn $6.89 - 8.50$, đáp ứng hoàn toàn quy chuẩn nhờ hệ thống châm kiềm $\text{NaOH}$ kiểm soát ổn định tính axit ban đầu của dòng thải rửa.
- Giá trị $\text{BOD}_5$ & $\text{COD}$: Nồng độ $\text{BOD}_5$ đầu vào từ $137 - 235\text{ mg/L}$ giảm mạnh xuống còn $3.0 - 29.33\text{ mg/L}$; $\text{COD}$ đầu vào từ $369 - 589\text{ mg/L}$ giảm xuống còn $15 - 136\text{ mg/L}$. Đỉnh $\text{COD}$ đầu ra xuất hiện vào tháng 3 ($136\text{ mg/L}$) do sự cố tăng đột biến lượng dung môi pha chế, tuy nhiên vẫn dưới ngưỡng xả thải tối đa ($150\text{ mg/L}$).
- Giá trị $\text{TSS}$ & Phốt pho tổng ($\text{TP}$): Nhờ hiệu quả lắng Lamella kết hợp lọc áp lực, $\text{TSS}$ đầu ra luôn $< 8\text{ mg/L}$ (hiệu suất xử lý $>92%$). Phốt pho tổng đạt hiệu suất xử lý kỷ lục $99.7%$ (nồng độ đầu ra chỉ từ $0.003 - 0.008\text{ mg/L}$) nhờ phản ứng kết tủa triệt để với ion $\text{Al}^{3+}$ của $\text{PAC}$.
- Tổng Nitơ ($\text{TN}$): Hiệu suất trung bình đạt $53%$. Vào đợt quan trắc tháng 3, giá trị $\text{TN}$ đầu ra đạt $80\text{ mg/L}$ (vượt chuẩn cục bộ) do quá trình nitrat hóa trong bể MBBR tạo ra lượng lớn $\text{NO}_3^-$, nhưng hệ thống chưa có ngăn thiếu khí (Anoxic) chuyên biệt để khử nitrat thành khí $\text{N}_2$.
Sự cố vận hành và giải pháp khắc phục
Đổi mới và đóng góp
Cải tiến kỹ thuật nổi bật
- Ứng dụng công nghệ màng sinh học di động MBBR: Việc ứng dụng giá thể chuyển động giúp tăng diện tích tiếp xúc hiệu dụng cho vi sinh vật bám dính mà không làm tăng thể tích công trình, giúp hệ thống đạt mật độ sinh khối tương đương nồng độ bùn hoạt tính $\text{MLSS} = 6000 - 8000\text{ mg/L}$ (gấp 2.5 lần so với bể Aerotank truyền thống).
- Tích hợp module lắng Lamella tấm nghiêng: Thay thế bể lắng trọng lực thông thường bằng hệ thống module vách nghiêng $60^\circ$, giúp rút ngắn quãng đường lắng của hạt cặn xuống dưới $10\text{ cm}$, nâng cao vận tốc lắng thủy lực gấp 3 lần và tiết kiệm $65%$ diện tích bể lắng hóa lý.
- Cơ giới hóa khử nước bùn thải: Ứng dụng máy ép bùn khung bản thay cho sân phơi bùn truyền thống, nâng độ khô của bánh bùn sau ép lên $85 - 90%$, giảm thể tích chất thải nguy hại phải thuê xử lý ngoài tới $75%$.
So sánh với các nghiên cứu và giải pháp thực tế
- So với công nghệ lọc sinh học nhỏ giọt (Nguyễn Thị Hoài Giang và cs., 2018): Nghiên cứu lọc nhỏ giọt trên vật liệu nhựa lượn sóng chỉ đạt hiệu suất khử $\text{BOD}_5$ từ $80 - 82%$. Công nghệ MBBR tại nhà máy Pharmedic đạt hiệu suất $\text{BOD}_5$ vượt trội ($87.5 - 98.7%$).
- So với hệ thống đất ngập nước kiến tạo (Ngô Thụy Diễm Trang & Hans Brix, 2012): Mặc dù đất ngập nước kiến tạo xử lý $\text{TSS}$ ($94%$) và $\text{TP}$ ($99%$) rất tốt nhưng đòi hỏi diện tích đất mặt bằng cực lớn ($>10\text{ m}^2\text{/m}^3\text{ nước thải}$). Giải pháp MBBR + Lamella của Pharmedic đạt hiệu suất $\text{TP}$ tương đương ($99.7%$) trên diện tích trạm nhỏ hơn $85%$.
- So với công nghệ keo tụ bằng muối sắt/vôi (Li & Karaman, 2010): Việc sử dụng $\text{PAC}$ kết hợp Polymer hữu cơ tại Pharmedic giúp giảm $40%$ lượng bùn hóa lý phát sinh và không làm ăn mòn đường ống thiết bị như các hợp chất muối sắt $\text{FeCl}_3/\text{FeSO}_4$.
Ứng dụng thực tế và triển khai
Khả năng nhân rộng và kịch bản ứng dụng
Mô hình công nghệ xử lý nước thải Hóa lý - MBBR - Lọc cát áp lực - Khử trùng tại Pharmedic là hình mẫu thực tiễn có khả năng chuyển giao và áp dụng trực tiếp cho:
- Các nhà máy sản xuất thuốc tân dược, kháng sinh, đông dược quy mô từ $50 - 500\text{ m}^3\text{/ngày.đêm}$.
- Các cơ sở sản xuất thực phẩm chức năng, mỹ phẩm có nước thải giàu chất hoạt động bề mặt và dung môi hữu cơ.
- Trạm xử lý nước thải tập trung tại các cụm công nghiệp dược phẩm - y tế có diện tích mặt bằng xây dựng hạn chế.
Kế hoạch lộ trình tối ưu hóa và nâng cấp trạm XLNT:
Giai đoạn 1 (Tháng 1 - 2): Lắp đặt cảm biến pH/ORP online & biến tần tự động
Giai đoạn 2 (Tháng 3 - 5): Bổ sung module thiếu khí (Anoxic) nâng hiệu suất khử Nitơ >85%
Giai đoạn 3 (Tháng 6 - 8): Thử nghiệm chuyển đổi khử trùng NaClO sang đèn UV công nghiệp
Phân tích hiệu quả kinh tế và vận hành
- Tối ưu hóa hóa chất: Việc kiểm soát liều lượng $\text{NaOH}$ ($0.799\text{ mg/L}$) và sử dụng $\text{PAC}$ giúp giảm chi phí hóa chất vận hành xuống dưới $3.500\text{ VNĐ/m}^3$ nước thải.
- Tiết kiệm năng lượng: Ứng dụng biến tần (VFD) điều khiển máy bơm nước thải theo lưu lượng dòng chảy giúp giảm $15 - 20%$ điện năng tiêu thụ so với bơm trực tiếp cố định.
- Chi phí xử lý bùn thải: Máy ép bùn khung bản giảm hàm lượng nước trong bùn từ $98%$ xuống $<15%$, tiết kiệm trực tiếp hơn $60%$ chi phí ký hợp đồng vận chuyển và tiêu hủy bùn nguy hại với đơn vị chức năng.
Hạn chế và hướng phát triển
Hạn chế kỹ thuật hiện hữu
- Hiệu suất xử lý Nitơ chưa triệt để: Hệ thống thiết kế bể MBBR thuần túy hiếu khí, chưa có vùng thiếu khí (Anoxic) hồi lưu dòng nitrate để thực hiện phản ứng khử nitrat hóa ($\text{Denitrification}$), dẫn đến nồng độ Tổng Nitơ đầu ra đôi khi còn ở mức cao ($31.88 - 80.0\text{ mg/L}$).
- Mùi Clo dư sau xử lý: Quá trình châm hóa chất $\text{NaClO}$ khử trùng dạng thủ công/bán tự động dễ gây dư lượng Clo trong nước xả thải, phát sinh mùi nồng cục bộ ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
- Hiện tượng tạo bọt khi thay đổi dòng sản phẩm: Nước thải từ các mẻ sản xuất thuốc kháng sinh liều cao gây sốc tải tạm thời cho màng vi sinh, làm chậm quá trình bám dính của bùn hoạt tính.
Định hướng nghiên cứu và phát triển
- Bổ sung ngăn sinh học thiếu khí (A/O-MBBR): Tích hợp bể Anoxic phía trước bể MBBR kết hợp hệ thống bơm tuần hoàn nước từ bể lắng sinh học về Anoxic với tỷ lệ $150 - 200%$ lưu lượng, nâng hiệu suất khử Tổng Nitơ lên $>85%$.
- Thay thế công nghệ khử trùng bằng đèn tia cực tím (UV) hoặc Ozone ($\text{O}_3$): Khử trùng bằng UV loại bỏ hoàn toàn mùi Clo dư, đồng thời Ozone có khả năng oxy hóa bẻ gãy các vòng $\beta\text{-lactam}$ và kháng sinh tồn dư phức tạp mà vi sinh vật không phân hủy được.
- Ứng dụng công nghệ oxy hóa nâng cao (Fenton/Electro-Fenton): Bố trí giai đoạn tiền oxy hóa bậc cao trước bể điều hòa để phân cắt các đại phân tử mạch vòng khó tan, tăng tỷ lệ $\text{BOD}_5/\text{COD} > 0.5$ tạo điều kiện tối ưu cho vi sinh vật MBBR.
Đối tượng hưởng lợi
- Sinh viên ngành Kỹ thuật / Quản lý Môi trường: Tiếp cận trọn vẹn bộ số liệu thực tế về tính chất nước thải dược phẩm, các công thức phản ứng và chuỗi dây chuyền công nghệ tiêu chuẩn của một nhà máy thực tế.
- Kỹ sư vận hành và Quản lý môi trường nhà máy: Nắm bắt quy trình xử lý sự cố tạo bọt, bùn khó lắng, định mức châm hóa chất $\text{NaOH}$, $\text{PAC}$, Polymer và nguyên lý vận hành máy ép bùn khung bản.
- Doanh nghiệp sản xuất Dược phẩm: Tham khảo mô hình công nghệ chi phí hợp lý, tiết kiệm diện tích xây dựng, đáp ứng quy chuẩn xả thải môi trường và chuẩn hóa hồ sơ GMP-WHO.
- Các nhà nghiên cứu ứng dụng: Có cơ sở dữ liệu thực nghiệm về động học phân hủy sinh học của đệm MBBR đối với nước thải chứa hợp chất mạch vòng và chất hoạt động bề mặt.
Câu hỏi thường gặp
1. Yêu cầu kỹ thuật cốt lõi để triển khai công nghệ MBBR cho nước thải dược phẩm là gì?
Cần đảm bảo tỷ lệ dinh dưỡng $\text{BOD}_5:\text{N}:\text{P}$ tiệm cận $100:5:1$, kiểm soát nồng độ $\text{pH}$ ổn định từ $6.5 - 7.5$ trước khi vào bể vi sinh, cung cấp đủ lượng oxy hòa tan ($\text{DO} \ge 2.0\text{ mg/L}$) qua hệ thống thổi khí để giá thể vi sinh luôn ở trạng thái lơ lửng và chuyển động liên tục.
2. Hệ thống có khả năng nâng công suất khi nhà máy mở rộng sản xuất không?
Có. Nhờ đặc tính của bể MBBR, khi cần tăng công suất từ $150\text{ m}^3\text{/ngày}$ lên $200 - 220\text{ m}^3\text{/ngày}$, nhà máy chỉ cần bổ sung thêm tỷ lệ giá thể vi sinh vào bể (từ mức $30%$ lên tối đa $60 - 67%$ thể tích hữu dụng) và tăng công suất máy thổi khí mà không cần xây dựng mở rộng diện tích bể.
3. Vì sao cần kết hợp cả bể lắng Lamella và bể lắng sinh học trong cùng hệ thống?
Bể lắng Lamella đặt sau cụm keo tụ - tạo bông để tách triệt để bùn hóa lý vô cơ và các hợp chất kết tủa nặng. Bể lắng sinh học II đặt sau MBBR có nhiệm vụ lắng giữ bùn hoạt tính vi sinh để tuần hoàn sinh khối về bể phản ứng, đảm bảo hai loại bùn có tính chất khác nhau không bị pha trộn.
4. Chi phí đầu tư và thời gian thu hồi vốn của trạm XLNT được tính toán như thế nào?
Chi phí đầu tư trạm XLNT công suất $150\text{ m}^3\text{/ngày.đêm}$ dao động từ $1.2 - 1.8\text{ tỷ VNĐ}$. Giá trị thu hồi thể hiện qua việc miễn trừ các khoản phạt vi phạm môi trường, đảm bảo điều kiện pháp lý để nhà máy vận hành liên tục và giảm thiểu $60 - 75%$ chi phí vận chuyển tiêu hủy bùn thải.
5. Biện pháp xử lý triệt để khi nước thải có mùi Clo dư sau khử trùng?
Cần lắp đặt van điều khiển châm $\text{NaClO}$ tự động tích hợp cảm biến đo ORP/Clo dư online tại bể tiếp xúc. Ngoài ra, có thể bổ sung than hoạt tính dạng hạt (GAC) ở cột lọc áp lực hoặc thay thế bằng hệ thống khử trùng tia cực tím (UV).
Kết luận
Đề tài khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Kiều Hạnh đã đánh giá chuyên sâu và minh chứng tính hiệu quả vượt trội của quy trình công nghệ xử lý nước thải tại Công ty Cổ phần Dược phẩm Dược liệu Pharmedic. Việc kết hợp đồng bộ giữa cụm hóa lý keo tụ tạo bông $\text{PAC}$/Polymer, lắng tấm nghiêng Lamella và công nghệ màng sinh học di động MBBR đã giải quyết triệt để các bài toán hóc búa của nước thải dược phẩm: giảm trên $92%$ $\text{BOD}_5$, $88.8%$ $\text{COD}$, $92.7%$ $\text{TSS}$, $99.7%$ Phốt pho tổng và triệt tiêu vi khuẩn gây bệnh $\text{Coliforms}$, đưa nước thải đầu ra đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) trước khi xả vào kênh Tham Lương.
Kết quả nghiên cứu không chỉ mang giá trị học thuật xuất sắc cho sinh viên và kỹ sư ngành Môi trường mà còn cung cấp luận cứ kỹ thuật vững chắc để các doanh nghiệp sản xuất dược phẩm tối ưu hóa chi phí vận hành, bảo vệ nguồn tài nguyên nước và phát triển sản xuất bền vững theo định hướng kinh tế tuần hoàn.