Đồ án: tốt nghiệp thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp bàu

Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp bàu bàng công suất 4000m3 ngày cho giáo dục đào tạo chuyên nghiệp

• Tác giả: Đỗ Trọng Nghĩa
• Người hướng dẫn: Thạc Sĩ Nguyễn Ngọc Thiệp
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Khu Công Nghiệp Bàu Bàng Công Suất 4000m³/Ngày
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Đồ Án Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải là một đề tài nóng hỏi trong lĩnh vực công nghệ môi trường hiện nay. Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào hệ thống xử lý nước thải công nghiệp cho khu công nghiệp Bàu Bàng, Bình Dương với công suất 4000m³/ngày. Tỉnh Bình Dương, với hơn 2 triệu dân số và là trung tâm công nghiệp lớn của đất nước, luôn thu hút dòng nhập cư lớn. Sự phát triển kinh tế - xã hội nhanh chóng đã dẫn đến gia tăng các khu công nghiệp, từ đó phát sinh lượng nước thải công nghiệp khổng lồ. Vấn đề xử lý nước thải một cách hiệu quả và bền vững không chỉ là yêu cầu cấp thiết mà còn là trách nhiệm pháp lý với môi trường sống của cộng đồng. Đề tài này nhằm cung cấp giải pháp xử lý nước thải toàn diện, phù hợp với quy hoạch phát triển và chi phí vận hành bền vững.

1.1. Bối Cảnh Phát Triển Kinh Tế Và Nhu Cầu Xử Lý Nước Thải

Bình Dương là một trong những tỉnh phát triển nhanh nhất với cơ cấu kinh tế dịch chuyển từ nông - tiểu thủ công sang công nghiệp - dịch vụ. Sự hình thành các khu công nghiệp kéo theo sự phát sinh nước thải công nghiệp chứa các chất ô nhiễm nguy hiểm như SS (bã cặn), BOD (chất hữu cơ), NOx (chất nito), phospho và vi trùng gây bệnh. Nhu cầu xử lý nước thải để đạt tiêu chuẩn xả thải là vô cùng cấp thiết.

1.2. Mục Đích Và Ý Nghĩa Của Đề Tài

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Bàu Bàng nhằm đáp ứng yêu cầu xử lý triệt để các chất ô nhiễm. Hệ thống phải tối ưu về chi phí đầu tư, vận hành hiệu quả, không gây ô nhiễm môi trường. Đồ án này cung cấp phương án xử lý hợp lý, tính toán kỹ thuật chi tiết và khai toán chi phí xây dựng.

II. Đặc Điểm Và Thành Phần Nước Thải Công Nghiệp Bàu Bàng

Nước thải từ khu công nghiệp Bàu Bàng mang đặc tính chung của nước thải công nghiệp phát sinh từ các hoạt động sản xuất và khu dân cư. Thành phần chính gồm bã cặn hữu cơ (SS) gây đục nước, chất hữu cơ hòa tan (BOD) làm cạn kiệt oxy trong nước, các chất nito (NOx) và phospho gây vệ sinh xấu, cùng với các vi trùng gây bệnh nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng. Nồng độ các chất ô nhiễm này vượt quá tiêu chuẩn xả thải cho phép, gây ảnh hưởng nặng nề đến chất lượng nước mặt, nước ngầm và hệ sinh thái aquatic. Việc hiểu rõ thành phần nước thải là tiền đề quan trọng để thiết kế hệ thống xử lý phù hợp, với các công nghệ xử lý từ cơ học đến sinh học và hóa học.

2.1. Thành Phần Chính Của Nước Thải

Nước thải công nghiệp chứa chất rắn lơ lửng (SS), chất hữu cơ phân hủy được (BOD), chất nito (NOx), phospho, và các vi trùng gây bệnh. Nồng độ BOD5 thường từ 150-300 mg/L, SS từ 100-400 mg/L. Các chất này vượt tiêu chuẩn QCVN 40:2011 cho xả thải ra môi trường nước.

2.2. Tác Động Môi Trường Của Nước Thải Chưa Xử Lý

Nước thải công nghiệp chưa xử lý gây tích tụ chất ô nhiễm trong các nguồn nước, làm suy giảm chất lượng nước, gây eutrophication (phú dưỡng), giảm đa dạng sinh học, ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Xử lý nước thải là yêu cầu bắt buộc để bảo vệ môi trường.

III. Quy Trình Thiết Kế Hệ Thống Xử Lý Nước Thải Công Nghiệp

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công nghiệp Bàu Bàng tuân theo quy trình kỹ thuật khoa học, bao gồm nhiều bước quan trọng từ khảo sát đến tính toán chi tiết. Trước hết, cần khảo sát hiện trạng khu công nghiệp, xác định lượng nước thải phát sinh, thành phần chất ô nhiễm. Tiếp theo, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải phù hợp, có thể kết hợp xử lý cơ học (沉tùng, lọc) với xử lý sinh học (bể sông khí, bể sông kỵ khí) và xử lý hóa học (keo tụ, lắng). Sau đó, tính toán kích thước các công trình xử lý nước thải, thiết kế chi tiết từng hạng mục công trình, vẽ bản vẽ kỹ thuật. Cuối cùng, lập phương án vận hành, dự phòng sự cố và khai toán chi phí xây dựng, vận hành cho toàn hệ thống.

3.1. Khảo Sát Và Xác Định Yêu Cầu Thiết Kế

Bước đầu tiên là khảo sát hiện trạng khu công nghiệp, xác định lượng nước thải phát sinh (4000m³/ngày), thành phần chất ô nhiễm, đặc tính thời gian xả thải. Xác định tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 40:2011 và quy định địa phương để thiết kế hệ thống xử lý đáp ứng yêu cầu môi trường.

3.2. Lựa Chọn Công Nghệ Xử Lý Phù Hợp

Hệ thống xử lý nước thải khu công nghiệp Bàu Bàng sử dụng công nghệ kết hợp: xử lý cơ học (沉tùng, lọc cát), xử lý sinh học (bể hoạt tính), xử lý hóa học (keo tụ, lắng). Lựa chọn phù hợp với chi phí vận hành thấp, hiệu suất cao, không gây ô nhiễm phụ.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Và Triển Vọng Phát Triển

Thiết kế hệ thống xử lý nước thải công nghiệp Bàu Bàng không chỉ là một bài tập học thuật mà còn là giải pháp thực tế cho nhu cầu cấp thiết của tỉnh Bình Dương. Khi hoàn thành, hệ thống xử lý nước thải sẽ giảm tải lượng ô nhiễm xả vào môi trường, bảo vệ nguồn nước mặt và nước ngầm, nâng cao chất lượng cuộc sống của cộng đồng. Triển vọng phát triển bao gồm việc ứng dụng công nghệ tiên tiến hơn như xử lý UV, xử lý sử dụng năng lượng tái tạo, hoặc tái sử dụng nước xử lý để giảm tiêu thụ nước ngọt. Đồng thời, hệ thống có thể mở rộng quy mô để phục vụ các khu công nghiệp khác trong tỉnh Bình Dương, tạo mô hình bền vững cho phát triển công nghiệp với bảo vệ môi trường đồng bộ.

4.1. Lợi Ích Kinh Tế Và Môi Trường

Hệ thống xử lý nước thải hoàn thành sẽ mang lại lợi ích gồm: giảm ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng, đạt tiêu chuẩn quốc tế QCVN 40:2011, tạo uy tín cho khu công nghiệp. Chi phí xây dựng được tính toán tối ưu, vận hành hiệu quả, có thể tái sử dụng nước xử lý.

4.2. Triển Vọng Mở Rộng Và Nâng Cấp

Hệ thống có thể mở rộng quy mô phục vụ các khu công nghiệp khác, ứng dụng công nghệ tiên tiến như xử lý UV, nanofiltration, hoặc điện hóa học. Tái sử dụng nước xử lý để giảm tiêu thụ nước ngọt, phát triển xử lý nước thải bền vững là hướng đi tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về huyện Bàu Bàng – tỉnh Bình Dương 1.1 Điều kiện tự nhiên Bình Dương thuộc miền Đông Nam Bộ, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm phía 2 Nam, với diện tích 2694,4 km , xếp thứ 4 trong vùng Đông Nam Bộ. Có tọa độ địa lý là o o o o 10 51'46"B – 11 30'B, 106 20' Đ – 106 58'Đ. • Phía Bắc giáp tỉnh Bình Phước • Phía Nam giáp Thành phố Hồ Chí Minh • Phía Đông giáp tỉnh Đồng Nai [4] • Phía Tây giáp tỉnh Tây Ninh và Thành phố Hồ Chí Minh. Địa hình Bình Dương tương đối bằng phẳng, hệ thống sông ngòi và tài nguyên thiên nhiên phong phú.

Khí hậu mang đặc điểm nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm với 2 mùa rõ rệt, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11, mùa khô từ khoảng tháng 12 năm trước đến tháng 4 năm sau, lượng mưa trung bình hàng năm 1. Nhiệt độ o trung bình hằng năm là 26,5 C. Bình Dương là cửa ngõ giao thương với Thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm kinh tế – văn hóa của cả nước, có các trục lộ giao thông huyết mạch của quốc gia chạy qua như quốc lộ 13, quốc lộ 14, đường Hồ Chí Minh, đường Xuyên Á … cách sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất và các cảng biển chỉ từ 10 km – 15 km… thuận lợi cho phát triển kinh tế và xã hội toàn diện.2 Điều kiện kinh tế xã hội Bình Dương là một trong những địa phương năng động trong kinh tế, thu hút đầu tư nước ngoài. Với chủ trương tạo ra một môi trường đầu tư tốt nhất hiện nay tại Việt Nam, tính đến tháng 10/2006, tỉnh đã có 1.285 dự án FDI với tổng số vốn 6 tỷ 507 triệu USD.

Năm 2007, tỉnh Bình Dương đặt mục tiêu thu hút trên 900 triệu USD vốn đầu tư nước ngoài (FDI), tăng hơn 2,5 lần so với năm 2006. Theo bảng xếp hạng Chỉ số Năng lực cạnh tranh cấp tỉnh (PCI) năm 2006, tỉnh Bình Dương đứng đầu cả nước với 76,23 điểm, trong khi thủ đô Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, trung tâm kinh tế lớn nhất của cả nước, lần lượt xếp thứ thứ 40 với 50,34 điểm và xếp thứ 7 với 63,39 điểm. 10 Bình Dương có khoảng 28 khu công nghiệp (KCN) đang hoạt động, trong đó nhiều KCN đã cho thuê gần hết diện tích như KCN Sóng Thần I, KCN Sóng Thần II, KCN Đồng An, KCN Nam Tân Uyên, KCN Tân Đông Hiệp A, KCN Việt Hương, KCN VSIP - Việt Nam Singapore, các KCN Mỹ Phước 1, 2, 3, 4 và 5. Các khu công nghiệp trên địa bàn tỉnh đã thu hút 938 dự án đầu tư, trong đó có 613 dự án đầu tư nước ngoài với tổng vốn 3,483 triệu USD và 225 dự án đầu tư trong nước có số vốn 2.

Nhằm tăng sự thu hút đầu tư, địa phương này đang tập trung hoàn thiện cơ sở hạ tầng kỹ thuật, đẩy nhanh tiến độ thi công các khu công nghiệp mới để phát triển công nghiệp ra các huyện phía bắc của tỉnh. Trong những năm gần đây, tốc độ tăng trưởng kinh tế luôn ở mức cao, GRDP tăng bình quân khoảng 14,5%/năm. Cơ cấu kinh tế chuyển biến tích cực, công nghiệp, dịch vụ tăng trưởng nhanh và chiếm tỷ trọng cao, năm 2010, tỷ lệ công nghiệp – xây dựng 63%, dịch vụ 32,6% và nông lâm nghiệp 4,4%. Hiện nay, Bình Dương có 28 khu công nghiệp và cụm công nghiệp tập trung có tổng diện tích hơn 8.200 doanh nghiệp trong và ngoài nước đang hoạt động có tổng vốn đăng ký hơn 13 tỷ đôla Mỹ.2 Tổng quan về khu công nghiệp Bàu Bàng 1.1 Sơ lược về khu công nghiệp Bàu Bàng Huyện Bàu Bàng nằm ở phía bắc thuộc tỉnh Bình Dương, có quốc lộ 13 chạy qua theo hướng Bắc – Nam.

Trong những năm gần đây, tốc độ tăng trưởng kinh tế luôn ở mức cao, GDP tăng bình quân khoảng 14,5%/năm. Cơ cấu kinh tế chuyển biến tích cực, công nghiệp, dịch vụ tăng trưởng nhanh và chiếm tỷ trọng cao, năm 2010, tỷ lệ công nghiệp – xây dựng 63%, dịch vụ 32,6% và nông lâm nghiệp 4,4%. Hiện nay, tỉnh Bình Dương có 28 khu công nghiệp và cụm công nghiệp tập trung có tổng diện tích hơn 8.200 doanh nghiệp trong và ngoài nước đang hoạt động có tổng vốn đăng ký hơn 13 tỷ đôla Mỹ trong đó có khu công nghiệp Bàu Bàng. Khu công nghiệp Bàu Bàng có tổng diện tích là 2000 ha.

Với nhiều ngành nghề đa dang trọng khu như là: - Công nghiệp may mặc (không dệt nhuộm), da giày (không thuộc da), gia công giấy bao bì (không sản xuất bột giấy). - Công nghiệp điện, điện tử, điện máy, sản xuất máy móc, cơ khí chế tạo, sửa chữa máy móc, cơ khí xây dựng, thiết bị phụ tùng. 11 - Công nghiệp vật liệu xây dựng, gốm sứ, đồ gỗ gia dụng, nhựa kim khí, dụng cụ gia đình, trang thiết bị văn phòng. - Các ngành công nghiệp chế biến các sản phẩm cây trồng, lâm sản, thủy sản.2 Thành phần nước thải của khu công nghiệp Bàu Bàng Các nguồn có khả năng gây ra ô nhiễm trong quá trình hoạt động của KCN bao gồm: ❖ Nước thải: - Nước mưa thu gom trên toàn diện tích dự án.

- Nước thải sinh hoạt của toàn bộ số người làm việc và sinh sống trong KCN Bàu Bàng. - Nước thải công nghiệp tạo ra từ quá trình sản xuất khác nhau của các nhà máy, xí nghiệp trong KCN Bàu Bàng( nước thải đã được xử lý cục bộ tại nhà máy, xí nghiệp). - Nước thải từ các công trình hạ tầng dịch vụ: KCN xử lý nước cấp, khu nhiên liệu trong KCN Bàu Bàng. ❖ Khí thải: - Khói thải từ quá trìnhđốt nhiên liệu: máy phát điện, đốt khí gas.

- Ô nhiễm không khí từ các dây chuyền sản xuất. - Khí thải từ các hoạt động giao thông vận tải. ❖ Tiếng ồn: - Tiếng ồn sản xuất công nghiệp. - Tiếng ồn từ các máy phát điện, quạt gió, compressor,… - Tiếng ồn do các phương tiện giao thông vận tải.

❖ Nhiệt độ: Phát ra chủ yếu từ các nhà máy vật liệu mới, các thiết bị gia nhiệt như nồi hơi, thiết bị nung sấy, động cơ,… ❖ Chất thải rắn: - Từ công nghệ sản xuất của nhà máy ( chất thải rắn công nghiệp). 12 - Từ trạm xử lý nước thải cục bộ và tập trung. - Chất thải rắn sinh hoạt.3 Các biện pháp kỹ thuật bảo vệ môi trường 1.1 Môi trường nước: Hệ thống thoát nước trong KCN được thiết kế theo hai hệ thống riêng - Hệ thống thoát nước mưa và nứơc thải công nghiệp quy ước sạch - Hệ thống thoát nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp Các công trình xử lý cục bộ ở các nhà máy, xí nghiệp trong KCN đối với nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp với nhiệm vụ xử lý đạt tới giá trị nồng độ theo quy chế KCN là nguồn loại C (QCVN 40:2011/BTNMT) 1.2 Môi trường khí: Sử dụng đồng bộ nhiều biện pháp khác nhau: - Hoàn thiện công nghệ, sử dụng công nghệ không có hoặc ít chất thải - Quản lý và vận hành đúng - Sử dụng cây xanh để hạn chế ô nhiễm không khí - Sử dụng thiết bị xử lý ô nhiễm không khí 1.3 Chất thải rắn và chất thải nguy hại: Vấn đề xử lý chất thải rắn được giải quyết như sau: - Thu gom cục bộ tại mỗi nhà máy - Chuyển chất thải rắn ra khỏi KCN 13 CHƯƠNG 2: TỐNG QUAN XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP 2.1 Tổng quan về nước thải công nghiệp 2.1 Thông số vật lý ❖ Hàm lượng chất rắn lơ lửng: Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS – SS) có thể có bản chất là: - Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét) - Các chất hữu cơ không tan - Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…) Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóa chất trong quá trình xử lý. ❖ Mùi: Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H 2S – mùi trứng thối.

Các hợp chất khác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thành dưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S. ❖ Độ màu: Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốc nhuộm hoặc do các sản phẩm được tạo ra từ các quá trình phân hủy các chất hữu cơ. Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt – Co). Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải.2 Thông số hóa học ❖ Độ pH của nước: pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước.

Độ pH của nước có liên quan dạng tồn tại của kim loại và khí hòa tan trong nước. pH có ảnh hưởng đến hiệu quả tất cả quá trình xử lý nước. Độ pH có ảnh hưởng đến các quá trình trao đổi chất diễn ra bên trong cơ thể sinh vật nước. Do vậy rất có ý nghĩa về khía cạnh sinh thái môi trường.

Nước thải sinh hoạt có pH = 7.6 ❖ Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand – COD): COD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các hợp chất hóa học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ. Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hóa toàn bộ các chất hóa học trong nước, trong khi đó BOD là lượng oxy cần thiết để oxy hóa một phần các hợp chất dễ phân hủy bởi vi sinh vật. COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ nói chung và cùng với thông số BOD, giúp đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp. ❖ Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand – BOD): BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ theo phản ứng: Chất hữu cơ + O2 → CO2 + H2O + tế bào mới + sản phẩm trung gian Trong môi trường nước, khi quá trình oxy hóa sinh học xảy ra thì các vi sinh vật sử dụng oxy hòa tan, vì vậy xác định tổng lượng oxy hòa tan cần thiết cho quá trình phân hủy sinh học là phép đo quan trọng đánh giá ảnh hưởng của một dòng thải đối với nguồn nước.

BOD có ý nghĩa biểu thị lượng các chất thải hữu cơ trong nước có thể bị phân hủy bằng các vi sinh vật.