Đồ án: Thiết kế xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN Lê Minh Xuân 3

Giới thiệu chi tiết về thiết kế hệ thống xử lý nước thải tại KCN Lê Minh Xuân 3, bao gồm nguyên lý hoạt động và các công nghệ tiên tiến hiện nay.

• Tác giả: Trần Văn Chương
• Người hướng dẫn: ThS Đặng Hoàng Thanh Sơn
• 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 xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN Lê Minh Xuân 3 công suất 6000 m³/ngày đêm
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống xử lý nước thải KCN Lê Minh Xuân 3

Khu công nghiệp Lê Minh Xuân 3 nằm tại xã Lê Minh Xuân, huyện Bình Chánh, thành phố Hồ Chí Minh. Đây là khu công nghiệp tập trung nhiều ngành sản xuất công nghiệp đa dạng. Lượng nước thải phát sinh từ các nhà máy trong KCN cần được thu gom và xử lý tập trung trước khi xả ra môi trường. Đồ án thiết kế xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung với công suất 6000 m3/ngày đêm nhằm đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường. Hệ thống được thiết kế bao gồm nhiều công trình xử lý liên hoàn từ giai đoạn thô đến giai đoạn tinh. Nước thải sau xử lý phải đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. Dự án này mang ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển bền vững khu công nghiệp. Thiết kế đảm bảo tính khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế. Hệ thống vận hành ổn định, dễ kiểm soát và bảo trì.

1.1. Vị trí và quy mô khu công nghiệp Lê Minh Xuân 3

KCN Lê Minh Xuân 3 tọa lạc tại xã Lê Minh Xuân, huyện Bình Chánh, cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh khoảng 20 km về phía tây nam. Khu công nghiệp có tổng diện tích quy hoạch lớn, thu hút nhiều doanh nghiệp đầu tư trong và ngoài nước. Các ngành nghề chủ yếu bao gồm sản xuất thực phẩm, dệt may, hóa chất và cơ khí. Quy mô dân số lao động trong KCN ngày càng tăng, kéo theo lượng nước thải sinh hoạt và sản xuất tăng nhanh. Việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải tập trung là yêu cầu cấp thiết để đáp ứng quy định môi trường.

1.2. Mục tiêu thiết kế hệ thống xử lý nước thải

Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung đạt công suất 6000 m3/ngày đêm. Hệ thống phải xử lý hiệu quả các chỉ tiêu ô nhiễm như BOD, COD, TSS, nitơ, photpho và kim loại nặng. Nước thải đầu ra phải đạt Quy chuẩn Việt Nam QCVN 40:2011/BTNMT cột B. Thiết kế tối ưu về chi phí đầu tư, vận hành và bảo dưỡng. Hệ thống đảm bảo tính ổn định, linh hoạt khi lưu lượng và thành phần nước thải thay đổi. Công nghệ lựa chọn phù hợp với điều kiện thực tế tại địa phương.

II. Phân tích thành phần và tính chất nước thải KCN Lê Minh Xuân 3

Nước thải tại KCN Lê Minh Xuân 3 có thành phần phức tạp do ảnh hưởng từ nhiều ngành sản xuất khác nhau. Nước thải chứa hàm lượng chất hữu cơ cao, thể hiện qua chỉ tiêu BOD5 và COD vượt ngưỡng cho phép. Nồng độ chất rắn lơ lửng TSS trong nước thải nguyên liệu thường ở mức cao. Hàm lượng nitơ và photpho cũng là những yếu tố cần quan tâm xử lý. Độ pH của nước thải dao động tùy theo từng nguồn phát sinh trong KCN. Nhiệt độ nước thải có thể tăng do quá trình sản xuất công nghiệp. Nước thải còn chứa dầu mỡ, kim loại nặng và các chất khó phân hủy sinh học. Việc phân tích chính xác thành phần nước thải là cơ sở để lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp. Dữ liệu đầu vào được thu thập qua các đợt lấy mẫu và phân tích tại phòng thí nghiệm. Tải lượng ô nhiễm tính toán dựa trên lưu lượng nước thải trung bình ngày.

2.1. Các chỉ tiêu ô nhiễm chính trong nước thải

Các chỉ tiêu ô nhiễm chính cần quan tâm bao gồm BOD5, COD, TSS, N tổng, P tổng và độ pH. BOD5 phản ánh hàm lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học, thường dao động từ 200-500 mg/L. COD cho biết tổng hàm lượng chất hữu cơ có khả năng bị oxy hóa, thường cao gấp 2-3 lần BOD5. TSS bao gồm các hạt chất rắn lơ lửng gây đục nước và ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Nitơ và photpho ở nồng độ cao gây ra hiện tượng phú dưỡng nguồn nước tiếp nhận. Hàm lượng dầu mỡ trong nước thải công nghiệp cũng cần được xử lý triệt để.

2.2. Tác động của nước thải đến môi trường xung quanh

Nước thải chưa xử lý xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt và nước ngầm. Hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng đến sinh vật thủy sinh. Hiện tượng phú dưỡng do nitơ và photpho gây ra hiện tượng tảo nở hoa, làm chết cá. Nước thải chứa kim loại nặng tích tụ trong chuỗi thức ăn, đe dọa sức khỏe con người. Mùi hôi từ nước thải ảnh hưởng đến đời sống sinh hoạt của người dân xung quanh. Nhiệt độ nước thải cao làm thay đổi hệ sinh thái vùng tiếp nhận.

III. Giải pháp công nghệ xử lý nước thải KCN Lê Minh Xuân 3

Hệ thống xử lý nước thải KCN Lê Minh Xuân 3 áp dụng quy trình kết hợp nhiều phương pháp. Giai đoạn xử lý thô sử dụng song chắn rác thô và tinh để loại bỏ tạp chất lớn. Bể thu gom tập trung toàn bộ nước thải trước khi đưa vào hệ thống xử lý chính. Bể điều hòa giúp ổn định lưu lượng và nồng độ nước thải đầu vào. Phương pháp hóa lý bao gồm tuyển nổi bằng khí hòa tan và keo tụ tạo bông. Xử lý sinh học kỵ khí và hiếu khí là công đoạn chính để phân hủy chất hữu cơ. Bể lắng giúp tách bùn cặn ra khỏi nước sau xử lý sinh học. Công đoạn khử trùng bằng hóa chất đảm bảo tiêu diệt vi sinh vật gây hại. Bùn dư được xử lý qua máy ép bùn trước khi đem đi xử lý cuối cùng. Toàn bộ hệ thống được điều khiển tự động bằng hệ thống SCADA.

3.1. Quy trình xử lý cơ học và hóa lý

Song chắn rác thô có khe hở 10mm loại bỏ rác lớn, bảo vệ thiết bị phía sau. Song chắn rác tinh với khe hở 3mm giữ lại các hạt cặn nhỏ hơn. Bể thu gom có dung tích đảm bảo thời gian lưu nước 15 phút, sử dụng bơm chìm đưa nước đến bể điều hòa. Bể điều hòa có thời gian lưu 6-8 giờ, trộn khí để chống lắng cặn. Tuyển nổi bằng khí hòa tan DAF loại bỏ dầu mỡ và chất rắn lơ lửng với hiệu suất 90-95%. Quá trình keo tụ tạo bông bằng PAC và polymer giúp tăng hiệu quả lắng.

3.2. Quy trình xử lý sinh học và khử trùng

Bể sinh học hiếu khí sử dụng công nghệ bùn hoạt tính với thời gian lưu nước 8-12 giờ. Vi sinh vật hiếu khí phân hủy chất hữu cơ, chuyển hóa BOD5 và COD thành CO2 và nước. Quá trình nitrat hóa hiếu khí chuyển ammonium thành nitrat, sau đó khử nitrat trong điều kiện kỵ khí. Bể lắng thứ cấp tách bùn hoạt tính ra khỏi nước sạch với hiệu suất trên 90%. Nước sau lắng được khử trùng bằng chlor hoặc ozone trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Bùn dư được đưa qua máy ép bùn, giảm độ ẩm xuống 75-80% trước khi xử lý.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế dự án xử lý nước thải

Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN Lê Minh Xuân 3 đã hoàn thành đạt mục tiêu đề ra. Hệ thống với công suất 6000 m3/ngày đêm hoạt động ổn định, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Nước thải đầu ra đạt Quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT cột B, đảm bảo an toàn môi trường. Quy trình công nghệ kết hợp phương pháp cơ học, hóa lý và sinh học mang lại hiệu quả cao. Chi phí đầu tư và vận hành hệ thống nằm trong khả năng tài chính của ban quản lý KCN. Thiết kế có tính mở rộng, dễ dàng nâng cấp công suất khi nhu cầu tăng. Hệ thống vận hành tự động giảm thiểu nhân công và sai sót trong quá trình hoạt động. Dự án là mô hình tham khảo cho các khu công nghiệp tương tự tại Việt Nam.Ứng dụng thực tế đòi hỏi sự phối hợp giữa ban quản lý KCN và đơn vị vận hành chuyên nghiệp. Việc giám sát định kỳ và duy tu bảo dưỡng thường xuyên đảm bảo tuổi thọ hệ thống.

4.1. Hiệu quả xử lý và đánh giá kinh tế kỹ thuật

Hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm của hệ thống đạt các chỉ tiêu thiết kế. BOD5 được loại bỏ trên 90%, COD đạt hiệu suất 85-90%, TSS loại bỏ trên 92%. Hàm lượng nitơ và photpho giảm đáng kể qua quá trình xử lý sinh học kết hợp hóa lý. Chi phí đầu tư ban đầu được tính toán chi tiết cho từng công trình và thiết bị. Chi phí vận hành bao gồm hóa chất, điện năng, nhân công và bảo dưỡng. Thời gian hoàn vốn đầu tư ước tính từ 5-7 năm, phù hợp với quy mô KCN.

4.2. Khuyến nghị và hướng phát triển hệ thống

Cần thực hiện giám sát chất lượng nước thải đầu vào thường xuyên để phát hiện bất thường. Đào tạo đội ngũ vận hành viên có chuyên môn về kỹ thuật môi trường. Xây dựng quy trình vận hành chuẩn và hệ thống cảnh báo sự cố. Nâng cấp công nghệ xử lý khi quy mô KCN mở rộng hoặc yêu cầu xả thải thay đổi. Tái sử dụng nước thải sau xử lý cho mục đích tưới tiêu và vệ sinh công nghiệp. Khuyến khích các doanh nghiệp trong KCN áp dụng sản xuất sạch để giảm tải ô nhiễm nguồn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU CÔNG NGHIỆP LÊ MINH XUÂN 3 1. Tổng quan về khu công nghiệp Lê Minh Xuân 3 Công ty đầu tư hạ tầng: Công ty cổ phần đầu tư Sài Gòn VRG. Khu công nghiệp Lê Minh Xuân 3 được thành lập theo quyết định số 161/QĐ- UBND ngày 17/1/2015 của UBND TP.HCM với tổng diện tích đất quy hoạch là 213.25 ha và dự án bắt đầu được triển khai xây dựng từ ngày 6-11-2015. Địa chỉ: Xã Lê Minh Xuân, huyện Bình Chánh, TP.Hồ Chí Minh.

Vị trí: Khu công nghiệp Lê Minh Xuân 3 thuộc xã Lê Minh Xuân, huyện Bình Chánh, TP.Hồ Chí Minh. Khu công nghiệp Lê Minh Xuân 3 bao gồm 2 khu đất, thuộc xã Lê Minh Xuân, huyện Bình Chánh. Khu phía Tây (103.64ha), giáp với đường Vành đai, phía Bắc giáp kênh 2 và tuyến điện 500kv, phía Tây giáp đường Vành đai 3 dự phòng, phía Đông giáp đường Võ Hữu Lợi và rừng phòng hộ, phía Nam giáp Khu công nghiệp Lê Minh Xuân 2. Khu phía Đông (127.61ha), giáp với kênh C, phía Bắc giáp tuyến điện 500 KV, phía Tây giáp rừng phòng hộ và cụm công nghiệp, phía Đông giáp kênh C, phía Nam giáp Khu công nghiệp Lê Minh Xuân mở rộng.

Tổng diện tích: Tổng diện tích đất Khu công nghiệp là 213. Hạ tầng: Địa hình Khu vực bằng phẳng, độ cao so với mục nước biển từ 5.5 m, độ dốc bình quân khoảng 0. Nền móng địa chất công trình có sức chịu tải khá 2 tốt, trung bình đạt từ 1 đến 1. Hệ thống cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh gồm: + Giao thông: Đường nội bộ thảm bê tông nhựa nóng và thiết kế theo tiêu chuẩn VN H18 - H30.

+ Cấp điện: Hệ thống lưới điện Quốc gia đạt tiêu chuẩn TCVN 1985 – 1994. Cấp điện áp: 22/04KV(+5 – 10%). Công suất trạm điện 110 KV:80 MVA + Cấp nước: Nhà máy cấp nước Chợ Lớn cung cấp nước sạch đạt tiêu chuẩn 3 TC505/BYT và có khả năng cung cấp 300. 3 Nước thải được xử lý sơ bộ tại nhà máy đạt tiêu chuẩn Khu công nghiệp trước khi thải từ các xí nghiệp và sẽ được xử lý tập trung tại nhà máy xử lý nước thải của khu công nghiệp đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT cột A trước khi thải ra hệ thống 3 nước bên ngoài khu.

Công suất của nhà máy xử lý nước thải là 6. Các ngành nghề đầu tư vào KCN Trên cơ sở quy hoạch chi tiết của KCN Lê Minh Xuân 3 đã được phê duyệt bao gồm các ngành nghề hoạt động như sau: Công nghiệp điện - điện tử - tin học. Công nghiệp thực phẩm. Công nghiệp cơ khí.

Công nghiệp hóa – dược. Ngoài ra, KCN Lê Minh Xuân 3 có thể bố trí các ngành công nghiệp khác và công nghiệp phụ trợ. Nước thải của KCN Lê Minh Xuân 3 có hai loại chính đó là: nước thải sinh hoạt từ các khu văn phòng, khu dân cư và nước thải sản xuất từ các nhà máy sản xuất trong KCN. Nước thải sinh hoạt ô nhiễm chủ yếu bởi các thông số BOD5, COD, SS, Tổng N, Tổng P, Dầu mỡ - chất béo.

Trong khi đó các thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp chỉ xác định được ở từng loại hình và công nghệ sản xuất cụ thể. Vấn đề môi trường ở KCN Là một công cụ hiệu quả cho việc phát triển công nghiệp-giảm chi phí xây dựng cơ sở hạ tầng và khuyến khích các hoạt động kinh tế của khu vực – các KCN đem lại nhiều lợi ích cho cộng đồng. Song chính chúng cũng gây ra các vấn đề về môi trường, sức khỏe và an toàn. Hiện nay, hầu hết các KCN được qui hoạch và vận hành đều quan tâm rất ít đến môi trường tại nhiều khu vực.

Các vấn đề môi trường có liên quan đến KCN là phá hủy môi trường sống, làm mất tính đa dạng sinh học, gây ô nhiễm không khí, nước thải, chất thải rắn, tiếng ồn và phóng xạ, chất độc hóa học, gây ô nhiễm không khí, nước thải, chất thải rắn, ô nhiễm đất,. Sự ra đời và hoạt động các KCN gắn liền với việc tiêu thụ một lượng nước và thải ra ra một lượng nước thải rất lớn có mức độ ô nhiễm cao. Tuy nhiên, cho đến nay phần lớn các KCN ở nước ta đều chưa có trạm xử lý nước thải hoàn chỉnh, và vận hành đúng qui định. 4 Hầu hết nước thải của các nhà máy, xí nghiệp trong các KCN đều chưa được xử lý đúng mức trước khi thải ra môi trường xung quanh hoặc thải vào mạng lưới thoát nước chung.

Kết quả là tải lượng ô nhiễm trên hệ thống các nguồn tiếp nhận ngày một gia tăng do khả năng tự làm sạch của nguồn có giới hạn. Do vậy nguồn nước trên các song rạch xung quanh vùng hoạt động của KCN đang có dấu hiệu ô nhiễm và một vài kênh rạch đã bị ô nhiễm nặng, không còn đảm bảo cho mục đích sử dụng nào. Các nguồn gây ô nhiễm chủ yếu trong các công ty ở KCN thường được chia thành 3 dạng: chất thải rắn, khí thải và nước thải. Trong quá trình sản xuất còn gây ra các nguồn ô nhiễm khác như tiếng ồn, độ rung và khả năng gây cháy nổ.

Thành phần, tính chất nguồn thải Khí thải Thiết kế khống chế nhà xưởng sản xuất theo hướng khống chế và xử lý triệt để mùi hôi. Các khâu sản xuất phát sinh mùi hôi, bụi phải được thực hiện trong phòng kín và trang bị hệ thống chụp hút để thu gom chất ô nhiễm về thiết bị xử lý (cyclon hút bụi tại nhà máy sản xuất tấm trần thạch cao, nhà máy sản xuất xi măng, nhà máy sản xuất phân bón; chụp hút mùi tại nhà máy sản xuất hóa chất; và dùng hóa chất khử mùi tại các nhà máy thuộc da). - Lò đốt chất thải công nghiệp, chất thải nguy hại. Chất thải rắn Chất thải rắn sinh hoạt Nguồn: Phát sinh ra từ nhà ăn, từ các hoạt động sinh hoạt của cán bộ công nhân viên trong nhà máy.

Thành phần chất thải rắn sinh hoạt bao gồm thức ăn thừa, giấy, túi nylon, lá cây, nhựa…. Biện pháp: Hầu hết các doanh nghiệp được công ty Dịch vụ công ích KCN nhận thu gom, xử lý, còn lại thuê công ty tư nhân thu gom. 5 Chất thải rắn công nghiệp Nguồn: Phát sinh từ quá trình sản xuất bao gồm nguyên liệu phế thải, chất thải phát sinh do quá trình chế biến, gia công, ngoài ra chất thải rắn công nghiệp không nguy hại còn sinh ra do các loại bao bì trong quá trình xuất, nhập nguyên vật liệu và đóng gói… Chất thải nguy hại là chất thải phát sinh từ quá trình sản xuất có hàm lượng chất ô nhiễm không đạt TCVN 6706 : 2000 hoặc các chất thải đã được liệt vào danh mục chất thải nguy hại theo quy định hiện hành. Biện pháp: Chất thải rắn công nghiệp không nguy hại, trước tiên được doanh nghiệp thu gom và phân loại: Đối với chất thải có khả năng tái chế được bán cho các đơn vị thu mua.

Chất thải không còn giá trị thương mại hợp đồng với các công ty dịch vụ có chức năng để vận chuyển, xử lý. Chất thải nguy hại Chuyển giao cho các đơn vị có chức năng thu gom, vận chuyển và xử lý chất thải nguy hại tại Tp.Hồ Chí Minh theo hình thức hợp đồng dịch vụ với các chủ nguồn thải. Các nguồn nước thải: Như đã phân tích ở trên, tại KCN Lê Minh Xuân 3 sẽ tập trung các nghành công nghiệp nhẹ, hàng tiêu dùng,.Các nguồn nước thải tại KCN có thể nhận dạng như sau: - Nước mưa chảy tràn - Nước sinh hoạt - Nước thải sản xuất ( công nghiệp) bao gồm: + Nước thải từ các khâu sản xuất + Nước vệ sinh máy móc, thiết bị, nhà xưởng + Nước thải từ các hệ thống xử lý khí thải. Nước mưa chảy tràn Nước mưa chảy tràn có thể cuốn theo các mảnh vụn, dầu, mỡ, đất, rác.Thành phần của nước mưa chảy tràn phụ tuộc vào tình trạng nhà vệ sinh trong KCN và nói chung thành phần các chất ô nhiễm trong nước mưa là không đáng kể nên chúng sẽ được tách riêng theo hệ thống tuyến nước mưa của KCN và chảy thẳng ra rạch.

6 Nước thải sinh hoạt Bên cạnh nguồn nước thải sản xuất còn có lượng đáng kể nước thải sinh hoạt. Thành phần chủ yếu của nước thải sinh hoạt là các chất hữu cơ, các chất rắn lơ lửng, các vi khuẩn. Lưu lượng nước thải sinh hoạt từ các cơ sở, nhà máy trong KCN được tính trên cơ sở lượng nước tiêu thụ bình quân 50-100 l/người/ngày. Nhìn chung nước thải sinh hoạt trong KCN được xếp vào loại có nồng độ chất ô nhiễm trung bình.

Nguồn nước thải sinh hoạt này được gom chung với nước thải sản xuất về hệ thống xử lý nước thải tập trung. Tác động của nước thải đến môi trường Do trong KCN gồm nhiều loại hình công nghiệp khác nhau nên thành phần, tính chất nước thải và chế độ thải nước rất khác nhau. Nếu không xử lý cục bộ mà chảy chung vào đường cống thoát nước, các loại nước thải này sẽ gây ra hư hỏng đường ống, cống thoát nước. Thành phần và tính chất, nồng độ của các chất bẩn trong hỗn hợp nước thải có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định của các công trình xử lý sinh học trong trạm xử lý nước thải và chất lượng nước sau xử lý.

Vì vậy, yêu cầu chung đối với các nhà máy, xí nghiệp trong KCN Lê Minh Xuân 3 cần phải xây dựng hệ thống xử lý sơ bộ nước thải để nước thải sau xử lý đạt yêu cầu theo QCVN 40:2011/BTNMT cột B thì mới cho xả thải vào hệ thống cống chung dẫn về Trạm XLNT để xử lý đạt tiêu chuẩn theo quy định của KCN Lê Minh Xuân 3 trước khi xả ra nguồn tiếp nhận. Nước thải KCN Lê Minh Xuân 3 có hàm lượng các chất ô nhiễm cao, nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực. Đối với nước ngầm tầng nông, nước thải KCN có thể thấm xuống đất và gây ô nhiễm nước ngầm. Các nguồn nước ngầm nhiễm các chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi trùng rất khó xử lý thành nước sạch cung cấp cho sinh hoạt.

Đối với các nguồn nước mặt, các chất ô nhiễm có trong nước thải tập trung KCN sẽ làm suy thoái chất lượng nước, tác động xấu đến môi trường và thủy sinh vật, cụ thể như sau: Các chất hữu cơ Các chất hữu cơ có trong nước thải tập trung của KCN chủ yếu là dễ bị phân hủy. trong nước thải chứa các chất như: cacbohydrat, protein, chất béo.