MỞ ĐẦU Theo Hội Bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam (VACNE), nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải ở các thành phố, là một nguyên nhân chính gây nên tình trạng ô nhiễm nước và vấn đề này có xu hướng càng ngày càng xấu đi. Ước tính, hiện chỉ có khoảng 6% lượng nước thải đô thị được xử lý.[1] Nước thải sinh hoạt có thể được xử lý tập trung hoặc phi tập trung tùy thuộc vào cơ sở hạ tầng và quy hoạch của từng đô thị. Tại Việt Nam, nước thải sinh hoạt được đưa qua bể tự hoại trước khi thải bỏ ra cống chung, tuy nhiên với hình thức xử lý như vậy nước thải sinh hoạt không đảm bảo tiêu chuẩn và gây ô nhiễm môi trường, ô nhiễm nguồn nước. Do đó cần thiết phải có các trạm xử lý nước thải tập trung để thu gom và xử lý triệt để trước khi thải ra môi trường.
Xử lý nước thải tập trung (XLNTTT) là một hệ thống thu gom nước thải trong phạm vi rộng và phức hợp bao phủ toàn bộ thành phố để vận chuyển nước thải từ tất cả những hộ xả thải đấu nối vào hệ thống tới một hoặc nhiều trạm xử lý nước thải quy mô lớn thường được đặt ở các vùng ngoại ô của thành phố. Các công trình XLNTTT có công nghệ cao để XLNT đạt tiêu chuẩn cao nhất trước khi xả ra vùng tiếp nhận. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho hệ thống này rất cao, việc thi công rất khó khăn và đòi hỏi độ chính xác cao mà các nhà thầu Việt Nam không thể đáp ứng được. Hiện chỉ có 6 đô thị tại Việt Nam có trạm xử lý nước thải tập trung với 14 trạm, nhiều đô thị lớn như Quy Nhơn, Nha Trang vẫn chưa có trạm xử lý nước thải tập trung.[2] Tại thành phố Hồ Chí Minh, hiện tại mới chỉ có 3 trạm XLNTTT là Bình Hưng, Bình Hưng Hòa và Tân Quy Đông đều thuộc sự quản lý, vận hành của Công ty TNHH Một Thành Viên Thoát Nước Đô Thị, trong đó Xí nghiệp XLNT Bình Hưng là trạm XLNT có công suất lớn nhất.
Nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng có quy mô lớn nhất Việt Nam được xây dựng theo nguồn vốn ODA của Nhật Bản, đã hoàn thành giai đoạn 1 với công suất lên đến 141.000 m3/ngày đêm, nhà máy được xây dựng vào tháng 11/2004 và hoàn thành vào tháng 12/2008. Từ nay nước xả bẩn trong sinh hoạt của người dân như chất thải hầm cầu, nước mưa. từ các quận 1, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 11, Tân Bình, Bình Thạnh và huyện HVTH: ê ị i ơn Trang 1 n o p n n Bình Chánh, sẽ được tập trung về nhà máy để làm sạch trước khi đưa trở lại ra môi trường. Theo quy trình kỹ thuật, nước thải các loại xuống cống của 11 quận huyện sẽ theo cống đi ra cửa xả ở sông Sài Gòn - Bến Nghé - Tàu Hủ.
Trước các cửa xả này, những giếng tách dòng đã xây dựng sẽ làm lắng đọng cặn (ô nhiễm) rồi sau đó chuyển nước bẩn về nhà máy. Tại đây, nước thải được tách cát, rác lớn thông qua song chắn và bể lắng, cuối cùng được làm sạch bằng công nghệ bùn hoạt tính cải tiến để cho ra kênh rạch chất lượng nước loại B (an toàn với môi trường). Thuộc Dự án Cải thiện môi trường nước lưu vực Tàu Hủ - Bến Nghé, nhà máy xử lý nước thải Bình Hưng thực chất chỉ mới xử lý được một phần nhỏ nước bẩn của TP HCM. Hiện ước tính mỗi ngày thành phố xả thải ra đến 1,2 triệu m3 nước bẩn, nên cần đến 9 nhà máy xử lý mới hết được.
Dự kiến giai đoạn 2, nhà máy Bình Hưng sẽ được mở rộng thêm để nâng công suất từ 141.000 m3 một ngày đêm, tổng vốn đầu tư giai đoạn 2 vào khoảng 500 triệu USD Tiêu chuẩn xả thải: Giai đoạn I, II: QCVN 24-2009, loại B (BOD ≤50, SS≤ 100). Giai đoạn III: QCVN 24-2009 loại A (BOD ≤20, SS ≤ 50). Trong Nhà máy XLNT Bình Hưng, nước thải sau khi được loại bỏ SS và BOD bằng quá trình vật lý hoặc sinh học sẽ được xả thải ra ngoài nhà máy. Bùn tạo ra trong quá trình xử lý sau khi được cô đặc và tách nước sẽ được ủ làm phân.
Sản phẩm compost sẽ được đưa ra khỏi nhà máy. Đây là công trình XLNTSHTT lớn nhất hiện nay ở TP.HCM và là mô hình thí điểm để xây dựng thêm các nhà máy mới trong tương lai, vì vậy ch ng ta cần kiểm toán năng lượng, hóa chất và xây dựng định mức trong vận hành trạm xử lý nước thải tập trung, từ đó đưa ra được các giải pháp tiết kiệm năng lượng và hóa chất cho các máy móc, thiết bị nhằm tối ưu hóa vận hành trạm XLNTTT và kết quả đề tài này cũng có thể là cơ sở áp dụng cho các trạm XLNTSHTT sau này. MỤC TIÊU, PHẠM VI VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1. Mục tiêu đề tài “N iên ứ iải p p ử dụn tiết kiệm n n l ợn , o ất o t m xử lý n ớ t ải in o t t p trung Bìn n ừ đó tín to n à ọn ơ ội k ả t i để p dụn ào t ự tế ” 1.
Phạm vi nghiên cứu ị điểm: Xí nghiệp XLNT Bình Hưng và trạm bơm Đồng Diều. ối t ợn lự ọn: Điện và hóa chất. Nội dung nghiên cứu: Để đạt được mục tiêu nêu trên, các nội dung sau sẽ được thực hiện: a) Nội dung 1: Điều tra, khảo sát và đánh giá hiện trạng sử dụng năng lượng, hóa chất của Trạm xử lý nước thải Bình Hưng. b) Nội dung 2: Nhận diện và phân tích những cơ hội thực hiện tiết kiệm năng lượng, hóa chất cho Trạm xử lý nước thải Bình Hưng.
c) Nội dung 3: Tiến hành tính toán và nghiên cứu thực nghiệm + Thực nghiệm các mẫu Polymer nghiên cứu và chọn nồng độ tối ưu. + Tính toán các giải pháp tiết kiệm năng lượng d) Nội dung 4: Đề xuất các giải pháp khả thi và tiến hành thực tế để lấy kết quả (nếu được) 1. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để đạt được các mục tiêu và các nội dung nêu trên, các phương pháp nghiên cứu sau đã được thực hiện: Phương pháp tổng quan tài liệu: Phương pháp này được thực hiện ở tất cả các giai đoạn nghiên cứu. Tuy nhiên, hầu hết tập trung ở giai đoạn đầu tiên của quá trình nghiên cứu nhằm có cơ sở chuyển từ vấn đề nghiên cứu đến các câu hỏi nghiên cứu cụ thể.
Với phương pháp này các tài liệu được tổng quan từ các nghiên cứu trước đó cả trong và ngoài nước. Bằng cách này chúng ta có được các giả thuyết, dữ liệu thông tin và ý kiến, các cách tiếp cận giải quyết vấn đề, các dữ liệu sơ cấp bao gồm các sự kiện và số liệu có sẵn từ các báo cáo khoa học, nghiên cứu, các tạp chí, tập san. HVTH: ê ị i ơn Trang 3 n o p n n Phương pháp phân tích lịch sử - tự nhiên: Phương pháp này giúp lý giải những dị thường xuất hiện (nếu có) nhằm ảnh hưởng đến kết quả nghiên cứu. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu: Phương pháp này gi p trình bày, xử lý những số liệu sau khi đã thu thập được để khai thác có hiệu quả những số liệu thực tế đó, r t ra được những nhận xét kết luận khoa học, khách quan đối với những vấn đề cần nghiên cứu, khảo sát.
Phương pháp thực nghiệm: tiến hành thử nghiệm các loại Polymer để chọn loại tốt nhất, đồng thời tiến hành thử nghiệm để chọn nồng độ tối ưu tương ứng với độ ẩm của bùn. Phương pháp quan sát thực địa: từ thực tế vận hành của nhà máy, ta có thể rút ra được những khu vực, những cơ hội tiết kiệm mang ý nghĩa thực tiễn. Phương pháp phân tích dữ liệu: từ các dữ liệu thu được, áp dụng tính toán theo phương pháp sản xuất sạch hơn để tính toán chi phí tiết kiệm được và những giải pháp có cơ hội thực hiện. Phương pháp chuyên gia: phương pháp này được sử dụng để tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn, các nhà khoa học, các đồng nghiệp về các phương pháp tính toán tiết kiệm chi phí cho trạm XLNT Bình Hưng.
TÍNH KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Ý nghĩa khoa học Trên cơ sở tình hình hoạt động thực tế của nhà máy XLNT Bình Hưng, đề xuất ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng, hóa chất và qua đó áp dụng nghiên cứu để xây dựng các nhà máy XLNT sử dụng năng lượng, hóa chất tối ưu. Ý nghĩa thực tiễn Đề tài sẽ giải quyết được bài toán chi phí năng lượng, hóa chất cho trạm XLNT Bình Hưng nói riêng và có ý nghĩa quan trọng cho việc lập kế hoạch, nghiên cứu và xây dựng các trạm XLNT khác tại Việt Nam trong tương lai nói chung Sử dụng năng lượng tối ưu để đảm bảo sự phát triển bền vững. CƠ SỞ TÀI LIỆU Để thực hiện đề tài tác giả đã thu thập được một số tài liệu sau: HVTH: ê ị i ơn Trang 4 n o p n n Tài liệu tổng quan về nhà máy XLNT Bình Hưng, từng công trình trong nhà máy XLNT; Tình hình sử dụng năng lượng, hóa chất thực tế của trạm; Tài liệu các bước đánh giá sản xuất sạch hơn, từ đó áp dụng để thực hiện tính toán.
Tài liệu vận hành trạm XLNT. Các hóa đơn chi phí năng lượng, hóa chất phục vụ công tác vận hành cho trạm XLNT. Các thông tư, nghị định của chính phủ về quản lý năng lượng. HVTH: ê ị i ơn Trang 5 Chương 2 TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU n o p n n 2.
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƢỚC 2. S d ƣ ệ ệ ƣớc e ĐTM của tr m XLNT. Thông thường chi phí năng lượng trong trạm XLNT chiếm 30% tổng chi phí vận hành. Hiện nay, khi chi phí năng lượng ngày càng tăng do sự cạn kiệt dần dần của các nguồn tài nguyên năng lượng cộng với các yêu cầu chất lượng nước sau xử lý càng khắt khe khiến cho chi phí năng lượng trong vận hành cũng tăng theo.
Việc thiết kế và vận hành các trạm XLNT đều phải chú ý đến việc tăng hiệu quả sử dụng năng lượng và giảm chi phí vận hành. Nhu cầu năng lượng trong XLNT thay đổi trực tiếp theo tải trọng chất ô nhiễm. Đường cong tiêu thụ năng lượng và lưu lượng tương tự như đường cong quan hệ giữa tải lượng và lưu lượng.
