TỔNG QUAN HỌC THUẬT VÀ MÔ TẢ GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: KỸ THUẬT XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG
Tổng quan về giáo trình (250-300 từ)
Giáo trình mô đun Kỹ thuật xử lý môi trường (Mã mô đun: ATMT19MĐ17) được ban hành theo Quyết định số 659/QĐ-CĐDK ngày 10 tháng 06 năm 2019 của Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Dầu khí (thuộc Tập đoàn Dầu khí Việt Nam), do Th.S Nguyễn Ngọc Linh làm chủ biên. Tài liệu được thiết kế theo đề cương mô đun chuyên ngành cho trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề Bảo hộ lao động cũng như nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện.
Trong cấu trúc chương trình đào tạo tổng thể gồm 135 tín chỉ (2.835 giờ), mô đun ATMT19MĐ17 có thời lượng 6 tín chỉ với tổng số 120 giờ đào tạo (bao gồm 56 giờ lý thuyết, 58 giờ thực hành/thảo luận/bài tập và 6 giờ kiểm tra). Mô đun được bố trí giảng dạy sau khối môn học chung (Giáo dục chính trị, Pháp luật, Tin học, Tiếng Anh).
CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO KHUNG (135 TÍN CHỈ / 2835 GIỜ)
Mục tiêu học tập của mô đun được chuẩn hóa theo ba nhóm chuẩn đầu ra:
- Chuẩn kiến thức ($A_1 - A_5$): Trình bày hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật môi trường; nguyên lý và phương pháp xử lý khí thải; quy trình công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp cơ học, hóa học, sinh học và khử trùng; kỹ thuật xử lý chất thải rắn (CTR) và chất thải nguy hại (CTNH).
- Chuẩn kỹ năng ($B_1 - B_5$): Vận hành thiết bị đo thông số môi trường không khí (độ ồn, ánh sáng, bụi); thực hiện quy trình đo pH nước thải; phân loại CTR sinh hoạt và CTNH; lập hồ sơ đăng ký chủ nguồn thải; xây dựng báo cáo giám sát môi trường định kỳ.
- Chuẩn năng lực tự chủ và trách nhiệm ($C_1 - C_3$): Tuân thủ quy định pháp luật môi trường, thực hiện các nguyên tắc khoa học và trung thực trong quản lý môi trường lao động sản xuất.
Cấu trúc giáo trình phân chia thành 4 bài học tích hợp, tiếp cận từ các hiện tượng ô nhiễm thành phần (khí, nước, chất thải rắn) đến hệ thống quản lý tổng hợp và thủ tục pháp lý. Điểm đặc thù của giáo trình là gắn kết lý thuyết công nghệ môi trường với thực tiễn sản xuất tại các nhà máy nhiệt điện và cơ sở lọc hóa dầu.
Nội dung kiến thức cốt lõi (500-600 từ)
CẤU TRÚC KIẾN THỨC MÔ ĐUN ATMT19MĐ17
(Tổng cộng: 120 giờ)
• Khí quyển, • Đo lường chất • Phân loại CTR, • ISO 14001:2015
mưa axit, lượng nước: TS, CTNH theo TCVN • Thủ tục quản lý
O3, khí nhà kính SS, DS, COD, BOD • Trạm trung từng dòng thải
• Lọc bụi khô: • Xử lý cơ học: chuyển rác • Báo cáo giám sát
buồng lắng, song chắn rác, • Đốt, ủ compost, môi trường định
túi vải bể lắng cát/ngang/đứng chôn lấp hợp vệ kỳ (biểu mẫu)
• Lọc bụi ướt: • Xử lý sinh học: sinh
Venturi, sủi Aerotank (1-2 bậc) • Đăng ký sổ chủ
bọt, đệm bùn hoạt tính nguồn thải CTNH
• Hấp thụ / • Xử lý hóa học:
Hấp phụ: SO2, trung hòa, keo tụ,
NOx, CO, H2S oxy hóa, ozon hóa
• Khử trùng: Clo, O3
Các chương/chủ đề chính
- Bài 1: Xử lý khí thải (30 giờ: 13 LT, 16 TH, 1 KT): Khái quát cấu trúc 5 tầng khí quyển (đối lưu, bình lưu, giữa, nhiệt, ngoài). Phân tích cơ chế các hiện tượng môi trường toàn cầu: mưa axit qua chuỗi phản ứng hình thành axit nitric:
$$\text{NO} + \text{O}_3 \rightarrow \text{NO}_2 + \text{O}_2 \rightarrow \text{NO}_3 \rightarrow \text{N}_2\text{O}_5 \xrightarrow{+\text{H}_2\text{O}} \text{HNO}_3$$
cơ chế phá hủy tầng ozon bởi các gốc tự do $\text{Cl}^*$ từ hợp chất $\text{CFC}$ ($\text{CCl}_2\text{F}_2$, $\text{CCl}_3\text{F}$); hiệu ứng nhà kính do $\text{CO}_2, \text{CH}_4, \text{N}_2\text{O}, \text{CFC}$. Thiết bị xử lý bụi khô (buồng lắng trọng lực, thiết bị lọc vải tay áo nồng độ sau lọc $10 - 50,\text{mg/m}^3$), thiết bị lọc bụi ướt (tháp rửa trần, tháp đệm đứng/ngang, tháp đệm chuyển động quả cầu polietilen $\varnothing 34 - 40,\text{mm}$, tháp đệm dao động hạt thủy tinh $155,\text{mm}$, tháp sủi bọt, tháp va đập quán tính hiệu suất $99{,}5%$ hạt $\ge 3,\mu\text{m}$, ống Venturi tốc độ $50 - 150,\text{m/s}$), xiclon ly tâm. Kỹ thuật xử lý hơi khí độc ($\text{SO}_x, \text{NO}_x, \text{CO}, \text{H}_2\text{S}, \text{HF}$) bằng thiết bị hấp thụ (tháp đệm, mâm chóp, mâm xuyên lỗ), thiết bị hấp phụ (than hoạt tính, silicagen, zeolit, $\text{Al}_2\text{O}_3$), xúc tác và phương pháp đốt cháy trực tiếp.
- Bài 2: Xử lý nước thải (30 giờ: 12 LT, 16 TH, 2 KT): Nguồn gốc nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp. Các chỉ tiêu đo lường chất lượng nước: độ pH, $\text{TS}, \text{SS}, \text{DS}, \text{DO}, \text{COD}, \text{BOD}$, độ kiềm, độ cứng. Quy trình công nghệ phân chia 4 bậc: tiền xử lý (song chắn rác thô $b = 30 - 300,\text{mm}$, song chắn rác thường $b = 5 - 25,\text{mm}$, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ); xử lý bậc I (bể lắng đứng, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm); xử lý bậc II bằng sinh học hiếu khí qua các mô hình bể bùn hoạt tính Aerotank (Aerotank 1 bậc, 2 bậc có hoặc không có ngăn tái sinh bùn, Aerotank cao tải); xử lý hóa học (trung hòa, kết tủa, oxy hóa - khử, ozon hóa); công đoạn khử trùng (Clo, Ozone); xử lý bậc III (lọc than hoạt tính, hồ sinh học) và kỹ thuật xử lý bùn cặn (bể nén bùn, sân phơi bùn, máy lọc chân không/ly tâm).
- Bài 3: Xử lý chất thải rắn và chất thải nguy hại (30 giờ: 12 LT, 17 TH, 1 KT): Nguồn gốc, thành phần lý hóa và phân loại CTR sinh hoạt, CTR công nghiệp thông thường và CTNH theo tiêu chuẩn TCVN. Kỹ thuật thu gom, phân tích chức năng các trạm trung chuyển CTR. Phương pháp xử lý CTR bằng công nghệ sản xuất phân vi sinh hữu cơ compost, thiêu đốt trong lò đốt chuyên dụng và chôn lấp hợp vệ sinh; quy trình quản lý và đăng ký chủ nguồn thải CTNH.
- Bài 4: Quản lý chất thải (30 giờ: 19 LT, 9 TH, 2 KT): Khung pháp lý và nguyên tắc tích hợp hệ thống quản lý môi trường tiêu chuẩn ISO 14001:2015. Quy trình quản lý chi tiết từng dòng thải: CTR sinh hoạt, CTR công nghiệp thông thường, CTNH, nước thải và khí thải. Phương pháp lập hồ sơ và bảng biểu báo cáo giám sát môi trường định kỳ phục vụ thanh tra, kiểm tra.
Kiến thức nền tảng và khung pháp lý
Giáo trình xây dựng trên nền tảng các lý thuyết động học lắng hạt bụi cơ học, động lực học chuyển khối pha khí - lỏng/khí - rắn, nguyên lý oxy hóa khử hóa học và động thái vi sinh vật hiếu khí trong công nghệ bùn hoạt tính.
Hệ thống khung kỹ thuật và pháp lý tham chiếu trực tiếp bao gồm:
- Tiêu chuẩn không khí: QCVN 05:2013/BTNMT, QCVN 06:2009/BTNMT.
- Tiêu chuẩn phát thải ngành: QCVN 19:2009/BTNMT, QCVN 20:2009/BTNMT, QCVN 21:2009/BTNMT (phân bón), QCVN 22:2009/BTNMT (nhiệt điện), QCVN 23:2009/BTNMT (xi măng), QCVN 34:2010/BTNMT (lọc hóa dầu), QCVN 51:2017/BTNMT (sản xuất thép), QCVN 02:2012/BTNMT (lò đốt y tế), QCVN 30:2012/BTNMT (lò đốt công nghiệp), QCVN 61-MT:2016/BTNMT (lò đốt sinh hoạt).
- Thủ tục quản lý: Nghị định số 38/2015/NĐ-CP của Chính phủ về quản lý chất thải và phế liệu; tiêu chuẩn quản lý môi trường ISO 14001:2015.
Kỹ năng phát triển
- Kỹ năng kỹ thuật: Vận hành máy đo độ ồn đa thông số (hiệu chuẩn $1,\text{kHz} - 94,\text{dB}$, cài đặt tần số trọng số A/C/Z, phân tích dải tần thời gian thực RTA qua các mức dải $1/1, 1/3, 1/12$ Octave, ghi nhận mức $\text{L}_{\text{eq}}$); thao tác đo pH nước thải bằng giấy chỉ thị màu và thiết bị hiện trường; tính toán thông số thủy lực buồng lắng bụi và song chắn rác.
- Kỹ năng phân tích: Đánh giá số liệu quan trắc so sánh với giới hạn quy chuẩn QCVN; nhận dạng nguồn phát thải, phân định ngưỡng độc hại của chất thải nguy hại.
- Kỹ năng thực hành nghiệp vụ: Hoàn thiện hồ sơ đề nghị cấp phép xả khí thải, nước thải; tổng hợp số liệu lập báo cáo công tác bảo vệ môi trường định kỳ tại doanh nghiệp.
Phương pháp giảng dạy và học tập (300-350 từ)
Mô đun áp dụng mô hình giảng dạy tích cực kết hợp giữa thuyết trình ngắn, phương pháp dạy học nêu vấn đề (Problem-based learning) và tổ chức thảo luận tình huống kỹ thuật thực tế. Thời lượng giảng dạy được thiết kế cân bằng giữa lý thuyết chuyên môn (56 giờ) và thực hành, thảo luận nhóm, giải bài tập tình huống (58 giờ).
CƠ CẤU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ HỌC TẬP
Trong các bài học chuyên đề, người học thực hiện giải quyết các bài tập kỹ thuật (như thiết lập sơ đồ hệ thống xử lý khí thải chứa bụi cho nhà máy sản xuất xi măng, tính toán buồng phân phối trung tâm bể lắng, sơ đồ bố trí máy thổi khí trong bể Aerotank).
Phương pháp học tập nhóm quy định quy mô từ 8 đến 10 học viên. Trưởng nhóm phân công nhiệm vụ cụ thể cho từng thành viên nghiên cứu tài liệu trước khi thảo luận, tổng hợp và hoàn thiện báo cáo nhóm.
Quy trình đánh giá kết quả học tập tuân thủ Quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy (ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH của Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội):
- Điểm kiểm tra thường xuyên và định kỳ (Trọng số 40%): Gồm 2 cột kiểm tra thường xuyên dạng trắc nghiệm giấy (đánh giá chuẩn $A_1, A_2, B_1$) thực hiện sau 10 giờ và 30 giờ; 2 cột kiểm tra định kỳ (đánh giá chuẩn $A_3, A_4, A_5, B_2, B_3, B_4$) thực hiện sau 20 giờ và 40 giờ (trong đó có bài kiểm tra thực hành ở Bài 2).
- Điểm thi kết thúc mô đun (Trọng số 60%): Bài thi trắc nghiệm trên máy tính thực hiện sau 45 giờ giảng dạy, đánh giá tổng hợp toàn bộ chuẩn đầu ra ($A_1 - A_5, B_1 - B_5, C_1 - C_3$).
- Thang điểm: Đánh giá theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ số thập phân, sau đó quy đổi sang điểm chữ và thang điểm 4 theo quy chế đào tạo tín chỉ.
Đối với người học, điều kiện bắt buộc là phải nghiên cứu trước tài liệu giáo trình và tham dự tối thiểu 70% tổng thời lượng lý thuyết của mô đun (trường hợp vắng trên 30% số tiết lý thuyết bắt buộc phải học lại mô đun).
Điểm nổi bật và cập nhật (250-300 từ)
Nội dung giáo trình cập nhật hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và tiêu chuẩn kỹ thuật môi trường Việt Nam đến thời điểm ban hành (năm 2019). Giáo trình tích hợp các quy chuẩn kỹ thuật thay thế các tiêu chuẩn cũ như:
- QCVN 05:2013/BTNMT thay thế cho phiên bản 2009 về không khí xung quanh.
- QCVN 19:2009/BTNMT và QCVN 20:2009/BTNMT thay thế cho TCVN 5939:2005 về khí thải công nghiệp đối với bụi, chất vô cơ và hữu cơ.
- QCVN 22:2009/BTNMT thay thế cho TCVN 7440:2005 áp dụng riêng cho ngành công nghiệp nhiệt điện.
- QCVN 30:2012/BTNMT thay thế QCVN 30:2010/BTNMT đối với lò đốt chất thải công nghiệp.
- QCVN 51:2017/BTNMT thay thế phiên bản 2013 đối với khí thải công nghiệp sản xuất thép.
- Cập nhật quy định thẩm quyền và điều kiện cấp Giấy phép xả khí thải công nghiệp có thời hạn 05 năm theo Nghị định số 38/2015/NĐ-CP (hiệu lực thực thi từ ngày 01/01/2018).
TIẾN TRÌNH CẬP NHẬT QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA
Về mặt công nghệ đo kiểm, giáo trình cập nhật kỹ thuật đo độ ồn hiện đại qua thiết bị phân tích âm thanh theo thời gian thực (RTA), phân định chi tiết các đặc tuyến lọc trọng số âm học A, C, Z và dải tần $1/1 - 1/12$ Octave.
Về mặt công nghệ ứng dụng, tài liệu cung cấp sơ đồ công nghệ xử lý khí thải đồng thời loại bỏ bụi, hấp thụ $\text{NO}_x$ bằng dung dịch vữa vôi tạo sản phẩm phân bón $\text{Ca}(\text{NO}_3)_2$ và thiêu đốt $\text{CO}$ bằng xúc tác; hệ thống xử lý nước thải bằng bể Aerotank phân phối khí cưỡng bức; công nghệ xử lý chất thải rắn gắn liền với việc thu hồi năng lượng và sản xuất phân hữu cơ vi sinh.
Đối tượng sử dụng giáo trình (200-250 từ)
Giáo trình được biên soạn phục vụ các nhóm đối tượng cụ thể trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và quản lý công nghiệp:
ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG GIÁO TRÌNH
- Sinh viên chuyên ngành: Học sinh - sinh viên trình độ Trung cấp và Cao đẳng nghề Bảo hộ lao động (môn học
ATMT19MĐ17), nghề Vận hành nhà máy nhiệt điện, Kỹ thuật dầu khí và các ngành kỹ thuật liên quan.
- Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành khối kiến thức chung (Giáo dục chính trị
MHCB19MH02, Pháp luật MHCB19MH04, Tin học MHCB19MH10, Tiếng Anh TA19MH02) và các môn học cơ sở liên quan như Vệ sinh công nghiệp (ATMT19MĐ11), An toàn hóa chất (ATMT19MH18).
- Giảng viên chuyên môn: Sử dụng làm căn cứ thiết lập đề cương bài giảng chi tiết, tổ chức các buổi thảo luận chuyên đề nhóm, bài tập tính toán thiết bị và xây dựng ngân hàng câu hỏi kiểm tra đánh giá theo chuẩn đầu ra.
- Cán bộ kỹ thuật và tự học: Cán bộ an toàn môi trường (HSE), kỹ thuật viên vận hành trạm xử lý nước thải, trạm xử lý khí thải và cán bộ phụ trách hồ sơ môi trường định kỳ tại các nhà máy công nghiệp.
Câu hỏi thường gặp (250-300 từ)
1. Giáo trình này phù hợp với ai?
Tài liệu được biên soạn phục vụ người học trình độ Cao đẳng và Trung cấp nghề thuộc chuyên ngành Bảo hộ lao động, Vận hành nhà máy nhiệt điện của Trường Cao đẳng Dầu khí, đồng thời là tài liệu tham khảo cho kỹ thuật viên an toàn môi trường tại các cơ sở sản xuất công nghiệp.
2. Cần kiến thức nền nào để học?
Người học cần hoàn thành khối kiến thức chung gồm Pháp luật môi trường cơ bản, Tin học ứng dụng và các môn học chuyên môn cơ sở như Vệ sinh công nghiệp (ATMT19MĐ11), An toàn hóa chất (ATMT19MH18) để có đủ năng lực tính toán nồng độ hóa chất, đọc hiểu quy chuẩn và thao tác thiết bị đo đạc.
3. Điểm khác biệt với giáo trình khác?
Giáo trình tích hợp đồng thời giữa tính toán công nghệ kỹ thuật (buồng lắng bụi, tháp hấp thụ, bể Aerotank) với các quy trình nghiệp vụ hành chính pháp lý môi trường thực tế tại Việt Nam (đăng ký sổ chủ nguồn thải CTNH, thủ tục cấp phép xả khí thải theo Nghị định 38/2015/NĐ-CP, lập báo cáo quan trắc định kỳ).
4. Làm sao để tự học hiệu quả?
Người học cần đọc trước giáo trình từng bài học, nghiên cứu hệ thống bảng thông số quy chuẩn QCVN, tham gia giải quyết bài tập tình huống theo nhóm 8-10 người và rèn luyện kỹ năng vận hành các thiết bị đo kiểm môi trường thực tế (đo độ ồn, đo pH).
5. Có tài liệu bổ trợ nào kèm theo?
Chương trình đào tạo sử dụng bổ trợ hệ thống thiết bị đo hiện trường (máy đo độ ồn, máy đo nồng độ bụi, máy đo ánh sáng, máy đo pH), cùng các tài liệu tham khảo chuyên ngành của GS.TS. Trần Ngọc Chấn, GS.TS. Phạm Ngọc Đăng, PGS.TS. Lê Vân Trình và tài liệu kỹ thuật quốc tế của George Tchobanoglous.
Kết luận (150 từ)
Giáo trình mô đun Kỹ thuật xử lý môi trường (ATMT19MĐ17) cung cấp hệ thống kiến thức chuẩn mực về công nghệ kiểm soát và xử lý các dòng chất thải phát sinh trong hoạt động công nghiệp.
LỘ TRÌNH ĐÀO TẠO
Lộ trình học tập được thiết kế xuyên suốt từ đo kiểm - xử lý ô nhiễm không khí (Bài 1), nước thải (Bài 2), kiểm soát chất thải rắn và chất thải nguy hại (Bài 3), đến chuẩn hóa công tác quản lý chất thải và lập báo cáo môi trường theo tiêu chuẩn ISO 14001:2015 (Bài 4).
Tài liệu tham khảo chính thức của mô đun bao gồm:
- Trần Ngọc Chấn, Kỹ thuật thông gió, NXB Xây dựng.
- Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải (Tập 1, 2, 3), NXB Khoa học kỹ thuật.
- Phạm Ngọc Đăng, Môi trường không khí, NXB Khoa học kỹ thuật.
- Lê Vân Trình, Giáo trình kỹ thuật thông gió, NXB Lao động.
- George Tchobanoglous & Hilary Theisen, Integrated Solid Waste Management: Engineering Principles and Management Issues, McGraw-Hill, Inc.
