Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong quá trình phát triển kinh tế và đô thị hóa tại Việt Nam, sự gia tăng nhanh chóng của các khu dân cư tập trung và chung cư cao tầng đặt ra áp lực lớn đối với hạ tầng kỹ thuật môi trường. Hiện nay, tại nhiều đô thị lớn, hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt tại các khu chung cư vẫn còn nhiều bất cập, tình trạng xả thải trực tiếp hoặc xử lý sơ sài qua bể tự hoại chưa đạt quy chuẩn xả vào hệ thống thoát nước tự nhiên diễn ra phổ biến. Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng, vi sinh vật gây bệnh và dầu mỡ, dẫn đến nguy cơ suy thoái môi trường nước mặt, ô nhiễm nguồn nước ngầm và đe dọa trực tiếp đến sức khỏe cộng đồng. Trước đòi hỏi thực tiễn đó, việc đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải cục bộ cho các khu chung cư trước khi xả ra môi trường tiếp nhận là yêu cầu kỹ thuật cấp thiết.

Khóa luận tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Môi trường của tác giả Phạm Thủy Tiên (Trường Đại học Dân lập Hải Phòng, năm 2017) thực hiện đề tài nhằm giải quyết các nhiệm vụ và mục tiêu cụ thể:

  1. Tổng hợp cơ sở lý luận về đặc tính nước thải sinh hoạt và các công nghệ xử lý nước thải tương ứng.
  2. Xác định các thông số tính toán, lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm đặc trưng của nước thải khu chung cư.
  3. So sánh, phân tích ưu nhược điểm giữa các quy trình công nghệ để đề xuất phương án xử lý tối ưu.
  4. Tính toán thiết kế chi tiết các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công suất $100\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, đảm bảo nước thải sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 14:2008/BTNMT (cột B).
  5. Lập dự toán sơ bộ chi phí đầu tư xây dựng và chi phí vận hành cho toàn bộ hệ thống.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là dòng nước thải sinh hoạt phát sinh từ hoạt động của cư dân tại khu chung cư (bao gồm nước đen từ nhà vệ sinh và nước xám từ hoạt động tắm giặt, nấu nướng). Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở quy mô công suất thiết kế định mức $100\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, ứng dụng các quy chuẩn, tiêu chuẩn xây dựng và môi trường hiện hành tại Việt Nam tính đến năm 2017.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được xây dựng dựa trên hệ thống cơ sở lý thuyết kỹ thuật môi trường chuyên ngành, kết hợp các quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia:

  • Khung pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT; Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước mạng lưới bên ngoài và công trình TCXDVN 51:2008 (thay thế TCVN 51:1984).
  • Khung lý thuyết công nghệ: Lý thuyết về quá trình chuyển hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí bằng bùn hoạt tính lơ lửng (bể Aeroten); cơ chế phân hủy các hợp chất hữu cơ dạng keo và hòa tan bởi quần thể vi sinh vật hiếu khí theo phương trình chuyển hóa sinh khối; lý thuyết lắng trọng lực của hạt cặn trong môi trường nước; quá trình thủy lực và thông khí cưỡng bức.

Về phương pháp nghiên cứu, tác giả sử dụng tổ hợp các phương pháp kỹ thuật thực tế:

  • Phương pháp thu thập, phân tích và tổng hợp tài liệu: Thu thập dữ liệu thứ cấp từ các nghiên cứu chuyên ngành, báo cáo hiện trạng môi trường của Hội Bảo vệ Thiên nhiên và Môi trường Việt Nam (VACNE) và các tài liệu hướng dẫn thiết kế công trình thoát nước.
  • Phương pháp tính toán công nghệ kỹ thuật môi trường: Áp dụng các công thức tính toán thủy lực, cân bằng vật chất vi sinh (mô hình Lawrence - McCarty cải tiến), tính toán lưu lượng không điều hòa ($K_{0\max}$, $K_{0\min}$), tính toán nhu cầu oxy lý thuyết ($OC_0$) và thực tế ($OC$), xác định kích thước hình học và lựa chọn thiết bị phụ trợ (bơm chìm, máy thổi khí, đĩa phân phối khí) cho từng công trình đơn vị.
  • Phương pháp đánh giá và so sánh phương án: Lập bảng so sánh kỹ thuật giữa phương án sinh học hiếu khí bùn hoạt tính (Aeroten) và phương án sinh học dính bám (bể lọc sinh học nhỏ giọt) dựa trên các tiêu chí: hiệu quả xử lý, diện tích chiếm đất, mức độ ổn định vận hành và chi phí vận hành.

Nguồn dữ liệu sử dụng bao gồm số liệu thống kê nồng độ ô nhiễm nước thải sinh hoạt điển hình tại Việt Nam và các chỉ tiêu giới hạn theo quy định pháp luật.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Tác giả nêu bật tính cấp bách của công tác bảo vệ môi trường nước tại các đô thị trước áp lực gia tăng dân số và phát triển bất động sản. Thực trạng các khu chung cư thiếu hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn dẫn đến sự suy giảm chất lượng nguồn nước mặt và ngầm. Từ đó xác định mục tiêu thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt công suất $100\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ là một giải pháp kỹ thuật cần thiết, có ý nghĩa thực tiễn.

Chương I: Tổng quan về nước thải sinh hoạt

Chương này hệ thống hóa các định nghĩa, đặc tính và hiện trạng xử lý nước thải sinh hoạt:

  • Khái niệm và phân loại: Nước thải sinh hoạt được chia thành nước đen (phát sinh từ bồn cầu, chứa lượng lớn chất bài tiết, vi sinh vật, chất dinh dưỡng, xử lý sơ bộ qua bể tự hoại) và nước xám (từ nhà bếp, tắm giặt, chứa chất tẩy rửa, cặn hữu cơ). Lưu lượng nước thải sinh hoạt chiếm từ 65% đến 90% lượng nước cấp sinh hoạt tùy điều kiện khí hậu và thói quen sử dụng.
  • Các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng: Phân tích chi tiết bản chất của các chỉ tiêu: Tổng chất rắn (TS, bao gồm TSS và TDS; trong đó 40 - 65% ở dạng lơ lửng); độ đục, nhiệt độ, mùi (chủ yếu là $H_2S$, indol, skatol hình thành trong điều kiện yếm khí); độ màu; pH (thường dao động 6,9 - 7,8); nhu cầu oxy sinh hóa ($\text{BOD}_5$ từ 100 - 350 mg/l); nhu cầu oxy hóa học (COD từ 210 - 740 mg/l); oxy hòa tan (DO); chất hoạt động bề mặt; các dạng liên kết của Nitơ ($NH_4^+$, $NO_2^-$, $NO_3^-$); Photpho và vi khuẩn gây bệnh (Coliform, Streptococcus, ký sinh trùng).
  • Hiện trạng xử lý tại Việt Nam: Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng lượng nước thải đô thị. Theo số liệu của VACNE dẫn trong khóa luận, chỉ có khoảng 6% lượng nước thải đô thị được xử lý tập trung qua hơn 10 nhà máy tại Hà Nội, Đà Nẵng, Buôn Ma Thuột, Đà Lạt, TP. Hồ Chí Minh (tiêu biểu như Nhà máy Yên Sở công suất $200.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, Trạm Hồ Tây $22.800\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$). Hệ thống thoát nước đô thị phần lớn chắp vá, xuống cấp, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tiếp nhận.

Chương II: Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

Nội dung chương tổng quan các công nghệ xử lý cơ học, hóa lý và sinh học:

  • Phương pháp cơ học: Trình bày nguyên lý và cấu tạo của song chắn rác, lưới chắn rác (kích thước mắt lưới 0,5 - 1,0 mm), bể lắng cát (loại bỏ hạt cát, sỏi có tỷ trọng lớn), sân phơi cát (chiều cao lớp cát 3 - 5 m/năm), bể điều hòa (điều hòa lưu lượng, nồng độ), bể tách dầu mỡ, các dạng bể lắng trọng lực (lắng ngang, đứng, ly tâm; hiệu suất tách cặn đạt 90 - 95%) và bể lọc vật liệu hạt (hàm lượng cặn sau lọc $\le 3\text{ mg/l}$).
  • Phương pháp hóa lý: Phân tích cơ chế quá trình keo tụ và đông tụ nhằm loại bỏ các hạt keo không lắng được bằng trọng lực thông qua các hóa chất vô cơ như phèn nhôm, phèn sắt, PAC hoặc chất trợ keo tụ polymer.
  • Phương pháp sinh học:
    • Điều kiện tự nhiên: Cánh đồng tưới, cánh đồng lọc (tầng đất xử lý hiệu quả sâu khoảng 1,5 m); các loại hồ sinh học (hồ hiếu khí sâu 0,3 - 0,5 m; hồ kỵ khí sâu 2 - 6 m; hồ tùy nghi sâu 1 - 1,5 m).
    • Điều kiện nhân tạo: Quá trình hiếu khí bùn hoạt tính lơ lửng (Aeroten); quá trình dính bám (bể lọc sinh học nhỏ giọt tải trọng thấp, bể lọc sinh học cao tải, đĩa quay sinh học RBC); bể bùn hoạt tính hoạt động theo mẻ (SBR gồm 5 pha: làm đầy, phản ứng/thổi khí, lắng, rút nước, chờ); các quá trình kỵ khí nhân tạo gồm 4 giai đoạn (thủy phân, acid hóa, acetic hóa, metan hóa) và công nghệ bể kỵ khí dòng hướng lên qua lớp bùn hạt (UASB).

Chương III: Đề xuất, lựa chọn phương án xử lý nước thải sinh hoạt cho khu chung cư lưu lượng nước thải 100 m3/ngày đêm

Chương này thực hiện xác định các thông số cơ sở và lựa chọn dây chuyền công nghệ:

  • Xác định lưu lượng thiết kế: Công suất $Q = 100\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$; lưu lượng trung bình giờ $Q_{tbh} = 4,167\text{ m}^3/\text{h}$; lưu lượng trung bình giây $Q_s = 1,158\text{ l/s}$. Tra bảng hệ số không điều hòa theo TCXDVN 51:2008 cho lưu lượng nhỏ hơn $5\text{ l/s}$: hệ số không điều hòa chung cực đại $K_{0\max} = 2,5$; cực tiểu $K_{0\min} = 0,38$. Lưu lượng lớn nhất theo giờ $Q_{h\max} = 10,418\text{ m}^3/\text{h}$; lưu lượng nhỏ nhất theo giờ $Q_{h\min} = 1,583\text{ m}^3/\text{h}$.
  • Đặc tính nước thải và hiệu suất yêu cầu: Dựa trên đặc trưng nước thải sau bể tự hoại và quy chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT cột B, xác định mức độ cần xử lý:
Thông số ô nhiễm Nồng độ đầu vào (mg/l) QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) (mg/l) Mức độ cần xử lý tính toán (%)
pH 6,5 - 7,5 5 - 9 -
SS 200 100 50%
$\text{BOD}_5$ 250 50 85% (theo văn bản)
COD 370 100 73%
$NH_4^+$ (theo N) 25 10 60%
$NO_3^-$ (theo N) 10 50 Đạt chuẩn
Tổng Photpho 10 10 Đạt chuẩn
  • Đề xuất hai phương án công nghệ:
    • Phương án I: Nước thải $\rightarrow$ Song chắn rác $\rightarrow$ Bể tiếp nhận $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể lắng I $\rightarrow$ Bể lọc sinh học nhỏ giọt $\rightarrow$ Bể lắng II $\rightarrow$ Bể tiếp xúc khử trùng (Clorua vôi) $\rightarrow$ Nguồn tiếp nhận. Bùn lắng được nén bằng máy nén bùn và phơi tại sân phơi bùn.
    • Phương án II: Nước đen qua bể tự hoại kết hợp nước xám $\rightarrow$ Rọ chắn rác $\rightarrow$ Bể thu gom $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể Aeroten (sục khí, bổ sung giá thể vi sinh cố định bằng nhựa) $\rightarrow$ Bể lắng thứ cấp $\rightarrow$ Module tiếp xúc khử trùng $\rightarrow$ Xả ra nguồn tiếp nhận. Một phần bùn hoạt tính từ bể lắng được bơm tuần hoàn lại bể Aeroten, bùn dư xả về bể ủ bùn.
  • So sánh và lựa chọn: Phân tích ưu - nhược điểm kỹ thuật cho thấy bể Aeroten dễ khống chế các thông số vận hành, không bị tắc nghẽn vật liệu lọc như bể lọc sinh học, không phát sinh ruồi muỗi hay mùi hôi trong điều kiện thời tiết mùa hè nóng ẩm. Tác giả quyết định lựa chọn Phương án II để tiến hành tính toán thiết kế chi tiết.

Chương IV: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho khu dân cư công suất 100m3/ngàyđêm

Tác giả trình bày các bước tính toán công nghệ cho từng công trình đơn vị:

  • Bể thu gom: Thời gian lưu nước $t = 20\text{ phút}$. Thể tích tính toán $V = 3,473\text{ m}^3$. Chọn kích thước xây dựng hình chữ nhật: chiều dài $L = 2\text{ m}$, chiều rộng $B = 1,5\text{ m}$, chiều cao hữu ích $H_h = 1,2\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $H_{bv} = 0,3\text{ m}$ (tổng chiều cao xây dựng $H = 1,5\text{ m}$); thể tích thực xây dựng $V_t = 4,5\text{ m}^3$. Vận tốc nước chảy trong ống $v = 1,25\text{ m/s}$, đường kính ống dẫn nước thải $D = 48\text{ mm}$. Trang bị 2 bơm chìm (1 chạy, 1 dự phòng luân phiên) công suất $N = 0,08\text{ kW}$, cột áp $H = 3\text{ m}$, hiệu suất bơm $\eta = 0,8$.
  • Bể điều hòa: Thời gian lưu nước $t = 8\text{ giờ}$. Thể tích cần thiết $V_{đh} = 33,3\text{ m}^3$. Kích thước xây dựng: $L = 5\text{ m}$, $B = 3,4\text{ m}$, chiều cao hữu ích $H_h = 2\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $H_{bv} = 0,5\text{ m}$ (tổng chiều cao $H = 2,5\text{ m}$); thể tích xây dựng $V_t = 42,5\text{ m}^3$. Lưu lượng khí nén xáo trộn $Q_k = 0,5\text{ m}^3/\text{phút}$ ($8,3\text{ l/s}$). Hệ thống phân phối khí gồm 1 ống dẫn chính đường kính $D_c = 27\text{ mm}$, 6 ống nhánh đường kính $d_n = 21\text{ mm}$, trang bị 5 đĩa phân phối khí (lưu lượng riêng $0,1\text{ m}^3/\text{phút}$). Ống dẫn nước thải sang Aeroten có đường kính $D = 42\text{ mm}$, trang bị 2 bơm chìm luân phiên công suất $N = 0,2\text{ kW}$, cột áp $H = 5\text{ m}$. Máy thổi khí có áp lực cần thiết $H_k = 3,4\text{ mH}_2\text{O}$ ($0,33\text{ atm}$), công suất $P_m = 0,3\text{ kW}$. Nồng độ chất ô nhiễm sau bể điều hòa giảm 5%: $\text{SS} = 190\text{ mg/l}$; $\text{BOD}_5 = 237,5\text{ mg/l}$; $\text{COD} = 351,5\text{ mg/l}$.
  • Bể Aeroten khuấy trộn hoàn toàn (kết hợp giá thể vi sinh cố định):
    • Thông số đầu vào: $Q = 100\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, $\text{BOD}_5$ vào $S_0 = 237,5\text{ mg/l}$, $\text{BOD}_5$ ra $S = 50\text{ mg/l}$ (hiệu quả khử $\text{BOD}5$ đạt 79%; hiệu quả khử COD đạt 71,5%). Nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng dễ bay hơi trong bể $X = 2000\text{ mg/l}$; nồng độ chất rắn bay hơi trong bùn tuần hoàn $X{th} = 7000\text{ mg/l}$ (tính từ bùn hoạt tính $10.000\text{ mg/l}$ với tỷ lệ bay hơi 0,7); thời gian lưu bùn $\theta_c = 10\text{ ngày}$; hệ số sản lượng bùn $Y = 0,6\text{ mgVSS/mgBOD}_5$; hệ số phân hủy nội bào $K_d = 0,06\text{ ngày}^{-1}$; tỷ số $F/M$ nằm trong khoảng $0,2 - 1\text{ kg/kg}$.
    • Kích thước bể: Thể tích tính toán $V = 35\text{ m}^3$. Chọn chiều cao hữu ích $H_h = 2\text{ m}$, chiều cao bảo vệ $H_{bv} = 0,5\text{ m}$ (tổng chiều cao $H = 2,5\text{ m}$); diện tích mặt bằng $F = 17,5\text{ m}^2$, chiều dài $L = 5\text{ m}$, chiều rộng $B = 3,5\text{ m}$; thể tích thực tế $V_t = 44\text{ m}^3$. Thời gian lưu nước thực tế $t = 8,4\text{ giờ}$.
    • Bùn và oxy: Tốc độ tăng trưởng biểu kiến của bùn $Y_b = 0,375$. Lượng sinh khối gia tăng hàng ngày $P_x = 7,03\text{ kg/ngày}$. Lượng bùn thải xả ra mỗi ngày $Q_w = 0,5\text{ m}^3/\text{ngày}$. Tỷ số tuần hoàn bùn $\alpha = 0,4$, tương ứng lưu lượng bùn tuần hoàn $Q_{th} = 40\text{ m}^3/\text{ngày}$. Nhu cầu oxy tính toán ở điều kiện tiêu chuẩn $OC_0 = 17,5\text{ kgO}_2/\text{ngày}$; nhu cầu oxy thực tế ở $25^\circ\text{C}$ là $OC = 28,5\text{ kgO}_2/\text{ngày}$; tổng lượng không khí cần cấp $q = 104,1\text{ m}^3/\text{ngày}$.
Hạng mục công trình Kích thước xây dựng $L \times B \times H$ (m) Thể tích thực ($m^3$) Thời gian lưu ($t$) Thiết bị chính đi kèm
Bể thu gom $2,0 \times 1,5 \times 1,5$ 4,5 20 phút 02 bơm chìm ($0,08\text{ kW}$)
Bể điều hòa $5,0 \times 3,4 \times 2,5$ 42,5 8 giờ 02 bơm chìm ($0,2\text{ kW}$), 01 máy thổi khí ($0,3\text{ kW}$), 05 đĩa phân phối khí
Bể Aeroten $5,0 \times 3,5 \times 2,5$ 44,0 8,4 giờ Hệ thống cấp khí ($104,1\text{ m}^3/\text{ngày}$), giá thể vi sinh dính bám cố định bằng nhựa

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành toàn bộ khối lượng tính toán thiết kế kỹ thuật cho trạm xử lý nước thải sinh hoạt khu chung cư quy mô nhỏ:

  • Kết quả tính toán công nghệ: Thiết lập đầy đủ thông số hình học và chế độ thủy lực cho các công trình đơn vị then chốt. Xác định cụ thể thể tích xây dựng của bể thu gom ($4,5\text{ m}^3$), bể điều hòa ($42,5\text{ m}^3$) và bể Aeroten ($44\text{ m}^3$). Tính toán chính xác lượng oxy thực tế cần cấp cho quá trình hiếu khí ($28,5\text{ kgO}_2/\text{ngày}$) và tỷ lệ tuần hoàn bùn hoạt tính ($\alpha = 0,4$, tương đương $40\text{ m}^3/\text{ngày}$), đảm bảo khả năng xử lý $\text{BOD}_5$ từ $237,5\text{ mg/l}$ xuống còn $50\text{ mg/l}$ và COD từ $351,5\text{ mg/l}$ xuống $100\text{ mg/l}$.
  • Giải pháp đề xuất: Đề xuất sơ đồ công nghệ hợp khối áp dụng bể Aeroten có bổ sung giá thể vi sinh bám dính cố định bằng nhựa. Giải pháp này giúp duy trì mật độ vi sinh vật cao trong bể, tăng cường tính ổn định của hệ thống trước sự dao động tải trọng, đồng thời giải quyết triệt để các nhược điểm về mùi hôi, côn trùng và diện tích xây dựng lớn của bể lọc sinh học nhỏ giọt.
  • Đóng góp kỹ thuật: Cung cấp tài liệu thiết kế hệ thống xử lý nước thải hoàn chỉnh, có tính ứng dụng cao đối với các công trình xử lý nước thải sinh hoạt cục bộ công suất vừa và nhỏ ($100\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$) tại các tòa nhà cao tầng hoặc khu dân cư khép kín.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Các thông số nồng độ ô nhiễm đầu vào trong khóa luận được thiết lập dựa trên số liệu giả định từ các nghiên cứu lý thuyết đối với nước thải sau bể tự hoại, chưa có chuỗi số liệu quan trắc thực nghiệm phân tích liên tục theo mùa hoặc theo các khung giờ cao điểm phát sinh nước thải tại một khu chung cư cụ thể. Các tính toán công nghệ trong văn bản tập trung chi tiết vào các khâu xử lý nước chính (thu gom, điều hòa, aeroten) mà chưa trình bày sâu phần tính toán chi tiết cho bể lắng thứ cấp, bể nén bùn và bể tiếp xúc khử trùng.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần tiến hành lấy mẫu kiểm chứng thực tế chất lượng nước thải tại các khu chung cư đang vận hành để hiệu chỉnh thông số động học của bùn; nghiên cứu tích hợp thêm các quá trình thiếu khí (anoxic) nhằm nâng cao hiệu quả khử triệt để Nitơ và Photpho; đồng thời tối ưu hóa chi phí điện năng tiêu thụ cho hệ thống cấp khí trong các khung giờ lưu lượng thấp.

Giá trị tham khảo

Bản khóa luận là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho:

  • Đối tượng sử dụng: Sinh viên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị và Cấp thoát nước khi thực hiện đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp về thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt.
  • Giá trị thực tiễn: Kỹ sư thiết kế cơ điện (M&E) và kỹ sư môi trường có thể tham khảo trực tiếp quy trình tính toán kích thước bể, công suất máy móc thiết bị (bơm nước thải, máy thổi khí, hệ thống phân phối khí) và các bảng tra cứu hệ số không điều hòa theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam.
  • Nội dung đáng tham khảo nhất: Phương pháp tính toán cân bằng vật chất cho bể Aeroten khuấy trộn hoàn toàn, công thức xác định lưu lượng bùn tuần hoàn, lượng sinh khối dư sinh ra mỗi ngày và phương pháp tính toán nhu cầu oxy thực tế dựa trên nhiệt độ môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Công suất thiết kế và lưu lượng tính toán cực đại của hệ thống là bao nhiêu?
Hệ thống được thiết kế với công suất định mức $100\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$, tương ứng lưu lượng trung bình giờ $Q_{tbh} = 4,167\text{ m}^3/\text{h}$ ($1,158\text{ l/s}$). Dựa trên Tiêu chuẩn TCXDVN 51:2008 đối với lưu lượng nhỏ hơn $5\text{ l/s}$, hệ số không điều hòa cực đại được chọn là $K_{0\max} = 2,5$, cho ra lưu lượng tính toán lớn nhất theo giờ $Q_{h\max} = 10,418\text{ m}^3/\text{h}$.

2. Nước thải đầu vào của hệ thống có đặc tính như thế nào và sau xử lý phải đạt tiêu chuẩn nào?
Nước thải đầu vào là hỗn hợp nước xám và nước đen (đã qua xử lý sơ bộ tại bể tự hoại) có các thông số đặc trưng: $\text{pH} = 6,5 - 7,5$; $\text{SS} = 200\text{ mg/l}$; $\text{BOD}_5 = 250\text{ mg/l}$; $\text{COD} = 370\text{ mg/l}$; $\text{NH}_4^+ = 25\text{ mg/l}$; $\text{Tổng Photpho} = 10\text{ mg/l}$. Nước thải sau khi qua toàn bộ quy trình xử lý phải đạt cột B theo Quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT (với $\text{BOD}_5 \le 50\text{ mg/l}$, $\text{COD} \le 100\text{ mg/l}$, $\text{SS} \le 100\text{ mg/l}$).

3. Vì sao tác giả lựa chọn công nghệ Aeroten thay vì bể lọc sinh học nhỏ giọt?
Tác giả chọn bể Aeroten vì công trình này có cấu tạo đơn giản hơn, không tốn vật liệu lọc, không xảy ra hiện tượng tắc nghẽn bề mặt lọc và dễ kiểm soát các thông số vận hành (lưu lượng khí, liều lượng bùn). Đặc biệt, đối với điều kiện khí hậu nóng ẩm tại Việt Nam vào mùa hè, bể lọc sinh học dễ phát sinh ruồi muỗi, ấu trùng gây ảnh hưởng môi trường xung quanh và đòi hỏi diện tích xây dựng lớn hơn.

4. Kích thước và thông số vận hành công nghệ chính của bể Aeroten được tính toán như thế nào?
Bể Aeroten được thiết kế theo mô hình khuấy trộn hoàn toàn có bố trí giá thể vi sinh cố định bằng nhựa. Bể có kích thước xây dựng dài $5\text{ m}$, rộng $3,5\text{ m}$, cao $2,5\text{ m}$ (chiều cao hữu ích $2\text{ m}$), thể tích hữu ích $35\text{ m}^3$ (thể tích thực $44\text{ m}^3$), thời gian lưu nước $8,4\text{ giờ}$. Các thông số vi sinh gồm: thời gian lưu bùn $\theta_c = 10\text{ ngày}$, nồng độ bùn hoạt tính lơ lửng $X = 2000\text{ mg/l}$, nồng độ bùn tuần hoàn $X_{th} = 7000\text{ mg/l}$, tỷ số tuần hoàn bùn $\alpha = 0,4$ (lưu lượng bùn tuần hoàn $40\text{ m}^3/\text{ngày}$), lượng bùn xả dư $0,5\text{ m}^3/\text{ngày}$ và tổng lượng oxy thực tế cần cấp là $28,5\text{ kgO}_2/\text{ngày}$.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Phạm Thủy Tiên đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt công suất $100\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ cho khu chung cư, đáp ứng quy chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT cột B. Việc lựa chọn công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí Aeroten kết hợp giá thể vi sinh bám dính thể hiện sự phù hợp về mặt kỹ thuật đối với loại hình nước thải sinh hoạt đô thị và điều kiện vận hành tại Việt Nam. Toàn bộ các bước tính toán công nghệ, xác định kích thước công trình và lựa chọn thiết bị phụ trợ được trình bày chi tiết, tạo cơ sở khoa học và thực tiễn vững chắc cho việc triển khai xây dựng trạm xử lý nước thải quy mô tương đương.