Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành dệt may và dệt nhuộm giữ vai trò quan trọng trong cơ cấu kinh tế và kim ngạch xuất khẩu của Việt Nam. Sau giai đoạn mở cửa và đổi mới, cả nước đã có 72 doanh nghiệp nhà nước, 40 doanh nghiệp tư nhân cùng 40 dự án liên doanh và 100% vốn đầu tư nước ngoài hoạt động trong lĩnh vực này. Dù có lịch sử phát triển hơn 100 năm tại Việt Nam, đặc thù công nghệ của ngành vẫn bộc lộ nhiều điểm hạn chế. Toàn ngành mới chỉ đạt tỷ lệ đổi mới thiết bị khoảng 7%, thấp hơn đáng kể so với mức bình quân 20% đến 25% của các quốc gia trong khu vực. Phần lớn máy móc còn lại bị hao mòn, cũ kỹ và thiếu phụ tùng thay thế.

Hàng năm, ngành dệt may phát sinh khoảng 20 đến 30 triệu mét khối nước thải, nhưng chỉ khoảng 10% trong số đó được xử lý qua hệ thống đạt chuẩn trước khi thải ra nguồn tiếp nhận tự nhiên. Nhu cầu sử dụng nước dao động từ 20 đến 100 m³/tấn sản phẩm (tương ứng lượng thải từ vài trăm đến hơn 1.000 m³/ngày đêm cho mỗi cơ sở), trong đó quá trình sản xuất xả thải từ 12 đến 300 m³/tấn vải. Dòng thải mang đặc trưng độ kiềm cao, độ màu lớn (lên đến 25.000 Pt-Co ở công đoạn nhuộm), nồng độ chất hữu cơ cao (COD vượt 2.000 mg/l ở một số công đoạn tẩy trắng, làm bóng, nhuộm) và chứa nhiều hóa chất độc hại đối với hệ sinh thái thủy sinh.

Trước thực trạng đó, khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Viết Trường (mã số sinh viên MT1101) thực hiện đề tài: "Thiết kế hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm, công suất 800 m³/ngày đêm".

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài gồm 3 nội dung chính:

  1. Đánh giá tổng quan về quy trình sản xuất dệt nhuộm, các nguồn phát sinh ô nhiễm và các công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm trong và ngoài nước.
  2. Lựa chọn và đề xuất sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước thải phù hợp với tính chất nước thải dệt nhuộm tại miệng xả chung của cơ sở sản xuất được lựa chọn (Cơ sở A).
  3. Tính toán thiết kế chi tiết các hạng mục công trình đơn vị trong hệ thống xử lý công suất 800 m³/ngày đêm, đảm bảo nước thải đầu ra đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải công nghiệp dệt nhuộm phát sinh từ cơ sở dệt nhuộm thực tế (Cơ sở A) với lưu lượng trung bình ngày 800 m³/ngày đêm.
  • Phạm vi không gian: Trạm xử lý nước thải tập trung của cơ sở sản xuất dệt nhuộm, bao gồm các công trình từ tiếp nhận nước thải đến khử trùng xả thải và xử lý bùn cặn.
  • Phạm vi kỹ thuật: Áp dụng các phương pháp hóa lý kết hợp xử lý sinh học hiếu khí để làm sạch nước thải đạt chuẩn xả thải loại B theo QCVN 13:2008/BTNMT.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp tính toán thiết kế

Khóa luận xây dựng dựa trên cơ sở lý thuyết về động học phản ứng hóa lý và sinh hóa xử lý nước thải công nghiệp:

  • Cơ sở lý thuyết keo tụ - tạo bông: Ứng dụng quá trình phá vỡ độ bền của các hạt keo mang điện tích âm (độ màu, cặn lơ lửng kích thước 10⁻² đến 10⁻¹ µm) bằng chất keo tụ PAC (Poly Aluminium Chloride - [Alₙ(OH)ₘCl₃ₙ₋ₘ]) kết hợp chất trợ keo tụ polymer anion A101 nhằm hình thành các bông cặn hydroxit kim loại có kích thước lớn, dễ lắng trọng lực.
  • Cơ sở lý thuyết phân hủy sinh học hiếu khí: Ứng dụng bùn hoạt tính trong bể Aeroten để chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan ($C_xH_yO_zN$) thành sinh khối vi sinh vật mới ($C_5H_7NO_2$), khí $CO_2$, nước và nitrat hóa amoni trong điều kiện cấp oxy liên tục.
  • Văn bản quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng:
    • QCVN 13:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may (nước thải sau xử lý phải đạt cột B).
    • TCXD 51-84: Thoát nước - Mạng lưới bên ngoài và công trình (áp dụng Điều 6.1 về khử trùng nước thải trước khi xả ra môi trường tiếp nhận).

Phương pháp nghiên cứu và tính toán thiết kế kỹ thuật:

  • Phương pháp tổng hợp tài liệu chuyên ngành: Sử dụng các mô hình tính toán từ giáo trình "Tính toán thiết kế các công trình trong hệ thống xử lý nước thải" của Trịnh Xuân Lai và tài liệu "Wastewater Engineering" (Metcalf & Eddy).
  • Phương pháp tính toán thủy lực và công nghệ: Tính toán kích thước hình học, thời gian lưu nước, tổn thất áp lực, công suất khuấy trộn, nhu cầu cấp khí và lượng bùn sinh ra cho từng công trình đơn vị.
  • Nguồn dữ liệu đầu vào: Lấy từ kết quả phân tích mẫu nước thải tại miệng cống xả chung của Cơ sở A và các thực nghiệm xác định liều lượng hóa chất tối ưu.
Thông số ô nhiễm Đơn vị tính Nước thải đầu vào (Cơ sở A) Yêu cầu xả thải (QCVN 13:2008/BTNMT loại B)
Lưu lượng trung bình ngày ($Q_{tb}$) m³/ngày đêm 800 -
Lưu lượng giờ lớn nhất ($Q_{hmax}$) m³/h 79,92 -
Nhu cầu oxy hóa học (COD) mg/l 1.200 < 150
Nhu cầu oxy sinh hóa 5 ngày ($BOD_5$) mg/l 540 < 50
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/l 250 < 100
Độ màu Pt-Co 1.200 -
Tổng Nitơ (TN) mg/l 2,5 < 60
Tổng Photpho (TP) mg/l 1,25 < 6
Nhiệt độ °C 40 - 50 40
Độ pH - 10 5,5 - 9

Hệ số không điều hòa theo ngày lấy $K_{maxngay} = 1,2$; hệ số không điều hòa theo giờ lấy $K_{maxh} = 2,0$. Trạm xử lý vận hành 2 ca/ngày, làm việc liên tục 24/24 giờ với lưu lượng bơm trung bình $Q_{bom} = Q_{TBh} = 33,3$ m³/h.

Thiết kế kỹ thuật và tính toán công nghệ

Dây chuyền công nghệ được lựa chọn theo Phương án 1 với quy trình tuần tự: Nước thải $\rightarrow$ Song chắn rác $\rightarrow$ Hố thu gom $\rightarrow$ Bể điều hòa (châm axit $H_2SO_4$) $\rightarrow$ Bể keo tụ (châm PAC) $\rightarrow$ Bể tạo bông (châm polymer A101) $\rightarrow$ Bể lắng đợt I $\rightarrow$ Bể Aeroten $\rightarrow$ Bể lắng đợt II $\rightarrow$ Bể lọc áp lực $\rightarrow$ Bể khử trùng (châm clorua vôi) $\rightarrow$ Nguồn tiếp nhận.

Bùn lắng từ Bể lắng đợt I (cặn tươi hóa lý) và một phần bùn dư từ Bể lắng đợt II được thu gom về Bể nén bùn và ép bằng máy ép bùn để loại nước trước khi thải bỏ. Một lượng bùn hoạt tính từ Bể lắng đợt II được bơm tuần hoàn liên tục về Bể Aeroten để duy trì nồng độ vi sinh vật.

Hạng mục công trình Kích thước xây dựng ($D \times R \times C$ hoặc Đường kính $\times C$) Thể tích hữu ích ($V_{hi}$) / Thể tích thực Thời gian lưu ($t$) Thiết bị và thông số kỹ thuật chính
Song chắn rác $L = 1,138$ m; $B = 0,3$ m; $H = 0,642$ m - - 15 thanh tiết diện $5 \times 25$ mm, 16 khe ($w = 15$ mm); lưới chắn mịn 1 mm; tổn thất áp lực $H_s = 0,05$ m
Hố thu gom $2,5 \text{ m} \times 2,5 \text{ m} \times 3,0$ m 13,32 m³ 10 phút 02 bơm chìm (1 chạy, 1 dự phòng), công suất 5 HP ($N_{tt} = 0,817$ kW)
Bể điều hòa $9,0 \text{ m} \times 9,0 \text{ m} \times 5,0$ m 320 m³ (thực: 405 m³) 4 giờ 24 đĩa phân phối bọt mịn $d = 170$ mm; 02 máy nén khí 7 HP; lưu lượng khí $Q_k = 0,08$ m³/s; 02 bơm chìm 5 HP
Bể trộn cơ khí $1,0 \text{ m} \times 1,0 \text{ m} \times 1,5$ m 0,74 m³ (thực: 1,5 m³) 80 giây Máy khuấy $d_k = 0,5$ m, $G = 800\text{ s}^{-1}$, công suất 1,2 kW, tốc độ quay 183 vòng/phút; PAC 60 kg/ngày
Bể phản ứng $3,0 \text{ m} \times 3,0 \text{ m} \times 3,0$ m 16,65 m³ (thực: 27 m³) 30 phút Máy khuấy turbin 4 cánh $d_k = 1,2$ m, $G = 150\text{ s}^{-1}$, công suất 0,4 kW, tốc độ 30 vòng/phút; A101 16 kg/ngày
Bể tạo bông $3,0 \text{ m} \times 3,0 \text{ m} \times 3,0$ m 16,65 m³ (thực: 27 m³) 30 phút Máy khuấy turbin 4 cánh $d_k = 1,5$ m, $G = 70\text{ s}^{-1}$, công suất 0,1 kW, tốc độ 12 vòng/phút
Bể lắng đợt I (lắng đứng) Đường kính $D = 5,0$ m; Chiều cao $H = 5,0$ m 50 m³ 1,5 giờ Vận tốc nước dâng $v = 0,5$ mm/s; tải trọng bề mặt $L_0 = 42,55$ m³/m².ngày; lượng bùn sinh ra 96 kg SS/ngày ($V_b = 16$ m³/ngày)
Bể Aeroten $6,3 \text{ m} \times 9,0 \text{ m} \times 5,0$ m 254,7 m³ (thực: 283,5 m³) 10 giờ $X = 3.000$ mg/l; tuổi bùn $\theta_c = 10$ ngày; cấp khí $Q_k = 3,7$ m³/phút qua 24 đĩa bọt mịn; 02 máy thổi khí 8 HP; bùn sinh ra 76,4 kg/ngày
Bể lắng đợt II (lắng đứng) Đường kính $D = 5,0$ m; Chiều cao $H = 5,0$ m 66,6 m³ 2,0 giờ Vận tốc dâng $v = 0,5$ mm/s; tải trọng bề mặt $L_0 = 42,5$ m³/m².ngày; lượng bùn sinh ra 93 kg/ngày ($V_b = 4,48$ m³/ngày)

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về ngành dệt nhuộm

Chương 1 trình bày khái quát về sự hình thành, vai trò kinh tế và hiện trạng công nghệ sản xuất của ngành công nghiệp dệt may Việt Nam. Nội dung đi sâu phân tích sơ đồ công nghệ dệt nhuộm từ khâu nhập nguyên liệu, làm sạch, chải, kéo sợi, hồ sợi, dệt vải, giũ hồ, nấu vải, tẩy trắng, làm bóng, nhuộm, in hoa đến văng khổ hoàn tất. Tác giả phân loại chi tiết các nguồn phát sinh ô nhiễm trong từng công đoạn:

  • Thuốc nhuộm: Phân tích 5 nhóm thuốc nhuộm chính gồm thuốc nhuộm trực tiếp (gốc azo $Ar-SO_3-Na$, có nguy cơ giải phóng amin thơm gây ung thư), thuốc nhuộm hoạt tính ($S-F-T-X$, tỷ lệ không gắn màu khoảng 30%, sinh hàm lượng hợp chất halogen hữu cơ hấp phụ AOX và nồng độ muối $NaCl, Na_2SO_4$ cao), thuốc nhuộm hoàn nguyên ($R=C=O$, không tan trong nước, cần khử bằng kiềm mạnh, tỷ lệ bám màu 70 - 80%), thuốc nhuộm phân tán (độ gắn màu 90 - 95%, dòng thải mang tính axit), và thuốc nhuộm lưu huỳnh (chứa cầu nối $-S-S-$, tỷ lệ hấp phụ 60 - 70%).
  • Hóa chất phụ trợ: Nêu rõ tác động của các chất kiềm ($NaOH, Na_2CO_3$), axit ($H_2SO_4$), chất tẩy ($H_2O_2, NaOCl$), chất khử ($Na_2S_2O_3, Na_2S$), chất cầm màu (syntephix, tinofic), chất hoạt động bề mặt và polymer hồ sợi.
  • Khối lượng phát sinh: Tổng lượng nước thải ngành dệt may cả nước đạt 20 đến 30 triệu m³/năm, lượng chất thải rắn đạt trên 700 tấn/năm.

Chương 2: Tổng quan về xử lý nước thải dệt nhuộm

Chương 2 tổng hợp số liệu về lượng nước thải và nồng độ ô nhiễm theo từng mặt hàng sản xuất tại Việt Nam, đồng thời phân tích các công nghệ xử lý đang được áp dụng.

  • Số liệu đặc trưng dòng thải: Hàng bông thoi tiêu hao 394 m³/tấn (TS 400 - 1.000 mg/l, COD 350 - 600 mg/l, pH 8 - 10, màu 350 - 600 Pt-Co); Hàng pha dệt kim tiêu hao 246 - 280 m³/tấn (COD 570 - 1.200 mg/l, màu 1.120 - 1.600 Pt-Co); Sợi tiêu hao 236 m³/tấn; Dệt len tiêu hao 114 m³/tấn.
  • Các nghiên cứu xử lý thực nghiệm: Keo tụ bằng phèn nhôm liều lượng 300 mg/l giảm 86% màu và 39% COD; phèn sắt liều lượng 250 mg/l giảm 90% màu; nghiên cứu của Turkman (1991) chỉ ra liều lượng phèn sắt 500 mg/l cho hiệu quả khử độ đục 98,3%; nghiên cứu của Ciba Geigy (1993) cho thấy phèn nhôm và phèn sắt loại bỏ 40% COD và 80% Crom (giảm từ 0,6 mg/l xuống 0,1 mg/l); hấp phụ bằng than hoạt tính khử được 93% COD.
  • Khảo sát các trạm xử lý thực tế: Hệ thống công ty Stork Aqua (Hà Lan, công suất 3.000 - 4.000 m³/ngày đêm, nước ra đạt COD < 100 mg/l, BOD < 50 mg/l); xí nghiệp Niederfrohna hãng Schiesser (Đức, công suất 2.500 m³/ngày đêm, COD giảm từ 853 xuống 20,3 mg/l, BOD giảm từ 640 xuống < 10 mg/l); nhà máy Vikotex Bảo Lộc (Việt Nam, công suất 500 m³/ngày đêm, COD giảm từ 516 xuống 80 mg/l, BOD giảm từ 340 xuống < 50 mg/l).

Chương 3: Đề xuất lựa chọn công nghệ xử lý

Chương 3 xác định cơ sở lựa chọn công nghệ dựa trên đặc tính nước thải đầu vào tại Cơ sở A ($Q = 800$ m³/ngày đêm, COD 1.200 mg/l, BOD₅ 540 mg/l, TSS 250 mg/l, màu 1.200 Pt-Co, pH 10, nhiệt độ 40 - 50°C) và yêu cầu xả thải đạt QCVN 13:2008/BTNMT loại B. Tác giả xây dựng và so sánh 2 phương án công nghệ:

  • Phương án 1: Xử lý cơ học $\rightarrow$ Điều hòa (châm axit) $\rightarrow$ Keo tụ - tạo bông (PAC + A101) $\rightarrow$ Lắng I $\rightarrow$ Xử lý sinh học hiếu khí (Aeroten) $\rightarrow$ Lắng II $\rightarrow$ Lọc áp lực $\rightarrow$ Khử trùng.
  • Phương án 2: Xử lý cơ học $\rightarrow$ Điều hòa (châm axit) $\rightarrow$ Xử lý sinh học hiếu khí (Aeroten) $\rightarrow$ Lắng I $\rightarrow$ Keo tụ - tạo bông (PAC + A101) $\rightarrow$ Lắng II $\rightarrow$ Lọc áp lực $\rightarrow$ Khử trùng.
  • Phân tích lựa chọn: Phương án 1 được chọn. Tác giả lập luận rằng phẩm nhuộm dệt may chứa nhiều hợp chất azo và kim loại nặng (kẽm, đồng, cadmi). Nếu đưa dòng thải trực tiếp vào bể Aeroten như Phương án 2, độc tính của kim loại nặng và amine thơm sẽ ức chế, gây sốc và làm chết quần thể vi sinh vật hiếu khí. Việc bố trí cụm hóa lý keo tụ - tạo bông phía trước giúp tách bỏ phần lớn chất màu và độc tố kim loại, ổn định nồng độ cơ chất trước khi vào bể sinh học.

Chương 4: Tính toán thiết kế công trình đơn vị

Chương 4 thực hiện toàn bộ các bước tính toán thủy lực, kích thước hình học, lựa chọn thiết bị cho từng công trình trong dây chuyền Phương án 1:

  • Cụm tiền xử lý: Mương song chắn rác (vận tốc chảy 0,8 m/s, 15 thanh cách nhau 15 mm, $H_s = 0,05$ m); hố thu gom ($V = 13,32$ m³, thời gian lưu 10 phút, 2 bơm chìm 5 HP).
  • Bể điều hòa: Thời gian lưu 4 giờ, kích thước $9 \times 9 \times 5$ m, cấp khí $Q_k = 0,08$ m³/s qua 24 đĩa thổi khí bọt mịn đường kính 170 mm nhằm xáo trộn chống lắng và giảm nhiệt độ nước thải; chọn 2 máy nén khí 7 HP, ống dẫn khí chính D90 và 6 ống nhánh D34.
  • Cụm hóa lý keo tụ - tạo bông: Thiết kế bể trộn nhanh cơ khí ($V = 1,5$ m³, thời gian lưu 80 giây, gradien vận tốc $G = 800\text{ s}^{-1}$, cánh khuấy đường kính 0,5 m quay 183 vòng/phút, tiêu thụ PAC 60 kg/ngày); bể phản ứng ($V = 27$ m³, thời gian lưu 30 phút, $G = 150\text{ s}^{-1}$, cánh khuấy 1,2 m quay 30 vòng/phút, tiêu thụ A101 16 kg/ngày từ bồn pha 2 m³); bể tạo bông ($V = 27$ m³, thời gian lưu 30 phút, $G = 70\text{ s}^{-1}$, cánh khuấy 1,5 m quay 12 vòng/phút).
  • Bể lắng đợt I: Bể lắng đứng đường kính 5 m, chiều cao 5 m, ống trung tâm đường kính 0,62 m, vận tốc dâng 0,5 mm/s, thời gian lưu 1,5 giờ, lượng bùn sinh ra 96 kg SS/ngày ($V_{bùn} = 16$ m³/ngày với nồng độ chất rắn $C = 6$ kg/m³).
  • Bể Aeroten: Thời gian lưu nước thực tế 10 giờ ($V = 283,5$ m³, kích thước $6,3 \times 9 \times 5$ m). Nồng độ bùn hoạt tính duy trì $X = 3.000$ mg/l, tỷ số bùn tuần hoàn $R = 0,25 - 0,6$, tuổi bùn 10 ngày, lượng oxy thực tế cần cấp 365,16 kg O₂/ngày ($Q_k = 3,7$ m³/phút qua 24 đĩa bọt mịn), trang bị 2 máy thổi khí 8 HP.
  • Bể lắng đợt II: Bể lắng đứng đường kính 5 m, chiều cao 5 m, thời gian lưu 2 giờ, lượng bùn phát sinh 93 kg/ngày ($V_{bùn} = 4,48$ m³/ngày ở độ ẩm 98%).

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán công nghệ đạt được:

  • Dây chuyền công nghệ đề xuất đảm bảo xử lý nước thải đạt tiêu chuẩn xả thải loại B theo QCVN 13:2008/BTNMT: BOD₅ giảm từ 540 mg/l xuống $\le 50$ mg/l; COD giảm từ 1.200 mg/l xuống $\le 150$ mg/l; TSS giảm từ 250 mg/l xuống $\le 100$ mg/l; nhiệt độ hạ từ 40 - 50°C xuống 40°C; pH trung hòa từ 10 về 5,5 - 9.
  • Xác định hiệu suất định lượng của cụm hóa lý keo tụ - tạo bông (sử dụng PAC 0,075 g/l và A101 0,02 g/l): Giảm 90% độ màu (từ 1.200 Pt-Co xuống 120 Pt-Co); giảm 80% hàm lượng SS (từ 250 mg/l xuống 50 mg/l); giảm 70% nồng độ COD (từ 1.200 mg/l xuống 360 mg/l); giảm 20% nồng độ BOD (từ 540 mg/l xuống 432 mg/l).
  • Xác định lượng bùn phát sinh cần quản lý: Cụm lắng đợt I phát sinh 96 kg SS/ngày (16 m³/ngày cặn bùn hóa lý); Bể Aeroten sinh ra 76,4 kg bùn hoạt tính/ngày; Bể lắng đợt II xả 93 kg bùn/ngày (4,48 m³/ngày).

Đóng góp kỹ thuật của đề tài:

  • Khẳng định tính đúng đắn về mặt kỹ thuật của việc bố trí cụm keo tụ - tạo bông đứng trước bể xử lý sinh học hiếu khí Aeroten đối với nước thải dệt nhuộm có hàm lượng phẩm màu azo và phức kim loại nặng cao, khắc phục nhược điểm gây chết bùn vi sinh ở các quy trình sinh học đơn thuần.
  • Cung cấp tập thông số tính toán chi tiết, có hệ thống từ công trình thu gom, điều hòa, phản ứng cơ học có cánh khuấy với dải gradien vận tốc giảm dần ($800\text{ s}^{-1} \rightarrow 150\text{ s}^{-1} \rightarrow 70\text{ s}^{-1}$) đến hệ thống sục khí đĩa bọt mịn cho bể Aeroten công suất 800 m³/ngày đêm.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Phạm vi tính toán trong văn bản chưa triển khai chi tiết các công trình ở giai đoạn hoàn tất như bể lọc áp lực (cát, sỏi), bể tiếp xúc khử trùng và hệ thống ép bùn cơ học.
  • Chưa tính toán chi phí kinh tế (chi phí đầu tư xây dựng ban đầu CAPEX, chi phí vận hành OPEX về điện năng, lượng hóa chất PAC, polymer, axit và clo tiêu hao).
  • Dữ liệu đầu vào dựa trên thông số thiết kế giả định của một cơ sở (Cơ sở A), chưa đánh giá thực nghiệm tính biến động nồng độ chất ô nhiễm theo mùa sản xuất của các mặt hàng vải khác nhau.

Hướng mở rộng nghiên cứu:

  • Bổ sung tính toán chi tiết cụm lọc áp lực, khử trùng và hoàn thiện sơ đồ dây chuyền nén - ép bùn.
  • Nghiên cứu giải pháp thu hồi và tái tuần hoàn nước sau xử lý phục vụ các công đoạn giũ hồ, nấu tẩy nhằm tiết kiệm tài nguyên nước tương tự mô hình Schiesser Sachen (Đức).
  • Khảo sát khả năng thay thế hóa chất keo tụ PAC bằng các polyme sinh học thân thiện với môi trường nhằm giảm tải lượng kim loại trong bùn thải.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Công nghệ Kỹ thuật Hóa học và Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị khi thực hiện đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp về xử lý nước thải công nghiệp.
  • Kỹ sư thiết kế công nghệ môi trường cần số liệu tra cứu về gradien vận tốc cánh khuấy, thông số tính toán bể lắng đứng, nhu cầu cấp khí đĩa bọt mịn và định mức tiêu hao hóa chất keo tụ PAC/A101 cho nước thải dệt nhuộm.
  • Phần đáng tham khảo nhất: Bảng tổng hợp thông số thiết kế cụm bể trộn - phản ứng - tạo bông có cánh khuấy cơ học (Chương 4.2 - 4.3) và quy trình tính toán nhu cầu oxy, thể tích bể Aeroten theo lý thuyết động học bùn hoạt tính (Chương 4.6).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án lựa chọn phương án keo tụ - tạo bông trước bể Aeroten thay vì đặt sau bể xử lý sinh học? Thuốc nhuộm dệt may chứa nhiều gốc azo và phức kim loại nặng (kẽm, đồng, cadmi). Nếu đưa trực tiếp vào bể sinh học hiếu khí Aeroten, các hợp chất này sẽ gây ức chế và làm chết quần thể vi sinh vật trong bùn hoạt tính. Bố trí keo tụ - tạo bông phía trước giúp khử 90% độ màu và 70% COD, loại bỏ phần lớn độc tố kim loại trước khi nước thải đi vào bể Aeroten.

2. Liều lượng hóa chất keo tụ PAC và polymer A101 được xác định là bao nhiêu và lượng tiêu thụ mỗi ngày? Theo tính toán tối ưu của đồ án, liều lượng PAC là 0,075 g/l (tương đương 60 kg PAC/ngày) và liều lượng polymer trợ keo A101 là 0,02 g/l (tương đương 16 kg A101/ngày pha ở nồng độ 60 g/l trong bồn chứa dung tích 2 m³).

3. Bể Aeroten được tính toán với các thông số động học và hệ thống cấp khí như thế nào? Bể Aeroten có thể tích thực 283,5 m³ ($L = 6,3$ m, $B = 9$ m, $H = 5$ m), thời gian lưu nước 10 giờ, nồng độ bùn hoạt tính $X = 3.000$ mg/l, tuổi bùn $\theta_c = 10$ ngày, hệ số sản lượng $Y = 0,4$ mg VSS/mg BOD₅. Lượng oxy thực tế cần cấp là 365,16 kg O₂/ngày, lưu lượng khí cấp $3,7$ m³/phút ($0,062$ m³/s) thông qua 24 đĩa phân phối bọt mịn đường kính 170 mm và 02 máy thổi khí công suất 8 HP.

4. Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm của công trình keo tụ - tạo bông đạt mức cụ thể nào? Quá trình keo tụ - tạo bông bằng PAC và A101 giúp làm giảm COD từ 1.200 mg/l xuống 360 mg/l (hiệu suất 70%), giảm SS từ 250 mg/l xuống 50 mg/l (hiệu suất 80%), giảm BOD₅ từ 540 mg/l xuống 432 mg/l (hiệu suất 20%) và giảm độ màu từ 1.200 Pt-Co xuống 120 Pt-Co (hiệu suất 90%).

5. Nước thải sau xử lý của hệ thống phải đạt quy chuẩn kỹ thuật nào? Nước thải sau khi qua toàn bộ hệ thống xử lý phải đạt cột B theo QCVN 13:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt may) với các chỉ tiêu bắt buộc: COD < 150 mg/l, BOD₅ < 50 mg/l, SS < 100 mg/l, Tổng N < 60 mg/l, Tổng P < 6 mg/l, pH từ 5,5 đến 9 và nhiệt độ không vượt quá 40°C.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Viết Trường đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải dệt nhuộm công suất 800 m³/ngày đêm cho Cơ sở A. Tác giả đã luận chứng khoa học cho việc lựa chọn dây chuyền công nghệ keo tụ - tạo bông kết hợp bùn hoạt tính hiếu khí Aeroten nhằm loại bỏ độc tính của phẩm màu azo và kim loại nặng trước quá trình phân hủy sinh học. Các thông số hình học, thủy lực, cơ khí cánh khuấy và thiết bị phụ trợ của từng công trình đơn vị được tính toán nhất quán, đảm bảo chất lượng nước xả thải đạt quy chuẩn QCVN 13:2008/BTNMT cột B.