Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong bối cảnh phát triển kinh tế nhanh với mục tiêu tăng trưởng và lợi nhuận, các áp lực tác động tiêu cực lên môi trường và hệ sinh thái tự nhiên ngày càng gia tăng. Sự gia tăng dân số nhanh chóng cùng tốc độ mở rộng công nghiệp là nguyên nhân chính gây sức ép lớn lên nguồn tài nguyên nước. Tình trạng ô nhiễm nguồn nước làm gia tăng gánh nặng bệnh tật đối với lực lượng lao động tại các khu công nghiệp cũng như cộng đồng dân cư sinh sống tại các khu vực lân cận, gây ra những tổn thất kinh tế đáng kể.
Nước thải công nghiệp phát sinh từ hoạt động sản xuất bao gồm nước thải quy ước sạch (làm nguội sản phẩm, làm mát thiết bị, vệ sinh nhà xưởng) và nước thải nhiễm bẩn đặc trưng theo từng ngành sản xuất. Các thành phần ô nhiễm điển hình gồm chất vô cơ (từ nhà máy dệt nhuộm, thuộc da, sản xuất giấy, bao bì), chất hữu cơ hòa tan, hợp chất hữu cơ vi lượng gây mùi vị (phenol, benzen), hợp chất khó phân hủy sinh học (thuốc bảo vệ thực vật, hóa chất trừ cỏ), các chất hoạt động bề mặt, ion kim loại nặng (thủy ngân, chì, sắt, asen) và các hóa chất hữu cơ tích lũy sinh học (polychlorinated biphenyls - PCB).
Theo số liệu khảo sát thực tế được tác giả dẫn giải, trong tổng số hơn 600 khu công nghiệp trên toàn quốc, có trên 60% khu công nghiệp chưa hoàn thiện hệ thống xử lý nước thải tập trung. Tại các đô thị, tỷ lệ thu gom chất thải rắn mới đạt khoảng 60% đến 70%; hạ tầng thoát nước và xử lý nước thải chưa đáp ứng đầy đủ quy chuẩn bảo vệ môi trường, dẫn đến tình trạng phần lớn lượng nước thải chứa dầu mỡ, hóa chất tẩy rửa và phẩm nhuộm chưa qua xử lý triệt để xả thẳng ra các lưu vực sông ngòi tự nhiên, gây ô nhiễm nghiêm trọng.
Xuất phát từ thực trạng đó, đề tài "Khảo sát và thiết kế hệ thống tái sử dụng nước thải của Khu công nghiệp Hiệp Phước công suất 500 m³/ngày đêm" được thực hiện nhằm nghiên cứu quy trình công nghệ xử lý nước thải tối ưu, có hiệu suất cao tại một khu công nghiệp tập trung, từ đó xây dựng mô hình thiết kế hệ thống tái sử dụng nước thải quy mô 500 m³/ngày đêm.
Mục tiêu nghiên cứu:
- Đưa ra các giải pháp và ý tưởng kỹ thuật về việc nâng cấp, cải tạo hệ thống xử lý nước thải tập trung tại khu công nghiệp.
- Vận dụng khối kiến thức chuyên ngành Công nghệ sinh học (định hướng Nông nghiệp – Môi trường) để giải quyết bài toán kiểm soát ô nhiễm nước thải công nghiệp.
- Khảo sát, đánh giá quy trình công nghệ và hiệu quả xử lý thực tế tại Trạm xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Hiệp Phước (đặc biệt là Module 4 Giai đoạn 2).
- Tính toán thiết kế kỹ thuật, lập bản vẽ chi tiết bằng phần mềm AutoCAD và khai toán chi phí đầu tư xây dựng, lắp đặt thiết bị cho hệ thống tái sử dụng nước thải công suất 500 m³/ngày đêm.
- Rèn luyện kỹ năng thực hành nghề nghiệp, tích lũy kinh nghiệm vận hành thực tế tại trạm xử lý và tự đánh giá năng lực chuyên môn.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Quy trình công nghệ, các công trình đơn vị, thiết bị cơ điện và chất lượng nước thải tại Trạm xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Hiệp Phước; các thông số tính toán thiết kế hệ thống tái sử dụng nước thải công suất 500 m³/ngày đêm.
- Phạm vi không gian: Khu công nghiệp Hiệp Phước, tọa lạc tại Khu B, Đường số 1, Khu công nghiệp Hiệp Phước, xã Hiệp Phước, huyện Nhà Bè, Thành phố Hồ Chí Minh.
- Phạm vi thời gian: Quá trình thu thập dữ liệu, khảo sát thực tế và thực hiện thiết kế diễn ra từ tháng 02/2020 đến tháng 06/2020 (nghiệm thu và bảo vệ khóa luận vào tháng 08/2020).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết chuyên ngành kỹ thuật môi trường, khảo sát thực địa tại trạm xử lý hiện hữu và phương pháp tính toán công trình kỹ thuật.
Khung lý thuyết và quy chuẩn áp dụng:
- Quy chuẩn môi trường: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT (áp dụng Cột A và Cột B, với hệ số lưu lượng nguồn tiếp nhận $K_q = 0{,}9$ và hệ số lưu lượng thải $K_f = 0{,}9$).
- Cơ sở lý thuyết xử lý nước thải:
- Xử lý cơ học: Tách rác thô qua song chắn rác, tách cặn mịn qua thiết bị lược rác tinh (khe hở 1 mm), tách dầu mỡ bằng phương pháp tuyển trọng lực, điều hòa lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm bằng sục khí cưỡng bức.
- Xử lý hóa lý: Quá trình keo tụ bằng hóa chất phèn sắt(III), quá trình tạo bông cặn lớn nhờ chất trợ keo tụ Polymer Anion, quá trình lắng cặn trọng lực tại bể lắng ly tâm và quá trình trung hòa pH bằng dung dịch NaOH 30–32% hoặc $H_2SO_4$.
- Xử lý sinh học hiếu khí theo mẻ (SBR - Sequencing Batch Reactor): Lý thuyết bùn hoạt tính hiếu khí hoạt động theo chu kỳ gián đoạn luân phiên các pha cấp nước, phản ứng sục khí kết hợp khuấy trộn, lắng tĩnh phân tách pha và thu gom nước trong (Decanter). Cơ chế chuyển hóa hợp chất chứa nitơ thông qua quá trình nitrat hóa 2 bước:
$$2NH_4^+ + 3O_2 \rightarrow 2NO_2^- + H_2O + 4H^+ + \text{Tế bào mới}$$
$$2NO_2^- + O_2 \rightarrow 2NO_3^- + \text{Tế bào mới}$$
$$6NO_3^- + 5CH_3OH \rightarrow 3N_2 \uparrow + 5CO_2 + 7H_2O + 6OH^-$$
- Lý thuyết xử lý bùn và khử trùng: Quá trình nén bùn hóa lý, phân hủy kỵ khí bùn sinh học, tách nước bằng máy ép bùn băng tải, phơi bùn tại sân phơi; khử trùng vi sinh vật gây bệnh bằng dung dịch Natri hypoclorit (NaOCl).
Phương pháp nghiên cứu thực tế:
- Phương pháp khảo sát và nghiên cứu lý thuyết: Thu thập tài liệu chuyên môn, tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải tại các khu công nghiệp; theo dõi quy trình lấy mẫu, quan trắc các thông số ô nhiễm đầu vào và đầu ra.
- Phương pháp tính toán thiết kế kỹ thuật: Vận dụng các công thức tính toán thủy lực, cân bằng vật chất và kích thước hình học công trình theo tiêu chuẩn chuyên ngành; sử dụng phần mềm AutoCAD 2018 để thiết lập bản vẽ mặt bằng tổng thể, sơ đồ công nghệ và chi tiết công trình.
- Phương pháp chuyên gia: Tham khảo hướng dẫn khoa học từ giảng viên hướng dẫn (TS. Trần Thái Hà) cùng cán bộ quản lý, kỹ sư vận hành tại Trạm xử lý nước thải tập trung KCN Hiệp Phước.
- Công cụ trình bày và xử lý dữ liệu: Soạn thảo bằng phần mềm WPS Writer, thiết kế kỹ thuật trên AutoCAD 2018.
Nguồn dữ liệu:
- Hồ sơ kỹ thuật, nhật ký vận hành và số liệu quan trắc tự động tại Trạm xử lý nước thải tập trung KCN Hiệp Phước (Module 4 Giai đoạn 2).
- Kết quả phân tích hóa lý và vi sinh các mẫu nước thải đầu vào, nước thải sau xử lý do trạm quan trắc tự động và phòng thí nghiệm cung cấp.
- Tài liệu quy hoạch và báo cáo hiện trạng môi trường của Công ty Cổ phần Khu công nghiệp Hiệp Phước.
Nội dung chính theo từng chương
Chương I: Tổng quan về KCN Hiệp Phước
Chương này trình bày lịch sử hình thành, quy mô và vị trí địa lý của Khu công nghiệp Hiệp Phước:
- Lịch sử và cơ cấu chủ đầu tư: Công ty Cổ phần Khu công nghiệp Hiệp Phước được thành lập vào tháng 06/2007, tiền thân là bộ phận trực thuộc dự án KCN Hiệp Phước của Công ty TNHH MTV Phát triển Công nghiệp Tân Thuận (IPC), hợp tác cùng Quỹ đầu tư Jaccar (Pháp).
- Quy mô dự án (khoảng 2000 ha chia làm 3 giai đoạn):
- Giai đoạn 1 (311,4 ha): Cơ sở hạ tầng hoàn chỉnh, thu hút các ngành sản xuất công nghiệp nặng, hóa chất, vật liệu xây dựng, dệt nhuộm, cơ khí chế tạo, luyện cán thép.
- Giai đoạn 2 (597 ha): Định hướng các ngành công nghệ sạch, cơ khí chính xác, điện tử, chế biến thực phẩm cao cấp và dịch vụ hậu cần cảng.
- Giai đoạn 3 (trên 1000 ha): Tập trung phát triển công nghiệp kỹ thuật cao gắn với hoạt động logistics và dịch vụ cảng biển quốc tế.
- Hệ thống cảng nội khu: Cảng container quốc tế SPCT (tiếp nhận tàu trọng tải trên 50.000 DWT) và Cảng tổng hợp Tân Cảng - Hiệp Phước (diện tích 15,4 ha, cầu tàu 420 m, tiếp nhận tàu 30.000 DWT).
- Vị trí địa lý: Nằm tại huyện Nhà Bè, cách trung tâm TP. Hồ Chí Minh 15 km, kết nối giao thông trục Bắc – Nam, các tuyến đường Vành đai 3, Vành đai 4 và hệ thống thủy nội địa sông Soài Rạp, sông Đồng Nai, sông Vàm Cỏ.
Chương II: Khảo sát hệ thống xử lý nước thải tập trung Khu công nghiệp Hiệp Phước
Nội dung chương tập trung đánh giá chi tiết cơ sở hạ tầng, quy trình công nghệ và hiệu quả xử lý thực tế của trạm tập trung:
- Quy mô trạm: Tổng công suất xử lý đạt 12.000 m³/ngày đêm gồm 4 module chia làm 2 giai đoạn; trong đó Module 4 Giai đoạn 2 sử dụng công nghệ SBR mới được đưa vào vận hành.
- Cơ cấu tổ chức: Gồm Trưởng trạm cấp nước & XLNT quản lý 3 bộ phận: Tổ kỹ thuật, Tổ vận hành, Tổ kinh doanh và thí nghiệm.
- Nguồn gốc nước thải: Nước thải sản xuất từ các doanh nghiệp (chứa kim loại nặng, độ màu, COD, TSS, N, P), nước thải sinh hoạt (BOD, TSS, Coliform) và nước mưa chảy tràn. Nguồn tiếp nhận sau xử lý là Rạch Dinh Ông.
- Đặc tính nước thải đầu vào và đầu ra: Tác giả tổng hợp số liệu đo đạc thực tế đối chiếu với QCVN 40:2011/BTNMT Cột B (và Cột A).
- So sánh công nghệ SBR và Aerotank truyền thống: Phân tích điểm tương đồng (đều xử lý hiếu khí hiệu quả cao) và khác biệt căn bản về cấu tạo, quy trình vận hành và hiệu quả kinh tế.
| Tiêu chí so sánh |
Công nghệ SBR |
Công nghệ Aerotank truyền thống |
| Bố trí công trình |
Tích hợp phản ứng sinh hóa và lắng trong cùng một bể duy nhất. |
Phải tách rời bể sinh học hiếu khí, bể Anoxic và bể lắng bùn riêng biệt. |
| Chu trình xử lý |
Vận hành theo 5 pha gián đoạn: Cấp nước $\rightarrow$ Phản ứng $\rightarrow$ Lắng $\rightarrow$ Rút nước/Xả bùn $\rightarrow$ Chờ. |
Vận hành qua 3 giai đoạn liên tục theo dòng chảy vật chất. |
| Xử lý Nitơ và Phốt pho |
Hiệu quả khử N và P cao nhờ linh hoạt thay đổi điều kiện thiếu khí/hiếu khí. |
Cần bổ sung bể tiền xử lý thiếu khí (Anoxic) để khử nitơ. |
| Tuần hoàn bùn |
Không yêu cầu hệ thống bơm tuần hoàn bùn hoạt tính. |
Bắt buộc phải duy trì hệ thống bơm tuần hoàn bùn từ bể lắng về bể Aerotank. |
| Vận hành và diện tích |
Tiết kiệm diện tích xây dựng và điện năng; yêu cầu hệ thống điều khiển tự động SCADA chính xác. |
Cấu tạo đơn giản nhưng tốn diện tích mặt bằng xây dựng và chi phí năng lượng sục khí liên tục. |
Chương III: Các công trình và thiết bị
Chương III mô tả chi tiết chức năng, cấu tạo, nguyên lý vận hành và danh mục thiết bị của từng đơn nguyên thuộc Module 4 Giai đoạn 2:
- Phòng điều khiển SCADA và Trạm quan trắc tự động: Hệ thống giám sát tự động hóa toàn trạm, cập nhật liên tục các chỉ số pH, DO, lưu lượng và truyền dữ liệu trực tiếp về Sở Tài nguyên và Môi trường TP.HCM.
- Tuyến cống tự chảy và trạm bơm: Thu gom nước thải tự chảy về trạm bơm bêtông cốt thép (BTCT) có bố trí song chắn rác thô (khe hở 5 cm), hố lắng cát và 2 bơm chìm.
- Bể gom: Cấu tạo gồm 6 ngăn BTCT có ống thông nhau chống quá tải, trang bị 3 bơm chìm hoạt động luân phiên.
- Thiết bị lược rác tinh: Chế tạo bằng inox chống ăn mòn, khe lọc 1 mm, công suất làm việc cực đại đạt 175 m³/h.
- Bể tách dầu mỡ: Hoạt động theo nguyên tắc trọng lực, thời gian lưu nước thích hợp, có thiết bị gạt váng tự động cài đặt chu kỳ 5 phút/lần đưa dầu mỡ về máng thu.
- Bể điều hòa: Bố trí đĩa phân phối khí thô dưới đáy, 2 máy thổi khí công suất $26\text{ m}^3/\text{phút}$ (cột áp 6 m), 3 bơm nước thải công suất $150\text{ m}^3/\text{h}$ (cột áp 8 m) điều khiển bằng biến tần, cảm biến mức siêu âm và đồng hồ đo lưu lượng dải đo 88–2209 m³/h.
- Cụm bể hóa lý (Phản ứng – Tạo bông – Lắng ly tâm – Trung hòa):
- Bể phản ứng: Máy khuấy trộn nhanh tốc độ 80–100 vòng/phút, bơm định lượng châm hóa chất keo tụ (phèn sắt III) và axit/xút kèm sensor đo pH.
- Bể tạo bông: Máy khuấy chậm tốc độ 20–30 vòng/phút chống vỡ bông cặn, bơm định lượng châm dung dịch Polymer Anion.
- Bể lắng hóa lý ly tâm: Cấu tạo đáy côn, trang bị dàn gạt bùn tốc độ 0,06 vòng/phút gom bùn vào rốn thu, ống lắng trung tâm, máng răng cưa thu nước trong và cơ cấu gạt váng nổi.
- Bể trung hòa: Máy khuấy tốc độ 116 vòng/phút, bơm định lượng điều chỉnh pH tự động bằng xút 32% hoặc axit sunfuric trước khi đưa vào xử lý sinh học.
- Bể xử lý sinh học SBR: Tiết diện hình chữ nhật, trang bị đĩa thổi khí đáy bể, 8 cụm máy khuấy chìm công suất $30{,}6\text{ m}^3/\text{h}$ (cột áp 5 m), thiết bị đo DO/pH tự động và thiết bị thu nước bề mặt Decanter dạng phao nổi với cánh tay đòn cố định.
- Hệ thống xử lý bùn và khử trùng: Bể chứa bùn hóa lý trang bị 2 bơm bùn trục vít công suất $10\text{--}15\text{ m}^3/\text{h}$ (áp lực 1,5 bar); bể chứa bùn sinh học phân hủy kỵ khí giảm thể tích; máy ép bùn băng tải, nhà ép bùn, sân phơi bùn; bể khử trùng tiếp xúc hóa chất NaOCl.
Chương IV: Lựa chọn công nghệ xử lý, cải tạo nước thải và đề xuất
Dựa trên kết quả khảo sát thực tế và các ưu nhược điểm đã phân tích, tác giả đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nâng cao nhằm tái sử dụng nước thải cho KCN Hiệp Phước công suất 500 m³/ngày đêm, tập trung vào việc tận dụng hiệu quả chu trình SBR kết hợp xử lý hóa lý tối ưu.
Chương V: Tính toán thiết kế các công trình
Trình bày các bước tính toán kích thước xây dựng, thể tích hình học, công suất thiết bị, thời gian lưu nước và các thông số thủy lực cho từng hạng mục công trình của hệ thống tái sử dụng nước thải công suất 500 m³/ngày đêm.
Chương VI: Mô tả công trình thiết bị, khai toán công trình
Tổng hợp bảng danh mục thiết bị, phụ kiện công nghệ và lập bảng khai toán tổng mức đầu tư xây dựng (Bảng 6.2 về dự toán vật liệu/nhân công cho 1 m³ bể và Bảng 6.3 về giá thành xây dựng các hạng mục hệ thống).
Thiết kế và triển khai
Hệ thống xử lý và tái sử dụng nước thải công suất 500 m³/ngày đêm được kế thừa từ nguyên lý vận hành của Module 4 Giai đoạn 2, triển khai theo chuỗi công nghệ liên hoàn:
[Nước thải KCN]
[Thiết bị lược rác tinh (1 mm)]
[Bể tách dầu mỡ trọng lực]
[Bể điều hòa (Sục khí khuếch tán)]
[Bể trung hòa (Chỉnh pH)]
[Bể khử trùng (NaOCl)]
Các thông số công nghệ và chu kỳ hoạt động chính:
- Tiền xử lý cơ học: Nước thải qua song chắn rác thô và bể gom được bơm lên máy lược rác tinh khe 1 mm (công suất tối đa 175 m³/h) để loại bỏ chất rắn lơ lửng thô, sau đó chảy qua bể tách dầu mỡ gạt bọt váng tự động (chu kỳ 5 phút/lần) trước khi vào bể điều hòa.
- Xử lý hóa lý: Nước thải từ bể điều hòa được bơm định lượng vào bể phản ứng keo tụ (khuấy nhanh 80–100 vòng/phút), tiếp tục sang bể tạo bông (khuấy chậm 20–30 vòng/phút) để liên kết bông cặn, sau đó tách cặn tại bể lắng ly tâm (gạt bùn 0,06 vòng/phút) và đưa qua bể trung hòa (khuấy 116 vòng/phút) để ổn định pH về mức trung tính ($pH \approx 7$).
- Xử lý sinh học SBR (Chu kỳ vận hành khép kín):
- Pha cấp nước (khoảng 4 giờ): Cung cấp nước thải vào bể theo chế độ hòa trộn hoặc sục khí linh hoạt tùy nồng độ BOD đầu vào.
- Pha phản ứng (khoảng 4 giờ): Sục khí hiếu khí kết hợp hệ thống 8 máy khuấy chìm ($30{,}6\text{ m}^3/\text{h}$) nhằm oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ, chuyển hóa amoni ($NH_4^+$) thành nitrit ($NO_2^-$) và nitrat ($NO_3^-$).
- Pha lắng (kết thúc sớm hơn 2 giờ): Quá trình diễn ra trong điều kiện thủy lực tĩnh hoàn toàn (hiệu quả thủy lực đạt 100%) để bùn hoạt tính lắng xuống đáy.
- Pha rút nước và xả bùn (khoảng 1 giờ): Thiết bị gạn nước Decanter dạng phao thu phần nước trong bề mặt, đồng thời bơm xả bùn hoạt tính dư về bể chứa bùn sinh học.
- Pha chờ: Ổn định bể để sẵn sàng nạp mẻ nước thải tiếp theo.
- Xử lý bùn: Bùn hóa lý từ bể lắng ly tâm được bơm trục vít chuyển về bể chứa bùn hóa lý; bùn sinh học được phân hủy kỵ khí sơ bộ tại bể bùn sinh học trước khi đưa qua máy ép bùn băng tải và sân phơi bùn.
Kết quả và đóng góp
Kết quả quan trắc và hiệu quả xử lý thực tế
Kết quả phân tích mẫu nước thải đầu vào và nước sau xử lý tại Module 4 của Trạm xử lý nước thải tập trung KCN Hiệp Phước được ghi nhận như sau:
| STT |
Thông số ô nhiễm |
Đơn vị |
Nước thải đầu vào |
Nước thải sau xử lý |
QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B) |
QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A) |
| 1 |
Nhiệt độ |
$^\circ\text{C}$ |
45 |
30 |
40 |
40 |
| 2 |
Độ màu |
$\text{Pt/Co}$ |
200 |
64 |
150 |
50 |
| 3 |
pH |
- |
5 – 9 |
7 |
5,5 – 9 |
6 – 9 |
| 4 |
$\text{BOD}_5$ ($20^\circ\text{C}$) |
$\text{mg/L}$ |
500 |
20 |
50 |
30 |
| 5 |
$\text{COD}$ |
$\text{mg/L}$ |
600 |
27 |
150 |
75 |
| 6 |
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) |
$\text{mg/L}$ |
200 |
17 |
100 |
50 |
| 7 |
Asen (As) |
$\text{mg/L}$ |
0,05 |
< 0,01 |
1 |
0,5 |
| 8 |
Sắt (Fe) |
$\text{mg/L}$ |
- |
1,21 |
5 |
1 |
| 9 |
Tổng Cyanua |
$\text{mg/L}$ |
0,1 |
0,1 |
- |
0,07 |
| 10 |
Tổng Phenol |
$\text{mg/L}$ |
0,5 |
< 0,5 |
- |
0,1 |
| 11 |
Tổng dầu mỡ khoáng |
$\text{mg/L}$ |
8,1 |
< 0,3 |
10 |
5 |
| 12 |
Sunfua |
$\text{mg/L}$ |
- |
0,1 |
10 |
5 |
| 13 |
$\text{NH}_3\text{-N}$ |
$\text{mg/L}$ |
50 |
50 |
10 |
5 |
| 14 |
Tổng Nitơ (TN) |
$\text{mg/L}$ |
90 |
32,86 |
40 (Cột B) / 6 |
4 |
| 15 |
Tổng Phốt pho (TP) |
$\text{mg/L}$ |
10 |
- |
6 |
- |
| 16 |
Clorua |
$\text{mg/L}$ |
810 |
870 |
1000 |
500 |
| 17 |
Clo dư |
$\text{mg/L}$ |
1,62 |
< 0,001 |
2 |
1 |
| 18 |
Hóa chất BVTV Clo hữu cơ |
$\text{mg/L}$ |
0,1 |
< 0,1 |
- |
0,05 |
| 19 |
Hóa chất BVTV Phốt pho hữu cơ |
$\text{mg/L}$ |
0,81 |
< 0,005 |
1 |
0,3 |
| 20 |
Tổng PCB |
$\text{mg/L}$ |
0,01 |
< 0,01 |
- |
0,003 |
| 21 |
Tổng Coliform |
$\text{VK/100mL}$ |
5000 |
3000 |
5000 |
3000 |
| 22 |
Tổng hoạt độ phóng xạ $\alpha$ |
$\text{Bq/L}$ |
0,1 |
< 0,1 |
- |
0,1 |
| 23 |
Tổng hoạt độ phóng xạ $\beta$ |
$\text{Bq/L}$ |
1 |
< 0,01 |
1 |
1 |
Đánh giá hiệu quả xử lý: Các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ và chất rắn lơ lửng đều giảm mạnh: $\text{BOD}_5$ giảm từ 500 mg/L xuống 20 mg/L (hiệu suất xử lý đạt 96%); $\text{COD}$ giảm từ 600 mg/L xuống 27 mg/L (hiệu suất đạt 95,5%); TSS giảm từ 200 mg/L xuống 17 mg/L (hiệu suất đạt 91,5%); hàm lượng dầu mỡ khoáng giảm xuống dưới 0,3 mg/L. Toàn bộ các chỉ tiêu sau xử lý đều đáp ứng QCVN 40:2011/BTNMT Cột B (nhiều chỉ tiêu quan trọng đạt Cột A).
Giải pháp và đóng góp của tác giả
- Đóng góp kỹ thuật: Đã hệ thống hóa toàn bộ cấu tạo kỹ thuật, thông số máy móc thiết bị và cơ chế điều khiển SCADA thực tế của Module 4 Giai đoạn 2 tại KCN Hiệp Phước.
- Đề xuất thiết kế: Xây dựng phương án công nghệ, tính toán thông số kỹ thuật chi tiết và lập bản vẽ thiết kế bằng AutoCAD cho hệ thống tái sử dụng nước thải quy mô 500 m³/ngày đêm.
- Khai toán kinh phí: Cung cấp bảng dữ liệu dự toán khối lượng xây dựng công trình bể, danh mục thiết bị và chi phí đầu tư ban đầu, tạo cơ sở thực tế cho các đơn vị có nhu cầu cải tạo hệ thống xử lý công suất nhỏ.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế:
- Đề tài tập trung chủ yếu vào việc khảo sát trạm hiện hữu và thực hiện tính toán thiết kế trên bản vẽ lý thuyết kết hợp khai toán sơ bộ, chưa có điều kiện thi công lắp đặt mô hình pilot thực nghiệm để kiểm chứng độ ổn định của hệ thống 500 m³/ngày đêm.
- Số liệu phân tích nước thải đầu ra phụ thuộc vào nhật ký quan trắc của trạm trong giai đoạn thực tập ngắn hạn (từ tháng 02/2020 đến tháng 06/2020).
- Hướng mở rộng:
- Triển khai mô hình pilot thực tế theo đúng các thông số thiết kế đã tính toán để theo dõi biến động chất lượng nước khi tái sử dụng cho các mục đích cụ thể (tưới cây xanh, rửa đường nội bộ KCN, làm mát tuần hoàn cho nhà xưởng).
- Tối ưu hóa liều lượng hóa chất keo tụ PAC/phèn sắt và chất trợ keo tụ nhằm giảm chi phí vận hành hóa lý trong hệ thống tái sử dụng.
Giá trị tham khảo
- Đối tượng sử dụng:
- Sinh viên và học viên chuyên ngành Công nghệ sinh học (mảng Nông nghiệp – Môi trường), Kỹ thuật môi trường và Quản lý môi trường đang thực hiện đồ án tốt nghiệp hoặc nghiên cứu về xử lý nước thải công nghiệp.
- Kỹ sư môi trường, cán bộ quản lý kỹ thuật tại các ban quản lý khu công nghiệp hoặc doanh nghiệp vừa và nhỏ có nhu cầu nâng cấp, cải tạo trạm xử lý nước thải công suất nhỏ.
- Các phần nội dung có giá trị tham khảo cao:
- Thuyết minh cấu tạo, nguyên lý vận hành và hình ảnh thực tế của từng đơn nguyên công nghệ (lược rác tinh, bể tách dầu, bể phản ứng, bể tạo bông, bể lắng ly tâm, bể trung hòa, bể SBR với thiết bị Decanter dạng phao).
- Bảng so sánh chi tiết ưu nhược điểm giữa công nghệ bùn hoạt tính theo mẻ (SBR) và công nghệ hiếu khí truyền thống (Aerotank).
- Hồ sơ dữ liệu phân tích chất lượng nước thải đầu vào - đầu ra thực tế tại KCN Hiệp Phước đối chiếu theo QCVN 40:2011/BTNMT.
Câu hỏi thường gặp
1. Trạm xử lý nước thải tập trung KCN Hiệp Phước có tổng quy mô công suất là bao nhiêu và nước sau xử lý xả ra đâu?
Trạm xử lý nước thải tập trung KCN Hiệp Phước có tổng công suất xử lý đạt 12.000 m³/ngày đêm, gồm 4 module chia làm 2 giai đoạn. Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn theo QCVN 40:2011/BTNMT Cột B được xả vào nguồn tiếp nhận là Rạch Dinh Ông.
2. Công nghệ xử lý sinh học áp dụng tại Module 4 Giai đoạn 2 của trạm là gì và chu trình gồm những pha nào?
Module 4 Giai đoạn 2 sử dụng công nghệ bùn hoạt tính hiếu khí theo mẻ SBR (Sequencing Batch Reactor). Chu trình hoạt động gồm 5 pha: Pha cấp nước (khoảng 4 giờ), Pha phản ứng sục khí kết hợp khuấy trộn nitrat hóa (khoảng 4 giờ), Pha lắng tĩnh (dưới 2 giờ), Pha rút nước mặt bằng phao Decanter kết hợp xả bùn (khoảng 1 giờ) và Pha chờ cấp nước mới.
3. Các loại hóa chất nào được sử dụng trong chuỗi công nghệ hóa lý và khử trùng của trạm?
Hệ thống sử dụng phèn sắt(III) làm chất keo tụ tại bể phản ứng; dung dịch Polymer Anion làm chất trợ keo tụ tại bể tạo bông; dung dịch Xút ($NaOH$ 30–32%) và Axit Sunfuric ($H_2SO_4$) để điều chỉnh pH tại bể phản ứng và bể trung hòa; dung dịch Natri hypoclorit ($NaOCl$) tại bể khử trùng.
4. Thiết bị lược rác tinh và bể điều hòa tại Module 4 có thông số kỹ thuật như thế nào?
Thiết bị lược rác tinh được làm bằng inox chống ăn mòn với kích thước khe lọc 1 mm, công suất cực đại 175 m³/h. Bể điều hòa được trang bị hệ thống đĩa phân phối khí thô dưới đáy, 2 máy thổi khí công suất $26\text{ m}^3/\text{phút}$ (cột áp 6 m), 3 bơm nước thải công suất $150\text{ m}^3/\text{h}$ (cột áp 8 m), cảm biến đo mức bằng sóng siêu âm và thiết bị đo lưu lượng dải đo 88–2209 m³/h.
5. Hiệu quả khử các chỉ tiêu ô nhiễm chính (BOD, COD, TSS) tại trạm đạt mức nào?
Nước thải sau khi qua trạm xử lý có $\text{BOD}_5$ giảm từ 500 mg/L xuống 20 mg/L (hiệu suất 96%), $\text{COD}$ giảm từ 600 mg/L xuống 27 mg/L (hiệu suất 95,5%), TSS giảm từ 200 mg/L xuống 17 mg/L (hiệu suất 91,5%), tổng Coliform đạt 3000 vi khuẩn/100mL, đáp ứng đầy đủ quy chuẩn xả thải và đạt mức giới hạn Cột A đối với nhiều chỉ tiêu.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phạm Ngọc Danh đã hoàn thành việc khảo sát chi tiết hiện trạng hạ tầng, cơ cấu tổ chức và quy trình công nghệ xử lý nước thải tại Trạm xử lý nước thải tập trung KCN Hiệp Phước (trọng tâm là Module 4 Giai đoạn 2 công nghệ SBR). Dựa trên kết quả phân tích chất lượng nước thực tế đạt quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT và các ưu điểm công nghệ đã tổng hợp, tác giả đã xây dựng phương án tính toán thiết kế kỹ thuật, bản vẽ AutoCAD và khai toán chi phí đầu tư cho hệ thống tái sử dụng nước thải công suất 500 m³/ngày đêm. Công trình là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích, cung cấp đầy đủ thông số thực nghiệm và cơ sở tính toán cho các đề tài nghiên cứu cũng như các dự án cải tạo, nâng cấp trạm xử lý nước thải công nghiệp.