Tổng quan nghiên cứu

Thành phố Phan Rang – Tháp Chàm, với dân số dự kiến tăng từ khoảng 170.720 người năm 2014 lên 461.000 người năm 2025, đang đối mặt với áp lực lớn về xử lý nước thải sinh hoạt do tốc độ đô thị hóa và phát triển công nghiệp nhanh chóng. Hiện tại, nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt của thành phố có công suất 5.000 m³/ngày đêm, không đáp ứng được nhu cầu gia tăng và chất lượng nước thải sau xử lý chưa đạt tiêu chuẩn loại A theo QCVN 14:2008/BTNMT. Các chỉ tiêu như BOD₅ và SS sau xử lý vượt quá mức cho phép lần lượt gấp hơn 2 lần và 1,2 lần, với hiệu suất xử lý chỉ đạt khoảng 40-45%. Hệ thống thu gom nước thải còn hạn chế, tỷ lệ đấu nối thấp, gây ô nhiễm môi trường và ngập úng tại nhiều khu vực.

Mục tiêu nghiên cứu là cải tạo, nâng cấp nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt thành phố Phan Rang – Tháp Chàm nhằm nâng cao công suất và hiệu quả xử lý, đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A theo QCVN 14:2008/BTNMT, đồng thời xây dựng kế hoạch vận hành, bảo dưỡng phù hợp. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt hiện có của thành phố, với dự báo nhu cầu xử lý đến năm 2025. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường, cải thiện điều kiện sống và thúc đẩy phát triển kinh tế xã hội bền vững cho thành phố.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình xử lý nước thải sinh hoạt, bao gồm:

  • Lý thuyết xử lý sinh học hiếu khí và kỵ khí: Áp dụng các công nghệ bùn hoạt tính, bể Aeroten, bể SBR, mương oxy hóa tuần hoàn và bể UASB nhằm phân hủy các chất hữu cơ trong nước thải.
  • Mô hình công nghệ xử lý nước thải bằng hồ sinh học có thổi khí: Sử dụng hồ sục khí kết hợp khuấy trộn để tăng cường oxy hòa tan, thúc đẩy hoạt động vi sinh vật hiếu khí.
  • Khái niệm về hiệu suất xử lý và tiêu chuẩn nước thải: Đánh giá hiệu quả xử lý dựa trên các chỉ tiêu BOD₅, SS, tổng Nitơ, tổng Photpho và Coliform theo QCVN 14:2008/BTNMT loại A.
  • Mô hình quản lý vận hành và bảo dưỡng hệ thống xử lý nước thải: Bao gồm các quy trình vận hành tự động và thủ công, bảo trì thiết bị, kiểm soát chất lượng nước đầu vào và đầu ra.

Phương pháp nghiên cứu

  • Thu thập và phân tích tài liệu: Tổng hợp số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, hiện trạng hệ thống xử lý nước thải và các công nghệ xử lý nước thải hiện hành.
  • Phương pháp thống kê: Xử lý số liệu về lưu lượng, chất lượng nước thải, dân số và dự báo nhu cầu xử lý đến năm 2025.
  • Phương pháp so sánh: Đánh giá hiệu quả công nghệ hiện tại so với các tiêu chuẩn Việt Nam và các nhà máy xử lý nước thải tương tự trong nước.
  • Phương pháp tính toán thiết kế: Tính toán công suất, kích thước các công trình, lượng hóa chất khử trùng, chi phí đầu tư và vận hành dựa trên số liệu thu thập được.
  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Số liệu được thu thập từ nhà máy xử lý nước thải hiện tại, các trạm bơm, hệ thống cống thoát nước và các điểm quan trắc nước thải đầu vào, đầu ra.
  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong giai đoạn 2015-2017, bao gồm khảo sát hiện trạng, phân tích số liệu, đề xuất phương án thiết kế và xây dựng kế hoạch vận hành.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng công suất và hiệu quả xử lý: Nhà máy xử lý nước thải hiện có công suất 5.000 m³/ngày đêm, không đáp ứng nhu cầu dự kiến tăng lên khoảng 10.000 m³/ngày đêm vào năm 2025. Hiệu suất xử lý BOD₅ và SS chỉ đạt 40% và 45%, với nồng độ sau xử lý lần lượt là 120 mg/l và 120 mg/l, vượt tiêu chuẩn cho phép (BOD₅ ≤ 50 mg/l, SS ≤ 100 mg/l).

  2. Chất lượng công trình và thiết bị xuống cấp: Lớp chống thấm HDPE của hồ hiếu khí bị phồng rộp khoảng 50 m², các đầu đo DO và đồng hồ lưu lượng hỏng, hệ thống mương phân phối nước chưa hợp lý, gây khó khăn trong vận hành và phân phối nước đều giữa các bể.

  3. Hệ thống thu gom nước thải chưa đồng bộ: Tỷ lệ thu gom nước thải thấp, hệ thống cống thoát nước chung chưa hoàn chỉnh, nhiều khu vực chưa có hệ thống thu gom, dẫn đến tình trạng nước thải chưa được xử lý xả trực tiếp ra môi trường, gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm.

  4. Đề xuất công nghệ nâng cấp: Hai phương án chính được đề xuất là sử dụng công nghệ bể SBR và công nghệ mương oxy hóa tuần hoàn. Phương án SBR phù hợp với quy mô vừa và nhỏ, hiệu quả xử lý BOD₅ có thể đạt dưới 20 mg/l, trong khi mương oxy hóa có ưu điểm chi phí vận hành thấp, hiệu quả xử lý BOD₅ đạt 85-95%, khả năng khử nitơ đạt 40-80%.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân hiệu quả xử lý thấp là do công nghệ hồ sinh học có thổi khí hiện tại sử dụng diện tích lớn, thiết bị sục khí và đo lường bị hỏng, vận hành chủ yếu thủ công, không đáp ứng được tải lượng nước thải tăng nhanh. So sánh với các nhà máy xử lý nước thải Bắc Giang và Nha Trang, công nghệ bể SBR và mương oxy hóa cho hiệu quả xử lý cao hơn, đồng thời tiết kiệm diện tích và chi phí vận hành.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu suất xử lý BOD₅, SS trước và sau xử lý giữa các công nghệ, bảng tổng hợp chi phí đầu tư và vận hành, cũng như sơ đồ mặt bằng nhà máy hiện trạng và đề xuất. Việc nâng cấp hệ thống không chỉ cải thiện chất lượng nước thải mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường, góp phần phát triển bền vững thành phố.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp công nghệ xử lý nước thải: Áp dụng công nghệ bể SBR hoặc mương oxy hóa tuần hoàn để tăng công suất xử lý lên khoảng 10.000 m³/ngày đêm, đảm bảo nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A theo QCVN 14:2008/BTNMT. Thời gian thực hiện dự kiến trong 2-3 năm, do UBND thành phố phối hợp với Sở Xây dựng và Sở Tài nguyên Môi trường.

  2. Cải tạo, sửa chữa công trình hiện hữu: Khắc phục sự cố lớp chống thấm HDPE, thay thế các thiết bị đo DO, đồng hồ lưu lượng, lắp đặt van lật tại cống xả để ngăn nước tràn ngược. Thực hiện trong vòng 12 tháng, do Ban quản lý nhà máy và đơn vị thi công chịu trách nhiệm.

  3. Xây dựng hệ thống thu gom nước thải đồng bộ: Mở rộng mạng lưới cống thu gom, tăng tỷ lệ đấu nối nước thải sinh hoạt lên trên 80% đến năm 2025, giảm thiểu xả thải trực tiếp ra môi trường. Thời gian triển khai 3-5 năm, phối hợp giữa UBND thành phố và các đơn vị quản lý hạ tầng.

  4. Đào tạo và nâng cao năng lực vận hành: Tổ chức đào tạo chuyên sâu cho công nhân vận hành về kỹ thuật vận hành tự động, bảo trì thiết bị, giám sát chất lượng nước liên tục. Thực hiện định kỳ hàng năm, do trường đại học và các chuyên gia môi trường phối hợp thực hiện.

  5. Khái toán kinh tế và quản lý chi phí: Lập kế hoạch chi tiết về chi phí đầu tư xây dựng, thiết bị, vận hành, bảo dưỡng nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế và bền vững. Thời gian chuẩn bị trong 6 tháng, do Ban quản lý dự án và các chuyên gia tài chính thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và đô thị: Sử dụng luận văn để xây dựng chính sách, quy hoạch phát triển hệ thống xử lý nước thải, đảm bảo tiêu chuẩn môi trường và phát triển bền vững.

  2. Các đơn vị vận hành và quản lý nhà máy xử lý nước thải: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật, quy trình vận hành và bảo dưỡng được đề xuất nhằm nâng cao hiệu quả xử lý và giảm thiểu sự cố kỹ thuật.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, phân tích số liệu và thiết kế công trình xử lý nước thải trong điều kiện thực tế đô thị Việt Nam.

  4. Nhà đầu tư và doanh nghiệp trong lĩnh vực xử lý nước thải: Đánh giá tiềm năng đầu tư, lựa chọn công nghệ phù hợp và xây dựng kế hoạch phát triển hệ thống xử lý nước thải tại các đô thị tương tự.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nâng cấp nhà máy xử lý nước thải Phan Rang – Tháp Chàm?
    Do dân số tăng nhanh và lượng nước thải sinh hoạt vượt công suất thiết kế hiện tại, đồng thời chất lượng nước thải sau xử lý chưa đạt tiêu chuẩn, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.

  2. Công nghệ bể SBR có ưu điểm gì so với công nghệ hồ sinh học hiện tại?
    Bể SBR có hiệu quả xử lý cao, khử được nitơ và photpho, vận hành linh hoạt, không cần bể lắng thứ cấp, tiết kiệm diện tích và dễ dàng tự động hóa, phù hợp với quy mô vừa và nhỏ.

  3. Phương án mương oxy hóa có hạn chế gì?
    Mương oxy hóa yêu cầu diện tích đất lớn, phù hợp với khu vực có quỹ đất rộng và giá thành đất thấp, không thích hợp cho các đô thị có mật độ xây dựng cao.

  4. Làm thế nào để đảm bảo vận hành nhà máy hiệu quả sau khi nâng cấp?
    Cần đào tạo nhân viên vận hành, trang bị hệ thống giám sát tự động, bảo trì định kỳ thiết bị và xây dựng quy trình vận hành chuẩn, đồng thời có kế hoạch quản lý chất lượng nước liên tục.

  5. Chi phí đầu tư và vận hành nâng cấp nhà máy có cao không?
    Chi phí đầu tư ban đầu có thể lớn do cải tạo công trình và mua thiết bị mới, nhưng chi phí vận hành giảm nhờ công nghệ hiện đại và hiệu quả xử lý cao, góp phần tiết kiệm chi phí xử lý môi trường lâu dài.

Kết luận

  • Thành phố Phan Rang – Tháp Chàm cần nâng cấp nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt để đáp ứng nhu cầu tăng dân số và tiêu chuẩn môi trường.
  • Hiệu suất xử lý hiện tại thấp, công trình và thiết bị xuống cấp, hệ thống thu gom nước thải chưa đồng bộ.
  • Đề xuất áp dụng công nghệ bể SBR hoặc mương oxy hóa tuần hoàn nhằm nâng cao hiệu quả xử lý và công suất.
  • Cải tạo, sửa chữa công trình hiện hữu và xây dựng kế hoạch vận hành, bảo dưỡng chuyên nghiệp là cần thiết.
  • Các bước tiếp theo bao gồm lập dự án đầu tư, triển khai thi công và đào tạo nhân lực vận hành, nhằm đảm bảo phát triển bền vững hệ thống xử lý nước thải thành phố.

Hành động ngay để bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng cuộc sống cho cộng đồng tại Phan Rang – Tháp Chàm!