Tổng quan nghiên cứu

Ngành dệt may tại Việt Nam đóng vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế với kim ngạch xuất khẩu đạt khoảng 29,81 tỷ USD năm 2020, chiếm 13% tổng kim ngạch xuất khẩu cả nước. Nhà máy may Gia Bình, tỉnh Bắc Ninh, với quy mô hơn 700 lao động, phát sinh lượng lớn nước thải sinh hoạt giàu Nitơ, chủ yếu từ khu vực bếp, nhà ăn và nhà vệ sinh. Nước thải chứa hàm lượng cao các chỉ tiêu ô nhiễm như BOD5, COD, TSS, tổng Nitơ (T-N), tổng Phốt pho (T-P) vượt 5-10 lần so với quy chuẩn Việt Nam QCVN 14:2015/BTNMT, gây nguy cơ ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiện trạng chất lượng nước thải tại nhà máy, tính toán chỉ số chất lượng nước, đồng thời ứng dụng công nghệ xử lý sinh học hoàn toàn AAO nhằm xử lý triệt để nước thải sinh hoạt giàu Nitơ. Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 04/2021 đến tháng 05/2022 tại nhà máy may Gia Bình, với ý nghĩa quan trọng trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường, bảo vệ sức khỏe cộng đồng và nâng cao hiệu quả quản lý môi trường trong ngành dệt may.

Việc áp dụng công nghệ AAO không chỉ giúp xử lý đồng thời các chỉ tiêu hữu cơ và Nitơ mà còn tiết kiệm chi phí vận hành, diện tích xây dựng, phù hợp với quy mô vừa và nhỏ của nhà máy. Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao nhận thức và cung cấp cơ sở khoa học cho các giải pháp xử lý nước thải trong ngành công nghiệp dệt may tại Việt Nam.

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 học, trong đó nổi bật là:

  • Công nghệ AAO (Anaerobic – Anoxic – Oxic): Kết hợp ba giai đoạn xử lý sinh học gồm kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí để xử lý đồng thời các chất hữu cơ, Nitơ và Phốt pho trong nước thải. Quá trình kỵ khí phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp thành khí sinh học (CH4, CO2), giai đoạn thiếu khí thực hiện khử Nitrat thành khí Nitơ, và giai đoạn hiếu khí oxy hóa các chất hữu cơ còn lại.

  • Quá trình phân hủy kỵ khí: Bao gồm bốn giai đoạn thủy phân, axit hóa, acet hóa và mêtan hóa, trong đó vi sinh vật kỵ khí chuyển hóa các chất hữu cơ thành khí sinh học và sinh khối vi sinh vật.

  • Khái niệm và tiêu chuẩn môi trường: Dựa trên Luật Bảo vệ môi trường 2020 và các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia như QCVN 14:2015/BTNMT về nước thải sinh hoạt, các thông số pH, BOD5, COD, TSS, tổng Nitơ, tổng Phốt pho, Coliforms được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm và hiệu quả xử lý.

Các khái niệm chính bao gồm: nước thải sinh hoạt giàu Nitơ, ô nhiễm nước, xử lý sinh học kỵ khí, xử lý thiếu khí, xử lý hiếu khí, và các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu thực tế tại nhà máy may Gia Bình từ tháng 04/2021 đến tháng 05/2022, bao gồm 16 mẫu nước thải lấy tại vị trí đầu vào và sau xử lý. Các thông số phân tích gồm pH, BOD5, COD, TSS, tổng Nitơ, tổng Phốt pho, tổng dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt, Cadimi, Crom (VI), và Coliforms.

  • Phương pháp lấy mẫu và phân tích: Tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia TCVN 6663, TCVN 6492, SMEWW, TCVN 6001, TCVN 6625, TCVN 6202, TCVN 6638, TCVN 6202, SMEWW 9221B. Mẫu được lấy vào các thời điểm nghỉ ca, ăn trưa để phản ánh chính xác lưu lượng và tải lượng ô nhiễm.

  • Phương pháp phân tích số liệu: Sử dụng phần mềm Excel để tổng hợp, xử lý và biểu diễn dữ liệu dưới dạng bảng, biểu đồ so sánh với quy chuẩn Việt Nam. Phương pháp so sánh được áp dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm và hiệu quả xử lý của công nghệ AAO.

  • Timeline nghiên cứu: Thi công xây dựng trạm xử lý từ tháng 04/2021 đến tháng 12/2021; đánh giá hiệu quả xử lý từ tháng 01/2022 đến tháng 05/2022.

Phương pháp nghiên cứu đảm bảo tính khoa học, khách quan và độ tin cậy cao, phù hợp với mục tiêu và phạm vi nghiên cứu.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiện trạng ô nhiễm nước thải sinh hoạt: Các chỉ tiêu BOD5 dao động từ 176 đến 212 mg/l, COD từ 315 đến 338 mg/l, TSS từ 115 đến 156 mg/l, tổng Nitơ từ 102 đến 114 mg/l, tổng Phốt pho từ 40 đến 48 mg/l, đều vượt quy chuẩn QCVN 14:2015/BTNMT (BOD5: 30 mg/l, COD: 75 mg/l, TSS: 50 mg/l, T-N: 20 mg/l, T-P: 4 mg/l) từ 3 đến 10 lần. Coliforms đạt khoảng 3,1x10^4 đến 3,8x10^4 MPN/100ml, vượt mức cho phép.

  2. Hiệu quả xử lý công nghệ AAO: Sau xử lý, các chỉ tiêu giảm mạnh, BOD5 giảm khoảng 85%, COD giảm 80%, TSS giảm 75%, tổng Nitơ giảm 70%, tổng Phốt pho giảm 65%, Coliforms giảm trên 90%. Kết quả này cho thấy công nghệ AAO xử lý hiệu quả đồng thời các chỉ tiêu hữu cơ và Nitơ, đáp ứng yêu cầu xả thải theo quy chuẩn Việt Nam.

  3. Tải lượng nước thải và công suất trạm xử lý: Lưu lượng nước thải trung bình khoảng 45 m³/ngày, lưu lượng tối đa có thể lên đến 135 m³/ngày, công suất trạm xử lý được thiết kế phù hợp với lưu lượng này, đảm bảo vận hành ổn định.

  4. Đặc điểm nguồn thải: Nước thải sinh hoạt giàu Nitơ chủ yếu phát sinh từ khu vực bếp, nhà ăn với thành phần dầu mỡ, chất tẩy rửa và hữu cơ cao, cùng với nước thải sinh hoạt từ nhà vệ sinh và vệ sinh sàn nhà xưởng.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả xử lý cao của công nghệ AAO được giải thích bởi sự kết hợp ba giai đoạn sinh học: kỵ khí giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ phức tạp thành khí sinh học, thiếu khí thực hiện quá trình khử Nitrat thành khí Nitơ, và hiếu khí oxy hóa các chất hữu cơ còn lại. So với các công nghệ xử lý truyền thống như A/O hay SBR, AAO có ưu điểm xử lý đồng thời Nitơ và Phốt pho với hiệu suất cao hơn, phù hợp với điều kiện nước thải sinh hoạt giàu Nitơ tại nhà máy.

Kết quả nghiên cứu tương đồng với các báo cáo ngành và nghiên cứu quốc tế về hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ AAO. Việc giảm tải các chỉ tiêu ô nhiễm góp phần giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng xung quanh nhà máy.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ thể hiện sự giảm tải các chỉ tiêu BOD5, COD, TSS, T-N, T-P và Coliforms trước và sau xử lý, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả công nghệ.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Triển khai rộng rãi công nghệ AAO: Áp dụng công nghệ xử lý sinh học hoàn toàn AAO cho các nhà máy may và cơ sở sản xuất có nước thải sinh hoạt giàu Nitơ nhằm nâng cao hiệu quả xử lý, giảm ô nhiễm môi trường. Chủ thể thực hiện: các doanh nghiệp ngành dệt may; thời gian: trong vòng 1-2 năm.

  2. Tăng cường giám sát và quản lý chất lượng nước thải: Thiết lập hệ thống quan trắc liên tục các chỉ tiêu ô nhiễm tại các nhà máy để kịp thời phát hiện và xử lý sự cố, đảm bảo tuân thủ quy chuẩn môi trường. Chủ thể thực hiện: cơ quan quản lý môi trường địa phương; timeline: triển khai ngay và duy trì thường xuyên.

  3. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho cán bộ vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về vận hành, bảo trì hệ thống xử lý nước thải công nghệ AAO nhằm đảm bảo hiệu quả và ổn định hệ thống. Chủ thể thực hiện: nhà máy và các đơn vị đào tạo chuyên ngành; thời gian: 6 tháng đầu sau khi lắp đặt.

  4. Nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý phù hợp: Tiếp tục nghiên cứu cải tiến công nghệ AAO, kết hợp với các phương pháp xử lý bổ sung để xử lý triệt để các chất ô nhiễm khó phân hủy và giảm chi phí vận hành. Chủ thể thực hiện: các viện nghiên cứu, trường đại học; timeline: 2-3 năm tiếp theo.

  5. Xây dựng chính sách hỗ trợ và khuyến khích đầu tư: Nhà nước cần có chính sách ưu đãi, hỗ trợ tài chính cho các doanh nghiệp đầu tư hệ thống xử lý nước thải hiện đại, góp phần bảo vệ môi trường bền vững. Chủ thể thực hiện: Bộ Tài nguyên và Môi trường, Bộ Công Thương; thời gian: trong kế hoạch phát triển ngành.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp ngành dệt may và các nhà máy sản xuất: Nắm bắt công nghệ xử lý nước thải hiệu quả, áp dụng vào thực tế để giảm thiểu ô nhiễm, đảm bảo tuân thủ quy định môi trường, nâng cao uy tín và trách nhiệm xã hội.

  2. Cơ quan quản lý môi trường: Sử dụng kết quả nghiên cứu làm cơ sở khoa học để xây dựng chính sách, quy chuẩn và hướng dẫn giám sát chất lượng nước thải trong ngành dệt may và các khu công nghiệp.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành môi trường: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, ứng dụng công nghệ AAO và các kết quả phân tích để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo, nâng cao kiến thức chuyên môn.

  4. Tổ chức tư vấn và thiết kế hệ thống xử lý nước thải: Áp dụng các kết quả và thiết kế dây chuyền công nghệ AAO để tư vấn, thiết kế các hệ thống xử lý nước thải phù hợp với đặc thù nước thải sinh hoạt giàu Nitơ.

Câu hỏi thường gặp

  1. Công nghệ AAO là gì và ưu điểm nổi bật?
    Công nghệ AAO là quá trình xử lý sinh học kết hợp ba giai đoạn kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí, giúp xử lý đồng thời các chất hữu cơ, Nitơ và Phốt pho trong nước thải. Ưu điểm là hiệu quả xử lý cao, tiết kiệm diện tích và chi phí vận hành thấp, phù hợp với nước thải sinh hoạt giàu Nitơ.

  2. Tại sao nước thải sinh hoạt tại nhà máy may Gia Bình có hàm lượng Nitơ cao?
    Nước thải sinh hoạt chủ yếu phát sinh từ khu vực bếp, nhà ăn chứa nhiều dầu mỡ, chất tẩy rửa và thức ăn thừa, cùng với nước thải sinh hoạt từ nhà vệ sinh có chứa các hợp chất Nitơ. Điều này làm tăng nồng độ tổng Nitơ trong nước thải vượt quy chuẩn.

  3. Hiệu quả xử lý của công nghệ AAO được đánh giá như thế nào?
    Sau xử lý bằng công nghệ AAO, các chỉ tiêu BOD5, COD, TSS, tổng Nitơ và tổng Phốt pho giảm từ 65% đến 85%, Coliforms giảm trên 90%, đáp ứng các quy chuẩn môi trường hiện hành, chứng tỏ hiệu quả xử lý cao và ổn định.

  4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích được thực hiện ra sao?
    Mẫu nước thải được lấy tại vị trí đầu vào và sau xử lý vào các thời điểm nghỉ ca, ăn trưa để phản ánh chính xác lưu lượng và tải lượng ô nhiễm. Phân tích theo các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế, đảm bảo độ chính xác và tin cậy của số liệu.

  5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế?
    Doanh nghiệp có thể triển khai lắp đặt hệ thống xử lý nước thải công nghệ AAO theo thiết kế đề xuất, đồng thời đào tạo nhân viên vận hành, giám sát chất lượng nước thải thường xuyên và phối hợp với cơ quan quản lý để đảm bảo tuân thủ quy định môi trường.

Kết luận

  • Nước thải sinh hoạt tại nhà máy may Gia Bình có hàm lượng ô nhiễm hữu cơ và Nitơ vượt quy chuẩn từ 3 đến 10 lần, gây nguy cơ ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
  • Công nghệ xử lý sinh học hoàn toàn AAO được ứng dụng thành công, giảm tải các chỉ tiêu ô nhiễm từ 65% đến 90%, đáp ứng yêu cầu xả thải theo quy chuẩn Việt Nam.
  • Thiết kế và vận hành trạm xử lý phù hợp với lưu lượng nước thải trung bình 45 m³/ngày và tối đa 135 m³/ngày, đảm bảo hiệu quả và ổn định.
  • Đề xuất triển khai rộng rãi công nghệ AAO, tăng cường giám sát, đào tạo vận hành và nghiên cứu phát triển công nghệ để nâng cao hiệu quả xử lý.
  • Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học quan trọng cho các doanh nghiệp, cơ quan quản lý và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực xử lý nước thải sinh hoạt giàu Nitơ ngành dệt may.

Hành động tiếp theo: Các doanh nghiệp và cơ quan quản lý cần phối hợp triển khai công nghệ AAO, đồng thời đẩy mạnh công tác giám sát và đào tạo để bảo vệ môi trường bền vững.