Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng và sự gia tăng dân số tập trung tại các đô thị lớn ở Việt Nam đã dẫn đến sự hình thành hàng loạt khu dân cư, tổ hợp căn hộ chung cư cao tầng. Lượng nước cấp cho nhu cầu sinh hoạt tại các khu đô thị tập trung rất lớn, kéo theo lưu lượng nước thải phát sinh hàng ngày ở mức cao. Phần lớn nước thải sinh hoạt tại nhiều khu dân cư chưa được đầu tư trạm xử lý cục bộ khép kín mà đấu nối trực tiếp vào mạng lưới thoát nước chung rồi đổ ra sông, hồ, kênh rạch, gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng và đe dọa sức khỏe cộng đồng. Nước là nguồn tài nguyên thiên nhiên hữu hạn, việc thu gom, xử lý đạt quy chuẩn và tái sử dụng một phần nước thải sau xử lý là yêu cầu cấp thiết phục vụ phát triển đô thị bền vững.

Dự án Căn hộ Feliz En Vista Capitaland (tọa lạc tại phường Thạnh Mỹ Lợi, Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh) là tổ hợp chung cư cao tầng kết hợp thương mại dịch vụ quy mô lớn, phát sinh lượng nước thải sinh hoạt tập trung. Để giải quyết bài toán ô nhiễm nguồn nước và bảo vệ cảnh quan môi trường tại dự án, đề tài "Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt căn hộ Feliz En Vista Capitaland công suất 1110 m3/ngày và tái sử dụng 40%" được thực hiện.

Mục tiêu nghiên cứu được tác giả xác định cụ thể như sau:

  1. Lựa chọn công nghệ thích hợp để xử lý và tái sử dụng nước thải sinh hoạt cho căn hộ Feliz En Vista Capitaland.
  2. Đảm bảo chất lượng nguồn nước đầu ra đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm phát sinh từ nước thải sinh hoạt.
  3. Học tập và áp dụng các công nghệ xử lý tiên tiến vào thiết kế kỹ thuật, phát huy các kết quả nghiên cứu khoa học.
  4. Nâng cao kiến thức chuyên môn, tích lũy kinh nghiệm thiết kế thực tế cho bản thân.
  5. Trau dồi kỹ năng tính toán, thiết kế và trình bày hồ sơ đồ án chuyên ngành kỹ thuật môi trường.

Mục đích cụ thể của đồ án là thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt có công suất 1110 m3/ngày; trong đó 60% lượng nước sau xử lý đạt Cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT để xả ra nguồn tiếp nhận, và 40% lượng nước được xử lý nâng cao đạt Cột B1 theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT để phục vụ tái sử dụng cho mục đích tưới cây và rửa đường nội bộ.

Nhiệm vụ của đồ án bao gồm:

  1. Lựa chọn công nghệ thích hợp dựa trên đặc tính lưu lượng và chất lượng nước thải đầu vào, đồng thời thuyết minh quy trình công nghệ.
  2. Tính toán và thiết kế chi tiết các công trình đơn vị trong dây chuyền xử lý.
  3. So sánh kỹ thuật và kinh tế giữa các phương án đề xuất để lựa chọn phương án tối ưu.
  4. Lập hồ sơ bản vẽ kỹ thuật gồm 12 bản vẽ chi tiết (sơ đồ công nghệ, cao trình công nghệ, mặt bằng tổng thể, mặt bằng bố trí đường ống - thiết bị và các mặt cắt công trình).
  5. Khái toán kinh phí đầu tư xây dựng, lắp đặt thiết bị và chi phí vận hành trạm xử lý.

Đối tượng nghiên cứu là toàn bộ các nguồn phát sinh nước thải sinh hoạt tại tổ hợp Feliz En Vista Capitaland, bao gồm nước đen từ khu vệ sinh và nước xám từ hoạt động nhà bếp, tẩy rửa sàn, khu thương mại dịch vụ và nhà trẻ. Phạm vi không gian của đề tài giới hạn tại dự án Feliz En Vista Capitaland, góc đường Trương Văn Bang và Lê Hiến Mai, phường Thạnh Mỹ Lợi, Quận 2, Thành phố Hồ Chí Minh. Thời gian thực hiện đồ án diễn ra từ ngày 19/10/2019 đến ngày 23/12/2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án được xây dựng trên nền tảng lý thuyết các quá trình xử lý nước thải:

  • Phương pháp cơ học: Khảo sát quá trình chắn rác bằng song chắn rác, lắng cát trọng lực, tách dầu mỡ nhờ chênh lệch khối lượng riêng và điều hòa lưu lượng, nồng độ chất bẩn.
  • Phương pháp hóa học và hóa lý: Quá trình trung hòa - điều chỉnh pH, keo tụ - tạo bông bằng phèn nhôm hoặc phèn sắt kết hợp polymer, hấp phụ bằng than hoạt tính, quá trình lọc áp lực đa tầng và khử trùng bằng hóa chất Chlorine.
  • Phương pháp sinh học: Cơ chế phân hủy sinh học hiếu khí nhờ bùn hoạt tính lơ lửng (bể Aerotank truyền thống, bể phản ứng sinh học gián đoạn theo mẻ SBR, mương oxy hóa) và cơ chế phân hủy yếm khí (bể tự hoại, bể phản ứng kỵ khí lớp bùn dòng chảy ngược UASB).

Các văn bản pháp luật, tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật được áp dụng trong tính toán:

  • QCVN 14:2008/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt (áp dụng ngưỡng Cột A cho 60% lưu lượng xả thải).
  • QCVN 08-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt (áp dụng ngưỡng Cột B1 cho 40% lưu lượng tái sử dụng).
  • TCVN 4513:1988: Cấp nước bên trong – Tiêu chuẩn thiết kế.
  • QCXDVN 01:2008: Quy chuẩn xây dựng Việt Nam về Quy hoạch xây dựng.
  • TCXDVN 33:2006: Tiêu chuẩn thiết kế Cấp nước - Mạng lưới đường ống và công trình.

Tác giả sử dụng kết hợp các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật:

  • Phương pháp thu thập số liệu: Tổng hợp các chỉ tiêu quy hoạch dân số, số lượng căn hộ, diện tích sàn thương mại, tiêu chuẩn cấp nước để xác định tải lượng chất ô nhiễm và lưu lượng dòng thải.
  • Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Tra cứu các tài liệu giáo trình chuyên ngành kỹ thuật môi trường về công nghệ sinh học và thiết bị xử lý nước thải.
  • Phương pháp so sánh: Phân tích ưu điểm, nhược điểm của hai phương án công nghệ (Phương án 1 dùng bể SBR; Phương án 2 dùng cụm bể Anoxic kết hợp Aerotank và Bể lắng II) về mặt mặt bằng, hiệu suất xử lý và kinh tế.
  • Phương pháp tính toán: Vận dụng các phương trình toán học và công thức thực nghiệm chuyên ngành để tính toán thể tích, kích thước hình học các bể, chọn công suất máy bơm, máy nén khí, diện tích vật liệu lọc và khái toán kinh phí.
  • Phương pháp trao đổi ý kiến: Tham khảo ý kiến chuyên môn của cán bộ hướng dẫn tại trường đại học và kỹ sư tại doanh nghiệp môi trường.
  • Phương pháp đồ họa: Sử dụng phần mềm AutoCAD để xây dựng 12 bản vẽ kỹ thuật chi tiết.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong đồ án xuất phát từ hồ sơ kiến trúc, quy hoạch của dự án Căn hộ Feliz En Vista Capitaland; số liệu phân tích các thông số ô nhiễm ban đầu của mẫu nước thải thực tế do phòng thí nghiệm cung cấp; các bảng tra định mức cấp thoát nước theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Tính toán lưu lượng và thông số ô nhiễm đầu vào

Dự án Feliz En Vista Capitaland gồm 4 block công trình cao 29 tầng (3 block căn hộ, 1 block dịch vụ) với 960 căn hộ. Dân số dự kiến là 2.208 người (2,3 người/căn). Định mức cấp nước căn hộ là 250 L/người/ngày. Lưu lượng nước thải các hạng mục được tính toán như sau:

  • Khối căn hộ: 552 m3/ngày.
  • Nhân viên khối thương mại dịch vụ (48 người, 100 L/người/ngày): 4,8 m3/ngày.
  • Khách hàng trung tâm thương mại (300 người, 15 L/người/ngày): 4,5 m3/ngày.
  • Ban quản lý công trình (15 người, 100 L/người/ngày): 1,5 m3/ngày.
  • Khối nhà trẻ (166 trẻ, 150 L/trẻ/ngày): 24,9 m3/ngày; giáo viên (20 người, 100 L/người/ngày): 2 m3/ngày.
  • Nước vệ sinh sàn thương mại (diện tích 1.211 m2): 0,6 m3/ngày.
  • Nước vệ sinh khu tập kết thùng rác: 0,286 m3/ngày.

Tổng lưu lượng nước thải trung bình là 590,586 m3/ngày. Áp dụng hệ số dùng nước không điều hòa lớn nhất trong ngày Kmax = 1,5, lưu lượng tính toán cực đại là Qthải max = 885,879 m3/ngày (lấy tròn 886 m3/ngày). Để đảm bảo an toàn vận hành và dự phòng phát triển, công suất thiết kế trạm xử lý được chọn là 1110 m3/ngày. Nước tưới tiêu khuôn viên (5.135,73 m2 x 4 L/m2/ngày) là 20,54 m3/ngày.

Bảng so sánh chất lượng nước thải đầu vào và quy chuẩn xả thải:

STT Chỉ tiêu ô nhiễm Đơn vị Nước thải đầu vào QCVN 14:2008 Cột B QCVN 14:2008 Cột A QCVN 08-MT:2015 Cột B1
1 pH - 6,42 5 – 9 5 – 9 5,5 – 9
2 BOD5 mg/L 269 50 30 15
3 COD mg/L 475 - - 30
4 N-NO3- mg/L 0,137 50 30 10
5 TSS mg/L 124 100 50 50
6 Tổng dầu mỡ ĐTV mg/L 14,8 20 10 1
7 Phosphat (P-PO43-) mg/L 5,56 10 6 0,3
8 Amoni (N-NH4+) mg/L 34,0 10 5 0,9
9 Nitrit (N-NO2-) mg/L 0,021 - - 0,05
10 Tổng Coliform MPN/100mL 24 x 10^4 5.000 3.000 7.500

Quy trình công nghệ và hiệu quả xử lý

Hệ thống xử lý phân tách riêng biệt dòng thải ngay từ nguồn phát sinh:

  • Nước thải đen (từ nhà vệ sinh) đi qua Bể tự hoại để phân hủy một phần cặn hữu cơ trước khi dẫn về trạm xử lý trung tâm.
  • Nước thải xám (từ nhà bếp, tắm giặt, bồn rửa) qua Song chắn rác để loại bỏ rác thô, tiếp tục qua Bể tách dầu mỡ để giữ lại dầu mỡ động thực vật.
  • Sau đó, hai dòng nước thải được hòa trộn tại Bể điều hòa (có sục khí thô bằng đĩa EDI nhằm tránh lắng cặn và khử mùi hôi), tiếp tục qua Bể điều chỉnh pH để đưa pH về khoảng trung tính (7,0 - 7,5).

Tại khâu xử lý sinh học, tác giả đề xuất hai phương án công nghệ:

  • Phương án 1 (Công nghệ SBR): Nước thải sau điều chỉnh pH chảy vào Bể phản ứng sinh học theo mẻ SBR. Tại đây diễn ra luân phiên các pha: làm đầy, sục khí hiếu khí, lắng tĩnh và rút nước trong bằng thiết bị Decanter. Bể SBR kết hợp chức năng phản ứng sinh học và lắng trong cùng một công trình. Nước trong sau lắng chảy sang Bể trung gian, được bơm qua Bồn lọc áp lực (chứa sỏi, cát lọc, than hoạt tính) và Bể khử trùng bằng hóa chất Chlorine. Sau khử trùng, 60% lượng nước đạt QCVN 14:2008/BTNMT Cột A được xả ra môi trường tiếp nhận; 40% còn lại được đưa qua hệ thống Màng lọc UF (Ultrafiltration) để khử cặn tinh và vi sinh vật, đạt QCVN 08-MT:2015/BTNMT Cột B1 để tái sử dụng tưới cây, rửa đường. Bùn dư định kỳ được bơm về Bể chứa bùn và làm khô bằng máy ép bùn trục vít; nước tách bùn tuần hoàn về Bể điều hòa.
  • Phương án 2 (Công nghệ Anoxic - Aerotank): Nước thải sau điều chỉnh pH được đưa vào Bể Anoxic (thiếu khí, bổ sung cánh khuấy chìm) để thực hiện quá trình khử Nitrat, tiếp tục qua Bể Aerotank (hiếu khí bùn hoạt tính lơ lửng, sử dụng thiết bị sục khí Ecorator-Jr-F) để phân hủy BOD, COD và nitrat hóa. Hỗn hợp bùn nước chảy qua Bể lắng II để lắng trọng lực. Một phần bùn hoạt tính được tuần hoàn lại Bể Aerotank để duy trì nồng độ vi sinh vật, bùn dư xả về Bể chứa bùn và đưa đi máy ép bùn trục vít. Nước trong sau lắng II qua Bể trung gian, Bồn lọc áp lực, Bể khử trùng Chlorine, phân chia 60% xả thải Cột A và 40% qua màng lọc UF để tái sử dụng theo Cột B1.

Hiệu quả xử lý của các công trình qua hai phương án theo tính toán của tác giả:

Công trình Thông số BOD (mg/L) COD (mg/L) TSS (mg/L) Tổng N (mg/L)
Nước thải thô Đầu vào 269 475 124 34,158
Song chắn rác thô Hiệu suất (%)
Đầu ra		 4%
258,24		 0%
475		 4%
119,04		 0%
34,158
Bể điều hòa Hiệu suất (%)
Đầu ra		 10%
232,416		 5%
451,25		 10%
107,136		 0%
34,158
Bể điều chỉnh pH Hiệu suất (%)
Đầu ra		 0%
232,416		 0%
451,25		 5%
101,78		 0%
34,158
Phương án 1: Bể SBR Hiệu suất (%)
Đầu ra		 90%
23,242		 90%
45,125		 85%
15,267		 90%
3,416
Bồn lọc áp lực (PA1) Hiệu suất (%) 60% 60% 80% 0%
Phương án 2: Bể Anoxic Hiệu suất (%)
Đầu ra		 10%
209,17		 10%
406,13		 10%
91,6		 85%
5,124
Phương án 2: Aerotank + Lắng II Hiệu suất (%)
Đầu ra		 90%
20,917		 90%
40,6		 85%
13,74		 5%
4,87

Nội dung chính theo từng chương

Chương mở đầu

Chương này nêu bật tính cấp bách của công tác bảo vệ tài nguyên nước và kiểm soát ô nhiễm nước thải sinh hoạt tại các khu đô thị đông dân cư. Tác giả xác định rõ mục tiêu, phạm vi nghiên cứu, 6 phương pháp thực hiện đề tài và ý nghĩa môi trường của việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt đạt công suất 1110 m3/ngày có tái sử dụng 40% nước sau xử lý cho chung cư Feliz En Vista Capitaland.

Chương 1: Giới thiệu sơ lược căn hộ Feliz En Vista Capitaland

Chương 1 cung cấp thông tin toàn diện về dự án căn hộ:

  • Chủ đầu tư: Công ty TNHH Đầu tư CapitaLand - Thiên Đức (liên doanh giữa CapitaLand chiếm 80% và Thiên Đức chiếm 20%). Các đơn vị tư vấn gồm Tham & Wong (kết cấu), Construction Design & Consultant Corporation (giám sát), nhà thầu xây dựng CSCEC32.
  • Vị trí địa lý: Tọa lạc tại góc đường Trương Văn Bang và Lê Hiến Mai, phường Thạnh Mỹ Lợi, Quận 2, tiếp giáp UBND Quận 2, đường Đồng Văn Cống và hệ thống giao thông huyết mạch kết nối Quận 1 và cao tốc Long Thành - Dầu Giây.
  • Quy mô xây dựng: Tổng diện tích khu đất 16.939,8 m2 (hơn 2,6 ha); mật độ xây dựng 23,23%; diện tích sàn xây dựng 10.153,57 m2; khuôn viên 1.668,73 m2; đất giao thông 3.467 m2; diện tích cây xanh, tưới tiêu 5.135,73 m2. Công trình gồm 4 tòa tháp cao 29 tầng (3 block căn hộ, 1 block dịch vụ), 3 tầng trung tâm thương mại, 960 căn hộ với quy mô dân số thiết kế 2.208 người.

Chương 2: Tổng quan về nước thải khu chung cư và các phương pháp xử lý nước thải

Chương 2 phân loại bản chất ô nhiễm của hai dòng nước thải sinh hoạt (nước nhiễm bẩn do bài tiết và nước thải nhiễm bẩn từ hoạt động nhà bếp, tẩy rửa sàn). Phân tích cấu phần chất hữu cơ chính gồm protein (40 - 50%), hydratcacbon (40 - 50%) và chất béo (5 - 10%). Tác giả tổng quan chi tiết các phương pháp xử lý:

  • Cơ học: Song chắn rác, bể lắng cát tách hạt vô cơ 0,2 - 2 mm, bể điều hòa (lưu lượng, nồng độ) và bể tách dầu mỡ.
  • Hóa học và hóa lý: Trung hòa pH (bằng H2SO4, NaOH), oxy hóa - khử, tuyển nổi tách dầu mỡ, keo tụ - tạo bông (dùng phèn nhôm, phèn sắt kết hợp polymer), hấp phụ than hoạt tính và khử trùng bằng Chlorine.
  • Sinh học hiếu khí: Cơ chế bùn hoạt tính trong bể Aerotank, bể lọc sinh học màng bám, mương oxy hóa và bể phản ứng gián đoạn SBR với 5 pha chu kỳ (làm đầy, phản ứng, lắng, tháo nước sạch, chờ).
  • Sinh học kỵ khí: Bể biogas, bể tự hoại 2 - 3 ngăn (thời gian lưu 1 - 3 ngày, hiệu quả lắng cặn 40 - 60%), bể UASB và hồ kỵ khí.
  • Xử lý bùn: Phân hủy sinh học bùn lỏng/rắn (composting, ủ luống heaping), phương pháp nhiệt (lò đốt buồng thứ cấp 1200 độ C) và ổn định hóa rắn.

Chương 3: Đề xuất công nghệ xử lý nước thải

Chương 3 trình bày các nguyên tắc lựa chọn dây chuyền công nghệ; phân tích số liệu quy mô dân cư, tính toán lưu lượng nước thải từng nguồn phát sinh (căn hộ, thương mại, nhà trẻ, ban quản lý, lau sàn, rác) cho ra kết quả Qsh = 590,586 m3/ngày và Qmax = 886 m3/ngày. Đánh giá chất lượng nước thải thô cho thấy BOD5 (269 mg/L), COD (475 mg/L), TSS (124 mg/L), Amoni (34,0 mg/L), Tổng dầu mỡ (14,8 mg/L) và Coliform (24x10^4 MPN/100mL) đều vượt ngưỡng quy định tại Cột A QCVN 14:2008/BTNMT. Từ đó, tác giả xây dựng thuyết minh quy trình và lập bảng tính cân bằng nồng độ chất ô nhiễm cho hai phương án: Phương án 1 (công nghệ SBR) và Phương án 2 (công nghệ Anoxic - Aerotank), kết hợp công nghệ màng UF tái sử dụng 40% lượng nước sau xử lý.

Chương 4: Tính toán thiết kế phương án 1

Chương 4 thực hiện tính toán chi tiết kích thước xây dựng và thông số kỹ thuật các công trình đơn vị của Phương án 1:

  • Song chắn rác thô và Bể tách dầu mỡ.
  • Hố thu gom nước thải và Bể điều chỉnh pH.
  • Bể điều hòa: Tính toán dung tích điều hòa lưu lượng, chọn thông số đĩa phân phối khí thô EDI.
  • Bể phản ứng sinh học theo mẻ SBR: Tính toán thể tích công tác, nồng độ bùn hoạt tính (1500 - 2500 mg/L), chu kỳ vận hành các pha và lựa chọn thiết bị thu nước bề mặt Decanter.
  • Bể trung gian, Bồn lọc áp lực (tính toán chiều dày các lớp sỏi đỡ, cát thạch anh, than hoạt tính), Bể khử trùng tiếp xúc dung dịch Chlorine và Bể chứa bùn.

Chương 5: Tính toán thiết kế phương án 2

Chương 5 tính toán kỹ thuật cho chuỗi công trình đơn vị của Phương án 2:

  • Bể tách dầu mỡ, Hố thu gom, Bể điều chỉnh pH và Bể điều hòa.
  • Bể Anoxic: Tính toán thể tích vùng thiếu khí, thời gian lưu nước và công suất máy khuấy chìm phục vụ quá trình khử Nitrat.
  • Bể Aerotank: Tính toán kích thước bể hiếu khí, nhu cầu oxy hòa tan (DO), lượng không khí cấp, thông số kỹ thuật thiết bị sục khí Ecorator-Jr-F.
  • Bể lắng II: Tính toán diện tích bề mặt lắng, tải trọng thủy lực, đường kính bể, hệ thống thu gom và bơm tuần hoàn bùn hoạt tính về Aerotank.
  • Cụm Bể trung gian, Bồn lọc áp lực, Bể khử trùng Chlorine và Bể chứa bùn.

Chương 6: Khái toán kinh phí

Chương 6 lập dự toán chi phí kinh tế chi tiết cho cả hai phương án:

  • Chi phí mua sắm máy móc thiết bị và vật liệu xây dựng.
  • Chi phí thi công xây dựng và lắp đặt trạm xử lý.
  • Chi phí vận hành định kỳ: Lương nhân công vận hành hệ thống, chi phí hóa chất tiêu hao (Chlorine khử trùng, hóa chất nâng/hạ pH), chi phí điện năng tiêu thụ của máy bơm chìm, máy thổi khí, máy ép bùn trục vít.
  • Tổng hợp và so sánh chi phí xử lý trên 1 m3 nước thải giữa Phương án 1 và Phương án 2 nhằm đưa ra luận chứng kinh tế cho việc lựa chọn phương án thiết kế khả thi.

Chương 7: Quản lý và vận hành hệ thống xử lý nước thải

Chương 7 xây dựng tài liệu kỹ thuật vận hành trạm xử lý nước thải cho ban quản lý:

  • Nguyên tắc vận hành, khởi động và bảo dưỡng định kỳ các thiết bị cơ điện trong trạm (bơm chìm nước thải, máy khuấy chìm, máy thổi khí, thiết bị thu nước decanter, máy ép bùn).
  • Lập bảng chi tiết các bộ phận cần kiểm tra thường xuyên đối với từng loại máy móc.
  • Phân tích các sự cố công nghệ và cơ khí thường gặp trong quá trình vận hành (nghẹt bơm, quá tải động cơ, bọt trào trong bể sinh học, bùn khó lắng tại bể lắng/SBR, áp suất máy thổi khí tăng đột ngột) và hướng dẫn các bước xử lý, khắc phục sự cố tại chỗ.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đạt được các kết quả kỹ thuật cụ thể:

  • Xác định chính xác quy mô lưu lượng nước thải phát sinh tại dự án Feliz En Vista Capitaland: lưu lượng trung bình 590,586 m3/ngày, lưu lượng tính toán lớn nhất Qmax = 886 m3/ngày; lựa chọn công suất thiết kế trạm xử lý 1110 m3/ngày.
  • Hoàn thành tính toán thiết kế chi tiết hai phương án công nghệ xử lý sinh học nước thải sinh hoạt (SBR và Anoxic - Aerotank). Nước thải sau xử lý qua hai phương án đều đảm bảo các thông số BOD5, COD, TSS, Nitơ, Phốt pho và Coliform đạt Cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT (với 60% lưu lượng xả thải).
  • Tích hợp thành công công nghệ màng lọc UF cho 40% lưu lượng nước thải sau khử trùng, đưa chất lượng nước đạt Cột B1 của QCVN 08-MT:2015/BTNMT phục vụ nhu cầu tưới tiêu diện tích cây xanh 5.135,73 m2 và rửa đường nội bộ.
  • Thiết lập đầy đủ hồ sơ kỹ thuật gồm 12 bản vẽ chi tiết (sơ đồ công nghệ, cao trình, mặt bằng bố trí thiết bị đường ống, mặt cắt kết cấu) và bảng khái toán chi phí xây dựng, vận hành và giá thành xử lý 1 m3 nước thải.

Các đóng góp chính của đề tài bao gồm:

  • Đề xuất giải pháp tuần hoàn tài nguyên nước bằng việc tái sử dụng 40% nước thải sinh hoạt sau xử lý cho chung cư cao cấp, góp phần tiết kiệm nguồn nước sạch đô thị.
  • Tách dòng nước thải cục bộ ngay từ khâu thu gom (tách riêng nước đen qua bể tự hoại và nước xám qua bể tách mỡ), giúp giảm thiểu sốc tải hữu cơ và dầu mỡ cho hệ vi sinh trong công trình xử lý sinh học.
  • Đóng góp bộ quy trình quản lý, vận hành và xử lý sự cố thiết bị cơ điện thực tế cho trạm xử lý nước thải đặt tại tầng hầm chung cư.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án được chỉ ra thông qua nhận xét của cán bộ phản biện (TS. Nguyễn Thái Anh):

  • Về tính toán công nghệ: Bể TK04 chưa được làm rõ chức năng và thiếu tính toán công suất bơm bổ sung. Chu kỳ vận hành bể SBR tính toán ban đầu chưa hợp lý: tổng thời gian các pha phản ứng, lắng và rút nước (tS + tD + tA = 5 giờ) lớn hơn nhiều so với thời gian làm đầy (tF = 2 giờ), dẫn đến việc vận hành luân phiên hai bể SBR không thỏa mãn điều kiện làm đầy liên tục. Cán bộ phản biện đề xuất hiệu chỉnh lại chu kỳ: tF = 4 giờ (trong đó 2 giờ cuối mở sục khí), tS = 1 giờ, tD = 1 giờ, tK = 1 giờ, tA = 1 giờ để tổng thời gian hoàn thành chu kỳ đạt 4 giờ.
  • Về kết cấu và an toàn công trình: Hồ sơ thiết kế cần bổ sung thông tin định lượng các loại hóa chất sử dụng, bổ sung sàn công tác, thiết kế 2 nắp đậy cho các bể kín ngầm và bổ sung bệ đỡ chịu lực cho thiết bị gạt thu nước bề mặt Decanter.
  • Về phạm vi nghiên cứu: Đồ án dừng lại ở mức độ tính toán thiết kế kỹ thuật trên lý thuyết và mô phỏng bản vẽ, chưa triển khai mô hình thực nghiệm (pilot) để kiểm chứng thực tế hiệu suất màng UF khi xử lý nước thải sinh hoạt sau lắng.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:

  • Tối ưu hóa chu kỳ điều khiển tự động của hệ 2 bể SBR trên hệ thống PLC, tích hợp các đầu dò trực tuyến (DO, pH, ORP) nhằm kiểm soát chính xác pha thiếu khí (khử nitrat) và hiếu khí (nitrat hóa).
  • Nghiên cứu thực nghiệm diễn biến tắc nghẽn màng (fouling) của module màng UF, xác định chế độ rửa ngược (backwash) và tẩy rửa hóa học (CIP) tối ưu để duy trì thông lượng lọc ổn định khi tái sử dụng nước thải sinh hoạt.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo đối với các đối tượng:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật Cấp thoát nước, Quản lý Môi trường làm tài liệu tham khảo cho các đồ án môn học công trình xử lý nước thải, đồ án tốt nghiệp và các dự án thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt đô thị.
  • Kỹ sư thiết kế môi trường tại các công ty tư vấn xử lý nước thải trong việc tra cứu phương pháp tính toán công suất, phân chia nguồn thải căn hộ - thương mại và bố trí công trình xử lý ngầm tại tầng hầm các khối nhà cao tầng.
  • Đơn vị quản lý vận hành tòa nhà, kỹ sư cơ điện (MEP) tham khảo cẩm nang vận hành, danh mục bảo dưỡng thiết bị cơ học (bơm chìm, máy thổi khí, decanter) và phương pháp ứng phó sự cố trạm xử lý.

Phần nội dung đáng tham khảo nhất của đồ án là phương pháp tính toán chi tiết lưu lượng nước thải theo quy chuẩn xây dựng Việt Nam và quy trình tính toán thiết kế chi tiết cụm bể SBR có trang bị thiết bị thu nước nổi Decanter kết hợp màng siêu lọc UF tái sử dụng nước.

Câu hỏi thường gặp

Công suất tính toán cực đại và công suất thiết kế được lựa chọn cho trạm xử lý nước thải là bao nhiêu? Lưu lượng nước thải trung bình phát sinh từ các khối căn hộ, thương mại, nhà trẻ và dịch vụ là 590,586 m3/ngày. Với hệ số không điều hòa ngày Kmax = 1,5, lưu lượng cực đại tính toán là 885,879 m3/ngày (làm tròn 886 m3/ngày). Công suất thiết kế thực tế của trạm xử lý được tác giả lựa chọn là 1110 m3/ngày.

Chất lượng nước thải sau xử lý được phân bổ ra sao và áp dụng các quy chuẩn kỹ thuật nào? Tổng lượng nước thải sau khi khử trùng được phân chia thành hai dòng: 60% lưu lượng được xả ra nguồn tiếp nhận bên ngoài đạt Cột A theo QCVN 14:2008/BTNMT; 40% lưu lượng còn lại được dẫn qua hệ thống màng lọc siêu lọc UF để lọc tinh đạt chuẩn Cột B1 theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT phục vụ tưới tiêu cây xanh và rửa đường.

Hai phương án công nghệ xử lý sinh học được tác giả đề xuất và so sánh là gì? Phương án 1 ứng dụng công nghệ phản ứng sinh học gián đoạn theo mẻ SBR (Sequencing Batch Reactor) kết hợp thiết bị thu nước mặt Decanter. Phương án 2 ứng dụng công nghệ sinh học bùn hoạt tính truyền thống gồm cụm bể thiếu khí Anoxic (khử Nitrat) kết hợp bể hiếu khí Aerotank (phân hủy chất hữu cơ, nitrat hóa) và Bể lắng II.

Cán bộ phản biện đã đưa ra những góp ý kỹ thuật quan trọng nào đối với bể SBR? Cán bộ phản biện chỉ ra thời gian lưu nước của bể SBR chưa phù hợp vì tổng thời gian nước bị ứ (tS + tD + tA = 5 giờ) lớn hơn nhiều so với thời gian làm đầy (tF = 2 giờ), khiến hệ 2 bể SBR làm việc luân phiên không đảm bảo. Đề nghị chỉnh sửa chu kỳ vận hành: tF = 4 giờ (2 giờ cuối mở sục khí tA = -2), tS = 1 giờ, tD = 1 giờ, tK = 1 giờ, tA = 1 giờ để tổng thời gian phản ứng, lắng và rút nước cân bằng với thời gian làm đầy 4 giờ; đồng thời bổ sung bệ đỡ cho thiết bị gạt thu nước decanter.

Bùn thải sinh ra trong hệ thống được xử lý bằng công trình và thiết bị nào? Lượng bùn sinh học dư từ bể SBR (hoặc bể lắng II) được bơm sang Bể chứa bùn. Tại đây, phần nước tách bùn được bơm tuần hoàn về Bể điều hòa để xử lý lại; phần bùn đặc lắng dưới đáy được đưa vào máy ép bùn trục vít để ép thành bánh bùn khô trước khi vận chuyển đi xử lý theo quy định.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Võ Ngọc Hữu đã hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt cho tổ hợp Căn hộ Feliz En Vista Capitaland công suất 1110 m3/ngày. Tác giả đã tính toán chi tiết quy mô phát sinh nước thải, phân tích đặc tính ô nhiễm, so sánh hai giải pháp công nghệ sinh học hiếu khí (SBR và Anoxic - Aerotank) và tích hợp hệ thống màng lọc UF nhằm tái sử dụng 40% lượng nước thải cho cảnh quan đô thị. Hồ sơ đồ án cung cấp đầy đủ hệ thống tính toán công trình đơn vị, thiết bị cơ điện, 12 bản vẽ kỹ thuật và quy trình vận hành - xử lý sự cố, tạo lập tài liệu kỹ thuật có giá trị ứng dụng thực tiễn trong ngành kỹ thuật môi trường.