Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành chăn nuôi giữ vai trò thiết yếu trong cơ cấu nông nghiệp Việt Nam, trong đó chăn nuôi heo chiếm tỷ trọng lớn từ 60% đến 64% cơ cấu toàn ngành. Việt Nam đứng thứ 5 thế giới về quy mô đàn heo và thứ 6 về sản lượng thịt (năm 2022 đạt 4,52 triệu tấn). Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của các trang trại chăn nuôi tập trung kéo theo lượng phát thải lớn gồm phân, nước tiểu, nước tắm, nước vệ sinh chuồng trại và khử trùng. Nước thải chăn nuôi heo chứa hàm lượng rất cao các chất hữu cơ dễ phân hủy (BOD, COD chiếm 70–80%), dinh dưỡng (Nitơ, Photpho) và vi sinh vật gây bệnh (trứng giun sán, Coliform). Tại nhiều địa phương, nước thải chưa qua xử lý đạt chuẩn xả thẳng ra môi trường gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm và ảnh hưởng xấu đến đời sống dân cư xung quanh.

Xuất phát từ thực trạng trên, đồ án tốt nghiệp tập trung giải quyết bài toán xử lý chất thải cho cơ sở chăn nuôi heo tập trung tại huyện Lộc Ninh, tỉnh Bình Phước. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu được xác định cụ thể như sau:

  1. Xác định thành phần, tính chất nước thải và các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng cần xử lý của nước thải chăn nuôi heo.
  2. Đề xuất các phương án công nghệ xử lý phù hợp với đặc thù dòng thải ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng cao, so sánh ưu nhược điểm để lựa chọn phương án tối ưu về kỹ thuật và kinh tế.
  3. Tính toán, thiết kế chi tiết các công trình đơn vị trong trạm xử lý đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải chăn nuôi QCVN 62-MT:2016/BTNMT (Cột A).
  4. Xây dựng bản vẽ kỹ thuật (mặt bằng tổng thể, sơ đồ công nghệ, mặt cắt, chi tiết thiết bị) bằng phần mềm chuyên dụng và lập dự toán chi phí đầu tư xây dựng, vận hành.
  5. Soạn thảo hướng dẫn vận hành hệ thống, kiểm soát sự cố kỹ thuật và an toàn lao động trong trạm xử lý.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là đặc tính dòng nước thải phát sinh từ trang trại chăn nuôi heo, điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội tại địa bàn đặt công trình và các công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi hiện hành. Phạm vi nghiên cứu được xác định tại huyện Lộc Ninh, tỉnh Bình Phước; công suất thiết kế của trạm xử lý là 200 m³/ngày đêm; niên hạn công trình được tính toán cho thời gian phục vụ 20 năm; thời gian thực hiện đồ án từ ngày 29/01/2024 đến ngày 15/07/2024.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý kỹ thuật môi trường, động học bùn hoạt tính và các quá trình biến đổi hóa lý, sinh học trong xử lý nước thải:

  • Quá trình phân hủy kỵ khí: Ứng dụng nguyên lý lên men kỵ khí để phân hủy hợp chất hữu cơ phức tạp thành khí sinh học ($CH_4$ chiếm 50–70%, $CO_2$) và các sản phẩm khử trong điều kiện không có oxy hòa tan, giúp giảm tải lượng hữu cơ ban đầu.
  • Quá trình chuyển hóa sinh học hiếu khí và thiếu khí: Dựa trên cơ chế nitrat hóa diễn ra ở vùng hiếu khí (Oxic) nhờ vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter chuyển hóa Amoni thành Nitrit và Nitrat; cơ chế khử nitrat (Denitrification) diễn ra ở vùng thiếu khí (Anoxic) chuyển hóa $NO_3^-$ thành khí Nitơ tự do ($N_2$) thoát ra môi trường. Đảm bảo tỷ lệ dinh dưỡng cần thiết cho quá trình sinh học hiếu khí là $BOD_5 : N : P = 100 : 5 : 1$.
  • Quy chuẩn kỹ thuật và tài liệu chuyên ngành: Áp dụng QCVN 62-MT:2016/BTNMT Cột A, QCVN 01-04:2010/BNNPTNT; kết hợp các tài liệu tính toán chuyên môn của Metcalf & Eddy (2014), PGS.TS. Trịnh Xuân Lai, GS.TS. Lâm Minh Triết, PGS.TS. Nguyễn Văn Sức.

Phương pháp nghiên cứu và thiết kế

  • Phương pháp thu thập và xử lý số liệu: Khảo sát, thu thập tài liệu tổng quan về tình hình chăn nuôi, khí tượng thủy văn huyện Lộc Ninh và dữ liệu quan trắc thành phần tính chất nước thải chăn nuôi heo thực tế.
  • Phương pháp phân tích - so sánh: So sánh chỉ tiêu kỹ thuật, hiệu suất xử lý, mức độ ổn định và tính khả thi về kinh tế giữa các sơ đồ công nghệ xử lý (phương pháp cơ học, hóa lý keo tụ tạo bông, sinh học kỵ khí Biogas/UASB, sinh học hiếu khí bùn hoạt tính AO/SBR/MBBR/Mương oxy hóa).
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật: Áp dụng các công thức thủy lực, phương trình cân bằng vật chất và mô hình động học vi sinh để tính toán kích thước hình học, thời gian lưu nước, tải trọng, lượng khí cấp, công suất máy khuấy, bơm tuần hoàn bùn, định mức hóa chất và năng lượng tiêu thụ.
  • Phương pháp mô hình hóa và đồ họa kỹ thuật: Sử dụng phần mềm AutoCAD và Autodesk Revit để mô hình hóa thông tin công trình (BIM), thiết lập hệ thống bản vẽ 2D/3D trực quan gồm mặt bằng bố trí công nghệ, mặt cắt kết cấu bể, chi tiết máy móc thiết bị và hệ thống đường ống công nghệ.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu đặc tính nước thải chăn nuôi đầu vào của đồ án được thu thập từ nguồn số liệu quan trắc của Công ty TNHH Mai Phúc Xuân Lộc. Ngoài ra, đề tài tham khảo dữ liệu vận hành và dây chuyền công nghệ thực tế từ trạm xử lý nước thải chăn nuôi công suất 100 m³/ngày đêm của Công ty TNHH Bách Việt Đồng Nai.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Thông số thiết kế và chất lượng nước yêu cầu

Dựa trên số liệu thu thập từ cơ sở chăn nuôi, các chỉ tiêu ô nhiễm đầu vào của nước thải chăn nuôi heo và yêu cầu giới hạn tiếp nhận sau xử lý theo QCVN 62-MT:2016/BTNMT Cột A được tổng hợp trong bảng sau:

STT Thông số ô nhiễm Đơn vị tính Nồng độ đầu vào QCVN 62-MT:2016/BTNMT (Cột A)
1 pH — 5,5 – 7,8 6,0 – 9,0
2 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/L 2.000 50
3 $BOD_5$ ($20^\circ C$) mg/L 3.000 40
4 $COD$ mg/L 4.500 100
5 Tổng Nitơ (Tổng N) mg/L 580 50
6 Tổng Photpho (Tổng P) mg/L 125 —
7 Coliform MPN/100mL 9.000 3.000

Quy trình công nghệ được lựa chọn và tính toán

Để xử lý dòng thải có tải lượng hữu cơ, cặn lơ lửng và nitơ rất cao, hệ thống xử lý công suất 200 m³/ngày đêm được thiết kế theo chuỗi dây chuyền công nghệ liên hoàn:

  1. Công đoạn tiền xử lý cơ học và kỵ khí:
    • Song chắn rác thô và hố thu gom: Nước thải từ các dãy chuồng qua mương thu gom đi qua song chắn rác thô để giữ lại rác có kích thước lớn (chất lót chuồng, rơm rác, xác động vật), sau đó tập trung về hố thu gom.
    • Hầm Biogas kỵ khí: Nước thải được bơm từ hố thu vào hầm Biogas để phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ cao phân tử. Quá trình lên men sinh học tạo ra khí metan ($CH_4$ chiếm 50–70%) phục vụ tái sử dụng năng lượng, đồng thời giảm 79–87% BOD, giảm mùi hôi và tiêu diệt phần lớn trứng giun sán (95,6–97%).
    • Bể lắng sơ cấp (lắng đợt 1): Nước sau Biogas tự chảy qua bể lắng sơ cấp nhằm tách lượng cặn lơ lửng và bùn cặn kỵ khí trôi ra trước khi vào cụm xử lý sinh học phía sau.
  2. Công đoạn điều hòa và xử lý sinh học chuyên sâu:
    • Bể điều hòa: Ổn định lưu lượng và nồng độ chất ô nhiễm, bố trí hệ thống phân phối khí thô (đĩa thổi khí EDI) hoặc máy khuấy nhằm chống lắng cặn cục bộ và tránh xảy ra hiện tượng yếm khí bốc mùi.
    • Cụm bể AO nhiều bậc (Anoxic – Oxic): Nước thải được dẫn qua cụm bể thiếu khí kết hợp hiếu khí. Tại ngăn Anoxic, diễn ra quá trình khử nitrat thành khí $N_2$ nhờ cacbon hữu cơ trong nước thải và dòng bùn tuần hoàn từ bể hiếu khí. Tại ngăn Oxic, hệ thống máy thổi khí và đĩa phân phối khí mịn cung cấp oxy hòa tan cho vi sinh vật hiếu khí oxy hóa BOD, COD thành $CO_2, H_2O$ và nitrat hóa Amoni thành Nitrat ($NO_3^-$).
    • Bể lắng sinh học (lắng đợt 2): Hỗn hợp bùn hoạt tính và nước từ bể Oxic chuyển sang bể lắng sinh học để tách bùn bằng trọng lực. Một phần bùn lắng ở đáy bể được tuần hoàn về cụm bể AO nhằm duy trì nồng độ sinh khối, phần bùn dư sinh ra được xả về bể nén bùn.
  3. Công đoạn xử lý hoàn thiện và khử trùng:
    • Bể trung gian và Bồn lọc áp lực: Nước trong sau bể lắng chảy về bể trung gian, sau đó bơm qua bồn lọc áp lực chứa lớp vật liệu lọc đa tầng (cát, sỏi, thạch anh, than hoạt tính) để loại bỏ triệt để cặn lơ lửng mịn và hợp chất màu, mùi còn sót lại.
    • Bể khử trùng: Châm hóa chất Chlorine để tiêu diệt triệt để vi khuẩn đường ruột và vi sinh vật gây bệnh (Coliform).
    • Hồ sinh học hoàn thiện: Nước sau khử trùng chảy vào hồ sinh học lưu trữ nhằm ổn định chất lượng trước khi xả ra nguồn tiếp nhận đạt quy chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT Cột A.
  4. Hệ thống xử lý bùn: Bùn cặn từ bể lắng sơ cấp và bùn dư từ bể lắng sinh học được đưa về bể nén bùn để giảm thể tích nước trước khi hợp đồng với đơn vị chức năng thu gom xử lý định kỳ hoặc ủ phân vi sinh bón cho cây trồng.

Triển khai mô hình kỹ thuật

Tác giả đã triển khai toàn bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật của trạm xử lý bằng phần mềm Autodesk Revit và AutoCAD, xây dựng đầy đủ hệ thống bản vẽ chi tiết phục vụ thi công:

  • Bản vẽ tổng mặt bằng bố trí công trình xử lý và định vị cao độ các bể.
  • Sơ đồ nguyên lý công nghệ và sơ đồ mạng lưới đường ống công nghệ (đường kính ống, hướng dòng chảy nước thải, bùn tuần hoàn, bùn xả, đường cấp khí, đường châm hóa chất, đường rửa ngược bồn lọc).
  • Bản vẽ mặt cắt chi tiết kết cấu của từng công trình đơn vị: Bể Biogas, bể điều hòa, cụm bể Anoxic - Oxic, bể lắng đứng/lắng ly tâm, bể nén bùn, bồn lọc áp lực.
  • Bản vẽ lắp đặt chi tiết cơ điện: Trạm máy thổi khí, đĩa khuếch tán khí thô/mịn EDI, hệ máy khuấy chìm, hệ thống bơm chìm nước thải và bơm bùn tuần hoàn.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của vấn đề kiểm soát ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi heo tại Việt Nam nói chung và huyện Lộc Ninh nói riêng. Xác định rõ đối tượng, mục tiêu thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi 200 m³/ngày đêm đạt Cột A QCVN 62-MT:2016/BTNMT, phạm vi nghiên cứu, các phương pháp kỹ thuật được vận dụng và ý nghĩa thực tiễn về mặt kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trường sinh thái.

Chương 1: Tổng quan về nước thải chăn nuôi heo

Nghiên cứu tổng quan về địa bàn huyện Lộc Ninh, tỉnh Bình Phước bao gồm vị trí địa lý vùng biên giới tiếp giáp Campuchia, hệ thống sông suối tiếp nhận (sông Măng, sông Bé, suối Cần Lê), đặc trưng thổ nhưỡng đất đỏ bazan và khí hậu nhiệt đới gió mùa (nhiệt độ trung bình cao nhất 35°C vào tháng 4, mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4).

Chương này thống kê tình hình chăn nuôi trên thế giới và tại Việt Nam, phân tích quy trình chăn nuôi heo nái/heo nọc, quy chuẩn nước cấp cho từng loại heo (heo nái mang thai và heo nọc tiêu thụ 12–15 L/con/ngày, heo nái đẻ kèm con tiêu thụ 25–45 L/con/ngày, heo con cai sữa tiêu thụ 0,3–0,5 L/con/ngày). Phân tích chi tiết các nguồn phát sinh dòng thải và tính chất đặc thù của nước thải chăn nuôi với nồng độ chất hữu cơ cao (chiếm 70–80%), mất cân đối dinh dưỡng N, P và mật độ vi sinh vật gây hại cao.

Chương 2: Tổng quan các phương pháp xử lý

Tổng hợp và đánh giá cơ sở lý thuyết của các phương pháp xử lý nước thải hiện hành:

  • Phương pháp cơ học: Song chắn rác thô/tinh, các kiểu bể lắng (bể lắng đứng cho công suất nhỏ < 20.000 m³/ngày đêm, bể lắng ngang, bể lắng ly tâm cho trạm lớn) và bể điều hòa.
  • Phương pháp hóa lý: Quá trình keo tụ - tạo bông loại bỏ hạt keo tích điện âm (đạt hiệu suất tách chất lơ lửng 80–90% theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh, 2001) và các phương pháp khử trùng (Chlorine, Ozone...).
  • Phương pháp sinh học: Xử lý kỵ khí (bể Anaerobic, hầm Biogas tận thu khí metan, bể bùn kỵ khí dòng hướng lên UASB) và xử lý hiếu khí (cụm bể AO, bể phản ứng theo mẻ SBR, hồ hiếu khí, mương oxy hóa, công nghệ đệm vi sinh lưu động MBBR).
  • Khảo sát hệ thống thực tế: Phân tích dây chuyền công nghệ trạm xử lý 100 m³/ngày đêm của Công ty TNHH Bách Việt Đồng Nai ứng dụng quy trình Biogas kết hợp bể điều hòa, cụm Anoxic – Oxic, lắng, lọc áp lực và khử trùng xả ra suối Gia Ui.

Chương 3: Đề xuất công nghệ

Xác lập các cơ sở lựa chọn công nghệ dựa trên đặc thù thông số nước thải đầu vào (BOD 3.000 mg/L, COD 4.500 mg/L, TN 580 mg/L, SS 2.000 mg/L), tiêu chuẩn xả thải QCVN 62-MT:2016/BTNMT Cột A, điều kiện mặt bằng và kinh tế kỹ thuật. Tác giả đề xuất 2 phương án dây chuyền công nghệ xử lý khác nhau, lập bảng phân tích so sánh chi tiết ưu nhược điểm và dự báo hiệu suất xử lý của từng công trình đơn vị để chọn ra phương án công nghệ tối ưu cho đồ án.

Chương 4: Tính toán

Thực hiện tính toán chi tiết kích thước hình học, thông số thủy lực, tính toán công nghệ và lựa chọn thiết bị cho toàn bộ các công trình đơn vị thuộc phương án chọn:

  • Tính toán lưu lượng nước thải thiết kế và xác định hệ số không điều hòa $K_0$.
  • Tính toán song chắn rác thô và kích thước hình học hố thu gom nước thải.
  • Tính toán hầm Biogas kỵ khí và ngăn tiếp nhận.
  • Tính toán dung tích và hệ thống sục khí bể điều hòa.
  • Tính toán bể lắng sơ cấp (tính ống lắng trung tâm, vận tốc lắng, hệ thống thu gom và bơm bùn rốn bể).
  • Tính toán động học bùn hoạt tính, thể tích vùng hiếu khí (Oxic) và vùng thiếu khí (Anoxic) cho cụm bể sinh học AO. Xác định lượng oxy tiêu thụ, nhu cầu cấp khí, lựa chọn model máy thổi khí, tính toán số lượng đĩa phân phối khí thô/mịn EDI và công suất máy khuấy chìm.
  • Tính toán kích thước bể lắng sinh học, bồn trung gian, bồn lọc áp lực hai lớp vật liệu, bể tiếp xúc khử trùng, bể nén bùn và hồ sinh học hoàn thiện.

Chương 5: Tính toán kinh tế

Lập dự toán kinh tế chi tiết cho cả 2 phương án công nghệ được đề xuất, phân tích các hạng mục:

  • Dự toán chi phí xây dựng các cụm bể và nhà điều hành.
  • Dự toán chi phí mua sắm máy móc, thiết bị công nghệ (bơm chìm, máy thổi khí, đĩa phân phối khí, máy khuấy, bồn lọc).
  • Dự toán chi phí hệ thống đường ống công nghệ, van khóa, phụ kiện kết nối.
  • Dự toán chi phí vận hành hàng tháng bao gồm điện năng tiêu thụ và chi phí hóa chất (Chlorine, chất keo tụ, kiềm điều chỉnh pH). So sánh tổng mức chi phí đầu tư và chi phí vận hành để làm luận cứ kinh tế khẳng định tính tối ưu của phương án lựa chọn.

Chương 6: Hướng dẫn vận hành

Xây dựng quy trình hướng dẫn vận hành toàn diện cho trạm xử lý:

  • Các nguyên tắc kỹ thuật chung và quy trình khởi động hệ thống, nuôi cấy vi sinh kỵ khí và bùn hoạt tính hiếu khí.
  • Trình tự thao tác vận hành kiểm tra thiết bị cơ điện hằng ngày và yêu cầu chuyên môn đối với công nhân vận hành.
  • Phân loại và biện pháp xử lý nhanh các sự cố công nghệ thường gặp (bùn vi sinh nổi bọt/khó lắng, chết vi sinh do sốc tải trọng, hỏng hóc máy thổi khí, tắc nghẽn đường ống).
  • Quy định về tổ chức quản lý, kiểm tra định kỳ và công tác bảo hộ, an toàn lao động trong trạm xử lý.

Chương 7: Kết luận và kiến nghị

Tóm tắt các kết quả đạt được trong việc tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải chăn nuôi heo 200 m³/ngày đêm đạt chuẩn Cột A QCVN 62-MT:2016/BTNMT; đồng thời nêu các kiến nghị kỹ thuật đối với chủ trang trại trong việc quản lý phân riêng nguồn thải và bảo dưỡng định kỳ hệ thống.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

  1. Dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh: Thiết lập thành công dây chuyền xử lý nước thải chăn nuôi heo 200 m³/ngày đêm kết hợp đa phương pháp: Cơ học (Song chắn rác, Hố thu, Lắng sơ cấp) $\rightarrow$ Kỵ khí (Hầm Biogas) $\rightarrow$ Sinh học thiếu khí/hiếu khí (Cụm AO nhiều bậc) $\rightarrow$ Tách sinh khối (Lắng sinh học) $\rightarrow$ Hóa lý và lọc sâu (Lọc áp lực đa tầng, Khử trùng Chlorine) $\rightarrow$ Hồ sinh học.
  2. Hiệu quả xử lý chất ô nhiễm vượt trội: Hệ thống xử lý triệt để dòng thải nồng độ ô nhiễm cao (BOD 3.000 mg/L, COD 4.500 mg/L, Tổng N 580 mg/L, SS 2.000 mg/L) đưa các thông số sau xử lý đạt ngưỡng quy định của QCVN 62-MT:2016/BTNMT Cột A ($BOD_5 \le 40$ mg/L, $COD \le 100$ mg/L, Tổng $N \le 50$ mg/L, $SS \le 50$ mg/L, Coliform $\le 3.000$ MPN/100mL).
  3. Tính toán kỹ thuật và dự toán kinh tế chi tiết: Toàn bộ kích thước bể, đường kính ống, công suất máy móc thiết bị (bơm, quạt cấp gió, máy khuấy, đĩa khí EDI) và định mức tiêu thụ điện năng, hóa chất đều được tính toán theo các giáo trình chuẩn, có đối chứng so sánh kinh tế giữa 2 phương án kỹ thuật.
  4. Hồ sơ bản vẽ Revit 3D chất lượng: Đồ án hoàn thiện tập bản vẽ kỹ thuật trực quan trên phần mềm Autodesk Revit, bao gồm mặt bằng công nghệ, mặt cắt kết cấu các bể xử lý và chi tiết thiết bị cơ điện đáp ứng tiêu chuẩn thi công thực tế.

Đóng góp thực tiễn

  • Cung cấp phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi phù hợp với điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng của huyện Lộc Ninh, tỉnh Bình Phước.
  • Đề xuất giải pháp tuần hoàn tận dụng tài nguyên: Hầm Biogas vừa xử lý chất ô nhiễm vừa tạo khí sinh học $CH_4$ (50–70%) phục vụ đun nấu và sinh hoạt tại trang trại; bùn sau nén và ủ kỵ khí có thể tái sử dụng làm phân bón hữu cơ cải tạo đất đỏ bazan.
  • Ứng dụng công cụ BIM (Autodesk Revit) vào đồ án tốt nghiệp ngành Kỹ thuật Môi trường, nâng cao tính trực quan và độ chính xác của hồ sơ thiết kế kỹ thuật công trình xử lý chất thải.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của đồ án: Các tính toán thiết kế dựa trên số liệu phân tích mẫu nước thải thu thập từ cơ sở chăn nuôi tương tự (Công ty TNHH Mai Phúc Xuân Lộc) và điều kiện lý thuyết, chưa triển khai vận hành mô hình thực nghiệm (pilot) trực tiếp tại trang trại huyện Lộc Ninh để kiểm chứng dao động nồng độ ô nhiễm theo mùa.
  • Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp:
    • Khảo sát thực nghiệm chi tiết hơn về động học khử nitrat trong cụm bể AO ở các tỷ lệ hoàn lưu bùn và hoàn lưu nitrat khác nhau đối với dòng thải có tải lượng nitơ hữu cơ đậm đặc.
    • Nghiên cứu giải pháp tự động hóa tích hợp (hệ thống điều khiển giám sát SCADA/PLC) nhằm tối ưu hóa lượng khí cấp và định lượng hóa chất châm tự động dựa trên cảm biến DO và pH online.
    • Đánh giá khả năng thu hồi và tinh chế khí $CH_4$ từ hầm Biogas để phát điện công suất nhỏ phục vụ chính trạm xử lý.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên môn hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật Cấp thoát nước và Quản lý Môi trường.

Cụ thể, các nội dung có giá trị ứng dụng cao bao gồm:

  • Quy trình tính toán công nghệ cụ thể cho cụm xử lý sinh học AO kết hợp Biogas đối với loại nước thải có nồng độ chất hữu cơ và Amoni rất cao.
  • Bộ thông số động học bùn hoạt tính, phương pháp tính chọn máy thổi khí, đĩa phân phối khí EDI, bồn lọc áp lực và bể lắng sinh học.
  • Mẫu dự toán chi phí đầu tư (xây dựng, máy móc, đường ống, vận hành) giúp sinh viên tham khảo cách lập phương án kinh tế kỹ thuật.
  • Cách thức ứng dụng phần mềm Autodesk Revit để dựng hình 3D, bố trí đường ống công nghệ và bóc tách khối lượng công trình xử lý nước thải.

Câu hỏi thường gặp

1. Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi heo với công suất bao nhiêu và áp dụng quy chuẩn xả thải nào?

Hệ thống được thiết kế với công suất 200 m³/ngày đêm, phục vụ trang trại chăn nuôi heo tại huyện Lộc Ninh, tỉnh Bình Phước với niên hạn thiết kế công trình là 20 năm. Nước thải sau xử lý được yêu cầu đạt Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải chăn nuôi QCVN 62-MT:2016/BTNMT (Cột A).

2. Các thông số ô nhiễm chính của nước thải chăn nuôi heo đầu vào được tác giả ghi nhận là bao nhiêu?

Theo số liệu từ Công ty TNHH Mai Phúc Xuân Lộc được trích dẫn trong đồ án, nước thải đầu vào có độ ô nhiễm rất cao: $pH = 5,5 – 7,8$; $SS = 2.000$ mg/L; $BOD_5 = 3.000$ mg/L; $COD = 4.500$ mg/L; Tổng Nitơ $= 580$ mg/L; Tổng Photpho $= 125$ mg/L và Coliform $= 9.000$ MPN/100mL.

3. Tại sao hệ thống cần kết hợp cả hầm Biogas kỵ khí và cụm bể sinh học AO (Anoxic - Oxic)?

Nước thải chăn nuôi heo có hàm lượng hữu cơ ($BOD_5, COD$) và Amoni rất cao. Hầm Biogas kỵ khí đóng vai trò phân hủy sơ bộ lượng lớn chất hữu cơ dễ phân hủy (giảm 79–87% BOD) và thu hồi khí $CH_4$ làm chất đốt. Cụm bể AO tiếp tục xử lý triệt để lượng BOD còn lại và thực hiện chu trình nitrat hóa (tại ngăn Oxic) kết hợp khử nitrat hóa (tại ngăn Anoxic) để loại bỏ tải lượng Nitơ đậm đặc về dưới ngưỡng 50 mg/L theo QCVN 62-MT:2016/BTNMT Cột A.

4. Phần mềm đồ họa kỹ thuật nào được tác giả sử dụng để thiết kế hệ thống bản vẽ?

Tác giả sử dụng kết hợp hai phần mềm AutoCAD và Autodesk Revit (mô hình thông tin công trình BIM) để thiết kế toàn bộ hệ thống sơ đồ công nghệ, mặt bằng tổng thể, mặt bằng bố trí đường ống nước thải/khí/bùn, các mặt cắt công trình và mô hình không gian 3D chi tiết của các bể xử lý và thiết bị cơ điện.

5. Nhu cầu cấp nước cho từng loại heo trong trang trại được tác giả tính toán theo định mức nào?

Theo số liệu tổng quan trong đồ án, định mức nước cấp trung bình và tối đa cho từng loại heo gồm: Heo nái mang thai và heo nọc là 12–15 L/con/ngày; Heo nái đẻ (kèm heo con theo mẹ) là 25–45 L/con/ngày; Heo con cai sữa là 0,3–0,5 L/con/ngày.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi heo tại huyện Lộc Ninh, tỉnh Bình Phước với công suất 200 m³/ngày đêm" của sinh viên Nguyễn Cẩm Giang đã hoàn thành đầy đủ nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật một trạm xử lý đạt chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT Cột A. Công trình kết hợp hiệu quả giữa phương pháp kỵ khí Biogas thu hồi năng lượng với công nghệ sinh học thiếu khí - hiếu khí AO nhiều bậc, bồn lọc áp lực và khử trùng để xử lý triệt để dòng thải ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng đậm đặc. Tác giả đã triển khai chi tiết các tính toán công nghệ, dự toán kinh tế và hệ thống bản vẽ 3D trực quan bằng Autodesk Revit, mang lại giá trị thực tiễn và tham khảo chuyên môn cao cho lĩnh vực kỹ thuật môi trường.