Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Bối cảnh thực tiễn và lý do chọn đề tài

Tỉnh Bình Dương là một trong những trung tâm phát triển công nghiệp trọng điểm của vùng kinh tế trọng điểm phía Nam. Tính đến giai đoạn thực hiện đề tài, tỉnh có khoảng 28 khu công nghiệp và cụm công nghiệp tập trung đang hoạt động với diện tích hơn 8.200 ha, thu hút 1.285 dự án có vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài (FDI) với tổng vốn 6 tỷ 507 triệu USD (tính đến tháng 10/2006) và hàng nghìn doanh nghiệp trong nước. Tốc độ tăng trưởng GRDP của tỉnh duy trì bình quân khoảng 14,5%/năm; cơ cấu kinh tế dịch chuyển mạnh sang công nghiệp và xây dựng (chiếm 63% năm 2010), dịch vụ (32,6%) và nông lâm nghiệp (4,4%).

Sự gia tăng nhanh chóng của các khu công nghiệp kéo theo áp lực lớn đối với môi trường tiếp nhận. Kết quả quan trắc nhiều năm cho thấy chất lượng nước mặt ở hạ lưu sông Sài Gòn và sông Đồng Nai cùng hệ thống kênh rạch nội ô ngày càng suy giảm nghiêm trọng do tiếp nhận nước thải công nghiệp và đô thị. Nhiều khu công nghiệp chưa xây dựng trạm xử lý hoặc đã vận hành nhưng chất lượng nước thải sau xử lý chưa đạt hoặc chưa duy trì ổn định theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 40:2011/BTNMT.

Dự án Khu công nghiệp Thới Hòa (phường Thới Hòa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương) có tổng diện tích quy hoạch 134 ha, tập trung đa dạng các ngành nghề: may mặc, da giày, gia công bao bì giấy, cơ khí chế tạo máy, điện tử, vật liệu xây dựng, gốm sứ và chế biến nông - lâm - thủy sản. Nước thải phát sinh từ khu công nghiệp này mang đặc tính điển hình của nước thải công nghiệp đa ngành kết hợp nước thải sinh hoạt, chứa hàm lượng cao chất rắn lơ lửng (SS), chất hữu cơ hòa tan (BOD, COD), các hợp chất dinh dưỡng nitơ, phospho và vi sinh vật gây bệnh. Do đó, việc thực hiện đề tài "Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp Thới Hòa – Bình Dương với công suất 4000 m³/ngày.đêm" là yêu cầu cấp thiết nhằm đáp ứng mục tiêu bảo vệ nguồn nước tiếp nhận và tuân thủ các quy định môi trường hiện hành.

Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của đồ án bao gồm:

  1. Tính toán, thiết kế hoàn chỉnh hệ thống xử lý nước thải tập trung cho Khu công nghiệp Thới Hòa với công suất thiết kế $4000\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$.
  2. Đảm bảo chất lượng nước thải sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT, Cột A.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải công nghiệp tổng hợp phát sinh từ các hoạt động sản xuất và sinh hoạt nội khu của Khu công nghiệp Thới Hòa (đã qua hệ thống xử lý cục bộ đạt giới hạn Cột C tại từng nhà máy trước khi đấu nối vào mạng lưới thu gom tập trung).
  • Phạm vi không gian: Khu công nghiệp Thới Hòa, phường Thới Hòa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương.
  • Phạm vi thời gian và dữ liệu: Đồ án được hoàn thành vào tháng 7 năm 2019, sử dụng các chuỗi số liệu quy hoạch, điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội và tiêu chuẩn kỹ thuật môi trường cập nhật đến thời điểm nghiên cứu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

Cơ sở tính toán công nghệ dựa trên lý thuyết các quá trình xử lý nước thải:

  • Phương pháp cơ học: Tách rác thô, rác tinh qua song chắn rác; lắng cát vô cơ trong bể lắng cát; tách chất nổi/dầu mỡ bằng bể tách dầu mỡ; điều hòa lưu lượng và nồng độ chất bẩn tại bể điều hòa.
  • Phương pháp hóa lý: Quá trình keo tụ - tạo bông (sử dụng hóa chất keo tụ PAC, polyme và điều chỉnh pH) nhằm loại bỏ chất rắn lơ lửng, hạt keo kích thước $10^{-7} - 10^{-8}\text{ cm}$; quá trình lắng trọng lực trong bể lắng ly tâm; quá trình lọc áp lực đa tầng vật liệu.
  • Phương pháp sinh học: Cơ chế chuyển hóa chất hữu cơ carbon và chất dinh dưỡng của quần thể vi sinh vật hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí (quá trình bùn hoạt tính hiếu khí Aerotank, bể phản ứng sinh học theo mẻ SBR, quá trình thiếu khí Anoxic để nitrit hóa, nitrat hóa và khử nitrat).
  • Phương pháp hóa học: Khử trùng nước thải bằng hóa chất khử trùng (Chlorine/Hợp chất Clo) để tiêu diệt triệt để vi khuẩn, Coliforms và mầm bệnh trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
  • Quy chuẩn kỹ thuật áp dụng: QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A cho đầu ra, Cột C cho đầu vào đấu nối cục bộ), Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam (TCXDVN).

Phương pháp nghiên cứu thực hiện

  1. Phương pháp thu thập số liệu: Tổng hợp dữ liệu về quy hoạch KCN Thới Hòa, đặc điểm ngành nghề hoạt động, lưu lượng và tải lượng các chất ô nhiễm đầu vào.
  2. Phương pháp so sánh, đánh giá: Lập phương án công nghệ, phân tích ưu nhược điểm kỹ thuật - kinh tế giữa 02 dây chuyền công nghệ đề xuất để lựa chọn giải pháp tối ưu.
  3. Phương pháp tính toán công nghệ và thủy lực: Sử dụng các công thức tính toán chuyên ngành công nghệ môi trường để xác định kích thước công trình đơn vị, lựa chọn thiết bị công nghệ (máy bơm, máy thổi khí, cánh khuấy, thiết bị gạt bùn, máy ép bùn) và tính toán liều lượng hóa chất xử lý.
  4. Phương pháp tính toán kinh tế: Khái toán chi phí xây dựng công trình, chi phí thiết bị, chi phí vận hành thường xuyên (điện năng, hóa chất, nhân công, bảo trì, khấu hao).
  5. Phương pháp đồ họa kỹ thuật: Sử dụng phần mềm AutoCAD để thể hiện mặt bằng tổng thể, sơ đồ dây chuyền công nghệ và bản vẽ chi tiết các hạng mục công trình đơn vị.

Thiết kế kỹ thuật và tính toán công nghệ

Thông số thiết kế và tải lượng ô nhiễm

  • Công suất trung bình ngày: $Q_{\text{ngày tb}} = 4000\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$.
  • Lưu lượng trung bình giờ: $Q_{h\text{ tb}} = 166,67\text{ m}^3/\text{h}$.
  • Hệ số không điều hòa chung: $k_{\text{ch}} = 1,7$.
  • Lưu lượng ngày lớn nhất: $Q_{\text{ngày max}} = 6880\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$.
  • Lưu lượng giờ lớn nhất: $Q_{h\text{ max}} = 286,67\text{ m}^3/\text{h}$ (tương đương $0,0796\text{ m}^3/\text{s}$).
STT Thông số ô nhiễm Đơn vị Nồng độ nước thải đầu vào Giới hạn Cột A (QCVN 40:2011/BTNMT)
1 pH - 5,0 – 9,0 6,0 – 9,0
2 $\text{BOD}_5$ ($20^\circ\text{C}$) mg/L 150 20
3 COD mg/L 450 50
4 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/L 250 50
5 Tổng dầu mỡ mg/L 40 5
6 Tổng Nitơ mg/L 60 30
7 Coliforms MPN/100mL - 5000

Đề xuất và so sánh hai phương án công nghệ

Phương án 1: Công nghệ hóa lý kết hợp sinh học theo mẻ SBR

  • Dây chuyền công nghệ: Nước thải đầu vào $\rightarrow$ Song chắn rác thô/tinh $\rightarrow$ Hố thu gom $\rightarrow$ Bể điều hòa (sục khí) $\rightarrow$ Bể keo tụ (PAC/điều chỉnh pH) $\rightarrow$ Bể tạo bông cơ khí $\rightarrow$ Bể lắng ly tâm $\rightarrow$ Bể trung gian $\rightarrow$ Bể phản ứng sinh học theo mẻ (SBR) $\rightarrow$ Bồn lọc áp lực $\rightarrow$ Bể khử trùng (Chlorine) $\rightarrow$ Nước xả thải đạt Cột A.
  • Xử lý bùn: Bùn từ bể lắng và bùn dư SBR $\rightarrow$ Bể chứa và nén bùn trọng lực $\rightarrow$ Máy ép bùn khung bản $\rightarrow$ Bùn bánh vận chuyển đi xử lý; nước tách bùn tuần hoàn về hố thu gom.
STT Công trình đơn vị Hiệu quả xử lý mong muốn
1 Song chắn rác SS: 5%; BOD: 5%; COD: 5%
2 Bể điều hòa SS: 5%; BOD: 5%; COD: 5%
3 Bể keo tụ - tạo bông - lắng ly tâm SS: 50%; BOD: 30%; COD: 50%
4 Bể SBR BOD: 90%; Nitơ: 70%

Phương án 2: Công nghệ hóa lý kết hợp bùn hoạt tính truyền thống Aerotank - Anoxic

  • Dây chuyền công nghệ: Nước thải đầu vào $\rightarrow$ Song chắn rác $\rightarrow$ Hố thu gom $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể keo tụ $\rightarrow$ Bể tạo bông $\rightarrow$ Bể lắng I $\rightarrow$ Bể Aerotank (hiếu khí) $\rightarrow$ Bể Anoxic (thiếu khí khử N, P) $\rightarrow$ Bể lắng II (tuần hoàn bùn về Aerotank) $\rightarrow$ Bể nén bùn / Máy ép bùn dây đai $\rightarrow$ Bể khử trùng $\rightarrow$ Bồn lọc áp lực $\rightarrow$ Nước xả thải đạt Cột A.
STT Công trình đơn vị Hiệu quả xử lý mong muốn
1 Song chắn rác SS: 5%; BOD: 5%; COD: 5%
2 Bể điều hòa SS: 5%; BOD: 5%; COD: 5%
3 Bể lắng đợt I SS: 50%; BOD: 30%; COD: 50%
4 Cụm Aerotank - Anoxic BOD: 90%; COD: 90%; Nitơ: 70%
5 Bể lắng đợt II SS: 50%

Tính toán chi tiết các hạng mục tiêu biểu (Phương án 1)

  • Song chắn rác thô:
    • Bề rộng mương dẫn đặt song chắn: $B_s = 0,8\text{ m}$.
    • Kích thước thanh thép: rộng $b = 0,01\text{ m}$, dày $d = 0,03\text{ m}$.
    • Khoảng cách khe hở: $w = 0,025\text{ m}$ ($25\text{ mm}$).
    • Số khe hở: $m = 21$ khe; số thanh: $n = 22$ thanh.
    • Góc nghiêng đặt song chắn: $\alpha = 30^\circ$ so với phương thẳng đứng.
    • Tổn thất áp lực qua song chắn tính toán: $h_L = 33\text{ mm} < 150\text{ mm}$ (thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật).
    • Chiều dài song chắn: $L = 0,8\text{ m}$.
    • Bố trí 02 bộ song chắn rác (01 bộ cào rác cơ giới hoạt động với công suất $P = 1,1\text{ kW}$, 01 bộ cào rác thủ công dự phòng). Nồng độ chất ô nhiễm sau song chắn giảm 4%: $\text{SS} = 240\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5 = 144\text{ mg/L}$, $\text{COD} = 432\text{ mg/L}$.
  • Song chắn rác tinh: Bề rộng $B_s = 0,8\text{ m}$, khoảng cách khe hở $w = 0,01\text{ m}$ ($10\text{ mm}$), vận tốc dòng chảy qua song $v = 0,6\text{ m/s}$.
  • Bể SBR: Vận hành chu kỳ luân phiên qua 5 pha: (1) Làm đầy (Fill) kết hợp khuấy trộn thiếu khí/hiếu khí, (2) Phản ứng sục khí (React) thực hiện nitrit hóa, nitrat hóa và oxy hóa chất hữu cơ, (3) Lắng tĩnh (Settle) với thời gian $< 2\text{ giờ}$, (4) Rút nước trong (Decant) bằng thiết bị thu nước bề mặt Decanter và xả bùn dư, (5) Pha chờ (Idle) nạp mẻ tiếp theo.

Nội dung chính theo từng chương

Chương Mở đầu: Giới thiệu đề tài đồ án

Chương Mở đầu trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ thực trạng ô nhiễm môi trường nước tại tỉnh Bình Dương do tốc độ phát triển công nghiệp nhanh. Đồ án xác lập mục tiêu thiết kế hệ thống xử lý nước thải công suất $4000\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$ đạt QCVN 40:2011/BTNMT Cột A cho KCN Thới Hòa; xác định rõ đối tượng, phạm vi, 5 nội dung thực hiện chính, 5 phương pháp nghiên cứu và ý nghĩa thực tiễn của công trình đối với công tác bảo vệ môi trường và quản lý đô thị.

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 cung cấp bức tranh toàn diện về khu vực dự án:

  • Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội: Vị trí địa lý phường Thới Hòa (thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương), địa hình bằng phẳng, khí hậu nhiệt đới gió mùa (nhiệt độ trung bình $26,5^\circ\text{C}$), hệ thống giao thông huyết mạch (Quốc lộ 13, Quốc lộ 14, đường Xuyên Á) thuận lợi giao thương. Tốc độ tăng trưởng GRDP bình quân $14,5%/\text{năm}$, chỉ số PCI năm 2006 đứng đầu cả nước với 76,23 điểm.
  • Tổng quan Khu công nghiệp Thới Hòa: Quy mô 134 ha, cơ cấu ngành nghề sạch/ít ô nhiễm nặng (may mặc không nhuộm, da giày không thuộc da, cơ khí, bao bì, chế biến nông lâm sản).
  • Thành phần nguồn thải và biện pháp kỹ thuật: Phân loại nguồn thải gồm nước mưa, nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp và nước thải dịch vụ; các nguồn khí thải, tiếng ồn, nhiệt độ và chất thải rắn. Định hướng giải pháp thoát nước tách riêng nước mưa và nước thải, quy định nước thải cục bộ các nhà máy đạt Cột C trước khi vào trạm tập trung.

Chương 2: Phương pháp xử lý nước thải

Chương 2 phân tích cơ sở lý thuyết chuyên sâu của các chỉ tiêu ô nhiễm và công nghệ xử lý:

  • Thông số ô nhiễm nước thải: Phân tích bản chất và tác hại của các thông số vật lý (SS, màu, mùi $H_2S$, indol, skatol), thông số hóa học (pH, COD, $\text{BOD}_5$, DO, tỷ lệ $\text{BOD}_5:\text{N}:\text{P} = 100:5:1$, các dạng Nitơ $\text{NH}_4^+, \text{NO}_2^-, \text{NO}_3^-$, Phospho, chất hoạt động bề mặt) và thông số sinh học (vi khuẩn tả, thương hàn, virus, giun sán).
  • Các công trình và phương pháp xử lý: Phân loại chi tiết nguyên lý hoạt động của xử lý cơ học (song chắn rác, bể lắng cát, bể tách dầu mỡ, bể điều hòa, bể lọc), xử lý hóa lý (keo tụ tạo bông dùng phèn nhôm/phèn sắt/polymer, tuyển nổi, hấp phụ than hoạt tính hiệu suất 58–95%, trao đổi ionit), xử lý hóa học (trung hòa pH 6,5, oxy hóa - khử, khử trùng bằng Clo/Ozon/UV) và xử lý sinh học (tự nhiên: cánh đồng ngập nước, hồ sinh học; nhân tạo: bể Biophin nhỏ giọt/cao tải, đĩa lọc sinh học, Bioten, bể bùn hoạt tính Aerotank, bể SBR 5 pha, mương oxy hóa, bể kỵ khí UASB).

Chương 3: Tính toán các công trình đơn vị

Chương 3 là phần trọng tâm kỹ thuật của đồ án:

  • Phân tích tính chất nước thải đầu vào và đề xuất 02 sơ đồ dây chuyền công nghệ hoàn chỉnh.
  • Thuyết minh chi tiết nguyên lý hoạt động của từng công trình đơn vị trong cả 2 phương án.
  • Tính toán công nghệ và thủy lực cho Phương án 1 và Phương án 2: song chắn rác thô, song chắn rác tinh, hố thu gom, bể điều hòa, bể keo tụ, bể tạo bông cơ khí, bể lắng ly tâm, bể trung gian, bể phản ứng sinh học (SBR / Aerotank - Anoxic), bể khử trùng, bể nén bùn và máy ép bùn (khung bản / dây đai), cùng bảng tính toán định lượng hóa chất (PAC, polymer, Chlorine).
  • Tính toán kinh tế chi tiết cho cả 2 phương án bao gồm: chi phí xây dựng, chi phí thiết bị, tổng chi phí đầu tư ban đầu, chi phí điện năng tiêu thụ, chi phí hóa chất, chi phí khấu hao, chi phí bảo trì và tổng chi phí vận hành thường xuyên trên mỗi đơn vị mét khối nước thải.

Chương 4: Kết quả

Chương 4 tiến hành so sánh, đánh giá tổng hợp giữa 2 phương án xử lý trên các tiêu chí: hiệu quả xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm (BOD, COD, SS, N, P), độ ổn định vận hành, diện tích chiếm đất xây dựng, tổng mức đầu tư ban đầu và chi phí vận hành hàng năm. Từ đó, tác giả đưa ra quyết định lựa chọn phương án công nghệ tối ưu, khả thi nhất để triển khai cho KCN Thới Hòa.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương cuối tóm tắt toàn bộ kết quả tính toán thiết kế đã đạt được của đồ án, khẳng định hệ thống xử lý thiết kế hoàn toàn đáp ứng các quy chuẩn môi trường xả thải QCVN 40:2011/BTNMT Cột A. Đồng thời, chương này đưa ra các kiến nghị kỹ thuật và quản lý nhằm đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, an toàn khi đưa vào xây dựng thực tế.

Kết quả và đóng góp

Kết quả tính toán kỹ thuật chính

  • Xác lập đầy đủ các thông số công nghệ cho trạm xử lý nước thải công suất $4000\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$ ($Q_{\text{max}} = 6880\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$).
  • Hoàn thành thiết kế kích thước hình học, thông số thủy lực và lựa chọn thiết bị cho 02 phương án công nghệ xử lý nước thải đạt QCVN 40:2011/BTNMT Cột A.
  • Thiết kế chi tiết hệ thống song chắn rác kép (cơ giới và thủ công) với chiều rộng $0,8\text{ m}$, 21 khe hở $25\text{ mm}$, tổn thất áp lực qua song đạt $33\text{ mm}$, đảm bảo bảo vệ an toàn cho cụm bơm chìm hố thu.
  • Thiết lập quy trình xử lý bùn hoàn chỉnh gồm bể nén bùn trọng lực kết hợp máy ép bùn (giảm độ ẩm bùn về mức $94 - 96%$) và định lượng chính xác hóa chất keo tụ (PAC) và khử trùng (Chlorine).
  • Lập bảng khái toán chi phí kinh tế hoàn chỉnh gồm chi phí xây dựng, chi phí mua sắm thiết bị và chi phí vận hành (điện năng, hóa chất, nhân công, khấu hao) cho cả 2 phương án làm cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật.

Giải pháp và kiến nghị của tác giả

  • Xây dựng hệ thống thoát nước mưa và hệ thống thu gom nước thải hoàn toàn riêng biệt trong toàn bộ khuôn viên khu công nghiệp.
  • Quy định bắt buộc các doanh nghiệp thứ cấp trong KCN phải xây dựng trạm xử lý nước thải cục bộ đạt tiêu chuẩn Cột C (QCVN 40:2011/BTNMT) trước khi xả vào hệ thống thu gom chung của KCN.
  • Bố trí bể điều hòa có hệ thống sục khí liên tục từ đáy nhằm tránh hiện tượng lắng cặn, chống phân hủy kỵ khí gây mùi và ổn định nồng độ, lưu lượng cấp cho các công trình sinh học.
  • Áp dụng hệ thống điều khiển tự động chu kỳ làm việc của bể sinh học SBR thông qua rơ-le thời gian và cảm biến mực nước để tối ưu hóa hiệu quả xử lý và tiết kiệm năng lượng.

Ý nghĩa thực tiễn

  • Cung cấp phương án công nghệ khả thi, phù hợp với quy hoạch và điều kiện tự nhiên của phường Thới Hòa, thị xã Bến Cát, tỉnh Bình Dương.
  • Đóng góp giải pháp bảo vệ chất lượng nguồn nước sông Sài Gòn và sông Đồng Nai, ngăn chặn ô nhiễm kênh rạch hạ lưu đô thị.
  • Tạo tiền đề kỹ thuật và cơ sở dữ liệu tính toán tin cậy cho các nhà quản lý môi trường KCN và cơ quan chức năng trong việc giám sát, vận hành hệ thống hạ tầng xử lý chất thải tập trung.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Đồ án dừng lại ở mức độ tính toán thiết kế công nghệ và lập dự toán kinh tế trên cơ sở số liệu quy hoạch lý thuyết và tính chất nước thải đặc trưng; chưa có điều kiện thực hiện mô hình thực nghiệm (pilot) quy mô phòng thí nghiệm đối với mẫu nước thải thực tế của KCN Thới Hòa để tối ưu hóa chính xác liều lượng chất keo tụ và thời gian các chu kỳ của pha SBR.
    • Các thông số đầu vào chủ yếu phản ánh tải lượng thiết kế quy ước theo tiêu chuẩn Cột C, chưa bao quát hết sự biến động bất thường về nồng độ các chất độc hại đặc thù (kim loại nặng, hóa chất hữu cơ khó phân hủy sinh học) khi có sự thay đổi lớn về cơ cấu doanh nghiệp thuê đất.
  • Hướng mở rộng:
    • Triển khai lắp đặt mô hình pilot để khảo sát thực nghiệm động học quá trình bùn hoạt tính và xác định chính xác các hệ số phân hủy sinh học ($Y, k_d, K_s, \mu_{\text{max}}$) trên nền nước thải thực tế.
    • Nghiên cứu ứng dụng các giải pháp tự động hóa nâng cao (SCADA, cảm biến DO/ORP/pH trực tuyến) trong điều khiển pha sục khí của bể SBR nhằm giảm thiểu chi phí điện năng tiêu thụ.
    • Đánh giá khả năng tái sử dụng nước thải sau xử lý cho mục đích tưới cây xanh cảnh quan và rửa đường nội bộ khu công nghiệp.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án tốt nghiệp này mang lại giá trị tham khảo chuyên môn thiết thực:

  • Đối tượng thụ hưởng:
    • Sinh viên ngành Kỹ thuật Môi trường, Công nghệ Môi trường, Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị làm đồ án tốt nghiệp hoặc đồ án môn học công trình xử lý nước thải.
    • Kỹ sư thiết kế, cán bộ kỹ thuật tại các công ty tư vấn môi trường, ban quản lý khu công nghiệp thực hiện tính toán thiết kế trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung.
  • Các phần nội dung đáng tham khảo nhất:
    • Phương pháp và quy trình tính toán thủy lực, kích thước công trình đơn vị chi tiết từ khâu xử lý cơ học (song chắn rác), hóa lý (keo tụ tạo bông) đến sinh học bậc cao (bể SBR, Aerotank - Anoxic).
    • Khung so sánh kỹ thuật - kinh tế đa tiêu chí giữa công nghệ xử lý mẻ (SBR) và công nghệ bùn hoạt tính dòng chảy liên tục truyền thống.
    • Bảng tổng hợp công thức, thông số tính toán liều lượng hóa chất keo tụ PAC, Chlorine khử trùng và tính toán chi phí vận hành trạm xử lý.

Câu hỏi thường gặp

1. Công suất thiết kế và lưu lượng tính toán lớn nhất của hệ thống xử lý nước thải KCN Thới Hòa là bao nhiêu?

Công suất thiết kế trung bình của hệ thống là $4000\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$ (tương ứng lưu lượng trung bình giờ $Q_{h\text{ tb}} = 166,67\text{ m}^3/\text{h}$). Với hệ số điều hòa chung $k_{\text{ch}} = 1,7$, lưu lượng ngày lớn nhất được tính toán là $Q_{\text{ngày max}} = 6880\text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$ và lưu lượng giờ lớn nhất $Q_{h\text{ max}} = 286,67\text{ m}^3/\text{h}$.

2. Tiêu chuẩn chất lượng nước thải đầu vào và yêu cầu đầu ra sau xử lý của đồ án được xác định như thế nào?

Chất lượng nước thải đầu vào hệ thống thu gom tập trung được quy định đạt giới hạn Cột C theo QCVN 40:2011/BTNMT (các chỉ tiêu chính: $\text{BOD}_5 = 150\text{ mg/L}$, $\text{COD} = 450\text{ mg/L}$, $\text{SS} = 250\text{ mg/L}$, Tổng dầu mỡ $= 40\text{ mg/L}$, Tổng $\text{N} = 60\text{ mg/L}$, $\text{pH} = 5 - 9$). Nước thải sau khi qua toàn bộ dây chuyền xử lý phải đạt giới hạn Cột A của QCVN 40:2011/BTNMT ($\text{BOD}_5 \le 20\text{ mg/L}$, $\text{COD} \le 50\text{ mg/L}$, $\text{SS} \le 50\text{ mg/L}$, Tổng dầu mỡ $\le 5\text{ mg/L}$, Tổng $\text{N} \le 30\text{ mg/L}$, $\text{Coliforms} \le 5000\text{ MPN/100mL}$, $\text{pH} = 6 - 9$).

3. Tác giả đã đề xuất những phương án công nghệ nào để xử lý nước thải KCN Thới Hòa?

Tác giả đề xuất 02 phương án công nghệ:

  • Phương án 1: Xử lý cơ học $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Keo tụ - tạo bông (PAC) $\rightarrow$ Bể lắng ly tâm $\rightarrow$ Bể trung gian $\rightarrow$ Bể sinh học phản ứng theo mẻ SBR $\rightarrow$ Bồn lọc áp lực $\rightarrow$ Khử trùng Chlorine $\rightarrow$ Nước ra Cột A.
  • Phương án 2: Xử lý cơ học $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Keo tụ - tạo bông (PAC) $\rightarrow$ Bể lắng I $\rightarrow$ Cụm bể sinh học Aerotank - Anoxic (kèm tuần hoàn bùn) $\rightarrow$ Bể lắng II $\rightarrow$ Bể khử trùng $\rightarrow$ Bồn lọc áp lực $\rightarrow$ Nước ra Cột A.

4. Bể phản ứng sinh học theo mẻ (SBR) trong Phương án 1 hoạt động theo những pha nào?

Bể SBR hoạt động chu kỳ gián đoạn gồm 5 pha tuần tự: (1) Pha làm đầy (Fill) kết hợp khuấy trộn điều hòa và tạo môi trường thiếu khí/hiếu khí; (2) Pha phản ứng sục khí (React) để thực hiện nitrat hóa và phân hủy chất hữu cơ; (3) Pha lắng (Settle) trong môi trường tĩnh hoàn toàn (thời gian lắng $< 2\text{ giờ}$); (4) Pha rút nước và xả bùn (Decant) thu gom nước trong bề mặt bằng thiết bị Decanter và thải bùn dư; (5) Pha chờ (Idle) để nạp mẻ nước thải mới.

5. Các thông số thiết kế hình học chính của song chắn rác thô được tính toán ra sao?

Song chắn rác thô có chiều rộng mương $B_s = 0,8\text{ m}$; chiều dài song chắn $L = 0,8\text{ m}$; sử dụng 22 thanh kim loại (rộng $10\text{ mm}$, dày $30\text{ mm}$) tạo thành 21 khe hở kích thước $25\text{ mm}$; góc nghiêng đặt song là $30^\circ$ so với phương đứng. Tổn thất áp lực qua song chắn tính toán đạt $33\text{ mm}$ (nằm trong giới hạn cho phép $< 150\text{ mm}$). Hệ thống bố trí 02 đơn nguyên (01 cào rác cơ giới công suất $1,1\text{ kW}$ và 01 cào rác thủ công dự phòng), giúp giảm 4% hàm lượng SS, BOD và COD ban đầu.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu công nghiệp Thới Hòa – Bình Dương với công suất 4000 m³/ngày.đêm" của tác giả Nguyễn Văn Huy đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán kỹ thuật môi trường cấp thiết tại địa phương. Đề tài xây dựng đầy đủ cơ sở lý thuyết, tính toán công nghệ chi tiết cho các công trình đơn vị thuộc hai phương án công nghệ (SBR và Aerotank - Anoxic), đồng thời lập bảng khái toán kinh tế chi tiết phục vụ việc lựa chọn giải pháp tối ưu. Công trình sau xử lý đảm bảo đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT Cột A, đóng góp tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo cao cho công tác đào tạo chuyên ngành Công nghệ Môi trường và thiết kế trạm xử lý nước thải công nghiệp trong thực tế.