Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Ngành công nghiệp dệt may Việt Nam có tốc độ tăng trưởng cao, đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy phát triển kinh tế và giải quyết việc làm. Tuy nhiên, quy trình dệt nhuộm tiêu thụ một lượng nước rất lớn (dao động từ $12 - 300\text{ m}^3/\text{tấn vải}$ hoặc $16 - 900\text{ m}^3/\text{tấn sản phẩm}$) và thải ra môi trường nguồn nước thải có mức độ ô nhiễm phức tạp. Nước thải dệt nhuộm đặc trưng bởi nhiệt độ cao (khoảng $70^\circ\text{C}$), tính kiềm mạnh, hàm lượng chất hữu cơ cao ($\text{COD}$ đạt $1630\text{ mg/L}$, $\text{BOD}_5$ đạt $860\text{ mg/L}$), độ màu lớn ($1200\text{ Pt-Co}$) và nồng độ chất rắn lơ lửng cao ($\text{TSS}$ đạt $560\text{ mg/L}$).

Bên cạnh đó, các tiêu chuẩn sinh thái và rào cản thương mại xanh (Greentrade Barrier) từ các thị trường nhập khẩu lớn như EU, Hoa Kỳ, Nhật Bản đặt ra yêu cầu khắt khe về an toàn sức khỏe và bảo vệ môi trường, bắt buộc các doanh nghiệp sản xuất dệt may phải có hệ thống xử lý nước thải đạt chuẩn và đẩy mạnh tái sử dụng nguồn nước. Do đó, việc nghiên cứu thiết kế trạm xử lý nước thải kết hợp công nghệ tái sử dụng nước là yêu cầu cấp thiết.

Mục tiêu của đồ án tốt nghiệp bao gồm:

  1. Lựa chọn 2 phương án công nghệ phù hợp với đặc tính ô nhiễm của nguồn nước thải đầu vào.
  2. Tính toán và thiết kế chi tiết hệ thống xử lý nước thải công suất $1.000\text{ m}^3/\text{ngày}$, đảm bảo chất lượng nước đầu ra xả thải đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 13-MT:2015/BTNMT (Cột A).
  3. Thiết kế công đoạn xử lý nâng cao nhằm tái sử dụng tối thiểu $50%$ công suất nước thải sau xử lý (trong đồ án thiết kế mức tái sử dụng đạt $70%$) phục vụ lại cho hoạt động sản xuất của nhà máy.
  4. Khai toán kinh phí xây dựng, thiết bị và chi phí vận hành của từng phương án; so sánh, đánh giá để lựa chọn phương án tối ưu và thể hiện bản vẽ thiết kế bằng phần mềm AutoCAD.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân công cụ thể:

  1. Lựa chọn công nghệ thích hợp với thông số chất lượng nước thải đầu vào và thuyết minh công nghệ.
  2. Tính toán và thiết kế chi tiết các công trình đơn vị.
  3. Tính toán kinh phí cho công trình.
  4. Lựa chọn phương án tối ưu.
  5. Vẽ các bản vẽ cần thiết.
  6. Hướng dẫn vận hành.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nguồn nước thải phát sinh từ các công đoạn sản xuất và giải pháp công nghệ xử lý, tái sử dụng nước cho Công ty TNHH Một thành viên Dệt kim Đông Phương (DOPIMEX).
  • Phạm vi không gian: Nhà máy Dệt kim Đông Phương tại Khu công nghiệp Xuyên Á, Ấp Tràm Lạc, Xã Mỹ Hạnh Bắc, Huyện Đức Hòa, Tỉnh Long An.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được thực hiện từ ngày 01/03/2019 đến ngày 29/07/2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

  • Tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật: Áp dụng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt nhuộm QCVN 13-MT:2015/BTNMT (Cột A và Cột B).
  • Lý thuyết về các chất gây ô nhiễm dệt nhuộm: Phân tích bản chất hóa lý của các dòng thải từ từng công đoạn sản xuất (hồ sợi, giũ hồ, nấu tẩy, làm bóng, tẩy trắng, nhuộm, in hoa, hoàn tất) và các nhóm thuốc nhuộm sử dụng (thuốc nhuộm hoạt tính có liên kết Azo $-N=N-$, thuốc nhuộm trực tiếp, thuốc nhuộm hoàn nguyên nhân thơm đa vòng, thuốc nhuộm phân tán, lưu huỳnh, thuốc nhuộm axit và pigment).
  • Nguyên lý các công đoạn xử lý:
    • Phương pháp cơ học: Song chắn rác loại bỏ rác thô và tạp chất dạng sợi; Tháp giải nhiệt hạ nhiệt độ nước thải từ $70^\circ\text{C}$ xuống $30 - 35^\circ\text{C}$; Bể điều hòa ổn định lưu lượng và nồng độ ô nhiễm; Bể lắng sơ bộ tách cặn nặng.
    • Phương pháp hóa học và hóa lý: Trung hòa điều chỉnh $\text{pH}$; Keo tụ - tạo bông sử dụng phèn sắt/nhôm kết hợp chất trợ keo tụ polymer để khử độ màu và chất rắn lơ lửng; Lắng hóa lý và Bồn lọc áp lực giữ cặn mịn; Khử trùng bằng Chloramin tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh.
    • Phương pháp sinh học: Xử lý kỵ khí bằng bể UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) phân cắt mạch hữu cơ khó phân hủy; Xử lý hiếu khí dính bám bằng bể MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) hoặc bùn hoạt tính lơ lửng Aerotank để khử $\text{BOD}_5$, $\text{COD}$, Nitơ và Photpho.
    • Phương pháp lọc màng tái sử dụng: Màng vi lọc MF (Micro Filtration) và màng thẩm thấu ngược RO (Reverse Osmosis) để loại bỏ triệt để cặn lơ lửng, chất hữu cơ hòa tan và ion khoáng, cung cấp nước sạch tái sinh.

Phương pháp nghiên cứu và tính toán thiết kế

  • Phương pháp tính toán thủy lực và công trình đơn vị: Sử dụng các công thức kinh điển trong giáo trình kỹ thuật xử lý nước thải để xác định thời gian lưu nước ($\text{HRT}$), kích thước hình học, tải trọng thể tích, lượng bùn phát sinh, lưu lượng khí cấp và lượng hóa chất cần châm.
  • Phương pháp tra cứu catalogue thiết bị: Lựa chọn quy cách kỹ thuật thực tế cho máy móc (bơm nước thải Grundfos DPK, tháp giải nhiệt Tashin TSC, máy thổi khí Tohin iBK, máy ép bùn, module màng MF và RO).
  • Phương pháp khai toán kinh tế: Tổng hợp và so sánh chi phí xây dựng, chi phí máy móc thiết bị và chi phí vận hành (điện năng, hóa chất, nước cấp, nhân công) giữa các phương án.
  • Phương pháp thiết kế đồ họa: Sử dụng phần mềm AutoCAD để bố trí mặt bằng tổng thể dạng hợp khối và vẽ chi tiết các hạng mục công trình.

Nguồn dữ liệu

Số liệu khảo sát chất lượng nước thải do Công ty TNHH MTV Dệt kim Đông Phương cung cấp; số liệu thống kê đặc tính nước thải ngành dệt nhuộm tại Việt Nam (như Dệt Thành Công, Thắng Lợi, Phong Phú, Dệt 8/3, Dệt Hà Nội...); các tiêu chuẩn và giáo trình chuyên ngành kỹ thuật môi trường.

Thiết kế kỹ thuật và giải pháp công nghệ

Thông số chất lượng nước thải đầu vào và yêu cầu xử lý

Lưu lượng thiết kế trạm xử lý: $Q_{tb} = 1000\text{ m}^3/\text{ngày}$ (tương đương $41{,}67\text{ m}^3/\text{h}$); lưu lượng giờ lớn nhất $Q_{max}^h = 83{,}34\text{ m}^3/\text{h}$ (hệ số không điều hòa $k_h = 2$).

Thông số ô nhiễm Đơn vị Nồng độ đầu vào QCVN 13-MT:2015/BTNMT (Cột B) QCVN 13-MT:2015/BTNMT (Cột A)
$\text{pH}$ - $7 - 10$ $5{,}5 - 9$ $6 - 9$
Nhiệt độ $^\circ\text{C}$ $70$ $40$ $40$
Độ màu $\text{Pt-Co}$ $1200$ $150$ $50$
$\text{BOD}_5$ $\text{mg/L}$ $860$ $50$ $30$
$\text{COD}$ $\text{mg/L}$ $1630$ $150$ $75$
$\text{TSS}$ $\text{mg/L}$ $560$ $100$ $50$
Tổng Nitơ ($\text{TN}$) $\text{mg/L}$ $30$ $40$ $20$
Tổng Photpho ($\text{TP}$) $\text{mg/L}$ $10$ $6$ $4$

Đề xuất hai sơ đồ công nghệ đối chứng

Tác giả đề xuất bố trí công đoạn sinh học trước công đoạn hóa lý keo tụ - tạo bông nhằm giảm thiểu hóa chất tiêu tốn và tránh việc dư lượng hóa chất gây ức chế vi sinh vật:

  1. Phương án 1 (Công nghệ sinh học giá thể di động MBBR): $$\begin{aligned} \text{Nước thải} &\rightarrow \text{Song chắn rác} \rightarrow \text{Hố thu gom} \rightarrow \text{Tháp giải nhiệt} \rightarrow \text{Bể điều hòa} \rightarrow \text{Bể lắng sơ bộ} \ &\rightarrow \text{Bể trung hòa} \rightarrow \text{Bể MBBR} \rightarrow \text{Bể lắng sinh học} \rightarrow \text{Cụm keo tụ - tạo bông} \ &\rightarrow \text{Bể lắng hóa lý} \rightarrow \text{Bồn lọc áp lực} \rightarrow \text{Bể khử trùng} \rightarrow \left[ \begin{array}{l} 30% \text{ xả thải (QCVN Cột A)} \ 70% \rightarrow \text{Bể trung gian} \rightarrow \text{Lọc MF} \rightarrow \text{Lọc RO} \rightarrow \text{Tái sử dụng} \end{array} \right. \end{aligned}$$ (Bùn từ các bể lắng được thu gom về Bể nén bùn và xử lý bằng Máy ép bùn; nước tách bùn và nước rửa lọc tuần hoàn về Bể điều hòa).

  2. Phương án 2 (Công nghệ kết hợp Kỵ khí UASB và Hiếu khí Aerotank): $$\begin{aligned} \text{Nước thải} &\rightarrow \text{Song chắn rác} \rightarrow \text{Hố thu gom} \rightarrow \text{Tháp giải nhiệt} \rightarrow \text{Bể điều hòa} \rightarrow \text{Bể lắng sơ bộ} \ &\rightarrow \text{Bể trung hòa} \rightarrow \text{Bể UASB} \rightarrow \text{Bể Aerotank} \rightarrow \text{Bể lắng sinh học} \rightarrow \text{Cụm keo tụ - tạo bông} \ &\rightarrow \text{Bể lắng hóa lý} \rightarrow \text{Bồn lọc áp lực} \rightarrow \text{Bể khử trùng} \rightarrow \left[ \begin{array}{l} 30% \text{ xả thải (QCVN Cột A)} \ 70% \rightarrow \text{Bể trung gian} \rightarrow \text{Lọc MF} \rightarrow \text{Lọc RO} \rightarrow \text{Tái sử dụng} \end{array} \right. \end{aligned}$$

Hiệu quả xử lý dự kiến của hai phương án

Công đoạn xử lý Chỉ tiêu Phương án 1 (MBBR) Phương án 2 (UASB + Aerotank)
Xử lý sơ bộ (Song chắn rác, Tháp giải nhiệt, Bể điều hòa, Lắng sơ bộ) Nhiệt độ / $\text{BOD}_5$ / $\text{COD}$ / $\text{TSS}$ / Màu Giảm $40^\circ\text{C}$ / Giảm $10%$ / Giảm $10%$ / Giảm $50%$ / Giảm $10%$ Giảm $40^\circ\text{C}$ / Giảm $10%$ / Giảm $10%$ / Giảm $50%$ / Giảm $10%$
Xử lý sinh học (Trung hòa, UASB / MBBR, Aerotank, Lắng sinh học) Hiệu suất $\text{BOD}_5$ / $\text{COD}$ / $\text{TSS}$ / Màu $90%$ / $85%$ / $30%$ / $20%$ Kỵ khí: $60%/60%/20%/10%$
Hiếu khí: $80%/70%/30%/20%$
Xử lý hóa lý (Keo tụ, Tạo bông, Lắng hóa lý) Hiệu suất $\text{BOD}_5$ / $\text{COD}$ / $\text{TSS}$ / Màu $20%$ / $20%$ / $90%$ / $90%$ $20%$ / $20%$ / $90%$ / $90%$
Xử lý hoàn thiện (Bồn lọc áp lực, Bể khử trùng) Đầu ra sau khử trùng: $\text{BOD}_5$ / $\text{COD}$ / $\text{TSS}$ / Màu $25\text{ mg/L}$ / $62\text{ mg/L}$ / $4\text{ mg/L}$ / $17\text{ Pt-Co}$ (Đạt Cột A) $20\text{ mg/L}$ / $49\text{ mg/L}$ / $3\text{ mg/L}$ / $16\text{ Pt-Co}$ (Đạt Cột A)
Xử lý nâng cao (Màng lọc MF + RO) Nước cấp tái sử dụng Hiệu quả loại bỏ $100%$ ($\text{BOD}_5=0$, $\text{COD}=0$, $\text{TSS}=0$, Màu $=0$) Hiệu quả loại bỏ $100%$ ($\text{BOD}_5=0$, $\text{COD}=0$, $\text{TSS}=0$, Màu $=0$)

Nội dung chính theo từng chương

Chương mở đầu

Trình bày tổng quan về tầm quan trọng của ngành công nghiệp dệt may trong nền kinh tế quốc dân, những thách thức môi trường do phát sinh lượng lớn nước thải dệt nhuộm có nồng độ ô nhiễm cao, và áp lực từ rào cản thương mại sinh thái. Xác định mục tiêu thiết kế trạm xử lý $1000\text{ m}^3/\text{ngày}$ kết hợp tái sử dụng tối thiểu $50%$ công suất cho Công ty TNHH MTV Dệt kim Đông Phương (Long An), nêu rõ 6 nhiệm vụ cần thực hiện và phương pháp luận thiết kế.

Chương 1: Tổng quan

  • Giới thiệu khái quát về Công ty TNHH MTV Dệt kim Đông Phương (DOPIMEX), thành lập năm 1977 thuộc Tập đoàn Dệt May Việt Nam (Vinatex), đặt tại KCN Xuyên Á, tỉnh Long An với các phân xưởng se sợi, dệt vải, nhuộm hoàn tất và may mặc.
  • Trình bày sơ đồ nguyên lý công nghệ sản xuất dệt nhuộm và phân tích chi tiết lượng nước sử dụng, đặc trưng dòng thải tại từng công đoạn: kéo sợi, hồ sợi, giũ hồ, nấu vải, làm bóng, tẩy trắng, nhuộm, in hoa và hoàn tất vải.
  • Thống kê các nhóm hóa chất, thuốc nhuộm thông dụng (hoạt tính, trực tiếp, hoàn nguyên, phân tán, lưu huỳnh, axit, pigment) cùng tác động tiêu cực của chúng đến nguồn nước mặt (tăng độ kiềm, suy giảm oxy hòa tan do $\text{BOD}/\text{COD}$, cản trở ánh sáng do độ màu, độc tính kim loại nặng).
  • Khảo sát các công nghệ xử lý cơ học, hóa học, hóa lý, sinh học và phân tích một số sơ đồ công nghệ xử lý nước thải dệt nhuộm tiêu biểu trong và ngoài nước (như sơ đồ công nghệ của Công ty Stork Aqua - Hà Lan, công nghệ lọc sinh học nổi Biostyrene).

Chương 2: Đề xuất và lựa chọn công nghệ

  • Phân tích các nguyên tắc và cơ sở kỹ thuật lựa chọn công nghệ: công suất trạm, đặc tính nguồn thải ($t^\circ = 70^\circ\text{C}$, $\text{COD} = 1630\text{ mg/L}$, độ màu $1200\text{ Pt-Co}$), quy chuẩn QCVN 13-MT:2015/BTNMT Cột A, khả năng tài chính và quỹ đất nhà máy.
  • Đề xuất chi tiết hai phương án công nghệ hoàn chỉnh tích hợp dây chuyền tái sử dụng nước bằng màng lọc vi lọc MF và thẩm thấu ngược RO: Phương án 1 (ứng dụng công nghệ sinh học màng vi sinh chuyển động MBBR) và Phương án 2 (kết hợp công nghệ kỵ khí UASB và hiếu khí bùn hoạt tính Aerotank).
  • Lập bảng tổng hợp dự báo hiệu suất xử lý qua từng công trình đơn vị cho cả hai phương án công nghệ.

Chương 3: Tính toán thiết kế theo Phương án 1

Trình bày toàn bộ quá trình tính toán công nghệ, xác định kích thước hình học và lựa chọn thiết bị cho từng hạng mục công trình của Phương án 1 (công nghệ MBBR):

  • Song chắn rác: Đặt trong mương dẫn rộng $B = 0{,}3\text{ m}$; chiều cao lớp nước $H_{max} = 0{,}096\text{ m}$; sử dụng 15 thanh chắn kích thước $5\text{ mm} \times 25\text{ mm}$, khoảng cách khe hở $w = 15\text{ mm}$ (16 khe); tổn thất áp lực $h_r = 0{,}024\text{ m}$; sau song chắn bố trí lưới chắn tinh mắt lưới $1\text{ mm}$.
  • Hố thu gom nước thải: Kích thước xây dựng $L \times W \times H = 2{,}6\text{ m} \times 2{,}0\text{ m} \times 5{,}0\text{ m}$ (dung tích $V_b = 20{,}8\text{ m}^3$, chiều cao hữu ích $h_b = 4\text{ m}$, thời gian lưu nước $\text{HRT} = 15\text{ phút}$). Bố trí 2 bơm chìm Grundfos DPK ($Q = 83{,}34\text{ m}^3/\text{h}$, $H = 10\text{ mH}_2\text{O}$, công suất $P = 0{,}75 - 3{,}8\text{ kW}$, ống đẩy PVC DN160) hoạt động luân phiên điều khiển bằng phao.
  • Tháp giải nhiệt: Tính toán công suất tỏa nhiệt $Q = 451.419\text{ kcal/h}$ để hạ nhiệt độ nước thải từ $70^\circ\text{C}$ xuống $30 - 35^\circ\text{C}$. Lựa chọn 4 tháp giải nhiệt Tashin model TSC 125RT (công suất làm mát $487.500\text{ kcal/h}$ mỗi tháp) lắp đặt nối tiếp.
  • Bể điều hòa: Kích thước $L \times W \times H = 12\text{ m} \times 8\text{ m} \times 5\text{ m}$ (dung tích hữu ích $V = 480\text{ m}^3$, $\text{HRT} = 9{,}6\text{ giờ}$). Hệ thống sục khí chống lắng cặn sử dụng 2 máy thổi khí Tohin model iBK100S ($Q_{khí} = 7{,}49\text{ m}^3/\text{phút}$, áp lực $6\text{ mH}_2\text{O}$, công suất $P = 10{,}68\text{ kW}$).
  • Các công trình tiếp theo: Tính toán chi tiết Bể lắng sơ bộ, Bể trung hòa, Bể MBBR, Bể lắng sinh học, Cụm keo tụ - tạo bông, Bể lắng hóa lý, Bể trung gian, Bồn lọc áp lực, Bể khử trùng, Bể nén bùn và hệ thống màng lọc MF, màng lọc RO.
  • Khai toán kinh phí Phương án 1: Lập bảng tổng hợp chi phí xây dựng các hạng mục, chi phí thiết bị, chi phí hóa chất, chi phí điện năng, chi phí nước cấp và nhân công vận hành.

Chương 4: Tính toán thiết kế theo Phương án 2

Thực hiện các bước tính toán công nghệ, kích thước công trình đơn vị và lựa chọn thiết bị cho Phương án 2 (tích hợp Bể kỵ khí UASB và Bể bùn hoạt tính hiếu khí Aerotank):

  • Tính toán kích thước, hệ thống phân phối nước đáy và chụp thu khí biogas của bể UASB nhằm xử lý chất hữu cơ khó phân hủy.
  • Tính toán kích thước, lượng oxy hòa tan cần cấp, hệ thống sục khí và lưu lượng bùn tuần hoàn cho bể Aerotank.
  • Tính toán đồng bộ các công trình xử lý hóa lý (keo tụ - tạo bông, lắng hóa lý), lọc áp lực, khử trùng, nén bùn và cụm màng lọc MF/RO.
  • Khai toán chi phí đầu tư xây dựng, chi phí máy móc thiết bị và chi phí vận hành thường xuyên (điện năng, hóa chất, nhân công) cho Phương án 2.

Chương 5: Đánh giá các phương án

So sánh tổng hợp giữa Phương án 1 (công nghệ MBBR) và Phương án 2 (công nghệ UASB + Aerotank) dựa trên các tiêu chí kỹ thuật (hiệu quả xử lý, diện tích xây dựng, tính ổn định, mức độ tự động hóa, độ phức tạp khi vận hành) và kinh tế (tổng vốn đầu tư ban đầu, chi phí vận hành hàng tháng). Từ đó kết luận lựa chọn phương án tối ưu để hoàn thiện hồ sơ thiết kế và xuất bản vẽ AutoCAD.

Kết luận và kiến nghị

Tóm lược các kết quả đạt được của đồ án thiết kế; khẳng định tính khả thi kỹ thuật của hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công suất $1000\text{ m}^3/\text{ngày}$ có khả năng tái sử dụng nước; kiến nghị các biện pháp quản lý vận hành, bảo dưỡng định kỳ thiết bị cơ điện và kiểm soát an toàn màng lọc MF/RO.

Kết quả tính toán và đóng góp kỹ thuật

Kết quả tính toán chính

  • Chỉ tiêu chất lượng nước xả thải ($30%$ lưu lượng): Nước thải sau xử lý qua hệ thống lọc áp lực và khử trùng đạt chất lượng vượt tiêu chuẩn xả thải QCVN 13-MT:2015/BTNMT (Cột A): $\text{BOD}_5 \le 25\text{ mg/L}$ (quy chuẩn $\le 30\text{ mg/L}$), $\text{COD} \le 62\text{ mg/L}$ (quy chuẩn $\le 75\text{ mg/L}$), $\text{TSS} \le 4\text{ mg/L}$ (quy chuẩn $\le 50\text{ mg/L}$), độ màu $\le 17\text{ Pt-Co}$ (quy chuẩn $\le 50\text{ Pt-Co}$), vi sinh vật $\text{Coliform}$ được loại bỏ $99%$.
  • Chỉ tiêu chất lượng nước tái sử dụng ($70%$ lưu lượng): Sau khi qua hệ thống màng lọc vi lọc MF và thẩm thấu ngược RO, toàn bộ các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ, chất rắn lơ lửng và độ màu được loại bỏ hoàn toàn ($\text{BOD}_5 = 0\text{ mg/L}$, $\text{COD} = 0\text{ mg/L}$, $\text{TSS} = 0\text{ mg/L}$, độ màu $= 0\text{ Pt-Co}$), tạo ra nguồn nước sạch $700\text{ m}^3/\text{ngày}$ cấp ngược lại cho dây chuyền sản xuất dệt nhuộm.
  • Giải pháp bố trí mặt bằng: Đưa ra phương án thiết kế hệ thống hợp khối các bể xử lý, giúp tận dụng tối đa thành vách chung, tiết kiệm diện tích chiếm đất trong khuôn viên KCN Xuyên Á và giảm thiểu chi phí xây dựng dân dụng.

Đóng góp kỹ thuật của đồ án

  • Xây dựng một quy trình công nghệ tích hợp khép kín, kết hợp hài hòa giữa xử lý sinh học, hóa lý và công nghệ màng lọc nâng cao (MF - RO), giải quyết đồng thời bài toán bảo vệ môi trường và bài toán tiết kiệm tài nguyên nước cho ngành dệt may.
  • Thiết lập quy trình tính toán thủy lực chi tiết, đồng bộ từ khâu tiền xử lý cơ học đến khâu xử lý bùn và màng lọc, gắn liền với việc tra cứu các thiết bị thực tế trên thị trường (bơm Grundfos, tháp Tashin, máy thổi khí Tohin).
  • Cung cấp dữ liệu khai toán chi phí đối chứng thực tế giữa hai công nghệ xử lý sinh học phổ biến (MBBR so với UASB + Aerotank), tạo cơ sở khoa học cho doanh nghiệp lựa chọn phương án đầu tư.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án

  • Đồ án được xây dựng dựa trên phương pháp tính toán lý thuyết và thông số thiết kế tham khảo từ tài liệu, catalogue cùng số liệu đầu vào mẫu do nhà máy cung cấp; chưa có điều kiện vận hành mô hình thí nghiệm Pilot thực tế tại hiện trường để đánh giá độ biến động tải lượng theo từng mẻ nhuộm thực tế.
  • Các tính toán về chu kỳ rửa màng, hiện tượng tắc nghẽn màng (membrane fouling) và tuổi thọ của màng lọc MF/RO khi xử lý nước thải dệt nhuộm mới dừng lại ở mức thông số khuyến cáo kỹ thuật của nhà sản xuất.

Hướng phát triển tiếp theo

  • Nghiên cứu thực nghiệm vận hành mô hình Pilot hệ màng MF/RO đối với nước thải sau xử lý hóa lý của nhà máy DOPIMEX để xác định chính xác liều lượng hóa chất rửa màng CIP và tần suất sục rửa tối ưu.
  • Nghiên cứu phương án tận dụng và thu hồi năng lượng từ khí sinh học sinh ra từ bể UASB (nếu áp dụng Phương án 2) hoặc các giải pháp hóa rắn, tái sử dụng bùn thải sau máy ép bùn.

Giá trị tham khảo chuyên môn

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Môi trường, Công nghệ Hóa học, Kỹ thuật Hạ tầng: Tham khảo cấu trúc một đồ án thiết kế trạm xử lý nước thải công nghiệp hoàn chỉnh, phương pháp tính toán thủy lực từng công trình đơn vị (song chắn rác, hố thu, tháp giải nhiệt, bể điều hòa, bể sinh học, cụm keo tụ tạo bông, bồn lọc áp lực, hệ thống màng MF/RO, bể nén bùn).
  • Kỹ sư và chuyên viên tư vấn môi trường: Tham khảo phương án công nghệ tái sử dụng nước thải dệt nhuộm, nguyên tắc bố trí mặt bằng hệ thống xử lý dạng hợp khối và phương pháp khai toán kinh tế (chi phí xây dựng, thiết bị, vận hành) phục vụ lập báo cáo nghiên cứu khả thi.

Câu hỏi thường gặp

  1. Công suất thiết kế của trạm xử lý và tỷ lệ tái sử dụng nước trong đồ án là bao nhiêu?
    Trạm xử lý có công suất thiết kế trung bình $Q_{tb} = 1000\text{ m}^3/\text{ngày}$ (lưu lượng giờ lớn nhất $Q_{max}^h = 83{,}34\text{ m}^3/\text{h}$). Tỷ lệ nước tái sử dụng sau xử lý qua hệ màng lọc MF và RO được thiết kế đạt $70%$ công suất (tương đương $700\text{ m}^3/\text{ngày}$), $30%$ lưu lượng còn lại sau khử trùng đạt QCVN 13-MT:2015/BTNMT (Cột A) để xả thải ra nguồn tiếp nhận.

  2. Tại sao tác giả lại đề xuất bố trí công đoạn sinh học trước công đoạn keo tụ - tạo bông trong sơ đồ công nghệ?
    Cách bố trí công đoạn sinh học trước hóa lý giúp tận dụng vi sinh vật để xử lý phần lớn các chất hữu cơ dễ phân hủy trước, qua đó tiết kiệm đáng kể lượng hóa chất keo tụ cần dùng ở phía sau; đồng thời tránh được nguy cơ dư lượng hóa chất keo tụ gây ảnh hưởng xấu hoặc ức chế sự phát triển của bùn vi sinh.

  3. Nhiệt độ nước thải đầu vào rất cao ($70^\circ\text{C}$) được xử lý bằng giải pháp kỹ thuật nào?
    Hệ thống sử dụng cụm 4 tháp giải nhiệt Tashin model TSC 125RT lắp đặt nối tiếp (công suất làm mát $487.500\text{ kcal/h}$ mỗi tháp, tổng nhiệt lượng giải tỏa $451.419\text{ kcal/h}$) để hạ nhiệt độ nước thải từ $70^\circ\text{C}$ xuống $30 - 35^\circ\text{C}$ trước khi đưa vào bể điều hòa và các công trình sinh học.

  4. Sự khác biệt cốt lõi về công nghệ xử lý sinh học giữa Phương án 1 và Phương án 2 là gì?
    Phương án 1 sử dụng công nghệ màng sinh học hiếu khí với giá thể di động (bể MBBR), giúp tiết kiệm diện tích xây dựng và tăng mật độ vi sinh bám dính. Phương án 2 kết hợp xử lý sinh học kỵ khí bằng bể lớp bùn dòng chảy ngược (UASB) để phân cắt hợp chất khó phân hủy trước, sau đó tiếp tục xử lý hiếu khí bằng bể bùn hoạt tính lơ lửng truyền thống (Aerotank) có tuần hoàn bùn.

  5. Giải pháp nào được tác giả ứng dụng khi thiết kế mặt bằng nhằm giảm diện tích và chi phí xây dựng?
    Tác giả ứng dụng phương pháp thiết kế trạm xử lý theo dạng hợp khối (bố trí các bể xử lý liền kề sử dụng chung vách ngăn bê tông cốt thép), giúp tối ưu hóa diện tích đất sử dụng trong khuôn viên KCN Xuyên Á, giảm thiểu chiều dài đường ống công nghệ kết nối và giảm chi phí xây lắp thô.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Quang Linh đã hoàn thành đầy đủ các nội dung tính toán thiết kế kỹ thuật và khai toán kinh tế cho hệ thống xử lý nước thải dệt nhuộm công suất $1000\text{ m}^3/\text{ngày}$ tại Công ty TNHH MTV Dệt kim Đông Phương (Long An). Nghiên cứu đã so sánh chi tiết hai phương án công nghệ xử lý sinh học (MBBR và UASB kết hợp Aerotank), kết hợp công đoạn xử lý hóa lý và hệ thống lọc màng MF - RO để tái sử dụng $70%$ lưu lượng nước thải cho sản xuất. Kết quả thiết kế đảm bảo nước xả thải đạt chuẩn QCVN 13-MT:2015/BTNMT (Cột A) và cung cấp giải pháp mặt bằng hợp khối tối ưu, mang lại giá trị thực tiễn cao cho công tác quản trị môi trường trong ngành dệt may.