Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Quá trình đô thị hóa nhanh cùng sự gia tăng dân số tại các đô thị lớn tạo ra áp lực nghiêm trọng lên môi trường nước mặt. Mỗi ngày, hàng triệu mét khối nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý hoặc xử lý không đạt chuẩn xả thẳng vào hệ thống sông ngòi, kênh rạch, dẫn đến tình trạng ô nhiễm hữu cơ, suy giảm oxy hòa tan và phát sinh dịch bệnh.
Dự án Khu dân cư An Hội (tọa lạc tại Phường 14, Quận Gò Vấp, TP.HCM) được quy hoạch với tổng diện tích 117.443,9 m², bao gồm 5 khối chung cư cao 13 tầng nổi và 1 tầng hầm (tổng cộng 2.016 căn hộ), hệ thống trường mầm non, trường tiểu học, khu công viên cây xanh và trung tâm thương mại dịch vụ. Khi toàn bộ dự án đi vào hoạt động với quy mô dân số dự kiến 8.064 cư dân cùng hàng nghìn học sinh, giáo viên, nhân viên dịch vụ và khách vãng lai, lượng nước thải sinh hoạt phát sinh hàng ngày là rất lớn. Khu vực dự án nằm tiếp giáp trực tiếp với sông Bến Thượng ở phía Đông và phía Bắc; do đó, việc nước thải sinh hoạt không được thu gom và xử lý triệt để sẽ gây ô nhiễm trực tiếp nguồn tiếp nhận và hệ thống sông Bến Thượng – Tham Lương. Trước thực tế đó, tác giả thực hiện đồ án "Thiết kế hệ thống xử lý nước thải khu dân cư An Hội, phường 14, quận Gò Vấp, TP.HCM công suất 1700 m³/ngày.đêm".
Mục tiêu tổng quát của đồ án là đề xuất quy trình công nghệ tối ưu và tính toán thiết kế chi tiết hệ thống xử lý nước thải cho Khu dân cư An Hội với công suất 1.700 m³/ngày.đêm, đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) trước khi xả vào hệ thống thoát nước chung dẫn ra sông Bến Thượng – Tham Lương.
Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được đánh số theo văn bản bao gồm:
- Tổng quan về dự án Khu dân cư An Hội: điều kiện môi trường tự nhiên (vị trí địa lý, địa chất, khí tượng thủy văn) và quy hoạch các phân khu chức năng (quy mô dân số, khối nhà chung cư, trường học, công trình công cộng, hạ tầng kỹ thuật cấp thoát nước).
- Tổng quan về nguồn gốc, thành phần, tính chất nước thải sinh hoạt và các sơ đồ công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đang được ứng dụng trong thực tế.
- Tính toán nhu cầu dùng nước, xác định lưu lượng nước thải phát sinh và dự báo nồng độ các thông số ô nhiễm đầu vào của trạm xử lý.
- Đề xuất các phương án công nghệ xử lý nước thải đáp ứng công suất thiết kế 1.700 m³/ngày.đêm và tiêu chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B).
- Tính toán chi tiết các thông số kỹ thuật, kích thước hình học, thiết bị lắp đặt cho từng công trình đơn vị của các phương án công nghệ.
- Tính toán dự toán kinh tế: chi phí xây dựng công trình, chi phí thiết bị, chi phí hóa chất và chi phí vận hành thường xuyên quy về giá thành xử lý trên 1 m³ nước thải.
- So sánh các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, mặt bằng xây dựng và điều kiện vận hành để lựa chọn phương án tối ưu.
- Lập hồ sơ bản vẽ kỹ thuật thiết kế hoàn chỉnh hệ thống xử lý nước thải (sơ đồ dây chuyền công nghệ, mặt bằng tổng thể, mặt cắt trạm xử lý và bản vẽ chi tiết các hạng mục công trình đơn vị).
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Toàn bộ dòng nước thải sinh hoạt phát sinh từ các khối nhà chung cư, công trình dịch vụ, thương mại, trường mầm non và trường tiểu học thuộc Khu dân cư An Hội khi đưa vào khai thác sử dụng.
- Phạm vi không gian: Trạm xử lý nước thải bố trí trong khuôn viên diện tích xây dựng 765 m² thuộc Khu dân cư An Hội, Phường 14, Quận Gò Vấp, TP.HCM; nguồn tiếp nhận là hệ thống cống chung sông Bến Thượng – Tham Lương.
- Phạm vi thời gian thực hiện: Từ tháng 06/2022 đến tháng 12/2022.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án xây dựng dựa trên hệ thống văn bản quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật nhà nước và các tài liệu chuyên ngành về kỹ thuật xử lý nước cấp, thoát nước và môi trường:
- Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam TCXDVN 51:2008: "Thoát nước – Mạng lưới và công trình bên ngoài – Tiêu chuẩn thiết kế".
- Tiêu chuẩn Xây dựng Việt Nam TCXDVN 33:2006: "Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình – Tiêu chuẩn thiết kế".
- Quy chuẩn Kỹ thuật Quốc gia QCVN 14:2008/BTNMT: "Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt".
- Quy chuẩn Xây dựng Việt Nam QCXDVN 01:2008/BXD; Tiêu chuẩn thiết kế cấp thoát nước bên trong TCXD 4513:1988; Tiêu chuẩn phòng cháy chữa cháy TCVN 2622:1995.
- Cơ sở tính toán công trình đơn vị dựa trên các giáo trình chuyên khảo: Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải (Trịnh Xuân Lai, 2002); Xử lý nước thải đô thị và công nghiệp, tính toán thiết kế công trình (Lâm Minh Triết, 2006); Xử lý nước thải đô thị (Trần Đức Hạ, 2006); Giáo trình xử lý nước thải giàu hợp chất N và P (Lê Văn Cát, 2007).
- Báo cáo đánh giá tác động môi trường (ĐTM) của Dự án Khu dân cư An Hội cùng các báo cáo ĐTM tham khảo từ các dự án khu dân cư tương tự: KDC Phúc Long – Bến Lức, Long An (2015), KDC Bellaza – Quận 7, TP.HCM (2014), KDC Bàu Xéo – Trảng Bom, Đồng Nai (2012).
Các phương pháp nghiên cứu được áp dụng:
- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu thập, tổng hợp và phân tích các số liệu về điều kiện tự nhiên, khí tượng thủy văn khu vực Gò Vấp từ Trung tâm Khí tượng Thủy văn (2012); nghiên cứu cơ chế chuyển hóa sinh hóa các hợp chất hữu cơ, quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa (tiền phản - Pre-denitrification và hậu phản - Post-denitrification); khảo sát cấu tạo và nguyên lý hoạt động của màng lọc sinh học MBR, bể phản ứng màng sinh học lơ lửng MBBR, hệ bùn hoạt tính truyền thống hiếu khí - thiếu khí.
- Phương pháp tính toán kỹ thuật môi trường: Tính toán lưu lượng nước thải dựa trên định mức cấp nước; xác định các hệ số không điều hòa theo giờ lớn nhất và nhỏ nhất; lập bảng cân bằng vật chất và tính toán kích thước công trình đơn vị (thể tích công tác, thời gian lưu nước, diện tích bề mặt, tải trọng thể tích, lượng oxy hòa tan cần cấp, lưu lượng bùn tuần hoàn, lượng bùn dư phát sinh, công suất máy thổi khí và bơm bùn).
- Phương pháp so sánh lựa chọn kinh tế - kỹ thuật: So sánh đối chứng hai phương án công nghệ trên các tiêu chí: chất lượng nước đầu ra, độ phức tạp trong vận hành, độ bền thiết bị, diện tích chiếm đất và tổng mức vốn đầu tư ban đầu cùng chi phí vận hành thường xuyên (điện năng, hóa chất NaOCl, nhân công, bảo dưỡng).
Nguồn dữ liệu: Hồ sơ quy hoạch kiến trúc mặt bằng KDC An Hội, số liệu khí tượng thủy văn quận Gò Vấp năm 2012, các hệ số tải lượng ô nhiễm tính trên đầu người theo TCXD 51-84 và giáo trình của GS.TS Lâm Minh Triết (2006).
Thiết kế và triển khai
Hệ thống hạ tầng kỹ thuật thoát nước của Khu dân cư An Hội được thiết kế theo nguyên tắc thoát nước riêng biệt hoàn toàn giữa nước mưa và nước thải. Nước mưa trên mái được thu gom qua phễu thu D90 dẫn vào ống đứng D114 đưa xuống hố ga, sau đó đấu nối vào 2 tuyến cống chính D300 thoát ra cống chung khu vực. Nước thải phân từ các bồn cầu được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại đặt dưới chân công trình trước khi dẫn vào mạng lưới thu gom nước thải chung của dự án cùng với nước tắm giặt, nấu ăn và dịch vụ công cộng.
Xác định lưu lượng và thông số thiết kế đầu vào
Lưu lượng nước cấp sinh hoạt và các khu dịch vụ của dự án được tính toán theo tiêu chuẩn hiện hành, tổng hợp tại bảng sau:
| STT |
Đối tượng dùng nước |
Quy mô tính toán |
Tiêu chuẩn cấp nước áp dụng |
Lưu lượng tiêu thụ (m³/ng.đ) |
| 1 |
Cấp nước sinh hoạt khu nhà ở |
8.064 người (2.016 căn hộ) |
200 L/người.ngđ (TCXDVN 33:2006) |
1.612,8 |
| 2 |
Khu thương mại dịch vụ |
39.762 m² sàn (60 NV, 600 khách) |
100 L/NV.ngđ; 15 L/khách.ngđ |
15,0 |
| 3 |
Ban quản lý công trình |
15 người |
100 L/người.ngđ |
1,5 |
| 4 |
Trường mầm non |
300 trẻ, 30 giáo viên |
100 L/trẻ.ngđ; 20 L/GV.ngđ |
30,6 |
| 5 |
Trường tiểu học |
1.200 học sinh, 200 GV/NV |
20 L/người.ngđ |
24,0 |
| 6 |
Vệ sinh sàn thương mại |
39.762 m² sàn |
0,5 L/m² sàn |
19,9 |
| 7 |
Tưới cây xanh |
7.893 m² |
3,0 L/m² |
23,7 |
| 8 |
Rửa đường nội bộ |
17.857 m² |
0,5 L/m² |
8,9 |
| 9 |
Vệ sinh thùng rác, điểm tập kết |
1 lần/tuần |
6,0 m³/lần |
1,7 |
| 10 |
Nước thất thoát mạng lưới |
12% tổng nước sinh hoạt |
- |
206,9 |
Tổng lượng nước thải thu gom về trạm xử lý được xác định bằng công thức:
$$Q_{thực} = [(\sum Q_{sinh_hoạt} - Q_{tưới_cây}) \times 0,88] \times 1,1 = [(1.612,8 + 20 + 30 + 4,6 + 24 + 6) \times 0,88] \times 1,1 = 1.643,1 \text{ m}^3/\text{ngày}$$
Tác giả lựa chọn công suất thiết kế trạm xử lý nước thải là $Q = 1.700 \text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$. Các thông số lưu lượng tính toán thủy lực:
- Lưu lượng trung bình giờ: $Q_{tb_h} = 70,8 \text{ m}^3/\text{h}$
- Lưu lượng trung bình giây: $q_{tb} = 19,6 \text{ L/s}$ ($19,6 \times 10^{-3} \text{ m}^3/\text{s}$)
- Tra bảng hệ số không điều hòa theo TCXDVN 51:2008 với lưu lượng 19,6 L/s: $K_{o_max} = 1,91$; $K_{o_min} = 0,496$.
- Lưu lượng giờ lớn nhất: $Q_{max_h} = 70,8 \times 1,91 = 135,23 \text{ m}^3/\text{h}$
- Lưu lượng giờ nhỏ nhất: $Q_{min_h} = 70,8 \times 0,496 = 35,12 \text{ m}^3/\text{h}$
Nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào và tiêu chuẩn đầu ra theo QCVN 14:2008/BTNMT:
| STT |
Thông số ô nhiễm |
Đơn vị |
Nồng độ đầu vào HTXL |
Giới hạn Cột B (QCVN 14:2008/BTNMT) |
| 1 |
pH |
- |
7,5 |
5 – 9 |
| 2 |
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) |
mg/L |
250 |
100 |
| 3 |
Nhu cầu oxy sinh học (BOD₅) |
mg/L |
250 |
50 |
| 4 |
Dầu mỡ động thực vật |
mg/L |
40 |
20 |
| 5 |
Amoni ($NH_4^+$ tính theo N) |
mg/L |
40 |
10 |
| 6 |
Phosphate ($PO_4^{3-}$ tính theo P) |
mg/L |
15 |
10 |
| 7 |
Tổng Coliform |
MPN/100mL |
$3 \times 10^6$ |
5.000 |
Đặc tính nước thải có tỷ lệ BOD₅/COD > 0,5, hàm lượng hữu cơ dễ phân hủy sinh học chiếm ưu thế nhưng nồng độ Amoni rất cao (40 mg/L), do đó công nghệ xử lý sinh học kết hợp thiếu khí (Anoxic) và hiếu khí (Aerotank hoặc MBBR) là bắt buộc để xử lý triệt để nitơ.
Đề xuất và mô tả công nghệ xử lý
Đồ án đề xuất 2 phương án công nghệ để tính toán và lựa chọn:
Phương án 1 (Quy trình sinh học bùn hoạt tính truyền thống thiếu khí - hiếu khí Anoxic + Aerotank):
- Quy trình dòng nước: Nước thải sinh hoạt theo mạng lưới tự chảy qua song chắn rác thô đến máy tách rác tinh (khe hở nhỏ) để loại bỏ rác có kích thước > 2 mm $\rightarrow$ Hố thu gom $\rightarrow$ Bể tách dầu mỡ (loại bỏ váng dầu mỡ nhẹ tránh bám dính vi sinh) $\rightarrow$ Bể điều hòa (sục khí xáo trộn chống lắng cặn, ổn định lưu lượng và nồng độ) $\rightarrow$ Bể Anoxic (thiếu khí, diễn ra phản ứng khử nitrat tạo khí nitơ tự do thoát ra) $\rightarrow$ Bể Aerotank (hiếu khí, cấp khí phân tán, vi sinh vật oxy hóa hợp chất hữu cơ BOD/COD và oxy hóa amoni thành nitrat) $\rightarrow$ Bể lắng sinh học (phân tách hỗn hợp bùn hoạt tính và nước trong) $\rightarrow$ Bể khử trùng (tiếp xúc với dung dịch NaOCl để tiêu diệt Coliform và vi sinh vật gây bệnh) $\rightarrow$ Xả ra hệ thống thoát nước chung sông Bến Thượng.
- Quy trình dòng bùn: Bùn hoạt tính lắng ở đáy bể lắng sinh học được bơm tuần hoàn trở lại bể Anoxic nhằm duy trì nồng độ MLSS và cung cấp nitrat cho quá trình khử nitrat; lượng bùn dư định kỳ bơm về Bể nén bùn để cô đặc $\rightarrow$ đưa vào Máy ép bùn băng tải $\rightarrow$ bánh bùn được vận chuyển đi xử lý theo quy định.
Phương án 2 (Quy trình sinh học màng sinh học chuyển động MBBR):
- Tương tự Phương án 1 từ công đoạn hố thu gom, máy tách rác, bể tách dầu mỡ, bể điều hòa; nhưng thay thế cụm bể Anoxic và Aerotank bằng Bể MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) ứng dụng giá thể vi sinh chuyển động lơ lửng, theo sau là bể lắng sinh học, bể khử trùng và bể chứa bùn.
Cả hai phương án đều được tác giả tính toán chi tiết kích thước công trình đơn vị (Bảng 3.7 đến Bảng 3.18) bao gồm hố thu gom, máy tách rác, bể tách dầu mỡ, bể điều hòa, bể Anoxic, bể Aerotank, bể lắng sinh học, bể khử trùng, bể nén bùn, bể MBBR và bể chứa bùn.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Mở đầu
Chương 1 làm rõ tính cấp thiết của việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải đối với dự án phát triển đô thị mới tại Quận Gò Vấp; công bố mục tiêu đạt chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT Cột B xả ra hệ thống sông Bến Thượng – Tham Lương; xác định đối tượng là toàn bộ nước thải phát sinh trong KDC An Hội trên diện tích trạm 765 m²; nêu rõ phạm vi thời gian (06/2022 - 12/2022); đồng thời liệt kê các phương pháp nghiên cứu tài liệu, phương pháp tính toán kỹ thuật và ý nghĩa thực tiễn bảo vệ môi trường nước của đề tài.
Chương 2: Tổng quan
Chương 2 trình bày chi tiết về dự án KDC An Hội và cơ sở khoa học của công nghệ xử lý:
- Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội: Vị trí nằm trên đường số 57, Phường 14, Gò Vấp; Đông và Bắc giáp sông Bến Thượng, Nam giáp dịch vụ du lịch Non Nước Việt, Tây giáp cửa hàng sửa xe APM WORKS. Địa hình bằng phẳng, dốc ~1% thấp dần về phía sông Bến Thượng. Nền đất thuộc dạng phèn tiềm tàng sâu hình thành trên bồi tích phù sa sinh phèn, sét nặng, giàu mùn hữu cơ đạm nhưng có nhược điểm dễ lầy, khả năng chịu lực kém, phát sinh độc tính sắt nhôm khi bị oxy hóa và nhiễm mặn nhẹ mùa khô. Khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo: nhiệt độ trung bình năm 27,7°C (thấp nhất 26,6°C, cao nhất 30,3°C); lượng mưa trung bình 1.949 mm/năm (tháng 8-9 chiếm 80%); lượng bốc hơi trung bình 1.339 mm/năm (3,7 mm/ngày); độ ẩm trung bình 79,5%.
- Quy hoạch kiến trúc hạ tầng: 5 khối chung cư 13 tầng nổi (2.016 căn hộ, diện tích sàn 39.762 m²); trường mầm non 7.327 m²; trường tiểu học 10.530 m²; diện tích cây xanh 7.893 m²; đất công cộng và đường nội bộ 17.857 m². Nguồn cấp nước lấy từ Công ty Cổ phần Cấp nước Trung An; cấp điện từ Điện lực Gò Vấp và trang bị 4 máy phát điện diesel dự phòng 4x250 kVA. Hệ thống thoát nước mưa và nước thải thiết kế riêng rẽ hoàn toàn.
- Tổng quan nước thải sinh hoạt: Trình bày lý thuyết thành phần vật lý, hóa học, sinh học; cơ chế phân hủy các hợp chất hữu cơ (BOD, COD) và chuyển hóa nitơ. Tác giả phân tích hai chu trình xử lý nitơ: quá trình hậu phản (Post-denitrification - khử nitrat sau hiếu khí, đòi hỏi bổ sung cơ chất cacbon như methanol khoảng 3 kg/kg nitrat) và quá trình tiền phản (Pre-denitrification - khử nitrat trước hiếu khí, tận dụng trực tiếp nguồn cacbon trong nước thải đầu vào, tiết kiệm chi phí hóa chất và diện tích). Khảo sát cấu tạo màng MBR (dạng sợi rỗng PVDF, kích thước lỗ lọc 0,01 - 0,1 µm, áp suất vận hành 0,35 kg/cm², rửa màng online bằng NaOCl 300 - 1.000 mg/L và offline 3.000 mg/L).
- Khảo sát các trạm xử lý thực tế: Đánh giá sơ đồ công nghệ, kết quả phân tích chất lượng nước đầu vào/đầu ra và ưu nhược điểm của 3 trạm xử lý:
- KDC Phúc Long (Bến Lức, Long An, 3.900 m³/ng.đ): Tiếp nhận $\rightarrow$ Tách rác $\rightarrow$ Tách dầu $\rightarrow$ Điều hòa $\rightarrow$ Anoxic $\rightarrow$ Aerotank $\rightarrow$ MBR $\rightarrow$ Khử trùng $\rightarrow$ Đạt Cột A (BOD đầu vào 250 mg/L, ra 30 mg/L; COD 370 mg/L, ra 50 mg/L).
- KDC Bellaza (Quận 7, TP.HCM, 1.000 m³/ng.đ): Hầm tiếp nhận $\rightarrow$ Lọc rác $\rightarrow$ Điều hòa $\rightarrow$ Lắng đứng I $\rightarrow$ Hiếu khí FBR $\rightarrow$ Lắng II $\rightarrow$ Khử trùng $\rightarrow$ Đạt Cột A (nhược điểm: không có bể tách dầu làm ảnh hưởng vi sinh, tốn diện tích cho 2 bể lắng).
- KDC Bàu Xéo (Trảng Bom, Đồng Nai, 300 m³/ng.đ): Quy trình tương tự KDC Phúc Long, sử dụng màng MBR đạt Cột A.
Chương 3: Đề xuất, lựa chọn công nghệ xử lý và tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải
Chương 3 là phần trọng tâm kỹ thuật:
- Tính toán lưu lượng nước cấp, thoát nước và thống nhất chọn công suất trạm 1.700 m³/ngày.đêm.
- Xác lập đặc tính nước thải thô (BOD₅ = 250 mg/L; COD; TSS = 250 mg/L; Amoni = 40 mg/L; Dầu mỡ = 40 mg/L) và mục tiêu xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT Cột B.
- Thiết lập sơ đồ quy trình công nghệ cho Phương án 1 (Anoxic + Aerotank + Lắng) và Phương án 2 (MBBR + Lắng).
- Dự kiến hiệu suất xử lý của từng công trình đơn vị trong dây chuyền.
- Trình bày kết quả tính toán chi tiết kích thước xây dựng, dung tích hữu dụng, thông số thủy lực và thiết bị lắp đặt cho từng công trình đơn vị từ bể thu gom đến bể khử trùng và xử lý bùn (bảng 3.7 đến 3.18).
Chương 4: Dự toán kinh tế
Chương 4 lập bảng khái quát dự toán chi phí đầu tư xây dựng, chi phí mua sắm lắp đặt máy móc thiết bị cơ điện, đường ống công nghệ cho Phương án 1 (Bảng 4.1) và Phương án 2 (Bảng 4.2). Phân tích chi phí vận hành thường xuyên (điện năng tiêu thụ của máy thổi khí, máy bơm; chi phí hóa chất NaOCl khử trùng; chi phí nhân công vận hành; chi phí bảo dưỡng định kỳ và xử lý bùn thải). Tiến hành tổng hợp và so sánh kinh tế giữa hai phương án (Bảng 4.3), từ đó xác định phương án có suất đầu tư và giá thành xử lý trên 1 m³ nước thải tối ưu nhất.
Chương 5: Kết luận – Kiến nghị
Đưa ra kết luận tổng kết về tính khả thi của phương án lựa chọn, khẳng định sự phù hợp của công nghệ đề xuất đối với điều kiện tự nhiên, địa hình và quy hoạch KDC An Hội. Đồng thời, chương này nêu các kiến nghị kỹ thuật đối với Ban quản lý dự án trong việc xây dựng, lắp đặt thiết bị và vận hành thử nghiệm hệ thống.
Kết quả và đóng góp
Kết quả tính toán kỹ thuật đạt được:
- Đã thiết lập hoàn chỉnh chuỗi tính toán cân bằng nước và xác định chính xác công suất thiết kế trạm xử lý là 1.700 m³/ngày.đêm ($Q_{tb_h} = 70,8 \text{ m}^3/\text{h}$, $Q_{max_h} = 135,23 \text{ m}^3/\text{h}$), đảm bảo đáp ứng nhu cầu xả thải cho toàn bộ 8.064 cư dân nội khu cùng hệ sinh thái dịch vụ, trường học đồng bộ.
- Dây chuyền công nghệ lựa chọn kết hợp tiền phản thiếu khí (Anoxic) đặt trước bể bùn hoạt tính hiếu khí (Aerotank) giải quyết triệt để đặc tính nước thải giàu nitơ (Amoni đầu vào 40 mg/L) mà không cần bổ sung nguồn cacbon ngoại sinh tốn kém, đưa hàm lượng Amoni về $\le 10 \text{ mg/L}$, BOD₅ từ 250 mg/L về $\le 50 \text{ mg/L}$, TSS từ 250 mg/L về $\le 100 \text{ mg/L}$, đáp ứng nghiêm ngặt QCVN 14:2008/BTNMT Cột B.
- Hoàn thành đầy đủ hồ sơ thiết kế kỹ thuật từ kích thước bể, công suất thiết bị cơ điện đến bảng dự toán kinh tế chi tiết cho cả 2 phương án công nghệ.
Đóng góp tự nêu của tác giả:
- Cung cấp một phương án thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt có tính ứng dụng thực tế cao, phù hợp với quỹ đất xây dựng hiện hữu (765 m²) và điều kiện địa chất đất phèn tiềm tàng chịu lực kém của khu vực ven sông Gò Vấp.
- Cung cấp nguồn số liệu tính toán đối chứng giữa công nghệ bùn hoạt tính truyền thống có khử nitơ và công nghệ màng sinh học MBBR, làm cơ sở khoa học và pháp lý tin cậy cho chủ đầu tư dự án KDC An Hội triển khai thi công thực tế.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Hạn chế của đồ án:
- Do dự án Khu dân cư An Hội tại thời điểm nghiên cứu đang trong quá trình chuẩn bị đầu tư xây dựng, chưa có người dân vào sinh sống nên các số liệu về nồng độ ô nhiễm nước thải đầu vào (BOD, TSS, Nitơ, Phốt pho) chưa phải là số liệu đo đạc thực tế từ nguồn thải của dự án, mà phải ước tính dựa trên tài liệu lý thuyết của GS.TS Lâm Minh Triết, PGS Lê Văn Cát và số liệu tham khảo từ báo cáo ĐTM của các dự án tương tự.
- Hệ thống chưa trải qua giai đoạn vận hành thực nghiệm để kiểm chứng biến động lưu lượng thực tế theo mùa và sự thay đổi hiệu quả xử lý vi sinh theo nhiệt độ môi trường.
Hướng nghiên cứu tiếp:
- Khi khu dân cư đi vào hoạt động chính thức, cần tiến hành lấy mẫu phân tích nồng độ nước thải thực tế theo từng khung giờ trong ngày để hiệu chỉnh chính xác chế độ vận hành (tỷ số F/M, lưu lượng bùn tuần hoàn, thời gian sục khí, nồng độ oxy hòa tan DO trong bể Aerotank).
- Nghiên cứu tối ưu hóa liều lượng hóa chất khử trùng NaOCl và kiểm nghiệm bổ sung khả năng tái sử dụng nước thải sau xử lý cho mục đích tưới công viên cây xanh (diện tích 7.893 m²) và rửa đường nội bộ của khu dân cư, nhằm tiết kiệm tài nguyên nước sạch.
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:
- Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị và Cấp thoát nước đang thực hiện đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp về thiết kế trạm xử lý nước thải sinh hoạt đô thị.
- Các kỹ sư thiết kế môi trường cần tài liệu tra cứu quy trình tính toán thủy lực chi tiết cho từng công trình đơn vị (hố thu gom, bể tách dầu mỡ, bể điều hòa, bể Anoxic, bể Aerotank, bể lắng sinh học, bể nén bùn).
- Các chủ đầu tư, ban quản lý dự án bất động sản trong việc tham khảo mô hình dây chuyền công nghệ, bố trí mặt bằng trạm xử lý và ước tính tổng mức vốn đầu tư, chi phí vận hành cho khu đô thị quy mô tương đương (khoảng 8.000 – 10.000 dân).
Câu hỏi thường gặp
1. Lưu lượng thiết kế của hệ thống xử lý nước thải KDC An Hội được tính toán bằng bao nhiêu và dựa trên cơ sở nào?
Công suất thiết kế của trạm được chọn là 1.700 m³/ngày.đêm. Lưu lượng này được tính toán dựa trên tổng lượng nước cấp sinh hoạt cho 8.064 cư dân (tiêu chuẩn 200 L/người.ngđ), nước cấp cho trường học, thương mại dịch vụ, tưới cây, rửa đường, cộng thêm 12% thất thoát mạng lưới. Lưu lượng nước thải thực tế phát sinh thu gom về trạm tính bằng 88% lượng nước sinh hoạt nhân với hệ số dự phòng 1,1 (cho ra kết quả tính toán là 1.643,1 m³/ngày và được quy tròn chọn 1.700 m³/ngày.đêm).
2. Dự án có đặc điểm tự nhiên và nền đất như thế nào ảnh hưởng đến việc thiết kế trạm xử lý?
KDC An Hội có địa hình tương đối bằng phẳng, độ dốc khoảng 1% nghiêng dần về phía sông Bến Thượng. Đất khu vực thuộc nhóm đất phèn tiềm tàng sâu, hình thành trên bồi tích phù sa chứa vật liệu sinh phèn, thành phần cơ giới nặng (sét), dễ lầy, khả năng chịu lực kém và sinh độc tính sắt, nhôm khi bị oxy hóa. Do đó, thiết kế kết cấu các bể xử lý phải tính toán kỹ biện pháp gia cố nền móng và chống ăn mòn.
3. Vì sao tác giả bố trí bể Anoxic trước bể Aerotank trong Phương án 1?
Đây là sơ đồ tiền phản (Pre-denitrification). Việc đặt bể thiếu khí Anoxic trước bể hiếu khí Aerotank giúp quá trình khử nitrat tận dụng được trực tiếp nguồn hợp chất cacbon hữu cơ sẵn có trong nước thải đầu vào làm chất cho electron, không cần phải châm thêm hóa chất hữu cơ ngoại sinh đắt tiền (như methanol). Bùn và nước chứa nitrat từ bể lắng/bể hiếu khí được bơm tuần hoàn trở lại bể Anoxic để thực hiện quá trình khử nitrat hóa thành khí N₂.
4. Hai phương án công nghệ chính được đưa ra so sánh trong đồ án là gì?
Đồ án so sánh hai phương án: Phương án 1 sử dụng công nghệ bùn hoạt tính truyền thống cải tiến kết hợp thiếu khí và hiếu khí (Anoxic + Aerotank + Bể lắng sinh học); Phương án 2 sử dụng công nghệ màng sinh học chuyển động MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) kết hợp bể lắng sinh học.
5. Tiêu chuẩn chất lượng nước đầu ra của hệ thống xử lý nước thải KDC An Hội là gì?
Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý và khử trùng bằng NaOCl phải đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT Cột B (với các chỉ tiêu khống chế: BOD₅ $\le 50 \text{ mg/L}$, TSS $\le 100 \text{ mg/L}$, Amoni $\le 10 \text{ mg/L}$, Tổng Coliform $\le 5.000 \text{ MPN/100mL}$) trước khi xả ra hệ thống thoát nước chung dẫn vào sông Bến Thượng – Tham Lương.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Quốc Hải đã hoàn thành toàn diện nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải cho Khu dân cư An Hội, Phường 14, Quận Gò Vấp với công suất 1.700 m³/ngày.đêm. Thông qua việc phân tích kỹ lưỡng các điều kiện tự nhiên, quy hoạch dân cư và đặc trưng ô nhiễm hữu cơ - nitơ cao của nước thải sinh hoạt, tác giả đã đề xuất và tính toán chi tiết phương án công nghệ bùn hoạt tính thiếu khí - hiếu khí kết hợp khử trùng NaOCl đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B). Công trình cung cấp đầy đủ các cơ sở lý thuyết, chuỗi phương trình tính toán thủy lực công trình đơn vị, hồ sơ bản vẽ kỹ thuật và bảng dự toán chi phí kinh tế có giá trị thực tiễn cao cho công tác quản lý và xử lý nước thải tại các khu dân cư đô thị tập trung.
