Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy điện rác Greenity Nam Định công suất 700 tấn rác / ngày đêm

Đồ án thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy điện rác Greenity Nam Định 700 tấn/ngày đêm

• Tác giả: Lê Đức Trọng Phước An
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Hà Trang
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Môi trường
• Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy điện rác Greenity Nam Định công suất 700 tấn rác / ngày đêm
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan xử lý nước thải nhà máy điện rác Greenity Nam Định

Nhà máy điện rác Greenity Nam Định tiếp nhận và xử lý 700 tấn rác sinh hoạt mỗi ngày đêm. Quá trình lưu trữ rác tại hố chứa tạo ra lượng nước rỉ rác lớn. Nước rỉ rác này chứa nồng độ ô nhiễm hữu cơ và khoáng chất rất cao. Trạm xử lý nước thải của dự án được xây dựng trên diện tích 2.359,2 m2 với chiều cao 9 m. Công trình phụ trợ này giữ vai trò bảo vệ môi trường xung quanh khu liên hợp. Nguồn thải chính gồm nước rỉ rác từ hố rác, nước rửa sàn và nước thải vệ sinh thiết bị. Dòng nước này có màu nâu đen đặc trưng cùng mùi hôi nồng nặc. Nồng độ chất rắn lơ lửng và kim loại hòa tan vượt ngưỡng an toàn nhiều lần. Việc đầu tư hệ thống xử lý độc lập là yêu cầu pháp lý bắt buộc. Thiết kế trạm xử lý đảm bảo khả năng tiếp nhận tải lượng ô nhiễm biến động liên tục theo mùa. Nước sau xử lý phải đạt quy chuẩn môi trường trước khi xả ra nguồn tiếp nhận hoặc tái sử dụng cho nhà máy.

1.1. Quy mô phát sinh nước thải tại nhà máy Greenity

Nhà máy Greenity Nam Định vận hành liên tục cả năm. Mỗi ngày nhà máy nạp khoảng 700 tấn rác hỗn hợp. Khối lượng nước rỉ rác chiếm từ 15% đến 25% tổng khối lượng chất thải tiếp nhận. Tỷ lệ này biến đổi mạnh tùy thuộc vào mùa mưa và mùa khô tại miền Bắc. Lưu lượng nước rỉ rác cần xử lý trung bình đạt khoảng 150 đến 180 m3 mỗi ngày đêm. Hố chứa rác có sức chứa lớn nhằm lưu trữ và đồng hóa rác trước khi đốt. Nước rỉ rác thoát ra từ đáy hố thu gom qua hệ thống mương chuyên dụng. Trạm xử lý nước thải được bố trí riêng biệt, bảo đảm không gây phát tán mùi hôi sang khu vực dân cư.

1.2. Mục tiêu kỹ thuật và tiêu chuẩn xả thải

Dự án đặt mục tiêu xử lý triệt để nước rỉ rác trước khi thải ra môi trường. Nước sau xử lý phải đạt quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT cột A hoặc QCVN 25:2009/BTNMT. Các chỉ tiêu bắt buộc kiểm soát chặt chẽ gồm COD, BOD5, amoni, tổng nitơ và vi sinh vật. Ngoài ra, trạm xử lý hướng tới việc tái tuần hoàn nước thải đã làm sạch. Nước sau màng lọc có thể tái sử dụng cho hệ thống phun sương dập bụi, làm nguội xỉ đáy lò hoặc tưới cây xanh. Điều này giúp giảm thiểu việc khai thác nước ngầm tại địa phương. Giải pháp bảo vệ nguồn nước mặt và thúc đẩy mô hình kinh tế tuần hoàn bền vững.

II. Phân tích đặc trưng nước thải nhà máy điện rác Greenity Nam Định

Nước rỉ rác từ nhà máy điện rác Greenity Nam Định có nồng độ ô nhiễm cực kỳ đậm đặc. Rác sinh hoạt chưa phân loại triệt để làm gia tăng độ phức tạp của thành phần nước thải. Giá trị COD dao động từ 20.000 mg/L đến trên 60.000 mg/L. Nồng độ BOD5 cũng đạt mức cao, phản ánh tải lượng chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học rất lớn. Bên cạnh đó, chỉ số amoni và tổng nitơ trong dòng thải thường vượt ngưỡng hàng ngàn mg/L. Tỷ lệ C/N thường mất cân bằng nghiêm trọng theo thời gian lưu trữ rác. Các hợp chất hữu cơ mạch vòng khó phân hủy và kim loại nặng tồn tại với hàm lượng đáng kể. Nước thải có độ màu rất cao do sự hiện diện của acid humic và acid fulvic. Mùi hôi thối phát sinh từ các hợp chất lưu huỳnh, mercaptan và amin bay hơi. Nếu rò rỉ ra môi trường, dòng thải này sẽ làm suy giảm oxy hòa tan nhanh chóng trong nguồn nước mặt. Hệ sinh thái thủy sinh và nguồn nước ngầm xung quanh sẽ đối mặt với nguy cơ ô nhiễm nghiêm trọng.

2.1. Thách thức từ nồng độ hữu cơ và amoni cực cao

Nồng độ chất hữu cơ cao tiêu tốn lượng oxy hòa tan khổng lồ trong các công trình xử lý. Nếu dùng bể sinh học hiếu khí truyền thống, công suất máy thổi khí phải rất lớn. Chi phí điện năng vận hành sẽ tăng vọt vượt mức chịu đựng kinh tế. Hơn nữa, nồng độ amoni cao gây ức chế mạnh đến hoạt tính vi sinh vật bùn hoạt tính. Vi khuẩn nitrat hóa rất nhạy cảm với amoni tự do trong môi trường pH cao. Khi amoni không được khử bỏ sớm, quá trình nitrit hóa và nitrat hóa sẽ bị đình trệ hoàn toàn. Việc xử lý đồng thời COD cao và amoni đậm đặc đòi hỏi quy trình công nghệ nhiều công đoạn khép kín.

2.2. Sự biến động lưu lượng và tính độc hại kim loại nặng

Lưu lượng nước rỉ rác tại Nam Định biến đổi thất thường theo điều kiện thời tiết. Vào mùa mưa, lượng ẩm trong rác tăng vọt làm nước rỉ rác sinh ra gấp nhiều lần ngày nắng. Sự gia tăng đột ngột này dễ gây quá tải thủy lực cho trạm xử lý. Ngược lại, vào mùa khô, nồng độ ô nhiễm cô đặc tạo tải lượng sốc chất bẩn. Dòng thải còn chứa kim loại nặng nguy hại như chì, kẽm, crom và thủy ngân rò rỉ từ rác thải công nghiệp lẫn vào. Những kim loại này phá hủy màng tế bào của vi sinh vật xử lý sinh học. Chúng tích tụ sinh học và gây độc lâu dài cho môi trường tiếp nhận nếu không tách bỏ kịp thời.

III. Giải pháp xử lý nước thải nhà máy điện rác Greenity Nam Định

Quy trình xử lý nước thải cho nhà máy Greenity Nam Định kết hợp chuỗi công nghệ đa bậc. Dòng thải ban đầu đi qua song chắn rác và bể lắng cát để loại bỏ cặn thô. Tiếp theo, cụm keo tụ tạo bông hóa lý giúp kết tủa chất rắn lơ lửng và kim loại nặng. Giai đoạn sinh học kỵ khí giữ vai trò chủ lực trong việc bẻ gãy mạch hữu cơ phức tạp. Bể kỵ khí UASB hoặc EGSB chuyển hóa phần lớn COD thành khí sinh học mà không cần cấp khí nhân tạo. Nước thải tiếp tục chảy sang hệ thống sinh học thiếu khí và hiếu khí kết hợp màng MBR. Quá trình Anoxic thực hiện khử nitrat triệt để bằng cách dùng bùn vi sinh hoạt tính. Cụm Oxic hiếu khí chuyển hóa amoni thành nitrat dưới sự cấp khí liên tục. Màng lọc sinh học MBR giữ lại hoàn toàn sinh khối và hạt rắn vi mô. Dòng nước sau MBR được dẫn qua hệ thống màng lọc thẩm thấu ngược RO hoặc lọc nano NF. Giai đoạn màng tách bỏ hoàn toàn muối hòa tan và kim loại sót lại.

3.1. Ứng dụng công nghệ kỵ khí UASB và cụm màng MBR

Bể sinh học kỵ khí xử lý dòng thải tải trọng cao qua 4 pha chuyển hóa. Các pha gồm thủy phân, acid hóa, acetate hóa và methane hóa. Vi sinh vật kỵ khí chuyển đổi chất hữu cơ phân tử lớn thành acid hữu cơ rồi sinh ra khí mê-tan. Quá trình này khử tới 80% COD mà không tiêu hao nhiều năng lượng. Nước sau kỵ khí chảy sang cụm bể Anoxic và Oxic kết hợp màng MBR sợi rỗng. Màng lọc thay thế hoàn toàn bể lắng thứ cấp truyền thống. Kích thước lỗ màng siêu nhỏ giữ lại toàn bộ cặn lơ lửng và vi khuẩn trong bể. Nồng độ bùn sinh học duy trì ở mức rất cao, giúp xử lý amoni triệt để.

3.2. Tinh chế nước bằng màng thẩm thấu ngược RO

Dòng thấm sau màng MBR vẫn còn chứa một lượng muối khoáng và kim loại hòa tan. Hệ thống lọc thẩm thấu ngược RO hai cấp được sử dụng để tinh chế nước triệt để. Màng RO hoạt động dưới áp suất cao, ép nước sạch đi qua lớp màng bán thấm siêu khít. Các ion hòa tan, ion kim loại nặng và hóa chất hữu cơ sót lại bị giữ lại hoàn toàn. Nước sạch thu được đạt chuẩn chất lượng tinh khiết, sẵn sàng cho việc tái sử dụng. Dòng nước đậm đặc tách ra từ màng RO chứa khoáng chất cô đặc. Lượng nước này được bơm tuần hoàn về lò đốt để tiêu hủy nhiệt an toàn, không phát sinh chất thải thứ cấp ra môi trường bên ngoài.

IV. Ứng dụng xử lý nước thải nhà máy điện rác Greenity Nam Định

Mô hình xử lý nước thải tại nhà máy điện rác Greenity Nam Định mang lại hiệu quả môi trường và kinh tế rõ rệt. Việc áp dụng chuỗi công nghệ tiên tiến giúp khép kín chu trình nước trong nhà máy. Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt, cho phép tái phục vụ các hoạt động vận hành thường nhật. Nhà máy sử dụng nguồn nước tinh lọc này để làm mát tháp giải nhiệt và dập bụi bãi xỉ lò đốt. Lượng nước thải xả ra môi trường tự nhiên giảm thiểu đến mức thấp nhất. Đồng thời, khí sinh học thu hồi từ các bể kỵ khí được tận dụng bổ sung cho lò đốt phát điện. Hệ thống quan trắc nước thải tự động liên tục gửi số liệu về cơ quan quản lý môi trường địa phương. Giải pháp này giúp nhà máy vận hành minh bạch và tuân thủ tuyệt đối quy định pháp luật. Đây là hình mẫu công nghệ đáng tin cậy cho các dự án điện rác công suất 700 tấn rác mỗi ngày đêm trên toàn quốc.

4.1. Lợi ích môi trường và tái sử dụng tài nguyên

Việc tái sử dụng nước rỉ rác qua xử lý mang lại giá trị sinh thái to lớn. Hệ thống giúp nhà máy tự chủ nguồn nước phục vụ hạ nhiệt thiết bị và dập bụi xỉ. Khối lượng khai thác nước ngầm hoặc nước mặt địa phương được cắt giảm đáng kể. Toàn bộ lượng ô nhiễm nguy hại được cô lập hoàn toàn trong chu trình khép kín. Không có hiện tượng rò rỉ hóa chất gây chua hóa đất hoặc ngấm vào tầng nước ngầm. Khí sinh học sinh ra từ bể kỵ khí tạo thêm năng lượng tái tạo sạch. Nhà máy trở thành cơ sở sản xuất thân thiện với môi trường, hạn chế tối đa phát thải carbon ra khí quyển.

4.2. Khả năng nhân rộng cho các nhà máy điện rác

Dây chuyền xử lý nước rỉ rác Greenity Nam Định tạo tiền đề kỹ thuật vững chắc cho các nhà máy khác. Thiết kế module linh hoạt cho phép mở rộng quy mô dễ dàng khi khối lượng rác tăng. Các thông số vận hành của công nghệ MBR và RO chứng minh độ ổn định cao trước biến động tải lượng. Chi phí đầu tư và chi phí vận hành được tối ưu hóa nhờ khả năng thu hồi tài nguyên nước và khí đốt. Các khu xử lý chất thải rắn trên cả nước có thể áp dụng sơ đồ này để xử lý triệt để nước rỉ rác đậm đặc. Mô hình thúc đẩy lộ trình chuyển đổi xanh cho ngành quản lý rác thải đô thị tại Việt Nam.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề án Quản lý, xử lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn tỉnh Nam Định ban hành theo Quyết định số 2081/QĐ-UBND ngày 20/8/2020 ghi nhận tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt phát sinh toàn tỉnh đạt xấp xỉ 1.750 tấn/ngày. Song song với đó, Chỉ thị số 41/CT-TTg năm 2020 của Thủ tướng Chính phủ đặt mục tiêu đến hết năm 2025 các địa phương phải giảm tỷ lệ chất thải rắn sinh hoạt xử lý bằng phương pháp chôn lấp trực tiếp xuống dưới 30%. Để đáp ứng các yêu cầu bảo vệ môi trường và triển khai danh mục dự án nguồn điện theo Quyết định số 262/QĐ-TTg ngày 01/4/2024 của Bộ Công Thương, dự án Nhà máy điện rác Greenity Nam Định do Công ty Cổ phần Năng lượng GREENITY Nam Định làm chủ đầu tư đã được phê duyệt xây dựng. Nhà máy áp dụng công nghệ đốt rác hỗn hợp phát điện với công suất xử lý 700 tấn rác/ngày đêm (chế độ thiết kế 100% tải, tiếp nhận tương đương 950 tấn rác tươi) và công suất phát điện đạt 15 MW.

Trong chu trình hoạt động của nhà máy, quá trình lưu trữ rác từ 5 đến 7 ngày tại bể chứa để lên men tách ẩm, cùng các hoạt động nạp liệu, rửa sàn sảnh dỡ rác và rửa xe chuyên dùng sẽ làm phát sinh một lượng lớn nước rỉ rác có nồng độ chất ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng rất cao. Nếu không có giải pháp xử lý triệt để đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A trước khi xả ra mương tiêu T5, nguồn nước này sẽ đe dọa trực tiếp đến hệ sinh thái và nguồn nước khu vực. Do đó, đồ án "Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy điện rác Greenity Nam Định công suất 700 tấn rác / ngày đêm" được tác giả Lê Đức Trọng Phước An thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Hà Trang tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nhằm giải quyết yêu cầu kỹ thuật cấp bách này.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu chính của đồ án bao gồm:

1. Tổng quan về điều kiện tự nhiên, quy hoạch và quy trình công nghệ vận hành của Nhà máy điện rác Greenity Nam Định.
2. Xác định nguồn gốc phát sinh, tính chất lý hóa, nồng độ ô nhiễm và lưu lượng dòng thải nước rỉ rác và nước thải sinh hoạt của nhà máy.
3. Đề xuất hai phương án quy trình công nghệ xử lý nước thải khả thi, đáp ứng tiêu chuẩn xả thải QCVN 40:2011/BTNMT cột A.
4. Tính toán chi tiết các công trình đơn vị cho cả 2 phương án thiết kế đề xuất.
5. Dự toán chi phí đầu tư xây dựng, chi phí thiết bị, phụ kiện đường ống và chi phí vận hành hàng ngày (điện năng, hóa chất) cho 2 phương án.
6. Hoàn thiện bộ bản vẽ kỹ thuật công nghệ, mặt bằng tổng thể, chi tiết thi công kèm mô hình phối cảnh 3D và xây dựng quy trình hướng dẫn vận hành, bảo trì, xử lý sự cố.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là toàn bộ lượng nước rỉ rác phát sinh tại khu vực trạm cân, cầu dẫn, sàn tiếp nhận, đáy hố lưu trữ rác, khu nạp liệu và nước thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên sau bể tự hoại. Phạm vi không gian thực hiện đặt tại Trạm xử lý nước thải thuộc khu đất dự án Nhà máy điện rác Greenity Nam Định tại xã Mỹ Thành, huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định, với diện tích mặt bằng bố trí là 2.359,2 m² nằm ở góc phía Đông Nam nhà máy. Phạm vi thời gian nghiên cứu và hoàn thành tính toán kỹ thuật từ ngày 05/01/2025 đến ngày 14/07/2025.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý hóa lý, vi sinh học môi trường và kỹ thuật màng lọc trong xử lý nước thải nồng độ ô nhiễm cao. Về mặt pháp lý và kỹ thuật, các thông số đầu ra của trạm xử lý được đối chiếu nghiêm ngặt theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT cột A. Đồ án áp dụng các khối lý thuyết chuyên sâu:

• Lý thuyết xử lý cơ học: Cơ chế lắng trọng lực trong bể lắng (ngang, đứng, ly tâm), tách rác qua song chắn thô và thiết bị tách rác tinh, bồn lọc áp lực giữ cặn lơ lửng.
• Lý thuyết hóa lý: Quá trình keo tụ – tạo bông dựa trên cơ chế trung hòa điện tích bề mặt hạt keo bằng phèn nhôm hoặc phèn sắt kết hợp polymer trợ keo tụ; quá trình oxy hóa nâng cao Fenton sử dụng phản ứng giữa ion Fe²⁺ và H₂O₂ tạo gốc tự do hydroxyl (•OH) có thế oxy hóa cực mạnh để phân hủy các hợp chất hữu cơ mạch vòng khó phân hủy sinh học ở dải pH 2–4.
• Lý thuyết xử lý sinh học: Phân hủy kỵ khí trong bể UASB (gồm 4 giai đoạn: thủy phân, acid hóa, acetate hóa và sinh khí methane CH₄); xử lý sinh học thiếu khí (Anoxic) để khử nitrate (NO₃⁻ thành khí N₂ qua hoạt động của vi khuẩn Nitrosomonas và Nitrobacter); sinh học hiếu khí Aerotank (Oxic) cung cấp DO > 2 mg/L để oxy hóa chất hữu cơ và nitrate hóa amoni; xử lý bùn hoạt tính lơ lửng kết hợp màng sinh học MBR.
• Lý thuyết công nghệ màng: Quá trình siêu lọc (UF) và thẩm thấu ngược (RO, STRO, DTRO) ép nước qua màng bán thấm dưới áp lực cao để loại bỏ hoàn toàn muối hòa tan, ion kim loại, chất hữu cơ hòa tan và vi sinh vật.

Đồ án sử dụng kết hợp các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật bao gồm:

• Phương pháp thu thập và tổng hợp dữ liệu: Khai thác thông số báo cáo đánh giá tác động môi trường và hồ sơ thiết kế cơ sở của Nhà máy Greenity Nam Định; số liệu điều tra thành phần rác thải sinh hoạt tỉnh Nam Định; quy chuẩn kỹ thuật quốc gia.
• Phương pháp nghiên cứu cơ sở và so sánh công nghệ: Đối chiếu, phân tích ưu nhược điểm của các trạm xử lý nước rỉ rác đã vận hành thực tế tại Nhà máy điện rác Sóc Sơn (Hà Nội) và Nhà máy điện rác Hậu Giang để đề xuất giải pháp phù hợp với điều kiện Nam Định.
• Phương pháp tính toán công trình đơn vị: Áp dụng các công thức kinh nghiệm và phương trình cân bằng vật chất, cân bằng thủy lực trong kỹ thuật xử lý nước thải thông qua bảng tính chuyên dụng Microsoft Excel.
• Phương pháp mô phỏng công nghệ màng: Sử dụng phần mềm chuyên ngành WAVE (Water Application Value Engine) của hãng DuPont để tính toán cân bằng áp suất, lưu lượng, số lượng module và cấu hình hệ thống màng RO cấp 1 và cấp 2.
• Phương pháp tham vấn chuyên gia: Trao đổi trực tiếp với giảng viên hướng dẫn và các kỹ sư môi trường để chuẩn hóa các thông số tải trọng sinh học và nồng độ nitrate tuần hoàn.

---

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống xử lý nước thải của Nhà máy điện rác Greenity Nam Định được thiết kế với tổng công suất 262 m³/ngày đêm, trong đó thành phần nước rỉ rác chiếm 250 m³/ngày đêm và nước thải sinh hoạt (đã qua bể tự hoại) chiếm 12 m³/ngày đêm. Nguồn nước rỉ rác phát sinh chủ yếu từ quá trình nén và ủ rác 5–7 ngày tại hầm chứa kín (chiếm 175 m³/ngày do tách 25% độ ẩm từ 700 tấn rác), nước thu gom khi tiếp nhận rác tươi (28 m³/ngày với định mức 40 lít/tấn), nước rửa sàn, rửa cầu dẫn và xe chuyên dùng (42 m³/ngày) cùng nước ép rác nạp liệu (1–2 m³/ngày). Đặc tính nước rỉ rác đầu vào có COD và BOD rất cao (tỷ lệ BOD/COD > 0,6 phản ánh tính dễ phân hủy sinh học), hàm lượng Nitơ tổng, amoni, chất rắn lơ lửng (TSS) và hàm lượng sắt hòa tan lớn.

Hạng mục thông số	Nước rỉ rác	Nước thải sinh hoạt	Tổng hợp nước thải đầu vào	Tiêu chuẩn xả thải QCVN 40:2011/BTNMT (Cột A)
Lưu lượng thiết kế	250 m³/ngày đêm	12 m³/ngày đêm	262 m³/ngày đêm	--
Độ ẩm rác đầu vào	52%	--	--	--
Diện tích trạm XLNT	--	--	2.359,2 m² (chiều cao 9 m)	--
Đặc điểm ô nhiễm chính	COD, BOD, TSS, TN, Fe cao	Chất hữu cơ, Coliform	Tỷ lệ BOD/COD > 0,6; ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng rất cao	Đạt giới hạn Cột A trước khi xả ra mương T5

Tác giả đã lập bảng tính chi tiết và so sánh hai phương án quy trình công nghệ:

Phương án 1: Quy trình Hóa lý kết hợp Sinh học đa bậc và Oxy hóa nâng cao Fenton

Sơ đồ dây chuyền công nghệ gồm các công trình đơn vị:

1. Công trình cơ học: Song chắn rác thô $\rightarrow$ Hố thu gom $\rightarrow$ Thiết bị lược rác tinh.
2. Công trình tiền xử lý hóa lý: Bể keo tụ $\rightarrow$ Bể tạo bông $\rightarrow$ Bể lắng 1 / Bể trung gian 1.
3. Công trình sinh học kỵ khí: Bể kỵ khí bùn lơ lửng UASB $\rightarrow$ Bể trung gian 2.
4. Cụm sinh học thiếu khí – hiếu khí 2 bậc: Cụm bể Anoxic 1 – Oxic 1 $\rightarrow$ Cụm bể Anoxic 2 – Oxic 2 $\rightarrow$ Bể lắng sinh học (bể lắng 2).
5. Công trình hóa lý bậc cao và hoàn thiện: Cụm bể phản ứng Fenton (châm H₂O₂, FeSO₄, nâng pH tách bông Fe(OH)₃) $\rightarrow$ Bể trung gian 3 $\rightarrow$ Bồn lọc áp lực $\rightarrow$ Bể khử trùng.
6. Cụm phụ trợ: Bể nén bùn (thu bùn hóa lý, bùn sinh học đưa sang máy ép bùn) và Bể lưu trữ sự cố dung tích lớn.

Phương án này tận dụng hiệu quả khử nitrate triệt để của hệ thống Anoxic – Oxic 2 bậc kết hợp bẻ gãy các hợp chất khó phân hủy bằng phản ứng Fenton đồng thể, đảm bảo loại bỏ triệt để COD còn sót lại.

Phương án 2: Quy trình Sinh học màng MBR kết hợp Màng thẩm thấu ngược RO 2 cấp

Sơ đồ dây chuyền công nghệ gồm các công trình đơn vị:

1. Công trình cơ học và tiền xử lý: Tương tự phương án 1 với thiết bị tách rác thô, tinh và lắng cặn sơ bộ.
2. Cụm xử lý sinh học màng: Bể thiếu khí kết hợp Bể hiếu khí nhúng module màng MBR sợi rỗng hoặc màng phẳng bằng vật liệu C-PVC có kích thước lỗ lọc 0,4 µm, giữ lại toàn bộ sinh khối bùn hoạt tính mà không cần xây dựng bể lắng sinh học bậc 2.
3. Hệ thống tiền xử lý màng cao cấp: Cột lọc tinh / màng siêu lọc Frotec UF 4060 (kích thước mao quản 0,01 µm) để loại bỏ keo sót, bảo vệ cụm thẩm thấu ngược.
4. Hệ màng lọc thẩm thấu ngược RO 2 cấp: Được thiết kế và kiểm chứng qua phần mềm WAVE của DuPont:
   • RO Cấp 1: Sử dụng màng chuyên dụng xử lý nước nhiễm bẩn cao FilmTec™ Fortilife™ XC70.
   • RO Cấp 2: Sử dụng màng lọc nước mặn áp suất cao FilmTec™ SW30XLE-440i để tinh lọc dòng permeate từ cấp 1, loại bỏ đến 99% muối khoáng, kim loại và amoni.
5. Cụm hoàn thiện và phụ trợ: Bể khử trùng, hệ thống rửa màng tại chỗ CIP (Clean-in-Place) và bể thu gom dung dịch cô đặc (RO brine).

Về mặt kiểm soát vận hành, đồ án xác định rõ quy trình khởi động nuôi cấy vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí, kiểm soát chỉ số oxy hòa tan DO > 2 mg/L trong bể Oxic qua hệ thống đĩa phân phối khí EDI FlexAir Threaded Disc (9" Micro), định lượng hóa chất keo tụ/Fenton tự động bằng bơm định lượng Tsurumi, và chu kỳ rửa ngược bồn lọc áp lực cũng như chu trình súc rửa hóa chất CIP màng định kỳ.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương Mở đầu: Tính cấp thiết của đề tài

Chương mở đầu trình bày căn cứ pháp lý, tính cấp thiết gắn liền với thực trạng rác thải tại Nam Định (1.750 tấn/ngày) và các chính sách của Chính phủ về phát triển điện rác giảm thiểu chôn lấp. Tác giả xác định mục tiêu thiết kế trạm xử lý nước thải công suất 262 m³/ngày đêm cho Nhà máy điện rác Greenity Nam Định đạt chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT cột A; giới hạn phạm vi nghiên cứu tại khu đất 2.359,2 m²; hệ thống hóa các phương pháp nghiên cứu lý thuyết, thu thập, so sánh và tính toán kỹ thuật.

Chương 1: Tổng quan về nhà máy điện rác Greenity Nam Định

Chương 1 cung cấp thông tin toàn diện về dự án Nhà máy điện rác Greenity Nam Định tại xã Mỹ Thành, huyện Mỹ Lộc, diện tích 7,5 ha. Nhà máy sở hữu công nghệ lò đốt rác công suất 700 tấn/ngày, sản xuất hơi áp lực 4 MPa ở nhiệt độ 400 °C để vận hành tuabin máy phát điện 15 MW. Chương này phân tích chi tiết cơ cấu chất thải rắn sinh hoạt tỉnh Nam Định: chất hữu cơ chiếm tỷ lệ cao nhất (76,64%), túi nilon chiếm 6,28%, đất đá gạch vỡ chiếm 3,66%, giấy bìa 2,91%, nhựa 2,02%, kim loại chiếm 0,68% (với sắt là chủ yếu) và các thành phần khác chiếm 7,52%. Độ ẩm trung bình của rác đạt 52%. Dựa trên chu trình lưu trữ rác 5–7 ngày tại hố chứa kín, chương này tính toán cụ thể các dòng thải phát sinh: nước rỉ từ quá trình tách ẩm hố rác là 175 m³/ngày, nước rỉ khi tập kết xe rác là 28 m³/ngày, nước rửa xe và khu vực tiếp nhận là 42 m³/ngày, nước rỉ nạp liệu 1–2 m³/ngày, cùng 12 m³/ngày nước thải sinh hoạt sau tự hoại, hình thành tổng công suất thiết kế 262 m³/ngày đêm. Nước thải có mùi chua nồng, màu vàng đục, COD và BOD cao, tỷ lệ BOD/COD > 0,6, nồng độ Nitơ tổng lớn và chứa nhiều vi khuẩn Coliform.

Chương 2: Tổng quan phương pháp xử lý nước thải

Chương 2 phân loại và tổng hợp các công nghệ xử lý nước thải:

• Phương pháp cơ học: Song chắn rác, bể tách dầu, bể điều hòa, các loại bể lắng (đứng, ngang, ly tâm), bồn lọc áp lực, cột trao đổi ion và lọc tinh.
• Phương pháp hóa lý: Bể trung hòa (dùng NaOH, H₂SO₄), cụm keo tụ – tạo bông (phèn nhôm, FeCl₃, polymer), keo tụ điện hóa dùng điện cực Al, và phản ứng oxy hóa nâng cao Fenton (Fe²⁺ + H₂O₂ giải phóng gốc •OH bẻ gãy chất hữu cơ cao phân tử).
• Phương pháp sinh học: Sinh học hiếu khí Aerotank, MBBR (giá thể di động), SBR (hoạt động gián đoạn làm đầy – phản ứng – lắng – xả – ngưng), bể màng MBR; sinh học thiếu khí Anoxic khử nitrate; và phân hủy kỵ khí (giai đoạn thủy phân, acid hóa, acetate hóa và sinh methane).
• Công nghệ màng: Khái quát màng siêu lọc UF, thẩm thấu ngược RO, đặc biệt là công nghệ màng ống xoắn STRO và đĩa xoay DTRO chịu áp lực cao chuyên dụng cho nước rỉ rác có tải lượng ô nhiễm lớn với hiệu suất 95–99%.
• Thực tiễn ứng dụng: Khảo sát sơ đồ công nghệ trạm xử lý nước thải tại Nhà máy điện rác Sóc Sơn và Nhà máy điện rác Hậu Giang để rút ra bài học thiết kế.

Chương 3: Đề xuất sơ đồ công nghệ

Chương 3 xây dựng cơ sở lựa chọn công nghệ dựa trên đặc tính nước rỉ rác thực tế tại Greenity Nam Định. Tác giả thiết lập bảng thành phần ô nhiễm và đề xuất hai sơ đồ công nghệ hoàn chỉnh: Phương án 1 (Hóa lý $\rightarrow$ UASB $\rightarrow$ Anoxic – Oxic 2 bậc $\rightarrow$ Lắng $\rightarrow$ Fenton $\rightarrow$ Lọc áp lực $\rightarrow$ Khử trùng) và Phương án 2 (Cơ học $\rightarrow$ MBR $\rightarrow$ UF $\rightarrow$ RO 2 cấp $\rightarrow$ Khử trùng). Tác giả lập bảng dự đoán hiệu suất xử lý chi tiết qua từng công trình đơn vị của cả hai phương án đối với các chỉ tiêu COD, BOD₅, TSS, NH₄⁺, Tổng Nitơ và Coliform để chứng minh tính khả thi kỹ thuật.

Chương 4: Tính toán thiết kế

Chương 4 là phần nội dung trọng tâm của đồ án, tính toán chi tiết kích thước xây dựng, thông số thủy lực, thời gian lưu nước, công suất máy móc và trang thiết bị cho các hạng mục:

• Phương án 1: Tính toán giỏ lược rác thô, hố thu gom, thiết bị tách rác tinh, bể keo tụ, bể tạo bông, bể trung gian 1, bể kỵ khí bùn lơ lửng UASB, bể trung gian 2, cụm bể Anoxic – Oxic 1, cụm bể Anoxic – Oxic 2, bể lắng sinh học, cụm phản ứng Fenton (bể phản ứng oxy hóa và bể kết tủa keo tụ), bể trung gian 3, bồn lọc áp lực, bể khử trùng, bể nén bùn và bể sự cố. Lựa chọn các thiết bị công nghiệp như bơm chìm Tsurumi, đĩa phân phối khí thô và đĩa thổi khí tinh EDI FlexAir (9" Micro).
• Phương án 2: Tính toán cụm bể sinh học màng hiếu khí MBR với vật liệu màng C-PVC mao quản 0,4 µm, hệ thống màng Frotec UF 4060, và hệ thống thẩm thấu ngược RO 2 cấp trên phần mềm WAVE của DuPont. Kết quả phần mềm xác định cấu hình module RO cấp 1 (màng FilmTec™ Fortilife™ XC70) và RO cấp 2 (màng FilmTec™ SW30XLE-440i), đưa ra bảng cân bằng áp suất thẩm thấu, lưu lượng dòng thấm (permeate) và dòng cô đặc (concentrate).

Chương 5: Dự toán chi phí

Chương 5 tiến hành bóc tách khối lượng và dự toán tài chính chi tiết nhằm so sánh kinh tế giữa 2 phương án:

• Chi phí đầu tư ban đầu: Lập bảng dự toán riêng biệt cho từng phương án bao gồm chi phí xây dựng cụm bể bê tông cốt thép, chi phí mua sắm thiết bị công nghệ (máy bơm, máy thổi khí, động cơ khuấy, module màng, đèn UV khử trùng), chi phí đường ống công nghệ, và chi phí van phụ kiện.
• Chi phí vận hành thường xuyên: Tính toán điện năng tiêu thụ hàng ngày (kWh/ngày) của toàn bộ hệ thống động lực và chi phí hóa chất tiêu hao (phèn keo tụ, polymer, H₂O₂, FeSO₄, NaOH, H₂SO₄, hóa chất CIP màng).
• Tổng hợp đánh giá: So sánh tổng mức đầu tư và chi phí xử lý trên 1 m³ nước thải giữa phương án sử dụng hóa chất – sinh học truyền thống (Phương án 1) với phương án công nghệ cao sử dụng màng lọc MBR – RO (Phương án 2).

Chương 6: Kỹ thuật vận hành các công trình

Chương 6 xây dựng sổ tay kỹ thuật vận hành trạm xử lý:

• Yêu cầu chuyên môn và quy chuẩn an toàn lao động đối với kỹ sư và công nhân vận hành trạm XLNT.
• Trình tự vận hành khởi động: Kỹ thuật nuôi cấy bùn vi sinh hiếu khí và kỵ khí ban đầu, quy trình tăng tải trọng nạp cơ chất từ thấp đến tải trọng thiết kế.
• Phòng ngừa và khắc phục sự cố: Bảng hướng dẫn chẩn đoán và xử lý các sự cố thường gặp như bùn nổi tại bể lắng sinh học, sụt giảm DO, pH dao động ngoài dải tối ưu, vi sinh ngộ độc, tắc nghẽn màng MBR/RO, tăng áp suất màng bất thường, tắc đường ống bùn.
• Quy trình bảo trì: Lập lịch trình bảo dưỡng định kỳ máy thổi khí, máy bơm chìm, cánh khuấy và quy trình súc rửa ngược, rửa hóa chất CIP phục hồi tính thấm của màng lọc.

---

Kết quả và đóng góp

Về kết quả thiết kế kỹ thuật, đồ án đã hoàn thành đầy đủ nhiệm vụ tính toán công nghệ cho trạm xử lý nước rỉ rác công suất 262 m³/ngày đêm, đảm bảo nước thải sau xử lý đáp ứng triệt để các giới hạn của QCVN 40:2011/BTNMT cột A:

• Xây dựng hoàn chỉnh bảng thông số kích thước hình học, tải trọng thể tích, thời gian lưu nước và lựa chọn thiết bị công nghệ chi tiết cho cả 2 phương án.
• Thiết lập quy trình công nghệ kết hợp Anoxic – Oxic 2 bậc giải quyết thành công nồng độ Tổng Nitơ và amoni đặc biệt cao trong nước rỉ rác tại Phương án 1.
• Ứng dụng thành công phần mềm WAVE để mô phỏng và chọn lựa cấu hình màng RO 2 cấp hiện đại tại Phương án 2 (màng FilmTec™ Fortilife™ XC70 cho cấp 1 và FilmTec™ SW30XLE-440i cho cấp 2).
• Hoàn thiện hồ sơ kinh tế với các bảng bóc tách chi phí xây dựng, chi phí máy móc thiết bị, phụ kiện đường ống và chi phí điện năng, hóa chất vận hành thực tế.
• Xây dựng hồ sơ bản vẽ kỹ thuật đầy đủ: Bản vẽ mặt bằng tổng thể, sơ đồ công nghệ P&ID, mặt cắt chi tiết từng cụm bể và mô hình phối cảnh không gian 3D.

Về mặt giải pháp và đóng góp thực tiễn, đồ án cung cấp một tài liệu thiết kế công nghệ đồng bộ, có tính thực tiễn cao phục vụ trực tiếp cho quá trình chuẩn bị đầu tư xây dựng hạ tầng kỹ thuật của Nhà máy điện rác Greenity Nam Định. Đồ án đưa ra cơ sở dữ liệu và phương án xử lý giải quyết trực tiếp bài toán ô nhiễm từ các nhà máy điện rác quy mô 700 tấn/ngày đêm được phê duyệt theo Quyết định số 262/QĐ-TTg của Bộ Công Thương. Đồng thời, tác giả đã nghiêm túc tiếp thu ý kiến phản biện của TS. Trần Thị Kim Anh, thực hiện tính toán hiệu chỉnh cân bằng nitrate tuần hoàn giữa hai cụm bể Anoxic – Oxic, làm rõ nồng độ cơ chất đầu ra và chuẩn hóa các thông số vận hành màng MBR.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về mặt hạn chế, các tính toán trong đồ án được xây dựng dựa trên số liệu phân tích mẫu nước rỉ rác tham chiếu từ các tài liệu chuyên ngành và báo cáo tác động môi trường của các nhà máy tương tự, do nhà máy Greenity Nam Định tại thời điểm thực hiện đồ án vẫn đang trong giai đoạn triển khai xây dựng nên chưa thể lấy mẫu thực nghiệm trực tiếp tại chỗ theo các mùa trong năm. Bên cạnh đó, việc so sánh hai phương án mới dừng lại ở bước tính toán thiết kế lý thuyết và mô phỏng trên phần mềm, chưa có điều kiện thử nghiệm mô hình pilot ngoài hiện trường để đánh giá hiện tượng nghẹt màng thực tế khi xử lý nước rỉ rác Nam Định.

Về hướng nghiên cứu tiếp theo, tác giả đề xuất:

• Triển khai mô hình pilot thử nghiệm thực tế tại công trường khi nhà máy bước vào giai đoạn tiếp nhận rác và vận hành thử nghiệm, nhằm hiệu chỉnh chính xác liều lượng hóa chất keo tụ, hóa chất Fenton và kiểm soát lưu lượng dòng tuần hoàn nitrate.
• Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật xử lý triệt để dòng nước thải cô đặc (RO concentrate/brine) phát sinh từ Phương án 2, bao gồm giải pháp tận dụng nhiệt dư từ lò đốt rác của nhà máy để sấy hoặc cô đặc dòng thải đậm đặc thành chất thải rắn an toàn.
• Đánh giá chi tiết vòng đời công nghệ (LCA) và tính toán khả năng tái sử dụng toàn bộ nước sau xử lý phục vụ cấp nước làm mát tuần hoàn hoặc cấp cho xưởng dập xỉ đáy lò của nhà máy nhằm tiến tới mô hình không xả thải (Zero Liquid Discharge – ZLD).

---

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích đối với sinh viên và học viên cao học thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật Hóa học, Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị và Quản lý Môi trường. Tài liệu cung cấp trình tự mẫu mực về việc lập thuyết minh thiết kế một trạm xử lý nước thải công nghiệp đặc thù có tải lượng ô nhiễm cực cao.

Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên môn cao bao gồm:

• Phương pháp tính toán cụm công nghệ Anoxic – Oxic 2 bậc và chu trình tính toán cân bằng nitrat tuần hoàn (Chương 4).
• Quy trình ứng dụng phần mềm WAVE trong thiết kế hệ thống màng RO 2 cấp xử lý nước rỉ rác (Chương 4).
• Phương pháp phân tích, tổng hợp khối lượng và lập bảng dự toán chi phí đầu tư, vận hành trạm xử lý nước thải (Chương 5).
• Bộ hướng dẫn quy trình khởi động nuôi cấy vi sinh và các biện pháp xử lý sự cố công nghệ trong thực tế vận hành (Chương 6).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Lưu lượng và công suất thiết kế của trạm xử lý nước thải nhà máy điện rác Greenity Nam Định được xác định từ các nguồn nào?

Tổng công suất thiết kế của trạm xử lý là 262 m³/ngày đêm, được tổng hợp từ hai hợp phần:

• Nước rỉ rác (250 m³/ngày đêm): Bao gồm nước rỉ ra trong quá trình ủ và tách ẩm rác 5–7 ngày tại bể chứa rác kín (chiếm 175 m³/ngày đêm, tương đương hệ số tách ẩm 25% từ 700 tấn rác); nước rỉ rác phát sinh ngay khi xe vận chuyển rác tập kết về nhà máy (28 m³/ngày đêm, tính theo định mức mùa đông 40 lít/tấn rác); nước phun rửa xe chở rác, sàn sảnh dỡ rác, cầu cân và cầu dẫn định kỳ 2 ngày/lần (khoảng 42 m³/ngày đêm); và một phần nhỏ nước rỉ rác sinh ra từ giai đoạn nén rác nạp liệu lò đốt (1–2 m³/ngày đêm).
• Nước thải sinh hoạt (12 m³/ngày đêm): Phát sinh từ hoạt động vệ sinh của cán bộ công nhân viên nhà máy, sau khi được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại sẽ được dẫn về trạm xử lý chung.

2. Hai phương án công nghệ xử lý nước rỉ rác được tác giả đề xuất trong đồ án gồm những công trình nào?

• Phương án 1 (Hóa lý kết hợp Sinh học đa bậc và Fenton): Gồm giỏ lược rác thô, hố thu gom, thiết bị lược rác tinh, bể keo tụ, bể tạo bông, bể trung gian 1, bể kỵ khí bùn lơ lửng UASB, bể trung gian 2, cụm bể Anoxic – Oxic bậc 1, cụm bể Anoxic – Oxic bậc 2, bể lắng sinh học, cụm bể phản ứng Fenton (oxy hóa và kết tủa), bể trung gian 3, bồn lọc áp lực, bể khử trùng, bể nén bùn và bể lưu trữ sự cố.
• Phương án 2 (Sinh học màng MBR kết hợp Màng RO 2 cấp): Gồm các công trình tiền xử lý cơ học, cụm bể sinh học màng hiếu khí MBR (sử dụng màng sợi rỗng hoặc màng phẳng C-PVC kích thước lỗ lọc 0,4 µm), màng siêu lọc Frotec UF 4060 (0,01 µm), hệ thống thẩm thấu ngược RO 2 cấp (cấp 1 dùng màng FilmTec™ Fortilife™ XC70, cấp 2 dùng màng FilmTec™ SW30XLE-440i), bể khử trùng và hệ thống rửa màng CIP.

3. Tác giả đã sử dụng phần mềm nào để tính toán cụm màng RO và cấu hình màng được lựa chọn ra sao?

Tác giả sử dụng phần mềm WAVE (Water Application Value Engine) của hãng DuPont Water Solutions để tính toán và tối ưu hóa hệ thống thẩm thấu ngược RO 2 cấp trong Phương án 2:

• Màng RO cấp 1: Lựa chọn loại màng FilmTec™ Fortilife™ XC70 có khả năng chống bám bẩn cao, chuyên dụng cho các nguồn nước có nồng độ chất hữu cơ và muối hòa tan lớn.
• Màng RO cấp 2: Lựa chọn màng FilmTec™ SW30XLE-440i (dòng màng lọc nước mặn tiết kiệm năng lượng) để tiếp tục tinh lọc dòng nước sau cấp 1, đảm bảo các chỉ tiêu kim loại, muối và COD đầu ra đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A.

4. Tại sao đồ án lại áp dụng công nghệ thiếu khí – hiếu khí kết hợp 2 bậc (Anoxic – Oxic 2 bậc) trong Phương án 1?

Nước rỉ rác từ nhà máy điện rác có đặc thù chứa hàm lượng Tổng Nitơ và Nitơ hữu cơ rất cao do rác thải sinh hoạt tại Nam Định có thành phần rác thực phẩm và rác hữu cơ lên tới 76,64%. Nếu chỉ sử dụng cụm A/O 1 bậc thông thường sẽ không thể chuyển hóa và khử triệt để lượng nitrate sinh ra với tỷ lệ tuần hoàn bùn/nước lớn. Việc bố trí cụm Anoxic 1 – Oxic 1 với thời gian lưu dài nhằm thực hiện quá trình nitrate hóa và khử nitrate sơ cấp, kết hợp tiếp cụm Anoxic 2 – Oxic 2 giúp khử nốt lượng nitrate còn sót lại, đồng thời ổn định dòng nước và nitrate hóa nốt lượng amoni dư thừa, đảm bảo thông số Tổng Nitơ và amoni đầu ra đạt quy chuẩn an toàn.

5. Những nội dung kỹ thuật trọng tâm nào đã được cán bộ phản biện (TS. Trần Thị Kim Anh) yêu cầu chỉnh sửa và sinh viên đã hoàn thiện như thế nào?

Theo phiếu nhận xét và báo cáo giải trình chỉnh sửa, các nội dung trọng tâm bao gồm:

• Kiểm tra và sửa lỗi chính tả, thống nhất tên gọi tại trang 69 giữa bể tạo bông và bể trung hòa.
• Bổ sung tài liệu tham khảo và làm rõ nguyên lý công nghệ A/O 2 bậc (bổ sung tại trang 28) cùng công nghệ màng chịu áp cao STRO/DTRO (bổ sung tại trang 20).
• Rà soát thành phần canxi và kim loại nặng trong nước rỉ rác: Sinh viên đã giải trình các chỉ tiêu này có xuất hiện nhưng không đáng kể và đã kiểm chứng từ số liệu thực tế tại đơn vị công tác.
• Kiểm tra tính toán nồng độ nitrate cấp và nồng độ nitrate tuần hoàn (trang 106, 107, 122, 123) giữa 2 cụm bể Anoxic – Oxic, đảm bảo mối liên hệ liên tục về mặt số liệu đầu vào – đầu ra giữa 2 bậc.
• Thống nhất các thông số tính toán trong bể MBR ở Phương án 2 (trang 185) đối với các giá trị Ne, NOx và Tổng Nitơ đầu ra; làm rõ thời gian tính toán bể lọc áp lực từ 10 phút thành 15 phút (trang 135).

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy điện rác Greenity Nam Định công suất 700 tấn rác / ngày đêm" của sinh viên Lê Đức Trọng Phước An là một công trình tính toán kỹ thuật hoàn chỉnh, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chuyên môn của ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường. Tác giả đã giải quyết trọn vẹn bài toán xử lý nước rỉ rác lưu lượng 262 m³/ngày đêm thông qua việc đề xuất, tính toán chi tiết và so sánh toàn diện hai phương án công nghệ khả thi (công nghệ Hóa lý kết hợp A/O 2 bậc – Fenton và công nghệ MBR kết hợp RO 2 cấp mô phỏng qua phần mềm WAVE). Các hạng mục công trình đơn vị, bảng dự toán chi phí đầu tư – vận hành và quy trình kiểm soát sự cố được trình bày rõ ràng, số liệu logic và bám sát các yêu cầu thực tế của dự án điện rác tại Nam Định. Công trình có giá trị khoa học và thực tiễn cao, đóng góp một hồ sơ thiết kế kỹ thuật chất lượng phục vụ công tác bảo vệ môi trường trong lĩnh vực năng lượng tái tạo từ chất thải rắn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU I. Tính cấp thiết của đề tài Theo đề án Quản lý, xử lý rác thải sinh hoạt trên địa bàn tỉnh Nam Định (Quyết định số: 2081/QĐ-UBND ngày 20/8/2020), tổng lượng chất thải rắn sinh hoạt toàn tỉnh Nam Định phát sinh khoảng 1750 tấn/ngày. Cùng với chỉ thị 41/CT-TTg của Thủ Tướng chính phủ năm 2020 “Các tỉnh phấn đấu đến hết năm 2025 giảm tỷ lệ rác thải bằng phương pháp chôn lấp trực tiếp xuống dưới 30%”. Vì thế, việc đầu tư xây dựng nhà máy điện rác để xử lý rác thải và không phát sinh ra môi trường là việc hết sức quan trọng.

Đây hứa hẹn sẽ đáp ứng được nhu cầu sắp tới theo quyết định số 262/QĐ-TTg Bộ Công Thương (1/4/2024) về danh sách xây dựng nhiều nhà máy điện rác khác trên khắp cả nước. Quá trình vận hành nhà máy sẽ không tránh khỏi việc rò rỉ và phát sinh các vấn đề về môi trường đặc biệt là nước rỉ ra từ rác. Nước thải rỉ từ rác này chứa một số chất ô nhiễm, bao gồm kim loại nặng, hợp chất hữu cơ và vi sinh vật gây hại. Nếu không được xử lý đúng cách, nước thải này có thể gây ô nhiễm nghiêm trọng đối với nguồn nước mặt và nước ngầm trong khu vực.

Vì vậy, một hệ thống xử lý nước thải đảm bảo đạt QCVN 40:2011/BTNMT cột A là điều hết sức cần thiết, nên em quyết định chọn đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý nước thải nhà máy Greenity Nam Định” làm đề tài luận văn tốt nghiệp Đại học. Mục tiêu của đề tài Đề xuất hai phương án công nghệ với tính khả thi cao đáp ứng được nhu cầu xử lý nước thải rỉ rác cho nhà máy điện rác Greenity. Tính toán các công trình trong hệ thống xử lý nước thải rỉ rác cho nhà máy điện rác Greenity công suất 262 m3/ngày đêm đảm bảo các tiêu chuẩn đầu ra QCVN 40:2011/BTNMT cột A, hiệu quả về chi phí và phù hợp với hiện trạng địa điểm xây dựng. Đối tượng và phạm vi thực hiện Đối tượng: Nước rỉ rác phát sinh tại khu vực trạm cân, cầu dẫn, nhà máy chính (hố rác, sàn tiếp nhận, bộ phận cấp rác,.) gồm phần ẩm trực tiếp rỉ từ rác và nước vệ sinh máy móc, thiết bị khu vực xử lý.

Phạm vi thực hiện: Trạm xử lý nước thải rỉ rác phát sinh quá trình hoạt động nhà máy điện rác, vị trí đặt phía Đông Nam theo hiện trạng đất xây dựng với diện tích 2359. Nội dung thực hiện - Tìm hiểu về nhà máy điện rác Greenity Nam Định. - Tìm hiểu nguồn phát sinh thành phần, tính chất và lưu lượng nước thải nước thải trong nhà máy. - Tìm hiểu về các phương pháp xử lý nước thải.

- Phân tích và đề xuất đưa ra 2 công nghệ phù hợp với thành phần nước thải dựa trên các công nghệ trước đó và các công nghệ mới. - Tính toán thiết kế các hạng mục công trình trong hệ thống xử lý. - Tính toán kinh tế, lập bảng báo giá cho dự án. - Lập bản vẽ thiết kế công nghệ, các mặt bằng bố trí, các chi tiết thi công và phối cảnh diễn hoạt 3D.

- Mô tả và hướng dẫn vận hành và xử lý sự cố. Phương pháp thực hiện Phương pháp thu thập: Tìm hiểu và tổng hợp các nguồn tài liệu và thông tin về dự án xây dựng nhà máy điện rác Greenity Nam Định, tìm hiểu về nguồn phát sinh, tính chất ô nhiễm của nước thải rỉ rác từ nhà máy điện rác. Phương pháp nghiên cứu cơ sở: Tìm hiểu về công nghệ xử lý nước rỉ rác qua các tài liệu chuyên ngành và các dự án xử lý nước thải rỉ rác đã đi vào hoạt động. Phương pháp so sánh: So sánh ưu nhược điểm các công nghệ hiện có, khả năng áp dụng và đề xuất công nghệ xử lý nước thải phù hợp.

Phương pháp tính toán: Sử dụng các công thức toán học từ các tài liệu chuyên ngành, sử dụng phần mềm Excel để tính toán các công trình đơn vị. Phương pháp trao đổi ý kiến: Tham khảo, trao đổi ý kiến với giảng viên, chuyên gia trong lĩnh vực môi trường. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu và lựa chọn công nghệ tối ưu cho hệ thống xử lý nước rỉ rác. Sử dụng màng lọc công nghệ đang có xu hướng trong tương lai trong việc xử lý các 2 chất ô nhiễm thân thiện với môi trường và đạt chuẩn về quy định nước đầu ra theo QCVN 40:2011/BTNMT, cột A.

Ý nghĩa thực tiễn: Đáp ứng nhu cầu theo bảng 12 - quyết định số 262/QĐ-TTg Bộ Công Thương (2024) về danh mục các dự án điện sản xuất từ rác giai đoạn 2025 - 2030. Đồng thời giải quyết được những ảnh hưởng đến môi trường của nước thải rỉ ra từ rác, góp phần vào công tác bảo vệ môi trường. Học hỏi, tìm hiểu được nhiều nguồn tài liệu, rèn luyện kĩ năng cho bản thân thực hiện đề tài. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN RÁC GREENITY NAM ĐỊNH 1.

Tổng quan về nhà máy điện rác Greenity Nam Định 1. Thông tin nhà máy Tên dự án: “Nhà máy điện rác Greenity Nam Định” Tên Chủ dự án: Công ty Cổ phần Năng lượng GREENITY Nam Định. Địa chỉ: Xã Mỹ Thành, huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định. Vị trí thực hiện dự án: “Địa điểm thực hiện dự án: Thuộc khu đất được quy hoạch xây dựng khu xử lý rác thải, địa giới hành chính xã Mỹ Thành, huyện Mỹ Lộc, tỉnh Nam Định.

Khu đất xây dựng Nhà máy điện rác Greenity Nam Định có hiện trạng là đất trống ngập nước được quây bằng hàng rào tường xây, cách thành phố Nam Định khoảng 5.5 km về hướng Đông. Theo bản đồ Quy hoạch sử dụng đất đến năm 2030 huyện Mỹ Lộc diện tích đất dự án nằm trong quy hoạch khu vực đất xử lý chất thải.” [1] Diện tích thực hiện dự án 7.5 ha, trong đó diện tích đất trong hàng rào Nhà máy khoảng 7. 1: Vị trí dự án (Google Earth) 4 Hình 1. 2: Hiện trạng sử dụng đất tại khu vực dự án [1] 1.

Loại hình, quy mô, công suất và công nghệ sản xuất nhà máy Loại hình sản xuất, kinh doanh: Xử lý rác thải sinh hoạt (chưa phân loại) và rác thải công nghiệp thông thường bằng phương pháp đốt và phát điện. Dự án không xử lý rác thải nguy hại. Công suất lò đốt 700 tấn/ngày ở chế độ vận hành thiết kế (100% tải) tương đương lượng rác hỗn hợp cần cung cấp cho nhà máy khoảng 950 tấn rác tươi. Trong một vài trường hợp khi lượng rác đầu vào dồn nhiều, Dự án sẽ vận hành full tải (110% công suất thiết kế).

Công suất phát điện: 15 Mega Watt. 3: Sơ đồ công nghệ sản xuất tổng thể của nhà máy [1] Quy trình đốt rác tại nhà máy điện rác bao gồm các bước chính như sau: 5 Đầu tiên, rác thải từ các nguồn trên địa bàn tỉnh sẽ được thu gom và theo xe tải vận chuyển đến nhà máy. Tại đây, các xe tải được làm sạch và khử khuẩn sau đó di chuyển vào khu vực cầu dẫn tập kết rác, xe sẽ được đổ vào nhiều cửa khác nhau vì vậy có thể thu gom thuận lợi hơn nhiều so với quá trình tập kết rác tại bãi chôn lắp từng lượt xe phải chờ nhau và chờ thời gian san phẳng, trải các thảm phủ. Tiếp đến, tại khu vực lưu trữ rác (bể chứa rác) cần có thời gian lưu rác cần thiết từ 5 đến 7 ngày [1] để thực hiện quá trình tách ẩm và lên men.

Đến khi rác đạt chuẩn về độ ẩm, độ tơi xốp nhất định sẽ được gầu cạp rác, cạp lên buồng đốt rác. Giai đoạn đầu khởi động lò đốt, rác được chèn ép đến một tỉ lệ nhất định đồng thời sẽ thêm vào nguyên liệu phụ trợ (dầu). Tại buồng đốt, rác sẽ được cháy ở nhiệt trị phù hợp tạo điều kiện thuận lợi nhất cho quá trình đốt rác. Quá trình đốt được nhân viên vận hành theo dõi sát sao tại phòng vận hành.

Khí thải phát sinh từ quá trình đốt sẽ được dẫn đến hệ thống xử lý khí thải để đảm bảo xử lý đạt tiêu chuẩn đầu ra, tương tự xỉ sẽ thu vào hố chứa và làm mát bằng hơi nước, tro sẽ xử lý sơ bộ bằng phương pháp hóa rắn (xi măng hóa) nguyên liệu sản xuất gạch không nung. Điểm đặt biệt của nhà máy là phía trên buồng đốt có hệ thống lò hơi, lò hơi sẽ chứa nước và qua quá trình trao đổi nhiệt, nhiệt độ hơi sẽ đạt đến giá trị là 400oC và áp lực là 4 MPA (Mega Pascal). Hơi này sẽ được dẫn đến tuabin và làm quay tuabin, tuabin sẽ được nối đồng trục với máy phát. Khi hơi làm quay tuabin thì sẽ làm máy phát quay từ đó tạo ra điện năng và hòa vào mạng lưới điện quốc gia.

Các hạng mục công trình của dự án Tổng diện tích của Dự án là 7.5 ha trong đó gồm: nhà máy chính, khu vực tuabin, trạm cân và cầu cân, khu vực trạm biến áp, khu nhà ở cho cán bộ và các hạng mục phụ trợ (cấp nước, thoát nước, trạm XLNT sinh hoạt và trạm xử lý nước rỉ rác, nhà bảo vệ…). 4: Cơ cấu sử dụng đất của dự án [1] Các hạng mục công trình được liệt kê trong bảng sau: Bảng 1. 1: Các hạng mục công trình nhà máy điện rác Greenity Nam Định [1] Diện tích Diện tích Số Tầng Chiều STT Hạng mục xây dựng sàn xây lượng cao cao, m m2 dựng A HẠNG MỤC XÂY DỰNG 1 Nhà máy chính 1 4 7 065.3 7 4 Nhà bơm nước đa năng 1 1 522.6 12 6 Nhà bơm và bồn dầu nhiên 1 1 262.8 7 liệu 7 Trạm xử lý nước thải rỉ rác 1 1 2359.8 0 9 Phòng bảo vệ và điều khiển 1 1 43.9 trạm cân 10 Xưởng đóng rắn và ổn định 1 2 200 223.2 tro bay 11 Bể chứa nước mưa khu vực 1 1 76.5 5 14 Phòng bảo vệ 1 1 51.9 15 Trạm chữa cháy 1 1 300 300 6.6 16 Phòng giám sát phát thải 1 1 12.5 khói liên tục 17 Trạm xử lý nước thải 1 47.2 7 Diện tích Diện tích Số Tầng Chiều STT Hạng mục xây dựng sàn xây lượng cao cao, m m2 dựng 18 Khu vực lưu trữ tro bay 1 1001.2 tạm thời 19 Khu vực xử lý và lưu trữ xỉ 1 4203.2 đáy lò tạm thời 20 Khu bồn chứa amonia 1 96.3 21 Máy phát điện Diesel 1 25 25 4.7 22 Bể nước phòng cháy chữa 1 329.6 1 cháy 23 Bể nước sản xuất 1 169.6 1 24 Bể xử lý nước thô 1 85 85 2.2 Trong đó, trạm xử lý nước thải rỉ rác với diện tích 2359.