Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đề tài tốt nghiệp kỹ thuật môi trường mang tên “Đặc điểm địa sinh thái khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh. Thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Công ty TNHH MTV 790, công suất 60 m³/ngày đêm. Thời gian thi công 6 tháng” được sinh viên Nguyễn Hữu Thắng thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Trần Hồng Hà tại Bộ môn Địa sinh thái, Khoa Môi trường, Trường Đại học Mỏ - Địa chất.

Bối cảnh thực tiễn của nghiên cứu xuất phát từ quá trình phát triển kinh tế - xã hội, khai thác khoáng sản than tại thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh. Hoạt động sản xuất và sinh hoạt tập trung của cán bộ, công nhân viên mỏ phát sinh lượng lớn nước thải chưa qua xử lý triệt để, xả trực tiếp ra môi trường xung quanh, đe dọa các nguồn nước mặt và hệ sinh thái ven biển Vịnh Bái Tử Long. Nhằm đáp ứng định hướng bảo vệ môi trường của tỉnh Quảng Ninh và giải quyết yêu cầu bức thiết từ phía Công ty TNHH MTV 790 về việc tuân thủ quy chuẩn xả thải trong điều kiện diện tích mặt bằng hạn chế, đồ án tập trung vào việc khảo sát điều kiện tự nhiên và thiết kế hệ thống thu gom, xử lý nước thải sinh hoạt.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định gồm:

  1. Đánh giá tổng quan điều kiện địa lý tự nhiên, kinh tế - xã hội và đặc điểm địa sinh thái khu vực thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh.
  2. Khảo sát hiện trạng môi trường đất, nước mặt, nước ngầm, chất thải rắn và chất thải nguy hại tại khu vực hoạt động của Công ty TNHH MTV 790.
  3. Phân tích thành phần, tính chất và lưu lượng nguồn nước thải sinh hoạt phát sinh từ cụm văn phòng và khu tập thể công nhân mỏ Ngã Hai thuộc công ty.
  4. Nghiên cứu, so sánh các công nghệ xử lý sinh học hiện hành và đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp với quy mô công suất 60 m³/ngày đêm, đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT (cột B).
  5. Thiết lập kế hoạch các dạng công tác (thu thập tài liệu, khảo sát thực địa, thí nghiệm phân tích, chỉnh lý tài liệu) và tính toán chi tiết các công trình đơn vị, thiết bị công nghệ cùng dự trù kinh phí xây dựng, vận hành với thời gian thi công 6 tháng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống thu gom, đặc tính ô nhiễm của dòng nước thải sinh hoạt và các công trình đơn vị xử lý nước thải; các yếu tố địa chất, địa mạo, khí hậu thủy văn và hệ sinh thái tiếp nhận chất thải.
  • Phạm vi không gian: Khu vực khai trường mỏ Ngã Hai, các khu nhà ở tập thể cán bộ công nhân viên phân xưởng hầm lò, phân xưởng lộ thiên và khối nhà điều hành của Công ty TNHH MTV 790 thuộc địa bàn thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh.
  • Phạm vi thời gian: Số liệu khí tượng thủy văn giai đoạn 2010 - 2012; kết quả phân tích chất lượng nước mặt và nước thải sinh hoạt khảo sát vào tháng 03 năm 2011; thời gian thi công công trình dự kiến là 6 tháng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Về cơ sở lý thuyết và pháp lý, đề tài vận dụng hệ thống các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, văn bản pháp luật và lý thuyết công nghệ môi trường bao gồm:

  • Khung văn bản quy phạm pháp luật: Luật Bảo vệ Môi trường năm 2005 (có hiệu lực từ ngày 01/07/2006); Nghị định số 80/2006/NĐ-CP và Nghị định số 21/2008/NĐ-CP; Luật Tài nguyên Nước số 17/2012/QH13; Nghị quyết số 04/NQ-CP ngày 21/02/2012 của Chính phủ về việc thành lập thành phố Cẩm Phả.
  • Hệ thống quy chuẩn và tiêu chuẩn thiết kế: QCVN 14:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt - Cột B); QCVN 08:2008/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt - Cột B1); QCVN 40:2011/BTNMT; QCVN 02:2009/BYT; Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước TCXDVN 51:2008 và cấp nước TCXDVN 33:2006.
  • Cơ sở lý thuyết công nghệ: Đồ án áp dụng nguyên lý chuyển hóa vật chất trong môi trường nước thông qua các quá trình xử lý cơ học (lắng trọng lực, tách rác), xử lý sinh học hiếu khí với vi sinh vật dính bám (Biofilm/Biofor) kết hợp sinh trưởng lơ lửng (Aerotank) và khử trùng hóa học bằng hóa chất chứa clo theo giáo trình thoát nước của các chuyên gia đầu ngành (Hoàng Văn Huệ, Trần Đức Hạ, Grunhler).

Phương pháp nghiên cứu thực tế được thực hiện qua các công đoạn:

  • Phương pháp thu thập và tổng quan tài liệu: Khai thác số liệu lưu trữ về điều kiện tự nhiên, tài liệu khí tượng thu thập từ Trung tâm Dự báo Khí tượng Thủy văn tỉnh Quảng Ninh (năm 2011), tài liệu địa chất và địa chất thủy văn vùng mỏ Tam Hợp, Ngã Hai.
  • Phương pháp khảo sát thực địa: Tiến hành điều tra hiện trạng cơ sở hạ tầng, đường ống thu gom nước thải, các vị trí phát sinh chất thải rắn, chất thải nguy hại và khảo sát mạng lưới sông suối xung quanh nhà máy.
  • Phương pháp lấy mẫu và phân tích thí nghiệm: Lấy mẫu nước mặt tại 3 vị trí (suối 9,8, nhánh suối nhỏ cạnh công ty, sông Mông Dương) và lấy mẫu nước thải sinh hoạt thô tại cống gom của công ty vào ngày 02/03/2011 do Trung tâm Phát triển Ứng dụng Kỹ thuật và Công nghệ Môi trường thực hiện kiểm định các chỉ tiêu lý - hóa - sinh.
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật và kinh tế: Áp dụng các công thức tính toán thủy lực, cân bằng vật chất công trình xử lý nước thải dựa trên lưu lượng thực tế và tải lượng chất ô nhiễm, từ đó lập bảng dự toán chi phí xây lắp, thiết bị và chi phí vận hành.

Thiết kế công nghệ hệ thống xử lý nước thải

Căn cứ vào đặc thù quy mô xả thải của 500 cán bộ công nhân viên mỏ làm việc tập trung theo 3 ca, tiêu chuẩn dùng nước 120 lít/người/ngày xác định lưu lượng trung bình ngày đêm là $Q_{TB} = 60\text{ m}^3\text{/ngày đêm}$ (tương đương $0,694\text{ l/s}$). Với hệ số không điều hòa $K_0 = 5$ theo tiêu chuẩn TCXDVN 51:2008, đề tài xác lập quy trình công nghệ gồm các hạng mục kỹ thuật:

Nước thải sinh hoạt -> Song chắn rác -> Bể điều hòa -> Thiết bị lắng I -> Thiết bị lọc sinh học dính bám (Biofor) -> Bể lắng II -> Bể khử trùng (bơm hóa chất) -> Nguồn tiếp nhận

Chi tiết các hạng mục thiết bị công nghệ chính:

  • Song chắn rác cơ giới: Đặt trên mương dẫn nước thải trước trạm bơm nhằm loại bỏ rác có kích thước lớn, bảo vệ hệ thống bơm chìm và đường ống dẫn.
  • Bể điều hòa: Bố trí hệ thống đĩa phân phối khí nhằm xáo trộn đều nước thải, tránh hiện tượng lắng cặn sinh mùi kỵ khí và điều hòa lưu lượng, nồng độ chất bẩn trước khi cấp nước liên tục vào cụm xử lý sinh học.
  • Bơm nước thải: Sử dụng bơm chìm đặt tại bể điều hòa để luân chuyển dòng thải sang thiết bị lắng đợt 1.
  • Thiết bị lắng I: Tách các hạt cặn lơ lửng dễ lắng bằng phương pháp trọng lực nhằm giảm tải lượng BOD5 và SS cho công trình sinh học phía sau; bể được trang bị hệ thống cánh khuấy gạt cặn chuyên dụng.
  • Thiết bị lọc sinh học (Biofor hiếu khí): Ứng dụng quá trình sinh trưởng dính bám của vi sinh vật trên giá thể lọc tiếp xúc kết hợp cấp khí từ máy thổi khí, chuyển hóa các chất hữu cơ hòa tan, nitrat hóa các hợp chất nitơ.
  • Bể lắng II: Chức năng thu gom và lắng tách triệt để lượng màng vi sinh vật già cỗi bong tróc ra từ bể lọc sinh học.
  • Bể khử trùng: Sử dụng bơm định lượng châm hóa chất khử trùng (dung dịch chứa clo/clorua vôi) để tiêu diệt vi khuẩn Coliform trước khi xả ra môi trường.
  • Bể chứa bùn: Tiếp nhận bùn tươi từ thiết bị lắng I và bùn vi sinh dư từ bể lắng II để nén, lưu giữ tạm thời trước khi hợp đồng với xe chuyên dụng hút đem đi chôn lấp, thải bỏ.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Điều kiện địa lý tự nhiên và đặc điểm địa sinh thái khu vực Cẩm Phả - Quảng Ninh

Chương 1 cung cấp bức tranh toàn diện về môi trường tự nhiên và xã hội thành phố Cẩm Phả (thành lập ngày 21/02/2012 theo Nghị quyết 04/NQ-CP) với diện tích 486,45 km², địa hình dạng lòng chảo thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Đông sang Tây, chịu sự chia cắt bởi các công trường khai thác than và bãi thải. Đồi núi chiếm 55,4% diện tích (núi đá chiếm 2.590 ha, đỉnh cao trên 350 m ở dãy Quảng Lợi, trên 150 m ở Đèo Nai). Khí hậu mang tính chất nhiệt đới gió mùa với nhiệt độ trung bình năm đạt 23°C (tháng 7 cao nhất 39°C, tháng 1 thấp nhất 12°C); lượng mưa trung bình năm tại mỏ Ngã Hai đạt 2.567,8 mm/năm (124,7 ngày mưa/năm, lượng mưa một ngày đêm cực đại từ 317 đến 653 mm). Tốc độ gió trung bình năm tại trạm Cửa Ông là 3,1 m/s; độ ẩm trung bình nhiều năm đạt 82 - 84,6%. Mạng lưới thủy văn phát triển với mật độ 1,5 - 1,7 km/km², bao gồm suối Lép Mỹ, suối Đại Bình cấp nước cho mỏ, cùng hệ thống sông Diễn Vọng, Ba Chẽ, sông Man, sông Thác Thầy.

Về cấu trúc địa chất, khu vực gồm hệ tầng Đèo Bụt ($C_3-P_1\text{đb}$) đá vôi nứt nẻ mạnh chứa nước karst; hệ tầng Hòn Gai ($T_3\text{n-r},\text{hg}$) gồm cuội kết, sạn kết, cát kết chứa nước khe nứt; và trầm tích Đệ Tứ ($Q$) mỏng dần từ Bắc xuống Nam. Hệ thống đứt gãy chính phát triển theo phương Tây Bắc - Đông Nam (đứt gãy FN) và các đứt gãy nhỏ hơn theo phương Đông Bắc - Tây Nam, Bắc - Nam (FTH1, FTH2, FTH3). Khảo sát đa dạng sinh học ghi nhận Vịnh Bái Tử Long có 391 loài động vật biển (51 loài động vật phù du, 132 loài động vật đáy, 19 loài cá, 79 loài san hô với 17 loài trong Sách Đỏ, cá thể bò biển Sirenia).

Hiện trạng môi trường nước mặt tại khu vực qua 3 điểm đo (W1: suối 9,8; W2: nhánh suối cạnh công ty; W3: sông Mông Dương) đều nằm trong giới hạn cho phép của QCVN 08:2008/BTNMT (cột B1), mặc dù độ cứng dao động từ 421 - 452 mg/l và TDS từ 827 - 852 mg/l. Ngược lại, chất lượng nước ngầm và đất bị suy thoái do nước mưa chảy tràn qua bãi thải làm tăng kim loại nặng và hạ thấp độ pH. Lượng chất thải rắn sinh hoạt của 698 người tại công ty phát sinh 174,5 kg/ngày (định mức 0,25 kg/người/ngày), rác văn phòng phát sinh 1 - 2 kg/ngày, phế liệu sắt thép ray chống lò đạt 150 tấn/năm, và tổng lượng chất thải nguy hại phát sinh lên tới 43,056 tấn/năm (trong đó dầu mỡ thải 2.520 kg/năm, giẻ lau dính dầu 300 kg/năm, ắc quy đèn lò 288 kg/năm, ắc quy ô tô 480 kg/năm).

Thông số quan trắc nước mặt Đơn vị W1 (Suối 9,8) W2 (Suối cạnh Cty) W3 (Sông Mông Dương) QCVN 08:2008 (Cột B1)
pH - 6,8 6,7 6,71 5,5 ÷ 9
Độ cứng mg/l 452 421 443 -
TDS mg/l 843 827 852 -
Amoni mg/l 0,175 0,154 0,021 0,5
Nitrat mg/l 0,198 0,186 0,038 10
Nitrit mg/l Kph Kph 0,003 0,04
Clorua mg/l 10,5 10,2 10,1 600
Fe mg/l 0,673 0,486 0,051 0,5
Mn mg/l 0,031 0,038 0,172 -
Cu mg/l 0,0033 0,0029 0,0032 0,5
Pb mg/l 0,0018 0,0022 0,0021 0,05
Coliform tổng số MPN/100ml 12 18 25 7.500

Chương 2: Đặc điểm nước thải sinh hoạt và công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt

Chương 2 tập trung phân tích bản chất cơ lý hóa và vi sinh của nước thải sinh hoạt. Các chất hữu cơ chiếm 50 - 60% tổng chất rắn (protein chiếm 40 - 60%, hydratcacbon 25 - 50%, dầu mỡ 10%), chất vô cơ chiếm 40 - 42%. Phân loại độ phân tán hạt gồm 4 nhóm: nhóm hạt lơ lửng không tan ($>10^{-4}\text{ mm}$), nhóm keo ($10^{-4} - 10^{-6}\text{ mm}$ chiếm 35 - 40% SS), nhóm phân tử hòa tan ($<10^{-7}\text{ mm}$), và nhóm phân tán ion ($<10^{-8}\text{ mm}$).

Tác giả hệ thống hóa các biện pháp xử lý cơ học (song chắn rác vận tốc $0,6 - 1\text{ m/s}$, bể lắng cát cho trạm trên 100 m³/ngày, bể lắng đợt 1 khử 50 - 70% SS và 30 - 40% BOD5, bể lắng đợt 2, bể lọc), xử lý hóa học (khử trùng bằng clo hơi, canxi hypoclorit $\text{Ca(ClO)}_2$ 3 - 5%, nước javel $\text{NaClO}$, clorua vôi $\text{CaOCl}_2$, ozon, tia UV), và xử lý sinh học. Các sơ đồ sinh học hiếu khí truyền thống, Aerotank nạp theo bậc, Aerotank cấp khí giảm dần, Aerotank tải trọng cao, tiếp xúc ổn định, làm thoáng kéo dài, khuấy trộn hoàn chỉnh, mương oxy hóa, bể SBR 5 pha và bể sinh học dính bám (Biophin, RBC tiếp xúc quay) được phân tích chuyên sâu. Đồng thời, tác giả khảo sát 3 mô hình thực tế: Công ty TNHH Hong IK Vina (240 m³/ngày đêm, công nghệ USBF), Xí nghiệp Cao su Hóc Môn (60 m³/ngày đêm, công nghệ Aerotank truyền thống và sân phơi bùn), và Xí nghiệp Cao su Bình Dương (50 m³/ngày đêm, công nghệ lọc sinh học Biofor hiếu khí).

Chương 3: Phân tích, đề xuất và lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt Công ty TNHH MTV 790

Dựa trên kết quả phân tích mẫu nước thải thô ngày 02/03/2011, chương 3 làm rõ mức độ ô nhiễm vượt chuẩn và lựa chọn phương án công nghệ. Bảng so sánh giữa nồng độ nước thải thực tế và giá trị giới hạn theo QCVN 14:2008/BTNMT (Cột B) xác định rõ 5 chỉ tiêu vượt ngưỡng kỹ thuật bắt buộc phải loại bỏ:

STT Chỉ tiêu ô nhiễm Đơn vị Hàm lượng phân tích QCVN 14:2008 (Cột B) Tình trạng vượt chuẩn
1 pH - 6,0 5 – 9 Đạt quy chuẩn
2 Mùi - Không mùi - Bình thường
3 Độ màu Co-Pt 73 - Đạt
4 BOD5 $\text{mg O}_2\text{/l}$ 300 50 Vượt 6,0 lần
5 Chất rắn lơ lửng (SS) mg/l 159 100 Vượt 1,59 lần
6 Chất rắn hòa tan (TDS) mg/l 350 1.000 Đạt quy chuẩn
7 Sunfua (theo $\text{H}_2\text{S}$) mg/l 1,1 4,0 Đạt quy chuẩn
8 Phosphat ($\text{PO}_4^{3-}$) mg/l 15 10 Vượt 1,5 lần
9 Nitrat (theo $\text{NO}_3^-$) mg/l 100 50 Vượt 2,0 lần
10 Dầu mỡ mg/l 0,45 10 Đạt quy chuẩn
11 Coliform MPN/100ml 8.000 5.000 Vượt 1,6 lần

Tác giả đề xuất 2 phương án công nghệ xử lý sinh học. Sau khi so sánh tính thích ứng mặt bằng, hiệu quả loại bỏ BOD5 và chất rắn lơ lửng, đề tài lựa chọn phương án sử dụng thiết bị lọc sinh học dính bám hiếu khí Biofor kết hợp hệ thống lắng hai đợt và khử trùng liên tục để đảm bảo chất lượng nước xả ra môi trường.

Chương 4: Thiết kế các dạng công tác nghiên cứu và khảo sát

Chương này quy định nội dung, khối lượng và trình tự tiến hành 4 dạng công tác chuyên môn:

  • Công tác thu thập tài liệu: Tập hợp các văn bản quy hoạch phát triển của địa phương, chuỗi số liệu quan trắc khí tượng thủy văn, các bản đồ địa chất và địa hình khu vực Cẩm Phả.
  • Công tác thực địa: Khảo sát hiện trường mỏ, đo đạc cao độ tuyến mương thoát nước, rà soát hệ thống đường cống và lựa chọn vị trí bố trí mặt bằng trạm xử lý nước thải đảm bảo khoảng cách vệ sinh.
  • Công tác thí nghiệm: Triển khai lấy mẫu nước mặt và nước thải, bảo quản mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm theo tiêu chuẩn hiện hành nhằm đánh giá các chỉ tiêu $\text{BOD}_5$, SS, Nito, Photpho, Coliform.
  • Công tác chỉnh lý tài liệu và viết báo cáo: Tổng hợp số liệu đo đạc, tính toán các công thức cân bằng thủy lực, lập thuyết minh kỹ thuật và các bản vẽ thiết kế thi công công trình.

Chương 5: Tính toán thiết kế hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt

Chương 5 trình bày toàn bộ các bảng tính toán kích thước hình học, thông số vận hành và hiệu quả xử lý của các công trình đơn vị:

  • Kích thước mương và song chắn rác: Tính toán chiều rộng mương, góc nghiêng thanh chắn, khoảng cách khe hở giữa các thanh đảm bảo vận tốc dòng chảy qua song đạt ngưỡng yêu cầu.
  • Bể điều hòa: Xác định dung tích bể dựa trên hệ số không điều hòa $K_0=5$ và thời gian lưu nước để đảm bảo ổn định tải lượng hữu cơ cấp vào hệ thống.
  • Thiết bị lắng đợt I: Tính toán diện tích bề mặt, chiều sâu vùng lắng, hệ số hiệu quả xử lý lắng cặn lơ lửng sơ bộ trước khi dẫn vào cụm sinh học.
  • Bể lọc sinh học (Biofor): Xác định thể tích vật liệu lọc dính bám, tải trọng hữu cơ tính theo BOD5, thời gian tiếp xúc của màng sinh học và nhu cầu cấp khí nén phân phối qua đĩa xốp.
  • Bể lắng đợt II: Tính toán thông số tách bùn vi sinh bong tróc, diện tích vùng lắng và lưu lượng bùn tuần hoàn hoặc chuyển tiếp về bể chứa bùn.
  • Bể khử trùng và bể chứa bùn: Tính toán thể tích bể tiếp xúc khử trùng với thời gian lưu nước tối thiểu 30 phút; xác định dung tích bể chứa bùn tương ứng chu kỳ xả và hút bùn cặn.

Chương 6: Tính toán kinh tế và dự trù kinh phí

Nội dung chương 6 hoàn thiện phương án thiết kế thông qua tính toán bài toán chi phí:

  • Dự toán chi phí xây lắp các công trình đơn vị: Dự trù khối lượng đào đắp đất đá, đổ bê tông cốt thép cho mương song chắn rác, bể điều hòa, thiết bị lắng I, bể lọc sinh học, bể lắng II, bể khử trùng và bể chứa bùn.
  • Chi phí mua sắm thiết bị công nghệ: Tính toán kinh phí cho máy bơm chìm nước thải bể điều hòa, máy thổi khí cấp cho bể lọc sinh học, hệ thống đĩa phân phối khí mịn, máy bơm định lượng hóa chất khử trùng, cánh khuấy bể lắng I và hệ thống đường ống công nghệ van phụ kiện.
  • Dự toán kinh phí thực hiện và chi phí vận hành: Tổng hợp chi phí xây dựng hoàn thiện trong thời gian thi công 6 tháng cùng chi phí điện năng tiêu thụ, hóa chất khử trùng và nhân công vận hành thường xuyên của hệ thống.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả kỹ thuật và đóng góp thực tiễn cụ thể:

  • Xác định được bản chất đặc trưng của nước thải sinh hoạt công nhân mỏ Ngã Hai với 5 chỉ tiêu vượt ngưỡng quy định: $\text{BOD}_5$ (300 mg/l, vượt 6 lần), SS (159 mg/l, vượt 1,59 lần), Phosphat (15 mg/l, vượt 1,5 lần), Nitrat (100 mg/l, vượt 2 lần), Coliform (8.000 MPN/100ml, vượt 1,6 lần).
  • Đưa ra giải pháp công nghệ xử lý hoàn chỉnh gồm dây chuyền liên hoàn: Song chắn rác $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Thiết bị lắng I $\rightarrow$ Thiết bị lọc sinh học dính bám $\rightarrow$ Thiết bị lắng II $\rightarrow$ Bể khử trùng $\rightarrow$ Bể chứa bùn; tối ưu hóa mặt bằng diện tích nhỏ cho trạm công suất 60 m³/ngày đêm tại vùng khai trường mỏ than.
  • Hoàn thành đầy đủ hồ sơ thiết kế công nghệ, kích thước hình học chi tiết của các công trình đơn vị xử lý và thiết lập dự toán kinh phí đầu tư xây dựng, mua sắm thiết bị cùng chi phí vận hành thường xuyên trong thời gian thi công dự kiến 6 tháng.
  • So với các nghiên cứu trước đây tại địa phương vốn chỉ tập trung vào xử lý nước thải mỏ mang tính axit và chứa kim loại nặng, đồ án đã đi sâu giải quyết bài toán xử lý nước thải sinh hoạt tập trung của lực lượng công nhân mỏ than hầm lò và lộ thiên, đáp ứng nghiêm ngặt QCVN 14:2008/BTNMT.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Nghiên cứu chỉ sử dụng kết quả phân tích tính chất nước thải tại một thời điểm lấy mẫu đơn lẻ (ngày 02/03/2011), chưa bao quát hết sự biến động nồng độ chất ô nhiễm theo các mùa khác nhau trong năm hoặc các thời điểm làm việc cao điểm giữa 3 ca sản xuất.
  • Đồ án dừng lại ở mức độ tính toán thiết kế lý thuyết và lập dự trù kinh phí trên giấy, chưa có số liệu vận hành thực nghiệm kiểm chứng tại hiện trường mỏ sau khi xây dựng.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Tiến hành quan trắc, lấy mẫu liên tục với tần suất dày hơn tại các khung giờ thay ca của công nhân để tinh chỉnh thông số vận hành của bể điều hòa và hệ thống sục khí.
  • Nghiên cứu ứng dụng bùn thải sau xử lý hoặc phương án tái sử dụng nguồn nước thải sau khử trùng phục vụ công tác dập bụi trên các tuyến đường vận tải than của mỏ.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích đối với sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Địa sinh thái và Kỹ thuật Hạ tầng Đô thị. Phần tính toán công nghệ tại Chương 5 cung cấp quy trình mẫu về các bước xác định kích thước, lựa chọn thông số thủy lực của bể lọc sinh học dính bám hiếu khí và các công trình lắng, khử trùng công suất nhỏ ($< 100\text{ m}^3\text{/ngày đêm}$). Bên cạnh đó, dữ liệu tổng hợp tại Chương 1 về điều kiện tự nhiên, địa tầng địa chất và đa dạng sinh học là nguồn tư liệu cơ sở đáng giá cho các nghiên cứu đánh giá tác động môi trường tại khu vực thành phố Cẩm Phả và Vịnh Bái Tử Long.

Câu hỏi thường gặp

1. Lưu lượng tính toán và đối tượng xả thải của trạm xử lý nước thải sinh hoạt là bao nhiêu?
Trạm xử lý được thiết kế cho lưu lượng trung bình $Q_{TB} = 60\text{ m}^3\text{/ngày đêm}$ ($0,694\text{ l/s}$) phục vụ cho 500 cán bộ công nhân viên ở thường trực chia 3 ca liên tục thuộc phân xưởng hầm lò, phân xưởng lộ thiên và khu văn phòng Công ty TNHH MTV 790, áp dụng tiêu chuẩn cấp nước 120 lít/người/ngày và hệ số không điều hòa $K_0 = 5$.

2. Nước thải sinh hoạt thô của công ty có những chỉ tiêu nào vượt ngưỡng QCVN 14:2008/BTNMT (cột B)?
Theo mẫu phân tích ngày 02/03/2011, có 5 chỉ tiêu vượt ngưỡng gồm: $\text{BOD}_5$ đạt 300 mg/l (vượt 6 lần so với giới hạn 50 mg/l); Chất rắn lơ lửng SS đạt 159 mg/l (vượt 1,59 lần so với giới hạn 100 mg/l); Phosphat đạt 15 mg/l (vượt 1,5 lần so với giới hạn 10 mg/l); Nitrat đạt 100 mg/l (vượt 2 lần so với giới hạn 50 mg/l); và Coliform đạt 8.000 MPN/100ml (vượt 1,6 lần so với mức 5.000 MPN/100ml).

3. Khối lượng chất thải nguy hại phát sinh hàng năm tại Công ty TNHH MTV 790 là bao nhiêu và gồm những loại nào?
Tổng lượng chất thải nguy hại phát sinh tại cơ sở là 3.588 kg/tháng, tương đương 43.056 kg/năm (43,056 tấn/năm). Các thành phần chính bao gồm: dầu mỡ thải (2.520 kg/năm), giẻ lau dính dầu (300 kg/năm), ắc quy đèn lò (288 kg/năm) và ắc quy ô tô (480 kg/năm).

4. Vì sao công nghệ lọc sinh học dính bám Biofor được lựa chọn thay vì hồ sinh học hay cánh đồng tưới?
Công nghệ màng vi sinh dính bám Biofor được lựa chọn do đặc thù mặt bằng xây dựng trạm xử lý tại công ty rất hạn chế, đòi hỏi hệ thống kín khít, đảm bảo mỹ quan công nghiệp, không phát sinh mùi hôi thối hay tiếng ồn, trong khi các công trình tự nhiên như cánh đồng tưới hoặc hồ sinh học đòi hỏi quỹ đất rất lớn và thời gian lưu nước kéo dài.

5. Chất lượng nước mặt xung quanh khu vực công ty tại thời điểm khảo sát có bị ô nhiễm không?
Kết quả quan trắc tại 3 vị trí nguồn nước mặt (suối 9,8; nhánh suối cạnh công ty; sông Mông Dương) cho thấy các chỉ tiêu pH, amoni, nitrat, clorua, kim loại nặng (Fe, Cu, Pb) và Coliform đều nằm trong ngưỡng giới hạn cho phép của QCVN 08:2008/BTNMT cột B1, tuy nhiên nguồn nước có độ cứng (421 - 452 mg/l) và tổng chất rắn hòa tan TDS (827 - 852 mg/l) ở mức tương đối cao.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Nguyễn Hữu Thắng đã phân tích chi tiết đặc điểm địa sinh thái khu vực Cẩm Phả và giải quyết thành công bài toán xử lý nước thải sinh hoạt cho Công ty TNHH MTV 790 với công suất 60 m³/ngày đêm. Bằng việc lựa chọn dây chuyền công nghệ lọc sinh học dính bám hiếu khí kết hợp lắng cơ học và khử trùng, hệ thống bảo đảm loại bỏ hiệu quả 5 chỉ tiêu ô nhiễm vượt chuẩn ($\text{BOD}_5$, SS, Photphat, Nitrat, Coliform) đạt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT. Toàn bộ các hạng mục tính toán công trình đơn vị, lựa chọn thiết bị công nghệ và dự toán kinh phí được xây dựng rõ ràng, khả thi trong thời gian thi công 6 tháng, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và cảnh quan của cơ sở sản xuất than.