Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Quá trình phát triển công nghiệp hóa và hiện đại hóa tại Việt Nam mang lại sự tăng trưởng kinh tế nhanh chóng, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất dệt may và công nghiệp phụ trợ. Cùng với sự bùng nổ của thương mại điện tử qua các nền tảng bán hàng trực tuyến và sự phát triển của các thương hiệu thời trang nội địa, nhu cầu sản xuất các mặt hàng may mặc theo xu hướng liên tục gia tăng. Quá trình sản xuất này đòi hỏi sử dụng lượng lớn hóa chất tẩy rửa, hồ vải, thuốc nhuộm và phụ gia, dẫn đến phát sinh lượng nước thải có nồng độ ô nhiễm cao, thành phần phức tạp và tiềm ẩn nguy cơ tác động tiêu cực đến môi trường tiếp nhận nếu không được kiểm soát.

Khu công nghiệp (KCN) Thành Thành Công tọa lạc tại phường An Hòa, thị xã Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh có tổng diện tích quy hoạch 760 ha. Tính đến thời điểm lập hồ sơ môi trường, KCN đã thu hút 104 doanh nghiệp với tỷ lệ lấp đầy đạt 83,24% diện tích đất công nghiệp. Nhằm quản lý nguồn thải hiệu quả theo từng nhóm tính chất ô nhiễm, KCN đã quy hoạch Phân khu dệt may và công nghiệp hỗ trợ - K7. Tại phân khu này, nước thải sản xuất và sinh hoạt từ các doanh nghiệp dệt may quy mô lớn như Công ty TNHH Dệt may Rise Sun Hồng Kông (Việt Nam), Công ty TNHH Dệt may S.Power (Việt Nam) và Công ty TNHH Dệt may NewStyle (Việt Nam) sau khi được xử lý cục bộ đạt giới hạn Cột B theo QCVN 40:2011/BTNMT sẽ được gom về trạm tập trung. Mặc dù các nguồn thải thành phần đạt giới hạn xả thải cục bộ, việc hợp lưu lưu lượng lớn dẫn đến sự tích tụ tải lượng các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân hủy và độ màu. Do đó, việc xây dựng một trạm xử lý nước thải tập trung chuyên biệt cho phân khu là yêu cầu thực tiễn cấp bách.

Mục tiêu cốt lõi của đề tài là tính toán và thiết kế kỹ thuật Hệ thống xử lý nước thải tập trung Module 1 của phân khu dệt may và công nghệ hỗ trợ K7 với công suất thiết kế 5.000 m³/ngày (hoặc 5.000 m³/ngày đêm). Nước thải sau khi qua hệ thống xử lý phải đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp) và Cột A theo QCVN 13-MT:2015/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt nhuộm) trước khi xả ra nguồn tiếp nhận là rạch Trảng Bàng.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế được xác định cụ thể theo các nội dung sau:

  1. Nghiên cứu tổng quan về vị trí, điều kiện tự nhiên, hạ tầng kỹ thuật và quy hoạch phân khu chức năng của Khu công nghiệp Thành Thành Công, Trảng Bàng, Tây Ninh.
  2. Tổng quan về công nghệ sản xuất ngành dệt may, nguồn gốc phát sinh nước thải và các giải pháp công nghệ xử lý nước thải dệt may đang được ứng dụng tại Việt Nam.
  3. Đánh giá thành phần, tính chất và nồng độ các chất ô nhiễm trong dòng nước thải đầu vào của phân khu K7.
  4. Đề xuất 2 phương án quy trình công nghệ xử lý nước thải phù hợp với tính chất nước thải dệt may, phân tích ưu điểm và nhược điểm của từng phương án.
  5. Tính toán kích thước công nghệ, thông số thủy lực của các công trình đơn vị và lựa chọn thiết bị cơ khí, máy móc phù hợp cho từng hạng mục.
  6. Lập dự toán chi phí xây dựng, chi phí thiết bị, chi phí hóa chất, điện năng tiêu thụ và chi phí nhân công vận hành cho cả hai phương án; từ đó so sánh kinh tế để lựa chọn phương án tối ưu.
  7. Triển khai hồ sơ bản vẽ kỹ thuật hoàn chỉnh bao gồm sơ đồ công nghệ, mặt bằng tổng thể, mặt cắt chi tiết các hạng mục công trình bằng AutoCAD và xây dựng phối cảnh 3D bằng phần mềm Revit.
  8. Thiết lập quy trình quản lý vận hành kỹ thuật và phương án ứng phó các sự cố môi trường của trạm xử lý.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Trạm xử lý nước thải tập trung Module 1 thuộc Phân khu dệt may và công nghệ hỗ trợ K7, KCN Thành Thành Công.
  • Phạm vi không gian: Khu đất kỹ thuật dành cho trạm xử lý nước thải thuộc KCN Thành Thành Công, thị xã Trảng Bàng, tỉnh Tây Ninh; nguồn tiếp nhận nước sau xử lý là hệ thống thủy văn rạch Trảng Bàng.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được triển khai thực hiện từ ngày 10/01/2025 đến ngày 15/07/2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn kỹ thuật được áp dụng trong đồ án dựa trên các văn bản quy phạm pháp luật hiện hành về bảo vệ môi trường, bao gồm:

  • QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp.
  • QCVN 13-MT:2015/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp dệt nhuộm.
  • Giấy phép môi trường số 125/GPMT-BTNMT ngày 28/4/2023 và Giấy phép môi trường số 497/GPMT-BTNMT ngày 12/12/2023 do Bộ Tài nguyên và Môi trường cấp cho Khu công nghiệp Thành Thành Công.

Cơ sở lý thuyết về động học và công nghệ xử lý nước thải:

  • Xử lý cơ học: Ứng dụng quy luật lắng trọng lực của hạt cặn vô cơ (bể lắng cát ngang, lắng ly tâm) và cơ chế tuyển nổi tự nhiên của các hạt dầu khoáng, mỡ dệt có tỷ trọng nhỏ hơn nước nhằm bảo vệ thiết bị cơ điện phía sau khỏi hiện tượng mài mòn và tắc nghẽn.
  • Xử lý hóa lý: Quá trình keo tụ - tạo bông và trung hòa pH. Bản chất là bổ sung hóa chất keo tụ (PAC, phèn nhôm hoặc chất trợ lắng polymer) và chất khử màu chuyên dụng (Decolorant) để phá vỡ độ bền nhiệt động học của hệ keo phân tán mang điện tích âm, thúc đẩy quá trình kết cụm tạo thành bông cặn lớn có khả năng lắng nhanh, khử triệt để độ màu phát sinh từ thuốc nhuộm hoạt tính, phân tán, azo.
  • Xử lý sinh học bùn hoạt tính: Dựa trên quá trình chuyển hóa vật chất của vi sinh vật dị dưỡng hiếu khí và vi khuẩn nitrat hóa tự dưỡng. Áp dụng các mô hình động học bùn hoạt tính đối với quá trình khử hợp chất hữu cơ carbon (BOD, COD) và quá trình nitrat hóa - khử nitrat (Anoxic - Oxic hoặc SBR) ở điều kiện nhiệt độ tính toán $20^\circ\text{C}$.
  • Xử lý bậc ba: Lọc áp lực hai lớp vật liệu (than anthracite và cát thạch anh) nhằm giữ lại cặn lơ lửng sót lại sau lắng sinh học, kết hợp khử trùng bằng dung dịch hóa chất để tiêu diệt các chủng vi sinh vật gây bệnh như Coliform và E. coli.

Phương pháp thực hiện đồ án:

  • Phương pháp thu thập dữ liệu: Tiếp nhận hồ sơ quy hoạch sử dụng đất, báo cáo đánh giá tác động môi trường, giấy phép môi trường của KCN và quy trình sản xuất thực tế tại Công ty TNHH Dệt may NewStyle; thu thập chuỗi số liệu khí hậu, thủy văn trạm Trảng Bàng và đặc tính nước thải xả ra từ các nhà máy thành viên.
  • Phương pháp phân tích và so sánh: Lập bảng so sánh đối chiếu chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật giữa hai dây chuyền xử lý nước thải (công nghệ AO truyền thống kết hợp hóa lý và công nghệ mẻ SBR).
  • Phương pháp tính toán công trình kỹ thuật: Sử dụng hệ thống công thức toán học chuyên ngành kỹ thuật môi trường để tính toán thể tích, diện tích bề mặt, thời gian lưu nước ($HRT$), thời gian lưu bùn ($SRT$), tải trọng thể tích, lượng oxy hòa tan cần cấp, áp lực tổn thất thủy lực, lưu lượng và cột áp bơm để tra đường đặc tính cơ khí.
  • Phương pháp mô hình hóa và đồ họa: Sử dụng phần mềm chuyên dụng AutoCAD để xuất bản vẽ mặt bằng, mặt cắt 2D theo đúng tỷ lệ kỹ thuật và phần mềm Revit để dựng mô hình không gian 3D, trực quan hóa cách bố trí thiết bị và đường ống công nghệ.

Thiết kế kỹ thuật và triển khai công nghệ

Trên cơ sở lưu lượng tính toán $Q = 5.000\text{ m}^3/\text{ngày}$ và nồng độ các chất ô nhiễm đầu vào, tác giả đã thiết lập quy trình tính toán cho hai phương án công nghệ.

Hạng mục so sánh Phương án 1 (Hóa lý kết hợp sinh học AO) Phương án 2 (Hóa lý kết hợp sinh học SBR)
Dây chuyền công nghệ Song chắn rác thô $\rightarrow$ Hố thu gom $\rightarrow$ Lược rác tinh $\rightarrow$ Bể lắng cát tách mỡ $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể trung hòa $\rightarrow$ Keo tụ - tạo bông $\rightarrow$ Bể lắng hóa lý $\rightarrow$ Bể Anoxic $\rightarrow$ Bể Oxic $\rightarrow$ Bể lắng sinh học $\rightarrow$ Bể trung gian $\rightarrow$ Bồn lọc áp lực $\rightarrow$ Bể khử trùng $\rightarrow$ Nguồn tiếp nhận. Song chắn rác thô $\rightarrow$ Hố thu gom $\rightarrow$ Lược rác tinh $\rightarrow$ Bể lắng cát tách mỡ $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể trung hòa $\rightarrow$ Keo tụ - tạo bông $\rightarrow$ Bể lắng hóa lý $\rightarrow$ Cụm bể phản ứng sinh học theo mẻ SBR $\rightarrow$ Bể trung gian $\rightarrow$ Bồn lọc áp lực $\rightarrow$ Bể khử trùng $\rightarrow$ Nguồn tiếp nhận.
Cơ chế phản ứng sinh học Dòng chảy liên tục qua hai vùng riêng biệt: thiếu khí (Anoxic) để khử nitrat và hiếu khí (Oxic) để oxy hóa cacbon và nitrat hóa. Bùn được tuần hoàn liên tục từ bể lắng sinh học về bể Anoxic. Phản ứng gián đoạn theo chu kỳ thời gian trong cùng một bể duy nhất gồm 4 pha: Làm đầy, Phản ứng (sục khí/khuấy), Lắng tĩnh và Chắt nước trong bằng thiết bị Decanter.
Thông số thiết kế chính Nồng độ bùn hoạt tính $\text{MLSS} = 3.000 - 3.500\text{ mg/L}$; thời gian lưu nước bể Oxic sau điều chỉnh đạt khoảng 11 giờ để đảm bảo nitrat hóa hoàn toàn; tỷ lệ tuần hoàn nội bộ $IR = 2$; tải trọng lắng bể lắng sinh học $\sim 20\text{ m}^3/\text{m}^2\cdot\text{ngày}$. Bể SBR vận hành theo chu kỳ mẻ; lượng bùn thải bỏ hàng ngày khác biệt so với PA1, đòi hỏi tính toán riêng biệt cho bể nén bùn và hệ thống thu gom nước chắt.
Xử lý cơ học và hóa lý Bể lắng cát có đáy vát 1% kết hợp dàn cào cát; bể điều hòa chia 2 đơn nguyên cấp khí song song; định lượng hóa chất $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{NaOH}$, PAC, Polymer và chất phá màu Decolorant. Tương tự Phương án 1 ở cụm tiền xử lý cơ học và xử lý hóa lý bậc một.
Thiết bị và phụ trợ Hệ thống máy thổi khí cấp cho bể Oxic, bể điều hòa và rửa lọc; bơm chìm tuần hoàn bùn, bơm bùn hóa lý và bùn sinh học riêng; hồ sự cố chiều sâu hữu dụng $H = 5\text{ m}$. Cần trang bị thêm cơ cấu thiết bị gạn nước bề mặt (Decanter dạng phao nổi hoặc ống nhựa cố định); tự động hóa cao ở khâu điều khiển van đóng mở theo chu kỳ.

Các giải pháp thiết kế chi tiết được chuẩn hóa dựa trên các hiệu chỉnh kỹ thuật:

  • Cụm tiền xử lý: Song chắn rác thô sử dụng model RPS 150 với khoảng cách khe hở $20\text{ mm}$, thiết kế mương dẫn chuyển tiếp với lỗ mở hình vuông kích thước $500\text{ mm}$ hoặc $550\text{ mm}$. Máy lược rác tinh tự động sử dụng thiết bị của hãng SVN. Bể lắng cát kết hợp tách dầu mỡ được hiệu chỉnh vận tốc lắng của hạt cát và vận tốc nổi của hạt dầu, giảm độ dốc vát đáy về 1% và bổ sung hệ thống dàn cào thu gom cát, bố trí bồn gom dầu nổi chuyên dụng.
  • Bể điều hòa và trung hòa: Bể điều hòa được thiết kế chia thành 2 đơn nguyên hoạt động song song để phân phối đều dòng thải, gắn hệ thống đĩa thổi khí chống phân hủy kỵ khí phát sinh mùi. Hệ thống cấp khí được trang bị van bướm tại các nhánh và van điều khiển điện liên động với đầu dò nồng độ oxy hòa tan (DO sensor). Bể trung hòa sử dụng bồn định lượng dung dịch $\text{H}_2\text{SO}_4$ và $\text{NaOH}$ độc lập nhằm hiệu chỉnh dải pH về mức tối ưu ($6,5 - 8,5$).
  • Cụm xử lý sinh học: Đối với Phương án 1, nồng độ chất rắn lơ lửng trong hỗn dịch bùn hoạt tính (MLSS) được ấn định ở mức $3.000\text{ mg/L}$, thời gian lưu tế bào vi sinh (SRT) được nâng lên tương ứng với thời gian lưu nước của bể Oxic đạt 11 giờ để đảm bảo chuyển hóa toàn bộ nồng độ amoni thành nitrat. Nước thải từ bể Oxic được tuần hoàn ngược về bể Anoxic với tỷ lệ $IR = 2$. Bể lắng sinh học được thiết kế dạng lắng ly tâm với máng thu nước răng cưa và ống lắng trung tâm.
  • Lọc áp lực và khử trùng: Bồn lọc áp lực sử dụng kết cấu cơ khí vỏ thép có chân đỡ và cửa thăm, chiều dày vỏ được tính toán lại phù hợp với áp lực thủy tĩnh (loại bỏ chiều dày quá mức $10\text{ mm}$ không cần thiết), vật liệu lọc gồm hai tầng than anthracite và cát thạch anh. Quá trình rửa ngược được thiết kế vận hành độc lập cho từng bồn đơn lẻ bằng nước kết hợp khí nén.
  • Thiết bị và đường ống: Toàn bộ hệ thống bơm định lượng hóa chất được quy chuẩn đồng bộ sang hãng OBL; bơm nước thải chính và bơm bùn sử dụng thiết bị trục ngang và bơm chìm của Ebara, Tsurumi, Matra; vật liệu đường ống kỹ thuật nước thải thống nhất sử dụng ống uPVC của hãng Tiền Phong. Hồ sự cố có dung tích trữ lớn với chiều sâu mức nước $H = 5\text{ m}$ kết hợp bơm điều hòa lưu lượng đưa nước về bể điều hòa khi hệ thống gặp trục trặc.

Nội dung chính theo từng chương

Chương Mở đầu

Chương này làm rõ tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ sự phát triển của ngành dệt may trong nước và áp lực ô nhiễm môi trường nước tại tỉnh Tây Ninh. Nội dung xác định rõ mục tiêu tính toán thiết kế Module 1 công suất 5.000 m³/ngày đêm cho phân khu K7, KCN Thành Thành Công nhằm đạt chuẩn xả thải kép Cột A QCVN 40:2011/BTNMT và Cột A QCVN 13-MT:2015/BTNMT. Chương này cũng phân định phạm vi thời gian (10/01/2025 - 15/07/2025), phương pháp thu thập số liệu, tính toán kỹ thuật và ứng dụng phần mềm đồ họa AutoCAD, Revit.

Chương 1: Tổng quan về Khu công nghiệp Thành Thành Công – Tây Ninh

Nội dung chương trình bày toàn diện hiện trạng KCN Thành Thành Công do Công ty Cổ phần Khu công nghiệp Thành Thành Công làm chủ đầu tư. Diện tích KCN là 760 ha, chia làm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 rộng 355,76 ha (đất trạm xử lý nước thải phân khu dệt may chiếm 11,57 ha) và Giai đoạn 2 rộng 404,24 ha (đất trạm xử lý nước thải dệt may chiếm 4,77 ha). Về điều kiện tự nhiên, khu vực thị xã Trảng Bàng có nhiệt độ trung bình năm $26 - 27^\circ\text{C}$ (biến thiên từ $23^\circ\text{C}$ đến $34^\circ\text{C}$), mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, độ ẩm không khí mùa mưa đạt 80 - 90%. Hạ tầng KCN sở hữu trạm biến áp 110/22 kV công suất $2 \times 63\text{ MVA}$, trạm xử lý nước cấp khai thác từ rạch Trảng Bàng công suất vận hành hiện hữu $20.000\text{ m}^3/\text{ngày}$ (được cấp phép khai thác đến $49.000\text{ m}^3/\text{ngày}$). KCN thu hút 48 nhóm ngành nghề kinh tế, trong đó 3 doanh nghiệp dệt may lớn (Rise Sun, S.Power, NewStyle) đã tự xử lý sơ bộ và đấu nối nước thải về phân khu K7.

Chương 2: Tổng quan về nước thải dệt may

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình công nghệ sản xuất dệt may khép kín, phân tích từ trường hợp thực tế của Công ty TNHH Dệt may NewStyle. Chuỗi dây chuyền gồm các công đoạn: mắc sợi $\rightarrow$ dệt vải $\rightarrow$ xử lý vải (chà lông, mài lông loại bỏ tạp chất) $\rightarrow$ nhuộm vải (sử dụng thuốc nhuộm phân tán, hoạt tính, axit, cation) $\rightarrow$ giặt và xả (loại bỏ màu thừa bằng $\text{NaClO}_2$, $\text{NaOCl}$, $\text{H}_2\text{O}_2$) $\rightarrow$ sấy khô (cấp nhiệt $120 - 200^\circ\text{C}$) $\rightarrow$ định hình $\rightarrow$ kiểm tra và đóng gói. Dòng thải phát sinh chứa nhiều hóa chất khó xử lý, kiềm dư, độ màu rất cao, sợi bông vải lơ lửng, hóa chất hoạt động bề mặt và dầu máy bôi trơn rò rỉ.

Chương 3: Tổng quan về thành phần, tính chất nước thải KCN và các phương pháp xử lý hiện nay

Chương này đánh giá nồng độ ô nhiễm của nước thải đầu vào phân khu K7 khi hợp lưu từ các nhà máy thành viên. Nước thải có nhiệt độ ban đầu khoảng $40^\circ\text{C}$, độ pH dao động mạnh, chứa hàm lượng lớn chất hữu cơ hòa tan, kim loại nặng vết ($\text{Pb}$, $\text{Cr}$, $\text{Cu}$) và hàm lượng cặn lơ lửng (TSS) lớn. Tác giả phân tích lý thuyết các công trình cơ học (song chắn rác, bể tách dầu mỡ, bể lắng ngang, bể lắng đứng, bể lắng ly tâm), công trình hóa học (keo tụ - tạo bông, trung hòa, khử trùng) và các quá trình sinh học (AO, MBBR, SBR, lọc sinh học nhỏ giọt). Đồng thời, khảo sát kinh nghiệm xử lý thực tế từ hai trạm xử lý: Trạm xử lý nước thải Dệt - May Nha Trang công suất $2.000\text{ m}^3/\text{ngày}$ và Trạm xử lý nước thải tập trung KCN Minh Hưng – Sikico công suất $15.000\text{ m}^3/\text{ngày}$.

Chương 4: Đề xuất quy trình công nghệ

Dựa trên lưu lượng $5.000\text{ m}^3/\text{ngày}$ và yêu cầu xả thải đạt Cột A, tác giả đề xuất 2 phương án công nghệ chi tiết:

  • Phương án 1: Quy trình liên tục sử dụng cụm hóa lý (trung hòa - keo tụ - tạo bông - lắng hóa lý) kết hợp cụm sinh học AO (Anoxic - Oxic), lắng sinh học ly tâm, bể lọc áp lực 2 tầng vật liệu và khử trùng.
  • Phương án 2: Quy trình xử lý theo mẻ sử dụng cụm hóa lý kết hợp bể phản ứng sinh học mẻ SBR, bể trung gian, bồn lọc áp lực và khử trùng. Chương này thiết lập bảng đánh giá hiệu suất xử lý dự kiến của từng công trình đơn vị đối với các chỉ tiêu $\text{BOD}_5$, $\text{COD}$, $\text{TSS}$, Độ màu, Amoni, Tổng Nitơ so sánh với tiêu chuẩn xả thải.

Chương 5: Tính toán các hạng mục công trình

Đây là chương trọng tâm chiếm khối lượng nội dung lớn nhất của đồ án. Tác giả trình bày hệ thống công thức, tra cứu hệ số và tính toán kích thước thực tế cho từng công trình đơn vị thuộc 2 phương án:

  • Tính toán phương án 1:
    • Mương dẫn và song chắn rác thô: Kích thước mương, độ nghiêng song chắn rác, chọn model RPS 150 khe $20\text{ mm}$, lỗ mở vuông $500\text{ mm}$ sang hố thu gom; tính toán cột áp và chọn bơm chìm Tsurumi 150B47.
    • Bể lắng cát kết hợp tách dầu mỡ: Tính diện tích mặt bằng, kiểm tra vận tốc dòng chảy ngang, tính thể tích vùng chứa cát với đáy vát 1%, bố trí dàn cào cát và máng thu dầu mỡ dẫn về bồn chứa dầu nổi.
    • Bể điều hòa: Tính thể tích hữu dụng, bố trí hệ thống đĩa thổi khí phân phối đều trên 2 đơn nguyên, tính toán lưu lượng khí nén chống lắng và lựa chọn công suất máy thổi khí kết hợp van điều khiển tự động theo cảm biến DO.
    • Bể trung hòa, keo tụ và tạo bông: Tính dung tích bồn chứa hóa chất $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{NaOH}$, chất keo tụ PAC và hóa chất phá màu Decolor; tính toán năng lượng khuấy trộn ($G$, $P$), lựa chọn cánh khuấy trục đứng và động cơ giảm tốc tương thích.
    • Bể lắng hóa lý ly tâm: Xác định đường kính bể, chiều cao vùng lắng, ống lắng trung tâm, máng răng cưa thu nước và tải trọng bề mặt; tính toán thể tích bùn hóa lý xả định kỳ (bơm xả bùn 10 lần/ngày) và chọn bơm bùn Ebara.
    • Cụm bể Anoxic - Oxic: Tính toán thể tích bể thiếu khí Anoxic đáp ứng quá trình khử nitrat; xác định thể tích bể hiếu khí Oxic với $\text{MLSS} = 3.000\text{ mg/L}$, thời gian lưu nước 11 giờ để đảm bảo chuyển hóa nitrat hóa hoàn toàn; tính nhu cầu cấp khí oxy tối đa ($OD$), lưu lượng khí thực tế, chọn mạng lưới đĩa phân phối khí bọt mịn và tổ hợp máy thổi khí cấp chung có van tiết lưu.
    • Bể lắng sinh học ly tâm: Tính tải trọng thủy lực bề mặt $\sim 20\text{ m}^3/\text{m}^2\cdot\text{ngày}$, thiết kế cơ cấu gạt bùn đáy, tính toán lưu lượng tuần hoàn bùn ($IR = 2$) và lưu lượng bùn hoạt tính dư xả bỏ hàng ngày.
    • Bồn lọc áp lực: Tính toán thiết kế đường kính bồn, kiểm tra kết cấu cơ khí vỏ thép, cửa thăm kỹ thuật, lớp vật liệu đệm sỏi, than anthracite và cát lọc; tính toán thủy lực rửa ngược bằng nước và khí riêng biệt cho từng bồn, lắp đặt đồng hồ đo áp lực đầu vào/đầu ra.
    • Bể khử trùng, bể nén bùn và hồ sự cố: Tính toán bồn hóa chất khử trùng, kích thước bể tiếp xúc; thiết kế bể nén bùn trọng lực gom chung bùn hóa lý và bùn sinh học; thiết kế hồ sự cố với chiều sâu nước $H = 5\text{ m}$ tích trữ lượng nước thải khi trạm gặp sự cố công nghệ.
  • Tính toán phương án 2: Tính toán cụm bể phản ứng sinh học mẻ SBR theo 4 pha vận hành, xác định dung tích mẻ, thiết bị gạn nước Decanter (phao nổi hoặc ống cố định), tính toán lượng bùn dư phát sinh riêng biệt và kích thước bể nén bùn theo Phương án 2.

Chương 6: Dự toán chi phí

Tác giả lập các bảng bóc tách chi phí chi tiết cho cả hai phương án:

  1. Dự toán chi phí xây dựng (phần thô bê tông cốt thép các bể).
  2. Dự toán chi phí mua sắm thiết bị công nghệ (máy bơm, máy thổi khí, động cơ khuấy, thiết bị gạt bùn, bồn lọc áp lực).
  3. Thống kê chi phí vật tư đường ống kỹ thuật (ống uPVC Tiền Phong, van khóa, phụ kiện đấu nối).
  4. Thống kê chi phí điện năng vận hành hàng tháng/năm.
  5. Thống kê chi phí hóa chất tiêu hao (axit, xút, PAC, Polymer, Decolor, Clo).
  6. Thống kê chi phí nhân công vận hành và quản lý. Chương này tổng kết bằng bảng so sánh dự toán tổng mức đầu tư ban đầu và chi phí vận hành thường xuyên giữa Phương án 1 và Phương án 2 để làm căn cứ lựa chọn giải pháp khả thi nhất.

Chương 7: Vận hành hệ thống và ứng phó sự cố

Chương này đề ra quy trình khởi động, nuôi cấy vi sinh vật bùn hoạt tính ban đầu, quy trình kiểm soát các chỉ số vận hành hằng ngày ($\text{pH}$, nhiệt độ, chỉ số thể tích bùn $\text{SVI}$, nồng độ bùn $\text{MLSS}$, nồng độ $\text{DO}$ duy trì trong khoảng $2 - 4\text{ mg/L}$). Đồng thời, xây dựng kịch bản ứng phó đối với các tình huống sự cố điển hình: vi sinh bị sốc tải do hóa chất dệt nhuộm nồng độ cao, hiện tượng bùn trôi nổi tại bể lắng sinh học, sự cố hỏng máy thổi khí hoặc bơm tuần hoàn, sự cố tràn đổ hóa chất tại kho lưu trữ. Khi nước thải đầu ra có dấu hiệu vượt ngưỡng, toàn bộ dòng thải sẽ được chuyển hướng sang hồ sự cố dung tích lớn để xử lý tuần hoàn lại.

Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ kết quả tính toán kỹ thuật của đồ án, khẳng định việc hoàn thành các mục tiêu thiết kế trạm xử lý nước thải Module 1 công suất 5.000 m³/ngày đạt chuẩn Cột A. Tác giả kiến nghị đơn vị vận hành KCN Thành Thành Công triển khai xây dựng theo Phương án 1, đồng thời cần duy trì kiểm soát nghiêm ngặt chất lượng nước thải đầu vào từ các nhà máy thành viên để đảm bảo hệ thống vận hành bền vững.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được:

  • Đã thiết kế hoàn chỉnh hệ thống xử lý nước thải tập trung Module 1 cho Phân khu dệt may và công nghiệp hỗ trợ K7 với công suất xử lý $5.000\text{ m}^3/\text{ngày}$, đảm bảo chất lượng nước xả ra đạt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Cột A theo cả hai quy chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 13-MT:2015/BTNMT.
  • Xác định và hiệu chỉnh chính xác các thông số kỹ thuật then chốt của công trình: nồng độ bùn $\text{MLSS} = 3.000\text{ mg/L}$, thời gian lưu nước bể Oxic đạt 11 giờ để đáp ứng quá trình nitrat hóa, tải trọng bể lắng sinh học $\sim 20\text{ m}^3/\text{m}^2\cdot\text{ngày}$, hồ sự cố thiết kế theo mức nước thực tế $H = 5\text{ m}$.
  • Chuẩn hóa lựa chọn thiết bị công nghệ: hệ thống máy thổi khí phân phối độc lập qua mạng van bướm và van điện liên động sensor DO, bồn lọc áp lực vỏ thép có chân đỡ và cửa thăm vận hành rửa lọc độc lập từng bồn, bơm định lượng hóa chất OBL và mạng đường ống kỹ thuật uPVC Tiền Phong.
  • Triển khai thành công hồ sơ thiết kế kỹ thuật bao gồm hệ thống bản vẽ chi tiết 2D bằng AutoCAD (sơ đồ công nghệ, mặt bằng tổng thể, mặt cắt công trình) và mô hình phối cảnh 3D trực quan bằng phần mềm Revit.

Đóng góp của đồ án:

  • Cung cấp phương án công nghệ khả thi và giải pháp xử lý nước thải dệt nhuộm tập trung cho Ban quản lý Khu công nghiệp Thành Thành Công, giải quyết bài toán tích tụ ô nhiễm hữu cơ và độ màu khi các nhà máy dệt may đấu nối dòng thải cục bộ Cột B về phân khu.
  • Đóng góp một bộ tài liệu tính toán thiết kế chi tiết, kết hợp hài hòa giữa lý thuyết động học xử lý nước thải và lựa chọn thiết bị công nghệ thực tế từ các catalogue nhà sản xuất, phục vụ công tác lập dự án đầu tư xây dựng trạm xử lý nước thải công nghiệp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế:

  • Toàn bộ kết quả tính toán thiết kế của đồ án được xây dựng dựa trên các thông số giả định về thành phần nước thải đầu vào theo giới hạn Cột B và số liệu hồ sơ môi trường, chưa có điều kiện khảo sát thực tế biến động tải trọng theo giờ tại hiện trường phân khu K7.
  • Như nhận xét của cán bộ hướng dẫn (TS. Nguyễn Quỳnh Mai), phần tổng quan công nghệ xử lý nước thải dệt may của đồ án tuy đã bao quát các công trình truyền thống nhưng chưa cập nhật sâu các giải pháp công nghệ tiên tiến hiện đại như công nghệ màng lọc sinh học (MBR), màng lọc thẩm thấu ngược (RO) tái sử dụng nước thải hoặc quá trình oxy hóa nâng cao (AOPs - Fenton, Ozone).
  • Đồ án chưa thực hiện các mô hình thí nghiệm pilot tại phòng thí nghiệm để xác định chính xác liều lượng hóa chất keo tụ tối ưu và các hằng số động học vi sinh thực tế đối với dòng thải đặc thù của KCN Thành Thành Công.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:

  • Nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình pilot đối với nguồn nước thải thực tế của phân khu K7 để tối ưu hóa liều lượng châm chất phá màu Decolorant và hóa chất keo tụ PAC nhằm giảm thiểu chi phí bùn thải hóa lý.
  • Mở rộng nghiên cứu áp dụng các công nghệ xử lý bậc cao như màng siêu lọc UF và màng thẩm thấu ngược RO sau bồn lọc áp lực để tái sử dụng nguồn nước thải sau xử lý cho các hoạt động phụ trợ của KCN (tưới cây, rửa đường, cấp nước làm mát lò hơi), hướng tới mô hình kinh tế tuần hoàn trong khu công nghiệp.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên và học viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật Cấp thoát nước, Kỹ thuật Hạ tầng đô thị làm tài liệu tham khảo cho đồ án môn học công trình xử lý nước thải và đồ án tốt nghiệp đại học định hướng thiết kế kỹ thuật.
  • Kỹ sư môi trường và các đơn vị tư vấn thiết kế trong việc tra cứu trình tự tính toán thủy lực, kích thước hình học các hạng mục công trình xử lý nước thải dệt may công suất vừa ($5.000\text{ m}^3/\text{ngày}$).
  • Cung cấp phương pháp thực hành kết hợp giữa tính toán lý thuyết với việc lựa chọn thiết bị cơ khí thực tế (bơm Ebara, Tsurumi, Matra, bơm định lượng OBL) và quy trình thể hiện hồ sơ bản vẽ kỹ thuật kết hợp AutoCAD với mô hình hóa 3D Revit.

Câu hỏi thường gặp

1. Công suất thiết kế và tiêu chuẩn xả thải đầu ra của hệ thống xử lý nước thải Module 1 là bao nhiêu? Hệ thống xử lý nước thải tập trung Module 1 được thiết kế với công suất $5.000\text{ m}^3/\text{ngày}$ (hoặc $5.000\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$). Nước thải sau khi qua toàn bộ quy trình xử lý phải đạt đồng thời Cột A theo QCVN 40:2011/BTNMT (nước thải công nghiệp) và Cột A theo QCVN 13-MT:2015/BTNMT (nước thải công nghiệp dệt nhuộm) trước khi xả ra rạch Trảng Bàng.

2. Nước thải đầu vào của phân khu K7 được thu gom từ những cơ sở nào và yêu cầu chất lượng trước khi đấu nối ra sao? Nước thải đầu vào của hệ thống được thu gom từ ba doanh nghiệp dệt may lớn hoạt động tại KCN Thành Thành Công gồm: Công ty TNHH Dệt may Rise Sun Hồng Kông (Việt Nam), Công ty TNHH Dệt may S.Power (Việt Nam) và Công ty TNHH Dệt may NewStyle (Việt Nam). Nước thải của các đơn vị này bắt buộc phải được xử lý sơ bộ cục bộ tại chỗ đạt tiêu chuẩn Cột B - QCVN 40:2011/BTNMT trước khi xả vào tuyến cống thu gom của phân khu K7.

3. Tại sao thời gian lưu nước của bể Oxic trong cụm AO phải điều chỉnh lên mức 11 giờ? Trong thiết kế ban đầu, thời gian lưu nước của bể Oxic chỉ đạt $6,4\text{ giờ}$, chưa đảm bảo đủ thời gian cho quá trình nitrat hóa (chuyển hóa amoni thành nitrat) đối với nước thải dệt may có hàm lượng hợp chất nitơ hữu cơ phức tạp. Sau khi tiếp thu ý kiến của cán bộ phản biện và tăng thời gian lưu bùn (SRT), thời gian lưu nước của bể Oxic được điều chỉnh lên mức khoảng $11\text{ giờ}$ kết hợp nồng độ bùn hoạt tính $\text{MLSS} = 3.000 - 3.500\text{ mg/L}$ để đảm bảo quá trình xử lý COD, BOD và nitrat hóa diễn ra triệt để.

4. Những loại hóa chất chính nào được sử dụng trong dây chuyền công nghệ xử lý nước thải của đồ án? Hệ thống sử dụng các loại hóa chất chuyên dụng bao gồm: dung dịch axit $\text{H}_2\text{SO}_4$ và kiềm $\text{NaOH}$ để trung hòa và ổn định nồng độ pH tại bể trung hòa; hóa chất keo tụ PAC (Poly Aluminium Chloride) và chất trợ lắng Polymer nhằm tạo bông cặn trong bể keo tụ - tạo bông; hóa chất phá màu chuyên dụng (Decolorant) để loại bỏ các phân tử thuốc nhuộm khó tan; và hóa chất khử trùng (dung dịch Clo hoặc dẫn xuất chứa Clo) tại bể khử trùng cuối quy trình.

5. Bể lắng cát kết hợp tách dầu mỡ và hồ sự cố được hiệu chỉnh những thông số kỹ thuật nào theo ý kiến phản biện? Bể lắng cát kết hợp tách dầu mỡ đã được tính toán lại tốc độ nổi của hạt dầu và vận tốc dòng chảy ngang, giảm độ dốc vát đáy bể về 1%, bổ sung hệ thống dàn cào cát cơ khí và bố trí bồn chứa thu gom dầu riêng biệt phía trên. Đối với hồ sự cố, thể tích thực tế được tính toán chính xác lại theo chiều sâu mực nước hiệu dụng $H = 5\text{ m}$ (thay vì $4\text{ m}$ như tính toán sơ bộ) và bổ sung đường ống dẫn nước thải sự cố bơm hồi lưu về bể điều hòa để xử lý lại.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Phan Thị Thùy Nhung đã giải quyết trọn vẹn bài toán thiết kế kỹ thuật Hệ thống xử lý nước thải tập trung Module 1 của Phân khu dệt may và công nghệ hỗ trợ K7 thuộc KCN Thành Thành Công với công suất $5.000\text{ m}^3/\text{ngày}$. Bằng việc so sánh hai dây chuyền xử lý và lựa chọn phương án công nghệ hóa lý kết hợp sinh học Anoxic - Oxic, tác giả đã chứng minh tính khả thi về mặt kỹ thuật và tính hợp lý về mặt kinh tế, đáp ứng đầy đủ quy chuẩn xả thải Cột A QCVN 40:2011/BTNMT và QCVN 13-MT:2015/BTNMT. Toàn bộ hồ sơ tính toán, bóc tách dự toán và hệ thống bản vẽ AutoCAD cùng mô hình 3D Revit được hoàn thành đồng bộ, tạo nguồn tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao cho công tác quản lý môi trường tại các khu công nghiệp tập trung.