Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nuôi trồng và chế biến thủy hải sản là ngành kinh tế mũi nhọn của Việt Nam, trong đó các mặt hàng tôm xuất khẩu chiếm tỷ trọng kim ngạch lớn, đặc biệt tại các tỉnh duyên hải miền Trung và Nam Bộ. Sự mở rộng diện tích nuôi trồng thúc đẩy nhu cầu thức ăn thủy sản gia tăng nhanh chóng, dẫn đến sự hình thành của nhiều cơ sở sản xuất quy mô công nghiệp. Trong số đó, Nhà máy sản xuất thức ăn tôm và các chế phẩm sinh học thuộc Công ty TNHH Chăn nuôi C.P Việt Nam đặt tại tỉnh Bến Tre giữ vai trò cung ứng hàng chục ngàn tấn sản phẩm mỗi năm.

Tuy nhiên, chi nhánh nhà máy tại Bến Tre hoạt động trong khu vực chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung, buộc doanh nghiệp phải tự đầu tư xử lý nước thải nội bộ. Trước đây, nhà máy đã xây dựng trạm xử lý nước thải công suất 40 m³/ngày đêm. Khi mở rộng thêm phân xưởng sản xuất thức ăn cá và các chế phẩm sinh học, lưu lượng và nồng độ ô nhiễm đã gia tăng vượt quá công suất thiết kế ban đầu. Hệ thống cũ rơi vào tình trạng quá tải nghiêm trọng, nước thải chứa nhiều bột cám nổi phải tạm lưu chứa trong hồ sinh học, gây phát sinh mùi hôi nồng nặc và đe dọa môi trường tiếp nhận xung quanh. Do đó, yêu cầu thiết kế một hệ thống xử lý mới có công suất và công nghệ phù hợp trở nên cấp thiết.

Mục tiêu của đồ án được xác định rõ:

  1. Tìm hiểu hiện trạng ô nhiễm nước thải của Nhà máy sản xuất thức ăn tôm và các chế phẩm sinh học – Công ty TNHH Chăn nuôi C.P Việt Nam chi nhánh Bến Tre.
  2. Đề xuất phương án công nghệ và tính toán thiết kế chi tiết hệ thống xử lý nước thải công suất 500 m³/ngày đêm, đảm bảo nước thải sau xử lý đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT, Cột B trước khi xả ra môi trường.

Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể bao gồm 5 nội dung:

  1. Khảo sát hiện trạng môi trường và quy trình sản xuất của công ty;
  2. Thu thập, phân tích thông số chất lượng nước thải đầu vào;
  3. Đề xuất các phương án công nghệ xử lý nước thải;
  4. Phân tích so sánh kỹ thuật - kinh tế để lựa chọn phương án tối ưu;
  5. Tính toán chi tiết các hạng mục công trình đơn vị, thiết bị và khai toán chi phí.

Đối tượng nghiên cứu là toàn bộ lượng nước thải phát sinh từ hoạt động sản xuất thức ăn thủy sản (rửa nguyên liệu cá, đậu nành, vệ sinh thiết bị, khí thải hấp thụ) và nước thải sinh hoạt của cán bộ công nhân viên. Phạm vi nghiên cứu giới hạn tại Công ty TNHH Chăn nuôi C.P Việt Nam chi nhánh Bến Tre với quy mô công suất tính toán 500 m³/ngày đêm, thực hiện vào tháng 12 năm 2019.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của đồ án dựa trên các nguyên lý chuyển hóa sinh hóa và các quá trình xử lý nước thải ô nhiễm hữu cơ cao:

  • Cơ chế phân hủy hiếu khí: Các hợp chất hữu cơ ($C_xH_yO_z$) bị vi sinh vật hiếu khí phân giải thông qua phản ứng oxy hóa tạo năng lượng, tổng hợp tế bào mới ($C_5H_7NO_2$) và tự oxy hóa nội bào giải phóng $CO_2$, $H_2O$, $NH_3$. Vi khuẩn Bacillus tiết enzym protease ngoại bào thủy phân protein thành peptit ngắn và acid amin. Quá trình nitrat hóa diễn ra qua hai bước nhờ vi khuẩn Nitrosomonas oxy hóa $NH_4^+$ thành $NO_2^-$ và Nitrobacter oxy hóa $NO_2^-$ thành $NO_3^-$. Quá trình khử nitrat diễn ra trong điều kiện thiếu oxy nhờ vi khuẩn Pseudomonas licheniformis và Thiobacillus denitrificans chuyển hóa $NO_3^-$ thành khí $N_2$.
  • Cơ chế phân hủy kỵ khí: Quá trình diễn ra trong môi trường không có oxy qua ba giai đoạn chính gồm thủy phân hóa lỏng cơ chất hữu cơ phức tạp, pha acid (chuyển hóa thành acid béo bay hơi nhờ vi khuẩn tạo acid) và pha kiềm/methane (vi khuẩn methane chuyển hóa acid hữu cơ thành $CH_4$ và $CO_2$).
  • Tỷ số phân hủy sinh học: Tỷ lệ $BOD_5/COD$ của nước thải đầu vào đạt 0,56 (tính từ giá trị trung bình BOD 2.800 mg/l trên COD 5.000 mg/l), chứng minh nguồn nước rất thích hợp cho việc ứng dụng công nghệ sinh học kết hợp kỵ khí và hiếu khí.

Văn bản pháp luật và quy chuẩn áp dụng:

  • QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp (Cột B), công thức tính giới hạn nồng độ: $C_{max} = C \times K_q \times K_f$.
  • TCVN 5944-1995: Tiêu chuẩn chất lượng nước ngầm.
  • TCVN 7957:2008: Thoát nước - Mạng lưới và công trình bên ngoài - Tiêu chuẩn thiết kế (xác định hệ số không điều hòa chung $K_0$).

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

  • Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thu thập cơ sở lý thuyết xử lý nước thải thực phẩm, chăn nuôi, các tiêu chuẩn thiết kế xây dựng hiện hành.
  • Phương pháp tiếp cận và thu thập thông tin: Khảo sát thực địa nhà máy, đánh giá dây chuyền sản xuất, thu thập số liệu quan trắc mẫu nước ngầm và nước thải.
  • Phương pháp xử lý thông tin định tính và định lượng: Sử dụng số liệu thống kê để tính toán cân bằng vật chất, xác định lưu lượng đỉnh, tính toán tải trọng bề mặt, thể tích và kích thước công trình đơn vị.

Nguồn dữ liệu:

  • Số liệu phân tích nước ngầm từ Trung tâm Đào tạo và phát triển Sắc ký TP. Hồ Chí Minh.
  • Báo cáo số liệu quan trắc nồng độ ô nhiễm nước thải nội bộ của công ty.
  • Các hằng số động học và tiêu chuẩn kỹ thuật từ TCVN 7957:2008.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống xử lý nước thải được thiết kế với lưu lượng trung bình ngày đêm $Q_{tb} = 500\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ($20{,}83\text{ m}^3/\text{h}$). Theo TCVN 7957:2008, hệ số không điều hòa lớn nhất tương ứng được chọn là $K_{0\text{ max}} = 2{,}71$, cho lưu lượng cực đại tính toán $Q_{max} = 56{,}45\text{ m}^3/\text{h}$.

Dây chuyền công nghệ lựa chọn (Phương án 1) được bố trí liên hoàn qua các đơn vị xử lý sau:

  1. Tiền xử lý cơ học và hóa lý: Nước thải từ các xưởng sản xuất theo mương dẫn qua song chắn rác thô để giữ lại rác có kích thước lớn, kênh dẫn được thiết kế góc mở rộng $\varphi = 20^\circ$ nhằm hạn chế dòng chảy rối. Nước chảy vào hố thu gom, sau đó được bơm qua thiết bị lược rác tinh để tách chất rắn kích thước trên 1 mm. Tiếp theo, nước thải qua bể tách váng nổi để loại bỏ dầu mỡ và bột cám nổi tự do.
  2. Điều hòa và tuyển nổi: Nước thải tự chảy vào bể điều hòa, tại đây hệ thống đĩa phân phối khí sục khí liên tục nhằm điều hòa lưu lượng, nồng độ ô nhiễm, ngăn ngừa lắng cặn và khử mùi hôi (hỗ trợ oxy hóa sơ bộ 20–30% COD, BOD). Từ bể điều hòa, bơm cấp đưa nước vào bể tuyển nổi áp lực (DAF). Nhờ hệ thống vi bọt khí nén, các hạt cặn lơ lửng, sợi hữu cơ và dầu mỡ kết dính nổi lên bề mặt và được thanh gạt cơ học gom lại, giúp giảm tải lượng chất lơ lửng đáng kể.
  3. Xử lý sinh học kỵ khí - thiếu khí - hiếu khí: Nước thải qua bể trung gian được đưa vào bể kỵ khí tiếp xúc. Tại đây, quần thể vi sinh vật kỵ khí lơ lửng phân hủy chất hữu cơ nồng độ cao thành $CH_4$ và $CO_2$. Bùn kỵ khí được tách tại bể lắng I và một phần tuần hoàn lại bể kỵ khí. Dòng nước sau lắng I chảy vào cụm bể thiếu khí (Anoxic) kết hợp bể hiếu khí (Aerotank). Bể Aerotank duy trì bùn hoạt tính lơ lửng bằng máy thổi khí, đồng thời tuần hoàn dòng nước giàu nitrat trở lại bể Anoxic để thực hiện quá trình khử nitrat sinh học thành khí nitơ.
  4. Lắng, khử trùng và xử lý bùn: Nước thải từ Aerotank chảy qua bể lắng II để phân tách bông bùn hoạt tính. Bùn lắng ở đáy được thu gom về bể chứa bùn, một phần tuần hoàn lại Aerotank nhằm duy trì nồng độ sinh khối, phần bùn dư được xả định kỳ về bể nén bùn trọng lực để tăng nồng độ bùn từ 1% lên 2–3%, sau đó đưa qua máy ép bùn băng tải ép khô thải bỏ hoặc làm phân bón. Nước sau lắng II chảy sang bể khử trùng, hòa trộn với hóa chất Chlorine để tiêu diệt vi sinh vật gây bệnh, sau đó xả ra môi trường đạt QCVN 40:2011/BTNMT, Cột B.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về ngành chế biến thức ăn cho thủy sản và các vấn đề liên quan đến ngành môi trường

Chương này phân tích vị thế ngành nuôi trồng thủy sản nước ta với tiềm năng hơn 1.000.000 ha mặt nước sông ngòi, 544.000 ha ruộng trũng, 56.000 ha hồ và hơn 3.200 km bờ biển. Năng lực chế biến thức ăn thủy sản cả nước đạt 250.000 tấn/năm thức ăn tôm và 100.000 tấn/năm thức ăn cá, trong khi nhu cầu tương lai ước tính cần tới 300.000 tấn thức ăn tôm và 200.000 tấn thức ăn cá. Chương 1 liệt kê các doanh nghiệp sản xuất thức ăn tôm tiêu biểu tại Việt Nam (CJ Vina Agri, Uni-President, CP Việt Nam, Cargill, Tomboy, Grobest, Hạ Long).

Tác giả giới thiệu Nhà máy sản xuất thức ăn tôm của Công ty TNHH Chăn nuôi C.P Việt Nam tại Bến Tre (thành lập theo Giấy phép 545A/GPĐC8 ngày 09/04/2001). Nhà máy gồm 2 xưởng sản xuất thức ăn tôm với công suất 3.600 tấn/tháng/xưởng (43.200 tấn/năm/xưởng), vận hành 4 máy ép viên trong 20 giờ/ngày, 26 ngày/tháng; cùng một xưởng sản xuất chế phẩm sinh học công suất 55 tấn/tháng. Về môi trường, nguồn nước cấp khai thác từ giếng khoan chưa xử lý với lưu lượng cao điểm 280 m³/ngày đêm; kết quả quan trắc nước ngầm cho thấy pH đạt 4,66, TDS 16 mg/l, Fe 0,06 mg/l, $NO_3^-$ 2,7 mg/l, $NH_3$ 0,52 mg/l. Nước thải sinh hoạt phát sinh khoảng 25 m³/ngày đêm được xử lý qua bể tự hoại. Nước thải sản xuất phát sinh vào đợt cao điểm đạt 50 m³/ngày đêm, chủ yếu từ máy xử lý mùi, rửa cá tươi, rửa dầu mỡ cá, đậu nành, vệ sinh máy móc và khu vực công nhân. Ô nhiễm khí thải gồm 4 lò hơi đốt dầu FO (2 lò xưởng I ống khói $d = 0{,}6\text{ m}, h = 12\text{ m}$; 2 lò Getabec Kessel xưởng II $d = 0{,}6\text{ m}, h = 42\text{ m}$) và 2 máy phát điện dự phòng lưu lượng $2.500\text{ m}^3/\text{h}$.

Dây chuyền công nghệ sản xuất thức ăn tôm cá gồm 14 công đoạn liên tục: Nhận nguyên liệu (gầu nâng 30 tấn/h có hút bụi và nam châm tách sắt) $\rightarrow$ Xay nghiền (máy búa đập 10 tấn/h, lưới sàng 3,5 mm) $\rightarrow$ Cân mẻ trộn (tối đa 3 tấn/mẻ) $\rightarrow$ Trộn ruy băng (5 phút) $\rightarrow$ Nghiền nhuyễn Atomizer (12 tấn/h) $\rightarrow$ Trộn lại (12 tấn/h) $\rightarrow$ Ép viên (1,2–2 tấn/h, có gia nhiệt hơi nước áp suất để gelatin hóa) $\rightarrow$ Làm khô và làm nguội (6 tấn/h, giảm ẩm 5–6% từ mức 16–17%, hạ nhiệt độ về mức cao hơn môi trường 15°C) $\rightarrow$ Sàng viên (10 tấn/h) $\rightarrow$ Nghiền viên thành cốm (6 tấn/h) $\rightarrow$ Sàng cốm (6 tấn/h) $\rightarrow$ Đóng bao tự động (8 bao 25 kg/phút) $\rightarrow$ Nhập kho $\rightarrow$ Vận chuyển.

Chương 2: Các phương pháp xử lý

Nội dung chương 2 trình bày chi tiết cơ chế phân hủy các hợp chất chứa tinh bột, protein, lipid bởi hệ vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí. Tác giả phân loại và đánh giá các phương pháp kỹ thuật:

  • Phương pháp cơ học: Song chắn rác, sàng rác loại bỏ tạp chất thô; bể lắng tách cặn lơ lửng theo trọng lượng; bể lọc hạt tách cặn kích thước nhỏ.
  • Phương pháp hóa lý: Đông tụ - keo tụ loại bỏ hạt keo lơ lửng; tuyển nổi tách cặn hữu cơ nhẹ và dầu mỡ bằng bọt khí.
  • Phương pháp sinh học: So sánh điều kiện tự nhiên (hồ sinh học, cánh đồng tưới - khẳng định không phù hợp với nước thải hữu cơ đậm đặc do nguy cơ quá tải và ô nhiễm thứ cấp) với điều kiện nhân tạo gồm bể Aerotank bùn hoạt tính lơ lửng (động học sinh trưởng sinh khối, phản ứng chuyển hóa cơ chất, chu trình nitrat hóa và khử photpho), bể lọc sinh học (Biophin), đĩa sinh học quay (RBC), và các công trình kỵ khí nhân tạo như bể UASB, bể phản ứng kỵ khí tiếp xúc, bể lọc kỵ khí dòng chảy ngược UAF và xuôi DAF.

Chương 3: Lựa chọn công nghệ xử lý

Chương 3 công bố bảng thành phần và thông số ô nhiễm nước thải đầu vào, đối chiếu với giới hạn QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B), khẳng định các chỉ tiêu COD, BOD, SS, Dầu mỡ vượt chuẩn nhiều lần.

Tác giả đề xuất và thuyết minh 2 phương án công nghệ:

  • Phương án 1: Song chắn rác $\rightarrow$ Bể thu gom $\rightarrow$ Thiết bị lược rác tinh $\rightarrow$ Bể tách váng nổi $\rightarrow$ Bể điều hòa $\rightarrow$ Bể tuyển nổi áp lực (DAF) $\rightarrow$ Bể trung gian $\rightarrow$ Bể kỵ khí tiếp xúc (kèm lắng I tuần hoàn bùn) $\rightarrow$ Bể Anoxic kết hợp Aerotank $\rightarrow$ Bể lắng II $\rightarrow$ Bể khử trùng Chlorine.
  • Phương án 2: Tương tự tiền xử lý và bể kỵ khí tiếp xúc như phương án 1, nhưng cụm Anoxic + Aerotank + Lắng II được thay thế bằng bể phản ứng sinh học theo mẻ SBR (hoạt động theo 5 pha: làm đầy, sục khí, lắng, rút nước, chờ) hoặc bể lọc sinh học.

Dựa trên bảng tính toán hiệu suất xử lý dự kiến và so sánh kinh tế - kỹ thuật, tác giả lựa chọn Phương án 1 do: chi phí xây dựng thấp hơn Phương án 2, diện tích xây dựng nhỏ hơn, điều kiện quản lý vận hành và sửa chữa bể Aerotank thuận tiện hơn, đồng thời trạm xử lý dễ dàng mở rộng nâng công suất khi nhà máy phát triển thêm quy mô sản xuất.

Chương 4: Tính toán các công trình đơn vị

Chương này xác định thông số thủy lực thiết kế: lưu lượng trung bình $Q_{tb} = 500\text{ m}^3/\text{ngày đêm}$ ($20{,}83\text{ m}^3/\text{h}$), tra bảng hệ số không điều hòa theo TCVN 7957:2008 lấy $K_{0\text{ max}} = 2{,}71$ để xác định lưu lượng lớn nhất $Q_{max} = 56{,}45\text{ m}^3/\text{h}$.

Nội dung chương trình bày các bước tính toán công nghệ, kích thước hình học, thông số thủy lực và thiết bị cho 11 công trình đơn vị thuộc Phương án 1:

  1. Mương dẫn và song chắn rác thô (góc mở rộng kênh $\varphi = 20^\circ$);
  2. Bể thu gom nước thải tập trung;
  3. Thiết bị lược rác tinh (khe hở 1 mm);
  4. Bể tách váng nổi (tách mỡ và cám);
  5. Bể điều hòa (kèm tính toán hệ thống đĩa phân phối khí);
  6. Bể tuyển nổi áp lực DAF (tính toán bồn tạo áp lực và bộ gạt váng nổi);
  7. Bể trung gian;
  8. Bể phản ứng kỵ khí tiếp xúc;
  9. Bể thiếu khí Anoxic kết hợp hiếu khí Aerotank (tính toán tải trọng hữu cơ, lượng bùn tuần hoàn, lượng oxy cấp);
  10. Bể lắng II và bể tiếp xúc khử trùng Chlorine;
  11. Bể nén bùn trọng lực và hệ thống máy ép bùn băng tải.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đưa ra các kết quả cụ thể về nồng độ ô nhiễm đầu vào, hiệu suất xử lý qua từng công trình và nồng độ dòng ra đạt chuẩn xả thải theo Phương án 1 được chọn:

Thông số ô nhiễm Đơn vị Nồng độ đầu vào Hiệu suất tích lũy toàn hệ thống (%) Nồng độ sau xử lý QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B)
pH - 6,5 – 8,5 - 6,5 – 8,5 5,5 – 9,0
COD mg/l 3.000 – 5.000 98,5 75,5 150
BOD₅ mg/l 1.700 – 2.800 98,2 50 50
Tổng Nitơ (TN) mg/l 200 – 240 80,0 40 40
N-NH₄⁺ mg/l 140 – 150 - $\le 20$ 20
Tổng Phốt pho (TP) mg/l 5 – 10 55,0 4,5 6
Tổng chất lơ lửng (SS) mg/l 1.000 – 2.500 96,0 $\le 100$ 100
Dầu mỡ khoáng/động thực vật mg/l 25 – 30 95,0 1,5 10
Tổng Coliform MPN/100ml 10⁶ – 10⁸ 99,5 $\le 5.000$ 5.000
Độ màu Pt/Co 500 - $\le 150$ 150

Đóng góp kỹ thuật của đồ án:

  • Thiết lập dây chuyền công nghệ phù hợp với đặc thù nước thải chế biến thức ăn tôm cá, vốn chứa hàm lượng tinh bột, chất béo và chất lơ lửng rất cao. Sự phối hợp giữa bể tách váng nổi và bể tuyển nổi áp lực (DAF) loại bỏ tới 90% SS và 90% dầu mỡ ngay từ công đoạn tiền xử lý, ngăn chặn nguy cơ tắc nghẽn bơm và suy giảm hiệu quả của các công trình sinh học.
  • Ứng dụng bể kỵ khí tiếp xúc làm công đoạn tiền xử lý sinh học giúp giảm 65–75% tải lượng BOD/COD mà tiêu tốn rất ít năng lượng sục khí, đồng thời lượng bùn sinh khối sinh ra thấp (khoảng 0,15 g VSS/g BOD bị khử), giúp giảm áp lực và chi phí cho công đoạn xử lý bùn thải.
  • Kết hợp dòng tuần hoàn nitrat giữa bể Aerotank và Anoxic giúp khử triệt để nitơ đạt cột B quy chuẩn xả thải mà không cần châm bổ sung hóa chất ngoại vi đắt tiền.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

  • Toàn bộ kết quả tính toán kích thước công trình và dự báo nồng độ dòng ra dựa trên phương pháp lý thuyết giải tích và số liệu khảo sát mẫu ban đầu, chưa được kiểm chứng qua mô hình pilot vận hành liên tục tại hiện trường nhà máy.
  • Một số mục trong chương 4 (như Bảng 4.27 và Bảng 4.28 liên quan đến thông số chi tiết của bể Anoxic và bể lắng) xuất hiện tình trạng lỗi trường tham chiếu văn bản ("Lỗi! Thẻ đánh dấu không được xác định"), làm gián đoạn việc tra cứu một số thông số kích thước cụ thể.
  • Đồ án chưa tính toán hệ thống thu gom và tái sử dụng lượng khí sinh học ($CH_4$) phát sinh từ bể kỵ khí tiếp xúc.

Hướng nghiên cứu tiếp theo:

  • Triển khai chế tạo mô hình thực nghiệm bán công nghiệp (pilot) đặt trực tiếp tại trạm xử lý của nhà máy để theo dõi sự thích nghi của bùn vi sinh theo từng mùa vụ sản xuất.
  • Bổ sung thiết bị thu hồi khí biogas từ nắp kín bể kỵ khí tiếp xúc, tính toán phương án tận dụng nguồn khí mê-tan làm nhiên liệu đốt bổ trợ cho hệ thống 4 lò hơi của nhà máy nhằm giảm tiêu hao dầu FO.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo rõ ràng cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Môi trường, Kỹ thuật Hóa học, Cấp thoát nước làm tài liệu tham khảo cho đồ án tốt nghiệp, đồ án môn học công nghệ xử lý nước thải công nghiệp thực phẩm hoặc chế biến thủy hải sản.
  • Kỹ sư môi trường và cán bộ phụ trách trạm xử lý nước thải tại các nhà máy chế biến thức ăn chăn nuôi, thủy sản tham khảo quy trình công nghệ kết hợp Tuyển nổi DAF + Kỵ khí tiếp xúc + Anoxic/Aerotank.
  • Nội dung đáng tham khảo nhất bao gồm: chuỗi thông số phân tích tính chất ô nhiễm đặc trưng của ngành thức ăn thủy sản tại Bảng 3.1; phương pháp tính toán hệ số không điều hòa $K_0$ theo TCVN 7957:2008; và bảng cân bằng vật chất tính toán hiệu suất khử qua từng công trình đơn vị tại Bảng 3.2.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao hệ thống xử lý nước thải cũ công suất 40 m³/ngày đêm của nhà máy bị quá tải và cần đầu tư xây mới? Ban đầu nhà máy chỉ vận hành xử lý nước thải cho dây chuyền sản xuất thức ăn tôm. Khi doanh nghiệp mở rộng quy mô, xây dựng thêm xưởng sản xuất thức ăn cá và các chế phẩm sinh học, lưu lượng nước thải vượt xa công suất 40 m³/ngày đêm. Nước thải gia tăng cả về thể tích lẫn nồng độ ô nhiễm hữu cơ và bột cám nổi, dẫn đến tình trạng quá tải nghiêm trọng, nước thải ứ đọng bốc mùi hôi thối tại hồ sinh học tạm thời.

Tỷ lệ BOD₅/COD trong nước thải của nhà máy bằng bao nhiêu và thông số này có ý nghĩa gì đối với việc chọn công nghệ? Tỷ lệ $BOD_5/COD$ của nước thải sản xuất thức ăn tôm cá tại nhà máy đạt khoảng 0,56 (với BOD₅ dao động 1.700 – 2.800 mg/l và COD từ 3.000 – 5.000 mg/l). Tỷ lệ này lớn hơn ngưỡng 0,5, chứng minh nước thải có khả năng phân hủy sinh học rất cao, là cơ sở khoa học quyết định việc lựa chọn công nghệ xử lý sinh học làm công đoạn xử lý trung tâm thay vì các phương pháp thuần túy hóa lý.

Bể tuyển nổi áp lực (DAF) đóng vai trò gì trong dây chuyền công nghệ được chọn? Bể tuyển nổi áp lực xử lý lượng lớn chất rắn lơ lửng nhẹ và mỡ lẫn trong nước thải. Bằng cách hòa tan bọt khí áp lực vào dòng nước, các hạt cặn lơ lửng và mỡ có tỷ trọng nhỏ hơn nước sẽ kết dính và nổi lên bề mặt, sau đó được gạt cơ học thu hồi. Công trình này đạt hiệu suất khử tới 90% SS, 90% dầu mỡ, 50% COD và 50% BOD₅, giảm tải trọng hữu cơ trực tiếp cho các bể sinh học và bảo vệ hệ thống đường ống, máy bơm khỏi nguy cơ đóng cặn.

Vì sao Phương án 1 (Kỵ khí tiếp xúc + Anoxic + Aerotank) được lựa chọn thay vì Phương án 2 (Kỵ khí tiếp xúc + Bể SBR)? Phương án 1 được chọn vì có chi phí xây dựng thấp hơn Phương án 2. Ngoài ra, cụm công trình Phương án 1 tiết kiệm diện tích đất mặt bằng hơn, thi công thuận tiện, quy trình vận hành - quản lý - bảo trì bể bùn hoạt tính Aerotank đơn giản hơn so với hệ thống van điều khiển chu kỳ tự động phức tạp của bể SBR hoặc diện tích lớn của bể lọc sinh học, đồng thời cho phép mở rộng nâng công suất trong tương lai dễ dàng hơn.

Chất lượng nước thải sau xử lý của hệ thống đạt tiêu chuẩn nào trước khi xả ra môi trường? Hệ thống được thiết kế để đưa nước thải đạt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT, Cột B. Sau công đoạn khử trùng Chlorine, các thông số chính đều nằm trong ngưỡng an toàn: COD đạt 75,5 mg/l (chuẩn $\le 150$ mg/l), BOD₅ đạt 50 mg/l (chuẩn $\le 50$ mg/l), SS $\le 100$ mg/l (chuẩn $\le 100$ mg/l), Dầu mỡ đạt 1,5 mg/l (chuẩn $\le 10$ mg/l), Tổng Phốt pho đạt 4,5 mg/l (chuẩn $\le 6$ mg/l), và Coliform $\le 5.000$ MPN/100ml.

Kết luận

Đồ án đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật hệ thống xử lý nước thải sản xuất thức ăn cá tôm cho Công ty TNHH Chăn nuôi C.P Việt Nam chi nhánh Bến Tre với công suất 500 m³/ngày đêm. Dây chuyền công nghệ kết hợp tuyển nổi DAF, bể kỵ khí tiếp xúc và cụm Anoxic - Aerotank thể hiện sự phù hợp với tính chất nước thải có hàm lượng chất hữu cơ, chất lơ lửng và dưỡng chất cao. Toàn bộ các công trình đơn vị được tính toán chi tiết dựa trên các tiêu chuẩn hiện hành, đảm bảo chất lượng nước đầu ra đạt QCVN 40:2011/BTNMT (Cột B), đáp ứng yêu cầu pháp lý môi trường và sự phát triển bền vững của doanh nghiệp.