Giới thiệu dự án
Ngành công nghiệp chế biến thủy hải sản giữ vai trò then chốt trong cơ cấu kinh tế ven biển Việt Nam, đóng góp hàng tỷ USD kim ngạch xuất khẩu hàng năm. Tuy nhiên, hoạt động này phát sinh lượng nước thải hữu cơ rất lớn với nồng độ ô nhiễm cao. Công ty TNHH Chế biến Thủy sản Bá Hải (Khu công nghiệp An Phú, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên) chuyên sản xuất các mặt hàng xuất khẩu chủ lực như cá ngừ đại dương, cá phi lê, tôm đông lạnh. Quy trình sơ chế, rửa, cấp đông tạo ra lưu lượng nước thải sản xuất $Q = 800 \text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$ ($33{,}33 \text{ m}^3/\text{h}$) chứa hàm lượng protein, lipid, chất rắn lơ lửng và chất dinh dưỡng vượt quy chuẩn cho phép nhiều lần.
Nước thải phát sinh (800 m³/ngày)
Nước thải nếu xả trực tiếp chưa qua xử lý sẽ gây suy giảm nghiêm trọng oxy hòa tan (DO), bốc mùi hôi thối do quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ, gây hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước mặt tại các lưu vực sông Đà Rằng, sông Bàn Thạch và đe dọa trực tiếp đến hệ sinh thái biển ven bờ Phú Yên.
+-------------------------------------------------------------------------------+
| MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI DỰ ÁN THIẾT KẾ |
+-------------------------------------------------------------------------------+
| 1. Tính toán thiết kế hoàn chỉnh hệ thống xử lý công suất 800 m³/ngày.đêm |
| 2. Đạt quy chuẩn xả thải QCVN 11-MT:2015/BTNMT (Cột B, Kq=0.9, Kf=1.0) |
| 3. Xây dựng và so sánh 02 phương án công nghệ tối ưu kỹ thuật & kinh tế |
| 4. Xử lý triệt để COD (>97%), BOD₅ (>97%), TSS (>96%), TN (>80%), TP (>75%) |
| 5. Lập bảng khai toán chi phí đầu tư (CAPEX) và chi phí vận hành (OPEX) |
+-------------------------------------------------------------------------------+
Dự án lựa chọn hướng tiếp cận đa rào cản (multi-barrier approach) kết hợp tiền xử lý cơ học (song chắn rác, lược rác tinh RDS), xử lý hóa lý (keo tụ - tạo bông với PAC, Polymer Anion kết hợp tuyển nổi khí hòa tan DAF), xử lý sinh học kỵ khí tải trọng cao (bể UASB), xử lý thiếu khí - hiếu khí (Anoxic - Aerotank hoặc SBR) và hoàn thiện bằng bồn lọc áp lực 2 lớp vật liệu cùng khử trùng Chlorine.
Quy chuẩn kỹ thuật áp dụng là QCVN 11-MT:2015/BTNMT (Cột B) với hệ số xả thải $C_{\max} = C \times K_q \times K_f$ ($K_q = 0{,}9$; $K_f = 1{,}0$):
| Chỉ tiêu ô nhiễm |
Đơn vị |
Nước thải đầu vào |
QCVN 11 (Cột B) |
Giới hạn xả thải $C_{\max}$ |
Hiệu suất yêu cầu ($E%$) |
| pH |
- |
7,5 |
5,5 – 9,0 |
5,5 – 9,0 |
- |
| $\text{COD}$ |
mg/L |
2.000 |
150 |
135 |
93,25% |
| $\text{BOD}_5$ |
mg/L |
1.500 |
50 |
45 |
97,00% |
| $\text{TSS}$ |
mg/L |
560 |
100 |
90 |
83,93% |
| Tổng Nitơ ($\text{TN}$) |
mg/L |
150 |
60 |
54 |
64,00% |
| Tổng Photpho ($\text{TP}$) |
mg/L |
50 |
20 |
18 |
64,00% |
| Dầu mỡ động thực vật |
mg/L |
100 |
20 |
18 |
82,00% |
| Tổng Coliforms |
MPN/100mL |
20.000 |
5.000 |
4.500 |
77,50% |
Phạm vi đề tài tập trung vào xử lý toàn bộ dòng thải sản xuất phát sinh từ phân xưởng chế biến thủy sản Bá Hải, không tính toán xử lý bùn nguy hại và nước thải sinh hoạt tách riêng tại nguồn.
Phân tích và thiết kế giải pháp
Phân tích hiện trạng
Nước thải chế biến thủy sản có tỷ lệ $\text{BOD}_5/\text{COD} = 1.500/2.000 = 0{,}75 > 0{,}5$, chứng minh khả năng phân hủy sinh học (biodegradability) rất cao, thích hợp áp dụng các công nghệ sinh học liên hợp. Tuy nhiên, lượng dầu mỡ động vật ($100 \text{ mg/L}$) và vụn cơ thịt, vảy da gây tắc nghẽn đường ống và bao bọc lớp bùn hoạt tính nếu không có bước tiền xử lý hóa lý hiệu quả.
MA TRẬN ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ HIỆN HÀNH
Yêu cầu kỹ thuật được phân loại theo mô hình MoSCoW:
- Must have: Xử lý triệt để chất hữu cơ ($\text{BOD}_5, \text{COD}$), loại bỏ triệt để $\text{TSS}$, dầu mỡ và khử Nitơ, Photpho đạt QCVN 11-MT:2015/BTNMT Cột B; trang bị hệ thống DAF và bể kỵ khí UASB.
- Should have: Tự động hóa quá trình châm hóa chất PAC/Polymer và van lọc rửa ngược bồn áp lực.
- Could have: Thu gom và đốt khí biogas ($\text{CH}_4$) từ bể UASB nhằm triệt tiêu mùi hôi cục bộ.
- Won't have (in this phase): Hệ thống tái sử dụng nước thải bằng màng lọc thẩm thấu ngược (RO).
Thiết kế hệ thống
Đồ án xây dựng hai phương án quy trình công nghệ nhằm chọn lựa phương án tối ưu:
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ PHƯƠNG ÁN 1
Phương án 2 sử dụng công nghệ phản ứng sinh học theo mẻ SBR (Sequencing Batch Reactor) thay thế cho cụm liên hoàn Anoxic - Aerotank - Lắng II:
$$\text{Nước thải} \rightarrow \text{DAF} \rightarrow \text{UASB} \rightarrow \text{Bể điều hòa 2} \rightarrow \text{Bể SBR} \rightarrow \text{Bể trung gian 3} \rightarrow \text{Bồn lọc áp lực} \rightarrow \text{Khử trùng}.$$
# Mô hình thuật toán tính toán các thông số công nghệ cốt lõi
class WastewaterDesign:
def __init__(self, Q_day=800.0, cod_in=2000.0, bod_in=1500.0, tss_in=560.0, n_in=150.0):
self.Q_day = Q_day # m3/ngay
self.Q_h = Q_day / 24.0 # 33.33 m3/h
self.cod_in = cod_in # mg/L
self.bod_in = bod_in # mg/L
self.tss_in = tss_in # mg/L
self.n_in = n_in # mg/L
def calculate_uasb(self, cod_after_daf=1710.0, organic_loading_rate=5.0, removal_eff=0.80):
"""Tính toán thể tích bể UASB dựa trên tải trọng thể tích OLR (kg COD/m3.ngay)"""
kg_cod_day = (self.Q_day * cod_after_daf) / 1000.0 # 1368 kg COD/ngay
volume_uasb = kg_cod_day / organic_loading_rate # 273.6 m3
hrt_uasb = (volume_uasb / self.Q_h) # 8.21 h
cod_out_uasb = cod_after_daf * (1.0 - removal_eff) # 342 mg/L
return {"Volume_m3": volume_uasb, "HRT_hours": hrt_uasb, "COD_out": cod_out_uasb}
def calculate_aerotank(self, bod_in_aero=171.0, bod_out_target=25.0, mlss=3000.0, fm_ratio=0.3):
"""Tính toán bể Aerotank theo tải trọng bùn F/M và nồng độ sinh khối MLSS"""
kg_bod_day = (self.Q_day * bod_in_aero) / 1000.0 # 136.8 kg BOD/ngay
mass_sludge = kg_bod_day / fm_ratio # 456 kg MLSS
volume_aero = (mass_sludge * 1000.0) / mlss # 152.0 m3
hrt_aero = volume_aero / self.Q_h # 4.56 h
return {"Volume_m3": volume_aero, "HRT_hours": hrt_aero}
design = WastewaterDesign()
uasb_params = design.calculate_uasb()
aero_params = design.calculate_aerotank()
Cơ chế sinh hóa xử lý bao gồm:
- Quá trình kỵ khí 4 pha tại UASB:
- Thủy phân (Hydrolysis): $\text{Phức chất hữu cơ} \xrightarrow{\text{Enzyme}} \text{Monomer (đường, acid amin, acid béo)}$.
- Acid hóa (Acidogenesis): $\text{Monomer} \rightarrow \text{VFA (acid acetic, propionic)}, \text{CO}_2, \text{H}_2\text{S}, \text{NH}_3$.
- Acetate hóa (Acetogenesis): $\text{VFA} \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} + \text{CO}_2 + \text{H}_2$.
- Methane hóa (Methanogenesis):
$$\text{CH}_3\text{COOH} \xrightarrow{\text{Methanogens}} \text{CH}_4 + \text{CO}_2$$
$$\text{CO}_2 + 4\text{H}_2 \rightarrow \text{CH}_4 + 2\text{H}_2\text{O}$$
- Chu trình thiếu khí - hiếu khí (Nitrification - Denitrification):
- Nitrat hóa tại Aerotank ($\text{DO} \ge 2{,}0 \text{ mg/L}$):
$$\text{NH}_4^+ + 1{,}5\text{O}_2 \xrightarrow{Nitrosomonas} \text{NO}_2^- + \text{H}_2\text{O} + 2\text{H}^+$$
$$\text{NO}_2^- + 0{,}5\text{O}_2 \xrightarrow{Nitrobacter} \text{NO}_3^-$$
- Khử Nitrat tại Anoxic ($\text{DO} \le 0{,}2 \text{ mg/L}$, sử dụng $\text{bCOD}$ làm cơ chất cho dòng hồi lưu):
$$\text{NO}_3^- + \text{Chất hữu cơ} \xrightarrow{Pseudomonas} \text{N}_2 \uparrow + \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} + \text{OH}^-$$
Methodology
Phương pháp thiết kế bám sát tiêu chuẩn ngành TCXDVN 33:2006, tiêu chuẩn tính toán trạm xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp Metcalf & Eddy (5th Edition):
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| QUY TRÌNH PHÁT TRIỂN & TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| Giai đoạn 1: Khảo sát hiện trạng, thu thập số liệu đặc tính nguồn thải Bá Hải. |
| Giai đoạn 2: Lập cân bằng vật chất & mô hình hóa hiệu suất từng công trình. |
| Giai đoạn 3: Tính toán thủy lực, thiết kế kích thước chi tiết và chọn thiết bị. |
| Giai đoạn 4: Thiết kế trắc dọc thủy lực và bố trí mặt bằng tổng thể (AutoCAD). |
| Giai đoạn 5: Lập dự toán tài chính (CAPEX & OPEX) và phân tích ra quyết định. |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
Implementation và kết quả
Development process
Quá trình tính toán chi tiết kích thước hình học và thông số vận hành cho từng công trình đơn vị thuộc Phương án 1 được chuẩn hóa:
| Công trình đơn vị |
Thông số thiết kế chính |
Kích thước hình học ($L \times B \times H$) / Quy cách |
Thiết bị & Phụ kiện đi kèm |
| Song chắn rác thô |
Khe hở $b = 16 \text{ mm}$, góc nghiêng $60^\circ$ |
Kênh dẫn $B = 0{,}4 \text{ m}$, $H = 0{,}6 \text{ m}$ |
Inox 304, cào rác thủ công |
| Bể tiếp nhận |
Thời gian lưu nước $\text{HRT} = 15 \text{ phút}$ |
$V = 8{,}33 \text{ m}^3$, $L \times B \times H = 2{,}0 \times 1{,}5 \times 3{,}0 \text{ m}$ |
02 Bơm chìm nước thải ($Q = 35 \text{ m}^3/\text{h}$) |
| Máy lược rác tinh |
Khe hở trống quay $0{,}75 \text{ mm}$ |
Model RDS Series, công suất $40 \text{ m}^3/\text{h}$ |
Động cơ giảm tốc $0{,}75 \text{ kW}$ |
| Bể điều hòa |
$\text{HRT} = 8 \text{ h}$, cường độ khí $12 \text{ L/m}^3.\text{phút}$ |
$V = 270 \text{ m}^3$, $L \times B \times H = 10{,}0 \times 6{,}0 \times 5{,}0 \text{ m}$ |
02 Máy thổi khí chìm + Đĩa tán khí bọt mịn |
| Ống trộn tĩnh & Tạo bông |
Thời gian phản ứng $t = 20 \text{ phút}$ |
$V = 11{,}1 \text{ m}^3$, $L \times B \times H = 2{,}0 \times 2{,}0 \times 3{,}0 \text{ m}$ |
Bơm định lượng PAC 10% và Polymer 0,1% |
| Bể tuyển nổi DAF |
Tải trọng bề mặt $4 \text{ m}^3/\text{m}^2.\text{h}$ |
$F = 8{,}5 \text{ m}^2$, $L \times B \times H = 3{,}5 \times 2{,}5 \times 3{,}2 \text{ m}$ |
Bồn tạo áp 4-6 bar, máy nén khí, gạt bùn |
| Bể kỵ khí UASB |
$\text{OLR} = 5{,}0 \text{ kg COD/m}^3.\text{ng}$ |
$V = 275 \text{ m}^3$, $L \times B \times H = 7{,}0 \times 7{,}0 \times 6{,}0 \text{ m}$ |
Bộ tách 3 pha GLS, hệ thống phân phối đáy |
| Bể thiếu khí Anoxic |
$\text{HRT} = 3{,}5 \text{ h}$, cánh khuấy chìm |
$V = 116 \text{ m}^3$, $L \times B \times H = 6{,}0 \times 4{,}0 \times 5{,}0 \text{ m}$ |
02 Cánh khuấy chìm $1{,}5 \text{ kW}$, bơm tuần hoàn |
| Bể hiếu khí Aerotank |
$\text{MLSS} = 3.000 \text{ mg/L}$, $\text{HRT} = 6 \text{ h}$ |
$V = 200 \text{ m}^3$, $L \times B \times H = 8{,}0 \times 5{,}0 \times 5{,}3 \text{ m}$ |
Đĩa phân phối khí EDI (Mỹ), máy thổi khí |
| Bể lắng sinh học II |
Tải trọng bề mặt $0{,}8 \text{ m}^3/\text{m}^2.\text{h}$ |
Đường kính $D = 7{,}5 \text{ m}$, chiều cao $H = 4{,}2 \text{ m}$ |
Ống trung tâm, máng thu răng cưa, bơm bùn |
| Bồn lọc áp lực |
Vận tốc lọc $v = 10 \text{ m/h}$ (2 bồn) |
Đường kính bồn $\varnothing 1{,}5 \text{ m}$, $H = 2{,}5 \text{ m}$ |
Cát thạch anh, sỏi đỡ, than hoạt tính, chụp lọc ABS |
| Bể khử trùng |
Thời gian tiếp xúc $t = 30 \text{ phút}$ |
$V = 17 \text{ m}^3$, thiết kế vách ngăn ziczac |
Bơm định lượng dung dịch $\text{NaOCl}$ $10%$ |
Testing và validation
Hiệu quả xử lý của toàn bộ chuỗi công nghệ qua từng giai đoạn được xác thực qua bảng cân bằng nồng độ chất ô nhiễm:
HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TỪNG CÔNG ĐOẠN (PHƯƠNG ÁN 1)
Kết quả đạt được
Hệ thống Phương án 1 đạt các chỉ số đầu ra vượt xa yêu cầu quy chuẩn:
- $\text{COD}$ đầu ra: $38{,}5 \text{ mg/L}$ (Hiệu suất toàn hệ thống $98{,}08%$).
- $\text{BOD}_5$ đầu ra: $6{,}0 \text{ mg/L}$ (Hiệu suất $99{,}60%$).
- $\text{TSS}$ đầu ra: $12{,}0 \text{ mg/L}$ (Hiệu suất $97{,}86%$).
- Tổng Nitơ đầu ra: $21{,}5 \text{ mg/L}$ (Hiệu suất $85{,}67%$).
- Tổng Photpho đầu ra: $9{,}2 \text{ mg/L}$ (Hiệu suất $81{,}60%$).
- Dầu mỡ động thực vật: Giảm từ $100 \text{ mg/L}$ xuống $< 5 \text{ mg/L}$ (loại bỏ $95%$).
- Coliform: Đạt $< 1.000 \text{ MPN/100mL}$ sau bể khử trùng (tiêu chuẩn $4.500 \text{ MPN/100mL}$).
Đổi mới và đóng góp
- Ứng dụng tuyển nổi DAF trước kỵ khí UASB: Giải pháp bố trí cụm DAF ngay sau bể điều hòa loại bỏ trên $85%$ lượng dầu mỡ và $80%$ chất rắn không tan, loại bỏ hoàn toàn hiện tượng mỡ bao bọc hạt bùn kỵ khí (sludge encapsulation) – nguyên nhân gây chết vi sinh vật sinh methane tại các hệ thống UASB truyền thống.
- Chu trình khử Nitơ Anoxic kết hợp hồi lưu Nitrat nội bộ: Tận dụng triệt để lượng carbon dễ phân hủy sau bể UASB làm nguồn cấp electron cho vi khuẩn dị dưỡng tại bể Anoxic, giảm thiểu nhu cầu châm bổ sung hóa chất methanol đắt đỏ, nâng cao hiệu quả khử nitrat lên $85{,}67%$.
- So sánh toàn diện giữa Phương án 1 và Phương án 2:
| Tiêu chí đánh giá |
Phương án 1: UASB + Anoxic + Aerotank |
Phương án 2: UASB + SBR |
| Cơ chế vận hành |
Dòng chảy liên tục, dễ kiểm soát thủy lực |
Hoạt động theo mẻ, yêu cầu SCADA/PLC cao |
| Khả năng chịu sốc tải |
Tốt nhờ bể điều hòa và bùn tuần hoàn lớn |
Kém hơn khi tải ô nhiễm biến động mạnh |
| Hiệu quả khử Nitơ & P |
Rất cao ($85{,}7%$) nhờ tách biệt pha Anoxic |
Trung bình ($70 - 75%$), phụ thuộc chu kỳ |
| Độ phức tạp thiết bị |
Ít van đóng mở tự động, bảo trì đơn giản |
Nhiều van tự động, bơm chắt nước Decanter đắt tiền |
| Chi phí đầu tư (CAPEX) |
$3{,}12 \text{ tỷ VNĐ}$ |
$3{,}48 \text{ tỷ VNĐ}$ (do thiết bị SBR đắt) |
| Chi phí vận hành (OPEX) |
$4.250 \text{ VNĐ/m}^3$ |
$4.820 \text{ VNĐ/m}^3$ |
Ứng dụng thực tế và triển khai
Khai toán chi phí đầu tư và vận hành (Phương án 1 được chọn)
Chi phí đầu tư ban đầu (CAPEX) và chi phí vận hành (OPEX) cho trạm xử lý $800 \text{ m}^3/\text{ngày.đêm}$ được tính toán chi tiết:
BẢNG KHAI TOÁN TỔNG MỨC ĐẦU TƯ (CAPEX)
Chi phí vận hành hàng ngày (OPEX):
- Tiêu thụ điện năng: Tổng công suất lắp đặt $38{,}5 \text{ kW}$, điện năng thực tế $420 \text{ kWh/ngày} \times 1.800 \text{ VNĐ/kWh} = 756.000 \text{ VNĐ/ngày}$.
- Hóa chất tiêu hao:
- PAC ($10%$): $25 \text{ kg/ngày} \times 12.000 \text{ VNĐ/kg} = 300.000 \text{ VNĐ/ngày}$.
- Polymer Anion: $0{,}8 \text{ kg/ngày} \times 85.000 \text{ VNĐ/kg} = 68.000 \text{ VNĐ/ngày}$.
- Hóa chất khử trùng $\text{NaOCl}$ ($10%$): $15 \text{ L/ngày} \times 8.000 \text{ VNĐ/L} = 120.000 \text{ VNĐ/ngày}$.
- Polymer cho máy ép bùn: $1{,}5 \text{ kg/ngày} \times 85.000 \text{ VNĐ/kg} = 127.500 \text{ VNĐ/ngày}$.
- Chi phí nhân công vận hành: 02 công nhân kỹ thuật = $16.000.000 \text{ VNĐ/tháng} \approx 533.333 \text{ VNĐ/ngày}$.
- Chi phí bảo trì, bảo dưỡng: $1.500.000.000 \text{ VNĐ/năm} \approx 500.000 \text{ VNĐ/ngày}$.
$$\text{Chi phí xử lý cho } 1 \text{ m}^3 \text{ nước thải} = \frac{756.000 + 615.500 + 533.333 + 500.000}{800} \approx 3.006 \text{ VNĐ/m}^3 \text{ (Chưa bao gồm khấu hao)}$$
Lộ trình triển khai dự án
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| LỘ TRÌNH THI CÔNG & VẬN HÀNH |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
| Tháng 1 - 2: Khảo sát địa chất, giải phóng mặt bằng, thi công phần ngầm BTCT. |
| Tháng 3 - 4: Đổ bê tông thành bể, lắp đặt đường ống công nghệ, nhà điều hành. |
| Tháng 5: Lắp đặt cụm thiết bị cơ khí (DAF, máy thổi khí, máy ép bùn băng tải). |
| Tháng 6: Cấy bùn vi sinh kỵ khí & hiếu khí, chạy thử nghiệm không tải & có tải. |
| Tháng 7: Quan trắc mẫu nước nghiệm thu, bàn giao trạm cho Công ty Bá Hải. |
+-----------------------------------------------------------------------------------+
Hạn chế và hướng phát triển
- Hạn chế kỹ thuật: Hệ vi sinh kỵ khí tại bể UASB rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ đột ngột và nồng độ muối phát sinh từ khâu cấp đông, ướp muối thủy sản. Hệ thống đòi hỏi thời gian khởi động (start-up) nuôi cấy bùn hạt kéo dài từ 45 - 60 ngày.
- Hướng phát triển công nghệ:
- Lắp đặt hệ thống thu hồi và tinh chế khí Biogas ($\text{CH}_4$) từ nắp bể UASB để cấp nhiệt cho nồi hơi của nhà máy, tiết kiệm chi phí năng lượng.
- Ứng dụng màng lọc sinh học MBR (Membrane Bioreactor) trong tương lai để loại bỏ hoàn toàn bể lắng II và bồn lọc áp lực, nâng chất lượng nước sau xử lý đạt Cột A phục vụ tái tuần hoàn rửa sàn, vệ sinh nhà xưởng.
- Tích hợp hệ thống cảm biến đo online ($\text{pH, DO, ORP, TSS}$) kết nối hệ thống điều khiển SCADA giám sát tự động qua Cloud.
Đối tượng hưởng lợi
- Doanh nghiệp chế biến thủy sản (Công ty Bá Hải): Sở hữu trạm xử lý nước thải đạt chuẩn với chi phí đầu tư hợp lý, loại trừ nguy cơ bị xử phạt hành chính hoặc đình chỉ sản xuất do vi phạm môi trường.
- Sinh viên & Kỹ sư Môi trường: Cung cấp tài liệu tham khảo tính toán thực tế, các bước thiết kế chi tiết từ thông số đầu vào đến bảng vẽ công nghệ cho ngành thủy sản.
- Cộng đồng dân cư & Cơ quan quản lý: Bảo vệ nguồn nước mặt lưu vực sông Phú Yên, duy trì môi trường trong lành cho các vùng nuôi trồng thủy hải sản lân cận.
Câu hỏi thường gặp
1. Điều kiện kỹ thuật tiên quyết để bể UASB hoạt động ổn định là gì?
Cần kiểm soát nồng độ $\text{TSS} < 3.000 \text{ mg/L}$ và dầu mỡ $< 20 \text{ mg/L}$ đi vào bể (được đảm bảo bởi cụm tuyển nổi DAF). Nhiệt độ nước thải tối ưu duy trì ở $30 - 37^\circ\text{C}$, $\text{pH}$ từ $6{,}8 - 7{,}5$ và tỷ lệ dinh dưỡng $\text{COD} : \text{N} : \text{P} = 350 : 5 : 1$.
2. Tại sao hệ thống sử dụng bể Anoxic đặt trước bể Aerotank thay vì đặt phía sau?
Bố trí Anoxic đặt trước (tiền khử Nitrat) cho phép vi khuẩn khử nitrat tận dụng lượng hợp chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học trong nước thải đầu vào làm chất cho electron (carbon source), tiết kiệm chi phí mua hóa chất carbon bổ sung, đồng thời giảm tải lượng hữu cơ đi vào bể Aerotank.
3. Tỷ lệ tuần hoàn bùn và tuần hoàn nước thải giữa các bể được thiết kế như thế nào?
Dòng nước thải giàu nitrat từ cuối bể Aerotank được bơm tuần hoàn về đầu bể Anoxic với tỷ lệ $R = 200% - 300%$ lưu lượng ($Q$). Dòng bùn hoạt tính lắng ở đáy bể lắng II được bơm tuần hoàn về đầu bể Anoxic/Aerotank với tỷ lệ $r = 50% - 100%$ ($16{,}67 - 33{,}33 \text{ m}^3/\text{h}$) để duy trì nồng độ $\text{MLSS} = 3.000 \text{ mg/L}$.
4. Thời gian rửa ngược bồn lọc áp lực và xử lý nước rửa lọc được bố trí ra sao?
Bồn lọc áp lực hoạt động với chu kỳ rửa lọc 24 - 48 giờ/lần hoặc khi tổn thất áp lực vượt quá $0{,}5 \text{ bar}$. Nước rửa lọc và cặn bẩn được dẫn tuần hoàn ngược trở lại bể tiếp nhận để xử lý lại, không xả trực tiếp ra ngoài.
5. Khối lượng bùn thải phát sinh hàng ngày và phương án xử lý bùn như thế nào?
Tổng lượng bùn khô sinh ra từ cụm DAF, UASB và bùn dư sinh học Aerotank ước tính khoảng $180 \text{ kg bùn khô/ngày}$. Bùn được thu gom về bể chứa bùn, châm Polymer cation và ép qua máy ép bùn băng tải, tạo ra khoảng $900 \text{ kg bùn bánh/ngày}$ (độ ẩm $80%$) để định kỳ bàn giao cho đơn vị xử lý chất thải hợp chuẩn.
Kết luận
Đồ án "Thiết kế trạm xử lý nước thải cho Công ty TNHH Chế biến Thủy sản Bá Hải, Phú Yên công suất 800 m³/ngày.đêm" đã giải quyết triệt để bài toán ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng phức tạp đặc trưng của ngành thủy sản. Bằng việc phân tích khoa học và so sánh kinh tế - kỹ thuật đa tiêu chí, Phương án 1 (Hóa lý DAF + Kỵ khí UASB + Thiếu khí Anoxic + Hiếu khí Aerotank + Lọc áp lực + Khử trùng) được lựa chọn là giải pháp tối ưu với tổng mức đầu tư $3{,}12 \text{ tỷ VNĐ}$ và chi phí vận hành $3.006 \text{ VNĐ/m}^3$. Công trình đảm bảo nước thải sau xử lý đạt chuẩn QCVN 11-MT:2015/BTNMT Cột B, đóng góp thiết thực vào mục tiêu phát triển bền vững của ngành công nghiệp chế biến thủy sản tại tỉnh Phú Yên.
