Nghiên cứu đánh giá hiệu quả xử lý của trạm xử lý nước thải tập trung của khu công nghiệp và đề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả xử lý

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CH2022B KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý - LÊ ĐỨC TÙNG LÊ ĐỨC TÙNG Tung.LD202235M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật môi trường 20202235M Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Khắc Uẩn Bộ môn: Công nghệ môi trường Viện: Khoa học Công nghệ Môi trường HÀ NỘI - 2023 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu, đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp đề xuất giải pháp nâng cao hiệu xử lý LÊ ĐỨC TÙNG Tung.LD202235M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật môi trường Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Đỗ Khắc Uẩn Viện: Khoa học Công nghệ Môi trường HÀ NỘI - 2023 Chữ ký GVHD Lời cam đoan Tôi xin cam đoan nội dung luận văn thực hướng dẫn PGS.TS Đỗ Khắc Uẩn Mọi tham khảo dùng luận văn tơi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng Các kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Hà Nội, ngày tháng GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN PGS.TS Đỗ Khắc Uẩn Lê Đức Tùng năm 2023 Lời cảm ơn Trước hết, xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Khắc Uẩn, người hướng dẫn luận văn, dành thời gian quý báu để dẫn, đưa ý kiến đóng góp q giá hỗ trợ tơi vượt qua khó khăn q trình nghiên cứu Ngồi ra, xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Viện Khoa học Công nghệ Môi trường truyền đạt kiến thức, kỹ tinh thần nghiên cứu khoa học cho tơi suốt q trình học tập Tôi muốn cảm ơn bạn bè đồng nghiệp chia sẻ kinh nghiệm cổ vũ tinh thần cho tơi suốt q trình thực luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, đặc biệt bố mẹ, ủng hộ, động viên tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tình yêu quan tâm gia đình nguồn động lực lớn lao cho suốt trình nghiên cứu Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2022 HỌC VIÊN Lê Đức Tùng Tóm tắt nội dung luận văn Việc xử lý nước thải công nghiệp đóng vai trị quan trọng việc bảo vệ môi trường đảm bảo phát triển bền vững khu vực Nghiên cứu trình bày tổng quan khu công nghiệp đánh giá tác động vấn đề môi trường đến người môi trường xung quanh khu công nghiệp Nghiên cứu tập trung vào đánh giá trạng hoạt động công nghệ xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp điển hình Việt Nam Thế giới Nghiên cứu sử dụng phương pháp điều tra, thu thập thơng tin, thống kê số liệu, phân tích, xử lý số liệu, sơ đồ quy trình, … để đánh giá đưa nhận xét hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp AMATA, Đại An, Nguyễn Đức Cảnh, Vân Trung Đây khu cơng nghiệp đa ngành, nước thải có tính chất phức tạp nhiều nguồn khác nhau, đại diện cho khu công nghiệp Việt Nam Từ kết thu được, qua trình xử lý, đánh giá cho thấy hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp đáp ứng tương đối nhu cầu chất lượng nước thải theo tiêu chuẩn xử lý nước thải hành Nhà nước Tuy nhiên, xét mặt tổng thể, thiết kế hệ thống chưa hồn tồn tối ưu cơng nghệ, quản lý vận hành Cải tiến nâng cấp công nghệ xử lý nước thải, phù hợp với đặc điểm yêu cầu khu cơng nghiệp, tối ưu hóa quy trình hoạt động quan trọng, nhằm đảm bảo hiệu xử lý ln đạt cao Dựa kết nghiên cứu tham khảo cơng trình xử lý nước thải tiên tiến, luận văn đề xuất số giải pháp nhằm nâng cao hiệu xử lý cho trạm xử lý tập trung khu công nghiệp Các giải pháp bao gồm: Giải pháp công nghệ (xử lý nguồn, cải tạo, mở rộng hệ thống, …) giải pháp quản lý MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Khu công nghiệp vấn đề môi trường 1.1.1 Khái niệm khu công nghiệp 1.1.2 Thực trạng đầu tư phát triển KCN Việt Nam 1.1.3 Các vấn đề môi trường khu công nghiệp 1.1.3.1 Ơ nhiễm khơng khí 11 1.1.3.2 Ô nhiễm tiếng ồn 12 1.1.3.3 Ô nhiễm môi trường đất 12 1.1.3.4 Chất thải rắn 13 1.2 Hiện trạng nước thải khu công nghiệp 13 1.2.1 Nguồn thải 13 1.2.1.1 Nước thải công nghiệp 14 1.2.1.2 Nước thải sinh hoạt 16 1.2.2 Tính chất nước thải Khu cơng nghiệp 17 1.2.3 Khái qt quy trình cơng nghệ xử lý nước thải khu công nghiệp 20 1.3 Công nghệ xử lý trạm xử lý nước thải tập trung KCN 21 1.3.1 Quy trình cơng nghệ xử lý điển hình khu cơng nghiệp 21 1.3.1.1 Quy trình xử lý nước thải KCN Thế giới 21 1.3.1.2 Quy trình xử lý nước thải KCN Việt Nam 24 1.3.2 Ví dụ trạng trạm xử lý nước thải khu công nghiệp việt nam 31 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Đối tượng, phạm vi luận văn 34 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 34 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 34 2.2 Phương pháp nghiên cứu 35 2.2.1 Phương pháp điều tra, thu thập thông tin 35 2.2.2 Phương pháp thống kê số liệu môi trường 36 2.2.3 Phương pháp phân tích, xử lý số liệu 37 2.2.4 Phương pháp sơ đồ quy trình 37 2.2.5 Phương pháp kế thừa 37 2.2.6 Phương pháp so sánh 37 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 3.1 Hiện trạng hệ thống xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp 38 3.1.1 Khu công nghiệp AMATA 38 3.1.2 Khu công nghiệp Đại An 42 3.1.3 Khu công nghiệp Nguyễn Đức Cảnh 45 3.1.4 Khu công nghiệp Vân Trung 49 3.2 Đánh giá hiệu xử lý trạm xử lý nước thải tập trung 57 3.2.1 Về công suất thiết kế 57 3.2.2 Về đặc tính nước thải lựa chọn phương pháp xử lý 57 3.2.3 Đánh giá kết nước thải tại KCN Vân Trung 58 3.2.3.1 Thông số pH 59 3.2.3.2 Thông số tổng Nitơ, tổng Photpho 60 3.2.3.3 Thông số TSS, BOD, COD 62 3.2.3.4 Thông số Pb, As, Cd 64 3.2.3.5 Thông số Coliform 67 3.3 Đề xuất biện pháp nâng cao hiệu xử lý nước thải 67 3.3.1 Biện pháp liên quan đến thiết kế 67 3.3.1.1 Dự đoán lưu lượng đặc tính nước thải 68 3.3.1.2 Lựa chọn công nghệ xử lý phù hợp 69 3.3.1.3 Thiết kế hệ thống có tính linh hoạt khả mở rộng 70 3.3.2 Biện pháp liên quan đến nâng cấp cải tạo hệ thống có 71 3.3.2.1 Tăng cường xử lý sơ nguồn 71 3.3.2.2 Điều chỉnh pH tự động theo tín hiệu analog 75 3.3.2.3 Tích hợp hệ thống SCADA 78 3.3.2.3 Cải tạo bể hiếu khí 78 3.3.3 Biện pháp liên quan quản lý 80 3.3.3.1 Tăng cường giám sát kiểm soát chất lượng xử lý nguồn 80 3.3.3.2 Biện pháp liên quan đến tuần hoàn nước 81 KẾT LUẬN 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Tải lượng chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt 16 Bảng 1.2 Đặc trưng thành phần nước thải số ngành công nghiệp [10] 18 Bảng 1.3 Ước tính tổng lượng nước thải thải lượng chất ô nhiễm nước thải từ KCN thuộc tỉnh vùng KTTK năm 2009 19 Bảng 1.4 Lựa chọn công nghệ xử lý nước thải theo ngành nghề 21 Bảng 1.5 Công trình bậc xử lý nước thải cơng nghiệp 23 Bảng 1.6 Tổng hợp thông tin vài trạm xử lý nước thải tập trung KCN Việt Nam 32 Bảng 1.7 Các trình diễn bể SBRV 44 Bảng 3.1 Kết phân tích nước thải trước xử lý KCN Vân Trung [20] 55 Bảng 3.2 Kết phân tích nước thải sau xử lý KCN Vân Trung [20] 56 Bảng 3.3 Thông số ô nhiễm BOD, tổng N, tổng P đầu vào hệ thống tỉ lệ thông số 61 Bảng 3.4 Bảng so sánh tổng quát hệ thống điều chỉnh pH 77 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sự phát triển số lượng khu cơng nghiệp qua giai đoạn từ 1991 đến Hình 1.2 Dự đốn gia tăng tổng lượng nước thài từ hoạt động công nghiệp Việt Nam [9] 14 Hình 1.3 Các nguồn thải khu công nghiệp 15 Hình 1.4 Sơ đồ cơng nghệ điển hình xử lý nước thải KCN 22 Hình 1.5 Sơ đồ cơng nghệ xử lý thơng thường trạm xử lý nước thải 25 khu công nghiệp tập trung 25 Hình 1.6 Sơ đồ nguyên tắc hệ thống thoát nước KCN 27 Hình 1.7 Hệ thống xử lý nước thải tập trung KCN áp dụng công nghệ SBR 28 Hình 1.8 Sơ đồ cơng nghệ xử lý nước thải công nghệ Aerotank 30 Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống thu gom, phân phối nước thải khu công nghiệp AMATA [16] 40 Hình 3.2 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải KCN AMATA 41 Hình 3.3 Quy trình cơng nghệ xử lý nước thải KCN Đại An [18] 43 Hình 3.4 Xử lý nước thải phương pháp học 46 Hình 3.5 Xử lý nước thải phương pháp hố học 46 Hình 3.6 Dây chuyền công nghệ Trạm xử lý nước thải 47 Nguyễn Đức Cảnh [19] 47 Hình 3.7 Biểu đồ thể loại hình sản xuất KCN Vân Trung 49 Hình 3.8 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải KCN Vân Trung 51 Hình 3.9 Kết phân tích thơng số pH nước thải KCN Vân Trung 59 Hình 3.10 Kết phân tích thơng số Nitơ nước thải KCN Vân Trung 60 Hình 3.11 Kết phân tích thơng số Photpho nước thải KCN Vân Trung 60 Hình 3.12 Kết phân tích thơng số TSS nước thải KCN Vân Trung 62 Hình 3.13 Kết phân tích thơng số BOD nước thải KCN Vân Trung 63 Hình 3.14 Kết phân tích thơng số COD nước thải KCN Vân Trung 63 Hình 3.15 Kết phân tích thơng số Pb nước thải KCN Vân Trung 65 - Lựa chọn thiết bị cơng nghệ xử lý có khả nâng cấp thay dễ dàng có nhu cầu mở rộng Nhờ thiết kế linh hoạt mở rộng, trạm xử lý nước thải tập trung khu cơng nghiệp đáp ứng hiệu yêu cầu xử lý tương lai, đồng thời tiết kiệm chi phí đầu tư vận hành Điều giúp đảm bảo tính bền vững hiệu trạm xử lý điều kiện thực tế 3.3.2 Biện pháp liên quan đến nâng cấp cải tạo hệ thống có Trong trường hợp mở rộng hệ thống xử lý nước thải có phức tạp, thực biện pháp nâng cấp cải tạo hệ thống có đóng vai trị quan trọng việc nâng cao hiệu xử lý đảm bảo đạt tiêu chuẩn môi trường Đặc biệt điều kiện hạn chế không gian, tài nguyên ngân sách, giải pháp tiết kiệm chi phí tối ưu hóa quy mô trở thành ưu tiên hàng đầu Sau số biện pháp nâng cấp cải tạo áp dụng để nâng cao hiệu xử lý KCN Vân Trung: 3.3.2.1 Tăng cường xử lý sơ nguồn Để đảm bảo hệ thống xử lý nước thải tập trung hoạt động hiệu quả, việc xử lý sơ doanh nghiệp điều cần thiết để giảm tải lượng chất ô nhiễm Đối với đơn vị không phát sinh nước thải sản xuất cần xử lý sơ nước thải sinh hoạt Với đơn vị phát sinh nước thải sản xuất cần phải tiến hành xây dựng hệ thống xử lý nước thải phù hợp với đặc trưng nguồn nước sản xuất nhằm xử lý chất ô nhiễm đặc trưng đơn vị trước xả thải vào nguồn đấu nối chung KCN Sau trình bày vài phương pháp xử lý sơ phần nước thải phát sinh từ trình sinh hoạt * Bể tách dầu, mỡ cải tiến Giả sử nhà máy khu công nghiệp có bếp ăn tập thể dành cho cán cơng nhân viên, quy mơ 1000 người Ta tính tốn sơ thơng số bể tách dầu có vách ngăn theo hướng dẫn thành phố Tacoma (USA) sau [29]: - Lưu lượng nước thải bếp ăn cần xử lý 15 phút (thông thường toàn 71 lượng nước thải phát sinh tập trung khoảng 15 phút, tương đương ngày): Q15p = n x Q1n = 1000 x 23 = 2300 L/15 phút = 2,3 m3/ 15 phút Trong đó: + Q15p: Lưu lượng nước thải cần xử lý 15 phút + n: Số phần ăn (người) + Q1n: Định mức tiêu chuẩn thoát nước thải cho khu vực nhà bếp (là 23 L/khẩu phần ăn theo định số 47/1999/QĐ-BXD “Quy chuẩn hệ thống cấp thoát nước nhà cơng trình”) - Lưu lượng sau điều chỉnh (Lưu lượng xử lý quy đổi): Q = 3,5 x Q15p = 3,5 x 2,3 = 8,05 m3/h ≈ 2236 cm3/s - Vận tốc hạt dầu: Trong đó: + Vt: Vận tốc hạt dầu (cm/s) + g: Gia tốc trọng trường (9,8 m/s2 = 980 cm/s²) + ρw: Mật độ nước (0.997 g/cm³ 25oC) + ρo: Mật độ dầu (lấy dầu thực vật nguồn gốc đậu lành loại hay dùng bếp ăn, mật độ khoảng 0,92 g/cm3 [30]) + d: Đường kính hạt dầu (khoảng 0,01 cm) + µw: Độ nhớt tuyệt đối nước (0,00891 g/cm.s 25oC) Thay vào cơng thức ta tính được: Vt = 0,05 cm/s - Lựa chọn chiều sâu (d) chiều rộng (w) bể bể: Thông thường chiều sâu bể dao động khoảng 0,9÷2,4 m Chiều rộng dao động khoảng 1,8÷6,1 m Tỉ lệ d/w khoảng 0,3÷0,5 [29] Chọn chiều sâu bể 0,9m chiều rộng bể 1,8m, tỷ lệ d/w = 0,5 - Vận tốc ngang dòng nước: Vh = Q/(d.w) = 2236/(0,9.1,8.104) = 0,14 cm/s Trong đó: + Vh: Vận tốc ngang dịng nước (cm/s) Vh tính < cm/s, thoả mãn yêu cầu thiết kế 72 - Tỷ lệ Vh/Vt = 0,14/0,05 = 2,8 - Xác định F - hệ số nhiễu loạn ngắn mạch Từ tỷ lệ Vh/Vt, tiếng hành tra hình 4.46 ta xác định F = 1,28 - Xác định chiều dài ngăn tách dầu LS = F x (Vh/Vt) x d = 3,3 m Trong đó: + LS: Chiều dài ngăn tách dầu (m) - Xác định chiều dài bể LT = LT/3 + Ls + LT/4 Trong đó: + LT : Chiều dài ngăn tách dầu (m) Thay LS = 3,3 vào ta có LT ≈ m - Thể tích thuỷ lực bể tách dầu: V = LT x w x d = 12,96 m3 Trong đó: + V: Thể tích thuỷ lực bể tách dầu (m) - Thời gian lưu thuỷ lực: t = V/Q = 12,96/8,05 = 1,61 ≈ 97 phút Trong đó: + t: Thời gian lưu thuỷ lực bể (phút) Hình 3.19 Sơ đồ cấu tạo bể tách mỡ API có vách ngăn [29] 73 Nhận xét: Hiện có nhiều đơn vị tính tốn thiết kế bể tách dầu mỡ dựa theo cơng thức: V=QxT Trong đó: + V: Thể tích thuỷ lực ngăn tách dầu (m) + Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/h) + T: Thời gian lưu bể (h), thông thường chọn khoảng thời gian từ 0,5÷2 h Tuy nhiên vài trường hợp chọn giá trị thấp, không xử lý triệt để dầu mỡ gây ảnh hưởng đến giai đoạn phía sau Hệ thống bể tách mỡ tính toán áp dụng hiệu cho hệ thống xử lý nước thải bếp ăn Trung đoàn 2, sư 395 – Bến Tắm, Chí Linh, Hải Dương Bể tách mỡ có vai trị tách phần dầu mỡ kèm nước thải, khiến chúng không gây ảnh hưởng tới hiệu hệ thống xử lý phía sau Hình 3.20 Cấu tạo lắp đặt bể tách mỡ API áp dụng cho hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt Trung đoàn 2, sư 395 * Bể tự hoại ngăn kết hợp vật liệu lọc Hệ thống bể tự hoại ngăn kết hợp vật liệu lọc sử dụng xử lý sơ nước thải sinh hoạt: 74 Hình 3.21 Sơ đồ cấu tạo bể tự hoại ngăn kết hợp vật liệu lọc Bể tự hoại cơng trình làm đồng thời hai chức lắng phân hủy cặn lắng Chất hữu cặn lắng bể tự hoại tác dụng vi sinh vật kỵ khí bị phân hủy, phần tạo khí tạo chất vơ hịa tan Bể tự hoại ngăn kết hợp vật liệu lọc đạt hiệu xử lý tốt chất ô nhiễm TSS, BOD N Các vật liệu lọc thường sử dụng bao gồm sỏi, đá, cát, than hoạt tính Các vật liệu lọc có khả loại bỏ chất hữu vi sinh vật khỏi nước thải Theo nghiên cứu, việc kết hợp bể tự hoại ngăn với vật liệu lọc giảm đến 90-95% TSS, 70-80% BOD 30-50% N nước thải Tuy nhiên, hiệu xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố chất lượng loại vật liệu lọc, kích thước thiết kế bể, thời gian lưu bể, lưu lượng nước thải 3.3.2.2 Điều chỉnh pH tự động theo tín hiệu analog Điều chỉnh pH bước quan trọng tồn q trình xử lý nước thải, mục đích nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho giai đoạn xử lý phía sau đáp ứng tiêu chuẩn quy định Hệ thống điều chỉnh pH bơm định lượng tự động theo dạng tín hiệu analog giải pháp hiệu linh hoạt việc kiểm soát ổn định pH nước thải Với trường hợp KCN Vân Trung, việc điều chỉnh pH cịn chưa hiệu lắp đặt hệ thống Nguyên lý hoạt động hệ thống bao gồm bước sau: 75 Giám sát liên tục pH nước thải: Cảm biến pH lắp đặt trực tiếp dòng thải để đo liên tục giá trị pH Tín hiệu từ cảm biến chuyển đổi thành dạng tín hiệu điện tử analog dạng dòng điện truyền điều khiển pH trung tâm So sánh giá trị pH đo với giá trị pH mong muốn trì (Thơng thường 7) Bộ điều khiển tiến hành so sánh giá trị pH với giá trị pH mong muốn (setpoint) thiết lập tính tốn chênh lệch giá trị pH giá trị pH mong muốn Điều chỉnh bơm định lượng: Dựa chênh lệch giá trị pH giá trị pH mong muốn, điều khiển điều chỉnh tốc độ bơm định lượng để bơm hóa chất trung hòa (acid kiềm) vào nước thải Chênh lệch lớn, lượng hoá chất châm vào nhiều Đảm bảo ổn định pH: Hệ thống điều chỉnh pH liên tục giám sát điều chỉnh lượng hóa chất trung hòa bơm vào nước thải để đảm bảo giá trị pH ổn định gần với giá trị pH mong muốn cách tự động liên tục Hệ thống điều chỉnh pH bơm định lượng tự động theo dạng tín hiệu analog có nhiều ưu điểm so với hệ thống sử dụng tín hiệu số (digital – đa phần hệ thống điều chỉnh pH sử dụng hệ tín hiệu này) Một số ưu điểm hệ thống analog bao gồm: - Độ nhạy cao: Tín hiệu analog có độ nhạy cao so với tín hiệu số, cho phép hệ thống phát phản ứng nhanh chóng với thay đổi nhỏ giá trị pH - Độ xác cao: Hệ thống analog có độ xác cao việc đo điều chỉnh pH, giúp đảm bảo hiệu xử lý tốt - Linh hoạt: Hệ thống analog dễ dàng điều chỉnh cài đặt theo nhu cầu cụ thể trạm xử lý nước thải, cho phép tối ưu hóa hiệu xử lý - Độ tin cậy: Hệ thống analog bị ảnh hưởng nhiễu điện từ yếu tố môi trường khác, giúp đảm bảo độ tin cậy ổn định hệ thống Mặc dù có nhiều ưu điểm, hệ thống tồn số nhược điểm nhỏ, bao gồm: Chi phí đầu tư ban đầu lớn (thường gấp 3, lần so với hệ thống dạng digital); Bảo trì sửa chữa phức tạp hơn; Khó tích hợp với hệ thống giám sát điều khiển từ xa hệ thống digital Dưới bảng so sánh tổng quát đặc điểm hệ thống sử dụng analog digital 76 Bảng 3.4 Bảng so sánh tổng quát hệ thống điều chỉnh pH Tiêu chí Chi phí đầu tư Hệ thống Analog Thường cao Có độ xác cao, độ ổn Độ xác định tốt Bảo trì sửa Phức tạp hơn, chi phí chữa thời gian cao Khả tương thích thấp Tính tương thích Dữ liệu giao Khó tích hợp với hệ thống tiếp giám sát từ xa Độ nhạy thời Độ nhạy cao, thời gian đáp gian đáp ứng ứng nhanh Độ bền Độ bền cao Hệ thống Digital Thường thấp Độ xác tương đối, bị nhiễu Đơn giản hơn, chi phí thời gian thấp Tương thích cao với hệ thống đại Dễ dàng tích hợp, phân tích liệu Độ nhạy tương đối, thời gian đáp ứng chậm Độ bền tương đối Hệ thống điều chỉnh pH tự động theo tín hiệu pH ứng dụng thành công cho hệ thống xử lý nước thải nhuộm đen vũ khí Nhà máy Z133/ Tổng cục Kỹ thuật - Ngọc Thụy, Long Biên, Hà Nội Đặc điểm nước thải nhuộm đen vũ khí sử dụng nhiều loại hố chất, nước thải nên pH có biến động lớn Lượng hố chất cần châm vào cần thay đổi để giữ tính chất nước thải ổn định, không ảnh hưởng tới giai đoạn xử lý phía sau Hình 3.22 Hệ thống điều chỉnh pH tự động theo tín hiệu pH dùng bơm Iwaki 77 3.3.2.3 Tích hợp hệ thống SCADA SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) hệ thống kiểm soát giám sát tự động từ xa sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp, bao gồm xử lý nước thải Việc áp dụng SCADA xử lý nước thải nâng cao hiệu xử lý thông qua việc giám sát điều khiển trình xử lý cách xác linh hoạt Hệ thống SCADA khác biệt với hệ thống hiều chỉnh pH tự động theo tín hiệu analog Hệ thống điều chỉnh pH phần hệ thống SCADA, nhiên coi hệ SCADA Việc đưa giải pháp ứng dụng hệ thống SCADA vào phía sau việc triển khai hệ thống vơ tốn kém, tích hợp vào hệ thống khó khả thi nhiều Các bước triển khai SCADA bao gồm: Lắp đặt cảm biến thiết bị giám sát điểm quan trọng trình xử lý nước thải, lưu lượng, độ dày bùn, nồng độ oxy hòa tan, BOD, COD, TSS, N, P thông số khác Thiết lập kết nối cảm biến hệ thống SCADA để thu thập, lưu trữ phân tích liệu liên tục từ trình xử lý nước thải Sử dụng người, thuật toán phần mềm phân tích liệu để đưa định điều chỉnh tối ưu hóa q trình xử lý dựa liệu thực tế Tích hợp hệ thống SCADA với hệ thống điều khiển tự động, van điều khiển, máy bơm, thiết bị xử lý khác, để giúp điều chỉnh hoạt động hệ thống cách linh hoạt xác Đào tạo nhân viên vận hành trạm xử lý cách sử dụng quản lý hệ thống SCADA, giúp họ có khả giám sát, phát cố, thực biện pháp khắc phục kịp thời Mặc dù phương pháp khó khăn tốn kém, việc kết hợp hệ thống SCADA giúp nâng cao hiệu đảm bảo tính bền vững trạm xử lý nước thải tập trung khu cơng nghiệp cách tồn diện Điều giúp tiết kiệm chi phí đầu tư vận hành, đồng thời đáp ứng nhu cầu xử lý nước thải ngày tăng tương lai 3.3.2.3 Cải tạo bể hiếu khí Hiệu xử lý sinh học cụm bể AO chưa tốt, cải tạo bể hiếu 78 khí thành bể MBR (Membrane Bioreactor) MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) Việc làm tăng hàm lượng vi sinh vật bể phản ứng, nâng cao hiệu xử lý Ưu tiên cải tạo thành bể MBBR trình cải tạo đơn giản có ưu điểm sau: - Chi phí đầu tư: Cải tạo thành bể MBBR thường có chi phí đầu tư thấp so với bể MBR Bể MBBR yêu cầu thêm giá thể di động vào bể hiếu khí tại, bể MBR yêu cầu lắp đặt màng lọc hệ thống khugn đỡ phức tạp - Chi phí vận hành: Chi phí vận hành bể MBBR thường thấp so với bể MBR Bể MBR yêu cầu lượng cao để trì áp suất màng lọc Bên cạnh đó, chi phí thay bảo dưỡng màng lọc bể MBR cao - Hiệu suất xử lý: Bể MBR thường có hiệu suất xử lý cao hơn, loại bỏ nhiều chất hữu vi sinh vật so với bể MBBR Tuy nhiên, bể MBBR đảm bảo hiệu suất xử lý đáng kể thường đủ đạt tiêu chuẩn xả thải - Độ nhạy cảm: Bể MBR có độ nhạy cảm cao với thay đổi nước thải điều kiện vận hành, bể MBBR có độ linh hoạt khả thích ứng tốt - Bảo trì vận hành: Bể MBBR dễ dàng bảo trì vận hành bể MBR Bể MBR yêu cầu kiểm tra, vệ sinh thay màng lọc định kỳ, bể MBBR không yêu cầu bảo dưỡng đặc biệt cho giá thể di động - Độ bền tuổi thọ: Bể MBBR có độ bền tuổi thọ cao bể MBR Giá thể di động bể MBBR có tuổi thọ dài bị hư hỏng so với màng lọc bể MBR, giảm thiểu chi phí thay bảo dưỡng - Khả mở rộng, thay thế: Cả hai công nghệ có khả mở rộng điều chỉnh theo nhu cầu Tuy nhiên, bể MBBR dễ dàng thay đổi giá thể di động để tăng giảm khả xử lý, bể MBR cần thay đổi hệ thống màng lọc khung đỡ phức tạp Dựa ưu điểm trên, cải tạo bể hiếu khí thành bể MBBR thích hợp bể MBR trường hợp cần giảm chi phí đầu tư vận hành, đồng thời đạt hiệu suất xử lý đáng kể dễ dàng bảo trì Hơn nữa, thơng số ô nhiễm sau xử lý KCN Vân Trung không vượt cao thường xuyên, cải tạo thành bể MBBR hồn tồn đáp ứng yêu cầu xử lý 79 Có thể xác định lượng giá thể cần thêm vào để biến bể hiếu khí thành bể MBBR để xử lý N (do thơng số nhiễm chủ yếu), dựa vào công thức [22]: V = Q x (Nin - Nout) / (η x K) Sau xác định thông số này, bạn sử dụng cơng thức sau để tính tốn lượng giá thể cần thêm vào: Trong đó: - V: Thể tích giá thể MBBR cần thêm vào (m3) - Q: Lưu lượng nước thải cần xử lý (m3/ngày) - Nin: Nồng độ N nước thải đầu vào (mg/L) - Nout: Nồng độ N mong muốn nước thải sau xử lý (mg/L) - η: Hiệu suất loại bỏ N giá thể MBBR (%) - K: Hệ số chuyển đổi nồng độ N thể tích giá thể (mg/L.m3) Hệ số chuyển đổi K hiệu suất loại bỏ N phụ thuộc vào loại giá thể MBBR điều kiện vận hành hệ thống Có thể tham khảo thơng tin từ nhà sản xuất giá thể MBBR tài liệu kỹ thuật liên quan để xác định giá trị cho phù hợp 3.3.3 Biện pháp liên quan quản lý Để nâng cao hiệu xử lý, ngồi biện pháp cơng nghệ, kỹ thuật cần tới biện pháp quản lý để trình xử lý diễn hiệu bền vững Một số biện pháp kể đến như: 3.3.3.1 Tăng cường giám sát kiểm soát chất lượng xử lý nguồn Việc xử lý nguồn nhà máy trước thải vào trạm xử lý nước thải tập trung chưa giám sát chặt chẽ Có thể nhiều nguyên nhân như: hệ thống xử lý không hiệu quả, hệ thống xử lý gặp cố… mà nước thải trước xả vào hệ thống xử lý tập trung không đáp ứng tiêu chuẩn khu cơng nghiệp Vì vậy, cần tăng cường biện pháp giám sát kiểm sốt nguồn, thực sau: - Biện pháp trực tiếp: + Xác định đặt rõ quy định, quy tắc nghiêm ngặt xử lý nước thải nguồn trước xả thải vào hệ thống xử lý tập trung KCN Đảm bảo nhà máy, doanh nghiệp phải tuân thủ + Thiết lập hệ thống giám sát đánh giá hiệu nhà máy cơng 80 trình xử lý nước thải nhà máy KCN cách lấy mẫu phân tích định kì lắp đặt hệ thống quan trắc online (chỉ thơng số nhiễm để tiết kiệm kinh phí) - Biện pháp gián tiếp: + Có sách khuyến khích hỗ trợ doanh nghiệp việc sử dụng công nghệ trình sản xuất tiến hành tối ưu hóa để giảm nguồn nhiễm Điều bao gồm việc sử dụng quy trình khép kín, tái sử dụng nước, tái chế chất thải ứng dụng kỹ thuật xử lý tiên tiến Tạo chế khuyến khích kỷ luật cho doanh nghiệp có hiệu suất tốt việc xử lý nước thải tuân thủ quy định, ưu đãi thuế chứng nhận môi trường + Đào tạo nâng cao lực cho nhân viên giám sát, để họ có kiến thức kỹ cần thiết để hiểu xử lý vấn đề liên quan đến xử lý nước thải + Xây dựng chế hợp tác chặt chẽ doanh nghiệp KCN, quan quản lý tổ chức liên quan để chia sẻ thông tin kinh nghiệm quản lý xử lý nước thải + Thúc đẩy liên kết với trường đại học, viện nghiên cứu chuyên gia lĩnh vực môi trường để nâng cao khả quản lý xử lý nước thải KCN 3.3.3.2 Biện pháp liên quan đến tuần hồn nước Có nhiều biện pháp liên quan đến tuần hoàn nước (tái sử dụng tái chế nước thải) trình xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp Nước thải xử lý từ q trình xử lý tái sử dụng cho mục đích khác khu công nghiệp, bao gồm: - Sử dụng nước tái chế cho mục đích làm mát hệ thống khơng cần nước tinh khiết sử dụng để làm hệ thống, thiết bị công nghiệp Nước thải tái sử dụng nước thải cho q trình sản xuất q trình cơng nghệ khác nhà máy - Tận dụng nước thải xử lý cho mục đích tưới cây: Nước thải sau loại bỏ chất ô nhiễm độc hại, xử lý đến mức đáp ứng để sử dụng cho mục đích trồng trọt sử dụng để chăm sóc cối cảnh quan xung quanh KCN 81 KẾT LUẬN Các kết thu nghiên cứu cung cấp cho nhìn sâu sắc tình hình vận hành quản lý trạm xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp bối cảnh cơng nghiệp hóa, đại hố ngày Mặc dù có thành tựu đáng kể việc xử lý nước thải, tồn nhiều thách thức hạn chế mà cần đối mặt giải để nâng cao hiệu xử lý bảo vệ nguồn nước môi trường sống Dựa kết nghiên cứu, đề xuất loạt giải pháp nhằm nâng cao hiệu xử lý nước thải khu công nghiệp, bao gồm: Các biện pháp liên quan đến thiết kế: Bao gồm dự đốn lượng nước thải, lựa chọn cơng nghệ xử lý thiết kế hệ thống có tính linh hoạt, khả mở rộng sau Nâng cấp, tạo công nghệ xử lý tại: Bao gồm tăng cường xử lý sơ bộ, điều chỉnh pH theo tín hiệu analog, hệ thống giám sát điều khiển tự động từ xa SCADA, cải tạo bể hiếu khí Tăng cường biện pháp liên quan đến quản lý: Bao gồm việc tăng cường giám sát, kiểm soát nước thải trước vào trạm xử lý nước thải tập trung khu công nghiệp biện pháp liên quan đến tuần hoàn nước Những giải pháp không giúp nâng cao hiệu xử lý nước thải khu cơng nghiệp, mà cịn góp phần bảo vệ môi trường, tiết kiệm nguồn nước nâng cao chất lượng sống cho cộng đồng xung quanh Để đạt mục tiêu này, hợp tác đồng lịng gi ữa quyền, doanh nghiệp cộng đồng vơ quan trọng Bên cạnh đó, cần có quan tâm đầu tư liên tục vào nghiên cứu khoa học, cơng nghệ, nhằm tìm giải pháp phương pháp xử lý nước thải tốt hơn, hiệu Tóm lại, việc nâng cao hiệu xử lý nước thải khu cơng nghiệp địi hỏi nỗ lực quyền, doanh nghiệp cộng đồng Với giải pháp đề xuất, hy vọng không cải thiện hiệu xử lý nước thải, mà cịn góp phần vào việc bảo vệ môi trường, tiết kiệm nguồn nước nâng cao 82 chất lượng sống cho cộng đồng xung quanh Để thành cơng, cần có đồng lịng hợp tác chặt chẽ bên liên quan, đặc biệt việc áp dụng phổ biến công nghệ giải pháp 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] E L Glaeser, G A Ponzetto, and Y Zou, "Urban networks: Connecting markets, people, and ideas," Papers in Regional Science, vol 95, no 1, pp 17-59, 2016 U Deichmann, S V Lall, S J Redding, and A J Venables, "Industrial Location in Developing Countries," The World Bank Research Observer, vol 23, no 2, pp 219-246, 2008, doi: 10.1093/wbro/lkn007 (2018) Nghị định quy định quản lý khu công nghiệp khu kinh tế (Nghị định 82/2018/NĐ-CP) E L Glaeser and J D Gottlieb, "The wealth of cities: Agglomeration economies and spatial equilibrium in the United States," Journal of economic literature, vol 47, no 4, pp 983-1028, 2009 M Delgado, M E Porter, and S Stern, "Clusters, convergence, and economic performance," Research policy, vol 43, no 10, pp 1785-1799, 2014 D Albalate, G Bel, and R R Geddes, "Recovery risk and labor costs in public–private partnerships: Contractual choice in the US water industry," Local Government Studies, vol 39, no 3, pp 332-351, 2013 C Van Beers and F Zand, "R&D cooperation, partner diversity, and innovation performance: an empirical analysis," Journal of Product Innovation Management, vol 31, no 2, pp 292-312, 2014 Vụ Quản lý khu kinh tế, "Báo cáo tình hình thành lập phát triển KCN, KKT tháng năm 2021," Cổng thông tin điện tử Bộ Kế hoạch Đầu tư, 2021 Enviliance ASIA, "Water management in Vietnam," in https://enviliance.com/, ed https://enviliance.com/regions/southeastasia/vn/vn-water, 2019 Lê Trình, Quan trắc kiểm sốt nhiễm mơi trường nước Nhà xuất bản, 1997 H B v T n v M t V Nam, "Báo cáo Trung tâm Công nghệ Môi trường (ENTEC)," 05/2009 D D K Paul E.Morkovsky, "Process and apparatus for electrocoagulative treatment of industrial waste water," US Patent, US 6,689,271 B2, 2004 a d Patwardhan, "Industrial wasterwater treatment," Lewis Publishers, Chapter 1, 2005 Cổng Thông tin điện tử Bộ Kế hoạch Đầu tư, "Tình hình phát triển KCN, KKT nước năm 2012," in www.mpi.gov.vn, ed https://www.mpi.gov.vn/Pages/tinbai.aspx?idTin=3845, 2013 T X Lai; and N T Dương, Xử lý nước thải công nghiệp Xây dựng, 2009 84 [16] Chi cục bảo vệ Môi trường Đồng Nai, "Báo cáo giám sát môi trường khu công nghiệp AMATA," 03/2010 [17] Ban Quản lý khu cơng nghiệp tỉnh Hải Dương, "Báo cáo tình hình quản lý bảo vệ môi trường khu công nghiệp địa bàn tỉnh Hải Dương năm 2013," 2013 [18] S T n v M t t H Dương, "Báo cáo trạng môi trường tỉnh Hải Dương năm 2014," 2015 [19] Ban đạo quốc gia Cung cấp nước Vệ sinh môi trường, "Dự án đầu tư xây dựng Trạm xử lý nước thải Khu công nghiệp Nguyễn Đức Cảnh," ed Trung tâm Tư vấn Chuyển giao Công nghệ Nước Môi trường,, 2007 [20] Nguyễn Thị Thảo, "Đánh giá hiệu xử lý nước thải khu công nghiệp Vân Trung, huyện Việt Yên, tỉnh Bắc Giang," Trường Đại học Lâm nghiệp, 2018 [21] Phạm Thanh Tuấn, "Cơ sở dự báo lượng nước thải phục vụ đánh giá tác động môi trường dự án đầu tư xây dựng sở hạ tầng khu công nghiệp điều kiện Việt Nam: Luận án TS Khoa học môi trường: 624403," H.: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, 2018 [22] Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery McGraw-Hill Education, 2014 [23] H Pant and K Reddy, "Phosphorus sorption characteristics of estuarine sediments under different redox conditions," Journal of environmental quality, vol 30, no 4, pp 1474-1480, 2001 [24] G.-H Chen, M C van Loosdrecht, G A Ekama, and D Brdjanovic, Biological wastewater treatment: principles, modeling and design IWA publishing, 2020 [25] F Water Environment, Operation of Municipal Wastewater Treatment Plants: MoP No 11, Sixth Edition, Volume Edition ed New York: McGraw-Hill Education (in en), 2008 [26] European Commission, Default emission factors for industrial processes 2007 [27] Y L J Li, and H Wu,, "A decision tree model for predicting the effluent characteristics of textile wastewater treatment plants," International Journal of Environmental Research and Public Health, 2017 [28] C W C Wang, Z Feng,, "Influence of organic carbon sources on nitrogen and phosphorus removal in biofilm-based wastewater treatment systems," Water Science and Technology, 2017 [29] City of Tacoma Environmental Service, Stormwater Management Manual (SWMM) (July 2021 Edition) 2021 [30] A.-O C Bukola, G A Francis, A Patience, and O A Olalekan, "Effects of different storage temperature on the physicochemical properties of cooking oils available in Nigeria markets," Eur J Acad Essay, vol 2, pp 7-14, 2015 85