STVN – Một sản phẩm công nghệ đã được thiết kế và chế tạo bởi các kỹ sư người Việt Nam có khả năng xử lý nước thải trong một thiết bị nhỏ gọn mà không cần sử dụng bất kỳ hoá chất hay công trình phụ trợ nào. Chúng tôi xin trình bày đề tài nghiên cứu: "NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MODUL XỬ LÝ NƯỚC THẢI DVIS PHÂN TÁN THEO CƠ CHẾ "PLUG&PLAY - CẮM LÀ CHẠY"".
Đề tài này được tài trợ kinh phí nghiên cứu bởi Công ty Cổ phần Xây dựng và Môi trường Việt Nam (Vinse) và được chủ nhiệm bởi Ts. Trịnh Xuân Đức và Ths. Lê Anh Tuấn. Các đơn vị áp dụng đề tài này là Tập đoàn Than và khoáng sản cùng Tập đoàn Viettel. Một sản phẩm công nghệ được thiết kế và chế tạo bởi các kỹ sư người Việt Nam có thể làm sạch nước thải chỉ trong một thiết bị nhỏ gọn mà không cần đến bất kỳ hoá chất và công trình phụ trợ nào. Xin giới thiệu đề tài: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MODUL XỬ LÝ NƯỚC THẢI DVIS PHÂN TÁN THEO CƠ CHẾ “PLUG&PLAY – CẮM LÀ CHẠY”.
Đây là đề tài do Công ty Cổ phần Xây dựng và Môi trường Việt Nam (Vinse) tài trợ kinh phí nghiên cứu, chủ nhiệm đề tài Ts. Trịnh Xuân Đức và Ths. Lê Anh Tuấn. Đơn vị tiếp nhận áp dụng Tập đoàn Than và khoáng sản, Tập đoàn Viettel.
Sau đây là nội dung chi tiết của đề tài được nhóm phóng viên chúng tôi tổng hợp giới thiệu dưới đây:
Tóm tắt nội dung đề tài:
Đề tài nghiên cứu và phát triển modul thiết bị xử lý nước thải DVIS đã được thực hiện thông qua các bước nghiên cứu hiện trạng nước thải, chế tạo vật liệu mang DHY01, thiết kế modul DVIS, sản xuất và lắp đặt cơ khí, nuôi cấy vi sinh, chạy thử và điều chỉnh, cuối cùng là hoàn thiện và ứng dụng thực tế.
Đây là một tiến bộ quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước thải, mang lại hy vọng cho việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ sự phát triển bền vững.Modul thiết bị xử lý nước thải DVIS phân tán theo cơ chế “Plug and play – Cắm là chạy” do các chuyên gia tại Công ty cổ phần Xây dựng và Môi trường Việt Nam (Vinse) và Viện khoa học kỹ thuật hạ tầng và môi trường (SIIEE) thuộc VUSTA, nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Trịnh Xuân Đức, chủ nhiệm đề tài, và thạc sĩ Lê Anh Tuấn đồng chủ nhiệm.
Quá trình nghiên cứu và chế tạo của đề tài đã được thực hiện trong khoảng thời gian từ 2017 đến 2020. Quá trình này đã đi qua các bước nghiên cứu và thực hiện như sau:
Nghiên cứu hiện trạng đặc trưng nước thải: Trước khi tiến hành chế tạo modul DVIS, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một quá trình nghiên cứu kỹ lưỡng về các đặc trưng của nước thải. Việc này giúp hiểu rõ về nguồn gốc và thành phần của nước thải, từ đó xác định các yêu cầu và tiêu chuẩn cần đạt trong quá trình xử lý.
Nghiên cứu chế tạo vật liệu mang DHY01: Một phần quan trọng trong quá trình chế tạo modul DVIS là việc phát triển vật liệu mang mang mã DHY01. Nhóm nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu để tạo ra vật liệu mang này, có khả năng tương tác và tạo môi trường thuận lợi cho quá trình xử lý nước thải.
Tính toán thiết kế modul DVIS: Sau khi có được vật liệu mang DHY01, nhóm nghiên cứu đã tiến hành tính toán và thiết kế modul DVIS. Quá trình này bao gồm việc xác định kích thước và hình dạng của modul, cũng như các thông số kỹ thuật quan trọng khác.
Sản xuất chế tạo cơ khí và lắp đặt hoàn thiện: Sau khi hoàn thành thiết kế, nhóm nghiên cứu đã tiến hành sản xuất, chế tạo cơ khí và lắp đặt modul DVIS. Việc này đảm bảo rằng modul được chế tạo chính xác và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật.
Nuôi cấy vi sinh lên vật liệu mang: Một trong những bước quan trọng trong quá trình xử lý nước thải là sử dụng vi sinh vật để phân hủy các chất ô nhiễm. Do đó, sau khi modul DVIS được chế tạo, nhóm nghiên cứu đã tiến hành quá trình nuôi cấy vi sinh lên vật liệu mang DHY01. Vi sinh vật sẽ tương tác với vật liệu mang để tạo ra một môi trường phù hợp cho quá trình xử lý nước thải.
Tiến hành chạy thử lấy các thông số kỹ thuật: Để đảm bảo hiệu quả và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, modul DVIS đã được tiến hành chạy thử với mục đích lấy các thông số kỹ thuật cần thiết. Quá trình này giúp đánh giá và điều chỉnh để đảm bảo modul hoạt động ổn định và đạt hiệu suất tối ưu trong việc xử lý nước thải.
Hoàn thiện và ứng dụng thực tế: Sau khi chạy thử và đánh giá kết quả, modul DVIS đã được hoàn thiện và sẵn sàng để áp dụng thực tế. Quá trình này bao gồm việc đảm bảo tính bền vững của modul, đánh giá hiệu quả và tích hợp vào hệ thống xử lý nước thải hiện có hoặc triển khai mới.
Quá trình nghiên cứu và chế tạo được thực hiện từ 2017 – 2020, thông qua các bước như sau: Nghiên cứu hiện trạng đặc trưng nước thải; Nghiên cứu chế tạo vật liệu mang DHY01; Tính toán thiết kế modul DVIS; Sản xuất chế tạo cơ khí và lắp đặt hoàn thiện; Nuôi cấy vi sinh lên vật liệu mang; Tiến hành chạy thử lấy các thông số kỹ thuật; Hoàn thiện và ứng dụng thực tế.
Cơ sở lý thuyết
Thiết bị xử lý nước thải DVIS được phát triển dưới sự chủ trì của tiến sĩ Trịnh Xuân Đức, người đã nghiên cứu và phát triển công nghệ lồng quay sinh học dựa trên lý thuyết và mô hình động học lai ghép của công nghệ màng vi sinh dính bám (Fixed biofilm reactor – FBR) kết hợp với màng vi sinh bán chuyển động (Semi-Moving Bed Biofilm Reactor – S-MBBR).
Công nghệ sử dụng kỹ thuật màng vi sinh bám dính (MBF) kết hợp với màng vi sinh bán chuyển động (S-MBBR) là một trong những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay trong việc xử lý nước thải và nước sạch.
Công nghệ MBF sử dụng màng vi sinh bám dính để loại bỏ các hạt bẩn và vi sinh vật từ nước thải hoặc nước sạch. Màng vi sinh bám dính được tạo ra từ vật liệu polymer hoặc sợi tổng hợp và được cấy các vi khuẩn và vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Khi nước thải được đẩy qua các màng vi sinh bám dính, vi khuẩn và vi sinh vật này sẽ phân hủy các chất hữu cơ và vi sinh vật.
Công nghệ S-MBBR sử dụng các màng vi sinh bán chuyển động để phân hủy các chất hữu cơ trong nước. Các màng vi sinh bán chuyển động là những màng nhỏ chứa vi khuẩn và vi sinh vật, được phân tán trong hệ thống. Khi nước thải được đẩy qua các màng vi sinh bán chuyển động này, vi khuẩn và vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ trong nước.
Kết hợp công nghệ MBF và S-MBBR tạo ra một giải pháp toàn diện cho xử lý nước thải. Màng vi sinh bám dính của MBF có khả năng loại bỏ các hạt bẩn lớn và các chất hữu cơ phức tạp, trong khi màng vi sinh bán chuyển động của S-MBBR có thể phân hủy các chất hữu cơ đơn giản và phân tán hơn. Sự kết hợp này giúp tăng hiệu suất và giảm chi phí và thời gian xử lý.
Mô hình các phản ứng sinh học diễn ra trong các vật liệu mang được trình bày như hình vẽ dưới đây. Bằng cách cắt ngang lớp vật liệu mang vi sinh trong thiết bị, chúng ta có thể quan sát các quá trình phát triển của các tập đoàn vi khuẩn khác nhau từ bên ngoài vào lõi của vật liệu.
Mô hình này cho thấy rõ ba quá trình xử lý nước thải là hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí. Điều này là điểm đặc biệt trong các nghiên cứu về xử lý nước thải, mở ra khả năng phát triển hệ thống xử lý tích hợp các quá trình phân huỷ trong cùng một bể thay vì sử dụng ba bể riêng biệt như các công nghệ truyền thống.
Đặc biệt, quá trình xử lý amoni cũng được thực hiện đồng thời trên bề mặt vật liệu mang mà không có sự tranh chấp giữa các loại vi khuẩn. Điều này là kết quả của đặc tính đặc biệt và hữu ích của vật liệu mang DHY01, được chế tạo bởi công ty Vinse. Chi tiết của quá trình này có thể được giải thích như sau:
Giai đoạn 1 là quá trình nitrat hoá amoni do vi khuẩn hiếu khí trên bề mặt vật liệu mang. Khí nitrat sau đó di chuyển nhanh chóng vào lõi vật liệu do chênh lệch áp suất, với tốc độ cao gấp 5 lần so với oxy. Điều này làm cho lớp thứ hai của vật liệu rơi vào trạng thái thiếu khí, tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn này phát triển và khử nitrat thành nitrit.
Tại lớp thứ ba, quá trình khử nitrit thành nitro tự do diễn ra. Đây là một quá trình phức tạp vì vi khuẩn trong lớp này cần cơ chất để thực hiện khử nitrit. Tuy nhiên, do đặc tính kỵ khí của lớp thứ ba, các vi khuẩn này chết đi và cung cấp một lượng cơ chất cho quá trình khử nitrit, đảm bảo đáp ứng 30-40% nhu cầu cần thiết.
Như vậy, công nghệ xử lý nước thải DVIS sử dụng công nghệ lồng quay sinh học với kết hợp MBF và S-MBBR mang lại một phương pháp hiệu quả và tiết kiệm trong xử lý nước thải. Kết hợp giữa màng vi sinh bám dính của công nghệ MBF và màng vi sinh bán chuyển động của công nghệ S-MBBR tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh, giúp loại bỏ cả các hạt bẩn lớn và các chất hữu cơ phức tạp.
Qua mô hình phản ứng sinh học trong vật liệu mang, ta có thể thấy rõ sự phát triển của các tập đoàn vi khuẩn từ bên ngoài vào lõi của vật liệu. Điều này cho phép các quá trình xử lý nước thải như hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí diễn ra trong cùng một bể, đồng thời tối ưu hóa việc xử lý amoni mà không gặp sự tranh chấp giữa các loại vi khuẩn.
Vật liệu mang DHY01, được công ty Vinse chế tạo, chơi một vai trò quan trọng trong việc thực hiện các quá trình này. Với đặc tính đặc biệt và hữu ích, vật liệu mang này cho phép vi khuẩn hiếu khí phát triển và hoạt động nhưng không gây tranh chấp với vi khuẩn khác trong việc xử lý amoni. Điều này đảm bảo hiệu quả và hiệu suất của quá trình xử lý nước thải.
Công nghệ xử lý nước thải DVIS sử dụng các quá trình sinh học phân huỷ trong cùng một bể, giúp giảm thiểu chi phí và thời gian xử lý. Ngoài ra, sự kết hợp giữa công nghệ MBF và S-MBBR cung cấp một phương pháp toàn diện và hiệu quả trong việc loại bỏ các chất hữu cơ và vi sinh vật từ nước thải, đồng thời đảm bảo chất lượng nước sạch sau khi qua quá trình xử lý.
Với những ưu điểm và tiềm năng của công nghệ DVIS, nó có thể được áp dụng trong các ngành công nghiệp, hộ gia đình, và các khu đô thị để xử lý nước thải một cách hiệu quả, bảo vệ môi trường.Thiết bị xử lý nước thải DVIS sử dụng công nghệ lồng quay sinh học được tiến sĩ Trịnh Xuân Đức chủ trì nghiên cứu phát triển trên cơ sở lý thuyết và mô hình động học lai ghép của công nghệ màng vi sinh dính bám (Fixed biofilm reactor– FBR) kết hợp màng vi sinh bán chuyển động (Semi-Moving Bed Biofilm Reactor (S-MBBR)).
Công nghệ xử lý nước bằng kỹ thuật màng vi sinh bám dính (MBF) kết hợp với màng vi sinh bán chuyển động (S-MBBR) là một trong những công nghệ tiên tiến nhất hiện nay để xử lý nước thải và nước sạch.
Công nghệ MBF sử dụng màng vi sinh bám dính để lọc các hạt bẩn và vi sinh vật từ nước thải hoặc nước sạch. Màng vi sinh bám dính được tạo ra từ vật liệu polymer hoặc sợi tổng hợp, và được cấy các vi khuẩn và vi sinh vật có khả năng phân hủy các chất hữu cơ. Khi nước thải được đẩy qua các màng vi sinh bám dính, các chất hữu cơ và vi sinh vật sẽ bị phân hủy bởi vi khuẩn và vi sinh vật này.
Công nghệ S-MBBR sử dụng các màng vi sinh chuyển động để phân hủy các chất hữu cơ trong nước. Các màng vi sinh chuyển động là các màng nhỏ có chứa các vi khuẩn và vi sinh vật, được đặt trong một hệ thống ở dạng phân tán. Khi nước thải được đẩy qua các màng vi sinh chuyển động này, các chất hữu cơ sẽ được phân hủy bởi vi khuẩn và vi sinh vật trong các màng.
Kết hợp công nghệ MBF và S-MBBR cung cấp một giải pháp toàn diện để xử lý nước thải. Các màng vi sinh bám dính của MBF có khả năng loại bỏ các hạt bẩn lớn và các chất hữu cơ dạng phức tạp, trong khi các màng vi sinh chuyển động của MBBR có thể phân hủy các chất hữu cơ dạng đơn giản và phân tán hơn. Sự kết hợp này cung cấp hiệu quả cao và giảm thiểu được chi phí và thời gian xử lý.
Mô hình các phản ứng sinh hoá diễn ra trong các vật liệu mang đã được trình bày như hình vẽ dưới đây. Cắt ngang lớp vật liệu mang vi sinh của thiết bị cho thấy được các quá trình phát triển của các tập đoàn vi khuẩn khác nhau theo chiều từ ngoài vào trong lõi của vật liệu đã thể hiện được 3 quá trình xử lý nước thải là hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí. Điều này là điểm rất mới trong các nghiên cứu về xử lý nước thải, nó mở ra cho việc phát triển một hệ thống xử lý tích hợp các quá trình phân huy trong cùng một bể thay vì phải 3 bể riêng biệt như các công nghệ truyền thống. Đặc biệt hơn chính là quá trình xử lý amoni cũng được thực hiện đồng thời trên bề mặt vật liệu mang mà không xảy ra tranh chấp giữa các loại vi khuẩn với nhau. Điều này thực hiện được là nhờ đặc tính vô cùng hữu ích của vật liệu mang DHY01 do công ty Vinse chế tạo.
Có thể lý giải chi tiết qua trình này như sau: giai đoạn 1 là quá trình nitrat hoá amoni bởi các vi khuẩn hiếu khí trên bề mặt vật liệu, khí nitrat lập tức di chuyển vào bên trong lõi vật liệu do chênh lệch áp suất với tốc độ cao gấp 5 lần so với ô xi, khiến cho lớp thứ 2 rơi vào trạng thái thiếu khí tạo điều kiện thuận lợi cho vi khuẩn này phát triển tiền hành khử nitrat thành nitrit, tại lớp thứ 3 diễn ra quá trình khử nitrit thành nitro tự do, đây là quá trình phức tạp vì các vi khuẩn này cần cơ chất để thực hiện quá trình khử, nhưng do đặc tính kỵ khí ở lớp thứ 3 các vi khuẩn này chết đi cung cấp một lượng cơ chất cho quá trình khử nitrit đảm bảo 30-40% nhu cầu.
Vật liệu mang DHY01
Vật liệu mang DHY01 là một loại vật liệu mang được sáng tạo thành công bởi nhóm tác giả để đảm bảo mô hình động học với ba quá trình xử lý tích hợp trong cùng một bể với điều kiện hiếu khí. Vật liệu mang này được tạo ra bằng cách sử dụng vật liệu polyurethan (PU) dạng mút xốp có kích thước theo khối lập phương là 1x1x1cm và 2x2x2cm. Các mẫu vật liệu mang này được đặt trong các quả cầu nhựa có đường kính 7,5 hoặc 10cm.
Để đánh giá diện tích bề mặt của vật liệu mang, nhóm tác giả đã sử dụng phương pháp hình học. Kết quả cho thấy diện tích bề mặt vật liệu DHY01 nằm trong khoảng từ 6000 đến 8000 m2/m3. So với các vật liệu mang khác như BioChip của Đức (diện tích bề mặt 3000 m2/m3) và PAV-gel của Nhật (diện tích bề mặt 2500-3000 m2/m3) cùng dạng xốp, DHY01 vẫn có lợi thế với diện tích bề mặt lớn. Điều này cho phép DHY01 tích lũy mật độ sinh khối cao trong khi vẫn giữ được chiều dày thấp của lớp màng vi sinh.
Các đặc trưng kỹ thuật của vật liệu mang DHY01 được mô tả như sau: độ xốp của vật liệu mang nằm trong khoảng 92-96%; thể tích xốp là 28-34 cm3/g; diện tích bề mặt từ 6000-8000 m2/m3; khối lượng riêng biểu kiến dao động từ 20-45 g/l; thành phần phụ gia CaCO3 chiếm 20%; kích thước hình học của chất mang bao gồm hai loại điển hình là 1,0cm x 1,0cm x 1,0cm và 2,0cm x 2,0cm x 2,0cm.
Để có thể đảm bảo được mô hình động học nêu trên với 3 quá trình xử lý tích hợp trong một bể (trong cùng một điều kiện hiếu khí), nhóm tác giả đã thực hiện với loại vật liệu mang khác nhau để thử nghiệm và đã sáng tạo thành công vật liệu mang DHY01 bằng vật liệu polyurethan (PU) dạng mút xốp có kích thước theo khối lập phương 1x1x1cm và 2x2x2cm, sau đó được đặt trong các quả cầu nhựa có đường kính 7,5 hoặc10cm như hình bên. Diện tích bề mặt của vật liệu được đánh giá qua phương pháp hình học với diện tích bề mặt vật liệu nằm trong khoảng từ 6000-8000 m2/m3. Diện tích bề mặt của chất mang sử dụng vào loại cao, kể cả khi so sánh nó với vật liệu cùng dạng xốp như BioChip, sản phẩm mới của Đức, là 3000 m2/m3, hay vật liệu PAV-gel của Nhật là 2.500-3.000 m2/m3, thì DHY01 vẫn có lợi thế của vật liệu có diện tích bề mặt lớn là tích lũy được mật độ sinh khối cao trong khi vẫn duy trì được chiều dày thấp của lớp màng vi sinh. Đặc trưng kỹ thuật của vật liệu mang DHY01 cụ thể như sau: Độ xốp của vật liệu mang: 92 – 96 %; Thể tích xốp: 28 – 34 cm3/g; Diện tích bề mặt: 6.000 – 8.000 m2/m3; Khối lượng riêng biểu kiến: 20 – 45 g/l; Thành phần phụ gia CaCO3: 20 %; Kích thước hình học của chất mang: Hai loại điển hình là 1,0cm x 1,0cm x 1,0cm và 2,0cm x 2,0cm x 2,0cm.
Thiết kế chế tạo thiết bị DIVS
Một hệ thống xử lý nước thải được nghiên cứu chi tiết để tích hợp thành một thiết bị chạy theo nguyên tắc “Plug & Play – Cắm là chạy”. Để đạt được điều này, các kỹ sư của Vinse đã áp dụng công nghệ LỒNG SINH HỌC, trong đó các quả cầu chứa vật liệu xốp được đặt trong các lồng inox đục lỗ, và lồng này được đặt ngập 40% trong nước. Động cơ của hệ thống giúp lồng quay và mang ngậm nước, sau đó vật liệu lồng sẽ vòng lên mặt thoáng để lấy ô xi, tạo hiệu ứng như máy giặt để rửa các hạt vật liệu. Quá trình này giúp vắt nước và tạo khoang trống cho không khí tràn vào, cung cấp ô xi cho vi khuẩn hiếu khí. Các thí nghiệm về tốc độ vòng quay đã được tiến hành để đạt đến điểm bão hoà ô xi trong bể phản ứng, luôn duy trì ở mức 6mg/l (mức bão hoà là 8mg/l). Số ngăn tối thiểu của lồng quay là 2 để đảm bảo không có dòng chảy tắt.
Sau khi nước qua quá trình xử lý trong hệ thống lồng sinh học, nước sẽ được bơm vào một hệ thống bể lọc chậm sử dụng vật liệu nổi, trong đó tiếp tục diễn ra các phản ứng sinh học và làm sạch cặn bùn do vi khuẩn sinh ra trong quá trình phản ứng sinh hoá. Nước sau khi xử lý sẽ được khử trùng bằng hệ thống khử trùng tích hợp có trong bể, đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn cột A theo Quy chuẩn Việt Nam 14-2008/BTNMT.
Toàn bộ thiết bị xử lý nước thải được chế tạo sẵn bằng các vật liệu như thép sơn epoxy, thép không rỉ hoặc nhựa composite. Hệ thống cũng được trang bị một hệ thống điều khiển tự động hoặc bán tự động, giúp quá trình vận hành trở nên đơn giản và thuận tiện. Sau khi hoàn thành việc sản xuất tại xưởng thiết bị Dvis, thiết bị sẽ được vận hành tại chỗ trong khoảng 2 tuần để kiểm tra và nuôi vi sinh vật. Sau giai đoạn này, thiết bị xử lý nước thải đã sẵn sàng để được vận hành mà không cần quá trình khởi động phức tạp.
Thiết bị xử lý nước thải DVIS được thiết kế đặc biệt để xử lý nước thải sinh hoạt mô hình phân tán, phục vụ cho các đối tượng như khu chung cư, cụm dân cư, khách sạn, bệnh viện, trường học, khu nghỉ dưỡng, làng nghề và cụm công nghiệp. Với công nghệ tiên tiến và tính năng “Plug & Play – Cắm là chạy”, thiết bị này có khả năng tích hợp nhiều công đoạn xử lý nước thải trong một thiết bị duy nhất.
Một hệ thống xử lý nước thải với rất nhiều các công đoạn khác nhau đã được nghiên cứu chi tiết để làm sao có thể tích hợp thành một thiết bị có thể chạy theo nguyên tắc “Plug & Play – Cắm là chạy”. Có nghĩa là tích hợp bể hiếu khí, thiếu khí và kỵ khí vào trong một bể duy nhất. Việc đó đã được các kỹ sư của Vinse thực hiện nhờ công nghệ LỒNG SINH HỌC đó là đặt các quả cầu chứa vật liệu xốp và trong các lồng inox đục lỗ sau được đặt ngập 40% trong nước. Một động cơ để hỗ trợ chuyển động của lồng quay sẽ đưa vật liệu mang ngậm nước rồi vòng lên mặt thoáng để lấy ô xi với cơ thế như máy giặt các hạt vật liệu sẽ được vắt nước tạo các khoang trống cho không khí tràn vào và vi khuẩn hiếu khí được cấp ô xi, các thí nghiệm về vận tốc vòng quay đã được tiến hành để tìm đến điểm bão hoà ô xi trong bể phản ứng luôn đạt 6mg/l (mức bão hoà là 8mg/l). Số ngăn của lồng quay tối thiểu là 2 để đảm bảo không có dòng chảy tắt. Nước sau khi qua hệ thống lồng sinh học sẽ được bơm vào một hệ thống bể lọc chậm bằng vật liệu nổi, ở đây tiếp tục diễn ra các phản ứng sinh hoá. Cũng như làm sạch các cặn bùn do vi khuẩn sinh ra trong bể phản ứng sinh hoá. Nước sau khi xử lý được khử trùng bằng hệ thống khử trùng tích hợp luôn trong bể để đảm bảo tiêu chuẩn cột A theo QCVN 14-2008/BTNMT.
Toàn bộ thiết bị xử lý nước thải được chết tạo sẵn bằng thép sơn epoxy, thép không rỉ hay bằng nhựa composit hoàn chỉnh cùng với hệ thống điện điều khiển tự động, bán tự động hay thủ công đều rất đơn giản và thuận tiện. Sau khi sản xuất xong tại xưởng thiết bị Dvis được tiến hành vận hành tại chỗ để kiểm tra và nuôi vi sinh vật dự kiến khoảng 2 tuần là co thể cung cấp cho khách hàng vận hành mà không cần quá trình khởi động.
Thiết bị xử lý nước thải DVIS được thiết kế để xử lý nước thải sinh hoạt mô hình phân tán cho các đối tượng như khu chung cư, cụm dân cư, khách sạn, bệnh viện, trường học, khu nghĩ dưỡng, làng nghề và các cụm công nghiệp.
Tính mới của sản phẩm
Sản phẩm mới của Viện SIIEE và VINSE đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực xử lý nước thải sau nhiều năm nghiên cứu và cải tiến. Các tính năng mới của sản phẩm này là kết quả của sự đột phá hoàn toàn so với các công nghệ truyền thống, và chúng bao gồm:
“Plug and play – Lắp xong là chạy”: Sản phẩm này được thiết kế nhằm tạo ra một thiết bị đơn giản chỉ có đầu vào và đầu ra, loại bỏ các công đoạn phức tạp. Một modul xử lý nước thải được tích hợp trong một thiết bị nhỏ gọn, có khả năng thực hiện toàn bộ quy trình xử lý nước thải bao gồm hiếu khí, thiếu khí, yếm khí, lắng, lọc và khử trùng.
Vật liệu độc đáo mang tính sinh học: Sản phẩm còn đặc biệt sáng tạo ra một loại vật liệu mang tính sinh học, đó là loại mút xốp được làm từ nhựa PU (polyurethane). Vật liệu này có bề mặt có tính tiến diện cao, tạo ra một môi trường thuận lợi cho các tập đoàn vi khuẩn cùng sinh sống. Loại vi khuẩn được sử dụng trong sản phẩm này có tên là DHY01.
Cải tiến hệ thống lồng quay và tự động hóa: Sản phẩm đã được cải tiến thành dạng lồng quay để tự động lấy ô xi trong không khí theo nguyên tắc tương tự như “máy giặt”. Đồng thời, hệ thống này sử dụng chênh lệch áp suất để đảm bảo luôn có lượng ô xi bão hòa trong bể phản ứng.
Những tính năng mới này mang lại nhiều lợi ích đáng kể cho việc xử lý nước thải. Sản phẩm không chỉ đơn giản và dễ sử dụng, mà còn đạt được hiệu suất cao trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm và khử trùng nước thải. Sự sáng tạo trong vật liệu và hệ thống xử lý cũng mang lại sự ổn định và độ tin cậy cho quá trình xử lý nước thải, giúp giảm thiểu rủi ro môi trường và đảm bảo chất lượng nước được xử lý đạt tiêu chuẩn.
Các chuyên gia của viện SIIEE và VINSE đã nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải nhiều năm và cải tiến để có được những bước đột phá khác biệt hoàn toàn so với các công nghệ truyền thống và nó biểu hiện ở các tính mới như sau: (1) “Plug and play-Lắp xong là chạy” đó là tạo ra một thiết bị chỉ có đầu và ra mà không còn nhiều công đoạn phức tap. Một modul xử lý đồng bộ nước thải được tích hợp trong một thiết bị nhỏ gọn nhằm hoàn thành tất cả các quy trình bao gồm hiếu khí, thiếu khí, yếm khí, lắng, lọc và khử trùng (2) Sáng tạo ra một loại vật liệu mang vi sinh độc đáo dạng mút xốp bằng nhựa PU có tiến diện bề mặt cao tạo ra “ngôi nhà” cho các tập đoàn vi khuẩn cùng sinh sống có tên là DHY01 (3) Cải tiến thành dạng lồng quay để lấy ô xi tự động trong không khí theo nguyên tắc “máy giặt” và chênh lệch áp suất khiến luôn đảm bảo lượng ô xi bão hoà trong bể phản ứng.
Khả năng ứng dụng
Thiết bị DVIS là một công nghệ xử lý nước thải tiên tiến được thiết kế với tính nhẹ nhàng, tích hợp, và khả năng vận hành đơn giản. Với thiết kế như vậy, không chỉ giúp tiết kiệm không gian mà còn thuận tiện cho việc di chuyển và lắp đặt. Đặc biệt, thiết bị DVIS không gây ra mùi hôi khó chịu và không tạo ra lượng bùn đáng kể, đảm bảo môi trường sạch sẽ và an toàn.
Công nghệ DVIS có khả năng xử lý hiệu quả các chất ô nhiễm trong nước thải. Các chỉ tiêu mà thiết bị này có thể xử lý bao gồm BOD5 (Biological Oxygen Demand) dưới 500mg/L, NH4+-N (Nito Amoniac) dưới 60mg/L, và TSS (Total Suspended Solids) dưới 250mg/L. Điều này đảm bảo rằng nước thải sau khi qua quá trình xử lý bởi thiết bị DVIS đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải theo QCVN 40:2011 và QCVN 14:2008 (cột A).
Thiết bị DVIS có thể được áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau như khu dân cư, bệnh viện, trường học, khu công nghiệp, cụm công nghiệp, làng nghề, sân golf, resorts, khách sạn, nhà hàng. Đặc điểm của thiết bị này là nó cho phép vận hành tự động, không yêu cầu sự can thiệp của nhân viên không có kiến thức và kinh nghiệm về vận hành trạm xử lý nước thải. Điều này đồng nghĩa với việc giảm bớt tài nguyên nhân lực và đồng thời đảm bảo hiệu suất xử lý nước thải một cách hiệu quả và ổn định.
Với quy mô công suất từ 2m3/ngày đến 10.000 m3/ngày, thiết bị DVIS có thể được tùy chỉnh phù hợp với nhu cầu và quy mô của các dự án xử lý nước thải. Đây là một giải pháp công nghệ tiên tiến và tiện ích trong việc xử lý nước thải, đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về môi trường và sức khỏe. Bên cạnh đó, thiết bị DVIS còn mang lại nhiều lợi ích khác như tiết kiệm chi phí vận hành và bảo dưỡng do tính tự động hóa cao, giảm thiểu sự phụ thuộc vào lao động và nguy cơ sai sót con người.
Thiết bị DVIS đượ thiết kế tích hợp gọn nhẹ, vận hành đơn giản, không phát sinh mùi, ít phát sinh bùn nên. Có khả năng xử lý các chất bẩn như sau BOD5 < 500mg/L; NH4 +-N < 60mg/L; TSS < 250mg/L. Quy mô công suất từ 2m3/ngđ đến 10.000 m3/ngđ. Tiêu chuẩn xả thải đảm bảo QCVN 40:2011 và QCVN 14:2008 (cột A). Do đó, có thể ứng dụng xử lý nước thải cho các đối tượng như khu dân cư, bệnh viện, trường học, khu công nghiệp, cụm công nghiệp, làng nghề, sân golf, resorts, khách sạn, nhà hàng, nơi mà không cần các nhân viên không có kiến thức, kinh nghiệm về vận hành trạm xử lý nước thải vẫn có thể thực hiện.
Hiệu quả kĩ thuật
DVIS là một thiết bị xử lý nước thải được thiết kế đặc biệt nhằm nâng cao hiệu quả kỹ thuật trong việc xử lý nước thải. Đây là một giải pháp tiên tiến và đột phá với một số tính năng quan trọng.
Thứ nhất, DVIS được chế tạo bằng vật liệu đơn giản như thép, inox, nhựa hay composite. Sự lựa chọn này giúp giảm chi phí sản xuất và đồng thời tăng tính bền vững của thiết bị. Với thiết kế đơn giản, DVIS dễ dàng lắp đặt và vận hành.
Thứ hai, DVIS sử dụng giải pháp kỹ thuật tiên tiến để lấy ô xi tự nhiên mà không cần sử dụng máy sục khí. Phương pháp này không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn đơn giản hơn trong quá trình chế tạo và vận hành. Bằng cách tận dụng sự tạo áp lực và xoáy nước, DVIS tạo ra một môi trường lý tưởng để khử ô xi trong nước thải.
Thứ ba, việc áp dụng DVIS trong xử lý nước thải giúp giảm đáng kể chi phí nhân công và năng lượng. Điều này là do thiết bị hoạt động hiệu quả mà không cần sự can thiệp liên tục từ con người và không yêu cầu sử dụng nhiều nguồn năng lượng bên ngoài. Đồng thời, DVIS cũng giảm lượng bùn được sinh ra trong quá trình xử lý nước thải, đóng góp vào sự tiết kiệm tài nguyên và giảm thiểu tác động môi trường.
Cuối cùng, DVIS thực hiện việc xử lý amoni với hiệu quả cao mà các công nghệ truyền thống không thể thực hiện triệt để. Qua quá trình xử lý, DVIS giảm lượng amoni trong nước thải xuống mức an toàn theo quy định. Điều này đảm bảo rằng nước thải được xử lý thông qua DVIS đáp ứng các yêu cầu môi trường và an toàn cho sức khỏe con người.
Giải pháp tạo ra một thiết bị xử lý nước thải mang tên DVIS thực sự nâng cao hiệu quả về mặt kỹ thuật bao gồm (1) Chế tạo sản xuất thiết bị đơn giản bằng thép, inox, nhựa hay composite, (2) Giải pháp kỹ thuật lấy ô xi tự nhiên mà không cần máy sục khí tiết kiệm năng lượng và đơn giản trong chế tạo, (3) Giảm đáng kể chi phí nhân công, năng lượng và tối thiểu lượng bùn được sinh ra, (4) Hiệu quả cao trong việc xử lý amoni mà các công nghệ truyền thống không thực hiện triệt để.
Hiệu quả kinh tế
Thiết bị xử lý nước thải DVIS có tiềm năng mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể. Được đặc biệt thiết kế với công nghệ và kỹ thuật sáng tạo, DVIS có thể tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực xử lý nước thải.
Đầu tiên, sự đổi mới trong công nghệ và kỹ thuật của DVIS mở ra cánh cửa cho việc tạo ra nhiều công việc mới trong xã hội. Với việc phát triển, sản xuất và triển khai thiết bị DVIS, sẽ có nhu cầu tuyển dụng thêm lao động trong các ngành công nghiệp liên quan. Điều này không chỉ giúp giảm tỷ lệ thất nghiệp mà còn đóng góp vào sự phát triển kinh tế và cải thiện môi trường kinh doanh.
Thứ hai, sử dụng thiết bị DVIS trong quá trình xử lý nước thải cũng mang lại lợi ích về mặt tài chính. Nhờ vào việc áp dụng công nghệ tiên tiến, giá thành sản xuất thiết bị DVIS có xu hướng giảm đi. Điều này đồng nghĩa với việc giảm chi phí đầu tư ban đầu cho các dự án xử lý nước thải. Đối với các doanh nghiệp, điều này đem lại lợi thế cạnh tranh và khả năng đầu tư vào các hệ thống xử lý nước thải hiệu quả mà không tốn quá nhiều vốn.
Thứ ba, việc sử dụng DVIS cũng dẫn đến giảm thiểu chi phí vận hành và bảo dưỡng hệ thống xử lý nước thải. Thiết bị DVIS được trang bị công nghệ tiên tiến cho phép giám sát và điều chỉnh quá trình xử lý nước thải một cách chính xác và hiệu quả. Điều này giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống, giảm thiểu sự cố, và tiết kiệm chi phí bảo trì và sửa chữa. Nhờ vậy, các doanh nghiệp và tổ chức có thể tiết kiệm nguồn lực tài chính và sử dụng chúng cho các mục tiêu phát triển khác.
Với sáng tạo mới về công nghệ, kỹ thuật của thiết bị DVIS sẽ mở ra một cuộc cách mạng về xử lý nước thải khi đó sẽ tạo ra thêm nhiều việc làm cho xã hội để sản xuất thiết bị, giá thành sản xuất giảm tiết kiệm chi phí cho việc đầu tư ban đầu, giảm chí phí vận hành và bảo dưỡng.
Hiệu quả xã hội
Hiệu quả xã hội của thiết bị DVIS là không thể chối cãi. Thiết bị này có khả năng xử lý nhiều nước thải hơn, đồng nghĩa với việc giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường nước, đất và không khí. Nhờ vào việc giảm thiểu ô nhiễm, nó đóng vai trò quan trọng trong việc hạn chế các bệnh dịch liên quan đến ô nhiễm và những tác động phụ khác mà ô nhiễm gây ra.
Hiệu quả xã hội này mang lại những lợi ích kinh tế to lớn cho con người, cộng đồng và cả thế giới. Thứ nhất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường sẽ dẫn đến giảm thiểu chi phí liên quan đến việc xử lý, phục hồi và khắc phục hậu quả của ô nhiễm. Các khoản tiền mà các quốc gia và cộng đồng tiêu tốn để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường có thể được sử dụng vào các mục tiêu phát triển khác, như chăm sóc y tế, giáo dục hay cải thiện hạ tầng.
Thứ hai, sự giảm thiểu ô nhiễm môi trường cũng góp phần tạo ra một môi trường sống lành mạnh hơn cho con người và các sinh vật khác. Điều này có thể dẫn đến sự cải thiện về sức khỏe và chất lượng cuộc sống cho cả cá nhân và cộng đồng. Sự giảm thiểu các bệnh dịch liên quan đến ô nhiễm môi trường sẽ giảm bớt khủng hoảng y tế và chi phí liên quan đến việc điều trị bệnh.
Cuối cùng, hiệu quả xã hội của thiết bị DVIS cũng có tầm quan trọng toàn cầu. Ô nhiễm môi trường không chỉ ảnh hưởng đến một quốc gia hay vùng lãnh thổ cụ thể, mà còn có tác động xuyên quốc gia và toàn cầu. Việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường thông qua sử dụng thiết bị DVIS sẽ đóng góp vào mục tiêu phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.
Sự ra đời của thiết bị DVIS sẽ góp phần xử lý được nhiều nước thải hơn, có nghĩa là hạn chế cả rủi ro về ô nhiễm môi trường nước, đất và không khí từ đó giảm các bệnh dịch liên quan đến ô nhiễm và các hệ luỵ khác của nó gây ra. Đây là hiệu quả kinh tế vĩ mô cho con người, xã hội và toàn cầu.
Khen thưởng
Thiết bị DVIS đã được phát triển nhằm mục đích thực hiện quá trình xử lý amoni trong nước ngầm tại Hà Nội. Đề tài nghiên cứu mang tên “Hoàn thiện thiết kế, chế tạo bể lọc sinh học xử lý amoni trong nước ngầm dưới dạng module phục vụ cấp nước sinh hoạt cho khu vực Hà Nội” đã được thực hiện và được tài trợ bởi Sở Khoa học và Công nghệ Hà Nội, với mã số P.2015.05. Dự án đã trải qua quá trình nghiệm thu bởi Hội đồng khoa học và công nghệ thành phố Hà Nội, được chấp thuận thông qua quyết định số 627/QĐ-SKHCN ngày 08/11/2017.
Công nghệ DVIS được thiết kế dưới dạng module, giúp thực hiện quá trình lọc sinh học để xử lý amoni có trong nước ngầm. Đây là một tiến bộ quan trọng trong việc cung cấp nguồn nước sạch cho cấp nước sinh hoạt tại khu vực Hà Nội. Thiết bị DVIS đã nhận được sự công nhận và khen ngợi từ các nhà đầu tư và đơn vị quản lý vì hiệu quả kỹ thuật và kinh tế mà nó mang lại.
Đây là một bước tiến quan trọng trong lĩnh vực xử lý nước và khoa học môi trường, và công nghệ DVIS được coi là một thành tựu đáng chú ý trong ngành công nghiệp nước và môi trường ở Việt Nam.Thiết bị DVIS đã được phát triển để thực hiện xử lý amoni trong nước ngầm Hà Nội theo đề tài “Hoàn thiện thiết kế, chế tạo bể lọc sinh học xử lý amoni trong nước ngầm dưới dạng module phục vụ cấp nước sinh hoạt cho khu vực Hà Nội”, Mã số: P.2015.05, Sở Khoa học và Công nghệ Hà Nội. Dự án đã được Hội đồng khoa học nghiệm thu cấp thành phố Hà Nội nghiệm thu theo quyết định số 627/QĐ-SKHCN ngày 08/11/2017.
Các bằng khen, giấy khen từ các nhà đầu tư và đơn vị quản lý về hiệu quả kỹ thuật, kinh tế của thiết bị DVIS.
Hai công trình tiêu biểu của thiết bị xử lý nước thải sinh học DVIS
(Như Phương tổng hợp)
