* Khoa Kỹ thuật hạ tầng và Môi trường Đô thị, Phó GĐ Trung tâm CNHTKT& MTĐT, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội BỂ LỌC VẬT LIỆU LỌC NỔI TỰ RỬA GIẢI PHÁP TRONG XỬ LÝ TRIỆT ĐỂ NƯỚC THẢI SINH
Trang 1ỨNG DỤNG MÔ HÌNH THÔNG TIN CÔNG TRÌNH (BIM)
TRONG ĐÁNH GIÁ CÔNG TRÌNH XANH
* Cục Phát triển đô thị, Bộ Xây dựng
Đào Thị Như*, Vũ Kim Yến**
Tóm tắt: Ở mỗi cấp độ “công trình xanh”
khác nhau, dự án lại cần tổng mức đầu tư và
chi phí vận hành khác nhau Bên cạnh việc
đạt được mục tiêu “Công trình xanh” đề ra,
chủ đầu tư cũng rất quan tâm đến chi phí cho
mỗi cấp độ đó Các bước ứng dụng BIM trong
đánh giá công trình xanh sẽ giúp tự động hóa
việc đánh giá sự thay đổi về chi phí cho công
trình xanh theo các giải pháp thiết kế khác
nhau, đồng thời đáp ứng được mục tiêu giá
trị của dự án như kì vọng của chủ đầu tư và
các bên hữu quan, ngay từ giai đoạn đầu của
thiết kế.
Từ khóa: BIM; công trình xanh; LOTUS,
LEED.
Abstract: At each different level of “green
buildings”, the project needs a different level
of investment and operating costs Going
along with each level of “Green Building”, the
cost is always considered as an important
and strong interest of the investors The steps
of BIM application in green building
assess-ment will help to automate the assessassess-ment
of changes in green building cost for different
design options, while meeting the project’s
value goals as expected by the investors and
stakeholders, right from the beginning phase
tế, xã hội, cụ thể hơn là sử dụng tiết kiệm nguồn tài nguyên và giảm thiểu các tác động xấu đến môi trường
Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu trên thế giới, chứng minh những lợi ích khi ứng dụng Mô hình thông tin công trình - Building Information Modeling (viết tắt là BIM) trong quản lý xây dựng, cũng như những lợi ích mà dự án hướng tới mục tiêu CTX mang lại Tuy nhiên, vì những lí do khác nhau, các chủ đầu tư vẫn còn “băn khoăn” trong việc có áp dụng BIM và CTX trong dự án hay không Do đó, cần thiết có những công cụ để đánh giá CTX, ứng dụng mô hình BIM, để hỗ trợ cho việc ra quyết định của chủ đầu tư ngay từ giai đoạn đầu của thiết kế
TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH THÔNG TIN CÔNG TRÌNH (BIM)
Khái niệm về BIM
Được chấp nhận nhiều nơi trên thế giới bởi các tổ chức khác nhau, khái niệm BIM được Uỷ ban Tiêu chuẩn BIM tại Mỹ (NBIMS)
định nghĩa “Mô hình thông tin công trình là sự biểu diễn bằng số các
thuộc tính vật lý và chức năng của công trình, chia sẻ nguồn tri thức các thông tin của công trình, tạo một cơ sở đáng tin cậy cho các quyết định trong suốt vòng đời từ ý tưởng ban đầu cho đến khi dỡ bỏ nó” [2]
BIM là một quan niệm mới cho phép xây dựng công trình ảo trước Bằng cách này, các đối tác tham gia dự án có thể xem xét và đánh giá hiệu quả trước khi thực hiện Giải quyết được các vấn đề liên
Trang 2NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
quan ngay ở giai đoạn ban đầu của dự án, đạt được kết
quả tiết kiệm đáng kể về mặt thời gian, chi phí và năng
lượng Cùng với các khả năng theo dõi kế hoạch, chi phí
và quản lý được nâng cao, một thế giới hoàn toàn mới
được mở ra cho cơ hội ứng dụng BIM
Hình 1: Sơ đồ tổng quát về BIM
Ưu nhược điểm của mô hình thông tin công trình (BIM)
Ưu điểm: Tăng khả năng phối hợp thông tin (tăng sự
cộng tác giữa các bên có liên quan); Thiết kế dễ hình
dung hơn; BIM được sử dụng để đánh giá nhiều phương
án thiết kế khác nhau, hỗ trợ cho việc xem xét và ra quyết
định được chính xác hơn; Tính linh hoạt; Tính toán chính
xác hơn; Giảm chi phí lắp đặt; Lịch sử công trình
Nhược điểm: Phí đào tạo và chi phí cho cơ sở hạ tầng
để triển khai BIM; Thêm nhiều việc phải tiến hành trước
khi công trình được xây dựng; Thay đổi tiến trình đấu
thầu, mua sắm và xây dựng
CÔNG TRÌNH XANH VÀ XÂY DỰNG BỀN VỮNG
Khái niệm
XDBV là một khái niệm mang tính dài hạn nhằm cân
bằng giữa các mục tiêu kinh tế, tính cân bằng xã hội và
các tác động đối với môi trường [3] Các thiết kế mang
tính bền vững cố gắng để sử dụng các nguồn năng lượng
thiên nhiên sẵn có như năng lượng mặt trời và thông
gió tự nhiên để giảm tối đa việc tiêu hao các năng lượng
“nhân tạo” của dự án Nói cách khác, trong phạm vi các
hoạt động xây dựng, đó là việc thiết kế, xây dựng và vận
hành các tòa nhà sẽ tận dụng tốt nhất điều kiện sẵn có
với tiến bộ công nghệ mới để giảm thiểu tối đa các tác
động xấu đến môi trường (BCA, 2014)
Thuật ngữ Công trình xanh (Green Building) ban đầu
được sử dụng phổ biến ở Bắc Mỹ, sau này trở thành thuật
ngữ phổ thông ở Châu Mỹ, Australia và Đông Á Tại Việt
Nam, khái niệm này mới xuất hiện vài năm trở lại đây, nhưng bản chất của CTX thì không mới, bởi từ hàng trăm năm trước, các yếu tố bền vững đã được áp dụng trong thiết kế và xây dựng công trình Lấy nhà ở dân gian làm
ví dụ, dạng công trình này mát vào mùa hè và ấm vào mùa đông, đặc biệt là có thể ứng phó rất uyển chuyển với thời tiết thay đổi thất thường Các yếu tố về khí động học và thông gió cũng được áp dụng hợp lý, nhằm mang lại một môi trường sống thoải mái mà không dùng đến năng lượng
Trào lưu CTX chỉ thực sự bắt đầu cách đây hơn 2 thập
kỷ, kể từ khi Hội đồng CTX của Mỹ (USGBC) được thành lập năm 1993 Cơ quan này biên soạn ra các nhóm tiêu chí về tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm nước, sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường thể hiện trong tiêu chuẩn viết tắt là LEED (Leadership in Energy and Environmental Design)
CTX hay còn gọi là CTBV, là công trình đảm bảo các yếu tố [7]: Sử dụng có hiệu quả năng lượng, nước, nguyên vật liệu và giảm thiểu ảnh hưởng của quá trình xây dựng tới sức khỏe của con người và môi trường; Việc này phải tiến hành trong suốt một vòng đời của công trình: Tìm kiếm địa điểm hợp lí, thiết kế, xây dựng, hoạt động, bảo quản và phá bỏ; Giảm thiểu chất thải, ô nhiễm và những nguyên nhân làm suy thoái môi trường
LỢI ÍCH VÀ HẠN CHẾ CỦA CÔNG TRÌNH XANH
Lợi ích
+ Về mặt môi trường: CTX rất “thân thiện với môi
trường”, nó làm giảm khí thải gây hiệu ứng nhà kính, giảm lượng nước và năng lượng tiêu thụ mỗi ngày, xử lý và tái chế chất thải hợp lý [4-7]
+ Về mặt tài chính: CTX thường mang lại lợi ích về tài
chính cho các nhà đầu tư có tầm nhìn dài hạn Khi đưa vào sử dụng, các CTX tiết kiệm được trung bình 30% năng lượng, 35% phát thải carbon, 30-50% nước và 50-90% chi phí cho rác thải [4-7] Tuy nhiên, đa số nhà đầu tư không biết trong tổng chi phí đầu tư cho một tòa nhà thương mại (từ thiết kế, xây dựng,vận hành cho tới lúc dỡ bỏ), chi phí giai đoạn đầu (thiết kế và xây dựng) chỉ chiếm 10-20% [4-7] Như vậy, 80-90% tổng đầu tư được sử dụng trong giai đoạn vận hành Vòng đời trung bình của các tòa nhà thương mại khoảng từ 30-50 năm Nếu một CTX hoạt động hiệu quả có khả năng tiết kiệm 30% mức sử dụng năng lượng và nước sẽ giúp các nhà đầu tư tiết kiệm một khoản lớn trong tổng chi phí đầu tư
Trang 3+ Về mặt năng lượng: Các nghiên cứu phổ biến cho
thấy CTX giúp tiết kiệm trung bình 30% năng lượng
Chiếu sáng có thể đem tới hiệu quả tiết kiệm cao, chiếm
trung bình 35% tổng năng lượng tiêu thụ của một tòa
nhà Hiệu quả CTX khá rõ trong việc cản nhiệt, trồng cây
với ý thức cải thiện cảnh quan và vi khí hậu Nó còn giúp
thiết kế hệ thống điện, nước và hạ tầng một cách hiệu
quả và tiết kiệm [4-7]
+ Củng cố thương hiệu: Thương hiệu tòa nhà xanh
được sử dụng như một lợi thế cạnh tranh của chủ đầu tư,
thể hiện trách nhiệm xã hội của doanh nghiệp, nâng cao
giá trị thương hiệu và giúp định vị khác biệt đối với đối
thủ Chủ đầu tư có thể sử dụng nó cho việc quan hệ công
chúng và quan hệ Chính phủ [4-7]
+ Đem lại lợi ích cho Chính phủ: CTX giúp giảm áp
lực lên tài nguyên thiên nhiên, giảm tiêu thụ năng lượng,
xử lý chất thải và ô nhiễm Bên cạnh đó, các CTX cũng
bảo đảm một môi trường sống đô thị tốt hơn [4-7]
Hạn chế
+ Chi phí xây dựng CTX thường cao hơn 20 -30 % so
với chi phí ban đầu nên gặp khó khăn về mặt vốn đầu tư
Điều này có thể nhìn thấy rõ từ giai đoạn thiết kế cũng
như khi thi công, khi CTX đòi hỏi một số vật liệu chuyên
biệt hay các nội thất thông minh Điều này làm tăng chi
phí sản phẩm và sẽ tốn thêm chi phí quảng bá để bán sản
phẩm để người tiêu dùng có thể chấp nhận mức giá đắt
hơn đó
+ Để thiết kế và xây dựng được CTX đòi hỏi phải có
một đội ngũ cán bộ thiết kế giàu kinh nghiệm, trình độ
chuyên môn cao CTX phụ thuộc rất nhiều vào con người,
từ các bước đào tạo cho đến triển khai đội ngũ thực hiện
HỆ THỐNG ĐÁNH GIÁ CÔNG TRÌNH XANH ÁP DỤNG
TẠI VIỆT NAM
● Hệ thống LEED
LEED là hệ thống tiêu chuẩn quốc tế về kiến trúc xanh,
được công nhận và thẩm định cho những công trình kiến
trúc, cung cấp cho bên thứ ba và chứng nhận rằng một
tòa nhà hoặc một sở hữu công cộng được thiết kế và xây
dựng dựa theo những tiêu chuẩn hướng đến việc cải
thiện hiệu suất, kết hợp với các tiêu chuẩn về tiết kiệm
năng lượng, hiệu quả thoát nước, giảm lượng khí thải
năng quản lý nguồn tài nguyên và khả năng linh hoạt của
công trình trong việc thích ứng với sự thay đổi LEED cung
cấp cho các chủ sở hữu, cũng như các nhà quản lý một
cơ sở vững chắc trong việc xác định và thực hiện các giải pháp “kiến trúc xanh” đạt tiêu chuẩn và khả thi như thiết
kế, thi công, vận hành, bảo hành LEED là một tiêu chuẩn rất thuyết phục bởi sự linh hoạt vì nó dễ dàng áp dụng cho tất cả các loại công trình - từ công trình thương mại cho đến dân cư Nó hoạt động trong suốt quy trình xây dựng - thiết kế và xây dựng, vận hành, bảo hành, trang
bị cho con người những sự đổi mới đáng kể Và LEED mở rộng các lợi ích của mình vượt khỏi những lĩnh vực xây dựng đặc thù, lạc hậu vào những lĩnh vực có liên quan trong quá trình phát triển [7]
Khi được chứng nhận LEED nghĩa là công trình đó sử
dụng tốt các nguồn tài nguyên ở địa phương giúp giảm thiểu mức độ sử dụng năng lượng trong quá trình sản xuất và vận chuyển
● Hệ thống LOTUS
LOTUS (hoặc Bộ Công cụ Đánh giá LOTUS) là một hệ thống đánh giá mang tính tự nguyện theo định hướng thị trường do Hội đồng CTX Việt Nam xây dựng riêng cho môi trường xây dựng của Việt Nam [5]
Bộ công cụ đánh giá LOTUS được xây dựng dựa trên các hệ thống đánh giá CTX quốc tế khác nhau và đặt mục tiêu hướng đến: Thiết lập bộ tiêu chuẩn dành riêng cho Việt Nam; Định hướng cho ngành Xây dựng trong nước hướng tới sử dụng tiết kiệm các nguồn tài nguyên thiên nhiên; Giới thiệu và thúc đẩy các hoạt động xây dựng thân thiện với môi trường
LOTUS được xây dựng trên cơ sở quá trình nghiên cứu lâu dài với những ý kiến chuyên môn của các chuyên gia trong nước và quốc tế, đặc biệt chú trọng đến các điều kiện tự nhiên và kinh tế của Việt Nam, các quy chuẩn, tiêu chuẩn và chính sách xây dựng hiện hành của Việt Nam
Hệ thống công cụ LOTUS đánh giá các công trình (đang trong giai đoạn thiết kế, giai đoạn hoàn công và giai đoạn vận hành) và xác định tính hiệu quả năng lượng, các tác động đến môi trường và người sử dụng công trình Nhằm cung cấp một hệ thống công cụ đánh giá cho phần lớn các loại công trình, bộ công cụ LOTUS được thiết kế với 3 công cụ đánh giá gồm: LOTUS cho công trình phi nhà ở (LOTUS NR) và LOTUS cho công trình nhà ở (LOTUS R)
để đánh giá các giai đoạn thiết kế và thi công xây dựng của công trình trong khi đó công cụ LOTUS BIO lại đánh giá giai đoạn vận hành của một công trình [3]
Trang 4NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
Các mức chứng nhận LOTUS: Hệ thống chứng chỉ
LOTUS gồm ba mức (Chứng nhận, Bạc và Vàng) Căn cứ
vào số điểm công trình đạt được để xét cấp các mức
chứng chỉ khác nhau cho dự án đó Nhưng để đạt được
Chứng chỉ LOTUS, một công trình phải đáp ứng được tất
cả các điều kiện tiên quyết và đạt được tối thiểu 40% tổng
điểm Mỗi công cụ đều có thể tính thêm điểm cho hạng
mục Sáng kiến với tối đa là 8 điểm
Hình 2: Các mức chứng nhận công trình xanh của LOTUS (Nguồn: [5])
Hạng mục của LOTUS
Công cụ LOTUS cho Công trình Phi nhà ở (LOTUS NR)
và Công cụ LOTUS cho Công trình Nhà ở (LOTUS R) đều
gồm 9 hạng mục còn Công cụ LOTUS cho Công trình
đang vận hành (LOTUS BIO) gồm 8 hạng mục để đánh
giá các công trình dựa trên cách tính điểm Các hạng mục
đều được phát triển phù hợp với các nguyên tắc xây dựng
xanh giúp sử dụng năng lượng và nước tiết kiệm và hiệu
quả, thân thiện với môi trường và người sử dụng đồng
thời giảm thiểu lượng chất thải và ô nhiễm Mỗi hạng
mục sẽ có các khoản với các tiêu chí tương ứng Trong
đó mỗi tiêu chí đều được ấn định một số điểm nhất định
Đối với các khoản có các tiêu chí là điều kiện tiên quyết
bắt buộc thì công trình phải đáp ứng được các tiêu chí
đó để được cấp chứng chỉ LOTUS: Năng lượng; Nước; Vật
liệu; Sinh thái; Chất thải & Ô nhiễm; Sức khoẻ & Tiện nghi;
Thích ứng & Giảm nhẹ; Cộng đồng; Quản lý; Sáng kiến
(Kỳ sau: Ứng dụng BIM trong đánh giá công trình xanh
để đạt mục tiêu bền vững)
Tài liệu tham khảo
1 Bộ Xây dựng và USAID (2014), Hội thảo đánh giá
tổng quan 7 Hệ thống cấp chứng nhận công trình xanh
trên thế giới và trong khu vực – Ý nghĩa chính sách cho
Việt Nam, Tuyển tập Báo cáo Hội thảo, Việt Nam
2 BuildingSMARTalliance (2010), What is a BIM?, http://
www.buildingsmartalliance.org/index.php/nbims/faq/,
20/12/2017
3 Charles J Kibert (2016), Sustainable Construction:
Green Building Design and Delivery, Wiley 4th Edition
4 Nhị Giang (2011), “Lợi ích từ công trình xanh”,
phap/2011/04/1224098/loi-ich-tu-cong-trinh-xanh/, 20/12/2017
http://www.pcworld.com.vn/articles/kinh-doanh/giai-5 Hội đồng Công trình Xanh Việt Nam, http://vgbc.org.vn/lotus, 20/12/2017
6 Nguyễn Việt Hùng (2015), Nghiên cứu xây dựng lộ trình áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế, xây dựng và quản lý công trình tại Việt Nam, Báo cáo đề tài khoa học cấp Bộ, Viện Kinh tế Xây dựng, Bộ Xây dựng
7 Phạm Đức Nguyên (2010), “The Vietnam Green Building Promotion Program and the Climate Change Adaptation in the built field”, Repport Conference, Vietnam
8 Vũ Hồng Phong (2015),“Thị trường Công trình Xanh tại Việt Nam: Tiềm năng và cơ hội”, Hội quy hoạch phát triển đô thị Việt Nam, http://ashui.com/mag/tuongtac/goc-nhin/11876-thi-truong-cong-trinh-xanh-tai-viet-nam-tiem-nang-va-co-hoi.html, 20/12/2017
9 Salman Azhar, Justin Brown, Rizwan Farooqui (2013),“BIM-based Sustainability Analysis: An Evaluation
of Building Performance Analysis Software”, https://www.academia.edu/14724531/BIM-based_Sustainability_Analysis_An_Evaluation_of_Building_Performance_Analysis_Software
Trang 5* Khoa Kỹ thuật hạ tầng và Môi trường Đô thị, Phó GĐ Trung tâm CNHTKT& MTĐT, Trường Đại học Kiến trúc
Hà Nội
BỂ LỌC VẬT LIỆU LỌC NỔI TỰ RỬA GIẢI PHÁP TRONG XỬ LÝ TRIỆT ĐỂ NƯỚC THẢI SINH HOẠT HIỆN NAY
xử lý bổ sung cần thiết để loại bỏ các chất lơ lửng cũng như hòa tan trong nước thải dưới nồng độ giới hạn sau công đoạn xử lý bậc 2 Hiện nay, xử lý nước thải triệt để có thể phân thành 3 loại chính như sau: (i) xử lý bậc 3; (ii) xử
lý hóa học – cơ học và (iii) xử lý kết hợp sinh học – cơ học [5] Một cách khác để phân loại xử
lý triệt để là dựa vào mục tiêu xử lý như (i) bổ sung chất hữu cơ và loại bỏ chất rắn lơ lửng; (ii) loại bỏ chất dinh dưỡng (N, P); (iii) loại bỏ chất độc hại; (iv) làm giàu oxy và (v) khử trùng
Tóm tắt: Các bể lọc vật liệu nổi đã ứng dụng trong xử lý nước thải
sinh hoạt trên thế giới từ những năm 1961, Việt Nam hiện nay cũng
đã bắt đầu có những ứng dụng cho xử lý nước thải sinh hoạt bước
đầu khá thành công Việc ứng dụng bể lọc vật liệu nổi trong xử lý triệt
để nước thải sinh hoạt mang lại một số ưu thế trước bể lọc cát truyền
thống như: Quy trình rửa lọc đơn giản hơn, không cần trang bị bơm
rửa lọc; tiết kiệm năng lượng và nước; tổn thất qua lớp vật liệu lọc
nhỏ; cấu tạo bể đơn giản; giảm giá thành đầu tư xây dựng Bài báo
giới thiệu về các nghiên cứu, ứng dụng của bể lọc vật liệu lọc nổi tự
rửa với nước thải sinh hoạt sau xử lý sinh học bậc 2 và đề xuất một
số giải pháp xử lý triệt để nước thải sinh hoạt tại Việt Nam hiện nay.
Từ khóa: Bể lọc, vật liệu lọc nổi, tự rửa, xử lý triệt để, xử lý bậc 3.
Abstract: The floating material filter tanks, which have been
applied in domestic sewage treatment worldwide since 1961, have
been applied succesfully in Vietnam in domestic sewage treatment
initially The application of the floating material filter tanks in
complete domestic sewage treatment has some advantages over
the traditional sand filter tankers such as: simpler cleaning process,
no need to equip cleaning pump, water and energy saving, little
losses through filter material, simple tank structure, lower cost of
building filter tanks The article introduces researches, applications
of self-cleaning floating material filter tankers to domestic sewage
after biologically treated level 2 and proposes some solutions to
completely treat the domestic sewage in Vietnam today.
Keywords: Filter tank, floating filter materials, self-cleaning,
completely treat, level 3.
Nhận ngày 01/12/2017, chỉnh sửa ngày 08/12/2017, chấp nhận
đăng ngày 20/12/2017.
Trang 6NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
Trên thế giới, bể lọc vật liệu lọc dạng hạt được sử dụng
để xử lý triệt để nước thải rất đa dạng về cấu tạo, kết
cấu và nguyên lý hoạt động Từ các bể lọc nhanh truyền
thống đến các bể có cấu tạo đặc biệt khác, nhưng phổ
biến hơn cả là các loại bể: (i) Bể lọc trọng lực với vật liệu
lọc là cát hoặc than; (ii) Bể lọc vừa làm việc vừa rửa lọc liên
tục với dòng nước đi từ dưới lên, vật liệu lọc là cát – Bể lọc
Bể lọc vật liệu lọc nổi có loại không tự rửa và loại tự rửa
Bể lọc tự rửa có cấu tạo đơn giản, quá trình rửa lọc hoàn
toàn tự động dựa trên cơ chế tự động không van, không
khóa, không bộ phận chuyển động, vì thế không bị ăn
mòn và rất phù hợp với các trạm xử lý nước thải vừa và nhỏ
Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng ở Việt Nam bể lọc vật liệu
lọc nổi tự rửa vẫn chưa được nghiên cứu cụ thể với các loại
nước thải nói chung và với nước thải sinh hoạt nói riêng
CÁC NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG VỀ BỂ LỌC VẬT
LIỆU LỌC NỔI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
Các nghiên cứu về bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa
Tổng quan về các tài liệu nghiên cứu cho thấy các bể
lọc nổi đã phát triển ở Nga, Ucraina về xử lý nước và nước
được sử dụng làm vật liệu lọc cho quá trình lọc nhanh
Những bể lọc nổi với vật liệu lọc là polystyrene được ký
hiệu là FPZ Sau đó các bể lọc nổi còn sử dụng các vật
lọc nổi khác như polyurethane nghiền, polypylene bọt,
niên 70 và 80 của thế kỷ 20, bể lọc nổi cũng đã phát triển
ứng dụng đầu tiên của bộ lọc nổi được sử dụng ở Việt
Nam Hầu hết việc áp dụng FPZ là trong lĩnh vực cấp
nước Đối với quá trình xử lý triệt để nước thải sinh hoạt,
bộ lọc FPZ được sử dụng như quá trình xử lý bậc 3 nhằm
đạt được quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước thải
Kế thừa các nghiên cứu cơ bản của Nga và Tiệp Khắc,
tại Việt Nam các công trình nghiên cứu bể lọc vật liệu
nổi (không tự rửa) do các nhà khoa học Việt Nam thực
hiện cũng khá sớm Điển hình là Luận án Phó Tiến sỹ của
Phạm Ngọc Thái tại Trường Đại học Bách Khoa BRNO
Tiệp Khắc năm 1986 với đề tài “Sử dụng bể lọc vật liệu nổi
trong cấp thoát nước cho các đối tượng nhỏ và quân đội”
Đề tài nhánh thuộc chương trình cấp nhà nước
66A-02-05 năm 1990 “Bể lọc nổi trong công trình xử lý chất lượng
nước uống” cũng của tác giả Phạm Ngọc Thái Năm 1998,
tác giả Nguyễn Văn Tín đề cập sử dụng bể lọc vật liệu nổi (không tự rửa) cho dây chuyền khử sắt của nước ngầm
công suất nhỏ trong Luận án Tiến sỹ “Nghiên cứu sử dụng
bể lọc vật liệu nổi trong dây chuyền cụng nghệ khử sắt nước ngầm bằng phương pháp làm thoáng cho các trạm công suất nhỏ ” Năm 2001 là “Nghiên cứu quy trình rửa bể lọc vật liệu nổi và các thông số tính toán thiết kế hệ thống rửa bể lọc vật liệu nổi” được PGS.TS Nguyễn Văn Tín thực hiện trong
Năm 2009, các nghiên cứu về bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa của PGS.TS Trần Thanh Sơn với đề tài cấp nhà nước
“Nghiên cứu công nghệ bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa” mã
số ĐTĐL.2009/T2 đã độc lập đặt cơ sở cho việc tính toán thiết kế bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa trong dây chuyền xử
lý nước mặt và nước ngầm Kết quả nghiên cứu của đề tài cho phép phát triển công nghệ khử sắt tiếp xúc trong lớp vật liệu polystyrene Hiện tại, có hơn 30 cụm thiết bị xử
lý nước sạch được đưa vào vận hành tại khu vực Hà Nội,
Năm 2016 Luận án Tiến sỹ của Nguyễn Thanh Phong
tại Trường Đại học Xây dựng Hà Nội với đề tài “Nghiên cứu
quá trình tự rửa bể lọc vật liệu lọc nổi dùng cho các trạm cấp nước quy mô nhỏ ” nghiên cứu đề cập đến xi phông, khóa
thủy lực khởi động xi phông của bể lọc vật liệu lọc nổi tự
Nghiên cứu của H H Ngo and S Vigneswaran (năm
lý bậc 3 bằng bể lọc vật liệu lọc nổi Mô hình bể lọc sử dụng vật liệu polystyrene với đường kính trung bình là
lọc vật liệu lọc nổi tự rửa có chiều dày vật liệu lọc 20cm Hóa chất keo tụ được sử dụng là phèn liều lượng (40-50 mg/l) Thí nghiệm với vận tốc lọc 2,5 m/h và 5,4 m/h Với thời gian lọc 4h cho kết quả cho hiệu suất xử lý SS là 59% (v=2,5 m/h), 35% (v=5,4 m/h); đặc biệt hiệu suất xử lý PO43 - là 74% (v=2,5 m/h), 61% (v=5,4 m/h) Nghiên cứu chỉ ra rằng bể lọc nổi được sử dụng trong xử lý nước thải bậc 3 sẽ giúp giảm tải ô nhiễm cho bể lọc than hoạt tính
ở sau bể lọc nổi
Một nghiên cứu khác của các nhà khoa học Nhật Bản
và Trung Quốc Weimin Xie, Qunhui Wang, Guanling Song,
Trang 7Masao Kondo, Masafumi Teraoka, Yukihide Ohsumi,
với nước thải ở giai đoạn xử lý bậc 3 Mô hình bể lọc sử
dụng vật liệu polystyrene với đường kính trung bình là
De = 4mm Chiều sâu lớp vật liệu lọc là 1,4m Kết quả
nghiên cứu có thể đạt được khả năng loại bỏ BOD dưới
10 mg/l và tỷ lệ nitrat hóa trên 86% với tải lượng BOD là
tần suất rửa ngược của mô hình này là quá nhiều 28-36
lần một ngày
Các ứng dụng về bể lọc vật liệu lọc nổi
* Trên thế giới
Các trạm xử lý được phát triển bởi các nhà khoa học
Nga để xử lý triệt để nước thải bằng các bể lọc vật liệu
lọc nổi đã làm việc rất ổn định và thành công trong thời
gian dài cho các trạm xử lý nước thải công suất từ 2.000
là độ ổn định các thông số về công nghệ khi vận hành,
hiệu quả xử lý đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn, đầu tư cơ bản
là thấp không cao, các chi phí vận hành và duy tu bảo
dưỡng thấp [8]
Kết cấu của các bể lọc này được thể hiện trong hình 2;
loại (a) làm việc từ dưới lên; loại (b) làm việc từ trên xuống;
loại (c) làm việc với hệ thống thu nước sau xử lý nằm ở
giữa lớp VLL và có trang bị hệ thống tự rửa thủy lực
Một trong những trạm xử lý triệt để nước thải đầu tiên
để xử lý nước thải sinh hoạt từ cụm xử lý sinh học được cải tạo tại trạm xử lý nước thải của thành phố Rovno, Ukraina Đặc thù của loại bể lọc này là chúng được trang
bị hệ thống tự rửa thủy lực – hệ thống xi phông có đường kính 800mm và hệ thống thu gom nước sạch – hệ thống
xi phông đường kính 600mm (dạng bể lọc hình 2c) Sự
bố trí tương hỗ lẫn nhau của hệ thống xi phông và các chế độ công nghệ của công trình được liên kết bằng các thông số công nghệ của công tác bể lọc
Bảng 1 Kết quả công tác của các bể lọc vật liệu lọc nổi tại nhà máy Rovno, Ukraina (vận tốc lọc trung bình
6 – 8 m/h ) [8].
Một trạm xử lý triệt để bằng bể lọc vật liệu lọc nổi dạng FPZ- 4 bể (có dạng như hình 2c) nhưng hệ thống thu gom nước sau lọc nằm trong lớp vật liệu lọc Công
của Viện nghiên cứu máy thủy lực nông nghiệp Kishnev (Nga) Trong trạm xử lý nước thải bằng sinh học của nhà
Đường kính xi phông lấy nước sạch ra là 250mm và đường kính xi phông rửa lọc 350mm Kết quả vận hành cụm xử lý triệt để nước thải bằng bể lọc vật liệu lọc nổi
Hình 1 Bể lọc vật liệu lọc nổi FPZ -3,4 – 150 của Nga [8].
Hình 3 Nhà máy xử lý nước thải “Máy nông nghiệp Rivnhe” [8].
Hình 2 Các dạng bể lọc vật liệu lọc nổi sử dụng trong nhà máy xử lý
nước thải công suất từ 2.000 – 100.000 m 3 /ngđ tại Nga [8]
Số lượng
bể lọc
1221131
Vào
6135,512,5171016
Ra
1,51,92,51,92,134
SS, mgl/l
Vào
52,34832364245,240,2
Ra
24,1211616202924,1
COD,
mg O 2 /l
Vào
11,5 14,28,712,2
-Ra
4,5 5,23,65,8
-BOD,
mg O 2 /l
Vào
-0,24-1,70,14-
-Ra
-0,07-0,33
-NH4+, mg/l
Trang 8NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG
này đã chứng minh hiệu quả xử lý: Vận tốc lọc trung bình
8-10 m/h; chu kỳ lọc trung bình 24h; thời gian rửa lọc 1-4
phút [8];
Trong suốt 15 năm vận hành bể lọc vật liệu lọc nổi FPZ
trong sơ đồ xử lý triệt để nước thải sinh hoạt sau quá trình
xử lý sinh học bậc 2 thì không có sự biến dạng của vật liệu
lọc nào được phát hiện Thậm chí việc thiếu những công
trình xử lý sơ bộ trước bể lọc vật liệu lọc nổi cũng không
làm ảnh hưởng đến hiệu quả và công tác của bể lọc vật
liệu lọc [8]
* Tại Việt Nam
Các công trình xử lý nước có sử dụng bể lọc vật liệu
nổi áp dụng tại Việt Nam được bắt đầu triển khai từ năm
1990 cho đến nay Đóng góp đáng kể trong ứng dụng vật
liệu lọc nổi tại Việt Nam là các nhà khoa học như TS Trịnh
Trong xử lý nước thải bể lọc vật liệu lọc nổi ứng dụng
ở Việt Nam từ năm 1995 được TS Trịnh Xuân Lai ứng dụng
vào xử lý nước thải Bệnh viện Đa khoa Khánh Hòa, Ninh
động tốt nhưng cũng không có đánh giá nghiên cứu về
các thông số công nghệ của ứng dụng này được công bố
Nguyên được đưa vào hoạt động năm 2015 và 2016 (hình
4); Tuy nhiên bước đầu cho kết quả tốt nhưng vẫn chưa
có một nghiên cứu cụ thể nào về các thông số công nghệ
của bể AbioF với xử lý triệt để nước thải sinh hoạt
Đánh giá các vấn đề công nghệ còn tồn tại và chưa được đề cập ở các nghiên cứu, ứng dụng của bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa trong xử lý triệt để nước thải sinh hoạt
Thực trạng trên cho thấy bể lọc vật liệu lọc nổi được
sử dụng rộng rãi trong xử lý nước sạch và còn ít được nghiên cứu xử lý triệt để trong nước thải sinh hoạt
Bể lọc vật liệu lọc nổi được sử dụng như công trình xử
lý bậc 3;
Đã có những nghiên cứu về quá trình nitrat hóa của
bể lọc nổi trong xử lý nước thải nhưng kết quả nghiên cứu còn rất mờ nhạt;
Vận tốc lọc của các nghiên cứu ứng dụng từ 5-15 m/h; Chu kỳ lọc giới hạn trong vòng 10 – 15 h;
Hầu hết các nghiên cứu của bể lọc vật liệu lọc nổi trong xứ lý nước thải là sử dụng vật liệu polystyrene với các cỡ hạt khác nhau;
Vấn đề gia tăng tổn thất trong xử lý nước thải ít được
đề cập trong các nghiên cứu;
Chưa có nghiên cứu bể lọc vật liệu lọc nổi xử lý bậc 3 như một công trình xử lý sinh học
GIẢI PHÁP
Đề xuất sơ đồ công nghệ có sử dụng bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa để xử lý triệt để nước thải sinh hoạt (hình 5) Bể
công trình xử lý bậc 3 sau bể Aeroten (hình 5.a), sau bể lọc sinh học (hình 5.b), công nghệ AO kết hợp bể lọc AbioF (hình 5.c), công nghệ A2O kết hợp bể lọc AbioF (hình 6.d)
Hình 4 Trạm xử lý nước thải sinh hoạt – sử dụng bể lọc vật liệu lọc nổi
tự rửa AbioF công suất 400 m 3 /ngđ và công suất 600 m 3 /ngđ (dưới)
Hình 5 Các sơ đồ công nghệ sử dụng bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa
AbioF để xử lý triệt để nước thải sinh hoạt
Nước thải sinh hoạt
(a)
Aeroten
Chất keo tụ hoặc O 2
Khử trùng Nước thải ra QCVN 40:2011/BTNMT (cột A) QCVN 14:2008/BTNMT (cột A)
Bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa AbioF
Bể lắng 1
Bể lắng 2
(b)
Nước thải sinh hoạt
Bể lọc sinh học
Chất keo tụ hoặc O2
Khử trùng Nước thải ra QCVN 40:2011/BTNMT (cột A) QCVN 14:2008/BTNMT (cột A)
Bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa AbioF
Bể lắng 1
Bể lắng 2
Nước thải sinh hoạt
(c)
Thiếu khí Hiếu khí
Chất keo tụ hoặc O 2
NO 3
-Khử trùng Nước thải ra QCVN 40:2011/BTNMT (cột A) QCVN 14:2008/BTNMT (cột A)
Bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa AbioF
Bể lắng 1
Bể lắng 2
Nước thải sinh hoạt
(d)
Thiếu khí
Kỵ khí Hiếu khí
Chất keo tụ hoặc O2
NO3
-Khử trùng Nước thải ra QCVN 40:2011/BTNMT (cột A) QCVN 14:2008/BTNMT (cột A)
Bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa AbioF
Bể lắng 1
Bể lắng 2
Trang 9Trong trường hợp hóa chất keo tụ được cho vào trước
bể lọc khi đó bể lọc vật liệu lọc nổi tự rửa AbioF hoạt động
là bể lọc tiếp xúc Còn khi bể lọc được cấp oxi bể lọc vừa
lọc cơ học vừa xử lý sinh học
Nước thải sau xử lý đạt quy định tại cột A của QCVN
40:2011/BTNMT hoặc cột A của QCVN 14:2008/BTNMT có
thể dùng cho các mục đích dịch vụ đô thị, công nghiệp và
nông thôn
KẾT LUẬN
Việc ứng dụng bể lọc vật liệu nổi trong xử lý triệt để
nước thải sinh hoạt mang lại một số ưu thế trước bể lọc
cát truyền thống như đã nêu trên Để bể lọc AbioF được
ứng dụng rộng rãi trong xử lý triệt để nước thải sinh hoạt
cần có các nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình pilot
với nước thải thực sau xử lý sinh học bậc 2 Từ đó xác định
được các thông số động học của các quá trình xử lý cơ
học, xử lý sinh học, chu kỳ lọc của bể, tổn thất cột áp của
bể lọc để làm cơ sở cho việc tính toán các thiết kế bể lọc
trong điều kiện ở Việt Nam
Tài liệu tham khảo
1 Nguyễn Thanh Phong (2016), Nghiên cứu quá trình
tự rửa bể lọc vật liệu lọc nổi dùng cho các trạm cấp nước
quy mô nhỏ, Luận án tiến sỹ kỹ thuật Trường đại học Xây
dựng Hà Nội
2 Trần Thanh Sơn (2016), Bể lọc vật liệu lọc nổi trong
dây chuyền công nghệ xử lý nước thiên nhiên, Nhà xuất
bản Xây dựng, Hà Nội
3 Trần Thanh Sơn (2013), Nghiên cứu công nghệ tự rửa bể lọc vật liệu lọc nổi xử lý nước cấp cho sinh hoạt, Đề tài nghiên cứu độc lập cấp nhà nước mã số ĐTĐL.2009/T02, Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội
4 Trịnh Xuân Lai (2013), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội
5 Metcalf & Eddy (2013), Wastewater engineering, Treatment and Resource Recovery, Inc McGraw-Hill Education, Thirth edition
6 H H Ngo and S Vigneswaran (2007), Research note application of floating medium filter in water and wastewater treatment with contact – flocculation filtration arrangement, School of Civil Engineering, University of Technology, Sydney, p.o Box 123, Broadway
7 Weimin Xie, Qunhui Wang, Guanling Song, Masao Kondo, Masafumi Teraoka, Yukihide Ohsumi, Hiroaki I Ogawa (2003), Upflow biological filtration with floating filter media, Department of Environmental Science and Engineering, Japan
8 Н.Н.Гироль (2002), Опыт работы фильтров
с плавающей пенополистирольной загрузкой в схемах очистки воды, д-р техн, Наук Украинский государственный университет водного хозяйства и природопользования, г.Ровно
Trang 1050 NĂM THÀNH LẬP, ASEAN TẠO DỰNG VỊ TRÍ TRUNG TÂM CỦA KHU VỰC
Năm 2017 ghi dấu mốc lịch sử 50 năm hình thành và phát triển
của Hiệp hội các quốc gia Đông Nam Á (ASEAN) Từ một hiệp hội
sơ khai với 5 quốc gia sáng lập, ASEAN, hiện bao gồm 10 thành
viên, đã vượt qua nhiều khó khăn và khác biệt để trở thành nhân
tố đóng góp quan trọng cho hòa bình và thịnh vượng ở khu vực
và thế giới Đặc biệt, với việc hình thành Cộng đồng ASEAN vào
tháng 12/2015, ASEAN trở thành nền kinh tế lớn thứ sáu thế giới
và cộng đồng kinh tế phát triển năng động nhất Châu Á - Thái
Bình Dương Hiệp hội đã tạo được vị thế quan trọng mà hiếm liên
kết tiểu khu vực nào có được, với các cơ chế gắn kết không chỉ
trong nội bộ mà còn với hàng loạt đối tác lớn trên thế giới
Thủ tướng Nguyễn Xuân Phúc tham dự Hội nghị Cấp cao Hiệp hội Các quốc gia Đông Nam Á (ASEAN) lần thứ 31, tại
Manila, Philippines.
ĐẠI HỘI 19 ĐẢNG CỘNG SẢN TRUNG QUỐC CÔNG BỐ THAM VỌNG
SIÊU CƯỜNG THẾ GIỚI
Đại hội đảng Cộng sản Trung Quốc lần thứ 19 tháng
10/2017 bầu ra ban lãnh đạo mới và vạch ra hướng đi
của Trung Quốc trong nhiều năm tới Nhờ thành tựu và
quyền lực tập hợp được trong 5 năm qua, ông Tập Cận
Bình tiếp tục cương vị, được tôn vinh ngang tầm với các
cố lãnh đạo Mao Trạch Đông và Đặng Tiểu Bình
Giấc mơ Trung Hoa được ông Tập tái khẳng định, quyết tâm đưa Trung Quốc trở nên giàu có vào năm
2020, công khai tham vọng trở thành siêu cường hàng đầu thế giới vào năm 2050, dẫn đầu cả về kinh tế, văn hóa xã hội lẫn quân sự Báo cáo chính trị mà ông Tập đọc tại đại hội cho thấy Trung Quốc muốn chuyển từ triết lý
“náu mình chờ thời” mà nước này áp dụng từ năm 1990 sang “tiến vào trung tâm thế giới”
Trung Quốc hiện thực hóa tham vọng này bằng cơ chế Vành đai và Con đường, đầu tư hạ tầng và tài chính để giành ảnh hưởng từ khắp Á sang Âu Bắc Kinh đang gặp thuận lợi khi chính quyền của tổng thống Mỹ Trump giảm vai trò toàn cầu để tập trung vào chính sách đối nội
MỸ RÚT KHỎI NHIỀU CAM KẾT TOÀN CẦU, ĐỊNH HÌNH CHÍNH SÁCH ẤN ĐỘ DƯƠNG -
THÁI BÌNH DƯƠNG
Trong năm cầm quyền đầu tiên, thực hiện khẩu hiệu tranh cử “Nước Mỹ trước
tiên”, Tổng thống Mỹ Donald Trump đã có những quyết định mang tính đảo ngược
đối với hàng loạt chính sách kinh tế, ngoại giao quan trọng, điển hình là việc rút
khỏi Hiệp định đối tác xuyên Thái Bình Dương (TPP), Hiệp định Paris về ứng
phó biến đổi khí hậu, Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên hợp quốc
(UNESCO); cắt giảm 1/3 chi tiêu ngoại giao và các khoản viện trợ quốc tế;
siết chặt kiểm soát nhập cư Chiến lược An ninh quốc gia mới, được Tổng
thống Trump công bố ngày 18/12, cũng thể hiện rõ chính sách đơn phương
và đề cao lợi ích quốc gia của Mỹ Tuy nhiên, khái niệm địa chính trị “Ấn Độ
Dương - Thái Bình Dương” được chính quyền đương nhiệm Mỹ sử dụng đã phản
ánh một tầm nhìn chiến lược mới theo hướng liên kết rộng hơn
Ngày 23/1, Tổng thống Mỹ Donald Trump
ký một sắc lệnh hành pháp chính thức rút nước này khỏi Hiệp định Đối tác xuyên Thái Bình Dương (TPP)
7 thành viên Ủy ban Thường vụ Bộ Chính trị Trung Quốc khóa 19
10 SỰ KIỆN CÓ TẦM ẢNH HƯỞNG
THẾ GIỚI 2017
Bùi Đạt (Tổng hợp)
Trang 11KHỦNG HOẢNG HẠT NHÂN TRIỀU TIÊN BỊ ĐẨY LÊN NẤC THANG MỚI
Căng thẳng trên Bán đảo Triều Tiên tiếp tục gia tăng với hàng loạt
vụ phóng thử tên lửa đạn đạo có khả năng vươn tới các vùng lãnh
thổ của Mỹ ở Thái Bình Dương, đặc biệt là vụ thử hạt nhân lần thứ sáu
của Bình Nhưỡng vào ngày 3/9/2017 Trong năm 2017, Hội đồng Bảo
an Liên hợp quốc đã thông qua bốn nghị quyết tăng cường trừng
phạt Triều Tiên; Tổng thống Mỹ Donald Trump liên tiếp đưa ra những
tuyên bố cứng rắn, đưa Triều Tiên trở lại cái gọi là danh sách “các nước
bảo trợ khủng bố” Tuy nhiên, việc giải quyết hồ sơ tên lửa - hạt nhân
Triều Tiên vẫn bế tắc Điều này cho thấy các biện pháp trừng phạt hay
cô lập của quốc tế đã không phát huy tác dụng, ngược lại khiến Triều
Tiên đáp trả mạnh mẽ hơn
Tên lửa đạn đạo liên lục địa Hwasong-15 của Triều Tiên
rời bệ phóng
CHÂU ÂU ĐỐI MẶT VỚI BẤT ỔN VỀ AN NINH VÀ CHÍNH TRỊ
Năm 2017, châu Âu tiếp tục đối mặt với nhiều bất ổn cả về
chính trị và an ninh Các vụ khủng bố, với mức độ nguy hiểm và
hình thức khó lường, liên tiếp xảy ra tại Anh, Pháp, Bỉ…; xu
hướng ly khai bùng lên tại một số quốc gia mà điển hình là
cuộc trưng cầu dân ý trái phép của vùng Catalonia, Tây Ban
Nha; những trắc trở trong trong đàm phán thành lập chính
phủ mới tại Đức hay tiến trình đàm phán Brexit đã bộc lộ những
mâu thuẫn sâu sắc tồn tại trong lòng châu Âu
CÔNG NHẬN JERUSALEM LÀ THỦ ĐÔ CỦA ISRAEL: BƯỚC ĐI NGUY HIỂM CỦA MỸ
Quyết định ngày 6/12/2017 của Tổng thống Mỹ Donald Trump
công nhận Jerusalem là thủ đô của Israel và dời Đại sứ quán Mỹ từ
Tel Aviv đến Jerusalem đã khiến dư luận thế giới lo ngại Đây
được coi là bước đi nguy hiểm không chỉ đe dọa hủy hoại
tiến trình hòa đàm Trung Đông, mà còn làm bùng phát
làn sóng bạo lực mới giữa người Palestine và Israel, giữa
cộng đồng Do Thái và Arab, đẩy Trung Đông vào giai
đoạn hỗn loạn mới, đe dọa an ninh và ổn định của khu
vực và thế giới
Người dân Palestine biểu tình phản đối quyết định của Mỹ, tại Bethlehem, Khu Bờ Tây
ngày 8/12 Người dân tham gia cuộc tuần hành ủng hộ Tây Ban Nha
thống nhất tại Barcelona ngày 29/10