Giải pháp xử lý nước thải cho nhà máy hóa chất đạt QCVN

Trong nhà máy hóa chất, nước thải thường biến thiên mạnh theo pH, SS, độ nhớt, nhiệt độ và có thể chứa chất oxy hóa/khử, muối, kim loại hay hợp chất hữu cơ khó phân hủy. Nếu khâu thu gom–bơm–tiền xử lý hoạt động thiếu ổn định (kẹt rác, ăn mòn nhanh, bơm chạy khan, rung ồn), toàn bộ tuyến xử lý phía sau (trung hòa, keo tụ–tạo bông, sinh học, màng, ZLD…) sẽ chịu sốc tải, làm tăng chi phí điện–hóa chất–bảo trì và rủi ro dừng dây chuyền.

“Đầu nguồn tốt” là tổ hợp của 5 yếu tố:

1. Phân vùng & thu gom hợp lý (tránh trộn dòng không cần thiết).
2. Trạm bơm được tính lưu lượng/cột áp chuẩn và dự phòng N+1/N+2.
3. Lựa chọn bơm chìm phù hợp (vortex/channel/grinder) chống kẹt & chống ăn mòn.
4. Vật liệu đường ống/van tương thích hóa chất; lắp đặt đúng kỹ thuật.
5. Tự động hóa/SCADA cho cảnh báo sớm + quy trình an toàn vận hành/bảo trì.

Trong đó, vai trò của bơm chìm là then chốt. Các dòng máy bơm nước Pentax như máy bơm Pentax DX, máy bơm Pentax DB, máy bơm Pentax DG, máy bơm Pentax DH thường được kỹ sư cân nhắc ở các kịch bản khác nhau nhờ dải lưu lượng–cột áp và cấu trúc cánh khác nhau (vortex, channel, grinder/cánh cắt – tùy phiên bản), góp phần hạn chế tắc nghẽn, giảm thời gian/dòng điện khởi động, tăng độ sẵn sàng.

Đặc thù nước thải hóa chất & yêu cầu thiết kế đầu nguồn

Biến thiên tính chất: Nước thải hóa chất có thể thay đổi đột ngột theo lô sản xuất: pH <2 hoặc >11, SS cao, bọt, dầu, mảnh rắn/sợi (giẻ lau, dây đai, bao bì). Điều này làm các bơm kênh hẹp dễ kẹt, phốt cơ khí hao mòn nhanh, và đường ống tích tụ cặn.

Nguy cơ ăn mòn: Môi trường axit/kiềm và muối vô cơ/hữu cơ có thể tấn công:

• Kim loại (gang, thép) – nếu không có lớp phủ hoặc chọn sai cấp inox.
• Elastomer/phốt – không tương thích sẽ sớm nứt, trương nở.

Triết lý thiết kế đầu nguồn:

• Đơn giản – bền – dễ bảo trì, ưu tiên cấu hình bơm và ống ít điểm kẹt.
• Mô-đun hóa: chia nhỏ hố bơm/sump theo phân xưởng, dễ cô lập sự cố.
• An toàn là số 1: khí độc (H₂S/CH₄), không gian hạn chế, điện nước ẩm.

Kiến trúc thu gom: phân vùng, tuyến chảy & bể điều hòa

Phân tách dòng hợp lý

• Quá trình (process): chứa hóa chất, pH cực đoan, SS/hữu cơ cao.
• Tiện ích (utility): nước rửa, xả đáy thiết bị – ít rủi ro hơn.
• Mưa–tràn (storm): nên tách rời để tránh “làm loãng” và tăng tải thủy lực vô ích.
• Phân tách giúp xác định đúng kích cỡ hố bơm, đường ống, loại bơm và giảm chi phí hóa chất ở tuyến xử lý.

Bể gom cục bộ (sump) vs. tuyến gom trung tâm

• Sump cục bộ tại từng phân xưởng chỉ cần bơm đẩy về điểm gom trung tâm.
• Tránh mạng lưới ống quá dài; hạn chế tổn thất ma sát và lắng cặn.
• Ở điểm gom trung tâm, bố trí bể điều hòa (equalization) để triệt dao động lưu lượng–nồng độ, bảo vệ các khâu phía sau.

Dung tích bể điều hòa & thời gian lưu

• Thời gian lưu (HRT) điển hình 6–12 giờ tùy biến thiên ca sản xuất.
• Có khuấy trộn để tránh lắng; thổi khí khi cần ức chế mùi.
• Có đo pH để điều khiển bơm định lượng trung hòa sơ bộ (nếu cần).

Tính toán thủy lực & sizing trạm bơm

Lưu lượng đặc trưng

• Q_avg (trung bình), Q_peak (giờ cao điểm) và Q_max (sự cố tràn).
• Dự phòng hệ số đỉnh k (1.3–2.0 tùy ngành) để chọn bơm đủ đầu.

Cột áp tổng (H_total)

Công thức tổng quát:

H_total = H_st + H_fric + ΣH_minor, trong đó:

• H_st: chênh cao trình giữa mực nước bể/hố bơm và điểm xả.
• H_fric: tổn thất ma sát theo Darcy–Weisbach hoặc Hazen–Williams.
• ΣH_minor: tổn thất cục bộ (co–nở, cút, T, van, thiết bị).

Gợi ý thực hành:

• Tính 2–3 điểm làm việc (min/nominal/max) để kiểm tra đường đặc tính bơm.
• Với đường ống dài, H_fric chiếm tỷ trọng lớn → ưu tiên đường kính ống lớn hơn để giảm chi phí điện về lâu dài.

Dự phòng N+1 / N+2 & vận hành luân phiên

• N+1: số bơm vận hành đồng thời +1 bơm dự phòng; dùng phổ biến.
• N+2: khi hậu quả tràn lớn (khu vực nguy cơ cao, môi trường nghiêm ngặt).
• Luân phiên (alternation) giúp cân bằng giờ chạy, kéo dài tuổi thọ.

Lựa chọn bơm chìm: chống kẹt & chống ăn mòn

Phân loại theo bánh công tác

• Vortex: dòng chảy xoáy, bánh công tác không “chạm” trực tiếp dòng chính → rất khó kẹt, phù hợp SS cao, rác thô.
• Channel (kênh): hiệu suất khá hơn vortex, phù hợp nước thải ít rác.
• Grinder (cánh cắt): cắt nhỏ sợi/giẻ trước khi đẩy; hữu ích khi rác dài.

Trong thực tế, nhiều kỹ sư dùng máy bơm Pentax DG ở kịch bản cần nghiền/cắt (grinder) để đối phó sợi/giẻ lau, còn máy bơm Pentax DB hoặc máy bơm Pentax DX thường được cân nhắc cho tình huống SS cao, rác thô nhờ ưu thế chống kẹt (tùy phiên bản cánh). Nếu cần lưu lượng trung bình–cao và cột áp lớn hơn, có thể tham khảo máy bơm Pentax DH (tùy kích thước ống & đường đặc tính).

Vật liệu phần ướt & phốt cơ khí

• Thân bơm/volute: gang phủ epoxy công nghiệp hoặc SS304/SS316 (khi có chloride/axit nhẹ).
• Trục: inox chịu ăn mòn;
• Elastomer: EPDM cho kiềm/oxy hóa nhẹ, FKM (Viton) cho dung môi/cao nhiệt (tùy tương thích).
• Phốt cơ khí kép với buồng dầu; cảm biến rò nước buồng motor giúp cảnh báo sớm.

Động cơ & bảo vệ

• IP68, Class F/H, PTC bảo vệ nhiệt.
• Phao mức hoặc đầu dò mức siêu âm/áp lực; logic anti short-cycle tránh bơm on/off liên tục.
• VFD (biến tần) điều khiển lưu lượng & tiết kiệm điện (nhất là tuyến dài).

Gợi ý nhanh theo tình huống

Tình huống đặc trưng	Gợi ý bơm (ví dụ)	Lý do chính
Rác sợi, giẻ lau, bao đai	máy bơm Pentax DG	Cấu hình grinder/cánh cắt giúp giảm kẹt
SS cao, rác thô	máy bơm Pentax DB / máy bơm Pentax DX	Thiết kế chống kẹt (tùy biến thể cánh)
Lưu lượng TB–cao, cột áp lớn	máy bơm Pentax DH	Phù hợp đường ống dài/độ cao lớn

Lưu ý: lựa chọn cuối cùng cần dựa vào datasheet từng model, đường đặc tính và tương thích hóa học thực tế tại nhà máy. “Máy bơm nước Pentax” có nhiều phiên bản, hãy đối chiếu catalog để khớp yêu cầu cụ thể.

Đường ống & phụ kiện cho môi trường ăn mòn

Vật liệu ống

• HDPE hàn đối đầu/điện trở – bền hóa chất, đàn hồi tốt, ít rò.
• uPVC công nghiệp (Schedule phù hợp) – kinh tế, dễ thi công, nhưng hạn chế nhiệt.
• FRP – chống ăn mòn tốt, nhẹ, thi công nhanh; lưu ý kết cấu đỡ.
• SS316L – khi cần độ bền cơ học cao & chịu hóa chất; chi phí cao hơn.

Phụ kiện & van

• Van một chiều kiểu swing hoặc wafer có cửa kiểm tra.
• Van dao (knife-gate) cho bùn/SS cao.
• Khớp nối mềm giảm rung.
• Bích tháo nhanh gần bơm để rút bơm bảo trì.
• Bypass để duy trì vận hành khi một nhánh tạm ngưng.

Chống búa nước & thoát khí

• Xem xét bẫy khí/van xả khí ở điểm cao; van giảm chấn nếu đóng mở nhanh.
• Lập trình VFD ramp up/down trơn tru, giảm va đập áp.

Tiền xử lý “trước công nghệ chính”

Song chắn rác & lưới lọc

• Song thô (20–40 mm) giữ rác cồng kềnh, song tinh hoặc lưới xoay giữ rác nhỏ.
• Bố trí băng tải/giỏ hứng rác để giảm công sức thủ công.

Bể tách dầu mỡ

• Hữu ích với phân xưởng có dầu khoáng; giảm trôi dầu vào bơm/đường ống.
• Có vách hướng dòng và thiết bị vớt dầu khi cần.

Trung hòa sơ bộ & đệm tải

• Bơm định lượng axit/kiềm điều khiển theo pH online để tránh pH cực đoan tấn công vật liệu và gây sốc tải tuyến sau.
• Bể điều hòa đã nêu ở mục 3 là “bộ giảm xóc” tự nhiên.

Tự động hóa & SCADA cho trạm bơm

Cảm biến – thiết bị đo

• Mức: phao, siêu âm, áp lực thủy tĩnh;
• Lưu lượng: electromagnetic/ultrasonic clamp-on;
• pH/ORP (nếu có trung hòa sơ bộ);
• Báo rò nước, nhiệt cuộn dây motor.

Điều khiển – logic

• Duty/Standby + luân phiên để chia tải giờ chạy.
• Chống chạy khan (dry-run) bằng mức thấp/áp suất đường đẩy.
• Anti short-cycle: thời gian tối thiểu giữa hai lần khởi động.
• Interlock dừng bơm khi van xả chưa mở/đường ống bất thường.

Kết nối SCADA/IoT

• Ghi nhật ký sự kiện (start/stop, alarm), xu hướng mức–lưu lượng–dòng điện.
• Cảnh báo sớm qua SMS/Email/APP khi mức cao, mất pha, nhiệt cao.
• Lập lịch bảo trì theo giờ chạy thay vì lịch cứng.

An toàn công nghiệp ở khu vực ẩm ướt & khí độc

Không gian hạn chế & khí độc

• Hố bơm là confined space: cần quy trình giấy phép vào, đo khí (H₂S, CH₄, O₂), quạt thông gió, dây an toàn.
• Sàn chống trượt, nắp hố có khóa.

An toàn điện

• Tủ IP65, MCB/RCCB, chống ăn mòn; đi tiếp địa đầy đủ.
• Cáp bơm đi ống bảo vệ; đầu nối kín nước.

Phòng nổ (nếu cần)

• Khu vực có dung môi bay hơi → tham chiếu phân vùng nguy hiểm, lựa chọn thiết bị phù hợp quy chuẩn ATEX/IECEx (ngoài phạm vi chi tiết ở bài này, nhưng cần lưu ý ngay từ giai đoạn chọn thiết bị).

Tối ưu năng lượng & TCO 5 năm

Ảnh hưởng điểm làm việc

• Bơm chạy xa Best Efficiency Point (BEP) → rung, ồn, nóng, tuổi thọ giảm.
• Chọn bơm để điểm làm việc gần BEP ở Q_nominal, đồng thời chấp nhận dải dao động lưu lượng bằng VFD.

Giảm tổn thất đường ống

• Đường kính lớn hơn → giảm H_fric → giảm kW motor → tiết kiệm điện dài hạn.
• Tối giản co, cút, T, ưu tiên bo cong R lớn; bố trí tuyến gọn.

Biến tần & điều khiển

• Điều khiển theo mức (level control) hoặc áp suất tuyến đẩy.
• Ramp mềm giảm búa nước; điều chế tốc độ cho giờ cao điểm – thấp điểm.

Mẫu bảng TCO 5 năm

Hạng mục	Cách tính	Năm 1	Năm 2	Năm 3	Năm 4	Năm 5	Tổng
Điện năng	kWh × giá điện
Vật tư hao mòn	Phốt, vòng bi, cánh…
Nhân công bảo trì	Giờ công × đơn giá
Dừng máy (nếu có)	Giờ dừng × chi phí cơ hội

Khi so sánh phương án ống lớn hơn + bơm nhỏ hơn với ống nhỏ + bơm lớn, thường phương án 1 có CAPEX cao nhưng OPEX giảm đáng kể trong 5 năm.

Vận hành & bảo trì 52 tuần

Lịch kiểm tra gợi ý

• Tuần: rò nước buồng phốt, nhiệt motor, tiếng ồn, rung.
• Tháng: điện trở cách điện, xiết lại bích/khớp, xả khí đường ống.
• Quý: kiểm tra phốt cơ khí, mỡ vòng bi (nếu bơm thiết kế cho phép), vệ sinh hố.
• Năm: hiệu chuẩn cảm biến mức/lưu lượng; đánh giá đường đặc tính thực tế.

Quy trình tháo–lắp an toàn

• Ngắt điện, treo Lockout/Tagout.
• Đóng van, xả áp, xả nước.
• Dùng cẩu/pa-lăng đúng tải; che chắn miệng hố.
• Kiểm tra phốt, cánh, khe hở; thay kit chính hãng.

Kho phụ tùng tối thiểu

• Phốt cơ khí, vòng bi, phao mức, gioăng, tiếp điểm rơ-le.
• Lập mã vật tư để cấp phát nhanh, tránh dừng máy kéo dài.

Hồ sơ kỹ thuật & nghiệm thu trạm bơm

Checklist nghiệm thu cơ–điện–tự động

• Ống & van: đúng vật liệu, đúng hướng dòng, có bypass, khớp mềm.
• Bơm: quay đúng chiều, dòng kVAr/Ampe trong giới hạn, không rung bất thường.
• Điều khiển: logic duty/standby/alternation, anti short-cycle hoạt động.
• An toàn: tiếp địa, thông gió, thiết bị đo khí, biển báo.

Biểu mẫu chạy thử (commissioning)

• Chạy khô kiểm điện (không hút nước), sau đó ướt tại 3 mức lưu lượng.
• Ghi H, Q, I, P, nhiệt ổ trục, rò nước buồng phốt.
• So với datasheet – lệch vượt quá 8–10% cần xem lại đường ống/van.

Ba kịch bản điển hình (mini case study)

Xưởng dung môi hữu cơ – rác sợi & an toàn cháy nổ

• Dòng rác: giẻ lau, dây ràng; dung môi dễ bay hơi.
• Giải pháp bơm: ưu tiên máy bơm Pentax DG ở các vị trí có sợi/giẻ; cân nhắc thiết bị/phụ kiện phù hợp vùng nguy hiểm (theo chuẩn áp dụng của dự án).
• Đường ống: SS316/HDPE/FRP, hạn chế nối ren; ưu tiên bích bắt vững.
• Điều khiển: VFD + giám sát khí, thông gió cưỡng bức hố bơm.

Xưởng mạ kim loại – SS cao & cặn hạt

• Dòng rác: bavia kim loại, hạt rắn, bùn mịn.
• Giải pháp bơm: máy bơm Pentax DB hoặc máy bơm Pentax DX (tùy cấu hình cánh) để tăng khả năng chống kẹt.
• Vật liệu: xem xét SS316/FRP, elastomer FKM; phốt kép.
• Tiền xử lý: song chắn + lắng cát trước hố bơm trung tâm.

Phân bón/hóa chất rời – cột áp lớn, tuyến dài

• Dòng rác: ít sợi, ống tuyến dài (H_fric lớn).
• Giải pháp bơm: máy bơm Pentax DH cho lưu lượng TB–cao, H_total lớn.
• Đường ống: tăng đường kính để cắt kWh; cút cong R lớn; van một chiều chất lượng.
• Trong cả 3 kịch bản, máy bơm nước Pentax là ví dụ điển hình; cần đối chiếu catalog/model cụ thể để đảm bảo đường đặc tính khớp yêu cầu Q–H và tương thích hóa học.

FAQ

Hỏi 1: Bơm grinder khác gì vortex trong nước thải hóa chất?

• Đáp: Grinder (cánh cắt) cắt nhỏ sợi/giẻ rồi mới đẩy, hữu ích nơi rác sợi nhiều (giảm kẹt). Vortex tạo xoáy, bánh công tác ít tiếp xúc rác nên rất khó kẹt, phù hợp SS cao/rác thô nhưng hiệu suất thường thấp hơn channel. Tùy tuyến, kỹ sư có thể chọn máy bơm Pentax DG (nếu ưu tiên cắt sợi) hoặc máy bơm Pentax DB / máy bơm Pentax DX (nếu ưu tiên chống kẹt với rác thô).

Hỏi 2: Hố bơm sâu bao nhiêu là hợp lý?

• Đáp: Phụ thuộc dao động lưu lượng và không gian. Thông thường, hố bơm cần đủ sâu để tránh xoáy hút khí, đủ dung tích để giảm on/off (anti short-cycle), nhưng không quá lớn gây lắng cặn. Kết hợp đầu dò mức và VFD để tối ưu.

Hỏi 3: Khi nào nên dùng N+2 thay vì N+1?

• Đáp: Khi hậu quả tràn lớn (khu vực nhạy cảm môi trường, xưởng dung môi, yêu cầu vận hành liên tục), hoặc khi chuỗi cung ứng/sửa chữa có nguy cơ kéo dài → tăng dự phòng lên N+2.

Hỏi 4: Vì sao đường kính ống lớn hơn giúp tiết kiệm điện?

• Đáp: Vì tổn thất ma sát giảm mạnh theo vận tốc; ống lớn làm H_fric thấp → giảm kW motor ở cùng Q. Sau 3–5 năm tiền điện tiết kiệm thường bù phần CAPEX ống.

Hỏi 5: Chọn vật liệu elastomer (gioăng/phốt) thế nào?

• Đáp: Dựa trên tương thích hóa học: EPDM tốt cho kiềm/oxy hóa nhẹ; FKM (Viton) chịu dung môi/nhiệt tốt hơn. Cần bảng tương thích theo hóa chất thực tế.

Kết luận & lộ trình triển khai

Muốn đầu nguồn ổn định, hãy bám ba trụ cột:

1. Thu gom đúng – điều hòa đủ để tuyến sau “dễ thở”.
2. Bơm đúng – vật liệu đúng để chống kẹt & chống ăn mòn dài hạn.
3. Tự động hóa đúng – an toàn đúng để cảnh báo sớm & bảo vệ con người.

Khi đó, bạn sẽ giảm sốc tải, tiền điện, chi phí hao mòn, và đặc biệt là rủi ro dừng dây chuyền. Tùy ca sử dụng, kỹ sư có thể cân nhắc các dòng máy bơm Pentax DX, máy bơm Pentax DB, máy bơm Pentax DG, máy bơm Pentax DH trong bộ giải pháp máy bơm nước Pentax, đồng thời luôn đối chiếu catalog model để khóa phương án chính xác.

Phụ lục A – Sơ đồ lưu trình mẫu (ASCII)

Khu sản xuất ──► Sump cục bộ ──► Trạm bơm (N+1/N+2) ──► Song chắn ──► Tách dầu
                    │                 │                               │
Khu utility ────────┘                 ├────────► Bể điều hòa ─────────┘
Khu mưa/tràn ─────────────────────────┘
(→ Tuyến xử lý chính ở hạ lưu: trung hòa/keo tụ–tạo bông/sinh học/màng/ZLD…)

Phụ lục B – Bảng gợi ý chọn bơm theo tình huống

Tình huống	Dòng bơm ví dụ	Ghi chú kỹ thuật
Nhiều sợi/giẻ lau	máy bơm Pentax DG	Ưu tiên cánh cắt/grinder để giảm kẹt
SS cao, rác thô	máy bơm Pentax DB / máy bơm Pentax DX	Dạng chống kẹt, lưu tốc cuốn trôi rác
Cột áp lớn, tuyến dài	máy bơm Pentax DH	Phù hợp đường đặc tính H cao
Nước thải ít rác, ưu tiên hiệu suất	(channel impeller)	Kiểm tra channel vs vortex để tối ưu kW

Bảng chỉ mang tính định hướng. Quyết định cuối cùng dựa trên Q–H thực tế, đặc tính rác, tương thích hóa học và catalog model.

Phụ lục C – Mẫu biểu sizing nhanh (tham khảo)

Bước 1 – Dự báo lưu lượng:

• Q_avg = … m³/h; Q_peak = k × Q_avg (k = 1.3–2.0)
• Hệ số an toàn n_s = 1.1–1.2 (tùy dự án)

Bước 2 – Tính H_total:

• H_st = Δz (m)
• H_fric = f × (L/D) × (V²/2g) (Darcy–Weisbach)
• ΣH_minor: tra theo số co/cút/T/van

Bước 3 – Chọn bơm:

• Đặt điểm làm việc gần BEP ở Q_peak (hoặc Q_nominal nếu dùng VFD).
• Kiểm tra NPSH (nếu bơm không chìm) — với bơm chìm, vấn đề cavit ít khi là nút thắt.
• Quyết định N+1/N+2 theo MTTF/MTTR & mức độ rủi ro tràn.

Bước 4 – Kiểm tra năng lượng & ống:

• So sánh 2–3 đường kính ống về kWh 5 năm.
• Điều chỉnh VFD để bám BEP dải vận hành.

Phụ lục D – Checklist nghiệm thu trạm bơm (rút gọn)

• Bố trí bypass, khớp mềm, bích tháo nhanh gần bơm.
• Van một chiều, van chặn đúng chiều; có van xả khí ở điểm cao.
• Tiếp địa, IP65, RCCB; cáp kín nước; ống luồn cáp.
• Duty/Standby/Alternation hoạt động đúng; anti short-cycle triển khai.
• Phao/đầu dò mức: chạy–dừng đúng ngưỡng; bảo vệ chạy khan.
• Thông gió hố bơm; đo khí trước khi vào; quy trình LOTO.