Nghiên cứu, tính toán và chế tạo hệ thống xử lý nước thải trên tàu thủy

KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 243 
BÀI BÁO KHOA HỌC 
NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG 
XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRÊN TÀU THỦY 
Trần Hồng Hà1, Vũ Văn Chiến2 
Tóm tắt: Công ước MARPOL 73/78 ra đời năm 1973, là kết hợp của hai hiệp định quốc tế là Công ước quốc 
tế về ngăn ngừa ô nhiễm do tàu gây ra được thông qua năm 1973 và Nghị định thư của Công ước được thông 
qua năm 1978, hiện nay gộp chung thành một văn kiện duy nhất. Có thể cho rằng Công ước này là một trong 
những Công ước chủ chốt về bảo vệ môi trường biển. Công ước đưa ra những quy định nhằm ngăn chặn ô 
nhiễm gây ra do vận chuyển hàng hóa là dầu mỏ, hàng nguy hiểm, độc hại, cũng như do nước, rác và khí thải 
ra từ tàu. Việt Nam đã tham gia Công ước này năm 1991 (ngày 18 tháng 3 năm 1991). Phụ lục IV áp dụng cho 
các tàu mới có tổng dung tích từ 400 trở lên, hoặc nhỏ hơn 400 nhưng được chứng nhận chở trên 15 người. 
Đối với các tàu hiện có, phải áp dụng yêu cầu của Phụ lục sau 5 năm kể từ ngày Phụ lục có hiệu lực. Nước thải 
là nước và các phế thải khác từ nhà vệ sinh, nhà tắm, nước thải từ các buồng bệnh viện, nước thải từ khoang 
chứa động vật sống trên tàu... Tàu không được phép thải nước thải trong phạm vi 4 hải lý tính từ bờ gần nhất, 
trừ khi được trang bị thiết bị xử lý nước thải phù hợp. Trong phạm vi 4 đến 12 hải lý tính từ bờ gần nhất, nước 
thải phải được nghiền và khử trùng trước khi thải. Bài báo đưa ra mô hình quản lý nước thải trong đó có giải 
pháp trang bị thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt trên cơ sở phát triển công nghệ Biofast 3G trên phương tiện 
thủy đang hoạt động trên sông và ven Việt Nam là cần thiết và phù hợp với điều kiện thực tế của Việt Nam, 
đảm bảo kiểm soát ô nhiễm môi trường do phương tiện thủy gây ra có hiệu hiệu quả. 
Từ khoá: Thiết bị xử lý khí thải, nước thải, Biofast 3G. 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ * 
Qua số liệu khảo sát có thể thấy rằng về mặt 
trang bị, 100% tàu khách đã có phương tiện chủ 
động để ngăn ngừa nước thải sinh hoạt từ tàu. Tỉ lệ 
các tàu không phải tàu khách có trang bị ngăn ngừa 
ô nhiễm do nước thải từ tàu còn tương đối thấp, đặc 
biệt là với tàu biển nội địa (2/9 tàu = 22%). Không 
có tàu nào trong số này có trang bị thiết bị xử lý 
nước thải. Lý do chính của thực trạng này là: các 
quy định hiện hành không bắt buộc các tàu biển 
tuyến nội địa hoặc các phương tiện thủy nội địa 
khác, phải lắp đặt thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt 
trên tàu. Bảng 1 dưới đây thể hiện các thông tin về 
nhóm tàu được khảo sát (Cục Đăng kiểm Việt Nam, 
2012- 2016) 
Với các tàu khách hoạt động tại khu vực Hải 
1 Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam 
2 Chi cục Đăng kiểm số 1- Hà Nội 
Phòng đa số là tàu cao tốc, tuyến ngắn, Hải Phòng - 
Cát Bà, lượng nước thải phát sinh trong thực tế là 
không quá lớn, dẫn đến nhu cầu phải trang bị thiết bị 
xử lý nước thải trên tàu cũng không cấp thiết. 
Thực tiễn áp dụng các quy định về kiểm soát 
môi trường dưới góc nhìn của người khai thác tàu 
Dựa vào số liệu khảo sát có thể suy luận rằng, tới 
thời điểm hiện tại, hầu hết nước thải sinh hoạt trên 
các tàu được khảo sát đều được xả thải trực tiếp ra 
môi trường. Lượng nước thải có thể ước tính gần 
bằng lượng nước ngọt tiêu thụ hàng ngày. 
Như đã ước tính ở phần trước, trên các tàu biển 
có trung bình 14 thuyền viên, và lượng tiêu thụ nước 
theo khảo sát với các tàu biển là 1,5 m3/ngày. Trung 
bình mỗi người mỗi ngày tiêu thụ khoảng 100 lít 
nước ngọt. Có thể thấy, giá trị lượng tiêu hao nước 
ngọt trung bình theo khảo sát là tương đối lớn so với 
mức ước tính trung bình. 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 244 
Bảng 1. Thông tin về nhóm tàu được khảo sát 
Tổng số tàu thực hiện khảo sát 22 TBXLNT Két chứa 
Phân loại theo kiểu tàu 
Tàu khách 2 9% 0 0% 2 100% 
Tàu khách du lịch 0 0 
Tàu khác 20 91% 0 0% 0 0% 
Phân loại vùng hoạt động 
Biển 9 41% 0 0% 2 22% 
PTT nội địa 13 59% 0 0% 6 46% 
Kiểu thiết bị vệ sinh 
Thông thường 19 86% 
Chuyên dụng 0 
Kiểu khác 3 14% 
Cũng theo thông tin từ các chủ tàu và đại diện 
chủ tàu, thuyền viên, trên tất cả 22 tàu tham gia khảo 
sát đều chưa từng bị phát hiện vi phạm hành chính 
liên quan đến các quy định về môi trường, dù hàng 
năm đều trải qua vài cuộc kiểm tra định kỳ và đột 
xuất của các lực lượng chức năng. 
Số liệu khảo sát chỉ ra rằng, hầu hết các chủ tàu 
đều chưa cảm thấy cần quan tâm nhiều đến các quy 
định về bảo vệ môi trường (18/22 tàu không có ý 
kiến về việc đánh giá mức độ phiền hà, tốn kém của 
các quy định về môi trường), hay có thể nhận xét 
rằng chưa có nhận thức đúng đắn về tính cấp thiết 
của nhiệm vụ phải bảo vệ môi trường nước. 
2. TÍNH TOÁN CHẾ TẠO THIẾT BỊ XỬ LÝ 
NƯỚC THẢI 
2.1. Các điều kiện tính toán 
Theo kết quả khảo sát thực trạng đề tài tập trung 
vào các giải pháp ngăn ngừa ô nhiễm do nước thải 
sinh hoạt phát sinh từ tàu, có các đặc tính kỹ thuật và 
khai thác tàu, hoạt động trong vùng biển nội địa 
hoặc vùng ven biển. 
Mô hình xử lý nước thải sử dụng công nghệ 
biofast 3G trên phương tiện thủy 
Như đã phân tích ưu nhược điểm của công nghệ xử 
lý nước thải Biofast 3G, các thiết bị xử lý nước thải 
dùng cho tàu thủy được chế tạo trong và ngoài nước, 
mô hình xử lý nước thải trên phương tiện thủy được 
lựa chọn như Hình 1 dưới đây. Đó là mô hình công 
nghệ vi sinh yếm khí + vi sinh hiếu khí (bùn hoạt tính) 
có sử dụng giá thể vi sinh di động kiểu màng MBBR. 
Đây là mô hình cải tiến của Biofast 3G. 
Sản lượng thiết kế tương ứng của thiết bị xử lý 
nước thải sinh hoạt dự kiến lắp đặt lên tàu sẽ là: 
2,0 m3/ngày; Đầu vào của thiết kế kỹ thuật là công 
nghệ xử lý và sản lượng dự kiến, tải lượng các 
thông số ô nhiễm cần xử lý (BOD, TSS, Coliform) 
của các thiết bị. 
Thể tích bể của thiết bị được xác định theo cơ 
sở sau: 
 (1) 
Trong đó: 
Cr: Thể tích của két chứa, m3; 
A: hệ số phụ thuộc vào hệ thống xả của nhà về 
sinh A = 0.06 (m3/người/ngày) 
Np: Tổng số người trên tàu 
Da: số ngày hoạt động trong khu vực, chất thải 
không được xả trực tiếp ra biển 
Hình 1. Mô hình sơ bộ thiết bị 
 xử lý nước thải lựa chọn
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 245 
Hình 2. Phần mềm tính thể tích két chứa 
Công nghệ xử lý vi sinh được xác định là: công 
nghệ vi sinh hiếu khí có sử dụng các giá thể vi sinh 
di dộng MBBR. Sản lượng của các thiết được xác 
định là 2 m3/ngày. 
Hàm lượng các thông số nước thải đầu vào được 
xác định dựa trên kết qảu khảo sát chất lượng nước 
thải và tham khảo yêu cầu về thông số nước thải đàu 
vào khi thử nghiệm thiết bị nêu ở Nghị quyết MEPC 
227(64) của IMO (RESOLUTION MEPC.227(64). 
Các thông số cụ thể được cho ở Bảng 3 sau đây: 
Bảng 2. Hàm lượng các thông số 
nước thải đầu vào 
Thông số Đơn vị Giá trị 
BOD mg/l >500 
TSS mg/l > 700 
Nước thải đầu ra sẽ thỏa mãn các yêu cầu ở 
QCVN 14: 2008/BTNMT. Các thông số chính của 
nước thải đầu ra dự kiến được thiết lập như Bảng 4. 
sau đây: 
Bảng 3. Hàm lượng các thông số nước thải đầu ra 
Thông số Đơn vị Giá trị 
BOD5 mg/l 45 
TSS mg/l 90 
Tổng chất rắn hòa tan TDS mg/l 900 
Hàm lượng COD mg/l 125 
Thông số Đơn vị Giá trị 
Amoni (tính theo N) mg/l 10 
Nitrat (tính theo N) mg/l 50 
Phosphat (tính theo P) mg/l 10 
Tổng Coliform 
MPN/10
0 ml <5000 
2.2. Chế tạo thiết bị 
Sau khi hoàn thành thiết kế thi công và tập kết đủ 
vật tư, các thiết bị được chế tạo tại xưởng. 
Bảng 4. Các thông số chính của thiết bị 
 xử lý nước thải 
Kiểu thiết bị Thông số 
SWE-02.17 
Sản lượng (m3/ngày) 2,0 
Tải lượng BOD max 
(mg/ngày) 
1400 
Số người tương ứng 60 
Kích thước (LxBxH) (mm) 1963 x 945 x 1100 
Quạt cấp khí 
Lưu lượng (m3/ph) 
Cột áp (mcn) 
Công suất (kW) 
2, 5 
2,5 
0,64 
Bơm nước thải 
Lưu lượng (m3/ph) 
Cột áp (mcn) 
Công suất (kW) 
8,0 
26 
0,75 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 246 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
Kết quả thử trên tàu (thiết bị xử lý 2 m3/ngày) 
1) Thông số đầu vào 
Nước thải sinh hoạt trước xử lý trước thử nghiệm 
của thiết bị trên tàu hiện đang bị ô nhiễm BOD5, 
TSS, Amoni, Tổng Coliform. 
2) Kết quả xử lý 
Kết quả nước thải sau xử lý của thiết bị đạt 
QCVN 14:2008/BTNMT (cột B). Cụ thể giá trị xử lý 
của các thông số như sau: 
- BOD5 của nước đầu ra sau xử lý dao động từ từ 
11 cho đến 50 mg/l và có giá trị trung bình nhân 
bằng 30,0 mg/l. 
- COD của nước đầu ra sau xử lý dao động từ từ 
20 cho đến 97 mg/l và có giá trị trung bình nhân 
bằng 58,0 mg/l. 
- TSS của nước đầu ra sau xử lý dao động từ từ 
6,0 cho đến 28 mg/l và có giá trị trung bình nhân 
bằng 11,3 mg/l. 
- TDS của nước đầu ra sau xử lý dao động từ từ 
276 cho đến 432 mg/l và có giá trị trung bình nhân 
bằng 326 mg/l. 
- NO3- của nước đầu ra sau xử lý dao động từ từ 
2,14 cho đến 15,04 mg/l và có giá trị trung bình 
nhân bằng 4,61 mg/l. 
- NO2-của nước đầu ra sau xử lý dao động từ từ 
2,82 cho đến 22,75 mg/l và có giá trị trung bình 
nhân bằng 10,66 mg/l. 
- PO43-của nước đầu ra sau xử lý dao động từ từ 
0,06 cho đến 7,8 mg/l và có giá trị trung bình nhân 
bằng 0,44 mg/l. 
- NH4+ của nước đầu ra sau xử lý dao động từ từ 
3,4 cho đến 18,6 mg/l và có giá trị trung bình nhân 
bằng 9,05 mg/l 
- Tổng Coliform trong nước thải của nước đầu ra 
sau xử lý dao động từ từ 230 cho đến 2400 MPN/ml 
và có giá trị trung bình nhân bằng 225 MPN/ml. 
Hiệu quả xử lý xử lý của thiết bị: BOD5: 87,9%, 
COD: 88,1%, TSS: 94,4%, Tổng Coliform: 84,2%. 
4. KẾT LUẬN 
Bài báo đưa ra phương pháp tính toán thiết kế, 
chế tạo thiết bị xử lý nước thải sinh hoạt trên phương 
tiện thủy: Bằng cách sử dụng phương pháp hiệu suất 
sử dụng MBBR đang được sử dụng phổ biến trên thế 
giới, việc tính toán lựa chọn kích thước các khoang 
của thiết bị xử lý được thực hiện khá đơn giản và 
đảm bảo tính chính xác. Cùng với việc lựa chọn vật 
tư, thiết bị chuyên dùng trong công nghệ xử lý nước 
thải sinh hoạt có điều kiện hoạt hoạt động phù hợp 
với môi trường phương tiện thủy, hoàn thiện chế tạo 
thiết bị xử lý nước thải (sản lượng 2 m3/ngày) có 
kiểu dáng công nghiệp phù hợp sử dụng trên phương 
tiện thủy. Đặc biệt toàn bộ quá trình hoạt động của 
thiết bị được thiết kế tự động hoàn toàn bằng việc 
ứng dụng điều khiển khả trình PLC kết hợp màn 
hình tương tác-HMI, quá trình tự động hồi bùn theo 
thời gian đặt trước từ khoang lắng về khoang phản 
ứng làm cho quá trình xử lý nhanh hơn và quả hơn... 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
Cục Đăng kiểm Việt Nam- 2012; 2013, 2014, 2015 và 2016, Tổng hợp số liệu về phương tiện giao thông 
trong cả nước 
QCVN 17: 2011/BGTVT: Quy chuẩn ngăn ngừa ô nhiễm do phương tiện thủy nội địa, 
(QCVN 26: 2016/BGTVT): Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về các hệ thống ngăn ngừa ô nhiễm biển của tàu 
QCVN 08:2008/BTNMT: Quy chuẩn chất lượng nước mặt 
QCVN 10:2008/BTNMT: Quy chuẩn quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ 
Web site: Báo cáo môi trường của các tỉnh, thành phố Hải Phòng, tp Hồ Chí Minh, Quảng Ninh, Khánh 
Hòa, Kiên Giang giai đoạn 2014 -2016 
RESOLUTION MEPC.227(64) Adopted on 5 October 2012: Guielines on implementation of effluent 
standards and performance tests for sewage treatment plans 
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ ĐẶC BIỆT (10/2019) - HỘI NGHỊ KHCN LẦN THỨ XII - CLB CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 247 
Abstract: 
RESEARCH AND DESIGN SEWAGE TREATMENT UNIT ON THE SHIP 
The MARPOL Convention 73/78 was established in 1973, a combination of two international agreements, 
the International Convention on the Prevention of Pollution caused by ships adopted in 1973 and the 
Protocol of the Convention adopted year 1978, now combined into a document. It can be argued that this 
Convention is one of the key Conventions on marine environmental protection. The Convention sets out rules 
to prevent pollution caused by transporting dangerous and toxic petroleum, commodities, as well as water, 
garbage and emissions from ships. Vietnam joined this Convention in 1991 (March 18, 1991). Annex IV 
applies to new ships with a total capacity of 400 or more, or less than 400 but certified to carry more than 15 
people. For existing ships, the Annex's requirement shall be applied after 5 years from the effective date of 
the Appendix. Wastewater is water and other waste from toilets, bathrooms, sewage from hospital rooms, 
waste water from live animal compartments on board, ... Vessels are not allowed to discharge waste water 
within the scope of 4 nautical miles from the nearest shore, unless equipped with appropriate wastewater 
treatment equipment. Within a range of 4 to 12 nautical miles from the nearest shore, wastewater must be 
ground and disinfected before being discharged. The article presents a model of sewage treatment unit, 
including a solution for equipping domestic wastewater treatment facilities based on the development of 
Biofast 3G technology on water vehicles operating on rivers and coastal areas in Vietnam. and consistent 
with the actual conditions of Vietnam, ensuring the control of environmental pollution caused by waterway 
means effectively. 
Keywords: sewage treatment unit, sewage, Biofast 3G. 
Ngày nhận bài: 16/5/2019 
Ngày chấp nhận đăng: 06/9/2019