Thiết kế mô hình điện gió xử lý nước thải sinh hoạt từ tàu du lịch Bến Nghé - sông Sài Gòn

Nhằm mục tiêu nghiên cứu vào việc thiết kế hệ thống điện gió Darrieus và hệ thống xử lý nước thải theo phương pháp xử lý sinh học hiếu khí từng mẻ kết hợp giá thể sinh học từ nắp và vỏ chai nhựa cho tàu du lịch, nhóm tác giả Nguyễn Đình Thiệu, Đồng Như Cường, Trần Anh Hân, Võ Phúc Hậu (ảnh, sinh viên Trường đại học kiến trúc TP.HCM), dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Thị Minh Trang và ThS. Nguyễn Lê Duy Luân đã thực hiện đề tài: “Thiết kế mô hình điện gió - xử lý nước thải sinh hoạt xả thải từ tàu du lịch trên khu vực Bến Nghé - sông Sài Gòn”. Kết quả nghiên cứu khảo sát thực tế, lấy số liệu, so sánh, đánh giá, xét nghiệm mẫu nước cho thấy, việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải kết hợp với việc ứng dụng nguồn năng lượng sạch thay thế dầu diesel cho tàu du lịch là điều cần thiết và nếu nghiên cứu được tiếp tục phát triển chuyên sâu thì việc áp dụng sản phẩm vào thực tiễn hoàn toàn khả thi.

Nguyễn Đình Thiệu, đại diện cho nhóm tác giả cho biết, ưu điểm lớn của công nghệ xử lý nước thải sinh học hiếu khí từng mẻ kết hợp việc sử dụng các giá thể từ nắp và vỏ chai nhựa là đã tận dụng tốt các vật liệu tái chế để góp phần bảo vệ môi trường. Mô hình xử lý nước thải được thiết kế riêng thành từng ngăn và theo dạng modul lắp ghép (với công suất xử lý 500 lít/ngày đêm) giúp việc lắp đặt, sử dụng, sửa chữa, bảo dưỡng và sản xuất hàng loạt một cách dễ dàng, có thể áp dụng cho các loại tàu du lịch với công suất xử lý khác nhau.

Mô hình hệ thống điện gió Darrieus được thiết kế theo kiểu trục đứng với biên dạng cánh thẳng, trục quay ở giữa với công suất 1.635,5W. Mô hình điện gió này sẽ là nguồn năng lượng thay thế cho nguồn năng lượng hiện tại là diesel, góp phần giảm thiểu ô nhiễm không khí cho lưu vực sông Sài Gòn.

Việc xử lý nước thải từ tàu du lịch được thực hiện theo quy trình cụ thể như sau: nước thải trên tàu được chia làm hai loại nước thải đen và nước thải xám. Nước thải đen được thu từ toilet và đưa về ngăn tiếp nhận thứ nhất của ngăn tự hoại. Nước thải xám được thu từ nhà bếp và nước thoát sàn trên tàu, sau đó được đưa về ngăn tiếp nhận thứ hai của ngăn tự hoại. Tại ngăn tiếp nhận thứ nhất và thứ hai, váng nổi cùng dầu mỡ sẽ được thu gom lại và đưa về thùng chứa bùn. Nước thải chung từ hai ngăn tiếp nhận được đưa qua ngăn lắng của ngăn tự hoại. Tại ngăn lắng, cặn sẽ lắng xuống và được đưa về thùng chứa bùn. Nước sau lắng được đưa qua ngăn kỵ khí để tiếp tục xử lý. Tại ngăn kỵ khí, sử dụng hệ thống cánh quạt quay nhỏ kết hợp giá thể sinh học nắp chai nhựa để quá trình kỵ khí diễn ra nhanh và hiệu quả hơn. Nước sau khi kỵ khí sẽ tiếp tục qua ngăn xử lý sinh học hiếu khí từng mẻ SBR. Tại ngăn SBR sẽ có 4 pha xử lý gồm: pha làm đầy ngăn, pha xử lý hiếu khí với sự hỗ trợ của hệ thống sục khí kết hợp giá thể sinh học nắp chai nhựa; pha lắng; pha thu nước bằng phễu thu nước - dẫn qua ngăn lọc sinh học kết hợp xả bùn dư.

Ngăn lọc sinh học tái sử dụng các vỏ chai nhựa tạo thành các tầng giá đỡ các vật liệu lọc cát, sỏi. Nước sau khi lọc sẽ đưa về ngăn khử trùng bằng tia UV và được xả ra sông Sài Gòn.

Hình 1. Sơ đồ mặt cắt sơ bộ các công trình xử lý nước thải sinh hoạt trên tàu du lịch

Đối với việc thiết kế mô hình điện gió Darrieus thì điều kiện tiên quyết đến việc tính toán mô hình là vận tốc gió trung bình tại khu vực nghiên cứu Bến Nghé - Sài Gòn. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống được thể hiện như sau:

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống điện gió Darrieus

Hình 3: mô hình điện gió Darrieus

Các thông số tính toán và thiết kế cơ bản cho hệ thống điện gió Darrieus lắp đặt cho quy mô tàu du lịch bao gồm: hệ cánh turbine gió với 3 lớp cánh đón gió trục; toàn hệ thống điện gió cao 7m với 3 biên dạng cánh có kích thước giống nhau để tăng mức độ linh hoạt của cánh; bán kính quét của turbine từ 0,3 ÷ 0,5m để giảm diện tích chiếm chỗ trên tàu và nâng cao độ an toàn; cơ cấu truyền động thông qua hệ thống bánh răng kết nối đồng trục; biên dạng cánh thẳng gấp góc, tự điều chỉnh hướng gió khi thay đổi hướng; hệ thống hộp số giúp thay đổi tốc độ cho turbine.

Đề tài đã đoạt giải khuyến khích giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học -Euréka 2017 do Thành Đoàn TP.HCM tổ chức và sắp tới đây sẽ được chuyển giao cho công ty TNHH thuyền buồm Đông Dương.