Giải quyết tốt vấn đề thoát nước và xử lý nước thải XLNT trước khi xả ra nguồn là một yêu cầu cấp bách, nhằm bảo vệ môi trường, đảm bảo sức khoẻ nhân dân và tạo điều kiện cho đô thị phát triển ổn định, lâu bền.
Trong đầu tư xây dựng hệ thống thoát nước đô thị, chi phí xây dựng các tuyến cống thoát nước và công trình trên đó thường chiếm tỷ lệ lớn từ 60-70%. Những điều kiện tự nhiên như sông hồ nhiều, nhiệt độ cao, cường độ bức xạ mặt trời lớn... và là nước nông nghiệp, lại là những yếu tố thuận lợi nhất định cho việc xử lý và sử dụng nước thải đô thị ở nước ta. Vì vậy cần thiết phải nghiên cứu, lựa chọn công nghệ thoát nước và XLNT phù hợp khi thiết lập các dự án đầu tư cho hệ thống thoát nước đô thị.
Dạng thoát nước đô thị có thể là tập trung hoặc phân tán. Khi thoát nước tập trung, nước thải từ các tuyến cống cấp 2 tuyến cống lưu vực đưa về tuyến cống chính tuyến cống cấp 1, sau đó bơm về trạm XLNT tập trung. Như vậy nước thải sẽ có khả năng tự làm sạch lớn, độ an toàn cao, ít bị ô nhiễm, dễ kiểm soát và quản lý. Tuy nhiên, việc đầu tư thoát nước thải tập trung rất tốn kém.
Trong các đô thị lớn do khó khăn và không kinh tế trong việc xây dựng các tuyến cống thoát nước quá dài, khi địa hình bằng phẳng và mực nước ngầm cao, người ta thường quy hoạch thoát nước thải thành hệ thống phân tán theo các lưu vực sông, hồ. Thoát nước phân tán là hình thức phù hợp hơn đối với đa số đô thị nước ta. Các trạm XLNT phân tán thường có quy mô nhỏ, công suất từ 2.000 đến 10.000 m3/ngày. Xây dựng các trạm XLNT cho các đô thị nhỏ và cho các lưu vực độc lập của các đô thị lớn, hoặc các trạm XLNT bệnh viện, các công trình công cộng, dịch vụ... quy mô công suất từ 50 đến 500m3/ngày sẽ tận dụng được các điều kiện tự nhiên cũng như khả năng tự làm sạch của sông, kênh, hồ để chuyển hoá chất bẩn. Mặt khác việc xây dựng này cũng phù hợp với khả năng đầu tư và sự phát triển của đô thị. Tổng giá thành đầu tư cho hệ thống thoát nước thải phân tán giảm xuống, do không phải xây dựng các tuyến cống thoát nước thải tập trung. Các công trình của trạm XLNT phân tán thường được bố trí hợp khối, dễ vận hành và quản lý.
Nhược điểm chính của hệ thống nước thải phân tán là dễ làm mất cảnh quan do việc xây dựng trạm XLNT bên trong đô thị. Nếu không đảm bảo đúng các yêu cầu kỹ thuật, nước thải có thể gây mùi hôi thối. Mặt khác nếu hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng như N và P trong nước thải sau khi xử lý còn cao, trong điều kiện quang hợp tốt, các sông hồ đo thị tiếp nhận nước thải có thể bị phú dưỡng và dẫn đến nhiễm bẩn thứ cấp. Trong các sông hồ tiếp nhận nước thải đô thị hàm lượng chất hữu cơ tính theo BOD5 bổ sung do nhiễm bẩn thứ cấp thường dao động từ 1,4 đến 4,5 mg/l. Các trạm XLNT phân tán có quy mô, mức độ và công nghệ xử lý khác nhau. Việc kiểm soát, quản lý vận hành chúng rất phức tạp, tìm kiếm đất đai cho việc xây dựng trạm XLNT trong nội thành thường rất khó khăn. Tổ chức thoát nước phân tán thường thích hợp cho các đô thị có hệ thống thoát nước chung hoặc hệ thống thoát nước nửa riêng, nằm trong các vùng địa hình bằng phẳng nhiều kênh, hồ. Hệ thống thoát nước thải Hà Nội được chia thành 7 vùng theo phương án quy hoạch của Tổ chức hợp tác Quốc tế Nhật Bản JICA năm 1994, là hình thức tổ chức thoát nước phân tán.
Trong trường hợp các đối tượng thoát nước cụm dân cư, công trình công cộng, dịch vụ, nhà ở… nằm ở vị trí riêng rẽ, độc lập hoặc cách xa hệ thống thoát nước tập trung, một trong những hình thức thoát nước phân tán tổ chức hệ thống thoát nước thải cục bộ kết hợp xử lý tại chỗ. Hệ thống thoát nước thải cục bộ có thể có đường cống hoặc không có đường cống. Nước thải sau khi xử lý đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh môi trường, được cho thấm vào đất, thải trực tiếp vào sông hồ lân cận có thể sử dụng để tưới cây, nuôi cá…Trong một số trường hợp trước khi xả vào các đường cống thoát nước tập trung, các loại nước thải có chứa vi khuẩn gây bệnh dịch hoặc chất bẩn đặc biệt phải được khử trùng hoặc khử độc trong các công trình xử lý cục bộ, đảm bảo điều kiện không ảnh hưởng xấu đến hoạt động của hệ thống thoát nước, sông hồ đô thị và sức khoẻ của con người.
Các công trình XLNT cục bộ thường có công suất từ vài trăm m3 đến dăm nghìn m3 trong một ngày. Trường hợp thứ nhất thường là các trạm XLNT quy mô vừa công suất từ 1.000 đến 5.000 m3/ngày; các trường hợp thứ hai và thứ ba là các trạm quy mô nhỏ công suất dưới 1.000 m3/ngày. Tổ chức thoát nước khu vực Linh Đàm - Định Công - Pháp Vân phía Nam Hà Nội là một ví dụ về các hệ thống thoát nước thải cục bộ cho các trường hợp thứ hai. Một số đô thị TP. Đà Lạt, Hải Dương, Vĩnh Yên… có thể tổ chức thoát nước theo hệ thống hỗn hợp. Nước thải cũng có thể xử lý tại chỗ không đường cống ngay tại các hộ gia đình, khu biệt thự, trang trại… Sau quá trình xử lý này, nước thải có thể tái sử dụng để tưới cây, nuôi cá hoặc vệ sinh sân đường, chuồng trại…
Đối với khu vực dân cư, tiêu chuẩn thải nước từ 100 đến 180 l/người. Ngày, xác định theo qui chuẩn Việt Nam năm 1996.
Các chỉ tiêu cơ bản đặc trưng cho thành phần các chất bẩn trong nước thải sinh hoạt là hàm lượng cặn lơ lửng SS, nhu cầu ô xy hoá sinh học BOD, nồng độ nitơ amôn, số coliorm… Lượng chất bẩn tính theo chỉ tiêu chất lơ lửng, BOD5 … do một người trong ngày xả vào hệ thống thoát nước sinh hoạt của một số nước được nêu trong tiêu chuẩn xây dựng 20TCN 51-84.
Một trong những công trình XLNT tại chỗ là bể tự hoại, thể tích từ 2 đến 20 m3 phụ thuộc vào số người dân mà bể phục vụ. Bể tự hoại có cấu tạo đơn giản dễ vận hành quản lý và thường dùng để XLNT tại chỗ cho các khu nhà khu tập thể, cụm dân cư dưới 500 người hoặc lưu lượng nước thải dưới 30 m3/ngày. Trong bể tự hoại sẽ diễn ra quá trình lắng nước thải và lên men bùn cặn lắng. Bùn cặn sau khi lưu từ 6 đến 12 tháng sẽ được hút ra khỏi bể. Trong bể tự hoại, COD của nước thải giảm từ 25% đến 50%. Nồng độ các chất bẩn trong dòng nước thải ra khỏi bể tự hoại nằm ở trong giới hạn: BOD5: 120- 140 mg/l; Tổng các chất rắn: 50-100 mg/l; Nitơ amôn N-NH3: 20-50 mg/l; Nitơ nitơrat N-NO3: <1 mg/l; Tổng Nitơ: 25-80 mg/l; Tổng phôt pho: 10-20 mg/l; Tổng coliorm: 103-106 MPN/100ml.
Tuy nhiên với nồng độ các chất ô nhiễm còn quá lớn, nước thải sau bể tự hoại không thể đảm bảo yêu cầu xả ra nguồn nước mặt theo quy định của tiêu chuẩn môi trường TCVN 6772: 2000. Mặt khác nếu quản lý vận hành bể không đúng yêu cầu, chất lượng nước thải đầu ra cũng sẽ giảm đi rõ rệt.
Để tăng cường hiệu quả xử lý nước thải, người ta thường chia bể tự hoại thành nhiều ngăn và bố trí thêm ngăn lọc ngược kỵ khí phía sau bể với các loại vật liệu dạng hạt như cuội, sỏi, xỉ… hoặc dạng khối xốp với chiều dày lớp vật liệu 0,5 đến 0,6m.
Đối với các ngăn lọc kỵ khí của bể tự hoại có ngăn lọc kỵ khí, để chống tắc nước sau thời gian từ 18 đến 24 tháng cần phải dỡ lớp vật liệu ra rửa sạch và sau đó nạp lại. Sau thời gian lên men các chất không hoà tan nổi lên từ lớp bùn cặn vào nước. Trong nhiều trường hợp, hiệu quả xử lý nước thải và cặn lắng trong bể tự có ngăn lọc kỵ khí không ổn định. Lớp màng nổi trên bề mặt bể tự hoại thường làm giảm dung tích công tác và nhiễm bẩn nước trở lại. Vì vậy cần phải định kỳ phá màng nổi và hút bùn cặn từ bể tự hoại. Các loại bể tự hoại có ngăn lọc kỵ khí dòng hướng lên được Trung tâm Kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp CEETIA nghiên cứu, triển khai lắp đặt cho một số hộ gia đình ở Hà Nội, tại trường tiểu học Thái Thành, Thái Thuỵ, Thái Bình, khu du lịch Cát Bà, Hải Phòng.
Bể tự hoại thường được xây dựng độc lập hoặc kết hợp với các công trình XLNT khác như ngăn lọc sinh học kỵ khí, giếng thấm, hào lọc, bãi lọc ngập nước…, phụ thuộc vào đặc điểm, công suất hệ thống thoát nước, điều kiện đất đai, khí hậu thời tiết khu vực… Thành phần đất, hệ số thấm và vận tốc thấm các loại đất, mực nước ngầm, độ dốc địa hình, diện tích đất sử dụng để XLNT… là những yếu tố cần phải tính đến khi lựa chọn các công trình XLNT tiếp sau bể tự hoại. Điều kiện hoạt động kết hợp giữa bể tự hoại với các công trình XLNT hình dưới.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.2789.309' /> |
| |
Một trong những công trình XLNT tại chỗ có hiệu quả cao là thùng xử lý Johkaso, nước thải sau quá trình xử lý trong đó đáp ứng yêu cầu xả ra nguồn nước mặt hoặc sử dụng lại để vệ sinh nhà cửa, sân vườn, tưới cây, nuôi cá…Thùng cấu tạo bằng vật liệu composite, kết hợp XLNT và phân huỷ bùn cặn qua 3 quá trình liên tiếp: kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí. Sau quá trình xử lý, nước thải có thể khử trùng bằng cloramin, vôi clorua… thùng xử lý này có quy mô công suất khác nhau, có thể sử dụng cho các gia đình, nhà chung cư với số dân từ 4 đến 50 người.
Loại thùng này đã được thử nghiệm lắp đặt tại Trung tâm Kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp. Kết quả nghiên cứu tại CEETIA cho thấy hiệu quả xử lý trong thùng này rất cao, đáp ứng yêu cầu sử dụng tại chỗ cho các mục đích tưới cây, vệ sinh sân vườn. Tuy nhiên khả năng ứng dụng của thùng xử lý này tại Việt Nam đang hạn chế do chi phí đầu tư cao và yêu cầu điện năng để vận hành máy thổi khí.
Bãi lọc ngầm cũng là một trong những công trình xử lý tại chỗ có hiệu quả. Nếu nước ngầm ở gần mặt đất và không thể xây dựng giếng thấm thì có thể xây dựng hệ thống bãi lọc ngầm. Nước thải trước khi qua bãi lọc ngầm phải được lắng sơ bộ trong các công trình xử lý cơ học. Khi đi qua lớp đất bãi lọc ngầm, các chất bẩn trong nước thải sẽ được hấp thụ theo con đường thấm lọc, sau đó được ôxy hoá sinh hoá. Thông thường trong lớp đất phía trên diễn ra quá trình ôxy hoá hiếu khí và trong lớp đất phía dưới diễn ra quá trình hô hấp kỵ khí các chất hữu cơ. Do lớp đất không lớn từ 0,6 đến 0,9 m nên vào thời kỳ phát triển của cây trồng, một khối lượng lớn nước thải được rẽ cây hấp thụ và chỉ một phần nước chảy vào nguồn. Sự hoạt động của cây trồng cũng góp phần cung cấp ôxy cho đất.
Cấu tạo bãi lọc ngầm bao gồm phần: ngăn phân phối nước thải, hệ thống phân phối bãi lọc và hệ thống thu nước. Trên bãi lọc ngầm có bố trí ống thông hơi.
Nước thải sinh hoạt chứa lượng lớn các chất hữu cơ và cấc chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, vật nuôi…
Nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng lớn Nitơ, Phốt pho, Kali… để tưới cây và bùn cặn của nó làm phân bón ngày càng tăng. Hiện nay, người ta thường có các quan điểm phân chia hệ thống thoát nước phân tán qui mô nhỏ và vừa ra các loại: hệ thống thoát nước không tái sử dụng nước thải, tái sử dụng một phần nước thải và tái sử dụng hoàn toàn nước thải.
Nước thải sau khi lắng sơ bộ có thể sử dụng tưới cho cây trồng. Cường độ tưới phụ thuộc vào đặc điểm đất, cây trồng và nồng độ các chất trong nước thải và dao dộng từ 0,1 đến 0,2 m/năm 1000m3/năm. Phương pháp tưới là tưới ngập hoặc tưới phun khi dùng nước thải dể tưới sản lượng cây trồng sẽ tăng thêm 20% đến 30%.
Quá trình XLNT sinh hoạt sẽ tạo nên lượng lớn bùn cặn bằng khoảng 1% thể tích nước thải xử lý. Bùn cặn, nước thải chứa phần lớn các chất hữu cơ, Nitơ và Phôt pho. Hàm lượng Kali tương đối thấp nên người ta thường bổ sung thêm kali để trộn cùng bùn cặn làm phân bón. Ngoài ra hàm lượng CaO trong bùn cặn cao nên nó thích hợp trong việc cải tạo đất chua phèn.
Trong nước thải và bùn cặn của nước chứa các loại vi khuẩn gây bệnh, trứng giun sán. Nước thải sinh hoạt là môi trường tồn tại của các loại vi sinh vật trong đó có vi khuẩn gây bệnh. Ước tính có khoảng 7.000 vi khuẩn Salmoella, 6.000 - 7.000 vi khuẩn Shigella và 1.000 vi khuẩn Vibrio cholera trong 1 lít nước thải. Các loại vi khuẩn Shigella và Vibrio cholera nhanh chóng bị tiêu diệt trong môi trường nước thải nhưng vi khuẩn Salmoella có khả năng tồn tại lâu dài trong đất. Các loại vi rút cũng xuất hiện nhiều trong nước thải. Ngoài ra trong nước thải sinh hoạt còn có nhiều các loại trứng giun sán như Ancylostoma, Ascaris, Trichuris và Taenia… Trong 1 gam bùn cặn chứa từ 5 đến 67 trứng giun sán. Trứng giun sán có thể tồn tại trong đất đến 1,5 năm. Vì vậy nên hạn chế tưới nước thải trong mùa thu hoạch. Đối với các loại rau ăn sống thì không được tưới nước thải.
Nước thải đô thị có thể làm tăng hàm lượng kim loại nặng trong đất khi dùng nó để tưới cây. Hàm lượng kim loại nặng trong nước thải các thị trấn và đô thị có sản xuất công nghiệp lớn hơn trong phân bò từ 5 đến 15 lần. Hàm lượng Cd, Zn, Cu, Pb… trong đất tưới nước thải đô thị thường cao hơn trong các mẫu đối chứng tưới nước sông hồ từ 3 đến 20 lần.
Khi tưới nước thải cấu trúc của đất có thể bị thay đổi hoặc bị phá vỡ khi dư thừa Natri. Độ hấp thụ Natri của đất phụ thuộc vào tỷ lệ RAS. Việc tưới các loại nước thải có tỷ lệ RAS xấp xỉ bằng 10 rất dễ gây nguy hiểm cho đất trồng trọt. Vì vậy cần thiết phải có sự lựa chọn nước thải phù hợp, đã có tách kim loại nặng và khử độc khi sử dụng để tưới cho cây trồng.
Một trong những hướng xử lý kết hợp với sử dụng bùn cặn nước thải sinh hoạt là lên men chúng để tạo khí biogas chủ yếu là khí metan CH4 chiếm 50 –70%. Bùn cặn và sinh khối thực vật thu hồi từ quá trình XLNT trên cánh đồng ngập nước, trong hồ sinh vật có khả năng phân huỷ để tạo thành biogas. Vật liệu để tạo thành khí biogas thường yêu cầu tỷ lệ C: N = 10: 30 cho đến 20: 25. Trong khi đó bùn cặn nước thải sinh hoạt hoặc phân tiêu có C: N = 6: 10, vì vậy việc bổ sung các loại cỏ , bèo… trong thành phần nguyên liệu các hầm biogas là cần thiết. Nồng độ chất rắn trong nguyên liệu chiếm 10%. Các hầm biogas thường được thiết kế với tải trọng thể tích là 0,5 đến 3 kg nguyên liệu khô không tro/m3 thể tích công tác/ngày. Khí sinh học thu hồi sau khi khử CO2 bằng nước vôi có thể sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu.
Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ và nguyên tố dinh dưỡng, là môi trường cho tảo và loại sinh vật khác phát triển. Theo chu trình dinh dưỡng trong vực nước, nó là nguồn thức ăn cho cá và các loại thuỷ sản khác. Tảo và các thực vật nước phát triển trong các hồ sinh vật ổn định hoặc các ao hồ tiếp nhận nước thải không những cung cấp ô xy cho các loại vi khuẩn để ô xy hoá tiếp tục các chất hữu cơ mà còn tổng hợp nên prôtêin trong sinh khối. Trong hồ, tảo và vi khuẩn quan hệ với nhau qua chu trình O2 và CO2. Tảo sử dụng năng lượng từ ánh sáng mặt trời, CO2 và nguyên tố khoáng khác như N,P,K… để tổng hợp sinh khối. Khoảng 50% tổng prôtêin sinh khối của các ao hồ có nguồn gốc từ tảo. Sản lượng nuôi cấy tảo cao hơn sản lượng trồng hoa màu khác rất nhiều. Các loại tảo lục đơn bào như Cholorella, Scenedesmus hoặc tảo lam đa bào như Spirulina… giàu prôtêin, mỡ, cacbon hydrat và vitamin cùng các chất hoạt tính sinh học khác đang được nuôi trồng rộng rãi trong nước thải sinh hoạt ở Nhật Bản, các nước Trung Á SNG, Áo và một số nước khác.
Đối với từng ngôi nhà hoặc cụm ngôi nhà, ao nuôi tảo là một trong các nút của hệ sinh thái vườn-ao-chuồng VAC. Tảo không cần thu hồi mà được sử dụng trực tiếp dể làm thức ăn cho các động vật nguyên sinh, cá, vịt. Phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh, các chất hữu cơ có trong nước thải sinh hoạt đã được làm sạch nên nước thải có thể sử dụng để tưới rau hoặc rửa chuồng trại.
Sử dụng nước thải nuôi cá mang lại hiệu quả kinh tế cao, tuy nhiên lượng ô xy đủ, nguồn thức ăn dễ thu nhận và hấp thụ… là các yếu tố cần thiết để cá phát triển. Vì vậy, cá thường được nuôi ở giai đoạn cuối của hệ thống hồ sinh vật. Các loại cá có sản lượng cao thường được nuôi trong môi trường nước thải là trắm, mè, rô phi… Sản lượng cá nuôi ở các vùng nước thải ở nước ta cũng như một số nước khác như Ấn Độ, Thái Lan, Philipin… dao động từ 1,0 đến 3 tấn/ha năm.
Như vậy, tổ chức thoát nước và xử lý phân tán có thể phù hợp với nhiều đô thị nước ta. Đối với TP Hà Nội, dựa trên các điều kiện tự nhiên, đặc điểm kinh tế xã hội và phát triển đô thị có thể ứng dụng các mô hình thoát nước thải phân tán với các trạm XLNT quy mô nhỏ và vừa cho các khu đô thị độc lập hoặc XLNT tại chỗ các công trình dịch vụ công cộng, khu chung cư, khu biệt thự… ở ven đô, nằm riêng rẽ, xa hệ thống thoát nước tập trung. Việc sử dụng lại nước thải trong các mô hình này sẽ có ý nghĩa môi trường cao, hiệu quả kinh tế lớn và đảm bảo cho hệ thống thoát nứơc hoạt động bền vững.
Nguồn tin: T/C Xây dựng, số 1/2006