Các giải pháp tổng hợp cải thiện môi trường nước hồ đô thị

Tuy nhiên, do sự phát triển đô thị, hồ phải tiếp nhận một lượng nước thải vượt quá khả năng tự làm sạch của nó. Ngoài ra, từ nhiều mục đích khác nhau, vấn đề quản lý khai thác các hồ bị chồng chéo. Hồ đô thị bị ô nhiễm nặng, diện tích bị thu hẹp dần…Phần lớn các hồ đô thị không đảm bảo được chức năng điều tiết nước mưa. Chức năng khung  sinh thái đô thị của hệ thống hồ bị đe doạ. Một số hồ ở các đô thị ven biển lại thường bị ảnh hưởng của thuỷ triều nên chất lượng nước không ổn định. Đô thị hoá là nguyên nhân của sự gia tăng lượng nước thải và thu hẹp diện tích mặt nước tự nhiên trong các đô thị. Các hệ thống hồ trong nội thành phần lớn ở trạng thái ô nhiễm và phú dưỡng. Theo kết quả quan trắc của Cục bảo vệ môi trường và của Viện khoa học và Kỹ thuật môi trường (trường Đại học Xây dựng, Hà Nội) thì nhiều năm qua hồ đô thị tại những thành phố chưa có hoặc hệ thống thoát nước không hợp lý, trở thành nơi tiếp nhận nước thải, đều có các chỉ tiêu ô nhiễm  vượt tiêu chuẩn cho phép theo quy định tại tiêu chuẩn Việt Nam 5942- 1995 từ 2 đến 70 lần. Mỗi ngày thành phố Hà Nội xả trên 400.000m³ ra môi trường trong đó số lượng nước thải được xử lý chỉ có 2,5%; gần 1.200 m³ rác thải sinh hoạt/ngày chưa được thu gom đang xả vào các khu đất ven hồ, kênh mương…Tại TP. HCM chỉ có 24/142 cơ cở y tế lớn có xử lý nước thải, còn khoảng 3000 cơ sở sản xuất gây ô nhiễm thuộc diện phải di dời…

2. Cải tạo, tổ chức thoát nước  và xử lý nước thải hợp lý cho các hồ

Biện pháp tốt nhất để cải thiện chất lượng nước hồ là hạn chế xả nước thải và chất thải vào hồ. Đây là nhóm biện pháp công trình trên bờ hồ như: xây dựng hệ thống cống bao tách nước thải không cho xả trực tiếp vào hồ, xây dựng cơ sở hạ tầng quanh hồ, đường dạo, hệ thống thu gom và tách nước thải, đưa nước thải về trạm xử lý tập trung…

2.1 Tách nước thải và nước mưa đợt đầu khỏi hồ

Khi xả vào hồ, các loại nước thải đô thị sẽ gây lắng cặn, ô nhiễm hữu cơ làm thiếu hụt ô xy, gây phú dưỡng và độc hại đối với nguồn nước. Vì vậy, các loại nước thải này cần được tách khỏi hồ hoặc phải được xử lý đáp ứng yêu cầu vệ sinh mới được xả vào hồ. Nước mưa từ các khu dân cư, đô thị và khu công nghiệp cuốn trôi các chất bẩn trên bề mặt và khi chảy vào sông, hồ sẽ gây nhiễm bẩn thuỷ vực. Vì vậy, ngoài nước thải, nước mưa đợt đầu trong khu vực đô thị cũng cần phải tách khỏi hồ. Bộ phận công trình chính để tách nước thải và nước mưa ra khỏi hồ là đập tràn tách nước. Về mùa khô cũng như khi mưa nhỏ, nước trong cống không thể vượt qua đập tràn để chảy vào hồ. Nước thải và nước mưa đợt đầu theo tuyến cống bao chảy ra mương thoát nước hoặc về trạm xử lý nước thải tập trung. Khi mưa to có thể một lượng cát trên bề mặt chảy vào cống nước mưa.

2.2 Xử lý nước thải trước khi xả vào hồ

Trong trường hợp đặc biệt, khi tổ chức thoát nước phân tán, nước thải được xử lý đáp ứng các quy định về vệ sinh môi trường và phù hợp với khả năng tự làm sạch của nguồn tiếp nhận sẽ được xả vào hồ. Sơ đồ tổ chức thoát nước và xử lý nước thải như thế sẽ có hiệu quả kinh tế cao do giảm được kinh phí đầu tư xây dựng các tuyến cống thoát nước thải. Mặt khác, về mùa khô khi độ bốc hơi từ mặt nước hồ lớn, nước thải được làm sạch sẽ thường xuyên bổ cập để duy trì mực nước, đảm bảo cảnh quan đô thị. Tổ chức thoát nước với trạm xử lý nước thải hồ Trúc Bạch (Hà Nội) là một ví dụ điển hình của nguyên tắc này.

Đối với các trạm xử lý nước thải  lưu vực hồ, các yêu cầu xử lý tập trung vào giảm hàm lượng cặn lơ lửng, BOD, các chất dinh dưỡng nitơ và phốt pho, tổng colifim…đến mức giới hạn cho phép nhằm duy trì chế độ ô xy cũng như hạn chế

Nguy cơ phú dưỡng và xuất hiện bệnh dịch hồ. Mức độ xử lý nước thải cần thiết được xác định dựa vào các quy chuẩn và tiêu chuẩn môi trường Việt Nam như: QCVN 8: 2008/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt, QCVN 14: 2008/BTNMT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt và tiêu chuẩn môi trường TCVN 5945: 2005- Nước thải công nghiệp- tiêu chuẩn thải.

Các phương pháp xử lý nước thải lưu vực hồ có thể là xử lý sinh học trong điều kiện nhân tạo hoặc xử lý hoá học. Sơ đồ công nghệ, cấu tạo và chế độ vận hành các công trình  trạm  xử lý nước thải phụ thuộc loại nguồn tiếp nhận. Khi xây dựng các trạm xử lý nước thải trong khu vực hồ đô thị, điểm cần lưu ý là đảm bảo các yêu cầu vệ sinh môi trường và cảnh quan. Vì vậy, các vấn đề khử mùi, chống ồn, hợp khối công trình… để hạn chế ô nhiễm môi trường, giảm diện tích xây dựng và giữ gìn cảnh quan phải được tính đến trong quá trình thiết kế trạm xử lý nước thải. Việc thiết kế trạm xử lý nước thải phải dựa vào yêu cầu bảo vệ môi trường khu vực theo TCVN 7222: 2002.

3. Tăng cường quá trình tự làm sạch trong hồ

Tự làm sạch là tổ hợp các quá trình tự nhiên như các quá trình thuỷ động lực, hoá học, vi sinh vật học, thuỷ sinh học, diễn ra trong nguồn nước mặt bị ô nhiễm bẩn nhằm phục hồi lại trạng thái chất lượng nước ban đầu. Như vậy, tự làm sạch bao gồm các quá trình vật lý pha loãng nước hồ với nước thải, làm giàu ô xy cho hồ và quá trình sinh học, hoá học chuyển hoá các chất ô nhiễm trong hồ.

3.1 Tăng cường quá trình pha loãng nước hồ với nước thải

Nước thải xả vào hồ phải đáp ứng các yêu cầu: không ảnh hưởng đến môi trường cảnh quan khu vực và hiệu quả xáo trộn là tốt nhất. Như vậy nước thải phải được xả ngập và nên xả có áp. Có thể dùng loại miệng xả như cống xả ejectơ, cống xả phân tán…để làm xáo trộn đều nước thải  với nước hồ và làm giàu ô xy cho nguồn nước.

3.2 Tăng cường pha loãng nước nguồn với nước thải bằng biện pháp bổ cập nước sạch

Chất lượng nước trong phụ thuộc vào hai yếu tố: tải trọng chất bẩn và lưu lượng nước. Để có được nồng độ chất ô nhiễm tại điểm tính toán sau khi tiếp nhận nước thải nằm trong giới hạn cho phép phải bổ sung thêm nước sạch từ thuỷ vực khác. Một số  đề xuất như: dùng nước hồ Yên Sở sau khi làm sạch để thau rửa sông Sét và sông Kim Ngưu, dùng nước hồ Tây để thau rửa, làm sạch mương Thuỵ Khê ở Hà Nội; kết nối các hồ thành chuỗi trong để sử dụng nước hồ phía trước đã được làm sạch để pha loãng nước cho các hồ phía sau (ví dụ: chuỗi hồ Bình Minh, Hào Thành, Bạch Đằng… tại Hải Dương)

3.3 Làm giàu ô xy

Quá trình tự làm sạch hồ đô thị có thể được tăng cường bằng biện pháp làm thoáng nhân tạo hay là cấp ô xy cưỡng bức. Quá trình này sẽ bổ sung thêm ô xy để vi khuẩn tiếp tục ô xy hoá các chất hữu cơ theo nước chảy vào hồ. Cơ chế ô xy hoá các chất trong hồ giống như cơ chế tự ô xy hoá, tuy nhiên nó còn kèm theo hàng loạt các phản ứng khác, hỗ trợ cho quá trình phục chất lượng nước sau khi tiếp nhận nước thải. Hiện nay có nhiều biện pháp làm thoáng nhân tạo để cấp ô xy cho nguồn nước. Đó là các biện pháp động học, cơ khí, thuỷ động lực học, khí nén hoặc biện pháp tổng hợp bao gồm các quá trình sục khí, khuấy trộn…

3.4 Tăng cường quá trình chuyển hoá các chất ô nhiễm trong hồ bằng thực vật thuỷ sinh

Phương pháp sử dụng hệ động thực vật để loại bỏ các chất ô nhiễm dựa trên cơ sở quá trình chuyển hoá vật chất trong hệ sinh thái thủy vực thông qua chuỗi thức ăn. Trong môi trường nước, tảo và các thực vật thuỷ sinh tạo nên nanưg suất sơ cấp của thuỷ vực. Chúng hấp thụ nitơ (NH₄ , NO₃...) , phốt pho, carbon để sinh trưởng. Thực vật thuỷ sinh có vai trò rất quan trọng trong việc tham gia loại bỏ các chất hữu cơ, các chất rắn lơ lửng , nitơ, phốt pho, các kim loại nặng, các tác nhân gay bệnh. Tuỳ thuộc vào đặc điểm của nước thải  và nước hồ mà người ta sử dụng các loại thực vật thuỷ sinh như thế nào cho phù hợp. Để xử lý nước thải người ta thường dùng các loại thực vật nổi như bèo lục bình, bèo ong…Đối với hồ đô thị nhóm thực vật bám rễ đáy hồ được đánh giá cao vì nó ít chiếm mặt hồ và dễ kiểm soát. Tuy nhiên, hồ sâu và thường bị phú dưỡng do tảo phát triển bề mặt nên các loại thực vật này khó phát triển. Để nuôi trồng thuỷ các loại thực vật này cũng như tạo cảnh quan cho hồ đô thị, có thể lựa chọn mọt loại thực vật bám rễ vào đất để trồng ven hồ (công nghệ “vùng rễ” ).

3.5 Tăng cường quá trình chuyển hoá các chất ô nhiễm trong hồ bằng chế phẩm sinh học

Nhiều nghiên cứu của Viện Công nghệ sinh học, Khoa sinh học trường Đại học tự nhiên, Viện Khoa học và kỹ thuật môi trường (trường Đại học Xây dựng…) cho thấy trong các hồ đô thị có nhiều chủng loại vi sinh vật có khả năng sử dụng chất hữu cơ và một số chất khoáng làm nguồn dinh dưỡng và tạo năng lượng, sinh trưởng và nhờ vậy sinh khối của chúng tăng lên. Các vi sinh vật này được sử dụng để phân huỷ các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ dư thừa và gây độc trong môi trường nước. Một số cơ quan nghiên cứu như Trung tâm vi sinh vật học ứng dụng Đại học quốc gia Hà Nội, Viện công nghệ thực phẩm, Viện công nghệ thực phẩm- sinh học … đã tạo được các chế phẩm hiếu khí để thả vào các ao nuôi tôm nhằm giảm thiểu các chất hữu cơ NH₄ , NO₃... trong nước.

4. Giảm thiểu nguồn ô nhiễm từ tầng đáy và bùn cặn

4.1 Nạo vét lòng hồ

Biện pháp này thường chỉ áp dụng cho các hồ nhỏ, đặc biệt là các hồ nội thành. Vấn đề lớn nhất của giải pháp nàylà việc xử lý bùn cặn nạo vét và dễ gây ra hiện tượng phốt pho tái hoà nhập tức thời vào nước lớn, làm thay đổi môi trường thuỷ sinh. Chi phí cho giải pháp này thường cao. Tuy nhiên so với giải pháp bao phủ lát đáy, giải pháp này hiệu quả cao hơn do loại bỏ được toàn bộ chất ô nhiễm tích tụ ra khỏi hồ. Điều kiện lý tưởng để áp dụng phương páp này là trường hợp không yêu cầu bảo vệ thuỷ sinh trong quá trình nạo vét. Khi đó nước hồ sẽ được tháo cạn, toàn bộ bùn đáy được nạo vét bằng các thiết bị cơ giới.

4.2 Thay nước tầng đáy

Nước tầng đáy thường nghèo ô xy và giàu chất dinh dưỡng do quá trình lắng và bổ sung từ bùn đáy. Biện pháp này nhằm bổ sung ô xy cho tầng đáy và giảm lượng dinh dưỡng trong nước. Nước tuần hoàn trở lại tạo điều kiện xáo trộn, phá vỡ sự phân tầng, tạo chế độ động trong hồ.

4.3 Thông khí tầng đáy

Khi nguồn nước bị ô nhiễm, một trong những biểu hiện là thiếu ô xy hoà tan trầm trọng, đặc biệt ở tầng đáy. Trong kỹ thuật thông khí tầng đáy, khối nước nghèo ô xy ở tầng đáy được thiết bị hút lên và trải đều trên mặt thoáng. Do được tiếp xúc trực tiếp với không khí giàu ô xy nên hiệu quả trao đổi ô xy hơn hẳn các phương pháp khác. Ô xy hoà tan được phân bố đều khắp nguồn nước nên quá trình tự làm sạch của nước hồ diễn ra mạnh, vi khuẩn hiếu khí phát triển hạn chế sự phát triển của tảo. Ngoài ra các khí độc H₂S, NH₃, CH₄ ở tầng nước đáy được đưa lên và khuyếch tán vào không khí. Khi đưa lên mặt thoáng, nước được sát trùng loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh bởi tia cực tím của mặt trời. Tầng đáy được thông khí sẽ kích thích vi sinh vật hiếu khí, động vật bậc thấp tầng đáy phát triển, giảm lượng bùn đáy, độ pH nước tăng tạo điều kiện chuyển hoá phốt pho (P) thành dạng không hoà tan, thuỷ phân lắng tụ kim loại nặng…Tải lượng ô nhiễm mà nguồn nước có thể chịuđược cao hơn, chất lượng nước hồ được cải thiện. Thiết bị thông khí tầng đáy có công suất 200w/1000m², di chuyển dễ dàng trên mặt hồ.

5. Tổ chức quản lý hồ đô thị

Để xây dựng được mô hình quản lý hệ thống hồ đô thị, cần phân loại hồ theo chức năng vốn có nhằm thuận tiện cho việc phân cấp quản lý, tránh để hiện tượng chồng chéo như hiện nay. Đối với các hồ nội thành, điều hoà nước mưa, chống úng ngập phải được coi là chức năng chính. Các hồ nằm đầu lưu vực thoát nước, khả năng điều hoà nước mưa hạn chế thì chức năng tạo cảnh quan để vui chơi giải trí phải được ưu tiên. Căn cứ hiện trạng các hồ, có thể chia chúng thành 3 nhóm:

- Nhóm 1: các hồ chỉ làm nhiệm vụ thoát nước.

- Nhóm 2: các hồ  vừa làm nhiệm vụ điều hoà vừa tạo cảnh quan môi trường, vui chơi giải trí.

- Nhóm 3: các hồ vừa làm nhiệm vụ điều hoà nước mưa vừa nuôi trồng thuỷ sản.

Có thể có 2 mô hình quản lý hồ đô thị như sau:

5.1 Phương án 1

Các công ty thoát nước hoặc công trình đô thị quản lý toàn diện các hồ thuộc nhóm 1. Đối với các hồ nhóm 2 và nhóm 3, công ty thoát nước quản lý mực nước còn việc khai thác và sử dụng mực nước được giao cho các đơn vị khác quản lý.

5.2 Phương án 2

Các công ty thoát nước hoặc công trình đô thị quản lý toàn bộ các hồ điều hoà trên địa bàn thành phố trên cơ sở đảm bảo hài hoà các mục tiêu khai thác vực nước hồ. Sở Xây dựng kết hợp với Sở Tài nguyên môi trường đề ra các nhiệm vụ cụ thể cho từng hồ phù hợp với yêu cầu thoát nước và bảo vệ cảnh quan môi trường. Để quản lý tốt các hồ, bên cạnh 2 phương án trên cần có sự  kết hợp chặt chẽ giữa các đơn vị hành chính quản lý các hồ như UBND các quận, phường… UBND thành phố sẽ soạn thảo các điều lệ, quy chế quản lý cụ thể về mặt nước. Đây là cơ sở để các ngành phối hợp quản lý hiệu quả và thống nhất các hồ. Các giải pháp cụ thể về quản lý hồ là:

- Quản lý chặt chẽ đất đai xây dựng xung quanh hồ.

- Soạn thảo các quy định cụ thể về quản lý và khai thác vực nước.

- Xây dựng các dự án quy hoạch cải tạo tình trạng ô nhiễm các hồ trong đô thị hiện nay.

- Xây dựng hệ thống kiểm soát môi trường hệ thống hồ.

- Xây dựng quy chế xử phạt các hành vi vi phạm hệ thống hồ.

Một điều quan trọng nữa là phải giáo dục cộng đồng, giúp họ có thể thấy rõ được ý nghĩa và tầm quan trọng của hệ thống sông hồ trong đời sống để từ đó trực tiếp tham gia vào công tác bảo vệ và góp phần cải thiện chất lượng môi trường nói chung và nước hồ nói riêng.

6. Kết luận

Trên cơ sở nghiên cứu hiện trạng các hồ đô thị các vùng sinh thái khác nhau cũng như nghiên cứu cụ thể các biện pháp cải thiện chất lượng nước các hồ tại 3 thành phố Hài phòng, Đà Nẵng và Bắc Ninh, đề xuất các giải pháp tổng hợp để cải thiện môi trường nước một số hồ đô thị tại các vùng sinh thái khác nhau như sau:

Nguồn: Tạp chí Khoa học công nghệ xây dựng, số 4/2009.