Quản lý nước thải phân tán và tiềm năng áp dụng tại Việt Nam

2. Quản lý nước thải phân tán (TÀI LIỆU CÔNG NGHỆ)

Hệ thống QLNT thường được coi là phân tán khi có công suất dưới 1000 m³/ngày, một số trường hợp riêng có thể lớn hơn. Hệ thống thoát nước và XLNT phân tán bao gồm việc thu gom, xử lý, xả hay tái sử dụng nước thải cho các hộ gia đình riêng lẻ giải pháp tại chỗ hoặc khu dân cư giải pháp phân tán theo cụm. Sử dụng hệ thống QLNT phân tán có những ưu điểm chính sau:

- Chi phí đầu tư xây dựng, vận hành và bảo dưỡng thường thấp, nhờ tránh được các tuyến cống thoát nước dài, đường kính và độ sâu lớn, các trạm bơm nước thải,... Tránh được những nhược điểm của các hệ thống QLNT tập trung như kỹ thuật và thiết bị phức tạp, đường cống rò rỉ, rủi ro lớn....

- Cho phép sử dụng các giải pháp công nghệ đơn giản, chi phí thấp, tận dụng triệt để các điều kiện tự nhiên để xử lý nước thải, do phân tán được quỹ đất yêu cầu. Các công nghệ cũng như các mô hình quản lý, cơ chế tài chính áp dụng cũng rất linh hoạt cho các khu vực khác nhau tuỳ theo điều kiện cụ thể.

- Dễ thu hoạch và thực hiện quy hoạch. Cho phép phân đợt xây dựng, đầu tư các hợp phần kỹ thuật từng bước theo khả năng tài chính. Quy mô đầu tư cũng sát với yêu cầu hơn, tránh lãng phí.

 - Cho phép huy động tối đa sự tham gia của cộng đồng trong quản lý hệ thống thoát nước ở tất cả các khâu của dự án: lựa chọn giải pháp, đấu nối, đóng góp tài chính, tham gia quản lý, giám sát,...

 - Cho phép tái sử dụng tại chỗ nước thải sau xử lý rửa, tưới, bổ cập nước ngầm và chất dinh dưỡng tách được bón cây trồng,...

Hệ thống vệ sinh phân tán thường bao gồm các nhóm công trình và thiết bị xử lý chính sau:

- Xử lý sơ bộ hay bậc một trong các công trình XLNT cơ học và sinh học kỵ khí như song chắn rác, bể tách dầu mỡ, các loại bể tự hoại hay bể tự hoại cải tiến, bể biogas.

- XLNT bậc hai và bậc ba bằng phương pháp sinh học kỵ khí kết hợp với hiếu khí trong điều kiện tự nhiên: bãi lọc ngầm trồng cây, hồ sinh học, cánh đồng tưới,... hoặc trong các công trình xử lý sinh học nhân tạo quy mô nhỏ: bể aeroten với bùn hoạt tính, kênh ôxy hoá tuần hoàn, bể aeroten làm việc theo mẻ bể SBR, bể lọc sinh học nhỏ giọt, đĩa lọc sinh học, bể lọc sinh học dính bám với giá bể ngập nước, hoặc các bể xử lý kết hợp. Nước thải sau xử lý có thể được khử trùng bằng Clo, tia cực tím, Ozon, hoặc bằng các quá trình tự nhiên trong bãi lọc trồng cây ngập nước, hồ sinh học xử lý triệt để maturation pond, được xả trực tiếp ra hồ nước mặt, tái sử dụng trong tưới tiêu, nuôi cá, làm nguội máy móc hoặc dùng trong sinh hoạt để dội toilet,... Các quá trình này cũng cung cấp thêm dinh dưỡng cho đất trồng, đồng thời đóng vai trò tiếp tục xử lý các chất bẩn và mầm bệnh còn lại trong nước thải.

3. Quản lý nước thải phân tán trên thế giới (XEM CÔNG NGHỆ AAO)

- Quản lý nước thải phân tán ở Mỹ: Do sự phát triển mạnh của kinh tế Mỹ kéo theo những áp lực lớn về ô nhiễm môi trường, năm 1972, Chính phủ Mỹ đã ban hành Sắc lệnh về nước sạch Clean Water Act, tạo hành lang cho những đầu tư nguồn lực lớn trong QLNT. Tính đến năm 1996, khoảng 70 tỷ USD đã được đầu tư cho lĩnh vực này, cho đến khi người ta nhận ra rằng sẽ không bao giờ đạt được mức độ che phủ 100% về dịch vụ thoát nước và  XLNT theo phương thức tập trung. Đó cũng là lúc phương thức tiếp cận QLNT phân tán, với các giải pháp công nghệ và mô hình quản lý, tài chính sáng tạo có cơ hội nảy nở và phát huy. Cho đến nay, QLNT phân tán ở Mỹ đã thực sự trở thành một ngành công nghiệp, với tốc độ tăng trưởng nhanh chóng, phục vụ cho hơn 30% dân cư Mỹ, đặc biệt là các khu dân cư mới.

Bể tự hoại và bãi lọc ngầm là mô hình XLNT phân tán phổ biến ở Mỹ. Nước thải từ bể tự hoại, qua hệ thống ống dẫn thường bằng nhựa hay ống sành chảy vào bãi lọc ngầm, qua hệ thống phân phối gồm các ống đục lỗ đặt trong các hào lọc rải các vật liệu xốp như sỏi, đá dăm, xỉ than, gạch vỡ, hạt nhựa xốp nhựa,... trước khi thấm vào đất. Bãi lọc ngầm đóng vai trò như một bể lọc sinh học, nơi các vi khuẩn hiếu khí đóng vai trò chủ đạo để xử lý nước thải.

Một số mô hình XLNT phân tán phổ biến ở Mỹ khác là: bể tự hoại và bể xử lý hiếu khí với bùn hoạt tính hoặc lọc dính bám, bể tự hoại và bể lọc cát có hoặc không có dòng tuần hoàn, bể tự hoại với ngăn bơm và bãi lọc ngầm trên gò nổi,...

- Quản lý nước thải phân tán ở Nhật Bản: ở Nhật Bản, mô hình thu gom cà XLNT phân tán cũng rất phổ biến, phục vụ cho khoảng 2/3 dân số, trong đó mô hình xử lý phân tán với các bể XLNT hợp khối Johkasou phục vụ cho khoảng 1/5 dân số Nhật Bản. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ Johkasou được quan tâm đặc biệt trong những năm gần đây, hướng tới đạt mức độ xử lý triệt để, loại bỏ được Nitơ, Phôtpho bằng phương pháp sinh học, áp dụng công nghệ lọc màng,...

- Quản lý nước thải phân tán ở châu Âu: XLNT phân tán rất phổ biến ở châu Âu và đã được công nghiệp hoá. Viện KH&CN Nước Liên bang Thuỵ Sỹ EAWAG đang phát triển mô hình XLNT phân tán cho hộ gia đình “không có chất thải”, sử dụng công nghệ xử lý sinh học với màng lọc MBR. Cụm công trình xử lý nằm dưới tầng hầm, tiếp nhận toàn bộ nước thải của hộ gia đình. Nước thải sau xử lý được chứa trong bể đặt ngoài nhà, dùng để dội toilet va tưới hay thấm xuống đất. Bùn dư được làm khô bằng thiết bị làm khô bùn đặt dưới tầng hầm, hoặc thải cùng với rác sinh hoạt Abegglen và nnk, 2007.

- Quản lý nước thải phân tán ở Đông Nam Á: Phương thức tiếp cận QLNT phân tán cho các khu dân cư cũng đang ngày càng được phổ biến ở khu vực Đông Nam Á. Tại Thái Lan, Chính phủ nước này đang có nhiều hình thức khuyến khích áp dụng mô hình này, nhất là khi người ta đã tổng kết rằng có tới 60% số trạm XLNT tập trung ở Thái Lan không hoạt động hoặc không hoạt động hiệu quả.

Trên hòn đảo du lịch Phi Phi, nơi từng bị ảnh hưởng nặng nề của thảm hoạ sóng thần năm 2005, người ta vừa xây dựng một hệ thống XLNT phân tán rất đẹp và hiệu quả cho các khách sạn, nhà hàng, công suất 400 m³/ngày, bao gồm các bể tự hoại và chuỗi các bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng và dòng chảy nằm ngang, kết hợp với bãi lọc trồng cây ngập nước và hồ sinh học, bố trí ngay trong khuôn viên khu nghỉ dưỡng. Nước thải sau xử lý được tái sử dụng cho tưới vườn.

4. Một số mô hình quản lý nước thải phân tán ở Việt Nam

- Mô hình bể tự hoại cải tiến BASTAF và bãi lọc ngầm trồng cây

Công nghệ BASTAF thay thế cho bể tự hoại truyền thống, với giá thành thấp và hiệu quả xử lý cao, ổn định đã được nghiên cứu và phát triển trong khuôn khổ dự án hợp tác nghiên cứu ESTNV giữa Trung tâm KTMT ĐT&CN CEE-TIA, Trường ĐHXD và Viện KH&CN Nước Liên bang Thuỵ Sỹ EAWAG, do Cơ quan Hợp tác Phát triển Thuỵ Sỹ SDC tài trợ. Các kết quả quan trắc thu được từ các bể BASTAF trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường, cho các loại nước thải khác nhau, cho thấy BASTAF cho phép đạt hiệu suất xử lý cao, ổn định, ngay cả khi dao động lưu lượng và nồng độ chất bẩn của nước thải đầu vào lớn. Hiệu suất xử lý trung bình theo COD, BOD5 và TSS tương ứng là 75 – 90%, 70 – 85% và 75 – 95%.

Bãi lọc trồng cây đã được biết đến trên Thế giới như một giải pháp công nghệ XLNT trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường sinh thái của địa phương. Sinh khối thực vật, bùn phân huỷ, nước thải sau xử lý  từ bãi lọc trồng cây còn có giá trị kinh tế. Mô hình XLNT trong bể BASTAF và bãi lọc ngầm trồng cây 2 bậc, trồng các loại thực vật nước dễ kiếm, phổ biến ở Việt Nam, do Trung tâm KTMT ĐT&CN CEETIA, Trường Đại học Xây dựng phối hợp với Trường Đại học Tổng hợp Linkoeping Thuỵ Điển phát triển cho phép đạt chất lượng nước đầu ra đáp ứng tiêu chuẩn cột A, TCVN 5945 – 2005 và mức 1, TCVN 6772 – 2000, cho phép xả ra môi trường hay tái sử dụng lại nước thải.

Hiện nay, công nghệ BASTAF và bãi lọc ngầm trồng cây đang được triển khai áp dụng để XLNT cho nhiều đối tượng như một số nhà chung cư cao tầng, khu đô thị mới ở Hà Nội, Hà Tây, Vĩnh Phúc, các cụm dân cư ngoại thành, các làng nghề chế biến nông sản ở Hà Nội, Bắc Ninh, Hà Tây, các cụm dân cư, trường học, bệnh viện, chợ ở các thị trấn Chợ Mới, Chợ Rã, tỉnh Bắc Cạn, cụm dân cư vượt lũ ở An Giang,...

- Trung tâm KTMT ĐT&CN CEETIA, Trường Đại học Xây dựng cũng đã nghiên cứu phát triển mô hình XLNT phân tán với công nghệ AFSB – 100, công suất 50 – 500 m³/ngày, áp dụng cho các khu đô thị, các toà nhà cao tầng, bệnh viện, khu du lịch, xí nghiệp chế biến thực phẩm... Cụm công trình XLNT hợp khối AFSB bao gồm ngăn điều hoà, ngăn xử lý kỵ khí với các giá thể vi sinh, ngăn xử lý hiếu khí với các giá thể vi sinh, ngăn lắng – tách bùn và ngăn khử trùng. Một phần nước thải và bùn được đưa trở lại tuần hoàn để tách Nitơ, Phôtpho. Giá thể vi sinh VABCO trong ngăn xử lý kỵ khí và hiếu khí do CEETIA tự chế tạo. Nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn A theo TCVN 5945 – 2005, mức 1 theo TCVN 6772 – 2000.

- Nhóm nghiên cứu QLNT phân tán DESA của CEETIA cũng đã nghiên cứu chế tạo thành công công nghệ BASTAF, kết hợp xử lý kỵ khí và xử lý hiếu khí. Hệ thống gồm 2 bể nối tiếp được chế tạo ở quy mô công nghiệp bằng vật liệu tổng hợp Composite cốt sợi thuỷ tinh. Chế độ làm việc của bể được điều khiển bằng tay, hay kiểm soát tự động theo thời gian, theo mực nước,... bằng bộ điều khiển PLC. Dòng tuần hoàn nước thải sau bể hiếu khí về bể kỵ khí cho phép loại bỏ cả các chất dinh dưỡng kho xử lý như Nitơ, Phôtpho. Hiệu suất xử lý của hệ BASTAFAT đạt mức A, TCVN 5945 – 2005 và mức 1, TCVN 6772 – 2000, cho phép xả nước thải sau xử lý ra môi trường hay tái sử dụng. Sản phẩm có ưu điểm hoàn toàn kín, khít, không thấm, không rò rỉ, không gây mùi và làm ô nhiễm nước, đất, có độ bền vĩnh cửu với thời gian và chịu được tác động cơ học cao. Bể được sản xuất sẵn ở quy mô công nghiệp, lắp đặt đơn giản, thuận tiện, rút ngắn tiến độ thi công công trình và giá thành hợp lý.

5. Kết luận

- Đã có rất nhiều công nghệ và thiết bị, các mô hình QLNT phân tán được phát triển và ứng dụng ở quy mô lớn tại nhiều nước trên Thế giới, trong khi phương thức này đã được chính thức ghi nhận.

- Bên cạnh các giải pháp công nghệ cao, với các thiết bị kỹ thuật hiện đại, thích hợp cho các đối tượng có thu nhập cao, các khu dịch vụ,... thì xu hướng áp dụng các công nghệ chi phí thấp, tận dụng các quá trình tự nhiên, có độ ổn định cao, bền vững, khai thác tiềm năng sẵn có ở địa phương, điều kiện tự nhiên thuận lợi của nước ta như sông hồ nhiều, nhiệt độ, độ ẩm cao, cường độ bức xạ mặt trời lớn là hướng đi đúng đắn.

- QLNT chi phí thấp và bền vững phải được coi là một phương thức tiếp cận, không chỉ đơn thuần là một số giải pháp công nghệ. Việc khuyến khích nghiên cứu, phát triển, đa dạng hoá các sản phẩm công nghệ và mô hình tổ chức, quản lí, cơ chế tài chính,... được thực hiện thông qua việc ban hành các văn bản pháp quy tương ứng, các tài liệu hướng dẫn kỹ thuật và tiêu chuẩn, tập huấn, nâng cao năng lực chuyên môn, nhất là cho các nguồn lực địa phương, trong đó các cơ sở đào tạo, nghiên cứu như Trung tâm KTMT ĐT&CN CEETIA, Trường Đại học Xây dựng và các cơ quan khác đóng vai trò quan trọng.

 Nguồn: TC Xây dựng, số 3/2008