Nghiên cứu chính sách và giải pháp quản lý tái sử dụng nước thải công nghiệp và dịch vụ

ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÁO CÁO TỔNG HỢP ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CHÍNH SÁCH VÀ GIẢI PHÁP QUẢN LÝ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ DỊCH VỤ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI (ký tên) CƠ QUAN QUẢN LÝ (ký tên, đóng dấu xác nhận) Thành phố Hồ Chí Minh 07/2012 CƠ QUAN CHỦ TRÌ (ký tên, đóng dấu xác nhận) LỜI NÓI ĐẦU Các hoạt động tái sinh tái sử dụng nước thải quyền thành phố doanh nghiệp bắt đầu quan tâm Các hoạt động chắn giải tình trạng khan nguồn nước ngọt, suy giảm chất lượng nước nguồn nước việc khai thác mức ô nhiễm nguồn nước ngày tăng Thành phố Hồ Chí Minh Nghiên cứu với mục tiêu đánh giá tiềm tái sử dụng nước thải đồng thời đề xuất dự thảo sách, quy chuẩn hướng dẫn tái sinh nước cho đối tượng công nghiệp, dịch vụ, bước đầu đáp ứng nhu cầu thiết Thành phố quản lý hiệu tài nguyên nước Báo cáo chắn nhiều thiếu sót Các thành viên tham gia đề tài cố gắng hồn thành tốt với thời gian ngắn Nhóm thực đề tài xin trân trọng cám ơn Quí Sở Khoa Học Cơng Nghệ TP.Hồ Chí Minh hỗ trợ tồn kinh phí cho nhóm nghiên cứu hồn thực đề tài Xin gởi lời chân thành cảm ơn đến Ban Quản lý Khu Công Nghiệp Khu Chế Xuất TP.HCM (HEPZA), Sở Giao Thông Vận Tải TP.HCM, Khu Quản Lý Giao Thơng Đơ Thị số 1, Cơng ty Thốt Nước Đơ thị TP.HCM, Trạm Xử lý Nước Thải Bình Hưng phối hợp với Khoa Môi Trường giúp đỡ công việc thu thập số liệu, khảo sát Nhóm tác giả gởi lời cám ơn đến phịng thí nghiệm Độc Tố học-Viện Môi Trường Tài nguyên hỗ trợ tích cực phân tích độc tố mẫu nước thải sau xử lý Nhóm thực trân trọng cám ơn đóng góp ý kiến q báu đề cương nghiên cứu Hội Đồng bảo vệ đề cương, hội đồng giám định hội đồng sở từ làm sở triển khai thực tốt nghiên cứu hoản thiện báo cáo tổng hợp Chân thành cám ơn đồng nghiệp Khoa Môi Trường đặc biệt phịng Thí Nghiệm Khoa Mơi Trường – Trường Đại Học Bách Khoa-ĐH Quốc Gia TP.HCM đánh giá cao kỹ sư thạc sĩ tham gia đề tài Trân trọng Chủ nhiệm đề tài TÓM TẮT Sự gia tăng dân số cộng với nguồn nước ngày khan địi hỏi quyền phải có biện pháp quản lý tốt nguồn nước Lợi ích việc tái sinh nước thải không đo lợi ích kinh tế mơi trường đem lại mà phải xác định phương diện so sánh với việc không thực tái sử dụng, chẳng hạn như: (i) Nguồn nước tái sinh xem nguồn nước thay tận dụng lại thành phần hữu ích Với biện pháp xử lý thích hợp, nước thải đáp ứng nhu cầu khác nhau, tưới mảng xanh đô thị, khu công nghiệp, dội rửa toilet, nước làm mát, tưới tiêu nông nghiệp, v.v (ii) Giảm nhu cầu sử dụng tài nguyên nước thiên nhiên từ giảm chi phí khai thác, truyền dẩn lưu chứa, (iii) Giảm tải lượng ô nhiễm vào nguồn tiếp nhận nước thải Nghiên cứu cho thấy phát triển nhanh đô thị, dịch vụ công nghiệp TP.HCM dẩn đến việc khai thác nguồn nước thiên nhiên mức Từ đó, tượng giảm nhanh mực nước ngầm, suy thoái chất lượng nước sông, nhiễm mặn thiếu nước vào mùa khô ngày bộc lộ rõ nét Để định hướng giảm thiểu tác động này, giảm mức độ khai thác nguồn nước, tái sử dụng nước thải giải pháp hữu hiệu tương lai thành phố Hồ Chí Minh Tổng lượng nước thải sinh hoạt xử lý bậc II từ trạm xử lý nước thải sinh hoạt, trạm xử lý phân tán dịch vụ khách sạn, văn phòng cho thuê, hộ cao cấp,… nước thải công nghiệp xử lý từ khu công nghiệp TP.HCM vào khoảng 300.000 khối ngày dự kiến lên đến 2.0 triệu khối ngày đến năm 2025 Nếu Thành phố có sách khuyến khích sử dụng nước tái sinh đầu tư hệ thống tái sử dụng hợp lý, chắn thành phố tránh việc thiếu nguồn nước cấp cho sinh hoạt nay, đồng thời đảm bảo phát triển bền vững thành phố xanh Nhằm kiểm sốt nhiễm nước từ hoạt động sinh hoạt sản xuất, Việt Nam ban hành thường xuyên cập nhật, bổ sung quy chuẩn chất lượng nước thải nguồn nước thiên nhiênnhư: nước thải sinh hoạt (QCVN14:2008/BTNMT), nước thải bệnh viện (QCVN28:2010/BTNMT), nước thải công nghiệp (QCVN40:2011/BTNMT), nước thải ngành chế biến thực phẩm (QCVN11:2008/BTNMT), cao su (QCVN01:2008/BTNMT), chất lượng nguồn nước ngầm (QCVN 09:2008/BTNMT), nước mặt (QCVN 08:2008) v.v… Tương tự, để kiểm soát chất lượng nước phục vụ cấp nước cho sinh hoạt, đô thị công nghiệp, Việt Nam ban hành quy chuẩn chất lượng nước cấp quy chuẩn nước sinh hoạt ăn uống (QCVN01:2009/BYT) sinh hoạt không ăn uống (QCVN 02:2009/BYT), nước tưới tiêu nông nghiệp (QCVN39:2011/BTNMT), v.v… Các quy chuẩn chất lượng nước cấp hiểu giá trị giới hạn cho phép chất lượng nước xử lý, lấy từ nguồn nước thô thiên nhiên để phục vụ cho mục đích khác Hiện nay, Việt Nam chưa có quy chuẩn hay qui định hướng dẩn chất lượng nước thải tái sử dụng, hay gọi nước tái sinh, nước thải xử lý từ trạm xử lý nước thải thông thường xử lý tiếp đạt chất lượng cung cấp cho đối tượng tiêu thụ nước khác Nghiên cứu đề xuất qui chuẩn nước tái sinh phục vụ cho đối tượng sau: (a) tưới mảng xanh đô thị vùng không giới hạn tiếp xúc, nhiều người dân qua lại, dể phơi nhiễm nước tái sinh công viên công cộng, mảng xanh dọc trục đường giao thông nội thành, sân trường, sân thể thao, v.v (b) tưới mảng xanh ven đô, người dân phơi nhiễm nước tái sinh sân golf, xanh ven đường xa lộ, công viên ven đô, v.v….; (c) hoạt động sinh hoạt không ăn uống chữa cháy, dội rửa toilet, nước giải nhiệt cho hệ thống điều hịa khơng khí, v.v ; (3) hoạt động xây dựng trộn bê tơng, rửa xe, kiểm sốt bụi cho cơng trình xây dựng, v.v… (4) hoạt động tái tạo cảnh quan hồ nước/đài phun khu vui chơi; (4) công nghiệp nước làm mát, nước cấp cho nồi hơi, v.v Hướng dẩn chất lượng nước tái sinh soạn thảo dựa kết hợp quy chuẩn chất lượng nước thải quy chuẩn chất lượng nước cấp Việt Nam ban hành, đồng thời dựa tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh giới áp dụng quốc gia phát triển Một đặc thù tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh phục vụ cho cấp nước không ăn uống thông số ưu tiên liên quan đến vi sinh gây bệnh (tổng Coliform) thông số cảm quan (đục, màu, cặn lơ lững) Các thông số đề nghị nhằm đảm bảo an toàn tốt cho sức khỏe cộng đồng không gây ảnh hưởng đến trang thiết bị vệ sinh/máy móc dân dụng cơng nghiệp Để thúc đẩy việc tái sử dụng nước từ trạm xử lý nước thải, giải pháp quyền cần ban hành sớm quy chuẩn chất lượng nước tái sinh qui định hướng dẫn an toàn vận hành hệ thống xử lý nước thải nước tái sinh Với dòng sau xử lý bậc II, tăng cường kiểm soát tốt khử trùng, đạt số Coliform ≤ 200 MPN/100ml, sử dụng an tồn cho tưới mảng xanh thị, quảng trường, hồ cảnh quan, trộn bê tông, nước cấp cho công nghiệp, v.v… Công nghệ tương tự tăng cường xử lý sinh học khử nitơ, photpho kết hợp với cơng đoạn hóa lý sau xử lý sinh học lọc cát lọc màng micro kết hợp thêm với keo tụ phèn, nước sau xử lý có chất lượng tương đương với nước cấp cho hoạt động sinh hoạt không ăn uống dội rửa toilet, rữa xe, tưới đường, tưới sân quảng trường, hệ thống điều hịa khơng khí văn phịng, chữa cháy, nước làm mát cho công nghiệp, v.v… Việc áp dụng công nghệ thẩm thấu ngược trao đổi ion sau lọc cát lọc màng, đạt chất lượng cao, phục vụ cho nước cấp lò hơi, dịch vụ giặt ủi, bổ cập vào tầng nước ngầm, hồ dự trữ nước phục vụ cấp nước sinh hoạt ăn uống v.v… ABSTRACT At present, excess groundwater exploitation for domestic and industrial uses leads to groundwater table drawdown, water quality depletion, salt intrusion and water shortage in dry season in Ho Chi Minh City Moreover, untreated wastewater discharge and huge fresh water exploitation from industrial, residential and agricultural activities of provinces in the upstream of Sai Gon and Dong Nai rivers have resulted in degradation of surface water quality Water Stress Index (WSI) was used in this study to assess exploitation of the available fresh water resources of Ho Chi Minh City and the neighboring provinces of Sai Gon-Dong Nai river catchment basin WSI of Sai Gon and Dong Nai River was over 12% and was predicted to increase 18% in 2010 This showed that cities of the Sai Gon-Dong Nai river catchment basin are under a stress of fresh water use, which may limit local economic development and require the authority of the local area to reduce the use of fresh water resource Effluent from domestic wastewater treatment plants after reclamation may be an useful alternative water resource The use of reclaimed wastewater for agriculture, industry and residential activities in HCMC may reduce significantly WSI Therefore, this paper aims to assess potential of water reclamation of HCMC in the future Total flow rate of effluent from domestic wastewater treatment plants (WWTP), decentralized WWTPs from service sector such as hotels, office buildings, luxury apartments, etc and effluent from WWWTP of industrial parks was 300,000 m3/day and the projected flow rate may be millions/d in 2005 If the City government issues policies on encouragement of wastewater reuse and invests proper reclamation system, the lack of fresh water resources will be mitigated as well as development of the City will be sustainable in terms of greening, proper use of fresh water resources and water conservation In order to domestic and industrial wastewater pollution control, Ministry of Natural Resources and Environment (MoNRE) has issued and updated the water and wastewater quality standards including domestic wastewater (QCVN14:2008/BTNMT), hospital wastewater (QCVN28:2010/BTNMT), industrial wastewater (QCVN40:2011/BTNMT), food processing wastewater (QCVN11:2008/BTNMT), latex processing wastewater (QCVN01:2008/BTNMT), groundwater quality (QCVN 09:2008/BTNMT), surface water quality (QCVN 08:2008) etc Similarly, in order to quality of water supplied for domestic, urban and industrial uses, Vietnam has issued the water quality standards including drinking water (QCVN 01:2009/BYT), non-drinking water (QCVN 02:2009/BYT), irrigation water, (QCVN39: 2011/ BTNMT), etc The water quality standards present the allowable values of the treated water taken from natural water resources for various use purposes At present, the reclaimed water quality standards are not available in Vietnam This research proposed reclaimed water quality standards for the following users: (a) unrestricted urban greening spaces, where people’s exposure is high, such as public parks, green areas along roads in the city inner, school yards, sport yards, etc (b) Restricted access greening spaces such as golf courses, greening areas along highways, suburban parks, etc (c) non-drinking domestic activities such as use in fire protection, toilet flushing, cooling commercial air conditioners, etc (d) Construction activities such as concrete mixing, vehicle washing, dust control in constructive sites (e) landscape activities such as fountains, recreational areas, (f) Industries uses including cooling and boiler make-up Guidelines for reclaimed water quality were proposed based on (i) combination of effluent quality standards and water quality standards issued and referred to reclaimed water quality standards of developed countries Among the parameters of reclaimed water quality, pathogens and aesthetic parameters (such as turbidity, color and suspended solids) are given priority for non-drinking water users to ensure safety for public health and reduction of negative impacts on equipment, sanitation plumbs in domestic and industrial uses In order to enhance wastewater reuse, a priority measure is publishing soon reclaimed water quality guidelines and regulations of safety in wastewater reuse and water reclamation systems Effluent of secondary treatment with efficient pathogen inactivation, which obtains number of total Coliform less than 200 MPN/100ml, can be used for irrigation of urban greening areas, recreational lakes, constructive activities, industrial uses, etc The secondary treatment coupled with nitrogen and phosphorus removal, followed by flocculation, depth or surface or membrane filtration is able to reuse for non-drinking domestic activities such as toilet flushing, vehicle washing, air conditioner cooling, industrial uses, etc Application of reverse osmosis RO, ion exchange or membrane filtration may obtain water quality that is good enough to supply for boiler, laundry services, aquifer recharge, fresh water reservoirs used for drinking domestic water supply, etc MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG i DANH MỤC HÌNH iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Mở đầu .1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu .2 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Phạm vi nghiên cứu 1.6 Tổ chức thực CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu tái sử dụng nước 2.1.1 Thuật ngữ 2.1.2 Tiềm tái sử dụng nước 2.1.3 Các ứng dụng tái sử dụng nước thải .7 2.1.4 Cơ sở hạ tầng hệ thống tái sinh nước .8 2.2 Tổng quan ứng dụng tái sử dụng nước dịch vụ đô thị công nghiệp giới 13 2.2.1 Mỹ 13 2.2.2 Thái Lan 15 2.2.3 Trung Quốc 15 2.2.4 Bỉ 15 2.2.5 Jordan .15 2.2.6 Úc 16 2.2.7 Pháp 17 2.2.8 Nhật 17 2.3 Những yếu tố ảnh hưởng sử dụng nước tái sinh .18 2.4 Chính sách quản lý nước tái sinh .19 2.5 Tổng quan rủi ro tái sử dụng nước thải 20 2.6 Tiêu chuẩn nước tái sinh 22 2.6.1 Tổng quan thông số quan tâm chất lượng nước tái sinh 22 2.6.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh đô thị dịch vụ công cộng .29 2.7 Công nghệ tái sinh nước thải .40 2.7.1 Tổng quan công nghệ tái sinh nước thải 40 2.7.2 Các nghiên cứu trình tái sinh nước 44 CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 49 3.1 Đánh giá tiềm tái sử dụng nước thải công nghiệp dịch vụ TP.HCM .49 3.1.1 Đánh giá áp lực thiếu nước 49 3.1.2 Đánh giá tiềm tái sử dụng nước thải TP Hồ Chí Minh 49 3.1.3 Đánh giá trạng quản lý nước nước thải công nghiệp dịch vụ .50 3.2 Đánh giá rủi ro việc tái sử dụng nước thải TP.HCM .50 3.2.1 Phương pháp đánh giá rủi ro 50 3.2.2 Phương pháp phân tích 52 3.3 Xây dựng tiêu chuẩn chất lượng nước sử dụng lại, đề xuất hướng dẫn an toàn sử dụng nước tái sinh 54 3.4 Đề xuất công nghệ nước tái sinh 56 3.5 Đề xuất sách, khung giá dự kiến áp dụng 57 CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ DỊCH VỤ .58 4.1 Đánh giá áp lực khai thác nguồn nước .58 4.1.1 Nhu cầu cấp nước TP.HCM 58 4.1.2 Hiện trạng nguồn nước thô cấp nước cho TP.HCM 61 4.1.3 Tác động biến đổi khí hậu lên tài nguyên nước TP.HCM 65 4.1.4 Đánh giá áp lực khai thác nguồn nước 71 4.2 Đánh giá tiềm tái sử dụng nước thải TP.HCM 79 4.2.1 Nhu cầu nước cần thiết để giảm số WSI 79 4.2.2 Phân tích nguồn nước thay tiềm khác 80 4.2.3 Các đối tượng sử dụng nước tái sinh tiềm TP.HCM 81 4.2.4 Trữ lượng tiềm nguồn nước tái sinh .84 4.3 Tình hình sử dụng, quản lý nước nước thải kcn dịch vụ 91 4.3.1 Phương pháp thực 91 4.3.2 Nhu cầu cấp nước cho công nghiệp .93 4.3.3 Đánh giá trạng tái sử dụng nước thải KCN TPHCM .93 4.3.4 Hiện trạng sử dụng nước cấp xử lý nước thải dịch vụ đô thị 101 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN CHẤT LƯỢNG NƯỚC TÁI SINH VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG DẪN AN TOÀN SỬ DỤNG NƯỚC TÁI SINH 103 5.1 Chất lượng nước tái sinh công nghiệp 103 5.1.1 Vấn đề chất lượng nước tái sinh sử dụng công nghiệp 103 5.1.2 Nước làm mát .106 5.1.3 Nước lò 110 5.1.4 Sản xuất giấy 111 5.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh đề nghị ứng dụng TP.HCM 112 5.2.1 Cơ sở xây dựng tiêu chuẩn chất lượng nước .112 5.2.2 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh 119 5.2.3 Hướng dẫn tái sử dụng nước 135 CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ RỦI RO TRONG TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI 142 6.1 Đánh giá rủi ro cho mẫu khảo sát 142 6.2 Đề xuất hướng dẫn quản lý rủi ro tái sử dụng nước thải 150 6.2.1 Qui trình đánh giá rủi ro .150 6.2.2 Đánh giá rủi ro cho hệ thống nước tái sinh chổ (trong công nghiệp dịch vụ) 151 6.2.3 Biện pháp quản lý nước tái sử dụng chỗ cho công nghiệp dịch vụ 154 6.2.4 Các bước vận hành q trình kiểm sốt 155 6.2.5 Giám sát chất lượng nước thải, nước tài sinh công nghiệp/ dịch vụ 155 CHƯƠNG 7: CÔNG NGHỆ TÁI SINH NƯỚC VÀ ĐỀ XUẤT CƠ CHẾ QUẢN LÝ TÁI SINH NƯỚC .157 7.1 Các yếu tố cân nhắc lựa chọn công nghệ tái sinh nước 157 7.2 Công nghệ tái sinh nước thải đề nghị 169 7.3 Các yêu cầu vận hành an toàn hệ thống nước tái sinh 171 7.3.1 Yêu cầu độ tin cậy hệ thống xử lý 171 7.3.2 Yêu cầu trình lưu trữ phân phối nước tái sinh .172 7.3.3 Thiết lập vùng đệm hay khoảng cách ly vệ sinh, an toàn 173 7.3.4 Yêu cầu an tồn q trình tái sinh nước 174 7.3.5 Các quy định sử dụng đất môi trường 175 7.3.6 Các quy định môi trường .175 7.3.7 Yêu cầu nghiên cứu quy mô Pilot .176 7.3.8 Quy định việc cấp tiêu thụ nước 176 7.3.9 Các quy định chất lượng lưu lượng nước thải đô thị 178 7.4 Đề xuất giải pháp quản lý tái sinh nước thải 179 7.4.1 Tổng quan giải pháp quản lý tái sinh nước thải 179 7.4.2 Đề nghị cấu tổ chức ban hành tiêu chuẩn quy định tái sinh nước/tái sử dụng nước thải thuộc hệ thống quản lý môi trường Việt Nam 181 7.4.3 Đề xuất cấu tổ chức quản lý sở hạ tầng hệ thống tái sinh nước cho Tp.HCM 184 CHƯƠNG 8: DỰ THẢO CHÍNH SÁCH TÁI SINH VÀ TÁI SỬ DỤNG NƯỚC VÀ KHUNG GIÁ NƯỚC TÁI SINH DỰ KIẾN 189 8.1 Dự thảo sách tái sử dụng nước thải tái sinh nước đề nghị 189 8.2 Lợi ích kinh tế mơi trường tái sử dụng nước thải 197 8.2.1 Tổng quan phân tích lợi ích kinh tế môi trường 197 8.2.2 Phân tích lợi tích kinh tế cho dự án tái sinh nước thải thí điểm Trạm XLNT Bình Hưng với cơng suất 40.000 m3/ngày .202 8.3 Đề xuất khung giá nước tái sinh 206 CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 208 9.1 Kết luận 208 9.2 Kiến nghị .209 TÀI LIỆU THAM KHẢO 211 PHỤ LUC A: KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PLA1 PHỤ LỤC B: NỘI DUNG PHIẾU THU THẬP THÔNG TIN PLB1 PHỤ LỤC C: QUY CHUẨN QUỐC GIA PLC1 PHỤ LỤC D: QUY CHUẨN ĐỀ NGHỊ .PLD1 PHỤ LỤC E: HƯỚNG DẪN TÁI SỬ DỤNG NƯỚC PLE1 PHỤ LỤC G: QUY TRÌNH ĐÁNH GIÁ ĐỘC TÍNH PLG1 PHỤ LỤC E: CHI PHÍ ĐẦU TƯ VÀ CHI PHÍ QUẢN LÝ VÀ VẬN HÀNH CƠNG TRÌNH TÁI SINH PLE1 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 Các thuật ngữ chuyên môn tái sử dụng nước Bảng 2.2 Ưu khuyết điểm hệ thống tái sinh nước tập trung, phi tập trung vệ tinh 11 Bảng 2.3 Một vài trường hợp điển hình sử dụng nước tái sinh công nghiệp 13 Bảng 2.4 Các đối tượng ứng dụng lượng nước tái sinh California Florida 14 Bảng 2.5 Lượng nước tái sinh dự kiến phát triển tương lai bang California 14 Bảng 2.6 Các dự án nước tái sinh nước thải phục vụ cho công nghiệp Trung Quốc từ năm 2007-2010 15 Bảng 2.7 Tóm tắt dự án tái sinh nước Úc 16 Bảng 2.8 Các lĩnh vực tái sử dụng nước Nhật 17 Bảng 2.9 Lượng nước thải tái sử dụng số nước giới 18 Bảng 2.10 Các lý lựa chọn thông số chất lượng nước tái sinh 22 Bảng 2.11 Nồng độ tối đa kim loại nước tái sinh dùng để tưới 24 Bảng 2.12 Các hướng dẫn đề nghị tái sử dụng nước Mỹ 29 Bảng 2.13 Hướng dẫn tái sử dụng cho vùng đô thị tiếp xúc không hạn chế bang Mỹ 31 Bảng 2.14 Hướng dẫn tái sử dụng cho vùng đô thị tiếp xúc hạn chế tiểu bang Mỹ 32 Bảng 2.15 Tái sử dụng cho khu vực giải trí không hạn chế tiếp xúc cộng đồng 32 Bảng 2.16 Tái sử dụng cho khu vực giải trí vùng hạn chế tiếp xúc cộng đồng 33 Bảng 2.17 Hướng dẫn tái sử dụng cho việc tái tạo cảnh quan bang Mỹ 33 Bảng 2.18 Tái sử dụng công nghiệp 34 Bảng 2.19 Các hướng dẫn tái sinh nước Úc 35 Bảng 2.20 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh tỉnh British Columbia 36 Bảng 2.21 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh dùng để tưới đô thị tỉnh Alberta 36 Bảng 2.22 Giá trị giới hạn cho nước tái sinh dội rửa toilét Canada 36 Bảng 2.23 Hướng dẫn chất lượng nước tái sinh để dội toilét, tưới Nhật 37 Bảng 2.24 So sánh tiêu chuẩn chất lượng nước cho dội rửa toilet California (Mỹ), Tokyo (Nhật) New South Wales (Úc) 38 Bảng 2.25 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh để tưới rửa đường Đài Loan 38 Bảng 2.26 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh dội toilét Đài Loan 39 Bảng 2.27 Tiêu chuẩn chất lượng nước sử dụng công nghiệp Đài Loan 39 Bảng 2.28 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh Trung Quốc 39 Bảng 3.1 Các phương pháp phân tích chất lượng nước khảo sát 52 Bảng 4.1 Nhu cầu cấp nước vài năm qua dự đoán năm tới 58 Bảng 4.2 Tiêu chuẩn cấp nước cho sinh hoạt công nghiệp 58 Bảng 4.3 Sản lượng nước sử dụng TP.HCM năm 2010 2011 59 Bảng 4.4 Nhu cầu tiêu thụ nước trung bình thị giới 60 Bảng 4.5 Cân đối nguồn cung cấp nước thô tỷ lệ lấy nước Tp Hồ Chí Minh 61 Bảng 4.6 Lượng nước ngầm (NN) khai thác công nghiệp sinh hoạt TP.HCM năm 2005 63 Bảng 4.7 Nhu cầu dùng nước nguồn cấp nước cho KCN TP.HCM 63 Bảng 4.8 Lượng nước ngầm khai thác năm 2006 64 Bảng 4.9 Các dự án cấp nước lấy từ sơng Đồng Nai Sài Gịn 65 Bảng 4.10 khai thác nước số quốc gia 72 i Bảng 4.11 Dự kiến tăng trưởng GDP 74 Bảng 4.12 Nhu cầu dùng nước cho phát triển lưu vực hệ thống sông Đồng Nai 77 Bảng 4.13 Áp lực khai thác nguồn nước hệ thống sông Đồng Nai 78 Bảng 4.14 Nhu cầu nước khai thác cần giảm cho TP.HCM vào năm 2025 để đạt WSI mong muốn 80 Bảng 4.15 Nhu cầu nước sinh hoạt nhà có khơng có bảo tồn/tiết kiệm nước 82 Bảng 4.16 Tiềm nhu cầu dùng nước tái sinh đối tượng giai đoạn 2025 82 Bảng 4.17 Chất lượng nước sau xử lý bậc hai 84 Bảng 4.18 Trạm xử lý nước thải sinh hoạt phi tập trung TP.HCM 87 Bảng 4.19 Số lượng phiếu KCN thu thập thông tin 91 Bảng 4.20 Chất lượng nước tái sinh DN Tấn Thành 99 Bảng 5.1 Vấn đề chất lượng nước tái sinh q trình cơng nghiệp 103 Bảng 5.2 Chỉ số, thông số tỉ lệ sử dụng để đánh giá độ ăn mòn nước 105 Bảng 5.3 Các yêu cầu chất lượng nước tái sinh cho trình công nghiệp 105 Bảng 5.4 Các tiêu yêu cầu kiểm soát ứng dụng tháp giải nhiệt 106 Bảng 5.5 Các vấn đề chất lượng nước tái sử dụng nước hệ thống điều hồ khơng khí 106 Bảng 5.6 So sánh chất lượng nước tái sử dụng nước làm mát, chất lượng nước tái sinh điển hình San Diego, California tác động tháp làm mát 107 Bảng 5.7 Thông số nồng độ giới hạn cho nước tuần hoàn tháp làm mát 109 Bảng 5.8 Các thơng số chất lượng nước cấp lị 110 Bảng 5.9 Tiêu chuẩn nước cấp lị cơng nghiệp 111 Bảng 5.10 Chất lượng nước đề nghị cho trình sản phẩm giấy khác 111 Bảng 5.11 Nhóm chất lượng nước mặt vi sinh hóa học cho mục đích sử dụng cuối khác với nước thải tái sinh 114 Bảng 5.12 Quy chuẩn chất lượng vi sinh cho tái sử dụng nước thải tái sinh I (vi khuẩn) 115 Bảng 5.13 Quy chuẩn chất lượng vi sinh cho tái sử dụng nước thải tái sinh II (không phải vi khuẩn) 115 Bảng 5.14 Các thơng số hóa học chất lượng nước tái sinh cho đối tượng sử dụng khác 116 Bảng 5.15 Chi phí ước tính tần số đo đạc chất lượng hóa lý hóa học nước tái sinh 118 Bảng 5.16 Chi phí phân tích vi sinh 119 Bảng 5.17 Tóm tắt quy chuẩn đề nghị chất lượng nước tái sinh cho TP.HCM 121 Bảng 5.18 Các yêu cầu giám sát công nghệ xử lý đề nghị cho tái sử dụng nước thải 122 Bảng 6.1 Thành phần hóa học vi sinh mẫu nước sau xử lý 143 Bảng 6.2 Kết phân tích độc tính mẫu nước thải sau xử lý 144 Bảng 6.3 Kết đánh giá rủi ro mẫu nước thải sau xử lý 144 Bảng 7.1 Mức độ xử lý nước thải 157 Bảng 7.2 Các q trình hóa lý sinh học ứng dụng xử lý thành phần ô nhiễm nước thải ứng dụng tái sử dụng 158 Bảng 7.3 Các yếu tố cần xem xét việc lựa chọn công nghệ tái sinh nước 161 Bảng 7.4 Các thành phần sở hạ tầng hệ thống tái sinh nước 166 Bảng 7.5 Các công nghệ xử lý đề nghị cho tái sử dụng nước thải 169 Bảng 7.6 Chất lượng nước thải sau loại bỏ phân tử dạng hạt lại 171 Bảng 8.1 Tổng chi phí đơn vị nước tái sinh 199 Bảng 8.2 Chi phí xử lý nước thải Madinat Al-Jubail Alsinaiya 200 Bảng 8.3 Giá nước tái sinh nước sinh hoạt Shinjuku Nhật Bản 200 Bảng 8.4 Chi phí cho dự án tái sử dụng nước Trung Quốc 201 ii Bảng 8.5 Giá nước cấp giá cấp nước tái sinh Công ty tái sử dụng Trung Quốc 202 Bảng 8.6 Vốn đầu tư chi phí quản lý vận hành cơng trình có cơng suất 40.000 m3/ngày 203 Bảng 8.7 Các chi phí cho hệ thống tái sinh mở có cơng suất 40.000 m3/ngày 50 km đường ống vận chuyển phân phối 204 Bảng 8.8 Vốn đầu tư chi phí quản lý vận hành cơng trình có cơng suất 500 m3/ngày 204 Bảng 8.9 Các chi phí cho hệ thống tái sinh mở có cơng suất 500 m3/ngày 204 Bảng 8.10 Khung giá nước cấp ăn uống TP.HCM năm 2012 (UBND TP.HCM, 2012) 205 Bảng 8.11 Lợi ích đơn vị hệ thống tái sinh 40.000 m3/ngày giảm thiểu tải lượng ô nhiễm 206 Bảng 8.12 Lợi ích đơn vị dự án tái sinh nước 40.000 m3/ngày cho đối tượng sử dụng nước cấp 206 Bảng 8.13 Khung giá đề nghị dịch vụ nước tái sinh cấp sinh hoạt không ăn uốngvà công nghiệp TP.HCM 207 iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các nội dung nghiên cứu đề tài Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống nước tái sinh: (a) hệ thống tập trung, (b)các hệ thống vệ tinh, (c) hệ thống phi tập trung Hình 2.2 Sơ đồ minh họa ba hệ thống tái sinh nước vệ tinh 11 Hình 2.3 Các đối tượng sử dụng nước tái sinh Tây/trung tâm Basin, CA 14 Hình 2.4 Hệ thống quản lý an toàn nước tái sinh 20 Hình 2.5 Mối quan hệ bước đánh giá rủi 21 Hình 2.6 Minh họa định nghĩa đánh giá rủi ro: a Đường liều lượng – phản ứng với thành phần ung thư không ung thư, b độ nhạy tương đối nghiên cứu dịch tễ 22 Hình 2.7 Các cơng nghệ tái sinh nước thải sinh hoạt điển hình 42 Hình 2.8 Sơ đồ ý niệm thay đổi chất lượng nước 43 Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống tái sinh nước phi tập trung ứng dụng trình xử lý tự nhiên có lượng thấp tạo thành nơi cư trú cho động vật hoang dã 48 Hình 3.1 Sơđồ đánh giá rủi ro cho tái sử dụng nước 51 Hình 3.2 Các sinh vật thử nghiệm độc cấp tính (a) Cá sọc vằn (b) Dagna magna 54 Hình 3.3 Quy trình thiết lập tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh hướng dẫn tái sinh nước 55 Hình 3.4 Cơ sở đề xuất tiêu chuẩn chất lượng nước tái sinh 56 Hình 4.1 Lượng nước cấp cho TP.HCM SAWACO năm 2011 60 Hình 4.2 Tỉ lệ sử dụng nước đối tượng khác TP.HCM năm 2010 năm 2011 (SAWACO, 2011) 61 Hình 4.3 Sự biến thiên lựơng khai thác nước ngầm theo năm TP.HCM (Dân CS, 2009) 62 Hình 4.4 Chiều sâu ngập lụt TP.HCM năm 2050 (ICEM, 2010 68 Hình 4.5 Tác động BĐKH đến xâm nhập mặnnguồn nước thô thuộc lưu vực sông SG-ĐN năm 2050 (ICEM, 2010) 69 Hình 4.6 WSI số nước châu Âu năm 2010 (Hochstrat Wintgens, 2003) 71 Hình 4.7 Chỉ số áp lực nước giới (Maplecroft, 2011) 73 Hình 4.8 Dân số TP.HCM dự báo đến năm 2025 (Cục Thống Kê Việt Nam, 2011) 76 Hình 4.9 Số lượng sở sản xuất TP.HCM (Cục thống kê TP.HCM, 2011) 76 Hình 4.10 Số lượng sở dịch vụ thương nghiệp nhà hàng TP.HCM (Cục thống kê TP.HCM, 2011) 77 Hình 4.11 WSI lưu vực hệ thống sơng Đồng Nai dự báo đến năm 2100 79 Hình 4.12 Bản đồ định hướng hệ thống thoát nước thải đến năm 2025 (UBND TP.HCM, 2007) 86 Hình 4.13 Sơ đồ tuần hồn nước nội sở sản xuất 89 Hình 4.14 Sơ đồ tái sinh nước chỗ sở sản xuất 89 Hình 4.15 Sơ đồ tái sinh nước chỗ khu công nghiệp 90 Hình 4.16 Sơ đồ hệ thống tái sinh vệ tinh cho khu công nghiệp 90 Hình 4.17 Sơ đồ cấp nước tái sinh từ hệ thống kép đô thị cho khu công nghiệp 91 Hình 4.18 Lĩnh vực kinh doanh doanh nghiệp thu thập thông tin 92 Hình 4.19 Diện tích hữu doanh nghiệp tham gia khảo sát 93 Hình 4.20 Lượng nước tiêu thụ doanh nghiệp khảo sát 94 Hình 4.21 Giá nước cấp KCN khảo sát 95 Hình 4.22 Các ngành nghề thường quan trắc chất lượng nước cấp vào 96 Hình 4.23 Tỉ lệ phần trăm thơng số chất lượng nước cấp quan trắc DN khảo sát 97 iv Hình 4.24 Chi phí xử lý nước thải DN khảo sát 98 Hình 4.25 Đánh giá tỷ lệ sử dụng nước tái sinh theo ý kiến chủ quan DN 99 Hình 4.26 Cơng nghệ xử lý MBR trạm xử lý nước thải KS Caravelle 101 Hình 6.1 Các bước quy trình đánh giá rủi ro 150 Hình 6.2 Hệ thống xử lý tái sinh nước xám chỗ dịch vụ cho tái sử dụng dội rửa toilet 151 Hình 6.3 Sơ đồ cơng nghệ sản xuất giấy bột giấy có tái sử dụng nước 152 Hình 7.1 Sơ đồ ma trận trình xử lý nước tái sinh 159 Hình 7.2 Các sơ đồ công nghệ tái sinh nước 160 Hình 7.3 Sơ đồ cơng nghệ điển hình hệ thống xử lý nước tái sinh nhiều đối tượng sử dụng: (a) Tưới trồng không thực phẩm, (b) Tưới cảnh quan (c) Nước cấp công nghiệp 164 Hình 7.4 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống xử lý nước thải chỗ kết hợp tái sinh nước trình lọc khác nhau: (a) Lọc màng , (b) Lọc cát cho tái sử dụng nước xám (c) Lọc nhiều lớp 168 Hình 7.5 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống lò dùng nước tái sinh 169 Hình 7.6 Phân biệt vùng màu hệ thống cấp nước (màu vàng dùng nước tái sử dụng màu xanh dùng cho nước uống) 174 Hình 7.7 Sơ đồ cấu tổ chức trình ban hành tiêu chuẩn quy định tái sử dụng nước cấp Nhà nước 177 Hình 7.8 Cơ cấu tổ chức quản lý thực hệ thống tái sinh phương án 187 Hình 8.1 Tháp quản lý nguồn nước 199 v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ADB AOPs BOD COD DBP EC EC50 (Asian Development Bank): Ngân hàng phát triển Châu À (Advanced oxidation processes): trình oxi hóa bậc cao (Biochemical oxygen demand) : Nhu cầu oxi sinh học (Chemical oxygen demand) : Nhu cầu oxi hóa học (Disinfection By-Product): sản phẩm phụ khử trùng (Effect Concentration): Nồng độ gây ảnh hưởng (effect concentration 50%): nồng độ ước lượng hóa chất gây ảnh hưởng đặc thù 50% số sinh vật thử nghiệm sau thời gian tiếp xúc định EDC (Endocrine Disrupting Chemical) : hợp chất phá huỷ nội tiết LC50 (median lethal concentration): nồng độ gây chết 50% số cá thể thử nghiệm thời gian định Đại lượng dùng để đánh giá độc tính chất độc lên sinh vật sống mơi trường nước LD50 (median lethal dose): liều lượng gây chết 50% số cá thể thử nghiệm Đại lượng dùng để đánh giá độc tính động vật sống cạn LOEC (Lowest Observed Effect Concentration) – nồng độ ảnh hưởng thấp quan sát được), MBR (Membrane bioreactor): Bể phản ứng sinh học màng MF (Microfiltration): vi lọc MONRE (Ministry of Natural Resources and Environment): Bộ Tài nguyên Môi trường WWF (World Wide Fund): Quỹ quốc tế bảo tồn thiên nhiên) MRA (Microbial Risk Assessment): Dánh giá rủi ro vi sinh MTBE (Methyl tertiary butyl ether) NDMA (N-nitrosodimethylamine) NF (Nanofiltration): lọc nano NOEC (No Observed Effect Concentration): nồng độ không gây ảnh hưởng) PhAC (Pharmaceutically-Active Compounds):hợp chất dược hoạt tính RO (Reverse Osmosis): Lọc thẩm thấu ngược SAR (Sodium Adsorption Ratio): Tỷ số hấp thụ natri SAWACO: Tổng công ty cấp nước Thành phố SBR (Sequence batch reactor): bể phản ứng theo mẻ TDS (Total Dissolved Solid): Tổng chất rắn hòa tan TOC (Total Organic Carbon): Tổng cacbon hữu TSS (Total Suspended Solid) : Tổng chất rắn lơ lửng TU (Toxicity Unit): Đơn vị độ độc WSI (Water Stress Index): Chỉ số áp lực nước TTS Trạm tái sinh nước tập trung TXLNT Trạm xử lý nước thải TXLNTTT Trạm xử lý nước thải tập trung ĐNN Đất ngập nước H-SSF Gravel-substrate horizontal-subsurface flow FWS Cyperus free water surface flow WSI Water stress index AAS Atomic Absorption Spectrometer GC-MS Gas chromatography mass spectrometer vi ASTM Annual Book Standards WET Whole Effluent Toxicity NOAEC No-Observed-Adverse-Effect Concentration SAWACOTổng cơng ty cấp nước Sài Gịn KCN Khu cơng nghiệp BĐKH Biến đổi khí hậu HTTN Hệ thống thoát nước HSE Health – Safety – Environment DN Doanh nghiệp HACCP Hazard Analysis and Critical Control Point System EPOC Pathogens and Emerging Pollutants of Concern WFD Water Framework Directive QCVN Quy chuẩn Việt Nam TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN Tiêu chuẩn xây dựng Viêt Nam vii