“Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố hà nội đến năm 2030 tầm nhìn 2050

1 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật LỜI NĨI ĐẦU Trong q trình phát triển thị, nước bị người sử dụng biện pháp can thiệp công nghệ không thân thiện Sự phát triển nhanh chóng tất quốc gia toàn giới, đặc biệt khu vực Châu Á thường gắn liền với mâu thuẫn thách thức to lớn, q trình thị hố ạt, tốc độ cơng nghiệp hố nhanh gắn liền với tác động làm ô nhiễm nguồn tài ngun thiên nhiên nước, đất khơng khí Nước tảng sống tương lai Vì cần phải có ưu tiên định cho nguồn tài nguyên Để tìm giải pháp phù hợp bền vững cho nhiệm vụ phức tạp này, cần nghiên cứu giải pháp mang tính tổng thể để sử dụng kết hợp toàn nguồn nước thành phố cách hài hòa, nguồn nước bao gồm: nước ngầm, nước mặt, nước mưa, nước thải, nước tiết kiệm Thành phố Hà Nội nằm vị trí trung tâm đồng Bắc Bộ, tài nguyên nước đất vùng Hà Nội tương đối phong phú Hà Nội chủ yếu sử dụng nguồn nước ngầm cấp nước cho sinh hoạt thành phố Việc khai thác nước ngầm gia tăng chưa quản lý đầy đủ dẫn đến việc hạ thấp mực nước số nơi, điển hình khu vực phía Nam thành phố, nơi có bãi giếng hoạt động, điều gây nên nhiều ảnh hưởng tiêu cực sụt lún đất, giảm trữ lượng chất lượng nước ngầm Thành phố Hà Nội triển khai lập số dự án sử dụng nguồn nước mặt dự án cấp nước sông Đà, dự án cấp nước sông Đuống, dự án cấp nước sông Hồng Tuy nhiên với biến đổi khí hậu diễn khơng ngừng năm vừa qua việc nguồn nước mặt bị ảnh hưởng đáng kể trữ lượng, việc nghiên cứu hình thức tiết kiệm nước,bổ cập nguồn nước ngầm bổ sung thêm nguồn nước khác vào danh mục nguồn nước cấp cho đô thị vấn đề cần quan tâm để tạo nên tính bền vững cấp nước thị Đề tài “Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn 2050” sâu vào việc tìm giải pháp khả thi cho việc cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội Tác giả xin chân thành cảm ơn Bộ mơn Cấp nước - Mơi trường nước( Trường đại học Xây dựng Hà Nội) tạo điều kiện giúp đỡ để luận văn hoàn thành Đặc Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật biệt, tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Việt Anh, người tận tình hướng dẫn, góp ý suốt q trình thực hồn thành luận văn Hà Nội, ngày 15 tháng 12 năm 2012 Học viên Liêu Quang Hải Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Sự cần thiết đề tài : Mục tiêu nghiên cứu : Đối tượng nghiên cứu : Phạm vi phương pháp nghiên cứu : CHƯƠNG I HIỆN TRẠNG VÀ QUY HOẠCH CẤP NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI, ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN CẤP NƯỚC CHO THÀNH PHỐ TRONG ĐỒ ÁN QUY HOẠCH 10 1.1 Hiện trạng cấp nước thành phố Hà Nội 10 1.2 Hiện trạng dự án nhà máy nước mặt phục vụ cho thành phố Hà Nội 12 1.3 Quy hoạch cấp nước thành phố Hà Nội 13 CHƯƠNG II NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG THỨC TIẾT KIỆM NƯỚC, THU GOM SỬ DỤNG NƯỚC MƯA VÀ NƯỚC THẢI TRONG CẤP NƯỚC ĐÔ THỊ Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI 16 2.1 Khái niệm cấp nước đô thị bền vững 16 2.2 Cơ sở khoa học việc cấp nước bền vững cấp nước đô thị 16 2.3 Các phương pháp bổ cập nguồn nước 16 2.4 Nghiên cứu phương thức tiết kiệm nước 19 2.5 Kinh nghiệm sử dụng nước mưa cấp nước đô thị Việt Nam giới 24 2.6 giới Kinh nghiệm tái sử dụng nước thải cấp nước đô thị Việt Nam 38 2.7 Các phương án thu gom xử lý nước mưa 41 Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật 2.8 Các phương pháp xử lý nước thải 51 CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN QUY HOẠCH CẤP NƯỚC BỀN VỮNG CHO THÀNH PHỐ HÀ NỘI 58 3.1 Đánh giá tình hình sử dụng nguồn nước cấp cho thành phố Hà Nội 58 3.2 Tính tốn, phân bổ nguồn cấp nước phù hợp hướng tới cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội 69 3.3 Đánh giá sơ lợi ích chi phí phương án cấp nước bền vững cho thành phố 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 86 Kết luận 86 Kiến nghị 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Bảng Các đặc tính phương pháp bổ cập nước ngầm nhân tạo 19 Tổng hợp nhu cầu dùng nước đô thị vùng nông thôn liền kề thành phố Hà Bảng Nội 58 Việc sử dụng thiết bị tiết kiệm nước hàng ngày 72 Bảng Mức tiêu thụ nước hàng ngày thiết bị vệ sinh 72 Bảng Số lượng loại thiết bị sử dụng nước cơng trình dung tích xả/tốc độ dịng chảy loại 74 Bảng Lượng nước tiêu thụ hàng ngày qua thiết bị sử dụng nước khơng có giải pháp tiết kiệm 74 Bảng Lượng nước tiêu thụ hàng ngày qua thiết bị sử dụng nước có giải pháp tiết kiệm 75 Bảng Tổng hợp nhu cầu dùng nước sinh hoạt thành phố Hà Nội 76 Bảng Tổng hợp nhu cầu dùng nước tưới cây, rửa đường thành phố Hà Nội 82 Bảng 10 Tổng hợp lượng nước tiết kiệm cho thành phố Hà Nội 84 Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật DANH MỤC CÁC HÌNH (Hình (Hình (Hình Sơ đồ trạng trạm cấp nước cho thành phố Hà Nội ) 11 Bản đồ quy hoạch cấp nước theo QHC thành phố Hà Nội) 14 Lưu vực thấm (Jemal, 2006) 17 (Hình Giếng (lỗ khoan) thấm nước) 18 (Hình Kết hợp lưu vực thấm giếng thấm nước) 18 (Hình Rị rỉ nước đường ống dẫn nước tường) 20 Bồn cầu tiết kiệm nước) 20 Vòi tắm hoa sen 21 Máy giặt) 21 Vòi rửa tay) 22 Tưới cây, tưới vườn) 23 Sơ đồ thu gom nước mưa) 25 Bể chứa nước mưa sau xử lý VIỆN KHOA HỌC KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG – trường Đại Học Xây Dựng) 25 (Hình 14 Đưa nước mưa trở lại lịng đất) 26 (Hình (Hình (Hình (Hình 10 (Hình 11 (Hình 12 (Hình 13 (Hình 15 Thu nước mưa đường cao tốc) 27 (Hình 16 Cơng viên sử dụng nước mưa) 27 (Hình 17 Nhà tắm cơng cộng sinh thái) 28 (Hình 18 (Hình 19 (Hình 20 (Hình 21 (Hình 22 Sơ đồ kết cấu mái nhà xanh) 29 Vỉa hè thấm nước) 30 Hệ thống thoát nước mở) 31 Hệ thống giữ nước) 32 Sơ đồ vùng đất trũng giữ nước) 32 (Hình 23 (Hình 24 (Hình 25 (Hình 26 (Hình 27 (Hình 28 Sơ đồ hồ chứa nước) 33 Hồ chứa nước) 34 Hệ thống mương máng) 34 Ao lọc giữ nước) 35 Sơ đồ hệ thống lọc ngang) 35 Hệ thống thu gom sử dụng nước mưa cho tòa nhà.) 36 Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật (Hình 29 Hệ thống thu gom sử dụng nước mưa trường học) 36 (Hình 30 Hệ thống thu gom nước mưa bãi đỗ xe cơng cộng) 37 (Hình 31 Hệ thống thu gom nước mưa dọc theo tuyến phố) 38 (Hình 32 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải hồ sinh học kết hợp ni cá) 38 (Hình 33 Cây xanh khu Saigon Pearl, P.22, Q.Bình Thạnh, TP.HCM tưới nước thải qua xử lý) 39 (Hình 34 Trạm xử lý nước thải thành phố Buôn Ma Thuột sử dụng công nghệ hồ sục khí hồ ổn định nước thải) 40 (Hình 35 (Hình 36 (Hình 37 (Hình 38 Hồ ni cá Yên Sở - Hà Nội) 40 Rau tưới dòng thải đầu hồ cá) 40 Sơ đồ hệ thống thu gom tái sử dụng nước mưa dùng bơm gián tiếp) 43 Sơ đồ hệ thống thu gom tái sử dụng nước mưa dùng bơm trực tiếp) 44 (Hình 39 Sơ đồ hệ thống thu gom tái sử dụng nước mưa tự chảy) 45 (Hình 40 Thiết bị tự động tách bỏ phần nước mưa) 46 (Hình 41 Mơ hình thấm lọc xuống đất phần nước mưa bị tách bỏ) 47 (Hình 42 Mơ hình lắng chất bẩn nước mưa) 48 (Hình 43 (Hình 44 (Hình 45 (Hình 46 (Hình 47 (Hình 48 (Hình 49 (Hình 50 (Hình 51 (Hình 52 (Hình 53 (Hình 54 (Hình 55 (Hình 56 Mơ hình bể chứa có sẵn lọc dùng cho hộ gia đình) 49 Mơ hình bể lọc qua lớp sỏi kết hợp bể chứa) 50 Lọc qua lọc kim loại nhựa thông dùng cho hộ gia đình) 50 Nguyên tắc hoạt động MBR) 51 Sơ đồ công nghệ bể sinh học màng vi lọc MBR) 52 Sơ đồ dây chuyền công nghệ XLNT theo phương pháp sinh học điều kiện tự nhiên) 53 Mơ hình hệ thống BASTAFAT-F composite) 55 Sơ đồ công nghệ bể BASTAFAT-F) 55 Sơ đồ công nghệ bể AFSB) 56 Bản đồ phân bố trạm quan trắc nước ngầm) 61 Biểu đồ giảm mực nước ngầm 10 trạm quan trắc Hà Nội) 62 Mực nước ngầm năm 1990 2005 10 trạm quan trắc Hà Nội) 62 Đồ thị dao động mực nước tầng chứa nước qp vùng Hà Nội) 63 Sự lún đất đo 10 trạm quan trắc Hà Nội) 64 Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật (Hình 57 Bản đồ giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội) 71 (Hình 58 Tỉ lệ lượng nước sử dụng hộ gia đình Anh) 79 (Hình 59 Tỉ lệ lượng nước sử dụng hộ gia đình Canada) 80 (Hình 60 Sơ đồ trạm xử lý nước thải thành phố Hà Nội) 81 Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật MỞ ĐẦU Sự cần thiết đề tài : - Thành phố Hà Nội chủ yếu sử dụng nguồn nước ngầm, triển khai dự án sử dụng nguồn nước mặt dự án cấp nước sông Đà, dự án cấp nước sông Đuống, dự án cấp nước sông Hồng Tuy nhiên việc khai thác nước ngầm lâu dài có hạn chế chất lượng nguồn nước sụt lún đất, mặt khác với biến đổi khí hậu diễn khơng ngừng năm vừa qua việc nghiên cứu tiết kiệm nước bổ sung thêm nguồn nước khác vào danh mục nguồn nước cấp cho đô thị vấn đề cần quan tâm để tạo nên tính bền vững cấp nước thị - Việc nghiên cứu tiết kiệm nước bổ sung thêm nguồn nước khác vào quy hoạch cấp nước đô thị làm giảm gánh nặng cung cấp nước làm giảm thiểu lượng nước thải phát sinh môi trường, giảm nguy ngập úng đô thị Mục tiêu nghiên cứu : - Đánh giá trạng tình hình sử dụng nước thành phố Hà Nội dự thảo quy hoạch cấp nước thành phố Hà Nội, từ đề xuất giải pháp cấp nước bền vững, với nguồn nước bổ trợ thay thế, góp phần đáp ứng nhu cầu sử dụng nước cách hiệu quả, đồng thời tránh suy thoái nguồn nước, phục vụ quy hoạch cấp nước bền vững cho Thủ Hà Nội giai đoạn 2030, tầm nhìn đến 2050 Đối tượng nghiên cứu : - Các giải pháp, mơ hình cấp nước thị với loại nguồn nước khác nhau, phục vụ cho quy hoạch cấp nước đô thị Phạm vi phương pháp nghiên cứu : - Phạm vi nghiên cứu: Thành phố Hà Nội - Phương pháp nghiên cứu: + Thu thập tổng hợp số liệu + Nghiên cứu tổng quan + Phương pháp phân tích, tổng hợp, đánh giá kết + Phương pháp kế thừa Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 10 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật CHƯƠNG I HIỆN TRẠNG VÀ QUY HOẠCH CẤP NƯỚC CỦA THÀNH PHỐ HÀ NỘI, ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ PHƯƠNG ÁN CẤP NƯỚC CHO THÀNH PHỐ TRONG ĐỒ ÁN QUY HOẠCH Hiện trạng cấp nước thành phố Hà Nội Nguồn nước: Nước ngầm nguồn nước sử dụng cho thủ Hà Nội với cơng suất khai thác 615.000 m3/ngđ, cần khai thác nước ngầm hợp lý để tránh sụt lún đất đô thị chất lượng nước nhiều khu vực không đảm bảo Các nhà máy nước chủ yếu tập trung Hà Nội cũ, Sơn Tây Hà Đông Khu vực 1.1 Hà Nội cũ Nam sơng Hồng có 11 nhà máy nước với tổng cơng suất 555.000 m3/ngđ, Bắc sơng Hồng có nhà máy nước với cơng suất 37.000 m3/ngđ, Sơn Tây có nhà máy nước với tổng cơng suất 20.000 m3/ngđ, Hà Đơng có nhà máy nước với tổng công suất 36.000 m3/ngđ Nhà máy nước sông Đà công suất giai đoạn là: 300.000m3/ngđ nguồn cấ p nước cho Hà Nội, đến công suất khai thác sử dụng thấp mạng lưới cấp nước chưa xây dựng Tỷ lệ dân số thủ đô Hà Nội cấp nước máy chiế m tỷ lệ 46%, 54% dân số lại sử dụng nước giếng khoan, giếng đào, nước mưa ao hồ Tại Hà Nội cũ, Hà Đông Sơn Tây tỷ lệ cấp nước đa ̣t 68% với tiêu chuẩn cấp nước 100-120 l/ng.ngđ Tại khu vực nông thôn phần lớn dân cư sử dụng nước giếng khoan chiếm 57,2%, sử dụng nước giếng đào 24,6%, sử dụng nước từ trạm cấp nước tập trung chiếm 15,1% từ hệ thống cấp nước đô thị 1,4% Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 75 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật sốt tự động Vịi sen 0,16( lít/giây) 0,1 500 Tổng lượng nước tiêu thụ hàng ngày qua thiết bị nước 13491,5( lít) Tổng lượng nước tiêu thụ năm qua thiết bị nước- mô hình sở Bảng 2571,5( lít) 3912535( lít) Lượng nước tiêu thụ hàng ngày qua thiết bị sử dụng nước có giải pháp tiết kiệm Thiết bị sử dụng nước công F QXả/Chảy Số lần dùng Số người sử ngày( n) dụng trình Bồn tiểu( xả) Chậu xí xả kép( nam) Chậu xí xả đơn( nam) Chậu xí xả kép( nữ) Chậu xí xả đơn( nữ) Vòi nước Lượng nước tiêu thụ hàng ngày qua thiết bị 250 1500( lít) 15/20 4,5 250 844( lít) 5/20 250 312,5( lít) 18/24 ( 2/3*3+1/3*4,5) 250 1969( lít) 6/24 250 937,5( lít) 20/25 0,12 500 2160( lít) 5/25 0,12 500 432( lít) 0,15 0,1 500 2250( lít) Vịi nước có thiết bị kiểm sốt tự động Vòi sen Tổng lượng nước tiêu thụ hàng ngày qua thiết bị nước Tổng lượng nước tiêu thụ năm qua thiết bị nước- mơ hình thiết kế 10405( lít) 3017305( lít) Mức giảm tiêu thụ nước sinh hoạt qua thiết bị sử dụng nước( %) K = (1-(3017305/3912535))x100% = 22% Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 76 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật Trong phạm vi luận văn này, tác giả đưa số khiêm tốn tiết kiệm 10% lượng nước sinh hoạt Theo số liệu quy hoạch chung, lượng nước cần cho sinh hoạt đến năm 2030 2050 sau: Bảng TT A II.1 a a1 a2 b b.1 b.2 II.2 II.3 II.3.A II.3.B 3 Tổng hợp nhu cầu dùng nước sinh hoạt thành phố Hà Nội Nhu cầu nước sinh hoạt Hạng mục Khu vực thành thị Đô thi hạt nhân ̣ Khu nô ̣i đô Hà nội (từ vành đai trở vào) (từ vành đai đến sông Nhuệ) Khu vực phát triển Khu vực phía Bắc sơng Hồng Khu thị Mê Linh Khu đô thị Đông Anh Khu đô thị Long Biên - Gia Lâm Khu vực phía nam sơng Hồng (từ vành đai 3-4 ) Các đô thị vệ tinh Đơ thị Sơn Tây Đơ thị Hịa Lạc Đơ thị Xn Mai Đơ thị Phú Xun Đơ thị Sóc Sơn Các thị trấn Thị trấn sinh thái Phúc Thọ Quốc Oai Chúc Sơn Thị trấn khác Thị trấn Phù Đổng (mới) Thị trấn Kim Hoa (mới) Thị trấn Nỉ (mới) Thi trấ ̣ n Phùng Thi trấn Liên Quan ̣ Thi trấn Phúc Thọ ̣ Thi trấn Kim Bài ̣ 2030 2050 1,187,880 901,220 331,220 160,000 171,220 570,000 320,000 81,000 99,000 140,000 250,000 247,860 32,400 108,000 39,600 22,860 45,000 38,800 20,880 3,960 8,820 8,100 17,920 2,475 900 375 1,800 1,350 1,645 1,350 1,432,025 1,064,540 358,040 160,000 198,040 706,500 369,500 98,820 120,780 149,900 337,000 321,660 39,060 135,000 54,000 27,900 65,700 45,825 24,300 5,040 9,810 9,450 21,525 2,925 1,125 450 2,175 1,650 1,950 1,650 Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 77 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật 10 11 B Thi trấn Thường Tiń ̣ Thị trấn Phú Xuyên Thi trấn Tây Đằng ̣ Thị trấn Đại Nghĩa Thị trấn Vân Đình Khu vực nơng thơn Tổng 1,200 2,700 1,500 2,625 262,530 1,450,410 1,395 3,300 1,800 3,105 348,084 1,780,109 (Nguồn Quy hoạch chung thủ Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050) Như áp dụng biện pháp tiết kiệm nước cách rộng rãi, với mức tiết kiệm nước khiêm tốn 10% đến năm 2030 tiết kiệm 145.000m3 nước, đến năm 2050 tiết kiệm 178.000m3 nước Tính tốn với đơn giá nước 4.000 đ/1m3 đến năm 2030 ngày người dân thành phố tiết kiệm 580 triệu đồng tiền nước, đến năm 2050 ngày thành phố tiết kiệm 712 triệu đồng tiền nước Kết luận: Đây số không nhỏ thành phố cần phải xem xét cách nghiên túc Kiến nghị: Sử dụng thiết bị tiết kiệm nước đem lại hiệu ý nghĩa lớn mặt kinh tế mà cịn có ý nghĩa mặt xã hội, áp dụng triển khai thực tế lợi ích kinh tế mà mang lại Bằng cách vận động xây dựng hành lang pháp lý để dần định hướng định người dân sử dụng thiết bị tiết kiệm nước Làm cho người dân hiểu tiết kiệm nước làm cho tương lai họ 3.3.2 Lợi ích việc tái sử dụng nước mưa Nước mưa thu gom từ bề mặt không thấm nước để giảm thiểu lượng nước mưa chảy vào hệ thống thoát nước chung Ở nơi có lượng nước mưa trung bình cao 254mm năm hệ thống thu gom mái khuyến khích sử dụng hệ thống hiệu kinh tế Nước mưa lưu giữ bồn chứa nhằm phục vụ số mục đích sử dụng Phần tính tốn thu gom nước mưa đơn giản, vấn đề phụ thuộc vào lượng nước mưa hàng năm diện tích bề mặt thu gom Lượng nước mưa thu gom hàng năm: Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 78 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật Q=  RixAxCr Trong đó: Ri - Là lượng nước mưa trung bình hàng tháng( mm) A - Là diện tích hứng nước mưa( m2) Cr - Là hệ số chảy tràn bề mặt hứng nước mưa Trong trình thu gom nước mưa, tùy mục đích mà có cần xử lý hay khơng lượng nước thu cịn phụ thuộc vào hiệu suất trạm xử lý Ví dụ tính tốn: Tính toán lượng thu gom nước mưa năm cho bề mặt mái nhà có diện tích 100( m2) Tại Hà Nội có cường độ mưa trung bình năm q=484,6(l/s.ha) - Lưu lượng tính tốn Lưu lượng nước tính tốn hệ thống thoát nước mưa mái xác định theo công thức: Q = K F  q5 10000 ( l/s) Trong đó: - F : diện tích thu nước mưa, m2 F = Fmái + 0,3  Ftường - Fmái : diện tích hình chiếu mái, m2 Fmái =100 ( m2) - Ftường : diện tích tường đứng tiếp xúc với mái xây cao mái, m2 Ftường = ( m2) F = 100 ( m2) - K : hệ số lấy 2,0 - q5 : cường độ mưa l/s.ha tính cho địa phương có thời gian mưa phút chu kỳ vượt q cường độ tính tốn năm Hà Nội có q5 = 484,6 l/s.ha Q = K F  q5 = x(100x484,6)/10000 10000 = 9,69 (l/s) Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 79 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật Như vậy, tùy thuộc vào thời gian mưa hàng năm mà ta tận dụng nguồn nước mưa Nếu tính tiếng đồng hồ lưu lượng nước mưa thu từ mái nhà có diện tích 100( m2) Qthu = 60x60x9,69 = 34,8( m3) Căn vào ví dụ tính tốn ta thấy Hà nội nhà cần có mái nhà khoảng 50( m2) xây bể nước mưa có dung tích 5-6( m3) hàng năm theo tính tốn, với lượng mưa 1600mm/năm Hà Nội, đủ dùng để dội toilet cho năm, đồng thời làm chậm dòng chảy nước mưa nhiều Việc không khả thi, vấn đề việc nhận thức hiệu việc thu gom tận dụng nguồn nước mưa quý giá Khi khảo sát lượng nước sử dụng cho mục đích khác cho cơng trình, nước chia mục đích sử dụng nước khác Để nghiên cứu khả tái sử dụng nước mưa, chia bao gồm mục đích sử dụng yêu cầu chất lượng nước cao (như nước ăn uống, tắm rửa, vệ sinh cá nhân) mục đích khác khơng địi hỏi chất lượng q cao (nước dội nhà vệ sinh, giặt quần áo mục đích sử dụng bên ngồi nhà tưới vườn rửa xe) Mức độ tiêu thụ nước hộ gia đình nước sau: Ăn uống 15% Mục đích khác Hương sen 4% 5% Rửa 9% Tắm bồn 15% Xả nước vệ sinh 31% Máy giặt 20% Máy rửa bát 1% (Hình 58 Tỉ lệ lượng nước sử dụng hộ gia đình Anh) Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 80 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật Giặt 20% Xả nước vệ sinh 30% Ăn uống 10% Lau rửa 5% Tắm rửa 35% (Hình 59 Tỉ lệ lượng nước sử dụng hộ gia đình Canada) (Nguồn POST, 2000) Như lượng nước dùng cho xả vệ sinh số nước chiếm khoảng 30% lượng nước sinh hoạt Trong phạm vi luận văn này, tác giả khiêm tốn đặt mức tái sử dụng nước mưa để phục vụ cho 50% lượng nước xả vệ sinh tức chiếm 15% lượng nước sinh hoạt Như bảng thống kê lượng nước sinh hoạt cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tiết kiệm 218.000m3 nước, đến năm 2050 tiết kiệm 268.000m3 nước Tính tốn với đơn giá nước 4.000 đ/1m3 đến năm 2030 ngày người dân thành phố tiết kiệm 872 triệu đồng tiền nước, đến năm 2050 ngày thành phố tiết kiệm tỷ đồng tiền nước Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 81 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật 3.3.3 Lợi ích việc tái sử dụng nước thải Từ trạm xử lý nước thải tập trung: (Hình 60 Sơ đồ trạm xử lý nước thải thành phố Hà Nội) ( Nguồn Quy hoạch chung thủ đô Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050) Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 82 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật Bảng TT A II.1 a a1 a2 b b.1 b.2 II.2 II.3 II.3.A II.3.B 3 10 Tổng hợp nhu cầu dùng nước tưới cây, rửa đường thành phố Hà Nội Nhu cầu nước tưới cây, rửa đường 2030 2050 Hạng mục Khu vực thành thị Đô thi hạt nhân ̣ Khu nô ̣i đô Hà nội (từ vành đai trở vào) (từ vành đai đến sơng Nhuệ) Khu vực phát triển Khu vực phía Bắc sông Hồng Khu đô thị Mê Linh Khu đô thị Đông Anh Khu đô thị Long Biên - Gia Lâm Khu vực phía nam sơng Hồng (từ vành đai 3-4 ) Các đô thị vệ tinh Đô thị Sơn Tây Đơ thị Hịa Lạc Đơ thị Xn Mai Đơ thị Phú Xun Đơ thị Sóc Sơn Các thị trấn Thị trấn sinh thái Phúc Thọ Quốc Oai Chúc Sơn Thị trấn khác Thị trấn Phù Đổng (mới) Thị trấn Kim Hoa (mới) Thị trấn Nỉ (mới) Thi trấ ̣ n Phùng Thi trấn Liên Quan ̣ Thi trấn Phúc Thọ ̣ Thi trấn Kim Bài ̣ Thi trấn Thường Tiń ̣ Thị trấn Phú Xuyên Thi trấn Tây Đằng ̣ Thị trấn Đại Nghĩa 112,582 83,916 29,810 14,400 15,410 54,106 31,606 8,843 9,666 13,097 22,500 24,786 3,240 10,800 3,960 2,286 4,500 3,880 2,088 396 882 810 1,792 247 90 38 180 135 165 135 120 270 150 135,043 98,294 32,224 14,400 17,824 66,071 35,741 10,329 11,486 13,926 30,330 32,166 3,906 13,500 5,400 2,790 6,570 4,583 2,430 504 981 945 2,153 293 113 45 218 165 195 165 140 330 180 Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 83 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật 11 B Thị trấn Vân Đình Khu vực nơng thơn Tổng nhu cầu dùng nước tưới cây, rửa đường toàn thành phố làm tròn 263 26,253 311 34,808 139000 170000 ( Nguồn Quy hoạch chung thủ đô Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050) Như theo số liệu quy hoạch chung xây dựng thủ lượng nước cần dùng để tưới cây, rửa đường đến năm 2030 139.000 m3/ngđ, đến năm 2050 170.000 m3/ngđ Trong phạm vi Luận văn tác giả đề cấp tới vấn đề tái sử dụng nước sau xử lý vào mục đích tưới cây, rửa đường Như tác giả đề xuất dùng nguồn nước sau xử lý trạm xử lý nước thải để phục vụ lượng nước tưới cây, rửa đường Tính tốn cho năm 2030: Theo đơn giá nước cấp khu vực thì, giá 1m3 nước dành cho kinh doanh, du lịch 4000/1m3 Như vậy, tổng chi phí nước để phục vụ dội nhà vệ sinh, tưới rửa đường là: + Trung bình ngày: Gtngày = 139.000*4000 = 556 triệu đồng + Trung bình tháng: Gttháng = 556*30 =16,7 tỷ đồng + Trung bình năm: Gtnăm = 16,7*12 = 200 tỷ đồng Như vậy, năm thành phố phí khoảng 200 tỷ đồng tiền nước để cấp cho nhu cầu tưới cây, rửa đường Tuy nhiên thành phố tái sử dụng lại lượng nước thải sau xử lý để dùng vào nhu cầu tưới rửa đường thành phố tiết kiệm khoản chi phí là: Gtk = Gt – Gxl ( VND) Trong đó: Gtk : chi phí tiết kiệm ( VND) Gt : chi phí dùng nước cấp để sử dụng ( VND) Gxl : chi phí xử lý nước thải để tái sử dụng ( VND) Như tính tốn chi phí xử lý lượng nước thải để tái sử dụng nước thải là: Gxl = Q.gxl ( VND) Q : lượng nước cần xử lý, Q =139.000 ( m3/ngđ) Gxl : chi phí xử lý 1m3 nước thải, gxl = 1236 ( VND/1m3) Chi phí xử lý lượng nước thải để tái sử dụng là: Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 84 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật + Trung bình ngày: Gxlngày = 139.000x1236 = 171,8 triệu đồng + Trung bình tháng: Gxltháng = 171,8x30 = 5,2 tỷ đồng + Trung bình năm: Gxlnăm = 5,2 x12 = 62 tỷ đồng Giá trị doanh nghiệp tiết kiệm năm là: Gtknăm = Gtnăm – Gxlnăm (VND) Gtknăm = 200 – 62 = 138 tỷ đồng Vậy năm thành phố tiết kiệm khoảng 138 tỷ đồng Tương tự tính tốn đến năm 2050 năm thành phố tiết kiệm khoảng 169 tỷ đồng Ở đề cập tới việc tái sử dụng nước thải vào nhu cầu tưới cây, rửa đường nên đề cấp tới việc tái sử dụng nước thải sau xử lý vào mục đích sử dụng khác dội nhà vệ sinh, dùng để cấp nước chữa cháy, cấp nước cho xây dựng, làm hồ điều hịa cảnh quan khu vực tiếp kiệm tiền với số lớn nhiều Đặc biệt lượng nước thải sau xử lý cịn lại sử dụng bổ sung nguồn nước ngầm góp phần cân vịng tuần hồn nước đảm bảo mơi trường Như tính tốn trên, lượng nước tiết kiệm ngày đến năm 2030 năm 2050 thống kê sau: Bảng 10 TT Tổng hợp lượng nước tiết kiệm cho thành phố Hà Nội Thành phần Lượng nước tiết kiệm nhờ áp dụng biện pháp tiết kiệm nước Lượng nước tiết kiệm nhờ tái sử dụng nước mưa cho xả vệ sinh Lượng nước tiết kiệm nhờ tái sử dụng nước từ trạm xử lý nước Năm 2030 Năm 2050 145.000m3/ngđ 178.000m3/ngđ 218.000m3/ngđ 268.000m3/ngđ 139.000m3/ngđ 170.000m3/ngđ thải Tổng 502.000m3/ngđ 616.000m3/ngđ Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 85 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật Trong phạm vi luận văn này, tác giả mạnh dạn đề xuất dự kiến giảm công suất khai thác nhà máy nước sông Hồng sông Đuống đến năm 2030 xuống 199.000m3/ngđ 199.000m3/ngđ; đến năm 2050 xuống 292.000m3/ngđ 342.000m3/ngđ Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 86 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Đề tài “ Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn 2050” rõ lợi ích tiềm việc tiết kiệm nước, sử dụng nước mưa, tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý việc cấp nước thị Nó khơng giúp giảm gánh nặng cung cấp nước mà cịn góp phần bảo vệ mơi trường, góp phần tiết kiệm nguồn tài ngun nước, đảm bảo cho vịng tuần hồn nước, tính bền vững cấp nước - Đề tài cho thấy phạm vi tái sử dụng nước thải sinh hoạt lớn đô thị, nông nghiệp, công nghiệp, Tuy nhiên để tái sử dụng có hiệu cần phải lựa chọn dây chuyền cơng nghệ phù hợp cho đối tượng tái sử dụng nước Để lựa chọn dây chuyền công nghệ tái sử dụng nước thải cần vào nhu cầu sử dụng nước thải đối tượng sau tính đến yếu tố khác - Trong phạm vi đề tài này, tác giả đề cập đến việc tiết kiệm nước; thu gom tái sử dụng nước mưa cho dội rửa nhà vệ sinh, đồng thời bổ cập cho nguồn nước ngầm góp phần giảm úng ngập cho thành phố Hà Nội tái sử dụng nước thải phục vụ cho tưới rửa đường, đồng thời dùng để bổ cập nguồn nước ngầm Nếu tâm làm tốt hướng tới cấp nước bền vững Kiến nghị - Các cá nhân, tổ chức, doanh nghiệp nhà nước cần phổ biến sâu rộng việc sử dụng nước hợp lý, vấn đề sử dụng nước mưa tái sử dụng nước thải sau xử lý để bảo vệ hành tinh sống - Mỗi chúng cần nâng cao ý thức sử dụng nguồn nước, tránh gây lãng phí, tận dụng triệt để - Đề nghị quan chức kiện toàn văn bản, luật định đầu tư dự án, thiết kế, thi công liên quan đến vấn đề cấp thoát nước, xử lý nước vấn đề bảo vệ mơi trường - Tun truyền, khuyến khích người dân áp dụng biện pháp tiết kiệm nước để giảm gánh nặng việc cung cấp nước Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 87 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật - Khuyến khích hộ gia đình, quan, tịa nhà, cơng trình cơng cộng xây dựng hệ thống thu gom nước mưa, có hỗ trợ tài chính, sách hỗ trợ vay vốn, thuế để người dân chủ đầu tư dự án nhân rộng việc thu gom nước mưa, việc làm có nhiều lợi ích giảm thiểu lượng nước cấp từ nhà máy nước đồng thời cịn có ý nghĩa lớn lao làm giảm úng ngập thủ đô Hà Nội - Các khu vực xây dựng mới, khuyến khích chủ đầu tư xây dựng hồ chứa nước thải sau xử lý để phục vụ cho việc tưới cây, rửa đường dự phòng chữa cháy thị, thị lân cận - Thành phố cần quản lý tổng hợp nguồn nước sử dụng cấp nước đô thị, nhằm hướng tới việc cấp nước bền vững cho đô thị - Tiết kiệm nước nhu cầu cần thiết việc cần phải làm lời nói cổ vũ hơ hào khơng hiệu đem lại khơng thực cao Chính phạm vi đề tài tác giả xin kiến nghị số giải pháp nhằm đưa vấn đề tiết kiệm nước vào sống như: + Tạo hành lang pháp lý để khuyến khích bắt buộc tổ chức, nhà sản xuất, cá nhân đưa sản phẩm dùng nước có yếu tố tiết kiệm Có khuyến khích sản phẩm có giải pháp tiết kiệm nước chiếm ưu thị trường + Tuyên truyền giáo dục cộng đồng ý thức tiết kiệm nước Tiết kiệm nước đem lại lợi ích trước mắt lâu dài cá nhân người xã hội Giúp người nhận thức tiết kiệm nước không quyền lợi thân mà nghĩa vụ với xã hội Chứng minh cho người thấy tiết kiệm tài nguyên nước kéo dài tương lai xã hội + Có sách nhằm khuyến khích việc tiết kiệm nước Bên cạnh có sách khơng khuyến khích dùng nhiều nước Chỉ có đưa tiết kiệm nước vào sống Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 88 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt PGS.TS Lều Thọ Bách; D.Xanthoulis; Wang Chengduan; Hans Brix Xử lý nước thải chi phí thấp Nhà xuất xây dựng, 2010 PGS.TS Trần Đức Hạ Xử lý nuớc thải đô thị Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2006 PGS.TS Trần Đức Hạ Xử lý nuớc thải sinh hoạt quy mô vừa nhỏ Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2006 PGS.TS Trần Đức Hạ Xử lý nước thải đô thị Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 PGS, TS Hoàng Văn Huệ; PGS, TS Trần Đức Hạ Thoát nước tập II- Xử lý nước thải Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2002 Peter Werner; Gunda Rostel; Lothar Fuchs; Catalin Stefan Quản lý tích hợp tài nguyên nước Việt Nam Luật bảo vệ môi trường 2005 QCVN 01:2008/BXD quy hoạch xây dựng 10 11 QCVN 14:2008/TNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia nước thải sinh hoạt GS TS Lâm Minh Triết” Xử lý nước thải đô thị & công nghiệp”, NXB Đại học Quốc Gia TP.HCM, 2004 Quy hoạch chung xây dựng thủ đô Hà Nội đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2050 12 Quy hoạch cấp nước thủ Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Tiếng Anh Asano and Levine, 1998 J.Y.Chu et al 2004 Metcalt&Eddy, Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse, Fourth Edition, 2004) Boers, T.M & Ben-Asher, J (1982) A review of rainwater harvesting Agricultural Water Management, volume 5, no 2, pp145-158, May 1982 Bray, R & Grant, N (2002) Rainwater re-use: Uplands co-housing scheme, Stroud, Gloucestershire Proc of 22nd meeting of the Standing Conference on Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh 89 Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật Stormwater Source Control: Quantity and Quality Coventry University, 13th February 2002 Brewer, D., Brown, R & Stanfield, G (2001) Rainwater and greywater in buildings: project report and case studies Technical Note TN 7/2001, BSRIA, Berkshire Coombes, P., Frost, A & Kuczera, G (2001) Impact of rainwater tank and on-site detention options on stormwater management in the Upper Parramatta river catchment University of Newcastle, Callaghan, Australia Coombes, P.J (2002) Rainwater tanks revisited: new opportunities for urban water cycle management PhD thesis Newcastle University, New South Wales, Australia Nghiên cứu giải pháp cấp nước bền vững cho thành phố Hà Nội đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Học viên thực hiện: Liêu Quang Hải Cán hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Việt Anh