công nghệ xử lý nước thải trên thế giới và việt nam – phương pháp tiếp cận mới

CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM – PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN MỚI Wastewater treatment technologies worldwide and in Vietnam – new approaches PGS TS Nguyễn Việt Anh, Phó viện trưởng, Viện Khoa học Kỹ thuật Môi trường (IESE), Trường Đại học Xây dựng ĐT: (04) 3628 4509, DĐ: 091320.9689 E-mail: vietanhctn@gmail.com Thế giới chuyển đổi thách thức lĩnh vực vệ sinh mơi trường Trên Thế giới, q trình thị hóa khơng ngừng gia tăng Dự báo vòng thập kỷ tới, gần 60% dân số giới (khoảng tỷ người) trở thành cư dân thị Tốc độ thị hóa diễn nhanh nước phát triển, nơi mà tháng lại có thêm triệu người đến sinh sống đô thị Ở châu Phi châu Á, dân số đô thị tăng gấp đôi từ năm 2000 đến năm 2030 Trong thập kỷ tiếp theo, khoảng 95% tăng trưởng dân số đô thị tập trung nước phát triển Thách thức sức ép ngày gia tăng tới nguồn nước từ q trình thị hóa, phát triển cơng nghiệp bất ổn biến đổi khí hậu, thiên tai mâu thuẫn – chí tranh chấp – đối tượng sử dụng nước đô thị Toàn Thế giới nỗ lực, chủ động tham gia giải thách thức tài nguyên nước bối cảnh thị hóa Nước sức khỏe hai số nhu cầu người Hiện nay, tỉ người Thế giới chưa tiếp cận với nước uống sạch, hai tỉ người khơng có điều kiện vệ sinh đầy đủ Mỗi năm, có gần ba triệu người, chủ yếu trẻ em chết bệnh có liên quan đến nước, bệnh tiêu chảy Nhiều người khác bị ốm thiểu bệnh truyền nhiễm liên quan đến nước, chủ yếu nguồn cung cấp nước khơng an tồn, vệ sinh khơng đầy đủ Kinh nghiệm Trung Quốc: Dân số Trung Quốc chiếm 20% dân số giới, diện tích nước chiếm 7% toàn cầu Vấn đề lớn mà Trung Quốc gặp phải phát triển nóng vấn đề tài nguyên môi trường Tại Trung Quốc hầu hết nguồn nước sinh hoạt bị ô nhiễm chất thải người chất nhiễm cơng nghiệp Theo tính tốn Cơ quan bảo vệ môi trường quốc gia Trung Quốc (SEPA), vòng 15 năm tới, Trung Quốc đặt mục tiêu trở thành xã hội sung túc - GDP tăng gấp sần - Trung Quốc trì mức sản xuất tiêu dùng nhiễm tiêu thụ lượng nước tăng gấp lần Chính phủ Trung Quốc có nhận thức : "không nên theo lối cũ gây ô nhiễm môi trường sau xử lý" Thay tập trung vào tăng trọng kinh tế, Trung Quốc ý tới bảo tồn lượng bảo vệ môi trường Đồng thời, Trung Quốc thi hành sách cơng nghiệp nghiêm ngặt, cấm doanh nghiệp dự án hạ tầng sở gây ô nhiễm môi trường lãng phí tài nguyên Chỉ riêng năm 2005, gần 30.000 vụ vi phạm môi trường bị điều tra trừng phạt, 2.609 doanh nghiệp buộc phải ngưng hoạt động đóng cửa Trong năm đầu thực kế hoạch năm lần thứ 10, Trung Quốc đầu tư tổng cộng 600,6 tỷ NDT (khoảng 72,3 tỷ USD) cho phịng chống kiểm sốt nhiễm mơi trường Vấn đề bảo vệ môi trường chất lượng sống ưu tiên chương trình phát triển kinh tế năm tới Trung Quốc Trung Quốc tiếp tục tăng cường đầu tư vào công tác xử lý ô nhiễm, xây dựng môi trường sinh thái, nâng tổng vốn đầu tư cho công tác bảo vệ môi trường lên tới 1400 tỷ nhân dân tệ, chiếm khoảng 1,5% GDP kỳ Tính đến cuối năm 2008, Trung quốc có 35 nghìn doanh nghiệp thuộc ngành công nghiệp bảo vệ môi trường Theo số thống kê, vốn đầu tư 4000 tỷ nhân dân tệ dùng để mở rộng kích cầu nước Trung Quốc, có 300 tỷ nhân dân tệ đầu tư trực tiếp vào ngành liên quan tới bảo vệ mơi trường Ngồi ra, Trung Quốc khơng dựa vào vốn đầu tư phủ để thúc đẩy phát triển ngành công nghiệp bảo vệ môi trường trước kia, mà thông qua cho phép doanh nghiệp bảo vệ môi trường niêm yết để huy động vốn đầu tư thu hút vốn đầu tư xã hội, khiến ngành cơng nghiệp khơng ngừng thị trường hóa Ví dụ, thành phố Giang Âm, tỉnh Giang Tơ miền đơng Trung Quốc, vốn Chính phủ chiếm gần 20% tổng vốn đầu tư xử lý nước thải Ở Việt Nam, q trình thị hóa diễn mạnh mẽ Cả nước có gần 760 thị từ loại trở lên trung bình tháng lại có thêm thị đời Dự báo vài thập kỷ tới, Việt Nam trở thành quốc gia có kinh tế đô thị Những hướng tiếp cận nhằm mục tiêu phát triển thị bền vững (a) Thốt nước bề mặt bền vững (Sustainable urban drainage solutions – SUDS) Các hệ thống thoát nước truyền thống thường thiết kế để vận chuyển nước mưa khỏi nơi phát sinh nhanh tốt Chi phí cho xây dựng vận hành, bảo dưỡng đường cống thoát nước thường lớn, công suất chúng lại có giới hạn khơng dễ nâng cấp Cách làm dẫn đến nguy ngập lụt, xói mịn đất ô nhiễm vùng hạ lưu tăng Việc dẫn dòng chảy bề mặt xa thải làm khả bổ cập chỗ cho tầng nước ngầm quí giá Phát khắc phục tồn trên, gần đây, người ta nghiên cứu áp dụng giải pháp kỹ thuật thay thế, theo phương thức tiếp cận mới: hướng tới việc trì đặc thù tự nhiên dịng chảy dung lượng, cường độ chất lượng; kiểm soát tối đa dòng chảy từ nguồn, giảm thiểu tối đa khu vực tiêu thoát nước trực tiếp, lưu giữ nước chỗ cho thấm xuống đất, đồng thời kiểm sốt nhiễm Đó ngun lí SUDS Cách tiếp cận thoát nước mưa bền vững SUDS chậm, khơng phải nhanh, để tránh lượng mưa tập trung lớn thời gian ngắn Tiết diện cống khó đáp ứng lượng mưa lớn, tốn mà nước tràn cống, gây ngập đường, lụt nhà Vì vậy, phải tổ chức thoát nước mưa, kết hợp biện pháp khác cách đồng bộ, cho dòng chảy tập trung chậm Sử dụng hồ điều hòa diện tích thu gom truyền dẫn nước mưa để lưu giữ nước cách làm phổ biến Bên cạnh đó, sử dụng thân diện tích bề mặt thành phố, tăng cường việc cho nước mưa thấm tự nhiên xuống đất qua thảm cỏ xanh, đồng thời cải tạo cảnh quan điều hịa tiểu khí hậu Trong trường hợp khả kiểm sốt dịng chảy chỗ bị hạn chế, phân tán dịng chảy theo lưu vực nhỏ, dẫn nước giải pháp sử dụng kênh mương hở nông, lưu giữ nước mưa hồ chứa cho thấm xuống đất khu vực thích hợp Để ngăn ngừa kiểm sốt nhiễm, áp dụng giải pháp xử lý chỗ bãi đất thấm, hồ lắng, bãi lọc ngầm trồng cây, vv Cũng liên quan đến nước thị, đô thị cũ, nơi điều kiện không cho phép thay từ hệ thống thoát nước chung sang hệ thống nước riêng, việc kiểm sốt dịng thải từ giếng tràn tách nước mưa hay dòng nước thải xả tràn lưu lượng lớn trực tiếp nguồn vấn đề cộm nhiều đô thị Thế giới Người ta phải tìm cách thu gom, tạm lưu giữ dịng thải dung tích chứa trời mưa, xử lý đến mức độ an toàn xả ngồi mơi trường hay đưa xa xuống phía hạ lưu (Paris, London, Tokyo, …) Bức tranh học kinh nghiệm lớn cho Hà Nội đô thị khác Việt Nam, để tránh chi phí khổng lồ phải cải tạo hệ thống thoát nước (b) Quản lý tổng hợp tài nguyên nước Quản lý tài nguyên nước tổng hợp trình quản lý tài ngun nước đồng thời có tính đến mục đích sử dụng nước đối lập Quản lý tài nguyên nước thực mang tính tổng hợp cho phép cung cấp đủ thực phẩm, hệ thống hạ tầng đô thị, lượng dịch vụ có giá trị khác đồng thời trì mơi trường lành mạnh Hình Sơ đồ quản lí tổng hợp tài ngun nước Cơng viên sắc màu (Cơn Minh, Trung Quốc) Hình Giới thiệu mơ hình quản lý tổng hợp tài ngun nước khu tổ hợp nghiên cứu - sản xuất – dịch vụ Công viên Bảy sắc màu Trung Quốc Đây dự án Thế giới áp dụng cách đồng phương thức quản lí tổng hợp nguồn nước, nước bền vững vào thực tế quy mô lớn Nước cấp sinh hoạt tổ hợp xử lí cơng nghệ lọc màng, sản xuất nước uống trực tiếp Nước thải tách riêng thành đường ống vận chuyển nước đen (từ toilet) nước xám Nước đen đưa Trạm xử lí nước thải, xử lí tới bậc 3, tái sử dụng làm nước dội toilet, cứu hỏa, làm mát, tưới cây, rửa đường Nước xám xử lí sơ tái sử dụng làm nước tưới Nước mưa, phần thoát sông, phần thu gom chảy qua bãi lọc ngập nước trồng thực vật để kiểm soát chất lượng trước chảy hồ sinh thái Công viên Đây nguồn cấp nước cho Trạm xử lí nước cấp khu vực Rác thải hữu từ sinh hoạt, chăn nuôi, trồng trọt thu gom chế biến thành phân vi sinh compost, dùng để cung cấp cho hộ nông dân tổ hợp, bón cho trồng Cơng viên Tổ hợp có tổng diện tích 300 ha, khởi cơng xây dựng 12/2009, dự kiến hồn thành đưa vào sử dụng năm 2011 Việc xử lý kết hợp loại chất thải có nguồn gốc hữu đô thị để tận thu tài nguyên, giải đề nan giải quản lý chất thải thị có tiềm vơ vùng to lớn Có thể quy hoạch trạm xử lý chất thải quy mô phù hợp thành phố, nhằm giảm chi phí vận chuyển dễ tái sử dụng thu tài nguyên thu hồi Sau phân loại rác nhà máy, thành phần vô vận chuyển đến bãi chôn lấp, thành phần hữu ủ kỵ khí kết hợp với bùn bể tự hoại, bùn từ trạm xử lý nước thải để thu hồi biogas, bã bùn sử dụng làm phân bón nơng nghiệp, làm khô đốt để phát điện Nước thải, nước tách từ bùn sau phân hủy xử lý tái sử dụng thành phố Trong khuôn khổ dự án Nghị định thư: ‘’Quản lý tổng hợp chất thải đô thị Việt Nam, nghiên cứu điển hình thành phố Hà Nội’’ (Dự án Semi-San), hợp tác trường ĐHTH Darmstadt (Đức) Đại học Xây dựng, Bộ KH&GD Đức (BMBF) Bộ KH&CN Việt Nam tài trợ, nhóm nghiên cứu thực đánh giá khả phân hủy bùn bể tự hoại rác hữu chế độ lên men nóng (55°C), hiệu suất trình xử lý, yếu tố ảnh hưởng, từ đó, tối ưu hóa thông số hoạt động pH, tỷ lệ phối trộn hỗn hợp chất thải, xác định cân dinh dưỡng tối ưu, tải trọng hữu tải trọng thủy lực tối ưu cho trình xử lý Kết thí nghiệm cho thấy, rác nhà bếp rác chợ nguồn chất thải có hàm lượng chất hữu cao, giàu nguồn C, khí bùn bể tự hoại lại giàu nguyên tố dinh dưỡng N Như vậy, việc kết hợp hai nguồn thải q trình lên men kị khí hợp lý để tối ưu hóa việc cân nguyên tố q trình xử lý thu hồi khí biogas Hình giới thiệu mơ hình quản lý tổng hợp chất thải đề xuất nhóm nghiên cứu Semi-san Hình Mơ hình quản lý tổng hợp chất thải đô thị Semi-San Tiết kiệm nước xu tất yếu Singapore phấn đấu giảm tiêu chuẩn dùng nước đầu người từ 160 lít/ngày xuống cịn 155 lít/ngày vào năm 2012 sau 150 lít/ngày Australia đạt mục tiêu giảm từ 300 lít/người.ngày xuống 150 lít/người.ngày vào năm 2030 (Larsen T., 2011) (c) Quản lý nước thải phân tán Các hệ thống thoát nước tập trung thường xây dựng cho khu trung tâm thị, có mật độ dân số cao, có điều kiện xây dựng đồng Tuy nhiên, phương thức nước truyền thống có nhiều hạn chế, thế, ngày Thế giới người ta khuyến khích áp dụng mơ hình phân tán, đặc biệt cho khu đô thị mới, vùng ven đô, nông thơn, với cơng trình thu gom, xử lý, xả hay tái sử dụng nước thải cho hộ riêng lẻ (giải pháp chỗ) khu dân cư (giải pháp phân tán theo cụm) Mơ hình có ưu điểm sau: - Giảm chi phí đầu tư xây dựng, vận hành bảo dưỡng, nhờ tránh tuyến cống nước dài, đường kính độ sâu lớn, trạm bơm nước thải; tránh nhược điểm hệ thống thoát nước tập trung kỹ thuật thiết bị phức tạp, đường cống rò rỉ, rủi ro lớn - Cho phép sử dụng giải pháp cơng nghệ đơn giản, chi phí thấp, tận dụng triệt để điều kiện tự nhiên để xử lí nước thải, phân tán quỹ đất u cầu Các mơ hình quản lí, chế tài áp dụng linh hoạt tùy theo điều kiện cụ thể - Dễ quy hoạch thực quy hoạch Cho phép phân đợt xây dựng, đầu tư hợp phần kỹ thuật bước theo khả tài Quy mơ đầu tư sát với yêu cầu hơn, tránh lãng phí - Cho phép tái sử dụng chỗ nước thải sau xử lí (rửa, tưới, bổ cập nước ngầm) chất dinh dưỡng tách (bón trồng), Trong số trường hợp, xử lí nước thải trạm phân tán đạt mức độ xả môi trường, xả nước thải sau xử lí vào mạng lưới nước mưa, nhờ tiết kiệm đáng kể chi phí xây dựng quản lí đường cống nước Hình Các bể xử lý nước thải phân tán Viện KH&KTMT, ĐHXD thiết kế chế tạo: (a) Bể AFSB-F; (b) Bể BASTAFAT-F Hình Bể xử lí nước thải chỗ chế tạo sẵn AFSB lắp đặt cho Công ty Vicostone (Vinaconex) Quản lý nước thải phân tán tạo điều kiện để phát triển áp dụng giải pháp công nghệ xử lý nước thải bùn cặn, tái sử dụng phong phú Nhóm nghiên cứu Quản lí nước thải phân tán (DESA) Viện KH&KTMT, ĐHXD nghiên cứu chế tạo thành công hệ thống xử lí nước thải chỗ BASTAFAT AFSB, kết hợp xử lí kị khí xử lí hiếu khí, composite hay BTCT Hiệu suất xử lí hệ BASTAFAT đạt mức A theo QCVN 14:2008/BTNMT QCVN 24/2009-BTNMT, cho phép xả nước thải sau xử lí mơi trường hay tái sử dụng (Hình 3, 4) (d) Tái sử dụng nước dinh dưỡng nguồn tài nguyên giá trị Tái sử dụng nước thải, bùn cặn nông nghiệp trở thành truyền thống nông thôn vùng ven đô Việt Nam, tạo nhiều công ăn việc làm mang lại nhiều giá trị kinh tế Tuy nhiên, nay, vấn đề bị bỏ ngỏ, xem xét, cân nhắc đến khâu quy hoach đô thị hay phát triển dự án vệ sinh đô thị nông thôn Trên thực tế, lượng nước Trái đất ngày trở nên khan nhiễm, chí ngày có nhiều mâu thuẫn xung đột, biện pháp giải xung đột tái sử dụng nước thải nông nghiệp Về mặt chất lượng, nước thải chứa chất dinh dưỡng chủ yếu cần thiết cho trồng (nitơ, phốtpho, kali) số chất dinh dưỡng hàm lượng thấp khác đồng, sắt kẽm, Sử dụng nước thải sau xử lý phù hợp để tưới giảm nhu cầu phân bón hạn chế nhiễm mơi trường khai thác, sản xuất, sử dụng phân bón hố học nông nghiệp Bên cạnh chất dinh dưỡng có lợi cho trồng, nước thải cịn chứa chất gây ô nhiễm chất độc hại khác Các mầm bệnh cư trú phân virut gây bệnh, vi khuẩn, động vật đơn bào giun sán, tồn với số lượng lớn Nước thải, nước thải cơng nghiệp, chứa hợp chất có hại cho người thực vật, ví dụ kim loại nặng, chất hữu bền vững, vv Ở nhiều nước, việc thu gom, tái sử dụng nước thải đô thị áp dụng phổ biến, với hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật kèm, khuyến khích cộng đồng chập nhận Điển hình kinh nghiệm Singapore, nơi áp dụng Quản lý tổng hợp nguồn nước chiến lược quốc gia Nước thải xử lý thành nước cấp sinh hoạt nước uống (hiện chiếm 15% tổng lượng nước sử dụng quốc gia này, tăng lên 50% Hợp đồng mua nước thô từ Malaysia chấm dứt) Từ ‘’nước mới’’ sử dụng cho mặt hàng Ở số nước khác Mỹ, Australia, Nhật, danh từ ‘’nước tái sinh’’ sử dụng thay cho ‘’nước thải’’ Nhu cầu nước tái sinh đánh giá dựa vào nhu cầu nước cấp sử dụng cho đối tượng khác Lượng nước cung cấp cho thị ngồi nhu cầu có yêu cầu chất lượng cao (nước uống, nấu ăn, giặt giũ rửa chén) lượng nước cung cấp cho nhu cầu cịn lại khơng địi hỏi chất lượng cao nước sử dụng cho dội rửa toilét cở sở kinh doanh khu thương mại, rửa đường, tưới công viên tưới khoảng xanh, chữa cháy, sử dụng dịch vụ xây dựng, v.v Nếu thay lượng nước có chất lượng nước ăn uống nước tái sinh cho đối tượng sử dụng có chất lượng thấp tiết kiệm lượng lớn nguồn nước thiên nhiên khai thác giảm chi phí xử lý Theo Nguyễn Phước Dân (2010), nước tái sinh thu từ việc xử lý tăng cường dòng trạm xử lý nước thải sinh hoạt tập trung phân tán TP HCM đạt chất lượng yêu cầu Nếu thành phố có sách hợp lý khuyến khích bắt buộc sử dụng nước tái sinh cho đối tượng sử dụng nhiều nước, nhu cầu nước tái sinh lên đến 1,5 triệu m3/ngày, giúp cho thành phố tiết kiệm khoảng 10 tỷ đồng/ngày, chủ động nguồn nước khai thác ngày hạn hán, giảm thiểu phụ thuộc việc cấp nước từ hồ đầu nguồn Trị An Dầu Tiếng, giảm thiểu ô nhiểm nước ngầm/nước mặt giảm số áp lực khai thác nguồn nước 20% Khi xây dựng kế hoạch cho ứng dụng nước tái sinh yêu cầu sau cần xem xét: (i) lượng nước tái sinh, (ii) chất lượng nước nhằm giảm thiểu rủi ro cho sức khỏe cộng đồng (iii) công nghệ xử lý khả tu bảo dưỡng Một số hướng công nghệ phát triển ứng dụng (a) Lọc màng Lọc màng trình phân tách phần tử qua lớp vách ngăn (màng) pha lỏng nhờ lực tác dụng Lực tác dụng nhờ chênh lệch áp suất (∆P), hiệu điện (∆E), nồng độ dung dịch (∆C), Màng ngăn làm vật liệu đặc biệt, có lỗ rỗng với kích thước định, có khả cho qua hay giữ lại phần tử định dung dịch Nghiên cứu ứng dụng lọc màng xử lý nước cấp nước thải coi cách mạng quan điểm khả ứng dụng công nghệ xử lý nước nước thải, năm 1980s kỷ trước Màng lọc chế tạo từ vật liệu có nguồn gốc vơ gốm nấu chảy, hợp chất Cácbon, Silic, Zicron, , từ nguồn gốc hữu cao su, vải amiang, axetat xellulo, Poly-ethylen, Poly-propylen, Bề dày màng từ 0,05 m - mm Các lỗ nhỏ màng chế tạo cách chiếu tia phóng xạ, lazer, sử dụng hóa chất, điều kiện nhiệt độ, áp suất, thích hợp Căn theo chế chuyển dịch phần tử qua màng, lực tác dụng, loại vật liệu màng, kích thước lỗ rỗng, phân loại trình lọc màng thành: Vi lọc (Microfiltration - MF), Siêu lọc (Ultrafiltration - UF), Lọc Nano (Nanofiltration - NF), Thẩm thấu ngược (Reverse Osmosis - RO hay Hyper Filtration), Điện thẩm tách (Electro Dialys - ED) Điện thẩm tách đảo chiều (Reverse Electro Dialys - EDR) Cơng nghệ màng có nhiều ưu điểm như: Chất lượng nước sau xử lý cao; Không yêu cầu điều chỉnh liều lượng nồng độ hóa chất; Khơng sinh sản phẩm phụ; Là công đoạn xử lý riêng biệt, chủ động; Cho phép giảm liều lượng Clo khử trùng; Thiết bị gọn nhẹ; Dễ dàng thực tự động hóa; vv Cơng nghệ màng ứng dụng xử lý nước thải để tách nước sau xử lý sinh học khỏi bùn hoạt tính từ bể Aeroten (thay cho bể lắng đợt 2) – gọi bể sinh học với màng lọc (Membrane bioreactor - MBR), xử lý bậc để tái sử dụng lại nước thải, gần để tách pha lỏng bể phản ứng kỵ khí Các nước đầu nghiên cứu, chế tạo, ứng dụng công nghệ màng là: Mỹ, Nhật, Đức, Anh, Israel, vv Bể sinh học màng vi lọc kết hợp hai trình đơn nguyên: (1) Phân hủy sinh học chất hữu (2) kỹ thuật tách sinh khối vi khuẩn màng vi lọc (micro-flitration) Trong bể trì hệ bùn sinh trưởng lơ lửng, phản ứng diễn bể giống q trình sinh học thơng thường khác, nước sau xử lý tách bùn hệ màng vi lọc (MF) với kích thước màng dao động khoảng 0,1-0,4µm (Manem Sanderson, 1996) Hệ thống MBR có hai dạng chủ yếu : (1) MBR đặt ngập mà mặt màng phần lớn đặt chìm trong bể phản ứng sinh học dòng thấm tháo cách hút áp lực (Hình 5a); (2) MBR đặt bể phản ứng (hoặc MBR tuần hoàn), hỗn hợp lỏng tuần hoàn lại bể phản ứng áp suất cao thơng qua module màng (hình 5b) Dịng thấm qua màng vận tốc chảy ngang qua màng cao Màng rửa khí làm nước rửa ngược hóa chất Hình 5a Hệ thống MBR với module màng đặt ngập bể phản ứng sinh học Hình 5b Hệ thống MBR với module màng đặt bên bể phản ứng sinh học Hình 5c Mơ đun lọc dạng sợi lắp đặt vào MBR Q trình MBR vận hành nồng độ MLSS cao, từ gia tăng khả xử lý chất, hạn chế bùn thải kích thước cơng trình xử lý Hơn nữa, khơng giống hệ thống xử lý truyền thống, chọn lọc vi sinh diện thiết bị phản ứng khơng cịn phụ thuộc vào khả hình thành bơng bùn sinh học tính lắng khả tách dòng mà phụ thuộc vào màng Một số trình ứng dụng MBR xử lý nước thải nêu bảng sau (Nguyễn Phước Dân, 2010) Trở ngại lớn công nghệ đầu tư đắt, màng tắc, yêu cầu thay thế, vào chi phí lượng Với trạm xử lý quy mơ nhỏ, MBR áp dụng có chuẩn bị kỹ đồng Bảng 1: Kết thực nghiệm ứng dụng MBR xử lý nước thải Nước thải Bùn hoạt Nước thải sinh Nước thải Nước thải Thơng số nhà máy tính thông hoạt đô thị sinh hoạt kem thường Loại màng kgCOD/m3.ngà y F/M, g/g.ngày MLSS, g/l SRT COD khử (%) Nguồn MF 0,1 µm MF 0,1 µm MF 0,1 µm UF - 1,5 1,2 0,47 12,8 0,8 – 1,9 0,1 0,1 0,2 - 0,2 – 0,6 14 11 2,5 – 3,0 16 2,5 – 4,0 50 – 100 50 25 > 95% Yamamoto cùng cộng sự (1989) 96 Buission cùng cộng sự (1998) 96 Trouve cùng cộng sự (1994) – 10 97 Scott Smith, 1997 99 Metcalf Eddy (1991) (b) Khử trùng Để tránh rủi ro, cố hóa chất Nhà máy xử lý nước thải khu vực xung quanh sử dụng hợp chất Clo khử trùng, đồng thời giảm nguy đưa chất độc hại vào nguồn nước, xâm nhập vào chuối thức ăn gây nguy hại tới hệ sinh thái nước, ngày quốc gia sử dụng Clo để khử trùng nước thải sau xử lý Các biện pháp thay sử dụng tia cực tím (UV), điều chế sử dụng ozon Trong điều kiện cho phép, nên áp dụng công nghệ tiêu diệt mầm bệnh thân thiện với môi trường sử dụng hồ sinh học hiếu khí, bãi lọc trồng ngập nước, … (c) Xử lý bùn, xử lý kết hợp bùn rác Xử lý nước thải bùn cặn giàu hữu phương pháp sinh học kỵ khí ngày quan tâm, đặc biệt bối cảnh khủng hoảng lượng toàn cầu Khí biogas sinh ra, với thành phần chủ yếu khí mêtan (CH 4) dạng lượng Việc sử dụng lượng tái sinh doanh nghiệp từ nguồn xử lý nước thải tham gia thị trường mua bán giảm phát khí thải (Cơ chế phát triển – CDM) Công nghệ xử lý kỵ khí thực chế độ lên men ấm (30 – 35 oC) hay lên men nóng (50 – 55oC) Cơng nghệ lên men nóng thu hút nhiều mối quan tâm ưu việt so với q trình xử lý truyền thống chi phí vận hành thấp, tạo sinh khối phụ (bùn), khả xử lý chất thải có hàm lượng hữu cao, hiệu diệt trừ mầm bệnh Từ trình phân hủy kỵ khí, khí sinh học (biogas) sinh nguồn lượng sạch, có khả đảm bảo cung cấp cho hệ thống hoạt động ổn định, đồng thời chuyển hóa thành nhiệt điện năng, đem lại lợi ích kinh tế đáng kể Bùn sau phân hủy nguồn phân hữu an toàn, mầm bệnh bị tiêu diệt hết nhiệt độ cao Việc ứng dụng phát triển công nghệ xử lý kỵ khí xử lý chất thải trở nên phổ biến nhiều nước giới như: Mỹ, Đức, Pháp, Nhật, Trung Quốc Ấn Độ, việc kết hợp lợi ích môi trường kinh tế hệ thống, hướng tới mục tiêu phát triển bền vững Ngoài ra, kết hợp xử lý kỵ khí với xử lý điều kiện tự nhiên cho phép xử lý nước thải với chi phí thấp Đây mơ hình phù hợp với hệ thống xử lý nước thải phân tán (d) Năng lượng xử lý nước thải bùn cặn Trung bình, m3 nước thải xử lý tới bậc cần tiêu thụ 0,5 – 1,8 KWh (Brepols, 2011) Trạm xử lý nước thải Yên Sở TP Hà Nội, hoạt động hết công suất tiêu thụ khoảng 100 triệu KWh năm, gần 1% tổng lượng điện thiêu thụ thành phố Tiết kiệm lượng tìm kiếm nguồn lượng thay thu gom, xử lý tái sử dụng nước thải, bùn cặn vấn đề lớn, thu hút quan tâm nhiều Tập đoàn lớn, thị trường hấp dẫn Với nước, làm chủ vấn đề lượng thu gom, xử lý, tái sử dụng nước bùn cặn bước đầu tư chiến lược, mang lại hiệu kinh tế cao bền vững Nhìn cách tổng thể toàn hệ thống cấp – nước, chi phí lượng phân bổ sau (Brandt M & Middleton R., 2010): - Cấp nước: - o Khai thác vận chuyển nước thô: 25%; o Xử lý nước: 10%; o Phân phối nước: 65% Thoát nước: o Thu gom, vận chuyển: 25%; o Xử lý nước thải: 60%; o Thải bỏ: 15% Cơ hội cho giải pháp tiết kiệm lượng hiệu phân bổ sau (Brandt M & Middleton R., 2010): - Sử dụng nước tiết kiệm, giảm thất thoát nước: tiết kiệm – 10%; - Tối ưu hóa hệ thống bơm: – 17%; - Xử lý nước: tiết kiệm 20%; - Xử lý nước thải với bùn hoạt tính: 25%; - Hệ thống cấp nước cơng trình: 15%; - Sử dụng lượng tái tạo biogas, …: đóng góp đáng kể, làm thay đổi hẳn cân lượng Những công ty hoạt động mảng, ví dụ khai thác – xử lý – vận chuyển kinh doanh nước có hội tiết kiệm tiêu thụ lượng cơng ty có lĩnh vực hoạt động rộng, liên quan đến nhiều khâu cấp thoát nước, xử lý chất thải Cơ hội cho Việt Nam kết luận, kiến nghị Là nước sau, phát triển với tốc độ nhanh, với nỗ lực Nhà nước, toàn dân, hồn tồn có điều kiện hội để tắt, đón đầu, kế thừa, phát triển ứng dụng phương thức tiếp cận giải pháp công nghệ mới, tiên tiến bền vững Thế giới Khơng có giải pháp đa năng, áp dụng nơi, lúc Do vậy, người quản lý, nhà lãnh đạo cần có cân nhắc, lựa chọn kỹ trước đưa định Ngay với phương thức tiếp cận công nghệ phù hợp, việc thực thi cần phải có lộ trình, có chuẩn bị tốt nguồn lực người, sở vật chất, mơ hình tổ chức, chế tài phù hợp để trang trải đủ chi phí đầu tư, vận hành, bảo dưỡng nâng cấp sau Trong tương lai gần, hệ thống thoát nước thị có Việt Nam hệ thống thoát nước chung, riêng hỗn hợp, bể tự hoại tồn phát huy vai trị xử lí cục bộ, chất thải rắn chưa thu gom 100% chưa thể tổ chức phân loại nguồn cách rộng rãi Bên cạnh đó, vấn đề quy hoạch phát triển đô thị cịn phải điều chỉnh, thay đổi Vì vậy, có nhiều hội để áp dụng các giải pháp kỹ thuật mới, tránh lặp lại phương thức quản lý chất thải cồng kềnh, tốn kém, lãng phí tài nguyên mà nước khác áp dụng từ hàng trăm năm trước đây, trước nhận bất cập khó thay đổi Đồng thời, giải pháp phải phù hợp, thích ứng linh hoạt với điều kiện đặc thù Việt Nam Đối với khu thị mới, hệ thống nước riêng, có tính đến việc xử lý kết hợp bùn cặn Việc sản xuất biogas thu từ xử lí bùn, rác hữu cơ, nước thải đô thị làm nguồn nhiên liệu thay thế, tái sử dụng lại nước thải bùn cặn nông nghiệp cách kinh tế an tồn cần phải coi trọng ‘’Chất thải’’ khơng phải chất thải, mà ‘’nguồn tài nguyên’’ Nước thải cần xử lý an toàn tái sử dụng tối đa cho mục đích thị hay dùng nông nghiệp Hệ thống trang thiết bị kỹ thuật ngồi cơng trình cần cập nhật để đáp ứng mơ hình Các giải pháp mang lại lợi ích kiểm sốt nhiễm nước, đất, khơng khí, ngăn ngừa bệnh tật, giảm thiểu úng ngập, xói mòn, làm đa dạng tăng giá trị hệ sinh thái nước, bổ cập nguồn nước ngầm, ổn định dịng chảy dịng sơng, tiết kiệm nước cấp nhờ thu gom tái sử dụng nước mưa, cải thiện cảnh quan sinh thái đô thị, tăng giá trị thương mại khu đất nâng cao thiết thực chất lượng sống Để thực quản lí nước thải bền vững cho khu thị, chủ đầu tư phải nhận thức tầm quan trọng cơng tác quản lí nước thải sức khỏe cộng đồng, mơi trường sinh thái, lợi ích lâu dài kinh doanh Bên cạnh đó, cần thiết xem xét, điều chỉnh, cập nhật, bổ sung tiêu chuẩn thiết kế thoát nước cho phù hợp với điều kiện Việt Nam, đặc biệt để ứng phó với biến đổi khí hậu Áp dụng triệt để phương thức tiếp cận tổng hợp, quản lí theo lưu vực Thốt nước, xử lí nước thải, vấn đề hạ tầng kỹ thuật đô thị khác, cần giải cách đồng bộ, lồng ghép sớm từ khâu quy hoạch, chi phí giảm TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Việt Anh Thốt nước thị bền vững Tạp chí xây dựng 10/2009 Báo cáo đề tài: Nghiên cứu sở khoa học, đề xuất lựa chọn giải pháp thoát nước xử lý nước thải chi phí thấp điều kiện Việt Nam (Mã số B-2003-34-45) Chủ nhiệm 10 11 ĐT: PGS TS Nguyễn Việt Anh Bộ Giáo dục Đào tạo quản lý, Trường Đại học Xây dựng thực (2003 - 2004) Nguyễn Phước Dân, Huỳnh Khánh An Phạm Ngọc Hòa Nghiên cứu sử dụng lại nước thải sinh hoạt xử lý cho TP.Hồ Chí Minh ĐH Bách khoa, ĐH Quốc gia TP HCM - Sở Khoa học Công nghệ TP.HCM 2010 Brandt M & Middleton R Tackling the growing energy demand in the water sector Asian Water Journal Dec 2010 Brepols C Lessons from the leading edge of membrane bioreactor use Water 21 IWA April 2011 Larsen T Cleanteach for wastewater treatment of future EAWAG News No 70 June 2011