Nghiên cứu thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt khu vực đồng bằng Sông Hồng

Nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn ĐBSH có đặc trưng ô nhiễm cao chất hữu cơ và vi sinh, nước thải lại không được xử lý mà xả thải trực tiếp gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tiếp nhận là ao hồ, sông, kênh mương thủy lợi. Trên cơ sở khảo sát thực tế tại một số địa phương vùng ĐBSH, nhóm nghiên cứu đề xuất xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn theo mô hình phân tán với những ưu điểm về xử lý hiệu quả, quản lý và vận hành đơn giản, vật liệu xử lý sử dụng sẵn có tại địa phương.

Kết nghiên cứu KHCN NGHIÊN CỨU THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU VỰC NÔNG THÔN ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Trần Hưng1, Phạm Đình Kiên1, Vũ Huy Chưởng1, Nguyễn Thị Loan1, Vũ Thanh Trà1, Ngô Minh Đức1, Trần Duy Tuấn1, Nguyễn Thị Phương Dung2 Viện Nước, Tưới tiêu Môi Trường Trường Đại học Cơng nghệ giao thơng vận tải TĨM TẮT Hiện nay, ô nhiễm nguồn nước mặt nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn vùng Đồng sông Hồng (ĐBSH) vấn đề nghiêm trọng Tuy nhiên, công việc thu gom xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn chưa quan tâm trọng Nước thải sinh hoạt khu vực nơng thơn ĐBSH có đặc trưng ô nhiễm cao chất hữu vi sinh, nước thải lại không xử lý mà xả thải trực tiếp gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn tiếp nhận ao hồ, sông, kênh mương thủy lợi Trên sở khảo sát thực tế số địa phương vùng ĐBSH, nhóm nghiên cứu đề xuất xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn theo mô hình phân tán với ưu điểm xử lý hiệu quả, quản lý vận hành đơn giản, vật liệu xử lý sử dụng sẵn có địa phương, đồng thời có tham gia cộng đồng trình quản lý Đây hướng bền vững cho mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn tương lai Ô ĐẶT VẤN ĐỀ nhiễm môi trường khu vực nơng thơn nói chung nhiễm nước thải sinh hoạt nói riêng vùng ĐBSH vấn đề nhức nhối Nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn không bao gồm nước thải từ hoạt động nhà bếp, khu tắm giặt, nhà vệ sinh mà nước thải từ khu chuồng trại chăn ni, hộ gia đình khơng có hệ thống thu gom nước thải riêng, tất nước thải xả thải chung hệ thống cống rãnh Nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn với đặc trưng Ảnh minh họa: nguồn Internet Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 91 Kết nghiên cứu KHCN nhiễm cao chất hữu vi sinh nguyên nhân gây nhiễm nguồn nước mặt sử dụng cho mục đích tưới tiêu, ni trồng sinh hoạt, ăn uống người dân Ô nhiễm nguồn nước mặt gây tác hại sức khỏe người loại sinh vật nước Theo kết điều tra Bộ Y tế, có tới 11% hộ gia đình sử dụng nước sơng, ao hồ cho mục đích ăn uống Theo đánh giá WHO, Unicef Bộ Y tế, có khoảng 90% dân cư Việt Nam, đặc biệt vùng nông thôn, bị nhiễm loại giun, sán đường tiêu hóa [1] Bài báo đề cập tới nghiên cứu đề xuất giải pháp thu gom xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn đồng Sông Hồng MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu: Đánh giá trạng đề xuất giải pháp thu gom, xử lý nước thải khu vực nông thôn ĐBSH 2.2 Phương pháp: - Phương pháp khảo sát điều tra thu thập thơng tin Nhóm nghiên cứu tiến hành 03 đợt điều tra thu thập thông tin năm 2017, quan quản lý chuyên môn huyện, 27 xã thuộc tỉnh Hưng Yên, Nam Định Bắc Ninh Đồng thời, khảo sát ngẫu nhiên 290 hộ gia đình tình hình thu gom xử lý 92 nước thải sinh hoạt số xã thuộc tỉnh Hưng Yên, Nam Định tỉnh Bắc Ninh Trong đó, nhóm nghiên cứu chọn xã Phú Thịnh, huyện Kim Động, tỉnh Hưng Yên nơi xây dựng mơ hình thí điểm xử lý nước thải sinh hoạt - Phương pháp lấy mẫu, bảo quản phương pháp phân tích Lấy mẫu theo TCVN 5999:1995 hướng dẫn lấy mẫu nước thải Mẫu bảo quản phân tích Phịng Thí nghiệm tổng hợp Viện Nước, Tưới tiêu Mơi trường Phịng Thí nghiệm thủy văn đồng vị Viện Khoa học Kỹ thuật hạt nhân HIỆN TRẠNG THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU VỰC NÔNG THÔN ĐBSH 3.1 Công tác quản lý thu gom xử lý nước thải sinh hoạt Hiện nay, công tác quản lý tình hình thu gom xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn chưa quan tâm mức Tính đến thời điểm điều tra, quyền địa phương tỉnh (Hưng Yên, Nam Định, Bắc Ninh) huyện khảo sát chưa ban hành định, văn hướng dẫn chi tiết liên quan đến tình hình thu gom xử lý nước thải sinh hoạt Đồng thời, địa phương khơng có cán phụ trách lĩnh vực thu gom xử lý nước thải sinh hoạt Trong quy hoạch sử dụng đất 27 xã khảo sát chưa có quy hoạch đất phục vụ mục đích xây dựng cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt 3.2 Mơ hình phổ biến thu gom xả thải nước thải sinh hoạt Kết khảo sát thực tế 290 hộ dân địa bàn 27 xã thuộc tỉnh Hưng Yên, Nam Định Bắc Ninh cho thấy nước thải sinh hoạt từ hộ dân khu vực nông thôn chưa xử lý xả thải trực tiếp nguồn tiếp nhận Có mơ hình thu gom xả thải nước thải sinh hoạt phổ biến Mơ hình thứ (Hình 1): Nước thải từ khu nhà vệ sinh xử lý sơ qua bể tự hoại ngăn, với nước thải từ khu vực tắm giặt chảy ao, thấm khu vực gia đình; cịn nước thải từ khu nhà bếp từ hoạt động nấu ăn, rửa chén bát xả trực tiếp chưa qua xử lý vào hệ thống cống rãnh chung, sau chảy khu vực tiếp nhận kênh mương, sơng, hồ Mơ hình thứ hai (Hình 2): Nước thải từ khu nhà vệ sinh xử lý sơ qua bể tự hoại ngăn; với nước thải từ khu vực tắm giặt; hòa với nước thải từ khu nhà bếp chưa qua xử lý chảy vào hệ thống thu gom gia đình, tiếp xả trực tiếp hệ thống cống rãnh chung, sau chảy khu vực tiếp nhận kênh mương, sơng, hồ Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 Kết nghiên cứu KHCN giới hạn cho phép nguồn nước mặt dùng cho mục đích tưới tiêu thủy lợi cột B1 QCVN08-MT:2015/BTNMT Trong đó, tổng coliform cao gấp 613 lần (4.600.000MPN/ 100ml so với 7500MPN/100ml), tiêu NH4+-N cao gấp 31,1 lần (25,59mg/l so với 0,9mg/l), PO4-P cao gấp 23,6 lần (7,04mg/l so với 0,3mg/l), tổng dầu mỡ cao gấp 8,8 lần (8,85 mg/l so với 1mg/l), COD cao gấp 5,07 lần (152mg/l so với 30mg/l), BOD5 cao gấp 4,1 lần (61,48mg/l so với 15mg/l) tiêu TSS cao gấp 3,84 lần (192mg/l so với 50mg/l) giới hạn cho phép cột B1 QCVN08-MT:2015/BTNMT, chi tiết Bảng Hình 1: Mơ hình nước thải sinh hoạt thu gom phân tán Nước thải sinh hoạt khu vực khảo sát bị ô nhiễm chất hữu vi sinh nguồn thải từ nhà vệ sinh, nhà bếp, nhà tắm, chuồng trại chăn nuôi Các số liệu sử dụng làm sở khoa học cho việc lựa chọn giải pháp xử lý hiệu ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THU GOM, XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 4.1 Giải pháp kỹ thuật thu gom xử lý nước thải sinh hoạt Hình 2: Mơ hình nước thải sinh hoạt thu gom tập trung 3.3 Đặc trưng ô nhiễm nước thải sinh hoạt Kết phân tích mẫu nước thải sinh hoạt lấy xã Phú Thịnh (Hưng Yên) cho thấy, hàm lượng chất nước thải sinh hoạt ổn định, riêng DO PO4-P có dao động nhỏ (1,44mg/l-4,45mg/l DO 1,22mg/l7,08mg/l PO4-P) Chỉ có tiêu pH, TDS, tổng phenol, NO3-N Hg nằm giới hạn cho phép, lại tiêu khác vượt Từ tính chất nhiễm chất hữu vi sinh nước thải sinh hoạt, đồng thời dựa đặc điểm điều kiện kinh tế-xã hội khu vực nơng thơn ĐBSH, nhóm nghiên cứu đề xuất giải pháp lựa chọn thu gom xử lý nước thải sinh hoạt theo mơ hình phân tán cụm dân cư-Hệ thống xử lý nước thải phân tán DEWATS (Decentralised Wastewater Treatment Systems) Hệ thống Hiệp hội Nghiên cứu Phát triển nước Bremen (viết tắt BORDA, Cộng hòa Liên bang Đức) nhà khoa học thuộc Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam nghiên cứu áp dụng xử lý nước thải bệnh viện (Hà Nam, Thanh Hóa), lị mổ gia súc (TP.Hạ Long-Quảng Ninh), khu dân cư (Gia Lâm-TP.Hà Nội) [2],[3],[4] Thực tế địa phương thấy, nhiều diện tích đất sản xuất nơng nghiệp chuyển đổi mục đích sử dụng, nên nhiều đoạn kênh mương thủy lợi bị ngắt trở thành nơi tiếp nhận nước thải sinh hoạt nhiều khu vực dân Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 93 Kết nghiên cứu KHCN Bảng Kết phân tích nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn-xã Phú Thịnh STT Chỉ tiêu phân tích Đơn vị QCVN Kết 08MT:2015/ M1.1 M1.2 M1.3 M2.1 M2.2 M2.3 BTNMT Coät B1 pH - 8,48 8,43 8,36 7,62 7,40 7,34 5,5 - TSS mg/L 80,8 68,0 71,4 192 96 77 50 TDS mg/L 558 536 562 625 567 548 1000 DO mg/L 4,04 4,26 4,45 1,60 1,44 1,92 •4 COD mg/L 116 118 105 136 152 72 30 BOD5 (200C) mg/L 49,7 50,6 47,1 58,22 61,48 36,48 15 NO3 N mg/L 0,02 0,02 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 50 PO4-P mg/L 7,08 7,04 5,23 3,86 2,54 1,22 0,3 NH4+-N mg/L 23,90 23,30 22,8 28,00 12,23 25,59 0,9 10 H2 S mg/L 0,07 0,13 0,05 3,50 2,70 3,20 11 Tổng dầu mỡ mg/L 8,85 8,15 7,81 6,45 7,87 7,56 12 Tổng chất hoạt động bề mặt mg/L 0,78 0,80 0,79 0,67 0,85 0,75 0,4 13 Toång phenol mg/L KPH KPH KPH KPH KPH KPH 0,01 14 Hg mg/L < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 < 0,001 0,001 15 Toång Coliform MPN/ 4,6x106 4,6x106 4,6x106 4,3x106 4,3x106 4,3x106 7500 100m Hình Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt phân tán khu vực nơng thơn ĐBSH 94 Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 Kết nghiên cứu KHCN cư (như: xã Phú Thịnh (Hưng Yên), xã Đại Đồng (Bắc Ninh) ) Như vậy, cụm cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt theo mơ hình phân tán xây dựng khu vực kênh mương để tận dụng quỹ đất, khơng làm cơng tác dẫn dịng để đảm bảo công tác tưới kênh mương đảm nhận diện tích tưới nhỏ Trên sở đó, nhóm nghiên cứu đề xuất mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt cho khoảng 80 hộ dân khu vực nông thơn với quy mơ 25m3/ngày đêm đoạn khơng cịn phục vụ mục đích tưới tiêu Để tính tốn số ngăn chiều cao bể xử lý, nhóm nghiên cứu sử dụng số liệu đầu vào COD=152mg/l, BOD5=61,48mg/l, TSS=192mg/l, thời gian lưu nước bể 2h thời gian xả thải 12h/ngày đêm Kết tính tốn mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phân tán bao gồm module (chi tiết Hình 3): - (1) Xử lý sơ bộ, hố thu nước có song chắn giữ lại rác, đồng thời phần chất lơ lửng bị lắng lại; - (2) Xử lý kỵ khí bậc bao gồm bể phản ứng kỵ khí ngăn, chiều cao bể hBR=3m, chiều rộng WBR=2,6m, chiều dài ngăn LBR=1,5m ngăn LBR=1,2m, chiều cao mực nước cửa xả hmn=2,2m bể có vách ngăn hướng dịng, chất lơ lửng, cặn bẩn (SS) bị lắng lại giảm hàm lượng BOD; - (3) Xử lý kỵ khí bậc 2, bể lọc kỵ khí có ngăn, thời gian lưu nước bể TBL=13h, chiều dài ngăn bể LBL=2,0m, chiều cao bể hBR=3m, chiều rộng WBR=2,6m, chiều cao lớp vật liệu lọc hVL=0,95, chiều cao mực nước cửa xả hmn=1,8m Để xử lý ô nhiễm chất hữu nước thải, nhóm nghiên cứu đề xuất sử dụng chế phẩm vi sinh EcoCleanTM 105 sử dụng đá ong, vật liệu sẵn có địa phương có độ rỗng cao giá thể cho vi sinh phát triển; Ảnh minh họa: nguồn Internet - (4) Xử lý hiếu khí thơng qua bể lọc cây: Bể lọc gồm lớp vật liệu, lớp sỏi bên, lớp cát lớp than hoạt tính để xử lý nước thải sinh hoạt bị ô nhiễm vi sinh; thủy sinh lọc nước lựa chọn mô hình thủy trúc, dễ thích nghi, dài hấp chất hữu Vật liệu lọc thủy sinh lựa chọn mô hình có nhiều địa phương nên dễ dàng thay trình sử dụng; - (5) Hố chứa nước sau xử lý, nước sau trình xử lý bể kỵ khí có vách ngăn hướng dịng, bể lọc kỵ khí bãi lọc trồng chảy vào hố chứa trước chảy vào nguồn tiếp nhận Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cột B1 QCVN08-MT:2015/BTNMT, sử dụng cho mục đích tưới cho lúa trồng khác 4.2 Giải pháp quản lý mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phân tán dựa vào cộng đồng Công tác quản lý vận hành hệ thống xử lý nước thải phân tán bao gồm công việc như: Dọn rác hố thu nước; định kỳ nạo vét bùn ngăn bể phản ứng kỵ khí tháng/lần; theo dõi bổ sung lượng vi sinh bể lọc kỵ khí cần thiết; kiểm tra thay thủy sinh; định kỳ 3-4 năm kiểm tra vật liệu lọc, rửa để tái sử dụng sỏi cát thạch anh, thay than hoạt tính; theo dõi định kỳ gửi mẫu phân tích chất lượng nước sau xử lý Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 95 Kết nghiên cứu KHCN Kết khảo sát cho thấy có 82,5% người dân nhận thức cần thiết phải xây dựng cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt 75,3% số sẵn sàng tham gia vào cơng tác bảo vệ, trì vận hành có mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phù hợp Trên sở đó, nhóm nghiên cứu đề xuất mơ hình quản lý, vận hành hệ thống xử lý nước thải phân tán dựa vào cộng đồng Mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt phân tán với ưu điểm vận hành bảo dưỡng đơn giản, khơng địi hỏi trình độ cao nên cơng tác quản lý, vận hành dựa vào cộng đồng mơ hình khả thi hiệu Để mơ hình phát huy hiệu quả, cần thành lập Tổ quản lý vận hành hệ thống xử lý nước thải, với khoảng thành viên (1 tổ trưởng, tổ phó tổ viên), nịng cốt thành viên hộ gia đình hưởng lợi từ việc xây dựng cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt Tổ xây dựng ban hành quy chế, kế hoạch chương trình hoạt động cụ thể công tác quản lý, vận hành hệ thống xử lý nước thải Việc thành lập hoạt động Tổ quản lý, vận hành nhận hỗ trợ quyền địa phương, quan chun mơn 4.3 Giải pháp sách lĩnh vực thu gom xử lý nước thải sinh hoạt Chính quyền quan chun mơn cấp cần phân vùng khu vực ô nhiễm, rà 96 sốt, bổ sung mục đất cho cơng trình bảo vệ môi trường quy hoạch sử dụng đất địa phương Bên cạnh đó, chun mơn UBND cấp tỉnh cần sớm ban hành văn hướng dẫn chi tiết công tác quản lý lĩnh vực thu gom, xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nơng thơn phân cơng cán phụ trách Ngồi ra, quyền cần ban hành sách khuyến khích tổ chức, cá nhân tham gia đầu tư xây dựng cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt theo Nghị định số 80/2014/NĐ-CP 4.4 Giải pháp nâng cao nhận thức người dân Tuyên truyền phương tiện truyền thông địa phương tác hại nước thải sinh hoạt sức khỏe người môi trường tự nhiên, cần thiết phải xử lý nước thải sinh hoạt nhằm nâng cao nhận thức người dân Bên cạnh đó, cần vận động, tuyên truyền để người dân tham gia vào hoạt động bảo vệ môi trường như: dọn rác, nạo vét rãnh nước khu vực người dân sinh sống, cần đấu nối đường xả nước thải sinh hoạt vào hệ thống thu gom chung, tránh xả thải trực tiếp ao hồ gây ô nhiễm nguồn nước Đồng thời, truyền thông để người dân khu vực nông thôn tiếp cận với nguyên tắc “người gây ô nhiễm phải trả tiền” cho hoạt động bảo vệ môi trường KẾT LUẬN Việc xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn ĐBSH hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt phân tán giải pháp phù hợp khả thi với điều kiện kinh tế - xã hội khu vực nông thôn Vật liệu sử dụng mơ hình xử lý, đa phần có sẵn địa phương (như sỏi, cát thạch anh, thủy trúc) Quy trình quản lý, vận hành dựa vào cộng đồng - người trực tiếp hưởng lợi, áp dụng Đây hướng phát triển bền vững cho hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn ĐBSH TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tổng cục Môi trường, Báo cáo môi trường quốc gia 2015 [2] PGS.TS Nguyễn Tùng Phong cs, Công nghệ xử lý nước thải DEWATS, http://www.ctic.org.vn [3] Ths Nguyễn Quang Vinh (2013), Tái sử dụng nước thải Giải pháp hiệu xử lý môi trường vùng nông thôn mới, http://www.vawr org.vn [4] Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam (2009) Dự án hợp tác CH Czech – xử lý nước thải sinh hoạt thôn Đào Xá – Phong Khê – Bắc Ninh [5] Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Hệ thống xử lý nước thải phân tán DEWATS, http://www.vawr.org.vn Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 4,5&6-2017 ... chọn giải pháp xử lý hiệu ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THU GOM, XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT 4.1 Giải pháp kỹ thu? ??t thu gom xử lý nước thải sinh hoạt Hình 2: Mơ hình nước thải sinh hoạt thu gom tập trung 3.3... XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT KHU VỰC NƠNG THƠN ĐBSH 3.1 Cơng tác quản lý thu gom xử lý nước thải sinh hoạt Hiện nay, cơng tác quản lý tình hình thu gom xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thơn... nghiên cứu đề xuất giải pháp thu gom xử lý nước thải sinh hoạt khu vực nông thôn đồng Sông Hồng MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu: Đánh giá trạng đề xuất giải pháp thu gom, xử lý