Công nghệ XLNT ở Việt Nam hiện nay (bùn hoạt tính truyền thống, lọc sinh học, hồ sinh học, …) đã có nhiều kết quả tốt, đạt được mức độ xử lý yêu cầu nếu áp dụng nhiều cấp độ. Tuy nhiên,[r]
(1)Xử lý nước thải đô thị công nghệ MBR
Công nghệ XLNT MBR phù hợp để xử lý loại nước thải đô thị cơng nghiệp khu vực có u cầu xả thải cao, eo hẹp quỹ đất điều kiện xử lý bùn cặn 1 Đặc điểm số lượng, thành phần tính chất nước thải đô thị
Hiện lượng nước thải 787 đô thị (thời điểm tháng 1/2016) ước tính khoảng 6,5 triệu m3/ngày Theo dự báo Bộ Xây dựng đến năm 2025 nước ta có1000 đô thị với số dân 52 triệu (tỷ lệ đô thị hóa 50%) [Bộ Xây dựng, 2015] Lượng nước thải sinh ước tính 80% lượng nước cung cấp vùng có mức độ phát triển bình thường 90% vùng phát triển mạnh [Trần Đức Hạ, 2006]
Với mức độ sử dụng nước nằm khảng 100 - 150 lít/người/ngày thành phố lớn 60 đến 100 lít/người/ngày vùng ven đến năm 2020 lượng nước thải đô thị xấp xỉ 1,5 triệu m3/ngày
Hệ thống thoát nước (HTTN) đô thị chủ yếu HTTN chung, đảm nhiệm việc thu gom nước thải sinh hoạt, thương mại dịch vụ, phần nước thải công nghiệp nước mưa, nước chảy tràn bề mặt Xã hội phát triển kéo theo nhu cầu nước người tăng theo để phục vụ cho mục đích sinh hoạt hàng ngày Nước thải phát sinh từ hoạt động người thường xử lý sơ bể tự hoại hộ nhà dân sau chảy hệ thống cống kênh mương hở địa bàn thành phố Theo Hội Bảo vệ thiên nhiên môi trường Việt Nam (VACNE) năm 2015, nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải thành phố lớn
Do ảnh hưởng từ lượng nước mưa chảy vào hệ thống cống, lượng nước thải thành phần tính chất dao động lớn theo thời gian ngày, theo mùa năm Theo nghiên cứu Bộ mơn Cấp nước - Mơi trường nước, trường Đại học Xây dựng, thành phần nồng độ chất ô nhiễm nước thải phụ thuộc rõ rệt vào đặc điểm HTTN đô thị Hiện số lượng cơng trình xử lý nước thải (XLNT) xây dựng không nhiều hoạt động không hiệu nên lượng nước thải đô thị xử lý đảm bảo tiêu chuẩn môi trường không đáng kể Theo số liệu Ngân hàng Thế giới năm 2013, toàn quốc có 19 nhà máy XLNT thị vào vận hành 31 nhà máy khác xây dựng với tổng công suất khoảng 670.000 m3/ngày [8] Các số liệu thu thập cho thấy, đến nay, năm 2015, nước có 28 hệ thống thu gom XLNT đô thị xây dựng vào hoạt động với cơng suất 670.000 m3/ngày [Hội Cấp nước Việt Nam, 2015] Tỉ lệ thu gom nước thải để xử lý đạt khoảng 12% lượng nước thải sinh hoạt thị (tính theo cơng suất thiết kế) khoảng 9,5 % (tính theo công suất vận hành thực tế)
(2)Hình Phân bố nhà máy XLNT thị năm 2015 năm 2020
Việc quan tâm đầu tư nhà máy XLNT với mạng lưới thu gom nước thải thị góp phần giảm ô nhiễm nguồn nước ô nhiễm môi trường Tuy nhiên lực XLNT đô thị Việt Nam đáp ứng mức thấp so với nhu cầu thực tế
Tại Việt Nam có nhiều dự án đầu tư xây dựng cơng trình nước vệ sinh với nhiều nguồn vốn khác chủ yếu thực thị lớn như: Dự án nước thành phố Hà Nội, dự án cải tạo xây dựng HTTN thành phố Vũng Tàu, thành phố Hồ Chí Minh, dự án cải thiện môi trường nước thành phố Huế, dự án bảo vệ môi trường thành phố Hạ Long… nên có nhiều cơng nghệ XLNT khác ứng dụng vào Việt Nam Tuy nhiên nhà máy XLNT cơng nghệ bùn hoạt tính (bùn hoạt tính truyền thống, bể phản ứng theo mẻ, mương oxy hóa, bùn hoạt tính theo ngun tắc kị khí, thiếu khí hiếu khí) chủ yếu, chiếm 85% cơng suất lưu lượng thiết kế tồn nhà máy [8]
Ở đô thị Việt Nam, nước thải chủ yếu thu gom theo HTTN chung (thu gom nước thải nước mưa) Do nước mưa chảy vào HTTN làm nước thải đầu vào loãng chảy đến nhà máy XLNT Các liệu thu thập nhà máy XLNT đô thị cho thấy, nồng độ chất hữu (BOD) nước thải đầu vào tiếp nhận từ HTTN chung giao động khoảng từ 38 - 101 mg/l Với nồng độ chất hữu thấp nước thải đầu vào, nhiều nhà máy XLNT có cơng nghệ bùn hoạt tính (bùn hoạt tính truyền thống CAS, cơng nghệ kỵ khí - thiếu khí - hiếu khí A2O, mương oxi hóa OD xử lý sinh học theo mẻ SBR), gặp khó khăn việc đáp ứng tiêu chuẩn xử lý nước thải nghiêm ngặt, đặc biệt yêu cầu tiêu chất dinh dưỡng [4]
2 Nhu cầu tái sử dụng nước thải đô thị
(3)càng gia tăng dẫn đến thiếu hụt nguồn tài nguyên nước (nước mặt, nước ngầm) cho hoạt động sản xuất sinh hoạt người Hơn nữa, môi trường tự nhiên bị ảnh hưởng biến đổi khí hậu Thiên tai hạn hán, ngập lụt xảy nhiều nơi diễn biến ngày phức tạp, gây ảnh hưởng trực tiếp đến nguồn tài nguyên nước Vì thế, việc tái sử dụng nước biện pháp hiệu để giải vấn đền khan nước tương lai
Khu vực thị có tiềm cao việc tái sử dụng nước thải Các mục đích tái sử dụng khác đóng góp vai trị quan trọng việc sử dụng tiêu thụ nước Tái sử dụng nước thải khu vực đô thị thực thơng qua nước thải trạm XLNT sinh hoạt tập trung trạm xử lý phân tán khu vực đô thị
Đặc biệt nguồn nước thải phát sinh khu vực có mật dân cư cao khu chung cư, thương mại, văn phòng…, xem nguồn nước thay cho khu vực thị Các cơng trình tiêu thụ lượng nước lơn sử dụng nước chưa thật hợp lý Nước sử dụng cho mục đích dội nhà vệ sinh, rửa xe, tưới cây, chữa cháy… khơng cần thiết phải có chất lượng nước cao nước dành cho mục đích ăn uống
Tái sử dụng nước thải khu vực thị dễ dàng thực đem lại nhiều lợi ích Tại phát sinh lượng lớn nước thải nơi trực tiếp tiêu thụ lượng nước lớn mà không yêu cầu chất lượng nước cao Hơn nữa, thực việc tái sử dụng nước thải làm giảm tác động gây ô nhiễm đến môi trường, giảm lượng nước thải vận chuyển trạm xử lý tập trung
Tại nhiều nơi, trạm XLNT tập trung yêu cầu mở rộng xây để đáp ứng nhu cầu đô thị Bằng cách thực tiết kiệm nhiều chi phí dành cho vấn đề mơi trường đặc biệt vấn đề tiêu thụ nước tiếp nhận nước thải Tái sử dụng nước thải thực nhiều lĩnh vực khác đô thị tùy thuộc vào khả áp dụng thuận lợi Ví dụ: bổ sung nguồn nước ngầm, tạo cảnh quan đô thị, nuôi cá sản xuất nước thơng qua cơng nghệ xử lý phù hợp
3 Tính ưu việt MBR công nghệ XLNT
Công nghệ XLNT Việt Nam (bùn hoạt tính truyền thống, lọc sinh học, hồ sinh học, …) có nhiều kết tốt, đạt mức độ xử lý yêu cầu áp dụng nhiều cấp độ Tuy nhiên, cơng nghệ có số nhược điểm chất lượng nước đầu phụ thuộc chủ yếu vào trình lắng thứ cấp, hiệu lắng có nhiều yếu tố ảnh hưởng nồng độ bùn, tải trọng hữu tải trọng thủy lực đầu vào, nhiệt độ,… Mặt khác, để trình lắng diễn tốt, nồng độ bùn hệ bùn hoạt tính thấp, dao động 3-5 g/L điều giới hạn tải trọng hữu bể aeroten, kích thước cơng trình lớn, chiếm nhiều diện tích đất khơng cịn phù hợp với thị ngày đơng dân cư Vì vậy, cần phải có cơng nghệ ưu việt để thay thực cần thiết, đảm bảo nâng cao chất lượng xử lý, đồng thời hạn chế tỷ lệ chiếm đất, phù hợp với vốn đầu tư trình độ vận hành cán quản lý
(4)Hình Hệ thống MBR đặt nhúng ngập Aeroten
(5)Hình So sánh hệ thống có MBR với hệ thống xử lý nước thải truyền thống
Đây kỹ thuật hiệu để loại bỏ triệt để hợp chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, nitơ photpho vi sinh vật, cho trì lượng sinh khối lớn
Bảng So sánh hiệu XLNT cơng nghệ bùn hoạt tính (CAS) MBR
Như vậy, MBR thay công nghệ xử lý bùn hoạt tính truyền thống, kết hợp bể lắng, bể aeroten, bể lọc màng lọc hệ thống dây chuyền đơn giản xây dựng vận hành Tuy nhiên thấy rằng, so với công nghệ truyền thống khác ứng dụng trạm xử lý cơng nghệ MBR có số điểm hạn chế như: Sự hình thành màng cặn màng làm giảm tốc độ lọc, tăng tổn thất qua màng lọc tăng chi phí lượng hệ thống bơm, chi phí đầu tư ban đầu lớn, hệ thống điều khiển tương đối phức tạp Các rào cản quan trọng để áp dụng rộng rãi công nghệ MBR chi phí Tuy nhiên qui định mơi trường ngày nghiêm ngặt liên quan đến bảo tồn nước ngăn chặn ô nhiễm điều kiện thúc đẩy phát triển công nghệ trong 30 - 40 năm qua Hơn nữa, kinh phí đầu tư chi phí hoạt động q trình MBR giảm đáng kể vòng 15 năm trở lại 4 Ứng dụng công nghệ MBR để xử lý tái sử dụng nước thải đô thị Việt Nam MBR sử dụng rộng rãi XLNT y tế, nước thải công nghiệp hay khu dân cư Với công nghệ chất lượng nước sau xử lý sạch, tái sử dụng cho mục đích tưới cây, làm mát… Với ưu việc nghiên cứu để đưa công nghệ màng lọc sinh học XLNT vào áp dụng Việt Nam thực cần thiết, nhằm góp phần phát triển mở rộng lĩnh vực XLNT, tiếp cận với công nghệ thân thiện môi trường, mang lại hiệu kinh tế to lớn, quan trọng nâng cao chất lượng môi trường sống
(6)giảm áp lực cho ngành nước cấp Trong Nghị định 80/2014/NĐ-CP Thoát nước XLNT đề cập đến lựa chọn công nghệ XLNT phù hợp để tái sử dụng [1]
Tiềm ứng dụng công nghệ Việt Nam: tiềm tái sử dụng nước, tiêu chuẩn thải cho phép, đặc điểm nước thải, yếu tố thủy lực thời tiết cao điểm, khí hậu, đất đai, chi phí vận hành đặc điểm sở hạ tầng có tạo hội cho cơng nghệ MBR cạnh tranh, lựa chọn thay nâng cấp cho nhà máy/ trạm XLNT đô thị khu cơng nghiệp
Trong vịng năm gần có số nghiên cứu MBR thực Việt Nam để XLNT sinh hoạt, công nghiệp, nước rỉ rác,… cho kết khả quan Nguyễn Phước Dân (Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh) thành cơng việc thử nghiệm phịng thí nghiệm dây chuyền MBR kiểu: kiểu đặt ngập màng MBR vào bể kiểu đặt để xử lý nước rỉ rác Hiệu suất loại bỏ nitơ ammoni lên đến 85% [5]
Đỗ Khắc Uẩn, Rajesh Banu Ick-Tae Yeom, 2010, dựa vào cân khối lượng chất sinh khối, nghiên cứu thiết lập phương trình tính sản lượng bùn dư hệ thống XLNT phương pháp sinh học kết hợp lọc màng Nghiên cứu tiến hành thiết lập phương trình động học xác định sản lượng bùn dư hệ thống sinh học kết hợp lọc màng áp dụng cho XLNT đô thị [6]
Lê Văn Chiều, Cao Thế Hà Nguyễn Hữu Quyết, 2010, triển khai nghiên cứu xử lý nước hồ ô nhiễm Hà Nội công nghệ AO, bùn hoạt tính kết hợp màng vi lọc (MBR) Hệ thống MBR thử nghiệm qui mô pilot xử lý phần nước hồ Kim Liên, Hà Nội (Hồ chứa nước thải sinh hoạt với công suất từ 60 - 100 m3/ngày đêm); chạy thử nghiệm tháng cho kết nghiên cứu loại bỏ SS đạt 100%, COD đạt 85%, ammoni đạt 97% Coliform đạt 99%, đáp ứng QCVN08: 2008/BTNMT [5]
(7)Hình Mơ hình XLNT nhà máy bia theo cơng nghệ UAF-MBR phịng thí nghiệm
Nhờ xử lý kị khí phía trước, q trình xử lý hiếu khí bể MBR đảm bảo COD nước thải dòng đạt quy định QCVN 40:2011/BTNMT Điện tiêu thụ trình XLNT UAF-MBR thấp đồng thời việc ổn định kị khí bùn thải sinh học tạo lượng khí metan thu hồi để làm nhiên liệu Mặt khác nước thải hàm lượng hữu cao bể MBR làm việc với nồng độ bùn lớn, nên thể tích cơng trình nhỏ lượng bùn dư trình xử lý giảm đáng kể [7]
Nguyễn Đức Toàn, Phạm Tiến Nhất - Trung tâm Tư vấn Công nghệ Môi trường, Tổng cục Môi trường, tháng 10/2011, ứng dụng công nghệ MBR đưa mô đun màng sinh học để xử lý nước hồ ô nhiễm vào lắp đặt vận hành thử nghiệm hồ Biển Bạch thuộc phường Vân Giang, TP Ninh Bình qua trình vận hành thử nghiệm, lấy mẫu phân tích chất lượng nước đầu cho thấy, tiêu BOD5, COD, N-NH4, Coliform đạt QCVN 08:
2008/BTNMT loại A
Trần Thị Việt Nga, năm 2013, triển khai nghiên cứu đề tài khoa học công nghệ cấp “Nghiên cứu phát triển công nghệ màng lọc sinh học điều kiện kỵ khí (Anaerobic Membrane Bio-Reactor) để XLNT sinh hoạt điều kiện Việt Nam” Hệ thống MBR triển khai nghiên cứu mơ hình XLNT trạm XLNT Kim Liên [5]
(8)MBR áp dụng XLNT cho khách sạn lớn, khu đô thị tập trung, bệnh viện, khu thương mại… thành phố lớn XLNT đòi hỏi tải trọng hữu hiệu suất xử lý cao để tiết kiệm diện tích xây dựng khả chịu biến đổi tải trọng ô nhiễm hữu vượt trội Tại thành phố Hồ Chí Minh, Cơng ty cổ phần Mơi Trường GreenTech ứng dụng thành công công nghệ màng sợi rỗng nhúng chìm (Hollow Fiber MBR) hãng Mitsubishi Rayon để XLNT sinh hoạt khách sạn Caravelle công suất 350m3/ngày, khu dân cư Thành Phố Xanh công suất 150m3/ngày
Hiện thị trường Việt Nam có số cơng ty Cơng ty TNHH Nước Vũ trụ, Công ty Cổ phần Môi trường Công nghệ xanh, Công ty TNHH Công nghệ môi trường Cẩm Việt, kinh doanh màng lọc MBR hãng MOTIMO (Trung Quốc), HEYWL (Malaysia), Tất nhà cung cấp chủ yếu cung cấp hai loại màng Polypropylene PVDF (Polyvinydene fluoride)
5 Kết luận
Công nghệ XLNT MBR phù hợp để xử lý loại nước thải đô thị công nghiệp khu vực có yêu cầu xả thải cao, eo hẹp quỹ đất khơng có điều kiện xử lý bùn cặn Cộng nghệ phù hợp với trạm XLNT phân tán, khu đô thị mới, tòa nhà chung cư cao cấp, khách sạn bệnh viện Nước thải sau xử lý tái sử dụng cho cơng trình vui chơi giải trí vệ sinh cho thị
Tuy nhiên, ứng dụng MBR để xử lý loại nước thải sinh hoạt công nghiệp Việt Nam mức hạn chế Hiệu hoạt động màng vấn đề khó khăn vận hành vấn đề đáng quan tâm Để ứng dụng rộng rãi loại MBR xử lý loại nước thải đô thị công nghiệp cần thiết phải xây dựng quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật tài liệu hương dẫn tính tốn thiết kế chế tạo vận hành bảo trì loại cơng trình thiết bị cho cơng nghệ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nghị định số 80/2014/NĐ-CP ngày 6/8/2014 Chính phủ thoát nước xử lý nước thải
[2] Hội Cấp thoát nước Việt Nam 2015 Báo cáo Ban chấp hành nhiệm kỳ IV đại hội lần thứ V Hội Cấp thoát nước Việt Nam
[3] Trần Đức Hạ, Trần Thị Việt Nga, Trần Hoài Sơn “Ứng dụng công nghệ AO-MBR để xử lý nước thải sinh hoạt Hà Nội” Tạp chí ”Khoa học Cơng nghệ” (Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam) ISSN 0866 708X, Tập 5, số 28 (2012)
[4] Trần Đức Hạ Báo cáo đề tài NCKH cấp Bộ Xây dựng “Nghiên cứu đề xuất yếu tố lựa chọn công nghệ xử lý nước thải thị thích họp cho vùng miền Việt Nam”, Hà Nội, 2016
[5] Trần Thị Việt Nga Báo cáo đề tài NCKH cấp Bộ Giáo dục đào tạo “Nghiên cứu phát triển công nghệ màng lọc sinh học điều kiện kỵ khí (Anaerobic Membrane Bio-Reactor) để xử lý nước thải sinh hoạt điều kiện Việt nam”, trường Đại học Xây dựng, 2013
[6] Đỗ Khắc Uẩn, Rajesh Banu, Ick- Tae Yeom “Đánh giá ảnh hưởng thông số động học điều kiện vận hành đến sản lượng bùn dư hệ thống xử lý nước thải đô thị phương pháp sinh học kết hợp với lọc màng.” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ (Đại học Đà Nẵng), số 4(39), 2010
(9)[8] World Bank Vietnam Urban Wastewater Review 2013
[9] Yang, W., Cicek, N and Ilg, J State-of-the-art of membrane bioreactors: worldwide research and commercial applications in North America J Membrane Sci, 270(2006)
PGS.TS Trần Đức Hạ