7. Cấu trúc của luận án
1.2.1 các nước trên thế giới
Hệ thống thoát nước đô thị sớm nhất biết đến được xây dựng bởi nền văn minh Ai Cập và nền văn minh Lưỡng Hà từ thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên. Hệ thống thoát nước giai đoạn này được xây dựng để thoát nước mưa, nhưng cũng là nơi thoát chất thải sinh hoạt. Trong thế kỷ thứ 2 trước Công nguyên, nền văn minh Minoan phát triển hệ thống thoát nước trên đảo Cret (thuộc Hy Lạp ngày nay) và phát triển hệ thống cống thoát riêng đầu tiên trên thế giới. Hệ thống cống dưới đường phố bắt đầu được xây dựng bởi người Hy Lạp vào giữa nhưng năm 1.100 và 700 trước Công nguyên. Hệ thống của người Hy Lạp được người La Mã phát triển hơn bằng thêm các hố ga nắp bằng đá có quai đồng có thể mở ra [9].
Hệ thống thoát nước đô thị ở các nước Châu Âu khác và Hoa Kỳ ban đầu cũng chỉ để mục đích thoát nước mưa, trong khi phân từ thùng xí được thải bỏ như chất thải rắn. Thông thường, việc thải chất thải từ thùng xí chỉ đơn giản là ném qua cửa sổ và hét lên "garde l'eau", dịch ra có nghĩa là "cẩn thận nước rơi vào" [10]. Tại Luân Đôn, việc cấm chất thải sinh hoạt cho vào hệ thống thoát nước thành phố có hiệu lực cho đến năm 1815; thành phố Boston (Hoa Kỳ) là cho đến năm 1833. Năm 1843, chính quyền thành phố Hamburg (CHLB Đức) quy định bắt buộc phải đấu nối để thải chất thải sinh hoạt vào hệ thống thoát nước thành phố [10].
Một thay đổi lớn trong ngành cấp nước trong giai đoạn 1800 ÷1865 là nước sinh hoạt được cấp từ nguồn cung cấp liên tục, và sự ra đời của nhà vệ sinh dội nước vào giữa năm 1800 [11]. Đến năm 1880, khoảng một phần ba số hộ gia đình đô thị tại Hoa Kỳ có nhà vệ sinh xả nước [11]. Trong những năm 1800, các thành phố ở Tây Âu và Bắc Mỹ không sử dụng các bể phốt và hố xí mà xây dựng hệ thống cống thoát nước cho việc loại bỏ và xử lý chất thải. Với việc đấu nối nước vệ sinh từ các ngôi nhà với hệ thống cống rãnh nước mưa hiện có thành một hệ thống hỗn hợp. Cách tiếp cận này đã được áp dụng ở nhiều thành phố lớn tại các nước châu Âu và Hoa Kỳ. Hầu hết các hệ thống cống được xây dựng trong nửa đầu thế kỷ XX là hệ thống cống thoát nước kết hợp chủ yếu để thoát nước mưa và nước thải sinh hoạt, có các cống xả tràn hay còn gọi là giếng tách CSO để xả nước trong trường hợp có mưa. Nước thải tại các giếng tách được đấu nối với cống
13
dẫn nước thải về nhà máy XLNT, thường gọi là cống bao (Interceptor). Cống bao thực hiện việc dẫn nước thải từ các giếng tách CSO để thu gom toàn bộ nước thải khi không có mưa, hoặc một phần nước thải đã được hòa trộn với nước mưa khi có mưa trong hệ thống thoát nước chung từ các lưu vực khác nhau đến trạm bơm hoặc nhà máy XLNT để xử lý.
Hình 1-2 Mô hình giếng tách (CSO) và hệ thống thu gom chung
Trong và sau thế chiến thứ II, tại Hoa Kỳ bắt đầu xây dựng hệ thống cống thoát nước riêng tại hầu hết các thành phố, khu dân cư mới. Đến năm 1972 luật Liên bang quy định không được xây dựng cống hỗn hợp. Tuy nhiên, luật chỉ áp dụng cho các hệ thống cống mới xây dựng, còn hệ thống cống chung hiện trạng đến nay vẫn tiếp tục hoạt động mà không được cải tạo vì lý do chi phí cao. Do đó cho đến nay, một phần các hệ thống cống chung được xây dựng từ năm 1850 tại Pari (Pháp), những năm 1800 tại Luân Đôn (Anh), từ năm 1885 tại Chicago (Hoa Kỳ) vẫn được sử dụng. Tại các thành phố Hoa Kỳ còn khoảng 13% là hệ thống cống chung [11]. Hệ thống cống chung vẫn sử dụng nhiều tại các thành phố của các nước phát triển châu Âu [12].
Nước thải
sinh hoạt Nước thải chăn nuôi Nước mưa Cống thoát nước thải Cống chung Thoát nước mưa đường phố Thoát nước mái
Cống bao thoát nước chung
Ống dẫn nước về Nhà máy XLNT GIẾNG TÁCH (CSO) Tường chắn nước Cống thoát nước thải công nghiệp CÔNG NGHIỆP Thoát nước mái Cống thoát nước tưới tiêu Nước chảy tràn khi mưa NGUỒN TIẾP NHẬN (SÔNG, HỒ, BIỂN) NHÀ MÁY XLNT Cống thoát nước thải sau xử lý NÔNG NGHIỆP DÂN CƯ
14
Hàn Quốc là nước phát triển gần đây, mặc dù 100% nước thải của thành phố Seoul đã được đấu nối thu gom về các Nhà máy XLNT để xử lý, nhưng có đến 86% nước thải vẫn được thu gom chung đấu nối vào cống dẫn về nhà máy XLNT bằng các giếng tách CSO [13]. Một trong những thực tế điển hình nhất giai đoạn gần đây là giải pháp xử lý ô nhiễm sông Cheonggyecheon dài 10,9km chảy qua trung tâm thành phố Seoul – Hàn Quốc. Chỉ trong vòng hơn 10 năm: vào những năm 1960 – 1970 với sự phát triển nhanh của kinh tế Hàn Quốc, kéo theo là quá trình đô thị hóa, sông Cheonggyecheon nhanh chóng trở thành kênh dẫn nước thải [3]. Số liệu phân tích năm 1963 cho thấy BOD5 trong nước sông Cheonggyecheon có thời điểm là 241mg/l [13]. Việc cải tạo ô nhiễm sông Cheonggyecheon đầu tiên được thực hiện bằng cách cống hóa con sông, giữ nguyên hiện trạng các cống thoát nước thải chưa xử lý đang đổ vào sông, biến sông Cheonggyecheon thành cống dẫn nước thải, mặt sông là đường cao tốc, thực hiện vào năm 1970 [3]. Do nhu cầu phải phục hồi sông Cheonggyecheon vì vấn đề tắc nghẽn giao thông, ô nhiễm khói bụi và nhất là sông Cheonggyecheon có ý nghĩa lịch sử lớn đối với người Hàn Quốc, cần phải được bảo tồn, đường cao tốc trên mặt sông được tháo dỡ, đồng thời xây dựng hệ thống cống bao dọc hai bên sông để thu gom nước thải từ các cống chung hiện trạng qua các giếng tách CSO, dẫn nước thải về nhà máy XLNT, không cho nước thải xả trực tiếp vào sông, trả lại nguyên trạng, phục hồi lại sông Cheonggyecheon như ngày nay, thực hiện năm 2003, hoàn thành năm 2005 [3]. Vào thời tiết không mưa, toàn bộ nước từ các cống chung qua giếng tách chảy vào cống bao để về Nhà máy XLNT để xử lý; vào thời tiết mưa, toàn bộ nước mưa và nước thải thu gom chung trong thời gian mưa ban đầu khi còn chứa chất ô nhiễm cũng sẽ được thu gom hoàn toàn về Nhà máy XLNT để xử lý, và chỉ cho nước mưa khi nồng độ các chất ô nhiễm đạt yêu cầu theo quy định được xả thẳng vào sông Cheonggyecheon (khi BOD5 < 40mg/l) [13], [14].
Khác với lưu vực sông Cheonggyecheon là nước thải được thu gom chung thì lưu vực sông Singapore (tại Singapore) được xây mới bằng cống riêng. Kinh tế của Singapore sau năm độc lập 1965 đã phát triển nhanh chóng, kèm theo đó là sông Singapore (2,95km) ô nhiễm nghiêm trọng [5]. Nước thải xả vào sông Singapore là nước thải sinh hoạt từ các nhà vệ sinh không qua xử lý; các chất thải phát sinh do người bán hàng rong và nhà cung cấp rau bán buôn; các ngành công nghiệp trên bờ sông như kinh doanh, vận
15
chuyển, sản xuất hàng hóa; xây dựng và sửa chữa tàu trong tòa nhà cũ mà không có các công trình xử lý; các trang trại chăn nuôi gia cầm, gia súc [5]. Quá trình cải thiện môi trường sông Singapore đã được chính phủ thực hiện từ năm 1977 song song với chính sách nhà ở, theo đó các cư dân được chuyển đến trong các tòa nhà do chính phủ xây dựng với đầy đủ cơ sở hạ tầng thoát nước; các trang trại và xí nghiệp ô nhiễm được di dời, cảng sông được chuyển đến vị trí khác. Nước thải lưu vực sông Singapore còn lại chủ yếu là nước thải sinh hoạt được thu gom riêng bằng hệ thống cống thoát nước xây mới, không có nước thải công nghiệp, nông nghiệp; nước mưa được thoát bằng cống riêng. Nước thải thu gom riêng bằng hệ thống cống bao dẫn về Nhà máy XLNT để xử lý đạt yêu cầu theo quy định trước khi xả ra môi trường [5]. Nguồn nước bổ cập bù cho lượng nước thải được thu gom là nước từ các hồ tự nhiên, nước mưa. Việc khôi phục sông hoàn thành năm 1986 [5].
Như vậy, lịch sử hệ thống thoát nước cho thấy nước thải chỉ được thu gom xử lý khi đô thị đã tương đối phát triển, nước thải gây ô nhiễm, tác động đến cuộc sống con người; hệ thống cống chung hầu hết được xây dựng tại các khu dân cư cũ trong khi cống riêng chỉ được xây dựng tại các khu đô thị mới phát triển và hệ thống cống chung vẫn song hành tại các đô thị cho đến ngày nay, trừ trường hợp sông Singapore là có chính sách nhà ở song song với việc cải tạo đồng bộ trên diện rộng hệ thống thoát nước.