1.4. Một số kinh nghiệm quản lý hệ thống thoát nước trên thế giới và Việt Nam
1.4.1. Kinh nghiệm một số nước trên thế giới
1 . Singapore
a. Hệ thống thoát nước Deep Tunnel
Hệ thống thoát nước Deep Tunnel (DTSS) là một đường hầm thoát nước sâu dài 48km với 20 – 55 m dưới mặt đất. Hệ thống đuờng ống này dùng để thu gom nước thải cho nhà máy xử lý nước thải tập trung. Nước sau khi được xử lý sẽ được thải ra biển hoặc tiếp tục tinh chế thành NEWater. Công trình đường hầm sâu này được thiết kế hoàn toàn nhờ vào trọng lực, không cần thiết phải sử dụng các trạm bơm. Hiện tại, nước thải được thu gom thông qua hệ thống thoát nước bao gồm 139 trạm bơm, các trạm bơm này bơm nước cho sáu nhà máy xử lý nước thải. Các trạm bơm và nhà máy sẽ nghừng hoạt động khi DTSS hoàn thành.
Ngày 13 tháng 9 năm 2005, Nhà máy khử mặn đầu tiên của nước này đã đi vào hoạt động. Nhà máy này đặt tại Tuas, có thể sản xuất 136.380m3/ngày và đáp ứng 10% nhu cầu nước của Singapore. Nhà máy còn sản xuất nước đóng chai gọi là H2O Desal.
Hiện nay, Singapore cũng có chiến dịch kêu gọi người dân tiết kiệm nước, giảm tiêu thụ từ 165lít/người/ngày vào năm 2003 xuống 155 lít trong năm 2009 và mục tiêu 140 lít vào năm 2030.
b. Nước tái chế NEWater
Singapore là nước đi đầu trong công nghệ xử lý nước thải thành nước uống.
Tháng 5/2010 vừa qua, Singapore đã khai trương nhà máy hiện đại nhất và lớn nhất tinh chế nước đã qua sử dụng thành nước cho con người sử dụng và dùng trong các nhà máy.
Nước tái chế ở Singapore bắt đầu vào năm 1974 nhưng các nhà máy xử lý thực nghiệm đã được đóng lại một năm sau đó do vấn đề chi phí và độ tin cậy.
Quy trình tái chế nước thải:
Để tái chế nước thải. NEWater đã pha trộn nước thải trong các hồ chứa với nguồn nước thô để chuẩn bị cho các công đoạn tiếp theo. NEWarer được xử lý từ nguồn nước thải sinh hoạt với 3 cấp xử lý:
Lọc Ultra (UF). Nước sau khi qua màng UF đảm bảo chỉ còn các ion muối khoáng hoà tan, một số phần tử hữu cơ.
Lọc thẩm thấu ngược (RO). Sử dụng màng bán thấm với những lỗ lọc chỉ cho các phân tử nước đi qua. Các tạp chất, vi khuẩn, ion kim loại, thuốc trừ sâu không thể qua nổi màng lọc này.
Thanh trùng bằng tia cực tím (UV). Với công đoạn lọc thẩm thấu ngược, nước thải đã thực sự tinh khiết nhưng vẫn được xử lý thêm một lần nữa bằng tia cực tím, để đảm bảo diệt khuẩn tuyệt đối.
Thành phần chính của nước này gồm carbohydrates, protein và soda. Ban đầu, dư luật không phải là không ghê sợ, nhưng giờ thì loại nước này lại được chấp nhận rộng rãi. Nhà máy sản xuất NEWater mới nhất – nhà máy thứ 5. Năm nhà máy
này có thể sản xuất 50 triệu lít/ngày và đáp ứng khoảng 30% nhu cầu nước của Singapore. Một số các NEWater được sử dụng ở các nhà máy chế tạo wafer và các ứng dụng không uống trong ngành công nghiệp.
2. Cộng hoà liên bang Đức
Đức có cả một hệ thống đường cống chằng chịt đan kín để thu gom và xử lý nước thải. Chiều dài của mạng lưới cấp nước uống ở Đức được ước tính là hơn 500.000km. Còn chiều dài của mạng lưới thoát nước trong năm 2004 là 515.000km, bao gồm:9.994 nhà máy xử lý nước thải ở Đức.
Lượng nước thải công cộng và một phần nước thải công nghiệp được dẫn vào các hệ thống xử lý nước ở địa phương. Hệ thống này xử lý được khoảng 90%
tổng lượng nước thải. Phần còn lại của nước thải công nghiệp được các doanh nghiệp tự xử lý và sau đó dẫn trực tiếp vào nguồn nước mặt gần đó. Khoảng 10% số nước thải hiện nay vẫn chưa được xử lý.
Hệ thống xử lý nước thải phân tán DEWATS Mô tả công nghệ:
DEWATS gồm có 4 bước xử lý cơ bản với các công trình đặc trưng:
Hình 1.2. Các bước xử lý nước thải của DEWATS
Xử lý sơ bộ bậc một: Quá trình lắng loại bỏ các cặnlơ lửng có khả năng lắng được, giảm tải cho các công trình xử lý phía sau.
Xử lý bậc hai: Quá trình xử lý nhờ các vi sinh vật kị khí để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và hoà tan trong nước thải. Giai đoạn này có hai công nghệ được áp dụng là bể phản ứng kị khí Baffle Reactor (BF) có các vách ngăn và bể lắng kị khí Anarobic Filter (AF). Bể phản ứng kị khí với các vách ngăn giúp cho nước thải chuyển động lên xuống. Dưới đáy mỗi ngăn, bùn hoạt tính được giữ lại và duy trì, dòng nước thải vào liên tục được tiếp xúc và đảo trộn với lớp bùn hoạt tính có mật độ vi sinh vật kị khí cao, nhờ đó mà quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong nước thải được diễn ra mạnh mẽ giúp làm sạch nước thải hiệu quả hơn các bể tự hoại thông thường.
Xử lý bậc ba: Quá trình xử lý hiếu khí. Công nghệ áp dụng chủ yếu của bước này là bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang. Ngoài quá trình lắng thì hệ thực vật trồng trong bãi lọc góp phần đáng kể trong xử lý nước thải nhờ khả năng cung cấp ô xy qua bộ rễ của cây tạo điều kiện hiếu khí cho các vi sinh vật lớp trên cùng của bãi lọc. Bộ rễ của thực vật cũng là môi trường sống thích hợp cho các vi sinh vật có khả năng tiêu thụ các chất dinh dưỡng có trong nước thải, tăng hiệu quả xử lý của bãi lọc.
Khử trùng: hồ chỉ thị với chiều sâu lớp nước nông được thiết kế để loại bỏ các vi khuẩn gây bệnh nhờ bức xạ mặt trời xuyên qua lớp nước trong hồ. Tuy nhiên, đối với nước thải có lượng vi sinh vật gây bệnh cao thì việc sử dụng hoá chất khử trùng là điều cần thiết.
Hiệu quả xử lý của DEWATS có thể đạtđược tiêu chuẩn cho phép loại A đối với nước thải công nghiệp – TCVN 5945 – 2005.
Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm mà hệ thống DEWATS mang lại, hệ thống xử lý nước thải này vẫn tồn tại một số nhước điểm như sau:
- Thiết kế xây dựng các công trình xử lý của DEWATS phải phù hợp với điều kiện của địa phương và khu đất để xây hệ thống này phải có chất lượng tốt, không bị sụt lún.
- Tốn nhiều diện tích cho xây dựng.
- Chỉ áp dụng để xử lý nước thải hữu cơ, không xử lý được nước thải vô cơ như nước thải chế biến kim loại, nước thải có chứa hóa chất…
Ứng dụng DEWATS tại Việt Nam
Hiện nay đã có hơn 500 hệ thống DEWATS đang hoạt động hiệu quả ở các nước như Indonesia, Ấn Độ, Philippin, Trung Quốc, Việt Nam và các nước Nam Phi. Tại Việt Nam, hệ thống DEWATS đã được áp dụng xử lý nước thải tại:
Bệnh viện Nhi Thanh Hóa, tỉnh Thanh Hóa;
Bệnh viện đa khoa Kim Bảng, huyện Kim Bảng, tỉnh Hà Nam;
Xử lý nước thải sinh hoạt tại thôn Kiêu Kị, xã Kiêu Kị, huyện Gia Lâm, Hà Nội;
Hình 1.3. Hệ thống xử lý nước thải DEWATS tại bệnh viện Nhi Thanh Hóa
Hệ thống DEWATS xử lý nước thải tại bệnh viện Nhi Thanh Hóa với công suất 300 m3/ngày, khởi công xâydựng vào tháng 7/2008 và bắt đầu vận hành vào tháng 11/2008 chi phí xây dựng là 135.000 USD, chi phí vận hành cho hệ thống là 200.000 VNĐ/tháng.
Diện tích xây dựng là 1.400 m2 với các hạng mục xử lý: Bể tách mỡ (tại nhà bếp), bể thu gom, bể phản ứng kị khí vách ngăn (BR), bể lọc kị khí (AF), bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang và hồ chỉ thị. Tiêu chuẩn BOD5 sau xử lý nhỏ hơn 50 mg/l, COD sau xử lý duới 80 mg/l.
Bảng 1.1. Một vài con số về hệ thống xử lý
STT Hạng mục xử lý Số lượng Diện tích (m2)
1 Bể thu gom 1 52
2 Bể lọc kị khí 20 170
3 Bể phản ứng kị khí vách ngăn 12 190
4 Bãi lọc ngầm trồng cây 2 676
5 Hồ chỉ thị 2 140
6 Tổng diện tích 1400