Đề xuất công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp để phục vụ cho cụm dân cư nhỏ

Đối với hệ thống thoát nước chung kết hợp nước thải và nước mưa, các thông số được khuyến cáo sử dụng như sau Nguồn Weber, Vandevenne - Khi thiết kế các công trình xử lý sơ bộ cần sử dụ

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp thạc sỹ của tôi với đề

tài “Đề xuất công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp để phục vụ cho cụm dân cư nhỏ” được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS Phan Trung Quý

– Khoa Môi trường – Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Có được kết quả nghiên cứu nêu trên, ngoài sự nỗ lực cố gắng của bản

thân, tôi đã nhận được sự hướng dẫn rất tận tình và cụ thể của TS Phan Trung Quý Bên cạnh đó, tôi còn nhận được sự giúp đỡ, góp ý hữu ích của

các thầy cô giáo trong Bộ môn Hóa và các bạn bè đồng nghiệp Sự giúp đỡ và động viên này đã khích lệ tôi rất lớn trong quá trình hoàn thành luận văn

Do kiến thức của tôi còn nhiều hạn chế và trong điều kiện nghiên cứu còn nhiều khó khăn nên bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót Tôi kính mong được các thầy cô, các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để bản luận văn có chất lượng tốt nhất

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Phan Trung Quý và

các thầy cô giáo đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 26 tháng 09 năm 2014

Học viên

Trương Thị Hồng Nhung

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiện

dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Phan Trung Quý Những số liệu phản

ánh trong quá trình nghiên cứu Luận văn do tôi tiến hành thực hiện trên địa bàn Khu biệt thự Đặng Xá, Gia Lâm, Hà Nội Những tài liệu tham khảo trong Luận văn của tôi đã được sự đồng ý của các tác giả

Các số liệu, những kết luận nghiên cứu được trình bày trong luận văn này trung thực và chưa từng được công bố dưới bất cứ hình thức nào

Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình

Học viên

Trương Thị Hồng Nhung

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix

MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Yêu cầu của đề tài 2

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về nước thải – Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải 3

1.1.1 Khái niệm về nước thải 3

1.1.2 Các đặc tính của nước thải 5

1.1.3 Hệ thống thoát nước thải 11

1.1.4 Vai trò của xử lý nước thải 11

1.1.5 Xử lý nước thải như thế nào? 12

1.1.6 Quy trình xác định phương pháp xử lý nước thải 13

1.1.7 Mức độ xử lý nước thải 14

1.2 Phương thức tiếp cận thoát nước và xử lý nước thải chi phí thấp, bền vững 15

1.2.1 Phương pháp tiếp cận bền vững 15

1.2.2 Tiếp cận dựa trên yêu cầu 17

1.2.3 Nguyên tắc lấy đối tượng sử dụng là trung tâm 17

1.2.4 Nguyên tắc BELLAGIO 19

1.2.5 Vệ sinh sinh thái (ECOSAN) 20

1.2.6 Khái niệm xử lý nước thải chi phí thấp 21

1.2.7 Phương pháp XLNT chi phí thấp trên Thế giới đã được ứng dụng và

tiêu chí lựa chọn trong điều kiện Việt Nam 24

1.2.8 Quy trình đánh giá, lựa chọn công nghệ 35

1.2.9 Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống xử lý nước thải chi phí thấp 36

CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41

2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 41

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 41

2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 41

2.2 Nội dung nghiên cứu 41

2.3 Phương pháp nghiên cứu 41

2.3.1 Phương pháp thu thập tài liệu 41

2.3.2 Phương pháp khảo sát thực địa 42

2.3.3 Phương pháp phân tích đánh giá, lựa chọn công nghệ 42

2.3.4 Phương pháp xây dựng đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp 42

2.3.5 Phương pháp tính toán dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp 42 CHƯƠNG III ĐÊ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHI PHÍ THẤP PHỤC VỤ CHO CỤM DÂN CƯ NHỎ 43

3.1 Đánh giá hiệu quả của một số công trình xử lý nước thải chi phí thấp 43

3.1.1 Kênh oxy hoá tuần hoàn 43

3.1.2 Hồ sinh vật 43

3.1.3 Giếng thấm 45

3.1.4 Bãi thấm, bãi lọc 47

3.1.5 Bãi lọc ngập nước và bãi lọc ngầm trồng cây 47

3.1.6 Bể tự hoại và bể tự hoại cải tiến 50

3.1.7 Bể Biogas 59

3.1.8 Mô hình sinh thái VAC 60

3.1.9 Các công trình vệ sinh "khô" - nhà vệ sinh sinh thái 60

3.1.10 Tổng hợp các giải pháp và đặc điểm của công nghệ XLNT phân tán 63 3.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ XLNT chi phí thấp 64

3.2.1 Tổ chức thoát nước và XLNT chi phí thấp 64

3.2.2 Đề xuất dây chuyền công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp cho các khu dân cư quy mô nhỏ 74

3.3 Tính toán thiết kế dây chuyền công nghệ XLNT cho một khu dân cư cụ thể 82

3.3.1 Khái quát về khu biệt thự ĐặngXá – Gia Lâm – Hà Nội 82

3.3.2 Tính toán thiết kế phương án thoát nước và xử lý nước thải khu biệt thự Đặng Xá, Gia Lâm, Hà Nội 83

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90

1 Kết luận 90

2 Kiến nghị 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt chưa xử lý 9

Bảng 1.2 Thành phần các chất ô nhiễm điển hình trong bùn cặn bể tự hoại 10 Bảng 1.3 Thành phần các chất ô nhiễm điển hình trong nước thải công nghiệp 10

Bảng 1.4 Các mức độ xử lý nước thải và các công trình 14

Bảng 1.5 Chi phí hàng năm của hộ gia đình dành cho các kiểu NVS 22

Bảng 3.1 Các thông số thiết kế bể tự hoại cải tiến 53

Bảng 3.2 Bảng tính kích thước tối thiểu của bể tự hoại cải tiến xử lý nước đen và nước xám theo số người sử dụng bể 53

Bảng 3.3 Bảng tính kích thước tối thiểu của bể tự hoại cải tiến xử lý nước đen theo số người sử dụng bể 54

Bảng 3.4 Các loại bể tự hoại, cấu tạo và điều kiện áp dụng 57

Bảng 3.5 Thành phần dinh dưỡng của một số phân hữu cơ 60

Bảng 3.6 Một số loại nhà vệ sinh ở Việt Nam 61

Bảng 3.7 Các giải pháp và đặc điểm của công nghệ XLNT phân tán 63

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Nguồn gốc và hệ thống quản lý nước thải 4

Hình 1.2 Phương thức lấy hộ gia đình làm trung tâm 18

Hình 1.3 Biểu đồ quan hệ giữa chi phí và hiệu quả XLNT 21

Hình 1.4 Biểu đồ quan hệ chi phí HTTN và mật độ dân 22

Hình 1.5: Các bước xử lý nước thải của DEWATS 25

Hình 1.6 Các tiêu chí cơ bản để đảm bảo XLNT bền vững 33

Hình 1.7 Các bước tiến hành khi lập dự án khả thi XLNT & VSMT 34

Hình 3.1 Hồ sinh vật tự nhiên 45

Hình 3.2 Sơ đồ cấu tạo giếng thấm 45

Hình 3.3: Giếng thấm cạn khi lớp đất thấm nước sát mặt đất 46

Hình 3.4 Giếng thấm đặt sâu khi lớp không thấm nước dày 46

Hình 3.5 Sơ đồ cấu tạo cánh đồng tưới 48

Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo và hoạt động của cánh đồng tưới 49

Hình 3.7 Cấu tạo bể tự hoại thông thường 50

Hình 3.8 Bể tự hoại cải tiến với vách ngăn mỏng dòng hướng lên (BAST) 51 Hình 3.9 Bể tự hoại cải tiến có các vách ngăn mỏng dòng hướng lên và ngăn lọc kỵ khí (BASTAF) 52

Hình 3.10 Sơ đồ tính toán kích thước của bể tự hoại cải tiến có các vách ngăn mỏng dòng hướng lên BAST 55

Hình 3.11 Sơ đồ tính toán kích thước của bể tự hoại cải tiến có các 56

vách ngăn mỏng dòng hướng lên và ngăn lọc kỵ khí BASTAF 56

Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý lọc nước thải từ bể tự hoại qua đất 58

Hình 3.13 Sơ đồ cấu tạo bể Biogas 60

Hình 3.14 Nhà vệ sinh 61

Hình 3.15 Sơ đồ nguyên tắc thoát và xử lý nước thải tập trung 65

Hình 3.16 Sơ đồ nguyên tắc thoát và xử lý nước thải phân tán, tại chỗ 68

Hình 3.17 Sơ đồ hệ thống thoát và xử lý nước thải cho chung cư 74

Hình 3.18 Bãi lọc ngầm kết hợp cây hoa cảnh khu đô thị Ecopark 75

Hình 3.19 Bãi lọc, bãi thấm kết hợp trồng hoa, cây cảnh khu đô thị Ecopark 76

Hình 3.20 Hồ sinh học kết hợp ao cá cảnh khu đô thị Ecopark

Hình 3.21 Bãi lọc ngầm kết hợp tiểu cảnh 78

Hình 3.22 Khu biệt thự Lâm Viên – Đặng Xá 79

Hình 3.23 Khu biệt thự liền kề Đặng Xá 79

Hình 3.24 Khu dân cư siêu thị Hapro Mart 81

Hình 3.25 Khu dân cư siêu thị Hapro Mart 82

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BOD Nhu cầu oxy hóa sinh hóa

COD Nhu cầu oxy hóa hóa học

MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam hiện nay có gần 1000 đô thị với tốc độ đô thị hóa, công nghiệp hóa và phát triển kinh tế đang ngày một gia tăng, kéo theo lượng nước sử dụng cho sinh hoạt, sản xuất và lượng nước thải tăng lên nhanh chóng Việc thoát nước và vệ sinh tại các khu đô thị, khu dân cư đang tồn tại nhiều bất cập, chưa được giải quyết hợp lý, đa số nước thải của khu công nghiệp, bệnh viện, khu dân cư chưa được xử lý mà thải trực tiếp ra sông, hồ…

Một số nơi thành phố, thị xã đã chú ý đầu tư xây dựng các công trình thoát và xử lý nước thải song việc thực thi và vận hành các công trình đó còn chứa đựng không ít những vấn đề thách thức, mâu thuẫn và nan giải giữa phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường, kỹ thuật hiện đại và kinh phí đầu tư Vấn

đề có thể không phải là đầu tư nhiều hay ít mà phải lựa chọn mô hình và giải pháp đầu tư hợp lý

Việc lựa chọn công nghệ hiện đại sẽ kéo theo chi phí lớn không phù hợp, việc giải quyết cục bộ nhỏ lẻ có khi chỉ là biện pháp tình thế không bền vững Việc lựa chọn một giải pháp công nghệ phù hợp nhưng cũng phải dễ dàng dịch chuyển đến tương lai, đó chính là yếu tố bền vững cho sự phát triển Việc lựa chọn công nghệ chi phí thấp không có nghĩa là đối lập với việc phát triển các công nghệ tiên tiến hiện đại Tuy nhiên trong điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội cụ thể những mô hình xử lý đơn giản, có hiệu quả và bền vững

sẽ được lựa chọn sử dụng

Do vậy đề tài “Đề xuất công nghệ xử lý nước thải chi phí thấp để phục vụ cho cụm dân cư nhỏ” là cần thiết và sẽ đem lại nhiều lợi ích, góp phần cải thiện môi trường sống, bảo vệ môi trường và đem lại hiệu quả kinh tế - xã hội

1.2 Mục đích của đề tài

Mục đích của đề tài là nghiên cứu thiết lập luận chứng, luận cứ, xác định phương pháp luận và xây dựng các tiêu chí làm cơ sở và đề xuất quy trình lựa chọn công nghệ xử lý NT sinh hoạt chi phí thấp cho các cụm dân cư nhỏ

1.3 Yêu cầu của đề tài

Để đạt được mục đích của đề tài cần yêu cầu như sau:

- Lựa chọn các công nghệ xử lý nước thải đơn giản, chi phí thấp, so sánh các đặc điểm của các công nghệ để từ đó lựa chọn được dây chuyền công nghệ xủ

lý phù hợp

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về nước thải – Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải

1.1.1 Khái niệm về nước thải

Quá trình hoạt động sinh hoạt và sản xuất của con người tại các đô thị làm phát sinh các chất thải dưới các dạng rắn, lỏng và khí Chất thải dạng lỏng, hay nước thải, sau khi qua các khâu xử lý làm sạch sẽ là một nguồn

nước cấp quan trọng cho các đô thị (Hình 1.1) Nước thải là nước sau quá

trình sử dụng trong các hoạt động của con người, có thành phần bị biến đổi, chứa các chất ô nhiễm Theo nguồn gốc, nước thải có thể là hỗn hợp của nước hay chất lỏng có chứa các chất thải từ các hộ gia đình, trường học, khu thương mại hay công nghiệp với nguồn nước ngầm, nước mặt hoặc nước mưa [Metcalf và Eddy, 2003]

Có nhiều loại nước thải với thành phần, tính chất khác nhau và cũng có nhiều loại hình công nghệ và kỹ thuật xử lý làm giảm tác động tiêu cực của nước thải tới môi trường tiếp nhận

Theo nguồn gốc phát sinh, nước thải có thể được phân loại theo bốn loại hình như sau:

- Nước thải công nghiệp

- Nước thải sinh hoạt

- Nước thải thương mại

- Nước mưa chảy bề mặt

Hình 1.1 Nguồn gốc và hệ thống quản lý nước thải

Nước thải công nghiệp: Nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất,

thương mại, khai khoáng, các hoạt động tại khu lâm nghiệp, bao gồm cả nước chảy bề mặt và nước rỉ rác từ các khu tiếp nhận chất ô nhiễm và các kho lưu trữ hàng thương mại, công nghiệp.[6]

Nước thải sinh hoạt: Nước thải phát sinh chủ yếu từ các hộ gia đình,

khu văn phòng, trường học, và những nguồn tương tự, được gọi là nước thải

vệ sinh hoặc nước thải sinh hoạt Loại hình nước thải này cũng bao gồm nước thải phát sinh từ các cơ sở dịch vụ ăn uống, cơ sở giặt là có trang bị không quá bốn máy giặt, cơ sở nuôi gia súc, gia cầm (chuồng trại, trạm thú y, cơ sở chăn nuôi), dịch vụ chăm sóc sức khoẻ, với điều kiện là không chứa các chất độc tố, chất nguy hại và chất thải công nghiệp.[6]

Nước mưa chảy tràn bề mặt: Nước chảy tràn có nguồn gốc từ nước

mưa, tuyết tan, nước mưa thoát trên hè đường phố, đây là phần nước không thấm qua đất và chảy tràn trên mặt đường, đất và được thu gom vào các hệ thống thoát nước thành phố hoặc chảy vào các nguồn nước mặt

1.1.2 Các đặc tính của nước thải

Thành phần của nước thải rất đa dạng: chứa các vi khuẩn gây bệnh hoặc không gây bệnh, các hợp chất hữu cơ tan hoặc không tan, hợp chất vô cơ tan hoặc không tan, xác động thực vật, khí sinh học, chất độc [9]

1.1.2.1 Đặc điểm về lưu lượng

Lưu lượng nước thải là một thông số quan trọng trong việc thiết kế lựa chọn quy mô và loại hình công nghệ trạm xử lý, thiết kế và quy mô trạm, thậm chí là cả việc lựa chọn hệ thống thoát nước chung hay riêng Lưu lượng nước thải có thể được biểu thị bằng lưu lượng đặc trưng, là lưu lượng trong một ngày đêm, lưu lượng tới hạn (cực đại và cực tiểu), các hệ số về sự dao động của lưu lượng nước thải theo ngày, tháng và năm

Đối với hệ thống thoát nước chung (kết hợp nước thải và nước mưa),

các thông số được khuyến cáo sử dụng như sau (Nguồn Weber, Vandevenne

- Khi thiết kế các công trình xử lý sơ bộ cần sử dụng thông số tính toán 5Q18

- Khi thiết kế các công trình xử lý nước thải thu gom từ hệ thống cống thoát nước chung, cần sử dụng thông số tính toán 6Q18 hoặc 7Q18

1.1.2.2 Thành phần và chất lượng nước thải

Các thông số vật lý [4,20]

Cặn lơ lửng (SS) - các phần tử chất rắn không tan, tồn tại dưới dạng nổi trên mặt nước hoặc lơ lửng trong nước Có thể loại bỏ bằng phương pháp cơ học

Tổng chất rắn hoà tan (TDS) - các chất rắn hữu cơ hoặc vô cơ, dạng tan nhưng không loại bỏ được bằng phương pháp lọc

Độ đục - thông số biểu thị trạng thái vẩn đục của nước, gây ra bởi các phần tử dạng lơ lửng

Độ màu - màu (nâu nhạt, xám, đen ) là thông số có thể nhận biết được bằng mắt Độ màu liên quan trực tiếp tới độ pH và chỉ số DO (hàm lượng oxy hoà tan) trong nước và cho phép đánh giá tình trạng ô nhiễm của nước thải Nhiệt độ (0C hoặc 0F) - thông số quan trọng sử dụng trong thiết kế trạm

xử lý thải bởi nó có ảnh hưởng tới quá trình xử lý sinh học, hoá học diễn ra trong nước

Độ dẫn điện (EC) - độ dẫn điện đánh giá khả năng nước truyền dẫn các dòng điện và có liên quan trực tiếp tới hàm lượng TDS

Các thông số hoá học [20]

Tổng Nitơ (TN) - thông số đại diện cho tất cả các dạng tồn tại của Nitơ trong nước, bao gồm hàm lượng ammonia tự do (NH4+), nitơ hữu cơ (Org-N), nitrite (NO2-) và nitrat (NO3-); tổng nitơ theo phương pháp Kjeldahl (TKN) là tổng hàm lượng nitơ hữu cơ và ammonia tự do

Tổng phốt pho (TP) - thông số đại diện cho tất cả các dạng phốt pho tồn tại trong nước, là tổng của hàm lượng phốt pho hữu cơ và phốt pho vô cơ

Độ pH - thông số đánh giá tính axit hay kiềm của dung dịch với dung môi là nước

Độ Kiềm - thông số đáng giá tính axit hay kiềm của nước thải; khả năng tuỳ thuộc vào sự có mặt của các ion bicarbonat, carbonat và hydroxit có trong thành phần của nước

Clurua (Cr) - thông số đánh giá khả năng tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp

Sunfat (SO4) - thông số đánh giá khả năng phát sinh khí (chủ yếu là khí

H2S có mùi trứng thối), và có thể ảnh hưởng tới công đoạn xử lý bùn cặn hình thành trong quá trình xử lý nước thải

Các nguyên tố kim loại - ví dụ như As, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Pb, Mg,

Hg, Mo, Ni, Se, Na và Zn được đo để đánh giá khả năng tái sử dụng nước thải

và ảnh hưởng của các kim loại nặng trong quá trình xử lý

Khí - các thành phần khí được sinh ra do các quá trình phân huỷ các hợp chất có trong bản thân nước thải, ví dụ như O2, CO2, H2S, NH3 và CH4

BOD5 - thông số biểu thị nhu cầu oxy sinh hoá trong 5 ngày, đặc trưng bởi lượng ôxy cần thiết cho các vi khuẩn oxy hoá sinh hoá các chất hữu cơ dễ phân huỷ sinh học có trong một đơn vị thể tích nước thải trong thời gian 5 ngày ở điều kiện 200C

COD - nhu cầu oxy hóa hoá học, đặc trưng cho lượng oxy cần thiết (tính bằng mg/L) để oxy hoá học các chất hữu cơ có trong nước thải bằng dichromat (chất oxy hoá mạnh) trong môi trường axit

BOD~ - thông số đặc trưng cho tổng lượng oxy hoà tan trong nước thải, cần thiết để vi khuẩn thực hiện quá trình oxy hoá sinh hoá các hợp chất hữu

cơ dễ phân huỷ sinh học tính cho một đơn vị thể tích nước thải, cho đến khi quá trình hô hấp kết thúc

BOD~/COD - tỷ lệ BOD~/COD thể hiện khả năng phân huỷ sinh học của các chất hữu cơ trong mẫu nước thải (hay khả năng ứng dụng phương pháp sinh học trong xử lý nước thải)

Dầu, mỡ - thường xuất hiện nhiều trong nước thải, bao gồm các chất béo, các loại dầu, các chất sáp và các hợp chất tương tự khác

Các thành phần chất độc - trong nước thải có thể chứa một số các hợp chất độc gây ảnh hưởng tới quá trình sống của các vi sinh vật

Các chỉ tiêu vi sinh vật [4]

Fecal coliform - các vi khuẩn sống trong đường ruột của các loại động vật thuộc nhóm máu nóng Chỉ tiêu này đặc trưng cho mức độ nhiễm bẩn bởi các loại vi khuẩn gây bệnh có nguồn gốc từ phân Các vi khuẩn coliform không phải là dạng vi khuẩn gây bệnh điển hình

Các vi sinh vật khác - vi khuẩn, và các loại virus có trong các chất thải, thể hiện mức độ ô nhiễm hay nhiễm bẩn độc tố của nước thải Cần phải lưu ý đến các sinh vật này bởi chúng là nguồn gốc phát sinh dịch bệnh Một vài chủng loại có khả năng sống lâu, thậm chí có thể sinh sống trong cơ thể người Tuỳ thuộc vào công nghệ và mức độ xử lý, các vi sinh vật này có thể được xử lý triệt để hoặc không triệt để Các chỉ tiêu này cần được kiểm soát trong nước thải sau xử lý, theo các mục đích: xả ra nguồn, tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp và lựa chọn các loại cây trồng và phương pháp tưới tiêu

1.1.2.3 Đặc điểm của các loại nước thải

Nước thải sinh hoạt: Có nguồn gốc phát sinh từ các hộ gia đình, công trình công cộng và khu công sở Thành phần điển hình của nước thải sinh hoạt

có thể tham khảo trong Bảng 1.1

Tại các khu vực có hệ thống thoát nước, bể tự hoại là một công trình được sử dụng phổ biến Bể tự hoại sẽ giữ lại các chất cặn lắng trong nước thải

và trong quá trình phân huỷ kị khí xảy ra trong bể Một phần bùn cặn sẽ được hút khỏi bể hàng năm để đảm bảo duy trì hiệu quả xử lý của bể Thành phần các chất ô nhiễm đặc trưng có trong bùn cặn bể tự hoại, được hút và vận

chuyển tới trạm xử lý nước thải được nêu trong Bảng 1.2

Nước thải công nghiệp: tính chất của nước thải công nghiệp rất đa dạng

do thành phần và nồng độ các chất ô nhiễm rất khác nhau Nước thải từ các loại hình công nghiệp như hoá dầu, chế biến thực phẩm, bia rượu và hoá chất thường có hàm lượng các hợp chất hữu cơ lớn, chỉ số BOD, chất rắn lơ lửng

và chất rắn hoà tan cao, độ pH, mùi và các hợp chất sunfua thường biến đổi

(Bảng 1.3) Nước thải của các nhà máy hoá chất thường chứa nhiều các hợp

chất độc hại (như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, phenol ) có hại đối với các vi sinh vật trong nước, ngay cả khi các loại chất độc này tồn tại với nồng độ nhỏ trong nước.[11]

Bảng 1.1 Các thành phần đặc trưng của nước thải sinh hoạt chưa xử lý

Nồng độ Thấp Trung

Bảng 1.2 Thành phần các chất ô nhiễm điển hình trong bùn cặn bể tự

hoại

Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) 10.000 - 25.000 mg/L Nhu cầu oxy sinh hoá trong 5 ngày đầu tiên (BOD5) 3.000-5.000 mg/L

(Nguồn Weber, Vandevenne và Edline, 2002)

Bảng 1.3 Thành phần các chất ô nhiễm điển hình trong nước thải công

TSS (mg/L)

Dầu &

mỡ (mg/L)

Kim loại nặng (mg/L)

Hợp chất dễ bay hơi (mg/L)

Chất hữu cơ khó phân huỷ (mg/L)

Hoá dầu 100-300 100-250

200-3.000 Asen, sắt sulfit

Phenol 0-270

Thuộc da

1.000-3.000

6.000 50-850

4.000-Crom 300-1.000

Ammonia Sulfit 100-200 Sản xuất

chai lọ 200-6.000 0-3.500

Chưng cất

rượu, đường

32.000

600-30.000

200-Ammonia 5-400 Chế biến

thực phẩm 100-7000 30-7000

Giấy

250-15.000

100.000

500-Selen, Kẽm

Phenol 0-800

Hoá chất

500-20.000

170.000 0-2000

1.000-Asen Canxi, bari

Phenol 0-5000

(Nguồn Weber, Vandevenne và Edline, 2002)

1.1.3 Hệ thống thoát nước thải

1.1.3.1 Hệ thống thoát nước chung

Hệ thống thoát nước chung là hệ thống trong đó tất cả các loại nước thải, bao gồm nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất và nước mưa được thu gom, vận chuyển trong cùng một hệ thống thoát nước và dẫn đến công trình xử lý

1.1.3.2 Hệ thống thoát nước riêng

Hệ thống thoát nước riêng là hệ thống có hai hay nhiều mạng lưới riêng biệt dùng để:

+ Vận chuyển nước bẩn nhiều (như nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất) xả vào hệ thống xử lý

+ Vận chuyển nước ít bẩn hơn (như nước mưa, nước thải sản xuất ít nhiễm bẩn) xả vào hệ thống xử lý

1.1.4 Vai trò của xử lý nước thải

1.1.4.1 Đối với môi trường

Một trong những mục đích chính của việc xử lý nước thải (XLNT) là hạn chế việc xả thải các hợp chất hữu cơ "có tiêu thụ oxy" đến mức có thể vào nguồn tiếp nhận Mặt khác, khi nước thải có chứa nhiều các chất dinh dưỡng,

sẽ kích thích quá trình sinh trưởng và phát triển mạnh các loại cây trồng trong nước, dẫn tới sự suy giảm lượng oxy có trong nước và gây hiện tượng phú dưỡng trong nguồn nước Vì vậy, loại bỏ các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong nước thải trước khi xả ra nguồn, là mục đích đầu tiên nhằm tiến tới một môi trường bền vững, giữ cho môi trường trong sạch cho các thế hệ hôm nay và trong tương lai.[8]

1.1.4.2 Đối với sức khoẻ

Nước thải không được xử lý chứa rất nhiều các vi sinh vật gây bệnh Tồn tại nhiều loại bệnh dịch có nguồn gốc từ các hoạt động thiếu vệ sinh như việc tắm rửa hay bơi lội trong nước bị nhiễm bẩn, hoặc việc tiêu thụ các loại động thực vật thuỷ sinh sống trong các nguồn nước bị ô nhiễm bởi nước thải,

như: bệnh ngứa ngoài da, viêm da, nhiễm khuẩn vết thương hay viêm dạ dày ruột, viêm da do virus, tả, lỵ, thương hàn Hơn nữa trong nước thải còn chứa các chất độc hại, có khả năng làm biến đổi gen hay gây ung thư Vì những lý

do trên, việc loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh là rất cần thiết để bảo vệ sức khoẻ cộng đồng

1.1.4.3 Về khía cạnh kinh tế

Việc tái sử dụng nước thải sau xử lý cho nông nghiệp không chỉ có ý nghĩa về mặt môi trường mà còn là động lực phát triển cho các mục tiêu quốc gia, tạo ra một nền nông nghiệp phát triển bền vững trong khi đó sẽ bảo vệ được nguồn nước đang ngày càng khan hiếm Một ưu điểm của việc sử dụng nước thải đã qua xử lý để tưới tiêu trong nông nghiệp là giảm mức độ xử lý nước thải, đồng nghĩa với việc làm giảm đáng kể chi phí cho quá trình xử lý nước thải, nhờ vào vai trò của đất và cây trồng như một dạng bể lọc sinh học

tự nhiên Ngoài ra, việc tận dụng các chất dinh dưỡng có sẵn trong nước thải còn giúp cắt giảm chi phí phân bón cho cây trồng

1.1.5 Xử lý nước thải như thế nào?

Có nhiều phương pháp làm sạch nước thải, tuỳ thuộc vào từng loại nước thải và mức độ nhiễm bẩn của chúng

Tại các vùng nông thôn, mục tiêu chính là tái sử dụng nước thải phục

vụ tưới tiêu trong nông nghiệp Vì thế, quá trình xử lý nước thải tập trung vào việc loại bỏ các tác nhân gây bệnh (giảm thiểu nguy cơ gây hại cho sức khoẻ)

và lượng bùn cặn có trong nước thải (hạn chế nguyên nhân dễ gây hại cho sức khoẻ và bịt tắc đường ống trong mạng lưới phân phối nước tưới tiêu), có thể

sử dụng quá trình lọc kỵ khí bằng bể lọc cát.[10]

Đối với các vùng đô thị và các khu dân cư cần thiết phải xả nước thải ra sông, hồ hoặc xả vào đất, việc xử lý nước thải cần tiến hành nhằm loại bỏ các hợp chất hữu cơ và bùn cặn, để tránh việc xả thải quá mức lượng chất hữu cơ

(gây ảnh hưởng tiêu cực tới quá trình dinh dưỡng) vào nguồn tiếp nhận, là sông hoặc nguồn nước ngầm

Đối với các hộ gia đình, biện pháp xử lý nước thải phổ biến nhất là bể tự hoại Trong các thành phố, một trong những phương pháp xử lý hiếu khí hiệu quả nhất là quá trình xử lý sinh học bằng bùn hoạt tính Phương pháp xử lý sinh học

kỵ khí cũng được sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải công nghiệp và bùn cặn Tuỳ theo phạm vi phục vụ, xử lý nước thải có thể tiến hành đơn lẻ (cục bộ) trong từng đối tượng thải nước (nhà dân, công sở) hoặc tiến hành xử lý chung cho một số hộ dân được kết nối bằng hệ thống thoát nước Trong một số trường hợp, xử lý cục bộ cũng có thể ứng dụng hoặc kết hợp trong hệ thống xử

lý nước thải chung Ở châu Âu, xử lý đơn lẻ bằng bể tự hoại thường được tiến hành sơ bộ trước khi xả nước thải vào hệ thống cống thoát nước chung.[1]

Một số hệ thống xử lý nước thải hiện đại có khả năng làm sạch triệt để nước thải, ví dụ như hệ thống vi lọc, công nghệ màng; tuy nhiên mức độ thích hợp của các loại công nghệ này phụ thuộc vào mục đích của quá trình xử lý nước thải Ví dụ như: nước thải sau xử lý được tái sản xuất để khôi phục lại tầng chứa nước hay trong nông nghiệp, trong nuôi trồng thuỷ sản

1.1.6 Quy trình xác định phương pháp xử lý nước thải

Việc thiết kế các quy trình xử lý nước thải có thể rất khác nhau, phụ thuộc vào đặc điểm của nguồn phát sinh nước thải Nói chung, các trạm xử lý nước thải nhỏ lẻ được sử dụng khi các trạm xử lý quy mô công suất lớn không thực hiện được do không phù hợp hoặc do điều kiện khả thi về mặt kinh tế bị hạn chế Trong thực tế, không chỉ quy mô của khu dân cư mà còn có rất nhiều các yếu tố khác nhau ảnh hưởng tới việc lựa chọn quy trình xử lý Khí hậu, địa hình, khoảng cách ly tới các khu dân cư, tỷ lệ bao phủ của mạng lưới thoát nước và chính sách kinh tế, chính trị cũng cần được xem xét trong việc lựa chọn một trạm xử lý nước thải độc lập Tất cả các khía cạnh trên cần được xem xét một cách tổng quát khi lựa chọn phương pháp xử lý nước thải.[5]

Các yếu tố chính trong việc xem xét, lựa chọn công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt là hiện trạng nguồn nước, hiện trạng mạng lưới thu gom nước thải, mật độ dân cư, kỹ năng quản lý và vận hành, điều kiện sẵn có của đất đai, chi phí điện năng, đặc điểm nguồn tiếp nhận và khả năng tự làm sạch của

nó, các điều kiện thuỷ văn, khí hậu và khả năng tái sử dụng dòng nước thải sau xử lý (UNEP, 1998]

1.1.7 Mức độ xử lý nước thải

Trong xử lý nước thải, cần lựa chọn ứng dụng các phương pháp xử lý riêng phù hợp đối với từng thành phần chất ô nhiễm trong nước thải Các phương pháp có thể được phân loại theo các mức độ xử lý khác nhau như trên

Bảng 1.4 Các mức độ xử lý nước thải và các công trình

Xử lý sơ bộ Bước đầu tiên của xử lý sơ bộ nước

thải là loại bỏ các tạp chất lớn, dầu

mỡ và các tạp chất khác có thể gây phá huỷ hoặc ảnh hưởng đến hoạt động của các công trình xử lý tiếp theo

Song chắn rác, bể lắng cát, máy nghiền rác, bể tách dầu mỡ

Xử lý bậc hai Loại bỏ các chất hữu cơ có thể phân

huỷ sinh học, các cặn lơ lửng chủ yếu bằng phương pháp sinh học Xử

lý bậc hai còn được gọi là xử lý sinh học

Hồ sinh học ổn định tuỳ tiện, bể lọc sinh học, các công trình xử

lý sinh học kỵ khí, bùn hoạt tính, cánh đồng ngập nước nhân tạo

Mức độ xử lý Mục đích Các công trình

Xử lý bậc ba Loại bỏ các chất tan và lơ lửng còn

tồn tại trong nước để nâng cao chất lượng dòng sau xử lý, chủ yếu là loại bỏ các mầm bệnh (khử trùng nước thải) và các chất dinh dưỡng như nitơ và phốt pho

Hồ sinh học hiếu khí,

bể lọc cát, làm bốc hơi

(Nguồn: Crites và Tchobanoglous (1998), Weber và cộng sự (2002))

1.2 Phương thức tiếp cận thoát nước và xử lý nước thải chi phí thấp, bền vững

1.2.1 Phương pháp tiếp cận bền vững

Năm 1987, Ủy ban Quốc tế về môi trường và phát triển đã nêu sự phụ thuộc giữa kinh tế và môi trường, để phát triển bền vững cần quan tâm những vấn đề sau:

- Mục đích thực sự của sự phát triển là cải thiện chất lượng của cuộc sống con người.Tôn trọng và quan tâm đến cuộc sống cộng đồng, điều này nói lên sự quan tâm đến các loài, các hình thức khác của cuộc sống

- Bảo vệ sức sống và tính đa dạng của trái đất Khai thác nhưng đảm bảo giữ vững trong khả năng chịu đựng của trái đất

- Thay đổi thái độ và thói quen của mỗi người trong cách ứng xử với các yếu tố môi trường tự nhiên, xã hội và cộng đồng tự quản lý môi trường của mình

- BVMT và công nghệ môi trường ngày càng đóng vai trò hàng đầu trong chiến lược nhất thể hóa phát triển và môi trường Quá trình này đòi hỏi những biện pháp rất thực tế, hữu hiệu, nó không chỉ là vấn đề kỹ thuật mà bao gồm tổng hợp những giải pháp khoa học và công nghệ, các giải pháp kinh tế

xã hội, các giải pháp tổ chức và quản lý, các giải pháp văn hóa và giáo dục Mọi tác động đều góp phần giải quyết những vấn đề về môi trường

- Hiện tại để bảo vệ môi trường có 2 cách tiếp cận là tiếp cận cổ điển và tiếp cận hiện đại Tiếp cận cổ điển: "Kiểm soát ô nhiễm" bằng cách xử lý các

chất thải, là sự phản ứng thụ động Tiếp cận hiện đại là sản xuất sạch, là tư duy phòng ngừa, dự báo và chủ động.[2]

Trong vấn đề VSMT để đạt được sự bền vững phải đảm bảo được 3 yếu tố: Hiệu suất, hiệu quả và công bằng hay trong tiếng Anh gọi là nguyên tắc 3E như sau:

Hiệu suất (Efficiency)

- Về kỹ thuật phải đảm bảo xử lý nước thải ra đạt yêu cầu về VSMT và đạt yêu cầu về bảo vệ sức khỏe cộng đồng Nước thải nếu có thể được xử lý càng gần nguồn phát thải càng tốt

- Hệ thống công trình không phá vỡ sự cân bằng sinh thái của hệ sinh thái khu vực liên quan

- Hạn chế đến mức tối đa nước thải ra nhưng vẫn đảm bảo nhu cầu sử dụng của các đối tượng

- Phù hợp với nhu cầu hiện tại và dễ dàng mở rộng để đáp ứng nhu cầu tương lai mà không ảnh hưởng đến các yếu tố liên quan khác

Hiệu quả (Effectiveeness)

- Đảm bảo giá thành đầu tư và chi phí QLVH thấp, có khả năng hoàn được vốn Huy động được mọi nguồn lực, được cộng đồng chấp nhận & tham gia quản lý Công trình có thể hoạt động và sử dụng bền vững lâu dài

- Công trình không phá vỡ cảnh quan môi trường, kiến trúc không gian

cả hiện tại và tương lai

- Sử dụng tối thiểu nguồn năng lượng cung cấp mà vẫn đảm bảo cho hệ thống công trình vận hành hoạt động bình thường, chất lượng đầu ra vẫn đảm bảo tiêu chuẩn yêu cầu

Trong XLNT yếu tố quản lý có vai trò rất quan trọng đối với sự hoạt động lâu dài của công trình, để có được sự bền vững phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

- Quản lý nước thải phải đảm bảo đồng bộ với việc quản lý phân, quản

lý chất thải rắn, quản lý nước mưa và thoát nước

- Việc quản lý phải xuyên suốt quá trình từ khi quy hoạch, báo cáo khả thi đến khi thực thi và giai đoạn đưa vào khai thác vận hành sử dụng

1.2.2 Tiếp cận dựa trên yêu cầu

- Yêu cầu của người sử dụng nói chung là một phần nhu cầu về dịch vụ

mà họ cần sử dụng Yêu cầu là sự thể hiện khả năng và tình nguyện chi trả cho mức độ dịch vụ, mà người sử dụng lựa chọn trên cơ sở các phương án được đưa ra thảo luận

- Với phương pháp tiếp cận này, khi các thông tin cần thiết và đầy đủ đến với người sử dụng thì họ có thể sẽ yêu cầu sử dụng một dịch vụ phù hợp nhất thì việc đầu tư các dịch vụ sẽ đạt được mong muốn của người sử dụng; chất lượng dịch vụ đảm bảo, với mức giá được người sử dụng chấp nhận chi trả

- Phương pháp tiếp cận tạo cho người sử dụng quyền làm chủ và giảm gánh nặng đầu tư cho Chính phủ, sử dụng hiệu quả nguồn lực trong nhân dân

1.2.3 Nguyên tắc lấy đối tượng sử dụng là trung tâm

Hầu hết trọng tâm của các ngành là xoay quanh đáp ứng các yêu cầu của người sử dụng, tuy nhiên không ít các dự án khi nghiên cứu đã đứng ngoài quan điểm, ngoài vị trí của người sử dụng dẫn đến việc đầu tư không thích hợp Trên cơ sở đó nghiên cứu với lĩnh vực XLNT cụ thể như sau:

- Đối tượng thải xả nước là trọng tâm của các vấn đề nghiên cứu và phát triển

- Khách hàng sử dụng các dịch vụ chính là hộ gia đình, nhóm hộ gia đình,

- Mục đích chính của XLNT và BVMT là: Bảo vệ con người, quan tâm quyền lợi người sử dụng

- Xác định đúng nhu cầu của người sử dụng: Phạm vi, quy mô công suất, công nghệ thích hợp, khả năng đầu tư, đóng góp

- Đảm bảo tính công bằng cho tất cả đối tượng liên quan

- Các thông tin liên quan đến XLNT được chia sẻ, phổ biến ở mức cao nhất

- Với quan điểm của người sử dụng: XLNT càng sớm và chất lượng xử

lý càng cao càng tốt, chi phí đóng góp càng ít càng tốt Điều này cho thấy việc giảm thiểu đầu vào có khả năng gây ra nước thải và giảm nước thải đầu ra sẽ tương đồng với quan điểm trên

- Việc XLNT đảm bảo nước thải ra không là mầm gây bệnh, các đối tượng sử dụng và vận hành hệ thống XLNT không bị ảnh hưởng về sức khỏe, chất lượng nước thải ra phải đáp ứng được yêu cầu về vệ sinh

- Công trình đơn giản dễ vận hành, hoạt động ổn định, giá trị đầu tư thấp

- Giảm thiểu làm phát tán nước thải và tái sử dụng để giảm nhẹ chi phí

xử lý

Hình 1.2 Phương thức lấy hộ gia đình làm trung tâm

I: Hộ gia đình; II: Quận huyện/xã, phường/cộng đồng

III: Tỉnh, thành phố; IV: Vùng; V: Quốc gia

V

IV III

II

I

Với nguyên tắc đối tượng sử dụng làm trung tâm thì sự tham gia của cộng đồng rất quan trọng, nó chỉ sự ảnh hưởng của cộng đồng trong việc tham gia phát triển dự án XLNT Nghĩa là cộng đồng đóng vai trò bằng cách chia

sẻ và sử dụng quyền của mình Sự tham gia của cộng đồng rất có triển vọng trong việc cải thiện quá trình hoạch định kế hoạch phát triển đầu tư XLNT, tăng tính bền lâu của các dự án này

- Sự tham gia của cộng đồng bao gồm:

+ Cùng chịu chi phí: về đầu tư, quản lý

+ Tăng tính hiệu quả của các dự án bằng những hoạt động hỗ trợ của người hưởng lợi: Cung cấp những thông tin có liên quan đến nhu cầu xả thải, phong tục tập quán

+ Người hưởng lợi cùng thực hiện nhiệm vụ và trách nhiệm: Chấp nhận hoặc cộng tác trong việc thu gom, tách nước thải,

+ Người hưởng lợi cũng có quyền và ảnh hưởng đến kết quả phát triển Mức độ tham gia có thể thay đổi từ mức thấp nhất là chia sẻ thông tin có liên quan đến dự án, đến mức cao nhất là tư vấn ra quyết định và khởi xướng các hoạt động như là: Lựa chọn vị trí TXL, đề xuất công nghệ sử dụng, đề xuất giải pháp QLVH

1.2.4 Nguyên tắc BELLAGIO

- Giá trị của con người, chất lượng cuộc sống và an toàn môi trường phải được đặt làm trọng tâm của cách tiếp cận mới, có trách nhiệm, và đáp ứng được các nhu cầu và đòi hỏi trong điều kiện địa phương [13]

- Để đạt được các nguyên tắc quản lý, tất cả các tầng lớp phải tham gia vào việc ra quyết định, nhất là người tiêu dùng và nhà cung cấp dịch vụ

+ Việc ra quyết định tại tất cả cấp bộ phải dựa trên lựa chọn đã thông báo + Việc khuyến khích dự trù, tiêu dùng dịch vụ và phương tiện phải phù hợp với mục tiêu chung

+ Các quyền lợi của người sản xuất và tiêu dùng phải cân bằng với trách nhiệm đối với cộng đồng rộng lớn của con người và môi trường

- Chất thải phải được xem xét như là một nguồn tài nguyên và việc quản lý phải được tiến hành nghiêm túc

+ Giảm thiểu đầu tư nhưng vẫn tăng năng suất, an toàn về môi trường

+ Giảm thiểu việc dùng nước để vận chuyển chất thải

+ Phát triển các công nghệ tái sử dụng và vệ sinh chất thải

Tóm lại: Phương pháp tiếp cận kiểm soát ô nhiễm mang tính tổng hợp gồm các ước tính về tải trọng chất thải trong tất cả các dòng chất thải và chi phí của các phương án kiểm soát ô nhiễm trong các điều kiện khác nhau Phương pháp này cho phép có sự thống nhất trong quản lý từ đó giảm thiểu ô nhiễm từ mọi nguồn tới một mức độ xác định trước

1.2.5 Vệ sinh sinh thái (ECOSAN)

Ta có thể hiểu ECOSAN qua tuyên bố tại KYOTO như sau:

- Vệ sinh sinh thái (ecosan) là phương thức tiếp cận vệ sinh thân thiện với môi trường

- Giá trị cao quý của Ecosan ở chỗ nó tiết kiệm nước, chống ô nhiễm nguồn nước, làm sạch và tuần hoàn các chất dinh dưỡng để cải tạo và làm màu mỡ đất

- Ecosan bao gồm cả các giải pháp chi phí thấp và chi phí cao cho khu vực nông thôn và thành thị Ecosan có thể đạt hiệu quả kinh tế hơn là các kiểu

vệ sinh truyền thống, do vậy hứa hẹn nhiều cơ hội để đạt được những mục tiêu phát triển thiên niên kỷ và cam kết Johannesburg về vệ sinh

- Ecosan có thể áp dụng được trong các điều kiện rất đa dạng về vật lý, văn hóa, và kinh tế với các công trình lâu dài

- Phương thức tiếp cận và kỹ thuật Ecosan có thể được sử dụng để cải tiến các hố xí thùng hiện có cũng như hệ thống vệ sinh với hố xí dội nước

- Ecosan đang được áp dụng thành công tại nhiều nơi ở châu Phi, châu

Á, châu Âu, châu Mỹ và châu Đại Dương Tại diễn đàn Nước Quốc tế lần thứ

3 tại Kyoto, Ecosan xuất hiện như một giải pháp quan trọng để hướng tới đạt được những mục tiêu phát triển của thiên niên kỷ và cam kết Johannesburg về

vệ sinh, các Ecosan được ủng hộ bởi các tổ chức Quốc tế như UNDP, UNEP, UNICEF, WSP (WB), EU,

1.2.6 Khái niệm xử lý nước thải chi phí thấp

Để có một cách nhìn tổng thể về XLNT chi phí thấp ta xem xét một số vấn đề như sau:

1.2.6.1 Các chi phí để XLNT

Trong điều kiện Việt Nam, hệ thống XLNT phân tán và tại chỗ phù hợp với khả năng đầu tư theo từng giai đoạn cũng như điều kiện tự nhiên Tuy nhiên chi phí đầu tư xây dựng và chi phí của trạm XLNT lớn Rất khó xác định suất đầu tư cho 1m3 nước thải hoặc cho một đầu người do sự biến động kinh tế và điều kiện khác nhau của mỗi khu vực Mối quan hệ giữa hiệu quả XLNT và chi phí xử lý tính cho 1m3 nước thải được biểu diễn trên [3]

Hình 1.3 Biểu đồ quan hệ giữa chi phí và hiệu quả XLNT

Các chi phí để XLNT có liên quan mật thiết đến công nghệ xử lý chủ yếu gồm:

E,%BOD được khử Chi phí C

- Chi phí đầu tư xây dựng công trình

- Chi phí QLVHBD công trình trong quá trình khai thác sử dụng Giá thành XLNT bao gồm chi phí khấu hao và chi phí quản lý Chi phí khấu hao

là cố định, người ta thường lấy trung bình là 2,5% cho các công trình thoát và XLNT Đối với công trình trên mặt đất chi phí khấu hao lấy là 1,25%, công trình dưới mặt đất là 5% chi phí đầu tư Ví dụ: Chi phí QLVHBD công trình của hộ gia đình dành cho nhà vệ sinh theo tính toán tại Ấn Độ năm 2009 như Bảng 1.5

Bảng 1.5 Chi phí hàng năm của hộ gia đình dành cho các kiểu NVS

Brazil năm 2009 được thể hiện như Hình 1.4

Hình 1.4 Biểu đồ quan hệ chi phí HTTN và mật độ dân

_ _ _ _

Như vậy khi mật độ dân cư, hay số người sử dụng lớn hơn 160 người/ha thì chi phí cho sử dụng HTTN đơn giản hiệu quả hơn rất nhiều so với sử dụng HTTN tập trung truyền thống và xử lý tại chỗ.[9]

HTTN đơn giản thực chất là HTTN chung thông thường, nó sử dụng để thoát cả nước thải chưa lắng cặn, trước đây được gọi là HTTN nông

Ngoài ra còn một số chi phí cho hoạt động khác có liên quan như:

- Chi phí bảo vệ phục hồi môi trường, cảnh quan khu vực, bảo tồn sự

đa dạng về sinh thái do ảnh hưởng của công trình XLNT

- Chi phí truyền thông vận động và chăm sóc sức khỏe cho cộng đồng dân cư khu vực

- Chi phí xử lý hoặc vận chuyển tiếp các sản phẩm đầu ra, các dịch vụ kèm theo và chi phí mở rộng sản xuất của một số ngành có liên quan đến giải pháp công nghệ được lựa chọn

- Chi phí do sự chậm trễ giải quyết XLNT gây nên

Tóm lại: Tất cả các chi phí trên có thể được gọi là Tổng hợp chi phí xử

lý của giải pháp công nghệ được lựa chọn, bao gồm các chi phí liên quan đến công trình XLNT, trong đó các chi phí trọng tâm được đề cao hơn các chi phí còn lại.[7]

1.2.6.2 Định nghĩa XLNT chi phí thấp

Hệ thống xử lý nước thải thường bao gồm các công trình tại đó nước thải được xử lý bằng các phương pháp cơ học, hoá học, sinh học, để loại bỏ các chất rắn, các chất hữu cơ và đôi khi cả các chất dinh dưỡng có trong nước

thải [3,12]

Mặc dù các hệ thống xử lý nước thải chi phí thấp đòi hỏi diện tích đất

sử dụng nhiều hơn so với các hệ thống xử lý sinh học nhân tạo tải lượng cao, nhưng chúng có hiệu quả hơn và đáng tin cậy trong việc xử lý các vi khuẩn, mầm bệnh, nếu được thiết kế một cách hợp lý và không bị quá tải

Các hệ thống xử lý nước thải chi phí thấp được mô tả bằng các quá trình và các công trình xử lý nước thải được vận hành trong các điều kiện gần

tự nhiên hoặc phụ thuộc cơ bản vào các yếu tố tự nhiên Hệ thống xử lý chi phí thấp cũng có thể được xem là hệ thống có các đặc tính:

• Đạt được mức độ xử lý có thể chấp nhận

• Vốn đầu tư thấp

• Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp

• Yêu cầu kỹ năng vận hành không cao so với các công nghệ thông thường khác

• Tuổi thọ dài hơn so với tuổi thọ các công nghệ xử lý có sử dụng các thiết bị điện - cơ khí

• Ít phụ thuộc vào các yếu tố như công tác xây dựng, các thiết bị, cơ khí

• Công nghệ/ quá trình xử lý đơn giản hiệu quả xử lý ổn định và lâu dài

• Nhu cầu bảo dưỡng và vận hành ít

• Có thiết kế đơn giản, phổ biến với bất cứ quy mô nào từ nhỏ đến lớn

Hệ thống xử lý nước thải chi phí thấp có thêm những ưu điểm là giảm thiểu các tác động đến môi trường và ít ảnh hưởng đến các hệ sinh thái, có khả năng ứng dụng tốt trong các điều kiện môi trường nước, đất và đất ngập nước

1.2.7 Phương pháp XLNT chi phí thấp trên Thế giới đã được ứng dụng và tiêu chí lựa chọn trong điều kiện Việt Nam

1.2.7.1 Công nghệ DEWATS – Một giải pháp bền vững

Tổ chức Bremen Overseas Reasearch and Development Association (viết tắt là BORDA) - Hiệp hội Nghiên cứu và phát triển Bremen là một tổ chức phi chính phủ, phi lợi nhuận – Công hoà Liên bang Đức Từ năm 1977,

BORDA bắt đầu tham gia vào lĩnh vực chuyển giao công nghệ biogas từ Ấn

Độ sang Ethiopia, Indonesia, Trung Quốc Năm 1993 chuyển trọng tâm sang

xử lý nước thải phân tán thông qua sự tiếp cận công nghệ được gọi là Hệ thống xử lý nước thải phân tán DEWATS (Decentralized Wasterwater Treament System)

Công nghệ DEWATS đã và đang được BORDA phổ biến rộng rãi như

là một giải pháp hữu hiệu cho xử lý nước thải phân tán từ các cụm dân cư, bệnh viện, khách sạn, trang trại, các lò giết mổ gia súc, gia cầm và cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ tại các nước đang phát triển

DEWATS là một giải pháp mới cho xử lý nước thải hữu cơ với quy mô dưới 1000m3/ngày đêm, với ưu điểm là hiệu quả xử lý cao, hoạt động tin cậy, lâu dài, thích ứng với sự dao động về lưu lượng, không cần tiêu thụ điện năng nếu khu vực xử lý có độ dốc thích hợp, công nghệ xử lý thân thiện với môi trường, xử lý nước thải nhờ các vi sinh vật có trong nước thải hoặc nhờ quá trình tự nhiên mà không sử dụng đến hoá chất và đặc biệt là yêu cầu vận hành

và bảo dưỡng đơn giản, chi phí rất thấp

Mô tả công nghệ:

Hình 1.5: Các bước xử lý nước thải của DEWATS

Hệ thống DEWATS gồm có bốn bước xử lý cơ bản với các công trình đặc trưng:

- Xử lý sơ bộ bậc một: Quá trình lắng loại bỏ các cặn lơ 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 kỵ 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 kỵ khí Baffle Reactor (BF) có các vách ngăn và bể lắng kỵ khí Anarobic Filter (AF) Bể phản ứng kỵ 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 kỵ 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

Bể lọc kỵ khí với vật liệu lọc có vai trò là giá đỡ cho các vi sinh vật phát triển, tạo thành các màng vi sinh vật Các chất ô nhiễm hoà tan trong nước thải được xử lý hiệu quả hơn khi đi qua các lỗ rỗng của vât liệu lọc và tiếp xúc với các màng vi sinh vật

Toàn bộ phần kỵ khí nằm dưới đất, không gian phía trên có thể sử dụng làm sân chơi, bãi để xe Điều này rất thích hợp với các khu vực thiếu diện tích xây dựng

- 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 và lọc tiếp tục xảy ra trong bãi lọc thì hệ thực vật trồng trong bãi lọc góp phần đáng kể trong xử lý nước thải nhờ khả năng cung cấp ôxy qua bộ rễ của cây xuống bãi lọc tạo điều kiện hiếu khí cho các vi sinh vật lớp trên cùng 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:

DEWATS được thiết kế theo yêu cầu của khách hàng, dựa trên nồng độ chất ô nhiễm dòng vào và yêu cầu chất lượng dòng chảy ra sau xử lý Hiệu quả xử lý của DEWATS có thể đạt được tiêu chuẩn cho phép loại A đối với nước thải công nghiệp – QCVN 24: 2009/BTNMT

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,…

1.2.7.2 Các tiêu chí lựa chọn công nghệ XLNT chi phí thấp trong điều kiện Việt Nam

a Đặc điểm tự nhiên:

- Theo điều kiện tự nhiên Việt Nam có thể chia ra các vùng như sau:

Vùng miền núi; đồng bằng; duyên hải; Tây Nguyên, mỗi vùng có đặc điểm khác nhau Địa hình nhiều khu vực có độ chênh cao lớn, hoặc sông hồ, ao nhiều

- Đa số các khu đô thị, khu dân cư tập trung phát sinh ra nước thải thường ở vùng trũng, đồng bằng hoặc thung lũng, nơi thường có mạng lưới sông hồ dày đặc, thuận lợi cho thoát nước và XLNT bằng những phương pháp

tự nhiên

- Quỹ đất và không gian của đa số các vùng nông thôn, ngoại thị và các thị xã thuộc các tỉnh đủ rộng để bố trí các hạng mục công trình chiếm nhiều diện tích và phạm vi cách ly bảo vệ

- Khí hậu Việt Nam là khí hậu nhiệt đới nóng ẩm mưa nhiều, là điều kiện thích hợp cho nhiều vi sinh vật phân huỷ hoạt động và phát triển

- Vùng nông thôn đa số nhà dân thường có vườn khá rộng để trồng cây

và ao hồ thả cá, chăn nuôi gia cầm, gia súc

Như vậy các giải pháp công nghệ xử lý để được lựa chọn thì mặc nhiên phải phù hợp với các đặc điểm tự nhiên;

b Đặc điểm và tiêu chí xã hội:

- Tỷ lệ người nhiễm bệnh liên quan đến chất thải, nước thải cao cho

thấy cần có các công nghệ hợp lý, được xã hội chấp nhận và phổ biến

- Tính đặc thù từng địa phương như: phong tục tập quán, thói quen, truyền thống có liên quan trực tiếp đến lưu lượng, số lượng và là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến tính chất hoá lý, vi sinh học của nước thải

- Dân số ở các khu dân cư truyền thống, khu đô thị, làng nghề thường tập trung với mật độ cao, các vùng khác mật độ dân cư thấp và phân bố theo tuyến: ven sông, ven đường Do đó có nhiều ảnh hưởng đến công nghệ thu gom thoát và XLNT, với khu vực có mật độ dân cư cao thì việc áp dụng hệ thống XLNT tập trung hiệu quả, khu vực ngoại thị, nông thôn các phương án

xử lý phân tán sẽ hiệu quả hơn

- Do trình độ dân trí chưa đồng đều, mức tiếp thu cập nhật công nghệ của người dân đô thị cao hơn ở vùng nông thôn và miền núi Do đó, công nghệ áp dụng cho từng vùng cũng phải phù hợp Dây chuyền công nghệ không quá phức tạp đến mức không có người của cộng đồng có thể đào tạo để quản lý vận hành công trình

- Đa số các đối tượng sử dụng đều muốn xả nước thải, chất thải càng xa nơi ở càng tốt Tuy nhiên, với quan điểm BVMT thì cần XLNT càng gần nguồn xả càng tốt

cả các nhóm người từ giàu đến nghèo

3 Phù hợp với trình độ văn hoá, dân trí, khoa học công nghệ và tiêu chuẩn sống đang còn thấp, dễ dàng trong QLVH công trình

4 Dễ dàng hỗ trợ về mặt tổ chức

5 Khả năng tự lực trong thực hiện và quản lý công trình

6 Nhu cầu tiềm năng đòi hỏi phát triển;

7 vv

c Yêu cầu tiêu chí môi trường:

- Công nghệ XLNT phải đảm bảo nước thải ra tuân thủ các quy định của Luật Bảo vệ môi trường (đã được công bố năm 1994), không phá vỡ cảnh quan môi trường, không gây tổn hại đến môi trường đất, nước khu vực

- Nguồn tiếp nhân thường là các sông ngòi, do đó việc xử lý phải đảm bảo tính đồng bộ chung, phải tính đến khả năng ảnh hưởng của việc xả thải đến các khu vực lân cận

- Mục tiêu của xử lý nước thải là loại bỏ các tác nhân gây ô nhiễm có trong nước thải và ngăn chặn ô nhiễm nguồn tiếp nhân cũng như ô nhiễm đất