Xây dựng các tiêu chí đánh giá và chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để đảm bảo hoạt động bền vững của nhà máy xử lý nước thải đô thị

Đỗ Thị Minh HạnhXÂY DỰNG CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ VÀ CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỂ ĐẢM BẢO HOẠT ĐỘNG BỀN VỮNG CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nư

Đỗ Thị Minh Hạnh

XÂY DỰNG CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ VÀ CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỂ ĐẢM BẢO HOẠT ĐỘNG BỀN VỮNG CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nước thải

Mã số: 9520320-2

LUẬN ÁN TIẾN SỸ

Hà Nội - Năm 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

Đỗ Thị Minh Hạnh

XÂY DỰNG CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ VÀ CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT ĐỂ ĐẢM BẢO HOẠT ĐỘNG BỀN VỮNG CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ

Chuyên ngành: Công nghệ môi trường nước và nước thải

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận án này là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi Các

số liệu và tài liệu được trích dẫn trong luận án là trung thực Kết quả nghiên cứu nàykhông trùng với bất cứ công trình nào đã được công bố trước đó

Tôi chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình

Hà Nội, tháng năm 2019

Tác giả luận án

Đỗ Thị Minh Hạnh

LỜI CÁM ƠN

Tác giả xin trân trọng cám ơn PGS.TS Trần Đức Hạ, TS Phạm Tuấn Hùng và cáccán bộ Bộ môn Cấp thoát nước, Khoa Kỹ thuật Môi trường, Trường Đại học Xâydựng và các thành viên trong các hội đồng bảo vệ Tiểu luận tổng quan, chuyên đề,hội thảo khoa học đã đóng góp ý kiến cho nghiên cứu của tôi Tôi cũng xin đượccảm ơn ban lãnh đạo Công ty Cổ phần thoát nước Bắc Ninh, cảm ơn các đồngnghiệp, bạn bè, đặc biệt là gia đình đã luôn động viên, tạo điều kiện cho tôi hoànthành Luận án Tiến sỹ này

! MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ……… i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH VẼ xi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 8

1.1 Đặc điểm nước thải đô thị và hoạt động của nhà máy xử lý nước thải đô thị tập trung 8

1.1.1 Thành phần và tính chất của nước thải đô thị 8

1.1.2 Tổ chức thoát nước đô thị và quá trình xử lý trong nhà máy xử lý nước thải đô thị tập trung 11

1.2 Đánh giá hiện trạng hoạt động của các nhà máy xử lý nước thải đô thị ở Việt Nam 1

5 1.2.1 Hiện trạng hoạt động các nhà máy xử lý nước thải đô thị ở Việt Nam 15

1.2.2 Đánh giá hiệu quả hoạt động các nhà máy xử lý nước thải đô thị hiện có ………17

1.3 Các nguyên nhân chính của việc các nhà máy xử lý nước thải đô thị hoạt động không bền vững 2

4 1.3.1 Nguyên nhân về thể chế 24

1.3.2 Quản lý tài sản và nguồn nhân lực 27

1.3.3 Kinh phí vận hành và bảo trì 31

1.3.4 Các vấn đề công nghệ và kỹ thuật 32

1.4 Thực trạng về đảm bảo hoạt động bền vững của các nhà máy xử lý nước thải đô thị trên thế giới 3

5 1.4.1 Thực trạng quản lý nước thải và hoạt động của các nhà máy xử lý nước thải đô thị một số nước trên thế giới 35 1.4.2 Tổng quan về cơ chế chính sách và quản lý tài chính đảm bảo các nhà

1.4.3 Thực trạng về đánh giá hoạt động bền vững của nhà máy xử lý nước thải

trên thế giới 43

1.4.3.1 Đánh giá hoạt động bền vững của NMXLNT của Hy Lạp 43

1.4.3.2 Đánh giá bền vững XLNT tại Thụy Điển 44

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48

2.1 Cơ sở khoa học để xây dựng các tiêu chí đánh giá và chỉ tiêu đảm bảo tính bền vững của NMXLNT đô thị 4

8 2.1.1 Khái niệm chung 48

2.1.2 Hoạt động bền vững của nhà máy xử lý nước thải đô thị tập trung 49

2.1.2.1 Tính bền vững của NMXLNT đô thị 49

2.1.2.2 Tính bền vững của NMXLNT đô thị tập trung trong bối cảnh Biến đổi khí hậu 53

2.1.3 Các tiêu chí đánh giá tính bền vững nhà máy XLNT đô thị 54

2.1.4 Các chỉ tiêu KT-KT đảm bảo tính bền vững nhà máy XLNT đô thị 63

2.2 Các phương pháp nghiên cứu để xây dựng tiêu chí và chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật ……… 65

2.2.1 Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết 65

2.2.2 Phương pháp khảo sát thực địa 65

2.2.3 Phương pháp xác định trọng số các tiêu chí 66

2.2.4 Phương pháp tham vấn chuyên gia 67

2.2.5 Phương pháp phân tích thứ bậc AHP 69

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ VÀ CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT ĐẢM BẢO SỰ HOẠT ĐỘNG BỀN VỮNG CỦA NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ 78

3.1 Xây dựng các tiêu chí đánh giá hoạt động bền vững của nhà máy xử lý nước thải 7

8 3.1.1 Kết quả điều tra thu thập ý kiến chuyên gia về mức độ ưu tiên 78

3.1.2 Thiết lập các ma trận so sánh cặp và tính toán trọng số cho từng mức 79

3.1.3 Tính toán trọng số tổng hợp 82

3.2 Xây dựng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đảm bảo sự hoạt động bền vững của

nhà máy xử lý nước thải đô thị 86

3.2.1 Nhóm chỉ tiêu Công nghệ 86

3.2.1.1 Chỉ tiêu Công suất và chế độ thải nước 86

3.2.1.2 Chỉ tiêu Hiệu quả xử lý nước thải 87

3.2.2 Nhóm chỉ tiêu Vận hành và bảo trì 91

3.2.2.1 Chỉ tiêu Sự phù hợp với điều kiện của địa phương: 91

3.2.2.2 Chỉ tiêu Khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu 92

3.2.2.3 Chỉ tiêu An toàn thân thiện với môi trường xung quanh 92

3.2.3 Nhóm chỉ tiêu Thể chế và quản lý: 93

3.2.3.1 Chỉ tiêu Cơ chế quản lý về hoạt động của đơn vị vận hành NMXLNT 93

3.2.3.2 Chỉ tiêu Tổ chức quản lý vận hành 93

3.2.3.3 Chỉ tiêu Quản lý tài sản 97

3.2.4 Nhóm chỉ tiêu Tài chính 99

3.2.4.1 Chỉ tiêu Giá dịch vụ thoát nước 99

3.2.4.2 Chỉ tiêu Nguồn thu của NMXLNT 103

3.2.4.3 Chỉ tiêu Tiết kiệm chi phí vận hành và bảo trì: 104

3.3 Áp dụng các tiêu chí và chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để đảm bảo tính bền vững trong hoạt động của nhà máy xử lý nước thải thành phố Bắc Ninh 107

3.3.1 Mô tả hệ thống thoát nước và nhà máy xử lý nước thải thành phố Bắc Ninh ……… 107

3.3.1.1 Hệ thống thoát nước thành phố Bắc Ninh 107

3.3.1.2 Hiện trạng hoạt động của NMXLNT Bắc Ninh 110

3.3.2 Đánh giá tính bền vững trong hoạt động của nhà máy xử lý nước thải Bắc Ninh 112

3.3.2.1 Nhóm tiêu chí Công suất và hiệu quả XLNT 112

3.3.2.2 Nhóm tiêu chí Sự phù hợp của công nghệ XLNT với điều kiện địa phương ……… 113

3.3.2.3 Nhóm tiêu chí Chi phí vận hành và bảo trì 114

3.3.2.4 Nhóm tiêu chí Điều kiện hoạt động của các công trình và thiết bị ổn định ……… 114

3.3.2.5 Nhóm tiêu chí An toàn thân thiện với môi trường 114

3.3.2.6 Nhóm tiêu chí Sự thích ứng với các tác động bất lợi của BĐKH và thay đổi yếu tố đầu vào 115

3.3.2.7 Đánh giá về tính bền vững của NMXLNT Bắc Ninh 115

3.3.3 Áp dụng các chỉ tiêu KT-KT để đảm bảo sự bền vững trong hoạt động của nhà máy xử lý nước thải Bắc Ninh 118

3.3.3.1 Về công nghệ XLNT 118

3.3.3.2 Tình trạng vận hành và bảo dưỡng của NMXLNT 122

3.3.3.3 Thể chế và quản lý của NMXLNT 122

3.3.3.4 Nguồn tài chính cho hoạt động của NMXLNT 125

KẾT LUẬN… 132

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NCKH CỦA TÁC GIẢ 134

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28 PHỤ LỤC PL28

Ngân hàng phát triển Châu Á

Bể phản ứng theo mẻ cải tiếnBiến đổi khí hậu

Bùn hoạt tínhNhu cầu ôxy sinh hóa

Bộ Tài Nguyên và Môi trườngBảo vệ môi trường

Hợp đồng xây dựng - chuyển giaoNhu cầu oxy hóa học

Cyclic Activated Sludge Technology: là quá trình xửhoạt tính tuần hoàn theo mẻ liên tục

Cấp thoát nướcEnvironmental Fund (Quỹ môi trường)European Union (Liên minh châu Âu)Hợp tác Phát triển cộng hòa liên bang Đức

Bể phản ứng theo mẻ

Hệ thống điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệuTiêu chuẩn Việt Nam

Trách nhiệm hữu hạnThành phố

lý sinh học bùn

Tổng hàm lượng cặn lơ lửng

Xử lý nước thải

Ủy ban nhân dân

Vi sinh vậtNgân hàng thế giới

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Tải lượng ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt ở đô thị một số nước 10!

Bảng 1.2 Mức độ xử lý nước thải [73] 13!

Bảng 1.3.Lượng khí tạo thành trong quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ của bùn cặn 22!

Bảng 1.4.Các chỉ tiêu kim loại nặng, độ ẩm, N,P,K, chất hữu cơ tổng số của phân hữu cơ vi sinh NMXLNT Đà Lạt [9] 23!

Bảng 1.5 Tỷ lệ dân số đấu nối thoát nước và các đấu nối thoát nước được xử lý của các nhóm quốc gia theo thu nhập trên thế giới [50] 36!

Bảng 2.1 Tác động của BĐKH đối với lĩnh vực thoát nước và XLNT đô thị 53!

Bảng 2.2: Danh mục các tiêu chí đánh giá tính bền vững của NMXLNT đô thị 55!

Bảng 2.3 Danh mục các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật để đảm bảo cho nhà máy XLNT đô thị hoạt động bền vững 63!

Bảng 2.4 Thang điểm so sánh các chỉ tiêu 73!

Bảng 2.5 Chỉ số ngẫu nhiên RI 73!

Bảng 3.1 Ma trận A so sánh mức độ quan trọng giữa các nhóm tiêu chí 79!

Bảng 3.2 Ma trận trọng số giữa các nhóm tiêu chí 80!

Bảng 3.3 Bộ ma trận so sánh mức độ quan trọng giữa các cặp tiêu chí 81!

Bảng 3.4 Trọng số của các tiêu chí (xác định bằng phần mềm Expertchoice 11) 82!

Bảng 3.5 Thống kê trọng số tương ứng với các nhóm tiêu chí 85!

Bảng 3.6 Hệ số không điều hòa theo TCVN 7957:2008 87!

Bảng 3.7 Sự phụ thuộc của nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đối đặc điểm với HTTN đô thị từng khu vực [12] 87!

Bảng 3.8 Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đô thị theo phương thức thu gom [57, 73] 88!

Bảng 3.9 Phạm vi ứng dụng các phương pháp xử lý sinh học nước thải trong điều kiện nhân tạo [12] 89!

Bảng 3.10 Bảng thống kê số trạm và số bơm nước thải của NMXLNT [33] 109!

Bảng 3.11 Đánh giá hoạt động bền vững NMXLNT Bắc Ninh theo các tiêu chí đềxuất 116!Bảng 3.12 Áp dụng các chỉ tiêu KT-KT để đảm bảo hoạt động bền vững cho

NMXLNT Bắc Ninh 126!

!

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 0.1 Tóm tắt nội dung và phương pháp nghiên cứu triển khai trong luận án 7

Hình 1.1 Các bước xử lý nước thải đô thị 13

Hình 1.2 Hệ thống cống chung với cống bao và giếng tách [9] 16

Hình 1.3 Nồng độ BOD5 trong nước thải đầu vào các NMXLNT đô thị [29] 18

Hình 1.4 Thành phần N, P và K trong các loại bùn thải và phân chuồng [12] 23

Hình 1.5 Phân tích những nguyên nhân dẫn đến sự hoạt động không đạt yêu cầu của NMXLNT [14] 34

Hình 2.1.Các yêu cầu đảm bảo sự bền vững của NMXLNT [9] 51

Hình 2.2 Các yếu tố đảm bảo cho NMXLNT đô thị hoạt động bền vững [9] 52

Hình 2.3.Quan hệ giữa chi phí vận hành bảo dưỡng theo mức độ (bậc) xử lý với quy mô NMXLNT đô thị 58

Hình 2.4 Mối liên hệ giữa các nhóm tiêu chí và các nhóm chỉ tiêu KT-KT 64

Hình 2.5 Qui trình xác định trọng số bằng phương pháp AHP 71

Hình 2.6 Cây phân cấp AHP 72

Hình 2.7 Điều kiện hoạt động bền vững của NMXLNT tập trung của đô thị 76

Hình 3.1 Cơ cấu tổ chức quản lý của Công ty TNHH 1 thành viên thoát nước theo mô hình Chủ tịch công ty, Giám đốc hoặc Tổng giám đốc và Kiểm soát viên 94

Hình 3.2 Cơ cấu tổ chức quản lý của Công ty TNHH 1 thành viên thoát nước theo mô hình Hội đồng thành viên, Giám đốc hoặc Tổng giám đốc và Kiểm soát viên 95

Hình 3.3 Cơ cấu tổ chức quản lý của Công ty cổ phần XLNT 96

Hình 3.4 Ví dụ về tổ chức bộ máy quản lý vận hành của NMXLNT 97

Hình 3.5 Nguyên tắc chung tính giá nước [74, 10] 102

Hình 3.6 Tỷ lệ phần trăm các nhu cầu sử dụng điện khác nhau tại NMXLNT sử dụng bùn hoạt tính [66] 106

Hình 3.7 Mạng lưới thoát nước sinh hoạt, nước mưa của ThP Bắc Ninh 108

Hình 3.8 Sơ đồ dây chuyền công nghệ tại NMXLNT Bắc Ninh [18] 110

Hình 3.9 Hiệu quả xử lý TSS của NMXLNT Bắc Ninh (Số liệu 2018) 119

Hình 3.10 Hiệu quả xử lý BOD5 của NMXLNT Bắc Ninh (số liệu 2018) 120

Hình 3.11 Hiệu quả xử lý TN của NMXLNT Bắc Ninh (số liệu 2018) 121Hình 3.12 Hiệu quả xử lý TP của NMXLNT Bắc Ninh (số liệu 2018) 121Hình 3.13 Sơ đồ tổ chức quản lý của Công ty cổ phần thoát nước Bắc Ninh [18] 123Hình 3.14 Sơ đồ đơn vị vận hành nước NMXLNT ThP Bắc Ninh 124

số đô thị cả nước khoảng 1000 đô thị, trong đó, đô thị từ loại

I đến đặc biệt là 17 đô thị, đô thị loại II là 20 đô thị; đô thị loại III là 81 đô thị; đô thị loại IV là 122 đô thị còn lại là các đô thị loại V[30]

Trong khi đó hệ thống thoát nước (HTTN) và vệ sinh đô thị ở nước ta với cơ sở vậtchất kỹ thuật không đảm bảo về số lượng và chất lượng nên phạm vi phục vụ rấthạn chế Hệ thống cống thoát nước mới chỉ đáp ứng 50-60% dân số đô thị ở cácthành phố lớn và 30-40% ở các thành phố vừa và nhỏ Số lượng các nhà máy xử lýnước thải (NMXLNT) đã xây dựng rất ít và hoạt động không hiệu quả nên lượngnước thải đô thị xử lý đảm bảo các tiêu chuẩn môi trường không đáng kể Theo HộiCấp thoát nước Việt Nam (2019), 37/63 địa phương có NMXLNT và 5 địa phươngđang xây dựng nhà máy xử lý nước thải (NMXLNT) sinh hoạt tập trung [16] Tuynhiên, phần lớn, các NMXLNT đang hoạt động dưới 50% công suất thiết kế và xâydựng Thậm chí có NMXLNT đã xây xong nhưng đến nay vẫn không có nước thải

để xử lý Một trong những nguyên nhân của sự bất cập này là các dự án thoát nước

và xử lý nước thải (XLNT) tập trung có chung các khó khăn trong lựa chọn côngnghệ và đấu nối nước thải [11]

Hiện nay, ở các đô thị Việt Nam, doanh thu từ các hoạt động nước thải được tạo rabằng cách áp dụng một khoản phần trăm thu phí đối trên tất cả khách hàng tiêu thụnước dựa vào Nghị Định 154/2016/NĐ-CP hoặc giá dịch vụ thoát nước theo NghịĐịnh 80/2014/NĐ-CP Theo Nghị định 154/2016/NĐ-CP về phí bảo vệ môi trườngquy định phí bảo vệ môi trường đối với nước thải sinh hoạt là 10% giá nước sạch là

không đáp ứng được nhu cầu quản lý và vận hành HTTN Cũng đã có một số đô thịhiện đã áp dụng giá dịch vụ thoát nước theo Nghị Định 80/2014/NĐ-CP để huyđộng sự đóng góp của người sử dụng dịch vụ, giảm áp lực cho ngân sách Nhà nước.Mức giá dịch vụ thoát nước các đô thị đang áp dụng cho hộ gia đình cao hơn mứcphí môi trường, và dao động từ khoảng 1.000 đồng – 2.600 đồng [34] Giá dịch vụthoát nước dù có cao nhưng hiện vẫn thấp hơn mức giá thành XLNT khá nhiều.Chi phí thực tế của hoạt động cần được trợ cấp từ ngân sách địa phương do phí thugom nước thải không thể đáp ứng chi phí vận hành và bảo dưỡng (O&M) Thực tếhiện nay kinh phí cho công tác quản lý vận hành HTTN chủ yếu phụ thuộc vào kinhphí hàng năm do UBND tỉnh/ thành phố cấp qua sở Tài chính và phân bổ về sở Xâydựng Doanh thu của công ty cấp nước nằm trong hóa đơn của khách hàng tiêu thụnước, với doanh thu thường được tổ chức bởi cấp ThP hoặc cấp tỉnh để phân phốilại tới các doanh nghiệp nước thải dựa vào ngân sách phê duyệt hàng năm.

Ở các đô thị Việt Nam chỉ mới có 46 nhà máy XLNT (tính đến cuối năm 2019) nhưngnhiều nhà máy hoạt động không ổn định và không hiệu quả (mặc dù phần lớn mới đượcxây dựng gần 10 năm trở lại đây) do nhiều nguyên nhân khác nhau Các nghiên cứu vàđánh giá về tình trạng này còn rất hạn chế và chưa đầy đủ Vì vậy cần thiết phải xâydựng các tiêu chí đánh giá sự hoạt động bền vững của các nhà máy

đó Căn cứ vào các tiêu chí đánh giá và để giúp cho việc đưa ra giải pháp đảm bảocho các nhà máy XLNT hoạt động bền vững thì cần thiết phải xây dựng các chỉ tiêukinh tế kỹ thuật (KT-KT)

NMXLNT ThP Bắc Ninh được xây dựng theo nguồn vốn vay KFW (CHLB Đức)

và đưa vào vận hành vào năm 2013 Sau 5 năm hoạt động, nhà máy đã góp phần lớntrong việc XLNT và cải thiện môi trường nước ThP Bắc Ninh Để đảm bảo độ tincậy và khả năng ứng dụng, các số liệu thu thập về quản lý và vận hành NMXLNTThP Bắc Ninh được đánh giá theo các tiêu chí và chỉ tiêu KT-KT đề xuất

2 Mục đích nghiên cứu của luận án

-! Xây dựng các tiêu chí để đánh giá sự hoạt động bền vững của NMXLNT đôthị

-! Xây dựng các chỉtiêu KT-KTđể đảm bảo sựhoạtđộng bền vững choNMXLNT

Đối tượng nghiên cứu: Quản lý, vận hành và bảo dưỡng NMXLNT đô thị

Phạm vi nghiên cứu: Các NMXLNT đô thị ở Việt Nam

4 Cơ sở khoa học của luận án:

Thông qua nghiên cứu lý thuyết về tính bền vững của NMXLNT; thu thập, phântích số liệu, tham vấn chuyên gia về hoạt động của NMXLNT đô thị từ đó đề xuấtcác tiêu chí đánh giá sự hoạt động bền vững của NMXLNT đô thị Trên cơ sở cáctiêu chí và tầm quan trọng của từng tiêu chí đó, xây dựng các chỉ tiêu KT-KT đểđảm bảo cho sự hoạt động bền vững của các NMXLNT đô thị Chỉ tiêu KT-KT giúpcho các nhà vận hành xây dựng các giải pháp để đảm bảo cho NMXLNT hoạt độngbền vững là ý nghĩa thực tiễn của luận án

5 Nội dung nghiên cứu của luận án

a)! Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

-! Đặcđiểm vềsốlượng, thành phần và tính chất nước thảiđô thị -! Sự

hoạtđộng bền vững của NMXLNTđô thị;

-! Đánh giá hiện trạng hoạt động của NM XLNT đô thị ở Việt Nam;

b)! Nghiên cứu xây dựng các chỉ tiêu phù hợp nhằm đảm bảo hoạt động bềnvững của NM XLNT đô thị:

-! Lựa chọn các tiêu chí đánh giá tính bền vững của NMXLNT đô thị;

-! Xác định trọng số của các tiêu chí theo phương pháp phân tích thứ bậc (AnalyticHierarchy Process-AHP) và tham vấn chuyên gia với việc sử dụng phần mềm Expertchoice 11;

-! Xây dựng các chỉtiêu kinh tếkỹthuậtđể đảm bảo sựhoạtđộng bền vữngtrong củacác NMXLNT đô thị;

-! Hoạt động của NMXLNT ThP Bắc Ninh (Công nghệ XLNT; suất vốn đầu tư, tổchức quản lý vận hành; chi phí O&M; tiết kiệm chi phí: năng lượng, hóa chất, vậnhành, ; cơ chế thu hồi tài chính; ).

6 Phương pháp nghiên cứu của luận án

Trên cơ sở mục tiêu đề ra, luận án đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu sau:-! Điều tra, thu thập các sốliệu, tài liệu vềcác chỉ tiêu kinh tếkỹthuật khi lập dự ánđầu tư và tình hình quản lý vận hành các NMXLNT đô thị hiện nay tại Việt Nam;

-! Phân tích và đánh giá các tiêu chí kinh tế kỹ thuật của NMXLNT đô thị;-! Xây dựng bộcâu hỏi và tham vấný kiến các chuyên gia, các cán bộkỹthuậttronglĩnh vực chuyên môn XLNT đô thị;

-! Áp dụng phương pháp phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process-AHP) kếthợp với tham vấn chuyên gia để phân tích các tiêu chí đánh giá và xây dựng các chỉtiêu KT-KT đảm bảo sự hoạt động bền vững của NMXLNT đô thị

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu đề ra, nội dung và phương pháp mà nghiên cứusinh thực hiện được tóm tắt trên Hình 0.1

(1) Công suất và hiệu quả xử lý nước thải

(2) Sự phù hợp của công nghệ XLNT với điều

kiện địa phương

(3) Chi phí vận hành và bảo trì

(4) Điều kiện hoạt động của công trình và thiết

bị

(5) An toàn và thân thiện môi trường

(6) Sự thích ứng với các tác động bất lợi của

biến đổi khí hậu và thay đổi yếu tố đầu vào

Nhóm chỉ tiêu Công Nhóm chỉ tiêu Thể chế

-!Công suất và chế độ -!Cơ chế quản lý về hoạt

nước thải động của đơn vị vận hành

-!Hiệu quả XLNT NMXLNT

-!Tổ chức quản lý

Nhóm chỉ tiêu Vận -!Quản lý tài sản

hành và bảo trì: Nhóm chỉ tiêu Tài chính:

-!Phù hợp với địa -!Giá dịch vụ thoát nước

phương -!Nguồn thu của

-!Khả năng thích ứng NMXLNT

BĐKH -!Khả năng tiết kiệm chi

-!An toàn thân thiện với phí vận hành và bảo trì

môi trường

hoạt động bền vững củacác NMXLNT đô thị

Lựa chọn các nhóm tiêuchí phù hợp để đánh giátính bền vững của cácNMXLNT đô thị

Xác định các trọng số và thứ tự ưu tiên các nhóm tiêu chí đánh giá tính bền vững của NMXLNT đô thị

Xây dựng các nhóm chỉtiêu KTKT để đảm bảo sựhoạt động bền vững củacác NMXLNT đô thị

Thảo luận kết quả nghiên cứu và kiến nghị đề xuất các giải pháp tăng cường

sự hoạt động bền vững các NMXLNT đô thị

quan tài liệu và phân tích,

đánh giá

Phân tích và đánh giá địnhtính kết hợp tham vấnchuyên gia

Phân tích theo phương phápAHP kết hợp tham vấnchuyên gia (hỗ trợ bằngphần mềm Expert choice

11)

Phân tích theo phương phápAHP (hỗ trợ bằng phầnmềm Expert choice 11)

Đánh giá và hiệu chỉnh kếtquả nghiên cứu bằng số liệuthu thập tại NMXLNT ThP

Bắc Ninh

Hình 0.1 Tóm tắt nội dung và phương pháp nghiên cứu triển khai trong luận án

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

+ Ý nghĩa khoa học của luận án

-! Trên cơsởphương pháp AHP kết hợp tham vấn chuyên gia xây dựngđượccác tiêuchí đánh giá tính bền vững của các NMXLNT đô thị ở Việt Nam;

-! Xác định được các trọng số và thứ tự ưu tiên của các tiêu chí đánh giá tính bềnvững của các NMXLNT đô thị ở Việt Nam;

-! Xây dựng được các chỉ tiêu KT-KT đảm bảo hoạt động bền vững của cácNMXLNT đô thị ở Việt Nam

+ Ý nghĩa thực tiễn của luận án

-! Tiêu chí là công cụgiúp cho các nhà quản lý, các chuyên gia tưvấn, các cánbộ vậnhành đánh giá được hoạt động của các NMXLNT từ khâu lập dự án, thiết kế đến khâuvận hành;

-! Chỉtiêu KT-KT giúp cho các nhà vận hành xây dựng các giải phápđể đảmbảo choNMXLNT hoạt động bền vững;

-! Đánh giá được tình trạng hoạt động của NMXLNT Bắc Ninh trên cơ sở ápdụngcác tiêu chí và chỉ tiêu KT-KT được đề xuất từ kết quả nghiên cứu của Luận án

8 Những đóng góp mới của luận án

-! Xây dựng các tiêu chíđánh giá sự hoạtđộng bền vững của các NMXLNT đôthị ởViệt Nam;

-! Xây dựng các chỉ tiêu KTKT cho sự đảm bảo hoạt động bền vững của cácNMXLNT đô thị ở Việt Nam;

-! Ứng dụng phương pháp AHP kết hợp với tham vấn chuyên gia để đềxuất và xácđịnh trọng số của các tiêu chí đánh giá tính bền vững trong hoạt động của các nhà máyXLNT

-! Trên cơ sởcác chỉtiêu KT – KTđược xây dựngđềxuất các giải pháp đảmbảo sựhoạt động bền vững của NMXLNT thành phố Bắc Ninh

9 Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, phụ lục, danh mục các công trình đã công bố, luận án gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Xây dựng các tiêu chí đánh giá và chỉ tiêu KTKT để đảm bảo sự hoạt động bền vững của các NMXLNT đô thị ở Việt Nam

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1.! Đặc điểm nước thải đô thị và hoạt động của nhà máy xử lý nước thải đô

- Nước thải sinh hoạt: là nước đã được sử dụng trong quá trình sinh hoạt của con

người cho các mục đích ăn uống, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa của các khu dân cư,công trình công cộng, cơ sở dịch vụ Một số các hoạt động dịch vụ hoặc côngcộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn…cũng tạo ra các loại nước thải có thànhphần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt Nước thải sinh hoạt bao gồm hailoại nước đen (thường gọi là nước vệ sinh) và nước xám

Tiêu chuẩn nước thải phụ thuộc vào tiêu chuẩn cấp nước Theo TCVN 7957:2008,thông thường tiêu chuẩn nước thải sinh hoạt lấy bằng 80 đến 100% tiêu chuẩn cấpnước Ngoài ra, lượng nước thải sinh hoạt của khu dân cư còn phụ thuộc vào điềukiện trang thiết bị vệ sinh nhà ở, đặc điểm khí hậu thời tiết và tập quán sinh hoạt củanhân dân Nước thải từ các khu dân cư có thành phần chủ yếu là chất hữu cơ dễphân hủy sinh học, các chất dinh dưỡng N, P, nên được dẫn về NMXLNT tậptrung; nước thải tại các cơ sở y tế có thành phần gần giống như nước thải tại cáckhu dân cư nhưng chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh nên trước khi đưa về trạm xử lýtập trung thì cần khử trùng; còn nước thải tại các cơ sở sản xuất công nghiệp cóthành phần tính chất phức tạp, có thể chứa nhiều chất độc hại nên trước khi đưa vềNMXLNT tập trung thì cần loại bỏ các chất độc hại Thành phần ô nhiễm trongnước thải sinh hoạt là chất hữu cơ và các chất dinh dưỡng với hàm lượng lớn (từ 50đến 55%), chứa nhiều vi sinh vật, trong đó có vi sinh vật gây bệnh Trong nước thải

đô thị còn có vi khuẩn gây bệnh phát triển, tổng số coliform từ 106 đến 109MPN/100ml, fecal coliform từ 104 đến 107 MPN/100mL [12]

- Nước thải sản xuất: Trong đô thị có thể có các cơ sở sản xuất và dịch vụ tạo nên

nước thải sản xuất Tại đây nước được sử dụng như nguyên liệu, phương tiện sảnxuất như: để giải nhiệt, làm nguội thiết bị, làm sạch bụi và khí độc hại, Ngoài ra

nó còn được sử dụng để vệ sinh công nghiệp, tưới cây rửa đường trong khuôn viênnhà máy Nhu cầu về cấp nước và lượng nước thải sản xuất phụ thuộc vào nhiềuyếu tố: loại hình, công nghệ sản xuất, loại và thành phần nguyên vật liệu, sản phẩm,công suất nhà máy, đặc điểm cấp nước, Nước thải sản xuất trong các nhà máy xínghiệp được chia thành hai nhóm: nhóm nước thải sản xuất không bẩn (quy ướcsạch) và nước bẩn Nước thải sản xuất không bẩn chủ yếu tạo ra khi làm nguội thiết

bị, giải nhiệt trong các trạm làm lạnh, ngưng tụ hơi nước Nước thải sản xuất bẩn

có thể chứa các loại tạp chất khác nhau và nồng độ khác nhau Có loại chứa chấtbẩn chủ yếu là chất vô cơ, có loại chứa chất bẩn chủ yếu là hữu cơ Đa số nước thảisản xuất đều chứa hỗn hợp chất bẩn Thành phần và tính chất nước thải sản xuất rất

đa dạng và phức tạp

- Nước chảy tràn: mưa từ các khu dân cư, đô thị và khu công nghiệp cuốn trôi các

chất bẩn trên bề mặt và khi chảy vào sông, hồ sẽ gây nhiễm bẩn thuỷ vực Hàmlượng các chất bẩn trong nước mưa phụ thuộc vào một loạt các yếu tố: tình trạng vệsinh và đặc điểm mặt phủ, độ dốc địa hình, mức độ ô nhiễm môi trường không khíkhu vực, cường độ mưa, thời gian mưa, khoảng thời gian không mưa Phụ thuộcvào mức độ nhiễm bẩn đồng thời để dễ tách nước mưa khu cần thiết xử lý, người tachia nước mưa thành hai loại: nước mưa đợt đầu tính từ khi mưa bắt đầu hình thànhdòng chảy trên bề mặt cho đến 15 hoặc 20 phút sau đó và nước mưa đợt sau đó[13] Hàm lượng chất bẩn trong nước mưa đợt đầu ở các khu vực khác nhau sẽ khácnhau Nước mưa từ các khu vực bến bãi, kho tàng, thường chứa nhiều váng dầu,các chất rắn vô cơ Nước mưa chảy tràn từ công viên, sân vận động, có thể rửatrôi và cuốn theo rác, hoá chất bảo vệ thực vật và phân bón

b) Tính chất của nước thải đô thị

Nước thải đô thị là nước thải phát sinh từ các đô thị, có sự pha trộn giữa nước thảisinh hoạt, nước thải sản xuất từ các hoạt động công nghiệp, dịch vụ trong đô thị và

nước mưa chảy tràn Trong nước thải đô thị Việt Nam, lượng nước thải sinh hoạtchiếm từ 67 đến 85% [2] Lượng nước thải sinh hoạt ở các nước đang phát triển ướctính bằng 80% lượng nước cung cấp tại các vùng có mức độ phát triển bình thường

và bằng 90% tại các vùng phát triển mạnh [9]

Nhìn chung, tại các ThP lớn, mức độ sử dụng nước nằm trong khoảng 100 – 200 lít/ngày/người Tại các vùng ven đô và nông thôn, mức độ sử dụng nước thường thấphơn so với thành phố, từ 50 đến 100 lít/người/ngày [12] Hàm lượng đơn vị chấtthải trong nước thải sinh hoạt phụ thuộc vào lượng nước tiêu thụ và chất lượng cuộcsống tại các khu vực nghiên cứu

Bảng 1.1 Tải lượng ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt ở đô thị một số nước

thay đổi) thay đổi)

Ở Việt Nam, nước thải đô thị nói chung được xử lý sơ bộ qua bể tự hoại và sau đó

sẽ được thu gom vào mạng lưới cống thoát nước chung để dẫn đến đến trạm xử lýnên hàm lượng cặn từ trung bình đến thấp Mặc khác tỷ lệ đấu nối từ bể tự hoại vào

HTTN thành phố rất thấp nên nồng độ chất bẩn giảm đến một nửa Nghiên cứu củaViện Nghiên cứu Cấp thoát nước và Môi trường, 2016, cho thấy: thành phần vànồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc rõ rệt vào đặc điểm HTTN đôthị [11].

1.1.2.! Tổ chức thoát nước đô thị và quá trình xử lý trong nhà máy xử lý nước thải đô thị tập trung

Hiện nay, có 3 mô hình tổ chức thoát nước đô thị như sau: Thoát nước XLNT tậptrung; Thoát nước và XLNT phân tán; và Thoát nước và XLNT tại chỗ

- Thoát nước và XLNT tập trung Nước thải sản xuất và sinh hoạt được thu gom và

được đưa đến một nhà máy xử lý tập trung (thường ở ngoài khu vực đô thị) quaHTTN thành phố Thường ở các thành phố nhỏ thì có 1 nhà máy, các thành phố lớnthì có vài NMXLNT Ưu điểm của mô hình này là dễ quản lý và vận hành; khôngảnh hưởng đến cảnh quan môi trường đô thị Nhược điểm là kinh phí đầu tư xâydựng công trình xử lý, hệ thống cống vận chuyển lớn

- Thoát nước và xử lý nước thải XLNT tập trung phân tán Hệ thống thu gom và xử

lý theo các lưu vực độc lập, thường là tuyến cống cấp 2 đưa về Đô thị thường cónhiều NMXLNT theo lưu vực Nước thải sau khi làm sạch được đưa lên mạng lướithoát nước mưa hoặc sông hồ, kênh mương Mô hình này có giá thành xây dựngkhông lớn trong phạm vi trong công suất nhỏ, hệ thống đơn giản; giảm được khảnăng ô nhiễm đất và nước ngầm do rò rỉ khi vận chuyển; dễ dàng lựa chọn côngnghệ xử lý tùy thuộc đặc tính của từng loại nước thải Tuy nhiên, mô hình này dễlàm mất cảnh quan đô thị do việc xây dựng nhiều trạm hoặc nhà máy xử lý bêntrong đô thị; khó khăn trong việc tìm vị trí xây dựng, chi phí giải phóng mặt bằngkhông nhỏ Do đó, thoát nước và XLNT tập trung phân tán thích hợp với các đô thị

có HTTN chung hoặc nửa chung, nằm trong vùng địa hình bằng phẳng, nhiều sông

hồ tiếp nhận nước thải

- Thoát nước và XLNT tại chỗ Nước thải thu gom từ các đối tượng xả nước từ bể tự

hoại hoặc không có bể tự hoại sau đó được xử lý cục bộ (quy mô nhỏ) rồi xả ra nguồn tiếp nhận trong lưu vực Chi phí xây dựng và quản lý hệ thống này thấp Mô

hình phù hợp với các lưu vực thoát nước nhỏ, độc lập, cách xa HTTN tập trunghoặc cho các đối tượng xả thải không có hệ thống thu gom Tuy nhiên, do công

trình bố trí gần nhà ở nên điều kiện vệ sinh còn hạn chế.

Để bảo vệ môi trường đô thị, hệ thống thu gom và XLNT tập trung cần được xâydựng tại những khu vực có mật độ dân số trên 100 người/ha Ngoài ra, các khu vực

có mật độ dân số từ 60-100 người/ha cũng sẽ được nghiên cứu quy hoạch xây dựng

hệ thống thu gom và XLNT Đối với những khu vực có mật độ dân số thấp dưới 50người/ha, quản lý nước thải phân tán sẽ có hiệu quả hơn Mô hình này sẽ được ápdụng cho các khu vực thị trấn sinh thái, khu vực vùng ven, đô thị nông thôn, làngnghề đồng thời mô hình quản lý phân tán cũng phải được áp dụng cho các cơ sở y tế

và khu công nghiệp (KCN)

Nước thải khu dân cư, cơ sở dịch vụ, sản xuất và công trình công cộng được thugom về NMXLNT tập trung của đô thị để xử lý đảm bảo quy chuẩn môi trường

Để lựa chọn các phương pháp XLNT hợp lý cần dựa vào đặc điểm nguồn thải vànguồn tiếp nhận để tìm ra mức độ xử lý cần thiết, phương pháp xử lý, biện pháp vàdây chuyền công nghệ Sản phẩm của quá trình XLNT đô thị là nước đảm bảo chấtlượng để xả thải vào nguồn nước mặt loại A hay loại B theo QCVN40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp Nướcthải khi xả vào nguồn tiếp nhận (sông, hồ,…) phải đảm bảo 2 yêu cầu:

- Tại điểm sử dụng nước ở hạ lưu gần nhất, chất lượng hỗn hợp nước thải và nướcnguồn phải đảm bảo yêu cầu theo mục đích sử dụng nước đã được quy hoạch (điềukiện cần);

- Tại khu vực điểm xả, nước thải không được gây ô nhiễm nguồn nước như lắngđọng bùn cặn, thiếu hụt oxy, phú dưỡng, phát tán mầm bệnh,… (điều kiện đủ).Các bước XLNT đô thị được nêu trên Hình 1.1

Hình 1.1 Các bước xử lý nước thải đô thị

XLNT là quá trình tách các tạp chất trước khi xả vào nguồn tiếp nhận đảm bảo cáctiêu chuẩn, qui chuẩn của cơ quan quản lý XLNT đô thị bao gồm 2 quá trình chính,

đó là làm sạch nước thải và xử lý bùn thải Dựa vào yêu cầu chất lượng dòng ra củaNMXLNT và loại đối tượng sử dụng nước, có thể lựa chọn các công nghệ xử lýkhác nhau Mức độ xử lý khác nhau được nêu trong Bảng 1.2

Loại bỏ một phần chất rắn lơ lửng (SS) và chấthữu cơ (CHC)

Tăng cường khử SS và CHC bằng keo tụ- tạo

Mức độ xử lý Mô tả

bông hoặc lọc

Khử CHC dễ phân hủy sinh học ở dạng hòa tan vàBậc II

cặn lơ lửng bằng phương pháp sinh học

Khử SS còn lại (sau xử lý bậc II) bằng lọc cát

Bậc III (Triệt để)

hoặc lưới lọc Khử chất dinh dưỡng N, P

Loại bỏ chất rắn lơ lửng và hòa tan còn lại sau quáBậc cao trình xử lý sinh học bình thường khi có yêu cầu

tận dụng lại nước thải sau xử lý

Sau khi xử lý sơ bộ tại chỗ (tách rác, tách mỡ, loại mầm bệnh và các độc tố sinh tháinhư kim loại nặng, các chất hữu cơ độc hại đối với vi sinh vật, ) thì nước thải đượcđưa đến NMXLNT đô thị tập trung Tại đây nước thải được xử lý 2 bậc hoặc 3 bậcphụ thuộc vào yêu cầu của nguồn tiếp nhận và thành phần chất bẩn trong nguồnthải Trong công đoạn XLNT còn có quá trình tự làm sạch của nguồn nước

Xử lý bậc hai: thường là xử lý bằng phương pháp sinh học Giai đoạn này được xácđịnh trên cơ sở tình trạng sử dụng và quá trình tự làm sạch của nguồn nước tiếpnhận nước thải Trong bước này, chủ yếu là xử lý các CHC dễ oxy hóa sinh học đểkhi xả ra nguồn nước thải không gây thiếu hụt oxy và mùi hôi thối

Xử lý bậc ba hay xử lý triệt để: loại bỏ các chất có chứa nitơ, photpho ra khỏi nước.Giai đoạn này rất có ý nghĩa đối với các nước khí hậu nhiệt đới, nơi mà quá trìnhphú dưỡng ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng nước mặt Khử trùng thường là bướccuối cùng trước khi xả nước thải ra nguồn tiếp nhận

Bùn thải tách ra trong quá trình xử lý ba bậc trên cần phải được xử lý Các chấtkhông hòa tan như rác, cát, cặn lắng, dầu mỡ,… các loại cát được phơi khô và đổsan nền; rác được nghiền nhỏ hoặc vận chuyển về bãi chôn lấp rác Cặn lắng haycặn sơ cấp được giữ lại trong các bể lắng đợt một có hàm lượng hữu cơ lớn đượckết hợp bùn thứ cấp hình thành trong quá trình xử lý sinh học nước thải, xử lý theocác bước tách nước sơ bộ, ổn định sinh học trong điều kiện yếm khí hoặc hiếu khí,sau đó được làm khô Bùn thải sau khi xử lý có thể làm phân bón Ngoài ra, nếu ổn

định bùn thải bằng biện pháp lên men kị khí, một lượng lớn khí sinh học với hàmlượng CH4 cao có thể sử dụng làm nhiên liệu.

1.2.! Đánh giá hiện trạng hoạt động của các nhà máy xử lý nước thải đô thị ở

Việt Nam

1.2.1.! Hiện trạng hoạt động các nhà máy xử lý nước thải đô thị ở Việt Nam

Hệ thống thoát nước và vệ sinh đô thị ở nước ta với cơ sở vật chất kỹ thuật khôngđảm bảo về số lượng và chất lượng nên phạm vi phục vụ rất hạn chế Hệ thống cốngthoát nước mới chỉ đáp ứng 50-60% dân số đô thị ở các thành phố lớn và 30-40% ởcác thành phố vừa và nhỏ Số lượng các công trình XLNT đã xây dựng rất ít và hoạtđộng không hiệu quả nên lượng nước thải đô thị xử lý đảm bảo các tiêu chuẩn môitrường không đáng kể Theo Hội Cấp thoát nước Việt Nam, 2018, trên toàn quốcmới có 41 NMXLNT đô thị đã đi vào vận hành với tổng công suất khoảng 950.000

m3/ngày và 28 nhà máy khác đang được xây dựng Tuy nhiên, phần lớn, cácNMXLNT đang hoạt động dưới 50% công suất thiết kế Thậm chí có NMXLNT đãxây xong nhưng đến nay vẫn không có nước thải để xử lý Một trong những nguyênnhân của sự bất cập này là lựa chọn công nghệ các dự án thoát nước và XLNTkhông hợp lý và tồn tại các khó khăn trong đấu nối nước thải

Hiện nay, hàng loạt các dự án thoát nước và vệ sinh cho các đô thị đã được nghiêncứu triển khai, nhiều hệ thống thu gom và NMXLNT đô thị được xây dựng Hầu hếtcác NMXLNT tập trung của đô thị hiện nay có nguồn nước thải được thu gom từHTTN chung (Hình 1.2) Chỉ có 4 NMXLNT ở Buôn Ma Thuột, Đà Lạt và BìnhDương là có nguồn nước thải từ HTTN riêng

Hình 1.2 Hệ thống cống chung với cống bao và giếng tách [9]

Theo đánh giá của Ngân hàng Thế giới tại Việt Nam, trong thập niên vừa qua, đầu

tư hàng năm vào lĩnh vực vệ sinh môi trường đô thị đạt con số 150 triệu Đô la Mỹ,chiếm 0,45% GDP hàng năm [25]

Công nghệ áp dụng ở các NMXLNT rất đa dạng, do các yếu tố về địa điểm như đất

và nguồn nhân lực vận hành bảo dưỡng hệ thống hiện có Phần lớn các nhà máy cóXLNT hai bậc hoặc ba bậc, chỉ có NMXLNT Sóc Trăng xây dựng bước 1 là: cáccông trình chắn rác, lắng cát lắng sơ cấp; ,và các công trình xử lý bùn: ổn định bùn

và làm khô bùn bằng thiết bị cơ khí

Ở khu vực phía Bắc, các NMXLNT đô thị đầu tiên được vận hành từ năm 2005 [9].Chủ yếu các nhà máy nằm ở các thành phố chính như Hà Nội và Đà Nẵng Các nhàmáy còn lại nằm ở các đô thị thuộc tỉnh Công suất thiết kế của các nhà máy khácnhau, từ 2.300 m3/ngày (trạm XLNT thử nghiệm Trúc Bạch), 3500 m3/ngày (BãiCháy) đến 200.000 m3/ngày (Yên Sở, Hà Nội) Tất cả nhà máy tiếp nhận nước thải

từ hệ thống thoát nước chung Công nghệ xử lý bùn hoạt tính được áp dụng phổbiến trong các nhà máy do JICA tài trợ như: Kim Liên, Trúc Bạch, Bắc Thăng Long

(Hà Nội), Có thể chia các NMXLNT đô thị trên thành các nhóm theo công nghệ

xử lý bùn hoạt tính như sau:

1.! Kỵ khí – Thiếu khí – Hiếu khí (A2O) – 4 nhà máy

2.! Bể phản ứng theo mẻ (SBR) – 1 nhà máy

3.! Mương oxy hóa (MOX) – 1 nhà máy

Phần lớn các NMXLNT khu vực miền Trung và Tây Nguyên là các nhà máy có hồsinh học Hồ sinh học đang được ứng dụng trong một số dự án thoát nước và vệsinh các đô thị tai các NMXLNT: Buôn Ma Thuột (Đắc Lắc), Bình Hưng Hòa (ThP

Hồ Chí Minh), Sơn Trà, Phú Lộc, Hòa Cường và Ngũ Hành Sơn (Đà Nẵng), PhanRang (Ninh Thuận), Đồng Hới (Quảng Bình),…

Bốn NMXLNT của thành phố Đà Nẵng được xây dựng và đi hoạt động từ năm

2005 theo Dự án Thoát nước và Vệ sinh môi trường 3 thành phố ven biển (Hạ Long,Hải Phòng và Đà Nẵng) vốn vay Ngân hàng Thế giới Công ty Thoát nước vàXLNT thành phố Đà Nẵng thành lập năm 2010 là đơn vị sự nghiệp được giao quản

lý vận hành hệ thống thoát nước và XLNT thành phố Hiện nay hệ thống nước thảithành phố Đà Nẵng gồm 4 NMXLNT công suất thiết kế 133.000 m3/ngày, 41 trạmbơm nước thải tổng công suất gần 1400kW và hơn 55 km đường cống thu gom.Tại khu vực Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long, NMXLNT đầu tiên làNMXLNT Bình Hưng Hòa, ThP Hồ Chí Minh vận hành vào năm 2006 Đến nay(cuối năm 2015) có các NMXLNT đi vào hoạt động là các nhà máy: Bình HưngHòa, Bình Hưng, Cảnh Đới, Nam Viên (Thành phố Hồ Chí Minh), Thủ Dầu Một,Thuận An và Dĩ An, (Bình Dương) và Sóc Trăng (ThP Sóc Trăng)

1.2.2.! Đánh giá hiệu quả hoạt động các nhà máy xử lý nước thải đô thị hiện có

a) Hiệu quả hoạt động của các NMXLNT

Năm 2013, Ngân hàng Thế giới đã có báo cáo tổng quan

thải đô thị tại Việt Nam [25] Nhóm công nghệ bùn hoạt

cho nước thải đô thị tại Việt Nam còn lại là công nghệ

sinh học và hồ sinh học

về hoạt động quản lý nướctính được áp dụng rộng rãimương oxi hóa (OD), lọc

Các dự án thoát nước và XLNT tập trung có các khó khăn trong lựa chọn côngnghệ, chất lượng thiết kế và thi công công trình, quy trình thẩm định, tỉ lệ đấu nối

hộ gia đình, tài chính, năng lực vận hành, theo dõi và kiểm soát của địa phương,quan trắc môi trường trong quá trình triển khai dự án,… Tỉ lệ thu gom nước thải để

xử lý mới chỉ đạt khoảng 12% lượng nước thải sinh hoạt ở các đô thị (tính theocông suất thiết kế) và khoảng 9,5 % (tính theo công suất vận hành thực tế)

Hình 1.3 Nồng độ BOD 5 trong nước thải đầu vào các NMXLNT đô thị [29]

Có thể thấy với nước thải đầu vào "loãng" hơn và công suất hoạt động thấp hơn giátrị thiết kế sẽ đảm bảo hầu hết các NMXLNT của HTTN chung sẽ dễ dàng đạt đượctiêu chuẩn sau xử lý Với nồng độ hữu cơ thấp như Hình 1.5, ở các NMXLNT đôthị, cần áp dụng các công nghệ phù hợp với chi phí thấp hơn và cho phép nâng cấptrong tương lai nếu như đặc tính nước thải hay lưu lượng nước thải đầu vào đượccải thiện Việc tiết kiệm hay giảm tiêu thụ năng lượng, tận thu tài nguyên từ bùnthải hoặc tái sử dụng nước thải sau xử lý chưa được chú trọng và chưa được ưu tiênthực hiện

Một số vấn đề khác như nhiều NMXLNT đô thị đang đối mặt với vấn đề tìm quỹđất cho dây chuyền xử lý bùn từ NMXLNT Việc tận thu nguồn tài nguyên từ bùnthải không được chú ý trong các dự án nước thải SBR là công trình phổ biến nhất

trong các công nghệ bùn hoạt tính ở Việt Nam và có khả năng xử lý được Nitơ [29,9] Mặt khác do không cần lắng thứ cấp và bơm bùn tuần hoàn nên diện tích xâydựng nhỏ là một trong những ưu thế của công trình SBR Tuy nhiên theo đánh giácủa JICA, 2015, áp dụng SBR quy mô lớn chỉ ở những đô thị có HTTN riêng,không phù hợp với các đô thị mưa lớn với thời tiết không ổn định như Việt Nam.Mặt khác hiệu quả xử lý Photpho của SBR thấp nên công trình này không phải là xử

lý bậc cao và khó áp dụng khi trong nước thải đầu vào có hàm lượng tổng Photpholớn [43]

Để xử lý nitơ, phần lớn các NMXLNT đều dùng công nghệ bùn hoạt tính hoạt độngtheo nguyên tắc AO trong các công trình bùn hoạt tính hai ngăn thiếu khí và hiếukhí, mương oxy hóa, bể SBR,… Tuy nhiên ngoài vận hành phức tạp, các công trìnhnày đòi hỏi chi phí năng lượng cao và hình thành nhiều bùn dư Nhiều địa phương,khó khăn về kinh tế và trình độ vận hành của các doanh nghiệp cấp thoát nước hạnchế, quản lý vận hành các công trình bùn hoạt tính như thế này rất phức tạp

Ngoại trừ thành phố Đà Nẵng 4 công trình XLNT vận hành từ năm 2005 đều là hồsinh học kị khí, còn các thành phố khác với cùng một điều kiện tự nhiên và kinh tế

xã hội nhưng lại lựa chọn các dây chuyền công nghệ khác nhau cho các NMXLNT.Thành phố Hồ Chí Minh có 2 NMXLNT xây dựng cùng trong một thời điểm nhưngnhà máy Bình Hưng có công nghệ bùn hoạt tính trong khi đó nhà máy Bình HưngHòa lại dùng hệ thống hồ sinh học Hầu như các loại công nghệ và công trìnhXLNT được thiết lập theo định hướng của nhà tài trợ Các dự án ODA của ĐanMạch, Bỉ,… có công nghệ XLNT bằng phương pháp sinh học trong điều kiện tựnhiên, còn các dự án nguồn vốn JICA chủ yếu là XLNT bằng phương pháp bùnhoạt tính Vai trò của các công ty tư vấn Việt Nam (thường là thầu phụ) rất hạn chếtrong việc tham gia lựa chọn công nghệ cho các NMXLNT Yếu tố vùng miền trongcông nghệ XLNT phù hợp cho địa phương không rõ nét đối với các NMXLNT đã đivào hoạt động Phần lớn công nghệ XLNT được lựa chọn theo định hướng chủ quancủa các nhà tư vấn, mà không được thẩm định chặt chẽ tại các hội đồng tư vấn khoahọc công nghệ ở địa phương

Trừ 2 NMXLNT Kim Liên và Trúc Bạch, phần lớn các NMXLNT đi vào vận hànhđều chưa đạt công suất thiết kế Phần lớn các NMXLNT đang hoạt động dưới 50%công suất có được Thậm chí có NMXLNT đã xây xong nhưng đến nay vẫn không

có nước thải để xử lý Nhà máy Bắc Thăng Long – Vân Trì chỉ mới xử lý được 1/6công suất với nguồn nước thải từ KCN Bắc Thăng Long NMXLNT Yên Sở chưa

có cống dẫn nước thải về nên xử lý chủ yếu là nước sông Kim Ngưu và sông Sét.Các thông số tính toán thiết kế chủ yếu là sử dụng theo các kinh nghiệm và kết quảnghiên cứu của nước ngoài với điều kiện tự nhiên và xã hội của họ Với việc đầu tưbước 1 là xử lý sơ bộ và xử lý bậc 1, hiệu quả xử lý theo BOD và SS của các côngtrình NMXLNT ThP Hải Dương và NMXLNT ThP Sóc trăng rất thấp vì các thànhphần ô nhiễm này hầu như đã được xử lý trong hệ thống cống chung

Thành phần và tính chất nước thải các đô thị Việt nam ảnh hưởng rõ rệt đối với quátrình O&M các công trình XLNT Chất lượng nước thải đầu vào thấp hơn nhiều sovới nước thải điển hình do quá trình pha loãng trong cống chung và xử lý cục bộtrong bể tự hoại Nồng độ BOD thường thấp hơn so với BOD tính toán (từ cốngthoát nước riêng) Giá trị trung bình năm của BOD trong nước thải từ cống chungdao động từ 60 đến 220 mg/l Đối với nước thải từ cống riêng thì BOD5 dao động từ

110 – 350 mg/L (giá trị điển hình khoảng 200 – 300 mg/) [29]

Chất lượng nước thải đầu vào NMXLNT thường có hàm lượng TSS, BOD5 thấpnhưng TKN ở mức cao Đối với HTTN chung, nồng độ BOD5 thực tế của nước thảihầu hết các đô thị Việt Nam thuộc mức thấp Chính vì nồng độ BOD thấp kéo theo

tỷ lệ BOD5/TN cũng rất thấp (1,6 ÷4,1), trong đó 86% nhà máy có tỷ lệ này < 3, sovới mức của nước thải đô thị của thế giới là 3 ÷8 Tỷ lệ BOD5/TN thấp, dẫn đếnviệc xử lý nitơ đạt tiêu chuẩn là một thách thức [29] Để xử lý được N đảm bảo yêucầu, đặc biệt khi xả nước thải vào nguồn loại A, quá trình vận hành công trình phứctạp và đòi hỏi cán bộ và công nhân có trình độ cao Chính vì thiếu thông tin và khảosát ban đầu không cẩn thận, nên hầu hết các dự án thiết kế NMXLNT ở Hà Nội, ĐàNẵng, Nha Trang,ThP Hồ Chí Minh… đều sử dụng thông số tính toán cho nước thảicao hơn rất nhiều so với thực tế So sánh với các nước khác trên Thế giới thì khoảng

cách giữa thông số thiết kế và thực tế ở Việt Nam quá lớn Các NMXLNT KimLiên và Trúc Bạch ở Hà Nội hoạt động theo nguyên tắc AAO, vận hành 13 nămnhưng các giá trị BOD, SS,…trong nước thải đầu vào chưa có thời điểm nào đạt giátrị thiết kế Các nhà tư vấn đã không dự báo được sự thay đổi chất lượng nước thảinên công nghệ đề xuất không phù hợp, NMXLNT không hiệu quả và tốn kém trongđầu tư xây dựng cũng như vận hành bảo trì Đã có rất nhiều khó khăn trong việc vậnhành các NMXLNT khi chất lượng BOD đầu vào thấp, như NMXLNT Yên Sở,Bình Hưng Hoà,… Đây là những nhà máy có công suất lớn nên việc điều chỉnh vậnhành khó khăn và tốn kém hơn các nhà máy khác.

b) Hiệu quả xử lý bùn thải và mùi

Một số dự án chỉ chú trọng vấn đề XLNT mà ít quan tâm đến xử lý bùn thải và mùi.Công nghệ xử lý bùn chủ yếu hiện nay vẫn là tách nước và làm khô bùn thải chưađược ổn định Việc xử lý bùn không hợp lý tạo ra mùi hôi trong khu vực và trongtoàn bộ nhà máy NMXLNT Bình Hưng (ThP Hồ Chí Minh) hiện nay đang gặp khókhăn trong xử lý bùn thải và mùi Cả 4 hồ sinh học yếm khí tại thành phố Đà Nẵngđều không được hút bùn để xử lý trong hơn 10 năm nay và cũng chưa có biện pháphữu hiệu để hạn chế phát tán mùi hôi ra xung quanh

Bể metan là công trình được xây dựng để lên men (ổn định yếm khí) các loại bùn cặntrong nước thải Sản phẩm của quá trình lên men chủ yếu là CH4 (chiếm khoảng 60%lượng khí tạo thành) vì vậy công trình này được gọi là bể metan Ngoài ra còn có cácsản phẩm như CO2, NH3, H2 Trên thực tế, quá trình lên men trong bể metan phân huỷđược 60-80% chất hữu cơ Tính trung bình khi lên men tạo ra được 10-15 m3 khí/1m3bùn cặn hay là 300-400 lít khí/1kg chất khô không tro bùn cặn Khí tạo thành có thể sửdụng làm nhiên liệu [53, 12] Trong quá trình lên men, lượng khí tạo thành khi phânhuỷ các chất hữu cơ của bùn cặn được nêu ở Bảng 1.3

Bảng 1.3.Lượng khí tạo thành trong quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ của bùn cặn

đó qua hệ thống quay ly tâm làm khô

Ở NMXLNT Bắc Giang bùn chưa được xử lý, mà chỉ đổ lấp đầy khu đất trống.Trong khi đó, NMXLNT Bắc Giang đã có cụm xử lý bùn với một số máy ép bùn.Tuy nhiên, hệ thống này không được hoạt động đã 5-7 năm nay Ở NMXLNT BắcNinh thì có bổ sung hoá chất hỗ trợ làm khô bùn, trước khi đưa ra sân phơi bùn.Thành phần đặc trưng trong bùn thải các NMXLNT đô thị ở Việt Nam phù hợp vớiviệc sử dụng làm phân bón Bùn cặn, nước thải chứa phần lớn các chất hữu cơ, Nitơ

và Phốt pho Giá trị phân bón của từng loại bùn cặn nước thải được nêu ở Hình 1.4

Hình 1.4 Thành phần N, P và K trong các loại bùn thải và phân chuồng [12]

Tại NMXLNT Đà Lạt, nguồn nguyên liệu chính để sản xuất phân hữu cơ vi sinhcủa Xí nghiệp Quản lý Nước thải là bùn cặn sau xử lý, bèo để làm sạch nước vàthan bùn Than bùn được đưa vào theo công thức phối trộn than bùn với bùn thảitheo tỷ lệ 1:3 để làm chất mang, chất giữ nước và tăng khối lượng cho phân bón sảnxuất Xác bèo được bổ sung để tăng hàm lượng chất hữu cơ, thêm lân hữu hiệu đểtăng hàm lượng P2O5 lên khoảng 1,5%, KNO3 thêm vào để tăng lượng kali lênkhoảng 0,5%, và đặc biệt trong quá trình lên men có bổ sung các chế phẩm vi sinhvật cố định đạm, phân giải lân, phân giải xenlulo

Bảng 1.4.Các chỉ tiêu kim loại nặng, độ ẩm, N,P,K, chất hữu cơ tổng số của phân hữu cơ vi sinh NMXLNT Đà Lạt [9].

được nghiên cứu như Dự án với EAWAG-SANDEC (Thuỵ Sỹ), dự án của Bill Gates and Malinda Foundation [25].

1.3.! Các nguyên nhân chính của việc các nhà máy xử lý nước thải đô thị hoạt

động không bền vững.

1.3.1.! Nguyên nhân về thể chế

a.! Các văn bản pháp luật

Mặc dù hệ thống các văn bản pháp luật về quản lý lĩnh vực thoát nước và XLNT đãđược Nhà nước quy định một cách tương đối đầy đủ và từng bước hoàn thiện, tuynhiên vẫn còn những bất cập trong môi trường pháp lý trong đó Các vấn đề bảo vệnguồn tài nguyên nước đều được nêu trong Luật Bảo vệ môi trường (BVMT), LuậtTài nguyên nước Hướng dẫn thực thi luật như là: là Nghị định số 80/2014/NĐ-CP

về thoát nước và XLNT và Nghị định số 25/2013/NĐ-CP về phí BVMT đối vớinước thải, tuy nhiên vẫn có sự chồng chéo và mâu thuẫn giữa các văn bản pháp luậtnày, đặc biệt là vấn đề về giá dịch vụ thoát nước và phí BVMT

Chuyển đổi phí thoát nước thành giá dịch vụ thoát nước theo Nghị định80/2014/NĐ-CP giúp cho chủ đầu tư có cơ sở trong việc ký kết hợp đồng quản lývận hành với đơn vị thoát nước góp phần thúc đẩy quá trình xã hội hóa và khuyếnkhích đầu tư trong lĩnh vực thoát nước, từng bước nâng cao dịch vụ thoát nướcthông qua đấu thầu cạnh tranh, tạo điều kiện cho việc chuyển đổi các đơn vị cungcấp dịch vụ thoát nước sang tự chủ về tài chính hướng tới sự phát triển bền vững.Hiện nay đã có một số địa phương như Bình Dương, Bắc Ninh, Lạng Sơn, đã xâyđơn giá về dịch vụ thoát nước và XLNT Tuy nhiên, hiện nay theo quy định hiệnhành không xây dựng định mức thống nhất trên cả nước vì mỗi địa phương cónhững điều kiện khác nhau Bộ Xây dựng chỉ công bố định mức để các địa phươngtham khảo và trên cơ sở đó các địa phương xây dựng và ban hành để áp dụng chođịa phương mình

Nhà nước đã ban hành các tiêu chuẩn, quy chuẩn về quy hoạch, thiết kế, thi công,quản lý vận hành các công trình thoát nước và XLNT, nhưng những tiêu chuẩn, quy

chuẩn này phần lớn đã được xây dựng cách đây hàng chục năm nên không còn phùhợp với điều kiện thực tế hiện nay.

Theo Luật Tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật năm 2006, các quy chuẩn và tiêuchuẩn kỹ thuật phải được rà soát và xét 5 năm một lần Tuy nhiên nhiều văn bảnnày còn có bất cập nhưng vẫn chưa được chỉnh sửa Hiện nay quy chuẩn xả nướcthải đô thị ra nguồn nước mặt vẫn chưa có mà phải áp dụng giá trị các thông sốtrong QCVN 40:2011/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải côngnghiệp hoặc QCVN 14:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thảisinh hoạt (áp dụng cho các đối tượng quy mô nhỏ không qua hệ thống thoát nướctập trung xả nước thải trực tiếp ra môi trường bên ngoài) làm mức độ xả thải chonước thải đô thị Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về đấu nối nước thải vào HTTN tậptrung của đô thị bị vướng mắc về mặt pháp lý nên chưa được ban hành Các giảithích và định nghĩa chưa rõ trong Thông tư số 12/2011/TT-BTNMT ngày 14/4/2011của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên Môi trường cũng gây hiểu không đúng về việc quản

lý bùn thải HTTN và nhà máy XLNT tại các địa phương

b.! Cơ chế chính sách quản lý đầu tư và vận hành HTTN và các NMXLNT

Cung cấp dịch vụ thoát nước và XLNT, kiểm soát ô nhiễm các nguồn nước đangcòn phân theo địa giới hành chính nên mặc dù các Ủy ban BVMT lưu vực sông đãđược thành lập, nhưng hoạt động chưa đạt hiệu quả

Thoát nước là dịch vụ công ích, doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực này đã bướcđầu thực hiện theo cơ chế đặt hàng của chính quyền, tạo thế chủ động về công việc, nhất là về tài chính Tuy nhiên trong hoạt động quản lý vận hành và phát triển hệ thống, quyền tự chủ của các đơn vị thoát nước và XLNT rất hạn chế Một số cơ chế chính sách còn có những bất cập như sau:

- Các cơ chế chính sách khuyến khích, ưu đãi, hỗ trợ hay chính sách khuyến khíchcác thành phần kinh tế tham gia xây dựng công trình thoát nước và XLNT chưađược quy định cụ thể