1.6 Tính mới của đề tài Lần đầu tiên ở Việt Nam việc tái sử dụng nước thải sinh hoạt được ứng dụng cho các lĩnh vực khác nhau như dân dụng, công nghiệp, tái tạo cảnh quan môi trường..
Trang 1- [ U \ -
TRẦN THỊ MỸ NHUNG
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT TIÊU CHUẨN VÀ QUY ĐỊNH QUẢN LÝ SỬ DỤNG LẠI NƯỚC THẢI SINH HOẠT TỪ TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẬP TRUNG
Chuyên ngành: Quản lý môi trường
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP HỒ CHÍ MINH 7/2008
Trang 2- [ U \ -
TRẦN THỊ MỸ NHUNG
NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT TIÊU CHUẨN VÀ QUY ĐỊNH QUẢN LÝ SỬ DỤNG LẠI NƯỚC THẢI SINH HOẠT TỪ
TRẠM XỬ LÝ NƯỚC THẢI TẬP TRUNG
Chuyên ngành: Quản lý môi trường
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP HỒ CHÍ MINH 7/2008
Trang 3ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
- - - K * J - - -
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN PHƯỚC DÂN
Cán bộ chấm nhận xét1:GS.TS LÂM MINH TRIẾT
Cán bộ chấm nhận xét2:TS.NGUYỄN TRUNG VIỆT
LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐƯỢC BẢO VỆ TẠI HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN
VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Ngày 2 Tháng 07 Năm 20 8
Trang 4K*J
-Tp Hồ Chí Minh, ngày ……… tháng ……… năm 2008
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và Tên học viên : TRẦN THỊ MỸ NHUNG Giới tính : Nữ
Ngày tháng năm sinh : 19 – 04 – 1982 Nơi sinh : Phú Yên
Chuyên ngành : Quản lý Môi trường MSHV : 02606612
I TÊN ĐỀ TÀI
Nghiên cứu đề xuất tiêu chuẩn và quy định quản lý sử dụng lại nước thải sinh hoạt từ trạm xử lý nước thải tập trung
II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
Để đạt các mục tiêu trên, luận văn cần thực hiện các nội dung sau:
Tổng quan tái sử dụng nước thải trong và ngoài nước
Đánh giá tiềm năng tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý ở Tp.HCM
Khảo sát và đánh giá mức độ chấp nhận sử dụng nước sau xử lý cho các đối
tượng
Đề xuất tiêu chuẩn chất lượng nước cho từng đối tượng sử dụng và các quy định liên quan đến quá trình tái sử dụng
Đề xuất cơ cấu tổ chức quản lý công tác tái sử dụng nước ở Tp.HCM
Đề xuất các giải pháp giáo dục, nâng cao nhận thức cộng đồng
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30.06.2008
V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS NGUYỄN PHƯỚC DÂN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Học hàm, học vị, họ tên và chữ ký)
CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH
PGS.TS Nguyễn Phước Dân
Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chuyên ngành thông qua Ngày 05 tháng 01năm 2008
Trang 5
LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Phước Dân, người đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo em trong suốt thời gian qua, nhất là trong quá trình thực hiện đề tài
Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả các thầy cô trường Đại học Bách Khoa
đã tận tình truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập tại trường
Em cảm ơn các thầy nhận xét và phản biện đã đóng góp nhiều ý quý báu cho luận văn thạc sĩ này
Con xin cảm ơn Ba Mẹ đã động viên và tạo điều kiện cho con hoàn thành những năm học tập, cũng như trong những lúc con gặp phải những khó khăn
Và cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến tất cả bạn bè đã giúp đỡ và ủng hộ tôi trong những năm tháng vừa qua cũng như trong giai đoạn thực hiện đề tài
TP.Hồ Chí Minh, 7/2008
Trần Thị Mỹ Nhung
Trang 6
TÓM TẮT
Sự đô thị hoá và công nghiệp hoá đang phát triển mạnh mẽ ở Tp.HCM, đã khiến cho các vấn đề môi trường trở nên gây gắt hơn và đang đặt ra những thách thức lớn cần phải giải quyết Cũng giống như nhiều đô thị đang phát triển khác nước thải sinh hoạt, công nghiệp và cạn kiệt nguồn tài nguyên nước đang là vấn đề bức xúc hiện nay tại Tp.HCM Chính vì các lý do trên, đề tài nhằm nghiên cứu một nguồn nước mới là nước thải sinh hoạt từ trạm xử lý nước thải tập trung để hỗ trợ cho việc cấp nước ở Tp.HCM Trên cơ sở nghiên cứu khảo sát, đánh giá tiềm năng tái sử dụng nước thải sinh hoạt từ trạm xử lý nước thải tập trung tại Tp.HCM Tham
khảo bộ tiêu chuẩn và các quy định quản lý tái sử dụng lại nước thải sinh hoạt của
một số quốc gia trên thế giới Từ đó đề xuất các quy định và tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng cho Tp.HCM nhằm mục đích quản lý quá trình tái sử dụng không những đảm bảo an toàn sức khỏe, môi trường mà còn khả thi về mặt kinh tế Với những kết quả nghiên cứu cho thấy tái sử dụng nước thải là một hướng đi đúng để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường nước hiện nay và trong tương lai ở Tp.HCM Ngoài việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường nó còn đem lại lợi ích kinh tế vô cùng to lớn Tiềm năng tái sử dụng nước thải ở Tp.HCM là lớn Đây là một hướng
đi mới, khả năng áp dụng thực tiễn cao, rất phù hợp về mặt kinh tế, đặc biệt đối với các quốc gia đang phát triển như Việt Nam Thêm vào đó là một hướng nghiên cứu mới trong việc quản lý và bảo tồn nguồn tài nguyên nước đang ngày càng trở nên khan hiếm do đó rất cần nhiều nghiên cứu tập trung và ở quy mô cao hơn
Trang 7
ABSTRACT
The intensive development of urbanization and industrialization in HCM City made environmental problems more severe and issued great challenges required to be solved Similar to other developing cities, the domestic and industrial waste water, the exhaustion of water resources are currently the urgent matter in HCM City For those reasons, researching a new source of water which is domestic wastewater from the integrated sewage treatment plant is to give support to water supply in HCM City Based on the research of the survey, we evaluate the potential
of reusing domestic waste water from the integrated sewage treatment plant in HCM City We refer to the standards and the regulations for the control of reusing domestic waste water of some countries in the world From then on, to control the process of reuse, the regulations and standards for the quality of reused waste water
in HCM City were proposed to ensure the safety for health and environment as well
as to make the economy feasible Through the research results, the reuse of waste water is the right way to solve the problem of polluted environment at present and
in the future in HCM City and, moreover, to offer enormous economic benefits The potential of reusing domestic waste water in HCM City is very high This is the new way, the high possibility of practical application, very suitable for the economy, especially with developing countries as Vietnam In addition, it is a new way of research in the management and conservation of water resources which become scarcer, so it is necessary to have more large-scale integrated research
Trang 82.1 Tổng quan tái sử dụng nước thải 7
2.1.2 Các yêu cầu đối với vấn đề tái sử dụng nước thải 11
2.1.3 Các điều kiện tiên quyết khi ứng dụng tái sử dụng nước thải 12
2.1.3.1 Lập kế hoạch để đáp ứng các nhu cầu và các điều kiện cụ thể 12
2.1.3.2 Phân tích các yêu cầu về kinh tế và tài chính 13
2.1.3.3 Sự lựa chọn để mối nguy hiểm ở mức thấp nhất 13
2.1.3.4 Sự tham gia của các cơ quan và các tổ chức 14
2.1.3.5 Khả năng xây dựng chương trình tái sử dụng nước thải 14
Trang 9
2.1.4 Các hình thức tái sử dụng nước thải 15
2.1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 24
2.2 Tổng quan các chiến lược quản lý và tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử
dụng một số quốc gia trên thế giới
29
2.2.1.1 Quản lý tái sử dụng nước thải ở US.EPA 29
2.2.1.2 Quản lý tái sử dụng nước thải ở Gaza-Strip của Palestine 31
2.2.1.3 Quản lý tái sử dụng ở Đài Loan 32
2.2.2.1 Hướng dẫn tái sử dụng của US.EPA 34
Chương 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 49
3.1 Nội dung nghiên cứu 49 3.2 Nội dung 1: Tổng quan tình hình tái sử dụng nước thải 49
3.3 Nội dung 2: Đánh giá tiềm năng tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử
53
Trang 10
3.4 Nội dung 3: Nghiên cứu đề xuất hệ thống tiêu chuẩn chất lượng nước tái
sử dụng và các quy định liên quan đến tái sử dụng nước thải
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 55
4.1 Đánh giá tiềm năng tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý ở
4.1.2 Hiện trạng và quy hoạch thoát nước đô thị Tp.HCM 71
4.1.2.2 Quy hoạch thoát nước thành phố đến năm 2020 71
4.1.3 Đánh giá hiện trạng xử lý nước thải sinh hoạt tại Tp.HCM 78
4.1.3.1 Hiện trạng nước thải và xử lý nước thải 78
4.1.3.2 Hiện trạng các trạm xử lý nước thải hiện có 80
4.1.3.3 Đánh giá hiện trạng xử lý nước thải sinh hoạt ở TP.HCM 87
4.1.4 Tiềm năng của các đối tượng có khả năng sử dụng lại nước thải ở
Tp HCM
89
4.1.4.1 Tiềm năng tái sử dụng nước thải sau xử lý ở Tp.HCM 89
4.1.4.2 Tiềm năng phân phối lượng nước tái sinh cho các đối tượng sử
dụng
4.1.5 Tiềm năng về mặt kinh tế của việc sử dụng nước tái sinh 95
4.1.6 Tiềm năng về kinh tế khi sử dụng nước tái sinh ở Tp.HCM 101
4.1.7 Nhận xét chung
4.2 Cơ sở lý thuyết xây dựng tiêu chuẩn 108
4.2.4 Các nguyên tắc lập tiêu chuẩn 109
Trang 11
4.2.6 Các căn cứ xây dựng tiêu chuẩn 112
4.3 Đề xuất tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng cho Tp.HCM 112
4.3.2 Đề xuất tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng 113
4.4 Hướng dẫn tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý đề nghị 120
4.4.2 Yêu cầu giám sát chất lượng nước tái sử dụng 122
4.4.4 Yêu cầu đối với quá trình lưu trữ và phân phối nước tái sử dụng 126
4.4.5 Thiết lập vùng đệm hay khoảng cách ly vệ sinh, an toàn 127
4.4.6 Yêu cầu an toàn đối với quá trình tái sử dụng nước thải 128
4.4.6.1 Tránh kéo nối chéo (cross connection) với hệ thống cung cấp
nước uống
128
4.4.6.2 Tránh gây ra các rủi ro cho cộng đồng 129
4.5 Đề xuất cơ cấu tổ chức quản lý quá trình tái sử dụng nước thải 130
4.5.1 Cơ cấu tổ chức ban hành tiêu chuẩn và quy định tái sử dụng nước
4.5.2 Đề xuất cơ cấu tổ chức quản lý và thực hiện quá trình tái sử dụng
4.6 Đề xuất các giải pháp giáo dục nâng cao nhận thức cộng đồng 137
PHỤ LỤC A: Dự báo nhu cầu dùng nước giai đoạn 2010 - 2020 A-0
PHỤ LỤC B: Phiếu điều tra khảo sát mức độ nhận thức của cộng đồng và
mức độ chấp nhận của đồi tượng thử nghiệm nước thải sau xử lý
B-O
Trang 122-4 Các phương pháp tái nạp tầng ngậm nước (Fox, 1999) 21
2-5 Tiến trình lập kế hoạch tái sử dụng nước thải (R.J Chiou et al, 2007) 33
3-1 Các nội dung nghiên cứu chính của đề tài 49
4-1 Sự biến thiên của giá trị BOD5 trung bình theo các năm của sông
Đồng Nai tại vị trí lấy nước Hóa An
65
4-2 Biến thiên diễn biến chất lượng nước sông Sài Gòn theo Ammoni 65
4-3 Biến thiên diễn biến chất lượng nước sông Sài Gòn theo COD 66
4-4 Biến thiên diễn biến chất lượng nước sông Sài Gòn theo SS 67
4-5 Sự biến thiên lựơng khai thác nước ngầm theo năm ở Tp.HCM 68
4-6 Sự thay đổi mực nước ngầm ở giếng quan trắc Q011040, Hóc Môn 69
4-7 Sự thay đổi mực nước ngầm ở giếng quan trắc Q808050, Bình Chánh 69
4-8 Mực nước ngầm của tầng N2a theo hướng Tây Bắc – Đông Nam 69
4-9 Diễn biến nồng độ TOC trong nước ngầm ở Tp.HCM 70
4-10 Công nghệ xử lý nước thải tại trạm Bình Hưng Hòa 81
4-11 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải khu dân cư Trung Sơn 83
4-12 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải khu dân cư Tân Quy Đông 85
4-13 Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải khu dân cư Tân Phong 87
4-15 Các yếu tố cần xem xét trong việc đánh giá để thiết lập tiêu chuẩn 111
4-17 Phân biệt vùng màu giữa hệ thống cấp nước (màu vàng dùng nước tái
sử dụng và màu xanh dùng cho nước uống)
129
4-18 Sơ đồ cơ cấu tổ chức trong quá trình ban hành tiêu chuẩn và quy định
tái sử dụng nước cấp Nhà nước
133
4-19 Cơ cấu tổ chức quản lý và thực hiện quá trình tái sử dụng đề nghị 136
Trang 132-2 Tái sử dụng trong công nghiệp: các mối quan tâm, các nguyên nhân
gây ra, các lựa chọn xử lý (Asano and Levine, 1998)
2-5 Tái sử dụng cho đô thị vùng hạn chế các bang của Mỹ (US EPA, 2004) 37
2-6 Tái sử dụng cho khu vực giải trí không hạn chế sự tiếp xúc của cộng
2-9 Tái sử dụng trong công nghiệp(1) (US EPA, 2004) 39
2-10 Chất lượng nước tái sinh sử dụng trong công nghiệp làm mát ở bang
Florida và California của Mỹ (US EPA, 2004)
40
2-11 Các hướng dẫn tái sử dụng nước thải ở Úc (ARMCANZ/ANZECC,
2000a)
40
2-12 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng ở tỉnh British Columbia (after
the British Columbia Ministry of Environment, Lands and Parks, 1999)
41
2-13 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng dùng để tưới ở đô thị tỉnh
Alberta (Alberta Environment, 2000)
42
2-14 Giá trị giới hạn cho nước tái sử dụng dội rửa toilét ở Canada (Lazarova
et al, 2003)
42
2-15 Tiêu chí chất lượng nước tái sử dụng để dội toilét, tưới cây, và sử dụng
cho môi trường ở Nhật (MLIT, 2005b)
43
2-16 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng để tưới cây và rửa đường ở Đài
Loan (R.J Chiou et al, 2007)
44
2-17 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng dội toilét ở Đài Loan (R.J
Chiou et al, 2007)
45
Trang 14
2-18 Tiêu chuẩn chất lượng nước sử dụng trong công nghiệp ở Đài Loan
(R.J Chiou et al, 2007)
45
2-19 Tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng ở Trung Quốc (General
Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine,
2002)
46
3.1 Đối tượng và quy mô lựa chọn đánh giá mức độ chấp nhận sử dụng lại
nước thải sau xử lý
53
4-1 Sản lượng nước thực tế của các nhà máy nước tại thời điểm tháng
12/2004 và tháng 5/5005 (Tổng công ty cấp nước Sài Gòn, 2005)
56
4-2 Nhu cầu dùng nước tính đến năm 2005.(Tổng công ty cấp nước Sài
Gòn, 2005)
57
4-3 Tiêu chuẩn dùng nước theo đầu người và phần trăm số dân được cấp từ
hệ thống cấp nước thành phố vào năm 2010 – 2020 (Tổng công ty cấp
nước Sài Gòn, 2005)
61
4-4 Quy hoạch phát triển công suất các nhà máy nước giai đoạn đến năm
2020 (Tổng công ty Cấp nước Sài Gòn, 2005) (1000 m 3
4-6 Lưu lượng nước thải sinh hoạt tính theo quận đến năm 2020 (Báo cáo
quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước TP.HCM đến năm 2020,
4-9 Chất lượng nước sau xử lý qua mỗi công trình đơn vị (Báo cáo kết quả
phân tích mẫu nước trạm xử lý Bình Hưng Hòa 10/2007)
82
4-10 Tính chất nước thải dòng vào trạm xử lý Trung Sơn 83 4-11 Chất lượng nước sau khi xử lý của trạm Trung Sơn 84 4-12 Tính chất nước thải dòng vào, dòng ra và hiệu quả xử lý của trạm Trung
Sơn
84
4-13 Tính chất nước thải dòng vào trạm xử lý Tân Quy Đông 85
4-14 Chất lượng nước dòng vào, dòng ra và hiệu xuất xử lý của trạm Tân
Quy Đông (15/4/2003 – 25/12/2003)
86
4-15 Giá trị giới hạn các thông số sau xử lý đạt tiêu chuẩn (nguồn thải loại B) 87
4-16 Lượng nước cấp, nước thải và khả năng xử lý nước thải sinh hoạt, sản
xuất và dịch vụ giai đoạn 1996 – 2020 (Công ty cấp nước đô thị,
91
Trang 15
2/1996; Quy hoạch tổng thể hệ thống thoát nước đô thị giai đoạn 2010 –
2020, 11/2001)
4-17 Chất lượng nước sau xử lý bậc II (Lazarova, 2001; Metcalf and Eddy,
2003; Pettygrove and Asano, 1985)
92
4-18 Tiềm năng dùng nước tái sinh của các đối tượng giai đoạn 2010 – 2020 93
4-19 Chất lượng nước thử nghiệm 96
4-20 Kết quả điều tra về mức độ chấp nhận của đối tượng tái sử dụng nước
thải sau xử lý để tưới cây
99
4-21 Kết quả điều tra về mức độ chấp nhận của đối tượng tái sử dụng nước
thải sau xử lý để dội toilet
100
4-22 Chi phí xử lý nước thải ở Madinat Al-Jubail Alsinaiya (SR/m3)
(Mohammad S.Al-Ama et al, 1995)
102
4-23 Giá nước cấp và giá cấp nước tái sinh của 6 Công ty tái sử dụng ở
Trung Quốc (Zhang Y et al, 2007)
103
4-25 Giá trị giới hạn chất lượng nước tái sử dụng đề nghị 114
4-26 Nồng độ tối đa các kim loại trong nước tái sử dụng dùng để tưới
(ANZECC, 1996)
119
Trang 16
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÍ HIỆU
BOD Nhu cầu oxy sinh hóa
CFU Đơn vị khuẩn lạc hình thành
TOC Tổng cacbon hữu cơ
TOX Tổng halogen hữu cơ
ARS Hệ thống lưu trữ và phục hồi ở tầng ngập nước
VIWASE Công ty tư vấn cấp thoát nước và Môi trường Việt Nam
Bộ TNMT Bộ Tài Nguyên Môi Trường
Sở TNMT Sở Tài Nguyên Môi Trường
UBND TP Ủy ban nhân dân thành phố
ND Nội dung
TSD Tái sử dụng
Trang 17CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
***
Trang 18hồ Dầu Tiếng qua hệ thống kênh Đông, từ sông Sài Gòn, sông Đồng Nai và một phần nước ngầm Thời gian qua vấn đề cấp nước cho Tp.HCM đang gặp khó khăn: nguồn nước sông Sài Gòn tại vị trí nhà máy nước Bến Thành bị nhiễm mặn, không đảm bảo nguồn nước cấp cho sinh hoạt trong khi nhà máy mới chỉ hoạt động ở giai đoạn I với một nửa công suất (150.000 m3/ngày đêm); nguồn nước ngầm hiện nay
bị ô nhiễm, khai thác tập trung với lưu lượng lớn và không đúng tầng chứa nước đã gây lún sụt đất các khu vực trong nội thành TP làm ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước, trữ lượng nước và các công trình xây dựng, v.v
Theo Quy hoạch tổng thể hệ thống cấp nước Tp.HCM đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, nhu cầu nước cho thành phố năm 2005 là 1.600.000 m3/ngày đêm (18.52 m3/s), năm 2010 là 2.400.000
m3/ngày đêm (28.94 m3/s), đến năm 2020 dự kiến tăng đến 3.450.000 m3/ngày đêm (42.07m3/s) Nhưng hiện nay, theo đánh giá của Tổng công ty Cấp nước Sài Gòn cho biết mỗi ngày, Tổng Công ty chỉ cung ứng cho Tp.HCM gần 1 triệu m3 nước sạch đáp ứng khoảng 70% nhu cầu, thiếu trên 400.000m3 nước sạch cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất Nguồn nước cung ứng cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của
Trang 19gần 8 triệu dân Tp.HCM hiện chủ yếu khai thác nguồn nuớc mặt từ hệ thống các sông Sài Gòn - Đồng Nai, sông Vàm Cỏ với tổng khối lượng trên 800.000 m3/ngày
và khai thác từ nguồn nước ngầm khoảng 530.000 m3/ngày, trong khi nhu cầu sử dụng nước của toàn thành phố giai đoạn 2006 – 2010 vào khoảng 2,5 triệu m3/ngày Qua đó cho thấy việc tìm kiếm một nguồn nước mới để hỗ trợ cho việc cấp nước ở Tp.HCM là nhu cầu cấp bách hiện nay
Vì vậy, đề tài “Nghiên cứu đề xuất tiêu chuẩn và quy định quản lý sử dụng lại
nước thải sinh hoạt từ trạm xử lý nước thải tập trung” được đề xuất thực hiện là
cần thiết và cấp bách Đề tài nhằm tìm kiếm một nguồn nước mới là nước thải sinh hoạt từ trạm xử lý nước thải tập trung để hỗ trợ cho việc cấp nước ở Tp.HCM
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu của đề tài này bao gồm:
Khảo sát, đánh giá tiềm năng tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý từ trạm
xử lý nước thải tập trung ở Tp.HCM
Đề xuất tiêu chuẩn chất lượng nước và các quy định quản lý tái sử dụng nước thải sinh hoạt từ các trạm xử lý nước thải tập trung ở Tp.HCM
1.3 Phạm vi nghiên cứu
1.3.1 Đối tượng nghiên cứu
Nước thải sinh hoạt sau xử lý từ trạm xử lý nước thải tập trung ở Tp.HCM
Đối tượng lựa chọn sử dụng lại nước thải sinh hoạt sau xử lý trong các lĩnh vực bao gồm:
Trong lĩnh vực dân dụng như tưới cây, tưới công viên, tưới đường, điều hòa không khí, công trình xây dựng, dội toilét, chữa cháy
Trong lĩnh vực công nghiệp như nước làm mát
Trong lĩnh vực tái tạo cảnh quan môi trường
1.3.2 Phạm vi nghiên cứu
Đề tài được thực hiện tại thành phố Hồ Chí Minh
Trang 201.3.3 Nội dung nghiên cứu
Để đạt các mục tiêu trên, luận văn cần thực hiện các nội dung sau:
Tổng quan tình hình tái sử dụng nước thải trong và ngoài nước
Đánh giá tiềm năng tái sử dụng nước thải sinh hoạt sau xử lý ở Tp.HCM
Khảo sát và đánh giá mức độ chấp nhận sử dụng nước sau xử lý cho các đối
tượng
Đề xuất tiêu chuẩn chất lượng nước cho từng đối tượng sử dụng và các quy định liên quan đến quá trình tái sử dụng
Đề xuất cơ cấu tổ chức quản lý công tác tái sử dụng nước ở Tp.HCM
Đề xuất các giải pháp giáo dục, nâng cao nhận thức cộng đồng
1.4 Phương pháp thực hiện
Để thực hiện đề tài, những phương pháp nghiên cứu sau được áp dụng:
Khai thác thông tin liên quan đến đề tài: thu thập tài liệu, phân tích, tổng hợp, đánh giá tài liệu làm cơ sở cho việc định hướng và thực hiện nghiên cứu
Phương pháp khảo sát
Phương pháp kế thừa: kế thừa những kết quả của nghiên cứu đã có và các công trình có liên quan
1.5 Ý nghĩa khoa học của đề tài
Đề tài góp phần giải quyết các vấn đề ô nhiễm môi trường nước và khởi đầu định hướng cho công tác bảo vệ môi trường cũng như quản lý nguồn tài nguyên nước
ngày càng khan hiếm đang diễn ra ở Tp.HCM
1.6 Tính mới của đề tài
Lần đầu tiên ở Việt Nam việc tái sử dụng nước thải sinh hoạt được ứng dụng cho các lĩnh vực khác nhau như dân dụng, công nghiệp, tái tạo cảnh quan môi trường Lần dầu tiên ở Việt Nam đưa ra bộ tiêu chuẩn chất lượng nước tái sử dụng và các quy định quản lý việc tái sử dụng cho các đối tượng khác nhau Đồng thời, qua đó
Trang 21giúp các cơ quan chức năng bổ sung vào bộ tiêu chuẩn môi trường nước ở Việt Nam
Trang 22CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
****
Trang 23Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan tái sử dụng nước thải
2.1.1 Vai trò tái sử dụng nước trong xã hội
Khái niệm tái sử dụng nước thải từ quá trình sinh hoạt đã có từ rất lâu Từ xưa, ông cha ta đã biết tái sử dụng nước thải sinh hoạt cho mục đích tưới tiêu trong nông nghiệp Những hoạt động này đã giải quyết tình trạng khan hiếm nguồn nước trong thời kỳ đó Ngày nay, sự gia tăng dân số cùng với cạn kiệt ô nhiễm nguồn nước thì vai trò tái sử dụng nước ngày càng trở nên quan trọng hơn
Tái sử dụng nước thải là quá trình phục hồi và tái sinh nước thải bỏ từ các hộ gia đình, từ các quá trình sản xuất để tạo ra sản phẩm có ích hơn Với các biện pháp xử
lý thích hợp nước thải có thể đáp ứng được các nhu cầu khác nhau, như dội rửa toilét, nước làm mát, tưới tiêu trong nông nghiệp và có thể dùng để uống, v.v Việc tái sử dụng nước thải có rất nhiều lợi ích khác nhau phụ thuộc vào mỗi loại tái sử dụng: các lợi ích về mặt kinh tế, xã hội, sức khỏe và môi trường
Các lợi ích về mặt môi trường, sức khỏe của tái sử dụng nước thải:
Tái sử dụng nước thải giúp bảo tồn và phân phối hợp lý nguồn tài nguyên nước ngọt, đặc biệt ở các vùng căng thẳng về nguồn nước
Tái sử dụng làm gia tăng nguồn nước cấp và giảm thiểu nhu cầu khai thác nguồn nước mới và do đó làm gia tăng giá trị của nước đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng do việc tăng dân số gây ra sự khan hiếm nước như hiện nay
Giảm thiểu lượng dòng thải vì thế giảm thiểu sự phát tán các các chất dinh dưỡng và các chất ô nhiễm vào trong môi trường nước
Cung cấp một giải pháp giảm thiểu sự thay đổi khí hậu thông qua việc giảm thiểu khí nhà kính bởi ít sử dụng năng lượng cho việc quản lý nguồn nước thải
Trang 24hơn là khai thác nguồn nước, bơm nước ngầm ở sâu, khử muối đối với nước biển
Tái sử dụng nước thải trong sản xuất công nghiệp làm giảm thiểu nhu cầu về nước ngọt
Giảm thiểu nhu cầu dùng phân bón hóa học
Tái sử dụng nước thải làm gia tăng nguồn nước trong môi trường thông qua việc gia tăng nước cho các dòng suối tự nhiên và nhân tạo, các đài phun nước, và các
ao hồ Sự hoàn trả lại nước cho các dòng suối, đầm lầy, và các ao bằng nước thải tái sử dụng đã góp phần sự phục hồi đời sống thủy sinh, tạo ra vẽ đẹp mỹ quan cho đô thị Sự hồi phục các kênh mương nước có một ý nghĩa lớn cho việc tạo ra
“hành lang sinh thái” ở các vùng đô thị và các vành đai xanh để kiểm soát sự xói mòn đất bởi gió ở các vùng khô hạn
Nước thải sau xử lý có thể sử dụng để tái nạp các tầng ngập nước So với việc lưu trữ nguồn nước mặt theo truyền thống, tái nạp nước ngầm có nhiều thuận lợi
hơn, như là sự bay hơi không đáng kể, ít nhiễm bẩn bậc hai (secondary pollution) bởi xác động vật, và không có hiện tượng nở hoa của tảo Ít tốn chi
phí vì không yêu cầu lắp đặt đường ống và bằng nửa chi phí dự trữ nước uống Ngoài ra, nó có thể bảo vệ nguồn nước ngầm từ việc xâm nhập mặn bằng cách lập hàng rào ngăn mặn, và kiểm soát và ngăn chặn sụp lún đất
Các lợi ích kinh tế và xã hội
Chất lượng và lượng nước tái sử dụng có tính chất ổn định hơn so với nguồn nước mặt và nước ngầm vì lượng lớn nước thải đô thị sau xử lý ít bị ảnh hưởng vào mùa khô Điều này có thể dẫn đến giảm thiểu chi phí sản xuất, duy trì ổn định quá trình sản xuất công nghiệp và hoạt động nông nghiệp
Góp phần vào việc cải tạo và gia tăng cảnh quan ở đô thị, nông thôn và vùng ven biển, từ đó gia tăng việc làm và phát triển kinh tế ở địa phương thông qua hoạt động du lịch
Trang 25 Thay thế cho nguồn nước ngọt để đáp ứng các nhu cầu và các mục đích cụ thể (như tưới tiêu, dội rửa toilét, nước làm mát và nước công nghệ v.v…), do đó góp phần sử dụng nguồn tài nguyên nước một cách bền vững
Giảm thiểu hoặc loại bỏ dần việc sử dụng phân hóa học trong nông nghiệp và gia tăng năng suất sản phẩm do nước thải sau xử lý dùng để tưới tiêu vẫn còn một lượng cacbon hữu cơ và các chất dinh dưỡng
Giảm thiểu nhu cầu tiêu thụ nước và xử lý nước thải, từ đó dẫn đến tiết kiệm chi phí Trong nhiều ứng dụng, tái sử dụng nước thải sau xử lý có chi phí ít hơn khi
so sánh với sử dụng nước ngọt, nước ngầm, nhập khẩu nước, xây dựng các đập hoặc khử muối từ nước biển
Đáp ứng nhu cầu sử dụng nguồn tài nguyên nước ngày càng gia tăng (đặc biệt các vùng đô thị)
Giúp đạt được các mục tiêu phát triển của đất nước thông qua việc gia tăng tính sẵn có sử dụng của nguồn nước
Góp phần đảm bảo an ninh lương thực
Là một công cụ gắng kết, khuyến khích các cơ quan cung cấp nước, xử lý nước thải, môi trường và các bên có liên quan khác làm việc cùng nhau, sử dụng một cách tiếp cận tổng hợp, giúp nhận ra các lợi ích cũng như các nguy cơ về sức khỏe của thực tiễn tái sử dụng và khuyến khích việc tái sử dụng nước được tốt hơn để mang lại các lợi ích cho cộng đồng
Gia tăng chất lượng cuộc sống, hạnh phúc và sức khỏe của người dân thông qua các cảnh quan ở công viên, đồng thời tạo điều kiện vui chơi giải trí công bằng giữa người giàu và người nghèo và cải thiện môi trường đô thị (các công viên và các đài phun nước ở đô thị)
Trang 26Hình 2-1 Vai trò tái sử dụng nước
Tái sử dụng nước thải
Nâng cao hiệu quả tiêu thụ nước
(Khai thác nước ngọt hiệu quả hơn)
Vai trò tái sử dụng nước thải có thể mô tả tóm tắt như hình 2-1
Bên cạnh những mặt tích cực được kể trên việc tái sử dụng nước thải cũng hiện diện một số rủi ro cho môi trường, sức khỏe cộng đồng, xã hội và kinh kế có thể kể đến như sau:
Các hạn chế về môi trường và sức khỏe
Đe dọa đến sức khỏe cộng đồng nếu thực tiễn tái sử dụng nước thải không đảm bảo về mặt sức khỏe
Các chất thải nguy hại tồn tại trong nước thải có thể giảm thiểu chất lượng của nước thải tái sử dụng và có nguy cơ ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng, tạo ra các ảnh hưởng tiêu cực cho môi trường Do đó cần ngăn chặn bằng cách bảo vệ nguồn nước thải và quản lý một cách hiệu quả
Các tác động và nguy cơ gây ra do việc tập trung chất thải từ quá trình xử lý
Tái sử dụng nước thải sau xử lý có thể tạo ra một áp lực làm gia tăng chất thải vào các thủy vực Các gây chất ô nhiễm gia tăng như các dược phẩm và các chất
Trang 27gây rối loạn nội tiết (endocrine disruptors) có thể tác động đến hệ sinh thái và sức khỏe con người Do đó các vấn đề này cần phải xem xét đến
Các rủi về mặt kinh tế, xã hội khi tái sử dụng nước thải
Các ảnh hưởng về mặt kinh tế do những tác động bất lợi về mặt sức khỏe đối với cộng đồng hoặc ô nhiễm môi trường từ tái sử dụng nước thải không an toàn
Chi phí phân phối và lưu trữ cao bởi vì khoảng cách xa giữa nơi cung cấp và nơi tiêu thụ
Có thể dẫn đến tình trạng căng thẳng của xã hội trong trường hợp tái sử dụng nước thải không được chấp nhận
2.1.2 Các yêu cầu đối với vấn đề tái sử dụng nước thải
Nước thải sau khi xử lý có thể ứng dụng vào các mục đích khác nhau như tưới tiêu trong nông nghiệp, cho các quy trình công nghiệp, tái nạp nước ngầm, và thậm chí
có thể dùng để cung cấp nước uống sau khi xử lý đến mức tối đa Tuy nhiên để các ứng dụng này đạt hiệu quả cần đáp ứng các yêu cầu sau:
Các rủi ro ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng phải được đánh giá và làm giảm đến mức thấp nhất
Khi đưa vào ứng dụng chất lượng nước thải sau xử lý phải đáp ứng yêu cầu
Để đáp ứng các yêu cầu, nước thải cần phải xử lý ở các mức độ khác nhau để đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng nước khi ứng dụng cho từng đối tượng khác nhau Hướng dẫn cách thức xử lý để ứng dụng vào các mục đích khác nhau được thể hiện trong hình 2-2
Trang 28Hình 2-2 Các công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt điển hình và điểm tái sử dụng
(Adapted from Asano, Smith, and Tchobanoglous, 1984; R Tsuchihashi, 2005; Jimenez 2005)
2.1.3 Các điều kiện tiên quyết khi ứng dụng tái sử dụng nước thải
Một sự khởi đầu đối với các dự án tái sử dụng nước yêu cầu phải xem xét một cách cẩn thận các điều kiện ở địa phương nơi tiến hành dự án tái sử dụng, và phải căn cứ vào việc phân tích một cách tổng hợp và hiểu quả trong việc lựa chọn các kỹ thuật, tài chính, các mối nguy hại về sức khỏe phải ở mức thấp nhất và các yếu tố khác Các yếu tố có thể mô tả một cách cụ thể như sau :
2.1.3.1 Lập kế hoạch để đáp ứng các nhu cầu và các điều kiện cụ thể
Trong suốt tiến trình hoạch định kế hoạch, các ứng dụng tái sử dụng nước thải cần phải đánh giá một cách cẩn thận phù hợp lượng nước thải có thể dùng, mức độ khan hiếm nước, cơ sở hạ tầng hiện tại, sự chấp nhận của người sử dụng Mục đích của
Trang 29các ứng dụng như là tưới, sử dụng trong công nghiệp, tái tạo cảnh quan, sử dụng trong gia đình, các nhu cầu được đánh giá cùng với các yêu cầu chất lượng nước và các mối nguy hại về sức khỏe Sự đánh giá là rất hữu ích trong việc xác định các yêu cầu về kỹ thuật xử lý và thải bỏ, cũng như các yêu cầu về hoạt động và duy trì
Sự hiểu biết và chấp nhận của cộng đồng cần phải phân tích một cách cẩn thận Cộng đồng là các bên có liên quan chính yếu, vai trò và trách nhiệm của họ nên được xác định rõ ràng trong tiến trình lập kế hoạch
2.1.3.2 Phân tích các yêu cầu về kinh tế và tài chính
Phân tích về mặt kinh tế và tài chính là yếu tố cần thiết để xác định các giải pháp có thể làm được và để tiếp cận các hỗ trợ về mặt tài chính khi cần thiết Về lâu dài các chương trình tái sử dụng nước thải có nhiều lợi ích và mang lại lợi nhuận mặt dù ban đầu tốn một chi phí cao do phải đầu tư thêm các quy trình xử lý và cơ sở hạ tầng như đầu tư các công nghệ xử lý, các bơm, các ống, các hồ chứa, …Các vấn đề trên như một sự cản trở ban đầu đối với một dự án do đó sự hỗ trợ từ cộng đồng, các khuyến khích, và các ưu đãi về nguồn tài chính từ khu vực kinh tế tư nhân, phải được khảo sát Các nhà ra quyết định và người sử dụng nên nhận thức rằng sẽ có các tác động về mặt giá cả nước từ các dự án tái sử dụng nước thải
2.1.3.3 Sự lựa chọn để mối nguy hiểm ở mức thấp nhất
Một trong các yếu tố quan trọng đối với các dự án tái sử dụng nước thải là tuân theo các tiêu chuẩn chất lượng nước hoặc thiết lập tiêu chuẩn nếu chưa có, để các mối nguy hiểm đối với sức khỏe con người ở mức thấp nhất Các hướng dẫn của WHO cho các ứng dụng trong nông nghiệp sẵn sàng để dùng, trong khi các kiểu tái sử dụng khác chưa có các hướng dẫn hoặc các tiêu chuẩn cụ thể Do đó, các hướng dẫn
và các tiêu chuẩn cần được thiết lập ở mỗi quốc gia, cùng với các mối nguy hiểm cũng như tính khả thi về kinh tế và kỹ thuật cũng phải tính đến Lựa chọn kỹ thuật
xử lý sao cho đáp ứng các tiêu chuẩn và để bảo vệ sức khỏe con người và môi trường
Trang 302.1.3.4 Sự tham gia của các cơ quan và các tổ chức
Tái sử dụng nước thải liên quan đến nhiều cơ quan có liên quan như những ngành phục vụ công cộng và những người sử dụng cá nhân, họ là những người thi hành đầu tiên, chính quyền môi trường địa phương đại diện cho việc cấp giấy phép và thi hành luật, các cơ quan tài chính đại diện việc cung cấp nguồn quỹ, Bộ Môi trường quốc gia đại diện cho việc thiết lập các tiêu chuẩn quốc gia và hỗ trợ các cấp chính quyền địa phương, v.v Vai trò và trách nhiệm của họ tạo điều kiện thuận lợi cho các chương trình tái sử dụng do đó phải được xác định và hiểu một cách rõ ràng Trong nhiều trường hợp, các cơ quan cần được hỗ trợ và thiết lập mới
2.1.3.5 Khả năng xây dựng chương trình tái sử dụng nước thải
Khả năng xây dựng chương trình tái sử dụng nước thải là nhu cầu cần thiết cho sự
khởi đầu kế hoạch và thực hiện chương trình tái sử dụng nước thải được thành công Bao gồm các khả năng về nguồn nhân lực, chính sách, khung luật, việc quản lý của
cơ quan, tổ chức và tài chính, cũng như sự nhận thức và tham gia của cộng đồng Các mục tiếp theo diễn giải chi tiết hơn các nhu cầu cho các yếu tố khác nhau như khả năng xây dựng, cũng như các ví dụ cụ thể
Nguồn nhân lực: Sức mạnh về khả năng chuyên môn và quản lý của con người
để đánh giá các mặt hạn chế của hoạt động thực tiễn hiện tại, các lợi ích và các yêu cầu tiềm tàng của chương trình tái sử dụng nước thải, và khả năng khuyến khích của họ để thi hành các chương trình mới
Cơ cấu chính sách và chế định: Sự giúp để để liên kết hoặc tạo ra các cơ cấu
chính sách và luật tạo điều kiện thuận lợi cho các chương trình tái sử dụng nước thải, ngoài ra đảm bảo bảo vệ sức khỏe con người và môi trường;
Các cơ quan: Sự hỗ trợ của các cơ quan thuộc quốc gia, vùng, địa phương và sự
coi trọng của chính họ, từ đó mà họ có nhiều cách quyết định để nâng cao sự có hiệu lực trong việc chỉnh đốn và quản lý các chương trình tái sử dụng nước
Tài chính: Sự mở rộng phạm vi giúp để về mặt tài chính và các cơ hội có giá trị
đối với sự khởi đầu các chương trình tái sử dụng nước, và khả năng cải thiện
Trang 31tính hữu dụng và tiềm năng sử dụng công nghệ thân thiện môi trường đạt đến trình độ hiểu biết và tiếp cận chúng như các phục vụ
Sự tham gia: khuyến khích cộng đồng tham gia vào trong quá trình ra quyết định
cũng như thực hiện các chương trình tái sử dụng nước thải hiện tại và chương trình được mở rộng khắp công chúng
2.1.3.6 Đáp ứng các tiêu chuẩn và các hướng dẫn
Cần phải tuân theo các tiêu chuẩn và tiêu chí tái sử dụng nước để bảo vệ sức khỏe
cộng đồng và môi trường Các ứng dụng cần được giám sát để đảm bảo nước thải được tái sử dụng một cách hợp lý với các ứng dụng được dự định và thực tiễn WHO đã thiết lập các theo hướng dẫn tái sử dụng nước thải để phục vụ nông nghiệp
có thể phục vụ như là một cơ sở cho các quốc gia không có các tiêu chuẩn và hướng dẫn riêng Các tiêu chuẩn và hướng dẫn cho các ứng dụng khác cũng đã thiết lập ở các quốc gia khác nhau, ví dụ như các tiêu chuẩn và hướng dẫn tái sử dụng nước của Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ và bang California Chúng cung cấp sự hiểu biết cho các quốc gia trên thế giới
2.1.4 Các hình thức tái sử dụng nước thải
Các hình thức ứng dụng tái sử dụng được trình bày trong bảng 2-1
Bảng 2-1 Các hình thức ứng dụng tái sử dụng nước thải (Asano and Levine, 1998)
Phân loại tái sử dụng Các hình thức ứng dụng
• Tái sử dụng ở đô thị
Không hạn chế
Tưới những khu vực cộng đồng thường lui tới, như là công viên, sân thể thao, sân trường, vành đai xanh và khu nhà ở;
Hạn chế Tưới những khu vực cộng đồng ít lui tới như sân golf, nghĩa địa, đường quốc lộ
Ở khu vực khác Dội toilét, điều hòa không khí, chữa cháy, công trình xây dựng, chuẩn bị để ứng phó với các tai họa
• Nông nghiệp
Không phải là cây lương
thực Tưới cho cỏ khô, vải sợi, hoa, hạt giống, đồng cỏ, vườn ươm thương mại, trang trại trồng cỏ
Trang 32• Tái sử dụng ở khu vực vui chơi giải trí
công viên nước
hoạt động khác
tạo, tăng cường các đầm lấy tự nhiên và khơi thông hoặc gia tăng dòng chảy
tiếp hoặc thấm qua, ngăn mặn, chống sụp lún
• Công nghiệp Hệ thống làm mát, nước công nghệ, nước cung cấp nồi hơi, dội toilét, nước giặt giũ, nước rửa, điều hòa
không khí
• Tái sử dụng có thể uống được Pha trộn với hệ thống cấp nước đô thị, kết nối với hệ
thống cung cấp
2.1.4.1 Tái sử dụng trong nông nghiệp
Tưới tiêu trong nông nghiệp là yếu tố cốt lõi để cải thiện chất lượng và số lượng sản phẩm nông nghiệp Trên thế giới, nông nghiệp là một ngành sử dụng nước nhiều nhất Nông nghiệp nhận 67% tổng lượng nước khai thác và tiêu thụ 86% vào năm
2000 (UNESCO, 2000) Theo một đánh giá ở Châu Á và Châu Phi có tới 85 đến 90% nước ngọt sử dụng cho nông nghiệp Dự báo vào năm 2025, nước phục vụ nông nghiệp sẽ tăng 1.2 lần so với hiện tại (Shiklomanov, 1999) Các dự án tưới tiêu trên diện tích rộng lớn ngày càng tăng điều này làm cho các nguồn nước ngày càng biến mất như hồ nước ngọt ở Aral, các vùng đầm lầy ở Irac, và hồ Chad ở phía Tây Châu Phi
Ví dụ: Tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp ở Tunisia
Tunisia là một trong số ít quốc gia ban hành và thực thi chính sách quốc gia về tái
sử dụng nước thải Quy chế đầu tiên được ban hành vào năm 1989, nước sau xử lý chủ yếu dùng trong tưới tiêu do nước ngầm bị khai thác quá mức dẫn tới tình trạng xâm nhập mặn của nước biển Một phần sử dụng lại cho sân golf và vườn tược Vào mùa mưa một phần sẽ bơm vào tầng nước ngầm Năm 1996, 49 trạm xử lý đang trong giai đoạn vận hành và xử lý khoảng 116 triệu m3 Năm 2001, con số này là 59
Trang 33và dự kiến đến năm 2006 là 135 nhà máy Lượng nước được xử lý cũng gia tăng tương ứng từ 156 triệu m3 (năm 2001) lên 200 triệu m3 (năm 2006), tương ứng 10% trữ lượng nước ngầm Thủ đô Tunisia, tiêu thụ khoảng 32% lượng nước tái sử dụng
trong toàn quốc vào năm 2000 (Bahri and Brissaud, 1996; Chenini et al., 2003) Các vấn đề cần quan tâm khi tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp
Bên cạnh những mặt tích cực thì việc tái sử dụng nước thải trong nông nghiệp cũng mang lại một số mặt tiêu cực đối với sức khỏe cộng đồng và môi trường Do đó trong quá trình tái sử dụng cần có một sự quản lý tốt để giảm thiểu các tác động tiêu cực này
2.1.4.2 Tái sử dụng trong công nghiệp
Nước phục vụ công nghiệp chiếm khoảng 20% lượng nước sạch khai thác toàn cầu, chủ yếu được dùng trong công nghiệp năng lượng với 70% lượng nước này dùng trong thủy điện, năng lượng hạt nhân và thủy điện, khoảng 30 đến 40% còn lại dùng cho những mục đích khác, các quy trình chung không tạo ra năng lượng Sử dụng nước thải cho hoạt động công nghiệp là một ứng dụng rất quan trọng bởi vì theo dự báo đến năm 2025 nhu cầu dùng cho công nghiệp ước tính sẽ tăng lên 1.5 lần hiện tại (Shiklomanov, 1999)
Các vấn đề quan tâm trong quá trình tái sử dụng
Các vấn đề quan tâm trong quá trình tái sử dụng bao gồm sự lắng cặn, ăn mòn, sự phát triển rong rêu, và tắc nghẽn đường ống, những vấn đề này có thể tác động đến toàn bộ và tính hiệu quả quy trình công nghiệp, cũng như chất lượng sản phẩm công nghiệp Các vấn đề này có mối liên hệ với nhau, có thể tóm tắt trong bảng 2-2
Trang 34Bảng 2-2 Tái sử dụng trong công nghiệp: các mối quan tâm, các nguyên nhân gây
ra, các lựa chọn xử lý (Asano and Levine, 1998)
Ví dụ: Tái sử dụng nước thải trong công nghiệp ở Nhật Bản
Công ty hóa chất ở Nhật đã lọc trong nước từ một quy trình nước giặt giũ với kỹ thuật màng để tái sinh nước rửa với chi phí quy trình ở mức thấp Nhu cầu xử lý nước thải gia tăng với việc biến đổi không còn hợp chất CFC có nguồn gốc từ chất tẩy rửa Từ đó từng bước loại bỏ các hợp chất phá hủy tầng ozone theo các điều khoảng của Hội nghị Monteal vào giữa những năm 1990 Các quy trình tự động bằng cách lợi dụng các kỹ thuật màng khác nhau Ví dụ như dầu và chất bẩn được chia ra từ nước rửa bởi màng lọc Chất tẩy sau đó bị loại bỏ từ nước bằng thiết bị lọc thẩm thấu ngược, và được tái sử dụng lại để rửa tay Phương pháp trao đổi ion cũng có thể sử dụng để xử lý nước tái sử dụng như là nước rửa tay theo nhu cầu Các lợi ích kinh tế và môi trường từ quy trình này thì rất có ý nghĩa Ví dụ, thể tích nước sử dụng và thải bỏ là 0.5% của quy trình trước Chi phí vận hành bằng một phần mười so với sự chọn lựa bằng phương pháp xử lý hấp thụ cái sử dụng hoạt hóa cacbon và nhựa trao đổi ion Yêu cầu duy trì một tháng hoặc ít hơn Yếu tố thành công của việc áp dụng là lựa chọn các loại màng lọc thích hợp và phối hợp chúng với nhau, quản lý nhiệt độ và tốc độ dòng và một tác nhân tẩy rửa ổn định với việc
sử dụng số lượng thích hợp (Asahi Engineering, 1999)
Các mối quan tâm Nguyên nhân Lựa chọn xử lý
cacbon, lọc, trao đổi ion
lửng, sự không cân bằng pH
Ức chế ăn mòn, thẩm thấu ngược
Kiểm soát sự ăn mòn và đóng cặn, sự phát triển rong rêu, chất phân tán hóa học và
lý học
Trang 352.1.4.3 Tái sử dụng ở đô thị
Ở các vùng đô thị, tiềm năng tái sử dụng nước thải là khá cao, và việc lựa chọn tái
sử dụng có một vai trò quan trọng trong quá trình kiểm soát lượng nước sử dụng và giảm thiểu sự chuyển tải các chất ô nhiễm vào môi trường Một lượng lớn nước sử dụng trong đô thị không đòi hỏi chất lượng cao như là nước uống Hệ thống phân phối kép (một tuyến cho sinh hoạt ăn uống và một tuyến cho nước tái sử dụng) đã được sử dụng rộng rãi ở các quốc gia khác nhau, đặc biệt những đô thị đông dân ở các nước phát triển Hệ thống này giúp cho nước thải sau xử lý thích hợp được sử dụng vào các hoạt động khác nhau ở đô thị như là một lựa chọn nguồn nước thay thế và có nhiều đóng góp trong việc bảo tồn nguồn tài nguyên nước đang bị khan hiếm Hầu hết các trường hợp, nước thải sinh hoạt sau xử lý bậc hai sau đó qua lọc cát và khử trùng có thể sử dụng cho các mục đích không uống như: dội rửa toilét ở các cở sở kinh doanh và các khu thương mại, rửa xe, tưới vườn, tưới công viên hoặc tưới các khoảng cây xanh trong các công trình xây dựng và nước chữa cháy (Japan Sewage Works Association, 2005)
Ví dụ: Ứng dụng tái sử dụng nước thải trong đô thị ở Nhật Bản
Tokyo là một trong những thành phố dẫn đầu thành công trong việc ứng dụng tái sử dụng nước thải, như là các hệ thống phân phối kép và gia tăng nguồn nước cho các dòng suối Ở một dự án tái sử dụng nước ở vùng Shinjuku của Tokyo, một hệ thống phân phối kép đã được chấp nhận, nước thải sau khi xử lý bậc hai và qua lọc cát ở nhà máy xử lý nước thải đô thị Ochiai được đem đi khử trùng để dùng dội rửa toilét cho 25 tòa cao ốc và dùng để bổ sung nguồn nước cho các con sông Hệ thống này hoạt động thành công từ năm 1984 và đang cung cấp nước đã xử lý với lượng tối đa
8000 m3/ngày (Tokyo Metropolitan Government, 2001) Hệ thống được trình bày
trong hình 2-3
Trang 36Hình 2-3 Hệ thống phân phối kép và bổ sung nguồn nước ở Nhật (Tokyo
Metropolitan Government)
Các mối quan tâm khi tái sử dụng nước thải ở đô thị
Một trong các mối quan tâm then chốt cho các ứng dụng tái sử dụng nước thải ở đô thị là bảo vệ sức khỏe cộng đồng do có sự phơi nhiễm lớn của con người đối với các bệnh do vi khuẩn gây ra Chú ý trách sự nhiễm bẩn qua nước uống thông qua kết nối chéo giữa các đường ống nước uống và các ống nước tái sinh và cần phải khử trùng một cách thích hợp Thêm vào đó, các vấn đề xảy ra trong quá trình tái sử dụng nước thải để dội toilét đã được xác định: ăn mòn đường ống; bít đường ống; đóng rong rêu vì thế giảm thiểu lượng clo dư trong nước tái sinh
Các vấn đề này, một số thì giống với các mối quan tâm tái sử dụng trong công nghiệp, và hay xảy ra bởi vì nước tái sinh chứa đựng nhiều muối và các hợp chất hữu cơ hơn nước uống Sự ăn mòn đường ống được nhận thấy, đặc biệt ở phần giao nhau nơi sự ăn mòn galvanic xảy ra bởi một quy trình điện hóa học Đường ống bị bít kín vì lớp gỉ oxit sắt (Fe203) Sự ăn mòn này được giảm bớt có thể sử dụng một
số phương pháp như bảo vệ bằng lớp phủ ngoài, tận dụng các vật chất chịu được ăn mòn hoặc chấp nhận sự lắp ráp kiểu đinh vít với ống bọc ngoài
Hơn nữa, số lượng không đủ clo dư trong nước tái sinh từ đó cho phép vi sinh phát triển và màng rong rêu tạo ra trong hồ chứa nước Việc giảm thiểu lượng clo dư còn
Trang 37lại xảy ra do các phản ứng tiêu thụ hết clo với muối và các chất hữu cơ trong nước tái sinh Do đó, tốc độ bơm clo phải được theo dõi cẩn thận và nên giữ ở mức độ thích hợp
2.1.4.4 Tái nạp tầng ngậm nước
Tầng ngậm nước có vai trò quan trọng trong việc dự trữ nước ngọt và vận chuyển nước Là một nguồn nước có thể khai thác để phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau Thông thường có ba phương pháp tái nạp nước ngầm được minh họa trong hình 2-4
Hình 2-4 Các phương pháp tái nạp tầng ngậm nước (Fox, 1999)
Phương pháp 1: Sử dụng bể để tái nạp do đó cần một diện tích rộng lớn cùng với vùng đất có thể thấm qua được và một tầng ngập nước mà sự truyền nước không
bị hạn chế, một vùng chưa bảo hòa với các tầng không hạn chế Với hệ thống này, vùng không bảo hòa và tầng ngập nước làm việc như các thiết bị lọc tự nhiên và loại bỏ các chất rắn lơ lửng, các chất hữu cơ, vi khuẩn, vi rút và các vi sinh vật khác Thêm vào đó, việc giảm thiểu N, P, và các kim loại nặng có cũng thể đạt được Chu trình này được gọi quy trình xử lý chất bẩn tầng ngập nước
Phương pháp 2: Việc bơm trực tiếp nước thải sau xử lý đi sâu vào tầng ngậm nước thông qua một giếng bơm Cách này được sử dụng khi các tầng ngậm nước sâu hoặc tách biệt so với nguồn nước mặt bởi một tầng không thấm nước
Trang 38Phương pháp này đòi hỏi ít diện tích đất hơn phương pháp thứ nhất nhưng chi phí lại cao hơn do phải xây dựng và bảo trì giếng bơm Thành của giếng rất dễ bị bít kín dưới tác dụng của các chất rắn lơ lửng, hoạt động sinh học hoặc các tạp chất hóa học hoặc chu trình sinh học hay nồng độ các hóa chất Ở phương pháp này, hiệu quả xử lý tầng ngập nước không được theo dõi Phương pháp này đòi hỏi phải tiền xử lý thật tốt đồng thời phải khử trùng để tiêu diệt vi khuẩn Nếu không xử lý, việc bơm nước thải cho vào sẽ làm ô nhiễm tầng nước ngầm, gây
ra các vấn đề về sức khỏe sau này
Phương pháp 3: Bơm nước vào vùng chưa bão hòa là một kỹ thuật chứa các ưu điểm của hai phương pháp trên Phương pháp này sử dụng khi một tầng thấm qua được thì không có giá trị ở một độ không sau và một giếng tái nạp nước phải
có một đường kính tương đối lớn (Fox, 1999)
Các vần đề cần quan tâm
Trong bất kỳ phương pháp nào được mô tả ở trên, tái nạp nước ngầm bằng nước tái sinh hiện diện các mối nguy hại sức khỏe khác nhau khi nước được khai thác từ một giếng thu gom và sử dụng cho tưới tiêu và các mục đích khác nhau Việc tái nạp nay như là thực hiện việc xử lý chất bẩn ở tầng ngập nước và thay đổi phụ thuộc vào sự chuyển tải thủy lực Do đó, với mỗi dự án cần thiết kế một cách cẩn thận và cần chú
ý đến việc giảm thiểu các mầm bệnh có trong nước tái nạp (Fox, 1999)
2.1.4.5 Tái tạo cảnh quan môi trường
Ở các vùng mà nước tái sử dụng dùng để tái tạo cảnh quan môi trường, như gia tăng nguồn nước cho các dòng suối nhân tạo/tự nhiên, các đài phun nước, và các ao, hồ ở
đô thị và kết quả nguồn nước mặt được gia tăng bên cạnh các cao ốc và các vỉa hè
đã có sự suy giảm về nguồn nước Thêm vào đó, nước mưa được rút nhanh chóng
và được thải đến sông và biển ngăn chặn lũ lụt, bên cạnh đó để lại một lượng nước trong sạch cho các dòng suối, ao và hồ ở đô thị
Trang 39Ví dụ: Hồi sinh hệ động thực vật bằng cách phục hồi dòng chảy
Sông Meguro, chảy qua khu vực phía Tây Tokyo, bị ô nhiễm nặng và giảm lưu lượng dòng chảy Để giải quyết vấn đề này, Chính quyền ở thành phố Tokyo đã bơm nước thải đã xử lý và khử trùng bằng UV vào sông Meguro Kết quả cải thiện đáng kể chất lượng và lượng nước qua đó nhiều loại động vật như cá, tôm, côn trùng xuất hiện trở lại Điều kiện môi trường và sự đa dạng sinh học đã được tái thiết lập một cách hiệu quả
Các vấn đề cần quan tâm
Đối với các ứng dụng tái tạo cảnh quan cho môi trường các vấn đề liên quan đến sức khỏe cần phải đề cập đến một cách thích hợp để tránh các tác động tiêu cực đối với sức khỏe cộng đồng Do đó các hướng dẫn về chất lượng nước phải được xem xét để đảm bảo về mặt tiếp xúc của con người và nước phải được khử trùng một cách hiệu quả Các cách khử trùng được lựa chọn bao gồm khử trùng bằng clorine, tia UV Thêm vào đó cần có các chú ý loại bỏ các chất dinh dưỡng như N, P bởi vì chúng gây ra hiện tượng phú dưỡng ở các dòng suối, ao và hồ Trong quá trình tái
sử dụng cần chú ý tạo thuận lợi cho việc khôi phục lại hệ sinh thái như hoàn trả lại
hệ động thực vật cho dòng suối nên việc lựa chọn cách khử trùng bằng UV, ozone thích hợp hơn dùng clo bởi vì ít tạo ra các sản phẩm phụ và tác động đến quần thể động thực vật
Như vậy, bất kỳ cách ứng dụng nào được nêu ở trên đều có thể trực tiếp hoặc gián tiếp dẫn đến các ứng dụng khác Như tái sử dụng trực tiếp cho tưới tiêu có thể tái nạp lại nước ngầm một cách giáp tiếp và có thể tái sử dụng gián tiếp trong việc cung cấp nước uống Sự phong phú trong quá trình sử dụng của nước trong trường hợp này không được xem là tái sử dụng bởi vì dòng thải sẽ mất tính chất khi đi qua chu trình tự nhiên Sự lan rộng của các chất bẩn bị ngăn chặn thông qua quá trình lọc của chu trình tự nhiên và phụ thuộc vào cấu tạo của chu trình tự nhiên Tầng ngập nước sau đó hoạt động như là một vùng đệm giữa nước mới tái nạp và điểm lấy nước cho hệ thống nước uống Bên cạnh đó nó được xem như một bể chứa nước
Trang 40trong đó các tạp chất sẽ bị suy giảm qua thời gian Nhiều tiến trình này không tách
ra khỏi vòng tuần hoàn nước, như là tiến trình trong tự nhiên và luôn tiếp diễn
2.1.5 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
2.1.5.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Vấn đề tái sử dụng nước thải là một hoạt động xảy ra từ lâu trong lịch sử nhân loại Hoạt động này được quan tâm không chỉ ở những quốc gia phát triển (Mỹ, Nhật, Pháp, Australia, Singapore, Trung Quốc, Hàn Quốc ) mà cả những quốc gia đang phát triển (Isael, Thái Lan, India, Tunnisia ) tái sử dụng dưới nhiều mục đích khác nhau Tuy nhiên, vấn đề này trở nên quan trọng trong hai hoặc ba thập kỷ gần đây
do nhu cầu dùng nước gia tăng bởi sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, sự gia tăng dân
số cùng với sự đô thị hóa một cách phổ biến trong lịch sử của nhân loại
Ở Mỹ, vấn đề tái sử dụng nước thải được quan tâm hầu hết các tiểu bang
Mỹ Để đáp ứng vấn đề này, năm 1992 EPA đã xuất bản tài liệu “Guidelines for Water Reuse” hướng dẫn tái sử dụng nước được ứng dụng trong toàn bộ nước Mỹ
Một trong số những tiểu bang có thể kể đến là bang Florida Năm 2001, Florida đã tái sử dụng 2,207.52 triệu lít/ngày nước thải sau xử lý và cho nhiều kết quả có lợi Floria được hưởng một lượng mưa phong phú nhưng sự phân bố lượng mưa không đồng đều nên đã gây ra tình trạng khô hạn, đặc biệt vào các tháng 3, 4, 5 Để bảo tồn nguồn nước cấp, luật ở tiểu bang này là nguồn nước cấp dùng cho mục đích tưới tiêu bị hạn chế St Petersburg, Florida, là thành phố xưa nhất có hai hệ thống cung cấp nước riêng biệt ở Mỹ Một hệ thống dùng để cung cấp nước sạch và một hệ thống khác cung cấp nước tái sử dụng Hiện có bốn nhà máy xử lý nước thải dùng cho mục đích tái sử dụng với khả năng xử lý 151.2 triệu lít/ngày Nước thải tái sử dụng được xử lý bậc hai sau đó lọc và khử trùng bằng Chlorine trước khi đem tái sử dụng Nước thải sau khi xử lý phân phối đến hơn 10,000 ngôi nhà và công ty, bao gồm cả 9,340 bãi cỏ khu dân cư, 51 trường học, 86 công viên, 6 sân golf và 11 tháp làm mát.151.2 triệu lít nước thải xử lý có thể lưu trữ tại chổ, sau đó, nước được bơm