Tài liệu ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG nước THẢI SINH HOẠT TRÊN địa bàn THỊ xã bắc kạn và đề XUẤT PHƯƠNG án xử lý PHÙ hợp

i MỤC LỤC MỤC LỤC................................................................................................................. i DANH MỤC CÁC TỪ VÀ CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT.....................................iii DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................iv MỞ ĐẦU..................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................1 2. Mục tiêu của đề tài..............................................................................................3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn............................................................................3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................4 1.1. Cơ sở khoa học của vấn đề quản lý môi trường.............................................4 1.2. Tổng quan về nước thải và nước thải sinh hoạt.............................................6 1.3. Tình hình nghiên cứu về nước thải sinh hoạt tại Việt Nam và trên thế giới ................................................................................................................................. 10 1.4. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải..........................................23 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................34 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................34 2.2. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................35 2.3. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................36 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU..............................................................37 3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của thị xã Bắc Kạn................................38 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn.............................................................................................................47 3.3. Hiện trạng cấp và thoát nước trên địa bàn thì xã Bắc Kạn.........................51 3.4. Đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn......57 3.5. Đề xuất giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn..63 3.6. Các giải pháp về quản lý môi trường............................................................69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................71 1. Kết luận..............................................................................................................71 2. Kiến nghị............................................................................................................72 ii TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................73 I. Tài liệu tiếng Việt...............................................................................................73 II. Tài liệu tiếng nước ngoài..................................................................................76 41.Metcalf & Eddy (1991), wastewater engineering treatment and reuse........76 HÀ NỘI − 2008........................................................................................................3 iii DANH MỤC CÁC TỪ VÀ CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT STT Viết tắt 1 BOD 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 COD GDP GHCP HT LVS NT QCVN SS TN&MT TSS 12 VACNE 13 VLL 14 WHO 15 XLNT Tiếng Anh Biochemical Oxygen Demand chemical oxygen demand Tiếng Việt Nhu cầu ôxy sinh học Nhu cầu ôxy hóa học Tổng sản phẩm quốc nội Giới hạn cho phép Hoạt tính Lưu vựu sông Nước thải Quy chuẩn Việt Nam Chất rắn lơ lửng Tài nguyên và Môi trường Tổng chất rắn lơ lửng Hội bảo vệ thiên nhiên và Môi trường Việt Nam Vật liệu lọc World Health Organization Tổ chức y tế thế giới Xử lý nước thải iv DANH MỤC CÁC BẢNG MỤC LỤC................................................................................................................. i DANH MỤC CÁC TỪ VÀ CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT.....................................iii DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................iv MỞ ĐẦU..................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................1 2. Mục tiêu của đề tài..............................................................................................3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn............................................................................3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................4 1.1. Cơ sở khoa học của vấn đề quản lý môi trường.............................................4 1.2. Tổng quan về nước thải và nước thải sinh hoạt.............................................6 1.3. Tình hình nghiên cứu về nước thải sinh hoạt tại Việt Nam và trên thế giới ................................................................................................................................. 10 1.4. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải..........................................23 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................34 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................34 2.2. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................35 2.3. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................36 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU..............................................................37 3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của thị xã Bắc Kạn................................38 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn.............................................................................................................47 3.3. Hiện trạng cấp và thoát nước trên địa bàn thì xã Bắc Kạn.........................51 3.4. Đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn......57 3.5. Đề xuất giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn..63 3.6. Các giải pháp về quản lý môi trường............................................................69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................71 1. Kết luận..............................................................................................................71 2. Kiến nghị............................................................................................................72 v TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................73 I. Tài liệu tiếng Việt...............................................................................................73 II. Tài liệu tiếng nước ngoài..................................................................................76 41.Metcalf & Eddy (1991), wastewater engineering treatment and reuse........76 HÀ NỘI − 2008........................................................................................................3 vi DANH MỤC CÁC HÌNH MỤC LỤC................................................................................................................. i DANH MỤC CÁC TỪ VÀ CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT.....................................iii DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................iv MỞ ĐẦU..................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài......................................................................................1 2. Mục tiêu của đề tài..............................................................................................3 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn............................................................................3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU..................................................................4 1.1. Cơ sở khoa học của vấn đề quản lý môi trường.............................................4 1.2. Tổng quan về nước thải và nước thải sinh hoạt.............................................6 1.3. Tình hình nghiên cứu về nước thải sinh hoạt tại Việt Nam và trên thế giới ................................................................................................................................. 10 1.4. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải..........................................23 CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU....................34 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu..................................................................34 2.2. Nội dung nghiên cứu.......................................................................................35 2.3. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................36 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU..............................................................37 3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của thị xã Bắc Kạn................................38 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn.............................................................................................................47 3.3. Hiện trạng cấp và thoát nước trên địa bàn thì xã Bắc Kạn.........................51 3.4. Đánh giá chất lượng nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn......57 3.5. Đề xuất giải pháp xử lý nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn..63 3.6. Các giải pháp về quản lý môi trường............................................................69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................71 1. Kết luận..............................................................................................................71 2. Kiến nghị............................................................................................................72 vii TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................73 I. Tài liệu tiếng Việt...............................................................................................73 II. Tài liệu tiếng nước ngoài..................................................................................76 41.Metcalf & Eddy (1991), wastewater engineering treatment and reuse........76 HÀ NỘI − 2008........................................................................................................3 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay ô nhiễm môi trường đang là vấn đề cấp bách mang tính chất toàn cầu. Sự phát triển mạnh mẽ của kinh tế, khoa học kỹ thuật vào những năm cuối thế kỷ XX đã gây ra những tác động tiêu cực đến môi trường sống của loài người. Mấy chục năm gần đây thế giới đã không ngừng đẩy mạnh các hoạt động bảo vệ môi trường. Hàng loạt các biện pháp được đề xuất thực hiện và đã đạt được không ít những thành tựu trong lĩnh vực này. Tuy vậy thế giới vẫn đang đứng trước những thách thức gay gắt về môi trường. Quá trình đô thị hoá tại Việt Nam diễn ra rất nhanh, những đô thị lớn tại Việt Nam như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng bị ô nhiễm nước rất nặng nề. Đô thị ngày càng phình ra tại Việt Nam, nhưng cơ sở hạ tầng lại phát triển không cân xứng, đặc biệt là hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt lại vô cùng thô sơ. Có thể nói rằng, người Việt Nam đang làm ô nhiễm nguồn nước uống chính bằng nước sinh hoạt thải ra hàng ngày [3]. Theo Hội Bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam (VACNE), nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải ở các thành phố, là một nguyên nhân chính gây nên tình trạng ô nhiễm nước và vấn đề này có xu hướng càng ngày càng xấu đi. Ước tính, hiện chỉ có khoảng 6% lượng nước thải đô thị được xử lý. Một báo cáo toàn cầu mới được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) công bố hồi đầu năm 2012 cho thấy, mỗi năm Việt Nam có hơn 20.000 người tử vong do điều kiện nước sạch và vệ sinh nghèo nàn và thấp kém. Còn theo thống kê của Bộ Y tế, hơn 80% các bệnh truyền nhiễm ở nước ta liên quan đến nguồn nước. Người dân ở cả nông thôn và thành thị đang phải đối mặt với nguy cơ mắc bệnh do môi trường nước đang ngày một ô nhiễm trầm trọng [44]. Bắc Kạn là một tỉnh miền núi thuộc vùng Đông Bắc và có vị trí quan trọng về mặt kinh tế và an ninh quốc phòng. Địa hình của tỉnh là vùng núi cao, diện tích toàn tỉnh nằm sâu trong nội địa nên gặp nhiều khó khăn trong việc trao đổi hàng hoá với các trung tâm kinh tế lớn khác. Mạng lưới giao thông trong tỉnh chủ yếu là đường bộ nhưng chất lượng đường kém. Chính vị trí địa lí, địa hình cũng như những khó 2 khăn về giao thông đã ảnh hưởng không nhỏ đến việc phát triển kinh tế xã hội của toàn tỉnh. Thị xã Bắc Kạn là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hoá- xã hội của tỉnh Bắc Kạn đang trong quá trình đô thị hoá, công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông thôn, các ngành phục vụ cho các quá trình này như sản xuất hàng hoá, vật tư, kinh doanh dịch vụ… đang phát triển nhanh chóng. Dân số, mật độ dân cư trong thị xã Bắc Kạn tăng lên đồng nghĩa với việc các khu dân cư tập trung mới được xây dựng. Tất cả các hoạt động nói trên đang dẫn đến sự ô nhiễm môi trường mà từ trước vẫn được coi là trong sạch, yên bình của một vùng miền núi. Sự ô nhiễm đồng thời cũng là nguy cơ gây suy thoái môi trường nói chung và suy thoái môi trường nước nói riêng. Vì vậy để đảm bảo sự phát triển bền vững cho toàn tỉnh mà cụ thể là thị xã Bắc Kạn cần thực hiện tốt các biện pháp bảo vệ môi trường trong đó có khâu xử lý nước thải của thị xã từ giai đoạn đầu của quá trình xây dựng và phát triển kinh tế xã hội. Các hoạt động của con người luôn gắn liền với nhu cầu sử dụng nước cho các mục đích khác nhau như cho sinh hoạt, nhu cầu sản xuất công nghiệp, thương mại, dịch vụ… do đó nước thải với các tác nhân gây ô nhiễm môi trường khác nhau. Nếu không được quản lý, kiểm soát và có biện pháp xử lý sẽ gây ô nhiễm môi trường và từ đó làm suy thoái môi trường sống, ảnh hưởng đến nhân dân trong tỉnh và các tỉnh có lân cận, đặc biệt là có thể góp phần làm biến đổi khí hậu trong vùng. Hiện nay, tại Việt Nam và trên thế giới đã có rất nhiều nghiên cứu về biện pháp quản lý, xử lý nước thải sinh hoạt. Nhưng thực sự, để tìm được biện pháp phù hợp với điều kiện kinh tế, xã hội của Việt Nam nói chung và Bắc Kạn nói riêng không phải là điều dễ thực hiện. Xuất phát từ thực tế trên, đề tài " Đánh giá hiện trạng nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn và đề xuất phương án xử lý phù hợp" được thực hiện góp phần phát triển, tiếp nối cũng như bổ sung cơ sở lý luận thực tiễn trong việc đánh giá thực trạng nước thải sinh hoạt trên địa bàn tỉnh hiện nay, qua đó đề xuất những giải pháp, định hướng cụ thể và hiệu quả bảo vệ môi trường nước phục vụ xây dựng chiến lược phát triển bền vững tỉnh Bắc Kạn. 3 2. Mục tiêu của đề tài a, Mục tiêu chung Đánh giá hiện trạng nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn và ảnh hưởng của nó đến môi trường, đời sống của nhân dân, từ đó đề xuất các biện pháp quản lý và xử lý nước thải, giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong vùng. b, Mục tiêu cụ thê - Đánh giá một số nét cơ bản về tình hình phát triển kinh tế xã hội của thị xã Bắc Kạn qua đó phản ánh sự ảnh hưởng đến nước thải sinh hoạt. - Đánh giá thực trạng các nguồn thải và chất lượng nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn. - Đề xuất một số giải pháp xử lý và quản lý nước thải sinh hoạt tại thị xã Bắc Kạn. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn a, Ý nghĩa khoa học - Khảo sát nguồn ô nhiễm nước thải sinh hoạt là một công cụ hỗ trợ cho việc lập, thực hiện và đánh giá kế hoạch quản lý nước thải sinh hoạt nói riêng và môi trường nước nói chung. - Nghiên cứu này đề xuất cơ sở khoa học và thực tiễn nhằm quản lý tổng hợp chất lượng nước phục vụ bảo vệ và khai thác, sử dụng bền vững nguồn tài nguyên nước cũng như các biện pháp khắc phục, xử lý ô nhiễm nước thải sinh hoạt. b, Ý nghĩa thực tiễn Đề tài xác định được cụ thể đặc tính và các chỉ tiêu cơ bản về hiện trạng nước thải sinh hoạt trên địa bàn thị xã Bắc Kạn, tác hại của nước thải sinh hoạt đến cảnh quan môi trường, đối với sức khỏe con người và các thành phần môi trường từ đó đưa ra các biện pháp quản lý và phương án xử lý nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do nước thải sinh hoạt. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của vấn đề quản lý môi trường 1.1.1. Cơ sở lý luận a, Cơ sở Khoa học - Công nghệ Quản lý môi trường là tổng hợp các biện pháp, luật pháp, chính sách kinh tế, kỹ thuật, xã hội thích hợp nhằm bảo vệ chất lượng môi trường sống và phát triển bền vững kinh tế - xã hội của quốc gia. Các nguyên tắc quản lý môi trường, các công cụ thực hiện việc giám sát chất lượng môi trường, các phương pháp xử lý môi trường bị ô nhiễm được xây dựng trên cơ sở sự hình thành và phát triển của các ngành khoa học môi trường. Nhờ sự tập trung quan tâm cao độ của các nhà khoa học thế giới, trong thời gian từ năm 1960 đến nay nhiều số liệu, tài liệu nghiên cứu về môi trường đã được tổng kết, biên soạn. Trong đó có nhiều tài liệu cơ sở, phương pháp luận nghiên cứu môi trường, các nguyên lý và quy luật môi trường. Nhờ kỹ thuật và công nghệ môi trường, các vấn đề ô nhiễm do hoạt động sản xuất của con người đang được nghiên cứu, xử lý hoặc phòng tránh, ngăn ngừa. Các kỹ thuật phân tích, đo đạc, giám sát chất lượng môi trường như kỹ thuật viễn thám, tin học được phát triển ở nhiều nước trên thế giới. Tóm lại, quản lý môi trường là cầu nối giữa khoa học môi trường với hệ thống tự nhiên - con người - xã hội đã được phát triển trên nền phát triển của các môn chuyên ngành có liên quan [14]. b, Cơ sở kinh tế Quản lý môi trường được hình thành trong bối cảnh của nền kinh tế thị trường và thực hiện điều tiết xã hội thông qua các công cụ kinh tế. Trong nền kinh tế thị trường, hoạt động phát triển và sản suất của cải vật chất diễn ra dưới sức ép của sự trao đổi hàng hóa theo giá trị. Loại hàng hóa có chất lượng tốt và giá thành rẻ sẽ được tiêu thụ nhanh. Trong khi đó , loại hàng hóa kém chất lượng và đắt sẽ không có chỗ đứng. Vì vậy ,chúng ta có thể dùng các phương 5 pháp và công cụ kinh tế để đánh giá và định hướng hoạt động phát triển sản xuất có lợi cho công tác bảo vệ môi trường. Các công cụ kinh tế rất đa dạng gồm các loại thuế, phí và lệ phí, Cota ô nhiễm, qui chế đóng góp có bồi hoàn, trợ cấp kinh tế, nhãn sinh thái, hệ thống tiêu chuẩn ISO. Một số ví dụ về phân tích kinh tế trong quản lý tài nguyên và môi trường như lựa chọn sản lượng tối ưu cho một hoạt động sản xuất có sinh ra ô nhiễm, hoặc xác định mức khai thác hợp lý tài nguyên…[19]. 1.1.2. Cơ sở pháp lý liên quan a, Các văn bản luật - Luật Bảo vệ Môi trường số 52/2005/QH11 do Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam thông qua ngày 29/11/2005; - Luật Tài nguyên nước năm 2012. b, Các văn bản dưới luật - Nghị định 80/2006/NĐ-CP ngày 09/8/2006 của Chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường. - Nghị định 21/2008/NĐ-CP ngày 28/2/2008 của Chính phủ sửa đổi, bổ sung một số điều của Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 9/8/2006 về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường. - Nghị định số 102/2008/NĐ-CP ngày 15/9/2008 của Chính phủ về việc thu tập, quản lý, khai thác và sử dụng dữ liệu về tài nguyên và môi trường. - Nghị định 34/2005/NĐ-CP ngày 17/3/2005 của Chính phủ quy định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực tài nguyên nước. - Nghị định số 88/2007/NĐ-CP ngày 28/5/2007 của Chính phủ về thoát nước đô thị và khu công nghiệp. - Căn cứ Nghị định số 25/2013/NĐ-CP ngày 29/3/2013 của Chính phủ về phí bảo vệ môi trường đối với nước thải. - Quyết định số 34/2005/QĐ-TTg ngày 22/2/2005 của Thủ tướng Chính phủ ban hành chương trình hành động của Chính phủ thực hiện Nghị quyết số 41NQ/TW ngày 15/11/2004 của Bộ Chính trị về bảo vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. 6 - Quyết định số 256/2003/QĐ-TTg ngày 2/12/2003 của Thủ tướng Chính phủ về việc phê duyệt chiến lược bảo vệ môi trường quốc gia đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 - Thông tư số 09/2009/TT-BXD ngày 21/5/2009 của Bộ Xây dựng quy định chi tiết thực hiện một số nội dung của nghị định số 88/2007 ngày 28/5/2007 của Chính phủ về thoát nước đô thị và khu công nghiệp. - Thông tư số 29/2011/TT-BTNMT ngày 1/8/2011 của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định quy trình kỹ thuật quan trắc môi trường nước mặt lục địa. 1.1.3. Cơ sở thực tiễn Hiện nay tình trạng ô nhiễm do nước thải sinh hoạt đang ngày càng trở nên đáng lo ngại. Sự phát triển công nghiệp hóa, hiện đại hóa và sự gia tăng dân số kéo theo nhu cầu sử dụng nước tăng và lượng nước thải cũng tăng tương ứng. Nước thải nếu không được xử lý an toàn sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường, đặc biệt là làm ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí. Quá trình nước thải ngấm vào nước mặt và nước ngầm sẽ gây ô nhiễm môi trường nước, gây nguy hại đến sức khỏe người sử dụng. Nước thải ngấm vào đất làm phá hủy cấu trúc của đất và tích tụ các chất nguy hại vào thực vật, môi trường không khí, môi trường nước bị ô nhiễm là nguyên nhân chính gây ra các căn bệnh về đường hô hấp, tuần hoàn, đường ruột, lao, ung thư… Đặc biệt con số người mắc bệnh ung thư đang ngày một tăng lên trở thành vấn nạn cho loài người. 1.2. Tổng quan về nước thải và nước thải sinh hoạt 1.2.1. Một số khái niệm - Khái niệm môi trường: Theo Khoản 1 Điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam năm 2005, môi trường được định nghĩa như sau: “Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con người và sinh vật ”[18]. - Khái niệm ô nhiễm môi trường: Theo Khoản 6 Điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam 2005: “Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của thành phần môi trường không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến con người, sinh vật”[18]. 7 - Khái niệm ô nhiễm môi trường nước: “Ô nhiễm nước là sự thay đổi theo chiều xấu đi các tính chất vật lý - hoá học - sinh học của nước, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nước trở nên độc hại với con người và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nước. Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hưởng thì ô nhiễm nước là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất” [18]. - Khái niệm tiêu chuẩn môi trường: Theo khoản 5 điều 3 Luật Bảo Vệ Môi trường Việt Nam 2005: “Tiêu chuẩn môi trường là giới hạn cho phép các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, về hàm lượng của chất gây ô nhiễm trong chất thải được cơ quan nhà nước có thẩm quyền qui định làm căn cứ để quản lý và bảo vệ môi trường”[18]. - Khái niệm nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt là nước được thải ra sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt cộng đồng như tắm, tẩy rửa, giặt giũ, vệ sinh cá nhân,… chúng thường được thải ra từ các căn hộ, trường học, cơ quan, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác. Lượng nước thải sinh hoạt trên một địa bàn phụ thuộc vào dân số, tiêu chuẩn cấp nước và hệ thống thoát nước. - Khái niệm chỉ thị môi trường: Chỉ thị (indicator) là một tham số (parameter) hay số đo (metric) hay một giá trị kết xuất từ tham số, dùng cung cấp thông tin, chỉ về sự mô tả tình trạng của một hiện tượng/ môi trường/ khu vực, nó là thông tin khoa học về tình trạng và chiều hướng của các thông số liên quan môi trường. Các chỉ thị truyền đạt các thông tin phức tạp trong một dạng ngắn gọn, dễ hiểu và có ý nghĩa vượt ra ngoài các giá trị đo liên kết với chúng. Các chỉ thị là các biến số hệ thống đòi hỏi thu thập dữ liệu bằng số, tốt nhất là trong các chuỗi thứ tự thời gian nhằm đưa ra chiều hướng, Các chỉ thị này kết xuất từ các biến số, dữ liệu. Theo thông tư 08/2010/TT-BTNMT: “Chỉ thị môi trường là thông số cơ bản phản ánh các yếu tố đặc trưng của môi trường phục vụ mục đích đánh giá, theo dõi diễn biến chất lượng môi trường, lập báo cáo hiện trạng môi trường”. 8 1.2.2. Thành phần và đặc tính của nước thải Nước thải sinh hoạt chứa nhiều chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học, ngoài ra còn có cả các thành phần vô cơ, vi sinh và vi trùng gây bệnh rất nguy hiểm. Chất hữu cơ chứa trong nước thải sinh hoạt bao gồm các hợp chất như protein (40 -50%) gồm tinh bột đường xenlulo và các chất béo (5-10%), nồng độ chất hữu cơ trong nước thải dao động trong khoảng 150 - 400 mg/ L theo trọng lượng khô. Có khoảng 20 - 40% chất hữu cơ khó bị phân hủy sinh học. Ở những khu dân cư đông đúc, điều kiện vệ sinh thấp kém nước thải sinh hoạt không được xử lý thích đáng là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng. Các chất chứa trong nước thải bao gồm các chất hữu cơ, vô cơ và vi sinh vật.Các chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 50 - 60% tổng các chất gồm các chất hữu cơ thực vật: cặn bã thực vật, rau, hoa quả, giấy và các chất hữu cơ động vật như chất thải bài tiết của người, động vật, xác động vật phân hủy,....Các chất hữu cơ trong nước thải theo tính chất hóa học bao gồm: chủ yếu là protein (40 - 60%), hydrat cacbon (25 - 50%), các chất béo, dẫu mỡ (10%), ure cũng là chất hữu cơ quan trọng trong thành phần của nước thải sinh hoạt. Nồng độ các chất hữu cơ thường được xác định thông qua chỉ tiêu BOD, COD và một số chỉ tiêu khác. Bên cạnh các chất trên, nước thải còn chứa các liên kết hữu cơ tổng hợp, các chất hoạt tính bề mặt mà điển hình là chất tẩy tổng hợp Ankal benzen sunfonat ABS, gây nên hiện tượng sủi bọt trong các trạm xử lý nước thải cũng như trên bề mặt các nguồn tiếp nhận nước thải. Các chất vô cơ trong nước thải chiếm khoảng 20 - 40% gồm chủ yếu là cát, đất sét, các axit, bazo vô cơ, dầu khoáng. Trong nước thải có mặt nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn, virut, rong, tảo, trứng giun sán,… Trong số các loại vi sinh vật đó có cả vi trùng gây bệnh. Về thành phần hóa học thì các vi sinh vật thuộc các chất hữu cơ. Một số chất ô nhiễm chứa trong nước thải đáng được quan tâm nữa là kim loại nặng, thuốc trừ sâu, các chất phóng xạ và một số chất độc hại khác. Mức độ tác hại phụ thuộc vào loại chất ô nhiễm, nồng độ của chúng. Đặc điểm quan trọng của nước thải sinh hoạt là thành phần của chúng tương đối ổn định. 9 Bảng 1.1: Nồng độ ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt chưa xử lý Các chỉ tiêu Chất rắn tổng cộng (mg/l) Tổng chất rắn hòa tan (mg/l) Chất rắn lơ lửng (mg/l) Chất rắn lắng được (mg/l) BOD5 (mg/l) Tổng cacbon hữu cơ (mg/l) COD5 (mg/l) Tổng nito theo N (mg/l) Tổng photphat theo P (mg/l) Clorua (mg/l) Sunfat (mg/l) Độ kiềm theo CaCO3 (mg/l) Dầu mỡ (mg/l) Colifom (mg/l) Chất hữu cơ bay hơi (µ g/l) Nhẹ 350 250 100 5 110 80 250 20 4 30 20 50 50 6 10 - 107 <100 Nồng độ Trung bình 720 500 220 10 220 60 500 40 8 20 30 100 100 107 - 108 100 - 400 Nặng 1200 850 350 20 400 210 1000 800 15 100 50 200 150 107 - 109 >400 (Nguồn [26]) 1.2.3. Các chỉ tiêu ô nhiễm đặc trưng trong nước thải (NT) a, Các chất rắn trong NT NT là hệ đa phân tán bao gồm nước và các chất bẩn. Các nguyên tố chủ yếu có trong thành phần của nước thải sinh hoạt là C, H, O, N. Các chất bẩn trong NT gồm cả vô cơ và hữu cơ, tồn tại dưới dạng cặn lắng, các chất rắn không lắng được là các chất hòa tan và dạng keo. Bảng 1.2: Khối lượng chất bẩn có trong NTSH (g/người/ngày) Thành phần Cặn lắng Hữu cơ Vô cơ Tổng cộng 30 10 40 Chất rắn không lắng 10 5 15 Chất hòa tan 50 75 125 TC 90 90 180 (Nguồn [41]) Tổng chất rắn là thành phần vật lý đặc trưng của NT. Các chất rắn không hoà tan có hai dạng: chất rắn keo và chất rắn lơ lửng. Chất rắn lơ lửng (SS) được giữ lại trên giấy lọc kích hước lỗ 1,2 micromet (bao gồm chất rắn lơ lửng lắng được và chất rắn lơ lửng không lắng được). 10 b, Các hợp chất hữu cơ trong nước thải Trong nước thiên nhiên và NT tồn tại nhiều tạp chất hữu cơ nguồn gốc tự nhiên hay nhân tạo: protein, hợp chất hữu cơ chứa nitơ, các loại phụ gia thực phẩm,....chất thải của người và động vật,....các hợp chất hữu cơ có thể tồn tại dưới các dạng hòa tan, keo, không tan, bay hơi, không bay hơi, dễ phân hủy, khó phân hủy,...Phần lớn các chất hữu cơ trong nước đóng vai rò là cơ chất đối với vi sinh vật. Nó tham gia vào quá trình dinh dưỡng và tạo năng lượng cho vi sinh vật. Xác định riêng rẽ từng loại chất hữu cơ là rất khó và tốn kém, vì vậy người ta thường xác định tổng các chất hữu cơ. Các thông số thường được chọn là: TOC, DOC, COD; BOD trong nước thải sinh hoạt, các chất hữu cơ chủ yếu là cacbon hydrat (CHO). Việc xác định riêng biệt các thành phần hữu cơ riêng biệt là khó khăn, người ta thường xác định tổng các chất hữu cơ thông qua chỉ tiêu COD, BOD. Nhu cầu oxy sinh hóa BOD là lượng oxy yêu cầu để vi khuẩn oxy hóa các chất hữu cơ có trong NT. Trong thời gian 5 ngày đầu với 20 0C các vi khuẩn hiếu khí sử dụng oxy để oxy hóa các chất hữu cơ BOD, sau đó trong điều kiện dư oxy các loại vi khuẩn nitrit, nitrat bắt đầu hoạt động để oxy hóa các hợp phần nitơ thành nitrit và nitrat. Giữa đại lượng COD, BOD có mối quan hệ với nhau và liên hệ theo một tỉ lệ phụ thuộc vào loại NT, nước nguồn và cả trong quá trình xử lý. [32] Bình thường tỷ lệ COD (Cr2O7-) : BOD20 : COD (MnO4-) : BOD5 = 0,95:0,71:0,65:0,48. c, Độ bẩn sinh học của NT NT có chứa nhiều vi sinh vật trong đó có nhiều vi sinh vật gây hại, các loại trứng giun. Người ta xác định sự tồn tại của 1 loại vi khuẩn đặc biệt là: trực khuẩn E. coli để đánh giá độ bẩn sinh học của NT. - Tổng số Coliform: Số lượng vi khuẩn dạng E.coli trong 100 ml nước (tính bằng cách đếm trực tiếp số lượng coli hoặc xác định bằng phương pháp MPN). [29] 1.3. Tình hình nghiên cứu về nước thải sinh hoạt tại Việt Nam và trên thế giới 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Trong hoạt động sống của mình con người cần một lượng nước rất lớn, xã hội càng phát triển, nhu cầu dùng nước càng tăng. Cư dân sống trong điều kiện 11 nguyên thuỷ chỉ cần 10 lít nước/người ngày đêm nhưng hiện nay tại các đô thị nước sinh hoạt cần gấp hàng chục lần như vậy. Nước thải sinh hoạt dao động trong phạm vi lớn, tuỳ thuộc vào mức sống và các thói quen của người dân, có thể ước tính bằng 80% lượng nước được cấp. Ở Mỹ và Canada là nơi nhu cầu cấp nước lớn nên lượng nước thải thường tới 200-400 l/người/ngày (số liệu 2012). Tiêu chuẩn cấp nước sinh hoạt hiện nay trong các đô thị của Mỹ là 380-500 lít/người/ngày đêm, Pháp 200-500 lít/người/ngày đêm và Singapo 250-400 lít/người/ngày đêm…[42] Trong các đô thị nước thải sinh hoạt từ các khu dân cư, các công trình công cộng. Đặc điểm nước thải sinh hoạt đô thị là hàm lượng các chất hữu cơ không bền vững tính theo BOD5 cao, là môi trường cho các loài vi khuẩn gây bệnh. Trong nước thải còn chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng có khả năng gây hiện tượng phì dưỡng (eutrification) trong nguồn nước. Lượng chất bẩn trong nước thải sinh hoạt của thành phố, tính theo gam/người/ngày đêm, nêu trong bảng 1.3. Bảng 1.3: Lượng chất bẩn có trong nước thải sinh hoạt thành phố (gam/người/ngày đêm) STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Chất bẩn Lượng cặn lơ lửng BOD5 Nitơ amôn (NH4+) Clorua ClPhốtphát (PO43-) Kali Sunphát (SO42-) Dầu mỡ Theo X,N, Stroganov 35-50 30-50 7-8 8,5-9 1,5-1,8 3,0 1,8-4,4 Theo S,Jarceiwa (1985) 70-145 45-54 6-12 4-8 0,8-4,0 2-6 10-30 ( Nguồn [41] ) Trong tiêu chuẩn thoát nước đô thị của một số nước như Bỉ, Hà Lan, cộng hoà liên bang Đức,… lượng chất bẩn trong nước thải sinh hoạt tính cho 1 người trong một ngày đêm theo chất lơ lửng là 90g và theo BOD 5 là 54 - 65g, Tiêu chuẩn thoát nước đô thị của Việt Nam TCVN-5172 quy định các chỉ tiêu này là 65 đến 40g [41]. 12 Nước thải sinh hoạt ở các vùng khác nhau cũng sẽ có thành phần khác nhau. Ví dụ, theo một số nghiên cứu ở Israel, đối với vùng đô thị lượng amoni là 5,18 g/người/ngày đêm, kali - 2,12 g/người/ngày đêm, P - 0,68 g/người/ngày đêm; Đối với vùng nông thôn các chỉ tiêu tương ứng này là 7,00; 3,22 và 1,23 g/người/ngày đêm. Trong vùng dân cư đô thị, ngoài nước thải sinh hoạt, nước mưa cũng có thể gây ô nhiễm sông, hồ. Nồng độ chất bẩn trong nước mưa phụ thuộc vào hàng loạt yếu tố như cường độ mưa, thời gian mưa, thời gian không mưa, đặc điểm mặt phủ, độ bẩn đô thị và không khí… Nước mưa của trận đầu tiên trong mùa mưa và của đợt đầu tiên thường có nồng độ chất bẩn rất cao. Hàm lượng chất lơ lửng có thể từ 400-1800 mg/l, BOD5, từ 40-120 mg/l [40]. Nước thải đô thị và nước mưa đợt đầu còn chứa một lượng lớn vi khuẩn (hàng trăm triệu đơn vị tế bào/cm3), trong số đó có nhiều loại vi khuẩn gây bệnh, Tổng số vi khuẩn gây bệnh tính theo coliform có thể tới hàng trăm ngàn /lít. Giữa lượng nước thải và tải trọng chất thải của chúng ( biểu thị bằng các chất lắng hoặc DOB 5 ) có một mối tương quan nhất định. Tải trọng chất thải trung bình tính theo đầu người ở điều kiện của Đức với nhu cầu cấp nước 150 l/người, ngày được trình bày trong bảng 1.4 Bảng 1.4: Tải trọng chất thải trung bình một ngày tính theo đầu người Các chất Tổng chất thải g/người, ngày Chất thải hữu cơ Chất thải vô cơ g/người,ngày Tổng lượng chất thải 190 g/người/ngày 110 Các chất tan 100 50 50 Các chất không tan 90 60 30 Chất lắng 60 40 20 Chất không lắng 30 20 80 10 (Nguồn [42]) 13 Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là thường chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó khoảng 52% là chất hữu cơ, 48% là chất vô cơ và một số lớn vi sinh vật. Phần lớn các vi sinh vật trong nước thải thường ở dạng các virus và vi khuẩn gây bệnh như tả, lỵ, thương hàn… Đồng thời trong nước thải cũng chứa các vi khuẩn không có tác dụng phân huỷ các chất thải. Bảng 1.5 phân loại mức độ ô nhiễm theo thành phần hoá học điển hình của nước thải sinh hoạt. Bảng 1.5: Thành phần nước thải sinh hoạt theo các phương pháp của APHA Các chất Tổng chất rắn mg/l Chất rắn hoà tan mg/l Chất rắn không tan mg/l Tổng chất rắn lơ lửng mg/l Chất rắn lắng ml/l BOD5, mg/l Oxy hoà tan, mg/l Tổng nitơ, mg/l Nitơ hữu cơ, mg/l Nitơ ammoniac Nitơ, NO2, mg/l Nitơ NO3, mg/l Clorua, mg/l Độ kiềm, mg CaCO3/l Chất béo, mg/l Tổng phospho (theo P), mg/l Nặng 1000 700 300 600 12 300 0 85 35 50 0,1 0,4 175 200 40 - Mức độ ô nhiễm Trung bình Thấp 500 200 350 120 150 8 350 120 8 4 200 100 0 0 50 25 20 10 30 15 0,05 0 0,20 0,1 100 15 100 50 20 0 8 (Nguồn [40]) Nước thải sinh hoạt có thành phần với các giá trị điển hình như sau: COD = 500 mg/l; BOD5 = 250 mg/l; SS = 220 mg/l; photpho = 8 mg/l; nito NH3 và nitơ hữu cơ = 40 mg/l; pH = 6,8; TS = 720 mg/l. Như vậy nước thải sinh hoạt có hàm lượng các chất dinh dưỡng khá cao, đôi khi vượt yêu cầu cho quá trình xử lý sinh học. Thông thường các quá trình xử lý sinh học cần các chất dinh dưỡng theo tỷ lệ sau: BOD 5 : N : P = 100 : 5 : 1 (nghĩa là 100mg/l BOD5, 5mg/l N và 1mg/l P). Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải sinh