Tài liệu đánh giá hiệu quả hoạt động của một số nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt đô thị ở việt nam và đề xuất biện pháp để nâng cao hiệu quả hoạt động

LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Nguyễn Thị Thùy Trang Học viên lớp: 19 MT Ngành: Khoa học Môi trường Trường: Đại học Thủy Lợi Tôi xin cam đoan quyển luận văn này được chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS. Đặng Thị Thanh Huyền và TS. Bùi Quốc Lập với đề tài nghiên cứu trong luận văn “Đánh giá hiệu quả hoạt động của một số nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt đô thị ở Việt Nam và đề xuất biện pháp để nâng cao hiệu quả hoạt động”. Đây là đề tài nghiên cứu mới, không giống với các đề tài luận văn nào trước đây, do đó không có sự sao chép của bất kì luận văn nào. Nội dung của luận văn được thể hiện theo đúng quy định, các nguồn tài liệu, tư liệu nghiên cứu và sử dụng trong luận văn đều được trích dẫn nguồn. Nếu xảy ra vấn đề gì với nội dung luận văn này, tác giả xin chịu hoàn toàn trách nhiệm theo quy định./. NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN Nguyễn Thị Thùy Trang LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian thực hiện, luận văn tốt nghiệp thạc sỹ của tác giả với đề tài “ Đánh giá hiệu quả hoạt động của một số nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt đô thị ở Việt Nam và đề xuất biện pháp để nâng cao hiệu quả hoạt động” đã được hoàn thành. Có được kết quả nghiên cứu này, ngoài sự nỗ lực cố gắng của bản thân, tác giả đã nhận được sự hướng dẫn rất tận tình và cụ thể của TS. Đặng Thị Thanh Huyền - Bộ môn Cấp thoát nước - Viện Khoa học và Kỹ thuật môi trường Trường Đại học Xây dựng Hà Nội và TS. Bùi Quốc Lập - Bộ môn Quản lý môi trường - Khoa Khoa học Môi trường - Trường Đại học Thủy Lợi. Bên cạnh đó, tác giả còn nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong trường Đại học Thủy Lợi, Đại học Xây Dựng và các bạn bè, đồng nghiệp. Sự giúp đỡ và động viên này đã khích lệ tác giả rất lớn trong quá trình hoàn thành luận văn. Do kiến thức của tác giả còn nhiều hạn chế và trong điều kiện nghiên cứu còn nhiều thiếu thốn nên bản luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả kính mong được các giáo sư, tiến sỹ, các chuyên gia và các bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để bản luận văn có chất lượng cao nhất. Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Thủy Lợi, phòng Đào tạo ĐH và sau ĐH, cùng các thầy cô giáo đã giảng dạy và hướng dẫn trong suốt quá trình học tập tại trường. Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Đặng Thị Thanh Huyền, TS Bùi Quốc Lập và các thầy cô giáo đã tận tình giúp đỡ tác giả hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp này. Chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 25 tháng 05 năm 2013 Tác giả Nguyễn Thị Thùy Trang MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 T 3 T 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ Ở VIỆT NAM ..3 T 3 1.1. Nước thải sinh hoạt đô thị và tác động của nó đến môi trường và con T 3 người ............................................................................................................ 3 T 3 1.1.1. Giới thiệu chung về nước thải sinh hoạt đô thị ......................................... 3 T 3 T 3 1.1.2. Tác động của nước thải sinh hoạt đến môi trường và con người ........... 5 T 3 T 3 1.2. Phương thức xử lý nước thải đô thị ở Việt Nam ................................. 8 T 3 T 3 1.2.1. Xử lý nước thải phân tán. ............................................................................ 8 T 3 1.2.2. Xử lý nước thải tập trung........................................................................... 10 T 3 1.3. Giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đang được áp T 3 dụng ở Việt Nam ........................................................................................ 12 T 3 1.3.1. Xử lý nước thải bằng bể tự hoại ............................................................... 12 T 3 1.3.2. Xử lý nước thải bằng công nghệ JOHKASOU ....................................... 15 T 3 1.3.3. Xử lý nước thải bằng công nghệ AAO .................................................... 17 T 3 1.3.4. Xử lý nước thải bằng bể lọc sinh học nhỏ giọt ....................................... 18 T 3 1.3.5. Xử lý nước thải bằng mương oxy hoá ..................................................... 20 T 3 1.3.6. Xử lý nước thải bằng bể lọc sinh học có vật liệu lọc ngập trong nước T 3 (Bể Bioten) ............................................................................................................. 21 1.3.7. Xử lý nước thải bằng bể SBR ................................................................... 23 T 3 1.4. Các tiêu chí đánh giá để đánh giá công nghệ xử lý nước thải........... 28 T 3 T 3 1.4.1. Nhóm tiêu chí kỹ thuật ............................................................................... 29 T 3 1.4.2. Nhóm tiêu chí về môi trường .................................................................... 29 T 3 1.4.3. Nhóm tiêu chí về kinh tế ............................................................................ 30 T 3 1.4.4. Nhóm tiêu chí xã hội .................................................................................. 30 T 3 CHƯƠNG 2: ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ NHÀ T 3 MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐIỂN HÌNH.............................................................36 2.1. Trạm xử lý nước thải Kim Liên ......................................................... 36 T 3 T 3 2.1.1. Thông tin chung về trạm XLNT Kim Liên ............................................. 36 T 3 2.1.2. Đánh giá hiệu quả xử lý và vận hành ....................................................... 36 T 3 2.2. Nhà máy xử lý nước thải Yên Sở ....................................................... 50 T 3 T 3 2.2.1. Thông tin chung về nhà máy về NMXLNT Yên Sở .............................. 50 T 3 2.2.2. Đánh giá hiệu quả xử lý và vận hành ....................................................... 51 T 3 2.3. Nhà máy xử lý nước thải Bắc Giang .................................................. 68 T 3 T 3 2.3.1. Thông tin chung về nhà máy về NMXLNT Bắc Giang......................... 68 T 3 2.3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý và vận hành ....................................................... 69 T 3 2.4. Đánh giá hiệu quả xử lý của các công nghệ theo tiêu chí .................. 80 T 3 T 3 2.5. Kết luận chương 2 .............................................................................. 81 T 3 T 3 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ HOẠT ĐỘNG T 3 CỦA CÁC NHÀ MÁY XLNT SINH HOẠT ........................................................84 3.1. Giải pháp phi kỹ thuật ....................................................................... 84 T 3 T 3 3.1.1. Nâng cao nghiệp vụ cho cán bộ kỹ thuật quản lý và vận hành nhà máy....... 85 T 3 T 3 3.1.2. Đổi mới phương pháp quản lý nhà nước đối với các trạm xử lý nước thải ... 87 T 3 3.2. Giải pháp kỹ thuật ............................................................................. 89 T 3 T 3 3.2.1. Đánh giá chất lượng nước đầu chính xác trước khi thiết kế dây chuyền T 3 công nghệ................................................................................................................ 91 3.2.2. Điều chỉnh dây chuyền công nghệ để tăng cường việc tái sử dụng năng T 3 lượng ....................................................................................................................... 92 3.2.3. Nâng cao năng lực theo dõi, quan trắc chất lượng nước xử lý ............. 93 T 3 3.3. Kết luận chương 3 .............................................................................. 94 T 3 T 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................95 T 3 T 3 1. Kết luận .................................................................................................. 95 T 3 T 3 2. Kiến nghị ................................................................................................ 95 T 3 T 3 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................97 T 3 T 3 PHỤ LỤC .................................................................................................................99 T 3 T 3 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt STT Nguyên gốc 1 A2O Bể kị khí, bể hiếm khí, bể sục khí 2 BOD Nhu cầu ôxy sinh học 3 BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường 4 BXD Bộ xây dựng 5 COD Nhu cầu ôxy hóa học 6 D Đường kính 7 DO Oxy hòa tan 8 HTTN Hệ thống thoát nước 9 LCR Lưới chắn rác 10 N Nitơ 11 NM Nhà máy 12 OCO Mương ôxy hóa 13 P Photpho 14 QCXDVN 15 SBR Quy chuẩn Xây dựng Việt Nam Aeroten hoạt động gián đoạn theo mẻ (Sequencing Batch Reactors) 16 SS Chất rắn lơ lửng 17 T-N Tổng Nitơ 18 T-P Tổng Photpho 19 TNHH MTV Trách nhiệm hữu hạn một thành viên 20 VLL Vật liệu lọc 21 VSV Vi sinh vật 22 VNĐ Đồng Việt Nam 23 XLNT Xử lý nước thải DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Một số hình ảnh về các nhà máy XLNT ở Việt Nam (Nguyễn Việt Anh, T 3 2013) ..........................................................................................................................12 T 3 Hình 1.2: Bể tự hoại 2 ngăn ......................................................................................13 T 3 T 3 Hình 1.3: Bể tự hoại cải tiến BASTAF .....................................................................15 T 3 T 3 Hình 1.4: Cấu tạo và chức năng hoạt động: JKS cải tiến gồm có 5 ngăn (bể) chính16 T 3 T 3 Hình 1.5: Sơ đồ XLNT bằng công nghệ AAO..........................................................17 T 3 T 3 Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ sử dụng bể lọc sinh học nhỏ giọt...................................19 T 3 T 3 Hình 1.7: Sơ đồ công nghệ sử dụng mương oxy hóa ................................................20 T 3 T 3 Hình 1.8: Sơ đồ công nghệ sử dụng bể lọc bioten ....................................................22 T 3 T 3 Hình 1.9: Các quá trình vận hành bể SBR ................................................................24 T 3 T 3 Hình 1.10: Sơ đồ dây chuyền công nghệ SBR truyền thống ...................................24 T 3 T 3 Hình 1.11: Dây chuyền xử lý Nhà máy xử lí nước thải Hạ Long-7.500m3/ngđ .....25 T 3 T 3 Hình 1.12: Sơ đồ dây chuyền công nghệ SBR cải tiến .............................................26 T 3 T 3 Hình 1.13: Mặt cắt ngăn selector trong bể SBR cải tiến ...........................................26 T 3 T 3 Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ loại bỏ chất dinh dưỡng của trạm XLNT Kim Liên .....39 T 3 T 3 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động trạm XLNT Kim Liên ...................................40 T 3 T 3 Hình 2.3: Một số hình ảnh của trạm XLNT Kim Liên .............................................44 T 3 T 3 Hình 2.4: Kết quả phân tích mẫu nước trại trạm XLNT Kim Liên ..........................47 T 3 T 3 Hình 2.5: Khu vực thu nước đầu vào tại NMXLNT Yên Sở ....................................52 T 3 T 3 Hình 2.6: Sơ đồ quy trình xử lý Nhà máy XLNT Yên Sở ........................................55 T 3 T 3 Hình 2.7: Khu xử lý nước và bùn tại NMXLNT Yên Sở .........................................59 T 3 T 3 Hình 2.8: Hiệu quả xử lý BOD 5 NMXLNT Yên Sở .................................................64 T 3 R R T 3 Hình 2.9: Hiệu quả xử lý COD NMXLNT Yên Sở ..................................................64 T 3 T 3 Hình 2.10: Hiệu quả xử lý cặn TSS NMXLNT Yên Sở ...........................................65 T 3 T 3 Hình 2.11: Hiệu quả xử lý cặn nitơ NMXLNT Yên Sở ............................................66 T 3 T 3 Hình 2.12: Kết quả phân tích mẫu nước tại NMXLNT Yên Sở ...............................66 T 3 T 3 Hình 2.13: Hình ảnh tổng thế nhà máy xử lý nước thải Bắc Giang ..........................69 T 3 T 3 Hình 2.14: Một số hình ảnh NMXLNT Bắc Giang ..................................................73 T 3 T 3 Hình 2.15: Nồng độ COD ở đầu vào và đầu ra từ 2011 đến 2013 ............................75 T 3 T 3 Hình 2.16: Nồng độ COD ở đầu vào và đầu ra năm 2013 (Sau 3 năm hoạt động) ..75 T 3 T 3 Hình 2.17: Hàm lượng N-NH 3 và N-NO 3 đầu ra năm 2011 ....................................76 T 3 R R R R T 3 Hình 2.18: Hàm lượng Phosphorous đầu ra năm 2011 .............................................76 T 3 T 3 Hình 2.19: Chất lượng nước thải tại nhà máy XLNT Bắc Giang tháng 5/2013 .......77 T 3 T 3 Hình 2.20: Sơ đồ dây chuyền công nghệ có thể áp dụng cho mục đích tái sử dụng T 3 năng lượng .................................................................................................................93 T 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Số lượng đô thị ở Việt Nam năm 2012.......................................................3 T 3 T 3 Bảng 1.2: Các bệnh lây lan qua đường nước thải sinh hoạt ........................................8 T 3 T 3 Bảng 1.3: Các nhà máy xử lý nước thải tập trung được vận hành ở Việt Nam ........11 T 3 T 3 Bảng 1.4: Đánh giá các dây chuyền công nghệ xử lý nước thải đô thị theo các tiêu T 3 chí ..............................................................................................................................31 T 3 Bảng 2.1: Đặc tính nước thải đầu vào theo thiết kế ..................................................37 T 3 T 3 Bảng 2.2: Hóa chất sử dụng cho hệ thống XLNT trạm XLNT Kim Liên ................46 T 3 T 3 Bảng 2.3: Tính chất nước thải đầu vào, đầu ra trạm XLNT Kim Liên .....................46 T 3 T 3 Bảng 2.4: Đặc tính nước thải đầu vào theo thiết kế tại NMXLNT Yên Sở ..............53 T 3 T 3 Bảng 2.5: Tiêu chuẩn xả thải của NMXLNT Yên Sở ...............................................53 T 3 T 3 Bảng 2.6: Hóa chất sử dụng cho NMXLNT Yên Sở ................................................62 T 3 T 3 Bảng 2.7: Đặc tính nước thải đầu vào theo thiết kế NMXLNT Bắc Giang ..............69 T 3 T 3 Bảng 2.8: Đánh giá 21 tiêu chí của 3 công nghệ XLNT ...........................................80 T 3 T 3 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây “Môi trường và phát triển bền vững” là những vấn đề được nhiều nước và nhiều tổ chức quốc tế đặc biệt quan tâm. Ở một khía cạnh nào đó, để đảm bảo cho môi trường không bị suy thoái và phát triển một cách bền vững thì phải chú ý giải quyết vấn đề cung cấp nước sạch, thoát nước, xử lý nước thải vệ sinh môi trường một cách hợp lý nhất. Hiện nay, nước ta đang trên con đường phát triển, các khu dân cư đô thị mới và khu công nghiệp đang được quy hoạch và phát triển mạnh mẽ. Tốc độ công nghiệp hoá và đô thị hoá khá nhanh và sự gia tăng dân số gây áp lực ngày càng nặng nề đối với tài nguyên nước. Hầu hết nước thải sinh hoạt cũng như nước thải công nghiệp chưa được xử lý hoặc không được xử lý triệt để nhưng vẫn xả trực tiếp vào môi trường, gây ô nhiễm nghiêm trọng nguồn nước mặt, nước ngầm, gây mất cảnh quan đô thị, tác động xấu đến điều kiện vệ sinh và ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ cộng đồng và tác động tiêu cực tới nhịp độ phát triển kinh tế của cả nước. Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam năm 2005 đã nêu rõ: “Các đô thị và khu dân cư phải có hệ thống công trình thu gom, xử lý nước thải tập trung; hệ thống tiêu thoát nước mưa; hệ thống cơ sở thu gom, tập kết, xử lý, tái chế chất thải rắn,…” Thực hiện chủ trương chính sách của Đảng, Nhà nước, các cấp và các ngành liên quan đến bảo vệ môi trường đã có nhiều cố gắng trong việc kiểm soát ô nhiễm bằng nhiều biện pháp. Điển hình là xây dựng các công trình thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt cho các khu đô thị lớn như Hà Nội, Đà Nẵng, Bình Dương, Đồng Nai, Thành phố Hồ Chí Minh,… Tuy nhiên, các nhà máy xử lý đã xây dựng có công suất nhỏ và còn nhiều bất cập nên chưa đáp ứng được yêu cầu xử lý cho toàn thành phố. Vì vậy, đề tài tập trung “đánh giá hiệu quả hoạt động của các nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt đô thị và đề xuất biện pháp để nâng cao hiệu quả hoạt động” nhằm nâng cao hiệu quả đầu tư, thiết kế và xây dựng cho các nhà máy xử lý mới là hết sức cấp thiết và có ý nghĩa khoa học, thực tiễn to lớn. 2. Mục đích của đề tài Đánh giá hiện trạng xử lý nước thải sinh hoạt (hiệu quả xử lý và vận hành) của một số nhà máy xử lý nước thải ở nước ta căn cứ vào các tiêu chí đã được xác lập. Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và phi kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động vận hành các nhà máy xử lý nước thải. 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 3.1. Phạm vi nghiên cứu Luận văn giới hạn trong phạm vi nghiên cứu một số nhà máy xử lý nước thải sinh hoạt đô thị có công nghệ xử lý khác nhau ở Việt Nam. 3.2. Đối tượng nghiên cứu Tập trung vào một số nhà máy xử lý nước thải điển hình: • Trạm xử lý nước thải Kim Liên • Nhà máy xử lý nước thải Yên Sở • Nhà máy xử lý nước thải Bắc Giang 4. Phương pháp nghiên cứu - Kế thừa, áp dụng có chọn lọc sản phẩm khoa học và công nghệ hiện có trên thế giới và trong nước. Kế thừa các nghiên cứu khoa học, các tạp chí khoa học liên quan tới các hệ thống XLNT ở nước ta. - Phương pháp điều tra tổng hợp - Phương pháp phân tích thống kê - Phương pháp chuyên gia - Phương pháp so sánh CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI ĐÔ THỊ Ở VIỆT NAM 1.1. Nước thải sinh hoạt đô thị và tác động của nó đến môi trường và con người 1.1.1. Giới thiệu chung về nước thải sinh hoạt đô thị Nước thải sinh hoạt là nước đã được sử dụng cho các mục đích ăn uống, sinh hoạt, tắm rửa, vệ sinh nhà cửa,…của các khu dân cư, công trình công cộng, cơ sở dịch vụ,… Như vậy, nước thải sinh hoạt được hình thành trong quá trình sinh hoạt của con người. Một số các hoạt động dịch vụ hoặc công cộng như bệnh viện, trường học, nhà ăn,… cũng tạo ra các loại nước thải có thành phần và tính chất tương tự như nước thải sinh hoạt (Trần Đức Hạ, 2006). Ở Việt Nam hiện nay, quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước đang tạo nên một sức ép lớn đối với môi trường. Trong sự phát triển kinh tế xã hội, tốc độ đô thị hoá ngày càng gia tăng. Tính đến năm 2012, cả nước có 762 đô thị từ loại đặc biệt đến loại V, tổng số dân trên 28 triệu người (bằng 31% dân số cả nước) với tổng lượng nước thải đô thị khoảng 3.080.000 m3/ngày. Tuy nhiên chỉ 10% lượng nước P P thải này được thu gom và xử lý còn 90% lượng nước thải này được xả trực tiếp vào nguồn nước sông, hồ và biển ven bờ (Nguyễn Việt Anh, 2013). Mức độ ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm đang ngày càng trầm trọng. Bảng 1.1: Số lượng đô thị ở Việt Nam năm 2012 Thành phố Số đô thị Loại đặc Loại I Loại II biệt Loại Loại Loại Tổng III IV V cộng Tỉ lệ đô thị hóa, % Năm 2012 2 12 10 51 55 632 762 31,5 Năm 2015 2 15 22 43 131 657 870 38 /Nguồn: Bộ Xây dựng, 2012/ Mặc dù các cấp, các ngành đã có nhiều cố gắng trong việc thực hiện chính sách và pháp luật về bảo vệ môi trường, nhưng tình trạng ô nhiễm nước sinh hoạt là vấn đề rất đáng lo ngại. Một báo cáo toàn cầu mới được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) công bố 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. Hiện nay, hầu hết nước thải sinh hoạt từ các hộ dân, cùng với nước thải tại các nhà máy, khu công nghiệp, bệnh viện, làng nghề, khu chăn nuôi gia súc, gia cầm ở đô thị đều xả trực tiếp vào hệ thống thoát nước mà không qua bất kỳ khâu xử lý nào. 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. Theo các nhà khoa học, cứ 1m3 nước thải lan toả làm ô P P nhiễm 40-60m3 nước sạch. Nếu không có các biện pháp ngăn chặn, xử lý kịp thời P P nước thải sẽ gây ô nhiễm môi trường sống, lãng phí nguồn nước mặt, ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe của con người. Tại các đô thị lớn, hệ thống thoát nước dùng chung cho thoát nước mưa, nước thải sinh hoạt, công nghiệp. Do hệ thống thoát nước không bảo đảm, vào mùa mưa thường bị ngập lụt, nước bẩn tràn lên đường phố, chảy vào các hộ gia đình, ảnh hưởng đến sức khoẻ, môi trường sống của người dân. Các thành phố lớn đa phần chưa có hệ thống xử lý nước thải tập trung. Hầu hết nước thải sinh hoạt từ các đô thị ở khu dân cư, nhà hàng; nước thải của các cơ sở y tế, cơ sở công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp quy mô nhỏ… chưa được xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép đổ vào hệ thống sông ngòi. Theo số liệu thống kê tại Hà Nội, tổng lượng nước thải ngày đêm lên tới 500 ngàn m3, trong đó lượng nước thải công nghiệp là (85 – 90) ngàn m3. Tổng khối P P P P lượng chất thải sinh hoạt từ (1.800 – 2.000) m3/ngày đêm, trong khi đó lượng thu P P gom chỉ được 850 m3/ngày, phần còn lại được xả vào các khu đất ven các hồ, kênh P P mương trong nội thành, nói chung các chất thải đều không qua xử lý nên gây ô nhiễm; chỉ số oxy sinh hoá (BOD); oxy hoà tan; các chất NH 4 ; NO 2 ; NO 3 ; vượt quá R R R R R R quy định nhiều lần. Nước ở các sông nội thành như Tô Lịch, sông Sét, sông Lừ, Sông Kim Ngưu có màu đen và hôi thối. Sông Nhuệ chịu ảnh hưởng nước thải của thành phố Hà Nội có các loại độc chất như: phenol hàm lượng cao gấp 10 lần so với tiêu chuẩn nước ăn uống sinh hoạt; hàm lượng chất hữu cơ, có vi khuẩn gây bệnh cao; oxy hoà tan thấp... Có thể nói nước sông Nhuệ đoạn thuộc Hà Nội – Hà Tây là không bảo đảm chất lượng cấp nước cho ăn uống sinh hoạt. Ở thành phố Hồ Chí Minh, thành phố với gần 5 triệu dân, tổng lượng nước thải sinh hoạt khoảng 600.000 m3/ngày đêm, trong đó chỉ có 60% được xử lý sơ bộ. Nước P P thải sinh hoạt cùng với nước thải từ các khu công nghiệp xả trực tiếp ra các kênh Nhiêu Lộc, kênh Tân Hoà lan tỏa đi các sông Sài Gòn - Đồng Nai, Nhà Bè, Chợ Đệm, sông Tranh… Hiện nay, lưu vực sông Sài Gòn - Đồng Nai bị ô nhiễm trên diện rộng với mức độ tăng dần từ thượng lưu đến hạ lưu, chủ yếu là ô nhiễm hữu cơ, vi sinh vật và bị axit hoá, một số khu vực hạ lưu bị ô nhiễm nặng. Qua các kết quả phân tích chất lượng nước năm 2006 cho thấy, chất lượng nước tại các trạm đầu nguồn sông Sài Gòn - Đồng Nai bị ô nhiễm hữu cơ, đặc biệt là ô nhiễm dầu và vi sinh. /Nguồn: Epe.ede.vn/ 1.1.2. Tác động của nước thải sinh hoạt đến môi trường và con người 1.1.2.1. Tác động của nước thải sinh hoạt tới môi trường a. Gây ô nhiễm môi trường không khí Các hợp chất hữu cơ, vô cơ độc hại trong nước thải thông qua vòng tuần hoàn nước, theo hơi nước vào không khí làm cho mật độ bụi bẩn trong không khí tăng lên. Không những vậy, các hơi nước này còn là giá bám cho các vi sinh vật và các loại khí bẩn công nghiệp độc hại khác. Một số chất khí được hình thành do quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ trong nước thải như SO 2 , CO 2 , CO,… ảnh hưởng nghiêm R R R R trọng đến môi trường khí quyển và con người, gây ra các căn bệnh liên quan đến đường hô hấp như: niêm mạc đường hô hấp trên, viêm phổi, viêm phế quản mãn tính, gây bệnh tim mạch, tăng mẫn cảm ở những người mắc bệnh hen,… b. Tác động đến môi trường đất Nước bị ô nhiễm mang nhiều chất hữu cơ và vô cơ thấm vào đất làm: + Liên kết giữa các hạt keo đất bị bẻ gãy, cấu trúc đất bị phá vỡ. + Vai trò đệm, tính oxy hóa, tính dẫn điện, dẫn nhiệt của môi trường đất thay đổi mạnh. + Thành phần hữu cơ giảm nhanh làm khả năng giữ nước của đất cũng bị thay đổi. Một số chất hay ion có trong nước thải ảnh hưởng đến đất: + Quá trình oxy hóa các ion Fe2+ và Mn2+ có nồng độ cao tạo thành các axit không P P P P tan Fe 2 O 3 và MnO 2 gây ra hiện tượng nước phèn dẫn đến đóng thành váng trên mặt R R R R R R đất (đóng phèn) + Canxi, magie và các ion kim loại khác trong đất bị nước chứa axit cacbonic rửa trôi thì đất sẽ bị chua hóa. Khi các chất ô nhiễm từ nước thấm vào đất không những gây ảnh hưởng tới đất mà còn ảnh hưởng đến các sinh vật đang sinh sống trong đất: + Các ion Fe2+ và Mn2+ ở nồng độ cao là các chất gây hại đối với thực vật. P P P P + Đồng (Cu) trong nguồn nước ô nhiễm từ các khu công nghiệp thải ra tuy ở nồng độ trung bình nhưng cũng gây độc với các cây cối. c. Tác động đến sinh vật trong nước Ô nhiễm nước ảnh hưởng trực tiếp đến các sinh vật trong nước, đặc biệt là vùng sông, do nước chịu tác động của ô nhiễm nước nhiều nhất. Nhiều loại thủy sinh do hấp thụ các chất độc trong nước với thời gian lâu ngày gây biến đổi cơ thể, một số trường hợp gây đột biến gen, tạo nhiều loài mới, một số trường hợp khác làm cho nhiều loài thủy sinh chết. 1.1.2.2. Tác động của nước thải sinh hoạt tới con người Hậu quả chung của tình trạng ô nhiễm nước do nước thải xả ra môi trường bừa bãi là tỉ lệ người mắc các bệnh cấp và mạn tính liên quan đến ô nhiễm nước như viêm màng kết, tiêu chảy, ung thư… ngày càng tăng. Người dân sinh sống quanh khu vực ô nhiễm ngày càng mắc nhiều loại bệnh nghi vấn là do dùng nước bẩn trong sinh hoạt. Ngoài ra ô nhiễm nguồn nước còn gây tổn thất lớn cho các ngành sản xuất kinh doanh, các hồ nuôi trồng thủy sản…. Các nghiên cứu khoa học cũng cho thấy, việc xả thải nước thải độc hại chứa kim loại nặng hoặc nước thải giàu nitơ và nhiều vi sinh vật có ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ con người:  Ảnh hưởng của nước chứa kim loại nặng Khi sử dụng nước uống có hàm lượng asen cao trong thời gian dài có thể xuất hiện những ảnh hưởng xấu như làm suy yếu chức năng gan, bệnh tiểu đường, các loại ung thư nội tạng (bàng quang, gan, thận). Bệnh tim mạch, sạm da, mất sắc tố da, cứng da, và rối loạn tuần hoàn ngoại biên là các triệu chứng do tiếp xúc thường xuyên với Asen. Nước nhiễm chì có độc tính cao đối với con người và động vật. Sự thâm nhiễm chì vào cơ thể con người rất sớm từ tuần thứ 20 của thai kì và tiếp diễn suốt kì mang thai. Trẻ em có mức hấp thụ chì cao gấp 3- 4 lần người lớn. Chì tích đọng ở xương. Trẻ em dưới 6 tuổi và phụ nữ có thai là những đối tượng mẫn cảm với những nguy hại của chì gây ra. Khi bị nhiễm độc, người bênh bị một số rối loạn cơ thể, trong đó chủ yếu là rối loạn bộ phận tạo huyết (tủy xương). Tùy theo mức độ nhiễm độc có thể gây ra những tai biến như đau bụng chì, đau khớp, viêm thận, cao huyết áp vĩnh viễn, liệt, tai biến mạch máu não nếu nặng có thể gây tử vong. Thủy ngân vô cơ trong nước chủ yếu ảnh hưởng đến thận, trong khi đó, methyl thủy ngân ảnh hưởng chính đến hệ thần kinh trung ương. Sau khi bị nhiễm độc, người bệnh dễ cáu gắt, kích thích, xúc động, rối loạn tiêu hóa, rối loạn thần kinh, viêm lợi, rung chân. Nếu bị nhiễm độc nặng có thể gây tử vong. Hợp chất Cr+ rất độc có thể gây ung thư phổi, gây loét dạ dày, ruột non, viêm P P gan, viêm thận, gây độc cho hệ thần kinh và tim. Nước nhiễm Mangan với hàm lượng cao gây độc mạnh với nguyên sinh chất của tế bào, đặc biệt là tác động lên hệ thần kinh trung ương, gây tổn thương thận và bộ máy tuần hoàn, phổi, ngộ độc nặng và tử vong.  Nồng độ nirat trong nước cao Nồng độ nirat trong nước cao có thể do phân hủy chất hữu cơ hoặc do ảnh hưởng của chất thải ô nhiễm. Trong nước chứa hàm lượng nirat trên 10mg/l có thể gây bệnh tím tái ở trẻ em. Người ta thấy hàm lượng mthemoglobin trong máu cao với cả trẻ em và người lớn khi dùng nước có hàm lượng nirat cao hơn giới hạn cho phép.  Vi khuẩn trong nước thải: Vi khuẩn có hại trong nước bị ô nhiễm có từ chất thải sinh hoạt của con người và động vật như bệnh tả, thương hàn và bại liệt. Bảng 1.2 : Các bệnh lây lan qua đường nước thải sinh hoạt Bệnh 1995 1996 1999 2000 2001 2002 Tả 4.886 491 219 176 16 317 Thương hàn 30.900 23.310 6.874 4.367 9.614 7.090 Lỵ 48.350 57.860 138.259 149.180 269.610 174.722 Ỉa chảy 573.300 589.700 975.200 984.617 1.055.178 1.062.440 Sốt virut 80.447 89.963 35.868 25.269 42.878 28.728 Sốt rét 666.153 532.806 31.529 293.016 257.793 185.629 / Nguồn: www.doko.vn/ Có nhiều nguyên nhân khách quan và chủ quan dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nước, ô nhiễm nước thải nói chung và nước thải sinh hoạt nói riêng trở thành vấn đề bức xúc của toàn xã hội. Vấn đề ô nhiễm nước thải sinh hoạt là loại ô nhiễm gây nguy hiểm trực tiếp, hàng ngày và khó khắc phục đối với đời sống con người cũng như sự phát triển bền vững của đất nước. Ô nhiễm nước thải sinh hoạt ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người, ngoài ra chúng còn ảnh hưởng đến hệ sinh thái, môi trường. Từ những ảnh hưởng, thành phần, tính chất,.. của nước thải sinh hoạt mà ta tìm ra các phương pháp công nghệ xử lý phù hợp, khắc phục tình trạng ô nhiễm nước thải sinh hoạt hiện nay. 1.2. Phương thức xử lý nước thải đô thị ở Việt Nam Hiện nay có hai xu hướng xử lý nước thải, đó là xử lý tập trung và xử lý phân tán. Mỗi xu hướng đều có những ưu điểm riêng, tùy thuộc vào đặc điểm của từng địa phương mà có thể lựa chọn hình thức xử lý cho phù hợp. 1.2.1. Xử lý nước thải phân tán Trong các đô thị lớn do khó khăn và không kinh tế trong việc xây dựng các tuyến cống thoát nước quá dài khi địa hình bằng phẳng và mực nước ngầm cao, người ta thường quy hoạch thoát nước thải thành hệ thống phân tán theo các lưu vực sông, hồ. Do đặc điểm địa hình và sự hình thành các kênh hồ trong các đô thị nước ta, hệ thống thoát nước thường phân tán ra các lưu vực nhỏ và độc lập. Do vậy thoát nước phân tán sẽ là hình thức phù hợp đối với đa số đô thị nước ta. Ưu điểm: Xây dựng các trạm XLNT theo hình thức phân tán sẽ tận dụng được các điều kiện tự nhiên cũng như khả năng tự làm sạch của sông, kênh, hồ để chuyển hóa chất bẩn. Mặt khác việc xây dựng này cũng phù hợp với khả năng đầu tư và phát triển của đô thị. Nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép được xả vào các cống thoát nước chung hoặc các mương sông hồ trong khu vực. Trong nhiều trường hợp mức độ XLNT của hệ thống thoát nước phân tán yêu cầu không cao do tận dụng được khả năng làm sạch của các sông hồ. Tổng giá thành đầu tư xây dựng, vận hành và bảo dưỡng cho các tuyến cống thoát nước thải phân tán giảm xuống do tránh được các tuyến cống thoát nước dài, đường kính và độ sâu lớn, các trạm bơm nước thải. Các công trình của trạm XLNT phân tán thường được bố trí hợp khối, dễ vận hành và quản lý. Dễ quy hoạch và thực hiện quy hoạch. Cho phép phân đợt xây dựng, đầu tư các hợp phần kỹ thuật từng bước theo khả năng tài chính. Quy mô đầu tư cũng sát với yêu cầu hơn, tránh lãng phí. Cho phép sử dụng các giải pháp công nghệ đơn giản, chi phí thấp, do phân tán được quỹ đất yêu cầu. Các mô hình quản lý, cơ chế tài chính áp dụng cũng rất linh hoạt tùy theo điều kiện cụ thể. Cho phép tái sử dụng tại chỗ nước thải sau xử lý (rửa, tưới, bổ cập nước ngầm) và chất dinh dưỡng tách được (bón cây trồng)... Nhược điểm: Dễ làm mất cảnh quan do việc xây dựng các trạm xử lý nước thải trong đô thị. Nếu thiết kế thi công và vận hành trạm xử lý không đúng các yêu cầu kỹ thuật, nước thải có thể gây mùi hôi thối, ảnh hưởng đến môi trường khu dân cư và đô thị xung quanh. Mặt khác nếu hàm lượng các nguyên tố dinh dưỡng như N, P trong nước thải sau xử lý còn cao, trong điều kiện quang hợp tốt, các sông hồ đô thị tiếp nhận nước thải có thể bị phú dưỡng và dẫn đến nhiễm bẩn thứ cấp. Một số kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy, trong các sông hồ nước thải đô thị hàm lượng chất hữu cơ (tính theo BOD 5 ) bổ sung do nhiễm bẩn thứ cấp thường dao R R động từ 1,4 - 4,5 mg/l. Các trạm XLNT phân tán có quy mô, mức độ và công nghệ xử lý khác nhau. Việc kiếm soát, quản lý và vận hành chúng khá phức tạp. Tìm kiếm đất đai cho việc xây dựng trạm XLNT trong nội thành thường rất khó khăn. Ở Việt Nam hình thức xử lý nước thải phân tán cho nước thải đô thị chưa phổ biến do đặc điểm dân cư tập trung đông đúc. 1.2.2. Xử lý nước thải tập trung Khi thoát nước tập trung, nước thải từ các tuyến cống cấp 2 (tuyến cống lưu vực) đưa về tuyến cống chính (tuyến cống cấp 1), sau đó bơm về trạm xử lý nước thải tập trung. Như vậy nước thải sẽ được dẫn ra khỏi khu vực đô thị, xử lý đến mức độ yêu cầu, sau đó xả ra nguồn nước mặt có khả năng tự làm sạch lớn. Ưu điểm: Đảm bảo cho môi trường có độ an toàn cao, ít bị ô nhiễm, dễ kiểm soát và quản lý. Nhược điểm: Việc đầu tư thoát nước thải tập trung rất tốn kém do việc xây dựng các tuyến cống chính lớn, dài và sâu, số lượng trạm bơm chuyển bậc nhiều… Mặt khác khi đô thị phát triển không đồng bộ theo không gian và thời gian, việc xây dựng trạm xử lý nước thải (XLNT) tập trung và tuyến cống chính sẽ không phù hợp. Việc đầu tư kinh phí lớn ngay từ ban đầu cho các công trình này rất khó khăn. /Nguồn: Trần Đức Hạ, 2006/ Ở Việt Nam, do việc bảo vệ môi trường đang là vấn đề ưu tiên, số lượng nhà máy XLNT tập trung đang ngày càng tăng. Tính đến năm 2011, nước ta có khoảng 18 nhà máy XLNT đang hoạt động (Bảng 1.3) và 31 nhà máy XLNT đô thị đang trong giai đoạn chuẩn bị xây dựng và đang xây dựng. Các nhà máy XLNT hiện tại chỉ xử lý được khoảng 284.000 m3/ngày trên tổng lượng nước thải đô thị 3.080.000 P P m3/ngày. Công nghệ XLNT của các đô thị chủ yếu là công nghệ truyền thống (hồ P P sinh học, lọc sinh học,…) chủ yếu xử lý các chất ô nhiễm: chất rắn lơ lửng (SS), chất hữu cơ (BOD),… và vi khuẩn gây bệnh (coliform). Một số nhà máy XLNT có kết hợp xử lý nitơ trong nước thải bằng công nghệ bùn hoạt tính AO hoặc các công trình SBR. Công trình mương oxi hóa cải tiến cũng đang được thiết kế và xây dựng trong các dự án thoát nước và vệ sinh của một số đô thị. Bảng 1.3: Các nhà máy xử lý nước thải tập trung được vận hành ở Việt Nam TT Nhà máy 1 Kim Liên 2 Trúc Bạch 3 Bắc Thăng Long 4 Thành phố Năm vận hành Công suất, m3/ngày Vận Thiết kế hành P P Loại HTTN Công nghệ xử lý 2005 3,700 3,700 Chung A2O (AS) 2005 2,500 2,500 Chung A2O (AS) 2009 42,000 7,000 Chung AO Yên Sở 2012 200,000 120,000 Chung SBR 5 Bình Hưng 2009 141,000 141,000 Chung 6 Bình Hưng Hòa 2008 30,000 30,000 Chung CAS Hồ ổn định (AP,FP,MP) 2007 10,000 10,000 Riêng OD 2009 15,000 15,000 Riêng A2O (AS) 2006 15,900 15,900 Chung 2006 36,418 36,418 Chung 2006 36,430 36, 430 Chung 2006 11,629 11,629 Chung 2007 3,500 3,500 Chung Hồ kị khí có nắp đậy Hồ kị khí có nắp đậy Hồ kị khí có nắp đậy Hồ kị khí có nắp đậy SBR 2009 7,000 7,500 Chung SBR 7 8 Canh Doi (Phú Mỹ Hưng) Nam Viên (Phú Mỹ Hưng) 9 Sơn Trà 10 Hòa Cường 11 Phú Lộc 12 Ngũ Hành Sơn 13 Bãi Cháy 14 Hà Khánh Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh Đà Nẵng Quảng Ninh 15 Đà Lạt Đà Lạt 2006 7,400 6,000 Riêng Bể lắng hai vỏ + bể lọc sinh học.+ hồ khử trùng 16 Buôn Ma Thuột BMT 2006 8,125 5,700 Riêng Hồ ổn định (AP,FP,MP) 17 Bắc Giang 2010 10,000 8,000 Chung OD 18 Phan Rang Bắc Giang Ninh Thuận 2011 Hồ ổn định (AP,FP,MP) / Nguồn: NHTG. 2012 và Trần Đức Hạ, 2012/ 5,000 5,000 Chung Hình 1.1: Một số hình ảnh về các nhà máy XLNT ở Việt Nam (Nguyễn Việt Anh, 2013) 1.3. Giới thiệu một số công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt đang được áp dụng ở Việt Nam 1.3.1. Xử lý nước thải bằng bể tự hoại Bể tự hoại là công trình xử lý nước thải bậc I (xử lý sơ bộ) đồng thời thực hiện hai chức năng: lắng nước thải và lên men cặn lắng. Bể tự hoại có thể được chia làm 2 hoặc 3 ngăn. Nước thải vào thời gian lưu lại trong bể từ 1 đến 3 ngày. Trong bể tự hoại diễn ra quá trình lắng cặn và lên men, phân hủy sinh học kỵ khí cặn lắng. Các chất hữu cơ có trong nước thải và bùn cặn đã lắng, chủ yếu là các hydrocacbon, đạm, béo.v..v. được phân hủy bởi các vi khuẩn kỵ khí và các loài nấm