Tài liệu đánh giá khả năng lắng đọng bùn cặn trong hệ thống thoát nước và đề xuất tần suất nạo vét trên lưu vực phía đông thành phố đà nẵng

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN ........................................................................................................... i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................... ii DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................................... iii DANH MỤC CÁC HÌNH ...................................................................................................... iv MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài...................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................................... 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 1 4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................................... 2 5. Ý nghĩa của đề tài ............................................................................................................... 3 CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN ..................................................................................................... 4 1.1. Phân loại hệ thống thoát nước đô thị ........................................................................... 4 1.1.1. Hệ thống thoát nước chung................................................................................... 4 1.1.2. Hệ thống thoát nước riêng .................................................................................... 5 1.1.3. Hệ thống thoát nước nửa riêng ............................................................................. 6 1.2. So sánh hệ thống thoát nước chung và riêng ở Việt Nam ........................................... 8 1.3. Đặc điểm các hệ thống thoát nước ở Việt Nam ......................................................... 11 1.4. Hiện trạng công tác nạo vét bùn cặn trong hệ thống thoát nước đô thị Việt Nam .... 13 1.4.113. Nguồn gốc bùn cặn trong hệ thống thoát nước............................................... 13 1.4.2. Số lượng và thành phần bùn cặn hệ thống thoát nước đô thị ............................. 13 1.3.3. Hiện trạng công tác nạo vét bùn cặn trong hệ thống thoát nước đô thị .............. 16 1.4. Các quy định của pháp luật liên quan đến công tác quản lý bùn thải ........................ 18 CHƢƠNG 2: HIỆN TRẠNG HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC LƢU VỰC NGHIÊN CỨU .................................................................................................................................................. 19 2.1. Điều kiện môi trường tự nhiên, kinh tế xã hội của lưu vực nghiên cứu .................... 19 2.1.1. Điều kiện tự nhiên .............................................................................................. 19 2.1.2. Điều kiện kinh tế, xã hội..................................................................................... 22 2.2. Khảo sát, đánh giá hiện trạng hệ thống thoát nước tại các lưu vực nghiên cứu ........ 25 2.3. Công tác nạo vét, xử lý và quản lý bùn cặn hiện nay ................................................ 31 2.4. Điều tra khảo sát tỷ lệ đấu nối vào mạng lưới cấp 3 lưu vực nghiên cứu ................. 34 2.5. Khảo sát, xác định khối lượng, thành phần bùn cặn lắng đọng trong hệ thống thoát nước .................................................................................................................................. 34 2.5.1. Khảo sát, xác định khối lượng bùn cặn lắng đọng trong hệ thống thoát nước tại các lưu vực nghiên cứu ................................................................................................. 34 2.5.2. Khảo sát, đánh giá đặc điểm bùn cặn từ hệ thống thoát nước lưu vực phía Đông ...................................................................................................................................... 37 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................ 39 3.1. Đánh giá hiện trạng khả năng lắng đọng bùn trong hệ thống thoát nước theo thời gian tại lưu vực nghiên cứu .............................................................................................. 39 3.1.1. Đánh giá khả năng lắng đọng bùn trong hệ thống thoát nước theo thời gian tại các lưu vực.................................................................................................................... 39 3.1.2. Đánh giá sự khác nhau giữa khả năng lắng đọng bùn trong hệ thống thoát nước theo thời gian tại các cấp tuyến cống thoát nước ......................................................... 41 3.2. Đề xuất tần suất nạo vét bùn cặn tại các lưu vực nghiên cứu .................................... 43 3.3. Đề xuất giải pháp quản lý lượng bùn cặn trong hệ thống thoát nước đô thị ............. 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 49 1. Kết luận ............................................................................................................................ 49 2. Kiến nghị .......................................................................................................................... 49 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................. 51 i TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG LẮNG ĐỌNG BÙN CẶN TRONG HỆ THỐNG THOÁT NƢỚC VÀ ĐỀ XUẤT TẦN SUẤT NẠO VÉT TRÊN LƢU VỰC PHÍA ĐÔNG THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Học viên: Huỳnh Trần Hạ Vũ Mã số: 8520320 Khóa: K32 Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt – Mục đích của đề tài là xác định được lượng bùn cặn lắng đọng trong cống thoát nước ở lưu vực nghiên cứu theo thời gian và thành phần chủ yếu của bùn cặn lắng đọng nhằm làm tài liệu tham khảo cho Công ty Thoát nước và Xử lý nước thải Đà Nẵng có cơ sở lập kế hoạch kiểm tra, tính toán lượng bùn cặn cần nạo vét hàng năm một cách khoa học và đưa ra giải pháp quản lý vận hành hệ thống thoát nước một cách hiệu quả. Qua quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu, ta nhận thấy lượng bùn cặn lắng đọng trong cống thay đổi liên tục trong thời gian khảo sát, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: đặc điểm kinh tế xã hội, độ dốc địa hình, độ dốc cống thoát nước, tình trạng vệ sinh môi trường, thời gian không mưa, thời gian mưa.. Kết quả của đề tài là cơ sở thiết thực để đưa ra tần suất nạo vét đối với từng lực vực cụ thể. Do đó, với những lưu vực có các đặc điểm tự nhiên, kinh tế xã hội, hiện trạng hệ thống thoát nước tương đồng với các lưu vực nghiên cứu, có thể áp dụng tần suất nạo vét theo đề xuất. Từ khóa – Bùn cặn lắng đọng, tần xuất nạo vét, lưu vực phía Đông thánh phố Đà Nẵng. ASSESSMENT OF THE ABILITY TO SETTLE OF SLUDGE IN WATER DRAINAGE SYSTEM AND SUGGESTION ON PIPE CLEANING FREQUENCY FOR EASTERN DRAINAGE BASIN OF DA NANG CITY Student: Huynh Tran Ha Vu Code: 8520320 Science: K32 Specialized: Enviromental engineer Polytechnic University – DN University Abstract - The purpose of this project is to determine the amount of sludge settled in drainage system of the study basin over time and the composition of the sludge. The result of this project is expected to be used as a reference for Da Nang Drainage and Wastewater Treatment Company to develop plan for investigating, calculating the amound of sludge to clean up annually in a scientific manner and propose measures for effective management of water drainage system. Through the project, it is found that the amount of sludge deposited in drainage pipe constantly varied during the survey, depending on several factors such as: socio-economic characteristics, slope of terrain, slope of drainage pipe, sanitary conditions, precipitation patterns…The result of the project is the basis for proposing pipe cleaning frequency for specific basin. Therefore, it is possible to apply the proposed pipe cleaning frequency for other basins with similar natural features, social-economic characteristics, and comparable water drainage system with that of the study basin. Key words - sludge deposit, pipe cleaning frequency, eastern drainage basin of Da Nang city ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường CSO Combined sewer overflows Giếng tách nước thải CTXL Công trình xử lý HTTN Hệ thống thoát nước ISO International Organization for Standardization Tổ chức Quốc tế về tiêu chuẩn hóa NM Nước mưa NT Nước thải NTSX Nước thải sản xuất NTSH Nước thải sinh hoạt QCCP Quy chuẩn cho phép QCVN Quy chuẩn Việt Nam SH Sinh hoạt TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TB Trạm bơm THCS Trung học cơ sở TXLNT Trạm xử lý nước thải XLNT Xử lý nước thải iii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng 1.1 Tên bảng Trang So sánh đặc điểm của hệ thống thoát nước chung và riêng 10 1.2 Thành phần chất dinh dưỡng và kim loại nặng trong bùn cặn 14 2.1 Đặc trưng tổng lượng mưa các tháng trong năm tại Đà Nẵng 20 2.2 Đặc trưng nhiệt độ trung bình các tháng trong năm tại Đà Nẵng 21 2.3 Tỷ lệ các loại đất 22 2.4 Hiện trạng dân số lưu vực phía Đông 23 2.5 Khối lượng bùn cặn từ quá trình thông tắc và nạo vét hệ thống thoát nước trong giai đoạn 2011 đến 2017 32 2.6 Chiều cao bùn lắng đọng trong hệ thống cống thoát nước 37 2.7 Thành phần tính chất bùn cặn trong hệ thống cống thoát nước từ các lưu vực nghiên cứu 38 3.1 Tần suất nạo vét tại các lưu vực nghiên cứu 46 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang 1.1 Sơ đồ hệ thống thoát nước chung 4 1.2 Sơ đồ hệ thống thoát nước riêng 6 1.3 Sơ đồ hệ thống thoát nước nửa riêng 7 1.4 Sơ đồ hình thành bùn cặn từ hệ thống thoát nước 13 1.5 Sơ đồ nguyên tắc quản lý các loại bùn cặn hệ thống thoát nước đô thị 16 2.1 Tỷ lệ phần trăm theo các loại đất tại lưu vực lưu vực phía Đông 22 2.2 Tỷ lệ phần trăm theo đối tượng sử dụng đất tại lưu vực lưu vực phía Đông 23 2.3 Hiện trạng hệ thống thoát nước lưu vực 1 27 2.4 Tình trạng chất lượng cống cấp 1, cấp 2 thuộc lưu vực nghiên cứu 1 27 2.5 Hiện trạng vệ sinh môi trường lưu vực 1 27 2.6 Nước thải và nước mưa chảy tràn ra cửa xả ven biển tại lưu vực 1 27 2.7 Hiện trạng hệ thống thoát nước lưu vực 2 28 2.8 Tình trạng chất lượng cống cấp 1, cấp 2 thuộc lưu vực nghiên cứu 2 29 2.9 Hiện trạng vệ sinh môi trường lưu vực 2 29 2.10 Nước thải và nước mưa chảy tràn ra cửa xả ven biển tại lưu vực 2 29 2.11 Hiện trạng hệ thống thoát nước lưu vực 3 30 2.12 Tình trạng chất lượng cống cấp 1, cấp 2 thuộc lưu vực nghiên cứu 3 31 2.13 Hiện trạng vệ sinh môi trường lưu vực 3 31 v 2.14 Biểu đồ bùn cặn được nạo vét từ HTTN hàng năm (tấn/năm) 32 2.15 Công tác nạo vét bùn cống thoát nước tại Đà Nẵng 33 2.16 Vị trí khảo sát tại lưu vực 1 34 2.17 Vị trí khảo sát tại lưu vực 2 35 2.18 Vị trí khảo sát tại lưu vực 3 35 2.19 Công tác khảo sát bùn cặn trong cống thoát nước 36 3.1 Biểu đồ đánh giá khả năng lắng đọng bùn cặn trong cống theo thời gian tại lưu vực 1 39 3.2 Biểu đồ đánh giá khả năng lắng đọng bùn cặn trong cống theo thời gian tại lưu vực 2 40 3.3 Biểu đồ đánh giá khả năng lắng đọng bùn cặn trong cống theo thời gian tại lưu vực 3 40 3.4 Biểu đồ so sánh khả năng lắng đọng bùn cặn trong cống theo thời gian tại các tuyến cống cấp 1 41 3.5 Biểu đồ so sánh khả năng lắng đọng bùn trong cống theo thời gian tại các tuyến cống cấp 2 42 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong những năm gần đây, tốc độ phát triển đô thị tại Đà Nẵng diễn ra nhanh chóng, một số khu đô thị mới được xây dựng trong thời gian gần đây đã phát triển hệ thống thoát nước riêng, trong đó nước mưa được thu gom riêng và xả vào nguồn tiếp nhận (hồ, sông hoặc biển) còn nước thải được thu gom riêng, đưa vào hệ thống thu gom nước thải của Thành phố. Tuy nhiên, phần lớn hệ thống thoát nước của Thành phố Đà Nẵng vẫn là hệ thống thoát nước chung dùng để thu gom, vận chuyển nước thải sinh hoạt, nước thải sản xuất và nước mưa chảy tràn, trong đó một số tuyến cống được xây dựng khá lâu, chất lượng tuyến ống, kỹ thuật thiết kế, khớp nối giữa các tuyến cũng chưa đạt yêu cầu nên dẫn tới hiện tượng lắng đọng bùn cặn của nước thải trong hệ thống cống, gây ô nhiễm mùi hôi, ảnh hưởng đến năng suất tải của hệ thống thu gom và làm giảm khả năng thoát nước gây nên tình trạng ngập úng vào mùa mưa và ô nhiễm môi trường vào mùa khô. Theo Điều 22 Nghị định 80/NĐ-CP ngày 06/8/2014 của Chính phủ về thoát nước và xử lý nước thải thì đơn vị quản lý, vận hành (là Công ty Thoát nước và Xử lý nước thải Đà Nẵng) có nhiệm vụ định kỳ kiểm tra lắng cặn tại hố ga và tuyến cống nhằm đảm bảo khả năng hoạt động liên tục của hệ thống, đề xuất các biện pháp sửa chữa, nạo vét, bảo trì và kế hoạch phát triển của hệ thống. Tuy nhiên, việc định kỳ kiểm tra, nạo vét lượng bùn cặn trong cống hiện nay triển khai còn khá manh mún, bị động và chưa có kế hoạch cụ thể dẫn đến khó khăn trong việc tiêu thoát nước vào mùa mưa gây ngập úng cục bộ, khó khăn trong việc lập dự toán bảo dưỡng, vận hành hệ thống thoát nước. Xuất phát từ thực tiễn đó, tác giả chọn thực hiện đề tài: “Đánh giá khả năng lắng đọng bùn cặn trong hệ thống thoát nước và đề xuất tần suất nạo vét trên lưu vực phía Đông thành phố Đà Nẵng”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định được lượng bùn cặn lắng đọng trong cống thoát nước ở lưu vực nghiên cứu theo thời gian và thành phần chủ yếu của bùn cặn lắng đọng. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu a. Đối tượng Lượng bùn cặn trong hệ thống thoát nước chung. b. Phạm vi nghiên cứu Lượng bùn cặn trong hệ thống thoát nước chung trên lưu vực phía Đông thành phố Đà Nẵng: 2 Lưu vực 1 (thuộc phường Phước Mỹ)  Giới hạn bởi các đường: Phó Đức Chính, Vương Thừa Vũ, Võ Nguyên Giáp, Hồ Nghinh.  Diện tích lưu vực thoát nước: 17,92 ha.  Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 6/2017 – 6/2018. Lưu vực 2 (thuộc phường Mỹ An)  Giới hạn bởi các đường: Nguyễn Văn Thoại, Võ Nguyên Giáp, Hoàng Kế Viêm, Lê Quang Đạo.  Diện tích lưu vực thoát nước: 24,05 ha.  Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 6/2017 – 6/2018. Lưu vực 3 (thuộc phường Mỹ An)  Giới hạn bởi các đường: Ngũ Hành Sơn, Phan Hành Sơn, Chương Dương, Mỹ An 17, Mỹ An 22.  Diện tích lưu vực thoát nước: 18,75 ha.  Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 6/2017 – 6/2018. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu a. Phương pháp thu thập số liệu, dữ liệu - Thu thập thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu - Thu thập thông tin, số liệu về hiện trạng hệ thống thoát nước lưu vực phía Đông thành phố Đà Nẵng. - Thu thập thông tin, số liệu về tình tình nạo vét qua các năm từ Công ty Thoát nước và Xử lý nước thải Đà Nẵng. b. Phương pháp khảo sát thực tế - Khảo sát hiện trạng thoát nước trên lưu vực nghiên cứu. - Khảo sát, đo đạc lượng bùn cặn lắng đọng trong hệ thống thoát nước. - Khảo sát, tìm hiểu công tác nạo vét, vận chuyển, xử lý bùn của Công ty Thoát nước và Xử lý nước thải Đà Nẵng. c. Phương pháp đo đạc, phân tích mẫu - Đo đạc, lấy mẫu phân tích bùn cặn lắng đọng tại lưu vực nghiên cứu. - Phân tích, xác định thành phần hàm lượng bùn cặn lắng đọng trong hệ thống thoát nước. d. Phương pháp phân tích tổng hợp và xử lý số liệu - Sử dụng các phần mềm Word, Excel để tổng hợp, phân tích và xử lý các số liệu đã thu thập được. 3 - Hệ thống hóa các kết quả nghiên cứu, các kết quả thu thập và phân tích được. - Dựa vào các số liệu khảo sát thực tế để đánh giá hiện trạng và đề xuất tần suất nạo vét cống thoát nước hàng năm lưu vực phía Đông thành phố Đà Nẵng, đề xuất giải pháp quản lý bùn cặn trong hệ thống thoát nước đô thị. 5. Ý nghĩa của đề tài a. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ cung cấp bộ số liệu góp phần làm cơ sở khoa học cho việc lập kế hoạch duy tu, nạo vét hàng năm. b. Ý nghĩa thực tiễn Làm tài liệu tham khảo cho Công ty Thoát nước và Xử lý nước thải Đà Nẵng có cơ sở lập kế hoạch kiểm tra, tính toán lượng bùn cặn cần nạo vét hàng năm một cách khoa học và đưa ra giải pháp quản lý vận hành hệ thống thoát nước một cách hiệu quả. 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Phân loại hệ thống thoát nƣớc đô thị HTTN là tổ hợp các công trình, thiết bị và các giải pháp kỹ thuật được tổ chức để thực hiện nhiệm vụ chuyển nước thải ra khỏi khu vực. Phân loại HTTN (tuỳ thuộc phương thức thu gom, vận chuyển, mục đính và yêu cầu xử lý và sử dụng nước thải): - Hệ thống thoát nước chung - Hệ thống thoát nước riêng + Riêng hoàn toàn + Riêng không hoàn toàn - HT thoát nước nửa riêng 1.1.1. Hệ thống thoát nước chung Hình 1.1: Sơ đồ HTTN chung 1. Mạng lưới đường phố; 6. Mương rãnh thu nước mưa; 2. Giếng thu nước mưa; 7. Mạng lưới thoát nước xí nghiệp; 3. Cống góp chính; 8. Trạm xử lý nước thải; 4. Giếng tách nước mưa; 9. Cống xả. 5. Cống xả nước mưa; 5 Tất cả các loại nước thải được vận chuyển chung trong cùng một mạng lưới cống tới trạm xử lý hoặc xả ra nguồn. Nhiều trường hợp có giếng tràn tách nước mưa tại cuối cống góp chính, đầu cống góp nhánh để giảm bớt quy mô công trình (mạng, trạm xử lý). a. Ưu điểm  Tốt nhất về vệ sinh vì toàn bộ các loại nước đều được xử lý (nếu không tách nước mưa).  Kinh tế đối với các khu nhà cao tầng vì tổng chiều dài của mạng tiểu khu và mạng đường phố giảm (30-40%) so với HTTN riêng hoàn toàn. Chi phí quản lý mạng giảm 15-20%. b. Nhược điểm Đối với các khu nhà thấp tầng thì:  Chế độ thuỷ lực trong ống và trong các công trình không điều hoà, nhất là trong điều kiện mưa lớn như ở nước ta. Khi lưu lượng nhỏ: bùn cát lắng đọng; khi lưu lượng lớn: có thể ngập lụt. Quản lý vận hành phức tạp.  Vốn đầu tư ban đầu cao vì không có sự ưu tiên cho từng loại nước thải. c. Điều kiện ứng dụng  Giai đoạn đầu xây dựng của HTTN riêng.  Những đô thị hoặc khu đô thị nhà cao tầng, trong nhà có bể tự hoại.  Nguồn tiếp nhận lớn, cho phép xả nước thải với mức độ xử lý thấp.  Địa hình thuận lợi cho thoát nước, hạn chế được số lượng trạm bơm và cột nước bơm.  Cường độ mưa nhỏ. 1.1.2. Hệ thống thoát nước riêng Hệ thống có 2 hay nhiều mạng lưới: - 1 mạng để thoát nước bẩn (NTSH, NTSX bẩn thành phần như nước SH). - 1 mạng để thoát nước thải sạch (NM, NTSX sạch) có thể xả trực tiếp vào nguồn. - Nếu NTSX bẩn có chứa các chất khác của NTSH, độc hại, không thể xử lý chung thì phải có mạng riêng. Riêng hoàn toàn: Mỗi loại có 1 mạng riêng. Riêng không hoàn toàn: NTSH + NTSX bẩn chung 1 hệ thống đường ống. Nước mưa + NTSX sạch thoát theo mương cống thoát trực tiếp vào nguồn. 6 Hình 1.2: Sơ đồ HTTN riêng 1.Mạng thoát nước sinh hoạt; 2. Mạng thoát nước mưa; 3. Đường ống có áp; 4. Cống xả nước mưa đã xử lý; 5. Cống xả nước mưa và sản xuất quy ước sạch. a. Ưu điểm  Chỉ phải làm sạch NTSH, NTSX bẩn nên các công trình (cống, TB, CTXL) nhỏ; chi phí vận hành thấp.  Giảm được vốn đầu tư xây dựng.  Chế độ thủy lực của hệ thống ổn định.  Dễ quản lý, vận hành và bảo dưỡng. b. Nhược điểm  Tổng chiều dài đường ống lớn (tăng 30-40% so với HTTN chung).  Tồn   tại song song nhiều công trình thoát nước trong đô thị.  Vệ sinh kém hơn vì nước mưa đợt đầu không được xử lý mà thải trực tiếp vào nguồn. c. Điều kiện ứng dụng  Đô thị lớn, tiện nghi, các xí nghiệp.  Địa hình không thuận lợi, đòi hỏi xây dựng nhiều trạm bơm.  Cường độ mưa lớn.  Nước thải đòi hỏi phải xử lý sinh hoá.  Hệ thống riêng không hoàn toàn phù hợp với những vùng ngoại ô, hoặc giai đoạn đầu xây dựng HTTN của đô thị. 1.1.3. Hệ thống thoát nước nửa riêng Là hệ thống mà tại những chỗ giao nhau giữa 2 hệ thống (nước mưa và nước thải) có xây dựng các giếng tràn tách nước mưa. Khi mưa nhỏ: NTSH và NM thoát chung. 7 Khi mưa lớn: NTSH và NM thoát riêng. Hình 1.3: Sơ đồ HTTN nửa riêng 1. Mạng thoát nước sinh hoạt; 2. Mạng thoát nước mưa; 3. Đường ống có áp; 4. Cống xả nước đã xử lý; 5. Giếng tràn tách nước; 6. Ống xả nước mưa; 7. Trạm bơm chính a. Ưu điểm  Về vệ sinh thì tốt hơn HTTN riêng vì trong thời gian mưa, các chất bẩn không theo nước mưa xả trực tiếp và nguồn.  Phối hợp được ưu điểm của 2 loại hệ thống trên. b. Nhược điểm  Vốn đầu tư ban đầu cao vì phải xây dựng đồng thời 2 hệ thống.  Những chỗ giao nhau của 2 mạng phải xây giếng tách nước mưa, thường không đạt hiệu quả mong muốn về vệ sinh. c. Điều kiện ứng dụng  Đô thị >50.000 người.  Yêu cầu mức độ XLNT cao khi: + Nguồn tiếp nhận trong đô thị nhỏ và không có dòng chảy. + Những nơi có nguồn nước dùng vào mục đích tắm, thể thao. + Yêu cầu tăng cường bảo vệ nguồn khỏi bị nhiễm bẩn do nước thải xả vào. [2] 8 1.2. So sánh hệ thống thoát nƣớc chung và riêng ở Việt Nam Hệ thống thoát nước chung là phương pháp thu gom nước truyền thống ở Việt Nam. Hiện phương pháp này vẫn tiếp tục được sử dụng trong các dự án quản lý nước thải đang triển khai. Nguyên nhân là hệ thống này ít tốn kém hơn và dễ triển khai (có thể thực hiện với số lượng ống cống ít hơn, do đó khi thi công ít ảnh hưởng đến khu dân sinh hơn). Ngoài ra, hệ thống thoát nước chung thường sử dụng hệ thống cống thoát nước đã có làm tuyến cống cấp hai để thu gom nước thải từ các hộ gia đình, do vậy chỉ cần lắp giếng tách để tách nước thải và vận chuyển dòng nước thải về nhà máy xử lý. Đến nay, trong quá trình xây dựng hệ thống thoát nước chung thường không có chương trình thực hiện đấu nối hộ gia đình, các cấp chính quyền càng ưa thích hệ thống thoát nước này do dễ triển khai. Nước mưa và nước thải thu gom chung trong một hệ thống cống khiến nước thải chảy về nhà máy xử lý có nồng độ hữu cơ rất thấp, nguyên nhân là: Hộ gia đình đấu nối vào hệ thống thoát nước chung thường sử dụng hệ thống bể tự hoại xử lý tại chỗ, loại bỏ khoảng 30 -40% lượng BOD (Nguyễn V.A., 2007) trước khi xả vào hệ thống này. Hệ thống thoát nước chung ở khu vực dân sinh thường được xây dựng trên nền đất bằng phẳng, bằng cống hộp kín có độ dốc ít hay hoàn toàn bằng phẳng, có các chỗ nối hở dễ bị nước ngầm xâm nhập do mực nước ngầm cao và chất hữu cơ dễ bị phân hủy bởi các vi khuẩn trong cống và trong đất. Theo thiết kế, ban đầu hệ thống thoát nước chung được xây dựng nhằm thu nước mưa chảy trên đường phố và các khu vực công cộng. Nồng độ chất hữu cơ thấp trong nước thải tiếp nhận từ hệ thống thoát nước chung cũng có nghĩa là không cần xử lý hoặc chỉ cần xử lý đơn giản. Các địa phương hầu như lựa chọn sử dụng hệ thống thoát nước chung do tính kinh tế của nó, do chi phí đầu tư xây dựng thấp hơn so với hệ thống thoát nước riêng. Người dân thường sinh sống dọc theo hạ tầng chính, đường xá, đường cấp thoát nước, điện, trong đó nước thải và nước mưa thường tiêu thoát cùng nhau để tiết kiệm chi phí. Tuy nhiên, các khu vực này thường nằm ở ven đô, hệ thống thoát nước riêng thu gom nước thải rồi nhập vào hệ thống thoát nước chung để vận chuyển về nhà máy xử lý ở hạ nguồn. Hệ thống thoát nước riêng được thiết kế để thu gom và vận chuyển nước thải riêng rẽ, không thu gom nước mưa và nước chảy bề mặt. Hệ thống này có thể mang lại lợi ích đáng kể cho người sử dụng dịch vụ do không cần xây dựng bể tự hoại và hộ gia đình có thể đấu nối trực tiếp vào hệ thống đường cống kín, do vậy không bị tác động bởi rác thải hay nước mưa. Hệ thống này có thể loại bỏ tình trạng ô nhiễm mùi ra khu vực xung quanh. Nước thu gom và vận chuyển về nhà máy xử lý chỉ là nước thải sinh 9 hoạt, do vậy có nồng độ chất hữu cơ cao. Trong hệ thống thoát nước riêng, lượng nước thu gom và bơm về ít hơn, do vậy công suất thiết kế của nhà máy xử lý thấp hơn. Về chi phí đầu tư, hệ thống thoát nước riêng tốn kém hơn so với hệ thống thoát nước chung do cần xây dựng ba hệ thống cống: cống thoát chính, cống thoát cấp hai (trên đường) và cấp ba (ở vỉa hè). Tuy nhiên chi phí đầu tư này mang lại các lợi ích nói trên. Không nên bỏ qua hệ thống thoát nước riêng khi lập kế hoạch VSMT, do lợi ích nó mang lại cho người sử dụng dịch vụ là rất lớn. Hệ thống thoát nước riêng có thể thu gom hiệu quả nước thải có nồng độ chất ô nhiễm cao hơn bởi nó bắt buộc các hộ gia đình phải đấu nối trực tiếp, do đó không thu gom nước mưa và nước chảy bề mặt. Do vậy, lượng nước thu gom trong hệ thống này ít hơn nhiều so với trong hệ thống thoát nước chung. So với hệ thống thoát nước chung, các công trình trong hệ thống thoát nước riêng có đặc điểm khác biệt: mạng lưới thu gom có đường kính nhỏ hơn, trạm bơm nhỏ hơn, cống thoát nước chính có đường kính nhỏ hơn và nhà máy xử lý quy mô nhỏ hơn. Tuy nhiên tới nay ở Việt Nam mới chỉ áp dụng hệ thống thoát nước riêng ở 4 trong 17 hệ thống quản lý nước thải là Đà Lạt, Buôn Ma Thuột, Cảnh Đới và Nam Viên (hai hệ thống sau đều ở trong khu đô thị mới Phú Mỹ Hưng, thành phố Hồ Chí Minh). Nồng độ BOD trong nước thải đo ở nhà máy xử lý Đà Lạt và Buôn Ma Thuột cao hơn nhiều so với các nhà máy tiếp nhận nước từ hệ thống thoát nước chung. Nhận thức của cộng đồng về hiệu quả cải thiện sức khỏe và vệ sinh cá nhân của VSTM đô thị tốt là nhân tố khuyến khích cộng đồng tham gia thực hiện các công trình thu gom và xử lý nước thải. Nếu người dân hiểu được các lợi ích mà hoạt động đấu nối trực tiếp vào hệ thống thoát nước riêng mang lại (không sử dụng bể tự hoại, hệ thống cống thoát nước kín, không gây ô nhiễm mùi), họ sẽ tham gia tích cực. Tuy nhiên thường thì chính quyền địa phương lại ít nhận thức được giá trị mà các giải pháp “mềm” như các chương trình thông tin – giáo dục – truyền thông mang lại và tập trung hơn vào các hoạt động “phần cứng” là phát triển hạ tầng. Các hộ dân phải có cách nào đó thoát nước thải phát sinh trong nhà. Đây có lẽ là nhân tố quan trọng nhất thúc đẩy việc đầu tư xây dựng các công trình thoát nước ở khu vực sinh sống, đặc biệt là các khu vực có nền đất ít thấm nước và không còn nhiều đất. Nhu cầu cấp bách phải thoát nước thải khiến nhiều hộ dân đấu nối tùy tiện vào các ống cống thoát nước mưa, không được hướng dẫn và kiểm tra kỹ thuật dẫn đến tình trạng công trình đấu nối kém chất lượng và tác động tiêu cực đến hệ thống thoát nước chung. Lợi ích mà người sử dụng dịch vụ được hưởng khác nhau tùy vào việc họ sử dụng hệ thống thoát nước nào. Người dân sử dụng hệ thống thoát nước chung hưởng lợi khi đấu nối hộ vào hệ thống thoát nước chung ở địa phương – thường là cống thoát nước mưa hiện có. Tuy nhiên tình trạng ô nhiễm mùi thì không được cải thiện, thậm chí còn 10 hôi hơn do số lượng đấu nối hộ gia đình vào cống thoát nước công cộng nhiều hơn. Nếu trên hệ thống thoát nước chung có lắp đặt giếng tách để dẫn nước thải và nước mưa đợt đầu vào cống bao, do đó giảm nồng độ chất hữu cơ trong nước mưa thì tình trạng ô nhiễm mùi và ô nhiễm môi trường ở khu vực sông, kênh mương cuối nguồn sẽ được cải thiện. Chất lượng môi trường sẽ được cải thiện nhờ việc xử lý nước thải thu gom. Hệ thống thoát nước riêng mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng dịch vụ thu gom và xử lý nước thải hơn; trong đó lợi ích lớn nhất là họ không cần xây dựng/sử dụng công trình xử lý tại chỗ (bể tự hoại) một khi đã đấu nối đường ống vệ sinh hộ gia đình vào hệ thống thoát nước riêng. Hộ gia đình đấu nối vào đường ống thoát nước công cộng qua hộp đấu nối – công trình này cũng được sử dụng để bảo dưỡng cả đường ống vệ sinh trong nhà và cống thoát nước công cộng; đây chính là lợi ích khác mà người sử dụng hệ thống thoát nước riêng được hưởng. Vì hệ thống thoát nước riêng là mạng lưới đường ống kín hoàn toàn, được tính toán và thiết kế thủy lực để đạt tốc độ chảy tự làm sạch, ngăn lắng cặn, ít hoặc không phát sinh mùi hôi trong khu vực sử dụng hệ thống, thậm chí trong toàn bộ diện tích từ khu vực thu gom đến nhà máy xử lý nước thải. Do vậy, tình trạng ô nhiễm mùi ở khu vực xung quanh và khu vực sử dụng dịch vụ nói chung được cải thiện đáng kể. Hệ thống thoát nước chung có nhiều điểm bất cập liên quan đến công tác thiết kế, thi công và vận hành – bảo dưỡng công trình. Tình trạng thu gom cả rác thải và ô nhiễm mùi ở các hố ga có thể khiến hệ thống hoạt động kém hiệu quả và người dân không hài lòng. Lưu lượng thấp trong mùa khô khiến chất rắn đọng lại trong cống, do đó phải có cơ chế vận hành – bảo dưỡng phù hợp. Trong khi đó lưu lượng dòng chảy cao trong mùa mưa lại có thể khiến cống bị quá tải, gây ngập cống, trạm bơm và nhà máy xử lý nước thải. Khi cân nhắc lựa chọn sử dụng hệ thống thoát nước chung hay riêng, cần xem xét cả chi phí bể tự hoại, đây là một hạng mục trong hệ thống thoát nước chung. Trung bình để xây dựng bể tự hoại và đấu nối vào cống thoát nước thành phố, mỗi gia đình mất 250 USD hay 55,6 USD/người (Nguyễn V.A. và cộng sự, 2012). Chi phí này chưa bao gồm phí thông hút bể tự hoại thường là 34 -51 USD/hộ/5 năm hay 7,5 – 11.3 USD/người/5 năm (Nguyễn V.A. và cộng sự, 2012). Cần tính các chi phí này trong quá trình phân tích để lựa chọn hệ thống thu gom và xử lý nước thải đô thị. [1] Mục tiêu của hệ thống thoát nước chung và riêng được so sánh trong bảng dưới đây: 11 Bảng 1.1: So sánh đặc điểm của hệ thống thoát nước chung và riêng Mô tả Hệ thống thoát nước chung Hệ thống thoát nước riêng Thu gom nước mưa Có Không Lượng nước thu gom Nhiều ít (80% lượng nước sạch tiêu thụ) Có (Không tránh được hiện tượng này) Không Yêu cầu thực hiện đấu nối hộ gia đình Có có Sử dụng bể tự hoại Có Không nhất thiết Khả năng phát sinh mùi Cao Thấp Tiếp cận để bảo dưỡng Khó Tốt Trung bình Cao Thu gom cả chất thải rắn Chi phí đầu tư 1.3. Đặc điểm các hệ thống thoát nƣớc ở Việt Nam Hiện nay, hệ thống thoát nước phổ biến nhất ở các đô thị của Việt Nam là hệ thống thoát nước chung. Phần lớn những hệ thống này được xây dựng cách đây khoảng 100 năm, chủ yếu để thoát nước mưa, ít khi được sửa chữa, duy tu, bảo dưỡng nên đã xuống cấp nhiều; việc xây dựng bổ sung được thực hiện một cách chắp vá, không theo quy hoạch lâu dài, không đáp ứng được yêu cầu phát triển đô thị. Các dự án thoát nước đô thị sử dụng vốn ODA (cho khoảng 10 đô thị) đã và đang được triển khai thực hiện thường áp dụng kiểu hệ thống chung trên cơ sở cải tạo nâng cấp hệ thống hiện có. Tuy nhiên, cá biệt như thành phố Huế áp dụng hệ thống thoát nước riêng hoàn toàn. Đối với các khu công nghiệp, được xây dựng từ 1994 đến nay, việc tổ chức hệ thống thoát nước theo dạng phổ biến trên thế giới. Thông thường có hai hoặc ba hệ thống thoát nước riêng biệt: - Trường hợp ba hệ thống cho ba loại nước thải: nước mưa, nước thải sản xuất, nước thải sinh hoạt. - Trường hợp hai hệ thống: nước mưa thoát riêng, còn nước thải sản xuất sau khi đã xử lý sơ bộ trong từng nhà máy thì thoát chung và xử lý kết hợp với nước thải sinh hoạt. Để đánh giá khả năng thoát nước, người ta thường lấy tiêu chuẩn chiều dài bình quân cống trên đầu người. Các đô thị trên thế giới tỷ lệ trung bình là 2m/người, ở nước ta tỷ lệ này tại Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng là 0,2 đến 0,25m/ng, còn lại chỉ đạt từ 0,05 đến 0,08m/người. Mặt khác trong từng đô thị, mật độ cống thoát 12 nước khác nhau, khu trung tâm đặc biệt là các khu phố cũ, mật độ cống thoát nước thường cao hơn các khu vực mới xây dựng. Ngoài ra, nhiều đô thị gần như chưa có hệ thống thoát nước, nhất là các thị xã tỉnh lỵ vừa được tách tỉnh. Theo thống kế sơ bộ của các công ty tư vấn và từ những báo cáo của các sở xây dựng, một số đô thị có hệ thống thoát nước hết sức yếu kém như: Tuy Hoà (Phú Yên). Hệ thống thoát nước mới phục vụ cho khoảng 5% diện tích đô thị, các thành phố Quy Nhơn (Bình Định) 10%, Ban Mê Thuột (Đắc Lắc) 15%, Cao Bằng 20%... Các đô thị có hệ thống thoát nước tốt nhất như Hà Nội, Hải Phòng, thành phố Hồ Chí Minh và một số đô thị nhỏ như Lào Cai, Thái Bình cũng chỉ phục vụ khoảng 60%. Theo đánh giá của các công ty thoát nước, công ty môi trường đô thị tại các địa phương và các công ty tư vấn, thì có trên 50% các tuyến cống đã bị hư hỏng nghiêm trọng cần phải sửa chữa, 30% các tuyến cống đã xuống cấp, chỉ khoảng 20% vừa được xây dựng là còn tốt. Các kênh rạch thoát nước chủ yếu là sử dụng kênh rạch tự nhiên, nền và thành bằng đất do vậy thường không ổn định. Các cống, ống thoát nước được xây dựng bằng bê tông hoặc xây gạch, tiết diện cống thường có hình tròn, hình chữ nhật, có một số tuyến cống hình trứng. Ngoài ra tại các đô thị tồn tại nhiều mương đậy nắp đan hoặc mương hở, các mương này thường có kích thước nhỏ, có nhiệm vụ thu nước mưa và nước bẩn ở các cụm dân cư. Các hố ga thu nước mưa và các giếng thăm trên mạng lưới bị hư hỏng nhiều ít được quan tâm sửa chữa gây khó khăn cho công tác quản lý. Theo báo cáo của các công ty thoát nước và công ty môi trường đô thị, tất cả các thành phố, thị xã của cả nước đều bị ngập úng cục bộ trong mùa mưa. Có đô thị 60% đường phố bị ngập úng như Buôn Mê Thuột của Đắc Lắc. TP Hồ Chí Minh (trên 100 điểm ngập), Hà Nội (trên 30 điểm), Đà Nẵng, Hải Phòng cũng có rất nhiều điểm bị ngập úng. Thời gian ngập kéo dài từ 2 giờ đến 2 ngày, độ ngập sâu lớn nhất là 1m. Ngoài các điểm ngập do mưa, tại một số đô thị còn có tình trạng ngập cục bộ do nước thải sinh hoạt và công nghiệp (Ban Mê Thuột, Cà Mau). Ngập úng gây ra tình trạng ách tắc giao thông, nhiều cơ sở sản xuất dịch vụ ngừng hoạt động, du lịch bị ngừng trệ, hàng hoá không thể lưu thông. Hàng năm thiệt hại do ngập úng theo tính toán sơ bộ lên tới hàng nghìn tỷ đồng. N-íc th¶i s¶n xuÊt, 980000, 32% N-íc th¶i sinh ho¹t, 2010000, 64% N-íc th¶i bÖnh viÖn, 120000, 4% H×nh 1. Ph©n bè n-íc th¶i ®« thÞ vµ khu c«ng nghiÖp x¶ vµo nguån tiÕp nhËn 13 1.4. Hiện trạng công tác nạo vét bùn cặn trong hệ thống thoát nƣớc đô thị Việt Nam 1.4.1. Nguồn gốc bùn cặn trong hệ thống thoát nước Bùn cặn trong nước mưa và nước thải có nguồn gốc từ quá trình cuốn trôi bề mặt do mưa, từ nước thải các ngôi nhà, công trình dịch vụ và nhà máy xí nghiệp,… và trong quá trình xử lý nước thải. Bùn cặn hệ thống thoát nước sẽ tích tụ:  Tại cống thoát nước;  Trên kênh mương, sông và ao hồ;  Xử lý nước thải tại chỗ bằng các công trình xử lý cục bộ công suất nhỏ như: bể tự hoại, bể phốt… tạo thành phân bùn từ bể tự hoại hay phần bùn bể phốt;  Trong các trạm xử lý nước thải tập trung Bể tự Bùn bể Nước thải đen từ hoại hộ gia đình Nước thải xám từ hộ gia đình Nước thải sản xuất từ các cơ sở sản xuất và dịch vụ Cống thoát nước thành phố Bùn c HYHJJH thoát nước Nước mưa và nước bề mặt Giếng tách nước thải Kênh hồ Trạm XLNT Bùn từ kênh hồ Cặn Bùn cặn nước thải Hình 1.4: Sơ đồ hình thành bùn cặn từ hệ thống thoát nước 1.4.2. Số lượng và thành phần bùn cặn hệ thống thoát nước đô thị Lượng bùn cặn tập trung trong cống thoát nước phụ thuộc vào một loạt các yếu tố đô thị: tình trạng vệ sinh và đặc điểm bề mặt phủ, độ dốc địa hình, mức độ ô nhiễm môi trường không khí khu vực, cường độ mưa, thời gian mưa, khoảng thời gian không mưa....